带过冷段和储液部的板式热交换器及热管理系统的制作方法

本技术涉及一种能间接制冷的热管理系统，更具体来说，涉及一种带过冷段和储液部（即，兼具过冷和储液的功能）的板式热交换器以及包括该板式热交换器的热管理系统。

背景技术：

1、已知有一种能间接制冷的热管理系统10’，如图11所示，包括压缩机11’、作为冷凝器的第一热交换器12’、作为蒸发器的第二热交换器13’以及设置于第一热交换器12’与第二热交换器13’之间的节流元件14’，低温低压的液态制冷剂首先在作为蒸发器的第二热交换器13’中从高温热源吸热并气化成低压蒸气，然后制冷剂气体在压缩机11’内压缩成高温高压的蒸汽，该高温高压的蒸汽在作为冷凝器的第一热交换器12’内被低温热源冷却凝结成高压液体，再经节流元件14’节流成低温低压液态制冷剂，如此以构成一个制冷循环。另外，在第一热交换器12’与第二热交换器13’之间设置有用于储存凝结出的高压液态制冷剂的储液罐15。

2、另外，整个热管理系统的制冷量主要取决于制冷剂的充注量，要想提高制冷量，一般想到的是充注更多的制冷剂，但这样的话会使热管理系统变得大型化。

3、但是，随着电动汽车的热管理系统发展，要求在确保制冷量的同时尽可能使热管理系统小型化，因此，对于热管理系统内的各个零部件的集成度要求也越来越高。此外，对于如何在不充注更多制冷剂而使热管理系统大型化的情况下提升热管理系统的制冷量也提出了新的要求。

4、另外，现有的热管理系统中，也可以想到将板式热交换器的传热板组划分为冷凝段、过冷段和储液段，以实现过冷部和储液部与传统的板式热交换器的集成化的设计方案。但是，为了使从制冷剂流入口流入并在冷凝段中流动后的液态制冷剂不经由过冷段地直接流入储液段，以及使储存于储液段的制冷剂经由过冷段被过冷却后直接从制冷剂流出口流出而不与在冷凝段中流动的液态制冷剂发生汇流，必须在其中引入跳管等零部件，不仅增加了零部件的数量，加大了零部件管理的难度，而且在多处还可能因跳管等零部件的引入，导致制冷剂出现不同程度的压力损失。

技术实现思路

1、本实用新型为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种带过冷段和储液部的板式热交换器，通过将用于对气态的制冷剂进行冷凝的冷凝部、用于储存高压液态的制冷剂的储液部、用于对高压液态的制冷剂进行过冷却的过冷部一体化，提升了多个零部件间的集成度。

2、另外，本实用新型的又一个目的在于提供一种带过冷段和储液部的板式热交换器，不仅能减少零部件尤其是传热板的种类，便于零部件的日常管理和更换，而且还能减少甚至省略一部分的跳管等零部件的引入，减少制冷剂的压力损失，提高过冷及热交换的效率。

3、再者，本实用新型的再一目的在于提供一种包括前述板式热交换器的热管理系统，能减小整个系统的体积，使热管理系统更加紧凑，实现更少的占用空间，并且能减少在系统中所需使用的制冷剂的重量。

4、为了实现上述目的的一种或多种，本实用新型的第一方面提供一种带过冷段和储液部的板式热交换器，用于对第一流体与第二流体进行热交换，所述板式热交换器包括：由多个传热板在所述板式热交换器的长度方向上重叠而成的传热板组，所述传热板组具有将气态的第一流体冷凝成液态的第一流体的冷凝段和对液态的第一流体进行过冷的过冷段；在所述长度方向上夹住所述传热板组的第一端板和第二端板，所述第一端板设置有用于使所述第一流体相对于所述传热板组流入的第一流入口，所述第一端板或所述第二端板设置有用于使所述第一流体相对于所述传热板组流出的第一流出口；以及储液部，所述储液部集成地设置于所述第二端板一侧，并储存由所述传热板组的所述冷凝段凝结出的液态的第一流体，多个所述传热板包括构成所述冷凝段的冷凝段用传热板、构成所述过冷段的过冷段用传热板和位于所述冷凝段与所述过冷段之间的分隔传热板，其特征是，所述冷凝段用传热板具有与所述第一流入口连通的，位于所述传热板的板面一侧的第一贯通孔，所述冷凝段用传热板的至少一部分、所述分隔传热板和所述过冷段用传热板具有与所述储液部的储液部入口连通的，位于所述传热板的板面上与所述第一贯通孔同一侧或相反一侧的流道孔，所述分隔传热板和所述过冷段用传热板的所述流道孔处使用双焊接结构，从所述第一流入口经由所述第一贯通孔流入所述冷凝段的第一流体不会进入到所述分隔传热板和所述过冷段用传热板每一层的流道的第一流体流路中，而是通过由使用了双焊接结构的所述流道孔构成的一条管道从所述储液部入口流入所述储液部。

5、根据如上所述构成，由于在所述分隔传热板和所述过冷段用传热板的所述流道孔处使用双焊接结构，因此，在冷凝段中冷凝后的液态制冷剂能通过由双焊接结构构成的一条管道被引导至储液部而不进入过冷段。由此，能够减少板式热交换器中使用的零部件的数量，例如能省略连接板式热交换器的传热板组中的冷凝段与储液部的连接管道（跳管）以及为安装该连接管道而必须使用的连接法兰等连接构件和密封垫圈或o形圈等密封构件，一方面能便于零部件的日常管理和更换，另一方面能减少制冷剂的压力损失。例如，在流量为200kg/h、压力为2mpa的饱和r134a制冷剂的情况下，能减少约1kpa左右的压力损失，并且在流量更大时效果更明显，由此能提高过冷及热交换的效率。

6、优选的是，所述冷凝段具有使第一流体交替沿相反的方向流动的多个冷凝段，在构成相邻两级冷凝段的冷凝段用传热板之间具有冷凝段分隔传热板。

7、作为一个实例，所述冷凝段具有使第一流体交替沿相反的方向流动的三个冷凝段，在构成一级冷凝段的冷凝段用传热板即第一冷凝段用传热板与构成二级冷凝段的冷凝段用传热板即第二冷凝段用传热板之间具有第一冷凝段分隔传热板，在构成二级冷凝段的冷凝段用传热板即第二冷凝段用传热板与构成三级冷凝段的冷凝段用传热板即第三冷凝段用传热板之间具有第二冷凝段分隔传热板。

8、根据如上所述构成，与使第一流体在一个冷凝段中沿同一方向流动的情形相比，通过使第一流体在多个冷凝段中交替沿相反方向流动来进行多级冷凝，能提高第一流体在冷凝段中的冷凝效率，并且借助板式热交换器的高换热特性，进一步提升了过冷换热的效率，由此，能减小整个热管理系统的体积，并且因过冷及热交换效率的提高，从而能减少在其中所需的制冷剂的使用量。

9、在前述列举但非限定性的实例中，所述第一冷凝段用传热板具有与所述第一流入口连通的，位于所述传热板的板面一侧的第一贯通孔，所述第三冷凝段用传热板具有与所述储液部的储液部入口连通的，位于所述传热板的板面上与第一贯通孔相反一侧的第一流道孔，所述分隔传热板和所述过冷段用传热板的所述第一流道孔处使用双焊接结构，从所述第一流入口经由所述第一贯通孔流入所述冷凝段并流至三级冷凝段的第一流体不会进入到所述分隔传热板和所述过冷段用传热板每一层的流道的第一流体流路中，而是通过由使用了双焊接结构的所述第一流道孔构成的一条管道从所述储液部入口流入所述储液部。

10、根据如上所述构成，与前述同样地，能够减少板式热交换器中使用的零部件的数量，例如能省略连接板式热交换器的传热板组中的冷凝段与储液部的连接管道（跳管）以及为安装该连接管道而必须使用的连接法兰等连接构件和密封垫圈或o形圈等密封构件。由此，能便于零部件的日常管理和更换，且能减少制冷剂的压力损失。

11、优选的是，所述第一流入口和所述第一流出口分别设置在所述第一端板的板面一侧和板面另一侧，所述过冷段用传热板具有与所述储液部的储液部出口连通的，位于所述传热板的板面一侧的第一贯通孔，所述冷凝段用传热板、所述分隔传热板和所述过冷段用传热板具有与所述第一流出口连通的，位于所述传热板的板面另一侧且与所述流道孔不处于同一垂直位置的第二贯通孔，所述分隔传热板和所述冷凝段用传热板的所述第二贯通孔处使用双焊接结构，储存于所述储液部中并从所述储液部出口经由所述第一贯通孔流入所述过冷段的第一流体不会进入到所述分隔传热板和所述冷凝段用传热板每一层的流道的第一流体流路中，而是通过由使用了双焊接结构的所述第二贯通孔构成的一条管道从所述第一端板上设置的所述第一流出口流出。

12、根据如上所述构成，由于在特定的传热板的第二贯通孔处使用双焊接结构，从储液部流出并经过冷段过冷却后的制冷剂通过由双焊接结构构成的一条管道被引导至制冷剂配管而不进入冷凝段。由此，能够减少板式热交换器中使用的零部件的数量，例如能省略连接过冷段与第一流出口的连接管道（跳管）以及为安装该连接管道而必须使用的连接法兰等连接构件和密封垫圈或o形圈等密封构件。由此，能便于零部件的日常管理和更换，且能减少制冷剂的压力损失。

13、在前述列举但非限定性的实例中，优选的是，所述第一流入口和所述第一流出口分别设置在所述第一端板的板面一侧和板面另一侧，所述第一冷凝段用传热板具有在每一层的流道的第一流体流路与所述第一冷凝段用传热板的第一贯通孔连通的，位于所述传热板的板面上与第一贯通孔相反一侧的所述第一流道孔，所述第一冷凝段分隔传热板、所述第二冷凝段用传热板具有与所述第一冷凝段用传热板的所述第一流道孔连通的，位于所述传热板的板面上与第一贯通孔同一侧且与所述第一贯通孔不处于同一垂直位置的第二流道孔，所述第二冷凝段用传热板具有在每一层的流道的第一流体流路与所述第二冷凝段用传热板的第二流道孔连通的，位于所述传热板的板面上与第一贯通孔相反一侧的所述第一流道孔，所述第二冷凝段分隔传热板、所述第三冷凝段用传热板具有与所述第二冷凝段用传热板的所述第一流道孔连通的，位于所述传热板的板面上与第一贯通孔同一侧且与所述第一贯通孔不处于同一垂直位置的所述第二流道孔，所述第三冷凝段用传热板的第一流道孔在每一层的流道的第一流体流路与所述第三冷凝段用传热板的第二流道孔连通，所述过冷段用传热板具有与所述储液部的储液部出口连通的，位于所述传热板的板面一侧的第一贯通孔，所述第一冷凝段用传热板、所述第一冷凝段分隔传热板、所述第二冷凝段用传热板、所述第二冷凝段分隔传热板、所述第三冷凝段用传热板、所述分隔传热板和所述过冷段用传热板具有与所述第一流出口连通的，位于所述传热板的板面另一侧且与所述第一流道孔不处于同一垂直位置的第二贯通孔，所述分隔传热板、所述第三冷凝段用传热板、所述第二冷凝段分隔传热板、所述第二冷凝段用传热板、所述第一冷凝段分隔传热板、所述第一冷凝段用传热板的所述第二贯通孔处使用双焊接结构，储存于所述储液部中并从所述储液部出口经由所述第一贯通孔流入所述过冷段的第一流体不会进入到所述分隔传热板、所述第三冷凝段用传热板、所述第二冷凝段分隔传热板、所述第二冷凝段用传热板、所述第一冷凝段分隔传热板、所述第一冷凝段用传热板每一层的流道的第一流体流路中，而是通过由使用了双焊接结构的所述第二贯通孔构成的一条管道从所述第一端板上设置的所述第一流出口流出。

14、根据如上所述构成，能在获得第一流体在冷凝段中的冷凝和过冷效率提高的同时，实现零部件的日常管理和更换的简化，且能减少制冷剂的压力损失的优点。

15、本实用新型的板式热交换器的第一流入口和第一流出口不局限于设置于同一个端板即所述第一端板（的板面一侧和板面另一侧）的情形，也可以分别设置在所述第一端板和所述第二端板的板面一侧的相同位置，或是分别设置在所述第一端板的板面一侧和所述第二端板的板面另一侧。当分别设置在所述第一端板和所述第二端板的板面一侧的相同位置时，所述过冷段用传热板具有：与所述第一流出口连通的，位于所述传热板的板面一侧的所述第一贯通孔；以及与所述储液部的储液部出口连通的，位于所述传热板的板面另一侧且与所述流道孔不处于同一垂直位置的所述第二贯通孔。当分别设置在所述第一端板的板面一侧和所述第二端板的板面另一侧时，所述过冷段用传热板具有：与所述储液部的储液部出口连通的，位于所述传热板的板面一侧的所述第一贯通孔；以及与所述第一流出口连通的，位于所述传热板的板面另一侧且与所述流道孔不处于同一垂直位置的所述第二贯通孔。

16、另外，在第一流入口和第一流出口设置于不同端板的情形下，所述第一冷凝段用传热板、所述第一冷凝段分隔传热板、所述第二冷凝段用传热板具有在每一层的流道的第一流体流路中与所述第一冷凝段用传热板的第一贯通孔连通的，位于所述传热板的板面另一侧的第二贯通孔，所述第二冷凝段用传热板、所述第二冷凝段分隔传热板、所述第三冷凝段用传热板具有在每一层的流道的第一流体流路中与所述第二冷凝段用传热板的第二贯通孔连通的，位于所述传热板的板面一侧的第一贯通孔，由此，能实现冷凝段具有多个（三个）冷凝段时的第一流体在每一层的流道的第一流体流路中的流动。

17、另外，在本实用新型中，所述第一流体是制冷剂，所述第二流体是载热体。

18、除此之外，本实用新型的第二方面提供一种热管理系统，包括压缩机、作为冷凝器的第一热交换器、作为蒸发器的第二热交换器以及设置于所述第一热交换器与所述第二热交换器之间的节流元件，其特征是，所述热管理系统不包括作为单独部件的储液部，所述第一热交换器是前述第一方面的带过冷段和储液部的板式热交换器。