TW579422B - Heat exchanger - Google Patents

Description

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 [發明所屬之領域] 本發明係關於配備於車輛々 鞠用二乳碉節裝置之熱交換器。 [以往之技術] 以往，在車輛用空氣調節裝置中，爲使車室内空氣冷卻 或暖和，設有將車室内空氣在循環過程中加以 之熱交換裝置。 … 忑’為人換裝置’具備氣化器(evaporator)與加熱器 (ter) ’、中’氣化益具有蒸發器之功能，可使流通於冷 媒循環系統之冷媒與空氣間進行熱交換，以冷卻空氣。加 熱器則可使流通於引擎冷卻水循環系統之引擎冷卻水與空 氣間進行熱交換；以加熱空氣。 L年來卩过著環境保護意識鬲羅，電動汽車則受到注 目。由於電動汽車係替代屬於内燃機之引擎而搭載電動機 以作爲驅動源，因此，不會排放會造成大氣污染之廢氣， 可實現乾淨不〉亏染的行車。 在搭載於電動汽車的空氣調節裝置之開發上，所遭遇的 障礙’莫非是由於電動汽車不搭載引擎，致不能對於空氣 週節裝置上之加熱器提供引擎冷卻水以作爲熱源之問題。 於是曾經被檢討過試圖以採取利用習知的熱力泵（heat pump) 式全氣调節裝置之方法，惟，這麼一來，以往，只不過是 當做蒸發器而僅供作冷卻空氣之用的熱交換器（氣化器）， 則非使其也須兼備能當做用以加熱空氣的加熱器使用的結 構不可。 於圖7顯示以往之氣化器結構。圖中，符號1爲冷媒流 本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格⑽χ 297公

- ---------s'Μ--------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 579422 A7 -- B7 五、發明說明（3 ) 如果將如上述結構之冷凝器佈置於車室内，不用説，當 然可發揮凝聚器應有之功能，惟，倘若將之當作蒸發器使 用時，空氣中濕氣受到冷卻而附在散熱片之凝聚水即將侵 入散熱片之間隙，造成不易除去且妨礙散熱片間之空氣流 通進而使熱交換能力下降之問題。 [欲解決之問題] 如上所述，對於以搭載於電動汽車爲目標之熱力栗方式 空氣調節裝置而言，於以往之車輛用空氣調節裝置中當做 蒸發器或凝聚器使用之氣化器（evap〇rat〇r)或冷凝器 (condensor) ’則不能直接使用，因此，勢必另需以可搭載 於電動汽車爲前提的新穎結構之熱交換器。 本發明乃鑑於上述問題所完成，其目的乃在於提供一種 適合於以供搭載於電動汽車作爲目標之熱力泵（heat pump) 式空氣調節裝置之熱交換器。 [解決問題之手段] 爲解決上述問題之手段，則採用如下列結構之熱交換 器。亦即，申請專利範圍第1項之熱交換器係一種供作搭 配於車輛用2氣調節裝置而用以車室内空氣之冷卻、加熱 炙熱交換器，而以具備：以上下離開而佈設之一對收集管 (header);以縱向佈設在該收集管間，兩端各自連通於兩 收集管内邵之複數支之管（tube);以及佈設在該管間之散 熱片爲其特徵。 於此熱交換器，由於管係佈設成縱向，將該熱交換器當 做蒸發器使用時，可使附著於散熱片表面之凝聚水容易沿 \---------i^w— — — — — — — I— ^« — — — — — — 1— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -6-

579422 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4 ) 著管而流落於下方，可順利予以除去。 申請專利範圍帛2项之熱交換器，係於申請專利範圍第 1項所述 < 熱父換器中，在上述收集管内設置隔板，使冷 媒之流通路徑往返於上述—對收集管者。 於此熱父換器，在收集管内設置隔板，便可自由自在的 設計構成冷媒之流通路徑，於實際裝配於空氣調節裝置 時，可按照各種條件適當地布局流通路徑。 申請專利範圍第3項之熱交換器，係於申請專利範園第 1項或第2項所述之熱交換器中，更具備有：與上述一對 收集管中任一方成上下離開而佈設之第三收集管；以縱向 佈設在該第三收集管與上述一方之收集管之間，兩端各自 連通於兩收集管内部之複數支之管；以及佈設在該管間之 散熱片者。 於此熱交換器’設置第三收集管，即可使熱交換器之形 狀，除了以往之矩形以外也可造形爲L字型或]字型，因 此搭載於車輛時可避開與其他裝備之干擾而布局。 申請專利範圍第4項之熱交換器，係於申請專利範園第 1 、2或3項所述之熱交換器中，更設有空間佔有部，用 以佔據上述收集管内部之一部分以減少供冷媒流通的區域 之容積者。 於此熱交換器，在收集箱内設置空間佔有部，即可抑制 冷媒滯留現象，可提高冷媒循環效率，使空氣調節裝置運 轉初期的上升時間（到達正常運轉所需時間）縮短。另外， 也能減少流通於冷媒循環系統中之冷媒需要量。 先 閲 讀 背 之 注

Ψ |I# 填聚裝 頁I I訂 % 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 579422 A7 ---- B7 五、發明說明（5 ) 申請專利範圍第5項之熱交換器，係將複數個如申請專 利範園第1、2、3或4項所述之熱交換器疊合而佈置， 且使各熱交換器彼此連接而形成依序循環該熱交換器的冷 媒流通路徑者。 於此熱交換器，將熱交換器疊合佈置，即可在不致使熱 交換器整體的容積增加下獲得所期望之熱交換能力。 [發明之實施形態] 將本發明之熱交換器第1實施形態顯示於圖1及圖2並 説明如下。 圖1所示熱交換器，係將幷流型（parallel flow type)熱交 換器A、B予以疊合，並形成依序循環兩熱交換器a、 B的冷媒之流通路徑所構成之層積型熱交換器。該幷流型 熱交換器A、B ，係具備··以上下離開而佈設之一對收 集管10、11 、佈設在該收集管10、Π間，兩端各自連 通於兩收集管10 、 11内部之複數支之管12 、 12 、 …’；以及佈設在該管間之散熱片13、13、…。 收集管10 、 11由具有圓形剖面之無缝鋼管（seamless pipe)構成，其兩端係以圓形端板密封之。管12係由具有 寬度比收集管10、11之直徑較小的形狀扁平而内部具有 以寬度方向分割成複數個流路之多孔擠出成形管構成，而 以其端邵***於形成在收集管1 〇 、11上之***孔（省略 圖示）並施予硬焊固定，俾能由收集管10 、11分別對其 各個分配冷媒。至於散熱片13 ，其係將帶狀板材予以折 曲加工成波形，使其波形頂部接觸於相鄰近的管12間並 11 裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

579422 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（8 而且，在各收集管10、u内設置隔板16，便可自由 自在地構成冷媒之流通路徑，尤於實際裝置於空氣調節裝 置時，則可因應各種條件而以增多分區數等方法自由布局 流通路徑。 圖2只不過是其一例子，讲兮為 > 说 J卞，忒该熱父換器而言，於熱交換 器A側，則將管12、12、 八忐-彻八广 ···分成二個分區，於熱交換器 B侧，則分成四個分區，而分配於各分區的管Η之支數 及以熱交換器A (-邊爲多，而比較各分區的流路剖面積 總計時，則以位於流通路徑上游的熱交換A側爲大，而以 位於下游的熱交換器B側爲小。就是説，沿著冷媒之流通 方向，流路剖面積則變得小。 該熱交換器若當做凝聚器使用，則因流通的冷媒之乾度 並非一定，將於凝聚液化之過程中逐漸下降，因此，流路 剖面％依然沿著冷媒泥動方向爲一定時，冷媒壓力則在上 游側爲咼’在下游側爲低。因此，就熱交換器全體來説， 並不一定能稱得起可獲得高耐熱率。同樣地，壓力損失也 不見得能抑得小（在冷媒乾度高而變得高壓之上游侧，壓 力損失將變大，在乾度低而變得低壓之下游側，耐熱率將 下降）。 於是，流路剖面積若能使之如圖2所示般沿著冷媒流動 方向而變得小的話，即能配合冷媒乾度使上游側壓力下 降’使下游侧壓力上升，藉此，熱交換器整體即能獲得高 耐熱率，且也能抑低壓力損失。 該熱交換器若當做蒸發器使用，則因流通的冷媒之乾度 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） !. 裳--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明說明（9 ) 並非主一足，將於蒸發氣化之過程中逐漸升高，因此，流 各d面知依然沿著冷媒流動方向爲一定時，冷媒壓力則在 上游側爲低，在下游側爲高（在冷媒乾度低而變得低壓之 上游側，耐熱率將下降，在乾度高而變得高壓之下游侧， 壓力損失將增大）。 夂而，此種情形下，冷媒之流動方向係循與圖2所示流 通路徑相反方向而流，使得流路剖面積得以沿冷媒流動方 向而變大。因此，能配合冷媒乾度使上游側壓力上升，使 下游側壓力下降，藉此，以熱交換器整體計，不但能獲得 南耐熱率，也能抑低壓力損失。 此外，本實施形悲係就以兩段方式變更冷媒流路剖面積 之情形加以説明，惟只要改變隔板之佈置即可更加以細分 成如三段或四段方式。 將本發明足熱交換器第2實施形態顯示於圖3及圖4並 説明如下。另夕卜，對於上述第1實施形態中已加以説明之 構成要素則附以同一符號並省略其説明。 本實施形態之熱交換器，與第1實施形態同樣，係-種 將并流型熱交換器A、B予以疊合而構成之層積型為交 換器，惟如圖3所示，熱交換器A則呈宛如將其包含下收. 集管11A的-部分切除而變短，並在其宛如被切除般之部 分，則設有與上收集管1()A相對而位於兩收集# i〇a、 UA間之中間收集管（第三收集管）nA。並且，將複數支 管12、12、…佈設於上收集管1〇八與中間收集管之 間，再在各管12間佈設散熱片13、13、。 579422 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（10 ) 相對地，在熱交換器B也同樣u喑古士 l丨』m地叹有中間收集管ιγΒ， 並將複數支管12、12、…佈設於上收隹其 π又1上收集管10Β與中間收 集管17Β之間，再在各管12間佈設散熱片η 、13 並且，構成熱交換器A的巾間收集管17A與構成熱交換 器B的中間收集管17B，係使其另—端互相連通而連接， 將這些熱交換器A 、 B疊合而成之層積型熱交換器，以 平面視之則呈宛如切除一部分般之L字狀形狀。 圖4顯示於熱交換器A、b間所形成冷媒之流通路 徑。惟爲使冷媒路徑更臻明確，在圖4則將兩熱交換器 A、B予以展開之形態而顯示。 如圖上所示，於各收集管10A、UA、1〇B、nB之内 部，則在各處設有隔板16。 接著，循冷媒流動方向説明繞行熱交換器A、B的流 通路徑如下。首先，經由冷媒輸出輸入管14流入熱交換 器A的上收集管i〇A之冷媒，則爲隔板16ι所阻擋而分開 流入佔據熱交換器A的一側方in之分區PAr之各管12。 流經分區PARi冷媒則流入下收集管11A，而爲下收集管 11A之另一端所阻擋而分開流入佔據熱交換器A的中央 1/3之分區PAC之各管12。流經分區PAc之冷媒則再度流 入上收集管10A ,並爲上收集管10A之另一端所阻擋而分 開流入佔據熱交換器A之另一端側方1/3之分區pal之各 管12 〇 流經分區PAL之冷媒則流入中間收集管17A，然後流入 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） i*!----------^ - -----訂·----I--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 579422 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（l2 ) 説明如下。另外’對於上述各實施 分I施形毖中已加以説明之構 成要素則附以同一符號並省略其説明。 如圖5所示，於上收集管1〇A、 <内郅，則以各收 集管長度方向使其中心轴—致之方式佈設 (空間佔有部）2〇。管2G内部之空間係與各收集管内部之 冷媒流路隔絕。此外，雖未圖示，在下收集管HA、 也有佈設管20。 於如上述結構之熱交換器中，由於在各自收集管内部設 置管20 ，可使各收集管内部之冷媒流通區域之容積減 少。因而收集管内部的冷媒滯留現象即受到抑制，使得冷 媒循環效率提高，縮短空氣調節裝置在運轉初期的升起時 間（rising time) 〇 此外，採用剖面爲圓形的管20之理由乃在於在當做空 間佔有部的使用上，因考量其耐壓強度之結果。若將熱交 換器當做凝聚器使用’高溫高壓之冷媒將流入於上游側收 集f 10A ，惟管20若爲圓形的話，就對於由周圍起作用 之高壓力也能充分發揮其耐壓強度。 另外，不一定是限於圖5之管20 ，而如圖6所示設置 以長度方向可把收集管10A隔開之隔板21 ，也能獲得同 樣之效果。但使用平板時不易獲得足夠的耐壓強度，因此 另需考慮增加板厚或加設肋骨等因應措施。 [發明之效果] 如上所陳述，依照本發明之申請專利範圍第1項所述之 熱交換器，由於其管係佈設成縱方向，因此，該熱交換器 -15- 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I" Μ----------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 22 22 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明（l3.) 富做蒸發器使用時’附著於、 管& & 、 、欢热片表面〈凝聚水容易沿著 去。二流"使凝聚水得以有效率地從散熱片間予以除 下降。、土 ’散熱片間之空氣流通順暢’可防止熱交換能力 依照中請專利範圍第2項所述之熱交換器，由於在收 木皆内設置隔板，可自由自左的杯音蕃 卜 邱目在的任思構成冷媒之流通路 ^ 因此’實際裝配於空翁七用祐世罢RT J·、 ^ Λ凋即衣置時可按照各種條件適 當地布局流通路徑。 依照申請專利範圍帛3項所述之熱交換器，由於設置 了第三收集管，可將熱交換器形狀除以往之短形以外改變 成L孚型或3字型，因此，搭載於車輛時可避開與其他 裝備之干擾而佈置。 依照申請專利範圍第4項所述之熱交換器，由於收集 #内設置空間佔有部，可抑制冷媒滯留現象，提高冷媒之 循環效率，縮短空氣碉節裝置於運轉初期之升起時間。此 外’也可使流通於冷媒循環系統之冷媒需要量減少。 依照申清專利範圍第5項所述之熱交換器，由於將熱 交換器疊合而佈置，可以不致使熱交換器整體之體積增加 下獲得所期望之熱交換能力。 [圖式之簡單說明] 圖1為顯示本發明之熱交換器第1實施形態之斜视圖。 圖2為顯示圖1所示熱交換器中冷媒路徑之展開圖。 圖3為顧示本發明之熱交換器第2實施形態之斜视圖。 圖4為顯示圖3所示熱交換器中冷媒路徑之展開圖。 -16- ^氏張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公愛） ^裝--------訂---------^9— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 1. 一種熱交換器，係搭配在車輛用空氣調節裝置，用以 車室内空氣之冷卻及加熱，其特徵為具備·· 以上下離開而佈設之一對收集管； 佈設在該收集管之間’兩端各自連通於兩收集管内 部之複數支管；以及 以縱向佈設在該管間之散熱片。 2. 如申請專利範圍第i項之熱交換器，其中在上述收集 管内設X隔板使冷媒之流通路徑纟返於上述—對 管間而形成者。 3·如申請專利範圍$ !或2項之熱交換器，其中更具 備·· 〃 以與上述一對收集管中任—方上下離開而佈設之第 三收集管； 以縱向佈設在該第三收集管與上述—方之收集管之 間，兩端各自連通於兩收集管内部之複數支管；以及 佈設於該管間之散熱片者。 4·如申請專利範圍第1或2嚷之熱交換器，其中設有用 以佔據上述收集管内部空間之—部分以使供冷媒流通 之區域的容積減少之空間佔有部。 5.如申請專利範圍第3項之熱交換器，其中設有用以佔 據上述收集管内部空間之一部分以使供冷媒流通之區 域的容積減少之空間佔有部。 …X換器，其特欲為將複數套如申請專利範圍第 1、2、3、4或5項所述之熱交換器疊合而佈置，且使 本紙張尺錢财g g家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 579422 8 8 8 8 A BCD

   ^、申請專利範圍 各熱交換器彼此連接而形成依序循環該熱交換器的冷 媒流通路徑者。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)