CN113263886A - 换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够以简单的结构导入三个流体而进行换热的换热器。换热器具备：多个第一流路层，它们供蓄电池流体流动；第一导入口；第一导出口；多个第一连通部，它们使多个第一流路层彼此连通；多个第二流路层，它们供空调用流体流动；第二导入口；第二导出口；多个第二连通部，它们使多个第二流路层彼此连通；多个第三流路层，它们供加热用流体流动；第三导入口；第三导出口；以及多个第三连通部，它们使多个第三流路层彼此连通。多个第一流路层、多个第二流路层、及多个第三流路层通过层叠而构成，空调用流体对蓄电池流体进行冷却，加热用流体对蓄电池流体进行加热。

Description

换热器
技术领域
本发明涉及一种使多个流体进行换热的换热器。
背景技术
已知有一种能够在两个流体彼此之间进行换热的换热器。例如，在专利文献1、2所记载的换热器中，记载了将变速器油和冷却水导入到换热器中而进行换热。然而，搭载在电动车上的驱动用蓄电池需要在低温环境下进行加热，且在高温环境下、发热时进行冷却，因此，在用一个冷却介质对蓄电池进行加热和冷却的情况下，需要用于加热该冷却介质的换热器和用于冷却该冷却介质的换热器。于是，在专利文献3中提出了一种换热器，该换热器能够导入三个流体而进行换热。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2012-107783号公报
专利文献2：日本特开2012-32057号公报
专利文献3：国际专利申请公开第2018/70183号
发明内容
发明所要解决的课题
然而，专利文献3所记载的换热器具有复杂的结构，且存在改善的余地。
本发明提供一种能够以简单的结构导入三个流体而进行换热的换热器。
用于解决课题的方案
本发明是一种换热器，其供第一流体、第二流体及第三流体流动，其中，
所述换热器具备：
多个第一流路层，它们供所述第一流体流动；
第一导入口，其将所述第一流体向所述多个第一流路层导入；
第一导出口，其将所述第一流体从所述多个第一流路层导出；
多个第一连通部，它们使所述多个第一流路层彼此连通；
多个第二流路层，它们供所述第二流体流动；
第二导入口，其将所述第二流体向所述多个第二流路层导入；
第二导出口，其将所述第二流体从所述多个第二流路层导出；
多个第二连通部，它们使所述多个第二流路层彼此连通；
多个第三流路层，它们供所述第三流体流动；
第三导入口，其将所述第三流体向所述多个第三流路层导入；
第三导出口，其将所述第三流体从所述多个第三流路层导出；以及
多个第三连通部，它们使所述多个第三流路层彼此连通，
所述多个第一流路层、所述多个第二流路层、及所述多个第三流路层通过层叠而构成，
所述第二流体对所述第一流体进行冷却，所述第三流体对所述第一流体进行加热。
发明效果
根据本发明，结构简单，并且能够用一个换热器实现对象流体的加热和冷却。
附图说明
图1是搭载了本发明的换热器的车辆用蓄电池的温度调节系统的概略图。
图2是表示第一实施方式的换热器的图3A的A-A线剖视图。
图3A是第一实施方式的换热器的俯视图。
图3B是第一实施方式的换热器的仰视图。
图4是表示第一实施方式的换热器的层结构的说明图。
图5是表示变形例的换热器的层结构的说明图。
图6是表示第二实施方式的换热器的、图7A的B-B线剖视图。
图7A是第二实施方式的换热器的俯视图。
图7B是第二实施方式的换热器的仰视图。
附图标记说明：
1蓄电池温度调节回路；
2空调用冷却介质回路；
3加热用回路；
5换热器；
15第一流路层；
16第一导入口；
17第一导出口；
18第一连通部；
25第二流路层；
26第二导入口；
27第二导出口；
28第二连通部；
35第三流路层；
36第三导入口；
37第三导出口；
38第三连通部；
51壳体；
52D壳体下表面；
52U壳体上表面；
53板；
W1蓄电池流体；
W2空调用流体；
W3加热用流体。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的一实施方式的换热器进行说明。首先，对搭载了本发明的一实施方式的换热器的车辆用蓄电池的温度调节系统进行说明。
(车辆用蓄电池的温度调节系统)
如图1所示，本实施方式的车辆用蓄电池的温度调节系统100具备：蓄电池温度调节回路1，其对蓄电池BAT的温度进行调整；空调用冷却介质回路2，其搭载于车辆的空调装置(空调)；以及加热用回路3，其包括热源H。蓄电池BAT向驱动车辆的未图示的驱动用马达供给电力。
构成为，在蓄电池温度调节回路1设置有换热器5，在换热器5中，除了在蓄电池温度调节回路1中流动的蓄电池流体W1以外，在空调用冷却介质回路2中流动的空调用流体W2及在加热用回路3中流动的加热用流体W3也能够流入，且构成为在蓄电池流体W1和空调用流体W2能够换热，并且构成为在蓄电池流体W1和加热用流体W3能够换热。
构成为，在空调用冷却介质回路2中设置有从主流路21分支的分支流路22，在主流路21中流动的空调用流体W2能够通过阀23选择性地流入到在分支流路22的中途存在的换热器5中。需要说明的是，在主流路21中设置有未图示的压缩机、电容器、膨胀阀(エキスパンシヨンバルブ)等，且低温的空调用流体W2经由分支流路而流入到换热器5中。
构成为，在加热用回路3中设置有从主流路31分支的分支流路32，在主流路31中流动的加热用流体W3能够通过阀33选择性地流入到在分支流路32的中途存在的换热器5中。在主流路31中设置有例如发动机、加热器等来作为热源H，且被热源H加热的高温的加热用流体W3经由分支流路32而流入到换热器5中。
(换热器)＜第一实施方式>
如图2所示，在第一实施方式的换热器5中，在圆筒状的壳体51的内部，供蓄电池流体W1流动的多个第一流路层15、供空调用流体W2流动的多个第二流路层25、以及供加热用流体W3流动的第三流路层35通过沿上下方向层叠而构成。壳体51具备壳体上表面52U及壳体下表面52D，该壳体上表面52U及壳体下表面52D隔着多个第一流路层15、多个第二流路层25、及多个第三流路层35而在层叠方向(以下，称为上下方向。)上对置。
在壳体51的壳体上表面52U设置有：第一导入口16，其将蓄电池流体W1向多个第一流路层15导入；第一导出口17，其将蓄电池流体W1从多个第一流路层15导出；第二导入口26，其将空调用流体W2向多个第二流路层25导入；第二导出口27，其将空调用流体W2从多个第二流路层25导出；第三导入口36，其将加热用流体W3向多个第三流路层35导入；以及第三导出口37，其将加热用流体W3从多个第三流路层35导出。根据本实施方式，在壳体上表面52U设置有各流路层的导入口16、26、36及导出口17、27、37，因此能够容易地进行组装作业。
如图3A所示，第一导入口16及第一导出口17夹着圆形状的壳体上表面52U的中心P而设置于相反侧，第二导入口26及第二导出口27夹着壳体上表面52U的中心P而设置于相反侧，第三导入口36及第三导出口37夹着壳体上表面52U的中心P而设置于相反侧。另外，这些导入口16、26、36及导出口17、27、37距中心P的距离相等，且在周向上等间隔地配置。在本实施方式中，以60°的间隔逆时针旋转地依次配置有第一导入口16、第二导入口26、第三导入口36、第一导出口17、第二导出口27、以及第三导出口37。
如图2及图4所示，在本实施方式的换热器5中，从上方向下方依次反复设置有第三流路层35、第一流路层15、及第二流路层25。换句话说，多个第一流路层15的流路层配置在多个第二流路层25的流路层与多个第三流路层35的流路层之间。根据该结构，第一流路层15与第二流路层25相接，并且第一流路层15与第三流路层35相接，因此能够高效地进行第一流路层15的蓄电池流体W1的加热及冷却。
另外，换热器5的层结构并不限于此，例如，如图5的变形例所示，从上方向下方依次反复设置有第三流路层35、第一流路层15、第二流路层25、及第一流路层15。换句话说，多个第二流路层25的流路层及多个第三流路层35的流路层彼此不相邻，且与多个第一流路层15的流路层相邻。根据该结构，多个第二流路层25的流路层及多个第三流路层35的流路层彼此不相邻，因此能够抑制加热用流体W3被空调用流体W2冷却或空调用流体W2被加热用流体W3加热。
返回图2，这些多个第一流路层15的流路层、多个第二流路层25的流路层、以及多个第三流路层35的流路层分别形成于隔着规定的间隙而重合的两张板53之间。各流路层形成于隔着规定的间隙而重合的两张板53之间，因此通过调整间隙，能够调整换热效率。相邻的流路层之间的板可以是一张，可以是两张，也可以是三张以上。
在壳体51的内部设置有：第一连通部18，其使多个第一流路层15彼此连通，且使多个第一流路层15不与多个第二流路层25及多个第三流路层35连通；第二连通部28，其使多个第二流路层25彼此连通，且使多个第二流路层25不与多个第一流路层15及多个第三流路层35连通；以及第三连通部38，其使多个第三流路层35彼此连通，且使多个第三流路层35不与多个第一流路层15及多个第二流路层25连通。
第一连通部18包括：第一导入口侧连通部18A，其从第一导入口16到壳体下表面52D在壳体51的内部沿上下方向延伸；以及第一导出口侧连通部18B，其从第一导出口17到壳体下表面52D在壳体51的内部沿上下方向延伸。第二连通部28包括：第二导入口侧连通部28A，其从第二导入口26到壳体下表面52D在壳体51的内部沿上下方向延伸；以及第二导出口侧连通部28B，其从第二导出口27到壳体下表面52D在壳体51的内部沿上下方向延伸。第三连通部38包括：第三导入口侧连通部38A，其从第三导入口36到壳体下表面52D在壳体51的内部沿上下方向延伸；第三导出口侧连通部38B，其从第三导出口37到壳体下表面52D在壳体51的内部沿上下方向延伸。
如图2及图3B所示，壳体51的壳体下表面52D密封第一导入口侧连通部18A、第一导出口侧连通部18B、第二导入口侧连通部28A、第二导出口侧连通部28B、第三导入口侧连通部38A、以及第三导出口侧连通部38B。
在这样构成的换热器5中，空调用流体W2冷却蓄电池流体W1，加热用流体W3加热蓄电池流体W1。因此，能够用一个换热器5在低温环境下加热蓄电池流体W1，在高温环境下、蓄电池BAT发热时冷却蓄电池流体W1，能够将蓄电池BAT保持在适当的温度范围内。另外，多个第一流路层15、多个第二流路层25、及多个第三流路层35通过层叠而构成，因此能够以简单的结构形成换热器5。
＜第二实施方式>
如图6所示，第二实施方式的换热器5中，在圆筒状的壳体51的内部供蓄电池流体W1流动的多个第一流路层15、供空调用流体W2流动的多个第二流路层25、以及供加热用流体W3流动的第三流路层35沿上下方向层叠而构成，这一点与第一实施方式的换热器5相同，但层结构不同。以下，参照图6～图7B对第二实施方式的换热器5进行说明。
在壳体51的壳体上表面52U设置有：第一导入口16，其将蓄电池流体W1向多个第一流路层15导入；第一导出口17，其将蓄电池流体W1从多个第一流路层15导出；第三导入口36，其将加热用流体W3向多个第三流路层35导入；以及第三导出口37，其将加热用流体W3从多个第三流路层35导出。
如图7A所示，第一导入口16及第一导出口17夹着圆形状的壳体上表面52U的中心P而设置于相反侧，第三导入口36及第三导出口37夹着壳体上表面52U的中心P而设置于相反侧。另外，这些导入口16、36及导出口17、37距中心P的距离相等，且在周向上等间隔地配置。在本实施方式中，以90°的间隔逆时针旋转地依次配置有第一导入口16、第三导入口36、第一导出口17、以及第三导出口37。
如图6及图7B所示，在壳体51的壳体下表面52D设置有：第二导入口26，其将空调用流体W2向多个第二流路层25导入；以及第二导出口27，其将空调用流体W2从多个第二流路层25导出。如图7B所示，第二导入口26及第二导出口27夹着壳体上表面52U的中心P而设置在相反侧，在本实施方式中，如图6～图7B所示，从上下方向观察时，第二导入口26及第二导出口27设置在与在壳体上表面52U设置的第三导入口36及第三导出口37相同的位置(周向位置及径向位置)。根据本实施方式，不需要在壳体上表面52U或壳体下表面52D设置所有的流路层的导入口16、26、36及导出口17、27、37，因此配置导入口及导出口的自由度高。
如图6所示，在本实施方式的换热器5中，在比中央靠上方处，从上方向下方依次反复设置有第三流路层35及第一流路层15，在比中央靠下方处，从上方向下方依次反复设置有第二流路层25及第一流路层15。换句话说，最靠近壳体下表面52D的第三流路层35与最靠近壳体上表面52U的第二流路层25相比，靠近壳体上表面52U，且划分有加热区域和冷却区域。根据该结构，能够在换热器5的内部分离为加热区域和冷却区域，能够抑制加热用流体W3被冷却或空调用流体W2被加热。
需要说明的是，在各流路层15、25、35的流路层分别形成于隔着规定的间隙而重合的两张板53之间这一点与第一实施方式的换热器5相同。
在壳体51的内部设置有：第一连通部18，其使多个第一流路层15彼此连通，且使多个第一流路层15不与多个第二流路层25及多个第三流路层35连通；第二连通部28，其使多个第二流路层25彼此连通，且使多个第二流路层25不与多个第一流路层15及多个第三流路层35连通；以及第三连通部38，其使多个第三流路层35彼此连通，且使多个第三流路层35不与多个第一流路层15及多个第二流路层25连通。
第一连通部18包括：第一导入口侧连通部18A，其从第一导入口16到壳体下表面52D在壳体51的内部沿上下方向延伸；以及第一导出口侧连通部18B，其从第一导出口17到壳体下表面52D在壳体51的内部沿上下方向延伸。第二连通部28包括：第二导入口侧连通部28A，其从第二导入口26到壳体中央在壳体51的内部沿上下方向延伸；以及第二导出口侧连通部28B，其从第二导出口27到壳体中央在壳体51的内部沿上下方向延伸。第三连通部38包括：第三导入口侧连通部38A，其从第三导入口36到壳体中央在壳体51的内部沿上下方向延伸；以及第三导出口侧连通部38B，其从第三导出口37到壳体中央在壳体51的内部沿上下方向延伸。第二导入口侧连通部28A和第三导入口侧连通部38A从上下方向观察时设置于相同的位置(周向位置及径向位置)，第二导出口侧连通部28B和第三导出口侧连通部38B从上下方向观察时，设置于相同的位置(周向位置及径向位置)。
如图6及图7B所示，壳体51的壳体下表面52D密封第一导入口侧连通部18A、及第一导出口侧连通部18B。
在这样构成的换热器5中，空调用流体W2冷却蓄电池流体W1，加热用流体W3加热蓄电池流体W1。因此，能够用一个换热器5在低温环境下加热蓄电池流体W1，在高温环境下、蓄电池BAT发热时冷却蓄电池流体W1，能够将蓄电池BAT保持在适当的温度范围内。另外，多个第一流路层15、多个第二流路层25、及多个第三流路层35通过层叠而构成，因此能够以简单的结构形成换热器5。
需要说明的是，本发明的换热器并不限定于上述实施方式，能够适当进行变形、改良等。
例如，换热器5的层结构并不限于上述实施方式，能够适当进行变更。另外，导入口、导出口、连通部的数量、配置、形状等也并不限于上述实施方式，能够适当进行变更。
另外，换热器5的形状也并不限于圆筒形状，可以是正方体形状、长方体形状等各种形状。
另外，在本说明书中至少记载了以下事项。需要说明的是，尽管在括弧内示出了上述实施方式中的相应构成要素等，但并不限定于此。
(1)一种换热器(换热器5)，其供第一流体(蓄电池流体W1)、第二流体(空调用流体W2)及第三流体(加热用流体W3)流动，其中，
所述换热器具备：
多个第一流路层(第一流路层15)，它们供所述第一流体流动；
第一导入口(第一导入口16)，其将所述第一流体向所述多个第一流路层导入；
第一导出口(第一导出口17)，其将所述第一流体从所述多个第一流路层导出；
多个第一连通部(第一连通部18)，它们使所述多个第一流路层彼此连通；
多个第二流路层(第二流路层25)，它们供所述第二流体流动；
第二导入口(第二导入口26)，其将所述第二流体向所述多个第二流路层导入；
第二导出口(第二导出口27)，其将所述第二流体从所述多个第二流路层导出；
多个第二连通部(第二连通部28)，它们使所述多个第二流路层彼此连通；
多个第三流路层(第三流路层35)，它们供所述第三流体流动；
第三导入口(第三导入口36)，其将所述第三流体向所述多个第三流路层导入；
第三导出口(第三导出口37)，其将所述第三流体从所述多个第三流路层导出；以及
多个第三连通部(第三连通部38)，它们使所述多个第三流路层彼此连通，
所述多个第一流路层、所述多个第二流路层、及所述多个第三流路层通过层叠而构成，
所述第二流体对所述第一流体进行冷却，所述第三流体对所述第一流体进行加热。
根据(1)，能够用一个换热器实现对象流体的加热和冷却。另外，由于多个第一流路层、多个第二流路层及所述多个第三流路层通过层叠而构成，因此能够以简单的结构形成换热器。
(2)根据(1)所述的换热器，其中，
所述多个第一流路层、所述多个第二流路层、及所述多个第三流路层的各流路层形成于隔着规定的间隙而重合的两张板之间。
根据(2)，由于各流路层形成于隔着规定的间隙而重合的两张板之间，因此通过调整间隙，能够调整换热效率。
(3)根据(1)或(2)所述的换热器，其中，
所述多个第一流路层的流路层配置在所述多个第二流路层的流路层与所述多个第三流路层的流路层之间。
根据(3)，由于多个第一流路层的流路层配置在多个第二流路层的流路层与多个第三流路层的流路层之间，因此能够高效地进行第一流体的加热及冷却。
(4)根据(3)所述的换热器，其中，
所述换热器具备第一面(壳体上表面52U)及第二面(壳体下表面52D)，该第一面(壳体上表面52U)及第二面(壳体下表面52D)隔着所述多个第一流路层、所述多个第二流路层、及所述多个第三流路层而在层叠方向(上下方向)上对置，
在所述第一面设置有所述第一导入口、所述第一导出口、所述第二导入口、所述第二导出口、所述第三导入口、以及所述第三导出口。
根据(4)，由于在第一面设置有各流路层的导入口及导出口，因此能够容易地进行组装作业。
(5)根据(1)或(2)所述的换热器，其中，
所述多个第二流路层的流路层及所述多个第三流路层的流路层彼此不相邻，且与所述多个第一流路层的流路层相邻。
根据(5)，由于多个第二流路层的流路层及多个第三流路层的流路层彼此不相邻，因此能够抑制加热用流体被冷却或空调用流体被加热。
(6)根据(1)、(2)或(5)所述的换热器，其中，
所述换热器具备第一面(壳体上表面52U)及第二面(壳体下表面52D)，该第一面(壳体上表面52U)及第二面(壳体下表面52D)隔着所述多个第一流路层、所述多个第二流路层、及所述多个第三流路层而在层叠方向上对置，
在所述第二面设置有所述第二导入口及所述第二导出口，
在所述第一面设置有所述第三导入口及所述第三导出口，
所述第一导入口及所述第一导出口设置在所述第一面和所述第二面中的任一方。
根据(6)，由于不需要将所有的导入口和导出口设置在一个面，因此配置导入口和导出口的自由度高。
(7)根据(6)所述的换热器，其中，
最靠近所述第一面的所述第三流路层与最靠近所述第二面的所述第二流路层相比，靠近所述第二面。
根据(7)，能够将换热器的内部分离为加热区域和冷却区域，能够抑制加热用流体被冷却或空调用流体被加热。
(8)根据(1)至(7)中任一项所述的换热器，其中，
所述换热器搭载于车辆，
所述第一流体是对所述车辆的蓄电池进行冷却的蓄电池流体，
所述第二流体是在所述车辆的空调装置中流动的空调用流体，
所述第三流体是被所述车辆的热源加热的加热用流体。
根据(8)，能够通过换热器适当地对车辆的蓄电池进行冷却及加热。

Claims (8)

1.一种换热器，其供第一流体、第二流体及第三流体流动，其中，
所述换热器具备：
多个第一流路层，它们供所述第一流体流动；
第一导入口，其将所述第一流体向所述多个第一流路层导入；
第一导出口，其将所述第一流体从所述多个第一流路层导出；
多个第一连通部，它们使所述多个第一流路层彼此连通；
多个第二流路层，它们供所述第二流体流动；
第二导入口，其将所述第二流体向所述多个第二流路层导入；
第二导出口，其将所述第二流体从所述多个第二流路层导出；
多个第二连通部，它们使所述多个第二流路层彼此连通；
多个第三流路层，它们供所述第三流体流动；
第三导入口，其将所述第三流体向所述多个第三流路层导入；
第三导出口，其将所述第三流体从所述多个第三流路层导出；以及
多个第三连通部，它们使所述多个第三流路层彼此连通，
所述多个第一流路层、所述多个第二流路层、及所述多个第三流路层通过层叠而构成，
所述第二流体对所述第一流体进行冷却，所述第三流体对所述第一流体进行加热。
2.根据权利要求1所述的换热器，其中，
所述多个第一流路层、所述多个第二流路层、及所述多个第三流路层的各流路层形成于隔着规定的间隙而重合的两张板之间。
3.根据权利要求1或2所述的换热器，其中，
所述多个第一流路层的流路层配置在所述多个第二流路层的流路层与所述多个第三流路层的流路层之间。
4.根据权利要求3所述的换热器，其中，
所述换热器具备第一面及第二面，该第一面及第二面隔着所述多个第一流路层、所述多个第二流路层、及所述多个第三流路层而在层叠方向上对置，
在所述第一面设置有所述第一导入口、所述第一导出口、所述第二导入口、所述第二导出口、所述第三导入口、以及所述第三导出口。
5.根据权利要求1或2所述的换热器，其中，
所述多个第二流路层的流路层及所述多个第三流路层的流路层彼此不相邻，且与所述多个第一流路层的流路层相邻。
6.根据权利要求1、2或5所述的换热器，其中，
所述换热器具备第一面及第二面，该第一面及第二面隔着所述多个第一流路层、所述多个第二流路层、及所述多个第三流路层而在层叠方向上对置，
在所述第二面设置有所述第二导入口及所述第二导出口，
在所述第一面设置有所述第三导入口及所述第三导出口，
所述第一导入口及所述第一导出口设置在所述第一面和所述第二面中的任一方。
7.根据权利要求6所述的换热器，其中，
最靠近所述第一面的所述第三流路层与最靠近所述第二面的所述第二流路层相比，靠近所述第二面。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的换热器，其中，
所述换热器搭载于车辆，
所述第一流体是对所述车辆的蓄电池进行冷却的蓄电池流体，
所述第二流体是在所述车辆的空调装置中流动的空调用流体，
所述第三流体是被所述车辆的热源加热的加热用流体。
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