JP2014500469A - Plate type heat exchanger and air conditioning circuit for vehicle - Google Patents
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Abstract
本発明は、互いに積層された複数の熱交換プレート(40)を有する、冷却剤により冷却液を冷却するための車両用のプレート型熱交換器(30)に関する。冷却剤および/または冷却液用の流入口(48,52)と、流出口(50,4)とをそれぞれが有する、冷却剤室(44)と、冷却液室(46)とが、隣接する熱交換プレート(40)の間に形成され、冷却剤および/または冷却液室(44,46)は、それらの全体が、U字形状の流れダクト(64,68)として具体化され、割り当てられた流入口(48,52)は、U字形状の流れダクト(64,68)の第1の突出部の端に配置され、割り当てられた流出口(50,54)は、第2の突出部の端に配置される。本発明は、また、冷却剤用の一次回路(12)と冷却液用の二次回路(14)とを有する、車両用、特に電気モータを有する車両用の空調回路(10)に関し、この空調回路では、一次回路(12)と、二次回路(14)とは、プレート型熱交換器(30)を介して結合される。 The present invention relates to a vehicular plate type heat exchanger (30) for cooling a coolant with a coolant having a plurality of heat exchange plates (40) stacked on each other. Adjacent are a coolant chamber (44) and a coolant chamber (46), each having a coolant and / or coolant inlet (48, 52) and outlet (50, 4). Formed between the heat exchange plates (40), the coolant and / or coolant chambers (44, 46) are embodied and assigned in their entirety as U-shaped flow ducts (64, 68). The inlet (48, 52) is located at the end of the first protrusion of the U-shaped flow duct (64, 68) and the assigned outlet (50, 54) is the second protrusion. It is arranged at the end. The invention also relates to an air conditioning circuit (10) for a vehicle, in particular a vehicle with an electric motor, having a primary circuit (12) for coolant and a secondary circuit (14) for coolant. In the circuit, the primary circuit (12) and the secondary circuit (14) are coupled via a plate heat exchanger (30).
Description
本発明は、互いに積層された複数の熱交換プレートを有する、冷却剤により冷却液を冷却するための車両用のプレート型熱交換器と、車両用、特に電気モータを有する車両用の空調回路とに関する。 The present invention includes a plate-type heat exchanger for a vehicle for cooling a coolant with a coolant, having a plurality of heat exchange plates stacked on each other, and an air conditioning circuit for a vehicle, particularly a vehicle having an electric motor. About.
冷却液または冷却剤が、隣接プレート間の中間空間を流れ、冷却液が、プレート型熱交換器の第1の側から、プレート型熱交換器の反対の第2の側へと流れ、一方で、冷却剤は、プレート型熱交換器の第2の端から第1の端へ反対方向に流れる、冒頭で規定した種類のプレート型熱交換器が知られている。プレート型熱交換器内の流れダクトの長さは、ここでは基本的に、第1の端から第2の端へのプレート型熱交換器の長さに対応する。よって、プレート型熱交換器の外部寸法と、プレート型熱交換器の接続の位置とは、プレート型熱交換器内の流れダクトの所望の長さに依存する。 Coolant or coolant flows through the intermediate space between adjacent plates, and coolant flows from the first side of the plate heat exchanger to the second side opposite the plate heat exchanger, A plate heat exchanger of the type defined at the beginning is known, in which the coolant flows in the opposite direction from the second end to the first end of the plate heat exchanger. The length of the flow duct in the plate heat exchanger here basically corresponds to the length of the plate heat exchanger from the first end to the second end. Thus, the external dimensions of the plate heat exchanger and the location of the connection of the plate heat exchanger depend on the desired length of the flow duct in the plate heat exchanger.
本発明の目的は、車両用のコンパクトな設計を有するプレート型熱交換器と、空調回路とを提供することであり、この空調回路は、設置空間に最適化されたコンパクトな態様で具体化することができる。 The object of the present invention is to provide a plate heat exchanger having a compact design for a vehicle and an air conditioning circuit, which is embodied in a compact manner optimized for the installation space. be able to.
本発明の目的は、互いに積層された複数の熱交換プレートを有する、冷却剤により冷却液を冷却するための車両用のプレート型熱交換器によって達成されるが、このプレート型熱交換器では、冷却剤室および冷却液室が隣接する熱交換プレートの間に形成され、冷却剤室および冷却液室は、冷却剤および/または冷却液用の流入口と、流出口とをそれぞれが有する。冷却剤および/または冷却液室は、それらの全体が、U字形状の流れダクトとして具体化され、割り当てられた流入口は、U字形状の流れダクトの第1の突出部の端に配置され、割り当てられた流出口は、第2の突出部の端に配置される。U字形状の流れダクトは、プレート型熱交換器の長さを増加させずに、冷却剤室および/または冷却液室の流れダクトの長さを二倍にすることと、冷却剤および/または冷却液の流入口および流出口用の接続を柔軟な態様で位置合わせすることとを可能にする。 The object of the present invention is achieved by a plate-type heat exchanger for a vehicle for cooling coolant with a coolant having a plurality of heat-exchange plates stacked on each other. In this plate-type heat exchanger, A coolant chamber and a coolant chamber are formed between adjacent heat exchange plates, and each of the coolant chamber and the coolant chamber has an inlet and an outlet for the coolant and / or the coolant. The coolant and / or coolant chambers are embodied in their entirety as U-shaped flow ducts, and the assigned inlet is located at the end of the first protrusion of the U-shaped flow duct. The assigned outlet is located at the end of the second protrusion. The U-shaped flow duct can double the length of the flow duct in the coolant chamber and / or the coolant chamber without increasing the length of the plate heat exchanger, and the coolant and / or It allows the coolant inlet and outlet connections to be aligned in a flexible manner.
熱交換プレートは、好ましくは、それらのプレートの面において、主範囲方向と、それに垂直に走る二次範囲方向と、の両方を有し、かつ、主範囲方向と、二次範囲方向とに垂直に走る積層方向(以下、「方向の定義」と呼ぶ)に、互いに隣接して配置される。 The heat exchange plates preferably have both a main range direction and a secondary range direction running perpendicular thereto in the plane of the plates and are perpendicular to the main range direction and the secondary range direction. Are arranged adjacent to each other in the stacking direction (hereinafter referred to as “direction definition”).
この予め定義された方向の定義により、冷却剤用の流入口と、流出口とは、熱交換プレートの同一端で、主範囲方向に設けられることが好ましい。このようにして、冷却剤用の流れダクトの長さを短くすることなく、冷却剤用の流入口と流出口とを、互いに近接して配置することができる。 According to this pre-defined direction definition, the coolant inlet and the outlet are preferably provided in the main range direction at the same end of the heat exchange plate. In this way, the coolant inlet and outlet can be positioned close to each other without reducing the length of the coolant flow duct.
熱交換プレートは、略矩形とすることができ、主範囲方向を、次いで、プレートの長手方向に走らせることができる。 The heat exchange plate can be generally rectangular and the main range direction can then run in the longitudinal direction of the plate.
全ての冷却剤室用の共通の流入接続と、流出接続とに、冷却剤用の膨張弁を、プレート型熱交換器に直接取り付けることを可能にする、接続構成要素が設けられる。このようにして、膨張弁とプレート型熱交換器との間のラインシステムを不要にすることが可能である。 A connection component is provided that allows the expansion valve for the coolant to be attached directly to the plate heat exchanger at the common inlet and outlet connections for all the coolant chambers. In this way, it is possible to dispense with a line system between the expansion valve and the plate heat exchanger.
全ての冷却剤室における均一な冷却性能を達成するために、接続構成要素は、プレート型熱交換器の多数の冷却剤室の間の冷却剤相混合物の分配を均質化する冷却剤分配器を有することができる。 In order to achieve a uniform cooling performance in all the coolant chambers, the connecting component has a coolant distributor that homogenizes the distribution of the coolant phase mixture between the multiple coolant chambers of the plate heat exchanger. Can have.
上述の方向の定義では、冷却液用の流入口と流出口とは、熱交換プレートの同一端または両端で、主範囲方向に設けられる。これは、冷却液用の接続の可変の配置を可能にする。 In the above definition of the direction, the coolant inlet and outlet are provided in the main range direction at the same end or both ends of the heat exchange plate. This allows a variable arrangement of connections for the coolant.
一次回路および二次回路への、プレート型熱交換器の接続の柔軟な配置のために、いずれの場合でも、全ての冷却剤室用の共通の流入接続と、共通の流出接続とを設けることができ、かつ、いずれの場合でも、全ての冷却液室用の共通の流入接続と、共通の流出接続とを設けることができ、冷却剤用の共通の流入接続と、流出接続とは、冷却液用の流入接続および流出接続と同様に、プレート型熱交換器の同一側面または両側面において、積層方向に配置される。 In any case, provide a common inflow connection for all coolant chambers and a common outflow connection for flexible placement of the plate heat exchanger connection to the primary and secondary circuits In any case, a common inflow connection and a common outflow connection for all coolant chambers can be provided, and a common inflow connection and outflow connection for the coolant Similar to the inflow connection and the outflow connection for liquid, they are arranged in the stacking direction on the same side surface or both side surfaces of the plate heat exchanger.
全ての冷却液室用の共通の流入接続および/または流出接続に、端プレートを設けることができ、端プレートは、熱交換プレートの前方または後方で積層方向に配置され、冷却液用の少なくとも1つの流れダクトを形成し、流れダクトは、熱交換プレートの共通の流入接続および/または流出接続を、冷却液システム用の接続に接続する。このようにして、プレート型熱交換器の端プレートは、一種のアダプタを形成し、このアダプタは、冷却液システムに対する、コンパクトで好適に配置された接続を可能にする。 An end plate can be provided in the common inflow connection and / or outflow connection for all the coolant chambers, the end plates being arranged in the stacking direction in front of or behind the heat exchange plate and at least one for the coolant Forming two flow ducts, which connect the common inflow and / or outflow connections of the heat exchange plates to the connection for the coolant system. In this way, the end plate of the plate heat exchanger forms a kind of adapter, which allows a compact and suitably arranged connection to the coolant system.
上述の方向の定義において、さらなる実施形態は、冷却剤用の流入口と流出口とが、冷却液用の流入口と流出口と同様に、熱交換プレートの両側で、主範囲方向に配置することを提供する。対応するプレート型熱交換器の向きを仮定すると、この接続の配置は、熱交換プレートの上端での冷却液用の接続と、熱交換プレートの下端での冷却剤用の接続と、を可能にする。これは、したがって、一方では、冷却液室のガス抜きを、他方では、冷却剤室でのオイルの戻り流れを、容易に可能とする。 In the above definition of direction, a further embodiment provides that the inlet and outlet for the coolant are arranged in the main range direction on both sides of the heat exchange plate, similar to the inlet and outlet for the coolant. To provide that. Assuming the corresponding plate heat exchanger orientation, this connection arrangement allows a connection for the coolant at the top of the heat exchange plate and a connection for the coolant at the bottom of the heat exchange plate. To do. This therefore makes it possible easily to vent the coolant chamber on the one hand and return the oil in the coolant chamber on the other hand.
隣接する冷却剤室と冷却液室とにおける流れ方向は、同一または反対とすることができる。流れダクトに沿った冷却剤と冷却液の間の熱伝達は、冷却剤と冷却液の流れ方向の選択によって、最適化することができる。 The flow directions in adjacent coolant chambers and coolant chambers can be the same or opposite. The heat transfer between the coolant and the coolant along the flow duct can be optimized by selection of the coolant and coolant flow direction.
さらなる実施形態によると、熱交換プレートは、冷却液室内で流れダクトを形成することができ、この流れダクトは、主範囲方向において、熱交換プレートの一方の端の冷却液の流入口から、熱交換プレートの反対側の端での冷却液の流出口まで走る。 According to a further embodiment, the heat exchange plate can form a flow duct in the coolant chamber, which flows from the coolant inlet at one end of the heat exchange plate in the main range direction. Run to the coolant outlet at the opposite end of the exchange plate.
冷却液と冷却剤との間の熱交換の全体的な有効性を改善するために、冷却剤用のU字形状の流れダクトの第1の突出部を通した圧力差は、全体の圧力差の70%と100%との間、好ましくは80%と92%との間であり、流れ方向での冷却剤用のU字形状の流れダクトの第2の突出部を通した圧力差は、全体の圧力差の0%と30%との間、好ましくは8%と20%との間である。 In order to improve the overall effectiveness of the heat exchange between the coolant and the coolant, the pressure differential through the first protrusion of the U-shaped flow duct for the coolant is The pressure difference through the second protrusion of the U-shaped flow duct for the coolant in the flow direction is between 70% and 100% of, preferably between 80% and 92%. Between 0% and 30% of the total pressure difference, preferably between 8% and 20%.
流れダクトのU字形状は、好ましくは、中間壁により形成され、該中間壁は、隣接する熱交換プレートを接続する部分により、または少なくとも1つの熱交換プレートの成形部により設けられる。これは、プレート型熱交換器の簡潔な設計を可能にする。 The U-shape of the flow duct is preferably formed by an intermediate wall, which is provided by a part connecting adjacent heat exchange plates or by a molding part of at least one heat exchange plate. This allows for a simple design of the plate heat exchanger.
U字形状の流れダクトでの冷却剤または冷却液の分配を均質化するために、U字形状の流れダクトの突出部は、互いに隣接して配置された多数の細長いダクトにより形成することができる。 In order to homogenize the distribution of coolant or coolant in the U-shaped flow duct, the protrusions of the U-shaped flow duct can be formed by a number of elongated ducts arranged adjacent to each other. .
本発明は、また、冷却剤用の一次回路と冷却液用の二次回路とを有する、車両用、特に電気モータを有する車両用の空調回路に関し、この空調回路では、一次回路と、二次回路とは、本発明に係るプレート型熱交換器に結合される。プレート型熱交換器自体は、コンパクトな設計であり、冷却剤および冷却液用の接続の柔軟な配置を有するため、空調回路向けに、柔軟な態様で実施できるコンパクトな設計が可能となる。 The invention also relates to an air conditioning circuit for a vehicle, in particular a vehicle having an electric motor, having a primary circuit for coolant and a secondary circuit for coolant, in which the primary circuit, the secondary circuit The circuit is coupled to the plate heat exchanger according to the present invention. The plate heat exchanger itself is a compact design and has a flexible arrangement of connections for the coolant and coolant, thus enabling a compact design that can be implemented in a flexible manner for the air conditioning circuit.
本発明のさらなる特徴および利点は、以下の説明および参照される添付の図面に見出すことができる。 Additional features and advantages of the present invention may be found in the following description and referenced accompanying drawings.
図1は、冷却剤用の一次回路12と、冷却液用の二次回路14とを有する、車両用の空調回路10の概略図を示す。
FIG. 1 shows a schematic diagram of an
車両は、例えば、電気モータを有する車両、特に、空調回路によって冷却されるべきバッテリを有する、ハイブリッド車または純粋な電気自動車である。 The vehicle is, for example, a vehicle with an electric motor, in particular a hybrid vehicle or a pure electric vehicle with a battery to be cooled by an air conditioning circuit.
一次回路12において、コンプレッサ16と、コンデンサ18と、ドライヤ20とが設けられる。一次回路12は、それぞれが弁22によって開閉可能な、2つの二次領域に分割される。
In the
一次回路12の第1の二次領域において、膨張弁24と、気化器26とが設けられる。気化器26は、車両の乗員室用の車両空調システムの一部である。
In the first secondary region of the
膨張弁28と、プレート型熱交換器30とが、一次回路12の第2の二次領域に設けられる。プレート型熱交換器30は、さらに、二次回路14と一体化されており、二次回路14内の冷却液を、一次回路12内の冷却剤によって冷却可能にする。
An
二次回路14は、二次回路14を通して冷却液を圧送するポンプ32を有する。二次回路14は、また、冷却液用の保存装置34を備える。バッテリ用の第1の冷却装置36と、電子構成要素用の第2の冷却装置38とが、二次回路14内の様々な位置に配置される。二次回路14での冷却装置36,38の位置は、特に、要求される冷却性能に依存し得る。
The
図2は、プレート型熱交換器30の断面図を示す。複数の熱交換プレート40が、積層方向42に互いに積層され、ここで、冷却剤および/または冷却液用の流入口48,52と、流出口50,54とをそれぞれが有する冷却剤室44と、冷却液室46とが、隣接する熱交換プレート40の間に交互に形成される。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the
図2の右側において、熱交換プレート40の後方で積層方向に配置された、端プレート56が設けられる。示される実施形態では、端プレート56は、例えば、プレート型熱交換器30を取り付ける役割を果たす。端プレート56は、また、プレート型熱交換器30のハウジングの一部とすることもできる。
On the right side of FIG. 2, an
熱交換プレート40は、それらのプレートの面において、主範囲方向58と、それに垂直に走る二次範囲方向60と、の両方を有し、前記主範囲方向58と二次範囲方向60とは、それぞれ、積層方向42に垂直に走る。図2において、二次範囲方向60は、紙面に対して垂直に走る。
The
多数の冷却剤室44の多数の流入口48が、直線上に位置し、よって、全ての冷却剤室44用の共通の流入接続49を形成する。共通の流入接続49には、接続構成要素62が設けられ、接続構成要素は、プレート型熱交換器30に対する、膨張弁28の直接の取り付けを可能とする。このような膨張弁28は、流入ダクトと流出ダクトの間で、小さな横方向距離を有する。本発明に係る実施形態において、これらのダクトは、流入口48および流出口50と同軸である。
冷却剤の流入口48に類似する態様で、多数の冷却液室46の冷却液の流入口52も、直線に沿って位置し、全ての冷却液室用の共通の流入接続53を形成する。プレート型熱交換器30の左側では、二次回路14のパイプが、冷却液室46の共通の流入接続53に接続される。
In a manner similar to the
流入接続49,53に類似する態様で、冷却剤および/または冷却液用の全ての流出口50,54が、共通の流出接続51,55として具体化される。
In a manner similar to the
図3は、積層方向42でのプレート型熱交換器30の平面図を示す。熱交換プレート40は、概ね細長い矩形であり、主範囲方向58は、熱交換プレート40の長手方向にある。プレート型熱交換器30の下の領域に示されているのは、接続構成要素62であり、該接続構成要素62は、全ての冷却剤室44用の共通の流入接続49を有し、かつ、全ての冷却剤室44の共通の流出接続51を有する。
FIG. 3 shows a plan view of the
冷却剤室44の冷却剤の流入口48と流出口50との間の距離は、主範囲方向58での熱交換プレート40の範囲と比べて小さい。以下の図面に示すように、この小さな距離は、膨張弁28とプレート型熱交換器30との間で冷却剤用のパイプまたはラインを必要とせずに、膨張弁28をプレート型熱交換器30に直接取り付け可能にする。
The distance between the
プレート型熱交換器30の全ての冷却液室46の共通の流入接続53と、共通の流出接続55とは、次に、プレート型熱交換器30の上側の領域において、小さな間隔で配置される。
The
図4は、二次範囲方向60の方向の平面図で、プレート型熱交換器30の概略図を示している。この視点で明らかに分かるように、全ての冷却剤室44用の共通の流入接続49および共通の流出接続51と、全ての冷却剤室46用の共通の流入接続53および共通の流出接続55とは、積層方向42に対して、プレート型熱交換器30の同一側面に配置される。
FIG. 4 is a plan view in the direction of the
図5は、積層方向42に対するプレート型熱交換器30の反対側の面における、冷却液室46の流入接続53と流出接続55との、変形配置を示す。冷却液室44の流入接続49と流出接続51とは、膨張弁28が直接設けられた共通の接続構成要素62を有する。
FIG. 5 shows a modified arrangement of the
いずれの場合でも、二次回路14のパイプライン要素は、冷却液室46の流入接続53と流出接続55とに接続される。
In any case, the pipeline element of the
図6は、プレート型熱交換器30の第1の実施形態の、冷却剤室44での冷却剤の流れプロファイルと、冷却液室46での冷却液のプロファイルと、冷却剤と冷却液の温度プロファイルとを示す。
FIG. 6 shows the coolant flow profile in the
冷却剤は、流入口48を通過し、2つの隣接する熱交換プレート40によって形成された冷却剤室44に入る。冷却剤室44は、その全体が、U字形状の流れダクト64となっており、冷却剤の流入口48は、U字形状の流れダクト64の第1の突出部の端に配置され、流出口50は、第2の突出部の端に配置される。U字形状の流れダクト64の2つの突出部は、中間壁66によって分離される。
The coolant passes through the
”U”は、熱交換プレート40のほぼ全長に渡って延びる。
“U” extends over substantially the entire length of the
冷却液室46は、中間壁66と同様の態様で、冷却液用のU字形状の流れチャネル68として具体化される。冷却液室46の流入口52は、冷却液室46において、U字形状の流れダクト68の第1の突出部の端に配置され、流出口54は、第2の突出部の端に配置される。冷却液用の流れダクト68のU字形状は、よって、冷却剤のU字形状の流れダクト64と比べて、逆となっており、ここで、2つの流れダクト64,68の突出部は、互いに積層される。
The
図6に係る実施形態において、2つの突出部内での、隣接する冷却剤室44と冷却液室46内の冷却剤と冷却液の流れ方向は、それぞれ、互いに対向している。
In the embodiment according to FIG. 6, the flow directions of the coolant and the coolant in the
図6は、また、両方の室44,46において、第1の突出部Aでの位置A1からA2、および第2の突出部Bでの位置B1から位置B2への温度プロファイルを示す。10℃のA2での冷却液の流入温度と4℃のB1での冷却液の流出温度、および4℃のA1での冷却剤の流入温度と1℃のB2での冷却剤の流出温度を仮定すれば、5.1Kの温度Δtlogでの有効な差が、突出部Aで生じ、3.6Kの温度Δtlogでの有効な差が、突出部Bで生じ、全体では、4.4Kの温度Δtlogでの平均の差が、隣接する室44,46の間でそれぞれ生じる。冷却剤と冷却液との間の温度差が大きいほど、これら2つの間での熱交換が良くなる。
FIG. 6 also shows the temperature profiles from position A 1 to A 2 at the first protrusion A and from position B 1 to position B 2 at the second protrusion B in both
図7は、プレート型熱交換器30の第2の実施形態を示し、ここで、設計は、第1の実施形態と基本的に同様である。第2の実施形態は、冷却剤室44での流れ方向が逆になっている点が、第1の実施形態と異なる。冷却剤室44において、流入口48は、したがって、第1の実施形態と比べて、流出口50と交換されている。
FIG. 7 shows a second embodiment of the
よって、隣接する冷却剤室44と冷却液室46とにおける流れ方向は、同様である。
Therefore, the flow directions in the
冷却剤は、ここでまず、U字形状の流れダクト64の突出部Bを通ってB1からB12へ流れ、このプロセスで、4℃から2℃まで冷える。冷却剤は、その後、突出部Aを通ってA1からA2へ流れ、ここで、2℃から1℃まで冷える。飽和温度は、0℃である。温度プロファイル図から明らかなように、突出部Aでの温度差は、先の実施形態よりも大きく、ここで、Δtlogでの有効温度差は7Kである。突出部Bにおいて、温度差は、対照的にいくぶん小さく、Δtlogで2.5Kである。流れダクト全体を通した平均有効温度差は、Δtlogで4.7Kである。隣接する冷却剤室44と冷却液室46とにおいて、流れ方向を同一にすることにより、U字形状の流れダクトによって、改善された温度差を驚くほど達成することができ、その結果、プレート型熱交換器30の有効性が増加する。
The coolant now flows first from B 1 to B 12 through the protrusion B of the
図8は、プレート型熱交換器30の第3の実施形態を示す。冷却剤室44および/または冷却液室46のU字形状の流れダクト64,68における流れ方向は、第2の実施形態と同様である。第3の実施形態は、冷却剤用のU字形状の流れダクト64の突出部Bを通した圧力差が、全体的な圧力差の70%と100%との間、好ましくは80%と92%との間であり、一方で、突出部Aを通した圧力差が、全体的な圧力差の0%と30%との間、好ましくは8%と20%との間である点のみが、第2の実施形態と異なる。冷却剤の流れ方向の第1の突出部である、突出部Bにおいて、冷却剤は大幅に冷え、図示された例では0.5℃に達する。冷却は、圧力損失によって、および結果としての冷却剤飽和温度の低下によって降下する静的圧力の結果生じる。
FIG. 8 shows a third embodiment of the
対照的に、飽和温度が、ここでようやく、突出部A内の小さな圧力損失によって最小限の約0.5K降下するため、突出部A内での冷却剤のさらなる冷却は生じない。しかし、この温度の降下は、重畳された1Kの冷却剤の過熱を有し、突出部Aの冷却剤出口A2での温度が、入口A1よりもさらに0.5K高いという結果をもたらす。このようにして、突出部Aの領域内の冷却剤室44と冷却液室46との間で、非常に大きな温度差があることが可能であり、ここで、Δtlogでの有効温度差は、7.6Kである。突出部Bにおいて、Δtlogでの有効温度差は、3.2Kである。2つの突出部間での平均有効温度差は、Δtlogで5.4Kであり、その結果、プレート型熱交換器30の有効性のさらなる改善が達成された。
In contrast, no further cooling of the coolant in the protrusion A occurs because the saturation temperature is finally reduced by a minimum of about 0.5 K due to a small pressure drop in the protrusion A. However, this drop in temperature has superimposed 1 K coolant overheating, resulting in the temperature at the coolant outlet A 2 of the protrusion A being 0.5 K higher than the inlet A 1 . In this way, there can be a very large temperature difference between the
冷却剤用のU字形状の流れダクト64の2つの突出部での圧力差は、様々な態様で達成できる。示された例では、圧力差は、流れダクト64の2つの突出部における異なる流れ抵抗によって達成される。このために、流れダクトの様々なフィン配置または流れダクトでの様々なインサートが提供される。あるいは、例えば中間壁66が、U字形状の流れダクト64の2つの突出部を均一に分割しないことにより、2つの突出部を、異なる流れ断面を有して具体化することができる。
The pressure difference at the two protrusions of the
図9は、冷却剤室44における冷却剤用の流れダクト64のみが、U字形状に具体化されている、プレート型熱交換器30の第4の実施形態を示している。冷却剤室44における膨張弁28の位置が、点線で示される。冷却剤室44と、U字形状の流れダクト64を通した冷却剤の流れ方向との実施形態は、プレート型熱交換器30の第3の実施形態と同様である。第4の実施形態は、冷却液室46が、熱交換プレート40の一方の端の冷却液の流入口52から、主範囲方向58と平行に、熱交換プレート40の反対側の端の冷却液の流出口54へと走る、流れダクト70を有する点が先の実施形態と異なる。
FIG. 9 shows a fourth embodiment of the
図9の上下の温度図における差は、冷却剤室44の突出部AおよびBの領域に関係する。領域Aおよび領域Bは、同一の流れダクト70の一部であり、この流れダクトを通して、隣接する冷却液室46における一方向の流れがある。冷却液の温度プロファイルは、よって、両方の領域で同様である。
The difference between the upper and lower temperature diagrams in FIG. 9 relates to the regions of the protrusions A and B of the
冷却剤の温度プロファイルは、プレート型熱交換器30の第3の実施形態における冷却剤の温度プロファイルに対応する。
The coolant temperature profile corresponds to the coolant temperature profile in the third embodiment of the
突出部Aでの有効温度差は、Δtlogで5.64Kであり、突出部Bの領域での有効温度差は、Δtlogで4.63Kである。 The effective temperature difference at the protrusion A is 5.64K in Δtlog, and the effective temperature difference in the region of the protrusion B is 4.63K in Δtlog.
図9に示される実施形態において、冷却液室46の流れダクト70は、中間壁66を必要としない。したがって、必要なのは、冷却剤室44に中間壁66を設けることである。中間壁66は、よって、プレート型熱交換器30における1つおきの室にのみ必要であり、このことは、プレート型熱交換器30の設計を簡潔にする。
In the embodiment shown in FIG. 9, the
プレート型熱交換器30を二次回路14に接続するための、様々な接続変形が、図10、図11および図12において提供される。
Various connection variants for connecting the
図10は、プレート型熱交換器30の斜視図を示しており、ここで、膨張弁28は、プレート型熱交換器30の左側の下部に設けられる。膨張弁28の空間要件により、冷却液用の流出接続55は、積層方向42で膨張弁28の反対側に位置する側面のみにおいて、プレート型熱交換器30の主範囲方向58での同一端にあることが可能である。主範囲方向58で上部に位置する流入接続53は、図10に点線で示すように、積層方向42に対して反対側の側面において、流出接続55と積層方向42で同一側面に位置することができる。
FIG. 10 shows a perspective view of the
図11に示されるプレート型熱交換器30において、追加的な端プレート56が側面に設けられ、積層方向42でのプレート型熱交換器30の膨張弁28の反対側に位置する。端プレート56は、冷却液用に、点線で示された流れダクトを形成し、この流れダクトは、熱交換プレート40の共通の流出接続55を、二次回路12の冷却液システム用の接続72に接続する。こうすることにより、冷却液室46の共通の流入および流出接続53,55が、主範囲方向58でのプレート型熱交換器30の両端に位置するにもかかわらず、プレート型熱交換器30の主範囲方向58での同一端に、二次回路14のラインシステムのそれぞれを設けることが可能となる。
In the
図12は、類似の実施形態を示し、ここで、二次回路14の冷却液接続は、積層方向42において、プレート型熱交換器30の表面の両側に位置する。
FIG. 12 shows a similar embodiment, where the coolant connection of the
次いで、図13は、プレート型熱交換器30の実施形態を表し、ここで、熱交換プレート40は、それぞれ、平らな設計であり、壁要素74によって離間され、冷却剤室44と冷却液室46とを形成する。さらなる壁要素が、中間壁66を形成し、中間壁は、隣接する熱交換プレート40を接続する。
FIG. 13 then represents an embodiment of the
図14は、プレート型熱交換器30のさらなる実施形態を示し、ここで、いずれの場合でも、2つの隣接する熱交換プレート40は、成形部76を有し、この成形部は、共に、冷却液室46の中間壁66を形成する。冷却剤室44の中間壁66は、対照的に、図13と類似する態様で、隣接する熱交換プレート40を互いに接続する壁要素によって形成される。
FIG. 14 shows a further embodiment of the
冷却剤室44または冷却液室46を、図6〜図9において突出部AおよびBに沿って走る小さな並列ダクトに分割するインサート78が、図13および図14において、冷却剤室44と冷却液室46とに設けられる。
An
図15は、図2に係るプレート型熱交換器30の詳細の図を示し、ここで、接続構成要素62の領域に、スロットル方向80が設けられる。図15に示される実施形態において、スロットル装置80は、接続フランジから、少なくとも部分的に1つまたは複数の冷却剤室44へと突出する、調整された直径を有するパイプである。スロットル装置80の前方に、フィルタ82が設けられる。
FIG. 15 shows a detailed view of the
図16aは、簡素な設計の冷却剤分配器81の実施形態を示しており、ここで、冷却剤室44の共通の流入接続49に、スロットル装置80と比べて相対的に大きい開口が設けられ、この開口は、高圧と低圧との間での全体的な圧力差の一部のみを生じさせ、圧力差の残りは、膨張弁28によって補償される。
FIG. 16 a shows an embodiment of a simple design of the
図16bは、冷却剤室44の共通の流入接続49内に延びる、調整された直径を持つパイプを有する、冷却剤分配器の実施形態を示す。
FIG. 16 b shows an embodiment of a coolant distributor having pipes with adjusted diameters that extend into a
冷却剤が、減少された開口81または調整された直径を持つパイプを出る際、冷却剤相の混合物が渦を巻き、ここで、混合物の均質化が生じ、多数の冷却剤室44の間でのより均一な分配が可能となる。このようにして、全ての冷却剤室44での均一な冷却性能が達成される。
As the coolant exits the reduced
図16cは、プレート型熱交換器30の多数の冷却剤室44の間で、冷却剤相混合物の均質な分配を可能にする、分配インサートの形態の冷却剤分配器81を示す。
FIG. 16 c shows a
Claims (14)
冷却剤室(44)および冷却液室(46)が隣接する熱交換プレート(40)の間に形成され、前記冷却剤室(44)および冷却液室(46)は、前記冷却剤および/または冷却液用の流入口(48,52)と、流出口(50,54)とをそれぞれが有し、
前記冷却剤および/または冷却液室(44,46)は、それらの全体が、U字形状の流れダクト(64,68)として具体化され、割り当てられた前記流入口(48,52)は、U字形状の流れダクトの第1の突出部の端に配置され、かつ、割り当てられた前記流出口は、第2の突出部の端に配置される、ことを特徴とするプレート型熱交換器。 A plate-type heat exchanger (30) for a vehicle for cooling a coolant with a coolant having a plurality of heat exchange plates (40) stacked on each other,
A coolant chamber (44) and a coolant chamber (46) are formed between adjacent heat exchange plates (40), the coolant chamber (44) and the coolant chamber (46) may be formed of the coolant and / or Each has an inlet (48, 52) for cooling liquid and an outlet (50, 54),
The coolant and / or coolant chambers (44, 46) are embodied in their entirety as U-shaped flow ducts (64, 68), and the assigned inlets (48, 52) are: A plate-type heat exchanger, wherein the outlet is arranged at the end of the first protrusion of the U-shaped flow duct and the assigned outlet is arranged at the end of the second protrusion .
前記冷却剤用の前記流入口(48)と、流出口(50)とは、前記熱交換プレート(40)の同一端で、前記主範囲方向(58)に設けられる、ことを特徴とする請求項1に記載のプレート型熱交換器。 The heat exchange plates (40) have both a main range direction (58) and a secondary range direction (60) running perpendicular thereto in the plane of the plates, and the main range direction ( 58) and the stacking direction (42) running perpendicular to the secondary range direction (60), and adjacent to each other,
The inlet (48) for the coolant and the outlet (50) are provided at the same end of the heat exchange plate (40) in the main range direction (58). Item 2. A plate heat exchanger according to Item 1.
前記冷却液用の前記流入口(50)と、流出口(52)とは、前記熱交換プレート(40)と同一端または両端で、前記主範囲方向(58)に設けられる、ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のプレート型熱交換器。 The heat exchange plates (40) have both a main range direction (58) and a secondary range direction (60) running perpendicular thereto in the plane of the plates, and the main range direction ( 58) and the stacking direction (42) running perpendicular to the secondary range direction (60), and adjacent to each other,
The inflow port (50) and the outflow port (52) for the coolant are provided in the main range direction (58) at the same end or both ends of the heat exchange plate (40). The plate type heat exchanger according to any one of claims 1 to 4.
前記冷却剤用の共通の流入接続(49)と、流出接続(51)とは、前記冷却液用の流入接続(53)および流出接続(55)と同様に、前記プレート型熱交換器(30)の同一側面または両側面において、前記積層方向(42)に配置される、ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のプレート型熱交換器。 In any case, there is one common inflow connection (49) and a common outflow connection (51) for all the coolant chambers (44), and in any case, all the coolants A common inflow connection (53) for the chamber (46) and a common outflow connection (55);
The common inflow connection (49) for the coolant and the outflow connection (51) are similar to the inflow connection (53) and the outflow connection (55) for the coolant, and the plate heat exchanger (30 The plate-type heat exchanger according to any one of claims 1 to 5, wherein the plate-type heat exchanger is disposed in the stacking direction (42) on the same side surface or both side surfaces.
前記熱交換プレート(40)の前方または後方で前記積層方向(42)に配置され、かつ、前記冷却液用の少なくとも1つの流れダクトを形成する、端プレート(56)が設けられ、
前記少なくとも1つの流れダクトは、前記熱交換プレート(40)の前記共通の流入接続(53)および/または流出接続(55)を、冷却液システム用の接続(72)に接続する、ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のプレート型熱交換器。 A common inflow connection (53) and / or outflow connection (55) for all the coolant chambers (46);
An end plate (56) disposed in the stacking direction (42) in front of or behind the heat exchange plate (40) and forming at least one flow duct for the coolant;
The at least one flow duct connects the common inflow connection (53) and / or outflow connection (55) of the heat exchange plate (40) to a connection (72) for a coolant system. A plate heat exchanger according to any one of claims 1 to 6.
前記冷却剤用の前記流入口(48)と、流出口(50)とは、前記冷却液用の流入口(52)および流出口(54)と同様に、前記熱交換プレート(40)の両端で、前記主範囲方向(58)に設けられる、ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のプレート型熱交換器。 The heat exchange plates (40) have both a main range direction (58) and a secondary range direction (60) running perpendicular thereto in the plane of the plates, and the main range direction ( 58) and the stacking direction (42) running perpendicular to the secondary range direction (60), and adjacent to each other,
The inlet (48) and the outlet (50) for the coolant are formed at both ends of the heat exchange plate (40) in the same manner as the inlet (52) and the outlet (54) for the coolant. The plate type heat exchanger according to claim 1, wherein the plate type heat exchanger is provided in the main range direction (58).
前記流れダクト(70)は、前記主範囲方向(58)において、前記熱交換プレート(40)の一方の端の冷却液の流入口(52)から、前記熱交換プレート(40)の反対側の端での冷却液の流出口(54)まで走る、ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のプレート型熱交換器。 The heat exchange plate (40) forms a flow duct (70) in the coolant chamber (46),
The flow duct (70) extends from the coolant inlet (52) at one end of the heat exchange plate (40) to the opposite side of the heat exchange plate (40) in the main range direction (58). A plate heat exchanger according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it runs to the coolant outlet (54) at the end.
前記一次回路(12)と、前記二次回路(14)とは、請求項1乃至13のいずれかに記載のプレート型熱交換器(30)を介して結合される、ことを特徴とする空調回路。 An air conditioning circuit (10) for a vehicle, in particular a vehicle with an electric motor, having a primary circuit (12) for coolant and a secondary circuit (14) for coolant;
Air conditioning characterized in that the primary circuit (12) and the secondary circuit (14) are coupled via a plate heat exchanger (30) according to any of claims 1 to 13. circuit.
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