可变流程的车外换热器装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及新能源汽车热管理领域，具体地，涉及一种可变流程的车外换热器装置。


背景技术：

[0002]
随着汽车技术的发展，电动汽车在车辆中的占有率越来越高，电动汽车热泵空调技术也越来越多的得到研究和应用，国内外已有多部电动汽车配置了热泵空调系统，车外换热器在热泵空调系统中不仅作为冷凝器还作为蒸发器，是热泵空调系统中重要的组件。
[0003]
目前大多数的电动汽车热泵空调系统采用的车外换热器作为冷凝器与蒸发器时流程分配一致，极大的衰减了换热效率，会使热泵空调系统效果欠佳。如专利文献 cn108036550a提到的电动汽车热泵空调系统用平行流冷凝器，需要四个接口来实现冷凝器与蒸发器的功能且流程分配一致，增加了车外换热器的制作成本，热泵空调系统管路连接也将会复杂。
[0004]
再例如专利文献cn110793354a公开了一种适用于电动汽车的可变流程换热器装置，但该设计采用波纹管并通过压力来调节流程，但由于波纹管需要单独设计且安装有一定的难度；又例如专利文献cn108826753a公开的一种可变流程平行流换热器，但该设计通过手动调节可移动机构实现流程的变化，效率低。
[0005]
因此，有必要研发一种能实现作为冷凝器与蒸发器变流程分配的车外换热器，既可提高车外换热器的换热效率，又能简化热泵空调系统管路连接，不仅节省成本，还提高了热泵空调系统的换热能力。


技术实现要素：

[0006]
针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种可变流程的车外换热器装置。
[0007]
根据本实用新型提供的一种可变流程的车外换热器装置，包括换热器组件、管路组件、分离式节温器以及集成储液罐；
[0008]
所述换热器组件包括第一集流管以及第二集流管，所述管路组件包括第一管道，所述第一管道分别通过第一接口、第三接口连接第一集流管的两端，其中，所述第一管道靠近第一接口的一端为进口端，所述第一管道靠近第三接口的一端为出口端；
[0009]
所述分离式节温器安装在第一管道上且设置在进口端和出口端之间，所述分离式节温器通过第二接口与第一集流管连接；
[0010]
所述集成储液罐与第二集流管连接。
[0011]
优选地，所述换热器组件还包括扁管组件；
[0012]
所述第一集流管、第二集流管分别设置在扁管组件的两侧并通过扁管组件相连通。
[0013]
优选地，所述第一集流管中设置有第一边板以及第二边板；
[0014]
所述第一边板、第二边板依次将第一集流管分割为第一容纳空间、第二容纳空间、第三容纳空间，其中，所述第一接口、第二接口、第三接口分别与第一容纳空间、第二容纳空间、第三容纳空间连接；
[0015]
所述第二集流管中设置有第三边板，所述第三边板将第二集流管分割为第四容纳空间、第五容纳空间；
[0016]
所述集成储液罐上设置有第四接口以及第五接口，第四接口、第五接口分别连接第四容纳空间、第五容纳空间，其中，所述第五接口伸入到集成储液罐的长度大于第四接口伸入到集成储液罐的长度；
[0017]
所述第二边板和第三边板对称布置在扁管组件的两侧。
[0018]
优选地，所述分离式节温器能够在冷凝器模式和蒸发器模式之间进行切换，在冷凝器模式下，所述第一管道的进口端分别与第一容纳空间、第二容纳空间连通；
[0019]
在蒸发器模式下，所述第一管道的进口端与第一容纳空间连通，所述第一管道的出口端与第二容纳空间连通。
[0020]
优选地，所述扁管组件包括扁管以及翅片；
[0021]
所述扁管的数量为多个，多个所述扁管平行布置，所述翅片设置在相邻的两个扁管之间。
[0022]
优选地，所述集成储液罐中安装有干燥包，所述干燥包的一端通过第四接口与第四容纳空间连接，所述干燥包的另一端通过第五接口与第五容纳空间连接。
[0023]
优选地，所述分离式节温器包括节温器壳体以及顶杆组件；
[0024]
所述节温器壳体的内部设置有第六容纳空间，所述节温器壳体内部设置有与外部相连通的第一流道、第二流道、第三流道，所述第一流道、第二流道、第三流道分别与第六容纳空间相连通，其中所述第一流道连接第一管道的进口端，所述第二流道通过第二接口与第二容纳空间连接，所述第三流道连接第一管道的出口端；
[0025]
所述顶杆组件安装在第六容纳空间中，所述顶杆组件包括弹簧、导柱、顶杆以及弹性囊体；
[0026]
所述顶杆包括顶杆凸出部，所述顶杆凸出部包括凸出部下面，所述弹簧套装在顶杆上且设置在凸出部下面与节温器壳体的内壁之间；
[0027]
所述顶杆的内部设置有第七容纳空间，所述顶杆上设置有顶杆通孔且所述第七容纳空间通过顶杆通孔与外部连通，所述节温器壳体的内部固定有卡槽且所述卡槽布置在第一流道内，所述导柱的一端安装在卡槽中，所述导柱的另一端穿过顶杆通孔延伸到第七容纳空间中并与设置在第七容纳空间中的弹性囊体接触。
[0028]
优选地，所述节温器壳体的内部设置有密封块，在冷凝器模式下，所述顶杆能够靠近第三流道运动，所述顶杆靠近第三流道的一端能够与密封块密封贴合；
[0029]
所述顶杆凸出部包括凸出部上面，所述第六容纳空间靠近第一流道的一端为锥形结构，在蒸发器模式下，所述顶杆能够靠近第一流道运动，所述凸出部上面能够与节温器壳体的内壁密封贴合。
[0030]
优选地，所述第一管道为分体件，所述节温器壳体靠近第一流道的一侧与第一管道为可拆卸连接，所述节温器壳体靠近第三流道的一侧与第一管道为可拆卸连接，所述节温器壳体靠近第二流道的一侧与第二接口为可拆卸连接。
[0031]
优选地，所述集成储液罐安装在换热器组件的上端或者安装在换热器组件的下端。
[0032]
与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
[0033]
1、本实用新型通过一个节温器实现了制冷剂流通方向的调节，大大提高了作为冷凝器与蒸发器的换热效果，简化了管路的结构，提高了装置的实用性。
[0034]
2、本实用新型中换热器一进一出，无论是作为冷凝器还是作为蒸发器，进口始终是进口，出口始终是出口，减少了接口数量，简化了管路的连接的复杂程度，降低了制作成本，结构简单，操作方便。
[0035]
3、本实用新型中通过节温器的内部结构设置实现了制冷剂流程的切换，解决了现有技术中通过电动或气动控制变流程的操作，节约能耗，科学合理。
[0036]
4、本实用新型中的节温器可集成在外部管路中，外部管路能够通过螺纹等多种可拆卸的结构与换热器组件的接口相连，便于节温器的维修或更换。
[0037]
5、本实用新型中集成储液罐的结构布置使得冷凝器为过冷式冷凝器，保证出口为过冷制冷剂液体。
附图说明
[0038]
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0039]
图1为本实用新型实施例1的结构示意图；
[0040]
图2为本实用新型实施例1中作为冷凝器时制冷剂流动路线示意图；
[0041]
图3为本实用新型实施例1中作为蒸发器时制冷剂流动路线示意图；
[0042]
图4为分离式节温器在冷凝器模式时的结构示意图。
[0043]
图5为本实用新型实施例2的结构示意图；
[0044]
图6为本实用新型实施例2中作为冷凝器时制冷剂流动路线示意图；
[0045]
图7为本实用新型实施例2中作为蒸发器时制冷剂流动路线示意图。
[0046]
图中示出：
[0047]
换热器组件1
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第三边板13
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第五容纳空间25
[0048]
管路组件2
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集成储液罐14
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节温器壳体26
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分离式节温器3
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干燥包15
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第六容纳空间27
[0050]
第一进口组件4
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第四接口16
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第一流道28
[0051]
第一出口组件5
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第五接口17
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第二流道29
[0052]
第一接口6
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扁管18
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第三流道30
[0053]
第二接口7
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翅片19
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弹簧31
[0054]
第三接口8
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第一管道20
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顶杆凸出部32
[0055]
第一集流管9
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第一容纳空间21
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导柱33
[0056]
第二集流管10
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第二容纳空间22
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卡槽34
[0057]
第一边板11
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第三容纳空间23
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顶杆35
[0058]
第二边板12
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第四容纳空间24
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密封块36
具体实施方式
[0059]
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
[0060]
本实用新型提供了一种可变流程的车外换热器装置，如图1-4所示，包括换热器组件1、管路组件2、分离式节温器3以及集成储液罐14，所述集成储液罐14安装在换热器组件1的上端或者安装在换热器组件1的下端，本实用新型仅通过一个分离式节温器3，利用制冷剂温度的不同在冷凝器时进口制冷剂为高温气体，在蒸发器时进口制冷剂为低温气液两相调节节温器的流通方向，实现作为冷凝器时第一流程多而第二流程少的流程分配，作为冷凝器时进口为气体，需要体积多；出口为液体，需要体积少；作为蒸发器时第一流程少而第二流程多的流程分配，作为蒸发器时进口主要为液体，需要体积少；出口主要为气体，需要体积多，大大提高了作为冷凝器与蒸发器的换热效果。
[0061]
本实用新型中的分离式节温器3可集成在外部管路中，外部管路可通过螺纹或者压板与换热器的接口相连，实现了节温器可更换，拆卸方便。其中，换热器中的集流管无需特别设计，仅仅需要在集流管中部增加一个接口即可，换热器竖排设计有更好的冷凝水排除功能与更低的制冷剂压降；集成储液罐14使得冷凝器为过冷式冷凝器，保证出口为过冷制冷剂液体。本实用新型中的换热器一进一出，无论是冷凝器还是蒸发器，进口始终是进口，出口始终是出口，减少了接口数量，简化了管路的连接。下面通过两个实施例来详细说明本实用新型。
[0062]
实施例1：
[0063]
所述换热器组件1包括第一集流管9以及第二集流管10，所述管路组件2包括第一管道20，所述第一管道20分别通过第一接口6、第三接口8连接第一集流管9 的两端，其中，所述第一管道20靠近第一接口6的一端为进口端，所述第一管道 20靠近第三接口8的一端为出口端，制冷剂从第一管道20的进口端流入，从第一管道20的出口端流出，所述分离式节温器3安装在第一管道20上且设置在第一接口6和第三接口8之间，所述分离式节温器3通过第二接口7与第一集流管9连接，所述集成储液罐14与第二集流管10连接，其中集成储液罐14安装在换热器组件1 的下端。
[0064]
具体地，如图1所示，所述换热器组件1还包括扁管组件，所述第一集流管9、第二集流管10分别设置在扁管组件的两侧并通过扁管组件相连通。所述扁管组件包括扁管18以及翅片19，所述扁管18的数量为多个，多个所述扁管18平行布置，所述翅片19设置在相邻的两个扁管18之间并与扁管18连接，扁管18的热量传递到翅片19上，翅片19增大了换热面积，能够提高换热器的换热效果。
[0065]
具体地，如图1所示，所述第一集流管9中设置有第一边板11以及第二边板 12，所述第一边板11、第二边板12依次将第一集流管9分割为第一容纳空间21、第二容纳空间22、第三容纳空间23，其中，所述第一接口6、第二接口7、第三接口8分别与第一容纳空间21、第二容纳空间22、第三容纳空间23连接，所述第二集流管10中设置有第三边板13，所述第三边板13将第二集流管10分割为第四容纳空间24、第五容纳空间25，所述集成储液罐14上设置有第四接口16以及第五接口17，第四接口16、第五接口17分别连接第四容纳空间24、第五容
纳空间25，其中，所述第五接口17伸入到集成储液罐14的长度大于第四接口16伸入到集成储液罐14的长度。所述第二边板12和第三边板13对称布置在扁管组件的两侧，因此与第一容纳空间21、第二容纳空间22相连接的扁管18都连接第四容纳空间24。
[0066]
具体地，所述集成储液罐14中安装有干燥包15，所述干燥包15的一端通过第四接口16与第四容纳空间24连接，所述干燥包15的另一端通过第五接口17与第五容纳空间25连接。
[0067]
具体地，如图1、图4所示，所述分离式节温器(3)包括节温器壳体(26)以及顶杆组件，所述节温器壳体26优选地采用分体结构，以便能够便捷的对顶杆组件进行维修和装配。
[0068]
进一步地，如图1、图4所示，所述节温器壳体(26)的内部设置有第六容纳空间(27)，所述节温器壳体(26)内部设置有与外部相连通的第一流道(28)、第二流道(29)、第三流道(30)，所述第一流道(28)、第二流道(29)、第三流道(30)分别与第六容纳空间(27)相连通，其中所述第一流道(28)连接第一管道(20)的进口端，所述第二流道(29)通过第二接口(7)与第二容纳空间(22) 连接，所述第三流道(30)连接第一管道(20)的出口端，所述顶杆组件安装在第六容纳空间(27)中。
[0069]
更进一步地，如图1、图4所示，所述顶杆组件包括弹簧(31)、导柱(33)、顶杆(35)以及弹性囊体，所述顶杆(35)包括顶杆凸出部(32)，所述顶杆凸出部(32)包括凸出部下面，所述弹簧(31)套装在顶杆(35)上且设置在凸出部下面与节温器壳体(26)的内壁之间；所述顶杆(35)的内部设置有第七容纳空间，所述顶杆(35)上设置有顶杆通孔且所述第七容纳空间通过顶杆通孔与外部连通，所述节温器壳体(26)的内部固定有卡槽(34)且所述卡槽(34)布置在第一流道 (28)内，所述导柱(33)的一端安装在卡槽(34)中，所述导柱(33)的另一端穿过顶杆通孔延伸到第七容纳空间中并与设置在第七容纳空间中的弹性囊体接触。
[0070]
本实用新型中所述节温器壳体(26)的内部设置有密封块(36)，在冷凝器模式下，制冷剂的温度较高，例如大于25℃，所述弹性囊体中优选填充有石蜡，当温度较高的制冷剂经过第六容纳空间(27)时，热量通过顶杆35传递到弹性囊体，石蜡融化进而使所述弹性囊体体积变大，进而使所述弹性囊体挤压导柱33，导柱 33受到挤压后将挤压力传到给卡槽34，由于卡槽34被固定，在卡槽34反作用力的驱使下使弹性囊体驱使顶杆35远离第一流道28并靠近第三流道30运动，此时弹簧31被压缩变短，第一流道28与第二流道29连通，第二流道29与第三流道30 不连通，所述顶杆(35)靠近第三流道(30)的一端能够与密封块(36)密封贴合，实现第三流道(30)的密封，没有流体通过，制冷剂从第一流道28流入经第六容纳空间(27)后从第二流道29流出。
[0071]
进一步地，当顶杆组件在蒸发器模式下运行时，制冷剂的温度较低，例如小于 15℃，当温度较低的制冷剂经过第六容纳空间(27)时，温度通过顶杆32传递到弹性囊体，石蜡凝固进而使所述弹性囊体体积变小，此时第七容纳空间中弹性囊体与导柱33之间产生间隙，此时被压缩的弹簧31在回弹力的作用下能够驱使顶杆35 靠近第一流道28运动，此时第一流道28与第二流道29不连通，第二流道29与第三流道30连通。本实用新型利用制冷剂温度不同，作为冷凝器时进口制冷剂为高温气体，作为蒸发器时进口制冷剂为低温气液两相，从而实现了节温器流通方向的调节，从而改变制冷剂的流通方向，实现换热器流通通道的变换。其中，所述顶杆凸出部(32)包括凸出部上面，所述第六容纳空间(27)靠近第一流道(28)的一端为锥形结构，在蒸发器模式下，所述顶杆(35)能够靠近第一流道(28)运动，所述
凸出部上面能够与节温器壳体(26)的内壁密封贴合，实现第一流道(28)密封，第一流道(28)没有流体流过。
[0072]
具体地，当分离式节温器3在冷凝器模式下时，所述第一管道20的进口端分别与第一容纳空间21、第二容纳空间22连通，在冷凝器模式下换热器装置制冷剂的流动路线，实现了作为冷凝器时进口为气体，需要的体积多，出口为液体，需要体积少时制冷剂的流动路线分配方式；在蒸发器模式下，所述第一管道20的进口端与第一容纳空间21连通，所述第一管道20的出口端与第二容纳空间22连通，作为蒸发器时进口主要为液体，需要体积少，出口主要为气体，需要体积多，有利于提高换热效率。通过变流程的制冷剂流动路线的调整大大提高了换热器作为冷凝器与蒸发器的换热效果。
[0073]
具体地，所述第一管道20为分体件，所述节温器壳体26靠近第一流道28的一侧与第一管道20为可拆卸连接，所述节温器壳体26靠近第三流道30的一侧与第一管道20为可拆卸连接，所述节温器壳体26靠近第二流道29的一侧与第二接口7 为可拆卸连接，通过节温器壳体26与相连的管道都采用可拆卸连接，能够便于分离式节温器3拆卸和更换，方便维修。
[0074]
具体地，所述第一管道20的进口端安装有第一进口组件4，所述第一管道20 的出口端安装有第一出口组件5，第一进口组件4、第一出口组件5都能够根据实际的应用场景选择合适的结构，为安装和拆卸提供便利，同时也可以达到匹配安装和密封安装的效果。
[0075]
实施例2：
[0076]
如图5、图6、图7所示，为实施例1的一个变化例，集成储液罐14安装在换热器组件1的上端，仍然实现了作为冷凝器时进口为气体，需要的体积多，出口为液体，需要体积少时制冷剂的流动路线分配方式，换热器作为蒸发器时进口主要为液体，需要体积少，出口主要为气体，需要体积多，有利于提高换热效率。本实施例通过变流程的制冷剂流动路线也大大提高了换热器作为冷凝器与蒸发器的换热效果。
[0077]
本实用新型中的可变流程平行流换热器目的是适用于空调工作时变化工况，以使得变化工况下换热器效率都达到最优，采用变化流程来优化制冷剂的分布，减少制冷剂在扁管内换热效率低的流路，从而最高效率利用换热器的整个面积，达到了提升换热器性能的目的。
[0078]
以实施例1为例，本实用新型的工作原理如下：
[0079]
图1为本实用新型可变流程车外换热器组件，图2为该换热器作为冷凝器的实施方案，高温高压的制冷剂气体(如大于25℃)从第一管道20的进口端流入，一部分依次经第一管道20、第一接口6进入第一集流管9，另一部分经第一管道20 进入分离式节温器3，高温的制冷剂气体使得分离式节温器3内部的弹性囊体中的材料(例如石蜡)融化进而使弹性囊体体积变大，从而驱使分离式节温器3中顶杆35压缩弹簧31，分离式节温器3的第一流道28和第二流道29连通，允许制冷剂气体经节温器3流到第二接口7进入第一集流管9内的第二容纳空间22中，分离式节温器3中的第二流道29和第三流道30不连通，实现密封避免制冷剂流到第一管道20的出口端。这样制冷剂气体流经的第一流程扁管18数较多(第一流程即为图1中第二边板12右边的扁管18)，从第一流程出来的制冷剂放热后经过第二集流管10内的第四容纳空间24后经第四接口16(位置相对较高)进入集成储液罐 14，干燥包15干燥集成储液罐14内的制冷剂，第五接口17位置相对较低，这样集成储液罐14中的制冷剂经过第五接
口17出来的制冷剂为饱和液体，出来的饱和液体经过第二流程扁管18(第二流程为图1中第二边板12左部的扁管18)放热变成过冷液体，最后经第三接口8流出第一管道20的出口端完成制冷剂的流动。即便节温器的开启关闭会有所延迟，但换热器是始终流通的，不存在换热器不工作的问题。
[0080]
图3为该换热器作为蒸发器的实施方案。低温的制冷剂气体(如小于15℃)由第一管道20的进口端流入经第一接口6进入第一容纳空间21。低温的制冷剂气体使得分离式节温器3中弹性囊体内部的材料(比如石蜡材料)凝固从而使弹性囊体体积变小进而使弹性囊体与导柱33之间产生间隙，此时被压缩的弹簧31在回弹力的作用下能够驱使顶杆35靠近第一流道28运动，分离式节温器3中的第一流道28 关闭，即第一管道20的进口端与第二接口7不连通，不允许制冷剂流经分离式节温器3，分离式节温器3的第三流道30打开，即第一管道20的出口端与第二接口 7连通。这样制冷剂流经的第一流程扁管18数较少(如图1中第一边板11右边的扁管18)，从第一流程出来的制冷剂吸热后经过第四容纳空间24后一部分制冷剂经第四接口16(位置相对较高)进入集成储液罐14，干燥包15干燥集成储液罐14 内的制冷剂，第二接口17位置相对较低，这样储液罐出来的制冷剂为饱和液体，出来的饱和液体经过第二流程部分扁管18(图1中第二边板12左部的扁管18)吸热，另一部分制冷剂进入第一边板11和第二边板12之间的扁管12蒸发吸热，该部分制冷剂经第二接口7和分离式节温器3通过第一管道20的出口端流出完成制冷剂的流动。
[0081]
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0082]
以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。