CN106103153A - 加热冷却模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对至少两个冷却液回路进行温度调节的加热冷却模块(30)，具有一个蒸发器区域(36)和一个冷凝器区域(33)。蒸发器区域(36)具有一个第一流动段(37)，该流动段输送第一冷却液，冷凝器区域(33)具有第二流动段(38)，该流动段输送第二冷却液。该加热冷却模块(30)还具有第三流动段(39)，该流动段输送一种制冷剂。蒸发器区域(36)和冷凝器区域(33)布置在共同的基座(31)上，该基座具有用于第一冷却液、第二冷却液和制冷剂的液体流入口(41、42、43、44、45、46)和液体流出口(41、42、43、44、45、46)，其中，基座(31)具有流动管道，该流动管道分别输送一种冷却液或者制冷剂。蒸发器区域(36)和冷凝器区域(33)通过流动管道和基座(31)的各液体流入口(41、42、43、44、45、46)以及各液体流出口(41、42、43、44、45、46)液体连通。

Description

加热冷却模块
技术领域
本发明涉及一种对至少两个冷却液回路进行温度调节的加热冷却模块，具有一个蒸发器区域和一个冷凝器区域，其中蒸发器区域具有一个第一流动段，该流动段输送第一冷却液，冷凝器区域具有第二流动段，该流动段输送第二冷却液，此外，该加热冷却模块还具有第三流动段，该流动段输送一种制冷剂。
背景技术
在机动车中通常会使用蒸发器，以便对车辆的内部空间进行冷却。此外还会使用冷凝器，该冷凝器将热量释放到外部空气中。通常，在冷却液回路中需要使用其他部件，以便实现其他的功能。例如对车辆内部空间进行加热或者对额外安装的蓄电池进行冷却。尤其对于电力驱动的车辆，上述情况越来越多，其目的在于让驱动车辆所需的电池在最佳的温度窗口进行工作。
由于需要使用其他的部件，冷却液回路结构非常复杂，且容易发生故障。此外，在冷却液回路的静止区域容易存在不期望出现的冷却液积聚。静止区域例如是指暂时的非流动区域。为了控制和调节该回路，需要使用换向阀，该换向阀会增加安装花费，同时也会提高出现故障的可能性。
在一种备选的实施例中，冷却液回路和冷热水-乙二醇防冻液-回路相连。对此，热量通过空气-水-热交换器任意排出。为了提供热水和冷水，需要使用至少一个所谓的冷却器和冷凝器。对此，冷却器尤其适用于冷却流经冷却器的介质。在最简单的情况下，通过该方式形成的回路由一个冷却器、一个冷凝器、一个恒温膨胀阀(TXV)和一个压缩机组成。此外，还设有一个收集器，用于平衡液体波动。同时还设有一个水端降温区域和一个内部热交换器，以便改善其工作效率。
背景技术中公开的解决方案的缺点在于，所使用的元件数量较多，因此需要较大的空间。此外，需要使用大量的连接件，以便将单个的元件相互连接在一起。连接过程会增加安装花费，同时也会形成额外的故障。此外，其缺点还在于，在目前已经公开的通过组合多个热交换器元件构成一个结构单元的解决方案中无法集成内部热交换器或者冷却器。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种具有紧凑的结构，且易于生产的加热冷却模块。此外，本发明的目的还在于提供一种可以针对不同的使用情况简单地进行调整的加热冷却模块。
上述加热冷却模块方面的目的通过具有以下特征的加热冷却模块加以解决。
本发明的一种实施例涉及一种对至少两个冷却液回路进行温度调节的加热冷却模块，具有一个蒸发器区域和一个冷凝器区域，其中蒸发器区域具有一个第一流动段，该流动段输送第一冷却液，冷凝器区域具有第二流动段，该流动段输送第二冷却液，此外，该加热冷却模块还具有第三流动段，该流动段输送一种制冷剂，同时，蒸发器区域和冷凝器区域布置在共同的基座上，该基座具有用于第一冷却液、第二冷却液和制冷剂的液体流入口和液体流出口，其中，基座具有流动管道，该流动管道分别输送一种冷却液或者制冷剂，蒸发器区域和冷凝器区域通过流动管道和基座的各液体流入口以及各液体流出口进行液体连通。
共同的基座特别有利，因为其一方面可以提高整个加热冷却模块的稳定性，另一方面有助于形成紧凑的结构形式。对此特别有利的方案是，基座同时具有所需的液体流入口和所需的液体流出口，此外还具有适合将制冷剂和冷却液输送至各自热交换元件的装置。基座因此可替代大量的连接管，该连接管用于向单个的热交换元件进行液体供给。该结构可以降低所需的液体量，因为输入管道段和输出管道段更短，因此具有较小的内部体积。
此外，这一类的配置还具有最终安装方面的优点，因为所需的加热冷却模块的结构空间更小，不需要额外的输入和输出管道。同时，根据本发明的加热冷却模块的总重量小于具有大量单个热交换器的结构。
此外，根据本发明的加热冷却模块还提供模块化的结构，该结构允许在基座上构成使用不同热交换元件的配置。因此，该加热冷却模块可以简单地针对不同的要求进行调整。同时可以使用大量的相同部件。总而言之，通过根据本发明的结构可以实现更高的灵活性。
第三流动段输送一种制冷剂。该流动段沿着整个加热冷却模块经过多个热交换元件。尤其是，该流动段既可以经过蒸发器区域，也可以经过冷凝器区域。在流经第三管道段的制冷剂和第一冷却液或者第二冷却液之间进行热传递。
特别有利的方案是，在基座旁边或者内部安装一恒温膨胀阀，制冷剂流经该膨胀阀。
通常被用作对制冷剂进行膨胀的膨胀阀优选直接安装在基座旁边或者内部。这可以进一步形成更加紧凑的结构，同时通过和基座相邻的壁部对膨胀阀加以保护。膨胀阀优选以可重新脱开的方式集成在基座上。
同样比较有利的方案是，在基座的旁边或者内部安装一收集器，该收集器用于收集和/或存储和/或过滤和/或干燥制冷剂。收集器特别有利于平衡制冷剂在工作时间内的体积波动。同时，通过具有过滤装置和/或干燥装置的收集器可以尽可能长时间地确保制冷剂回路中的制冷剂具有均衡的质量。
一种优选实施例的特征在于，在基座旁布置一个内部热交换器和/或降温区域，对此，内部热交换器和/或降温区域同时和基座的流动管道形成液体连通和液体输送。
内部热交换器有利于实现流经蒸发器区域的制冷剂和流经冷凝器区域的制冷剂之间实现进一步的热量交换。这类额外的热交换可以额外提高加热冷却模块的效率。降温区域有利于将冷却液进一步降温至低于冷凝温度。通过进一步冷却的制冷剂也可以提高效率。在优选的结构形式中，既设有内部热交换器，也设有降温区域。也可以选择仅设有两个热交换元件中的任意一个元件。
基座中的流动管道(例如管道结构)液体连接特别有利于实现加热冷却模块紧凑的结构形式。通过使用基座作为连接元件和分配元件可以降低制冷剂回路和冷却液回路中的连接点的数量，这可以提高系统的坚固性。制冷剂流经的流动段优选仅连接在制冷剂回路的压缩机上。
通过其紧凑的结构形式以及尽可能将液体回路集成在基座和热交换元件中不再需要换向元件，例如换向阀，由此系统可以更加坚固，且更少需要维护。
此外，紧凑的结构形式使得可以将加热冷却模块安装在特别安全的区域，在发生事故时可以避免加热冷却模块受损或者至少明显降低其受损的可能性。该特征在使用可燃冷却液时特别有利。
该加热冷却模块优选用于R-134a，R1234yf或者其他所谓的低压制冷剂。此外也可以用于丙烷。原则上，该加热冷却模块也可以用于高压制冷剂，例如R-744。可以使用所谓的气体冷却器代替冷凝器区域。
同时优选方案也可以是，蒸发器区域和/或冷凝器区域和/或内部热交换器和/或降温区域和/或收集器以堆叠片状结构由多个片状元件相互堆叠而成。所谓的热交换元件优选以堆叠片状结构构成。该方案有利于实现简单的结构。以堆叠片状方式构成的热交换元件可以以比较低廉的价格进行生产，因为可以使用大量的相同部件。此外，该热交换元件也易于排列，因而可以针对期望的负载进行调整。
此外比较有利的方案是，布置在基座上的热交换元件沿横向于片状堆叠体的堆叠方向的方向相邻布置在基座的外表面上。
相邻布置在基座的共同外表面的配置有利于实现紧凑的结构形式。同时通过间隔一定距离也可以实现单个热交换元件之间的隔热。配置于共同的外表面特别有利，因为输入管道和输出管道可以同时布置在共同的外表面上。此外，也可以更好地利用通常这一类加热冷却模块可提供的结构空间。
同样比较有利的方案是，冷凝器区域和/或蒸发器区域和/或收集器和/或内部热交换器和/或降温区域由共同的片状元件构成，由此单个的热交换元件通过分隔元件在各自的片状元件中相互进行流体分离。
具有用于单个热交换元件的共同片状元件的加热冷却模块特别有利，因为不同的热交换元件可以以相同的工作步骤进行生产。为了将单个热交换元件相互进行流体分离，不会出现不期望的冷却液相互混合或者冷却液和制冷剂混合，优选在共同的片状堆叠体内部布置分隔元件。在有利的改进形式中也可以在共同的片状堆叠体内部布置隔热元件。
同时比较适宜的方案是，基座具有流动管道，通过该流动管道可以让相互非直接相邻布置的热交换元件相互流体连接在一起。
基座中的流动管道可以有利于将相互非直接相邻的热交换元件相互流体连接在一起。由此，通过基座可以形成旁路，该旁路可以将制冷剂和/或一种或者两种冷却液有针对性地输送至单个的热交换元件。由此可以有针对性地影响沿着加热冷却模块形成的单个热交换元件之间以及液体之间的热交换。
在一种备选实施形式中比较有利的方案是，基座由多个部分组成，其中，流动管道安装在基座的内部，并通过一个罩盖元件或者多个罩盖元件向外进行覆盖。
比较有利的方案是，基座例如可以由盒状结构构成，在该盒状结构中设有嵌入元件，通过该嵌入元件在基座内部形成流动管道。盒状结构可以通过罩盖元件进行流体密封封闭。在一种有利的实施形式中，盒状结构、嵌入元件和罩盖元件相互永久性连接在一起。在一种备选实施形式中，流动管道也可以通过切削工艺由实心体制造而成。然后，通过罩盖元件对流动管道进行密封。
基座通过其结构可以实现和电路中印制电路板相同的功能。基座一方面用作热交换元件的支撑元件，另一方面也用作流动管道形成流体连接的连接装置。类似于传统的印制电路板，流动管道也可以多层相叠的方式布置在基座内部或者布置在其外表面。
此外也比较有力的方案是，液体流入口和液体流出口布置在基座共同的外表面上。该特征尤其有利于实现加热冷却模块尽可能紧凑的结构形式，且在维护或者维修时可以很方便地接触到液体流入口和液体流出口。
此外比较有利的方案是，具有液体流入口和液体流出口的基座外表面和布置有热交换元件的外表面相对。该特征特别有利于实现加热冷却模块紧凑的结构形式。此外，通过该方式可以直接将液体经过基座直接输送至热交换元件，不需要对液体进行额外的偏转。由此可以减小加热冷却模块中出现的压力损失，从而总体上升高其效率。
同样比较适宜的方案是，单个热交换元件相互进行热隔离。热隔离可以有利于避免出现不期望的热交换。由此可以总体上改善加热冷却模块的效率。
另一种实施例的特征在于，单个的热交换元件具有不同的外部尺寸和/或不同的内部体积。该特征特别有利于更好地针对出现的负载对单个热交换器进行调整。由此尤其是各自所需的热交换作为确定尺寸的参数具有重要意义。通过根据需求调整内部体积尤其可以在加热冷却模块中实现尽可能小的循环液体量。
同时比较有利的方案是，基座具有定位元件，该定位元件构成至少一个热交换元件的容纳区域。定位元件例如可以是凹陷和/或凸起，该定位元件可以将一个已经预先安装的热交换元件或者热交换元件的基座相对于基座进行安装，并使得基座的液体开口和各自热交换元件的对应的液体开口可以非常简单地进行排列。这可以简化安装过程，由此可以节省费用。
根据本发明比较有利的方案是，除了可能存在的TXV-膨胀阀和可能存在的过滤器，所有的部件均以成套焊接的方式进行生产。这意味着，所述的部件在一个焊接过程中被完整焊接在一起。在使用所谓的孔管膨胀阀时也可以将其一同焊接在一起。
上述发明有利的改进形式在子权利要求和下列附图说明中进行描述。
附图说明
在下文中，本发明将根据实施例参考附图进行详细说明。其中：
图1～图17分别示出了加热冷却模块的一种示意图，其中尤其示出了不同的热交换元件以及热交换元件在共同的基座上选择的不同配置顺序；
图18示出了根据本发明的加热冷却模块的一种示意图，其中尤其示出了加热冷却模块在安装位置的可能的排列方案；
图19示出了包含蒸发器区域、冷凝器区域、收集器和内部热交换器的加热冷却模块的侧面示意图；
图20示出了根据图19的加热冷却模块的俯视图；
图21示出了包含蒸发器区域、冷凝器区域、收集器、内部热交换器和降温区域的加热冷却模块一种备选实施例的侧面示意图；
图22示出了根据图21的加热冷却模块的俯视图；
图23示出了包含蒸发器区域、冷凝器区域、收集器和降温区域的加热冷却模块一种备选实施例的侧面示意图；
图24示出了根据图23的加热冷却模块的俯视图；
图25示出了根据本发明的加热冷却模块的一种示意图，其中尤其示出了加热冷却模块在安装位置的备选排列方案；
图26示出了根据图19的加热冷却模块的一种示意图，其中，其排列方案和图19存在差异，单个热交换元件从上往下为冷凝器区域、收集器、内部热交换器和蒸发器区域；
图27示出了根据图26的加热冷却模块的侧面视图。
具体实施方式
图1～图17分别示出了一种加热冷却模块1的示意视图。所有示出的加热冷却模块1分别具有一个第一液体流入口6和第一液体流出口7，通过该第一液体流入口和第一液体流出口冷却液流入加热冷却模块1，并从其中流出。对此，尤其是流经加热冷却模块1的冷凝器区域2。此外，所有的加热冷却模块1均具有第二液体流入口8和第二液体流出口9，通过该第二液体流入口和第二液体流出口冷却液流入并再次流出，对此冷却液主要流经加热冷却模块1的蒸发器区域3。此外，所有的加热冷却模块1均具有第三液体流入口和第三液体流出口11，通过该第三液体流入口和第三液体流出口制冷剂流入加热冷却模块1，并从其中再次流出。制冷剂优选流经加热冷却模块1的所有区域2、3。
流动段13是指制冷剂在冷凝器区域2中的流动路段。流动段14是指冷却液在蒸发器区域3中的流动路段。此外，流动段12是指制冷剂在第三液体流入口10和第三液体流出口11之间的流动路段。对此，流动段12有规律地流经蒸发器区域3和冷凝器区域2。
图1～图17均分别具有一个以附图标记5表示的膨胀阀。该膨胀阀分别集成在制冷剂的流动段12中，且分别布置在加热冷却模块1的旁边或者内部。膨胀阀5为现有技术水平下其他解决方案中制冷剂回路中常用的膨胀阀。膨胀阀5优选用于加热冷却模块1，并和加热冷却模块1螺栓连接在一起或者插入其中即可。
加热冷却模块1具有多个热交换元件。热交换元件包括蒸发器区域、冷凝器区域、收集器、内部热交换器或者降温区域。根据加热冷却模块1的结构至少设有蒸发器区域和冷凝器区域。也可以设有其他热交换元件，但并非强制要求。
图1～图17的示意图示出了单个热交换元件相互之间不同的结构原理。此外，在图1～图17中分别示出了经过加热冷却模块1的流动段12、13和14的可能的结构。
在优选的改进形式中，如图所示，单个的热交换元件并非布置在共同的部件组中，而是相互间隔一定区域布置在单独的特定区域。此外，单个的热交换元件优选布置在共同基座上，该基座构成多个流动管道，同时还具有冷却液和制冷剂的液体流入口和液体流出口。此外，基座通过图1～图17中所示的区域4、18和19进行显示。同时，冷却液和/或制冷剂通过基座中的流动管道实现在单个热交换元件之间的输入和输出。在有利的实施方式中也可以设有浸入式套管或者其他类似的管道，该管道用于对单个热交换元件进行相互的液体连接。
图1～图17尤其用于对可能的结构形式以及单个热交换元件的排列情况进行概要性说明。
在图1的实施例中，在左侧区域布置有冷凝器2，在右侧区域布置有蒸发器3。两个区域2、3在空间上相互分离进行布置，因此在图1中可以看到基座的区域4。在该共同的基座上布置有热交换元件。图1至17分别示出了具有热交换元件的基座的一种外表面视图。液体流入口和液体流出口6～11分别优选布置在远离观察者的基座外表面上。
在图1的实施例中，冷凝器区域2呈U型进行流动。也就是说，在冷凝器区域2中不进行其他的偏转。同样，蒸发器区域液体呈U型进行流动，布置不进行其他偏转。制冷剂流经由基座构成的区域4，并呈U型流经右侧的蒸发器区域3。膨胀阀5布置在冷凝器区域2后方的区域4中，且沿制冷剂的流动方向布置在蒸发器区域3的前方。冷凝器区域2同样被制冷剂呈U型穿流。然后制冷剂通过第三液体流出口11从加热冷却模块中流出。
图1～图17中所示的加热冷却模块1分别具有液体流入口和液体流出口6～11，该液体流入口和液体流出口布置在加热冷却模块1的侧面。优选布置在共同的外表面上。
图2示出了加热冷却模块1的一种备选实施形式，对此，在基座4上额外设有所谓的收集器15，该收集器沿流动方向位于膨胀阀5的前面和冷凝器区域2的后方。图2中的加热冷却模块的其他管路和图1的实施例相同。收集器15尤其用于存储制冷剂，由此可以对体积进行平衡。此外，在收集器15中也可以设计用于制冷剂干燥和/或过滤的装置。
图3示出了加热冷却模块1的另一种备选实施例。此处，在加热冷却模块1的外侧布置有外部收集器16。该收集器与冷凝器区域2相邻布置。外部收集器16沿着流动段12的流动方向布置在膨胀阀5的前部以及冷凝器区域2的后部。冷凝器区域2被冷却液呈U型穿流，蒸发器区域3也被冷却液呈U型穿流。
图4示出了包含冷凝器区域2和蒸发器区域3的加热冷却模块1的另一种备选实施形式。此外，在区域17中存在内部热交换器。在该内部热交换器17中，尤其可以实现从冷凝器区域2中流出的制冷剂和从蒸发器区域3中流出的冷却液之间的热交换。对此，制冷剂在多个回环中经过多次偏转经过区域17。此外在基座上设有收集器15。该收集器布置在以附图标记18表示的基座区域。同时，在该区域布置有第三液体流入口10、第一液体流入口6和第一液体流出口7。第二液体流入口8、第二液体流出口9、第三液体流出口11和膨胀阀5分别布置在以附图标记4标识的基座区域。
在冷却液流入布置在冷凝器区域2左侧的收集器15中之前，冷却液呈U型流经冷凝器区域2。然后，冷却液在收集器15的出口后通过基座中的流动管道流入内部热交换器17中。在内部热交换器17后部，在冷却液最终流入内部热交换器前，且流至下部第三液体流出口前，冷却液呈U型流经蒸发器区域3。
图5示出了加热冷却模块1的一种实施形式，其中，在内部热交换器17和冷凝器区域2之间布置有降温区域20。在冷凝器区域2的左侧，也示出了以附图标记18表示的基座区域，在该区域布置有收集器15。除了内部热交换器17，冷凝器区域2的制冷剂和冷却液也流经降温区域20。通过该方式可以实现降温区域20中冷却制冷剂的进一步冷却，由此可以总体上提高加热冷却模块1的效率。以附图标记4所示区域的基座结构和图4所示区域显示的结构相同。
图6示出了一种蒸发器区域3的备选结构，在右侧末端区域具有布置在旁边的基座区域4、布置在旁边的内部热交换器17以及另一个基座区域19，该区域具有收集器15。在区域19的左侧布置有冷凝器2。制冷剂在区域19流入加热冷却模块，且在流入收集器15前，呈U型流经冷凝器区域2。在冷却液流经膨胀阀5以及流入蒸发器区域3前，制冷剂从收集器15最终流入内部热交换器17。在从蒸发器区域3中流出的制冷剂以及从收集器15中流出的制冷剂之间最终在内部热交换器17处实现热交换。然后制冷剂通过第三液体流入口11从加热冷却模块1中流出。冷却液分别呈U型以及无其他偏转的方式流经冷凝器区域2以及蒸发器区域3。
图7的实施例和图6的实施例大致相同，其差异在于，从蒸发器区域3流出的制冷剂在内部热交换器17中以两个平行的流动管道从上向下输送，最后通过下部的第三液体流出口11从加热冷却模块1中流出。
在图8的实施例中，收集器15布置在基座的区域4处。通过区域4，用于蒸发器区域3的冷却液通过第二液体流入口8流入并通过第二流出口9流出。在区域4的左侧布置有内部热交换器17，在该内部热交换器中，冷凝器区域的制冷剂和蒸发器区域3的制冷剂进行热交换。在冷凝器区域2的左侧布置有基座区域18，该区域具有第三流入口10、第一流入口6和第一流出口7。第三液体流入口10布置在上部末端区域，制冷剂呈U型由上向下流经冷凝器区域，最后重新返回上部，并在上部区域经过内部热交换器17后进入收集器15中，该收集器布置在区域4处。从收集器开始，制冷剂在下部区域流回内部热交换器17中，在此处冷却液成回环状偏转，在流经内部热交换器17的上部区域后在下部区域流回区域4，并在该区域流入膨胀阀5中。然后，制冷剂呈U型从下向上流经蒸发器区域3，返回内部热交换器17，并在此处由上向下流至第三液体流出口11。
图9示出了一种结构，其中，在区域4的左侧布置有内部热交换器17、低温区域20和区域19。在左侧区域19处布置有收集器15。在图9的实施例中，在制冷剂流入收集器15的上部区域前，制冷剂经由第三液体流入口流入区域19的下部区域，并呈U型流经冷凝器区域2。在冷却液流入内部热交换器17的上部区域前以及在下部区域偏转后最终经由膨胀阀5流入蒸发器区域3前，从收集器15开始，制冷剂从收集器15的下部末端流出，且最终在降温区域20处和冷凝器区域2的冷却液顺流输送。从呈U型流动的蒸发器区域3开始，冷却液最后经过区域4流回内部热交换器17，并在此处由上向下输送至下部的第三液体流出口11。通过该方式，在降温区域20处可以确保冷凝器区域2的冷却液和制冷剂之间进一步的热交换，并在内部热交换器17中确保冷凝器区域2和蒸发器区域3中的制冷剂的热交换。
蒸发器区域3的冷却液也呈U型流经蒸发器区域。冷凝器区域2的冷却液在位于下部的第一液体流入口6输送至区域19，并在此处沿两个方向向左和向右输送至内部热交换器20以及冷凝器区域2。在蒸发器区域2处，冷却液向上流动，最终通过位于上部末端区域的第一液体流出口7从加热冷却模块1中流出。
图10示出了一种和图9所示相同的加热冷却模块1的结构。此外，在冷凝器区域2的左侧末端布置有另一个区域18。该区域具有第一液体流入口6、第一液体流出口7以及第三液体流入口10。其他的液体流入口和液体流出口8、9和11布置在蒸发器区域2左侧的区域4处。第三液体流入口10布置在下部区域，由此，在制冷剂在流入区域19的上部区域以及布置在该处的收集器15中前，制冷剂流经冷凝器区域2的下部区域，并向上流动。在收集器15的下部区域，制冷剂流出，在和冷凝器区域的冷却液顺流后在降温区域20向下输送。然后，冷却液向右流动进入内部热交换器17，在热交换器处冷却液再次和流经蒸发器3区域的制冷剂进行进一步的热交换。制冷剂最后通过加热冷却模块1下部末端区域的第三液体流出口11流出。通过在左侧区域18处布置第三液体流入口10可以实现冷凝器区域2中的液体输送的变化。冷凝器区域2的冷却液也通过左侧区域18输送至下部区域，然后在下部区域既可以向上流入冷凝器区域2，也可以向上流入低温区域20。冷却液最终通过共同的流动段通过第一液体流出口7从加热冷却模块1流出。
图11示出了一种结构，该结构从左侧开始具有一个冷凝器区域2、一个布置在旁边的区域19、一个布置在旁边的降温区域20、一个区域4和一个蒸发器区域3。在左侧区域19处此外还布置有收集器15，制冷剂由上向下流经该收集器。在降温区域20处，从收集器15中流出的制冷剂和冷凝器区域2的冷却液进行热交换。制冷剂在上部末端通过第三液体流出口流入加热冷却模块1的区域19，然后成回环状流经冷凝器区域2，并进入收集器15的上部区域。冷却液最后也呈U型流经蒸发器区域3，并自上部的第三液体流出口11处从加热冷却模块1流出。
图12示出了一种和图11相同的结构，其区别在于，在冷凝器区域2的左侧末端区域布置有另一个区域18。该区域具有第三液体流入口10、第一液体流入口6和第一液体流出口7。和图10类似，通过该附加区域18可以实现液体输送的变化，尤其是用于加热冷却模块1中沿流动段12的制冷剂。制冷剂在冷凝器区域2中不是成回环状输送，而是流入加热冷却模块1的上部区域，并在冷凝器区域2中由上向下流动，并在该处流入收集器15中。因为在图12中也设有降温区域20，冷凝器区域2的冷却液在冷凝器区域2中既可以由下向上输送，也可以流入降温区域20处。两个液体流通过共同的流动段由第一液体流出口7从加热冷却模块1中流出。
下文的图13、图14和图15分别在左侧具有冷凝器区域2，在该冷凝器区域向右连接有降温区域20，此外，在右侧还具有布置有收集器15的区域4。其右侧还布置有蒸发器区域3。液体流入口和液体流出口6～11在图13的实施例中完全布置在区域4中。在降温区域20处，冷凝器区域2中的制冷剂和冷却液进行热交换。制冷剂流入区域4的下部末端区域，并在该处经过降温区域20流入冷凝器区域2，在该处制冷剂在上部区域返回至区域4和收集器15中。从收集器15的下部末端区域，制冷剂流经加热冷却模块1下部区域的膨胀阀5进入蒸发器区域3，在该处制冷剂向上流动，最后自上部的第三液体流出口11处从加热冷却模块1流出。不管是冷凝器区域2的冷却液，还是蒸发器区域3的冷却液，均分别呈U型沿着流动段13或者14流经加热冷却模块1。
图14示出了一种类似于13的结构，对此，额外在左侧末端区域设有一个至少在加热冷却模块1部分高度区域上延伸的区域18。在该区域尤其设有第三液体流入口10。其他的液体流入口和液体流出口6～9和11布置在右侧区域4处。通过区域18处的第三液体流入口10可以在加热冷却模块1内形成制冷剂的差异化输送。在制冷剂经过降温区域20流入收集器15的上部区域前，制冷剂流经冷凝器区域2的上部区域，然后向下呈U型重新向上流动。在该处，制冷剂通过加热冷却模块的下部区域返回降温区域20，并和冷凝器区域2的冷却液进行热交换。最后，制冷剂向上流动，并在上部区域向右进入区域4，此处制冷剂向下流动，并通过膨胀阀5进入蒸发器区域3中。在该处，制冷剂返回加热冷却模块1的上部末端区域，最后通过区域4的第三液体流出口11从加热冷却模块1中流出。
图15示出了一种类似的结构，对此，在冷凝器区域2的左侧布置有一个覆盖加热冷却模块1整个高度的区域18。在区域18处，尤其布置有第一液体流入口6、第三液体流入口10和第一液体流出口7。加热冷却模块1的流向绝大部分类似于图14所示的实施例。仅经过冷凝器区域2沿着流动段13的制冷剂输送存在差异，即制冷剂仅呈U型从左侧区域18通过加热冷却模块1的下部区域流入冷凝器区域2和降温区域20处，然后在此处向上流动，并通过共同的液体输送段从上部区域的液体流出口7流出。
图16示出了一种实施形式，其中，在冷凝器区域2的左侧设有一外部收集器16，此外还设有一至少在部分高度区域延伸的区域18，该区域布置在加热冷却模块1的上部末端。
在图16中，制冷剂通过上部的第三液体流入口10流入加热冷却模块1的左侧区域18，并流经冷凝器区域2的上部区域。在此处，制冷剂向下和向左返回外部收集器16中。在此处，制冷剂流经收集器16，且最终在收集器16的下部末端区域流经冷凝器区域2进入降温区域20，此处制冷剂向上流动，并呈U型偏转，最后重新向下流动。此处冷凝器区域2的冷却液进行热交换。
在制冷剂经过膨胀阀5流入蒸发器区域3，并在此处呈U型向上，最后向左返回区域4前，制冷剂在下部末端区域流入右侧的区域4。然后，制冷剂通过加热冷却模块1上部末端的第三液体流出口11流出。冷凝器区域2的冷却液在右侧区域4处流入下部区域，在此处分配至降温区域20和冷凝器区域2，冷却液向上流动，并经过共同的流动段后向右返回区域4，在该区域制冷剂在上部的第一液体流出口7流出。
图17示出了另一种实施例，其中左侧布置有区域18，该区域具有第一液体流入口6、第一液体流出口7和第三液体流入口10，在其右侧布置有冷凝器区域2，随后的右侧布置有降温区域，再右侧为内部热交换器17，然后的右侧为区域4以及最后的右侧为蒸发器区域3。制冷剂在左侧区域18的上部区域流入加热冷却模块1中，然后向右流入冷凝器区域2，此处制冷剂向下流动，并在下部末端区域流入降温段20处。在该处，制冷剂向上偏转，冷凝器区域2的制冷剂进行热交换。在上部区域输送有右侧内部热交换器17的制冷剂，此处制冷剂向下流动，然后向右经过区域4和安装在其中的膨胀阀5后流入右侧的蒸发器区域3。在蒸发器区域，制冷剂呈U型向上输送，最终在上部区域向左返回，在该处，制冷剂流入区域4中的收集器22中。在收集器22的下部末端区域，制冷剂流出，并返回内部热交换器17，然后制冷剂向上流动，向右返回区域4，并从加热冷却模块1的上部区域的第三液体流出口11处流出。
冷凝器区域2的制冷剂流入左侧区域18的下部区域，并沿两个相互平行走向的流动段向上流入降温区域20或者冷凝器区域2中，在该处经过一个共同的流动段后输送至上部的第一液体流出口7。
图17所示的收集器22为低压收集器，在该收集器内流动的为低压制冷剂。此外，还设有降压元件，该降压元件例如通过流动段的横截面缩窄进行表示。
图1～图17分别仅示出了加热冷却模块1的一种流动示意图。尤其在备选实施形式中也可以设有多个偏转，该偏转可以改善制冷剂或者冷却液在加热冷却模块1中的循环。同时，冷却液或者制冷剂的流动方向在备选实施形式中也可以进行逆转，以便相互顺流流动的区域由此形成相互的逆流流动，进而可以改善热交换。
图1～图17仅示出了一种示意图，但其在材料选择、尺寸和元件5之间的相互结构方面的解决方案并未作出限制。尤其是，各单独区域，例如冷凝器区域、内部热交换器、降温区域、收集器和蒸发器区域不同的排列可能性并非通过图1～图17的实施形式加以限制。图1～图17仅示出了可能结构的部分选择。
图1～图17的示意图分别示出了一种基座外表面视图，在该基座上布置有热交换元件。此外，基座也可以超出热交换元件进行延伸。在图1～图17中基座多次被划分为不同的区域4、18和19。上述区域均通过一个或者多个流动管道在基座的内部形成液体连通，由此可以在加热冷却模块的整个长度和宽度上实现液体输送。从一个热交换元件向其他热交换元件的液体输送优选通过共同的基座进行。在备选实施形式中，也可以设有浸入式套管和/或管道，该套管或管道直接通过其他热交换元件的一个进行输送。
在图1～图17的视图中，上部或者下部区域是指加热冷却模块1的上部末端区域或者加热冷却模块1的下部末端区域。但该方向说明仅基于加热冷却模块1的相对位置，并非说明绝对方向。
图18示出了根据本发明的加热冷却模块30的一种视图。加热冷却模块30由基座31构成，在该基座上布置有一个或者多个热交换元件。在图18中，在基座31上布置有冷凝器区域33，该冷凝器区域以堆叠片状结构由多个片状元件32构成。在图18中此外还示出了空间方向47和49，两个方向相互成直角。空间方向47说明的是加热冷却模块30在安装位置优选安装的方向。对此，方向47为由下向上的指向。
图19示出了加热冷却模块30的一种侧面视图，其中观察者的视线沿着空间方向49。
从左向右在加热冷却模块30的基座31上并排布置有冷凝器区域33、收集器34、内部热交换器35以及蒸发器区域36。单个的区域33、34、35和36分别相互间隔一定距离沿着共同的基座31进行布置。
基座31具有一个第一液体流入口41、一个第一液体流出口42、一个第二液体流入口43、一个第二液体流出口44、一个第三液体流入口45和一个第三液体流出口46。通过液体接口41、42尤其可以将冷却液输送过冷凝器区域33。通过液体接口43、44可以将第二种冷却液输送过蒸发器区域。液体接口45、46用于输入和输出流经加热冷却模块30的多个热交换元件33、34、35和36的制冷剂。
对此，液体流入口或者液体流出口的实际功能尤其取决于冷却液或者制冷剂的输送方向。也就是说恰好和名称相反，液体流入口也可以用作液体流出口，或者反之亦然。
液体接口41至46均布置在共同的基座31中。优选布置在基座31共同的外表面上。这使得加热冷却模块30与连接管道的连接特别简单。
在图19的实施例中，制冷剂流经冷凝器区域33，然后从该处流入收集器34中。制冷剂从收集器34流入内部热交换器35，并在热交换器处和流经安装在内部热交换器35后部的蒸发器区域36的制冷剂进行热交换。从内部热交换器35开始，制冷剂从加热冷却模块30的基座31中流出。在制冷剂的流动段39处，在内部热交换器35和蒸发器区域36之间的区域布置有膨胀阀40。该膨胀阀40优选为基座31的组成部件。
基座31具有多个流动管道，该流动管道尤其用于单个热交换元件33、34、35和36之间的液体输送。单个的热交换元件33至36通过朝向基座31的开口和基座31的各自流动管道形成液体连接，从而可以在单个的热交换元件33至36之间进行液体流动。
图20示出了一个从上方逆向于空间方向47的加热冷却模块30的一种视图。如图19所示，热交换元件33～36相互间隔一定距离布置在共同的基座31的表面。如图20的示意图所示，冷凝器区域33、内部热交换器35以及蒸发器区域以堆叠片状结构由多个片状元件相对堆叠而成。液体接口41～46布置在基座31的共同外表面上。液体接口41至46尤其可以由连接法兰构成，在该连接法兰上以简单的方式和方法连接连接管道。比较有利的方案是，连接管道通过可重新拆卸的连接件进行连接。优选在无需辅助工具的情况下进行连接。单个热交换元件33～36的液体流动可以通过大量不同结构的单个元件33～36加以实现。对此，可以在单独的热交换元件33～36中构成不同的流动管道和流动段。
图21示出了一种沿和图19所示相同方向的加热冷却模块30的视图。在共同的基座31上，从左侧开始并排布置有冷凝器区域33、收集器34、降温区域48、内部热交换器35以及蒸发器区域36。在图21中，蒸发器区域33如上文的图19和下文的附图所示沿着第一种冷却液的流动段38通过液体接口41、42进行流动。同样，蒸发器区域36同上文和下文的附图所示沿着第二冷却液的流动段37通过液体接口43、44进行流动。
和图19的区别在于，流动段38从冷凝器区域33开始具有一额外的回环，该回环在基座31内经由收集器34被输送至降温区域48。通过该方式，在降温区域48处，在流经冷凝器区域33的冷却液和沿着流动段39流经热交换元件33、34、35、36和48以及流经基座31的制冷剂之间可以进行进一步的热交换。
基座31上的单个元件也相互间隔一定距离进行布置，对此，尤其是在内部热交换器35和蒸发器区域之间布置有膨胀阀40。
图22示出了根据图20的查看方向由上方看加热冷却模块30的一种视图。在图22中，所有的热交换元件33、48、35和36直至收集器34均以堆叠片状方式有单个的片状元件构成。
在图21和22中尤其示出了制冷剂从冷凝器区域33输送至旁边的收集器34，并从此处通过基座31输送至降温区域48处。如上文所述，此处可以和冷凝器区域33的冷却液重新进行热交换。从降温区域48开始，制冷剂被输送至内部热交换器35，此处可以实现和部分已经经过蒸发器区域36的冷却液进行热交换。如上文附图所示，基座31中的流动管道在构成时应使得，可以实现图22的实施例所示的液体流动。膨胀阀40在图22中如上文附图和下文附图所示优选布置在基座31中或者和基座31相邻的位置。
图23示出了一种加热冷却模块30根据图21的观察方向的视图，在该加热冷却模块上除了收集器34、降温区域48和蒸发器区域36还布置有冷凝器区域33。冷凝器区域33以第一冷却液沿着流动段38进行流动。此外，冷却液也可以通过由基座31中的流动管道构成的回环输送至降温区域48。和图21类似，制冷剂也流经降温区域48。
制冷剂依次流经冷却液区域33、收集器34、降温区域48和蒸发器区域36。此处类似于图21的实施例，制冷剂和第一或者第二冷却液之间进行热交换。
冷凝器区域33、降温区域48和蒸发器区域36分别通过相互堆叠的多层片状元件构成，而收集器34优选由单独的元件构成。在备选实施形式中，收集器34也可以在结构上由相互堆叠的片状元件构成。
逆向于空间方向47由上方至加热冷却模块30视图的图24也示出了基座31中不同流动管道的结构。
图25示出了加热冷却模块30的一种备选排列方法，该模块示出了在基座31上的冷凝器区域33。由下往上指向期望的安装位置的空间方向47现在从基座31直至远离基座31的蒸发器区域33的末端区域。第二空间方向49与空间方向47成直角，同时平行于基座31。
图26示出了加热冷却模块30的一种备选排列方法。沿着安装位置由下向上的空间方向47平行于基座31的纵边。在所示的安装位置，热交换元件33、34、35和36由上向下进行布置。对此，冷凝器区域33位于上方，下方为收集器34、然后是内部热交换器35和蒸发器区域36，上述部件均布置在基座31共同的外表面。第一冷却液沿着流动段38沿平行于空间方向47的方向流经冷凝器区域33。同时，冷却液沿着液体接口43和44之间的流动段沿平行于空间方向47的方向流经蒸发器区域36。
如上文附图所示，制冷剂从蒸发器区域33开始，经由收集器34、内部热交换器35和蒸发器区域36，经过膨胀阀40进行输送，对此，在不同的区域和制冷剂或者冷却液进行热交换。
图27示出了图26的加热冷却模块30的一种视图，其中观察者的视线沿着图26的空间方向49。基座31向左具有热交换元件33～36，向右具有液体接口41至46。此外，在基座31中还布置有流动管道用于对单个热交换元件33～36进行液体连接。
与上述附图的区别在于，在图27中单个的热交换元件33～36分别具有不同的尺寸。由此，尤其可以独立于所需的冷却或者加热功率确定单个区域的尺寸。
单个的热交换元件33～36和48尤其可以以相互之间隔热的方式布置在基座31上。该特征适用于上述图1～27的所有实施例。通过该方式可以降低单个热交换元件33、34、35、36和48或者在热交换元件33、34、35、36和48中流动的冷却液和制冷剂之间不期望的热交换。
如上述附图所述，单个加热冷却模块30最终的安装方向相互之间可能和单个流动管道和流动段37、38和39的流动方向一样存在差异。通过该方式可以实现加热冷却模块30中不同的流动情况。
此外，在任何单个的热交换元件33～36和48上根据单个片状元件的结构或者片状元件之间的开口或者收集器34的结构也可以形成不同的液体流动。对此，尤其可以形成制冷剂和冷却液或者制冷剂和制冷剂相互顺流或者逆流流动的区域。此处，图18～27的示意图对单个热交换元件33～36和48的结构未作限制。单个的热交换元件33～36和48可以根据现有技术水平已经公开的针对单个冷凝器区域、蒸发器区域、收集器、内部热交换器或者降温区域的解决方案进行设计。图18～图27在上述方面无限制作用。
在图18～图27的补充说明中，在图1～图17的示意图中所示的单个流动方案也可以转移至根据图18～图27的根据本发明的实施例所述的加热冷却模块30。图1～图17并非对单个热交换元件相互连接的可能性进行最终的说明。该特征可以无限制地转移至图18～图27的结构形式。

Claims (14)

1.对至少两个冷却液回路进行温度调节的加热冷却模块(30)，具有一个蒸发器区域(36)和一个冷凝器区域(33)，其中蒸发器区域(36)具有一个第一流动段(37)，该流动段输送第一冷却液，冷凝器区域(33)具有第二流动段(38)，该流动段输送第二冷却液，此外，该加热冷却模块(30)还具有第三流动段(39)，该流动段输送一种制冷剂，其特征在于，蒸发器区域(36)和冷凝器区域(33)布置在共同的基座(31)上，该基座具有用于第一冷却液、第二冷却液和制冷剂的液体流入口(41、42、43、44、45、46)和液体流出口(41、42、43、44、45、46)，其中，基座(31)具有流动管道，该流动管道分别输送一种冷却液或者制冷剂，蒸发器区域(36)和冷凝器区域(33)通过流动管道和基座(31)的各液体流入口(41、42、43、44、45、46)以及各液体流出口(41、42、43、44、45、46)液体连通。
2.根据权利要求1所述的加热冷却模块(30)，其特征在于，在基座(31)的旁边或者内部安装一恒温膨胀阀(40)，制冷剂流经该膨胀阀。
3.根据上述任意一项权利要求所述的加热冷却模块(30)，其特征在于，在基座(31)的旁边或者内部安装一收集器(34)，该收集器用于收集和/或存储和/或过滤和/或干燥制冷剂。
4.根据上述任意一项权利要求所述的加热冷却模块(30)，其特征在于，在基座(31)旁布置一个内部热交换器(35)和/或降温区域(48)，对此，内部热交换器(35)和/或降温区域(48)同时和基座(31)的流动管道形成液体连通和液体输送。
5.根据上述任意一项权利要求所述的加热冷却模块(30)，其特征在于，蒸发器区域(36)和/或冷凝器区域(33)和/或内部热交换器(35)和/或降温区域(48)和/或收集器(34)以堆叠片状结构由多个片状元件(32)相互堆叠而成。
6.根据上述任意一项权利要求所述的加热冷却模块(30)，其特征在于，布置在基座(31)上的热交换元件(33，34，35，36，48)沿横向于片状堆叠体的堆叠方向的方向相邻布置在基座(31)的外表面上。
7.根据上述任意一项权利要求所述的加热冷却模块(30)，其特征在于，冷凝器区域(33)和/或蒸发器区域(36)和/或收集器(34)和/或内部热交换器(35)和/或降温区域(48)由共同的片状元件构成，由此单个的热交换元件(33、34、35、36、38)通过分隔元件在各自的片状元件中相互流体分离。
8.根据上述任意一项权利要求所述的加热冷却模块(30)，其特征在于，基座(31)具有流动管道，通过该流动管道可以让相互非直接相邻布置的热交换元件(33、34、35、36、38)相互流体连接在一起。
9.根据上述任意一项权利要求所述的加热冷却模块(30)，其特征在于，基座(31)由多个部分组成，其中，流动管道安装在基座(31)的内部，并通过一个罩盖元件或者多个罩盖元件向外进行覆盖。
10.根据上述任意一项权利要求所述的加热冷却模块(30)，其特征在于，液体流入口(41、42、43、44、45、46)和液体流出口(41、42、43、44、45、46)布置在基座(31)的共同外表面上。
11.根据上述任意一项权利要求所述的加热冷却模块(30)，其特征在于，具有液体流入口(41、42、43、44、45、46)和液体流出口(41、42、43、44、45、46)的基座(31)外表面和布置有热交换元件(33、34、35、36、48)的外表面相对。
12.根据上述任意一项权利要求所述的加热冷却模块(30)，其特征在于，单个热交换元件(33、34、35、36、48)相互之间热隔离。
13.根据上述任意一项权利要求所述的加热冷却模块(30)，其特征在于，单个的热交换元件(33、34、35、36、48)具有不同的外部尺寸和/或不同的内部体积。
14.根据上述任意一项权利要求所述的加热冷却模块(30)，其特征在于，基座(31)具有定位元件，该定位元件构成至少一个热交换元件(33、34、35、36、48)的容纳区域。
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