CN102597680A - 热交换器 - Google Patents

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CN102597680A CN2010800492044A CN201080049204A CN102597680A CN 102597680 A CN102597680 A CN 102597680A CN 2010800492044 A CN2010800492044 A CN 2010800492044A CN 201080049204 A CN201080049204 A CN 201080049204A CN 102597680 A CN102597680 A CN 102597680A
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Abstract

本发明涉及一种热交换器，其用于在第一流体(HP)和第二流体(BP)之间换热。根据本发明，所述热交换器包括多个模块(15、15a、15b、15c)，所述模块分别包括上板(17)和下板(19)，所述上板和下板被组装以便在所述板(17、19)之间限定出内腔体(21)，所述内腔体形成用于第一流体(HP)的第一循环通道，其中，所述交换器还包括壳体(3)，所述模块(15、15a、15b、15c)被组装在所述壳体中，以便形成所述交换器，同时在所述模块之间限定出空间(33)，所述空间形成用于第二流体(BP)的第二循环通道。

Description

热交换器
技术领域
本发明涉及一种热交换器，特别是用于机动车辆的热交换器，诸如空调系统中的内部交换器。
现有技术
目前已知机动车辆的热交换器，其由管束构成，所述管在一排或多排上平行地布置并意图用于载热流体的循环。
还已知包括多个板的热交换器，所述板布置为一个在另一个的顶部上并构造为限定出用于热交换流体的循环通道。
但是，这样的热交换器包含大量部件，特别是为了确保密封性和组装，这可同样证明是长期并昂贵的。另外，这样的交换器的结构必须确保每一个流体循环通道之间的，而且还有这些通道和围绕交换器的环境之间的密封。这强加了一种结构和铜焊线，其使这样的交换器的生产和组装复杂。
发明内容
本发明的目标因此是通过基于具有减少数量的部件的简单结构来提出一种较少成本的热交换器来减少现有技术的这些缺陷，由此整体尺寸可被减小并且使得这样的交换器的组装更简单，同时其性能被优化。
为了该目的，本发明的主题是第一和第二流体之间的热交换器，其特征在于，所述交换器包括壳体，多个模块被布置在所述壳体内，所述多个模块分别包括上板和下板，所述上板和下板被组装以便在所述板之间限定出内腔体，所述内腔体形成用于第一流体的第一循环通道，且特征在于，用于第二流体的至少一个第二循环通道被壳体和在所述模块之间的空间界定。
具有简单结构的这样的热交换器允许部件的数量被减少，同时保证了交换器的良好性能。
所述交换器可另外包含一个或多个以下特征，单独采用或结合采用：
-模块的上板和下板分别具有至少一个连接部分，所述连接部分与壳体的或毗邻的模块的相关的邻近连接部分配合，以便将所述模块相对于壳体(本体和盖)组装和密封，且特征在于
-所述连接部分在上板和下板的外表面上形成凸部，所述凸部分别朝向相关的邻近连接部分延伸，在此应理解上板和下板是对称的，
-所述连接部分在面向形成模块的上板和下板的内表面上形成凹部，
-预定数量的连接部分与壳体的连接部分对齐，所述壳体具有用于第一流体的进入/排出孔，且特征在于
-所述板分别具有两个连接部分，所述连接部分布置在所述板的任意侧上、在所述板的共同对角线上，
-所述板分别具有平行六面体的总体形状，具有两个缺口，所述缺口分别制造在所述板的两个相对边缘上，
-壳体在用于第一流体的排出孔的水平处具有用于第二流体的进入孔，在用于第一流体的进入孔的水平处具有用于第二流体的排出孔，用于第一和第二流体的逆流循环，
-壳体包含壳体本体，所述模块叠放在所述壳体本体中，所述本体被盖关闭，所述盖布置在所述模块之上并借助锁定凸出部固定到所述本体，
-壳体被构造为两个连结的半壳体的形式，
-热交换器包含鳍片，所述鳍片布置在界定第一循环通道的内腔体中，和/或鳍片布置在限定在所述模块之间的空间中，所述空间界定第二循环通道。
本发明还涉及热交换器的用途，作为内部交换器使用，所述热交换器包括上述特征中的任一个，所述交换器布置在空调回路内，用于所述回路的高压分支和低压分支之间的热交换。
最后，本发明还覆盖一种用于机动车辆的空调回路，包括被同一冷却剂顺序穿过的气体冷凝器或冷却器、卸压构件、蒸发器和压缩机，所述空调回路包括高压分支和低压分支，所述高压分支开始于压缩机的出口处并结束于卸压构件的入口处，所述低压分支开始于卸压构件的出口处并结束于压缩机的入口处，其特征在于，其包括如上所述的热交换器，所述第一循环通道布置在高压分支中，所述第二循环通道布置在低压分支中。
第一流体是高压和高温流体，第二流体是低压和低温流体，第一和第二流体是相同的，例如是制冷剂，诸如R134A或二氧化碳，其在闭合的线路或空调回路中循环。
附图说明
本发明的其它特性和优势将从阅读以下作为说明性且非限制性示例给出的描述和附图而变得更清晰显见，所述附图，如果需要，将能够用于更好地限定本发明，其中：
图1是根据本发明的热交换器的横截面图(沿图2中A-A看到的)，
图2是图1的热交换器的局部分解图；
图3展示了形成图1的交换器的板，和
图4是图1的交换器的壳体的构造变体。
在这些附图中，相同的元件具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出第一流体和第二流体之间的热交换器1，例如，其用于机动车辆，所述第一流体要被加热或冷却，所述第二流体意图从第一流体吸收热量或交付热量给第一流体。
在所述实施例中，第一流体HP(高压(High Pressure))是在高压和高温下要被冷却的流体，第二流体LP(低压(Low Pressure))是在低压和低温下意图从第一流体HP吸收热量的流体。
根据图1和2中所示第一实施例，热交换器1包含壳体3，所述壳体3包含壳体本体3a和固定到该壳体本体3a的盖3b。为了该目的，壳体本体3a具有多个锁定凸出部5，一旦交换器1被组装，所述锁定凸出部5夹持在所述盖3b上。本体3a由深拉延工艺构造。所述多个锁定凸出部环绕圆周边沿。对着关于圆周边沿的锁定凸出部5，本体3a被基部关闭，进入孔和排出孔穿过所述基部。从锁定凸出部5、圆周边沿和基部用同一带状物构造的意义来说，它们是一体的。由基部和圆周边沿界定的体积界定出空间，所述空间接收模块15，所述模块15平坦地叠放在该空间中。
此外，壳体3具有用于第一流体HP和第二流体LP的进入孔和用于第一流体HP和第二流体LP的排出孔。例如，壳体本体3a包含用于第一流体HP的进入孔7和用于第二流体LP的排出孔9，盖3b包含用于第二流体LP的进入孔11和用于第一流体HP的排出孔13。
用于第一流体HP的进入孔7和排出孔13以密封的方式连接到用于第一流体HP的供给线路(未示出)。类似地，用于第二流体LP的进入孔11和排出孔9以密封的方式连接到用于第二流体LP的供给线路(未示出)。
壳体3，且更具体地壳体的本体3a，容置多个基本上相同的模块15，所述模块15在壳体3中布置为一个在另一个的顶部上并固定在壳体3中，例如，通过铜焊。
参考图1的示例，三个模块15被组装在壳体3中：
-下模块15a，布置在壳体3的底部，
-上模块15b，布置在顶部，和
-中间模块15c，位于下模块15a和上模块15b之间。
当然，多个中间模块15c可布置在下模块15a和上模块15b之间。
模块15包含上板17和下板19，在图3中更详细示出。上板17和下板19，例如，是具有基本上平行六面体的总体形状的金属板，其具有在0.5至1.5mm范围内的小厚度。在板的平行六面体形状的小侧面(下文中为边缘39)和大侧面的角处，具有突起，所述突起在与板相同的平面中延伸。该突起具有圆的轮廓部，并支撑连接部分27a和27b(在板的每个端部但沿对角线)。除了该突起并且在小侧面或边缘39的余下部分上，可看到板的轮廓部沿布置在相对边缘上的孔的方向倾斜。这构成了缺口，所述缺口的功能是将流体分配到模块15之间的空间中。当下模块15a、上模块15b和中间模块15c被容置在本体3a中时，倾斜的轮廓部，与盖3b和本体3a的内壁一起，界定出专用于低压流体LP的进入腔室。倾斜轮廓部的存在允许有充足的空间被自由地用于进入孔11，而不被上模块15b阻碍。
这些上板17和下板19被连结在一起，在它们之间限定出内腔体21(图1)。上板17和下板19的轮廓部23(图3)可因此相对于相关板的内侧被升起。上板17和下板19这两个板的升起的轮廓部23随后以限定出内腔体21(图1)的方式被连结在一起。
替换地，同一模块的两个板(上或下)中的仅一个可包含升起的轮廓部，由此内腔体21可被界定。
该内腔体21形成第一流体HP的第一循环通道。在该包括三个模块15的示例中，交换器1由此包含三个第一通道。因此形成的第一通道互相平行并具有一高度，例如，1至1.5mm的高度。
鳍片25可被布置在这些第一通道中，以便改进热交换。这些鳍片为折叠管状板的形式。
另外，交换器1借助于模块15上和壳体3上的连接部分被组装。这些连接部分允许模块15借助于与相邻模块15或壳体3的相关的邻近连接部分配合而彼此连结在一起和与壳体3连结在一起。
更精确地，
-壳体本体3a与下模块15a接触的底部具有至少一个连接部分27(图1)，
-与上模块15b接触的盖3b类似地具有至少一个连接部分27(图2)，和
-每一个模块15具有至少一个连接部分27，更精确地，每一个上板17和每一个下板19包含至少一个连接部分27a和27b，所述连接部分27a和27b分别布置在板的每一个端部处，位于出现在所述板的小侧面上的突起的水平处(图3)。
在图1和2所示的示例中，壳体本体3a的底部和盖3b分别包含连接部分27。这些连接部分27分别包含第一流体HP的进入孔7和第一流体HP的排出孔13。上板17和下板19继而包含第一连接部分27a和第二连接部分27b(图3)。
如可在图1和2中所看到的，模块15的第一连接部分27a彼此对齐，并与壳体本体3a的连接部分27对齐。类似地，模块15的第二连接部分27b彼此对齐，并与盖3b的连接部分27对齐。
因此
-壳体本体3a的连接部分27与下模块15a的下板19的相关连接部分27a配合，
-下模块15a的上板17的连接部分27a和27b与中间模块15c的下板19的相关连接部分27a和27b配合，
-中间模块15c的上板17的连接部分27a和27b与上模块15b的下板19的相关连接部分27a和27b配合，及
-上模块15b的上板17的连接部分27b与盖3b的相关连接部分27配合。
另外，模块15的连接部分27a和27b同样具有用于第一流体HP的通过的孔或孔洞。
因此，第一连接部分27a的孔彼此连通，并与第一流体HP的进入孔7连通。第一流体HP的进入通道因此被限定。
类似地，第二连接部分27b的孔彼此连通，并与第一流体HP的排出孔13连通。第一流体HP的排出通道因此被限定。
当然，连接部分27、27a和27b彼此配合，例如通过铜焊，以密封的方式，以便防止任何泄漏。
另外，为了促进第一流体HP在排放之前在第一通道中的循环，板17、19的第一连接部分27a和第二连接部分27b可被布置在上板17和下板19的任意侧上、在相关板的共同对角线上，在图3中以虚线示出。
此外，为了改进第一流体HP的循环，可类似地设置，连接部分27a和27b在面向上板17和下板19的内表面29上形成凹部。
此外，在图1和2中所示示例中，壳体本体3a的连接部分27相对于壳体本体3a的面向下模块15a的表面形成凸部。类似地，盖3b的连接部分27相对于盖3b的面向上模块15b的表面形成凸部。并且模块15的连接部分27a和27b在上板17和下板19的外表面31上形成凸部。
形成的凸部分别朝向相关的邻近连接部分27、27a或27b延伸。
因此，一旦模块15被组装在壳体3中，连接部分27、27a和27b的凸部允许在一个或多个连贯模块15c之间以及在相应的下模块15a与上模块15b和相应的壳体本体3a的底部与盖3b之间限定出空间33。
这些被由此界定的空间33形成第二流体LP的互相平行的第二循环通道，所述通道的高度可在2至4mm之间的范围内。在该示例中，交换器1具有四个第二通道。
第二通道因此位于第一通道之上和之下，以便优化两流体HP/LP之间的热交换。
因此通过减少数量的模块15，这里为三个模块，获得了多个第一和第二通道，这里为三个第一通道和四个第二通道。交换器1的生产成本和整体尺寸由此被限制。
还可以在空间33中设置鳍片35或管状板，以便增加热交换表面和热性能。
此外，第二通道也平行于第一通道，使得两流体HP和LP沿两个平行方向循环。
该交换器中(图1、2)，由于第二流体LP的进入孔11位于第一流体HP的排出孔13的水平处，以及第二流体LP的排出孔9位于第一流体HP的进入孔7的水平处，两流体HP和LP以逆流的方式循环。所述逆流循环允许交换器1的出口处的温度偏差被减小，且因此交换器1的性能被进一步优化。
当然，对于平行流动循环，两流体HP和LP的循环可沿相同方向发生。
为了改进不同模块15的保持，补充保持部分37(图2和3)可设置在上板17和下板19上。例如，这些补充部分37被布置在连接部分27a和/或27b的附近，具有与在上板17和下板19的内表面29上的凹部以及外表面31上的凸部相同的特征，并具有比连接部分27a和27b小的尺寸。这些补充保持部分37具有附加的功能，其中，它们阻止存在于空间33中的鳍片35的任何位移。
此外，每一个上板17和下板19可具有两个缺口，所述缺口分别制造在板17或19的两个相对边缘39上，以便改进第二流体LP在不同第二通道中的分布。
热交换性能因此被改进，同时维持了形成模块15的上板17和下板19的相对简单的形状。
因此，诸如之前描述的热交换器的组装方法包括以下步骤：
-铜焊涂层被沉积在要连结在一起的表面上，作为例子，在上板17和下板19的内表面29上以便形成模块15，以及在上板17和下板19的外表面31上和壳体3的内表面上以便将模块15连接到壳体3，
替换地，铜焊涂层可与铝带、本体3a和盖3b成一体，其中，上板17和下板19由所述铝带生成。
-替换地，上板17和下板19被引入到壳体本体3a中，而管状板35或25插入在每一个上/下板之间，
-在由上板19和下板19形成的模块15上，盖3b通过壳体本体3a的锁定凸出部5被固定到壳体本体3a上，所述锁定凸出部5被夹持到盖3b，从而将压力施加在模块15上，以及
-由壳体3和模块15形成的整体通过铜焊被连结在一起。
壳体3确保在该组装过程期间上板17和下板19的引导和叠放，这允许交换器的快速和可易自动化的组装。
根据图4中所示的替换例，交换器1不同于之前描述的第一实施例之处在于，壳体3被构造为两个半壳体3′和3″的形式。
根据该第二实施例，分别与上模块15a和下模块15b接触的每一个半壳体3′、3″包含连接部分27。模块15仍与之前描述的第一实施例相同。
关于组装过程，两个半壳体3′、3″被固定，例如，通过铜焊，在两个半壳体3′、3″之间的结合处41的水平处被固定，以便保证壳体3的密封。
交换器1的这样的结构因此允许具有薄的上板17和下板19的交换器1的整体尺寸被限制，以及允许减少数量的部件，同时保证了良好的热交换性能。
此外，由于包含第一通道的模块15被组装在壳体3中而空间33界定位于这些第一通道之上以及之下的第二通道，泄漏的风险被最小化。
最后，这样的交换器1特别适合于用在机动车辆的空调回路内，所述空调回路包括被冷却剂顺序穿过的气体冷凝器或冷却器、卸压构件、蒸发器和压缩机。该空调回路包括高压分支和低压分支，所述高压分支开始于压缩机的出口处并结束于卸压构件的入口处，所述低压分支开始于卸压构件的出口处并结束于压缩机的入口处。在该情况下，根据本发明的交换器用作内部交换器，即，一种交换器，其被在第一通道中循环的在高压和高温下的冷却剂穿过，并且被在第二通道中循环的在低压和低温下的同一冷却剂穿过。本发明同样涉及交换器在该空调回路中的使用，以及涉及并入这样的交换器的空调回路。

Claims (12)

1.一种第一流体(HP)和第二流体(LP)之间的热交换器，其特征在于：
所述交换器包括壳体(3)，多个模块(15、15a、15b、15c)布置在所述壳体(3)内，所述模块分别包括上板(17)和下板(19)，所述上板(17)和下板(19)被组装以便在所述板(17、19)之间限定出内腔体(21)，所述内腔体(21)形成用于第一流体(HP)的第一循环通道，且特征在于，
用于第二流体(LP)的至少一个第二循环通道被壳体(3)和在所述模块之间的空间(33)界定。
2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于：
模块(15、15a、15b、15c)的上板(17)和下板(19)分别具有至少一个连接部分(27a、27b)，所述连接部分与毗邻的模块(15、15a、15b、15c)的或壳体(3)的相关的邻近连接部分(27、27a、27b)配合，且特征在于，
所述连接部分(27a、27b)在上板(17)和下板(19)的外表面(31)上形成凸部，所述凸部分别朝向相关的邻近连接部分(27、27a、27b)延伸。
3.如权利要求2所述的热交换器，其特征在于，所述连接部分(27a、27b)在面向形成模块(15、15a、15b、15c)的上板(17)和下板(19)的内表面(29)上形成凹部。
4.如权利要求2或3中的一项所述的热交换器，其特征在于：
预定数量的连接部分(27a、27b)与壳体的连接部分(27)对齐，所述壳体具有用于第一流体(HP)的进入孔(7)/排出孔(13)，且特征在于，
所述对齐的连接部分(27a、27b)分别具有孔，所述孔的组以限定用于第一流体(HP)的进入/排出通道的方式彼此连通。
5.如权利要求2至4中的任一项所述的热交换器，其特征在于：所述板(17、19)分别具有两个连接部分(27a、27b)，所述连接部分(27a、27b)布置在所述板(17、19)的任意侧上、在所述板(17、19)的共同对角线上。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的热交换器，其特征在于：所述板(17、19)分别具有平行六面体的总体形状，具有两个缺口，所述缺口分别制造在所述板(17、19)的两个相对边缘(39)上。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的热交换器，其特征在于：壳体(3)在用于第一流体(HP)的排出孔(13)的水平处具有用于第二流体(LP)的进入孔(11)，在用于第一流体(HP)的进入孔(7)的水平处具有用于第二流体(LP)的排出孔(9)，用于第一流体(HP)和第二流体(LP)的逆流循环。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的热交换器，其特征在于：壳体包含壳体(3)的本体(3a)，所述模块(15、15a、15b、15c)叠放在所述本体(3a)中，所述本体被盖(3b)关闭，所述盖(3b)布置在所述模块(15、15a、15b、15c)之上并借助锁定凸出部(5)固定到本体(3a)。
9.如权利要求1至7中的任一项所述的热交换器，其特征在于：壳体(3)被构造为两个连结的半壳体(3’、3”)的形式。
10.如前述权利要求中的任一项所述的热交换器，其特征在于：其包含鳍片(25、35)，所述鳍片(25、35)布置在界定第一循环通道的内腔体(21)中，和/或冷却片布置在限定在所述模块之间的空间(33)中，所述空间(33)界定第二循环通道。
11.一种热交换器的用途，所述热交换器如前述权利要求中的任一项所述，所述热交换器用作内部交换器，所述热交换器布置在空调回路内，用于所述回路的高压分支和低压分支之间的热交换。
12.一种用于机动车辆的空调回路，包括被同一冷却剂顺序穿过的气体冷凝器或冷却器、卸压构件、蒸发器和压缩机，所述空调回路包括高压分支和低压分支，所述高压分支开始于压缩机的出口处并结束于卸压构件的入口处，所述低压分支开始于卸压构件的出口处并结束于压缩机的入口处，其特征在于，其包括如权利要求1至10中的任一项所述的热交换器，所述第一循环通道布置在高压分支中，所述第二循环通道布置在低压分支中。
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