热交换器

摘要

本发明涉及一种热交换器(1)，用于在第一流体(FC)和第二流体(FR)之间产生热交换，包括沿纵向方向(A-A')堆叠的多个腔室(3、6)以形成热交换束(2)，其中，适于容纳第一流体的至少一个第一腔室(3)通过一对第一板(4、5)界定，适于容纳第二流体的至少一个第二腔室(6)通过一对第二板(7、8)界定，第二板包括与第二腔室连通的开口(71、72、81、82)，其特征在于，每个第一板包括至少两个主开口(41、42、51、52)和至少两个副开口(43、44、53、54)，两个主开口与第一腔室连通，两个副开口与第二板中的开口连通。

说明书

技术领域

本发明的领域是用于机动车辆中的热交换器。更具体地，本发明涉及制 冷剂和热传递流体之间的交换器，以便冷却所述热传递流体。

背景技术

在机动车辆中使用的热交换器通常包括多个腔室，其沿纵向方向堆叠以 形成热交换芯部。更准确地，这些腔室中，第一流体意图流动通过多个第一 腔室，而第二流体意图流动通过多个第二腔室。第一和第二腔室的组件由此 形成热交换芯部，换句话说，热交换器的一区域，在该区域中，流体彼此接 近，以便促进热从一流体传递至另一流体。

为了界定这些腔室，已知的是堆叠板，从而能够容纳第一流体的第一腔 室每个通过一对第一板界定，能够容纳第二流体的第二腔室每个通过一对第 二板界定。在这些板中，通常存在一个循环板和两个覆盖板。插置在两个覆 盖板之间的每个循环板主要在其中心处刺穿，以便容纳至少一个腔室，优选 地为两个腔室。交换器的每个腔室由此轴向地通过刺穿与之关联的循环板而 被界定，纵向地通过围绕所述循环板的两个覆盖板而被界定。

另外，已知的是，在第一和第二板中制造开口，在其端部处定位在它们 界定的腔室的每侧。每个板由此包括与相应腔室连通的两个“主”开口，用于 在所述腔室内循环所述流体，以及两个“副”开口。在第一板中的副开口意图 与第二板中的副开口连通，反之亦然。

制造交换器时，第一和第二板沿纵向方向一个堆叠在另一个顶部上。为 此目的，已知的是在钎焊过程中将这些板彼此钎焊。

但是，由于第一和第二板的较大数量，钎焊接头的数量必然很高，由此 导致泄漏的风险。

发明内容

由本发明解决的问题是减小钎焊接头的数量，同时促使在热传递流体和 制冷剂之间的令人满意的热交换。

由本发明解决的另一问题是在制造方面减小热交换器的质量和成本。

为此目的，根据本发明，用于在第一流体和第二流体之间产生热交换的 热交换器，包括沿纵向方向堆叠的多个腔室以形成热交换芯部，能够容纳第 一流体的至少一个第一腔室通过一对第一板界定，能够容纳第二流体的至少 一个第二腔室通过一对第二板界定，第二板每个包括与第二腔室连通的两个 开口，其特征在于，每个第一板包括至少两个主开口和至少两个副开口，两 个主开口与第一腔室连通，两个副开口与第二板中的开口连通。

由此，由于本发明，轴向和纵向上进行界定所需的板的数量减小。实际 上，为了例如界定第一腔室，将仅一对第一板钎焊到一起就足够，而过去的 构造要求为此的至少三个板(一个循环板和两个覆盖板)。同样为了界定第 一腔室和第二腔室，本发明允许所需的板的数量被限制为四个(一对第一板 和一对第二板)，而过去的构造要求为此的五个板(两个循环板和三个交替 堆叠的覆盖板)。通过减小板的数量，本发明因此还允许板之间的钎焊接头 的数量被减小，且因此限制热交换芯部中的泄露风险。

将注意到，由于腔室被纵向地界定，本发明允许流动通过所述腔室的热 传递流体和制冷剂之间的完全令人满意的热交换。

还将注意到，在本发明允许所需的板的数量减小的情况下，所述发明还 在制造方面允许热交换器的重量以及成本减小。

为了限制组装板所需的开口的数量，第二板每个可仅包括两个开口。在 这样的情况下，这些第二板不具有与第一腔室连通的开口。

优选地，第一板与第二板分开，由此允许这些板界定的腔室被区分开， 一些腔室能够容纳第一流体，而其余腔室能够容纳第二流体。另外，由此制 造的热交换芯部是模块化的。

关于第一板，其中的主和副开口可制造在其两个相应的纵向端部(5A、 5B)处，由此允许腔室在这些板的中心制造。

关于第二板，其中的开口有利地制造在其一个纵向端部处。

由于第二板包括比第一板少的用于组装热交换芯部的目的的开口，可以 使得，第一板的长度大于第二板的长度。

优选地，一个第一板连结至一个第二板。由此，除了机械地连接所述直 接相邻的板的钎焊接头，空气被防止在所述板之间通过，由此允许空气/流体 交换被消除。

此外，每个板可包括通过边缘在其周边处界定的变形部，变形部的基部 沿与周边边缘延伸所沿的平面不同的平面延伸，以便至少部分地界定相应腔 室。

在该情况下，变形部可包括沟槽，其设置为分开相应腔室，以便形成用 于使流体在U形部中循环的回路。

另外，所有腔室可设置为界定用于使流体在U形部中循环的回路，U形 部中的第一回路相对于U形部中的第二回路反向。

有利地，扰动器设置在至少一个腔室内。该扰动器用于扰动流体流，以 便最大化所述流体之间的热交换。

同样，为了促进所述流体之间的热交换，能够容纳第一流体的第一腔室 和能够容纳第二流体的第二腔室可沿上述纵向方向交替地堆叠。

为了将第一流体供应给每个能够容纳第一流体的第一腔室，所述腔室设 置为与能够将所述第一腔室与外部回路连通的联接装置连通。

为了将第二流体供应给每个能够容纳第二流体的第二腔室，所述腔室设 置为与连接装置连通，该连接装置沿纵向方向设置在芯部的端部处。

本发明还涉及一种热交换组件，包括根据上述任一实施例的热交换器， 还涉及牢固地连接至热交换器的膨胀构件。

在该组件中，膨胀构件可包括螺线管阀。

本发明还涉及一种热调节系统，包括制冷剂回路和热传递流体回路，根 据上述任一实施例的热交换器安装在所述流体汇合的位置处。

附图说明

附图将有助于理解本发明如何可被实施。在图中，相同的附图标记表示 类似的技术元件。

图1是根据本发明的热交换器的分解透视图。

图2是图1的交换器的与两个主腔室相关联的一个主板的透视图。

图3是图1的交换器的与两个副腔室相关联的一个副板的透视图。

图4是包括图1的热交换器的热交换组件的透视图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的热交换器1的实施例。该热交换器意图执行第一 流体和第二流体之间的热传递。根据一实施例，第一流体可以是液体，例如 是热传递流体，诸如乙二醇水，而第二流体可以是气体，双相或液体。

在图1的实施例中，热交换器更具体地意图在制冷剂FR(例如二氧化 碳，R134a或HFO134YF)和热传递流体FC(诸如用乙二醇补充的水)之 间产生热交换。

热交换器1包括沿纵向方向A-A'堆叠的多个腔室3和6，以形成热交换 芯部2，在所述芯部2的第一端部2A和第二芯部2B之间，第二端部2B相 对于热交换芯部2与第一端部2A相对。第一流体FC意图流动通过一些腔 室3，称为“第一腔室”，第二流体FR意图流动通过其余腔室6，称为“第二 腔室”。

根据一实施例，热交换器1包括交替的第一腔室3和第二腔室6。

第一腔室3和第二腔室6的组件形成热交换芯部2，换句话说，热交换 器1的一区域，在该区域中，流体FC和FR彼此接近，以便促进热从一流 体传递至另一流体。

每个第一腔室3通过一对第一板4和5界定。同样，每个第二腔室6通 过一对第二板7和8界定。为此目的，如图2所示，该对第一板4和5中的 第一板5包括通过周边边缘56界定的变形部55，变形部55的基部沿与周边 边缘56延伸的平面不同的平面延伸。该对第一板4和5的另一第一板4(未 示出)包括类似于变形部55的变形部。腔室3由此在每侧通过在第一板4 和5中制造的变形部界定。

这同样应用于第二板7和8。因此，如图3所示，该对第二板7和8中 的第二板8包括通过周边边缘84界定的变形部83，变形部83的基部沿与周 边边缘84延伸的平面不同的平面延伸。该对第二板7和8的另一第二板8 (未示出)包括类似于变形部83的变形部。腔室6由此在每侧通过在同一 对第二板7和8中制造的变形部界定。

此外，每个第一板(诸如图2的第一板5)的变形部包括沟槽58，其设 置在所述变形部55的中心中，以便分隔第一腔室3。但是，该沟槽58不沿 整个变形部55延伸，由此允许两个变形的部分31和32制造在第一腔室3 中，它们通过沟槽58分开且通过第三变形部分33彼此连通。使流体在循环 的U形回路由此通过第一腔室3的部分31至33形成。

类似地，每个第二板(诸如第二板8)中，变形部83设置有沟槽85， 其设置为界定两个变形部分61和62，它们通过沟槽85分开且通过第三变形 部分63彼此连通。使流体循环的U形回路由此通过第二腔室6的部分61 至63形成。

如图1所示，由于芯部2的每个腔室3和6设置为界定U形流体回路， 所述腔室3和6相对于彼此设置为每个第一腔室3的U形回路相对于每个第 二腔室6的U形回路相反。如图4所示，流体FC和FR可由此沿相同方向 分别在第一和第二腔室中的以U形循环，从而一流体的循环与另一流体的循 环顺流。但是，通过使一流体FC或FR的循环方向与图4中的实施例相比 反向，流体FC和RR可以沿相反方向循环，从而一流体的循环与另一流体 的循环逆流，由此允许促进它们之间的热交换。

在该实施例中，扰动器9容纳在每个第一腔室3和每个第二腔室6界定 的容积中，该扰动器的功能是扰动流体流在相应腔室内的循环，以促进热交 换。在一个实施例中，该扰动器9是波纹金属板。

第一板4和5每个包括两个主开口41、42和51、52，以及两个副开口 43、44和53、54。第二板每个设置有仅两个开口71、72和81、82，它们能 够从第一板的副开口的侧部延伸。

第一板5中的开口如图2所示成对设置在所述第一板5的两个纵向端部 5A和5B的每个处。该对主开口51、52由此设置在侧部5A，其意图与联接 装置20连通，从而所述开口与第一腔室3连通。该对副开口53、54设置在 侧部5B，经由其，所述副开口与第二板中的开口连通。

如图3所示，第二板8中的该对开口81、82设置在所述第二板的纵向 端部8B处，在所述开口可与第二腔室6和第一板4和5中的副开口连通的 侧部。但是，在板8的另一纵向端部8A处，没有制造上述类型的开口，第 二板7和8在该端部8A的侧部比第一板4和5短。因此理解，第二板7和 8每个包括仅两个开口。

此外，第一和第二板沿纵向方向A-A'一个堆叠在另一个顶部上，从而所 有第一板的主开口41、42和51、52沿所述方向A-A'彼此连通。

此外，第一和第二板沿纵向方向A-A'一个堆叠在另一个顶部上，从而第 一和第二板的副开口沿所述方向A-A'彼此连通，以及与每个第二腔室6连 通。

由于第一板与第二板分开，它们可通过钎焊连结相邻板而堆叠。

每个腔室3或6由此仅通过两个板界定，由此允许限制要被制造以组装 热交换芯部2的钎焊接头的数量，以便减小泄露风险并减小重量和成本。还 将注意到，在第二板7和8中仅设置两个开口允许所述板的尺寸与第一板4 和5相比减小，且此外，允许需要制造钎焊接头的表面面积被限制。

在本发明的实施例中，第一板4和5中的主开口41、42和51、52通过 一体管道被界定，其具有的高度比界定副开口71、72和81、82的管道高度 大。此外，界定第一板4和5中的副开口43、44和53、54的管道的高度大 体等于界定第二板7和8中的开口71、72和81、82的管道的高度。第一板 4和5中的主开口41、42和51、52的管道优选地具有的高度大体等于第一 板4和5中的副开口43、44和53、54的高度的两倍或第二板7和8中的开 口71、72和81、82的高度的两倍。

从第二端部2B的侧部，第一板5的最后一个5C类似于第一板5，但具 有实心的区别特征。实际上，与第一板4和5相比，其在允许第一流体循环 的其每个端部处具有至少一个开口41、42、43、44、51、52、53、54，最后 的第一板5C不具有这样的开口。

将注意到，最后的第一板5C可形成基部，其接收附连器件，附连器件 的功能是确保热交换器1被相对于交换器的外部支撑件被机械地支撑，该外 部支撑件例如是车体或将热交换器1连接到车辆的安装支架。

第一腔室3通过联接装置20与热交换器1的外部回路连通或连接至其。 所述联接装置20的功能是允许第一流体FC在热交换器1的至少一个第一腔 室3和外部回路之间的循环。

根据图1的例子，联接装置20安装在热交换器1的第一纵向端部2A处。 所述联接装置20包括两个管道21和22，其每个包括增强轴环。意图增强管 道和第一板4之间的钎焊区域的形成增加材料厚度的焊道定位在第一板4 (从芯部2的第一端部2A的侧部)和每个管道21或22之间。

在根据本发明的热交换器中，第二腔室6通过设置在芯部2的第一端部 2A处的连接装置10与第二外部回路(例如制冷剂回路)连通。所述连接装 置10包括两个管状开口11和12，其意图与第二腔室6连通，以便允许第二 流体FR在其中循环。

现描述根据本发明的热交换组件30。所述组件包括如上所述的热交换器 1，牢固连接至交换器(更特别地连接至连接装置10)的膨胀构件40连结至 该热交换器。有利地，连接装置包括用于测量制冷剂温度的器件，其作为例 子是温度传感器。膨胀构件40是热动力循环操作必需的一个部件，热动力 循环在与热交换器1协作的制冷剂回路中发生。所述膨胀构件40确保制冷 剂压力在进入副腔室之前减小。这样的减小导致第一流体的冷却，该第一流 体在第一腔室中循环。

根据热交换组件30的可选变体，膨胀构件40设置有螺线管阀45，其能 够电控所述膨胀构件。因此，由膨胀构件40施加的压力的减小水平可取决 于作用在螺线管阀45上的外部控制装置实现。

本发明可有利地被实施，以便制造热调节系统。所述系统可包括第一制 冷剂FR回路和第二热传递流体FC回路，如上所述的热交换器安装在所述 回路汇合的位置处。