集成化制冷剂换热模块及其制作方法与流程

1.本发明涉及汽车空调热管理技术领域，尤其涉及一种集成化制冷剂换热模块及其制作方法。


背景技术：

2.在现有技术中，应用于汽车空调热管理的制冷剂系统通常包含多个换热部件、同轴管、连通法兰以及相应的连接管路、固定支架等等。汽车空调系统中的制冷剂在该制冷剂系统中进行充分的热交换形成制冷剂换热循环，从而实现对汽车的热管理。
3.由于现有的制冷剂系统有很多组成部件，且组成结构复杂，导致在汽车空调有限的空间内，整个制冷剂系统在空间布局方面存在很大困难。
4.另一方面，该制冷剂系统的自重较大，也成为汽车自重的限制因素之一。
5.本技术领域的技术人员致力于解决上述技术缺陷。


技术实现要素：

6.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的技术目的在于解决目前的汽车空调制冷剂系统存在结构复杂、空间布局困难等技术问题。
7.为实现上述技术目的，本发明提供了一种集成化制冷剂换热模块，包括换热芯体和连接部；所述换热芯体由若干层叠设置的流道板与隔板组成，并在内部形成相互独立的高温流道和低温流道；所述流道板上形成有若干兼做加强筋的导流台，相邻的导流台交错设置，所述导流台的顶面与所述流道板的底面之间具有高度差以形成流道空间；所述隔板设置在相邻的二所述流道板之间；所述高温流道包括若干高温流道层，所述低温流道包括若干低温流道层，所述高温流道层与所述低温流道层交替间隔设置。
8.较佳地，相邻的二所述流道板呈镜像设置；相邻的二所述隔板也呈镜像设置。
9.较佳地，位于二所述流道板之间的所述隔板上，沿所述隔板垂直方向设置有若干凸台；所述凸台内开设通孔；所述凸台贯穿相邻的所述流道板后与另一所述隔板的下表面贴合封闭，使得交替间隔设置的各个所述高温流道层之间贯通形成所述高温流道，或使得交替间隔设置的各个所述低温流道层之间贯通形成所述低温流道；所述凸台兼做叠置安装时的定位件。
10.较佳地，所述连接部包括若干进液管、若干出液管，设置在所述换热芯体的同一侧。
11.较佳地，所述进液管、所述出液管各自在垂直方向和水平方向上分别开设有出入口。
12.较佳地，高温流道进液管和高温出液管为同向设置；低温流道进液管和低温流道出液管为同向设置；二个设置方向不一致。
13.较佳地，高温流道进液管和高温出液管为同一外形；低温流道进液管和低温流道出液管为同一外形；二个外形不一致。
14.较佳地，所述凸台位于所述隔板同一侧的二角位置。
15.较佳地，所述流道板、所述隔板均为扁平状的金属板材。
16.本发明还提供了上述任一集成化制冷剂换热模块的制作方法，包括：
17.步骤一、冲压加工获得具有导流台的流道板、具有凸台的隔板；
18.步骤二、在所述流道板、所述隔板上喷涂钎剂粉；
19.步骤三、利用所述凸台为定位件，将所述流道板和所述隔板交互层叠设置形成换热芯体(未钎焊固定状态)；其中，相邻的二所述流道板呈镜像设置；相邻的二所述隔板也呈镜像设置；
20.步骤四、将连接部固定设置在所述换热芯体的同一侧；并与所述换热芯体上对应的流道贯通，形成未焊接固定的组件；
21.步骤五、将步骤四获得的所述未焊接固定的组件固定在钎焊框架上，送入真空钎焊炉中，整体钎焊成型获得所述集成化制冷剂换热模块。
22.较佳地，步骤三中，在层叠设置所述流道板和所述隔板时，所述凸台贯穿相邻的所述流道板后与另一所述隔板贯通，使得交替间隔设置的各个所述高温流道层之间贯通形成所述高温流道，或使得交替间隔设置的各个所述低温流道层之间贯通形成所述低温流道。
23.较佳地，步骤四中，安装所述连接部时，高温流道进液管和高温出液管为同向设置；低温流道进液管和低温流道出液管为同向设置；二个设置方向不一致。
24.本发明的有益效果：
25.1、本发明的集成化制冷剂换热模块，由于采用了上述结构设计的流道板，使得整个换热芯体只需要统一规格形状的流道板、隔板二种组件，简化了部件种类，提高了换热模块的集成化程度。
26.2、本发明中的流道板和隔板均为大致扁平状的长方体，组合而成的换热芯体也为比较规整的六面体，有利于提高安装环境内的空间利用率；六面体的换热芯体还兼做安装环境中原有的安装支架，简化了安装结构，提高了换热模块的集成化程度。
27.3、本发明中的流道板和隔板通过层叠设置的形式在二者之间形成多层的流道空间，在满足流道空间需求的前提下，尽可能缩小了换热芯体的空间尺寸，提高了换热模块的集成化程度。
28.4、本发明中的流道板上的多个导流台交错设置，延长了流道长度，有利于提高换热芯体的工作效率，在占用相同空间尺寸的前提下，提高了换热芯体的换热效率。
29.5、本发明中的流道板上的导流台兼做换热芯体的加强筋，在采用同等重量原材料的前提下，改善了换热芯体的强度，有利于在换热芯体上集成安装其他部件，改善了换热模块的集成化程度。
30.6、本发明中将相邻的二个流道板呈镜像设置，使得相邻二个流道板上各自的导流台也呈镜像设置，这样相邻的高温流道层和低温流道层中的两种流体形成一种逆向流动的方式，热交换效率更高，在占用相同空间尺寸的前提下，提高了换热芯体的换热效率
31.7、本发明的集成化制冷剂换热模块的制作方法，在冲压成型工序中直接形成导流台和凸台，加工工艺简单，一次成型中各部分位置精度高，有利于提高后道工序的装配质量。
32.8、本发明的集成化制冷剂换热模块的制作方法，利用凸台兼做定位件，减少了部
件数量，简化了定位工序，有利于在保证装配质量的前提下降低装配成本。
33.9、本发明的集成化制冷剂换热模块的制作方法，将连接部均安装在换热芯体的同一侧，便利了集成化制冷剂换热模块与对手部件(其他系统的相关零部件)的连接，提高了换热模块的集成化程度。
附图说明
34.图1为本发明一具体实施例的整体结构示意图；
35.图2为图1所示实施例的爆炸结构示意图；
36.图3为图1中流道板的结构示意图；
37.图4为本发明中一种连接部的结构示意图；
38.图5为本发明中又一种连接部的结构示意图；
39.图6为本发明一实施例中高温流道内流体介质、低温流道内流体介质各自流动方向的示意图；
40.图7为图6中低温流道内流体介质流动方向的截面示意图；
41.图8为图6中高温流道内流体介质流动方向的截面示意图。
42.图中：1连接部、11高温流道进液管、12高温流道出液管、13低温流道进液管、14低温流道出液管、2换热芯体、21流道板、211导流台、212翻边、213通孔、22隔板、221凸台、3低温流道层、4高温流道层。
具体实施方式
43.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
44.实施例：
45.如图1所示，本发明的集成化制冷剂换热模块一具体实施例，应用于汽车空调的热管理系统中，主要包括连接部1、换热芯体2；其中连接部1通过钎焊固定在换热芯体2上，换热芯体2内形成有相互独立的高温流道和低温流道。通过连接部1导入的高温高压制冷剂和低温低压制冷剂分别在高温通道和低温通道中，通过换热芯体2实现换热功能。
46.如图2所示，本发明中，换热芯体2由若干流道板21、若干隔板22层叠设置组成。
47.如图3所示，本发明中，流道板21为扁平状的金属板材(尤其是铝合金材质为佳)，具体实施中可以选取譬如0.6毫米厚的3系铝合金板材。
48.由于流道板21大致为矩形的扁平状金属板材，获得的换热芯体2整体呈扁平化，近似于比较规整的六面体，这个形状的换热芯体2可兼做整个制冷剂系统的承托支架，其上可以集成电池冷却器、冷凝器干燥总成、以及多种形式的膨胀阀、节流阀等等部件，有助于集成化程度的提高。
49.流道板21上设置有若干兼做加强筋的导流台211(图3中示出3个导流台；在其他实施例中，导流台的数量可以是其他正整数个)。
50.导流台211是在流道板21加工的一次冲压成型中形成。导流台211的顶面与流道板21的底面之间具有高度差(可以认为导流台211是流道板21中的局部凸起)，在这个高度差中形成供流体介质流动的流道空间。
51.尤其是，本发明中，相邻的导流台211交错设置，这样来延长同层的流道路径长度，在相同流速下延长流体介质的热交换时间，提高热交换效率。
52.导流台211在扁平状的流道板21中部的凸起形，也起到了加强筋的作用，有助于提高流道板21的强度，在确保设计强度的前提下，可以选用更薄的材质制作流道板21，有利于减轻换热芯体的自重。
53.再如图2所示，隔板22设置在相邻的二个流道板21之间(对换热芯体2内部来说，也可以认为流道板21设置在相邻的二个隔板21之间)。
54.隔板22通过流道板21外缘的翻边212，在钎焊工序中与两侧的二个流道板21固定连接为一体(该钎焊工序有流体密封性要求)，这样在隔板22的两侧就分别形成了二个独立的流道空间。隔板22在二个流道空间之间，兼做导热部件，有助于提高热传导性能。
55.在焊接时，隔板22与流道板21不仅在翻边212部位接触连接，隔板22与导流台211的顶面也接触并通过焊接连成一体。这样，多点、多部位的焊接固定，有助于提高换热芯体2的强度，有利于换热芯体2兼做使用环境(例如发动机舱)中的其他支架。
56.隔板22一般采用与流道板21相同的材质，有利于二者钎焊为一体。
57.在不同实施例中，流道板21、隔板22数量并无特定，根据空间要求、换热系数等参数适当选定即可。
58.一般地，隔板22的数量比流道板21的数量多一块。另外，位于换热芯体2最外侧的隔板22兼做换热芯体2的外壳，因此可以适当选用加厚材料(譬如2毫米厚)，以提高强度，保护内侧的部件。
59.再如图2所示，在本发明中，相邻的二个流道板21互相呈镜像设置，即上、下二个流道板21在叠置安装时，错位180度，使得上、下相邻的二个流道板21上的导流台211错位。这样的结构设计，使得换热芯体2内发生直接热交换的二个流道层交互更充分，这样相邻的高温流道层和低温流道层中的两种流体形成一种逆向流动的方式，热交换效率更高，有助于改善换热效率；同时从力学结构上，也克服了换热芯体2内部应力的单向性，有利于改善换热芯体2的强度，提高其兼做支架时的承载能力。
60.进一步地，相邻的二个隔板22也呈镜像设置。这样的特殊设计，对上、下二个流道层而言，上、下二个流道层各自的横向入口在空间上就是交错开的。
61.本发明中，集成化制冷剂换热模块的连接部1包括若干进液管、若干出液管。并且，本发明中，所有的进液管、出液管都设置在换热芯体2的同一侧。
62.这样的结构设计，使得本发明的换热模块取消了现有技术中的诸多连通法兰，换热芯体2的连接管路得到优化，有助于换热模块实现轻量化，提高集成度。
63.尤其是，本发明中连接部的所有进液管、出液管(及图中未示出的阀体)均安装在换热芯体2的一侧，即排列有序便于监控可视化，也易于后期维护更换。
64.进一步地，在不同实施例中，如图4、图5所示，进液管11(13)、出液管12(14)各自在垂直方向和水平方向上分别开设有出入口。
65.这样的结构设计，为后续对手部件的连接提供了竖直方向或水平方向的不同选取可能，提高了换热模块的适用性，有助于集成化制冷剂换热模块的集成化。
66.进液管11(13)与出液管12(14)的外形也可以选用不同外形，其目的也是为了便于后续的安装者易于识别。
67.更进一步地，如图6所示，高温流道进液管11和高温流道出液管12为相同的一个方向设置以便后续的安装者易于识别二者为一组(之一进口一出口)。低温流道进液管13和低温流道出液管14也为相同的一个方向设置(但与前述高温流道的设置方向不同)以便后续的安装者易于识别二者为另一组(之一进口一出口)。
68.二者的设置方向不同，是为了便于后续的安装者易于识别二者中一组为高温流道、一组为低温流道，降低安装对手部件时的差错率。
69.如图6所示，本发明中换热芯体2内形成的低温流道、高温流道并不局限于一个平面层。
70.在具体实施中，低温流道(图6中粗箭头所示)包括若干个位于不同水平面的低温流道层3(图7中示出，位于第1层、第3层)，各个低温流道层3之间贯通。
71.高温流道(图6中细箭头所示)包括若干个位于不同水平面的高温流道层4(图8中示出，位于第2层、第4层)，各个高温流道层4之间贯通。
72.显然，在不同实施例中，低温流道、高温流道并无特别的温度或压力限定，其命名取决于所导入的流体介质的不同温度压力参数。
73.图6、图7、图8清晰示意出了各个低温流道层3、各个高温流道层4之间为交替间隔设置(例如，换热芯体2内的第1、3层为相互贯通的二个低温流道层；第2、4层为相互贯通的二个高温流道层)。
74.为实现上述结构和功能，进一步地，在本发明的一些实施方式中，在位于二个流道板21之间的隔板22上设置有若干凸台221(优选地，这些凸台221分布在隔板21同一侧的二角位置)。
75.如图2所示，凸台221是空心圆柱体，其内开设通孔。凸台221的延伸方向垂直于隔板22的底面。
76.凸台221贯穿相邻的一个流道板21(其上的通孔213)和相邻的一个隔板22的下表面贴合封闭(即凸台221穿越了相邻的流道空间)，使得交替间隔设置的各个高温流道层4之间贯通形成一个自成一体、独立的高温流道，或使得交替间隔设置的各个低温流道层3之间贯通形成一个自成一体、独立的低温流道。
77.在一些实施例中，凸台221可以略带锥形，在叠置安装时兼做上片、下片对准的定位件。
78.本发明由于上述结构设计，创新的集成化制冷剂换热模块中，形成了独立的高温流道、低温流道。高温流道包括若干贯通的高温流道层，低温流道包括若干贯通的低温流道层。不同温度、压力的二种流体介质可以分别在高温流道、低温流道中互不干扰地流动，在流动过程中实现换热功能。
79.结合图6、图7、图8所示，在使用中，由前端蒸发器中流出的低温低压制冷剂通过低温进液管进入换热芯体2，进入如图7所示的低温流道，从低温出液管流出，最终进入集成其上的电池冷却器部件(图中未示出)。
80.同时，由前端冷凝器总成流出的高温高压制冷剂通过高温进液管进入换热芯体2，流入如图8所示的高温流道，从高温出液管中流出，最终进入集成其上的电池冷却器部件(图中未示出)。
81.本发明的集成化制冷剂换热模块，高温流体介质、低温流体介质分别沿着各自的
高温流道和低温流道进行对向流动，换热流程比现有设计中的同轴管更长，且流道成扁平化，散热面积更大，从而形成更加充分的对流换热，达到比现有技术中普通同轴管更高的换热效率。
82.实施例2：
83.本发明还提供了上述任一集成化制冷剂换热模块的制作方法，包括：
84.步骤一、冲压加工获得具有导流台211的流道板21和具有凸台221的隔板22；
85.步骤二、在流道板21、隔板22上喷涂钎剂粉，以助后续的钎焊。
86.步骤三、利用凸台221为定位件，依次将流道板21、隔板22交互层叠设置，形成换热芯体(未钎焊固定状态)。
87.其中，相邻的流道板21呈镜像设置，相邻的隔板22也呈镜像设置。这样的特殊设计，对上、下二个流道层而言，上、下二个流道层各自的横向入口在空间上就是交错开的。
88.步骤四、将连接部1固定设置在换热芯体2的同一侧；并与换热芯体2上对应的流道贯通，形成未焊接固定的组件。
89.连接部1一般采用真空焊接的方式与换热芯体2连接为一体。其优点在于，能有效防止部件氧化，且焊接质量更高。
90.在具体实施例中，连接部1包括若干不同外形的进液管、出液管，且设置方向可以有选择，详见前文所述。
91.步骤五、将步骤四获得的所述未焊接固定的组件固定在钎焊框架上，送入真空钎焊炉中，整体钎焊成型获得所述集成化制冷剂换热模块。
92.本发明的上述制作方法，涉及的组成部件形式少，组装也简单便捷，组装工步少，即有利于制冷剂换热模块的集成化，也有利于降低物料成本和人工成本。
93.更进一步地，在步骤三中，在层叠放置流道板21和隔板22时，凸台221沿着单一方向贯穿相邻的一个流道板21(上的通孔213)和相邻的一个隔板22贯通，以在换热芯体2内部分别形成相互独立的高温流道、低温流道。
94.本发明中，垂直于隔板22底面的凸台221即具有导流功能(贯通位于不同水平面的流道空间)，又具有叠置安装时的定位功能，还在结构上对主要为平行方向设置的流道板21和隔板22的一体化起到了强化作用，一物多用，具有显著的有益效果。
95.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。