热交换器和车辆集成热管理系统的制冷剂模块的制作方法

本发明总体涉及一种热交换器和包括该热交换器的车辆集成热管理系统的制冷剂模块。

背景技术：

1、最近，由于内燃机(ice)车辆的环境问题，诸如电动车辆的环保型车辆的普及正在增加。然而，传统的的内燃机车辆可以利用发动机的废热来加热车辆室内，因此不需要单独的用于加热的能源。然而，诸如电动车辆的环保型车辆由于没有诸如发动机的热源，因此需要利用单独的能源来加热车辆室内，从而不利地降低能量效率。

2、另外，例如，电动车辆的能量效率降低的问题是减少可行驶距离的原因。因此，存在的问题是，车辆需要经常充电。

3、为此，诸如电动车辆的环保型车辆的空调系统使用具有与内燃机车辆的空调系统不同的机制的热泵系统。

4、一般来说，热泵系统是一种冷却/加热系统，其被配置为利用制冷剂的发热或冷凝热将热从低温热源传递到高温对象，或者从高温热源传递到低温对象。热泵系统在加热时从外部吸收热并将吸收的热排放到室内，在冷却时将热排放到外部。

5、然而，在诸如电动车辆的环保型车辆中，除了空调系统外，还必须增加对例如电池和马达的电气组件的热管理。

6、即，在诸如电动车辆的环保型车辆中使用的车辆室内空间、电池和电气组件对空调有不同的需求。需要一种能够通过在使各组件能够高效地协同工作的同时独立应对需求而尽可能节省能源的技术。因此，提出了一种车辆集成热管理的概念，以独立地执行每个组件的热管理，同时集成车辆的整体热管理，从而提高热效率。

7、为了执行车辆集成热管理，需要将包括冷却水管线、制冷剂管线和其它组件的复杂组件集成和模块化。需要一种能够将多个组件模块化并简化制造同时在封装方面紧凑的模块化概念。

8、另一方面，最近，为提高电动车辆中热泵的效率的研究正在积极进行。

9、作为提高热泵效率的解决方案的示例是气体注入型热泵。

10、气体注入型热泵是通过利用热交换器(h/x)或闪蒸罐(flash tank)增加加热时循环的制冷剂的流量来提高车辆的加热效率的解决方案。

11、本发明的实施例认识到，只要在制冷剂相关组件被模块化为紧凑设计时，能够确保在冷凝器中冷凝的制冷剂和在通过膨胀阀而膨胀的制冷剂之间进行热交换的点，就可以通过制冷剂之间的热交换来提高压缩机中消耗的能量的利用率。

12、上述内容仅旨在帮助理解本发明的背景，并不旨在表示本发明落入本领域技术人员已知的现有技术的范围内。

技术实现思路

1、本发明总体涉及一种热交换器和包括该热交换器的车辆集成热管理系统的制冷剂模块。具体实施例涉及一种热交换器和车辆集成热管理系统的制冷剂模块，该热交换器能够通过将制冷剂相关组件模块化而提供制冷剂相关组件的紧凑设计，并且能够通过制冷剂之间的热交换而提高能量的适用性。

2、因此，本发明的实施例考虑现有技术中出现的问题，并且本发明的实施例提供一种热交换器和车辆集成热管理系统的制冷剂模块，该热交换器能够通过将制冷剂相关组件模块化而提供制冷剂相关组件的紧凑设计并通过制冷剂之间的热交换而提高能量的适用性。

3、本发明的实施例不限于上述描述，本领域普通技术人员将从下文提供的描述中清楚地理解本文未明确披露的其它实施例。

4、根据本发明的一个实施例，提供一种用于被配置为使得制冷剂循环通过压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和气液分离器(vapor-liquid separator)的制冷剂模块中的热交换器，该热交换器包括：第一流路，从冷凝器排出并被吸入膨胀阀的制冷剂流经第一流路；以及第二流路，从气液分离器排出并被吸入压缩机的制冷剂流经第二流路。热交换器可以被配置为流经第一流路的制冷剂和流经第二流路的制冷剂之间进行热交换。

5、热交换区域可以设置在第一流路和第二流路之间以直接面对第一流路和第二流路。可以在热交换区域中流经第一流路的制冷剂和流经第二流路的制冷剂之间进行热交换。

6、热交换区域可以包括在第一流路的方向和第二流路的方向上突出形成的一个或多个突出翅片。

7、突出翅片中的每一个可以在制冷剂流动的方向上具有恒定的截面。

8、突出翅片可以在在热交换区域的两侧上在上下方向上彼此间隔开。

9、将制冷剂引入第一流路的第一入口和使制冷剂从第一流路排出的第一出口可以朝向上部方向开口。将制冷剂引入第二流路的第二入口和使制冷剂从第二流路排出的第二出口可以朝向下部方向开口。

10、还提供一种车辆集成热管理系统的制冷剂模块。该制冷剂模块可以被配置为使得制冷剂循环通过压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和气液分离器。该制冷剂模块可以包括：压缩机，包括第一制冷剂进入口和第一制冷剂排出口，制冷剂通过第一制冷剂进入口吸入，压缩的制冷剂通过第一制冷剂排出口排出；冷凝器，包括第二制冷剂进入口和第二制冷剂排出口，从压缩机排出的制冷剂通过第二制冷剂进入口吸入，热交换的制冷剂通过第二制冷剂排出口排出；膨胀阀，包括第三制冷剂进入口和第三制冷剂排出口，从冷凝器排出的制冷剂通过第三制冷剂进入口吸入，膨胀的制冷剂通过第三制冷剂排出口排出；蒸发器，包括第四制冷剂进入口和第四制冷剂排出口，从膨胀阀排出的制冷剂通过第四制冷剂进入口吸入，热交换的制冷剂通过第四制冷剂排出口排出；气液分离器，包括第五制冷剂进入口和第五制冷剂排出口，从蒸发器排出的制冷剂通过第五制冷剂进入口吸入，分离的液态制冷剂和气态制冷剂通过第五制冷剂排出口排出；以及热交换器，从冷凝器排出并被吸入膨胀阀的制冷剂和从气液分离器排出并被吸入压缩机的制冷剂之间进行热交换。

11、压缩机的第一制冷剂排出口和冷凝器的第二制冷剂进入口可以直接连接。冷凝器的第二制冷剂排出口和膨胀阀的第三制冷剂进入口可以通过热交换器间接连接。膨胀阀的第三制冷剂排出口和蒸发器的第四制冷剂进入口可以直接连接。蒸发器的第四制冷剂排出口和气液分离器的第五制冷剂进入口可以直接连接。气液分离器的第五制冷剂排出口和压缩机的第一制冷剂进入口可以通过热交换器间接连接。

12、热交换器可以包括：第一流路，从冷凝器排出并被吸入膨胀阀的制冷剂流经第一流路；以及第二流路，从气液分离器排出并被吸入压缩机的制冷剂流经第二流路。第一流路和第二流路可以形成在热交换区域的两侧上，使得在热交换区域中流经第一流路的制冷剂和流经第二流路的制冷剂之间进行热交换。

13、热交换器可以包括第一入口和第一出口，制冷剂通过第一入口引入第一流路，制冷剂通过第一出口从第一流路排出，第一入口和第一出口朝向上部方向开口。第二制冷剂排出口可以在冷凝器的底部中朝向下部方向形成。第三制冷剂进入口可以在膨胀阀的底部中朝向下部方向形成。热交换器的第一入口可以设置在冷凝器中设置的第二制冷剂排出口的正下方，使得第二制冷剂排出口和第一入口彼此直接连接和连通。膨胀阀的第三制冷剂进入口可以设置在热交换器中设置的第一出口的正上方，使得第一出口和第三制冷剂进入口彼此直接连接和连通。

14、热交换器可以包括第二入口和第二出口，制冷剂通过第二入口引入第二流路，制冷剂通过第二出口从第二流路排出，第二入口和第二出口朝向下部方向开口。第五制冷剂排出口可以在气液分离器的顶部中朝向上部方向形成。第一制冷剂进入口可以在压缩机的顶部中朝向上部方向形成。热交换器的第二入口可以设置在气液分离器中设置的第五制冷剂排出口的正上方，使得第五制冷剂排出口和第二入口彼此直接连接和连通。压缩机的第一制冷剂进入口可以设置在热交换器中设置的第二出口的正下方，使得第二出口和第一制冷剂进入口彼此直接连接和连通。

15、在热交换器中形成的第一流路和第二流路可以与热交换区域直接接触。

16、热交换器的热交换区域可以包括在第一流路的方向和第二流路的方向上突出形成的一个或多个突出翅片。

17、突出翅片中的每一个可以在制冷剂流动的方向上具有恒定的截面。

18、热交换器可以包括：第一入口，制冷剂通过第一入口引入第一流路；第一出口，制冷剂通过第一出口从第一流路排出，第一入口和第一出口朝向上部方向开口；第二入口，制冷剂通过第二入口引入第二流路；第二出口，制冷剂通过第二出口从第二流路排出，第二入口和第二出口朝向下部方向开口。热交换器可以包括第一主体和第二主体，在第一主体和第二主体中，第一流路和第二流路中的每一个在制冷剂的流动方向上分成两部分。可以在第一主体的一侧形成有第一入口和第二出口，可以在第一主体的另一侧形成有与第二主体连接的第一凸缘。可以在第二主体的一侧形成有与第一主体的第一凸缘联接的第二凸缘，可以在第二主体的另一侧形成有第二入口和第一出口。

19、第一制冷剂排出口可以在压缩机的顶部中朝向上部方向形成。第二制冷剂进入口可以在冷凝器的底部中朝向下部方向形成。冷凝器的第二制冷剂进入口可以设置在压缩机中设置的第一制冷剂排出口的正上方，使得第一制冷剂排出口和第二制冷剂进入口彼此直接连接和连通。

20、第三制冷剂排出口可以在膨胀阀的顶部中朝向上部方向形成。第四制冷剂进入口可以在蒸发器的底部中朝向下部方向形成。第四制冷剂进入口可以设置在膨胀阀中设置的第三制冷剂排出口的正上方，使得第三制冷剂排出口和第四制冷剂进入口彼此直接连接和连通。

21、第四制冷剂排出口可以在蒸发器的底部中朝向下部方向形成。第五制冷剂进入口可以在气液分离器的顶部中朝向上部方向形成。气液分离器的第五制冷剂进入口可以设置在蒸发器中设置的第四制冷剂排出口的正下方，使得第四制冷剂排出口和第五制冷剂进入口彼此直接连接和连通。

22、压缩机和气液分离器可以在水平方向上并行设置。冷凝器和蒸发器可以设置在压缩机和气液分离器上方并且可以在水平方向上并行设置。

23、冷凝器可以包括第一冷却水进入口和第一冷却水排出口，用于与通过第二制冷剂进入口吸入并通过第二制冷剂排出口排出的制冷剂进行热交换的冷却水通过第一冷却水进入口引入，冷却水通过第一冷却水排出口排出。蒸发器可以包括第二冷却水进入口和第二冷却水排出口，用于与通过第四制冷剂进入口吸入并通过第四制冷剂排出口排出的制冷剂进行热交换的冷却水通过第二冷却水进入口引入，冷却水通过第二冷却水排出口排出。

24、根据本发明的实施例，可以通过集成和模块化复杂的制冷剂相关组件和管线来提供制冷剂相关组件和管线的紧凑设计。

25、另外，根据本发明的实施例，可以将制冷剂循环通过的路径最小化，因此可以期望在减少循环制冷剂的量的同时提高制冷剂和冷却水之间的热交换效率的效果。

26、此外，利用可以实现热交换器型气体注入热泵系统的热交换器，可以在由冷凝器冷凝的制冷剂和通过膨胀阀膨胀的制冷剂之间进行热交换。因此，通过制冷剂之间的热交换，可以提高压缩机中消耗的能量的适用性。