一种热交换器的制作方法

1.本发明涉及一种热交换器、尤其是用于机动车辆的制冷剂回路的热交换器。


背景技术：

2.在机动车辆中已知这样的制冷剂回路，即在这些制冷剂回路中，冷凝器、膨胀阀和蒸发器以及压缩机相互连接成回路。在此，使来自冷凝器的液态制冷剂在膨胀阀中膨胀和冷却并且在蒸发器中蒸发，其中在蒸发器中进行制冷剂与冷却剂之间的热传递，从而使得制冷剂在蒸发器的输出端相对于在蒸发器的输入端是经蒸发的并且在大多数情况下至少还在一定程度上被加热，而在蒸发器的输出端冷却剂已经被冷却。在此，术语“蒸发器”和“制冷器(chiller)”在下文中同义地使用。
3.在此，例如可以使用空气、水或水的混合物来作为蒸发器的冷却剂。
4.冷凝器通过与另一种流体(例如也是空气、水或水的混合物)的热传递再次冷却由压缩机压缩和加热的制冷剂并且对来自压缩机的制冷剂进行冷凝，从而使制冷剂以液体状态离开冷凝器。
5.尤其是在电动车辆中，电动车辆由于车辆电池提供的续航里程有限而非常注重效率，因此内部热交换器特别受关注。在制冷剂回路中，这样的内部热交换器引导来自冷凝器的较热的制冷剂与来自蒸发器的更冷的制冷剂进行热传递，从而使得来自冷凝器的较热的制冷剂通过与来自蒸发器的更冷的制冷剂的热传递而被预冷却并且因此至少在一定程度上被冷却，其中来自蒸发器的更冷的制冷剂通过热传递而至少在一定程度上被加热。这促使制冷剂回路的效率提高，从而间接对电动车辆的续航里程产生积极影响。
6.在此，术语“电动车辆”被理解为允许借助于电动机进行行驶的机动车辆。这不仅指纯电力行驶的机动车辆，还指如下的具有例如混合驱动装置的机动车辆，在这些机动车辆中可以实现电力行驶和例如借助于内燃机等进行的非电力行驶。
7.然而，在制冷剂回路中装配蒸发器和内部热交换器的成本比较高，这是因为这两个热交换器必须分开制造、分开装配并且必须借助于管线或软管线路相互连接并整合到制冷剂回路中。由此增加了装配成本和物流成本，并且在使用内部热交换器的情况下还增加了结构空间需求，因此可能需要更长的管线或软管线路，这又使得成本增加。因此，许多车辆制造商出于成本和结构空间的原因而放弃使用内部热交换器。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于，提供一种热交换器，该热交换器与现有技术相比是改进的并且允许机动车辆、尤其电动车辆高效地运行。
9.该目的通过以下特征来实现。
10.本发明的实施例涉及一种呈盘式结构的热交换器，在该热交换器中，盘彼此堆叠成堆垛并且密封地相互连接，其中在相应的相邻布置的盘之间形成流体通道，其中由盘构成的堆垛被分成第一堆垛区域和第二堆垛区域，其中第一堆垛区域与第一流体通道和第二
流体通道一起形成蒸发器并且第二堆垛区域与第三流体通道和第四流体通道一起形成内部热交换器。由此在较小的结构空间中实现了紧凑的热交换器，该结构空间不仅形成蒸发器，还形成内部热交换器，其中蒸发器与内部热交换器之间的流体过渡件尤其可以巧妙地实施在由盘构成的堆垛的内部，从而免去铺设另外的管道或软管。这不仅节省了制造费用，还节省了物流和装配费用。
11.还有利的是，第一堆垛区域的设计方式为：第一流体通道被设计成用于供制冷剂流过并且第二流体通道被设计成用于供冷却剂流过，其中第二堆垛区域的设计方式为：第三流体通道被设计成用于供第一状态下的制冷剂流过并且第四流体通道被设计成用于供第二状态下的制冷剂流过。对应地，液压直径和/或盘的可能的结构和/或流体通道中的湍流插入件的布置可以被设计或执行成与所涉及的流体相适配。
12.优选地，堆垛的第一堆垛区域被设计成与堆垛的第二堆垛区域直接相连。
13.堆垛中的盘示例性地彼此焊接。
14.在另一个实施例中也便利的是：第一堆垛区域具有用于供应制冷剂的第一连接端和用于供应冷却剂的第二连接端，并且第一堆垛区域具有用于导出制冷剂的第三连接端和用于导出冷却剂的第四连接端，其中第二堆垛区域具有用于供应第一状态下的制冷剂的第五连接端和用于供应第二状态下的制冷剂的第六连接端，并且第二堆垛区域具有用于导出第一状态下的制冷剂的第七连接端和用于导出第二状态下的制冷剂的第八连接端。在此，连接端可以例如是盘、盖板等中的开口，或者可以是设置的管接件。连接端还可以被设计成其他形式。
15.尤其有利的是：还设置有膨胀机构(例如膨胀阀)以使制冷剂膨胀，其中膨胀机构具有第九连接端以用于将制冷剂供应给膨胀机构，并且具有第十连接端以用于将制冷剂从膨胀机构中导出。膨胀阀有利地是热交换器的、例如与堆垛作为结构单元而相连接(例如与堆垛螺纹连接、焊接等)的部分。
16.在另一个实施例也便利的是：第一连接端用于给第一流体通道供应制冷剂并且第三连接端用于从第一流体通道中导出制冷剂，其中第二连接端用于给第二流体通道供应冷却剂并且第四连接端用于从第二流体通道中导出冷却剂，其中第五连接端用于给第三流体通道供应第一状态下的制冷剂并且第七连接端用于从第三流体通道中导出第一状态下的制冷剂，其中第六连接端用于给第四流体通道供应第二状态下的制冷剂并且第八连接端用于从第四流体通道中导出第二状态下的制冷剂。由此实现对所涉及的流体(如制冷剂和冷却剂)的适合的供应和导出。在此，第一状态下的制冷剂例如是由制冷剂回路中的冷凝器提供并且供应给内部热交换器的制冷剂。第二状态下的制冷剂例如是由蒸发器提供并且供应给内部热交换器的制冷剂。在此，没有进一步状态说明的制冷剂是指由膨胀机构提供并且供应给蒸发器(即供应给与第一流体通道和第二流体通道一起形成蒸发器的第一堆垛区域)的制冷剂。
17.在另一个实施例中也有利的是：第七连接端与第九连接端流体连接，因此第一状态下的制冷剂可以流入膨胀机构，其中第十连接端与第一连接端流体连接，因此在第一状态下尚未膨胀地流入膨胀机构的制冷剂经膨胀机构膨胀，可以作为来自膨胀机构的制冷剂而流入第一流体通道，其中第三连接端与第六连接端流体连接，因此来自第一流体通道的制冷剂可以作为第二状态下的制冷剂流入第四流体通道。由此实现节省结构空间的设计方
案。
18.还便利的是：第一连接端被设计为第一堆垛区域到第二堆垛区域的过渡部中的盘中的开口，第三连接端被设计为第一堆垛区域到第二堆垛区域的过渡部中的盘中的开口，并且第六连接端被设计为第一堆垛区域到第二堆垛区域的过渡部中的盘中的开口。由此在制造复杂程度较低的情况下实现节省结构空间的设计方案。
19.还便利的是，第五连接端和/或第八连接端和/或第七连接端被设计为第二堆垛区域上的开口和/或管接件和/或凸缘。由此在制造复杂程度较低的情况下实现节省结构空间的设计方案。
20.同样有利的是，第二连接端和/或第四连接端被设计为第一堆垛区域上的开口和/或管接件和/或凸缘。由此在制造复杂程度较低的情况下实现节省结构空间的设计方案。
21.同样有利的是，第九连接端和/或第十连接端被设计为膨胀机构上的开口和/或管接件和/或凸缘。由此在制造复杂程度较低的情况下实现节省结构空间的设计方案。
22.特别有利的是，膨胀机构与由盘构成的堆垛、尤其与第二堆垛区域固定地相连接。由此实现减少装配和物流成本的紧凑的结构单元。
23.在此还有利的是，将膨胀机构布置成使得第七连接端与第九连接端相对。由此可以在从第七连接端直接溢流到第九连接端的情况下简化连接方式。
24.在一个实施例中也有利的是，第十连接端与第一连接端藉由连接通道流体连接。该连接通道尤其是有利的，因为其允许第十连接端与第一连接端之间的直接的流体连接。
25.特别有利的是，该连接通道穿过第二堆垛区域，尤其被设计为穿过第二堆垛区域的浸入管。由此可以在使流过连接通道的流体不受第二堆垛区域影响的情况下穿过第二堆垛区域。
26.为了优化流体之间的热传输还有利的是：第一流体通道被设计为单流、双流、三流或更多流的，和/或第二流体通道被设计为单流、双流、三流或更多流的，和/或第三流体通道被设计为单流、双流、三流或更多流的，和/或第四流体通道被设计为单流、双流、三流或更多流的。
附图说明
27.下面基于借助附图展示的实施例来更详细地阐述本发明。
28.在附图中：
29.图1示出根据本发明的具有蒸发器、内部热交换器和膨胀机构的热交换器的实施例的示意图。
具体实施方式
30.图1以示意性图示示出根据本发明的热交换器1的实施例。
31.热交换器1被构造为盘式结构，其中盘2彼此堆叠成堆垛3并且密封地相互连接。在此仅示意性地示出盘2。盘2在此可以被设计有环绕的、突伸的边缘或者被设计成其他形式，以便在相应的相邻布置的盘2之间形成彼此叠置的流体通道4。
32.由盘2构成的堆垛3被分成第一堆垛区域5和第二堆垛区域6。
33.第一堆垛区域5与第一流体通道7和第二流体通道8一起形成蒸发器9。
34.第二堆垛区域6与第三流体通道11和第四流体通道12一起形成内部热交换器10。
35.第一堆垛区域5的设计方式为：第一流体通道7被设计成用于供制冷剂流过并且第二流体通道8被设计成用于供冷却剂流过。
36.第二堆垛区域6的设计方式为：第三流体通道11被设计成用于供第一状态下的制冷剂流过并且第二流体通道12被设计成用于供第二状态下的制冷剂流过。
37.在此，第一状态下的制冷剂例如是由制冷剂回路中的冷凝器提供并且供应给内部热交换器10的制冷剂。第二状态下的制冷剂例如是由蒸发器9提供并且供应给内部热交换器10的制冷剂。在此，没有进一步状态说明的制冷剂是指由制冷剂回路的膨胀机构提供并且供应给蒸发器9(即供应给与第一流体通道7和第二流体通道8一起形成蒸发器9的第一堆垛区域5)的制冷剂。制冷剂、第一状态下的制冷剂以及第二状态下的制冷剂的名称用于描述制冷剂回路中的制冷剂，即基本上是以不同的状态(即温度、压力等)存在于制冷剂回路中的相同的流体。
38.图1还示出第一堆垛区域5具有用于供应制冷剂的第一连接端13和用于供应冷却剂的第二连接端14。第一堆垛区域5还具有用于导出制冷剂的第三连接端15和用于导出冷却剂的第四连接端16。
39.第二堆垛区域6具有用于供应第一状态下的制冷剂的第五连接端17和用于供应第二状态下的制冷剂的第六连接端18。第二堆垛区域6还具有用于导出第一状态下的制冷剂的第七连接端19和用于导出第二状态下的制冷剂的第八连接端20，从而使制冷剂离开热交换器1。
40.此外，设置有膨胀机构21以使制冷剂膨胀，其中膨胀机构21具有第九连接端22以用于将制冷剂、即第一状态下的制冷剂供应给膨胀机构21，并且其中膨胀机构21还具有第十连接端23以用于将经膨胀机构21膨胀的制冷剂从膨胀机构21中导出。
41.膨胀机构21示例性地与盘2构成的堆垛3、尤其与第二堆垛区域6固定地相连接。在此，膨胀机构21可以与堆垛3螺纹连接、焊接或者以其他方式相连接。
42.第一连接端13用于给第一流体通道7供应制冷剂。第三连接端15用于从第一流体通道7中导出制冷剂。
43.第二连接端14用于给第二流体通道8供应冷却剂，并且第四连接端16用于从第二流体通道8中导出冷却剂。
44.第五连接端17用于给第三流体通道11供应第一状态下的制冷剂，并且第七连接端19用于从第三流体通道11中导出第一状态下的制冷剂。
45.第六连接端18用于给第四流体通道12供应第二状态下的制冷剂，并且第八连接端20用于从第四流体通道12中、即从热交换器1中导出第二状态下的制冷剂。
46.第七连接端19与第九连接端22流体连接，因此第一状态下的制冷剂可以流入膨胀机构21，其中第十连接端23与第一连接端13流体连接，因此制冷剂可以从膨胀机构21流入第一流体通道7。
47.第三连接端15与第六连接端18流体连接，因此第一流体通道7中的制冷剂可以作为第二状态下的制冷剂流入第四流体通道12。在此，第三连接端15可以被设计为盘2中的开口，并且第六连接端18可以被设计为同一盘2中的相同开口或者相邻的盘2中的另外的开口，其中第三连接端15是第一堆垛区域5中的流出连接端并且第六连接端18是第二堆垛区
域6中的流入连接端。
48.优选地，第一连接端13被设计为第一堆垛区域5到第二堆垛区域6的过渡部中的盘2中的开口，第三连接端15被设计为第一堆垛区域5到第二堆垛区域6的过渡部中的盘2中的在第一堆垛区域5侧的开口，并且第六连接端18被设计为第一堆垛区域5到第二堆垛区域6的过渡部中的盘2中的在第二堆垛区域6侧的开口。
49.在此，从第一堆垛区域5到第二堆垛区域6的过渡部可以由两个盘2、即第一堆垛区域5的一个盘2和第二堆垛区域6的一个盘2形成，从而使得对应的连接端13、15、18被设计为对应的堆垛区域5、6的对应的盘2中的开口。
50.第五连接端17和/或第八连接端20和/或第七连接端19例如被设计为第二堆垛区域6上的开口和/或管接件和/或凸缘。
51.因此，例如是在形成内部热交换器10的堆垛3侧供应有来自冷却回路的冷凝器的制冷剂。例如对于从热交换器1中导出制冷剂，这也适用。
52.第二连接端14和/或第四连接端16被设计为第一堆垛区域5上的开口和/或管接件和/或凸缘。
53.第九连接端22和/或第十连接端23被设计为膨胀机构21上的开口和/或管接件和/或凸缘。
54.在此，例如第七连接端19与第九连接端22相对，从而可以发生直接的溢流。
55.任选地，第十连接端23与第一连接端13藉由连接通道24流体连接。连接通道24在此被布置且被设计成使其穿过第二堆垛区域6，以使制冷剂从膨胀机构21流向第一堆垛区域5。为此，连接通道24例如可以被设计为穿过第二堆垛区域6的浸入管。
56.为了优化压降和热传输，第一流体通道7被设计为单流、双流、三流或更多流的，和/或第二流体通道8被设计为单流、双流、三流或更多流的，和/或第三流体通道11被设计为单流、双流、三流或更多流的，和/或第四流体通道12被设计为单流、双流、三流或更多流的。
57.如果第三流体通道11和第四流体通道12被设计为单流的，则这些流体通道可以呈同流向或逆流向流动。这也适用于第三流体通道11与第四流体通道12的流路(flute)的数量相等的情况。在图1中示出了同流向流动。如果流路的数量不同，则一些流路或流体通道呈同流向流动，而其他流路或流体通道呈逆流向流动。
58.如果第一流体通道7和第二流体通道8被设计为单流的，则这些流体通道可以呈同流向或逆流向流动。这也适用于第一流体通道7与第二流体通道8的流路的数量相等的情况。在图1中示出了逆流向流动。如果流路的数量不同，则一些流路或流体通道呈同流向流动，而其他流路或流体通道呈逆流向流动。
59.附图标记清单
60.1 热交换器
61.2 盘
62.3 堆垛
63.4 流体通道
64.5 第一堆垛区域
[0065]6ꢀꢀ
第二堆垛区域
[0066]7ꢀꢀ
第一流体通道
[0067]8ꢀꢀ
第二流体通道
[0068]9ꢀꢀ
蒸发器
[0069]
10 热交换器
[0070]
11 第三流体通道
[0071]
12第四流体通道
[0072]
13 第一连接端
[0073]
14 第二连接端
[0074]
15 第三连接端
[0075]
16 第四连接端
[0076]
17 第五连接端
[0077]
18 第六连接端
[0078]
19 第七连接端
[0079]
20 第八连接端
[0080]
21 膨胀机构
[0081]
22 第九连接端
[0082]
23 第十连接端
[0083]
24 连接通道。