CN110758044B - 换热器、前端模块及新能源汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热器、前端模块及新能源汽车，属于换热器技术领域，为解决现有横排换热器排水困难等问题而设计。本发明换热器包括集流管、换热管和翅片，换热管沿长度方向设置在集流管之间；翅片安装固定在换热管之间，用于加强换热器；集流管设置有用于连接换热管的第一安装槽，换热管包括主体段、安装段以及连接主体段与安装段之间的扭转段，主体段为平直结构，主体段所在的平面S1的宽度方向与水平面之间的夹角γ为锐角。本发明换热器、前端模块及新能源汽车利用化霜水的自重加速排水，在气流的辅助下能进一步提高排水效果，适用于各种热泵空调中。

Description

换热器、前端模块及新能源汽车

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，尤其涉及一种换热器、前端模块以及包括该换热器或前端模块的新能源汽车。

背景技术

在包括燃油汽车和新能源汽车在内的汽车都有制热和制冷的需求，主要是使用换热器(作为蒸发器或冷凝器)与空气进行换热，对空气进行加热或冷却。在换热器作为蒸发器时，若空气湿度较大，蒸发器的蒸发温度低于空气的露点温度时，空气中的水会析出并凝结在换热管和翅片表面；当蒸发器温度低于0摄氏度时，凝结水会在换热管和翅片的表面结霜，降低换热效率。因此，除霜时霜重新化成水，化霜水的快速有效排除可以延缓下一个结霜周期，从而提高制热性能。如图1和图2所示，尤其是当集流管10竖向设置且换热管20横向设置时，化霜水30难以从换热管间排出。图2中带箭头的线表示气流方向。

发明内容

本发明的目的在于提出一种易于排水的换热器和前端模块。

为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种换热器，包括集流管和换热管，所述换热管沿长度方向设置在所述集流管之间；所述集流管设置有用于连接所述换热管的第一安装槽，所述换热管包括主体段、安装段以及连接所述主体段与所述安装段之间的扭转段，所述主体段为平直结构，所述主体段所在的平面S1的宽度方向与水平面之间的夹角γ为锐角；

所述第一安装槽的延伸方向与所述集流管的轴线之间的夹角为锐角，所述主体段所在平面S1与所述安装段所在平面S2之间的角度β小于所述安装段所在平面S2与水平面之间的角度α，且角度β大于0°；

所述主体段所在平面S1与所述安装段所在平面S2之间的角度β的数值在0°至15°之间。

特别是，所述主体段的长度大于所述扭转段和所述安装段中任一者的长度。

又一方面，本发明采用以下技术方案：

一种前端模块，包括不少于两根的集流管和换热管，换热管沿长度方向设置在所述集流管之间，将所述集流管连通；包括上述的换热器，所述集流管顺着气流方向倾斜；还包括安装支架，所述安装支架上设置有第二安装槽，所述第二安装槽相对于水平面呈倾斜状，所述集流管安装在所述第二安装槽中。

特别是，所述换热管还包括安装段以及连接所述主体段与所述安装段之间的扭转段，所述安装段为平直结构。

特别是，所述换热管的所述主体段所在平面与水平面之间的夹角γ为排水角度，γ的数值在20°至45°之间。

特别是，所述集流管顺着气流方向的倾斜角θ的数值在5°至25°之间。

特别是，还包括室外前端模块，所述室外前端模块包括风扇、以及用于为电机和/或控制器散热的散热器，沿气流方向依次设置换热器、所述散热器和所述风扇，所述换热器包括所述集流管和所述换热管。

再一方面，本发明采用以下技术方案：

一种新能源汽车，包括壳体，还包括上述的换热器或前端模块，所述换热器或前端模块设置在所述壳体的内部前端位置处。

本发明换热器的换热管的主体段所在的平面S1的宽度方向与水平面之间的夹角γ为锐角，排水更顺畅。

本发明前端模块的两根集流管倾斜设置，利用化霜水的自重加速排水，在气流的辅助下能进一步提高排水效果。

附图说明

图1是现有换热器主视图；

图2是图1中A-A向剖视图；

图3是本发明具体实施方式提供的车用空调热泵系统的结构示意图；

图4是本发明具体实施方式提供的换热器的主视图；

图5是本发明具体实施方式提供的换热器的侧视图；

图6是本发明具体实施方式提供的换热器的第一种结构的剖视图；

图7是本发明具体实施方式提供的换热器的第二种结构的剖视图；

图8是本发明具体实施方式提供的换热器的第三种结构的剖视图；

图9是图8中C处的局部放大图；

图10是图8中D处的局部放大图；

图11是本发明具体实施方式提供的扭转段的结构示意图；

图12是本发明具体实施方式提供的换热管的结构示意图；

图13是本发明具体实施方式提供的集流管的主视图；

图14是本发明具体实施方式提供的第一安装槽和主体段夹角示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

本实施方式公开一种换热器、前端模块、以及包括该换热器或前端模块的新能源汽车，换热器或前端模块设置在新能源汽车的壳体的内部前端位置处。如图3所示，前端模块包括风扇4、用于为电机和/或控制器散热的散热器5、以及上述换热器，换热器、散热器5和风扇4沿气流方向依次设置。鉴于换热器负责仓内的制冷和电池的冷却、热负荷大而风扇4的电机等装置的散热负荷相对小，所以将换热器布置在迎风侧，将风扇4的电机布置在背风侧。优选的，散热器5竖直放置，换热器的集流管1和换热管2所在平面沿风流动的方向(图中带箭头的直线所示)倾斜角度一定角度θ，换热管2的排水角度为γ。集流管1顺着气流方向的倾斜角θ的数值在5°至25°之间，换热管2所在平面与水平面之间的夹角为排水角度γ的数值在20°至45°之间，优选的，θ＝15°，γ＝45°。

换热器倾斜设置后提高了化霜水的排出能力，化霜水由于自身的重力加速了排水；换热时空气是持续流动的，进一步提高了排水效率，排水更彻底。

如图4和图5所示，换热器包括竖向设置的集流管1和沿长度方向设置在集流管1之间的多根换热管2，换热管2将集流管1连通。换热管2以及两根集流管1所在的平面与气流方向之间的夹角为锐角，两根集流管1顺着气流方向倾斜。沿气流方向，倾斜的集流管1令位于上方的换热管2的外边缘凸出于位于下方的换热管2的外边缘，化霜水从位于上方的换热管2处直接滴落至集水盘中，而不会滴落到位于下方的换热管2上，排水顺畅。

集流管1倾斜是加速排水的关键点，换热管2的形状和空间姿态只是辅助提高排水效率。图6所示为常规换热器的剖视图，其剖视角度可以参考图4中的B-B向，换热管2所在平面垂直于集流管1的轴线。集流管1设计成倾斜状后，换热管2所在平面相对于水平面是倾斜的，有利于排水。图中集流管1倾斜45°，则换热管2所在平面与水平面的夹角也为45°，排水效果较好。

考虑到汽车前端空间小，倾斜角度大时会占用较大空间，所以需要在集流管1倾斜一个小角度时换热管2所在平面就能相对于水平面倾斜至合适的角度。如图7所示，当集流管1竖直放置时，换热管2所在平面沿气流方向倾斜向下设置(换热管2所在平面与水平面的夹角为30°)，而当集流管1恢复至倾斜状态时则换热管2所在平面的倾斜角度会增加。即，集流管1仅需要倾斜一个小角度(例如15°)，换热管2所在平面与水平面的夹角即可得到一个较合适的数值(例如45°)。

换热管2所在平面与集流管1轴线的夹角为锐角的具体实现方式不限，可以是将常规的换热器的换热管2的主体部分向下扭转；还可以在集流管1上设置有用于连接换热管2的第一安装槽11(图7中第一安装槽11和换热管2的视角相重合，仅示出了换热管2，未示出第一安装槽11)，第一安装槽11的延伸方向与集流管1的轴线之间的夹角为锐角，换热管2的端头连接在第一安装槽11上。

换热管2所在平面与集流管1轴线的夹角为锐角，还有另外一个优点，可以缩减集流管1的直径，集流管1的直径不再必须大于等于换热管2的宽度值。但这种结构有个缺点，换热管2大面积地阻挡在气流方向，降低了气流速度，降低了换热效率。为了解决这一问题，可以将换热管2的中段(主体部分)沿集流管1倾斜方向的反方向扭转，减少换热管2在垂直于气流方向的平面上的投影面积。

具体的，如图8至图12，换热管2包括主体段26、安装段28以及连接主体段26与安装段28之间的扭转段27，主体段26与安装段28均为平直结构，主体段26比扭转段27和安装段28中任一者都长。当集流管1呈竖直状态、且第一安装槽11的延伸方向与集流管1的轴线之间的夹角为锐角时，主体段26所在平面S1与安装段28所在平面S2之间的角度β小于安装段28所在平面S2与水平面之间的角度α，且角度β大于0°，即，扭转后主体段26所在平面S1既不平行于水平面、也不平行于安装段28所在平面S2。主体段26所在平面S1与水平面之间的角度β的数值在10°至20°之间，优选为15°。

为了令扭转后的主体段26仍然具备良好的排水性，安装段28所在平面S2与水平面之间的角度α比图7中的倾斜角度要有所增加，例如图9中所示的α＝45°，主体段26所在平面S1与安装段28所在平面S2之间的角度β为15°，则此时主体段26所在平面S1相对于地面的倾角δ亦为30°。集流管1倾斜后，如图10所示，主体段26所在平面S1与水平面的夹角γ亦为45°。

图11中，扭转段27的第一端面271和第二端面272分别连接至主体段26和安装段28，连接后的形状如图12所示，实现了两个平直平面(主体段26和安装段28)的过渡连接。

图13所示为集流管1的主视图，集流管1倾斜设置有第一安装槽11，第一安装槽11相对于水平面的倾斜角用α表示；图14所示为主体段26相对于第一安装槽11(或称相对于安装段28)扭转，主体段26所在平面与第一安装槽11所在平面之间的夹角用β表示。当集流管1竖直放置时，主体段26与水平面之间的夹角用δ表示；当集流管1倾斜时，排水角度，或称为主体段26与水平面之间的夹角γ＝δ+θ＝α-β+θ。

实施例二

本实施方式公开一种换热器、前端模块以及包括该换热器或前端模块的新能源汽车，换热器或前端模块设置在新能源汽车的壳体的内部前端位置处，室外前端模块的构造以及安装位置均与实施例一相同。

其中，前端模块包括集流管1、换热管2和安装支架(图中未示)，换热管2沿长度方向设置在集流管1之间，将集流管1连通；安装支架上设置有相对于水平面呈倾斜状的第二安装槽，所以集流管1安装在第二安装槽中后相对于水平面呈倾斜状。

换热管2包括主体段26、安装段28以及连接主体段26与安装段28之间的扭转段27，主体段26为平直结构，主体段26所在的平面S1的宽度方向与水平面之间的夹角γ为锐角。主体段26的长度大于扭转段27和安装段28中任一者的长度，热交换效率更高。

集流管1设置有用于连接换热管2的安装段28的第一安装槽11，第一安装槽11的延伸方向与集流管1的轴线之间的夹角为锐角，主体段26所在平面S1与安装段28所在平面S2之间的角度β小于安装段28所在平面S2与水平面之间的角度α，且角度β大于0°。优选的，角度β的数值在0°至15°之间。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种换热器，包括集流管(1)和换热管(2)，所述换热管(2)沿长度方向设置在所述集流管(1)之间；其特征在于，所述集流管(1)设置有用于连接所述换热管(2)的第一安装槽(11)，所述换热管(2)包括主体段(26)、安装段(28)以及连接所述主体段(26)与所述安装段(28)之间的扭转段(27)，所述主体段(26)为平直结构，所述主体段(26)所在的平面S1的宽度方向与水平面之间的夹角γ为锐角；

所述第一安装槽(11)的延伸方向与所述集流管(1)的轴线之间的夹角为锐角，所述主体段(26)所在平面S1与所述安装段(28)所在平面S2之间的角度β小于所述安装段(28)所在平面S2与水平面之间的角度α，且角度β大于0°；

所述主体段(26)所在平面S1与所述安装段(28)所在平面S2之间的角度β的数值在0°至15°之间。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述主体段(26)的长度大于所述扭转段(27)和所述安装段(28)中任一者的长度。

3.一种前端模块，包括不少于两根的集流管(1)和换热管(2)，所述换热管(2)沿长度方向设置在所述集流管(1)之间，将所述集流管(1)连通；其特征在于，包括如权利要求1或2所述的换热器，所述集流管(1)顺着气流方向倾斜；

还包括安装支架，所述安装支架上设置有第二安装槽，所述第二安装槽相对于水平面呈倾斜状，所述集流管(1)安装在所述第二安装槽中。

4.根据权利要求3所述的前端模块，其特征在于，所述换热管(2)还包括安装段(28)以及连接所述主体段(26)与所述安装段(28)之间的扭转段(27)，所述安装段(28)为平直结构。

5.根据权利要求3或4所述的前端模块，其特征在于，所述换热管(2)的所述主体段(26)所在平面与水平面之间的夹角γ为排水角度，γ的数值在20°至45°之间。

6.根据权利要求3或4所述的前端模块，其特征在于，所述集流管(1)顺着气流方向的倾斜角θ的数值在5°至25°之间。

7.根据权利要求3或4所述的前端模块，其特征在于，所述前端模块还包括室外前端模块，所述室外前端模块包括风扇(4)、以及用于为电机和/或控制器散热的散热器(5)，沿气流方向依次设置换热器、所述散热器(5)和所述风扇(4)，所述换热器包括所述集流管(1)和所述换热管(2)。

8.一种新能源汽车，包括壳体，其特征在于，还包括如权利要求1或2所述的换热器或如权利要求3至7中任一项所述的前端模块，所述换热器或所述前端模块设置在所述壳体的内部前端位置处。

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