CN105452793A - 用于热交换束的具有相变材料的容器的管道，特别是用于车辆的空调系统的蒸发器 - Google Patents

用于热交换束的具有相变材料的容器的管道，特别是用于车辆的空调系统的蒸发器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于热交换器(1)的热交换束(3)的具有相变材料M容器的管道(13)，所述热交换器特别是车辆乘客舱的空调回路系统的蒸发器，所述管道(13)包括构造为形成管道的第一外表面(17)的第一板(15)、构造为与所述第一板(15)密封地组装且形成与所述第一外表面(17)相反的第二外表面(21)的第二板(19)、和构造为在所述第一和第二板(15、19)之间与所述第一和第二板密封地组装的中间板(23)，所述中间板在其任意侧限定用于进入所述束(3)中的所述冷却剂F流的至少一个通道(9)和用于所述相变材料M的至少一个凹部(25)。本发明还涉及一种热交换束以及一种用于组装包括所述管道的热交换器的方法。

Description

用于热交换束的具有相变材料的容器的管道，特别是用于车辆的空调系统的蒸发器
技术领域
本发明涉及一种用于热交换器热交换芯部的具有相变材料存储部的管道，特别地用于车辆的空调回路的蒸发器。本发明还涉及所获得的芯部和交换器，以及用于组装所述交换器的方法。
背景技术
已知包括平行管道芯部的交换器，所述管道由板形成且容纳制冷剂，外部空气流通过该芯部并在管道上方扫过，所述管道的表面——已经通过在管道之间添加扰流器或间隔件而变大——优化热交换。
已知为这些热交换器设置相变材料的存储部，所述存储部连接至芯部的管道，所述管道用于使制冷剂流通。当车辆的发动机空转且不再驱动用于使制冷剂流通的压缩机时、特别是对于设置有当车辆空转短时间时用于自动停止发动机的系统的车辆，该类型的交换器允许车辆的乘客舱在一给定时间段保持为冷的。当发动机空转时的这些时间段期间，相变材料实际上将冷归还至通过交换器的空气。
特别地，已知用于车辆空调回路的蒸发器，包括设置有制冷剂流动通过的管道组的热交换芯部，用于存储相变材料且连结至管道的存储部，和设置在管道和用于存储冷的存储部之间的空气通道，特别地借助于形成在其之间的突出部和凹口来设置。在这些交换器中，一方面通过在每个管道的大表面上延伸的所述突出部和凹口的存在，另一方面通过从管道到存储部的热传递中所涉及的材料的厚度，在制冷剂管道和相变材料存储部之间的冷的热传递(coldheattransfer)减小。实际上，所述厚度包括管道的壁和存储部的壁。
发明内容
本发明的目的是克服这些缺陷的全部或一些。
为此，根据本发明，提出一种用于热交换器的热交换芯部的具有相变材料存储部的管道，所述热交换器特别是车辆的乘客舱的空调回路的蒸发器。
根据本发明，所述管道包括设计为形成管道的第一外表面的第一板、设计为以密封方式连接至所述第一板且形成与所述第一外表面相反的第二外表面的第二板、和设计为在所述第一板和第二板之间以密封的方式连接至所述第一板和第二板的中间板，所述中间板设计为在其自身的任意侧限定用于在所述芯部中的所述制冷剂流的至少一个管和用于所述相变材料的至少一个凹部。
由此，制冷剂通过所述中间板与相变材料接触，且冷的热传递通过所述板的壁执行。不像在前述交换器中，热绝缘空气的容积没有减小所述热传递。另外，仅存在一个壁厚度以确保该传递：中间板的厚度可有利地相对于外板的厚度减小，因为所述中间板没有经历震动或外部冲击。此外，分布在中间板的一侧的相变材料和在中间板的另一侧的制冷剂材料的联合使得可以设置可靠且牢固的管道。
根据本发明的能够单独或组合考虑其他特征：
-所述第二板设置有外表面，该外表面设计为与通过所述芯部的外部空气流接触，特别是允许相变材料和所述空气流之间的热交换，
-所述外表面设置有单元，所述单元设计为增加热传递表面面积，
-所述单元每个包括截头圆锥形顶部，其促进所述空气流在表面上的流动且减小空气流的压头损失，
-所述单元彼此相同，
-所述单元彼此相邻，
-所述单元相对于彼此以蜂窝形式设置，
-所述中间板由与第一板和第二板的材料相同的材料制成，
-所述中间板由热传递容量大于第一板和第二板的热传递容量的材料制成，
-所述中间板设置有增强肋，所述增强肋允许其壁的厚度进一步减小，
-所述中间板设置有至少一个连接肋，所述连接肋能够连接至所述第一板且意图限定用于制冷剂的一个或多个所述管，
-所述第一板设计为接收间隔件，用于与管道的第一外表面上的所述空气流进行热传递，
-所述第一板具有与芯部的标准管道板对应的形状，即不包括相变材料存储部，
-所述第一板和第二板和/或所述中间板设计为在它们的周边处连结至彼此，
-所述第一板和/或所述第二板被设计为允许所述第一板和第二板和/或所述中间板被预组装，例如通过在第一板上的周边凸片，所述凸片可向下弯折到第二板的边缘上，
-具有相变材料存储部的所述管道被设计为连接至第二相同管道，特别地通过将它们凹陷的外表面定位为大体彼此相对而连接，
-所述第二板设计为在彼此面对的位置连结至所述第二管道的第二板，每个所述第二板的单元通过它们的顶部连结在一起，
-具有相变材料存储部的所述管道被设计为使得，当在所述相互面对的位置连接至所述第二管道时，管道的所述组件可与所述芯部的标准管道和用于所述芯部的标准间隔件的组件交换，所述间隔件即在所述芯部的两个标准管道之间的间隔件，
本发明还涉及用于热交换器的热交换芯部，所述热交换器特别是机动车辆的空调回路的蒸发器，包括至少一个如上所述的具有相变材料存储部的管道。
所述芯部有利地设计为包括多个具有相变材料存储部的所述管道，标准管道中的所述管道的数量适于对于在车辆所述乘客舱中产生冷的需求。
所述芯部有利地包括两个在相互面对的位置的、具有相变材料存储部的所述管道的至少一个所述组件。
本发明还涉及热交换器，特别是机动车辆的空调回路的蒸发器，包括如上所述的至少一个热交换芯部。
本发明还涉及一种用于组装热交换器的方法，包括以下步骤：在相互面对的位置至少预组装两个具有相变材料存储部的管道，以及将所述预组装件设置在所述芯部的两个标准管道之间，以允许交换器在其组装之前被预组装。
附图说明
本发明的其它特征和优势将在阅读作为示例给出的实施例的以下说明、参考附图而显现，在附图中：
图1是根据本发明实施例的热交换器的透视图；
图2是图1的交换器的一部分的分解图；
图3是一分解放大局部视图，其显示了图1的交换器的具有相变材料存储部的管道；
图4是显示图3的管道的外表面的局部透视图；以及
图5是两个具有相变材料存储部的管道的组件在相互面对位置的横截面视图，存储部设置在图1的交换器芯部的两个标准管道之间。
应注意到，附图以详细方式披露了本发明，在必要之处，所述附图可以当然用于更好地限定本发明。
最后，相同的附图标记用于指示相同或相似的元件。
具体实施方式
如图1和2所示，本发明涉及一种热交换器1，其例如可以是用于机动车辆乘客舱的空调环路的蒸发器。
如已知的，结构上，交换器1包括平行管道5构成的芯部3，所述管道例如通过它们的端部互连。在该情况下，所述管道5允许制冷剂F在管道5的两个平行管9中流动，分别是在第一管9中沿流体在管道中的第一流动方向流动，和在第二管9中沿相反的流动方向流动。特别地，制冷剂F在其中流动的管道5具有圆矩形横截面，间隔件11布置在管道5之间，所述间隔件增加用于在交换器1中流动的制冷剂F和经过所述交换器的外部空气流A之间的热交换的表面面积。
在该情况下，所述管道5通过第一板15'和第二板15'形成。所述板例如包括底部和凸起的周边边缘，一旦所述板被连接，底部和周边边缘限定用于制冷剂的内部流动空间。在该情况下，所述板的一个板和/或另一个板还包括使每个管9分开的纵向肋。
所述交换器有利地包括制冷剂集管，用于将制冷剂引入到所述管道5中和/或从其抽出，例如从交换器中用于制冷剂的入口/出口和/或朝向所述入口/出口。为此，所述板可在它们的端部处包括领圈7，以允许制冷剂从一个管道5流动到另一个管道5，所述领圈特别地通过冲压形成。所述领圈7特别地被设计为建立与相邻管道的领圈的连通。在此，它们定位在所述管9的每个端部处。
管道5的内部可还包括扰流器，特别是波纹状扰流器8，其限定用于制冷剂在管道内流动的渠道。
定位在集管器中的内部隔板(未示出)可用于在芯部内在多个相继的通道中(根据图1中的虚线箭头)产生流体流。
即便如此，芯部3包括如上所述的标准管道5，和根据本发明的用于限定相变材料存储部的管道13。后种管道将在以下描述。
如上所述，具有相变材料存储部的管道13允许车辆的乘客舱在给定时间段保持为冷，特别是当车辆的发动机空转短时间时，在这期间，相变材料M将冷归还至经过交换器的空气A。
每个所述管道13包括第一板15，第一板15被设计为形成管道的第一外表面17。每个所述管道还包括第二板19，第二板19被设计为以密封方式连接至所述第一板15以及形成与所述第一外表面17相反的第二外表面21。管道13还包括中间板23，该中间板23被设计为以密封方式在所述第一板15和第二板19之间连接至所述第一板15和第二板19。所述中间板23设计为在其任意侧上限定用于所述制冷剂F在所述芯部3中流动的至少一个管9，和用于所述相变材料M的至少一个凹部25。
由此，制冷剂F通过所述中间板23与相变材料M热接触，且冷的热传递通过所述板的壁27执行。此外，将在中间板23的一侧的相变材料M和在中间板23的另一侧的制冷剂F的联合(assembly)进行分配使得可以设置允许制造小厚度芯部的管道。
相变材料M(PCM)归还通过管道13传递的聚积的冷，所述归还在相变时被激活。相变材料M特别是双相材料，其中，当制冷剂流被中断而与较热的空气流A接触时，当所述材料从一相变为另一相时，冷被归还。一旦制冷剂再次流动，由于由制冷剂产生的冷，产生沿相反方向的相变。
更具体地，所述第二板19设置有外表面29，外表面29被设计为与经过所述芯部的外部空气流A接触，特别地以允许相变材料M和所述空气流A之间的热交换。当相变材料M相变时，其由此冷却所述空气流A。
如可特别地在图3和4中看到的，所述外表面29可设置有单元31，单元31设计为增加相变材料M和所述空气流A之间的热传递表面面积。
在该情况下，所述单元31每个包括截头圆锥形顶部33，且这使得所述空气流A可以在表面29上流动且减小空气流的压头损失。特别地，这些单元31彼此相同，特别是彼此相邻，这增加了与空气流接触的表面面积。
所述单元31有利地相对于彼此以蜂巢形式设置，以便促进与空气流A的热交换。
所述中间板23由与第一板和第二板15、19的材料相同的材料制成，即由铝和/或铝合金制成。在变体中，所述板可由热传递容量大于第一板和第二板15、19的热传递容量的材料制成，且可由更刚性的材料制成。
所述中间板23特别地设置有增强肋35，这使得可以进一步减小其壁的厚度，且容纳所述板的一侧的制冷剂F和另一侧的相变材料M之间的压力差。
所述中间板23同样设置有肋36，用于将中间板23连接至所述第一板15，使得所述板限定用于制冷剂F的一个或多个所述管9(在该情况下为两个)。
所述第一板15可设计为接收间隔件11，该间隔件与上述间隔件11相同，用于与管道的第一外表面17上的所述空气流进行热传递。例如，该板具有与芯部的标准管道板15'对应的形状，即不包括相变材料的存储部。所述板可有利地与标准管道的这样的板15'相同。
所述第一板和第二板15、19和/或所述中间板按23有利地设计为在它们的周边处连结在一起，例如在与标准板15'的凸起边缘类似的凸起边缘处连结。所述第一板15可进一步被设计为允许所述第一板和第二板15、19和/或所述中间板23预组装，例如通过第一板15上的周边凸片37预组装，所述周边凸片37可被向下弯折到第二板19的边缘上，如图3和4所示。
具有相变材料存储部的所述管道13可设计为在相互面对的位置连接至第二相同管道13，如可在图2和5中看到的。所述第二板19可有利地设计为在相互面对的位置连结至所述第二管道13的第二板19，其中，每个所述第二板的单元31通过它们的顶部33连结在一起。由此优化与单元31接触的空气流A的压头损失和热交换之间的比。
具有相变材料存储部的所述管道13在该情况下还设计为使得，当连接至所述第二管道13时且当在所述相互面对的位置时，管道的所述组件可与所述芯部的标准间隔件11和一个所述标准管道5的组件交换，所述间隔件即在所述芯部的两个标准管道5之间的间隔件11。由此通过替换标准元件而简单地设计交换器，而不需要改变管道间隔。
应注意到，更换相变材料M——其优选地在适当温度条件下为液体形式——可通过具有相变材料存储部的每个管道中的开口而执行，有利地通过在头至尾位置的管道组件所共享的管子39而执行，如图5所示。
本发明还涉及用于所述热交换器1的热交换芯部3，特别是机动车辆的空调回路的蒸发器。这样的芯部3包括至少一个如上所述的具有相变材料存储部的管道13，且有利地包括多个具有相变材料存储部的所述管道13，其数量适于对于产生车辆的所述乘客舱中的冷的需求。
所述芯部3有利地包括在相互面对的位置的具有相变材料存储部的管道13的至少一个所述组件，特别是沿芯部3的长度分布的、在相互面对的位置的具有相变材料存储部的管道13的多个所述组件。具有相变材料存储部的管道13的对可设置为彼此靠近(nexttooneanother)和/或分布在芯部的一个所述标准管道5和一个所述标准间隔件11的组件之间。
本发明还涉及热交换器1，特别是机动车辆的空调回路的蒸发器，包括如上所述的至少一个热交换芯部3。
本发明还涉及组装这样的热交换器1的方法。
该方法包括以下步骤：在相互面对的位置至少预组装两个具有相变材料存储部的管道13，以及将所述预组装件设置在所述芯部的两个标准管道5之间，如图所示，以允许交换器在其组装之前被预组装。这例如通过穿过钎焊炉而执行。
本发明由此提供了一种用于热交换器的热交换芯部的具有相变材料存储部的管道，所述热交换器特别是车辆的乘客舱的空调回路的蒸发器，所述管道是可靠且牢固的，在管道和制冷剂之间以及在相接触的管道和空气流之间产生非常高效的热传递，且这使得更容易设计热交换器以对应冷却乘客舱的需求。

Claims (15)

1.一种用于热交换器(1)的热交换芯部(3)的具有相变材料M存储部的管道(13)，所述热交换器特别是车辆乘客舱的空调回路的蒸发器，所述管道(13)包括设计为形成管道的第一外表面(17)的第一板(15)、设计为以密封方式连接至所述第一板(15)且形成与所述第一外表面(17)相反的第二外表面(21)的第二板(19)、和设计为在所述第一板和第二板(15、19)之间以密封的方式连接至所述第一板和第二板的中间板(23)，所述中间板设计为在其自身的任意侧限定用于在所述芯部(3)中的所述制冷剂F流的至少一个管(9)和用于所述相变材料M的至少一个凹部(25)。
2.根据权利要求1所述的具有相变材料存储部的管道(13)，其中，所述第二板(19)设置有外表面(29)，所述外表面(29)设计为与通过所述芯部(3)的外部空气流A接触。
3.根据权利要求2所述的具有相变材料存储部的管道(13)，其中，所述外表面(29)设置有单元(31)，所述单元设计为增加相变材料M和所述空气流A之间的用于热传递的表面面积。
4.根据权利要求3所述的具有相变材料存储部的管道(13)，其中，所述单元(31)每个包括截头圆锥形顶部(33)。
5.根据权利要求3或4所述的具有相变材料存储部的管道(13)，其中，所述单元(31)彼此相邻。
6.根据前述权利要求任一项所述的具有相变材料存储部的管道(13)，其中，所述中间板(23)由与第一板和第二板(15、19)的材料相同的材料制成。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的具有相变材料存储部的管道(13)，其中，所述中间板(23)由热传递容量大于第一板和第二板(15、19)的热传递容量的材料制成。
8.根据前述权利要求任一项所述的具有相变材料存储部的管道(13)，其中，所述中间板(23)设置有至少一个连接肋(36)，所述连接肋(36)能够连接至所述第一板(15)且意图限定用于制冷剂F的一个或多个所述管(9)。
9.根据前述权利要求任一项所述的具有相变材料存储部的管道(13)，其中，所述第一板(15)设计为接收间隔件(11)，用于与管道的第一外表面(17)上的所述空气流A进行热传递。
10.根据前述权利要求任一项所述的具有相变材料存储部的管道(13)，其中，所述第一板和/或所述第二板(15、19)被设计为允许所述第一板和第二板(15、19)和/或所述中间板(23)被预组装。
11.根据前述权利要求任一项所述的具有相变材料存储部的管道(13)，设计为连接至相同的第二管道(13)。
12.根据前一权利要求所述的具有相变材料存储部的管道(13)，设计为使得，当在相互面对的位置连接至所述第二管道(13)时，管道(13)的所述组件可与用于所述芯部的标准管道(5)和标准间隔件(11)的组件交换。
13.一种用于热交换器(1)的热交换芯部(3)，所述热交换器特别是机动车辆的空调回路的蒸发器，包括如前述权利要求任一项所述的至少一个具有相变材料存储部的管道(13)。
14.一种热交换器(1)，特别是机动车辆的空调回路的蒸发器，包括如前一权利要求所述的至少一个热交换芯部(3)。
15.一种用于组装根据前一权利要求的热交换器(1)的方法，包括以下步骤：在相互面对的位置至少预组装两个具有相变材料存储部的管道(13)，以及将所述预组装件设置在所述芯部的两个标准管道(5)之间，以允许交换器在其组装之前被预组装。
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