CN212604359U - 换热器及具有该换热器的车辆空调换热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种换热器及具有该换热器的车辆空调换热系统，本实用新型的换热器包括并排叠置于一起的水侧换热单元和制冷剂侧换热单元，水侧换热单元具有分设于两侧的水室组件，以及连接于两侧的所述水室组件之间的多个并排布置的水侧扁管，制冷剂侧换热单元具有分设于两侧的制冷剂室组件，以及连接于两侧的所述制冷剂室组件之间的多个并排布置的制冷剂侧扁管，且于两侧的水室组件上分别连接有进水管与出水管，于两侧的制冷剂室组件上分别连接有制冷剂进管和制冷剂出管，并于换热器的两相对侧分别设有固定组件。本实用新型的换热器可避免现有直接式热泵系统安全系数相对较低的缺点，且也能够克服现有间接式热泵系统升温相对较慢的不足。

Description

换热器及具有该换热器的车辆空调换热系统

技术领域

本实用新型涉及汽车空调技术领域，特别涉及一种换热器。本实用新型还涉及一种具有上述换热器的车辆空调换热系统。

背景技术

目前，在汽车空调领域，以电动汽车的空调为例，其在冬季采暖时一般需使用电加热(PTC)，而PTC也分为风暖PTC和水暖PTC两种。其中，风暖 PTC一般安装在驾驶室仪表台中的空调箱(HVAC)里，PTC通电(高压)后温度升高，鼓风机吹出的风通过PTC芯体后被加热，从仪表台的出风口送至驾驶室内。水暖PTC一般安装在机舱中，PTC通电(高压)后将其内部的水加热，热水通过水管流进空调箱(HVAC)里的暖风芯体中，鼓风机吹出的风通过暖风芯体后被加热，从仪表台的出风口送至驾驶室内。

以上两种形式的电加热，能耗都很大，从而会严重影响电动汽车的续航里程，为了改善此问题热泵系统应运而生。热泵系统基于汽车空调系统现有零部件，同时也增加了某些零部件，或改变了某些零部件的功能，以达到实现了夏天可制冷，冬天能采暖的效果。热泵系统可以通过室外换热器吸收外界空气的热量，再把热量通过室内换热器送至驾驶室，所以能够在一定程度上降低了能耗，提高电动汽车的续航里程。

现有的主流热泵系统主要分两种：直接式热泵系统和间接式热泵系统。直接式热泵系统的采暖原理是压缩机排出高温高压制冷剂，直接进入空调箱的室内冷凝器中，鼓风机吹出的风通过室内冷凝器表面后被加热，从出风口送至驾驶室内。间接式热泵系统的采暖原理是压缩机排出高温高压制冷剂，进入水冷冷凝器中，制冷剂将水加热，热水通过水管到达空调箱里的暖风芯体中，鼓风机吹出的风通过室内换热器表面后被加热，从出风口送至驾驶室内。

上述两种换热系统中的PTC是在温度较低，热泵无法运行或采暖性能较差时才工作，因此能够大大降低能耗。不过，现有的直接式热泵系统虽然零部件数量少、成本低，不需要二次换热，升温相对较快，但也存在风暖PTC安装在驾驶室内，安全系数相对较低的缺点。而间接式热泵系统虽然水暖PTC安装在前机舱内，安全性系数相对较高，不过也存在零部件数量多、成本高，以及需要二次换热，升温相对较慢的不足。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种换热器，以能够用于采用热泵系统的车辆空调中，且可克服现有技术中的至少一点不足。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种换热器，包括并排叠置于一起的水侧换热单元和制冷剂侧换热单元，所述水侧换热单元具有分设于两侧的水室组件，以及连接于两侧的所述水室组件之间的多个并排布置的水侧扁管，所述制冷剂侧换热单元具有分设于两侧的制冷剂室组件，以及连接于两侧的所述制冷剂室组件之间的多个并排布置的制冷剂侧扁管，且于两侧的所述水室组件上分别连接有进水管与出水管，于两侧的所述制冷剂室组件上分别连接有制冷剂进管和制冷剂出管，并于所述换热器的两相对侧分别设有固定组件，所述固定组件被配置为构成对所述水室组件和所述制冷剂室组件端部的封堵，且将所述水侧换热单元与所述制冷剂侧换热单元固定于一起。

进一步的，两侧的所述水室组件和两侧的所述制冷剂室组件一一对应的叠置于一起，且所述水侧扁管与所述制冷剂侧扁管一一对应的对正布置。

进一步的，所述进水管和所述出水管，以及所述制冷剂进管和所述制冷剂出管位于所述换热器的同一侧。

进一步的，所述进水管和所述制冷剂出管位于所述换热器的同一端，所述出水管和所述制冷剂进管位于所述换热器的同一端。

进一步的，所述进水管和所述出水管与所述水室组件之间，以及所述制冷剂进管和所述制冷剂出管与所述制冷剂室组件之间均为通过所述固定组件连接。

进一步的，位于所述换热器一侧的所述固定组件包括位于两端的以封堵所述水室组件和所述制冷剂室组件端部的堵盖，以及连接于两端的所述堵盖之间的第一边板，位于所述换热器另一侧的所述固定组件包括位于两端的连接件，以及连接于两端的所述连接件之间的第二边板，且所述连接件上设有连接孔，所述进水管、所述出水管以及所述制冷剂进管和所述制冷剂出管连接至相应的所述连接孔处。

进一步的，于水侧换热单元和制冷剂侧换热单元至少其一中设有散热翅片。

进一步的，所述水侧扁管和制冷剂侧扁管至少其一的内部被分隔为多个沿所述水侧扁管或制冷剂侧扁管流通方向布置的流通孔。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

本实用新型的换热器，通过具有叠置在一起的水侧换热单元和制冷剂侧换热单元，其也即实现了将现有车辆空调系统中的暖风芯体和室内冷凝器结合在一起，并省去了水冷冷凝器，由此其可用于采用热泵系统的车辆空调中，且该换热器为适配水暖PTC，无需安装于驾驶室内的风暖PTC，可避免现有直接式热泵系统安全系数相对较低的缺点，同时由于该换热器相当于暖风芯体和室内冷凝器集成，因而利用室内冷凝器也能够克服现有间接式热泵系统升温相对较慢的不足。

本实用新型的另一目的在于提出一种车辆空调换热系统，包括依次相连的压缩机、室内换热器、第一电子膨胀阀、室外换热器、单向阀、第二电子膨胀阀、蒸发器和气液分离器，所述气液分离器与所述压缩机相连，其特征在于：所述室内换热器采用如上所述的换热器，且所述制冷剂侧换热单元分别与所述压缩机和所述第一电子膨胀阀相连，所述水侧换热单元与车辆中的具有循环水路的散热结构相连。

进一步的，所述散热结构包括设于所述车辆中的水暖PTC，以及与所述水暖PTC相连的循环水泵，且于所述循环水泵的两端并联有溢水罐。

本实用新型的车辆空调换热系统，在环境温度较低制冷剂侧无法运行或能力不足时，可利用水侧采暖，而环境温度升高，制冷剂侧正常运行后，可利用制冷剂侧采暖，且水侧工作时被加热的水可直接流进室内换热器，不需流经水冷冷凝器。由此该换热系统能够实现水、制冷剂、空气三种介质在同一芯体中的热交换，以对驾驶舱进行加热，且其可省去水冷冷凝器，能够获得类似直接式热泵系统的升温速度，以及间接式热泵系统的安全系数，而有着很好的实用性。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例一所述的换热器的结构示意图(爆炸图)；

图2为本实用新型实施例一所述的水室组件和制冷剂室组件的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一所述的扁管及散热翅片的结构示意图；

图4为图3中A部分的局部放大图；

图5为本实用新型实施例一所述的连接件的结构示意图；

图6为本实用新型实施例一所述的堵盖的结构示意图；

图7为本实用新型实施例一所述的第二边板的结构示意图；

图8为本实用新型实施例二所述的车辆空调换热系统的构成示意图；

图9为本实用新型实施例二所述的车辆空调换热系统的构成示意图(采用水暖PTC)；

附图标记说明：

1-水室组件，2-制冷剂室组件，3-水侧扁管，4-制冷剂侧扁管，5-散热翅片， 6-连接件，71-第一边板，72-第二边板，81-进水管，82-出水管，91-制冷剂进管，92-制冷剂出管，10-堵盖，11-压缩机，12-蒸发器，13-室内换热器，14-气液分离器，15-第二旁通电磁阀，16-第一旁通电磁阀，17-第一电子膨胀阀，18-单向阀，19-室外换热器，20-第二电子膨胀阀，21-散热结构，211-水暖PTC，212- 循环水泵，213-溢水罐。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例一

本实施例涉及与一种换热器，其用于车辆空调系统中，在整体构成上，该换热器也包括有并排叠置于一起的水侧换热单元和制冷剂侧换热单元。其中，水侧换热单元中流经的介质为水，并可实现内部流经的热水与流经换热器的空气之间的换热，以加热空气。制冷剂侧换热单元中流经的介质为制冷剂，且制冷剂在制冷剂换热单元内放热，以能够与流经换热器的空气进行换热，而同样对空气进行加热。

具体结构上，如图1所示的，本实施例上述的水侧换热单元具有分设于两侧的水室组件1，以及连接于两侧的水室组件1之间的多个并排布置的水侧扁管3，制冷剂侧换热单元则具有分设于两侧的制冷剂室组件2，以及连接于两侧的制冷剂室组件2之间的多个并排布置的制冷剂侧扁管4。此外，在两侧的水室组件1上分别连接有进水管81与出水管82，在两侧的制冷剂室组件2上也分别连接有制冷剂进管91和制冷剂出管92。

另外，本实施例中在换热器的两相对侧还分别设有固定组件，且该固定组件在设计上也被配置为可构成对水室组件1和制冷剂室组件2端部的封堵，同时，也能够将上述水侧换热单元与制冷剂侧换热单元固定于一起。

本实施例中，需要说明的是，以上水室组件1及制冷剂室组件2均参见现有车辆上的空调换热器中的水室部分的相关结构便可。具体而言，可参考图2 所示的，所述水室部分、也即本实施例的水室组件1或制冷剂室组件2，其在构成上一般包括有水室，以及与水室扣合相连以封盖水室的主板，主板与水室焊接相连，且主板上开设有间隔排布的扁管连接孔，以用于和扁管端部的连接。

除了水室组件1和制冷剂室组件2，当然本实施例的水侧扁管3以及制冷剂侧扁管4的结构也均参见现有结构即可。而扁管与相应的水室组件1或制冷剂室组件2之间的连接，其亦可参见现有的连接方式，本实施例将不再其进行赘述。

作为一种优选实施方式，本实施例两侧的水室组件1和两侧的制冷剂室组件2具体为如图1示出的那样，各侧的水室组件1及制冷剂室组件2一一对应的叠置于一起。与此同时，除了相应侧的水室组件1和制冷剂室组件2的彼此对应，本实施例的水侧扁管3与制冷剂侧扁管4也为一一对应的对正布置。如此，不仅可便于整体换热器的设计及组装，且也能够利于外界空气在换热器内部的扁管之间的流通，以提升换热效果。

本实施例中，同样作为优选的实施形式，进水管81和出水管82，以及制冷剂进管91和制冷剂出管92为位于换热器的同一侧。而且更进一步的，本实施例可设置使得进水管81和制冷剂出管92位于换热器的同一端，而出水管82 和制冷剂进管91位于换热器的同一端。

使得进水管81和制冷剂出管92对应设置，且出水管82和制冷剂进管91 对应设置，此时能够在水侧和制冷剂侧同时工作时，充分利用水侧中热水的热量。

本实施例需要注意的是，除了以上的进出水管及制冷剂进出管的同侧布置，以及将进水管81和制冷剂出管92对应布置，将出水管82和制冷剂进管91对应布置。当然根据设计需求，对进出水管和制冷剂进出管的位置进行相应调整，也是可以的，只要其能够满足换热器的使用要求便可。

此外，结合图3及图4中所示的，为提高与外界空气之间的换热效果，本实施例可在水侧换热单元和制冷剂侧换热单元中设置散热翅片5。散热翅片5 例如在布置上可如图4那样，其采用弯折的散热带的结构样式，且同一个散热翅片5横跨在两侧的水侧扁管3和制冷剂侧扁管4之间。

不过，除了将散热翅片5设置为图3中示出的那样，本实施例也可将散热翅片5以其它形式进行布置。例如可分别对应于水侧扁管3及制冷剂侧扁管4 设置散热翅片5，而使散热翅片5为沿换热器厚度方向布置的两列，散热翅片5 在设置上，只要其能够满足换热器整体的换热需求便可。

另外，本实施例中水侧扁管3和制冷剂侧扁管4的内部也被分隔为具有多个沿水侧扁管3或制冷剂侧扁管4自身流通方向布置的流通孔k。各流通孔k 沿水侧扁管3或制冷剂侧扁管4的宽度方向排布，且水侧扁管3和制冷剂侧扁管4内的流通孔k的数量可根据设计需求进行选择，在此并不对其进行限定。

本实施例中，基于上述两侧的固定组件的设置，具体的，进水管81和出水管82与水室组件1之间，以及制冷剂进管91和制冷剂出管92与制冷剂室组件 2之间均为通过所述固定组件连接的。

此时，详细来说，结合图5至图7中所示的，本实施例的位于换热器一侧的固定组件包括位于两端的以封堵水室组件1和制冷剂室组件2端部的堵盖 10，以及连接于两端的堵盖10之间的第一边板71，而位于换热器另一侧的固定组件则包括位于两端的连接件6，以及连接于两端的连接件6之间的第二边板72。

其中，在各端连接件6上均设有连接孔，且连接孔为分别对应水室组件1 及制冷剂室组件2布置的两个，进水管81、出水管82以及制冷剂进管91和制冷剂出管92均为连接至相应的连接孔处即可。各端的堵盖10上也分别形成有两个凸起部分，该两个凸起部分便分别对应水室组件1和制冷剂室组件2布置，以能够分别嵌入两者之内，达到封堵密封的效果。

此外，本实施例的两侧的第一边板71与第二边板72均可通过诸如扣压连接、焊接等方式和两端的连接件6或堵盖10相连。通过两侧的两个边板的设置，其即能够对整体换热器起到支撑和固定作用，可保证换热器的结构更为牢固。

另外，仍需要指出的是，两侧的固定组件的具体结构，除了如上述的连接件6、堵盖10及相配合的第一边板71与第二边板72。当然，各侧的固定组件也能够采用可实现水室组件1及制冷剂室组件2封堵，同时亦实现换热器整体结构固定的其它结构形式。此时的其它结构例如可基于现有常规固定结构，而通过对上述连接件6、堵盖10及两边板的相关结构进行变形得到。

本实施例的换热器的具体应用可参见下述实施例二中的描述。

实施例二

本实施例涉及一种车辆空调换热系统，其用于车辆中，以实现向空调内的风道中释放热量或冷量，从而可与流经空调风道内的空气进行换热，以进行车辆驾驶室中的制冷或制热。

如图8所示的，本实施例的车辆空调换热系统具体包括依次相连的压缩机 11、室内换热器13、第一电子膨胀阀17、室外换热器19、单向阀18、第二电子膨胀阀20，以及蒸发器12和气液分离器14，且气液分离器14也与压缩机 11相连。

其中，上述室内换热器13即采用实施例一中的换热器，并且前述的制冷剂侧换热单元即分别与压缩机11和第一膨胀阀17相连，而水侧换热单元则与车辆中的具有循环水路的散热结构21相连。

本实施例中，作为一种优选实施形式，在第一电子膨胀阀17两端也并联有第一旁通电磁阀16，且在单向阀18的上游端及蒸发器12的下游端之间亦并联有第二旁通电磁阀15。通过两个旁通阀结构的布置，可在其并联的部件出现问题时，或基于整车的用热/用冷需求，而调整相应电子膨胀阀中的制冷剂流量，由此提升系统控制效果。

此外，针对于上述的车辆中的具有循环水路的散热结构21，其例如可是电动汽车的电机散热循环，亦或是混动汽车发动机散热循环。而作为一种可行实施方式，本实施例的散热结构21如图9所示的，其具体包括设置于车辆中的水暖PTC211，以及与该水暖PTC211相连的循环水泵212，并且在循环水泵212 的两端也并联有溢水罐213。

在本实施例的换热系统工作时，以采暖为例，若车辆空调所处环境温度较低，空调制冷剂侧无法运行或能力不足，此时便可利用水侧换热单元进行采暖。具体来说，水暖PTC211通电，热水流经室内换热器13中的水侧换热单元，空调鼓风机吹出的风流经室内换热器13被加热，从出风口送至驾驶室。

随着环境温度的升高，空调的制冷剂侧开始运行，压缩机11排出的高温制冷剂流经室内换热器13中的制冷剂侧换热单元，鼓风机吹出的风流经室内换热器13被加热，并从出风口送至驾驶室。

当环境温度到达一定程度时，水暖PTC211便可断电，使得水侧换热单元停止工作，而仅依靠制冷剂侧换热单元工作即可。

而在环境温度相对较高时，制冷剂侧采暖能力满足要求，水暖PTC211则可一直不通电。此时，压缩机11排出高温制冷剂可以直接进入室内换热器13 中的制冷剂侧换热单元，鼓风机吹出的风流经室内换热器13被加热，并从出风口送至驾驶室。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换热器，其特征在于：包括并排叠置于一起的水侧换热单元和制冷剂侧换热单元，所述水侧换热单元具有分设于两侧的水室组件(1)，以及连接于两侧的所述水室组件(1)之间的多个并排布置的水侧扁管(3)，所述制冷剂侧换热单元具有分设于两侧的制冷剂室组件(2)，以及连接于两侧的所述制冷剂室组件(2)之间的多个并排布置的制冷剂侧扁管(4)，且于两侧的所述水室组件(1)上分别连接有进水管(81)与出水管(82)，于两侧的所述制冷剂室组件(2)上分别连接有制冷剂进管(91)和制冷剂出管(92)，并于所述换热器的两相对侧分别设有固定组件，所述固定组件被配置为构成对所述水室组件(1)和所述制冷剂室组件(2)端部的封堵，且将所述水侧换热单元与所述制冷剂侧换热单元固定于一起。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：两侧的所述水室组件(1)和两侧的所述制冷剂室组件(2)一一对应的叠置于一起，且所述水侧扁管(3)与所述制冷剂侧扁管(4)一一对应的对正布置。

3.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于：所述进水管(81)和所述出水管(82)，以及所述制冷剂进管(91)和所述制冷剂出管(92)位于所述换热器的同一侧。

4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于：所述进水管(81)和所述制冷剂出管(92)位于所述换热器的同一端，所述出水管(82)和所述制冷剂进管(91)位于所述换热器的同一端。

5.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于：所述进水管(81)和所述出水管(82)与所述水室组件(1)之间，以及所述制冷剂进管(91)和所述制冷剂出管(92)与所述制冷剂室组件(2)之间均为通过所述固定组件连接。

6.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于：位于所述换热器一侧的所述固定组件包括位于两端的以封堵所述水室组件(1)和所述制冷剂室组件(2)端部的堵盖(10)，以及连接于两端的所述堵盖(10)之间的第一边板(71)，位于所述换热器另一侧的所述固定组件包括位于两端的连接件(6)，以及连接于两端的所述连接件(6)之间的第二边板(72)，且所述连接件(6)上设有连接孔，所述进水管(81)、所述出水管(82)以及所述制冷剂进管(91)和所述制冷剂出管(92)连接至相应的所述连接孔处。

7.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：于水侧换热单元和制冷剂侧换热单元至少其一中设有散热翅片(5)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的换热器，其特征在于：所述水侧扁管(3)和所述制冷剂侧扁管(4)至少其一的内部被分隔为多个沿所述水侧扁管(3)或所述制冷剂侧扁管(4)流通方向布置的流通孔(k)。

9.一种车辆空调换热系统，包括依次相连的压缩机(11)、室内换热器(13)、第一电子膨胀阀(17)、室外换热器(19)、单向阀(18)、第二电子膨胀阀(20)、蒸发器(12)和气液分离器(14)，所述气液分离器(14)与所述压缩机(11)相连，其特征在于：所述室内换热器(13)采用权利要求1至8中任一项所述的换热器，且所述制冷剂侧换热单元分别与所述压缩机(11)和所述第一电子膨胀阀(17)相连，所述水侧换热单元与车辆中的具有循环水路的散热结构(21)相连。

10.根据权利要求9所述的车辆空调换热系统，其特征在于：所述散热结构(21)包括设于所述车辆中的水暖PTC(211)，以及与所述水暖PTC(211)相连的循环水泵(212)，且于所述循环水泵(212)的两端并联有溢水罐(213)。

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