熱交換器的制造方法
【專利說明】熱交換器
[0001]關(guān)聯(lián)申請的相互參照
[0002]本申請以2012年12月27日申請的日本專利申請2012-285569為基礎(chǔ)，通過參照而將其公開內(nèi)容組入本申請中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及構(gòu)成為能夠在三種流體之間進(jìn)行熱交換的復(fù)合型的熱交換器。
【背景技術(shù)】
[0004]以往，已知有構(gòu)成為能夠在三種流體之間進(jìn)行熱交換的復(fù)合型的熱交換器。例如，在專利文獻(xiàn)I所公開的熱交換器中，公開了構(gòu)成為能夠進(jìn)行制冷循環(huán)系統(tǒng)的冷媒與室外空氣(外部空氣)之間的熱交換、以及用于冷卻發(fā)動機(jī)的冷卻水與外部空氣之間的熱交換的復(fù)合型的熱交換器。
[0005]具體而言，在該專利文獻(xiàn)I的熱交換器中，相互交替地層疊配置供冷媒流動的冷媒用管與供外部熱源的冷卻水流動的冷卻水用管，并且在形成于相鄰的冷媒用管與冷卻水用管之間且使外部空氣流通的外部空氣通路中，配置能夠?qū)崿F(xiàn)冷媒用管與冷卻水用管之間的熱移動的外翅片。由此，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)冷媒與送風(fēng)空氣之間的熱交換以及冷卻水與送風(fēng)空氣之間的熱交換，還能夠?qū)崿F(xiàn)冷媒與冷卻水之間的熱交換。
[0006]因此，例如在進(jìn)行除去附著于冷媒用管的霜的除霜時，能夠使冷卻水所具有的熱量傳遞至冷媒用管的整個區(qū)域，因此能夠有效利用冷卻水所具有的熱量。
[0007]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-7821號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]然而，根據(jù)本申請的發(fā)明人的研宄，如上述專利文獻(xiàn)I的熱交換器那樣僅交替地配置冷媒用管與冷卻水用管，存在冷卻水所具有的熱量相對于進(jìn)行除霜所需的熱量而言過多的情況。
[0011]對此，本申請人之前在特愿2012-62935中提出了如下的熱交換器:該熱交換器具備在空氣流動方向上的上游側(cè)配置的上游側(cè)熱交換部以及在空氣流動方向上的上游側(cè)熱交換部的下游側(cè)配置的下游側(cè)熱交換部，并且使冷媒用管的根數(shù)相對于構(gòu)成上游側(cè)熱交換部的管的總根數(shù)的比例與冷媒用管的根數(shù)相對于構(gòu)成下游側(cè)熱交換部的管的總根數(shù)的比例不同(以下稱為在先申請例)。由此，作為熱交換器整體，能夠調(diào)整三種流體之間的熱交換量。
[0012]然而，如上述在先申請例那樣僅使上游側(cè)熱交換部中的冷媒用管的根數(shù)比例與下游側(cè)熱交換部中的冷媒用管的根數(shù)比例不同，存在三種流體之間的熱交換量的調(diào)整不充分的情況。
[0013]本發(fā)明正是鑒于上述點(diǎn)而完成的，其目的在于，提供一種能夠細(xì)微地調(diào)整三種流體之間的熱交換量的熱交換器。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第一方案，熱交換器具備:熱交換部，其層疊配置供第一流體流通的第一管及供第二流體流通的第二管中的至少一方的管，從而使第一流體及第二流體中的至少一方與第三流體進(jìn)行熱交換；第三流體用通路，其是在第一管及第二管中的相鄰的管之間形成的空間，用于供第三流體流通；以及外翅片，其配置在第三流體用通路中，并且與第一管的外表面及第二管的外表面中的至少一方接合，從而促進(jìn)各個流體之間的熱移動。外翅片中的至少一個與第一管以及第二管這雙方接合，該至少一個外翅片與第一管接合的接合面積和該至少一個外翅片與第二管接合的接合面積不同。與該至少一個外翅片接合的第一管的在第三流體的流動方向上的長度和與至少一個外翅片接合的第二管的在第三流體的流動方向上的長度不同。
[0015]據(jù)此，作為與第一管以及第二管這雙方接合的外翅片而言，通過第一管的在第三流體的流動方向上的長度與第二管的在第三流體的流動方向上的長度不同，從而該外翅片與第一管接合的接合面積和該外翅片與第二管接合的接合面積不同。由此，作為熱交換器整體，能夠細(xì)微地調(diào)整三種流體之間的熱交換量。即，通過改變與外翅片接合的第一管的在第三流體的流動方向上的長度和第二管的在第三流體的流動方向上的長度，能夠細(xì)微地調(diào)整三種流體之間的熱交換量。
[0016]另外，根據(jù)本發(fā)明的第二方案，熱交換器具備:熱交換部，其層疊配置供第一流體流通的第一管及供第二流體流通的第二管中的至少一方的管，從而使第一流體及第二流體中的至少一方與第三流體進(jìn)行熱交換；第三流體用通路，其是在第一管及第二管中的相鄰的管之間形成的空間，用于供第三流體流通；以及外翅片，其配置在第三流體用通路中，并且與第一管的外表面以及第二管的外表面中的至少一方接合，從而促進(jìn)各個流體之間的熱移動。外翅片中的至少一個與第一管以及第二管這雙方接合，該至少一個外翅片與第一管接合的接合面積和該至少一個外翅片與第二管接合的接合面積不同。與該至少一個外翅片接合的第一管的在第三流體的流動方向上的排列數(shù)和與至少一個外翅片接合的第二管的在第三流體的流動方向上的排列數(shù)不同。
[0017]據(jù)此，作為與第一管以及第二管這雙方接合的外翅片而言，通過第一管的在第三流體的流動方向上的排列數(shù)與第二管的在第三流體的流動方向上的排列數(shù)不同，從而該外翅片與第一管接合的接合面積和該外翅片與第二管接合的接合面積不同。由此，作為熱交換器整體，能夠細(xì)微地調(diào)整三種流體之間的熱交換量。即，通過改變與外翅片接合的第一管的在第三流體的流動方向上的排列數(shù)和第二管的在第三流體的流動方向上的排列數(shù)，能夠細(xì)微地調(diào)整三種流體之間的熱交換量。
[0018]所謂“一方的管的第三流體流動最下游部配置在比另一方的管的第三流體流動最下游部靠第三流體流動上游側(cè)的位置”并不是說由于制造誤差、組裝誤差而使一方的管的第三流體流動最下游部配置在比另一方的管的第三流體流動最下游部稍微靠第三流體流動上游側(cè)的位置，而是指一方的管的第三流體流動最下游部配置在比另一方的管的第三流體流動最下游部靠第三流體流動上游側(cè)為另一方的管的第三流體流動方向上的長度的幾％ (例如10% )以上。
【附圖說明】
[0019]圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的熱泵循環(huán)系統(tǒng)的供暖運(yùn)轉(zhuǎn)的概要圖。
[0020]圖2是表示第一實(shí)施方式的熱泵循環(huán)系統(tǒng)的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)的概要圖。
[0021]圖3是表示第一實(shí)施方式的熱泵循環(huán)系統(tǒng)的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)的概要圖。
[0022]圖4是第一實(shí)施方式的熱交換器的外觀立體圖。
[0023]圖5是第一實(shí)施方式的熱交換器的分解立體圖。
[0024]圖6是第一實(shí)施方式的熱交換器的熱交換部長度方向上的示意剖視圖。
[0025]圖7是圖4的VI1-VII剖視圖。
[0026]圖8是圖4的VII1-VIII剖視圖。
[0027]圖9是說明第一實(shí)施方式的熱交換器中的冷媒以及冷卻水的流動的示意立體圖。
[0028]圖10是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的熱交換器的熱交換部長度方向上的示意剖視圖。
[0029]圖11是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的熱交換器的熱交換部長度方向上的示意剖視圖。
[0030]圖12是本發(fā)明的第四實(shí)施方式的熱交換器的熱交換部長度方向上的示意剖視圖。
[0031]圖13是本發(fā)明的第五實(shí)施方式的熱交換器的熱交換部長度方向上的示意剖視圖。
[0032]圖14是圖13的XIV部放大圖。
[0033]圖15是本發(fā)明的第六實(shí)施方式的熱交換器的熱交換部長度方向上的示意剖視圖。
[0034]圖16是表示第六實(shí)施方式的熱交換器的貯水箱的分解立體圖。
[0035]圖17是表示構(gòu)成第六實(shí)施方式的熱交換器的貯水箱的第二中間板構(gòu)件的示意俯視圖。
[0036]圖18是表示構(gòu)成第六實(shí)施方式的熱交換器的貯水箱的第一中間板構(gòu)件的示意俯視圖。
[0037]圖19是表示構(gòu)成第六實(shí)施方式的熱交換器的貯水箱的集管板的示意俯視圖。
[0038]圖20是表示構(gòu)成第六實(shí)施方式的熱交換器的貯水箱的箱形成構(gòu)件的示意俯視圖。
[0039]圖21是表示本發(fā)明的第七實(shí)施方式的熱泵循環(huán)系統(tǒng)的供暖運(yùn)轉(zhuǎn)的概要圖。
[0040]圖22是表示第七實(shí)施方式的熱泵循環(huán)系統(tǒng)的暖機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的概要圖。
[0041]圖23是表示第七實(shí)施方式的熱泵循環(huán)系統(tǒng)的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)的概要圖。
[0042]圖24是變形例所涉及的熱交換器的熱交換部長度方向上的示意剖視圖。
[0043]圖25是變形例所涉及的熱交換器的熱交換部長度方向上的示意剖視圖。
[0044]圖26是表示變形例所涉及的熱交換器的冷卻水用管的放大剖視圖。
[0045]圖27是表示變形例所涉及的熱交換器的冷卻水用管的放大剖視圖。
[0046]圖28是表示構(gòu)成變形例所涉及的熱交換器的貯水箱的中間板構(gòu)件的示意俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047]以下，參照附圖，對用于實(shí)施本發(fā)明的多個方式進(jìn)行說明。在各方式中，有時對與在先的方式中說明過的事項對應(yīng)的部分標(biāo)注相同的參照符號并省略重復(fù)的說明。在各方式中僅對結(jié)構(gòu)的一部分進(jìn)行說明的情況下，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)的其他部分應(yīng)用在先說明過的其他方式。不僅可以將在各實(shí)施方式中具體明示出能夠組合的部分彼此組合，只要在組合時沒有發(fā)生特別的障礙，則即便未明示也能夠?qū)?shí)施方式彼此部分地組合。
[0048](第一實(shí)施方式)
[0049]根據(jù)圖1?圖9，對本發(fā)明的第一實(shí)施方式進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中，將本發(fā)明的熱交換器70應(yīng)用于車輛用空調(diào)裝置I中的進(jìn)行車室內(nèi)送風(fēng)空氣的溫度調(diào)節(jié)的熱泵循環(huán)系統(tǒng)10。圖1?圖3是本第一實(shí)施方式的車輛用空調(diào)裝置I的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0050]該車輛用空調(diào)裝置I應(yīng)用于從內(nèi)燃機(jī)(發(fā)動機(jī))以及行駛用電動馬達(dá)MG獲得車輛行駛用的驅(qū)動力的、所謂的混合動力車輛。
[0051]混合動力車輛能夠根據(jù)車輛的行駛負(fù)荷等使發(fā)動機(jī)動作或停止，從而切換從發(fā)動機(jī)以及行駛用電動馬達(dá)MG這雙方獲得驅(qū)動力進(jìn)行行駛的行駛狀態(tài)、使發(fā)動機(jī)停止而僅從行駛用電動馬達(dá)MG獲得驅(qū)動力進(jìn)行行駛的行駛狀態(tài)等。由此，混合動力車輛相對于僅從發(fā)動機(jī)獲得車輛行駛用的驅(qū)動力的通常的車輛而言，能夠提高車輛燃料利用率。
[0052]熱泵循環(huán)系統(tǒng)10是車輛用空調(diào)裝置I中發(fā)揮對向作為空氣調(diào)節(jié)對象空間的車室內(nèi)輸送的車室內(nèi)送風(fēng)空氣進(jìn)行加熱或冷卻的功能的蒸氣壓縮式的制冷循環(huán)系統(tǒng)。因此，該熱泵循環(huán)系統(tǒng)10能夠通過切換冷媒流路，來執(zhí)行對作為熱交換對象流體的車室內(nèi)送風(fēng)空氣進(jìn)行加熱而對車室內(nèi)進(jìn)行供暖的供暖運(yùn)轉(zhuǎn)(加熱運(yùn)轉(zhuǎn))、對車室內(nèi)送風(fēng)空氣進(jìn)行冷卻而對車室內(nèi)進(jìn)行制冷的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)(冷卻運(yùn)轉(zhuǎn))。
[0053]此外，在該熱泵循環(huán)系統(tǒng)10中，還能夠執(zhí)行使附著于后述的復(fù)合型的熱交換器70的室外熱交換部16的霜溶解并將其除去的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)，其中，該室外熱交換部16作為供暖運(yùn)轉(zhuǎn)時使冷媒蒸發(fā)的蒸發(fā)器發(fā)揮功能。需要說明的是，在圖1?圖3的熱泵循環(huán)系統(tǒng)10所示的整體結(jié)構(gòu)圖中，以實(shí)線箭頭示出各運(yùn)轉(zhuǎn)時的冷媒的流動。
[0054]另外，在本實(shí)施方式的熱泵循環(huán)系統(tǒng)10中，采用通常的氟利昂系冷媒來作為冷媒，構(gòu)成高壓側(cè)冷媒壓力不超過冷媒的臨界壓力的亞臨界制冷循環(huán)系統(tǒng)。該冷媒中混入有用于潤滑壓縮機(jī)11的冷凍機(jī)油，冷凍機(jī)油的一部分與冷媒一起在循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)。
[0055]首先，壓縮機(jī)11是如下的電動壓縮機(jī):其配置在發(fā)動機(jī)室內(nèi)，在熱泵循環(huán)系統(tǒng)10中吸入冷媒、進(jìn)行壓縮后將其排出，利用電動馬達(dá)Ilb來驅(qū)動排出容量被固定了的固定容量型壓縮機(jī)11a。作為固定容量型壓縮機(jī)11a，具體而言能夠采用渦旋型壓縮機(jī)構(gòu)、葉片型壓縮機(jī)構(gòu)等各種壓縮機(jī)構(gòu)。
[0056]電動馬達(dá)Ilb是通過從后述的空調(diào)控制裝置輸出的控制信號來控制其動作(轉(zhuǎn)速)的構(gòu)件，可以采用交流馬達(dá)、直流馬達(dá)中的任意一種形式。而且，通過該轉(zhuǎn)速控制來改變壓縮機(jī)11的冷媒排出能力。因此，在本實(shí)施方式中，電動馬達(dá)Ilb構(gòu)成壓縮機(jī)11的排出能力變更機(jī)構(gòu)。
[0057]在壓縮機(jī)11的冷媒排出口連接有作為利用側(cè)熱交換器的室內(nèi)冷凝器12的冷媒入口側(cè)。室內(nèi)冷凝器12是配置在車輛用空調(diào)裝置I的室內(nèi)空調(diào)單元30的殼體31內(nèi)、使在其內(nèi)部流通的高溫高壓冷媒與通過后述的室內(nèi)蒸發(fā)器20后的車室內(nèi)送風(fēng)空氣進(jìn)行熱交換的加熱用熱交換器。需要說明的是，室內(nèi)空調(diào)單元30的詳細(xì)結(jié)構(gòu)見后述。
[0058]在室內(nèi)冷凝器12的冷媒出口側(cè)連接有作為供暖運(yùn)轉(zhuǎn)用的減壓機(jī)構(gòu)的供暖用固定節(jié)流件13，該供暖用固定節(jié)流件13使供暖運(yùn)轉(zhuǎn)時從室內(nèi)冷凝器12流出的冷媒減壓而膨脹。作為該供暖用固定節(jié)流件13，能夠采用節(jié)流孔、毛細(xì)管等。供暖用固定節(jié)流件13的出口側(cè)連接著復(fù)合型的熱交換器70的室外熱交換部16的冷媒入口側(cè)。
[0059]此外，在室內(nèi)冷凝器12的冷媒出口側(cè)連接有固定節(jié)流件迂回用通路14，該固定節(jié)流件迂回用通路14使從室內(nèi)冷凝器12流出的冷媒繞過供暖用固定節(jié)流件13并將其向室外熱交換部16側(cè)引導(dǎo)。在該固定節(jié)流件迂回用通路14中配置有對固定節(jié)流件迂回用通路14進(jìn)行開閉的開閉閥15a。開閉閥15a是通過從空調(diào)控制裝置輸出的控制電壓來控制其開閉動作的電磁閥。
[0060]另外，冷媒通過開閉閥15a時產(chǎn)生的壓力損耗相對于通過固定節(jié)流件13時產(chǎn)生的壓力損耗非常小。因此，在開閉閥15a打開的情況下，從室內(nèi)冷凝器12流出的冷媒經(jīng)由固定節(jié)流件迂回用通路14側(cè)而向室外熱交換部16流入，在開閉閥15a關(guān)閉的情況下，從室內(nèi)冷凝器12流出的冷媒經(jīng)由供暖用固定節(jié)流件13而向室外熱交換部16流入。
[0061]由此，開閉閥15a能夠切換熱泵循環(huán)系統(tǒng)10的冷媒流路。因此，本實(shí)施方式的開閉閥15a發(fā)揮作為冷媒流路切換機(jī)構(gòu)的功能。需要說明的是，作為這種冷媒流路切換機(jī)構(gòu)，也能夠采用對將室內(nèi)冷凝器12出口側(cè)與供暖用固定節(jié)流件13入口側(cè)連接的冷媒回路、以及將室內(nèi)冷凝器12出口側(cè)與固定節(jié)流件迂回用通路14入口側(cè)連接的冷媒回路進(jìn)行切換的電動三通閥等。
[0062]室外熱交換部16是使在熱交換器70的內(nèi)部流通的冷媒與從送風(fēng)風(fēng)扇17輸送來的外部空氣進(jìn)行熱交換的熱交換部。該室外熱交換部16配置于發(fā)動機(jī)室內(nèi)，在供暖運(yùn)轉(zhuǎn)時作為使低壓冷媒蒸發(fā)來發(fā)揮吸熱作用的蒸發(fā)用熱交換部(蒸發(fā)器)而發(fā)揮功能，在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時作為使高壓冷媒放熱的放熱用熱交換部(放熱器)而發(fā)揮功能。
[0063]另外，送風(fēng)風(fēng)扇17是通過從空調(diào)控制裝置輸出的控制電壓來控制運(yùn)轉(zhuǎn)、即轉(zhuǎn)速(送風(fēng)空氣量)的電動式送風(fēng)機(jī)。
[0064]此外，本實(shí)施方式的熱交換器70與后述的散熱器部43 —體構(gòu)成，該散熱器部43使冷卻上述室外熱交換部16以及行駛用電動馬達(dá)MG的冷卻水與從送風(fēng)風(fēng)扇17輸送來的外部空氣進(jìn)行熱交換。
[0065]因此，本實(shí)施方式的送風(fēng)風(fēng)扇17構(gòu)成朝向室外熱交換部16以及散熱器部43這雙方輸送外部空氣的室外送風(fēng)機(jī)構(gòu)。需要說明的是，關(guān)于將室外熱交換部16以及散熱器部43一體構(gòu)成而成的復(fù)合型的熱交換器70的詳細(xì)結(jié)構(gòu)見后述。
[0066]在室外熱交換部16的出口側(cè)連接有電動三通閥15b。該三通閥15b