CN203772062U

CN203772062U - 冷凝器

Info

Publication number: CN203772062U
Application number: CN201290000436.5U
Authority: CN
Inventors: 尤韦·福斯特; 赫伯特·霍夫曼; 克里斯多弗·沃尔特
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2022-04-19
Also published as: DE102011007784A1; EP2699864B1; EP2699864A1; US20140054016A1; WO2012143451A1; US10107566B2

Abstract

一种冷凝器（1、1’），特别是由冷却剂冷却的冷凝器（1、1’），包括至少一个具有多个扁管（3、3’）的管/肋部件（2），其中每个扁管（3、3’）具有多个在管的横向上相互并排走向的、限定制冷剂侧的液压直径（D_h制冷剂）的流动通道（10、11、12、13、14、15、21），并且其中在各所述扁管（3、3’）的区域中设有至少一个限定冷却剂侧的液压直径（D_h冷却剂）的中间元件（4），其特征在于，所述两个液压直径（D_h冷却剂）与（D_h制冷剂）的比例大于（>）1.3。

Description

冷凝器

技术领域

本实用新型涉及一种冷凝器，特别是由按照权利要求1的前序的冷却剂冷却的冷凝器。

背景技术

冷凝器用于在热机中和在制冷设备中冷凝废气或蒸汽形式的制冷剂。这在所提及的设备中实现了闭合的循环过程。在空调设备的冷凝器中，在冷却内部空间时吸收的热能又被排放到环境中。在传统的空气冷却的冷凝器中热量被排放到空气中，而在冷却剂冷却的冷凝器中热量被引入到加入的水循环中。这种类型的冷凝器根据现有技术是已知的。

例如文献WO2004042293A1公开了一种在空调循环内的冷凝器。文献WO2001088454A1还公开了一种机动车冷凝装置和热交换系统。此外由现有技术已知基于叠片式结构的用于机动车应用的非直接冷凝器的不同的实施方案。

然而，由现有技术已知的解决方案大多具有多个缺点。例如，在叠片式结构中通常流动路径具有相同的液压直径。然而，对于最优设计来说，或者冷却水侧的横截面设计得太小——这导致水侧的压降很高——或者用于制冷剂侧的液压直径太高。

实用新型内容

本实用新型的任务在于，提供一种开始提及的类型的冷凝器，通过所述冷凝器实现了：利用可用的冷却水用于从制冷剂到冷却剂的最优的热交换，而不产生太高的压降。此外应该可以有利地设计在冷凝过程中存在的温度走向。

该任务通过具有权利要求1的特征的冷凝器解决。从属权利要求涉及有利的实施方式。

该任务根据本实用新型由此解决，即所述两个液压直径（D_h冷却剂）与（D_h _制冷剂）的比例大于（>）1.3。通过两个液压直径相互的给出的比例或者通过具体的有利的几何结构参数可以提高热交换并且同时减小冷却剂侧的压降。液压直径D_h是理论变量，以便实施在具有非圆形横截面的管或者通道上的计算。通过以下项

d_{h} = \frac{4 A}{U} = {4 r}_{hy}

可以如在圆管中那样计算。

它是四倍的流动横截面A与测量横截面的由流体浸湿的圆周（可选内部和外部）的商。

申请者已经发现，所述两个液压直径（D_h冷却剂）与（D_h制冷剂）的比例应该大于1.3。如果所述比例在1.3与4之间，进一步优选在1.5与2.5之间，那么冷凝器实现了更加有利的效果。这已经在申请者的相应进行的试验中证实。

例如所述液压直径（D_h冷却剂）可以在1.5mm与3mm之间。所述液压直径（D_h冷却剂）例如通过一个中间元件限定，所述中间元件可以以涡轮装置的形式构造。所述中间元件在此具有在1.5mm与3mm之间的液压直径。所述扁管和中间元件导热地相互连接，例如焊接。因此产生扁管与中间层之间的组合，通过所述组合将冷却剂逆流地或同流地在扁管旁边引导通过。这是相对于具有板型结构和相同液压直径的已知的解决方案的优点。在根据本实用新型的解决方案中已经证实：通过提高在冷却剂侧上的横截面和减小在制冷剂侧上的横截面可以优化热交换和压降。

用于获得给出的制冷剂侧的流动横截面的优选的实施形式例如是具有多个流动通道的扁管。例如所述液压直径（D_h制冷剂）可以在0.2mm与1.8mm之间，优选在0.4mm与1.3mm之间。优选地，制冷剂侧的流动通道的流动横截面具有基本上矩形的横截面形状，其中每个流动通道的宽度b优选至少略微地小于其高度h。对于制冷剂流优选地采用挤压的扁管。这些扁管例如包括管套并且具有肋以便提高强度并且提高热交换面积。优选的管具有比宽度更大的高度，因为在这种情况下通过毛细效果可以实现附加的功率优点。每个管的流动横截面在此通过液压直径表示。

另一优选的实施形式设定，不仅冷却剂侧的而且制冷剂侧的流动路径沿流动走向看去可以具有多个转向。特别是通过制冷剂侧的转向在此可能的是，建立连接以及在冷凝过程中补偿制冷剂的密度变化并且优化引起的温度差。

此外可以设定，所述制冷剂侧的流动路径递减地连接，如此使得最后的制冷剂侧的流动路径的流动横截面至少略微地小于第一流动路径的制冷剂侧的流动路径。术语“递减”在此用于表示两个变量之间的关系，例如当冷却剂和制冷剂的液压直径和流动导向匹配于相应的流动速度时或者当在一个变量升高时各自另一变量也升高时。在冷凝器自身中将制冷剂仅仅冷却到其冷凝温度。随后制冷剂的冷凝在制冷剂进一步过冷却到低于冷凝温度之下的一个温度之前实现。在这个过程中制冷剂的特定的体积显著地下降（亦即下降到初始体积的1/10-1/20）。为了考虑到体积下降，制冷剂流在多个相继设置的流动路径中通过构件被引导，所述流动路径具有从路径至路径下降的流动横截面积（递减的连接）。这由此实现，即在路径中并行连接的管的数量从路径至路径下降。

如已经描述的那样，首先仅对制冷剂降温，然后在构件中将其冷凝（其中在此在较宽的范围内温度保持恒定）并随后过冷。因此在实践中对冷却剂流的引导提出了以下的要求：

·冷却剂应该在过冷的区域中被导入到冷凝器中并且随后逆流地被引导；

·在冷凝的区域中，由于在制冷剂侧上的恒定的温度，是否逆流地或同流地引导流动是无关的；

·制冷剂应该在过热的区域中逆流地从设备被引导出。

由此优化了在热交换器/冷凝器中引起的温度梯度并且因此实现了高的功率。如已经所述的，制冷剂侧在此具有递减的连接，而冷却剂侧几乎不具有在特定体积中的变化，从而在此在最优的连接中基本上具有均匀的流动横截面。

例如采用的制冷剂可以优选涉及R-1234yf并且采用的冷却剂优选涉及水-各里散亭（根据与水的稀释度各里散亭直至-40摄氏度以下是防冻的。此外，它是抗腐蚀的）。R-1234yf以仅仅4的GWP系数相比于已知的常用的制冷剂357倍地环境友好并且低于150GWP的边界值97%。相比于作为冷却剂的CO2其主要地在更高的温度下更有效。

另一优选的实施形式设定，至少在第一和最后流动路径中、优选然而在所有流动路径中，所述冷却剂侧的流动路径和所述制冷剂侧的流动路径可以处于逆流。

本实用新型的一个实施形式还设定管/肋单元的结构深度的优化。因此例如每个管/肋单元或每个扁管或每个中间层的深度t在10mm与100mm之间，优选在16mm与35mm之间。

在此阐明的解决方案可以有利地以低成本的方式制造并且具有一个紧凑的结构。

附图说明

本实用新型的其它优点、特征和细节参见随后的描述，其中参照附图对本实用新型的实施例进行描述。在此在权利要求中和在说明书中提到的特征可以各自自身单独地或以任意组合地符合本实用新型的本质。

其中：

图1是根据本实用新型的由多个扁管形成的第一冷凝器的立体示意图；

图2是根据本实用新型的由多个扁管形成的第二冷凝器的立体示意图；

图3是根据本实用新型的扁管的端面的示意图；

图4是根据本实用新型的用于形成管/肋部件的扁管的另一实施形式的示意图。

具体实施方式

图1是根据本实用新型的第一冷凝器1的立体示意图。冷凝器1构造为由冷却剂冷却的冷凝器1并且除了其它部件之外还包括一个管/肋部件2，该管/肋部件2又由多个具有中间层4的扁管3形成。扁管3以及与扁管通过焊接过程连接的中间层4仅在视图中示意性地示出。扁管3或中间层4沿着流动路径SW走向。

在示出的实施形式中，管/肋部件2具有由四个管单元5、6、7、8形成的结构。每个管单元5、6、7、8包括多个扁管3或中间层4。扁管3和中间层4的数量以及冷却剂和制冷剂的液压直径和流动导向匹配于相应的流动速度。因此例如扁管3或中间层4的数量从管单元5至管单元8持续地下降。

在此示出的实施形式中，制冷剂的流动路径SW（虚线）以及冷却剂的流动路径SW（实线）在管单元5和8中通过多个转向处于逆流。在管单元5和8中相邻地走向的流动路径SW因此具有基本上反向地走向的流动方向（流动路径）。在该实施形式中示出了两个水侧的流动路径，其中两个制冷剂流动路径5、6与一个第一水侧的流动路径连接而制冷剂流动路径7、8与一个第二水侧的流动路径连接。

图2示出了冷凝器1’的第二实施形式。冷凝器1’在其结构上基本上相应于根据图1的冷凝器1。

冷凝器1’也具有四个管单元5’、6’、7’、8’，与图1所示的冷凝器1相比，制冷剂的流动路径SW’（虚线）以及冷却剂的流动路径SW’（实线）在所有四个管单元5’、6’、7’、8’中处于逆流。在管单元5’、6’、7’、8’中相邻地走向的流动路径SW’因此具有基本上反向地走向的流动方向。

图3是扁管3的端面的示意图。扁管3具有六个沿管的纵向走向的流动通道10、11、12、13、14、15，它们具有相同的流动横截面或相同的液压直径D_h制冷剂。制冷剂侧的流动通道10、11、12、13、14、15具有基本上矩形的横截面形状，其中每个流动通道的宽度b优选至少略微地小于其高度h。

在流动通道10、11、12、13、14、15之间构成肋16、17、18、19、20。肋16、17、18、19、20在此具有足以确保扁管3的稳定性的最小强度。待选择的最小强度可以例如通过扁管3的总深度t或通过流动通道10、11、12、13、14、15所选择的液压直径（D_h制冷剂）产生。

图4示出了扁管3’的另一实施形式。扁管3’大体具有多个以相同方式构造的流动通道21以及四个限定中间层22、23、24的肋25、26、27、28。扁管3’因此包括扁管/中间层的组合。例如可以提供一件式的制造或设计方案。然而也可以考虑的是，将用于形成中间层（中间元件）22、23、24的肋25、26、27、28设计为单独的构件，其在另一工艺步骤中例如通过焊接工艺与扁管3’连接。

Claims

1.一种冷凝器（1、1’），包括至少一个具有多个扁管（3、3’）的管/肋部件（2），其中每个扁管（3、3’）具有多个在管的横向上相互并排走向的、限定制冷剂侧的液压直径（D_h制冷剂）的流动通道（10、11、12、13、14、15、21），并且其中在所述扁管（3、3’）的区域中设有至少各一个限定冷却剂侧的液压直径（D_h冷却剂）的中间元件（4），其特征在于，所述两个液压直径（D_h冷却剂）与（D_h制冷剂）的比例大于（>）1.3。

2.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于，所述两个液压直径（D_h冷却剂）与（D_h制冷剂）的比例在1.3与4之间。

3.根据权利要求2所述的冷凝器，其特征在于，所述两个液压直径（D_h冷却剂）与（D_h制冷剂）的比例在1.5与2.5之间。

4.根据权利要求1或2所述的冷凝器，其特征在于，所述冷却剂侧的液压直径（D_h冷却剂）在1.5mm与3mm之间。

5.根据权利要求1或2所述的冷凝器，其特征在于，所述制冷剂侧的液压直径（D_h制冷剂）在0.2mm与1.8mm之间。

6.根据权利要求5所述的冷凝器，其特征在于，所述制冷剂侧的液压直径（D_h制冷剂）在0.4mm与1.3mm之间。

7.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于，所述中间元件（4）以涡轮装置的形式构造。

8.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于，所述扁管（3、3’）具有多个并排设置、朝向相同并且构造相同的流动通道（10、11、12、13、14、15、21），其中每个流动通道（10、11、12、13、14、15、21）的宽度b至少小于其高度h。

9.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于，不仅冷却剂侧的而且制冷剂侧的流动路径沿流动走向看去具有多个转向。

10.根据权利要求9所述的冷凝器，其特征在于，所述制冷剂侧的流动路径递减地连接，如此使得最后的制冷剂侧的流动路径的流动横截面至少小于第一流动路径的制冷剂侧的流动路径。

11.根据权利要求9所述的冷凝器，其特征在于，至少一个制冷剂侧的流动路径与一个冷却剂侧的流动路径处于逆流。

12.根据权利要求9所述的冷凝器，其特征在于，至少在第一和最后流动路径（SW、SW’）中，所述冷却剂侧的流动路径和所述制冷剂侧的流动路径处于逆流。

13.根据权利要求12所述的冷凝器，其特征在于，在所有流动路径（SW、SW’）中，所述冷却剂侧的流动路径和所述制冷剂侧的流动路径处于逆流。

14.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于，每个管/肋部件（2）或扁管（3、3’）的深度（t）在10mm与100mm之间。

15.根据权利要求14所述的冷凝器，其特征在于，每个管/肋部件（2）或扁管（3、3’）的深度（t）在16mm与35mm之间。

16.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于，所述冷凝器是由冷却剂冷却的冷凝器（1、1’）。