CN103712383A - 换热器与膨胀阀的集成组件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种换热器与膨胀阀的集成组件及其制造方法，所述集成组件包括换热器、安装支架、转接头及膨胀阀。所述换热器包括位于制冷剂流道上的第一进口及第一出口。所述安装支架包括贯穿的第一开口及第二开口、以及形成于第一侧面且与所述第一开口连通的第一凹陷部。所述转接头包括位于一侧的第一、第二管道及位于另一侧的第三、第四管道。所述膨胀阀包括与第四管道连通的进口管路及与第三管道连通的出口管路。所述转接头的第一管道插入所述第一开口内以通过所述第一凹陷部与所述第一进口连通；所述转接头的第二管道插入所述第二开口内以与所述第一出口连通。本发明将换热器和膨胀阀直接集成在一起，不需要连接管，使得集成组件的结构简单且性能可靠。

Description

换热器与膨胀阀的集成组件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种换热器与膨胀阀的集成组件及其制造方法，应用于电动汽车电池冷却系统。

背景技术

电动汽车是一种以电池作为动力的车辆，由于其对环境影响相对传统汽车比较小，故随着汽车节能减排要求的不断提高，电动汽车将会是未来汽车的发展趋势。

电动汽车的电池在工作过程将会产生热量，使电池自身温度升高，并且电池工作时间越长，其积聚的热量越多，温度也就越高。如果不及时给电池进行降温，将会影响电池的工作性能和使用寿命。现有技术一般采用电池冷却系统对电动汽车的电池进行降温，电池冷却系统的冷量一般由电动汽车空调系统提供。

一般地，电池冷却系统包括板式换热器和热力膨胀阀。板式换热器大致有两种结构，一种是由一系列具有一定波纹的换热板片叠装而成，另一种是换热板片之间采用翅片的结构作为流道。不管哪种结构都可以形成两种介质互相交替的通道，到达两种介质进行热交换的目的。板式换热器应用在电池冷却系统中时，通道中的两种介质分别是制冷剂和冷却液。电池冷却系统的原理就是制冷剂从热力膨胀阀出来后通过板式换热器来冷却冷却液，再由冷却液通过电池冷却板对电池进行冷却。

请参图1所示，现有的板式换热器1’与热力膨胀阀2’的连接方式是：在板式换热器1’的制冷剂进出口分别引出连接管3’与热力膨胀阀2’连接。然而，这种间接的连接方式有如下缺点：

1、由于板式换热器1’与热力膨胀阀2’两者之间的连接结构比较复杂，组件体积比较大，导致车内安装不方便；

2、两者使用管路连接，零部件较多，成本比较高；

3、两者之间的连接管路比较长，整个组件的抗振性能差，容易出现连接管断裂等现象；

4、由于增加了管路等材料，导致整个组件的重量较重；

5、由于制冷剂从热力膨胀阀到板式换热器需通过管路，势必会影响制冷的效果。

因此，如何将换热器和膨胀阀直接集成在一起，使得结构紧凑、便于安装、抗振性能好且使用成本较低，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单且性能可靠的换热器与膨胀阀的集成组件及其制造方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种换热器与膨胀阀的集成组件，其包括换热器、用以固定所述集成组件的安装支架、转接头及膨胀阀，所述换热器包括冷却液流道及制冷剂流道，所述制冷剂流道包括第一进口及第一出口；所述安装支架包括配合部，所述配合部包括面向所述换热器的第一侧面、面向所述转接头的第二侧面、贯穿所述第一侧面与第二侧面的第一开口及第二开口，所述第一开口与第二开口相互隔开，所述配合部还包括形成于第一侧面且与所述第一开口连通的第一凹陷部；所述转接头包括主体部、位于主体部一侧且凸出所述主体部的第一管道与第二管道、以及位于主体部另一侧且凸出所述主体部的第三管道与第四管道；所述膨胀阀包括进口管路及出口管路；所述转接头的第一管道插入所述第一开口内以通过所述第一凹陷部与所述第一进口连通，所述转接头的第二管道插入所述第二开口内以与所述第一出口连通，所述转接头的第三管道插入在所述膨胀阀的出口管路中，所述转接头的第四管道插入在所述膨胀阀的进口管路中。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述配合部包括形成于第一侧面且与第一凹陷部隔开的第二凹陷部、以及形成于第二侧面且凸出于所述第二侧面的第一凸台部与第二凸台部，所述第一凸台部对应于所述第一凹陷部，所述第二凸台部对应于所述第二凹陷部，所述第一开口位于所述第一凸台部上，所述第二开口位于所述第二凸台部上且与所述第二凹陷部连通，所述转接头的第二管道穿过所述第二凸台部的第二开口以通过所述第二凹陷部与所述第一出口连通。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一侧面及第二侧面均为平面，第一开口及第二开口直接贯穿所述第一侧面与第二侧面，所述第一凹陷部向所述第二侧面凹陷但是未贯穿所述第二侧面。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一进口与第一出口的中心距大于所述第一管道与第二管道的中心距，并且所述第一进口与所述第一管道相互错开；所述第一管道与第四管道连通，并且所述第一管道的直径小于第四管道的直径；所述第二管道与第三管道连通，并且所述第二管道的直径小于第三管道的直径。

作为本发明进一步改进的技术方案，在所述配合部的第一侧面上，第一凹陷部的四周及第二凹陷部的四周均被焊接于所述换热器上以将第一凹陷部与第二凹陷部完全隔开。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述安装支架包括与所述配合部呈夹角的安装部，所述安装部设有至少一个安装孔，并且在穿过所述安装孔的安装方向上，所述安装孔完全暴露于所述换热器的外面。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述配合部设有至少一个凸包，所述换热器设有与所述凸包相配合的至少一个凹槽。

为实现上述目的，本发明还提供了一种换热器与膨胀阀的集成组件的制造方法，其包括如下步骤：

S1) 提供换热器、安装支架及转接头，所述安装支架位于所述换热器及转接头的中间，使三者连接起来；

S2) 提供一种夹具，将所述换热器及安装支架进行压紧固定；

S3) 将所述换热器、安装支架及转接头放入炉中进行焊接；及

S4) 提供一个膨胀阀，并将所述转接头与所述膨胀阀连接在一起以形成上述的集成组件。

作为本发明进一步改进的技术方案，步骤S1)中，所述第一管道与第二管道在分别插入所述第一开口与第二开口后，至少部分进一步延伸超出所述第一开口与第二开口；在步骤S1)中，还包括一个撑开第一管道及第二管道的步骤，使安装支架与转接头两者能够固定。

作为本发明进一步改进的技术方案，在步骤S2)中，所述夹具夹持所述换热器及所述配合部，在步骤S3)中，采用真空炉进行真空钎焊或者采用隧道炉进行氮气保护焊。

与现有技术相比，本发明将换热器和膨胀阀直接集成在一起，不需要连接管，使得集成组件的结构简单且性能可靠。

附图说明

图1是现有技术中换热器与膨胀阀通过连接管相互连接的示意图。

图2是本发明换热器与膨胀阀的集成组件的立体图。

图3是图2中集成组件的立体分解图。

图4是沿图2中A-A线的剖视图。

图5是图2中的安装支架于第一实施方式中的立体图。

图6是图5中的安装支架于另一角度的立体图。

图7是沿图5中B-B线的剖视图。

图8是图2中的安装支架于第二实施方式中的立体图。

图9是图8中的安装支架于另一角度的立体图。

图10是沿图8中C-C线的剖视图。

图11是本发明集成组件中流通板、盖板及安装支架所用材料的剖视图。

图12是本发明集成组件的制造流程示意图。

具体实施方式

请参图2至图7所示，本发明揭示了一种换热器与膨胀阀的集成组件100，其包括换热器1、用以固定所述集成组件100的安装支架2、转接头3及膨胀阀4。

请参图3所示，所述换热器1包括冷却液流道及制冷剂流道，其中所述制冷剂流道包括第一进口11及第一出口12，所述冷却液流道包括第二进口(未图示)及第二出口(未图示)。所述第二进口连接于第一铝接管13，所述第二出口连接于第二铝接管14。所述换热器1还包括若干交叉堆叠在一起的若干流通板15、位于每一个流通板15内的翅片(未图示)及位于所述流通板一端(在图3所示的实施方式中为最右端)的盖板16。所述制冷剂流道的第一进口11与第一出口12、以及所述冷却液流道的第二进口与第二出口可以设置于所述换热器1的同侧或者异侧，并且可以是四个口子中的任意两个。

在本发明图示的实施方式中，所述换热器1为翅片式板式换热器，由于换热器本身并非本发明的重点，因此，其它类型的换热器也同样能够适用。

请参图3及图4所示，所述转接头3包括主体部30、位于主体部30一侧(在图4所示的实施方式中为左侧)且凸出所述主体部30的第一管道31与第二管道32、以及位于主体部30另一侧(在图4所示的实施方式中为右侧)且凸出所述主体部30的第三管道33与第四管道34。所述第一管道31与第四管道34连通，并且所述第一管道31的直径小于第四管道34的直径。所述第二管道32与第三管道33连通，并且所述第二管道32的直径小于第三管道33的直径。此外，所述主体部30还设有若干设有内螺纹的螺丝孔301。

请参图3所示，所述膨胀阀4(在本发明图示的实施方式中为热力膨胀阀)包括进口管路41及出口管路42。本发明的换热器与膨胀阀的集成组件100通过螺栓5穿过所述膨胀阀4，并且最终拧在螺丝孔301内，以实现所述膨胀阀4与所述转接头3的相互固定。至于膨胀阀4的其它结构，例如感温包、阀针等是业界的现有技术，并且与本发明的发明点无实质关联，故在此不再赘述。

请参图2至图7所示，所述安装支架2是由金属板材经冲压、弯折后形成的一件式结构。所述安装支架2包括配合部21及与配合部21呈一定角度弯折的安装部22。请参图4所示，所述安装部22设有若干安装孔221，并且在穿过所述安装孔221的安装方向上，所述安装孔221完全暴露于所述换热器1的外面。如此设置，在用螺钉穿过所述安装孔221而将所述换热器与膨胀阀的集成组件100安装固定时，不会碰到换热器1。这种设计一方面降低了集成组件100的安装难度，另一方面也极大的降低了在安装时对换热器1的损坏机率。另外，为了实现换热器1与安装支架2的预定位，所述安装支架2设有若干凸包23，相应地，所述换热器1设有与凸包23相配合的凹槽(未图示)。

所述配合部21包括面向所述换热器1的第一侧面211、面向所述转接头3的第二侧面212、贯穿所述第一侧面211与第二侧面212的第一开口213及第二开口214。所述第一开口213与第二开口214相互隔开。所述配合部21还包括形成于第一侧面211且与所述第一开口213连通的第一凹陷部215。在本发明图示的实施方式中，所述凸包23设置于所述配合部21的第一侧面211上且凸出所述第一侧面211。优选地，所述凸包23靠近所述第一开口213与第二开口214，以起到良好的预定位效果。

请参图5至图7所示，在本发明的第一种实施方式中，所述配合部21还包括形成于第一侧面211且与第一凹陷部215隔开的第二凹陷部216、以及形成于第二侧面212且凸出于所述第二侧面212的第一凸台部217与第二凸台部218。所述第一凸台部217对应于所述第一凹陷部215，即所述第一凸台部217是由冲压形成所述第一凹陷部215而形成的。所述第二凸台部218对应于所述第二凹陷部216，即所述第二凸台部218是由冲压形成所述第二凹陷部216而形成的。所述第一开口213位于所述第一凸台部217上，所述第二开口214位于所述第二凸台部218上且与所述第二凹陷部216连通。所述第一凹陷部215为椭圆形，第二凹陷部216为圆形。

请参图8至图10所示，在本发明的第二种实施方式中，所述第一侧面211及第二侧面212均为平面，第一开口213及第二开口214直接贯穿所述第一侧面211与第二侧面212，而所述第一凹陷部215向所述第二侧面212凹陷但是未贯穿所述第二侧面212。

组装时，所述转接头3的第一管道31插入所述第一开口213内以通过所述第一凹陷部215与所述第一进口11连通。所述转接头3的第二管道32插入所述第二开口214内以与所述第一出口12连通。所述转接头3的第三管道33插入在所述膨胀阀4的出口管路42中。所述转接头3的第四管道34插入在所述膨胀阀4的进口管路41中。请参图4所示，所述转接头3的第二管道32穿过所述第二凸台部218的第二开口214以通过所述第二凹陷部216与所述第一出口12连通。通过所述第一、第二管道31、32以及第三、第四管道33、34分别与安装支架2及膨胀阀4实现连接，安装比较方便。另外，所述第一、第二凸台部217、218能够起到良好的定位效果。众所周知，对于特定的膨胀阀4，其与第三、第四管道33、34对接的进出口大小是固定的，也就是说为了与膨胀阀4的进出口互配，转接头3的第三、第四管道33、34的直径是相对固定的。但是，在本发明的实施方式中，特意缩小了第一、第二管道31、32的尺寸，使它们分别小于第四、第三管道34、33的直径。这种设计的优点在于因为第一、第二管道31、32的尺寸变小了，所以与之配合的第一、第二开口213、214的尺寸也就相应的变小了，从而第一凹陷部215的尺寸也就不需要很大，整体上减小了安装支架2的体积。

请参图3及图4所示，虽然所述第一进口11与第一出口12的中心距M大于膨胀阀4的进出口中心距N(亦即第一管道31与第二管道32的中心距，因为它们相等)，但是由于所述第一凹陷部215本身具有一定长度的流道，因此在第一凹陷部215的调整下，即使第一进口11与第一出口12的中心距M与膨胀阀4的进出口中心距不同，也是能够实现互配的。所述第一进口11与所述第一管道31相互错开，以实现调整中心距的目的。

比照图4所示，优选地，所述第一管道31与第二管道32在分别插入所述第一开口213与第二开口214后，至少部分进一步延伸超出所述第一开口213与第二开口214而分别延伸入第一凹陷部215与第二凹陷部216内。在未过炉焊接前，利用治具撑开第一管道31及第二管道32能够使安装支架2与转接头3两者能够固定。可以理解的是，在撑开第一管道31及第二管道32后，延伸超出所述第一开口213与第二开口214的部分会有小幅度的向外翻边，以便于实现安装支架2与转接头3的固定。

优选地，请参图3及图4所示，第三管道33上套接密封圈331后，然后再插入在所述膨胀阀4的出口管路42中，以起到良好的密封效果。同样地，所述转接头3的第四管道34上套接密封圈341后，然后再插入在所述膨胀阀4的进口管路41中。

所述换热器1的流通板15、翅片、盖板16、第一铝接管13、第二铝接管14、安装支架2及转接头3是通过钎焊的形式焊接在一起。请参图11所示，所述流通板15、盖板16及安装支架11都采用复合铝板，其中芯材6为3003材料，复合层7为4004或4045材料，并且复合层7的熔点低于芯材6的熔点。请参图4所示，焊接后，在所述配合部21的第一侧面211上，第一凹陷部215的四周及第二凹陷部216的四周均被焊接于所述换热器1上以将第一凹陷部215与第二凹陷部216完全隔开。

本发明的换热器与膨胀阀的集成组件100应用于电动汽车电池冷却系统中，其工作原理如下：请参图4所示，制冷剂从膨胀阀4的进口管路41流入转接头3的第四管道34，再从转接头3的第一管道31流出，然后流向换热器1的第一进口11。同时，冷却液从第一铝接管13流入换热器1。制冷剂与冷却液在换热器1里面进行热交换来冷却冷却液，并从第二铝接管14流出，再由冷却液通过电池冷却板对电池进行冷却。制冷剂从第一出口12流出，经过转接头3的第二、第三管道32、33，最后从膨胀阀4的出口管路42流出。

请参图12所示，本发明还揭示了一种换热器与膨胀阀的集成组件100的制造方法，该制造方法包括如下步骤：

S1) 提供换热器1、安装支架2及转接头3，所述安装支架2位于所述换热器1及转接头3的中间，使三者连接起来(即预定位)；

S2) 提供一种夹具(未图示)，将所述换热器1及安装支架2进行压紧固定；

S3) 将所述换热器1、安装支架2及转接头3放入炉中进行焊接；及

S4) 提供一个膨胀阀4，并将所述转接头3与所述膨胀阀4连接在一起以形成上述的集成组件100。

优选地，步骤S1)中，所述第一管道31与第二管道32在分别插入所述第一开口213与第二开口214后，至少部分进一步延伸超出所述第一开口213与第二开口214。在步骤S1)中，还包括一个撑开第一管道31及第二管道32的步骤，使安装支架2与转接头3两者能够固定。在此基础上，因为安装支架2与转接头3已经初步固定了，在步骤S2)中，只要利用夹具将所述换热器1及安装支架2进行压紧就可以了。

优选地，在步骤S2)中，所述夹具夹持所述换热器1及所述配合部21，在步骤S3)中，采用真空炉进行真空钎焊或者采用隧道炉进行氮气保护焊。焊接时，加热至高于复合层7熔点温度但低于芯材6熔点温度，此时复合层7熔化但芯材6未熔化。接着开始冷却，待冷却后流通板15、翅片、盖板16、第一铝接管13、第二铝接管14、安装支架2及转接头3就焊接在一起了。焊接好以后，再装上密封圈331、341，然后将膨胀阀4直接套在转接头3上。最后，通过两根螺栓5将膨胀阀4和转接头3固定在一起。

相较于现有技术，本发明通过安装支架2及转接头3直接将所述换热器1与膨胀阀4连接在一起，不需要通过管子来连接，具备如下技术效果：

(1). 连接结构简单、组件体积较小，车内安装方便；

(2). 省掉了管子，零部件数量较少，使整个组件的重量轻、成本低；

(3). 省掉了管子，缩短了连接管路，使整个组件的抗振性能较好，并且从根本上避免了管子断裂的情况；

(4). 省掉了管子，势必会提高制冷的效果。

另外，通过所述第一凹陷部215能够实现对中心距的调整，使换热器1的进出口可以与膨胀阀4相匹配。本发明提供的这种装配方式，可以使用任意大小的换热器1与任意大小的膨胀阀4进行装配，极大地提高了通用性。

需要说明的是：以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种换热器与膨胀阀的集成组件，其特征在于：所述集成组件包括换热器、用以固定所述集成组件的安装支架、转接头及膨胀阀，所述换热器包括冷却液流道及制冷剂流道，所述制冷剂流道包括第一进口及第一出口；所述安装支架包括配合部，所述配合部包括面向所述换热器的第一侧面、面向所述转接头的第二侧面、贯穿所述第一侧面与第二侧面的第一开口及第二开口，所述第一开口与第二开口相互隔开，所述配合部还包括形成于第一侧面且与所述第一开口连通的第一凹陷部；所述转接头包括主体部、位于主体部一侧且凸出所述主体部的第一管道与第二管道、以及位于主体部另一侧且凸出所述主体部的第三管道与第四管道；所述膨胀阀包括进口管路及出口管路；所述转接头的第一管道插入所述第一开口内以通过所述第一凹陷部与所述第一进口连通，所述转接头的第二管道插入所述第二开口内以与所述第一出口连通，所述转接头的第三管道插入在所述膨胀阀的出口管路中，所述转接头的第四管道插入在所述膨胀阀的进口管路中。

2.如权利要求1所述的集成组件，其特征在于：所述配合部包括形成于第一侧面且与第一凹陷部隔开的第二凹陷部、以及形成于第二侧面且凸出于所述第二侧面的第一凸台部与第二凸台部，所述第一凸台部对应于所述第一凹陷部，所述第二凸台部对应于所述第二凹陷部，所述第一开口位于所述第一凸台部上，所述第二开口位于所述第二凸台部上且与所述第二凹陷部连通，所述转接头的第二管道穿过所述第二凸台部的第二开口以通过所述第二凹陷部与所述第一出口连通。

3.如权利要求1所述的集成组件，其特征在于：所述第一侧面及第二侧面均为平面，第一开口及第二开口直接贯穿所述第一侧面与第二侧面，所述第一凹陷部向所述第二侧面凹陷但是未贯穿所述第二侧面。

4.如权利要求1所述的集成组件，其特征在于：所述第一进口与第一出口的中心距大于所述第一管道与第二管道的中心距，并且所述第一进口与所述第一管道相互错开；所述第一管道与第四管道连通，并且所述第一管道的直径小于第四管道的直径；所述第二管道与第三管道连通，并且所述第二管道的直径小于第三管道的直径。

5.如权利要求2所述的集成组件，其特征在于：在所述配合部的第一侧面上，第一凹陷部的四周及第二凹陷部的四周均被焊接于所述换热器上以将第一凹陷部与第二凹陷部完全隔开。

6.如权利要求1至5项中任意一项所述的集成组件，其特征在于：所述安装支架包括与所述配合部呈夹角的安装部，所述安装部设有至少一个安装孔，并且在穿过所述安装孔的安装方向上，所述安装孔完全暴露于所述换热器的外面。

7.如权利要求6所述的集成组件，其特征在于：所述配合部设有至少一个凸包，所述换热器设有与所述凸包相配合的至少一个凹槽。

8.一种换热器与膨胀阀的集成组件的制造方法，其特征在于：该制造方法包括如下步骤：

S1) 提供换热器、安装支架及转接头，所述安装支架位于所述换热器及转接头的中间，使三者连接起来；

S2) 提供一种夹具，将所述换热器及安装支架进行压紧固定；

S3) 将所述换热器、安装支架及转接头放入炉中进行焊接；及

S4) 提供一个膨胀阀，并将所述转接头与所述膨胀阀连接在一起以形成如权利要求1至7项中任意一项所述的集成组件。

9.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于：步骤S1)中，所述第一管道与第二管道在分别插入所述第一开口与第二开口后，至少部分进一步延伸超出所述第一开口与第二开口；在步骤S1)中，还包括一个撑开第一管道及第二管道的步骤，使安装支架与转接头两者能够固定。

10.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于：在步骤S2)中，所述夹具夹持所述换热器及所述配合部，在步骤S3)中，采用真空炉进行真空钎焊或者采用隧道炉进行氮气保护焊。

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