CN106123408B - 换热器 - Google Patents

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Abstract

一种换热器，其可以包括：散热部分，在所述散热部分中堆叠多个板并且在所述多个板内形成彼此交叉布置的多个第一流动路径和多个第二流动路径，所述换热部分被构造成使分别经过所述第一流动路径和所述第二流动路径的工作流体互相换热；和局部膨胀部分，所述局部膨胀部分与所述散热部分的内侧整体地形成，与所述第二流动路径连接，并且被构造成使流入所述散热部分的工作流体中的一种工作流体的一部分绕道并且使绕道的工作流体与经过所述第一流动路径的工作流体换热。

Description

换热器
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年5月6日提交的韩国专利申请第10-2015-0063347号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种换热器，更具体地涉及一种使具有不同温度的工作流体换热的换热器。
背景技术
通常地，车辆的空调系统将车辆内的温度维持于合适的温度而不考虑外部温度的变化，并且维持舒适的室内环境。
空调系统包括作为主要构成元件的压缩器、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，所述压缩器压缩冷却剂；所述冷凝器冷凝通过压缩器压缩的冷却剂；所述膨胀阀使通过冷凝器冷凝和液化的冷却剂迅速膨胀；所述蒸发器通过在蒸发通过膨胀阀膨胀的冷却剂时使用冷却剂的蒸发潜热冷却空气，该空气吹入安装空调系统的车辆。
空调系统根据一般冷却循环进行操作，并且冷却剂从高温高压液体状态向低温低压气体状态连续相变，同时连续和重复地循环通过构成元件，从而进行冷却过程。
在此，高温高压液体冷却剂与低温低压气体冷却剂通过换热器互相换热，所述换热器具有安装在空调管中的双管结构，从而使冷却剂过冷。
然而，相关技术中的用于车辆的空调系统具有这样的结构：换热器再次使通过冷凝器冷凝的冷却剂过冷，使得冷却剂流动复杂，因此存在冷凝器的入口管和出口管内频繁出现压降的问题。
此外，冷凝器具有有限的尺寸，并且发动机室的内部空间狭小，因此冷却剂移动通过的空调管的长度有限，使得用于将冷却剂的温度降低至希望温度所需的最小长度不令人满意，因此性能系数(COP)(其为冷却性能相比于压缩器的消耗功率的系数)降低，由此空调系统的整个冷却性能和效率劣化。
公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面提供一种换热器，所述换热器使流入的高温高压液体冷却剂的一部分绕道和膨胀，使低温低压气体冷却剂与高温高压液体冷却剂换热，并且冷却高温高压液体冷却剂，从而通过改进冷却剂的局部冷却来改进空调系统的冷却性能。
根据本发明的各个方面，一种换热器可以包括：散热部分，在所述散热部分中堆叠有多个板并且在所述多个板内形成彼此交叉布置的多个第一流动路径和多个第二流动路径，所述换热部分被构造成使分别经过所述第一流动路径和所述第二流动路径的工作流体互相换热；和局部膨胀部分(sub-expansion part)，所述局部膨胀部分与所述散热部分的内侧整体地形成，与所述第二流动路径连接，并且被构造成使流入所述散热部分的工作流体中的一种工作流体的一部分绕道并且使绕道的工作流体与经过所述第一流动路径的工作流体换热。
所述局部膨胀部分可以包括：至少一个第三流动路径，所述第三流动路径通过连接孔与所述第二流动路径中的一个第二流动路径连接；和孔口，所述孔口被构造成使流入所述第三流动路径的工作流体膨胀。
所述工作流体可以包括：高温高压液体冷却剂，所述高温高压液体冷却剂由冷凝器供应并且在经过所述第一流动路径时部分地经过所述第三流动路径；和低温低压气体冷却剂，所述低温低压气体冷却剂由蒸发器供应并且经过所述第二流动路径。
所述散热部分可以包括：第一流入孔，所述第一流入孔在所述散热部分的第一表面的第一侧处形成并且与所述第一流动路径连接；第一排出孔，所述第一排出孔在所述散热部分的第二表面的第二侧处形成并且与所述第一流动路径连接；第二流入孔，所述第二流入孔在所述散热部分的第二表面的第一侧处形成并且与所述第二流动路径连接；和第二排出孔，所述第二排出孔在所述散热部分的第一表面的第二侧处形成并且与所述第二流动路径连接。
连接块可以安装在所述散热部分的一个表面上。
所述连接块可以包括：第一连接孔，所述第一连接孔在所述连接块的对应于所述第一流入孔的第一侧处形成，并且通过在所述连接块内形成的连接通道连接至所述第一流入孔；和第二连接孔，所述第二连接孔在所述连接块的对应于所述第二排出孔的第二侧处形成并且与所述第二排出孔连接。
所述第一连接孔可以通过所述孔口与所述第三流动路径连接。
下方盖可以安装在所述散热部分的第二表面上，并且连接口可以在所述下方盖中在分别对应于所述第一排出孔和所述第二流入孔的位置处整体地形成。
所述第三流动路径可以在接近所述第一流入孔的位置处设置在所述第一流动路径之间。
所述散热部分可以整体地安装在膨胀阀中。
所述散热部分可以使经过所述第一流动路径和所述第二流动路径的工作流体逆向流动并且使所述工作流体互相换热。
所述散热部分可以以板的形状形成，其中堆叠多个板。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体描述，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1为应用根据本发明的示例性换热器的空调系统的构造框图。
图2为根据本发明的示例性换热器的立体图。
图3A和图3B为根据本发明的示例性换热器的俯视图。
图4为沿着图3A的线A-A所呈现的横截面图。
图5为沿着图3B中的线B-B所呈现的横截面图。
图6为沿着图3B中的线C-C所呈现的横截面图。
图7为根据本发明的示例性换热器的操作状态图。
应当了解，所附附图并非按比例地绘制，显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
图1为应用根据本发明的示例性实施方案的换热器的空调系统的构造框图，图2、3A和3B为根据本发明的各个实施方案的换热器的立体图和俯视图，图4为沿着图3A的线A-A所呈现的横截面图，图5为沿着图3B中的线B-B所呈现的横截面图，图6为沿着图3B中的线C-C所呈现的横截面图。
参考图1，根据本发明的各个实施方案的换热器100应用于空调系统，所述空调系统包括压缩器10，所述压缩器10压缩冷却剂；冷凝器20，所述冷凝器20冷凝冷却剂；膨胀阀30，所述膨胀阀30使冷凝的冷却剂膨胀；和蒸发器40，所述蒸发器40使通过膨胀阀30膨胀的冷却剂蒸发。
在如上所述构造的空调系统中，压缩器10、冷凝器20、膨胀阀30、蒸发器40和换热器100通过连接管相互连接。
亦即，在各个实施方案中，换热器100设置在冷凝器20和膨胀阀之间，以及蒸发器40和压缩器10之间。从冷凝器20排出的冷却剂和从蒸发器40排出的冷却剂流入换热器100。
换热器100包括散热部分110和局部膨胀部分130，如图2至6中所示。
首先，将参考图4至6描述散热部分110，图4至6为沿着图3A和3B中所示的线A-A、B-B和C-C所呈现的横截面图。
在本示例性实施方案中，如图4至6中所示，在散热部分110中，堆叠多个板112并且在多个板112内设置彼此交叉的多个第一流动路径114和多个第二流动路径116，并且散热部分110使经过第一流动路径114和第二流动路径116的操作流体互相换热。
如上所述构造的散热部分110可以以板的形状形成，其中堆叠多个板112。
散热部分110设置有第一流入孔118、第一排出孔122、第二流入孔124和第二排出孔126。
第一流入孔118在散热部分110的一个表面的一侧处形成并且与第一流动路径114连接。
第一排出孔122在散热部分110的另一个表面的另一侧处形成并且通过第一流动路径114连接至第一流入孔118。
第二流入孔124在散热部分110的另一个表面的一侧处形成并且与第二流动路径116连接。第二流入孔124在与第一流入孔118相反方向上设置，所述第一流入孔118在散热部分110的一个表面上形成。
此外，第二排出孔126在散热部分110的一个表面的另一侧处形成并且通过第二流动路径116连接至第二流入孔124。第二排出孔126在与第一排出孔122相反方向上设置，所述第一排出孔122在散热部分110的另一个表面上形成。
同时，在各个实施方案中，作为一个示例性实施方案描述了第一流入孔118和第二流入孔124以及第一排出孔122和第二排出孔126分别在散热部分110的一个表面和另一个表面上形成，但是本发明并不限于此，并且第一流入孔118和第二流入孔124以及第一排出孔122和第二排出孔126的位置可以改变。
例如，第一流入孔118和第二流入孔124和第一排出孔122和第二排出孔126可以全部在散热部分110的两个表面之间的任一个表面上形成。
因此，散热部分110可以使通过第一流入孔118和第二流入孔124并经过第一流动路径114和第二流动路径116的工作流体的流逆向流动并且使工作流体换热。
在各个实施方案中，局部膨胀部分130在散热部分110内整体地形成从而与第二流动路径116连接。局部膨胀部分130使流入散热部分110的工作流体中的一种工作流体的一部分绕道并膨胀，并且使膨胀的工作流体与经过第一流动路径114的工作流体换热。
在此，局部膨胀部分130可以包括至少一个第三流动路径132和一个孔口134。
首先，第三流动路径132通过散热部分110内的连接孔136连接至第二流动路径116中的一个第二流动路径116。第三流动路径132可以在散热部分110内的两个柱中形成。
在此，第三流动路径132可以在靠近第一流入孔118的位置处分别设置在基于图3A和3B位于上侧的第一流动路径114的上侧和下侧处。
亦即，第三流动路径132在散热部分110的内侧的一侧处形成并且第一流动路径114插入其间。第三流动路径132使流入第三流动路径132的工作流体与经过第一流动路径114的工作流体换热。
因此，经过第三流动路径132的工作流体与经过设置在第三流动路径132之间的第一流动路径114的工作流体换热。然后，第三流动路径132的工作流体通过连接孔136与经过第二流动路径118的工作流体混合，并且通过第二排出孔126排出至散热部分110的外部。
然后，孔口134使流入第三流动路径的工作流体的一部分膨胀进入流入第一流入孔118的工作流体。
孔口134为改变通道的直径使其变窄并且控制工作流体的流动的通道，并且当工作流体经过其中时通过绝热膨胀改变压力。亦即，当流入第一流入孔118的工作流体的一部分流入孔口134时，孔口134通过使用工作流体的压力变化和相变使工作流体的一部分膨胀。
因此，工作流体可以在经过孔口134时绝热膨胀从而相变。
孔口134的定义和功能对本领域技术人员来说是显然的，因此将省略其详细描述。
同时，在各个实施方案中，工作流体可以由高温高压液体冷却剂和低温低压气体冷却剂形成，所述高温高压液体冷却剂由冷凝器20供应并且在经过第一流动路径114时一部分经过第三流动路径136，所述低温低压气体冷却剂由蒸发器40供应并且经过第二流动路径116。
亦即，流入第三流动路径132的工作流体由高温高压液体冷却剂形成，当经过孔口134时膨胀，并且相变至气体和液体混合的低温低压混合冷却剂，从而经过第三流动路径132。
同时，在本示例性实施方案中，连接块140可以安装在散热部分110的一个表面上。
连接块140可以设置有分别在其一侧和另一侧处形成的第一连接孔142和第二连接孔144。
首先，第一连接孔142在对应于第一流入孔118的一侧处形成，并且通过在其中形成的连接通道146与第一流入孔118连接。
在此，第一连接孔142可以通过孔口134与第三流动路径132连接。因此，从冷凝器20流动的冷却剂流入连接孔142，并且一部分冷却剂通过孔口134流入第三流动路径132。
在各个实施方案中，第二连接孔144在对应于第二排出孔126的另一侧处形成，并且与第二排出孔126连接。
此外，通孔H在第一连接孔142和第二连接孔144之间形成同时经过散热部分110。当安装换热器100时，紧固螺栓可以插入通孔H。
如上所述构造的连接块140可以有效地将分别连接至压缩器10和冷凝器20的连接管连接至散热部分110。
同时，下方盖150可以安装在散热部分110的另一个表面上。
连接口P可以在分别对应于第一排出孔122和第二流入孔124的位置处与下方盖150整体地形成。因此，散热部分110可以通过下方盖150的连接口P与膨胀阀30整体地安装。
下文将详细描述根据本发明的各个实施方案的换热器100的操作及动作。
图7为根据本发明的各个实施方案的换热器的操作状态图。
首先，如图7的S1中所示，从冷凝器20排出的高温高压液体冷却剂流入连接块140的第一连接孔142，经过连接通道146和第一流入孔118，并且流入散热部分110的第一流动路径114。
在该情况下，局部膨胀部分130使流入第一连接孔118的高温高压液体冷却剂的一部分经过孔口134并且流入第三流动路径132。高温高压液体冷却剂通过孔口134膨胀并且相变至低温低压混合冷却剂。
因此，经过第三流动路径132的工作流体由低温低压混合冷却剂形成，其中气体冷却剂和液体冷却剂混合。
混合冷却剂可以与经过第一流动路径114的液体冷却剂相互换热并且通过连接孔136流入第二流动路径116。
同时，经过第一流动路径114的液体冷却剂在散热部分110内与混合冷却剂和下文描述的低温低压气体冷却剂相互换热，然后通过第一排出孔122排出至散热部分110的外部。
如上所述，通过第一排出孔122排出的冷却剂流入膨胀阀30。
然后，如图7的S2中所示，从蒸发器40排出的低温低压气体冷却剂流入散热部分110的第二流入孔124并且经过第二流动路径116。
因此，经过第一流动路径114的液体冷却剂与经过第二流动路径116的低温低压气体冷却剂和经过第三流动路径132的低温低压混合冷却剂互相换热从而冷却。
在此，当以与经过第二流动路径116和第三流动路径132的气体冷却剂和混合冷却剂相反的方向流动时，经过第一流动路径114的液体冷却剂可以有效地换热。
此外，根据各个实施方案的换热器100可以通过局部膨胀部分130使从冷凝器20流动的液体冷却剂的一部分绕道，使绕道的冷却剂膨胀，并且使膨胀的冷却剂相变至低温低压混合冷却剂，然后使用相变的混合冷却剂来与液体冷却剂换热。
因此，换热器100维持流动冷却剂的总流动速度，并且降低通过膨胀阀30流入蒸发器40的冷却剂的温度和流入压缩器10的冷却剂的温度。
因此，当应用根据本发明的各个实施方案的如上所述构造的换热器100时，堆叠多个板112，并且使一部分高温高压流动液体冷却剂绕道和膨胀，高温高压冷却剂与低温低压气体冷却剂互相换热并且冷却，从而有可能通过改进冷却剂的局部冷却来改进空调系统的冷却性能。
此外，冷却剂的局部冷却的改进使冷却剂的温度降低至希望温度并且将低温冷却剂供应至压缩器10，从而可以改变性能系数(COP)(其为冷却性能相比于压缩器的消耗功率的系数)。
此外，当操作空调系统时，COP的改进可以改进车辆的燃料效率。
此外，相比于相关技术中的管式换热器，可以通过简化空调管的布局改进空间利用，并且可以避免由于管长度的增加而造成的车辆的NVH性能的劣化。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性具体实施方式的特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (10)

1.一种换热器，包括：
散热部分，其中堆叠有多个板并且在所述多个板内形成彼此交叉布置的多个第一流动路径和多个第二流动路径，换热部分被构造成使分别经过所述第一流动路径和所述第二流动路径的工作流体互相换热；和
局部膨胀部分，其与所述散热部分的内侧整体地形成，与所述第二流动路径连接，并且被构造成使流入所述散热部分的工作流体中的一种工作流体的一部分绕道并且使绕道的工作流体与经过所述第一流动路径的工作流体换热，
其中所述局部膨胀部分包括：
至少一个第三流动路径，其通过连接孔与所述第二流动路径中的一个第二流动路径连接；和
孔口，其流体连接到第三流动路径，并且构造成通过孔口将工作流体连续地供应到第三流动路径，同时使工作流体膨胀，
其中，孔口是压缩工作流体，控制工作流体的流动并在工作流体通过孔口时通过绝热膨胀改变工作流体压力的通道，
所述工作流体包括：
高温高压液体冷却剂，其由冷凝器供应并且在经过所述第一流动路径时部分地经过所述第三流动路径；和
低温低压气体冷却剂，其由蒸发器供应并且经过所述第二流动路径，
所述孔口为改变通道的直径使其变窄并且控制工作流体的流动的通道，并且当工作流体经过其中时通过绝热膨胀改变压力，当流入第一流入孔的工作流体的一部分流入孔口时，孔口通过利用工作流体的压力变化和相变使工作流体的一部分膨胀。
2.根据权利要求1所述的换热器，其中所述散热部分包括：
所述第一流入孔，其在所述散热部分的第一表面的第一侧处形成并且与所述第一流动路径连接；
第一排出孔，其在所述散热部分的第二表面的第二侧处形成并且与所述第一流动路径连接；
第二流入孔，其在所述散热部分的第二表面的第一侧处形成并且与所述第二流动路径连接；和
第二排出孔，其在所述散热部分的第一表面的第二侧处形成并且与所述第二流动路径连接。
3.根据权利要求2所述的换热器，其中在所述散热部分的一个表面上安装有连接块。
4.根据权利要求3所述的换热器，其中所述连接块包括：
第一连接孔，其在所述连接块的对应于所述第一流入孔的第一侧处形成，并且通过在所述连接块内形成的连接通道连接至所述第一流入孔；和
第二连接孔，其在所述连接块的对应于所述第二排出孔的第二侧处形成并且与所述第二排出孔连接。
5.根据权利要求4所述的换热器，其中所述第一连接孔通过所述孔口与所述第三流动路径连接。
6.根据权利要求2所述的换热器，其中在所述散热部分的第二表面上安装有下方盖，并且连接口在所述下方盖中在分别对应于所述第一排出孔和所述第二流入孔的位置处整体地形成。
7.根据权利要求2所述的换热器，其中所述第三流动路径在接近所述第一流入孔的位置处设置在所述第一流动路径之间。
8.根据权利要求1所述的换热器，其中所述散热部分整体地安装在膨胀阀中。
9.根据权利要求1所述的换热器，其中所述散热部分使经过所述第一流动路径和所述第二流动路径的工作流体逆向流动并且使所述工作流体互相换热。
10.根据权利要求1所述的换热器，其中所述散热部分以板的形状形成，其中堆叠多个板。
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