[发明专利]用于在跨临界冷却循环中提供工作流体的超临界冷却的热交换器

说明书

本发明的领域

本发明涉及热交换器，更具体一些，涉及用于在跨临界冷却循环中提供工作流体的超临界冷却的热交换器。

本发明的背景

热交换器的一个共同形式为包括所谓的由管子和互相连接的翅片做成的“芯部”。一种流体经过芯部的管子，而第二种流体则在翅片与管子之间的空间中经过芯子。管子的两相反端通常连至一对平行的总管或“槽”上，一个总管为入口总管，而另一个总管则为将一种流体分别引出和引出管子的出口总管。

这种普通型的热交换器用于各种各样的用途，诸如散热器、冷凝器、蒸发器、增压空气冷却器、油冷却器等，它们全部都可用在车辆上。这种类型的热交换器的一个共同形式作为平行流热交换器著称，其中，扁平的多口管经过热交换器导向一制冷剂。扁平管通常是直的，而各总管则在热交换器的相反侧互相隔开，以接纳管子的相反的端部。不过，已经知道，要如此弯曲扁平的管子，以使每根管子的形状成为具有两条平行的腿的所谓的“发夹”式管，将入口和出口总管彼此相邻地放置，以接纳管子的端部。一种这样的结构在发给Hoshino等人的美国专利No.5531268中示出。虽然在5531268号专利中示出的结构可适用于其所预期的用途，但是常常有改进的余地。此外，该结构在某些依赖较高的运行压力的空调系统如跨临界冷却循环中并不适用或并不最佳，该跨临界冷却系统需要一个气体冷却器，以用于提供像二氧化碳(CO₂)这样的制冷剂的超临界冷却。

对于许多传统的制冷剂如CFC12、(程度较少的)HFC134a的使用而引起的日益增加的环境方面的担心导致考虑跨临界CO₂系统，特别是对车辆用途中的使用。一方面的原因是，作为制冷剂在这种系统中使用的CO₂在开始时来自大气的要求，其结果为，如果它从系统中泄漏，返回至大气中，则最终不会增加大气中的CO₂含量。此外，虽然从温室效应的观点，CO₂并不受欢迎，但是它并不影响臭氧层，不会造成温室效应的增加，因为它不会由于泄漏而最终增加大气中的CO₂含量。

本发明的概况

本发明的主要目的为提供一种改进的新式热交换器。

本发明的另一目的为提供一种改进的热交换器，它适用于工作流体在跨临界冷却循环中的超临界冷却。

本发明的一个示例性实施例在用于在跨临界冷却循环中提供工作流体的超临界冷却的热交换器中至少达到某些前述目的。该热交换器包括一对长的头部、许多长的管子和蛇形翅片，该头部有基本彼此平行地设置的纵向轴线，该管子沿头部的纵向轴线按并排的关系互相隔开，每根管子按其自身折叠，以界定管子的至少两条平行的腿，以使工作流体顺序地经过至少两个平行的通路从一个头部流至另一个头部，该蛇形翅片在相邻的各对管子之间延伸，每个翅片有一平行于相邻管子的平行的腿延伸的长度。每根管子有一具有主尺寸和副尺寸的扁平的横截面。每根管子的平行的腿的主尺寸位于一基本横过头部的纵向轴线的共同平面内。每根管子有一连至一个头部的第一端和一连至另一头部的第二端，以在两个头部之间传递工作流体。

在一种形式中，每个蛇形翅片有一越过相邻的管子的平行的腿延伸的横向宽度。每个翅片包括许多交替的翼板和长的平行于平行的腿延伸的间壁，翼板和间壁位于相邻的管子的平行的腿之间，以将每个翅片的宽度分割成许多通过翼板彼此连在一起的分散的翅片元。每个翅片元对应于每根相邻的管子的一条平行的腿并沿其延伸。

在一种形式中，每根管子的平行的腿彼此隔开。

在一种形式中，每根管子按其自身至少折叠两次，以界定管子的至少三条平行的腿，以使工作流体顺序地经过至少三个平行的流体通路从一个头部流至另一个头部。

在一种形式中，每根管子都为多口管，其水力直径在0.015～0.040英寸的范围内。

在一种形式中，每根管子的主尺寸不大于0.500英寸，而副尺寸则不大于0.100英寸。

在一种形式中，每个翅片有一从一根管子至一相邻的管子平行于头部的纵向轴线延伸的翅片高度，而管子的主尺寸则不大于翅片高度。

在一种形式中，管子的主尺寸在管子端部连至头部的地方平行于头部的纵向轴线延伸。

附图的说明

图1为包括实施本发明的热交换器的冷却系统的多少有些示意的立面图；

图2为图1所示的热交换器的立面图；

图3为图2所示的热交换器的侧视图；

图4为图2所示的热交换器的俯视图；

图5为沿图3的5-5线的放大的局部剖视图；