CN117190760A - 车用热交换装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种车用热交换装置及车辆，车用热交换装置包括壳体、扰流件和换热件；壳体包括第一壳体和与第一壳体间隔设置的第二壳体，第一壳体设置有第一通道，第二壳体设置有第二通道；扰流件设置有两组，两组扰流件分别设置于第一通道和第二通道中；换热件的两端分别设置于两组扰流件内。通过将扰流件设置在第一通道和第二通道的内部，以及将换热件的两端分别设置于两组扰流件内，使得换热件能够与第一通道中的热流体、第二通道中的冷却液相接触，进而能够将热流体的热量传递至冷却液，实现热流体和冷却液之间的热交换。

Description

车用热交换装置及车辆

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，特别是涉及车用热交换装置及车辆。

背景技术

换热器是用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置，是对流传热及热传导的一种工业应用。随着近年来能耗的增加和节能意识的上涨，对换热器的需求不断提高。

在相关技术中，换热器越来越多的被应用于车辆、电池冷却以及不同水回路或冷媒回路的余热回收。目前车辆普遍采用的换热器多是通过热对流、热传导中的一个进行换热。此类换热器具有质量轻、占用空间小、结构紧凑、易维修维护等优点。

然而，上述换热方式单一且换热效率差，无法满足热量回收或设备降温的需求，基于此，如何提高换热效率是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

基于此，有必要针对如何提高换热效率的问题，提供一种车用热交换装置及车辆。

本申请第一方面提供了一种车用热交换装置，其包括壳体、扰流件和换热件；壳体包括第一壳体和与第一壳体间隔设置的第二壳体，第一壳体设置有第一通道，第一通道用于供热流体流动，第二壳体设置有第二通道，第二通道用于供冷却液流动；扰流件设置有两组，两组扰流件分别设置于第一通道和第二通道中；换热件的两端分别设置于两组扰流件内，使得换热件的两端能够通过所述扰流件分别与热流体、冷却液相接触，以将热流体的热量传递至冷却液。

在其中一个实施例中，一组扰流件靠近第二通道的端部设置有第一容纳槽，另一组扰流件靠近第一通道的端部设置有第二容纳槽，第一容纳槽和第二容纳槽相对设置，换热件包括依次连接的蒸发段、绝热段和冷凝段，蒸发段容纳于第一容纳槽中，绝热段位于第一壳体和第二壳体之间，冷凝段容纳于第二容纳槽中。

在其中一个实施例中，热交换装置还包括保温层，保温层连接于第一壳体和第二壳体之间，保温层设置有通孔，通孔用于连通第一容纳槽和第二容纳槽，绝热段容纳于通孔中。

在其中一个实施例中，每组扰流件均包括若干扰流部，相邻两个扰流部之间间隔设置，扰流部的横截面为椭圆形。

在其中一个实施例中，热交换装置还包括第一进液口和第一出液口，第一进液口和第一出液口分别设置于第一壳体的两侧，并与第一通道连通。

在其中一个实施例中，热交换装置还包括第二进液口和第二出液口，第二进液口和第二出液口分别设置于第二壳体的两侧，并与第二通道连通。

在其中一个实施例中，热交换装置还包括触发件，触发件设置于热流体的流动路径上，用于改变热流体的流速，触发件具有第一状态和第二状态，并配置为在热流体达到预设温度时，能够从第一状态切换至第二状态，或从第二状态切换至第一状态；其中，触发件在第一状态时，热流体以第一流速流经第一通道，触发件在第二状态时，热流体以第二流速流经第一通道，第一流速大于第二流速。

在其中一个实施例中，触发件包括记忆金属，记忆金属设置于第一通道的内壁，在热流体达到预设温度时，记忆金属至少部分能够发生形变或恢复形变。

在其中一个实施例中，触发件包括阀体，热交换装置还包括第一进液口和第一出液口，阀体设置于第一进液口或第一出液口，在热流体达到预设温度时，阀体配置为能够调节第一进液口或第一出液口的口径。

本申请第二方面提供了一种车辆，其包括上述任一实施例中的车用热交换装置和安装装置，安装装置设置有至少一组，每组安装装置均包括支撑件和与支撑件连接的安装件，支撑件与安装件之间围设成第三通道，热交换装置容纳于第三通道内，支撑件用于承载热交换装置，安装件用于将热交换装置安装至预设位置。

上述车用热交换装置中，通过将扰流件设置在第一通道和第二通道的内部，以及将换热件的两端分别设置于两组扰流件内，使得换热件能够与第一通道中的热流体、第二通道中的冷却液相接触，进而能够将热流体的热量传递至冷却液，实现热流体和冷却液之间的热交换，换热效率高。扰流件除了辅助换热件和流体接触的同时，扰流件还能够使通道内的流体流速减慢，使流体在通道内的停留时间增加，并且增加了流体与通道内部的接触面积，单位体积的冷却液能够更多的将热流体的热量带走，保证了换热件的换热效果。

附图说明

图1为本申请一实施例中车用热交换装置的示意图。

图2为本申请一实施例中车用热交换装置的剖面图。

图3为本申请一实施例中第一进液口、第一通道、第一出液口的剖面图，其中，记忆金属和阀体均处于第一状态。

图4为本申请一实施例中第一进液口、第一通道、第一出液口的剖面图，其中，记忆金属和阀体均处于第二状态。

图5为本申请一实施例中安装装置的示意图。

其中，附图标号为：车用热交换装置1、壳体10、第一壳体101、第二壳体102、第一通道103、第二通道104、扰流件11、第一容纳槽111、第二容纳槽112、扰流部113、换热件12、保温层13、通孔131、第一进液口14、第一出液口15、第二进液口16、第二出液口17、记忆金属18、阀体19、安装装置2、支撑件21、安装件22。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参考图1所示，本申请一实施例提供一种车辆，其包括车用热交换装置1、安装装置2和车本体(图中未示出)。车用热交换装置1与安装装置2连接，车用热交换装置1用于对车本体中的部件或总成进行换热，例如车用热交换装置1可以应用于电池系统、空调系统、发动机冷却系统、润滑系统、不同水回路、冷媒回路等；安装装置2用于将车用热交换装置1安装至车本体。

参考图2所示，车用热交换装置1包括壳体10、扰流件11和换热件12。壳体10用于为扰流件11、换热件12提供支撑和安装位置，以及为流体(热流体和冷却液)提供流动通道。扰流件11设置在壳体10内部，用于阻碍流体流动，以降低流体的流速。换热件12至少部分设置在扰流件11内部，用于将热流体的热量传递至冷却液实现换热。

壳体10包括第一壳体101和第二壳体102。第一壳体101设置有第一通道103，第一通道103用于供热流体沿第一方向流动，第二壳体102设置有第二通道104，第二通道104用于供冷却液沿第一方向(如图2中X轴线所在方向)流动。第一壳体101与第二壳体102沿第二方向(如图2中Y轴线所在方向)间隔设置，第二方向垂直于第一方向。

扰流件11设置有两组，第一组扰流件位于第一通道103中，第二组扰流件位于第二通道104中，两组扰流件11均沿第二方向延伸设置，用于阻碍热流体和冷却液的流动。

换热件12的两端分别设置于两组扰流件11内，使得换热件12能够与热流体、冷却液相接触，进而能够将热流体的热量传递至冷却液实现换热。具体地，第一组扰流件11靠近第二通道104的端部设置有第一容纳槽111，第二组扰流件11靠近第一通道103的端部设置有第二容纳槽112，第一容纳槽111和第二容纳槽112相对设置，第一容纳槽111和第二容纳槽112用于容纳换热件12。

换热件12为热管，热管的吸热速率是导热金属的上千倍，即使是在温差较小的情况下，也能够迅速将热流体的热量传导至冷却液中。具体地，换热件12包括依次连接的蒸发段、绝热段和冷凝段，蒸发段容纳于第一容纳槽111中，即蒸发段能够在第一通道103内与热流体相接触；绝热段位于第一壳体101和第二壳体102之间；冷凝段容纳于第二容纳槽112中，即冷凝段能够在第二通道104内与冷却液相接触。换热件12为热管，换热件12利用其内部工质的相变，使得换热件12蒸发段和冷凝段的温差很大，从而使热流体的热量快速传导至冷却液中。当热流体流经扰流件11时，热流体的热量传递至蒸发段，蒸发段受热使换热件12内部的液体迅速蒸发形成蒸汽，蒸汽在压力差的作用下流向冷凝段并在冷凝段释放出热量，蒸汽在冷凝段重新凝结成液体，液体再回流至蒸发段，如此循环将热流体的热量传导至冷却液中，实现热流体的换热降温。

第一容纳槽111和第二容纳槽112中可以涂抹导热胶，用于提高换热件12的热传导效率。

每组扰流件11均包括若干扰流部113，相邻两个扰流部113之间间隔设置。具体地，扰流部113可以按照4×4矩阵(每列布设4个扰流部113)或者4、3交替(单数列布设4个扰流部113、双数列布设3个扰流部113)(如图3所示)的方式进行排布。本申请揭示的实施例中，扰流部113采用4、3交替的方式进行交叉式排布，交叉式排布能够使流体与扰流件11有更多的接触，有利于提高换热件12的换热效率。

可以理解的是，每个位于第一通道103内的扰流部113均设置有第一容纳槽111，每个位于第二通道104内的扰流部113均设置有第二容纳槽112。

扰流部113的横截面为椭圆形。对应地，第一容纳槽111、第二容纳槽112、换热件12以及保温层13的通孔131的横截面均为椭圆型。进一步地，椭圆的长轴方向与第一方向平行，即椭圆的长轴方向与流体的流动方向平行，该设置与圆柱形扰流部113、椭圆的短轴方向与流体的流动方向平行相比，前者能够减小流阻和增强换热件12的换热效率。

热交换装置1还包括保温层13。保温层13连接于第一壳体101和第二壳体102之间，保温层13设置有通孔131，通孔131用于连通第一容纳槽111和第二容纳槽112，绝热段容纳于通孔131中。保温层13采用保温绝热材料制成，用于减少换热件12换热过程中的热损失。

热交换装置1还包括第一进液口14、第一出液口15、第二进液口16和第二出液口17。第一进液口14和第一出液口15沿第一方向设置于第一壳体101的两侧，并与第一通道103连通，热流体通过第一进液口14进入到第一通道103内，经过换热后，从第一出液口15流出。第二进液口16和第二出液口17沿第一方向设置于第二壳体102的两侧，并与第二通道104连通，冷却液通过第二进液口16进入到第二通道104内，换热件12将热量传递至冷却液后，冷却液从第二出液口17流出。进一步地，第一壳体101包括第一壳部和第二壳部。第二壳部设置有两个，两个第二壳部分别连接于第一壳部的两端，并分别与第一进液口14、第一出液口15螺纹连接。第二壳部自第一壳部朝靠近第一进液口14/第一出液口15的方向延伸，且第二壳部靠近第一壳部的一端到靠近第一进液口14/第一出液口15的一端流通面积逐渐减小，该设置能够优化流体的流动。

本申请的热交换装置1中，先将换热件12的蒸发段插入至第一容纳槽111中，随后将换热件12的绝热段穿过保温层13的通孔131，再将换热件12的冷凝段插入至第二容纳槽112中，最后同时将热流体和冷却液通过第一进液口14、第二进液口16输送至第一通道103、第二通道104中，即可通过换热件12对热流体进行换热。

结合图3和图4所示，热交换装置1还包括触发件，触发件设置于热流体的流动路径上，用于降低热流体的流速。

具体到一实施例中，触发件包括记忆金属18。记忆金属18沿第一方向设置于第一通道103的内壁，记忆金属18的数量不做限制，本实施例中，记忆金属18设置一个。记忆金属18至少部分能够沿第三方向(如图2中Z轴线所在方向)发生形变或恢复形变，记忆金属18的初始状态为其恢复形变后/发生形变前的状态，记忆金属18的初始状态呈平板状；本实施例中，记忆金属18发生形变后为波浪状，可以理解的是，记忆金属18也可以设置为其他的形变形状；第一方向、第二方向、第三方向两两互相垂直。记忆金属18具有第一状态和第二状态，第一状态为记忆金属18的初始状态(如图3所示)，第二状态为记忆金属18发生形变后所处的状态(如图4所示)。当热流体达到预设温度时，记忆金属18能够从第一状态切换至第二状态，或从第二状态切换至第一状态。具体地，预设温度包括第一温度值和第二温度值，第二温度值高于第一温度值。当热流体的温度达到第一温度值(此时热流体的温度不高)时，记忆金属18切换至第一状态，处于第一状态下的记忆金属18几乎不会对热流体的流速造成影响，热流体完成换热后能够快速地回到需要到回路中。当热流体的温度达第二温度值(此时热流体的温度较高)时，记忆金属18切换至第二状态，处于第二状态下的记忆金属18能够增大流阻，此时热流体在第一通道103内的流速相对比前述有所降低，优化了热流体与扰流件11的接触，使热流体在第一通道103内的流速降低，从而延长了热流体在第一通道103内的停留时间，提高了换热件12的换热效率。

具体到另一实施例中，触发件包括阀体19。阀体19可以为温控阀，阀体19设置在第一进液口14或第一出液口15，本实施例中，阀体19设置在第一进液口14，阀体19能够根据热流体的温度调节第一进液口14的口径。阀体19具有第一状态和第二状态，第一状态为阀体19的初始状态(如图3所示)，该状态下的阀体19完全打开，热流体在第一进液口14的流速几乎不受阀体19的影响；第二状态为阀体19至少部分关闭第一进液口14的状态(如图4所示)，该状态的阀体19使第一进液口14的流通截面减少，进而能够降低热流体在第一进液口14、第一通道103的流速。当热流体的温度达到第一温度值时，阀体19切换至第一状态，处于第一状态下的阀体19几乎不会对热流体的流速造成影响。当热流体的温度达第二温度值时，阀体19切换至第二状态，处于第二状态下的阀体19能够增大流阻，此时热流的流速相对于前述有所降低，使热流体在第一通道103内的流速降低，从而延长了热流体在第一通道103内的停留时间，提高了换热件12的换热效率。

可以理解的是，在一些实施例中，记忆金属18、阀体19可以同时设置。

第一温度值和第二温度值可以根据实际需求进行设置，热流体在较低温度下的流速不受触发件的影响，热流体在较高温度下的流速在触发件的阻碍下有所减慢，使热流体在第一通道103内的停留时间延长，这样能够给换热件12内部工质更多的循环时间，保证换热件12对于高温度热流体的换热效率。

参考图5所示，安装装置2设置有至少一组，本实施例中，安装装置2设置有两组，每组安装装置2均包括支撑件21和安装件22。支撑件21与安装件22连接，支撑件21与安装件22之间围设成第三通道，热交换装置1容纳于第三通道内，支撑件21用于承载热交换装置1，安装件22用于将热交换装置1安装至车本体上。具体地，安装件22上设置有第一安装孔和第二安装孔，通过第一安装孔和螺栓实现车用热交换装置1与安装件22的固定，通过第二安装孔和螺栓实现安装件22与车本体的固定。

在一些实施例中，支撑件21、安装件22均设置有1个。具体地，支撑件21呈U型，安装件22呈板/块/台状，支撑件21的两端与安装件22连接，支撑件21的U型开口朝向安装件22。

在一些实施例中，支撑件21、安装件22均设置有2个。具体地，2个支撑件21分别与2个安装件22连接，支撑件21呈L型，两个支撑件21相对设置，支撑件21的一端与安装件22连接。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种车用热交换装置，其特征在于，包括：

壳体，包括第一壳体和与所述第一壳体间隔设置的第二壳体，所述第一壳体设置有第一通道，所述第一通道用于供热流体流动，所述第二壳体设置有第二通道，所述第二通道用于供冷却液流动；

扰流件，设置有两组，两组所述扰流件分别设置于所述第一通道和所述第二通道中；及

换热件，所述换热件的两端分别设置于两组所述扰流件内，使得所述换热件的两端能够通过所述扰流件分别与热流体、冷却液相接触，以将热流体的热量传递至冷却液。

2.根据权利要求1所述的车用热交换装置，其特征在于，一组所述扰流件靠近所述第二通道的端部设置有第一容纳槽，另一组所述扰流件靠近所述第一通道的端部设置有第二容纳槽，所述第一容纳槽和所述第二容纳槽相对设置，所述换热件包括依次连接的蒸发段、绝热段和冷凝段，所述蒸发段容纳于所述第一容纳槽中，所述绝热段位于所述第一壳体和所述第二壳体之间，所述冷凝段容纳于所述第二容纳槽中。

3.根据权利要求2所述的车用热交换装置，其特征在于，所述热交换装置还包括保温层，所述保温层连接于所述第一壳体和所述第二壳体之间，所述保温层设置有通孔，所述通孔用于连通所述第一容纳槽和所述第二容纳槽，所述绝热段容纳于所述通孔中。

4.根据权利要求1所述的车用热交换装置，其特征在于，每组所述扰流件均包括若干扰流部，相邻两个所述扰流部之间间隔设置，所述扰流部的横截面为椭圆形。

5.根据权利要求1所述的车用热交换装置，其特征在于，所述热交换装置还包括第一进液口和第一出液口，所述第一进液口和所述第一出液口分别设置于所述第一壳体的两侧，并与所述第一通道连通。

6.根据权利要求1所述的车用热交换装置，其特征在于，所述热交换装置还包括第二进液口和第二出液口，所述第二进液口和所述第二出液口分别设置于所述第二壳体的两侧，并与所述第二通道连通。

7.根据权利要求1-6任一所述的车用热交换装置，其特征在于，所述热交换装置还包括触发件，所述触发件设置于热流体的流动路径上，用于改变热流体的流速，所述触发件具有第一状态和第二状态，并配置为在热流体达到预设温度时，能够从所述第一状态切换至所述第二状态，或从所述第二状态切换至所述第一状态；

其中，所述触发件在所述第一状态时，热流体以第一流速流经所述第一通道，所述触发件在所述第二状态时，热流体以第二流速流经所述第一通道，所述第一流速大于第二流速。

8.根据权利要求7所述的车用热交换装置，其特征在于，所述触发件包括记忆金属，所述记忆金属设置于所述第一通道的内壁，在热流体达到预设温度时，所述记忆金属至少部分能够发生形变或恢复形变。

9.根据权利要求7所述的车用热交换装置，其特征在于，所述触发件包括阀体，所述热交换装置还包括第一进液口和第一出液口，所述阀体设置于所述第一进液口或所述第一出液口，在热流体达到预设温度时，所述阀体配置为能够调节所述第一进液口或所述第一出液口的口径。

10.一种车辆，其特征在于，包括：

如权利要求1-9任一所述的一种车用热交换装置；及

安装装置，设置有至少一组，每组所述安装装置均包括支撑件和与所述支撑件连接的安装件，所述支撑件与所述安装件之间围设成第三通道，所述热交换装置容纳于所述第三通道内，所述支撑件用于承载所述热交换装置，所述安装件用于将所述热交换装置安装至预设位置。