CN109923364A - 用于蒸发器的具有相变材料储存器的管、相关的蒸发器及空调组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆热交换器的热交换芯束(100)的管(1)，所述管(1)包括：‑两个流通板(3)，其构造成以密封方式彼此组装并形成至少一个通道(31)，其中第一传热流体在所述流通板(3)之间流通，‑至少一个包括空腔(51)的储存器板(5)，所述储存器板(5)构造成以密封方式组装在两个流通板(3)之一的一个面上，以封闭空腔(51)，所述空腔(51)从储存器板(5)的表面突出，使得第二传热流体可在所述空腔(51)之间流通，所述管(1)还包括储存在由所述空腔(51)形成的壳体中的相变材料，所述相变材料具有6至8摄氏度范围内的固化温度。

Description

用于蒸发器的具有相变材料储存器的管、相关的蒸发器及空 调组件

技术领域

本发明涉及一种用于热交换器的热交换芯束的具有相变材料储存器的管，特别是在机动车辆内的热管理领域内。

背景技术

热交换器通常包括由包含第一传热流体(例如在空调回路蒸发器的情况下的制冷剂)的板形成的平行管芯束。芯束还使第二传热流体(例如用于车辆内部的空气流)穿过其，流体在通过在管之间添加扰动器或插入件而增加表面积的管上扫过，优化热量交换。

已知的做法是为这些热交换器提供相变材料储存器，该相变材料储存器与用于第一传热流体的流通的芯束的管相关。这种交换器，例如在空调回路的蒸发器的情况下，允许车辆内部的冷却保持给定的时间段，特别是当车辆的发动机停止并且不再驱动流通制冷剂的压缩机时，特别是在装配有在车辆短时间停止时自动停止发动机的系统的车辆的情况下。在发动机停止的这些时段期间，相变材料从通过蒸发器的空气捕获热能以冷却它。

特别地，因此已知一种用于车辆空调回路的蒸发器，包括设置有用于制冷剂流通的管组的热交换芯束、用于存储与管相邻的相变材料的储存器和设置在管和冷藏储存器之间的空气通道，特别是通过使用在这两者之间形成的突起和凹槽。

然而，这种空调回路相对较高消耗(尤其是能量)以及用户享受热舒适性的时间并未得到优化，尤其是在夏季以及在交通拥堵且因此车辆停止的建筑物密集区域，特别频繁。

本发明的目的之一是至少部分地克服现有技术的缺点，并提出一种改进的管，其具有相变材料储存器，以便在热交换器的热交换芯束内有效使用。

发明内容

因此，本发明涉及一种用于车辆热交换器的热交换芯束的管，所述管包括：

-两个流通板，其构造成以密封方式彼此组装并形成至少一个通道，其中第一传热流体在所述流通板之间流通，

-至少一个包括空腔的储存器板，所述储存器板构造成以密封方式组装在两个流通板之一的一个面上，以封闭空腔，所述空腔从储存器板的表面突出，使得第二传热流体可在所述空腔之间流通，

所述管还包括储存在由所述空腔形成的壳体中的相变材料，所述相变材料具有6至8摄氏度范围内的固化温度。

因此，使用具有这些特性的相变材料使得可以限制蒸发器出口处的温度的过度变化，并因此限制在诸如压缩机的空调回路的某些部件中流通的可能性，从而减少空调回路的消耗。

换句话说，使用具有这种固化温度的相变材料的行为使得使通过空调回路的部分流动绕过蒸发器的选择开启。

在本发明的一特定方面，相变材料具有7.5至8摄氏度范围内的固化起始温度。

根据本发明的一特定方面，相变材料具有7至9摄氏度范围内的熔化温度。

根据本发明的一特定方面，相变材料具有130kJ/kg.K至250kJ/kg.K的熔化潜热。

在本发明的一实施例中，相变材料是石蜡。

根据本发明的替代形式，相变材料是脂肪酸。

本发明还涉及一种用于机动车辆空调回路的蒸发器，该蒸发器包括根据上文所述的一个实施例的多个管。

本发明还涉及一种用于机动车辆的空调组件，所述组件具有穿过其的空气流，该组件包括至少一个根据本发明的蒸发器，该空气流至少部分地绕过蒸发器。

根据本发明的一实施例，离开蒸发器的空气流的温度在1到12摄氏度的范围内。

离开蒸发器的空气流的温度在1到12摄氏度的范围内的事实使得可以具有或多或少稳定的温度，并因此使空气流至少部分地绕过蒸发器是可行的，因此还进一步减少了空调回路的消耗。

附图说明

通过阅读由说明性和非限制性示例给出的以下描述，并通过研究附图，本发明的其它特征和优点将变得更加清楚，其中：

-图1以透视图示出了根据本发明一实施例的蒸发器的示意图，

-图2以透视图示出了根据本发明一特别实施例的具有相变材料储存器的管的示意图，以及

-图3是描绘本发明的相变材料的状态随其温度变化的曲线图。

在各个图中，相同的元件具有相同的附图标记。

具体实施方式

如图所示，具有相变材料储存器的管1包括两个流通板3和至少一个储存器板5。

两个流通板3构造成使得它们可以以密封方式彼此组装并形成至少一个管道31，其中第一传热流体在所述流通板3之间流通。两个流通板3优选地彼此相同并作为彼此的“镜像”而彼此相邻，从而使得可以仅生产一种类型的流通板3，因此可以在生产期间节省成本。

至少一个储存器板5本身包括空腔51，并且构造成以密封方式组装在两个流通板3之一的一个面上，以封闭空腔51并形成用于相变材料的壳体。这些空腔51在储存器板5的一个面上突出，使得第二传热流体例如空气流可以在所述空腔51之间流通。

在所示的实施例中，储存器板组装在两个流通板之一的外表面上。

然而，可以设想其他实施例，其中储存器板被不同地生产并固定到不同的面。

为了产生具有相变材料储存器的管1，仅使用两种不同类型的板，即两个流通板3和至少一个储存器板5。这种设计使得可以将这种储存器管的生产限制在这两种类型的板上，从而节省了生产成本。此外，由于板类型数量的减少，组装得到了简化。

具有相变材料储存器的管1的另一个优点是相变材料直接与流通板3接触，从而促进和改善第一传热流体与相变材料之间的热能交换。

流通板3还可以包括凹槽32，凹槽32优选地通过在整个流通板3上均匀分布地槽雕(chasing)而产生。流通板3包括外表面，该外表面旨在面向储存器板5或面向用于与第二传热流体交换热量的元件，比如波纹板。每个流通板3包括与外表面相对的内表面，每个凹槽32从其延伸，使得它们的顶部与相邻的流通板3接触。根据一个优选但非限制性的实施例，凹槽32以交错配置分布在流通板3上。因为这种分布，每个凹槽32的内表面位于由管道31界定的第一流体通过的第一流体的流动路径中，而外表面可以形成局部的相变材料储存器，从而增加其热交换。

由于流通板3的外表面设置有凹槽32，这些形成了附加的相变材料储存器，使得对于给定的体积，具有相变材料储存器5并且设置有这种凹槽32的管允许增加相变材料的存储。这具有增加相变材料与第二流体交换热能的时间的效果。

此外，考虑到凹槽32形成相邻流通板3的附加连接的事实，具有相变材料储存器的管1的机械完整性增加。结果，这种具有相变材料储存器的管1可以用在蒸发器类型的热交换器中，其能够回收压力具有约15巴的标称值的制冷剂。

在该实施例中，具有相变材料储存器的管1在其与第二传热流体接触的一个外表面上包括单个储存器板5。其另一个面与波纹板接触，以与第二传热流体进行热交换，这种波纹板有时被称为散热片或插入件。

根据该实施例的替代形式，管1可以包括储存器板，该储存器板在其与第二传热流体接触的每个外表面上具有相变材料储存器1。为了便于在该实施例中填充突出空腔51，具有相变材料储存器的管1可以包括用于两个储存器板5的突出空腔51的共同填充孔。

根据一实施例，突出空腔51具有圆顶形状。这些圆顶更特别地以交错配置定位，使得第二传热流体可在它们之间流通。

根据另一实施例，突出空腔51具有椭圆形形状。然后，突出空腔51相对于储存器板5的纵向轴线A以“V”分布，如图6所示。该形状和该特定分布允许具有相变材料储存器的管1与圆顶形状相比包含更大量的相变材料，并且还可以限制第二传热流体在突出空腔51之间通过时的压头损失。

交换管30可以是设置有微通道的管，这种管是由平板和波纹板的叠加获得的，后者有时被称为内部插入件，所述波纹板然后定位在两个相邻的平板之间以形成微通道。

根据该实施例的替代形式，交换管30可以更具体地由两个流通板3构成，如上所述，它们以密封方式彼此组装。

这里的热交换芯束100包括在其整个长度上分布的三个具有相变材料储存器的管1。这些具有相变材料储存器的管1中的两个在其与第二传热流体接触的每个外表面上包括储存器板5。具有相变材料储存器的第三管1本身在其与第二传热流体接触的一个外表面上仅具有一个储存器板5。具有相变材料储存器的管1和存在于热交换芯束100内的储存器板5的总数取决于其尺寸和长度。热交换芯束100越长，该数量就越大，以便实现第二传热流体的连续冷却，即使第一传热流体不再流通通过所述芯束，例如当压缩机时停止时。

因此，可以清楚地看出，具有相变材料储存器的管1因为其由两个流通板3和至少一个储存器板5组成而允许简单的组装和廉价的制造。另外，相变材料直接与流通板3接触，从而促进和改善第一传热流体和相变材料之间的热能交换。

根据本发明，所选择的相变材料是熔化温度降低的相变材料，以允许部分空气流绕过蒸发器。这种旁路使得可以总体上减少空调回路的消耗。

在该实施例中选择的操作模式中，离开蒸发器的空气流的温度需要在4摄氏度至12摄氏度的范围内。然而，常规使用的传热流体的饱和温度约为0摄氏度。

因此，有必要将整个空调系统运行时的相变材料固化温度定义为足够高以与传热流体的温度相容，并且足够低以使相变材料在空气流的温度达到12摄氏度之前已经液化。

因此，并且如图3的曲线图中更具体地示出，曲线A表示相变材料的熔化，曲线B表示相变材料的固化，可以根据许多因素选择相变材料。

根据本发明，相变材料因此具有6至8摄氏度范围内的固化温度。

根据一特定实施例，还可以采用熔化温度在7至9摄氏度范围内之间的相变材料。

在本发明的一特定实施例中，其对应于本文详述的实施例，相变材料具有130kJ/kg.K至250kJ/kg.K范围内的熔化潜热。

作为相变材料的选择，例如可以选择石蜡。

还可以从脂肪酸中选择相变材料。

该相变材料可以例如由酯构成，比如十四烷酸甲乙酯。可替代地，它可以由99％十四烷酸甲基乙基酯组成，其中加入一种或多种添加剂。

应当注意，相变材料的固化可以优选地在车辆制动阶段期间发生，这可以通过增加压缩机的汽缸容量来实现，因为在制动阶段期间这种压缩机的消耗为零，并且制动阶段通常在车辆停止的阶段之前。

除了蒸发器之外，空气流穿过的该机动车辆空调组件可以包括在完全空调装置内操作的瓣片回路和压缩机。

压缩机的存在意味着空气流至少部分地绕过蒸发器。应注意，离开蒸发器的空气流的温度在1到12摄氏度的范围内。

Claims (9)

1.一种用于车辆热交换器的热交换芯束(100)的管(1)，所述管(1)包括：

-两个流通板(3)，其构造成以密封方式彼此组装并形成至少一个通道(31)，其中第一传热流体在所述流通板(3)之间流通，

-至少一个包括空腔(51)的储存器板(5)，所述储存器板(5)构造成以密封方式组装在两个流通板(3)之一的一个面上，以封闭空腔(51)，所述空腔(51)从储存器板(5)的表面突出，使得第二传热流体可在所述空腔(51)之间流通，

所述管(1)还包括储存在由所述空腔(51)形成的壳体中的相变材料，所述相变材料具有6至8摄氏度范围内的固化温度。

2.如前一权利要求所述的管，所述相变材料具有7.5至8摄氏度范围内的固化开始温度。

3.如前述权利要求中任一项所述的管，所述相变材料具有7至9摄氏度范围内的熔化温度。

4.如前述权利要求中任一项所述的管，所述相变材料具有130kJ/kg.K至250kJ/kg.K范围内的熔化潜热。

5.如前述权利要求中任一项所述的管，所述相变材料是石蜡。

6.如权利要求1至4中任一项所述的管，所述相变材料是脂肪酸。

7.一种用于机动车辆空调回路的蒸发器(100)，所述蒸发器(100)包括多个如前述权利要求中任一项所述的管(1)。

8.一种用于机动车辆的空调组件，所述组件具有穿过其的空气流，所述组件包括至少一个如权利要求7所述的蒸发器(100)，所述空气流至少部分地绕过所述蒸发器(100)。

9.如前一权利要求所述的空调组件，离开所述蒸发器(100)的空气流的温度在1到12摄氏度的范围内。