一种换热芯体和叠片式换热器 |
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| 申请号 | CN202410159169.5 | 申请日 | 2024-02-04 | 公开(公告)号 | CN117870418A | 公开(公告)日 | 2024-04-12 |
| 申请人 | 浙江银轮机械股份有限公司; 浙江银轮新能源热管理系统有限公司; | 发明人 | 蒋剑锋; 许霖杰; 陈飞飞; 单聪聪; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种换热芯体和叠片式换热器，涉及换热技术领域，用于解决各层冷媒流道内冷媒分配不均匀的问题。换热芯体包括至少两组沿 水 平方向堆叠的叠片组件，每组叠片组件内均具有冷媒流道和导流通道，相邻两组叠片组件之间形成 冷却液 流道；冷媒进口通道，沿水平方向贯穿各叠片组件，冷媒进口通道的对应每组叠片组件的 位置 均开设有冷媒分配口，冷媒分配口靠近冷媒进口通道的底壁设置，冷媒进口通道的位于冷媒分配口下方区域形成用于积存液相冷媒的积液区，对应每组叠片组件的冷媒分配口均位于同一水平高度，导流通道的进口与冷媒分配口连通，导流通道的出口与冷媒流道连通，导流通道用于将冷媒进口通道中的冷媒导流至冷媒流道内。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种换热芯体，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种换热芯体和叠片式换热器技术领域[0001] 本发明涉及换热技术领域，尤其涉及一种换热芯体和叠片式换热器。 背景技术[0002] 叠片式换热器因换热效率高，占用空间小，得到广泛应用，例如可以应用在电池热管理系统中，作为电池冷却器对冷却液冷却，以保证电池工作在合理温度范围。叠片式换热器包括换热芯体，换热芯体由多组叠片组件堆叠而成，每组叠片组件由两个叠片叠层组成，内部形成冷媒流道，相邻两组叠片组件之间的间隙形成冷却液流道，使得换热芯体具有多层交替布置的冷媒流道和冷却液流道，冷媒流道和冷却液流道进行热交换。换热芯体具有沿叠片的叠层方向延伸的冷媒进口通道，冷媒进口通道与每层冷媒流道均连通，冷媒进入冷媒进口通道后，再分配至每层冷媒流道内。每层冷媒流道内的冷媒分配的均匀性影响整个叠片式换热器的换热效率。但现有的换热芯体内各层冷媒流道的冷媒分配均匀性有待提高。 发明内容[0003] 本发明的目的在于提供一种换热芯体和叠片式换热器，以提高换热芯体内各层冷媒流道中冷媒分配的均匀性。 [0004] 第一方面，本发明提供一种换热芯体，包括： [0005] 至少两组沿水平方向堆叠的叠片组件，每组所述叠片组件内均具有冷媒流道和导流通道，相邻两组所述叠片组件之间形成冷却液流道； [0006] 冷媒进口通道，沿所述水平方向贯穿各所述叠片组件，所述冷媒进口通道的对应每组所述叠片组件的位置均开设有冷媒分配口，所述冷媒分配口靠近所述冷媒进口通道的底壁设置，所述冷媒进口通道的位于所述冷媒分配口下方区域形成用于积存液相冷媒的积液区，对应每组所述叠片组件的所述冷媒分配口均位于同一水平高度，所述导流通道的进口与所述冷媒分配口连通，所述导流通道的出口与所述冷媒流道连通，所述导流通道用于将所述冷媒进口通道中的冷媒导流至所述冷媒流道内。 [0007] 在一些可能的实现方式中，所述导流通道从所述冷媒进口通道的下方围绕设置。 [0008] 在一些可能的实现方式中，所述冷媒分配口设置于所述冷媒进口通道的远离所述冷媒流道的中心位置的一侧，所述导流通道的出口位于冷媒进口通道的靠近冷媒流道的中心位置的一侧。 [0009] 在一些可能的实现方式中，所述导流通道为弧形导流通道、波浪形导流通道或弯折形导流通道。 [0010] 在一些可能的实现方式中，所述导流通道的出口朝向所述冷媒流道的中心位置。 [0011] 在一些可能的实现方式中，所述导流通道的出口的流通截面小于所述导流通道的其余段的流通截面。 [0012] 在一些可能的实现方式中，所述导流通道的流通截面沿所述进口至所述出口的方向逐渐减小。 [0013] 在一些可能的实现方式中，所述冷媒分配口的导流方向与经过所述冷媒进口通道的轴线的竖直面之间的夹角为30°～60°。 [0014] 在一些可能的实现方式中，所述冷媒分配口的导流方向与所述导流通道的出口的导流方向相反。 [0015] 与现有技术相比，本发明提供的换热芯体中，每组叠片组件内均具有冷媒流道和导流通道，冷媒进口通道的对应每组叠片组件的位置均开设有冷媒分配口，冷媒分配口靠近冷媒进口通道的底壁设置，使得冷媒进口通道的靠近底壁的位置，即位于冷媒分配口下方的区域形成用于积存液相冷媒的积液区，导流通道的进口与冷媒分配口连通，导流通道的出口与冷媒流道连通。工作时，气液混合的冷媒进入冷媒进口通道后，液相冷媒在自身重力作用下积存在冷媒进口通道的积液区中，气相冷媒通过靠近冷媒进口通道底部的冷媒分配口进入导流通道内，由于对应每组叠片组件的冷媒分配口均位于同一水平高度，因此，液相冷媒在对应每组叠片组件的积液区的积液深度相同，对应每组叠片组件的液相冷媒在积存到相同深度后，通过液位溢出和气相冷媒携带等作用，随气相冷媒进入导流通道内，最终，气液混合的冷媒从导流通道的出口排出至冷媒流道内，积存的深度相同，有助于液相在各冷媒流道内的分配均匀性，通过设置导流通道，增加了气相冷媒进入冷媒流道内的阻力，使得气相冷媒在每层冷媒流道内的流量分配更加均匀，也促使各冷媒分配口的气相对液相的携带作用相近，进一步使液相在各层冷媒流道内分配均匀，改善了低流量下液相冷媒分配不均的问题。 [0016] 第二方面，本发明还提供一种叠片式换热器，包括换热芯体，换热芯体为以上任一项所述的换热芯体。由于叠片式换热器包括第一方面中的换热芯体，因此叠片式换热器具有与第一方面相同的有益效果，在此不做赘述。附图说明 [0017] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： [0018] 图1为本发明实施例提供的一种换热芯体的局部剖面示意图。 [0019] 附图标记：1为叠片组件、11为冷媒流道、12为导流通道、121为出口、2为冷媒进口通道、21为冷媒分配口、22为积液区。 具体实施方式[0020] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 [0021] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。 [0022] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。 [0023] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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发明和简化描述，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发明的限制。 [0024] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0025] 参见图1，本发明实施例提供了一种换热芯体，包括叠片组件1和冷媒进口通道2，其中，叠片组件1至少为两组，且沿水平方向堆叠，每组叠片组件1包括两个沿水平方向叠层布置的叠片，叠片上可以设置增加换热效果以及进行区域隔离的各种凸起和/或凹陷结构，每组叠片组件1的两个叠片之间通过钎焊密封固定连接，两个叠片之间存在空隙，使得每组叠片组件1内均形成冷媒流道11和导流通道12；相邻两组叠片组件1之间形成冷却液流道，即一组叠片组件1中一个叠片与相邻的另一个叠片组件1中的一个叠片之间存在间隙，该间隙形成冷却液流道，且相邻两组叠片组件1中的相邻的两个叠片同样钎焊密封固定连接。 [0026] 冷媒进口通道2沿水平方向贯穿各叠片组件1，示例地，冷媒进口通道2的形成结构如下，每个叠片的同一位置均开设有通孔，通孔的边缘弯折形成环形折边，多个叠片堆叠后，相邻叠片的环形折边紧邻密封设置，多个环形折边依次排布，形成沿水平方向贯穿各叠片组件1的冷媒进口通道2。或者，冷媒进口通道2也可以通过套管贯穿各叠片组件1，套管形成冷媒进口通道2。 [0027] 冷媒进口通道2的对应每组叠片组件1的位置均开设有冷媒分配口21，示例地，如果冷媒进口通道2由叠片上的环形折边形成，则对应每层冷媒流道11的环形折边处形成冷媒分配口21，如果冷媒进口通道2由套管形成，则冷媒分配口21开设在套管上。冷媒分配口21靠近冷媒进口通道2的底壁设置，且冷媒分配口21的最低点与冷媒进口通道2的底壁最低点之间具有预设高度，使得冷媒进口通道2的位于冷媒分配口21下方的区域形成用于积存液相冷媒的积液区22，对应每组叠片组件1的冷媒分配口21均位于同一水平高度，导流通道 12的进口与冷媒分配口21连通，导流通道12的出口与冷媒流道11连通，导流通道12用于将冷媒进口通道2中的冷媒导流至冷媒流道11内。 [0028] 该换热芯体的工作过程如下：叠片式换热器正常工作时的摆放位置使得冷媒进口通道2位于下部且其轴线沿水平方向布置，气液混合的冷媒进入冷媒进口通道2后，液相冷媒在自身重力作用下积存在冷媒进口通道2的积液区22中，气相冷媒通过靠近冷媒进口通道2底壁的冷媒分配口21进入导流通道12内，由于对应每组叠片组件1的冷媒分配口21均位于同一水平高度，因此，液相冷媒在对应每组叠片组件1的积液区的积液深度相同，对应每组叠片组件1的液相冷媒在积存到积液区的位于同一高度的溢出水位时，通过液位溢出和气相冷媒流动携带等作用，随气相冷媒进入导流通道12内，最终，气液混合的冷媒从导流通道12的出口排出至冷媒流道11内，完成冷媒在每层冷媒流道11中的分配。 [0029] 由于对应每层冷媒流道11的积液区22的积液深度相同，有助于液相在各冷媒流道11内的分配均匀性，通过设置导流通道12，增加了气相冷媒进入冷媒流道11内的阻力，使得气相冷媒在每层冷媒流道11内的流量分配更加均匀，也促使各冷媒分配口21的气相对液相的携带作用相近，进一步使液相在各层冷媒流道11内分配均匀，改善了低流量下液相冷媒分配不均的问题。另外，冷媒通过导流通道12的导流后从出口可以以射流方式进入冷媒流道11内，使得气液混合的冷媒的混合效果更均匀，也能够快速在冷媒流道11内均匀分布，提高了换热效果。 [0030] 如图1所示，在一些实施例中，导流通道12从冷媒进口通道2的下方围绕设置，如此，液相冷媒在自身重力作用下从冷媒进口通道2的冷媒分配口落入导流通道12内，在进入导流通道12中后，液相冷媒还可以利用自身重力在导流通道12内流向出口121，利用重力提供流动的动力以及在气相冷媒的携带压力下，共同驱动流向出口121，以获得冷媒更快的出口速度，进一步提高气液混合的均匀性。 [0031] 进一步地，在本实施例中，冷媒分配口21设置于冷媒进口通道2的远离冷媒流道11的中心位置的一侧，导流通道12的出口121位于冷媒进口通道2的靠近冷媒流道11的中心位置的一侧。整个冷媒流道11所在的区域具有中心位置、两个底角位置和两个顶角位置，中心位置位于底角位置和顶角位置之间，可以位于四个角的对角线交点处。由于冷媒进口通道位于叠片组件1的靠近其中一个底角的位置，即冷媒进口通道2位于整个冷媒流道11所在区域的一个底角位置，远离中心位置，因此，将冷媒分配口21设置于冷媒进口通道2的远离冷媒流道11的中心位置的一侧，而导流通道12的出口121位于冷媒进口通道2的靠近冷媒流道11的中心位置的一侧，能够使得导流通道12经过更长的路径从冷媒进口通道2的下方围绕设置，通过增加导流通道12的路径长度，可以进一步增加气相冷媒进入冷媒流道11内的阻力，使得气相流通时携带进入各层冷媒流道内的液相冷媒的量相近，进一步提高各层冷媒流道11内冷媒分配的均匀性。 [0032] 当然，在气相冷媒的压力大小合适的情况下，也可以将冷媒分配口21设置于冷媒进口通道2的靠近冷媒流道11的中心位置的一侧，与导流通道12的出口121位于冷媒进口通道2的同一侧。 [0033] 进一步地，冷媒分配口21的导流方向与经过冷媒进口通道2的轴线的竖直面之间的夹角为30°～60°，具体可以为30°、45°、60°等，如此，能够使得冷媒分配口21的最低点与冷媒进口通道2的底壁最低点之间存在一定的高度，形成积液区22，在该角度范围时，积液区22的溢出液位比较合适，不会太浅，导致液相冷媒积存量太少，对各层冷媒流道11内的冷媒分配均匀性效果不佳，积液区22的溢出液位也不会太深，导致液相冷媒积存过多，利用率不高。 [0034] 作为优化，在本实施例中，冷媒分配口21的导流方向与导流通道12的出口121的导流方向相反，即冷媒分配口21的导流方向和导流通道12的出口121的导流方向位于同一直线上，且方向相反，以使导流通道12的路径满足阻碍气相流通的阻力要求，优选地，冷媒分配口21的导流方向和导流通道12的导流方向经过冷媒进口通道2的轴心，且经过冷媒流道11的中心位置。 [0035] 如图1所示，在本实施例中，导流通道12为弧形导流通道、波浪形导流通道或弯折形导流通道。弧形导流通道优选地为圆弧形导流通道，与冷媒进口通道2共圆心，减小气相冷媒在圆弧形导流通道内的压降，使得冷媒从出口以更高的速度射出，提高气液混合效果和分布均匀性；弯折形导流通道可以为L型弯折导流通道等。 [0036] 在本实施例中，导流通道12的出口121朝向冷媒流道11的中心位置，如此，冷媒从导流通道12的出口121射向冷媒流道11的中心位置，能够使得冷媒更加均匀地分布在冷媒流道11内的各个位置，提高换热效果。 [0037] 在一些实施例中，导流通道12的出口121的流通截面小于导流通道12的其余段的流通截面。如此，能够进一步使得冷媒以射流方式进入冷媒流道11内，提高气液冷媒的混合效果以及分布的均匀性。 [0038] 进一步地，在本实施例中，导流通道12的流通截面沿进口至出口121的方向逐渐减小，从而使得冷媒在导流通道12中的流速越来越快，最终以射流方式射出。 [0039] 基于以上任一实施例所描述的换热芯体，本发明实施例还提供了一种叠片式换热器，包括以上任一实施例所描述的换热芯体。由于叠片式换热器采用了本申请中的换热芯体，因此叠片式换热器具有与换热芯体相同的有益效果，在此不做赘述。 [0040] 在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 [0041] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。 |
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