熱交換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熱交換器(1)，用于在第一流體(FC)和第二流體(FR)之間產(chǎn)生熱交換，包括沿縱向方向(A-A')堆疊的多個腔室(3、6)以形成熱交換束(2)，其中，適于容納第一流體的至少一個第一腔室(3)通過一對第一板(4、5)界定，適于容納第二流體的至少一個第二腔室(6)通過一對第二板(7、8)界定，第二板包括與第二腔室連通的開口(71、72、81、82)，其特征在于，每個第一板包括至少兩個主開口(41、42、51、52)和至少兩個副開口(43、44、53、54)，兩個主開口與第一腔室連通，兩個副開口與第二板中的開口連通。
【專利說明】熱交換器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的領(lǐng)域是用于機(jī)動車輛中的熱交換器。更具體地，本發(fā)明涉及制冷劑和熱傳遞流體之間的交換器，以便冷卻所述熱傳遞流體。

【背景技術(shù)】
[0002]在機(jī)動車輛中使用的熱交換器通常包括多個腔室，其沿縱向方向堆疊以形成熱交換芯部。更準(zhǔn)確地，這些腔室中，第一流體意圖流動通過多個第一腔室，而第二流體意圖流動通過多個第二腔室。第一和第二腔室的組件由此形成熱交換芯部，換句話說，熱交換器的一區(qū)域，在該區(qū)域中，流體彼此接近，以便促進(jìn)熱從一流體傳遞至另一流體。
[0003]為了界定這些腔室，已知的是堆疊板，從而能夠容納第一流體的第一腔室每個通過一對第一板界定，能夠容納第二流體的第二腔室每個通過一對第二板界定。在這些板中，通常存在一個循環(huán)板和兩個覆蓋板。插置在兩個覆蓋板之間的每個循環(huán)板主要在其中心處刺穿，以便容納至少一個腔室，優(yōu)選地為兩個腔室。交換器的每個腔室由此軸向地通過刺穿與之關(guān)聯(lián)的循環(huán)板而被界定，縱向地通過圍繞所述循環(huán)板的兩個覆蓋板而被界定。
[0004]另外，已知的是，在第一和第二板中制造開口，在其端部處定位在它們界定的腔室的每側(cè)。每個板由此包括與相應(yīng)腔室連通的兩個“主”開口，用于在所述腔室內(nèi)循環(huán)所述流體，以及兩個“副”開口。在第一板中的副開口意圖與第二板中的副開口連通，反之亦然。
[0005]制造交換器時，第一和第二板沿縱向方向一個堆疊在另一個頂部上。為此目的，已知的是在釬焊過程中將這些板彼此釬焊。
[0006]但是，由于第一和第二板的較大數(shù)量，釬焊接頭的數(shù)量必然很高，由此導(dǎo)致泄漏的風(fēng)險。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]由本發(fā)明解決的問題是減小釬焊接頭的數(shù)量，同時促使在熱傳遞流體和制冷劑之間的令人滿意的熱交換。
[0008]由本發(fā)明解決的另一問題是在制造方面減小熱交換器的質(zhì)量和成本。
[0009]為此目的，根據(jù)本發(fā)明，用于在第一流體和第二流體之間產(chǎn)生熱交換的熱交換器，包括沿縱向方向堆疊的多個腔室以形成熱交換芯部，能夠容納第一流體的至少一個第一腔室通過一對第一板界定，能夠容納第二流體的至少一個第二腔室通過一對第二板界定，第二板每個包括與第二腔室連通的兩個開口，其特征在于，每個第一板包括至少兩個主開口和至少兩個副開口，兩個主開口與第一腔室連通，兩個副開口與第二板中的開口連通。
[0010]由此，由于本發(fā)明，軸向和縱向上進(jìn)行界定所需的板的數(shù)量減小。實(shí)際上，為了例如界定第一腔室，將僅一對第一板釬焊到一起就足夠，而過去的構(gòu)造要求為此的至少三個板(一個循環(huán)板和兩個覆蓋板)。同樣為了界定第一腔室和第二腔室，本發(fā)明允許所需的板的數(shù)量被限制為四個(一對第一板和一對第二板)，而過去的構(gòu)造要求為此的五個板(兩個循環(huán)板和三個交替堆疊的覆蓋板)。通過減小板的數(shù)量，本發(fā)明因此還允許板之間的釬焊接頭的數(shù)量被減小，且因此限制熱交換芯部中的泄露風(fēng)險。
[0011]將注意到，由于腔室被縱向地界定，本發(fā)明允許流動通過所述腔室的熱傳遞流體和制冷劑之間的完全令人滿意的熱交換。
[0012]還將注意到，在本發(fā)明允許所需的板的數(shù)量減小的情況下，所述發(fā)明還在制造方面允許熱交換器的重量以及成本減小。
[0013]為了限制組裝板所需的開口的數(shù)量，第二板每個可僅包括兩個開口。在這樣的情況下，這些第二板不具有與第一腔室連通的開口。
[0014]優(yōu)選地，第一板與第二板分開，由此允許這些板界定的腔室被區(qū)分開，一些腔室能夠容納第一流體，而其余腔室能夠容納第二流體。另外，由此制造的熱交換芯部是模塊化的。
[0015]關(guān)于第一板，其中的主和副開口可制造在其兩個相應(yīng)的縱向端部(5A、5B)處，由此允許腔室在這些板的中心制造。
[0016]關(guān)于第二板，其中的開口有利地制造在其一個縱向端部處。
[0017]由于第二板包括比第一板少的用于組裝熱交換芯部的目的的開口，可以使得，第一板的長度大于第二板的長度。
[0018]優(yōu)選地，一個第一板連結(jié)至一個第二板。由此，除了機(jī)械地連接所述直接相鄰的板的釬焊接頭，空氣被防止在所述板之間通過，由此允許空氣/流體交換被消除。
[0019]此外，每個板可包括通過邊緣在其周邊處界定的變形部，變形部的基部沿與周邊邊緣延伸所沿的平面不同的平面延伸，以便至少部分地界定相應(yīng)腔室。
[0020]在該情況下，變形部可包括溝槽，其設(shè)置為分開相應(yīng)腔室，以便形成用于使流體在U形部中循環(huán)的回路。
[0021]另外，所有腔室可設(shè)置為界定用于使流體在U形部中循環(huán)的回路，U形部中的第一回路相對于U形部中的第二回路反向。
[0022]有利地，擾動器設(shè)置在至少一個腔室內(nèi)。該擾動器用于擾動流體流，以便最大化所述流體之間的熱交換。
[0023]同樣，為了促進(jìn)所述流體之間的熱交換，能夠容納第一流體的第一腔室和能夠容納第二流體的第二腔室可沿上述縱向方向交替地堆疊。
[0024]為了將第一流體供應(yīng)給每個能夠容納第一流體的第一腔室，所述腔室設(shè)置為與能夠?qū)⑺龅谝磺皇遗c外部回路連通的聯(lián)接裝置連通。
[0025]為了將第二流體供應(yīng)給每個能夠容納第二流體的第二腔室，所述腔室設(shè)置為與連接裝置連通，該連接裝置沿縱向方向設(shè)置在芯部的端部處。
[0026]本發(fā)明還涉及一種熱交換組件，包括根據(jù)上述任一實(shí)施例的熱交換器，還涉及牢固地連接至熱交換器的膨脹構(gòu)件。
[0027]在該組件中，膨脹構(gòu)件可包括螺線管閥。
[0028]本發(fā)明還涉及一種熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括制冷劑回路和熱傳遞流體回路，根據(jù)上述任一實(shí)施例的熱交換器安裝在所述流體匯合的位置處。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]附圖將有助于理解本發(fā)明如何可被實(shí)施。在圖中，相同的附圖標(biāo)記表示類似的技術(shù)元件。
[0030]圖1是根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的分解透視圖。
[0031]圖2是圖1的交換器的與兩個主腔室相關(guān)聯(lián)的一個主板的透視圖。
[0032]圖3是圖1的交換器的與兩個副腔室相關(guān)聯(lián)的一個副板的透視圖。
[0033]圖4是包括圖1的熱交換器的熱交換組件的透視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的熱交換器I的實(shí)施例。該熱交換器意圖執(zhí)行第一流體和第二流體之間的熱傳遞。根據(jù)一實(shí)施例，第一流體可以是液體，例如是熱傳遞流體，諸如乙二醇水，而第二流體可以是氣體，雙相或液體。
[0035]在圖1的實(shí)施例中，熱交換器更具體地意圖在制冷劑FR(例如二氧化碳，R134a或HF0134YF)和熱傳遞流體FC(諸如用乙二醇補(bǔ)充的水)之間產(chǎn)生熱交換。
[0036]熱交換器I包括沿縱向方向A-A’堆疊的多個腔室3和6，以形成熱交換芯部2，在所述芯部2的第一端部2A和第二芯部2B之間，第二端部2B相對于熱交換芯部2與第一端部2A相對。第一流體FC意圖流動通過一些腔室3，稱為“第一腔室”，第二流體FR意圖流動通過其余腔室6，稱為“第二腔室”。
[0037]根據(jù)一實(shí)施例，熱交換器I包括交替的第一腔室3和第二腔室6。
[0038]第一腔室3和第二腔室6的組件形成熱交換芯部2，換句話說，熱交換器I的一區(qū)域，在該區(qū)域中，流體FC和FR彼此接近，以便促進(jìn)熱從一流體傳遞至另一流體。
[0039]每個第一腔室3通過一對第一板4和5界定。同樣，每個第二腔室6通過一對第二板7和8界定。為此目的，如圖2所示，該對第一板4和5中的第一板5包括通過周邊邊緣56界定的變形部55，變形部55的基部沿與周邊邊緣56延伸的平面不同的平面延伸。該對第一板4和5的另一第一板4 (未示出)包括類似于變形部55的變形部。腔室3由此在每側(cè)通過在第一板4和5中制造的變形部界定。
[0040]這同樣應(yīng)用于第二板7和8。因此,如圖3所示,該對第二板7和8中的第二板8包括通過周邊邊緣84界定的變形部83，變形部83的基部沿與周邊邊緣84延伸的平面不同的平面延伸。該對第二板7和8的另一第二板8 (未示出)包括類似于變形部83的變形部。腔室6由此在每側(cè)通過在同一對第二板7和8中制造的變形部界定。
[0041]此外，每個第一板(諸如圖2的第一板5)的變形部包括溝槽58，其設(shè)置在所述變形部55的中心中，以便分隔第一腔室3。但是，該溝槽58不沿整個變形部55延伸，由此允許兩個變形的部分31和32制造在第一腔室3中，它們通過溝槽58分開且通過第三變形部分33彼此連通。使流體在循環(huán)的U形回路由此通過第一腔室3的部分31至33形成。
[0042]類似地，每個第二板(諸如第二板8)中，變形部83設(shè)置有溝槽85，其設(shè)置為界定兩個變形部分61和62，它們通過溝槽85分開且通過第三變形部分63彼此連通。使流體循環(huán)的U形回路由此通過第二腔室6的部分61至63形成。
[0043]如圖1所示，由于芯部2的每個腔室3和6設(shè)置為界定U形流體回路，所述腔室3和6相對于彼此設(shè)置為每個第一腔室3的U形回路相對于每個第二腔室6的U形回路相反。如圖4所示，流體FC和FR可由此沿相同方向分別在第一和第二腔室中的以U形循環(huán)，從而一流體的循環(huán)與另一流體的循環(huán)順流。但是，通過使一流體FC或FR的循環(huán)方向與圖4中的實(shí)施例相比反向，流體FC和RR可以沿相反方向循環(huán)，從而一流體的循環(huán)與另一流體的循環(huán)逆流，由此允許促進(jìn)它們之間的熱交換。
[0044]在該實(shí)施例中，擾動器9容納在每個第一腔室3和每個第二腔室6界定的容積中，該擾動器的功能是擾動流體流在相應(yīng)腔室內(nèi)的循環(huán)，以促進(jìn)熱交換。在一個實(shí)施例中，該擾動器9是波紋金屬板。
[0045]第一板4和5每個包括兩個主開口 41、42和51、52，以及兩個副開口 43、44和53、54。第二板每個設(shè)置有僅兩個開口 71、72和81、82，它們能夠從第一板的副開口的側(cè)部延伸。
[0046]第一板5中的開口如圖2所示成對設(shè)置在所述第一板5的兩個縱向端部5A和5B的每個處。該對主開口 51、52由此設(shè)置在側(cè)部5A，其意圖與聯(lián)接裝置20連通，從而所述開口與第一腔室3連通。該對副開口 53、54設(shè)置在側(cè)部5B，經(jīng)由其，所述副開口與第二板中的開口連通。
[0047]如圖3所示，第二板8中的該對開口 81、82設(shè)置在所述第二板的縱向端部8B處，在所述開口可與第二腔室6和第一板4和5中的副開口連通的側(cè)部。但是，在板8的另一縱向端部8A處，沒有制造上述類型的開口，第二板7和8在該端部8A的側(cè)部比第一板4和5短。因此理解，第二板7和8每個包括僅兩個開口。
[0048]此外，第一和第二板沿縱向方向A-A’ 一個堆疊在另一個頂部上，從而所有第一板的主開口 41、42和51、52沿所述方向A-A’彼此連通。
[0049]此外，第一和第二板沿縱向方向A-A’ 一個堆疊在另一個頂部上，從而第一和第二板的副開口沿所述方向A-A’彼此連通，以及與每個第二腔室6連通。
[0050]由于第一板與第二板分開，它們可通過釬焊連結(jié)相鄰板而堆疊。
[0051]每個腔室3或6由此僅通過兩個板界定，由此允許限制要被制造以組裝熱交換芯部2的釬焊接頭的數(shù)量，以便減小泄露風(fēng)險并減小重量和成本。還將注意到，在第二板7和8中僅設(shè)置兩個開口允許所述板的尺寸與第一板4和5相比減小，且此外，允許需要制造釬焊接頭的表面面積被限制。
[0052]在本發(fā)明的實(shí)施例中，第一板4和5中的主開口 41、42和51、52通過一體管道被界定，其具有的高度比界定副開口 71、72和81、82的管道高度大。此外，界定第一板4和5中的副開口 43、44和53、54的管道的高度大體等于界定第二板7和8中的開口 71、72和81、82的管道的高度。第一板4和5中的主開口 41、42和51、52的管道優(yōu)選地具有的高度大體等于第一板4和5中的副開口 43、44和53、54的高度的兩倍或第二板7和8中的開口 71、72和81、82的高度的兩倍。
[0053]從第二端部2B的側(cè)部，第一板5的最后一個5C類似于第一板5，但具有實(shí)心的區(qū)別特征。實(shí)際上，與第一板4和5相比，其在允許第一流體循環(huán)的其每個端部處具有至少一個開口 41、42、43、44、51、52、53、54，最后的第一板5C不具有這樣的開口。
[0054]將注意到，最后的第一板5C可形成基部，其接收附連器件，附連器件的功能是確保熱交換器I被相對于交換器的外部支撐件被機(jī)械地支撐，該外部支撐件例如是車體或?qū)峤粨Q器I連接到車輛的安裝支架。
[0055]第一腔室3通過聯(lián)接裝置20與熱交換器I的外部回路連通或連接至其。所述聯(lián)接裝置20的功能是允許第一流體FC在熱交換器I的至少一個第一腔室3和外部回路之間的循環(huán)。
[0056]根據(jù)圖1的例子，聯(lián)接裝置20安裝在熱交換器I的第一縱向端部2A處。所述聯(lián)接裝置20包括兩個管道21和22，其每個包括增強(qiáng)軸環(huán)。意圖增強(qiáng)管道和第一板4之間的釬焊區(qū)域的形成增加材料厚度的焊道定位在第一板4 (從芯部2的第一端部2A的側(cè)部)和每個管道21或22之間。
[0057]在根據(jù)本發(fā)明的熱交換器中，第二腔室6通過設(shè)置在芯部2的第一端部2A處的連接裝置10與第二外部回路(例如制冷劑回路)連通。所述連接裝置10包括兩個管狀開口11和12，其意圖與第二腔室6連通，以便允許第二流體FR在其中循環(huán)。
[0058]現(xiàn)描述根據(jù)本發(fā)明的熱交換組件30。所述組件包括如上所述的熱交換器1，牢固連接至交換器(更特別地連接至連接裝置10)的膨脹構(gòu)件40連結(jié)至該熱交換器。有利地，連接裝置包括用于測量制冷劑溫度的器件，其作為例子是溫度傳感器。膨脹構(gòu)件40是熱動力循環(huán)操作必需的一個部件，熱動力循環(huán)在與熱交換器I協(xié)作的制冷劑回路中發(fā)生。所述膨脹構(gòu)件40確保制冷劑壓力在進(jìn)入副腔室之前減小。這樣的減小導(dǎo)致第一流體的冷卻，該第一流體在第一腔室中循環(huán)。
[0059]根據(jù)熱交換組件30的可選變體，膨脹構(gòu)件40設(shè)置有螺線管閥45，其能夠電控所述膨脹構(gòu)件。因此，由膨脹構(gòu)件40施加的壓力的減小水平可取決于作用在螺線管閥45上的外部控制裝置實(shí)現(xiàn)。
[0060]本發(fā)明可有利地被實(shí)施，以便制造熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可包括第一制冷劑FR回路和第二熱傳遞流體FC回路，如上所述的熱交換器安裝在所述回路匯合的位置處。
【權(quán)利要求】
1.一種熱交換器(1)，用于在第一流體(FC)和第二流體(FR)之間產(chǎn)生熱交換，包括沿縱向方向(A-A’)堆疊的多個腔室(3、6)以形成熱交換芯部(2)，能夠容納第一流體(FC)的至少一個第一腔室(3)通過一對第一板(4、5)界定，能夠容納第二流體(FR)的至少一個第二腔室(6)通過一對第二板(7、8)界定，第二板(7、8)包括與第二腔室(6)連通的開口(71、72、81、82)，其特征在于，每個第一板(4、5)包括至少兩個主開口(41、42、51、52)和至少兩個副開口(43、44、53、54)，兩個主開口與第一腔室(3)連通，兩個副開口 (43、44、53、54)與第二板(7,8)中的開口 (71、72、81、82)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，第二板(7、8)每個包括僅兩個開口(71、72、81、82)，所述第二板(7、8)不具有與第一腔室(3)連通的開口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱交換器，其中，第一板(4、5)與第二板(7、8)分開。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的熱交換器，其中，第一板(4、5)中的主開口(41、42、51、52)和副開口 (43、44、53、54)制造在其兩個相應(yīng)的縱向端部(5A、5B)處。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的熱交換器，其中，第二板(7、8)中的開口(71、72、81、82)制造在其一個縱向端部(8A、8B)處。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的熱交換器，其中，第一板(4、5)的長度大于第二板(7、8)的長度。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的熱交換器，其中，一個第一板(5)連結(jié)至一個第二板⑵。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的熱交換器，其中，每個板(4、5、7、8)包括通過邊緣(56、84)在其周邊處界定的變形部(55、83)，變形部(55、83)的基部沿與周邊邊緣(56)延伸所沿的平面不同的平面延伸，以便至少部分地界定相應(yīng)腔室(3、6)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱交換器，其中，所述變形部(55)包括溝槽(58)，所述溝槽設(shè)置為分開相應(yīng)腔室(3)，以便形成用于使流體(FC、FR)循環(huán)的U形回路(31、32、33)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱交換器，其中，所有腔室(3、6)設(shè)置為界定用于使流體(FC、FR)循環(huán)的U形回路，第一 U形回路(31、32、33)相對于第二 U形回路(61、62、63)反向。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的熱交換器，其中，擾動器(9)設(shè)置在至少一個腔室(3,6)內(nèi)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的熱交換器，其中，能夠容納第一流體(FC)的第一腔室(3)和能夠容納第二流體(FR)的第二腔室(6)沿縱向方向(A)交替地堆疊。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的熱交換器，其中，能夠容納第一流體(FC)的第一腔室(3)設(shè)置為與能夠?qū)⑺龅谝磺皇?3)與外部回路連通的聯(lián)接裝置(20)連通。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的熱交換器，其中，能夠容納第二流體(FR)的第二腔室(6)設(shè)置為與連接裝置(10)連通，該連接裝置沿縱向方向(A-A’)設(shè)置在芯部(2)的端部(2A)處。
15.一種熱交換組件(30)，包括根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的熱交換器(1)，和牢固地連接至所述熱交換器(1)的膨脹構(gòu)件(40)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱交換組件，其中，所述膨脹構(gòu)件(40)包括螺線管閥(45)。
17.一種熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括制冷劑(FR)回路和熱傳遞流體(FC)回路，根據(jù)權(quán)利要求1至14中的任一項所述的熱交換器安裝在所述回路匯合的位置處。
【文檔編號】F28F27/02GK104303002SQ201380010863
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月30日
【發(fā)明者】C.德諾爾, A.波爾馬琳 申請人:法雷奧熱系統(tǒng)公司