CN100408959C - 用于换热的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于换热的装置，特别是用于汽车以及汽车空调设备的用于换热的装置，使用至少一种制冷剂，并有至少一个制冷剂进口和至少一个制冷剂出口，它们接到至少一个顶管上，顶管被至少一个分隔元件分隔成至少一个进口段和至少一个出口段。该装置并有至少一个盘管，盘管内有至少两条相互之间部分平行的流道，并有至少一个横向分流管，盘管的流道通过它形成流体连接，并且顶管的进口段与出口段形成流体连接。

Description

用于换热的装置

技术领域

本发明涉及一种用于换热的装置，特别是用于汽车以及汽车空调设备的用于换热的装置。例如，这种装置在汽车空调设备中作为冷凝器和蒸发器使用。

背景技术

这里将通过汽车空调装置对本发明进行说明，但必须指出，这一装置也可用于其它空调设备的热量交换以及两种介质之间的热量传递。

这种已被公开的用于换热的装置特别适合用于一辆汽车乘客车厢内的空气调节。

目前在这种空调设备中只使用不燃的制冷剂，因为易燃的制冷剂会带来潜在的***危险，从而使汽车客舱内人员所面临的安全风险加大。这种制冷剂特别是指一种冷却剂，它既在低温低压下通过蒸发吸收热量，又在高温高压下通过冷凝散发热量。

目前在空调设备中一般采用传统的制冷剂，如R22(二氟一氯甲烷)。在更老的设备中还可以见到制冷剂R12(二氟二氯甲烷)，但是现在已禁止在制冷设备和空调设备中使用它。从2000年起，制冷剂R22也被禁止使用。

现在人们正在考虑禁止使用其它的制冷剂，如R134a，这将促使人们开始采用其它替代的制冷剂。

这种制冷剂可能会是至少含有CO₂的物质或混合物。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于换热的装置，它可以使用替代的制冷剂，并同时提高这类机组的效率及其经济性。

本发明的一种用于换热的装置，用于汽车以及汽车空调设备，使用至少一种用于热能传递的制冷剂；并有至少一个制冷剂进口和至少一个制冷剂出口，它们接到至少一个顶管上，顶管被至少一个分隔元件分隔成至少一个进口段和至少一个出口段；并有至少一个盘管，盘管内有至少两条相互之间部分平行的流道；并有至少一个横向分流管，盘管的流道通过它形成流体连接，并且顶管的进口段与出口段形成流体连接；该装置包括由一个顶管、一个制冷剂进口、一个制冷剂出口、一个盘管和一个横向分流管所构成的组件；制冷剂进口或出口，顶管和横向分流管位于组件的一侧。这样一种装置利用至少一种制冷剂来运转，这种制冷剂能够在装置内部以及与装置有流体连接的部件内传递热能。

此外，这种装置有至少一个制冷剂进口和至少一个制冷剂出口，按照一个优选的实施方式，它们接到至少一个顶管上。

按照一个优选的实施方式，这个顶管被至少一个分隔元件分成至少一个进口段和至少一个出口段，它们各自被优选地分配给制冷剂进口和制冷剂出口。

顶管被至少一个分隔元件液密和/或气密地分隔成进口段和出口段，而它们则通过至少一个盘管和优选地通过至少一个横向分流管形成流体连接。盘管内有至少两条相互之间部分平行的流道，流道口接入到顶管的进口段和出口段以及至少一个横向分流管的内部。

按照本发明的一个优选的实施方式，本发明的部件包括至少一个顶管、至少一个制冷剂进口、至少一个制冷剂出口、至少一个盘管和至少一个横向分流管，它们被组装后形成本发明的一个组件。

按照本发明的一个优选的实施方式，至少两个如上所述的组件相互连接时，它们的制冷剂进口或制冷剂出口之间为流体连接。

按照一个特别优选的实施方式，制冷剂进口和/或制冷剂出口是一个具有规定截面的管，在截面范围内是一个基本上同制冷剂进口管或制冷剂出口管的纵向中心轴垂直的孔口；并且，根据一个特别优选的实施方式，制冷剂进口管或制冷剂出口管的纵向中心轴与孔口的中心线相交，或与它相隔一段预定的距离。

在一个特别优选的实施方式中，将孔口的中心线向着顶管的纵向中心轴移动，直到它成为制冷剂进口管或制冷剂出口管的一条切线。

按照另一个优选的实施方式，这一用于换热的装置上有若干组件，它们通过制冷剂进口或制冷剂出口在液压上形成并联，也就是说制冷剂并行流入或流出顶管。

例如，各组件同两个制冷剂管按以下方式连接：各顶管的进口段通过一个制冷剂进口管形成流体连接；相应地，各顶管的出口段通过一个制冷剂出口管形成流体连接。

按照一个特别优选的实施例，两个在液压上并联的组件通过至少一个横向分流管相互连接。通过这样一种连接，一方面保证了两个组件在组件内各自一定位置上的压力平衡，从而使制冷剂能够更均匀地进入到组件中。另一方面，制冷剂流在组件内可以被充分混合，这样通过用于换热的装置从而使温度的分布更为均匀。

在本发明的一个实施方式中，若干相互连接的各组件的制冷剂进口或制冷剂出口成为一体。

按照一个优选的实施方式，制冷剂进口或制冷剂出口、顶管和横向分流管位于组件的一侧。

在这里，组件的基本形状大约呈一个长方体，它首先有一个正面和一个背面，而按照一个特别的实施方式，它还有各侧面，而气态介质如空气则穿过这些侧面来散发或吸收能量，特别是热能。组件的正面或背面以四个侧面为界，侧面大小则基本上是由所使用的盘管的宽度和装在这上面的散热片及其形状决定的。

当然，也可以选择其它符合空调设备或通风设备内布置要求的结构形状来代替这种优选的呈矩形的基本形状。

如果制冷剂进口或出口、顶管和横向分流管位于组件的不同侧面，也是符合本发明要求的。在这种情况下，这种布置会对盘管的位置和走向产生直接影响。对于这一点将在下面详细说明。

按照本发明的另一个实施方式，组件各部件的排列由盘管的布置，特别是流道的方向、弯曲的数量以及弯曲的角度决定，其中，根据本发明，弯曲的角度范围为0°到180°，优选的角度范围为30°到110°，特别优选的角度为45°到90°。而组件各部件的布置则决定了装置上或装置内其它部件的位置。

在一个特别优选的实施方式中，盘管上可以有1到10个弯曲处，弯曲角度达180°，在这种情况下，按照弯曲数量的奇偶，顶管或横向分流管分别位于组件的相同的一侧或相对的一侧。

例如，如果有2、4、6、8和10个弯曲，盘管弯曲角度达180°，顶管和横向分流管在组件上位于相对的一侧。如果有1、3、5、7和9个弯曲，盘管弯曲角度达180°，顶管和横向分流管在组件上位于相同的一侧。

按照一个优选的实施方式，顶管和盘管之间的盘管各段长度或盘管的两个弯曲处之间的长度基本相同。

在本发明的一个特别优选的实施方式中，带有流道口的盘管各段的长度可与盘管的两个弯曲处之间的长度不同。

在另一个特别优选的实施方式中，盘管的流道口接入到顶管或横向分流管的内部。此外，各部件在材料、力和形状上都紧密地接合，这样，部件内腔或者流道在最高可达约300巴的压力下仍可以保持气密和/或液密。

按照本发明的一个优选实施方式，将顶管分隔成进口段和出口段的分隔元件应防止各段间出现气体或液体介质的交换。

按照另一个特别优选的实施方式，盘管是一个扁平管，其内部被隔板分成至少两个流道。

此外，扁平管的截面大小如下：宽度在10mm和200mm内，优选为30mm到70mm；高度在1.0mm和3mm内，优选为1,4mm到2,4mm；外壁厚在0,2mm和0,8mm内，优选为0,35mm到0,5mm。

另外，流道的截面为圆形或椭圆形，但是它在扁平管的边部应同扁平管的外轮廓相配合，以保证扁平管的最小壁厚。

在一个优选的实施方式中，盘管可以是两个扁平管，它们至少部分地相互平行，并且它们内部都有至少一条流道。

按照一个特别优选的实施方式，部件特别是盘管，例如扁平管，至少由下列材料中的一种材料制成：金属，特别是铝、锰、镁、硅、铁、黄铜、铜、锌、锡、钛、铬、钼、饥和合金，尤其是铝塑性合金-其成分含有0到0,7％的硅和0.0到1％的镁，含量优选为0.0-0.5％，特别优选为0.1到0.4％，优选合金为EN-AW3003、EN-AW3102、EN-AW6060、EN-AW 1110，塑料，纤维增强塑料，复合材料等等。

按照另一个优选的实施方式，一个组件还有其它部件，如散热片，它主要是连接到盘管外表面上的一定区域，从而促进热能的传递。

按照一个特别优选的实施方式，散热片与盘管表面在材料上紧密接合，为了达到这一点，主要使用了钎焊、熔焊和粘接等接合工艺。

散热片同盘管的表面连接在一起的优选方式是，在散热片的反向弯曲点实现两者之间材料上的接合。

在一个特别优选的实施方式中，沿着流动方向的散热片的基本结构为蛇形，其深度基本上与组件的深度或盘管的宽度相同。此外，散热片上还有槽口，它基本上位于散热片的两个连接点或反向弯曲点之间。

在一个特别优选的实施方式中，散热片上的槽口长度在1到15mm之间，优选为2到13mm，特别优选为3,7到11,7mm。另外，槽口的宽度在0,1和0,6mm之间，优选为0,1到0,5mm，特别优选为0,2到0,3mm。散热片上的槽口有助于改善穿过这里的气体和散热片或盘管外壁之间的热量传递。另外，散热片的壁厚在0,01和0,5mm，优选为0,02到0.07，特别优选为0,07到0,15mm。散热片布置的密度为每分米10到150片，优选为每分米25到100片，特别优选为每分米50到80片。在一个特别优选的实施方式中，散热片的高度为1到20mm，优选为2到15mm，特别优选为3到12mm。

按照一个特别优选的实施方式，顶管的基本形状为圆柱形，在其内布置了规定数量的导管。通过这些导管，制冷剂进口管或出口管及至少一个盘管，尤其是一根扁平管延伸到顶管的内部。

按照一个特别优选的实施方式，在布置将扁平管引到顶管内的导管时，扁平管不但通过钎焊、熔焊或粘接等方式与顶管接合，而且还通过对顶管的挤压来使一根或多根被引入的扁平管与顶管壁实现压接合。

在一个特别优选的实施方式中，一根适用于上述连接方法的顶管的截面基本为Ω形，在截面上的瓶颈处有专门为盘管尤其是为一根偏平管而设有的导管。按照另一个实施方式，一根或多根导管内可容纳若干扁平管。

按照一个特别优选的实施方式，导管的外轮廓与被导对象的外轮廓，尤其是制冷剂进口管或制冷剂出口管的外轮廓以及扁平管的外轮廓相重叠，或者，两者的外轮廓线之间相隔一段规定的距离。

此外，这些导管的中心线同顶管的中心线或横向分流管的中心线之间相隔一段规定的距离。

导管与顶管的中轴之间相隔一段规定的距离。

按照一个具有优点的结构，顶管上靠近至少一个导管的边缘的地方有一个突起物，它嵌入到制冷剂进口管或出口管的导管内。在安装用于换热的装置的过程中，通过这种方法使顶管固定在制冷剂进口管或出口管上，从而使用于换热的装置的制造变得简单。

在一个优选的实施方式中，用于换热的装置所使用的制冷剂的成分中至少包含一种下列物质：气体，尤其是二氧化碳、氮、氧，空气，氨，碳氢化合物，尤其是甲烷、丙烷、n-丁烷，和液体，尤其是水、有机物溶液(Floeice)、盐水等。

在一个特别优选的实施方式中，二氧化碳被作为制冷剂，其作为无色、不燃的气体的物理性能可被用来提高制冷效率并减小机组的体积，或者降低效率的损失。

按照一个优选的实施方式，一种气态的介质尤其是空气优先地经过整个用于换热的装置，或至少经过作为部件之一的盘管，特别是经过散热片。

在一个特别优选的实施方式中，盘管内的制冷剂与经过散热片和盘管的气态介质之间的热传递基本上是通过对流和热传导实现的。例如，经过这里的空气将热能释放到散热片上，然后热量经过散热片和盘管的管壁传递到制冷剂上。

为了实现热传导，组件的部件同各组件相互连接以便于热能的传递。这种连接是通过材料、力和形状上的接合实现的，如钎焊、熔焊、翻边连接或粘接。

此外，流体所流经的部件和组件的之间的过渡区域相互气密和液密地连接在一起，以防止制冷剂和经过的介质之间发生交换。特别是在使用低分子制冷剂如二氧化碳时，部件和组件实现连接时，应防止制冷剂或制冷剂组分的泄漏，这一点尤为重要。

在一个优选的实施方式中，用于换热的装置的两端为外框，它们至少覆盖了装置侧面的一部分。外框优选为成形件，其中有U形、V形、L形或其它典型的型材结构。此外，为了实现热交换，外框与装置的至少一个部件之间为力和/或形状上的接合。通过如钎焊、熔焊和粘接而实现的材料上的接合也符合本发明的目的。

按照用于换热的装置的另一个特别优选的实施方式，在位于进入到顶管内的导管区域内，扁平管上有至少一个凹口，而将顶管分成出口段和进口段的分隔元件则嵌入到凹口中。

在另一个实施方式中，用于换热的装置有一个带有凹口的分隔元件，盘管-特别是位于进入到顶管的导管区域内的扁平管-则嵌入到凹口中。

这种布置确保顶管的进口段和出口段之间的分隔为液密和/或气密，并保证盘管的明确定位。

按照另一个实施方式，顶管和/或制冷剂进口及出口的结构，应使制冷剂的压力在进口段或出口段基本相同或达到一个规定的值。

对于制冷剂进口，要实现以上的目的，可优选地缩小制冷剂进口的流体断面，但使它仍大于与其为流体连接的顶管，这样就可尽可能地补偿在各“引水点”出现的压降。同时特别优选的是，要使制冷剂出口的流体断面尽可能加大。

也可采用符合本发明其它可选的实施方式，在这里，借助于顶管开口或制冷剂导管的形状或其大小，可同样使位于制冷剂进口处的顶管的压力或密度水平达到均衡。

按照一个特别优选的实施方式，通过使用一种被***并与套管之间为材料上接合的型材，将制冷剂进口或出口的各引水点分配到各流体区域。例如，管子被分成2、3、4个或更多的流体区域。通过型材在管内旋转一个预先确定的角度，使制冷剂进口或制冷剂出口的流体区域与相应的引水区域-如连通到顶管的孔-相连。

按照一个特别优选的实施方式，顶管进口段与出口段的容积之间有一个预先设定的比例关系，它首先为1∶1、1∶2、1∶4、1∶10，也可以取处于这些比例值之间的任何一个值。这里还要特别注意制冷剂密度在蒸发或冷却时所发生的变化。

当用于换热的装置作为蒸发器使用时，在布置时还可考虑以下情况：由于制冷剂的蒸发，体积明显增加，因此为了输送大流量的制冷剂，就需要一个更大的流体端面。

因此，以CO₂为例，在制冷剂进口和制冷剂出口之间的CO₂密度比例在1∶2和1∶10之间，优选为1∶3和1∶7，特别优选约为1∶5。

在本发明另一个具有优点的实施方式中，通过采用U形管使结构形式变得简单，在这种情况下，管子被一次成形或为了使结构形式更简单而多次成形。通过这种方式，在可能的情况下可以在U形成形区取消一个横向分流管。在只使用U形管的情况下，甚至可以将所有的顶管和横向分流管都安置在装置的一侧。

在一个优选的结构中，横向分流管将流道连接在一起，这些流道沿经过盘管的介质的主流动方向前后排列。这样，制冷剂流道在排列时既可以沿经过盘管的介质的主流动方向平行，也可以与之不平行。这将使用于换热的装置至少部分地具有交叉流结构形式。

按照一个优选的结构，至少一个组件的流道数量可被2整除。这意味着，在以两排形式布置的流道中，一个组件的一半流道布置在第一排并互相连接，而组件的另一半流道布置在第二排并同样互相连接，同时，组件的两部分流道又实现跨排连接，通过这种方式，以两排形式布置的流道可以方便地接通。这种跨排连接出现在一个横向分流管中，而它则位于用于换热的装置上与制冷剂进口和出口相对一侧上。

特别优选的是，组件的流道数量可被4整除。这就是说，在流道的布置为两排且采用上面所述方式连接时，跨排连接出现在用于换热的装置上制冷剂进口和制冷剂出口所在的的一侧上。

在一个结构中，一排或多排流道中最外面的流道不作为组件中第一批被加载液压的流道，因为在制冷剂进口或制冷剂出口的最外面的区域，制冷剂的流动比例和/或压力比例有可能不利于组件的加载。

按照一个具有优点的实施方式，两个相邻组件的流道与对方呈镜像对称。这样就使两个相邻组件之间通过横向分流管实现的连接更为容易。

在另一个优选的实施例中，一个组件的流体断面沿着组件内的制冷剂流动走向发生变化。通过采用相应结构的横向分流管将少数的流道与多数的流道相连，很容易实现这一点。特别优选的是，一个组件的流体断面与一个沿组件变化的制冷剂密度相适应。

在一个具有优点的结构中，至少一个组件的所有流道按照经过盘管的介质的主流动方向相互对齐。特别有利的是，用于换热的装置的所有组件按以下方式构造：通过采用相应结构的横向分流管可以实现装置的纯交叉对流。

按照另一个优选的实施方式，至少一个横向分流管有第二个将横向分流管分成至少两个流体段的分离元件。

此外，按照一个优选的实施方式，一个用于换热的装置有至少一个进入到横向分流管内腔的盘管。

按照一个特别优选的实施方式，一个用于汽车空调设备上、带有空气流道和气流控制元件的空气交换装置，有至少一个空气输送装置，并在外壳内有一个固定装置，用来安装符合至少一项权利要求的至少一个用于换热的装置。

另外，按照至少一项权利要求，在一个用于汽车空调设备上、带有至少一个冷凝器、一个压缩机、一个节流阀和一个集流管的热交换设备内，有至少一个用于换热的装置。

此外，除了圆柱体及管状外，顶管、制冷剂进口及制冷剂出口和横向分流管还可以有其它形状，例如变形圆柱体，或断面为椭圆形、多边形或矩形。

对于本发明的优点、特征和用途将通过实施例以及权利要求和图纸进行说明。

所列出的实施例不能被理解为对发明的限制。相反，在本公开文件的框架内，存在着许多对发明进行更改和改造的可能性，特别是对零件及其组合和/或材料的改变。为了实现发明的目的，专业人员可以对一般性说明、实施方式以及权利要求、图纸中所包含的各特征或零件或方法步骤进行组合或更改，而组合后的特征会产生出一个新的对象，或者，在制造、试验和操作方法方面会产生出新的方法步骤。

附图说明

下面将通过附图对发明的优选实施方式进行说明。其中，

图1为符合本发明的一个用于换热的装置的俯视图；

图2为图1所示的、符合本发明的用于换热的装置的侧视图；

图3为图1所示的、符合本发明的用于换热的装置的制冷剂进口及出口的侧视图；

图4为符合本发明的一个用于换热的装置的一个可选实施方式的俯视图；

图5为图4所示用于换热的装置的侧视图；

图6为图4所示的、符合本发明的用于换热的装置制冷剂进口及出口的侧视图；

图7为符合本发明的用于换热的装置上一个扁平管的截面图；

图8为扁平管的一个可选实施方式的截面图；

图9为符合本发明的用于换热的装置上扁平管的一个可选实施方式的截面图；

图10为符合本发明的一个组件中的制冷剂流动示意图；

图11a为符合本发明的一个用于换热的装置的顶管的示意图；

图11b为顶管内用于引导盘管的一个导管的示意图；

图11c为图11b中所示顶管沿A-A线的截面图；

图12为符合本发明的一个用于换热的装置的透视图；

图13为符合本发明的用于换热的装置的一个可选实施方式；

图14为用于换热的装置的一个可选实施方式的透视图；

图15为一个用于换热的装置的断面透视图；

图16为符合本发明的一个用于换热的装置的断面透视图；

图17为符合本发明的一个用于换热的装置的一个可选实施方式的侧视图；

图18为图17中所示的用于换热的装置的侧视图；

图19为图17中所示的、符合本发明定义的一个用于换热的装置的一个可选实施方式的俯视图；

图20为符合本发明的用于换热的装置顶管的示意图；

图21为图20中所示顶管的左侧视图；

图23为图20中所示的、符合本发明的用于换热的装置顶管的仰视图；

图24为符合本发明的用于换热的装置顶管的俯视图；

图25为图24中所示顶管的侧视图；

图26为图24中所示顶管的仰视图；

图27为图25中所示顶管沿A-A线的截面图；

图28为制冷剂进口或出口的三个视图；

图29为制冷剂进口或出口的一个可选实施方式的三个视图；

图30为制冷剂进口或出口的另一个可选实施方式的三个视图；

图31为制冷剂进口或出口的另一个可选实施方式的三个视图。

图1为一个用于换热的装置、尤其是一个蒸发器的俯视图，在其内，制冷剂从空调设备的制冷剂循环中通过制冷剂进口1被送到与之相连的制冷剂进口管3。在这里，进口段有一个切入式密封件，它与一个可卸下的连接头2一起与管路***相连。制冷剂进口管3接入到顶管7中，并随后连接到顶管8和9上。在顶管7中，制冷剂进口管被气密或液密地封闭。这主要是通过钎焊或熔焊安装的分隔元件实现的。按照本发明，也可以通过弯曲来实现管子的封闭。

按照一个特别优选的实施方式，顶管7、8和9中有一个未在图中显示的分隔元件，它一般位于顶管的中央。通过这种方式，顶管被至少分为两段，从那里制冷剂被引进到盘管19中，然后通过盘管中的流道进入到横向分流管10’、10”、11’、11”和12中去。从那里起，已经从经过的介质处吸收了一定程度热量的制冷剂进入到横向分流管的后部，然后又从那里进入到位于盘管19后部的流道中。流道在末端处进入到顶管7、8和9的出口段，然后通过制冷剂出口管4回到空调设备的管路***中。在这里制冷剂回流管有一个密封件6和一个连接头5，用于与管路***的连接。用于换热的装置上除了有与制冷剂接触的部件外，在这个实施方式中，它还有外框16和17。散热片在装置上的位置用18标出。

按照图1所示，图2为热交换器的侧视图，图中主要展示了顶管和横向分流管的优选实施方式。在这里，顶管和横向分流管的截面为圆形，同时在顶管8和9上各自有两条盘管19接入。

按照这个实施例，盘管尤其是蛇形扁平管提供了顶管和横向分流管之间的连接。在蛇形盘管各段之间布置有散热片，这将改善经过的介质如空气和在盘管中流动的制冷剂之间的热传递。

按照一个特别优选的实施方式，散热片在盘管的各蛇形段间也为蛇形延伸，并且用于换热的装置的厚度范围内带有所谓的“腮”，即槽口。这些槽口主要用于制造紊流，从而改善经过的介质和散热片之间的热传递。

此外，按照图2所示，可以清楚地看出，盘管特别是扁平管***到横向分流管或顶管中的一定深度。另外，为了使顶管或横向分流管与用于换热的装置上被制冷剂流过的本体之间达到规定的距离，接入到顶管或横向分流管中的蛇形段末端比其它段的更长。

图3为图1和图2所示的用于换热的装置的侧视图。图中除了外框16，还可以看见制冷剂出口管4和制冷剂进口管3以及顶管7。

图4为用于换热的装置的一个可选实施方式，图中除了制冷剂进口管41，还有制冷剂出口管42、管道连接头40和顶管43、45和47。按照一个特别优选的实施方式，在图中还有分隔元件49，它将顶管43、45和47分成进口段41’和出口段42’。与43、45和47相接的盘管53接入到横向分流管44、46和48中。此外，图4还显示了外框51和52，以及从盘管中露出的散热片18。

按照一个特别优选的实施方式，横向分流管和顶管在外部边缘通过其它的分隔元件被封闭，并形成流体密封。这些分隔元件与顶管、横向分流管或制冷剂进口及制冷剂出口之间优选为材料、力和/或形状上的接合。

图5为图4中所示的可选实施方式的侧视图，在图中可以看到制冷剂进口及制冷剂出口的管道连接头40’和40”。此外，还可以看到呈Ω形的顶管43、45和47以及横向分流管44、46和48。

按照一个特别优选的实施方式，管子的截面为Ω形，在瓶颈处有一凹口，可以通过它来接纳盘管。这里要特别指出的是，盘管***到顶管或横向分流管内的一个规定深度，并且在制作用于换热的装置过程中，为了组装部件可以将盘管同顶管或横向分流管夹在一起。按照一个特别优选的实施方式，***深度为0.01mm到10mm，优选为0.1mm到5mm，特别优选为0.15mm到1mm。此外，顶管45和47以及横向分流管44和46有以下实施方式：两根盘管接入到顶管或横向分流管的内腔。在这种形式中，顶管或横向分流管的出口侧壁与盘管的进入角度相配合，这样盘管至少在延伸时有一段与出口侧壁平行。

图6为为图5所示实施方式的左视图，在图中可以看到制冷剂进口管41和制冷剂出口管的连接头40’和40”。此外，还可以看到分隔元件49以及顶管43的两端的分隔元件49’和49”。用于换热的装置的侧面端部为外框53。

按照一个特别优选的实施方式，图7、8和9中为盘管特别是扁平管的带有流道73的结构形式，流道的水力直径为0.1到3mm，优选为0.5到2mm，特别优选为1.0到1.6mm。

按照本发明，装置的开裂压力为＞300巴，这样，根据材料特性，壁厚应达到一个最低厚度。按照一个特别优选的实施方式，扁平管的外边到流道的内边之间的壁厚为0.1到0.3mm，优选的是0.15到0.25，特别优选的是1.17到2.2mm。

图7为有25个流道73的盘管的一个可选实施方式。流道的平均液压半径约为1.0mm。管宽约为1.8mm，壁厚71约为0.3mm。流道中心之间的间距72约为1.6mm。流道73和外壁70之间的距离74约为0.6mm。

图8中有28个流道。流道的平均液压半径约为1.4mm。管宽约为2.2mm，壁厚71约为0.3mm。流道中心之间的间距72约为1.9mm。流道73和外壁70之间的距离74约为0.6mm。

图9中有35个流道。流道的平均液压半径约为1.0mm。管宽约为1.8mm，壁厚71约为0.3mm。流道中心之间的间距72约为1.6mm。流道73和外壁70之间的距离74约为0.6mm。

图10为用于换热的装置的一个组件中的制冷剂流动示意图，其中示意图上的标识100是指制冷剂进口。101表示顶管的位置，制冷剂通过它进入到盘管102中，并在108区内出现第一次方向改变，这是由盘管的蛇形弯曲引起的。在盘管流道中流动的制冷剂在103区进入到横向分流管中，并从那里转到盘管反向延伸的部分，即反向延伸的流道105。

105段也可以同102段一样从经过的介质如空气中吸收热量，并将其传递到制冷剂。制冷剂在顶管的出口段106成为液体-气体混合物，并通过制冷剂排出管107回流到如空调设备的管路***中。

图11a为顶管的侧视示意图，图中除了分隔元件110、111和112，还有制冷剂进口及出口的导管113’和113”。按照一个特别优选的实施方式，导管113’和113”与顶管114的中轴错开一段距离115。按照本发明，这段距离为0到20mm，优选为0到10mm，特别优选为0到5mm。分隔元件110将顶管分隔成两段115和116。按照顶管的布置，它们分别是制冷剂进口段和制冷剂出口段。分隔元件111和112将顶管与外部分隔开，在这里，分隔元件与顶管的外边之间有一段距离或与之齐平。按照另一个实施方式，顶管段还可以通过钎焊或其它焊接方法的方式来闭合。

图11b为盘管的一根导管进入到顶管的可选实施方式。在图中除了顶管的两壁120和121，还有导管122。按照一个特别优选的实施方式，导管的形状应与被其导入的扁平管的外形一致。按照另一个实施方式，导管的结构将能够使两个或多个扁平管进入到顶管。

图11c为图11b中所示顶管沿A-A线的截面图。图中的顶管基本结构为Ω形，按照本发明，这是一个特别优选的实施方式。盘管进入到顶管的导管130内，并一直延伸到顶管内腔内的一个规定位置。这种实施方式提供一种可能性，即在制作组件时，各零件在实现材料上的接合之前，盘管可以通过压紧的方式与顶管连接。按照图11c所示的实施方式，一个顶管的几何形状如下：瓶颈区131在盘管进入后将其压紧。

按照一个特别优选的实施方式，可以有两根或多根盘管接入到图11c所示形状的顶管中。在这种情形下，盘管的布置优选地按照图5中标识54所示结构。

图12为用于换热的装置的透视图，在图中，除了可以看见制冷剂进口或制冷剂出口200”外，还有顶管201以及分隔元件202、203和204。按照图中所示的实施例，在顶管201的内径之内，分隔元件203卡入到盘管205上的一个凹口内。此外，顶管201被分隔元件203分成制冷剂进口段207和制冷剂出口段208。制冷剂从制冷剂进口段207经盘管流道209进入到横向分流管212，而这里它通过两个分隔元件211和212与外界隔绝。然后，在横向分流管212中，制冷剂进入到返回的流道210中，而它则通过盘管连接到制冷剂出口段208。从那里制冷剂通过制冷剂出口200”被排出。

图13为用于换热的装置的一个可选实施方式，在这个实施方式中，制冷剂进口200’和制冷剂出口200”与顶管301相连。按照这个特别优选的实施方式，顶管301有4个分隔元件302、303、304和305，它们将顶管分成3段：306、307和308。制冷剂通过制冷剂进口200’进入到顶管的第一段306，然后经过盘管进入到横向分流段308。从那里，制冷剂又回到顶管段307。为了随后通过盘管回流到顶管的第3段308，制冷剂又回到横向分流段309。在回到顶管第3段308后，制冷剂进入到制冷剂出口200”，然后回流到空调设备的管路***中。

图14为用于换热的装置的一个可选实施方式的透视图，在这个实施方式中，横向分流管400通过两个位于外部的分隔元件401和402实现闭合。

图15为一个用于换热的装置的局部断面透视图，在图中，可以看到顶管501、盘管502以及散热片503。图中特别展示了在顶管501的内径内，盘管502***到顶管内腔的深度，以及制冷剂进口管上的开口504，顶管通过这一开口与制冷剂进口管或制冷剂出口管实现流体连接。

图16为用于换热的装置的断面透视图，在图中可以看到除了顶管501外，还有分隔元件507、盘管503、制冷剂进口管506和另一个将顶管501分成进口段和出口段的分隔元件508。

图17为为符合本发明定义的用于换热的装置的一个可选实施方式，其顶管601、602、603和604位于装置的一侧，而横向分流管605、606和607则位于与其相对的一侧。此外，制冷剂进口管608’和制冷剂出口管608”接到接合器609上，通过它，两根管子与空调设备的管路***相连。

图18为图17中所示的用于换热的装置的侧视图。可以在图中看到制冷剂进口管608’和制冷剂出口管608”的布置，这两根管子的中心线与顶管的中心线各自错开。此外，考虑到在流经用于换热的装置之前和之后的制冷剂密度的不同，这两根管子的截面也不同。

图19为图17中所示用于换热的装置的俯视图。图中除了有顶管601、602、603和604外，还有制冷剂进口管608’和制冷剂出口管608”，以及连接头609和横向分流管605、606和607。此外，顶管由分隔元件610分成出口段611和进口段612。

图20中为符合本发明定义的用于换热的装置的顶管，它除了有两根导管700’和701’外，还有为两个制冷剂进口管及制冷剂出口管而设的两个开口702和703。按照一个特别优选的实施方式，制冷剂进口管的直径小于制冷剂出口管的直径，这是因为制冷剂密度在经过作为蒸发器的用于换热的装置蒸发后变小。

图22为图20中所示顶管的侧视图。

图23为图20中所示置顶管的仰视图，图中可以特别看到为两个制冷剂进口管及制冷剂出口管而设的两个开口702和703。

图24为符合本发明定义的顶管的另一个实施方式。

在这个实施方式中，制冷剂进口管703和制冷剂出口管702的流体断面不同，并且有4个导管705、706、707和708通入到顶管的内腔。

图25为上述顶管的侧视图，图中盘管的导管用707和708标出。特别是角度704，将决定图27中所示的盘管以何种方式接入到顶管内腔中。

图26为符合本发明定义的顶管的仰视图，它有4个盘管导管705、706、707和708。

图28、29、30和31分别为制冷剂进口管或制冷剂出口管的不同实施方式。除了出口的布置外，这些实施例中顶管上的开口形状及其水力直径均不同。

Claims (70)

1. 一种用于换热的装置，用于汽车以及汽车空调设备，其特征在于，使用至少一种用于热能传递的制冷剂；

并有至少一个制冷剂进口和至少一个制冷剂出口，它们接到多个顶管上，顶管被至少一个分隔元件分隔成至少一个进口段和至少一个出口段；

并有至少一个盘管，盘管内有至少两条相互之间部分平行的流道；

并有至少一个横向分流管，盘管的流道通过它形成流体连接，并且顶管的进口段与出口段形成流体连接；

该装置包括由一个制冷剂进口管、一个制冷剂出口管、一个所述顶管、一个所述盘管和一个所述横向分流管所构成的组件；制冷剂进口管或出口管，顶管和横向分流管位于组件的一侧；制冷剂进口管和出口管连接所有的顶管且与所有的横向分流管分离；所述制冷剂进口管和出口管的开口朝向同一方向；顶管的分隔元件上有一个凹口，在顶管的导管区域内的盘管则卡入到该凹口中。

2. 根据权利要求1所述的用于换热的装置，其特征在于，至少两组组件在相互连接时，组件的制冷剂进口和出口相互为液体连接。

3. 根据权利要求1所述的用于换热的装置，其特征在于，所述组件间为液体并联连接。

4. 根据权利要求1所述的用于换热的装置，其特征在于，若干相互连接的组件的进口或出口合为一体。

5. 根据权利要求1所述的用于换热的装置，其特征在于，两个组件通过至少一个横向分流管连接。

6. 根据权利要求1所述的用于换热的装置，其特征在于，盘管内流道口至少接入到顶管和横向分流管内腔。

7. 根据上述权利要求1所述的用于换热的装置，其特征在于，分隔元件将顶管气密和液密地分隔成进口段和出口段。

8. 根据权利要求1至7中任一权利要求所述的用于换热的装置，其特征在于，盘管为扁平管，其内部通过隔板被分成至少两个流道。

9. 根据权利要求8所述的用于换热的装置，其特征在于，盘管至少有两个至少为部分互相平行的扁平管，其内部由流道构成。

10. 根据权利要求9所述的用于换热的装置，其特征在于，扁平管至少由一种从下面一组材料中选出的材料制成：包括铝、锰、镁、硅、铁、黄铜、铜、锌、锡、钛、铬、钼、钒的金属组；塑料或复合材料组。

11. 根据权利要求10所述的用于换热的装置，其特征在于，所述塑料为纤维增强塑料。

12. 根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或9或10或11所述的用于换热的装置，其特征在于，至少一个组件以散热片作为另外的部件，它至少同盘管的外表面相连而改善热能的传递。

13. 根据权利要求8所述的用于换热的装置，其特征在于，至少一个组件以散热片作为另外的部件，它至少同盘管的外表面相连而改善热能的传递。

14. 根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或9或10或11或13所述的用于换热的装置，其特征在于，顶管的形状为圆柱形，在其内布置了导管；通过这些导管，制冷剂进口管或出口管及至少一个盘管进入到顶管的内部。

15. 根据权利要求8所述的用于换热的装置，其特征在于，顶管的形状为圆柱形，在其内布置了导管；通过这些导管，制冷剂进口管或出口管及至少一个盘管进入到顶管的内部。

16. 根据权利要求12所述的用于换热的装置，其特征在于，顶管的形状为圆柱形，在其内布置了导管；通过这些导管，制冷剂进口管或出口管及至少一个盘管进入到顶管的内部。

17. 根据权利要求14所述的用于换热的装置，其特征在于，顶管在至少一个导管的边缘处有一个突出物，它嵌入到制冷剂进口或出口的导管内。

18. 根据权利要求1所述的用于换热的装置，其特征在于，制冷剂为流体，它包含至少一种来自下列一组物质的成分：包括二氧化碳、氮、氧，空气，氨或甲烷、丙烷、n-丁烷碳氢化合物的气体；包括水、有机物溶液、盐水的液体。

19. 根据权利要求12所述的用于换热的装置，其特征在于，包括空气的气态介质经过至少一个盘管及散热片。

20. 根据权利要求19所述的用于换热的装置，其特征在于，盘管内的制冷剂与经过散热片和盘管的气态介质之间的热传递是通过对流和热传导实现的。

21. 根据权利要求20所述的用于换热的装置，其特征在于，流体所流经的部件和组件的之间的过渡区域相互气密和液密地连接在一起。

22. 根据权利要求1所述的用于换热的装置，其特征在于，该装置的两端为外框，它们至少覆盖了装置侧面的一部分，外框为成形件，包括U形、V形、L形，外框与装置的至少一个部件之间为形状匹配的连接，和/或通过连接材料接合以实现热交换。

23. 根据权利要求1所述的用于换热的装置，其特征在于，顶管的流体断面和/或制冷剂进口及出口的结构，应使流体压力在至少两个进口段和/或出口段一致或达到一个预定的值。

24. 根据权利要求14所述的用于换热的装置，其特征在于，若干顶管的制冷剂导管有不同的流体断面流通面积。

25. 根据权利要求14所述的用于换热的装置，其特征在于，在用于换热的装置运转过程中，制冷剂在制冷剂导管范围内的制冷剂进口处或出口处的压力下降，但随着压力下降，制冷剂导管的流体断面却加大。

26. 根据权利要求14所述的用于换热的装置，其特征在于，在用于换热的装置运转过程中，制冷剂在制冷剂导管范围内的制冷剂进口处或出口处的密度减小，但随着密度减小，制冷剂导管的流体断面却加大。

27. 根据权利要求14所述的用于换热的装置，其特征在于，若干顶管的制冷剂导管有不同的流体断面流通面积，并且顶管的制冷剂出口导管的流体断面面积至少等于最大的制冷剂进口导管的流体断面面积。

28. 根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或9或10或11或13或15或16或17或18或19或20或21或22或23或24或25或26或27所述的用于换热的装置，其特征在于，进口段和出口段的容积有一个预定的比例关系，其中，比例关系为1∶1、1∶4、1∶10，或1∶1至1∶4中或者1∶4至1∶10中的任一任意值，包括非整数。

29. 根据权利要求8所述的用于换热的装置，其特征在于，进口段和出口段的容积有一个预定的比例关系，其中，比例关系为1∶1、1∶4、1∶10，或其中任一任意值，包括非整数。

30. 根据权利要求14所述的用于换热的装置，其特征在于，进口段和出口段的容积有一个预定的比例关系，其中，比例关系为1∶1、1∶4、1∶10，或其中任一任意值，包括非整数。

31. 根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或9或10或11或13或15或16或17或18或19或20或21或22或23或24或25或26或27或29或30所述的用于换热的装置，其特征在于，盘管有至少一个弯曲段，弯曲角度为5°、10°、25°、30°、45°、60°、90°、120°、180°，或位于它们之间的任意值。

32. 根据权利要求8所述的用于换热的装置，其特征在于，盘管有至少一个弯曲段，弯曲角度为5°、10°、25°、30°、45°、60°、90°、120°、180°，或位于它们之间的任意值。

33. 根据权利要求14所述的用于换热的装置，其特征在于，盘管有至少一个弯曲段，弯曲角度为5°、10°、25°、30°、45°、60°、90°、120°、180°，或位于它们之间的任意值。

34. 根据权利要求28所述的用于换热的装置，其特征在于，盘管有至少一个弯曲段，弯曲角度为5°、10°、25°、30°、45°、60°、90°、120°、180°，或位于它们之间的任意值。

35. 根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或9或10或11或13或15或16或17或18或19或20或21或22或23或24或25或26或27或29或30或32或33或34所述的用于换热的装置，其特征在于，一个组件的两个直接连接的流道布置在一个U形管内。

36. 根据权利要求8所述的用于换热的装置，其特征在于，一个组件的两个直接连接的流道布置在一个U形管内。

37. 根据权利要求14所述的用于换热的装置，其特征在于，一个组件的两个直接连接的流道布置在一个U形管内。

38. 根据权利要求28所述的用于换热的装置，其特征在于，一个组件的两个直接连接的流道布置在一个U形管内。

39. 根据权利要求31所述的用于换热的装置，其特征在于，一个组件的两个直接连接的流道布置在一个U形管内。

40. 根据权利要求1所述的用于换热的装置，其特征在于，一个组件的两个流道沿着经过盘管的介质主流动方向并排排列。

41. 根据权利要求1所述的用于换热的装置，其特征在于，一个组件的两个流道沿着经过盘管的介质主流动方向前后排列。

42. 根据权利要求1所述的用于换热的装置，其特征在于，至少一个组件的流道数量能被2，整除。

43. 根据权利要求42所述的用于换热的装置，其特征在于，至少一个组件的流道数量能被4整除。

44. 根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或9或10或11或13或15或16或17或18或19或20或21或22或23或24或25或26或27或29或30或32或33或34或36或37或38或39或40或41或42或43所述的用于换热的装置，其特征在于，在每个组件中的一排流道内，与顶管直接相连的流道必须位于两条流道之间。

45. 根据权利要求8所述的用于换热的装置，其特征在于，在每个组件中的一排流道内，与顶管直接相连的流道必须位于两条流道之间。

46. 根据权利要求14所述的用于换热的装置，其特征在于，在每个组件中的一排流道内，与顶管直接相连的流道必须位于两条流道之间。

47. 根据权利要求28所述的用于换热的装置，其特征在于，在每个组件中的一排流道内，与顶管直接相连的流道必须位于两条流道之间。

48. 根据权利要求31所述的用于换热的装置，其特征在于，在每个组件中的一排流道内，与顶管直接相连的流道必须位于两条流道之间。

49. 根据权利要求35所述的用于换热的装置，其特征在于，在每个组件中的一排流道内，与顶管直接相连的流道必须位于两条流道之间。

50. 根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或9或10或11或13或15或16或17或18或19或20或21或22或23或24或25或26或27或29或30或32或33或34或36或37或38或39或40或41或42或43或45或46或47或48或49所述的用于换热的装置，其特征在于，两个相邻组件的流道呈镜像对称。

51. 根据权利要求8所述的用于换热的装置，其特征在于，两个相邻组件的流道呈镜像对称。

52. 根据权利要求14所述的用于换热的装置，其特征在于，两个相邻组件的流道呈镜像对称。

53. 根据权利要求28所述的用于换热的装置，其特征在于，两个相邻组件的流道呈镜像对称。

54. 根据权利要求31所述的用于换热的装置，其特征在于，两个相邻组件的流道呈镜像对称。

55. 根据权利要求35所述的用于换热的装置，其特征在于，两个相邻组件的流道呈镜像对称。

56. 根据权利要求44所述的用于换热的装置，其特征在于，两个相邻组件的流道呈镜像对称。

57. 根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或9或10或11或13或15或16或17或18或19或20或21或22或23或24或25或26或27或29或30或32或33或34或36或37或38或39或40或41或42或43或45或46或47或48或49或51或52或53或54或55或56所述的用于换热的装置，其特征在于，一个组件内的流道有不同的流体断面。

58. 根据权利要求8所述的用于换热的装置，其特征在于，一个组件内的流道有不同的流体断面。

59. 根据权利要求14所述的用于换热的装置，其特征在于，一个组件内的流道有不同的流体断面。

60. 根据权利要求28所述的用于换热的装置，其特征在于，一个组件内的流道有不同的流体断面。

61. 根据权利要求31所述的用于换热的装置，其特征在于，一个组件内的流道有不同的流体断面。

62. 根据权利要求35所述的用于换热的装置，其特征在于，一个组件内的流道有不同的流体断面。

63. 根据权利要求44所述的用于换热的装置，其特征在于，一个组件内的流道有不同的流体断面。

64. 根据权利要求50所述的用于换热的装置，其特征在于，一个组件内的流道有不同的流体断面。

65. 根据权利要求14所述的用于换热的装置，其特征在于，在用于换热的装置运转过程中，制冷剂在组件内密度减小，但随着密度减小，制冷剂导管的流体断面流通面积却加大。

66. 根据权利要求1所述的用于换热的装置，其特征在于，至少一个组件的所有流道按着经过盘管的介质的主流动方向相互对齐。

67. 根据权利要求1所述的用于换热的装置，其特征在于，至少一个横向分流管有另一个分隔元件，它将横向分流管分成至少两个流体段。

68. 根据权利要求1所述的用于换热的装置，其特征在于，至少一个横向分流管的内腔中有至少一个盘管。

69. 一个用于汽车空调设备上、带有空气流道和气流控制元件的换气装置，其特征在于它有至少一个空气输送装置和一个外壳，并在外壳内有一个固定装置，用来安装根据上述权利要求之一所述的至少一个用于换热的装置，或在外壳内预设一个上述权利要求之一所述的用于换热的装置。

70. 一个用于汽车空调设备上的热交换设备，其特征在于它带有至少一个冷凝器、一个压缩机、一个节流阀和一个集流管，以及至少一个根据上述权利要求之一所述的用于换热的装置。

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