CN102589198A - 制冷剂散热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于蒸汽压缩制冷剂循环(10)的制冷剂散热器，所述蒸汽压缩制冷剂循环包括被构造成压缩和排放制冷剂的压缩机(11)，制冷剂散热器包括制冷剂流动通过的管(121)。管(121)沿水平方向堆叠和布置，并且沿垂直于水平方向的方向或相对于水平方向以一角度延伸。管(121)包括第一热交换区域(12a)和第二热交换区域(12b)，在所述第一热交换区域中，具有等于或高于标准温度(Ti)的温度的制冷剂与要被吹送到一空间的第一空间交换热量，在所述第二热交换区域中，具有低于标准温度(Ti)的温度的制冷剂与要被吹送到所述空间的第二空间交换热量。基本上，第二空气具有不同于第一空气的温度的温度。

Description

制冷剂散热器

技术领域

本发明涉及一种用于蒸汽压缩制冷剂循环的制冷剂散热器，其中制冷剂散发热量。

背景技术

传统地，用于蒸汽压缩制冷剂循环的制冷剂散热器是已知的，其中从压缩机排放的高温高压制冷剂通过与空气进行热交换而散发热量。例如，专利文献1(JP2004-125346A)公开了一种用于蒸汽压缩制冷剂循环的制冷剂散热器，该蒸汽压缩制冷剂循环用于车辆的空气调节器。制冷剂散热器用作加热吹送到车厢的内部空间的空气的部分，所述内部空间为将要被空气调节的空间。要被吹送到车厢内的空气在制冷剂散热器中通过与从压缩机排放的制冷剂进行热交换而被加热。

专利文献1中所述的制冷剂循环是超临界的制冷剂循环，其中二氧化碳被用作制冷剂，并且压缩机的出口与减压装置的入口之间的所述循环的高压侧部分中的制冷剂压力高于制冷剂的超临界压力。因此，在专利文献1中所述的制冷剂散热器中，制冷剂在没有相变的情况下在超临界状态下散发热量。

然而，如果专利文献1中的制冷剂散热器用于亚临界制冷剂循环，则可能难以充分地限制吹送到车厢中的空气的温度分布的不均匀性，其中在所述亚临界制冷剂循环中，循环的高压侧部分中的制冷剂压力低于制冷剂的超临界压力。原因在于在亚临界制冷剂循环中两相制冷剂进一步变化成过冷液相制冷剂。在亚临界制冷剂循环中，当制冷剂循环中的制冷剂为气相或液相时，制冷剂在其温度降低的情况下散发热量，即，制冷剂的温度和热焓都降低。然而，当制冷剂处于气液相时，仅制冷剂的热焓减少，而制冷剂在其温度没有降低的情况下散发热量。

在专利文献1的制冷剂散热器中，其中制冷剂为气液相的热交换区域和其中制冷剂为气相或液相的另一个热交换区域可能会在流入到制冷剂散热器中的空气的流动方向上重叠。因此，在从制冷剂散热器吹送的空气中可能会产生温差。

此外，如果从制冷剂散热器流出的空气具有不均匀的温度分布，则在制冷剂散热器中可能会有热交换区域，在所述热交换区域中不能充分地确保流入到制冷剂散热器中的空气与制冷剂之间的温差。因此，整个制冷剂散热器的散热能力可能会降低。这种散热能力的降低可能会使流入到制冷剂循环的蒸发器中的制冷剂的热焓增加，并因此可能会降低制冷剂循环的性能系数(COP)。

发明内容

本发明解决上述缺点中的至少一个。

根据本发明的一方面，制冷剂散热器用于包括被构造成压缩和排放制冷剂的压缩机的蒸汽压缩制冷剂循环。制冷剂散热器被构造成将热量散发给空气直到从压缩机排放的气相制冷剂至少变化成气液两相制冷剂为止。制冷剂散热器包括制冷剂流动通过的多个管。所述管沿水平方向堆叠和布置，并沿垂直于水平方向的方向或相对于水平方向以一角度延伸。管包括第一热交换区域，在所述第一热交换区域中，具有等于或高于标准温度的温度的制冷剂与将要被吹送到一空间的第一空气交换热量。管还包括第二热交换区域，在所述第二热交换区域中，具有低于所述标准温度的温度的制冷剂与将要被吹送到所述空间的第二空气交换热量。基本上，第二空气具有不同于第一空气的温度的温度。

根据本发明的另一个方面，制冷剂散热器用于包括被构造成压缩和排放制冷剂的压缩机的蒸汽压缩制冷剂循环。制冷剂散热器被构造成将热量散发给空气直到从压缩机排放的气相制冷剂至少变化成气液两相制冷剂为止。制冷剂散热器包括制冷剂流动通过的多个管。所述管沿水平方向堆叠和布置，并沿垂直于水平方向的方向或相对于水平方向以一角度延伸。管包括第一热交换区域和第二热交换区域，在所述第一热交换区域中，制冷剂与将要被吹送到一空间的第一空气交换热量，在所述第二热交换区域中，制冷剂与将要被吹送到所述空间的第二空气交换热量。基本上，第二空气具有不同于第一空气的温度的温度。第一热交换区域包括管的制冷剂入口侧，而第二热交换区域包括管的制冷剂出口侧。

因此，能够有效地减小从制冷剂散热器吹出的空气的温差，并且能够有效地提高制冷剂散热器的散热能力。

附图说明

将从以下说明、所附权利要求和附图最好地理解本发明及其另外的目的、特征和优点，其中：

图1是显示根据本发明的第一实施例的在车辆空气调节器的加热操作中的热泵循环的制冷剂流动通道的示意图；

图2是显示根据本发明的第一实施例的在车辆空气调节器的冷却操作中的热泵循环的制冷剂流动通道的示意图；

图3A是显示根据第一实施例的制冷剂散热器的前视图；

图3B是显示根据第一实施例的制冷剂散热器的侧视图；

图4是显示根据第一实施例的制冷剂散热器的布置状态的示意图；

图5是显示根据第一实施例的制冷剂散热器中的温度分布的实验结果的图；

图6A是显示根据第一实施例的制冷剂散热器的变形例的前视图；

图6B是显示图6A中所示的制冷剂散热器的变形例的侧视图；

图7A是显示根据本发明的第二实施例的制冷剂散热器的前视图；

图7B是显示根据第二实施例的制冷剂散热器的侧视图；

图8A是显示根据本发明的第三实施例的制冷剂散热器的前视图；和

图8B是显示根据第三实施例的制冷剂散热器的侧视图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施例。在实施例中，对应于在前实施例中所述的事项的部分可以给予相同的附图标记，并且可以省略对该部分的重复说明。当仅在一个实施例中说明结构的一部分时，另一个在前实施例可以应用到该结构的其它部分。即使没有明确说明部件可以结合，但是部分可以结合。即使没有明确说明实施例可以结合，但是实施例可以部分地结合，只要所述结合没有坏处。

(第一实施例)

以下参照图1-6B说明本发明的第一实施例。在本实施例中，车辆空气调节器1包括热泵循环10(例如，蒸汽压缩制冷剂循环)，所述热泵循环10包括本发明的制冷剂散热器12。车辆空气调节器1不仅可以用于从内燃机获得驱动力的普通车辆，而且还可以用于诸如混合动力车辆、电动车辆等的各种车辆。

车辆空气调节器1的热泵循环10用于加热或冷却吹送到车厢的内部空间的作为要被空气调节的空间的空气。热泵循环10通过切换制冷剂流动通道可以执行加热操作和冷却操作。在加热操作中，通过加热作为与制冷剂进行热交换的流体被吹送的空气以来加热车厢的内部空间。在冷却操作中，通过冷却吹送的空气来冷却车厢的内部空间。

图1中的实线箭头显示加热操作中的制冷剂流，而图2的实线箭头显示冷却操作的制冷剂流。

氢氟化碳(HFC)系制冷剂(例如，R134a)被用作用于本实施例中的热泵循环10的制冷剂。因此，热泵循环10是其中在压缩之前循环10的高压侧的制冷剂压力低于制冷剂的超临界压力的亚临界制冷剂循环。这里，通常用于亚临界制冷剂循环的制冷剂(例如，氢氟化烯烃(HFO)系制冷剂(例如，R1234y1))可以用作热泵循环10的制冷剂。此外，制冷剂与用于润滑压缩机11的制冷机油混合，并且一些量的油与制冷剂一起在循环10中进行循环。

压缩机11布置在发动机室中以抽吸和压缩制冷剂，然后在热泵循环10中排放压缩的制冷剂。压缩机11是其中由电动机11b驱动固定容积式压缩机11a的电压缩机。固定容积式压缩机11a被构造成排放固定量的制冷剂。作为固定容积式压缩机11a，可以采用各种压缩机构，例如，涡壳式压缩机、叶片式压缩机等。

通过从随后所述的空气调节控制器输出的控制信号控制电动机11b的操作(转速)。交流电动机和直流电动机中的一个可以用作电动机11b。通过旋转控制改变压缩机11的制冷剂排放能力。因此，在本实施例中，电动机11b被用作压缩机11的排放能力改变部分的例子。

压缩机11的出口连接到制冷剂散热器12的制冷剂入口侧。制冷剂散热器12是位于车辆空气调节器1的空气调节单元30的壳体31中的加热热交换器。在制冷剂散热器12中，在从压缩机11排放的高温高压制冷剂与已经通过制冷剂蒸发器(随后说明)20的空气之间执行热交换。

制冷剂散热器12的制冷剂出口侧连接到固定节流装置13，所述固定节流装置13用作加热操作中的减压部分的例子。固定节流装置13在加热操作中减压并膨胀从制冷剂散热器12排放的制冷剂。作为节流装置13，可以采用节流孔、毛细管或类似物。固定节流装置13的出口侧连接到外部热交换器16的制冷剂入口侧。

此外，制冷剂散热器12的制冷剂出口侧连接到旁路通道14，所述旁路通道绕过固定节流装置13将从制冷剂散热器12排放的制冷剂引入到外部热交换器16中。在旁路通道14中，设置打开-关闭阀15a。打开-关闭阀15a是通过从空气调节控制器输出的控制电压控制打开-关闭阀15a的打开和关闭操作的电磁阀。

制冷剂通过打开-关闭阀15a时的压力损失比制冷剂通过固定节流装置13时的压力损失小得多。因此，当打开-关闭阀15a打开时，从制冷剂散热器12流出的制冷剂通过旁路通道14流到外部热交换器16中。当打开-关闭阀15a关闭时，制冷剂通过固定节流装置13流到外部热交换器16中。

因此，打开-关闭阀15a可适于切换热泵循环10的制冷剂通道。因此，本实施例的打开-关闭阀15a用作制冷剂通道切换部分的示例。作为制冷剂通道切换部分，可以采用电三通阀。三通阀在从制冷剂散热器12的出口侧到固定节流装置13的入口侧的制冷剂通道与从制冷剂散热器12的出口侧到旁路通道14的入口侧的制冷剂通道之间进行切换。

在外部热交换器16处，在流入外部热交换器16中的低压制冷剂与从鼓风机17吹送的外部空气之间执行热交换。外部热交换器16布置在发动机室中以在加热操作中用作通过蒸发低压制冷剂施加热吸收作用的蒸发器和在冷却操作中用作散发高压制冷剂的热量的散热器。

鼓风机17是其中通过从空气调节控制器输出的控制电压控制操作速率(即，转速(空气吹送量))的电鼓风机。外部热交换器16的出口侧连接到电三通阀15b。通过从空气调节控制器输出的控制电压控制三通阀15b的操作。三通阀15b与上述打开-关闭阀15a一起用作制冷剂通道切换部分的示例。

更具体地，在加热操作中，三通阀15b被切换到从外部热交换器16的出口侧到储存器18的入口侧的制冷剂通道。在冷却操作中，三通阀15b被切换到从外部热交换器16的出口侧到固定节流装置19的入口侧的制冷剂通道。

固定节流装置19用作冷却操作中的减压部分的示例。固定节流装置19在冷却操作中减压并膨胀从外部热交换器16流出的制冷剂。固定节流装置19的基本结构类似于固定节流装置13。固定节流装置19的出口侧连接到用作内部蒸发器的制冷剂蒸发器20的制冷剂入口侧

制冷剂蒸发器20在空气调节单元30的壳体31中布置在制冷剂散热器12的上游。制冷剂蒸发器20是通过与在制冷剂蒸发器20中流动的制冷剂进行热交换来冷却吹送到车厢中的空气的冷却热交换器。制冷剂蒸发器20的制冷剂出口侧连接到储存器18的入口侧。

储存器18是用于分离热泵循环10的低压侧的压缩后的制冷剂的气液分离器。储存器18将流入到储存器18的制冷剂分离成气体和液体，并将循环10的剩余制冷剂储存在所述储存器18中。储存器18的出口侧连接到压缩机11的抽吸侧，其中气态制冷剂从所述出口侧被排放。因此，储存器18可以通过限制液体制冷剂流入到压缩机11来防止压缩机11压缩液体制冷剂。

以下参照图3A和3B说明制冷剂散热器12的详细结构。在图3B中，为了简化，省略了入口连接器122a和出口连接器123a的图示。图3A示出了其中制冷剂散热器12设置在空气调节单元30的壳体31中的状态。在图3A的状态下，管121的纵向方向对应于图3A中所示的上下方向。

如图3A和3B所示，制冷剂散热器12包括管121和一对总箱122、123。从压缩机11排放的高温高压制冷剂流动通过管121。总箱122、123沿管121的纵向方向分别布置在管121的两个端侧处，以将制冷剂分配给管121和从管121接收制冷剂。制冷剂散热器12是具有总箱和管的单向型热交换器，其中制冷剂在所有管121中沿相同的方向流动。

管121中的每一个都由具有优良的导热性的金属(例如，铝基合金)制成，并在垂直于管121中的制冷剂的流动方向的横截面中具有扁平形状。另外，管121的外周的平坦表面平行于通过制冷剂散热器12的空气的流动方向。作为管121，可以采用其内具有多个流动通道的扁平管和其内具有单个流动通道的扁平管中的任一种。

此外，管121沿堆叠方向(例如，图3A的水平方向)堆叠和布置，使得管121的平坦表面相互平行。空气通道设置在管121中的两个相邻管之间，其中要被吹送到车厢内的空气流动通过所述空气通道，散热片124也布置在管121中的相邻管之间以促进制冷剂与将被吹送到车厢内的空气之间的热交换。

散热片124是通过将由与管121相同的材料制成的薄板弯曲和成形成波形形状而获得的波状散热片。散热片124的波状部的顶部铜焊并连接到相邻管121的平坦表面。在图3A中，为了简化起见，仅示出了散热片124的一部分，但是散热片124几乎布置在管121的两个相邻管之间的全部区域上。

总箱122和123是中空元件并沿管121的堆叠方向延伸。在本实施例中，在其中制冷剂散热器12设置在空气调节单元30的壳体31中的状态下，下总箱122用于分配制冷剂，而上总箱123用于收集制冷剂。

两个总箱122和123都是其中总箱的内部被分隔的间隔型总箱，并都由与管121相同的材料制成。每一个总箱122、123都包括板状构件和总箱构件，所述板状构件和总箱构件相互连接以成为中空。管121沿其纵向方向的端部被铜焊并连接到板状构件，并且箱构件连接到板状构件。总箱122和123可以通过使用单个管形构件或类似物而形成。

用于分配制冷剂的下总箱122在其延伸方向的一侧具有入口连接器122a。入口连接器122a包括制冷剂入口，制冷剂入口将制冷剂引入到总箱122中，并用作总箱122与压缩机11的出口侧之间的连接部分。总箱122沿其延伸方向的另一侧由用作闭合构件的总箱盖122b闭合。

用于收集制冷剂的上总箱123沿其延伸方向的一侧具有出口连接器123a。出口连接器123a包括制冷剂出口，总箱123中的制冷剂从制冷剂出口被排放。出口连接器123a用作总箱123与固定节流装置13的入口侧之间和总箱123与旁路通道14的入口侧之间的连接部分。总箱123的沿其延伸方向的另一侧由用作闭合构件的总箱盖123b被闭合。

因此，如图3A中的黑箭头所示，在制冷剂散热器12中，从压缩机11排放的制冷剂通过入口连接器122a流入到总箱122中，然后从总箱122被分配给管121。随后，流动通过管121的制冷剂在通过管121时与要被吹送到车厢内的空气进行热交换，然后从管121流出来。从管121流出来的制冷剂被收集在总箱123中，然后通过出口连接器123a从总箱123流出来。

本实施例的热泵循环10如上所述是亚临界制冷剂循环。因此，流动通过管121的制冷剂的相通过与空气进行热交换而以过热气相制冷剂→气液两相制冷剂→过冷液相制冷剂这样的顺序变化。因此，在本实施例的制冷剂散热器12中，制冷剂将热量散发到空气，至少直到过热气相制冷剂变化成气液两相制冷剂为止。

如图3B所示，根据本实施例的制冷剂散热器12的管121的纵向方向相对于水平方向倾斜。即，管121的纵向方向至少具有在垂直(上下)方向上的矢量分量。换句话说，在管121中流动的制冷剂的流动方向与水平方向倾斜，并相对于水平方向具有一角度。

在本实施例中，倾斜角θ(-90°≤θ≤90°)被定义为在制冷剂流动方向上从制冷剂散热器12的上游侧(例如，下总箱122)延伸到下游侧(例如，上总箱123)的线与沿着水平方向从制冷剂散热器12的上游侧延伸的线之间的角度，如图3B所示。

倾斜角θ根据在管121中流动的制冷剂的流动方向从水平方向到垂直方向的变化从0°到90°变化。例如，当在管121中流动的制冷剂的流动方向平行于水平方向时，倾斜角θ为0°。当制冷剂流动方向在垂直方向上向上指向时，倾斜角θ为90°。此外，当制冷剂流动方向在垂直方向上向下指向时，倾斜角θ为-90°。

在本实施例中，制冷剂散热器12被布置成在其中倾斜角θ在从0°到90°的范围内时满足如下所述的公式Fl。这里，X是在管121的预定位置处的制冷剂干燥度，在所述预定位置处管121中流动的制冷剂处于气液两相状态，而Re是由在管121中流动的制冷剂的平均速度(单位：m/s)获得的雷诺数。

Re≥A×X⁶+B×X⁵+C×X⁴+D×X³+E×X²+F×X+G    (F1)

A＝-0.0537×θ²+9.7222×θ+407.19

B＝-(-0.2093×θ²+37.88×θ+1586.3)

C＝-0.3348×θ²+60.592×θ+2538.1

D＝-(-0.2848×θ²+51.53×θ+2158.2)

E＝-0.1402×θ²+25.365×θ+1062.8

F＝-(-0.0418×θ²+7.5557×θ+316.46)

G＝-0.0132×θ²+2.3807×θ+99.73

其中制冷剂处于气液两相状态的管121的任何位置可以任意地用作管121的预定位置。例如，预定位置可以是管121沿制冷剂流动方向的下游位置。预定位置可以是管121的相对于用于分配制冷剂的总箱122更靠近用于收集制冷剂的总箱123的位置。

以下参照图1和图2说明空气调节单元30。空气调节单元30布置在位于车厢的前端处的仪表盘(仪表板)内部，并包括形成外壳的壳体31。鼓风机32、制冷剂散热器12、制冷剂蒸发器20等设置在壳体31中。

壳体31限定空气通道，空气通过所述空气通道流动到车厢中。壳体31由具有适当弹性和优越的强度的树脂(例如，聚丙烯)制成。

鼓风机32是通过使用单个电动机驱动并旋转两个离心多叶片式风扇(例如，鼠笼式风扇)32a和32b的电动鼓风机。离心式风扇32a和32b分别容纳在两个不同的蜗壳中。电动机的旋转轴线几乎在垂直方向上延伸，并且第一离心式风扇32a布置在第二离心式风扇32b的下方。通过从空气调节控制器输出的控制电压控制鼓风机32的转速(空气吹送量)。

容纳第二离心式风扇32b的上蜗壳具有第二空气入口32d。内部/外部空气切换装置33设置在第二空气入口32d的上游。内部/外部空气切换装置33选择性地将车厢内部的空气(内部空气)和/或车厢外部的空气(外部空气)引入到第二空气入口32d。内部/外部空气切换装置33具有内部空气入口和外部空气入口，所示内部空气入口和所述外部空气入口分别将内部空气和外部空气引入到壳体31中。

内部/外部空气切换门33a布置在内部/外部空气切换装置33内以连续调节内部空气入口和外部空气入口的开口面积，从而改变内部空气的流量与外部空气的流量之间的比值。通过伺服电动机(未示出)致动内部/外部空气切换门33a，并且通过从空气调节控制器输出的控制信号控制伺服电动机的操作。

容纳第一离心式风扇32a的下蜗壳具有朝向车厢开口的第一空气入口32c。因此，第一空气入口32c仅将内部空气引入到壳体31中。

制冷剂蒸发器20沿空气流动方向A布置在鼓风机32的下游，而制冷剂散热器12沿空气流动方向A布置在制冷剂蒸发器20的下游。换句话说，制冷剂蒸发器20沿空气流动方向A布置在制冷剂散热器12的上游。

壳体31的空气通道包括在鼓风机32的下游侧与制冷剂蒸发器20的上游侧之间的导管31a。导管31a被分隔以将从第二离心式风扇32b吹送的空气引导到制冷剂蒸发器20的上部和将从第一离心式风扇32a吹送的空气引导到制冷剂蒸发器20的下部。

此外，壳体31的空气通道包括在制冷剂蒸发器20的下游侧与制冷剂散热器12的上游侧之间的分隔板31b。分隔板31b将从制冷剂蒸发器20的上部吹送的空气引导到制冷剂散热器12的上部，和将从制冷剂蒸发器20的下部吹送的空气引导到制冷剂散热器12的下部。

因此，在本实施例的车辆空气调节器1中，从内部/外部空气切换装置33引入的空气被引导并通过第二离心式风扇32b流动到制冷剂散热器12的上部，而从第一空气入口32c引入的空气通过第一离心式风扇32a流动到制冷剂散热器12的下部中。

如上所述，制冷剂在本实施例的制冷剂散热器12的管121中从底部向上流动。因此，从第一空气入口32c引入的空气在包括管121的制冷剂入口侧的第一热交换区域12a(参见图3A)中与制冷剂进行热交换，而从内部/外部空气切换装置33引入的空气在包括管121的制冷剂出口侧的第二热交换区域12b(参见图3A)中与制冷剂进行热交换。

流动通过管121的制冷剂的相以过热气相制冷剂→气液两相制冷剂→过冷液相制冷剂这样的顺序变化。因此，相对高温的制冷剂在管121的入口侧附近流动，而相对低温的制冷剂在管121的出口侧附近流动。

当在管121中流动的气液两相制冷剂的温度被假设为标准温度T1时，第一热交换区域12a可以被认为是管121的其中制冷剂具有等于或大于标准温度T1的温度的热交换区域。另外，第二热交换区域12b可以被认为是管121的其中制冷剂具有小于标准温度T1的温度的热交换区域。

换句话说，本实施例的分隔板31b被布置成使得第一热交换区域12a是其中制冷剂具有等于或大于标准温度T1的温度的热交换区域，且第二热交换区域12b是其中制冷剂具有小于标准温度T1的温度的热交换区域。因此，第一热交换区域12a位于分隔板31b下方，而第二热交换区域12b位于分隔板31b上方。

当内部/外部空气切换装置33将外部空气引入到壳体31中时，从第二离心式风扇32b吹送的空气(第二空气)的温度不同于从第一离心式风扇32a吹送的空气(第一空气)的温度。

当在外部空气温度较低的条件下执行加热车厢的内部空间的加热操作时，外部空气温度通常低于内部空气温度。因此，如果内部/外部空气切换装置33将外部空气引入到壳体31中，则从第一离心式风扇32a吹送的第一空气的温度可能变得高于从第二离心式风扇32b吹送的第二空气的温度。

空气调节单元30包括在壳体31内的制冷剂散热器12上方的旁路通道35。旁路通道35使已经通过制冷剂蒸发器20的空气旁通(绕过)制冷剂散热器12。在旁路通道35中，空气混合门34被布置成调节流动通过制冷剂散热器12的空气的量与流动通过旁路通道35的空气的量之间的比值。

汇合空间36(空气混合空间)设置在制冷剂散热器12和旁路通道35的下游，在所述汇合空间中，在制冷剂散热器12处通过与制冷剂进行热交换而被加热的空气和已经通过旁路通道35的未加热空气相互混合。已经通过旁路通道35的空气流入到汇合空间36的上侧区域中，而已经通过制冷剂散热器12的空气流入到汇合空间36的下侧区域中。因此，空气温度在汇合空间36中从顶部向下增加。

壳体31的最下游侧具有开口，在汇合空间36中被混合的调节空气从所述开口被吹出到车厢的内部空间。这里，车厢的内部空间是要进行空气调节的空间的示例。所述开口包括：除霜器开口37a，调节空气从所述除霜器开口被吹向车辆挡风玻璃的内表面；面部开口37b，调节空气从所述面部开口被吹向车厢中的乘客的上部；和脚部开口37c，调节空气从所述脚部开口被吹向乘客的脚部区域。

空气混合门34调节流动通过旁路通道35的空气的流量与流动通过制冷剂散热器12的空气的流量之间的比值，使得空气混合门34调节汇合空间36中的空气的温度分布。通过伺服电动机致动空气混合门34，伺服电动机的操作由空气调节控制器输出的控制信号控制。

除霜器门38a、面部门38b和脚部门38c沿气流方向分别布置在除霜器开口37a、面部开口37b和脚部开口37c的上游侧，从而调节相应开口37a、37b、37c的开口面积。

除霜器门38a、面部门38b和脚部门38c用作切换开口模式的开口模式切换部分的例子。这些门38a、38b、38c通过连杆机构或类似装置由伺服电动机(未示出)致动。伺服电动机的操作由空气调节控制器输出的控制信号控制。

除霜器开口37a、面部开口37b和脚部开口37c在气流方向上的下游侧分别通过导管与设置在车厢中的除霜器出口、面部出口、和脚部出口连通，其中所述导管内限定空气通道。例如，面部开口37b与前侧面部出口P1和侧向面部出口P2连通。如图4所示，前侧面部出口P1沿仪表盘P的左右方向设置在车厢的前端的中心部分处，而侧向面部出口P2沿左右方向设置在车厢的前端的两个端部处。

如图4所示，前侧面部出口P1和侧向面部出口P2设置在用于驾驶员和前乘客的多个位置处。因此，例如，在加热操作中，在制冷剂散热器12的驾驶员侧热交换区域处被加热的空气主要被吹送向驾驶员，而在制冷剂散热器12的乘客侧热交换区域处被加热的空气主要被吹向前排乘客。

以下说明本实施例的电动控制部分。空气调节控制器包括已知的微型计算机及其外围电路。微型计算机包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)和和随机存取存储器(RAM)。空气调节控制器基于存储在ROM中的空气调节控制程序执行各种计算和处理，并控制连接到空气调节控制器的输出侧的各种空气调节控制部件11、15a、15b、17、32等的操作。

空气调节控制器的输入侧连接到用于控制空气调节的传感器组。传感器组包括内部空气传感器、外部空气传感器传感器、太阳能传感器、蒸发器温度传感器、排放制冷剂温度传感器和出口制冷剂温度传感器。内部空气传感器检测车厢中的温度(内部空气温度)，而外部空气传感器检测外部空气温度。太阳能传感器检测进入到车厢中的太阳辐射量，而蒸发器温度传感器检测刚刚从制冷剂蒸发器20流出来的空气的温度(蒸发器温度)。排放制冷剂温度传感器检测从压缩机11排放的制冷剂的温度，而出口制冷剂温度传感器检测在外部热交换器16的出口侧处流动的制冷剂的温度。

另外，空气调节控制器的输入侧连接到靠近位于车厢的前端处的仪表盘布置的操作面板(未示出)。从设置在操作面板处的各种空气调节操作开关输出的操作信号被输入给空气调节控制器的输入侧。设置在操作面板处的空气调节操作开关包括用于操作车辆空气调节器1的启动开关、用于设定车厢中的温度的温度设定开关、和用于选择操作模式的选择开关。

空气调节控制器被构造成包括控制压缩机11的电动机11b的控制部分、打开-关闭阀15a、三通阀15b等。在本实施例中，控制压缩机11的操作的控制部分(硬件和软件)被用作制冷剂排放能力控制部分。控制用作制冷剂通道切换部分的阀15a、15b的操作的控制部分用作制冷剂通道控制部分。

以下说明本实施例的车辆空气调节器1的操作。如上所述，本实施例的车辆空气调节器1能够执行其中车厢的内部空间被加热的加热操作和其中车厢的内部空间被冷却的冷却操作。以下说明车辆空气调节器1的加热操作和冷却操作中的每一个。

(a)加热操作

当在操作面板的启动开关为ON的状态下通过选择开关选择加热操作模式时，图1中所示的车辆空气调节器1的加热操作起动。在加热操作中，空气调节控制器启动内部/外部空气切换门33a，使得外部空气从内部/外部空气切换装置33被引入到壳体31中。在加热操作中，不必从内部/外部空气切换装置33仅引入外部空气。内部空气和外部空气都可以被引入，使得引入的外部空气量大于引入的内部空气量。

另外，空气调节控制器关闭热泵循环10的打开-关闭阀15a，并选择从外部热交换器16的出口侧通过三通阀15b到储存器18的入口侧的制冷剂通道。因此，热泵循环10被切换到图1中的实线箭头所示的制冷剂通道。

当在加热操作中选择图1中所示的制冷剂通道时，空气调节控制器从上述用于控制空气调节的传感器组读入检测信号和从操作面板读入操作信号。随后，空气调节控制器根据检测信号和操作信号计算目标出口空气温度TAO，其中所述目标出口空气温度是吹送到车厢中的空气的目标温度。此外，空气调节控制器根据计算的目标出口空气温度TAO和来自传感器组的检测信号确定连接到空气调节控制器的输出侧的每一个空气调节控制部件11、15a、15b、17、32的操作状态。

例如，如下确定压缩机11的制冷剂排放能力，即，从空气调节控制器输出给压缩机11的电动机的控制信号。首先，通过使用控制图根据目标出口空气温度TAO确定制冷剂蒸发器20的目标蒸发器空气温度TEO，其中所述控制图被预先存储在空气调节控制器中。

随后，根据目标蒸发器空气温度TEO与从制冷剂蒸发器20吹送的空气的温度之间的偏差确定从空气调节控制器输出给压缩机11的电动机的控制信号，其中从制冷剂蒸发器20吹送的空气的温度由蒸发器温度传感器检测。通过使用反馈控制方法确定控制信号，使得从制冷剂蒸发器20吹送的空气的温度接近目标蒸发器温度TEO。

确定从从空气调节控制器输出给空气混合门34的伺服电动机的控制信号，使得吹送到车厢中的空气的温度变成由温度设定开关设定的乘客期望温度。根据目标出口空气温度TAO、从制冷剂蒸发器20吹送的空气的温度和从压缩机11排放的制冷剂的温度确定输入到空气混合门34的伺服电动机的控制信号，其中从压缩机11排放的制冷剂的温度由排放制冷剂温度传感器检测。

在加热操作中，如图1所示，可以控制空气混合门34的开口面积，使得从鼓风机32吹送的所有空气都通过制冷剂散热器12。

空气调节控制器将如上所述确定的控制信号或类似信号输出给每一个空气调节控制部件11、15a、15b、17、32。直到空气调节控制器请求车辆空气调节器1的操作停止为止，每预定控制周期都会执行控制程序。控制程序包括上述处理：读入检测信号和操作信号→计算目标出口空气温度TAO→确定每一个空气调节控制部件的操作状态→输出控制电压和控制信号。在冷却操作中，基本类似于加热操作，重复执行所述控制程序。

在加热操作中，在热泵循环10中从压缩机11排放的高压制冷剂流入到制冷剂散热器12中。在制冷剂散热器12中流动的制冷剂通过与从鼓风机32吹送到制冷剂散热器12中的第一和第二空气进行热交换而将热量散发到空气。因此，吹送到车厢内的第一和第二空气被加热。

从制冷剂散热器12流出来的高压制冷剂流入到固定节流装置13中以被减压和膨胀，这是因为打开-关闭阀15关闭。从固定节流装置13流出来的低压制冷剂流入到外部热交换器16中。在外部热交换器16中流动的低压制冷剂从由鼓风机17吹送的外部空气吸收热量以被蒸发。

在加热操作中，从外部热交换器16流出来的制冷剂流入到储存器18中以被分离成气体和液体，这是因为三通阀15b被切换到从外部热交换器16的出口侧到储存器18的入口侧的制冷剂通道。由储存器18中的气液分离获得的气相制冷剂流入到压缩机11中以被压缩。

因此，在加热操作中，第一和第二空气在制冷剂散热器12处通过从压缩机11排放的制冷剂的热量被加热。因此，可以加热作为要被调节空气的空间的车厢的内部空间。

在这种情况下，从第二离心式风扇32b吹送的第二空气的温度和湿度低于从离心式风扇32a吹送的第一空气的温度和湿度。因此，流入到汇合空间36的上部中的空气的温度和湿度也低于流入到汇合空间36的下部中的空气的温度和湿度。

因此，汇合空间36中的上部中的相对低湿度的空气通过除霜器开口37a从除霜器出口被吹向车辆挡风玻璃的内表面。因此，可以有效地防止车辆挡风玻璃起雾。

另外，面部出口通过面部开口37b与汇合空间36的在垂直方向上的中部连通。脚部出口通过脚部开口37c与汇合空间36的下部连通。因此，从面部出口吹向乘客的上部的空气和从脚部出口吹向乘客的下部的空气的温度高于从除霜器出口吹出的空气的温度。因此，可以提高乘客的温暖感。

此外，从面部出口吹出的空气的温度低于从脚部出口吹出的空气的温度。因此，通过加热操作可以获得车厢中的舒适的温度分布，从而对于车厢中的乘客来说具有凉爽的头部和温暖的脚部。

(b)冷却操作

当在操作面板的启动开关为ON的状态下通过选择开关选择冷却操作模式时，图2中所示的车辆空气调节器1的冷却操作起动。在冷却操作中，空气调节控制器启动内部/外部空气切换门33a，使得内部空气从内部/外部空气切换装置33被引入到壳体31中。在冷却操作中，当目标出口空气温度TAO被确定处于高或低的温度范围内时，内部/外部空气切换装置33可以仅将内部空气引入到壳体31中，而当TAO被确定处于中间温度范围内时，可以引入内部空气和外部空气，使得引入的内部空气量大于引入的外部空气量。

另外，空气调节控制器打开打开-关闭阀15a，并选择从外部热交换器16的出口侧通过三通阀15b到固定节流装置19的入口侧的制冷剂通道。因此，热泵循环10被切换到图2中的实线箭头所示的制冷剂通道。

在冷却操作中，在热泵循环10从压缩机11排放的高压制冷剂流入到制冷剂散热器12中。制冷剂散热器12中的制冷剂通过与从鼓风机32吹送到制冷剂散热器12中的第一和第二空气进行热交换而将热量散发到空气。从制冷剂散热器12流出的高压制冷剂通过旁路通道14流入到外部热交换器16，这是因为打开-关闭阀15打开。

在外部热交换器16中流动的高压制冷剂还将热量散发到从鼓风机17吹送的外部空气。从外部热交换器16流出来的制冷剂在固定节流装置19处被减压和膨胀，这是因为三通阀15b被切换到从外部热交换器16的出口侧到固定节流装置19的入口侧的制冷剂通道。

从固定节流装置19流出来的制冷剂流入到制冷剂蒸发器20以从由鼓风机32吹送的空气吸收热量并进行蒸发。因此，流动通过蒸发器20的制冷剂被蒸发，并且吹送到车厢中的空气被冷却。从蒸发器20流出来的制冷剂流入到储存器18以被分离成气体和液体。

通过储存器18中的气液分离获得的气相制冷剂流入到压缩机11中以被压缩。因此，在冷却操作中，吹送到车厢中的空气通过在制冷剂蒸发器20处的低压制冷剂的热吸收和蒸发被冷却。因此，可以冷却车厢的内部空间。

当乘客通过使用温度设定开关将温度设定成高于车厢的内部空间的现有温度的温度时，在冷却操作中可以设定加热/除湿模式。在这种情况下，空气混合门34的开度被调节使得吹送到车厢中的空气的温度变得高于车厢的内部空间的现有温度。此外，在这种情况下，在制冷剂蒸发器20中流动的空气被冷却，并且空气的绝对湿度降低。因此，可以在加热/除湿模式中加热车厢的内部空间和对车厢的内部空间进行除湿。

因此，如上所述，本实施例的车辆空气调节器1可以通过切换热泵循环10的制冷剂通道执行加热操作、冷却操作、和冷却操作的加热/除湿模式。

此外，在本实施例中，因为采用上述制冷剂散热器12，因此可以在水平方向上有效地减少从制冷剂散热器12吹出的空气的温差，并且可以提高制冷剂散热器12的散热能力。

具体地，在本实施例的制冷剂散热器12中，因为管121沿水平方向堆叠和布置，因此从压缩机11排放的过热气相制冷剂从分配总箱122几乎相等地向上流入到管121中。因此，可以使得从制冷剂散热器12吹出的空气的水平温度分布近似均匀。

在本实施例的车辆空气调节器1中，在制冷剂散热器12的驾驶员侧热交换区域处被加热的空气主要被吹向车厢中的驾驶员，而在制冷剂散热器12的乘客侧热交换区域处被加热的空气主要被吹向车厢中的前侧乘客。因此，从制冷剂散热器12吹出的空气的水平温度分布的均衡十分有效地用于减小车厢中的被吹向驾驶员的空气与被吹向前侧乘客的空气之间的温差。

此外，相对高温的制冷剂在第一热交换区域12a处与具有高于第二空气的温度的第一空气进行热交换。相对低温的制冷剂在第二热交换区域12b处与具有低于第一空气的温度的第二空气进行热交换。因此，在第一热交换区域12a和第二热交换区域12b中，可以确保空气与制冷剂之间的温差，因此可以提高制冷剂散热器12的散热能力。

制冷剂散热器12的散热能力的提高可以使流入到外部热交换器16中的制冷剂的热焓降低。因此，在外部热交换器16处由制冷剂吸收的热量增加。因此，可以增加热泵循环10的制冷能力，并且可以提高性能系数(COP)。

此外，在本实施例中，制冷剂散热器12布置在空气调节单元30中以满足上述公式Fl。因此，即使制冷剂的相在制冷剂散热器12的管121中变化，也可以通过调节诸如制冷剂的流动速度U、粘性μ、密度p以及制冷剂散热器12的倾斜角度θ的参数来防止在特定管121中凝结的制冷剂的聚集。

因此，可以限制在管121中流动的制冷剂之间的压力损失的不均匀，并且可以防止在制冷剂散热器12中产生相对低温的热交换区域。

因此，即使当在管121中流动的制冷剂的流动速度由于热泵循环10的空气调节负载变化或类似因素而变化时，也可以防止制冷剂散热器12的散热能力的降低，并且可以有效地使在制冷剂散热器12处加热和从制冷剂散热器12吹送的空气的水平温度分布均匀。

以下说明参数条件使温度分布均等的原因。根据发明人的实验，在本实施例的制冷剂散热器12中，因为管121沿水平方向堆叠和布置，当热泵循环10的空气调节负载高时，即，当循环10中循环的制冷剂的流量高时，从制冷剂散热器12吹送的空气的水平温度分布可以均等。然而，如果热泵循环10的空气调节负载变低，即，如果循环10中循环的制冷剂的流量变低，则吹送的空气的水平温度分布可能会变得不均等。

如图5所示，通过改变制冷剂流量Gr观察从制冷剂散热器12吹出的空气的温度分布。

更具体地，制冷剂散热器12的热交换区域被分成16个区域，并且计算从每一个分割区域中吹出的空气的平均温度。另外，计算分割区域中的沿水平方向的一侧的8个分割区域(图5中的示例(a)至(d)中的每一个中的右半区域)的平均温度和在水平方向上的另一侧8个分割区域(图5中的示例(a)至(d)中的每一个中的左半区域)的平均温度。然后，所述一侧的平均温度与所述另一侧的平均温度之间的温差被计算作为左右温差ΔT。左右温差ΔT可以用作从制冷剂散热器12吹出的空气的水平温度分布的均衡的指标。

在图5中，诸如Va、Gr、SH、SC和Tain的符号被示出为分别表示空气流量Va、制冷剂流量Gr、在制冷剂散热器12的制冷剂入口处流动的制冷剂的过热度SH、在制冷剂散热器12的制冷剂出口处流动的制冷剂的过冷度SC、和流入到制冷剂散热器12中的空气的温度Tain。

如图5所示，热交换区域的相对低温的区域(在图5的示例(b)和(c)中由虚线包围的几乎中心的部分)随着制冷剂流量Gr的减少而扩大。当制冷剂流量Gr进一步减少时，产生热交换区域的多个相对低温的区域(在图5的示例(d)中分别由虚线包围的几乎中心部分和左侧部分)。

随着制冷剂流量Gr的减小，相对低温区域，即，具有较低的充分加热空气的能力的热交换区域增加。在这种情况下，整个制冷剂散热器12的散热能力可能会降低。此外，如图5所示，热交换区域的相对低温区域的产生使得左右温差ΔT增加，从而使从制冷剂散热器12吹出的空气的水平温度分布不均等。

根据发明人的进一步研究，热交换区域的相对低温区域的产生是由于在管121中流动的制冷剂的冷凝度之间的差引起的。

例如，当低温空气流动到制冷剂散热器12的热交换区域的特定区域时，流动通过该特定区域(以下称作低温区域)的管121的制冷剂相对于流动通过热交换区域的其它区域的管121的制冷剂更易于凝结。在这种情况下，如果在管121的入口处流动的制冷剂与在管121的出口处流动的制冷剂之间的压力差随着制冷剂流量Gr的减小而降低，则凝结的制冷剂的流动速度进一步降低。因此，凝结的液体制冷剂变得难以从管121流出。

如果凝结的制冷剂粘附到管121的制冷剂通道的壁面或类似地方并留在管121中，则低温区域的管121的通道横截面相对于热交换区域的其它区域的管121减小得更多。因此，被凝结的液体制冷剂粘附到壁面的管121的压力损失可能会增加。因此，从压缩机11排放的高温制冷剂相对于流入到热交换区域的其它区域的管121中可能变得难以流入到低温区域的管121中，并且可能会进一步产生相对低温的热交换区域(低温区域)。

低温区域的管121的压力损失的增加由管121中的制冷剂的凝结所产生。因此，对于估算低温区域的管121的压力损失来说，除了制冷剂流动速度U之外，需要考虑以下问题(1)-(3)等，其中制冷剂流动速度涉及将制冷剂推出管121的能量。

(1)由于制冷剂的凝结而导致粘性μ的增加，导致压力损失的增加。

(2)由于制冷剂的凝结而使得密度ρ减少，导致压力损失的减小。

(3)由作用在凝结制冷剂上的重力转换的压力损失的增加。

因此，如果倾斜角度θ等被认为是用于计算制冷剂流动速度U、粘性μ、密度ρ、和作用在凝结制冷剂上的重力的必要参数，则低温区域的管121的压力损失可以被设置成等于热交换区域的其它区域的管121的压力损失。因此，可以防止在制冷剂散热器12中产生相对低温的热交换区域。

根据上述观点，可以通过使用倾斜角度θ和雷诺数Re的模拟计算来获得用于防止相对低温的热交换区域的生成的制冷剂散热器12的布置条件。雷诺数Re通过使用制冷剂流动速度U、粘性μ和密度ρ被定义为惯性力与粘性力之间的比值。公式F1是由模拟计算结果获得的近似公式。

在计算制冷剂散热器12的布置条件中，在管121中流动的制冷剂的平均流速用作制冷剂流动速度U。流入到制冷剂散热器12中的制冷剂被假设为在2MPa压力下具有45℃的过热度的气相制冷剂，并且流入到制冷剂散热器12中的空气被假设为在20℃温度下具有200m³/h的流量。此外，通过使用以下被显示为公式F2的泰勒公式获得用于计算上述项目(1)中所述的压力损失的增加的气液两相制冷剂的必要粘性。

$\mathrm{\μ}={\mathrm{\μ}}_1\{1+2.5{\mathrm{\α}}_g\frac{{\mathrm{\ρ}}_l-{\mathrm{\ρ}}_g}{{\mathrm{\ρ}}_l}\}.....\left(F2\right)$

μ_m：气液两相流体的粘性

μ₁：液相流体的粘性

α_g：空隙率

ρ_l：液相流体的密度

ρ_g：气相流体的密度

根据Levy公式(Levy动量最小模型)获得泰勒公式所需的气液两相流体的空隙率α_g，其中所述公式以下被显示为公式3。

$\frac{1-{\mathrm{\α}}_g}{{\mathrm{\α}}_g}\frac{x}{1-x}={\left(\frac{{\mathrm{\ρ}}_g}{{\mathrm{\ρ}}_l}\right)}^{1/2}.....\left(F3\right)$

x：干燥度

α_g：空隙率

ρ_l：液相流体的密度

ρ_g：气相流体的密度

因此，在本实施例中，可以防止液体制冷剂凝结停留在特定的管121中，并且从制冷剂散热器12吹出的空气的水平温度分布是均等的。

在本实施例中，如图3A所示，说明了其中制冷剂在管121中从底部向上流动的示例。然而，如图6A和6B所示，制冷剂可以在管121中从顶部向下流动。即使在其中倾斜角度θ在从0°至-90°的范围中的情况下，也可以获得类似于公式F1的公式。因此，如果制冷剂散热器12被布置成满足获得的公式，则水平温度分布可以是均等的。

当制冷剂在管121中从底部向上流动时，倾斜角度θ是正数，而另一方面，当制冷剂在管121中从顶部向下流动时，倾斜角度θ是负数。图6A和6B可以分别对应于图3A和3B。在图6A和6B中，与图3A和3B中所示的部件相同的部件被赋予与其相应的附图标记。

类似于公式F1，在其中制冷剂在管121中从底部向上流动的情况和其中制冷剂在管121中从顶部向下流动的情况中，制冷剂散热器12的布置条件的公式的从A到G的系数可以表示为倾斜角度θ的函数。因此，可以通过将倾斜角度θ的符号从正数转换到负数而将倾斜角度θ应用于两个公式。因此，在倾斜角度θ的任一个角度中，可以减少从制冷剂散热器12吹出的空气的水平温差。

如图6A和6B所示，当制冷剂在管121中从顶部向下流动时，包括管121的制冷剂入口的第一热交换区域位于制冷剂散热器12的上部处。包括管121的制冷剂出口的第二热交换区域位于制冷剂散热器12的下部处。

因此，在图6A和6B中，从第二离心式风扇32b吹送的空气和从第一离心式风扇32a吹送的空气可以分别对应于第一空气和第二空气。

因此，在加热操作中，相对高温的制冷剂可以在第一热交换区域12a处与从第二离心式风扇32b吹送的相对低温空气进行热交换。相对低温制冷剂可以在第二热交换区域12b处与从第一离心式风扇32a吹送的相对高温空气进行热交换。因此，可以减小从制冷剂散热器12吹送的空气的垂直温差。

(第二实施例)

在第二实施例中，如图7A和7B所示，说明了其中制冷剂散热器12被修改的示例。在第二实施例中，与第一实施例相同的部件被赋予与其相应的附图标记。在第二实施例的制冷剂散热器12中，总箱123通过在上总箱123中设置分隔器123c而被分成两部分：分配空间123d和收集空间123e，使得两个空间123d和123e沿制冷剂散热器12的总箱123的纵向方向布置。

因此，制冷剂散热器12的管121可以被分成连接到上总箱123的收集空间123e的第一管组121a和连接到分配空间123d的第二管组121b。此外，上总箱123包括被设置成将从压缩机11排放的制冷剂引入到分配空间123d中的入口连接器123f和用于从收集空间123e排放制冷剂的出口连接器123a。

在第二实施例的制冷剂散热器12中，如图7A中的黑箭头所示，从压缩机11排放的制冷剂通过入口连接器123f流入到上总箱123的分配空间123d，并被分配给管121的第二管组121b。

在管121的第二管组121b中流动的制冷剂与将要被吹送到车厢内的空气进行热交换，之后从第二管组121b流出。随后，从第二管组121b流出的制冷剂被收集在下总箱122中，然后被分配给管121的第一管组121a。

在管121的第一管组121a中流动的制冷剂与将要被吹送到车厢内的空气进行热交换，然后从第一管组121a流出。然后，从第一管组121a流出的制冷剂被收集在上总箱123的收集空间123e中，随后通过出口连接器123a从收集空间123e流出。制冷剂在第二管组121b中从顶部向下流动，并在第一管组121a中从底部向上流动。

此外，在本实施例的制冷剂散热器12中，在第二管组121b中流动的制冷剂基本上在气相状态下交换热量。此外，气相制冷剂沿制冷剂流动方向在第一管组121a的中游部分与下游部分之间变化成气液两相制冷剂，并随后随着进一步向下游流动而变化成液相制冷剂。

此外，在本实施例的制冷剂散热器12中，因为管121沿水平方向堆叠和布置，因此类似于第一实施例，可以有效地减少水平温差。

具体地，制冷剂在第二管组121b的热交换区域中基本上以气相状态散发热量。因此，可以减少由在管121中流动的制冷剂之间的凝结度的差异产生的水平温差。

另外，在第一管组121a的热交换区域中，与第一实施例的情况一样，通过满足制冷剂散热器12的倾斜角度θ的布置条件可以有效地减少由管121中流动的制冷剂之间的凝结度差异产生的水平温差。因此，在整个制冷剂散热器12中可以减少水平温差。

在第一管组121a的热交换区域中，类似于图3A中所示的示例，其中相对高温的制冷剂流动的第一热交换区域12a位于制冷剂散热器12的下部处，而其中相对低温的制冷剂流动的第二热交换区域12b位于制冷剂散热器12的上部处。因此，可以提高制冷剂散热器12的散热能力。

此外，在第二管组121b的热交换区域中，类似于图6A中所示的示例，其中相对高温的制冷剂流动的第一热交换区域12a位于制冷剂散热器12的上部处，而其中相对低温的制冷剂流动的第二热交换区域12b位于制冷剂散热器12的下部处。因此，可以有效地减少垂直温差。

在本实施例的制冷剂散热器12中，管121的第二管组121b中的制冷剂从顶部向下流动，而在管121的第一管组121a中的制冷剂从底部向上流动。然而，第二管组121b中的制冷剂可以从底部向上流动，而第一管组121a中的制冷剂可以从顶部向下流动。

(第三实施例)

以下参照图8A和8B说明第三实施例，其中上述实施例的制冷剂散热器12被修改。在第三实施例中，与第一实施例相同的部件被赋予与其相应的附图标记。在本实施例的制冷剂散热器12中，总箱123的内部被分成分配空间123d和收集空间123e，使得空间123d和123e沿空气流动方向A布置。

与第二实施例相同，本实施例的制冷剂散热器12的管121可以被分成连接到收集空间123e的第一管组121a和连接到分配空间123d的第二管组121b。第一管组121a沿空气流动方向A位于第二管组121b的下游侧。因此，在本实施例中，管121被布置成沿空气流动方向A被堆叠成多层(例如，两层)。

总箱123包括用于将从压缩机11排放的制冷剂引入到分配空间123d中的入口连接器123f和从收集空间123e排放制冷剂的出口连接器123a。

因此，在本实施例的制冷剂散热器12中，如由图8A和8B中的黑箭头所示，来自压缩机11的制冷剂按以下顺序流动通过以下部件：上总箱123的分配空间123d→管121的第二管组121b(管121沿空气流动方向A的上游部分)→下总箱122→管121的第一管组121a(管121沿空气流动方向A的下游部分)→上总箱123的收集空间123e。随后，制冷剂通过出口连接器123a从制冷剂散热器12流出。

在本实施例的制冷剂散热器12中，在第二管组121b中流动的制冷剂基本上在气相状态下交换热量。此外，气相制冷剂沿制冷剂流动方向在第一管组121a的中游部分与下游部分之间变化成气液两相制冷剂，并然后随着进一步向下游流动而变化成液相制冷剂。

在本实施例的制冷剂散热器12中，因为管121沿水平方向堆叠和布置，因此与第一实施例相同，可以减少从制冷剂散热器12吹出的空气的水平温差。在这种情况下，类似于第二实施例，可以减小第一管组121a和第二管组121b的热交换区域中的水平温差。

类似于第二实施例，可以提高制冷剂散热器12的第一管组121a的热交换区域的散热能力，并且可以减小第二管组121b的热交换区域中的垂直温差。

因此，在本实施例中，第一管组121a中从该第一管组的中游部分到下游部分的任意位置可以用作预定位置。因此，本实施例的制冷剂散热器12的倾斜角度θ被设定到类似于第一实施例的数值。

因此，在本实施例的制冷剂散热器12中，在第二管组121b(沿空气流动方向的上游热交换区域)中流动的制冷剂基本上以气相状态散发热量。因此，难以降低制冷剂散热器12的散热能力，并且限制从第二管组121b的热交换区域吹出的空气的温差。

第一管组121a(沿空气流动方向的下游热交换区域)被布置成满足用于制冷剂在管121中从顶部向下流动的情况的类似于公式F1的公式。因此，可以获得类似于第一实施例的效果。因此，作为整个制冷剂散热器12，可以限制散热能力的降低，并且可以限制在制冷剂散热器12处被加热和从制冷剂散热器12处吹送的空气的水平温差。

在本实施例的制冷剂散热器12中，如图8B所示，从上总箱123的分配空间123d向下分配的制冷剂以U形转动通过下总箱122，然后向上流动返回到上总箱123的收集空间123e。

因此，具有相对较高温度的过热气相制冷剂流动通过的区域(过热区域)可以沿空气流动方向A设置在上游热交换区域的上部处。另外，具有相对较低温度的过冷液相制冷剂流动通过的区域(过冷区域)可以沿空气流动方向A设置在下游热交换区域的上部处。因此，过热区域和过冷区域可以沿空气流动方向A重叠。因此，可以进一步有效地减小垂直温差。

在本实施例中，说明了其中沿空气流动方向A从管121的上游部分流动的制冷剂以U形转动通过下总箱122，并沿空气流动方向流入到管121的下游部分中的例子。然而，沿空气流动方向A从管121的下游部分流动的制冷剂可以以U形转动并沿空气流动方向A流入到管121的上游部分中。

(其它实施例)

本发明不局限于上述实施例。除非背离本发明的保护范围，本发明可以不同地修改如下。

(1)在上述实施例中，在一个方向上延伸的管被用作制冷剂散热器12的管121。然而，用于本发明的制冷剂散热器12的管121不局限于此。管121可以具有弯曲形状或类似形状，所述形状具有在垂直方向上延伸的至少一个部件。

(2)在上述实施例的制冷剂散热器12中，在制冷剂与吹送到车厢中的空气之间执行热交换。然而，本发明的制冷剂散热器12不局限于此。例如，可以执行在诸如制冷剂、空气及其它热介质的多种流体之间的热交换。

具体地，如下所述的制冷剂散热器可以被用作制冷剂散热器12。所述制冷剂散热器包括制冷剂流动通过的制冷剂管和热介质流动通过的热介质管。制冷剂管和热介质管在水平方向上交替堆叠和布置。空气流动通过的空气通道设置在制冷剂管与热介质管之间。另外，散热片设置在每一个空气通道中，并连接到相邻的制冷剂管和相邻的热介质管。散热片促进制冷剂与空气之间和热介质与空气之间的热交换。可以通过散热片增加从制冷剂和热介质的热传递。

(3)在上述实施例中，说明了其中制冷剂散热器12用于车辆空气调节器的示例。在设置在车辆中的装置中，装置相对于水平方向的布置条件可能通过倾斜整个车辆而变化。例如，可能通过车辆的加速/减速、车辆的右/左转向、将车辆停放/停止在斜坡上等来使车辆倾斜。因此，在上述实施例中，优选考虑由于车辆的倾斜相对于倾斜角度θ的变化量Δθ，并且优选地在整个范围θ+Δθ内满足公式F1。

(4)在上述实施例中，说明了其中设有制冷剂散热器12的热泵循环10用于车辆空气调节器的示例，但是所述热泵循环不局限于这种用途。例如，热泵循环10可以用于固定空气调节器、电冰箱、用于自动分配器的冷却/加热装置或类似装置。

此外，上述实施例的制冷剂散热器12可以如下构造而成。

制冷剂散热器12可以用于包括被构造成压缩和排放制冷剂的压缩机11的蒸汽压缩制冷剂循环10。制冷剂散热器12被构造成将热量散发给空气，直到从压缩机11排放的气相制冷剂至少变化成气液两相制冷剂为止。制冷剂散热器12包括制冷剂流动通过的多个管121。管121沿水平方向堆叠和布置，并在垂直于水平方向的方向上延伸或与水平方向成一角度延伸。管121可以包括第一热交换区域12a，在所述第一热交换区域中，具有等于或高于标准温度T1的温度的制冷剂与将要被吹送到一空间的第一空气交换热量。管121可以进一步包括第二热交换区域12b，在所述第二热交换区域中，具有低于标准温度T1的温度的制冷剂与将要被吹送到所述空间并具有不同于第一空气的温度的温度的第二空气交换热量。

因为管121在水平方向上被堆叠和布置，因此从压缩机11排放的气相制冷剂几乎均等地流入到管121中。因此，可以减小从制冷剂散热器12吹出的空气的水平温差。

另外，第一空气在第一热交换区域12a中与制冷剂交换热量，而温度不同于第一空气的第二空气在第二热交换区域12b中与制冷剂交换热量。因此，可以提高制冷剂散热器12的散热能力，或/和可以减小从制冷剂散热器12吹出的空气的垂直温差。

例如，在管121中流动的气液两相制冷剂的温度或在管121中流动的制冷剂的平均温度可以被用作标准温度T1。

管121可以不必整体与水平方向成一角度延伸。管121的一部分可以与水平方向成一角度延伸。

可选地，管121可以包括其中制冷剂与第一空气交换热量的第一热交换区域12a和其中制冷剂与第二空气交换热量的第二热交换区域12b。这里，第一热交换区域12a包括管121的制冷剂入口侧，而第二热交换区域12b包括管121的制冷剂出口侧。

此外，在这种情况下，可以减小从制冷剂散热器12吹出的空气的水平温差。此外，可以提高制冷剂散热器12的散热能力，或者可以减小从制冷剂散热器12吹出的空气的垂直温差。

第一空气的温度可以高于第二空气的温度。在这种情况下，相对高温的制冷剂可以在第一热交换区域12a处与具有高于第二空气的温度的第一空气交换热量。相对低温的制冷剂可以在第二热交换区域12b处与具有低于第一空气的温度的第二空气交换热量。

因此，在第一热交换区域12a和第二热交换区域12b中，均可以确保空气与制冷剂之间的温差，因此可以提高制冷剂散热器12的散热能力。

相反，第一空气的温度可以低于第二空气的温度。在这种情况下，相对高温的制冷剂可以在第一热交换区域12a处与具有低于第二空气的温度的第一空气交换热量。相对低温的制冷剂可以在第二热交换区域12b处与具有高于第一空气的温度的第二空气交换热量。

因此，可以减小从制冷剂散热器12吹出的空气的垂直温差。

在制冷剂散热器12中，包括管121的热交换部分可以被构造成散发热量，直到从压缩机11排放的气相制冷剂变化成液相制冷剂为止。此外，管121可以在管121中流动的制冷剂的流动方向和水平方向之间的倾斜角度θ倾斜，并且可被构造成当倾斜角度θ在0到90度的范围内时满足以下公式。

Re≥A×X⁶+B×X⁵+C×X⁴+D×X³+E×X²+F×X+G

其中

A＝-0.0537×θ²+9.7222×θ+407.19

B＝-(-0.2093×θ²+37.88×θ+1586.3)

C＝-0.3348×θ²+60.592×θ+2538.1

D＝-(-0.2848×θ²+51.53×θ+2158.2)

E＝-0.1402×θ²+25.365×θ+1062.8

F＝-(-0.0418×θ²+7.5557×θ+316.46)

G＝-0.0132×θ²+2.3807×θ+99.73

其中X是在管121的其中气液两相制冷剂流动的预定位置处的制冷剂的干燥度，而Re是在所述预定位置处的雷诺数，其中根据在管121中流动的制冷剂的平均流速(m/s)计算所述雷诺数。

因此，可以限制制冷剂在管121中的凝结，并且可以限制管121中流动的制冷剂之间的压力损失的不均匀性。因此，可以进一步有效地减小从制冷剂散热器12吹出的空气的水平温差。

管121的一部分可以延伸，使得制冷剂的流动方向倾向于具有从水平方向到向下方向的角度。制冷剂散热器可以进一步包括在管121的堆叠方向上延伸并沿管121的纵向方向布置在管121的至少一侧的用于收集和分配制冷剂的总箱122、123。

总箱123的内部空间可以被分成多个空间123d、123e。总箱123的一侧的一个分隔空间123d可以包括引入制冷剂的制冷剂入口。在总箱123的另一侧的另一个分隔空间123e可以包括排放制冷剂的制冷剂出口。

管121可以沿气流方向A布置成多层。

管121可以包括其中制冷剂从底侧向上流动的第一管组121a和其中制冷剂从顶侧向下流动的第二管组121b。管121可以被布置成使得制冷剂在所有管121中沿相同的方向流动。

在其中制冷剂循环10用于车辆空气调节器的情况中，所述空间可以是车厢的内部空间。此外，第一空气可以是车厢内部的空气，而第二空气可以是车厢外部的空气。

在普通的车辆空气调节器中，如果水平温差不均等，则吹向驾驶员侧的空气与吹向前侧乘客侧的空气之间的温差可能会增大。因此，可以更加有效地减小水平温差。

此外，例如，在车厢的加热操作期间，温度和湿度低于车厢内部的空气的车厢外部的空气可以在第二热交换区域12b处与制冷剂交换热量以被吹向车辆挡风玻璃。另外，车厢内部的空气可以在第一热交换12a处与制冷剂交换热量以被吹向乘客。因此，可以提高制冷剂散热器12的散热能力。此外，可以防止车辆挡风玻璃起雾，并保证乘客充分的温暖感。

本领域的技术人员容易想到其它的优点和改变。因此，本发明的更宽的范围不局限于所描述和所显示的具体细节、代表性设备和图示的示例。

Claims (12)

1.一种用于蒸汽压缩制冷剂循环(10)的制冷剂散热器，所述制冷剂循环包括被构造成压缩和排放制冷剂的压缩机(11)和被构造成将热量散发给空气直到从所述压缩机(11)排放的气相制冷剂至少变化成气液两相制冷剂为止的制冷剂散热器，制冷剂散热器包括：

制冷剂流动通过的多个管(121)，所述管(121)沿水平方向堆叠和布置，并沿垂直于水平方向的方向或相对于所述水平方向以一角度延伸，其中：

所述管(121)包括第一热交换区域(12a)和第二热交换区域(12b)，在所述第一热交换区域中，具有等于或高于标准温度(T1)的温度的制冷剂与将要被吹送到一空间的第一空气交换热量，在所述第二热交换区域中，具有低于所述标准温度(T1)的温度的制冷剂与将要被吹送到所述空间的第二空气交换热量，所述第二空气基本上具有不同于所述第一空气的温度的温度。

2.一种用于蒸汽压缩制冷剂循环(10)的制冷剂散热器，所述制冷剂循环包括被构造成压缩和排放制冷剂的压缩机(11)和被构造成将热量散发给空气直到从所述压缩机(11)排放的气相制冷剂至少变化成气液两相制冷剂为止的所述制冷剂散热器，所述制冷剂散热器包括：

制冷剂流动通过的多个管(121)，所述管(121)沿水平方向堆叠和布置，并沿垂直于所述水平方向的方向或相对于所述水平方向以一角度延伸，其中：

所述管(121)包括第一热交换区域(12a)和第二热交换区域(12b)，在所述第一热交换区域中，制冷剂与将要被吹送到一空间的第一空气交换热量，在所述第二热交换区域中，制冷剂与将要被吹送到所述空间的第二空气交换热量，所述第二空气具有不同于所述第一空气的温度的温度，

所述第一热交换区域(12a)包括所述管(121)的制冷剂入口侧，以及

所述第二热交换区域(12b)包括所述管(121)的制冷剂出口侧。

3.根据权利要求1或2所述的制冷剂散热器，其中，所述第一空气的温度高于所述第二空气的温度。

4.根据权利要求1或2所述的制冷剂散热器，其中，所述第一空气的温度低于所述第二空气的温度。

5.根据权利要求1或2所述的制冷剂散热器，其中，

包括所述管(121)的热交换部分被构造成散发热量直到从所述压缩机(11)排放的气相制冷剂变化成液相制冷剂为止，并且

所述管(121)以在所述管(121)中流动的制冷剂的流动方向与所述水平方向之间的倾斜角度θ倾斜，并且被构造成当所述倾斜角度θ在从0度到90度的范围内时满足以下公式：

Re≥A×X⁶+B×X⁵+C×X⁴+D×X³+E×X²+F×X+G

其中

A＝-0.0537×θ²+9.7222×θ+407.19

B＝-(-0.2093×θ²+37.88×θ+1586.3)

C＝-0.3348×θ²+60.592×θ+2538.1

D＝-(-0.2848×θ²+51.53×θ+2158.2)

E＝-0.1402×θ²+25.365×θ+1062.8

F＝-(-0.0418×θ²+7.5557×θ+316.46)

G＝-0.0132×θ²+2.3807×θ+99.73

其中X是在气液两相制冷剂流动的所述管(121)的预定位置处的制冷剂的干燥度，而Re是在所述预定位置处的雷诺数，根据在所述管(121)中流动的制冷剂的平均流速(m/s)计算所述雷诺数。

6.根据权利要求1或2所述的制冷剂散热器，其中，所述管(121)包括制冷剂向下流动的管部分。

7.根据权利要求1或2所述的制冷剂散热器，还包括：

总箱(122，123)，所述总箱在所述管(121)的堆叠方向上延伸并沿所述管(121)的纵向方向布置在所述管(121)的至少一侧以收集和分配制冷剂。

8.根据权利要求7所述的制冷剂散热器，其中，

所述总箱(123)的内部空间被分成多个空间(123d，123e)，

所述分隔空间(123d，123e)中的在所述总箱(123)的一侧的一个分隔空间(123d)包括引入制冷剂的制冷剂入口，而所述分隔空间(123d，123e)中的在所述总箱(123)的另一侧的另一个分隔空间(123e)包括排放制冷剂的制冷剂出口。

9.根据权利要求1或2所述的制冷剂散热器，其中，所述管(121)沿空气流动方向(A)被布置成多层。

10.根据权利要求1或2所述的制冷剂散热器，其中，所述管(121)包括第一管组(121a)和第二管组(121b)，在所述第一管组中，制冷剂从底侧向上流动，在所述第二管组中，制冷剂从顶侧向下流动。

11.根据权利要求1或2所述的制冷剂散热器，其中，所述管(121)被布置成使得制冷剂在所有管(121)中沿相同的方向流动。

12.根据权利要求1或2所述的制冷剂散热器，其中，

在制冷剂循环(10)用于车辆空气调节器的情况下，所述空间是车厢的内部空间，所述第一空气是所述车厢内部的空气，而所述第二空气是所述车厢外部的空气。

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