Теплообменник с приемным резервуаром (варианты), соединительный элемент приемного резервуара (варианты), монтажная конструкция приемного резервуара (варианты) и холодильная установка (варианты) - RU2329439C2

Чертежи

Показать все 8 чертежа(ей)

Описание

По данной заявке испрашивается приоритет по заявке на патент Японии №2002-43367, поданной 20 февраля 2002 года, и по предварительной заявке на патент США №60/363285, поданной 12 марта 2002 года, которые полностью включены в настоящее описание посредством ссылки.

Перекрестные ссылки на заявки, имеющие отношение к настоящей заявке

Данная заявка является поданной на основании §111(а) Раздела 35 Кодекса законов США заявкой, по которой приоритет испрашивается в соответствии с §119(е) Раздела 35 Кодекса законов США по дате подачи предварительной заявки на патент США №60/363285, поданной 12 марта 2002 года в соответствии с §111(b) Раздела 35 Кодекса законов США.

Область применения изобретения

Настоящее изобретение относится к конденсационному устройству, включающему теплообменник, имеющий приемный резервуар, соединительному элементу этого резервуара, монтажной конструкции приемного резервуара теплообменника, соответственно используемым, например, в автомобильной системе кондиционирования воздуха, а также относится к холодильной установке.

Предпосылки изобретения

В последние годы для осуществления конденсации хладагента в холодильном цикле в автомобильной системе кондиционирования воздуха или в подобных устройствах предложена методика переохлаждения конденсированного хладагента до температуры на несколько градусов ниже температуры конденсации. По этой методике в средства декомпрессии и испаритель вводят хладагент, количество выделяемой теплоты котрого увеличено благодаря переохлаждению, с обеспечением увеличения количества поглощаемой теплоты во время испарения хладагента для улучшения тем самым холодопроизводительности.

В настоящее время при внедрении такой методики ведутся разработки конструкции теплообменника (конденсатора системы переохлаждения), который снабжен присоединенным к нему приемным резервуаром и который объединяет в себе две части: конденсирующую часть и переохлаждающую часть.

Как показано на фиг.8, основная часть 100 такого теплообменника включает два коллектора 101 и 101 и параллельные теплообменные трубки, противоположные концы которых сообщаются с коллекторами. Теплообменные трубки разделены на проходные участки Р1-Р5 перегородками 102, расположенными в коллекторах 101. Участки Р1-Р3 образуют конденсирующую часть 110, а участки Р4 и Р5 образуют переохлаждающую часть 120, не зависящую от конденсирующей части 110.

Впуск 111 в конденсирующую часть и выпуск 112 из нее расположены соответственно в верхней и нижней частях конденсирующей части 110 коллектора 101. Впуск 121 в переохлаждающую часть и выпуск 122 из нее расположены соответственно в верхней и нижней частях переохлаждающей части 120 коллектора 101.

Приемный резервуар 130, прикрепленный к коллектору 101, имеет впуск 131, сообщающийся с выпуском 112 из конденсирующей части, и выпуск 132, сообщающийся с впуском 121 переохлаждающей части.

В этом теплообменнике с приемным резервуаром газообразный хладагент, поступающий в конденсирующую часть 110 через впуск 111, при прохождении через каждый проходной участок Р1-Р3 конденсирующей части 110 конденсируется благодаря теплообмену между хладагентом и окружающим воздухом. Конденсированный хладагент подается в резервуар 130 через выпуск 112 и впуск 131 и накапливается в нем. Затем только сжиженный хладагент подается в переохлаждающую часть 120 через выпуск 132 и впуск 121. Далее сжиженный хладагент, подаваемый в переохлаждающую часть 120, переохлаждается окружающим воздухом при прохождении через четвертый Р4 и пятый Р5 участки и затем вытекает через выпуск 122.

В теплообменнике, выполненном в единстве с приемным резервуаром 130 описанной конструкции, как показано, например, на фиг.9, последний присоединен к основной части 100 теплообменника соединительным элементом, таким как блочный фланец 140.

Фланец 140 объединяет в себе первый блок 151, присоединенный к выпуску 112 или вблизи него одного из коллекторов 101 основной части 100 теплообменника, и второй блок 152, присоединенный к впуску 121 или вблизи него. Первый блок 151 имеет впускной проточный канал 141, один конец которого (выпускной) выходит на верхней поверхности фланца, а второй конец (впускной) сообщается с выпуском 112. Второй блок 152 имеет выпускной проточный канал 142, один конец которого (впускной) выходит на верхней поверхности фланца, а второй конец (выпускной) сообщается с впуском 121.

С другой стороны, резервуар 130 имеет элемент 136, который закрывает его нижний конец и в котором расположены впуск 131 и выпуск 132, каждый из которых сообщается с внутренним пространством резервуара.

Посредством соединительных трубок 145 и 145 впуск 131 и выпуск 132 резервуара присоединены к концам соответственно впускного канала 141 и выпускного канала 142 фланца 140 и сообщаются с ними. При нахождении в таком присоединенном состоянии резервуар 130 прикреплен к верхней поверхности фланца 140.

К такой холодильной установке автомобильного воздушного кондиционера, в которой используется указанный выше теплообменник с приемным резервуаром, предъявляются требования малых размеров и веса для эффективного использования ограниченного пространства, имеющегося в кузове автомобиля.

Однако, если уменьшить размеры резервуара 130, то уменьшится его объем и, следовательно, сузится область устойчивости хладагента в переохлажденном состоянии по отношению к количеству имеющего в системе хладагента. Это может привести к избытку или нехватке имеющего в системе хладагента, результатом чего может стать нестабильность холодопроизводительности.

Кроме того, если уменьшить размеры основной части 100 теплообменника, уменьшится центральная зона конденсации хладагента. Это затрудняет стабильную подачу сжиженного хладагента, в результате чего ухудшается холодопроизводительность.

С другой стороны, в таком конденсационном устройстве, как описанный выше теплообменник с приемным резервуаром, или в холодильной установке действительно кроме указанного выше уменьшения размеров необходимо уменьшить количество частей, улучшить технологичность и уменьшить стоимость.

Целью настоящего изобретения является решение проблем, свойственных известным устройствам, создание такого конденсационного устройства, как теплообменник с приемным резервуаром и так далее, которое можно сделать компактным и для которого можно получить стабильную холодопроизводительность, уменьшить количество частей и стоимость, усовершенствовать технологичность при сборке, а также создание холодильной установки.

Сущность изобретения

Первый вариант выполнения изобретения

Для достижения указанной цели в первом варианте выполнения изобретения предложена следующая конструкция.

[1] Теплообменник с приемным резервуаром, содержащий:

основную часть, включающую два коллектора и теплообменные трубки, которые расположены параллельно и противоположные концы которых сообщаются с коллекторами, причем хладагент конденсируется в конденсирующей части, образованной теплообменными трубками,

приемный резервуар, имеющий на нижнем конце впуск и выпуск, причем хладагент, вводимый через впуск приемного резервуара, накапливается в нем, и только сжиженный хладагент вытекает из выпуска приемного резервуара, и

соединительный элемент, предназначенный для присоединения приемного резервуара к одному из двух коллекторов,

при этом соединительный элемент включает основную часть, прикрепляемую к нижнему концу приемного резервуара, вставную часть, расположенную на боковой части основной части соединительного элемента и предназначенную для заделывания в указанном одном из двух коллекторов, и впускной проточный канал, впускной конец которого расположен на верхней торцевой поверхности вставной части с обеспечением сообщения с конденсирующей частью, а выпускной конец расположен на верхней торцевой поверхности основной части соединительного элемента с обеспечением сообщения с впуском приемного резервуара,

причем на верхнем торце вставной части соединительного элемента неразрывно сформирован выступающий в наружном направлении разделительный элемент в виде фланца, периферийная кромка которого присоединена к внутренней периферийной поверхности указанного одного из двух коллекторов и который разделяет внутреннее пространство этого коллектора, и

благодаря этому хладагент, конденсирующийся в конденсирующей части, вводится во внутреннее пространство приемного резервуара через впускной конец впускного проточного канала соединительного элемента.

В предложенном в первом варианте выполнения теплообменнике с приемным резервуаром благодаря тому, что вставная часть соединительного элемента приемного резервуара прикреплена к одному из коллекторов в положении, в котором она заделана в этом коллекторе, для установки этой части не нужно отводить специальное пространство. Кроме того, поскольку разделительный элемент в виде фланца неразрывно сформирован на впуске впускного проточного канала, расположенном на верхней торцевой поверхности вставной части или вблизи этого впуска, с разделением тем самым внутреннего пространства одного из коллекторов, нет необходимости в установке дополнительной перегородки для разделения внутреннего пространства этого коллектора, и следовательно, количество составных частей может быть уменьшено.

Кроме того, поскольку часть соединительного элемента заделана в одном из коллекторов, приемный резервуар, прикрепляемый к соединительному элементу, может быть расположен ближе к этому коллектору. Таким образом, может быть достигнута миниатюризация всего устройства.

В первом варианте выполнения изобретения предпочтительным является использование конструкций, описанных в [2]-[6].

[2] Теплообменник с приемным резервуаром, который описан в [1] и в котором выпускной конец впускного проточного канала соединительного элемента расположен ниже его впускного конца.

В этой конструкции место монтажа приемного резервуара может быть расположено ниже. Таким образом, можно использовать более длинный приемный резервуар, что позволяет иметь резервуар весьма большого объема.

[3] Теплообменник с приемным резервуаром, который описан в [1] и в котором впускная половина впускного проточного канала соединительного элемента выполнена в виде нисходящего канала для хладагента, предназначенного для перемещения хладагента в нижнем направлении.

Очевидно, что в этой конструкции место монтажа приемного резервуара может быть расположено ниже.

[4] Теплообменник с приемным резервуаром, который описан в [3] и в котором нисходящий канал для хладагента расположен так, что направление прохождения в нем хладагента является наклонным относительно оси указанного одного из двух коллекторов.

В этой конструкции благодаря тому, что устье верхнего конца нисходящего канала может быть больше, чем в том случае, когда канал расположен параллельно оси коллектора, хладагент может вводиться плавно и эффективно, и, следовательно, могут быть уменьшены потери давления хладагента.

[5] Теплообменник с приемным резервуаром, который описан в [1] и в котором выпускная половина впускного проточного канала соединительного элемента выполнена в виде восходящего канала для хладагента, предназначенного для перемещения хладагента в верхнем направлении.

В этой конструкции благодаря тому, что хладагент может вводиться в приемный резервуар в стабилизированном состоянии, разделение пара и жидкости в приемном резервуаре может быть улучшено.

[6] Теплообменник с приемным резервуаром, который описан в [5] и в котором восходящий канал для хладагента расположен так, что направление прохождения в нем хладагента примерно параллельно оси указанного одного из двух коллекторов.

В этой конструкции хладагент может вводиться в приемный резервуар в еще более стабилизированном состоянии, и разделение пара и жидкости может быть еще более улучшено.

Второй вариант выполнения изобретения

Второй вариант выполнения изобретения относится к так называемому конденсатору системы переохлаждения, имеющему переохлаждающую часть, расположенную в основной части теплообменника, и имеет следующую конструкцию.

[7] Теплообменник с приемным резервуаром, содержащий:

основную часть, включающую два коллектора и теплообменные трубки, которые расположены параллельно и противоположные концы которых сообщаются с коллекторами, причем внутреннее пространство каждого коллектора разделено на одинаковой высоте с образованием конденсирующей части, расположенной сверху, и переохлаждающей части, расположенной снизу,

приемный резервуар, на своем нижнем конце имеющий впуск и выпуск, причем хладагент, вводимый через впуск приемного резервуара, накапливается в нем, и только сжиженный хладагент вытекает из выпуска приемного резервуара, и

соединительный элемент, предназначенный для присоединения приемного резервуара к одному из двух коллекторов,

при этом соединительный элемент включает основную часть, прикрепляемую к нижнему концу приемного резервуара, вставную часть, расположенную на боковой части основной части соединительного элемента и заделываемую в указанном одном из двух коллекторов, впускной проточный канал, впускной конец которого расположен на верхней торцевой поверхности вставной части с обеспечением сообщения с конденсирующей частью, а выпускной конец расположен на верхней торцевой поверхности основной части соединительного элемента с обеспечением сообщения с впуском приемного резервуара, и выпускной проточный канал, впускной конец которого расположен на верхней торцевой поверхности основной части соединительного элемента с обеспечением сообщения с выпуском приемного резервуара, а выпускной конец расположен ниже вставной части, с обеспечением сообщения с переохлаждающей частью,

причем на верхнем торце вставной части соединительного элемента неразрывно сформирован выступающий в наружном направлении разделительный элемент в виде фланца, образующий перегородку указанного одного из двух коллекторов, и

благодаря этому хладагент, конденсирующийся в конденсирующей части, вводится во внутреннее пространство приемного резервуара через впускной конец впускного проточного канала соединительного элемента, а хладагент в приемном резервуаре вводится в переохлаждающую часть из выпускного конца выпускного проточного канала через выпускной проточный канал соединительного элемента.

Во втором варианте выполнения изобретения может быть обеспечено выполнение всех вышеуказанных функций и достижение всех вышеуказанных результатов.

Во втором варианте выполнения изобретения предпочтительным является использование конструкций, описанных в [8]-[13], также, как указано выше.

[8] Теплообменник с приемным резервуаром, который описан в [7] и в котором выпускной конец впускного проточного канала соединительного элемента расположен ниже его впускного конца.

[9] Теплообменник с приемным резервуаром, который описан в [7] и в котором выпускной конец впускного проточного канала соединительного элемента расположен на высоте, соответствующей переохлаждающей части.

[10] Теплообменник с приемным резервуаром, который описан в [7] и в котором впускная половина впускного проточного канала соединительного элемента выполнена в виде нисходящего канала для хладагента, предназначенного для перемещения хладагента в нижнем направлении.

[11] Теплообменник с приемным резервуаром, который описан в [10] и в котором нисходящий канал для хладагента расположен так, что направление прохождения в нем хладагента является наклонным относительно оси указанного одного из двух коллекторов.

[12] Теплообменник с приемным резервуаром, который описан в [7] и в котором выпускная половина впускного проточного канала соединительного элемента выполнена в виде восходящего канала для хладагента, предназначенного для перемещения хладагента в нижнем направлении.

[13] Теплообменник с приемным резервуаром, который описан в [12] и в котором восходящий канал для хладагента расположен так, что направление прохождения в нем хладагента примерно параллельно оси указанного одного из двух коллекторов.

Третий вариант выполнения изобретения

Третий вариант выполнения изобретения относится к приемному резервуару, соответствующему первому варианту выполнения изобретения, и имеет следующую конструкцию.

[14] Соединительный элемент приемного резервуара, предназначенный для присоединения приемного резервуара, используемого для накопления сжиженного хладагента, к основной части теплообменника, включающей два коллектора и теплообменные трубки, которые расположены параллельно и противоположные концы которых сообщаются с коллекторами, и имеющей конденсирующую часть, образованную указанными теплообменными трубками, содержащий:

основную часть, к которой крепится нижний конец приемного резервуара,

вставную часть, расположенную на боковой части основной части соединительного элемента и заделываемую в одном из двух коллекторов,

впускной проточный канал, который предназначен для соединения конденсирующей части с впуском приемного резервуара, расположенным на нижнем конце этого резервуара, и впускной конец которого расположен на верхней торцевой поверхности вставной части, а выпускной конец расположен на верхней торцевой поверхности основной части соединительного элемента, и

разделительный элемент в виде фланца, предназначенный для разделения внутреннего пространства указанного одного из двух коллекторов и неразрывно выступающий в наружном направлении на верхнем краю вставной части, причем периферийная кромка разделительного элемента присоединена к внутренней периферийной поверхности указанного одного из двух коллекторов.

Когда предложенный в третьем варианте выполнения соединительный элемент присоединен к теплообменнику, имеющему приемный резервуар, может быть обеспечено выполнение всех функций и достижение всех результатов, выполняемых и достигаемых в первом варианте выполнения изобретения.

В третьем варианте выполнения изобретения предпочтительным является использование конструкций, описанных в [15]-[19].

[15] Соединительный элемент, который описан в [14] и в котором выпускной конец впускного проточного канала расположен ниже его впускного конца.

[16] Соединительный элемент, который описан в [14] и в котором впускная половина впускного проточного канала выполнена в виде нисходящего канала для хладагента, предназначенного для перемещения хладагента в нижнем направлении.

[17] Соединительный элемент, который описан в [16] и в котором нисходящий канал для хладагента расположен так, что направление прохождения в нем хладагента является наклонным относительно оси указанного одного из двух коллекторов.

[18] Соединительный элемент, который описан в [14] и в котором выпускная половина впускного проточного канала выполнена в виде восходящего канала для хладагента, предназначенного для перемещения хладагента в верхнем направлении.

[19] Соединительный элемент, который описан в [18] и в котором восходящий канал для хладагента расположен так, что направление прохождения в нем хладагента примерно параллельно оси указанного одного из двух коллекторов.

Четвертый вариант выполнения изобретения

Четвертый вариант выполнения изобретения относится к соединительному элементу приемного резервуара, соответствующему второму варианту выполнения изобретения, и имеет следующую конструкцию.

[20] Соединительный элемент приемного резервуара, предназначенный для присоединения приемного резервуара, используемого для накопления сжиженного хладагента, к основной части теплообменника, включающей два коллектора и теплообменные трубки, которые расположены параллельно и противоположные концы которых сообщаются с коллекторами, и имеющей расположенную сверху конденсирующую часть и расположенную снизу переохлаждающую часть, разделенные перегородками, расположенными на одном уровне, содержащий:

основную часть, к которой крепится нижний конец приемного резервуара,

вставную часть, расположенную на боковой части основной части соединительного элемента и заделываемую в одном из двух коллекторов,

впускной проточный канал, который предназначен для соединения конденсирующей части с впуском приемного резервуара, расположенным на нижнем конце этого резервуара, и впускной конец которого расположен на верхней торцевой поверхности вставной части, а выпускной конец расположен на верхней торцевой поверхности основной части соединительного элемента,

выпускной проточный канал, который предназначен для соединения выпуска приемного резервуара, расположенного на нижнем конце приемного резервуара, с переохлаждающей частью, и впускной конец которого расположен на верхней торцевой поверхности основной части соединительного элемента, а выпускной конец расположен ниже вставной части, и

разделительный элемент в виде фланца, образующий перегородку в указанном одном из двух коллекторов и неразрывно выступающий в наружном направлении на верхнем краю вставной части.

Когда предложенный в четвертом варианте выполнения изобретения соединительный элемент приемного резервуара присоединен к теплообменнику, имеющему приемный резервуар, может быть обеспечено выполнение всех функций и достижение всех результатов, выполняемых и достигаемых во втором варианте выполнения изобретения.

В четвертом варианте выполнения изобретения предпочтительным является использование конструкций, описанных в [21]-[26].

[21] Соединительный элемент, который описан в [20] и в котором выпускной конец впускного проточного канала расположен ниже его впускного конца.

[22] Соединительный элемент, который описан в [20] и в котором выпускной конец впускного проточного канала расположен на высоте, соответствующей переохлаждающей части.

[23] Соединительный элемент, который описан в [20] и в котором впускная половина впускного проточного канала выполнена в виде нисходящего канала для хладагента, предназначенного для перемещения хладагента в нижнем направлении.

[24] Соединительный элемент, который описан в [23] и в котором нисходящий канал для хладагента расположен так, что направление прохождения в нем хладагента является наклонным относительно оси указанного одного из двух коллекторов.

[25] Соединительный элемент, который описан в [20] и в котором выпускная половина впускного проточного канала выполнена в виде восходящего канала для хладагента, предназначенного для перемещения хладагента в верхнем направлении.

[26] Соединительный элемент, который описан в [25] и в котором восходящий канал для хладагента расположен так, что направление прохождения в нем хладагента примерно параллельно оси указанного одного из двух коллекторов.

Пятый вариант выполнения изобретения

Пятый вариант выполнения изобретения относится к монтажной конструкции приемного резервуара, применяемой в теплообменнике, соответствующем второму варианту выполнения, и имеет следующую конструкцию.

[27] Монтажная конструкция приемного резервуара, применяемая в теплообменнике и предназначенная для крепления приемного резервуара, используемого для накопления сжиженного хладагента, к основной части теплообменника, включающей два коллектора и теплообменные трубки, которые расположены параллельно, противоположные концы которых сообщаются с коллекторами и которые образуют конденсирующую часть, содержащая:

соединительный элемент, включающий основную часть и вставную часть, расположенную на боковой части указанной основной части,

при этом соединительный элемент снабжен впускным проточным каналом, впускной конец которого расположен на верхней торцевой поверхности вставной части, а выпускной конец расположен на верхней торцевой поверхности основной части соединительного элемента, и разделительным элементом в виде фланца, неразрывно выступающим от верхнего края вставной части, и прикреплен к указанному одному из двух коллекторов в положении, в котором вставная часть заделана в этом коллекторе, а периферийный край разделительного элемента в виде фланца присоединен к внутренней периферийной поверхности указанного одного из двух коллекторов, так что внутреннее пространство этого коллектора разделено этим разделительным элементом,

причем нижний конец приемного резервуара прикреплен к основной части соединительного элемента,

благодаря чему конденсирующая часть сообщается с впуском приемного резервуара, расположенным на нижнем конце этого резервуара, посредством впускного проточного канала.

Когда предложенная в пятом варианте выполнения изобретения монтажная конструкция для приемного резервуара, применяемая в теплообменнике, присоединена к теплообменнику, имеющему приемный резервуар, может быть обеспечено выполнение всех функций и достижение всех результатов, выполняемых и достигаемых в первом варианте выполнения изобретения.

В пятом варианте выполнения изобретения предпочтительным является использование конструкций, описанных в [28]-[32].

[28] Монтажная конструкция, которая описана в [27] и в которой выпускной конец впускного проточного канала расположен ниже его впускного конца.

[29] Монтажная конструкция, которая описана в [26] и в которой впускная половина впускного проточного канала выполнена в виде нисходящего канала для хладагента, предназначенного для перемещения хладагента в нижнем направлении.

[30] Монтажная конструкция, которая описана в [29] и в которой нисходящий канал для хладагента расположен так, что направление прохождения в нем хладагента является наклонным относительно оси указанного одного из двух коллекторов.

[31] Монтажная конструкция, которая описана в [27] и в которой выпускная половина впускного проточного канала выполнена в виде восходящего канала для хладагента, предназначенного для перемещения хладагента в верхнем направлении.

[32] Монтажная конструкция, которая описана в [31] и в которой восходящий канал для хладагента расположен так, что направление прохождения в нем хладагента примерно параллельно оси указанного одного из двух коллекторов.

Шестой вариант выполнения изобретения

Шестой вариант выполнения изобретения относится к монтажной конструкции приемного резервуара, применяемой в теплообменнике, соответствующем второму варианту выполнения изобретения, и имеет следующую конструкцию.

[33] Монтажная конструкция приемного резервуара, применяемая в теплообменнике и предназначенная для крепления приемного резервуара, используемого для накопления сжиженного хладагента, к основной части теплообменника, включающей два коллектора и теплообменные трубки, которые расположены параллельно и противоположные концы которых сообщаются с коллекторами, и имеющей расположенную сверху конденсирующую часть и расположенную снизу переохлаждающую часть, разделенные перегородкой, расположенной внутри коллекторов на одной высоте, содержащая:

соединительный элемент, включающий основную часть и вставную часть, расположенную на боковой части указанной основной части,

при этом соединительный элемент снабжен впускным проточным каналом, впускной конец которого расположен на верхней торцевой поверхности вставной части, а выпускной конец расположен на верхней торцевой поверхности основной части соединительного элемента, выпускным проточным каналом, впускной конец которого расположен на верхней торцевой поверхности основной части соединительного элемента, а выпускной конец расположен ниже вставной части, и разделительным элементом в виде фланца, неразрывно выступающим от верхнего края вставной части, и прикреплен к указанному одному из двух коллекторов в положении, в котором вставная часть заделана в этом коллекторе, а периферийный край разделительного элемента в виде фланца присоединен к внутренней периферийной поверхности указанного одного из двух коллекторов, так что указанный разделительный элемент образует перегородку в этом коллекторе,

причем нижний конец приемного резервуара прикреплен к основной части соединительного элемента,

благодаря чему конденсирующая часть сообщается с впуском приемного резервуара, расположенным на нижнем конце этого резервуара, посредством впускного проточного канала, а выпуск приемного резервуара, расположенный на нижнем конце этого резервуара, сообщается с переохлаждающей частью посредством выпускного проточного канала.

Когда монтажная конструкция приемного резервуара, применяемая в теплообменнике и соответствующая шестому варианту выполнения, присоединена к теплообменнику, имеющему приемный резервуар, может быть обеспечено выполнение всех функций и достижение всех результатов, выполняемых и достигаемых во втором варианте выполнения изобретения.

В шестом варианте выполнения изобретения предпочтительным является использование конструкций, описанных в [34]-[39].

[34] Монтажная конструкция, которая описана в [33] и в которой выпускной конец впускного проточного канала расположен ниже его впускного конца.

[35] Монтажная конструкция, которая описана в [33] и в которой выпускной конец впускного проточного канала расположен на высоте, соответствующей переохлаждающей части.

[36] Монтажная конструкция, которая описана в [33] и в которой впускная половина впускного проточного канала выполнена в виде нисходящего канала для хладагента, предназначенного для перемещения хладагента в нижнем направлении.

[37] Монтажная конструкция, которая описана в [36] и в которой нисходящий канал для хладагента расположен так, что направление прохождения в нем хладагента является наклонным относительно оси указанного одного из двух коллекторов.

[38] Монтажная конструкция, которая описана в [33] и в которой выпускная половина впускного проточного канала выполнена в виде восходящего канала для хладагента, предназначенного для перемещения хладагента в верхнем направлении.

[39] Монтажная конструкция, которая описана в [38] и в которой восходящий канал для хладагента расположен так, что направление прохождения в нем хладагента примерно параллельно оси указанного одного из двух коллекторов.

Седьмой вариант выполнения изобретения

Седьмой вариант выполнения изобретения относится к холодильной установке, применяемой с теплообменником, имеющим приемный резервуар и соответствующим первому варианту выполнения изобретения, и имеет следующую конструкцию.

[40] Холодильная установка, в которой сжимаемый компрессором хладагент конденсируется с помощью теплообменника, имеющего приемный резервуар, и в которой конденсированный хладагент пропускается через декомпрессионное устройство для снижения давления, а затем хладагент с пониженным давлением испаряется в испарителе и возвращается в компрессор,

при этом теплообменник, имеющий приемный резервуар, содержит:

основную часть, включающую два коллектора и теплообменные трубки, которые расположены параллельно и противоположные концы которых сообщаются с коллекторами, причем хладагент конденсируется в конденсирующей части, образованной теплообменными трубками,

приемный резервуар, на своем нижнем конце имеющий впуск и выпуск, причем хладагент, вводимый через впуск приемного резервуара, накапливается в нем, и только сжиженный хладагент вытекает из выпуска приемного резервуара, и

соединительный элемент, предназначенный для присоединения приемного резервуара к одному из двух коллекторов, и включающий основную часть, прикрепляемую к нижнему концу приемного резервуара, вставную часть, расположенную на боковой части основной части соединительного элемента и заделываемую в указанном одном из двух коллекторов, и впускной проточный канал, впускной конец которого расположен на верхней торцевой поверхности вставной части с обеспечением сообщения с конденсирующей частью, а выпускной конец расположен на верхней торцевой поверхности основной части соединительного элемента с обеспечением сообщения с впуском приемного резервуара,

причем на верхнем торце вставной части соединительного элемента неразрывно сформирован выступающий в наружном направлении разделительный элемент в виде фланца, периферийный край которого присоединен к внутренней периферийной поверхности указанного одного из двух коллекторов и который разделяет внутреннее пространство этого коллектора.

Поскольку холодильная установка, соответствующая седьмому варианту выполнения изобретения, применяется с теплообменником, имеющим приемный резервуар и соответствующим первому варианту выполнения изобретения, могут быть достигнуты все функции и эффекты, достигаемые в первом варианте выполнения изобретении.

В холодильной установке, соответствующей седьмому варианту выполнения изобретения, предпочтительным является использование конструкций, соответствующих конструкциям, описанным в [2]-[6].

Восьмой вариант выполнения изобретения

Восьмой вариант выполнения изобретения относится к холодильной установке, применяемой с теплообменником, имеющим приемный резервуар и соответствующим второму варианту выполнения изобретения, и имеет следующую конструкцию.

[41] Холодильная установка, в которой сжимаемый компрессором хладагент конденсируется с помощью теплообменника, имеющего приемный резервуар, и в которой конденсированный хладагент пропускается через декомпрессионное устройство для снижения давления, а затем хладагент с пониженным давлением испаряется в испарителе и возвращается в компрессор,

при этом теплообменник, имеющий приемный резервуар, содержит:

основную часть, включающую два коллектора и теплообменные трубки, которые расположены параллельно и противоположные концы которых сообщаются с коллекторами, причем внутреннее пространство каждого коллектора разделено на одинаковой высоте с образованием конденсирующей части, расположенной сверху, и переохлаждающей части, расположенной снизу,

приемный резервуар, на своем нижнем конце имеющий впуск и выпуск, причем хладагент, вводимый через впуск приемного резервуара, накапливается в нем, и только сжиженный хладагент вытекает из выпуска приемного резервуара, и

соединительный элемент, предназначенный для присоединения приемного резервуара к одному из двух коллекторов и включающий основную часть, прикрепляемую к нижнему концу приемного резервуара, вставную часть, расположенную на боковой части основной части соединительного элемента и заделываемую в указанном одном из двух коллекторов, впускной проточный канал, впускной конец которого расположен на верхней торцевой поверхности вставной части с обеспечением сообщения с конденсирующей частью, а выпускной конец расположен на верхней торцевой поверхности основной части соединительного элемента с обеспечением сообщения с впуском приемного резервуара, и выпускной проточный канал, впускной конец которого расположен на верхней торцевой поверхности основной части соединительного элемента с обеспечением сообщения с выпуском приемного резервуара, а выпускной конец расположен ниже вставной части с обеспечением сообщения с переохлаждающей частью,

причем на верхнем торце вставной части соединительного элемента неразрывно сформирован выступающий в наружном направлении разделительный элемент в виде фланца, образующий перегородку указанного одного из двух коллекторов.

Поскольку холодильная установка, соответствующая восьмому варианту выполнения изобретения, применяется с теплообменником, имеющим приемный резервуар и соответствующим второму варианту выполнения изобретения, может быть обеспечено выполнение всех функций и достижение всех результатов, выполняемых и достигаемых во втором варианте выполнения изобретения.

В холодильной установке, соответствующей восьмому варианту выполнения изобретения, предпочтительным является использование конструкций, соответствующих конструкциям, описанным в [8]-[13].

Другие цели и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из приведенного ниже описания предпочтительных вариантов выполнения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 изображает фронтальный вид обеих боковых частей теплообменника, имеющего приемный резервуар и соответствующего одному варианту выполнения настоящего изобретения.

Фиг.2 изображает увеличенный фронтальный вид в разрезе блочного фланца и расположенной вблизи него части теплообменника, соответствующего указанному варианту выполнения.

Фиг.3 изображает фронтальный вид в разрезе блочного фланца и расположенной вблизи него части теплообменника, соответствующего указанному варианту выполнения, с пространственным разделением частей.

Фиг.4 изображает вид в аксонометрии блочного фланца, соответствующего указанному варианту выполнения.

Фиг.5 изображает вид сверху блочного фланца, соответствующего указанному варианту выполнения.

Фиг.6 изображает вид в разрезе блочного фланца, соответствующего указанному варианту выполнения.

Фиг.7 изображает увеличенный вид сверху зоны впускного отверстия впускного проточного канала и расположенной вблизи него части блочного фланца, соответствующего указанному варианту выполнения.

Фиг.8 схематично изображает проточные проходные участки для хладагента обычного теплообменника, имеющего приемный резервуар.

Фиг.9 изображает фронтальное сечение блочного фланца и расположенной вблизи него части обычного теплообменника, имеющего приемный резервуар, в разобранном виде.

Лучший вариант выполнения изобретения

На фиг.1 показан фронтальный вид обеих боковых частей теплообменника, имеющего приемный резервуар и соответствующего одному варианту выполнения настоящего изобретения, на фиг.2 показан увеличенный фронтальный вид в разрезе блочного фланца и расположенной вблизи него части теплообменника, соответствующего указанному варианту выполнения, а на фиг.3 показан фронтальный вид в разрезе блочного фланца и расположенной вблизи него части теплообменника, соответствующего указанному варианту выполнения, с пространственным разделением частей.

Как показано на указанных чертежах, этот теплообменник имеет основную часть 10 многоходового типа, приемный резервуар 3 и блочный фланец 4, образующий соединительный элемент для присоединения резервуара 3 к основной части 10.

Основная часть 10 содержит два вертикальных коллектора 11, правый и левый, расположенных на определенном расстоянии. Между коллекторами 11 горизонтально проходят плоские трубки 12, которые являются теплообменными трубками, которые расположены параллельно друг другу с определенными интервалами, и противоположные концы которых сообщаются с коллекторами 11. Между соседними трубками 12 и с наружной стороны от крайних трубок 12 расположено гофрированное оребрение 13, по внешнему краю которого проходит боковая пластина 14.

На заданной высоте на одном из коллекторов 11 основной части 10 расположен выполненный в виде фланца разделительный элемент 50 блочного фланца 4, который подробно описан ниже. На той же высоте, на которой расположен разделительный элемент 50, в другом коллекторе 11 расположена разделительная пластина 16. Оба коллектора 11 разделены разделительным элементом 50 и разделительной пластиной 16 на одной высоте. Верхние трубки 12 над перегородками разделительной пластиной 16 и разделительным элементом 50 образуют конденсирующую часть 1, а нижние трубки 12 образуют переохлаждающую часть 2, не зависящую от конденсирующей части 1.

Кроме того, в коллекторах 11 в конденсирующей части 1 на определенной высоте расположены разделительные пластины 17, предназначенные для поворота потока хладагента. Таким образом, в основной части 10 теплообменника, соответствующего этому варианту выполнения изобретения, конденсирующая часть 1 разделена на три проходных участка: первый проходной участок Р1, второй проходной участок Р2 и третий проходной участок Р3.

Далее в верхней части другого коллектора 11 основной части 10 расположен впуск 1а в конденсирующую часть, соответствующий первому участку Р1, а в нижней его части расположен выпуск 2b из переохлаждающей части, соответствующий переохлаждающей части 2.

Резервуар 3 имеет основную часть 31, образованную вертикальным трубчатым элементом, верхний конец которого закрыт, а нижний открыт, и впускным-выпускным элементом 32, прикрепленным к нижнему концу основной части 31 с обеспечением закрытия открытого нижнего конца.

На нижней поверхности элемента 32 выполнен впускной ступенчатый выступ 35, который обращен вниз и в котором выполнен впуск 3а приемного резервуара, сообщающийся с внутренним пространством основной части 31 резервуара.

Кроме того, на нижней поверхности элемента 32 выполнено выпускное ступенчатое углубление 36, которое обращено вверх и в котором выполнен выпуск 3b приемного резервуара, сообщающийся с внутренним пространством основной части 31 резервуара.

Резервуар 3 выполнен так, что хладагент, поступающий через впуск За в его основную часть 31, накапливается в ней, и затем только сжиженный хладагент вытекает из нее через выпуск 3b.

С другой стороны, как показано на фиг.2-6, блочный фланец 4 имеет основную часть 41 и вставную часть 42, неразрывно выступающую в сторону от ее боковой поверхности.

На верхней поверхности основной части 41 фланца выполнены впускное ступенчатое углубление 45, предназначенное для размещения выступа 35 резервуара 3, и выпускной ступенчатый выступ 46, предназначенный для размещения в углублении 36 резервуара 3.

Внутри фланца 4 расположены впускной проточный канал 4а, предназначенный для соединения конденсирующей части 1 с резервуаром 3 с обеспечением проточного сообщения, и выпускной проточный канал 4b, предназначенный для соединения резервуара 3 с переохлаждающей частью 2.

Один конец (впускной) канала 4а выходит на верхней поверхности вставной части 42, а другой его конец (выпускной) выходит на верхней поверхности ступенчатого углубления 45.

Впускная, т.е. расположенная со стороны впуска, половина канала 4а образует нисходящий канал 40а для хладагента, наклоненный в нижнем направлении, а его выпускная, т.е. расположенная со стороны выпуска, половина образует восходящий канал 40b для хладагента, восходящий в вертикальном направлении.

Кроме того, канал 4а выполнен так, что его впускной конец расположен выше выпускного конца.

В канале 4b один конец (впускной) выходит на верхней поверхности выступа 46, а другой его конец (выпускной) выходит на боковой наружной поверхности вставной части 42.

Кроме того, на верхнем торце части 42 фланца 4 неразрывно сформирован проходящий в наружном направлении разделительный элемент 50 в виде фланца, периферийная конфигурация которого соответствует внутренней периферии коллектора 11.

Как показано на фиг.4-6, часть 42 фланца заделана между конденсирующей частью 1 и переохлаждающей частью 2 в коллекторе 11, так что периферийные части 41а и 41а фланца 4 со стороны вставной части прикреплены к коллектору 11 с созданием воздухонепроницаемого уплотнения. Кроме того, как показано на фиг.2 и 7, периферийная кромка разделительного элемента 50 на верхнем конце вставной части прикреплена к внутренней окружной поверхности коллектора 11 непрерывно в окружном направлении. Таким образом, разделительный элемент 50 образует перегородку, предназначенную для разделения внутреннего пространства коллектора 11 между конденсирующей частью 1 и переохлаждающей частью 2.

Кроме того, в соединенном положении впускной конец канала 4а выходит в конденсирующую часть 1 и сообщается с ней с образованием тем самым выпуска 1b из конденсирующей части, а выпускной конец канала 4b выходит в переохлаждающую часть 2 и сообщается с ней с образованием тем самым впуска 2а в переохлаждающую часть.

В этом варианте выполнения выпускной конец канала 4а расположен на высоте, соответствующей высоте верхнего края переохлаждающей части 2. Кроме того, выпускной конец канала 4а по высоте расположен ниже впускного конца канала 4а, то есть выпуска 1b из конденсирующей части.

Как показано на фиг.2 и 3, выступ и углубление 35 и 36 резервуара 3 взаимодействуют с углублением 45 и выступом 46 фланца 4 с образованием воздухонепроницаемого уплотнения, так что нижний конец резервуара 3 прикреплен к фланцу 4.

Кроме того, как показано на фиг.1, верхняя часть резервуара 3 прикреплена к одному из коллекторов 11 с помощью кронштейна 6.

В теплообменнике, имеющем приемный резервуар и соответствующем этому варианту выполнения, каждый из таких важных элементов, как коллектор 11, трубка 12, оребрение 13, пластина 14, резервуар 3 и фланец 4, выполнен из алюминия (включая его сплавы) или собран из листового алюминия, предназначенного для пайки твердым припоем, и т.д. Элементы, собираемые с помощью пайки твердым припоем, паяют в печах.

В этом варианте выполнения во время такой пайки разделительный элемент 50 фланца 4 прикрепляют к внутренней поверхности коллектора 11.

Описанный выше теплообменник с приемным резервуаром используется в качестве конденсирующего устройства в автомобильной системе кондиционирования воздуха совместно с компрессором, средствами декомпрессии, такими как расширительный клапан, и испарителем. В таком холодильном цикле газообразный хладагент, имеющий высокую температуру и высокое давление и сжатый компрессором, вводится в конденсирующую часть 1 через впуск 1а, и при прохождении хладагента с поворотами через первый, второй и третий проходные участки Р1-Р3 совершается теплообмен между хладагентом и окружающим воздухом.

Конденсированный хладагент, вводимый в канал 4а фланца 4 через выпуск 1b из конденсирующей части, проходит через канал 4а и вводится в резервуар 3 через впуск 3а резервуара 3.

Хладагент, вводимый в резервуар 3, накапливается в нем, и только сжиженный хладагент вытекает через выпуск 3b и вводится в переохлаждающую часть 2 через канал 4b из выпускного конца этого канала или из впуска 2а.

Сжиженный хладагент, введенный в переохлаждающую часть 2, при прохождении через нее переохлаждается окружающим воздухом и затем вытекает из нее через выпуск 2b.

Таким образом, давление сжиженного хладагента, вытекающего из теплообменника, имеющего приемный резервуар, снижается расширительным клапаном, а затем этот хладагент испаряется при поглощении тепла из окружающего воздуха. Затем газообразный хладагент возвращается в компрессор. Таким образом, хладагент циркулирует в течение холодильного цикла в холодильной установке, и может быть получена заданная холодопроизводительность.

Как указано выше, поскольку в теплообменнике, имеющем приемный резервуар и соответствующем этому варианту выполнения, фланец 4 для присоединения приемного резервуара прикреплен к коллектору 11, так что часть 42 заделана в коллекторе 11 основной части 10 теплообменника, можно исключить пространство для установки части 42, так что могут быть уменьшены размеры всего устройства.

Кроме того, у впуска канала 4а на верхней торцевой поверхности части 42 неразрывно сформирован разделительный элемент 50, разделяющий внутреннее пространство коллектора 11 с образованием конденсирующей части 1 и переохлаждающей части 2. Следовательно, нет необходимости в присоединении дополнительного разделительного элемента для разделения внутренней части коллектора на конденсирующую часть 1 и переохлаждающую часть 2, в результате чего уменьшено количество составных частей и упрощены сборочные работы, что в свою очередь может снизить затраты на производство.

Кроме того, поскольку часть 42 фланца 4 заделана в одном из коллекторов, резервуар 3, прикрепляемый фланцу 4, может быть максимально приближен к коллектору 11, и, следовательно, весь теплообменник может иметь меньшие размеры.

Кроме того, поскольку в этом варианте выполнения впускная сторона канала 4а во фланце 4 наклонена вниз, а выпускной конец этого канала расположен ниже его впускного конца, место монтажа резервуара 3 может быть опущено, что позволяет использовать удлиненный резервуар 3. Следовательно, можно сохранить достаточно большой объем резервуара 3, область устойчивости хладагента в переохлажденном состоянии может быть увеличена, избыток или нехватка находящегося в системе хладагента могут быть предотвращены, может быть получена стабильная и, следовательно, улучшенная холодопроизводительность.

Кроме того, поскольку в качестве резервуара 3 возможно использование более длинного резервуара, можно использовать резервуар меньшего диаметра, сохраняя при этом достаточный его объем, что в свою очередь может привести к уменьшению размеров резервуара 3.

Кроме того, в этом варианте выполнения из-за того, что нисходящий канал 40а в канале 4а фланца 4 наклонен относительно оси коллектора 11, а верхнее устье этого канала 40а расположено перпендикулярно этой оси, площадь верхнего устья канала 40а может быть больше площади проточного канала в середине канала 40а. Таким образом, поскольку площадь верхнего устья канала 40а может быть выполнена больше, хладагент может вводиться плавно и эффективно, можно уменьшить потери давления, а хладагент может подаваться более стабильно, так что холодопроизводительность может быть дополнительно улучшена.

Только для справки укажем, что в этом варианте выполнения площадь верхнего устья (выпуска 1b) канала 40а составляет примерно 62 мм².

Несмотря на то, что выше изобретение описано на примере варианта, в котором оно применяется для теплообменника, который имеет приемный резервуар и в основой части которого имеется переохлаждающая часть, так называемый конденсатор системы переохлаждения, настоящее изобретение не ограничено описанным выше вариантом выполнения. Настоящее изобретение применимо также и в теплообменнике, в котором конденсатор и переохладитель выполнены отдельно, и в теплообменнике, который имеет приемный резервуар и в основной части которого отсутствует переохлаждающая часть, то есть в конденсаторе с приемным резервуаром.

Кроме того, хотя в описанном выше варианте выполнения впускной-выпускной элемент выполнен отдельно от основной части резервуара, настоящее изобретение не ограничено этим, а может применяться в установке, в которой такой элемент выполнен за одно целое с основной частью резервуара.

Кроме того, очевидно, что ни количество проходных участков основной части теплообменника, ни количество теплообменных трубок в каждом из этих участков не ограничено описанным выше вариантом выполнения.

Как указано выше, поскольку в соответствии с настоящим изобретением соединительный элемент приемного резервуара прикреплен к коллектору основной части теплообменника в положении, в котором вставная часть заделана в коллекторе, для установки этой части не нужно отводить специальное пространство, следовательно может быть достигнута миниатюризация установки. Кроме того, поскольку разделительный элемент в виде фланца неразрывно выполнен вблизи впускного проточного канала на верхней поверхности вставной части для разделения тем самым внутреннего пространства одного из коллекторов, нет необходимости в установке дополнительной перегородки для разделения внутреннего пространства этого коллектора. Таким образом, может быть уменьшено количество составных частей и упрощены сборочные работы, что в свою очередь может снизить затраты на изготовление. Кроме того, поскольку часть соединительного элемента заделана в одном из коллекторов, приемный резервуар, прикрепляемый к этому соединительному элементу, может быть еще более приближен к коллектору, что может дополнительно уменьшить размеры установки.

В настоящем изобретении в конструкциях, в которых впускная сторона впускного проточного канала в соединительном элементе обращена вниз, поскольку выпускной конец этого канала может быть расположен ниже впускного, место установки прикрепляемого приемного резервуара может быть расположено ниже. Следовательно, может использоваться более длинный приемный резервуар. Таким образом, может быть сохранен достаточно большой объем приемного резервуара, область устойчивости хладагента в переохлажденном состоянии может быть увеличена, избыток или нехватка находящегося в системе хладагента могут быть предотвращены, и может быть получена стабильная холодопроизводительность. Следовательно, холодопроизводительность может быть улучшена. Кроме того, поскольку в качестве приемного резервуара возможно использование более длинного резервуара, можно использовать резервуар меньшего диаметра, сохраняя при этом его достаточный объем. Таким образом, это может привести к дополнительному уменьшению размеров всей установки.

Кроме того, в настоящем изобретении в конструкциях, в которых нисходящий канал во впускном проточном канале соединительного элемента наклонен относительно оси коллектора, площадь верхнего устья канала может быть увеличена. Следовательно, хладагент может вводиться плавно и эффективно, можно уменьшить потери давления, а хладагент может подаваться более стабильно, так что холодопроизводительность может быть дополнительно улучшена.

Термины и выражения, применяемые в настоящем описании используются в качестве описательных терминов, не ограничивающих объем изобретения, и при использовании этих терминов и выражений отсутствует намерение исключить любые эквиваленты показанных и описанных признаков или их частей; напротив, возможны различные модификации в пределах объема изобретения, изложенного в формуле изобретения.

Промышленная применимость

Как указано выше, предложенные холодильная установка и ее конденсационное устройство благодаря возможности их миниатюризации при сохранении отменных рабочих характеристик могут соответственно использоваться в особенности в автомобильной установке кондиционирования воздуха.

Реферат

Заявленное изобретение используется, например, в автомобильной системе кондиционирования воздуха. Теплообменник с приемным резервуаром содержит основную часть, приемный резервуар и соединительный элемент. Основная часть включает два коллектора и теплообменные трубки, которые расположены параллельно, и противоположные концы которых сообщаются с коллекторами. Хладагент конденсируется в конденсирующей части, образованной теплообменными трубками. Приемный резервуар на своем нижнем конце имеет впуск и выпуск. Хладагент, вводимый через впуск приемного резервуара, накапливается в нем, и только сжиженный хладагент вытекает из выпуска приемного резервуара. Соединительный элемент предназначен для присоединения приемного резервуара к одному из двух коллекторов. Соединительный элемент включает основную часть, вставную часть и впускной проточный канал. На верхнем торце вставной части соединительного элемента неразрывно сформирован выступающий в наружном направлении разделительный элемент в виде фланца, периферийная кромка которого присоединена к внутренней периферийной поверхности указанного одного из двух коллекторов, и который разделяет внутреннее пространство этого коллектора. Техническим результатом является компактность, уменьшение количества частей и стоимости, усовершенствование технологичности при сборке конденсационного устройства, для которого можно получить стабильную холодопроизводительность. 8 н. и 33 з.п.ф-лы, 9 ил.

Формула