复合热交换器的制作方法

本发明涉及一种复合热交换器，更具体地，涉及一种能够通过控制制冷剂-冷却剂次级回路系统中的冷却剂的流动来实现各种空调模式的复合热交换器。

背景技术：

1、通常，不仅在车辆的发动机室中设置有诸如用于操作车辆的发动机的部件，而且在车辆的发动机室中设置有用于冷却诸如车辆中的发动机的部件或者调节车辆内部中的空气温度的诸如散热器、中间冷却器、蒸发器和冷凝器的各种热交换器。通常，热交换介质在热交换器中流动。热交换器中的热交换介质与存在于热交换器外部的外部空气交换热量，使得执行冷却操作或散热。各种热交换介质(例如，用于冷却车辆中的部件的冷却剂或用于调节空气温度的制冷剂)在热交换器中流动。

2、一种用于调节车辆内部中的空气温度的空调系统基本上被配置成使得压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器连接以构成一个回路，并且制冷剂循环。在这种情况下，由蒸发器冷却的空气被吹送到车辆内部中，使得车辆内部被冷却。由于该系统直接执行冷却操作，因此该系统被称为直接冷却系统或主回路。

3、同时，流过主回路的制冷剂具有大量的热能。因此，制冷剂被用于与单独的热交换介质(例如，冷却剂)交换热量，使得主回路与另一个冷却系统相连。与主回路相连的系统被称为次级回路。图1是示出具有主回路和次级回路的空调系统的实施方式的图，制冷剂循环穿过包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和制冷器的左主回路，并且冷却剂循环穿过包括泵、制冷器和冷却器的右次级回路。在图1中的实施方式中，当制冷剂与制冷器中的冷却剂交换热量时，冷却剂被冷却，并且低温冷却剂在穿过冷却器时冷却环境空气，使得内部被冷却。该系统在韩国专利公开no.2019-0124931(“用于车辆的热交换系统(heat exchange systemfor vehicle)”，2019年11月6日)中被明确公开。

4、图1中的实施方式正是一个非常简单的示例，并且次级回路被用于仅执行冷却操作。然而，使用主回路和次级回路的实际系统可能具有更复杂的配置，并且通过使用制冷剂或冷却剂的流动来实现诸如冷却模式、加热模式和除湿模式的各种空调模式。图2示出了具有主回路和次级回路的空调系统的另一实施方式。在图2中，深色线表示作为制冷剂穿过的路径的主回路，并且浅色线表示作为冷却剂穿过的路径的次级回路。图3a至图3c是示出当图2中的空调系统执行冷却操作、加热操作和除湿操作时的制冷剂路径和冷却剂路径的图。用于空调操作的热交换器是由图3a至图3c中的①和②表示的第一热交换器和第二热交换器。如图3a中所示出，在冷却模式下，通过与水冷式蒸发器交换热量而被冷却的低温冷却剂穿过第一热交换器①和第二热交换器②，使得低温空气被吹送到车辆内部中，并且车辆内部被冷却。如图3b中所示出，在加热模式下，通过与水冷式冷凝器交换热量而被加热的高温冷却剂穿过第一热交换器①和第二热交换器②，使得高温空气被吹送到车辆内部中，并且车辆内部被加热。如图3c中所示出，在除湿模式下，通过与水冷式蒸发器交换热量而被冷却的低温冷却剂在穿过第一热交换器①时通过冷凝空气中的水分来执行除湿操作，并且通过与水冷式冷凝器交换热量而被加热的高温冷却剂适当地加热在穿过第二热交换器②时被除湿并冷却的空气，以允许空气具有中等温度。因此，除湿的中等温度空气被吹送到车辆内部中，使得车辆内部被除湿。如从图3a至图3c可见，图2中的系统可以通过经由使用阀而仅适当地调节次级回路中的冷却剂的流动同时保持主回路中的制冷剂的流动没有改变来实现诸如加热模式、冷却模式和除湿模式的各种空调模式。

5、然而，图2中的系统具有如下限制。首先，如图2中清晰地所示出的，第一热交换器①和第二热交换器②分别被实现为单独的热交换器，这限制了空调模块封装的小型化。此外，参照图3a和图3b，在第一热交换器①和第二热交换器②两者都用于执行加热操作或冷却操作的情况下，冷却剂被并行地供应到两个热交换器，这限制了热交换性能的提高。也就是说，允许空气借助鼓风机按顺序穿过第一热交换器①和第二热交换器②，并且当冷却剂被供应到并行设置的第一热交换器①和第二热交换器②时，第一热交换器①和第二热交换器②具有几乎相同的温度。在这种情况下，例如，在冷却模式下，因为空气在穿过第一热交换器①时已经被冷却，所以空气在温度上与流过第二热交换器②的冷却剂没有太大差异。为此，空气在穿过第二热交换器②时不主动地进行热交换。同样，即使在加热模式下，也难以显著地提高第二热交换器②中的冷却或加热效果。

6、[相关技术文献]

7、[专利文献]

8、(专利文献1)1.韩国专利公开no.2019-0124931(“用于车辆的热交换系统(heatexchange system for vehicle)”，2019年11月6日)

技术实现思路

1、技术问题

2、因此，本发明致力于解决相关技术中的上述问题，并且本发明的目的是提供一种复合热交换器，该复合热交换器设置在与制冷剂循环穿过的主回路相连的次级回路中，复合热交换器被配置成当在复合热交换器中流动的冷却剂被制冷剂加热或冷却时执行加热操作或冷却操作，其中，两个热交换器芯并行地设置，并且设置路径调节歧管以适当地和选择性地连接入口和排放端口以允许冷却剂按顺序或独立地流过两个热交换器。因此，在冷却模式或加热模式下，冷却剂按顺序流过两个热交换器(即，表现出在两个热交换器串联连接时获得的效果)，以使热交换效率最大化。在除湿模式下，低温冷却剂和高温冷却剂分别独立地流过两个热交换器，以顺利地实现除湿。因此，单个复合热交换器可以以最大效率执行加热操作、冷却操作和除湿操作。

3、技术方案

4、为了实现上述目的，本发明提供了一种复合热交换器100，所述复合热交换器100设置在与主回路相连的次级回路中，所述主回路包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器并且被配置成使得制冷剂循环穿过所述主回路，所述次级回路被配置成使得与所述制冷剂交换热量的冷却剂循环穿过所述次级回路，所述复合热交换器100被配置成通过允许高温冷却剂或低温冷却剂与外部空气交换热量来执行选自冷却模式、加热模式和除湿模式中的至少一种空调模式，其中，当外部空气被向内吹送的方向是向前方向并且外部空气被向外吹送的方向是向后方向时，设置在第一热交换部110上的多个流动端口和设置在布置在所述第一热交换部110后方的第二热交换部120上的多个流动端口彼此连接，使得根据所述高温冷却剂和所述低温冷却剂的引入位置和排放位置，所述冷却剂按顺序流过所述第一热交换部110和所述第二热交换部120或者所述冷却剂独立地流过所述第一热交换部110和所述第二热交换部120。在这种情况下，在所述复合热交换器100中，所述复合热交换器100中的所述高温冷却剂和所述低温冷却剂的所述引入位置和所述排放位置可以由外部阀调节来确定。

5、更具体地，所述第一热交换部110可以包括：一对第一箱111，在所述一对第一箱111中具有冷却剂流动空间，所述一对第一箱并排设置，并且以预定距离彼此间隔开；多个第一管112，每个第一管具有固定到所述第一箱111的两个相对的端部以限定冷却剂流动路径；一侧第一流动端口113，所述一侧第一流动端口113设置在一个第一箱111中，并且被配置成允许所述冷却剂流动；以及另一侧第一流动端口114，所述另一侧第一流动端口114设置在另一个第一箱111中，并且被配置成允许所述冷却剂流动。此外，所述第二热交换部120可以包括：一对第二箱121，在所述一对第二箱121中具有冷却剂流动空间，所述一对第二箱并排设置，并且以预定距离彼此间隔开；多个第二管122，每个第二管具有固定到所述第二箱121的两个相对的端部，以限定冷却剂流动路径；一侧第二流动端口123，所述一侧第二流动端口123设置在一个第二箱121中，并且被配置成允许所述冷却剂流动；以及另一侧第二流动端口124，所述另一侧第二流动端口124设置在另一个第二箱121中，并且被配置成允许所述冷却剂流动。

6、在这种情况下，所述复合热交换器100可以包括：所述第一热交换部110；所述第二热交换部120；一侧歧管130，所述一侧歧管130包括连接到所述一侧第一流动端口113的第一连通端口131、被配置成与所述第一连通端口连通的第一流动路径1、连接到所述一侧第二流动端口123的第二连通端口132、以及被配置成与所述第二连通端口132连通的第二流动路径2，所述一侧歧管130被配置成连接所述一侧第一流动端口113和所述一侧第二流动端口123；另一侧歧管140，所述另一侧歧管140包括连接到所述另一侧第一流动端口114的第三连通端口143、被配置成与所述第三连通端口143连通的第三流动路径3、连接到所述另一侧第二流动端口124的第四连通端口144、以及被配置成与所述第四连通端口144连通的第四流动路径4，所述另一侧歧管140被配置成连接所述另一侧第一流动端口114和所述另一侧第二流动端口124。

7、在这种情况下，在所述复合热交换器100的所述冷却模式下，所述低温冷却剂可以按顺序穿过所述第一流动路径1、所述第一连通端口131、所述一侧第一流动端口113、所述第一热交换部110、所述第四连通端口144、所述另一侧第一流动端口114、所述第四流动路径4、所述第三流动路径3、所述第三连通端口143、所述另一侧第二流动端口124、所述第二热交换部120、所述一侧第二流动端口123、所述第二连通端口132和所述第二流动路径2，使得所述低温冷却剂按顺序流过所述第一热交换部110和所述第二热交换部120。

8、此外，在所述复合热交换器100的所述加热模式下，所述高温冷却剂可以按顺序穿过所述第三流动路径3、所述第三连通端口143、所述另一侧第二流动端口124、所述第二热交换部、所述一侧第二流动端口123、所述第二连通端口132、所述第二流动路径2、所述第一流动路径1、所述第一连通端口131、所述一侧第一流动端口113、所述第一热交换部110、所述第四连通端口144、所述另一侧第一流动端口114和所述第四流动路径4，使得所述高温冷却剂按顺序流过所述第二热交换部120和所述第一热交换部110。

9、替代地，在所述复合热交换器100的所述加热模式下，所述高温冷却剂可以按顺序穿过所述第三流动路径3、所述第三连通端口143、所述另一侧第二流动端口124、所述第二热交换部、所述一侧第二流动端口123、所述第二连通端口132和所述第二流动路径2，使得所述高温冷却剂仅流过所述第二热交换部120。

10、此外，在所述复合热交换器100的所述除湿模式下，所述低温冷却剂可以按顺序穿过所述第一流动路径1、所述第一连通端口131、所述一侧第一流动端口113、所述第一热交换部110、所述第四连通端口144、所述另一侧第一流动端口114和所述第四流动路径4，并且所述高温冷却剂按顺序穿过所述第三流动路径3、所述第三连通端口143、所述另一侧第二流动端口124、所述第二热交换部、所述一侧第二流动端口123、所述第二连通端口132和所述第二流动路径2，使得所述低温冷却剂仅流过所述第一热交换部110，并且所述高温冷却剂仅流过所述第二热交换部120。

11、此外，所述复合热交换器100可以包括支撑件101，每个支撑件被配置成使得所述支撑件的前侧的一部分设置在由所述多个第一管112限定的管排的端部处，并且所述支撑件的后侧的一部分设置在由所述多个第一管112限定的所述管排的端部处，使得所述支撑件101设置在所述管排的两个相对的端部处，并且连接所述第一箱111和所述第二箱121。

12、此外，所述复合热交换器100可以包括连接构件102，所述连接构件102被配置成连接并排设置的所述第一箱111和所述第二箱121，使得所述第一箱111和所述第二箱121被集成。在这种情况下，所述连接构件102可以具有沿所述管排的布置方向设置的多个凹口，或者所述连接构件102可以以彼此分离并且沿所述管排的所述布置方向设置的多个杆的形式设置。

13、此外，所述复合热交换器100可以包括热绝缘体103，所述热绝缘体103插设在并排设置的所述第一箱111与所述第二箱121之间。

14、有益效果

15、本发明提供了一种复合热交换器，所述复合热交换器设置在与制冷剂循环穿过的主回路相连的次级回路中，所述复合热交换器被配置成当在所述复合热交换器中流动的所述冷却剂被所述制冷剂加热或冷却时执行加热操作或冷却操作，其中，在冷却模式或加热模式下，所述冷却剂按顺序流过两个热交换器(即，表现出在两个热交换器串联连接时获得的效果)，以使热交换效率最大化，并且在除湿模式下，所述低温冷却剂和所述高温冷却剂分别独立地流过两个热交换器，以顺利地实现除湿，使得单个复合热交换器可以以最大效率执行加热操作、冷却操作和除湿操作。此外，当加热负载低时，可以实现半加热模式，使得系统效率可以进一步提高。

16、特别地，为了实现上述冷却剂的流动，本发明提供了一种热交换器的优化的新型结构，该结构采用所述两个热交换器芯并行地设置的结构，并且设置所述路径调节歧管以适当地和选择性地连接入口和排放端口，使得所述冷却剂可以按顺序流过两个热交换器或者独立地流过两个热交换器，使得可以执行所有的加热操作、冷却操作和除湿操作。与相关技术相比，本发明的热交换器结构还可以减小空调模块封装的体积。

17、此外，根据本发明，彼此分离的两个热交换器芯可以并行地设置，从而使在不同温度区段中使用冷却剂时的热交换效率的劣化最小化。此外，分离的结构可以使在冷却模式和除湿模式中产生的冷凝水能够被顺利地排放。此外，分离的结构不需要在热交换器中设置挡板等，设置挡板使冷却剂路径复杂化。因此，可以进一步提高制造的容易性。