CN104995472A - 热交换器,特别地用于在机动车辆中循环的制冷剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热交换器，特别是用于在机动车辆中循环的制冷剂，所述热交换器包括用于循环第一流体的第一单元(1)和用于循环第二流体的第二单元(2)，所述第一单元限定用于循环所述第一流体的第一叶片(3)，所述第二单元限定用于循环所述第二流体的第二叶片(4)，其中，所述叶片(3、4)在堆叠方向上被堆叠，使得热交换可以发生在第一流体与第二流体之间，并且所述单元(1、2)允许第一流体循环同时避开第二单元(2)，并且允许第二流体循环同时避开第一单元(1)。

Description

热交换器,特别地用于在机动车辆中循环的制冷剂
技术领域
本发明涉及一种交换器。虽然所述交换器更具体地意图应用为空气调节回路的内部交换器或为制冷剂与热传递流体之间的交换器，但是其还可被更广泛地利用于两种流体之间的任何类型的热交换。
背景技术
在本领域中已知的是，针对每种流体限定循环叶片的交换器的多种配置，所述流体之间需要发生热交换。特别熟知的是其中叶片由堆叠板限定的钎焊的交换器，在所述堆叠板之间交替地限定循环叶片。用于流体循环的叶片通过在通道开口的区域中释放(discharging)的连接元件而连结在一起，所述通道开口同样地设置在板中，以这样的方式使得，每种流体从其循环叶片中的一个行进至另一个，而不会透入到另一种流体的循环叶片中。每种流体的循环叶片因而由其他流体的连接元件横过(traverse)。
这样的配置增加了钎焊地带，特别是在连接元件与近邻板的通道开口之间的连结部的区域中。这还增加了每个流体回路之间的密封方面的风险。因而特定的密封测试是必要的。
此外，装备有所述连接元件的板的地带对热交换根本没有贡献、或仅有少量贡献。因此，它们增加了交换器的成本，这是因为所采用的材料的质量(msaamass)，但却不改进热交换的效率。
发明内容
本发明的目的是解决前述劣势，并且在该方面，本发明提出一种热交换器，特别是用于在机动车辆中循环的制冷剂，所述热交换器包括用于循环第一流体的第一单元和用于循环第二流体的第二单元，所述第一单元限定用于循环所述第一流体的第一叶片，所述第二单元限定用于循环所述第二流体的第二叶片，所述叶片在所述叶片的堆叠方向上被层叠，使得热交换可以发生在所述第一和第二流体之间。根据本发明，所述单元准许第一流体循环同时避开第二单元、并且准许第二流体循环同时避开第一单元。
换句话说，交换器被配置为用于所述单元一个在另一个内交错，以使得确保两种流体之间的热交换，但第一流体不穿过第二单元的部件，并且第二流体不穿过第一单元的部件。
这样的以单元形式的配置使得可以避免导致在用于一种流体的循环的叶片之间的连接元件横过用于另一种流体的循环的叶片。要被钎焊的地带以这种方式被减少，并且从用于流体循环的一个回路至另一回路的泄露的风险被限制。因此，试验程序可被简化。还减少了根本不用于或非常少地用于热交换的循环叶片的地带。
根据可被一起采用或单独采用的不同的实施例：
-所述叶片在垂直于堆叠方向的纵向方向上延伸，
-所述第一单元包括用于第一流体的收集器，其位于所述第一单元的叶片的纵向端部边缘的区域中，和/或所述第二单元包括用于第二流体的收集器，其位于所述第二单元的叶片的纵向端部边缘的区域中，
-所述叶片被配置为使得形成U形回路用于第一所述收集器与对应单元的第二所述收集器之间的流体，
-第一单元的收集器定位为面向第二单元的叶片的一纵向端部边缘，其对着其区域中存在有第二单元的所述收集器的、第二单元的叶片的纵向端部边缘，
-第二单元的收集器定位为面向第一单元的叶片的一纵向端部边缘，其对着其区域中存在有第一单元的所述收集器的、第一单元的叶片的纵向端部边缘，
-所述单元中的一个和/或另一个包括在所述堆叠方向上堆叠的板，所述板是成对的，以限定用于一种和/或另一种流体的所述循环叶片，
-用于每种流体的成对的板具有在正交于所述堆叠方向的平面中从用于另一种流体的成对的板突出的部分，以使得能够留出被称为头板的所述板的地带，用于接收所述收集器，
-所述交换器包括用于同一流体的成对板的板之间的流体连接部，位于所述头板的区域中，以使得形成所述收集器的，
-所述连接部位于用于所述另一种流体的成对的板外部，
-所述流体连接部包括从所述板显现的冲压端部配合件，所述冲压端部配合件与面向用于同一流体的循环的相邻板对的、板的冲压端部配合件接触，
-所述板包括称为远边缘的纵向端部边缘，其对着其区域中定位有所述流体连接部的、所述板的相对纵向端部边缘，所述远边缘位于两个板之间，所述两个板面向用于另一种流体的循环的两个相邻板对。
-一个单元的板的所述远端边缘靠近于另一单元的所述流体连接部，并且反之亦然，
-所述远边缘包括所述流体连接部的轮廓的一部分，
-所述叶片包括扰动第一和/或第二流体的流动的器件，诸如冲压板类型的器件，例如，在该情况中被称为挡板，其能够被集成到用于第一和/或第二流体流的回路中，
-第二单元在所述堆叠方向上包括至少一对尾板，所述尾板包括具有与所述单元的其他板相同的纵向延伸部的一个板、以及具有上纵向延伸部的一个尾板，
-所述第二单元包括用于一种流体的至少一个连接凸缘，其受限于所述尾板。
本发明还涉及一种交换器单元，诸如上述交换器的单元中的一个或另一个。
在这样的具有交错单元的交换器中，或在另一类型的交换器中，所述单元可被用作功能性部件。
所述单元可因而装备有在所述板对之间的间隔件，并且可特别地用作通过与气流交换的蒸发器。
它还可被插入到热交换单元中，并且本发明还涉及另一种热交换器，其包括这样的热交换器单元和用于循环另一种流体的壳体，所述单元位于所述壳体的内部中以准许在所述单元中循环的流体与所述另一流体之间的热交换。
附图说明
本发明的这些及其他特性特征在下文中参照附图来说明，所述附图中：
图1是根据本发明的热交换器的实施例的透视图；
图2是图1中的交换器的部分分解的透视图；
图3是图1中的交换器的第一板的透视图；
图4是图1中的交换器的另一板的透视图；
图5是图1中的交换器的流体循环单元中的一个的侧视图，装备有流体连接凸缘；
图6是图1中的交换器的流体循环单元中的另一个的侧视图，装备有单个流体连接凸缘；和
图7是利用图5中的单元的交换器的侧视图，在该情况中装备有补充部件。
具体实施方式
在下列描述中，相同的附图标记用于指代相同或类似的元件。
如在图1和2中图示的，本发明涉及热交换器，特别地用于在机动车辆中循环的制冷剂。
所述交换器包括用于循环第一流体的第一单元1、和用于循环第二流体的第二单元2，所述第一单元限定用于循环所述第一流体的第一叶片3，所述第二单元限定用于循环所述第二流体的第二叶片4。所述叶片3、4沿所述叶片的堆叠方向D被层叠，使得热交换能够发生在所述第一流体与第二流体之间。
所述单元1、2例如由用铝和/或铝合金制成的部件形成。它们可以被组装，例如通过所述部件的钎焊来组装。
在图1中，所述第一单元1从顶部朝向底部延伸，而第二单元2从底部朝向顶部延伸。流体在第一单元1的叶片中的循环的示例由箭头1a、1b、1c图示，而流体在第二单元2的叶片中的循环的示例由箭头2a、2b、2c图示，所述箭头在附图中的右侧。
根据第一说明性实施例，所述热交换器可以是空气调节回路的内部交换器。换句话说，所述第一和第二流体可以是称为R134a或R1234yf的流体及其他流体，使得第一单元1用于第一温度和压力条件下的流体的循环，并且第二单元2用于第二温度和压力条件下的流体的循环。
在另一说明性实施例中，所述交换器确保所述制冷剂与热传递流体之间的热交换，所述热传递流体诸如水和防冻剂的混合物，特别是乙二醇。根据制冷剂流体的性质，其可继而导致热传递流体的冷却或加热。
然而，其他应用仍是可以的。
根据本发明，所述单元1、2准许在避开第二单元2的情况下第一流体进行循环，以及准许在避开第一单元1的情况下第二流体进行循环。换句话说，交换器被配置为使所述单元一个交错到另一个内，在该情况中诸如两个梳子(combs)，但第一流体不穿过第二单元2的部件、并且第二流体不穿过第一单元1的部件。可以以该方式得到两种流体之间的热交换，同时避免了现有技术的更复杂的流动。
这样的交错将从对图5和6的查看、但不考虑呈现在这些附图中的安装凸缘100、200而更容易地意识到。图5示出了第一单元1，在这种情况下用于制冷剂流体的循环。图6示出了第二单元2，在这种情况下用于热交换流体的循环。因而将意识到的是，图1和2中的交换器得自于这些附图中的每幅图中的单元1、2的交错。
再次参照图1和2，将发现在该情况下，所述叶片3、4在垂直于堆叠方向D的纵向方向L上延伸。所述第一单元1可包括用于第一流体的收集器5a、5b，所述收集器5a、5b位于所述第一单元1的叶片3的纵向端部边缘7的区域中。所述第二单元2，就其本身而言，可包括用于第二流体的收集器6a、6b，所述收集器6a、6b位于所述第二单元2的叶片4的纵向端部边缘8的区域中。
如由上文提到的箭头1a、1b、1c和2a、2b、2c图示的，所述叶片在该情况中被配置为使得U形回路被形成用于所述收集器的第一收集器5a、6a与对应单元的所述收集器的第二收集器5b、6b之间的所述流体。第一单元1的收集器的第一收集器5a因而构成用于第一流体的入口收集器，而所述第一单元1的收集器的第二收集器5b构成所述第一流体的出口收集器。同样地，第二单元2的收集器的第一收集器6a构成用于第二流体的入口收集器，而所述第二单元2的收集器的第二收集器6b构成所述第二流体的出口收集器。换句话说，第一流体通过被所述第一单元1的入口收集器5a分配在所述第一单元1的叶片3中而在第一单元1中循环，在那里，其遵循上文提到的U形回路1a、1b、1c，之后随即透入到对应的出口收集器5b。同样地，第二流体通过被所述第二单元2的入口收集器6a分配在所述第二单元2的叶片4中而在第二单元2中循环，在那里，其遵循上文提到的U形回路2a、2b、2c，之后随即透入到对应的出口收集器6b。在所述第一单元1的叶片3中的第一流体的循环与所述第二单元2的叶片4中的第二流体的循环同向地(co-currently)发生。
在一变型实施例(这里未描绘)，所述第一单元1的叶片3中的第一流体的循环有利地与所述第二单元2的叶片4中的第二流体的循环反向地(contra-currently)发生。
为了交换器的紧凑性，第一单元1的收集器5a、5b例如定位为面向第二单元2的叶片的纵向端部边缘10，对着第二单元2的叶片4的纵向端部边缘8，在纵向端部边缘8的区域中，存在有第二单元2的所述收集器6a、6b。单独地或组合地，第二单元2的收集器6a、6b定位为面向第一单元1的叶片3的纵向端部边缘9，对着在第一单元1的叶片3的纵向端部边缘7，在纵向端部边缘7的区域中，存在有第一单元1的所述收集器5a、5b。
换句话说，所述单元1、2被头尾相接地安装。仍换句话说，所述单元1、2中的每个的叶片3、4在正交于所述堆叠方向D的方向上关于所述单元1、2中的另一个的叶片3、4偏移。
在该情况下，所述单元1、2包括在所述堆叠方向上堆叠的板11、12，所述板是成对的，以便限定用于每种流体的循环的所述回路1a、1b、1c、2a、2b、2c和所述叶片3、4。根据其他实施例，所述叶片可由挤压管、弯曲管、或准许流体的引导的任何其它器件限定。
用于第一流体的成对的板11具有部分13，所述部分13在正交于所述堆叠方向的平面中从用于第二流体的成对的板12突出，以这样的方式使得能够留出称为头板(header plate)的所述板的一地带，用于接收所述第一单元1的所述收集器5a、5b。同样地，用于第二流体的成对的板12具有部分14，所述部分14在正交于所述堆叠方向的平面中从用于第一流体的成对的板11突出，以这样的方式使得能留出称为头板的所述板的一地带，，用于接收所述第二单元2的所述收集器6a、6b。
换句话说，用于第一流体的所述成对的板11连接至彼此，而不穿过用于第二流体的成对的板12，并且反之亦然。换句话说，第一单元1的所述成对的板1在所述纵向方向上关于第二单元2的成对的板2偏移，并且反之亦然。
有利地，所述成对的板11、12在相同的单元中相同，除了可能的是一对或多对板包括堆叠的尾板，如将在下文更详细描述的。
所述交换器包括用于同一流体的板对的板11、12之间的流体连接部15a、15b、16a、16b，位于所述头板13、14的区域中，以这样的方式使得形成所述收集器5a、5b、6a、6b。根据本发明，用于一种流的所述连接部15a、15b、16a、16b位于用于另一种流体的成对的板11、12外部。
所述流体连接部15a、15b、16a、16b包括，例如，从所述板11、12显现的冲压端部配合件。在该情况中，第一单元1的板11的所述冲压端部配合件15a、15b与面向所述第一单元1的近邻一对板11的、板11的冲压端部配合件15a、15b接触。同样地，在该情况中，第二单元2的板12的所述冲压端部配合件16a、16b与面向所述第二单元2的近邻一对板12、的板12的冲压端部配合件16a、16b接触。所述冲压端部配合件设置有流体通道开口。所述冲压端部配合件15a、15b、16a、16b以这样的方式在同一单元中引起流体从一对板到另一对板的循环。在该情况中，同一收集器5a、5b、6a、6b的所述冲压端部配合件15a、15b、16a、16b一个接着另一个地位于轴向延伸部中，以这样的方式来确保所述收集器大体上是直线的(rectilinear)。根据本发明，用于第一流体循环的成对的板的冲压端部配合件和用于第二流体循环的成对的板的冲压端部配合件位于由两个单元1、2形成的组件的两个相对的纵向末端处。
所述板11、12包括纵向端部边缘17、18，称为远边缘，所述纵向端部边缘17、18对着所述板的相对纵向端部边缘19、20，所述流体连接部15a、15b、16a、16b位于纵向端部边缘19、20的区域中。用于一种流体的板11、12的所述远边缘17、18位于用于另一种流体的循环的两个相邻板对的两个面对的板11、12之间。
单元1、2中的一个的板11、12的所述远边缘17、18靠近于另一个单元的所述流体连接部15a、15b、16a、16b。为了确保良好的机械稳定性，所述远边缘17、18可包括所述流体连接部15a、15b、16a、16b的轮廓的一部分。
如可以从图3和4中更容易意识到的，单元1、2中的每个的所述板11、12包括基部21、22，升高边缘23、24，以及钎焊唇部25、26。所述成对的板由所述两个所述板形成，所述板意图为相同的，头对尾安装以使得它们的唇部接触。沿着所述板11、12的远边缘17、18，单元1、2中的一个的板的钎焊唇部25、26与另一个单元1、2的板的冲压端部配合件15a、16b、16a、16b接触。第一和/或第二单元的所述板还可包括从所述钎焊唇部26延伸的邻接部32(图1)，特别是为了有助于钎焊之前的所述板的堆叠。
所述成对的板11、12中的每对包括用于对应的流体的U形回路的管道，其在准许将所述流体引入到所述管道中的所述收集器中的第一收集器5a、6a与准许所述流体从所述管道离开的所述收集器的第二收集器5b、6b之间。
所述叶片11、12可包括用于第一和/或第二流体的流动的挡板27、28。在该情况中，所述挡板限定用于第一和/或第二流体的循环的纵向过道(channel)。
根据在这里未图示出的变型例，希望的U形循环由板的基部的冲压形式获得，诸如开始于设置有连接冲压端部配合件的纵向端部边缘的部分中央肋。
根据另一变型例，对应于图示的交换器，入口收集器5a、6a面朝挡板27、28的过道的第一部分排放，而出口收集器面朝过道的第二部分排放，该第二部分通过一个或多个中央过道29、30而与过道29、30的所述第一部分分离开。另外，所述板11、12包括阻挡冲压端部配合件31、32，其位于连接冲压端部配合件15a、15b、16a、16b之间，关闭在它们的一个纵向端部处的所述一个或多个中央过道。
所述挡板27、28有利地短于所述板11、12的基部21、22，以在每对板中限定用于流体的半回转(half-turn)地带。
再次参照图2，将注意到的是，第二单元2包括在所述堆叠方向D上的至少一对尾板12a、12b。在该情况中，所述对尾板12a、12b包括具有与所述第二单元2的其他板相同的纵向延伸部的板12a，以及具有上纵向延伸部的尾板12b。
上尾板12b，沿该附图中关于交换器的给定取向，包括设置有开口(虽然在这里不可见)的、用于第一流体通过的突出部分34。所述开口进入与第一单元1的收集器5a、5b的对应。此外，所述上尾板12b可具有开口(类似地在这里不可见)，用于第二流体朝向对应的收集器6a、6b通过。在该情况中，所述交换器包括用于流体中的一种和另一种的一个或多个连接凸缘36、38，受限于所述通过开口的区域中的所述尾板12b。换句话说，在该情况中，所述第二单元2不仅包括用于第二流体的一个或多个连接凸缘38，还包括用于第一流体的连接凸缘36。
根据对应于图5和6中图示的单元的变型例，所述单元中的每个可包括其自己的连接凸缘100、200，如已经提到的，分别意图为面向对应的收集器5a、5b、6a、6b。每个单元1、2中的所述对上尾板则与成对的非尾板相同。
在这些实施例的一个和/或另一个中，第二单元2的下尾板12b，其仍沿图2中描绘的取向，可包括突出部分40，装备有与第一单元1的收集器5a、5b的基部的一部分接触的冲压端部配合件42。
如在图5和6中图示的，本发明涉及如上文描述的又一交换器单元1、2，可以装备有对应的连接凸缘100、200。
如将从先前所述的内容中意识到的，所述一个或多个单元配置为使得能够，在所述叶片的纵向端部边缘7、8的区域中、通过具有在所述成对的叶片3、4之间敞开的空间101、102而被插入到相同配置的单元中(具有或不具有相同高度的叶片3、4)。
可以根据已经描述的交错配置、或以交换器的其他配置(例如以未图示在这里的形式)来利用所述单元1、2，所述交换器包括用于循环另一种流体的壳体以及定位在所述壳体内的单元，以这样的方式来受益于所述另一种流体与在所述单元中循环的流体之间的热交换。
如在图7中针对第一单元1图示的，所述一个或多个单元可在所述成对的板11之间装备有间隔件110。它们则可特别地用作具有气体的交换器，诸如蒸发器。

Claims (15)

1.一种热交换器，特别是用于在机动车辆中循环的制冷剂，所述交换器包括用于循环第一流体的第一单元(1)和用于循环第二流体的第二单元(2)，所述第一单元(1)限定用于循环所述第一流体的第一叶片(3)，所述第二单元(2)限定用于循环所述第二流体的第二叶片(4)，所述叶片(3、4)在所述叶片的堆叠方向上被层叠，使得热交换能够发生在所述第一流体与所述第二流体之间，所述单元(1、2)准许第一流体循环同时避开第二单元(2)，并且准许第二流体循环同时避开第一单元(1)。
2.如权利要求1所述的交换器，其中所述叶片(3、4)在垂直于堆叠方向的纵向方向上延伸，并且所述第一单元(1)包括用于第一流体的收集器(5a、5b)，其位于所述第一单元(1)的叶片(3)的纵向端部边缘(7)的区域中，和/或所述第二单元(2)包括用于第二流体的收集器(6a、6b)，其位于所述第二单元(2)的叶片(4)的纵向端部边缘(8)的区域中。
3.如权利要求2所述的热交换器，其中，第一单元(1)的收集器(5a、5b)定位为面向第二单元(2)的叶片(4)的一纵向端部边缘(10)，其对着其区域中存在有第二单元(2)的所述收集器(6a、6b)的、第二单元(2)的叶片(4)的纵向端部边缘(8)，和/或第二单元(2)的收集器(6a、6b)定位为面向第一单元(1)的叶片的一纵向端部边缘(9)，其对着其区域中存在有第一单元(1)的所述收集器(5a、5b)的、第一单元(1)的叶片(3)的纵向端部边缘(7)。
4.如权利要求2或3所述的交换器，其中，所述单元(1、2)包括在所述堆叠方向上堆叠的板(11、12)，所述板(11、12)是成对的，以限定用于每种流体的所述循环叶片(3、4)。
5.如权利要求4所述的交换器，其中，用于每种流体的成对的板(11、12)具有在正交于所述堆叠方向的平面中从用于另一种流体的成对的板突出的部分(13、14)，以使得能够留出被称为头板的所述板的地带，用于接收所述收集器(5a、5b、6a、6b)。
6.如权利要求5所述的交换器，包括流体连接部(15a、15b、16a、16b)，所述流体连接部在用于同一流体的成对的板(11、12)的板之间，位于位于所述头板的区域中，以使得形成所述收集器(5a、5b、6a、6b)，所述连接部(15a、15b、16a、16b)位于用于所述另一种流体的成对的板(11、12)外部。
7.如权利要求6所述的交换器，其中，所述流体连接部(15a、15b、16a、16b)包括从所述板(11、12)显现的冲压端部配合件，所述冲压端部配合件与面向用于同一流体的循环的相邻板对的、板的冲压端部配合件接触。
8.如权利要求6或7所述的交换器，其中，所述板(11、12)包括称为远边缘的纵向端部边缘(17、18)，其对着其区域中定位有所述流体连接部(15a、15b、16a、16b)的、所述板的相对纵向端部边缘(19、20)，所述远边缘(17、18)位于面向用于另一种流体的循环的两个相邻板对的、两个板之间。
9.如权利要求8所述的交换器，其中，所述单元(1、2)中的一个的板(11、12)的所述远边缘(17、18)靠近于另一单元(1、2)的所述流体连接部(15a、15b、16a、16b)。
10.如权利要求8或9所述的交换器，其中所述远边缘(17、18)包括所述流体连接部(15a、15b、16a、16b)的轮廓的一部分。
11.如前述权利要求中任一项所述的交换器，其中，所述第二单元(2)在所述堆叠方向上包括至少一对尾板(12a、12b)，所述尾板包括具有与所述单元的其他板相同的纵向延伸部的板(12a)、和具有上纵向延伸部的尾板(12b)。
12.如权利要求11所述的交换器，其中，所述第二单元(2)包括用于一种流体的至少一个连接凸缘(36、38)，其受限于所述尾板(12b)。
13.一种如权利要求1到10中任一项所述的热交换器单元。
14.如权利要求13所述的交换器单元，其在所述成对的板(11)之间装备有间隔件(110)。
15.一种热交换器，包括根据权利要求13或14所述的热交换器单元、以及用于循环另一流体的壳体，所述单元位于所述壳体的内部中以准许在所述单元中循环的流体与所述另一流体之间的热交换。
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