CN106711533A - 热交换装置 - Google Patents

Abstract

一种热交换装置，包括换热器、阀芯组件、线圈组件以及用于固定所述热交换装置的安装板，安装板包括一通孔以及凸台部，凸台部从安装板的正面向外凸出；凸台部用于固定安装阀芯组件或与阀芯组件配合安装，凸台部具有贯穿所述安装板的阀芯容纳腔；安装板的反面包括一连通阀芯容纳腔和通孔的连接槽；阀芯组件的阀座包括阀芯进口通道和阀芯出口通道，阀芯进口通道与连接槽连通，阀芯出口通道与第一流道连通，阀芯进口通道与第一流道不直接连通。本发明的热交换装置结构简单、紧凑且性能可靠，便于安装、抗振性能好且使用成本较低，同时又能够有效的抑制气液分层现象，便于系统的过热度控制，能够提高系统的整体性能。

Description

热交换装置

技术领域

本发明涉及一种热交换装置，应用于电动汽车电池等的热管理系统。

背景技术

一般的，在电动汽车的电池热管理系统中，电动汽车的电池工作时会产生热量，为保证电池的正常工作，需要对电池进行冷却，利用冷却液冷却是一种较常用的方式。通常的电池冷却装置包括换热器和膨胀阀，液态制冷剂通过膨胀阀的节流作用后进入换热器，制冷剂与冷却液在换热器中进行热交换，冷却液被冷却，冷却了的冷却液流到电池组冷却电池，冷却液流经电池组后温度升高，需要回到换热器进行冷却，如此循环。通常，换热器为板式换热器。

现有热管理系统中，换热器和膨胀阀都是单独的部件，通过管道等方式进行连接。换热器与膨胀阀之间有较大的距离，经过膨胀阀后的汽液两相状态的制冷剂会在这一段距离发生流动状态的变化，如汽液分层，这样会影响制冷效果。另外管路等连接部件会导致整个组件重量较重，还使整个组件的抗振性较差，容易出现连接管断裂等现象，成本也较高。

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热交换装置。

为实现上述目的，本发明提供一种热交换装置，包括换热器、阀芯组件、线圈组件以及用于固定所述热交换装置的安装板，其特征在于，所述换热器包括第一流道和第二流道，所述安装板的正面包括配合部，所述安装板包括位于配合部外侧的若干安装孔、位于配合部所在部位的一通孔以及凸台部，凸台部从所述安装板的正面向外凸出；凸台部用于固定安装所述阀芯组件或与所述阀芯组件配合安装，所述凸台部具有贯通孔使安装板在该部位形成贯穿所述安装板的阀芯容纳腔；所述安装板的反面包括一连通阀芯容纳腔和所述通孔的连接槽；

所述阀芯组件包括阀座，所述阀座包括上下两部分的第一部和第二部，所述第一部的一部分与所述阀芯容纳腔密封固定，所述第二部包括阀芯进口通道和阀芯出口通道，在所述阀芯进口通道和阀芯出口通道之间设置有节流孔，节流孔的的流通通道的大小可调，所述阀芯组件通过所述节流孔连通所述阀芯进口通道和阀芯出口通道；

所述阀芯进口通道与所述连接槽连通，所述阀芯出口通道与所述第一流道连通，所述阀芯进口通道与所述第一流道不直接连通。

所述凸台部凸起于所述安装板的正面一定的高度，所述第二部的外径小于所述第一部的外径，所述第二部的外径小于所述阀芯容纳腔的内径，所述第二部不与所述阀芯容纳腔的内壁接触，所述通孔通过所述连接槽、及与连接槽连通的第二部与所述阀芯容纳腔的内壁之间的空间与所述阀芯进口通道连通。

所述换热器包括换热芯体、以及分别位于所述换热芯体两端的端板和底板，所述端板包括位于四个角上的第一孔口、第二孔口、第三孔口和第四孔口，在所述第四孔口的外周侧还形成有一凸出于所述端板的板平面一定高度的中空的凸起部，凸起部的孔的内径小于等于所述第四孔口的内径；

所述安装板上形成有第一通孔、第二通孔、第三通孔，所述第一孔口与第一通孔相对应，所述第二孔口与第二通孔相对应，所述第三孔口与第三通孔相对应，所述第四孔口与阀芯容纳腔相对应。

并且所述阀芯容纳腔的内径大于等于第四孔口的内径，所述凸起部凸出于所述端板板平面的方向与所述凸台部凸出于安装板正面的方向相反。

所述第二部的下端伸入所述凸起部，所述第二部的下端与所述凸起部的孔的内壁之间设置有第二密封圈，所述阀芯出口通道直接与换热器的第一流道连通，所述阀芯进口通道的进口的至少一部分位于所述凸起部上方的阀芯容纳腔。

所述阀芯容纳腔从下至上依次包括内径逐渐增大的第一腔、第二腔和第三腔，其中所述第一腔的内壁设置有螺纹接口部，所述第一部的外壁上设置有与所述螺纹接口部相对应的外螺纹，所述阀座与所述凸台部螺纹固定安装，所述第二腔与所述第一部之间还设置有第一密封圈。

所述安装板的背面还设置有至少二个凸起于所述安装板背面一定高度的定位凸台，所述端板设置有与所述定位凸台相对应的定位孔，所述定位凸台与定位孔的配合安装。

所述凸台部的侧壁上还设置有用于固定所述线圈组件的螺纹固定部。

所述安装板包括第一安装板和第二安装板，所述第一安装板与第二安装板相配合，第二安装板相对靠近所述换热器；所述第一安装板形成有所述凸台部、通孔和连接槽，所述第二安装板形成有与所述阀芯容纳腔相配合的第二凸台部，所述第二凸台部的凸出于第二安装板的方向与所述第一凸台部凸出于第一安装板的方向相反；

所述第二凸台部伸入所述换热器的第一流道。

所述换热器在系统中作为蒸发器使用，所述第一流道用于制冷剂的流通，所述第二流道用于冷却液的流通；

所述通孔为第四通孔，所述热交换装置包括与第一通孔连通的第一接管、第二通孔连通的第二接管、第三通孔连通的第三接管以及第四通孔连通的第四接管，所述第一接管为冷却液出口管，所述第二接管为冷却液进口管，所述第四接管为制冷剂进口管，所述第三接管为所述制冷剂出口管，所述第四通孔的内径小于第三通孔的内径。

本发明将换热器和电子膨胀阀直接集成在一起，安装板的一部分具有阀体的功能，不需要连接部件，结构简单、紧凑且性能可靠，便于安装、抗振性能好且使用成本较低，同时又能够有效的抑制气液分层现象，便于系统的过热度控制，能够提高系统的整体性能。

附图说明

图1是本发明热交换装置的一实施例的立体示意图。

图2是图1所示热交换装置的安装板立体示意图。

图3是图2所示安装板的剖视示意图。

图4是图1所示热交换装置的端板立体示意图。

图5是图1所示热交换装置的端板和安装板安装对应立体示意图。

图6是图1所示热交换装置的剖视示意图。

图7是图6的局部放大示意图。

图8是本发明热交换装置另一实施例的端板和安装板的立体示意图。

具体实施方式

本发明的实施方式直接将安装板的一部分加工成具有电子膨胀阀阀体功能，可以直接将电子膨胀阀的阀芯组件和线圈组件固定安装在安装板，结构简单、紧凑且可靠性强，便于安装、抗振性能好且使用成本较低，而且还能够有效的抑制气液分层现象。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行说明。

图1至图7示出了本发明的一实施例的热交换装置，如图所示，热交换装置包括换热器10、阀芯组件22、线圈组件21、以及用以固定热交换装置的安装板3，同时，安装板3还用以固定连接换热器10、线圈组件21和阀芯组件22。

换热器10可以作为蒸发器使用，所述换热器10包括用于冷却液流通的第二流道及用于制冷剂流通的第一流道，其中所述第一流道包括制冷剂进口及制冷剂出口，第二流道包括冷却液进口及冷却液出口。所述冷却液进口可以与第二接管4连接，所述冷却液出口可以与第一接管1连接，所述制冷剂出口可以与第三接管5连接，所述制冷剂进口可以直接与阀芯组件22的出口连通。

所述换热器10还包括换热芯体、以及分别位于所述换热芯体两端的端板6和底板7。其中，换热芯体包括相互间隔层叠设置的若干个第一流通板和若干个第二流通板，各第一流通板和两边相邻的第二流通板之间形成第一流通通道和第二流通通道，第一流通板和一边相邻的第二流通板之间形成第一流通通道，则该第一流通板和另一边相邻的第二流通板之间形成第二流通通道。其中，第一流通通道为第一流道的一部分，第二流通通道为第二流道的一部分。在本实施例中，第一流通板和第二流通板采用同一形状结构的流通板8，叠装时，第一流通板相对于第二流通板旋转180°进行叠装。采用同一形状结构的流通板8，可以节省成本。

所述制冷剂进口与制冷剂出口、以及所述冷却液进口与冷却液出口可以设置于所述换热器10的同侧或者异侧，并且可以是四个口子中的任意两个。所述第一接管1、第二接管4及第三接管5均为铝合金管，且通过钎焊的方式与换热器10连接在一起；另外三个接管中也可以有部分或全部是通过钎焊与安装板3固定连接并通过安装板3与换热器10连接。

在实施方式中，换热器10为板式换热器，也可以是板翅式换热器，另外其它类型的换热器也同样能够适用。

如图2和图3所示，安装板3是由金属板材经冲压、机加工等工序加工形成或者压铸成型而成，板材可以采用铝合金材料。所述安装板3包括配合部及位于配合部外侧的若干安装孔36。在穿过安装孔36的安装方向上，安装孔36完全暴露在所述换热器10的外面，及安装孔36与换热芯体不发生干涉。如此设置，在用螺钉(未图示)穿过所述安装孔36而将热交换装置安装固定时，不会碰到换热器10。这种设计一方面降低了热交换装置的成本和安装难度，另一方面也降低了在安装时对换热器10的损坏机率。

这里应当指出，可以根据热交换装置的具体安装位置的需要来设置安装板3的形状结构以及安装孔36的具体位置和数量。

配合部包括用于固定安装第一接管1的第一通孔353、用于固定安装第二接管4的第二通孔352、用于固定安装第三接管5的第三通孔351、用于固定安装第四接管96的第四通孔34以及用于固定安装线圈组件21和阀芯组件22的凸台部32。其中第一通孔353和第二通孔352与换热器10的第二流道连通，第三通孔351与换热器10的第一流道连通。在本实施例中，第一通孔353和第二通孔352分别与换热器10的冷却液进口和冷却液出口连通，第三通孔351与换热器10的制冷剂出口连通。

第一通孔353和冷却液进口均为圆形且非同轴设置，第一通孔353的内径大于冷却液进口的内径，以形成台阶，从而便于与第一接管1的一端进行对接和定位，便于第一接管1的安装。同样的，第二通孔352和冷却液出口均为圆形且同轴设置，第二通孔352的内径大于冷却液出口的内径，以形成台阶，从而便于与第二接管4的一端进行对接和定位，便于第二接管4的安装。同样的，第三通孔351和制冷剂出口均为圆形且同轴设置，第三通孔351的内径大于制冷剂出口的内径，以形成台阶，从而便于与第三接管5的一端进行对接和定位，便于第三接管5的安装。

凸台部32凸起于安装板3板平面一定的高度，凸台部32形成有贯穿安装板的阀芯容纳腔33，阀芯容纳腔33从下至上依次包括内径逐渐增大的第一腔331、第二腔332和第三腔333，其中第一腔331的内壁设置有用于固定阀芯组件22的螺纹接口部321，第二腔332与第一腔331之间形成的台阶部用于安置密封圈，通过设置密封圈增加阀芯组件22固定在阀芯容纳腔33内的密封性。

凸台部32的侧壁还设置有用于固定线圈组件21的螺纹固定部322，通过螺纹固定部322使线圈组件21与安装板3固定安装。当然，螺纹固定部322也可以直接设置在安装板3的板面，另外也可以设置在阀芯组件。在本实施例中，螺纹固定部322设置在凸台部32可以提高线圈组件的安装稳定性。

这里将安装板3具有凸台部32的一面定义为安装板3的正面，将与换热器相接触的一面定义为安装板3的反面。在安装板3的反面还开设有一连接槽31，连接槽31连通第四通孔34和阀芯容纳腔33。

在安装板3的反面还可以设置有多个凸起于安装板3背面一定高度的定位凸台37，通过定位凸台37可以便于安装板3与换热器10的定位和安装。

如图4所示，端板6包括位于四个角的第一孔口63、第二孔口62、第三孔口61和第四孔口64，其中在第四孔口64的外周侧还形成有一凸出于端板6的板平面一定高度的中空的凸起部65，凸起部65的内径小于等于第四孔口的内径，凸起部65可以是通过冲压加工形成的冲孔结构。

在端板6上还可以设置与定位凸台37相对应的定位孔66，在安装时，通过定位凸台37与定位孔66的配合安装，可以快速的定位换热器和安装板，便于安装，也能够提高热交换装置的安装精度和良品率。

在换热器上，第一孔口63与第一通孔353相对应，第二孔口62与第二通孔352相对应，第三孔口61与第三通孔351相对应，第四孔口64与阀芯容纳腔33相对应，并且阀芯容纳腔33的内径大于等于第四孔口64的内径，可以使阀芯组件22的一部分穿过阀芯容纳腔33伸入凸起部65中。并且凸起部65凸出于端板6板平面的方向与凸台部32凸出于安装板3正面的方向相反。

当然凸起部65凸出于端板6板平面的方向也可以与凸台部32凸出于安装板3正面的方向相同，此时，凸起部65的高度应小于连接槽31的深度。本实施例的凸起部65的设置方式一方面可以减小安装板3的厚度，另一方面可以进一步的减小阀芯组件22的出口与换热器10之间的距离，从而提高换热器的换热性能。

如图6和图7所示，阀芯组件22包括阀座220，阀座220包括第一部225和第二部221，第一部225的外壁设置有与螺纹接口部321相对应的外螺纹，第一部225可以通过第一密封圈226和螺纹与凸台部32密封固定，第二部221的一部分可以通过密封圈223与凸起部65密封连接。第二部221设置有阀芯进口通道222和阀芯出口通道224，在阀芯进口通道222和阀芯出口通道224之间设置有节流孔，节流孔可以连通阀芯进口通道222和阀芯出口通道224。并且，第二部221的外径小于阀芯容纳腔33的内径，阀芯进口通道222的进口可以为多个，这样便于制冷剂从阀芯容纳腔33流入阀芯进口通道222。

第二部221的下端伸入凸起部65中，并通过设置第二密封圈223密封，阀芯出口通道224可以直接与换热器10的第一流道连通。阀芯进口通道222的进口的至少一部分位于凸起部65上方的阀芯容纳腔33，连接槽31可以通过阀芯组件容纳腔33和第二部221之间的空间与阀芯进口通道222连通。

当然，也可以不设置凸起部65，此时第二部221的外径大于第四孔口64的内径，阀芯出口通道224的出口的内径小于第四孔口64的内径，使第二部221压紧抵靠在端板6上。本实施例通过设置凸起部65，可以提高第二部221与凸起部65密封性能，防止内漏。

这样，制冷剂从第四孔口34流入后，经过连接槽31流向阀芯进口通道222，经过阀组件节流后的制冷剂通过阀芯出口通道224直接流入换热器10，可以很好的减少制冷剂的在中间距离的流动过程中产生气液分离现象，提高换热器的换热性能，可以较好的控制过热度，而且还能够提高热交换装置的抗振性能。

组装时，流通板8、端板6、底板7、安装板、第一接管1、第二接管4及第三接管5通过钎焊的形式焊接在一起。焊接前，首先将流通板8、端板6、底板7、安装板、第一接管1、第二接管4及第三接管5组装完成，利用专用的工装夹具进行压紧固定；然后，再将压装好的流通板8、端板6、底板7、安装板、第一接管1、第二接管4及第三接管5放入炉中进行焊接。焊接的方式可以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。焊接好以后，将阀芯组件22和线圈组件21依次安装于凸台部32。

图8示出了本发明的另一实施例，在本实施例中，安装板包括第一安装板301和第二安装板302，其中第一安装板301的结构与上述实施例中的安装板3的结构相同或者相近似，第一安装板301的正面设置有第一凸台部3201，第一凸台部3201形成有贯穿第一安装板301的阀芯容纳腔3301，第一安装板301的背面也设置有一连接槽311。第二安装板302与第一安装板301相配合，并且设置有与阀芯容纳腔331相配合的第二凸台部3302，第二凸台部3302的凸出于第二安装板302的方向与第一凸台部3201凸出于第一安装板301的方向相反，第二凸台部3302的结构和功能与上述实施例中的凸起部65相同或相似。其中，第一部225与第一凸台部3201密封固定，第二部221与第二凸台部332密封固定。

第一安装板301和第二安装板302可以通过焊接等方式连接在一起，本实施例的结构简单，安装方便，稳定性好。

本实施例的，其它结构和功能与上述实施例相同或者相似，这里不再一一赘述。

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)

1.一种热交换装置，包括换热器、阀芯组件、线圈组件以及用于固定所述热交换装置的安装板，其特征在于，所述换热器包括第一流道和第二流道，所述安装板的正面包括配合部，所述安装板包括位于配合部外侧的若干安装孔、位于配合部所在部位的一通孔以及凸台部，凸台部从所述安装板的正面向外凸出；凸台部用于固定安装所述阀芯组件或与所述阀芯组件配合安装，所述凸台部具有贯通孔使安装板在该部位形成贯穿所述安装板的阀芯容纳腔；所述安装板的反面包括一连通阀芯容纳腔和所述通孔的连接槽；

所述阀芯组件包括阀座，所述阀座包括上下两部分的第一部和第二部，所述第一部的一部分与所述阀芯容纳腔密封固定，所述第二部包括阀芯进口通道和阀芯出口通道，在所述阀芯进口通道和阀芯出口通道之间设置有节流孔，节流孔的流通通道的大小可调，所述阀芯组件通过所述节流孔连通所述阀芯进口通道和阀芯出口通道；

所述阀芯进口通道与所述连接槽连通，所述阀芯出口通道与所述第一流道连通，所述阀芯进口通道与所述第一流道不直接连通。

2.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，所述凸台部凸起于所述安装板的正面一定的高度，所述第二部的外径小于所述第一部的外径，所述第二部的外径小于所述阀芯容纳腔的内径，所述第二部不与所述阀芯容纳腔的内壁接触，所述通孔通过所述连接槽、及与连接槽连通的第二部与所述阀芯容纳腔的内壁之间的空间与所述阀芯进口通道连通。

3.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于，所述换热器包括换热芯体、以及分别位于所述换热芯体两端的端板和底板，所述端板包括位于四个角上的第一孔口、第二孔口、第三孔口和第四孔口，在所述第四孔口的外周侧还形成有一凸出于所述端板的板平面一定高度的中空的凸起部，凸起部的孔的内径小于等于所述第四孔口的内径；

所述安装板上形成有第一通孔、第二通孔、第三通孔，所述第一孔口与第一通孔相对应，所述第二孔口与第二通孔相对应，所述第三孔口与第三通孔相对应，所述第四孔口与阀芯容纳腔相对应。

4.根据权利要求3所述的热交换装置，其特征在于，并且所述阀芯容纳腔的内径大于等于第四孔口的内径，所述凸起部凸出于所述端板板平面的方向与所述凸台部凸出于安装板正面的方向相反。

5.根据权利要求4所述的热交换装置，其特征在于，所述第二部的下端伸入所述凸起部，所述第二部的下端与所述凸起部的孔的内壁之间设置有第二密封圈，所述阀芯出口通道直接与换热器的第一流道连通，所述阀芯进口通道的进口的至少一部分位于所述凸起部上方的阀芯容纳腔。

6.根据权利要求5所述的热交换装置，其特征在于，所述阀芯容纳腔从下至上依次包括内径逐渐增大的第一腔、第二腔和第三腔，其中所述第一腔的内壁设置有螺纹接口部，所述第一部的外壁上设置有与所述螺纹接口部相对应的外螺纹，所述阀座与所述凸台部螺纹固定安装，所述第二腔与所述第一部之间还设置有第一密封圈。

7.根据权利要求3至6任一项所述的热交换装置，其特征在于，所述安装板的背面还设置有至少二个凸起于所述安装板背面一定高度的定位凸台，所述端板设置有与所述定位凸台相对应的定位孔，所述定位凸台与定位孔的配合安装。

8.根据权利要求1至6任一项所述的热交换装置，其特征在于，所述凸台部的侧壁上还设置有用于固定所述线圈组件的螺纹固定部。

9.根据权利要求1或2所述的热交换装置，其特征在于，所述安装板包括第一安装板和第二安装板，所述第一安装板与第二安装板相配合，第二安装板相对靠近所述换热器；所述第一安装板形成有所述凸台部、通孔和连接槽，所述第二安装板形成有与所述阀芯容纳腔相配合的第二凸台部，所述第二凸台部的凸出于第二安装板的方向与所述第一凸台部凸出于第一安装板的方向相反；

所述第二凸台部伸入所述换热器的第一流道。

10.根据上述权利要求任一所述的热交换装置，其特征在于，所述换热器在系统中作为蒸发器使用，所述第一流道用于制冷剂的流通，所述第二流道用于冷却液的流通；

所述通孔为第四通孔，所述热交换装置包括与第一通孔连通的第一接管、第二通孔连通的第二接管、第三通孔连通的第三接管以及第四通孔连通的第四接管，所述第一接管为冷却液出口管，所述第二接管为冷却液进口管，所述第四接管为制冷剂进口管，所述第三接管为所述制冷剂出口管，所述第四通孔的内径小于第三通孔的内径。