CN110459832A - 热交换装置 - Google Patents

Abstract

一种热交换装置，包括换热器、阀体，阀体包括进口流道、出口流道以及阀芯组件容纳腔；换热器包括第一流道和第二流道，出口流道与第一流道连通；在朝向阀芯组件容纳腔的开口端的方向上，进口流道相对靠近阀芯组件容纳腔的开口端，出口流道相对远离阀芯组件容纳腔的开口端。本发明将换热器和阀体直接集成在一起，使得热交换装置的结构简单且性能可靠。

Description

热交换装置

本申请是专利申请号为201510422245.8，申请日为2015年7月16日，发明名称为“热交换装置”的分案申请。

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。管路等连接部件会导致整个组件重量较重，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。

一种热交换装置，包括换热器、阀体，所述阀体包括进口流道、出口流道以及阀芯组件容纳腔；所述换热器包括第一流道和第二流道，所述出口流道与所述第一流道连通；在朝向所述阀芯组件容纳腔的开口端的方向上，所述进口流道相对靠近所述阀芯组件容纳腔的开口端，所述出口流道相对远离所述阀芯组件容纳腔的开口端。

上述技术方案将换热器和阀体集成一体结构，结构简单、紧凑且性能可靠，便于安装且使用成本较低。

附图说明

图1是本发明热交换装置的一实施例的立体结构示意图。

图2是图1所示热交换装置的爆炸示意图。

图3是图1所述热交换装置的安装板立体示意图。

图4是图1所述热交换装置的阀体的剖视示意图。

图5是图1所述热交换装置的局部剖视示意图。

图6是图1所述热交换装置的剖视示意图。

图7是图1所述热交换装置的阀体的另一结构的剖视示意图。

图8是图1所述热交换装置的阀组件绕第一台阶部转动α的结构示意图。

图9是本发明热交换装置另一实施例的立体示意图。

图10是本发明热交换装置又一实施例的剖视示意图。

图11是图10所示热交换装置的阀体的剖视示意图。

具体实施方式

本发明的热交换装置不仅所需安装空间少，而且结构简单、紧凑且可靠性强，便于安装、抗振性能好且使用成本较低，还能够有效的抑制气液分层现象。

下面结合附图和具体实施方式，对本发明进行具体说明。

图1至图6示出了本发明的一实施例的热交换装置，如图1和图2所示，热交换装置包括换热器10、阀组件2、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和阀组件2。其中，阀组件2为一节流装置，可以实现高压冷媒的节流降压。

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，所述制冷剂进口通过安装板上的连接孔32与阀组件2的出口流道2131连通。阀组件2的进口211可以与第四连接管连接(图中未示出)，也可以通过其他形式的连接件与系统连接。

换热器10还包括换热芯体、以及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，各第一流通板和相邻的两个第二流通板形成第一流通通道和第二流通通道，第一流通通道和第二流通通道相互间隔设置。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均可以采用铝合金管，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。

在上述实施方式中，所述换热器10为板式换热器，也可以是板翅式换热器，其它类型的换热器也同样能够适用。

如图3所示，安装板3可以由金属板材经冲压形成，另外也可以由机械加工形成，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35。在穿过安装孔35的安装方向上，安装孔35完全暴露在所述换热器10的外面，及安装孔35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35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35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341、用于固定安装第二接管4的第二通孔342、用于固定安装第三接管5的第三通孔343、以及第四通孔32。其中第一通孔341和第二通孔342与换热器10的第二流道连通，第三通孔343和第四通孔32与换热器10的第一流道连通。在本实施例中，第一通孔341和第二通孔342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343和第四通孔32分别与换热器10的制冷剂出口和进口连通。

第一通孔341和冷却液进口均为圆形且同轴或偏心设置，第一通孔341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342和冷却液出口均为圆形且同轴或偏心设置，第二通孔342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343和制冷剂出口均为圆形且同轴或偏心设置，第三通孔343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。

第四通孔32和制冷剂进口均为圆形且同轴设置，第四通孔32的内径可以小于等于制冷剂进口的内径，并且第四通孔32的内径可以小于第三通孔的内径。阀组件2的出口流道2131通过第四通孔32与换热器的制冷剂进口连通。为了便于阀组件2的定位和安装，在安装板3的第一通孔32的边上还设置有至少两个定向凸点31，安装板3还设置有两个定位孔。

如图2至图6所示，阀组件2包括阀体21、线圈组件22和阀芯组件23，阀体21包括进口流道211、出口流道2131以及阀芯组件容纳腔212，阀芯组件容纳腔212可以容纳至少部分阀芯组件，其中阀芯组件容纳腔212的一端开口，且阀芯组件容纳腔212连通进口流道211和出口流道2131。进口流道211和出口流道2131均大致垂直于阀芯组件容纳腔212的中心线，且在朝向阀芯组件容纳腔212的开口端的方向上，进口流道211相对靠近阀芯组件容纳腔212的开口端，出口流道2131相对远离阀芯组件容纳腔212的开口端。这样，由于进口流道211和出口流道2131均大致垂直于阀芯组件容纳腔212的中心线，制冷剂从阀芯组件23中的节流孔流出的方向与制冷剂通过出口流道2131流入换热器10的方向大致呈90°夹角，从节流孔喷射出的制冷剂不会直接冲射入换热器中，可以有效的防止喷射状的制冷剂直接冲射入换热器中导致制冷剂在各流通板间的第一流通通道中分配不均的问题，能够使制冷剂在各第一流通通道中较为均匀的分布，从而有效的提高换热器的换热性能。

而且制冷剂从出口流道2131流出后直接穿过第四通孔32流入换热器，中间距离较短，可以很好的抑制制冷剂的在中间距离较长而在流动过程产生气液分离的现象，提高换热器的换热性能，可以较好的控制过热度。进一步的，阀体21直接与安装板3固定安装，能够提高热交换装置的抗振性能。

在阀体21的出口流道2131的出口所在一侧的侧壁上还设置有凸出于侧壁一定距离的第二台阶部214和第一台阶部213，第一台阶部213凸出于第二台阶部214的上平面。其中第二台阶部214为圆柱状结构或者多棱柱状结构，包括圆环形的端面2141，且其高度为X，X的取值范围为：0.1mm≤X≤1mm，第二台阶部214的外端部与第二台阶部214所在阀体21的一侧壁的外端部之间保持一定的距离。

当然也可以如图7所示，在阀体的侧壁上开设有环状的凹坑217以形成第二台阶部214。

第一台阶部213凸出于端面2141一定距离，在热交换装置上，第一台阶部213可以伸入第四通孔32，第一台阶部213起到定位和限位的功能。第一台阶部213可以是圆柱状结构也可以是多棱柱状结构，当第一台阶部213为多棱柱状结构时，第一台阶部213还能够起到安装时的限位作用，防止阀体21沿着第一台阶部213转动导致的阀芯组件23和线圈组件22无法安装，也能够防止影响产品外观的一致性和美观性，更有利于夹具的设计。

在本实施例中，阀体21通过焊接与安装板3固定。如图5所示，端面2141与安装板3的端面直接接触，端面2141为焊接面，由于第二台阶部214的高度为X，从而使第二台阶部214所在的阀体侧壁与安装板3之间形成有缝隙，由于X的取值范围为0.1mm≤X≤1mm，在焊接时，一部分的焊液可以流向缝隙中，不仅有利于焊接，可以防止焊接时安装板3与阀体21间的焊片融化溢出阀体而影响美观，还能够减小焊接面积，提高配合平面度，防止发生中间未完全焊接导致的中空带来的抗震强度降低的问题。

当然，阀体也可以通过螺钉固定安装在安装板3上，在通过螺钉固定安装时，为了提高密封性能，可以在第一台阶部213的外壁与第四通孔32的内壁之间设置密封圈(图中未画出)，为了便于密封圈的安装，可以在第一台阶部213的外壁上开设凹槽(图中未画出)。

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、第三接管5及阀体21先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、第三接管5及阀体21组装完成，放入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、第三接管5及阀体21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23和线圈组件22依次安装于阀体21。

如图8所示，当安装板3上的第三通孔343与第四通孔32之间的距离较短无法安装阀芯组件23或线圈组件22时，可以将阀体21相对于第一台阶部213旋转一定的角度，阀芯组件23的中心线与安装板3之间的夹角α的取值范围可以是：0°≤α≤90°，可以根据具体安装需要来调整夹角α的值。

图9示出了本发明的另一实施例，在本实施例中，安装板3开设有用于卡设固定阀体21的槽，阀体21通过焊接密封固定在端板6上。在本实施例中，配合部包括该槽。由于阀体21卡设固定在安装板3上，可以有效的提高热交换设备的抗振性能。

图10和图11示出了本发明的又一实施例，在本实施例中，阀体的阀芯组件容纳腔212的开口端所在一侧的侧壁为一斜坡面215，阀芯组件容纳腔212的中心线垂直该斜坡面215，出口流道2131与阀芯组件容纳腔212的中心线之间的夹角β大于90°且小于等于180°，进一步的，出口流道2131与阀芯组件容纳腔212的中心线之间的夹角β大于90°且小于等于165°，这样，可以有效的降低热交换装置的厚度W，便于热交换装置在系统的安装，减小热交换装置的安装空间。

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上述实施例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、阀体，所述换热器与所述阀体固定，所述阀体包括进口流道、出口流道以及阀芯组件容纳腔；所述换热器包括第一流道和第二流道，所述出口流道与所述第一流道连通；在朝向所述阀芯组件容纳腔的开口端的方向上，所述进口流道相对靠近所述阀芯组件容纳腔的开口端，所述出口流道相对远离所述阀芯组件容纳腔的开口端。

2.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，所述阀体与所述换热器焊接固定，所述阀体的出口流道直接与所述第一流道连通；或者所述热交换装置包括安装板，所述阀体与所述安装板焊接固定或者所述阀体与所述安装板螺钉固定，所述阀体的出口流道通过所述安装板与所述第一流道连通，所述阀芯组件容纳腔的中心线与所述安装板的与所述阀体相配合的面大致平行。

3.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，所述换热器包括端板，所述阀体与所述端板焊接固定；所述换热器作为蒸发器使用，所述第一流道包括制冷剂进口和制冷剂出口，所述第二流道包括冷却液进口和冷却液出口；所述热交换装置包括阀芯组件和线圈组件，所述阀芯组件或部分阀芯组件位于所述阀芯组件容纳腔；所述阀芯组件容纳腔的中心线与所述换热器的与所述阀体相配合的面大致平行或者所述出口流道与所述阀芯组件容纳腔的中心线之间形成一夹角β，所述夹角β的取值范围：90°＜β≤180°。

4.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，所述热交换装置包括安装板，所述安装板包括配合部以及位于配合部外侧的若干安装孔，所述阀体与所述配合部相配合，所述热交换装置还包括第一接管、第二接管和第三接管，所述配合部包括用于固定安装所述第一接管的第一通孔、用于固定安装所述第二接管的第二通孔、用于固定安装所述第三接管的第三通孔、以及第四通孔；所述第一通孔、第二通孔与所述换热器的第二流道连通，所述第三通孔与所述换热器的第一流道连通；

在所述阀体的所述出口流道的出口所在一侧的侧壁上设置有凸出于所述侧壁一定距离的第一台阶部，所述第一台阶部伸入所述第四通孔，所述出口流道直接通过所述第四通孔与所述第一流道连通。

5.根据权利要求4所述的热交换装置，其特征在于，在所述阀体的所述出口流道的出口所在一侧的侧壁上还设置有凸出于所述侧壁一定距离的第二台阶部，所述第二台阶部包括一圆环形的端面，所述第一台阶部凸出于所述端面，所述第二台阶部的高度为X，X的取值范围为：0.1mm≤X≤1mm，并且所述第二台阶部的外端部与第二台阶部所在阀体的一侧壁的外端部之间保持一定的距离；

所述阀体与所述安装板通过焊接固定，所述圆环形端面为焊接面；所述第一台阶部和/或第二台阶部为圆柱状结构或者多棱柱状结构。

6.根据权利要求4所述的热交换装置，其特征在于，在所述阀体的所述出口流道的出口所在一侧的侧壁上还设置有一凹坑，围绕所述凹坑形成有第二台阶部，所述第二台阶部包括一圆环形的端面，所述第一台阶部凸出于所述端面，所述第二台阶部的高度为X，X的取值范围为：0.1mm≤X≤1mm；

所述阀体与所述安装板通过焊接固定，所述圆环形端面为焊接面；所述第一台阶部和/或第二台阶部为圆柱状结构或者多棱柱状结构。

7.根据权利要求4所述的热交换装置，其特征在于，所述阀体通过螺钉与所述安装板固定安装，所述第一台阶部的外壁与所述第四通孔的内壁之间设置有密封圈，所述第一台阶部的外壁上开设有用于安装所述密封圈的凹槽；或者所述安装板的与所述阀体相配合的面与所述安装板之间设置有密封圈，所述安装板上设置有用于安装所述密封圈的凹槽。

8.根据权利要求1至7任一项所述的热交换装置，其特征在于，所述阀芯组件的中心线与所述安装板之间形成夹角α的取值范围为：0°≤α≤90°，所述出口流道与所述阀芯组件容纳腔的中心线垂直。

9.根据权利要求1至8任一项所述的热交换装置，其特征在于，所述阀体的阀芯组件容纳腔的开口端所在一侧的侧壁为一斜坡面，所述阀芯组件容纳腔的中心线垂直所述斜坡面，所述出口流道与阀芯组件容纳腔的中心线之间的夹角β大于90°且小于等于165°。

10.根据权利要求4-7中任一项所述的热交换装置，其特征在于，所述第一流道包括制冷剂进口和制冷剂出口，所述第二流道包括冷却液进口和冷却液出口，所述第一通孔和冷却液进口均为圆形且同轴或偏心设置，所述第一通孔的内径大于所述冷却液进口的内径，以形成台阶；所述第二通孔和冷却液出口均为圆形且同轴或偏心设置，所述第二通孔的内径大于冷却液出口的内径，以形成台阶；所述第三通孔和制冷剂出口均为圆形且同轴或偏心设置，所述第三通孔的内径大于制冷剂出口的内径，以形成台阶；所述第四通孔和制冷剂进口均为圆形且同轴设置，所述第四通孔的内径小于制冷剂进口的内径，并且所述第四通孔的内径小于第三通孔的内径；

在所述第一通孔的边上还设置有至少两个定向凸点。