CN108709342B - 一种新能源汽车水冷式冷凝器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源汽车水冷式冷凝器，包括冷凝器本体和风机组件，冷凝器本体包括相互套装并固定的外管和内管，内管的内腔形成了冷媒流动通道，内管和外管之间的空间形成了水流动通道，外管的两端分别设置有进水接头和出水接头，内管的两端分别设置有冷媒入口接头和冷媒出口接头，进水接头和出水接头均与水流动通道连通，所述冷媒入口接头和冷媒出口接头均与冷媒流动通道连通，所述外管的外部设置有导热翅片，风机组件设置于冷凝器本体一侧用于对冷凝器本体吹风或吸风。该水冷式冷凝器利用相互套装的内管和外管来实现介质水与高温冷媒的热交换，从而方便回收高温冷媒中的热量，使新能源汽车中的热能利用更合理达到节能的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种水冷式冷凝器，尤其涉及一种新能源汽车上使用的水冷式冷凝器。
背景技术
冷凝器是空调系统中的一种常规器件，在新能源汽车的空调系统中，冷凝器的主要作用是将压缩机压缩后产生的高温冷媒进行散热，使冷媒的温度降低。因此冷凝器的工作过程是一个放热的过程中。
然目前的冷凝器的散热方式一般采用风冷，冷凝器包括用于与压缩机出口连通的冷媒流动管路，冷媒流通管路上设置有导热翅片，并在冷媒流通管路的一侧设置有风机，高温的冷媒在管路中流动时，风机会对冷媒进行风冷，而导热翅片可提高风冷效果。
然目前的这种冷凝器存在以下缺点：1.风冷的效果较差，见效慢；2.高温的冷媒中的热量被流动的空气带走，造成了热量的浪费，尤其是在新能源汽车中，由于汽车的动力来源于电池，因此，这高温冷媒中的这部分热量并没有得到合理的利用，这样就造成了新能源汽车中热能管理系统并不合理，热能利用率不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种新能源汽车上使用的水冷式冷凝器，该水冷式冷凝器利用相互套装的内管和外管来实现介质水与高温冷媒的热交换，从而方便回收高温冷媒中的热量，使新能源汽车中的热能利用更合理达到节能的目的。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种新能源汽车水冷式冷凝器，包括冷凝器本体和风机组件，所述冷凝器本体包括相互套装并固定的外管和内管，所述内管的内腔形成了冷媒流动通道，所述内管和外管之间的空间形成了水流动通道，该冷媒流动通道和水流动通道相互独立，所述外管的两端分别设置有进水接头和出水接头，所述内管的两端分别设置有冷媒入口接头和冷媒出口接头，所述进水接头和出水接头均与水流动通道连通，所述冷媒入口接头和冷媒出口接头均与冷媒流动通道连通，所述外管的外部设置有导热翅片，所述风机组件设置于冷凝器本体一侧用于对冷凝器本体吹风或吸风。
作为一种优选的方案，所述内管和外管均为盘管，所述导热翅片设置于所述盘管的直线管段上，所述外管的入口端与所述进水接头焊接固定，所述外管的出口端与所述出水接头焊接固定，所述内管的入口端从外管的入口端伸出并贯穿所述进水接头，内管的入口端与冷媒入口接头焊接固定，所述内管的出口端从外管的出口端伸出并贯穿所述出水接头，该内管的出口端与冷媒出口接头焊接固定。
作为一种优选的方案，所述内管和外管的数量为多根且均为直管，相邻直管之间设置了所述的导热翅片，所述进水接头、出水接头、冷媒入口接头和冷媒出口接头均为管状结构且分别设置有水流入主通道、水流出主通道、冷媒流入主通道和冷媒流出主通道，所有的外管的入口端均与进水接头焊接固定，所有的外管的出口端均与出水接头焊接固定，所有的内管的入口端均贯穿所述进水接头后与冷媒入口接头焊接固定，所有的内管的出口端均贯穿所述出水接头后与冷媒出口接头焊接固定，所有的内管的内腔均与冷媒流入主通道和冷媒流出主通道连通，所有的内管和外管之间的空间均与水流入主通道和水流出主通道连通。
作为一种优选的方案，所述内管的外壁上或者外管的内壁上设置有若干个支撑加强筋，该支撑加强筋支撑所述内管和外管之间。
作为一种优选的方案，所述内管的内壁上设置有将冷媒流动通道分隔成若干个小流道的分隔筋板。
作为一种优选的方案，所述内管和外管均为扁管且为一体成型结构。
作为一种优选的方案，设定该内管的宽度为W，小流道的数量为N，宽度W与数量N的比值处于1.2-5之间；内管的厚度D为1.5-5mm，支撑加强筋的高度H为0.25-1.5mm。
作为一种优选的方案，所述风机组件包括集风罩和至少一个冷凝风机，所述集风罩设置于冷凝器本体的一侧，所述冷凝风机设置在集风罩上，冷凝风机的出风侧或吸风侧朝向冷凝器本体。
作为一种优选的方案，所述出水接头和进水接头的结构相同，所述进水接头包括接头本体，该接头本体上设置有外管连接插口、内管贯通插口和连接头安装口，所述外管连接插口和内管贯通插口同心设置，所述外管的入口端插入外管连接插口且焊接固定，所述内管贯穿内管贯通插口后并与接头本体焊接固定，所述接头本体内设置有将水流动通道与连接头安装口相连通的连通腔室，该连接头安装口处安装有连接头。
作为一种优选的方案，所述导热翅片包括若干段翅片本体，该翅片本体固定在外管的外壁，该翅片本体为波纹状结构或者设置开窗，位于冷凝器外侧边缘的翅片本体上设置有边板。
采用了上述技术方案后，本发明的效果是：由于所述冷凝器本体包括相互套装并固定的外管和内管，所述内管的内腔形成了冷媒流动通道，所述内管和外管之间的空间形成了水流动通道，该冷媒流动通道和水流动通道相互独立，所述外管的两端分别设置有进水接头和出水接头，所述内管的两端分别设置有冷媒入口接头和冷媒出口接头，所述进水接头和出水接头均与水流动通道连通，所述冷媒入口接头和冷媒出口接头均与冷媒流动通道连通，所述外管的外部设置有导热翅片，所述风机组件设置于冷凝器本体一侧用于对冷凝器本体吹风或吸风，因此，该冷凝器连接在空调系统后，由于高温冷媒从内管中流动时会与水流动通道中的水进行换热，这样冷媒的降温速度快，而水温提高后可以用于新能源汽车中的电池升温或者用于新能源汽车空调系统中的HVAC的暖风芯子中，用于对车内供暖，这样就无需在使用其他的电加热方式对电池升温或车内供暖，或者可以利用该水冷式冷凝器可以降低现有新能源汽车中的电加热装置的耗电，达到节能的作用。
综上所述，该水冷式冷凝器可以回收高温冷媒中的热量，使新能源汽车中的热能利用更加合理，节约了能源，一定程度上提高了电池的续航能力。
又由于所述内管和外管均为盘管，所述导热翅片设置于所述盘管的直线管段上，所述外管的入口端与所述进水接头焊接固定，所述外管的出口端与所述出水接头焊接固定，所述内管的入口端从外管的入口端伸出并贯穿所述进水接头，内管的入口端与冷媒入口接头焊接固定，所述内管的出口端从外管的出口端伸出并贯穿所述出水接头，该内管的出口端与冷媒出口接头焊接固定，采用了上述结构后，内管和外管的固定非常可靠，不易出现泄漏的现象，同时由于是设置成盘管的形状，因此，在同样的空间的情况下尽可能的延长了冷媒和水的换热时间，提高热交换效果。
又由于所述内管和外管的数量为多根且均为直管，相邻直管之间设置了所述的导热翅片，所述进水接头、出水接头、冷媒入口接头和冷媒出口接头均为管状结构且分别设置有水流入主通道、水流出主通道、冷媒流入主通道和冷媒流出主通道，所有的外管的入口端均与进水接头焊接固定，所有的外管的出口端均与出水接头焊接固定，所有的内管的入口端均贯穿所述进水接头后与冷媒入口接头焊接固定，所有的内管的出口端均贯穿所述出水接头后与冷媒出口接头焊接固定，所有的内管的内腔均与冷媒流入主通道和冷媒流出主通道连通，所有的内管和外管之间的空间均与水流入主通道和水流出主通道连通，采用上述结构，外管和内管的制作加工非常简单，内管和外管之间也不易出现介质泄漏的现象，而采用直管的方式可以减少流动阻力，进而可增加流速和流量，与盘管的结构相比，盘管是通过增加换热时间(换热流动路径长度)来提高换热效率，而该方案是通过增加单位时间的流量同样也可提高热交换效率。
又由于所述内管的外壁上或者外管的内壁上设置有若干个支撑加强筋，该支撑加强筋支撑所述内管和外管之间。该支撑加强筋可以有效的支撑并定位内管，实现内管和外管的准确套装，也加强了整个外管和内管所形成的管状结构的强度，当然，该支撑筋加强的存在也一定程度增加了导热面积提高了热交换的效率。
又由于所述内管的内壁上设置有将冷媒流动通道分隔成若干个小流道的分隔筋板，该分隔筋板可以加强内管的强度。
又由于所述风机组件包括集风罩和至少一个冷凝风机，所述集风罩设置于冷凝器本体的一侧，所述冷凝风机设置在集风罩上，冷凝风机的出风侧或吸风侧朝向冷凝器本体，该风机组件利用集风罩时冷凝风机产生的风全部吹向冷凝器本体上，提高散热效果，尤其是在无需回收高温冷媒中的热量时，该冷凝风机产生的流动风可以实现风冷，确保冷凝器在夏天正常使用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例1隐藏了风机组件的正面结构示意图；
图2是图1中显示了风机组件后的俯视图；
图3是实施例1的内管和外管套装后的横向剖视图；
图4是实施例1中其中一种形式的外管横向剖视图；
图5是实施例1中其中一种形式的内管的横向剖视图；
图6是实施例1中另一种形式的外管的横向剖视图；
图7是实施例1中另一种形式的内管的横向剖视图；
图8是进水接头、冷媒入口接头、内管、外管的连接剖视图；
图9是本发明实施例2隐藏了风机组件的正面结构示意图；
图10是图9中显示了风机组件后的俯视图；
附图中：1.冷凝器本体；101.外管；1011.支撑加强筋；102.内管；1021.分隔筋板；1022.支撑加强筋；103.进水接头；1031.接头本体；1032.外管连接插口；1033.内管贯通插口；1034.连接头安装口；1035.连通腔室；1036.连接头；104.冷媒入口接头；105.出水接头；1051.水流出主通道；106.冷媒出口接头；107.冷媒流动通道；108.水流动通道；109.导热翅片；1091.翅片本体；1092.边板；2.风机组件；21.集风罩；22.冷凝风机。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
如图1至图8所示，一种新能源汽车水冷式冷凝器，包括冷凝器本体1和风机组件2，所述冷凝器本体1包括相互套装并固定的外管101和内管102，所述内管102的内腔形成了冷媒流动通道107，所述内管102和外管101之间的空间形成了水流动通道108，该冷媒流动通道107和水流动通道108相互独立，
所述外管101的两端分别设置有进水接头103和出水接头105，所述内管102的两端分别设置有冷媒入口接头104和冷媒出口接头106，所述进水接头103和出水接头105均与水流动通道108连通，所述冷媒入口接头104和冷媒出口接头106均与冷媒流动通道107连通，所述外管101的外部设置有导热翅片109，所述风机组件2设置于冷凝器本体1一侧对冷凝器本体1吹风或者吸风。该风机组件2具有两种结构形式，采用正压吹风或者负压吸风均可实现冷凝器本体的风冷。
将该水冷式冷凝器连接在空调系统中，冷媒入口接头104和冷媒出口接头106连接在冷媒流动管路中，冷媒经过压缩机压缩后从压缩机的高压出口流出，通过冷媒入口接头104进入，经过内管102中的冷媒流动通道107后从冷媒出口接头106流出，而进水接头103和出水接头105连接在水循环系统中，冷媒和水在各自的通道中流动会进行热交换，高温的冷媒经过热交换后温度降低，而介质水的温度会升高，温度升高的水可以用于新能源汽车的电池加热或者车内空调供暖中，这样可以配合新能源汽车中现有的电加热方式，两种加热方式相结合，使热能的使用率提高，减少了能量浪费，这样电加热方式的功耗可以降低，用于整车热能管理系统中的耗电量减少，从而变相的提高新能源汽车的续航能力。
如图1所示，所述内管102和外管101均为盘管，所述导热翅片109设置于所述盘管的直线管段上，所述外管101的入口端与所述进水接头103焊接固定，所述外管101的出口端与所述出水接头105焊接固定，所述内管102的入口端从外管101的入口端伸出并贯穿所述进水接头103，内管102的入口端与冷媒入口接头104焊接固定，所述内管102的出口端从外管101的出口端伸出并贯穿所述出水接头105，该内管102的出口端与冷媒出口接头106焊接固定。
如图3至图7所示，所述内管102和外管101可以为一体成型设置，也可以为分体设置，如图3所示，图3为内管102和外管101的横向剖视图，其中内管102和外管101之间设置了支撑加强筋1011(1022)；同时，所述内管102的内壁上设置有将冷媒流动通道107分隔成若干个小流道的分隔筋板1021。通过支撑加强筋1011(1022)和分隔筋板1021可以增加内管102和外管101的整体强度，也提高了热交换面积，方便换热。
该内管102和外管101通过模具一次性挤压成型后然后再进行弯曲成型形成盘管结构。而本实施例中提到的介质水可以选用自来水或者水与防冻剂的混合物，当然也可以采用其他的常用换热介质。
而如图4至图7所示，该内管102和外管101为分体式结构，其结构形式有两种。如图4和图5所示，所述外管101的内壁上设置有若干个支撑加强筋1011，该支撑加强筋1011支撑所述内管102和外管101之间，而内管102的外壁光滑，在实际成型时，将内管102插入到外管101内，内管102的外壁与支撑加强筋1011接触，内管102和外管101先在直管状态下套装然后弯曲成型形成盘管结构。该内管102和外管101的材质可为铝或者铜材质制成。
如图6和图7所示，所述内管102的外壁上设置有若干个支撑加强筋1022，而外管101的内壁光滑，该支撑加强筋1022支撑所述内管102和外管101之间。通过所述的支撑加强筋1022可以定位并支撑内管102，装配更加方便。
内管102和外管101均为扁管，设定该内管102的宽度为W，小流道的数量为N，宽度W与数量N的比值处于1.2-5之间；优选的，W与N的比值处于2-4之间。内管102的厚度D为1.5-5mm，支撑加强筋10221011的高度H为0.25-1.5mm。优选的，D处于1.8-3.5mm，H处于0.45-1.1mm之间。
再如图1和图2所示，所述风机组件2包括集风罩21和至少一个冷凝风机22，所述集风罩21设置于冷凝器本体1的一侧，所述冷凝风机22固定在集风罩21上，冷凝风机22的出风侧或者吸风侧朝向冷凝器本体1。所述导热翅片109包括若干段波纹状结构的翅片本体1091，该翅片本体1091固定在外管101的外壁，其固定方式采用焊接固定，当然不排出其他的固定方式，其中，处于盘管范围内的翅片本体1091分别于相邻的外管101的直管段固定，而位于冷凝器外侧边缘的翅片本体1091上设置有边板1092。
当然该翅片本体1091的形状还可以为其他的形状，例如翅片本体1091设置了开窗，同样为了方便空气流动带走热量。
如图8所示，所述出水接头105和进水接头103的结构相同，所述进水接头103包括接头本体1031，该接头本体1031上设置有外管连接插口1032、内管贯通插口1033和连接头安装口1034，所述外管连接插口1032和内管贯通插口1033同心设置，所述外管101的入口端插入外管连接插口1032且焊接固定，所述内管102贯穿内管贯通插口1033后并与接头本体1031焊接固定，这样就使水流动通道108和冷媒流动通道107分隔使其相互独立，所述接头本体1031内设置有将水流动通道108与连接头安装口1034相连通的连通腔室1035，该连接头安装口1034处安装有连接头1036。
实施例2
如图9和图10所示，本实施例的结构和实施例1的结构基本相同，只是冷凝器本体1的结构形式进行变化，实施例1中的内管102和外管101成型为盘管式结构，而本实施例中所述内管102和外管101的数量为多根且均为直管，相邻直管之间设置了所述的导热翅片109，所述进水接头103、出水接头105、冷媒入口接头104和冷媒出口接头106均为管状结构且分别设置有水流入主通道、水流出主通道1051、冷媒流入主通道和冷媒流出主通道，从图9中可以看出，出水接头105的局部剖视图中，出水接头105为管状结构，水流出主通道1051为竖直方向的通道，该水流主通道的目的是将所有的外管101与其上方的出水口连通。所有的外管101的入口端均与进水接头103焊接固定，所有的外管101的出口端均与出水接头105焊接固定，所有的内管102的入口端均贯穿所述进水接头103后与冷媒入口接头104焊接固定，所有的内管102的出口端均贯穿所述出水接头105后与冷媒出口接头106焊接固定，所有的内管102的内腔均与冷媒流入主通道和冷媒流出主通道连通，所有的内管102和外管101之间的空间均与水流入主通道和水流出主通道1051连通。
本实施例中，冷媒从冷媒入口接头104进入到冷媒流入主通道中，然后再分流到内管102的冷媒流动通道107中，最终又汇集到冷媒流出主通道中流出；同样，介质水从进水接头103进入到水流入主通道中，然后分流到内管102和外管101之间的水流动通道108中，最终汇集到水流出主通道1051中流出。该冷凝器本体1可以减少流动阻力，增大流量，继而可以提高换热效果。
本发明中的冷凝器结构巧妙，可以回收利用高温冷媒中热量。
目前的新能源汽车的热能管理系统中，对车内加热或者对电池加热均采用电加热的方式(PTC加热)，而使用了该水冷式冷凝器后，将回收的热能可以用于车内HVAC的暖风芯子中给车内加热，也可以用于电池加热，这样就使电加热转变为辅助加热，减少了电加热的能耗，而压缩机的能效比相比普通的电加热方式更高，因此更加节能。
以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种新能源汽车水冷式冷凝器，包括冷凝器本体和风机组件，其特征在于：所述冷凝器本体包括相互套装并固定的外管和内管，所述内管的内腔形成了冷媒流动通道，所述内管和外管之间的空间形成了水流动通道，该冷媒流动通道和水流动通道相互独立，所述外管的两端分别焊接设置有进水接头和出水接头，所述内管的两端分别焊接设置有冷媒入口接头和冷媒出口接头，所述进水接头和出水接头均与水流动通道连通，所述冷媒入口接头和冷媒出口接头均与冷媒流动通道连通，所述外管的外部焊接设置有导热翅片，所述风机组件设置于冷凝器本体一侧用于对冷凝器本体吹风或吸风；所述内管的外壁上或者外管的内壁上设置有若干个支撑加强筋，该支撑加强筋支撑所述内管和外管之间；所述内管的内壁上设置有将冷媒流动通道分隔成若干个小流道的分隔筋板；所述内管和外管均为扁管且为一体成型结构；设定该内管的宽度为W，小流道的数量为N，宽度W与数量N的比值处于1.2-5之间；内管的厚度D为1.5-5mm，支撑加强筋的高度H为0.25-1.5mm。
2.如权利要求1所述的一种新能源汽车水冷式冷凝器，其特征在于：所述内管和外管均为盘管，所述导热翅片设置于所述盘管的直线管段上，所述外管的入口端与所述进水接头焊接固定，所述外管的出口端与所述出水接头焊接固定，所述内管的入口端从外管的入口端伸出并贯穿所述进水接头，内管的入口端与冷媒入口接头焊接固定，所述内管的出口端从外管的出口端伸出并贯穿所述出水接头，该内管的出口端与冷媒出口接头焊接固定。
3.如权利要求1所述的一种新能源汽车水冷式冷凝器，其特征在于：所述内管和外管的数量为多根且均为直管，相邻直管之间设置了所述的导热翅片，所述进水接头、出水接头、冷媒入口接头和冷媒出口接头均为管状结构且分别设置有水流入主通道、水流出主通道、冷媒流入主通道和冷媒流出主通道，所有的外管的入口端均与进水接头焊接固定，所有的外管的出口端均与出水接头焊接固定，所有的内管的入口端均贯穿所述进水接头后与冷媒入口接头焊接固定，所有的内管的出口端均贯穿所述出水接头后与冷媒出口接头焊接固定，所有的内管的内腔均与冷媒流入主通道和冷媒流出主通道连通，所有的内管和外管之间的空间均与水流入主通道和水流出主通道连通。
4.如权利要求1所述的一种新能源汽车水冷式冷凝器，其特征在于：所述风机组件包括集风罩和至少一个冷凝风机，所述集风罩设置于冷凝器本体的一侧，所述冷凝风机设置在集风罩上，冷凝风机的出风侧或吸风侧朝向冷凝器本体。
5.如权利要求2所述的一种新能源汽车水冷式冷凝器，其特征在于：所述出水接头和进水接头的结构相同，所述进水接头包括接头本体，该接头本体上设置有外管连接插口、内管贯通插口和连接头安装口，所述外管连接插口和内管贯通插口同心设置，所述外管的入口端插入外管连接插口且焊接固定，所述内管贯穿内管贯通插口后并与接头本体焊接固定，所述接头本体内设置有将水流动通道与连接头安装口相连通的连通腔室，该连接头安装口处安装有连接头。
6.如权利要求2或3所述的一种新能源汽车水冷式冷凝器，其特征在于：所述导热翅片包括若干段翅片本体，该翅片本体固定在外管的外壁，该翅片本体为波纹状结构或者设置开窗，位于冷凝器外侧边缘的翅片本体上设置有边板。
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