[发明专利]热交换器和包括这种交换器的集成空调组件

说明书

技术领域

本发明涉及用于空调系统的热交换器。还涉及所述热交换器作为空调系统的内部交换器的用途、用于通过冷却剂操作的空调系统的集成组件和包括这种集成组件的空调系统。

本发明特别有利地应用于利用超临界冷却剂操作的空调系统的领域，该冷却剂例如是二氧化碳(CO₂)。

背景技术

该类型的空调系统通常包括压缩机、气体冷却器、内部交换器、膨胀室和蓄积器。通过压缩机而变成高压的冷却剂被传送到气体冷却器以被冷却。来自冷却器的高压流体然后在内部交换器的第一支路中流动，然后通过膨胀室膨胀。在内部交换器的第二支路中流动之前，低压流体然后流过蒸发器，然后是蓄积器。冷却剂然后返回到压缩机以经历又一循环。

在内部交换器中，在第一支路中流动的热高压流体与在第二支路中流动的冷低压流体进行热交换。

设置在蒸发器的出口处的蓄积器被设计为储存离开蒸发器的冷低压流体中存在的过量液体。该蓄积器通常为适于把冷却剂的液体部分与气体部分分离的贮存器的形式。该蓄积器把低温冷却剂的气体部分在经过内部交换器之后传送到压缩机。

众多已知的内部交换器中，已知其与水平蓄积器相关联，形成法国专利申请No.2 752 921中描述的集成组件。在该集成组件中，内部交换器具有大致螺旋形状。分隔件被设置在内部交换器的卷绕部(winding)之间，以使得冷流体能够流动，同时热流体在缠绕在螺旋形平行通道内的管内流动，该通道设置为垂直于管的轴线。

但是该方案包括在每个卷绕部之间设置间隔，以为低压流体形成通道。这由此产生显著的径向体积。

为了克服该缺陷，已提出一种用于空调系统的热交换器，包括限定用于流体和第二流体流动的路径的管，该流体称为高压流体，该第二流体称为低压流体，其中该管被绕轴线缠绕以限定相继的卷绕部。

而且，在该交换器中，管的相继卷绕部被紧密地配合在一起以限定防漏通道，称为副通道，用于第二流体的流动，其中这些副通道被定位在管的突出区域之间。管还具有称为主通道的通道，设置在突出区域中，用于被第一流体通过。

该已知的热交换器包括具有大致圆柱形形状的内芯部，该芯部布置在管的中央且包括多个嵌套元件，该嵌套元件同时确保管的卷绕，第一流体在主通道的出口处的排放和第二流体在副通道的入口处的供应。

但是，该方案要求使用相对复杂的内芯部。

本发明的另一目的是要提出一种用于空调系统的热交换器，其特别能使得前述已知交换器的结构在用于第一流体的出口和用于第二流体的入口方面被简化。

发明内容

根据本发明，该目的通过一种用于空调系统的热交换器实现，该热交换器包括第一管，该第一管限定用于称为高压流体的第一流体流动的路径，其中所述第一管绕称为交换器轴线的轴线缠绕为螺旋形，特别之处在于，所述热交换器还包括至少一个第二管，该第二管限定用于称为低压流体的第二流体流动的路径，其中所述第二管被固定到第一管的面且与所述第一管一起绕所述轴线缠绕为螺旋形。

由此，下面详细所示，由于第一和第二流体在独立的管内流动，可以把第一管的出口和第二管的入口分开，由此提供独立的装置用于排出第一流体和用于供应第二流体，而不需要同时执行这两种功能的单个复杂零件。

本发明还涉及根据本发明的热交换器作为空调系统的内部交换器的用途，特别之处在于，所述第一流体是高压流体，所述第二流体是低压流体。特别地，所述第一和第二流体由相同冷却剂组成，特别是超临界流体。

根据本发明的实施例，所述第一管包括多个主平行通道，其每个都限定用于第一流体流动的绕交换器轴线的螺旋形路径。有利地，所述主通道具有基本上圆形的横截面，以更好地耐受第一高压流体在其中流动的第一管的压力。

类似地，根据本发明，所述第二管包括多个副平行通道，其每个都限定用于第二流体流动的绕交换器轴线的螺旋形路径。有利地，所述副通道具有基本上矩形的横截面，以提供第二管中流动的第二低压流体和第一管中流动的第一高压流体之间热交换的更好表面。

在本发明的优选实施例中，热交换器包括分别固定到第一管的一个面的两个第二管。

该实施例实际上使得可以通过增加设置用于第二管的通道截面而获得交换器的第二支路中的压头损失的降低，第二低压流体在该第二支路中流动。

当然，本发明仍然保留用于第二低压流体流动的第二管的任意数量。