CN204286158U - 热交换器、冷却循环系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种热交换器、冷却循环系统及车辆，所述热交换器包括：冷却液通路，所述冷却液通路内流通有冷却液；第一冷媒通路，所述第一冷媒通路内流通有第一冷媒；第二冷媒通路，所述第二冷媒通路内流通有第二冷媒；所述第一冷媒通路分别与所述冷却液通路和所述第二冷媒通路紧贴，所述冷却液通路和所述第二冷媒通路间隔开设置。本实用新型的热交换器，第一冷媒通路内的第一冷媒同时与第二冷媒通路内的第二冷媒以及冷却液通路内的冷却液进行热交热，且可避免冷却液的热量辐射到第二冷媒中去。

Description

热交换器、冷却循环系统及车辆

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，特别涉及一种热交换器、具有该热交换器的冷却循环系统及具有该冷却循环系统的车辆。

背景技术

相关技术中，车辆的制冷循环组件的冷媒在蒸发器内由液态转化为气态吸收车内热量，压力降低。冷媒以低压气态的形式被吸收至压缩机，压缩机压缩冷媒以高压气态排放到冷凝器中。冷媒在冷凝器中冷凝成高压的液体，随后进入蒸发器。压缩机在汽车空调的整个循环中提供所需的动力。

制冷循环组件用的热交换器用于将制冷循环组件中从蒸发器流出的低温冷媒与从冷凝器流出的中温冷媒进行热交换从而提高制冷循环组件的制冷能力。

发动机的冷却液通过散热器与外界的空气进行换热以实现冷却，随着发动机散热需求的增加，为避免发动机过热、发动机各部件磨损过多以及发动机的冷却液消耗过多，通过加大散热器的尺寸来满足发动机的大量的散热需求。由于车辆的前进气格栅要求尺寸较小，但通过增大散热器尺寸满足发动机的大量的散热需求，会对整车造型以及前进气格栅的尺寸有不利影响。

因此，存在改进空间。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种热交换器，以实现第一冷媒同时与冷却液和第二冷媒换热，且互不影响的目的。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种热交换器，包括：冷却液通路，所述冷却液通路内流通有冷却液；第一冷媒通路，所述第一冷媒通路内流通有第一冷媒；第二冷媒通路，所述第二冷媒通路内流通有第二冷媒；所述第一冷媒通路分别与所述冷却液通路和所述第二冷媒通路紧贴，所述冷却液通路和所述第二冷媒通路间隔开设置。

进一步地，所述冷却液通路和所述第二冷媒通路位于所述第一冷媒通路的同一侧。

进一步地，所述第一冷媒通路包括彼此隔离的第一子通路和第二子通路，其中第一子通路的侧壁与所述冷却液通路的侧壁相连，且第二子通路的侧壁与所述第二冷媒通路的侧壁相连。

相对于现有技术，本实用新型所述的车辆具有以下优势：

(1)第一冷媒通路内的第一冷媒同时与第二冷媒通路内的第二冷媒以及冷却液通路内的冷却液进行热交热，且可避免冷却液的热量辐射到第二冷媒中去。

(2)结构紧凑。

本实用新型的另一个目的在于提出一种冷却循环系统，以在不增加散热器面积的前提下满足发动机的大量散热需求。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种冷却循环系统，包括：制冷循环组件，所述制冷循环组件包括压缩机、冷凝器和蒸发器，所述冷凝器和所述蒸发器分别与所述压缩机相连；热交换器，所述热交换器为上述的热交换器，其中所述冷却液通路具有冷却液入口和冷却液出口，所述第一冷媒通路具有第一冷媒入口和第一冷媒出口、所述第二冷媒通路具有第二冷媒入口和第二冷媒出口，所述第一冷媒入口与所述蒸发器的出口相连且所述第一冷媒出口与所述压缩机的入口相连，所述第二冷媒入口与所述冷凝器的出口相连且所述第二冷媒出口与所述蒸发器的入口相连；发动机，所述发动机具有进水口和出水口，所述进水口与所述冷却液出口相连；散热器，所述散热器具有散热器进口和散热器出口，所述散热器进口与所述出水口相连，所述散热器出口被设置成可选择性地与所述进水口和所述冷却液入口中的一个相连通。

进一步地，所述冷却循环系统还包括：控制阀，所述控制阀分别与所述散热器出口、所述冷却液入口和所述进水口相连。

进一步地，所述控制阀具有第一阀口、第二阀口和第三阀口，所述第一阀口与所述散热器出口相连，所述第二阀口与所述冷却液入口相连，所述第三阀口与所述进水口相连，且所述第一阀口被设置成可选择性地与所述第二阀口和所述第三阀口中的一个连通。

可选地，所述控制阀为电磁换向阀。

进一步地，所述蒸发器与所述冷凝器之间还设置有节流件。

可选地，所述节流件为毛细管或膨胀阀。

相对于现有技术，本实用新型所述的冷却循环系统具有以下优势：

(1)本实用新型所述的冷却循环系统，从散热器出口流出的冷却液可选择性地流向热交换器或直接流回发动机，当发动机的散热需求量大时，从散热器出口流出的经过散热器散热的冷却液进入热交换器与制冷循环组件中的第一冷媒进行热交换并进一步被冷却，从而在不增加散热器面积的情况下，满足发动机的散热需求，使发动机保持在适宜的工作温度，同时，制冷循环组件中的第一冷媒还与制冷循环组件中的第二冷媒在热交换器中换热，有效提升了制冷循环组件的制冷能力。

(2)本实用新型所述的冷却循环系统的热交换器的结构紧凑，布置方便，且换热效率高。

本实用新型的又一个目的在于提出一种车辆，包括上述的冷却循环系统。

所述车辆与上述冷却循环系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例的冷却循环系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的热交换器的结构示意图；

图3为图2的A-A截面图；

图4是控制阀的一种工作状态的结构示意图；

图5是控制阀的另一种工作状态的结构示意图。

附图标记说明：

100-冷却循环系统，1-制冷循环组件，11-压缩机，111-压缩机的入口，112-压缩机的出口，12-冷凝器，121-冷凝器的入口，122-冷凝器的出口，13-蒸发器，131-蒸发器的入口，132-蒸发器的出口，14-节流件，2-热交换器，21-冷却液通路，211-冷却液入口，212-冷却液出口，22-第一冷媒通路，22a-第一子通路，22b-第二子通路，221-第一冷媒入口，222-第一冷媒出口，23-第二冷媒通路，231-第二冷媒入口，232-第二冷媒出口，3-散热器，31-散热器进口，32-散热器出口，41-进水口，42-出水口，5-控制阀，51-第一阀口，52-第二阀口，53-第三阀口，54-铁芯，55-电磁铁。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1-图5所示，根据本实用新型实施例的冷却循环系统100包括制冷循环组件1、热交换器2、发动机(图未示出)以及散热器3。

首先参照图1-图3描述根据本实用新型实施例的热交换器2。如图1-图3所示，热交换器2包括冷却液通路21、第一冷媒通路22和第二冷媒通路23。

冷却液通过21内流通有冷却液，第一冷媒通路22内流通有第一冷媒，第二冷媒通路内流通有第二冷媒。

第一冷媒通路22分别与冷却液通路21和第二冷媒通路23紧贴，冷却液通路21和第二冷媒通路23间隔开设置。

换言之，第一冷媒通路22与冷却液通路21紧贴，从而第一冷媒通路22内的第一冷媒可以与第二冷媒通路23内的第二冷媒进行热交换，同时第一冷媒通路22与第二冷媒通路23紧贴，从而第一冷媒通路22内的第一冷媒还可以与冷却液通路21内的冷却液进行热交换。如图2所示，冷却液通路21与第二冷媒通路23间隔开设置，从而避免冷却液的热量辐射到第二冷媒中去。

根据本实用新型实施例的热交换器2，可以实现第一冷媒与冷却液和第二冷媒同时换热，且不互相影响。

下面描述制冷循环组件1，如图1所示制冷循环组件1包括压缩机11、冷凝器12和蒸发器13，冷凝器12和蒸发器13分别与压缩机11相连。压缩机11的出口112与冷凝器12的入口121相连，冷凝器12的出口122与蒸发器13的入口131相连，蒸发器13的出口132与压缩机11的入口111相连。

制冷循环组件1可作为车辆的空调系统，通过冷媒在制冷循环组件1内的循环实现车辆内的温度调控。对于本领域技术人员而言，制冷循环组件1的工作原理均为已知，在此不再详细叙述。

冷却液通路21具有冷却液入口211和冷却液出口212。第一冷媒通路22具有第一冷媒入口221和第一冷媒出口222相连。第二冷媒通路23具有第二冷媒入口231和第二冷媒出口232。其中，第一冷媒入口221与蒸发器13的出口132相连，且第一冷媒出口222与压缩机11的入口111相连，也就是说，第一冷媒通路22连接在蒸发器13的出口132与压缩机11的入口111之间。

第二冷媒入口231与冷凝器12的出口122相连，且第二冷媒出口232与蒸发器13的入口131相连，也就是说，第二冷媒通路23连接在冷凝器12的出口122与蒸发器13的入口131之间。

发动机具有进水口41和出水口42。散热器3具有散热器进口31和散热器出口32。其中，发动机的进水口41与热交换器2的冷却液出口212相连，发动机的出水口42与散热器进口31相连，散热器出口32被设置成可选择性地与发动机的进水口41和热交换器2的冷却液入口211中的一个相连通。也就是说，在冷却循环系统100的工作过程中，散热器出口32与发动机的进水口41连通，或者与热交换器2的冷却液入口211连通。

根据制冷循环组件1的工作原理，从蒸发器13的出口132流出的冷媒的温度低于从冷凝器12的出口122流出的冷媒的温度，通过上述描述可知，在本实施例中，从蒸发器13的出口132流出的冷媒称为第一冷媒，从冷凝器12的出口122流出的冷媒称为第二冷媒，由此第一冷媒的温度低于第二冷媒的温度。

通过上述的描述可知，热交换器2连接在蒸发器13的出口132与压缩机11的入口111之间，热交换器2连接在蒸发器13的入口131与冷凝器12的出口122相连，且热交换器2还连接在发动机的进水口41与散热器出口32之间。

也就是说，热交换器2为多用热交换器，从蒸发器13的出口132流出的第一冷媒与从冷凝器12的出口122流出的第二冷媒可在热交换器2中进行热交换，且从蒸发器13的出口132流出的第一冷媒与从散热器出口32流出的冷却液还可在热交换器2中进行热交换。

这样从蒸发器13的出口132流出的第一冷媒在热交换器2中与从冷凝器12的出口122流出的第二冷媒进行热交换后焓值提高并最终进入压缩机11，从而变相提高了压缩机11的功率，同时从冷凝器12的出口122流出的第二冷媒在热交换器2中与从蒸发器13的出口132流出的第一冷媒经过热交换后温度降低并最终进入蒸发器13，从而变相加大了冷凝器12或者蒸发器13的能力，最终提高了制冷循环组件1的制冷能力。

同时，从蒸发器13的出口132流出的第一冷媒在热交换器2中与从散热器出口32流出的冷却液进行热交换后，冷却液的温度进一步降低，从而在不增加散热器3面积的同时更好地满足发动机的冷却需求，避免发动机过热，使发动机始终处于适宜的工作温度，确保发动机的工作效率，延长发动机的使用寿命。

换言之，第一冷媒通路22内的第一冷媒可以与第二冷媒通路23内的第二冷媒进行热交换，且第一冷媒通路22内的第一冷媒还可以与冷却液通路21内的冷却液进行热交换。且当散热器3的散热量不能满足发动机的散热需求时，第一冷媒通路22内的第一冷媒同时与第二冷媒通路23内的第二冷媒以及冷却液通路21内的冷却液进行热交热。

下面详细描述根据本实用新型实施例的冷却循环系统100的工作过程：

在发动机工作时，发动机中的冷却液经过发动机的出水口42、散热器进口31进入散热器3并通过散热器3散热，经过散热器3散热后的冷却液会从以下两种路径之一流回发动机中继续参与发动机的冷却循环。

具体而言，当散热器3的散热量能够满足发动机的散热需求时，散热器出口32与发动机的进水口41相连通，经过散热器3散热后的冷却液会从第一种路径直接流回发动机，其中第一种路径是指，经过散热器3散热后的冷却液从散热器出口32流入发动机的进水口41从而直接流回发动机。

当散热器3的散热量不能满足发动机的散热需求时，散热器出口32与热交换器2的冷却液入口211连通，经过散热器3散热后的冷却液会从第二种路径流回发动机。

其中，第二种路径是指，经过散热器3散热后的冷却液依次从散热器出口32经由冷却液入口211进入热交换器2并且在热交换器2中与从制冷循环组件1的蒸发器13的出口132流出的第一冷媒进行热交换后再依次经由热交换器2的冷却液出口212、发动机的进水口41流回发动机。

可以理解的是，通过第一种路径流回发动机的冷却液的温度T1、通过第二种路径流回发动机的冷却液的温度T2之间满足如下关系：T1＞T2。

通过上述描述可知，发动机为水冷式发动机，根据本实用新型实施例的冷却循环系统100，通过设置热交换器2，使发动机的冷却循环中的冷却液可选择性地与制冷循环组件1的制冷循环中的第一冷媒进行热交换以满足发动机的不同冷却需求，同时热交换器2还可使制冷循环组件1中的第一冷媒和第二冷媒进行热交换以提高制冷循环组件1的制冷能力。

参照图1-图5详细描述根据本实用新型的一个具体实施例，如图1-图5所示，根据本实用新型实施例的冷却循环系统100包括制冷循环组件1、发动机、散热器3、热交换器2和控制阀5。

制冷循环组件1包括压缩机11、冷凝器12、蒸发器13和节流件14。其中，节流件14设置在冷凝器12与蒸发器13之间，蒸发器13与冷凝器12分别与压缩机11相连。具体地，节流件14连接在冷凝器12的出口122与蒸发器13的入口131之间。可选地，节流件14为毛细管或膨胀阀。如图1所示的具体的示例中，第二冷媒通路23连接在冷凝器12的出口122与节流件14的入口之间。

发动机具有进水口41和出水口42，散热器3具有散热器进口31和散热器出口32。

如图1-图3所示，热交换器2包括冷却液通路21、第一冷媒通路22和第二冷媒通路23。可选地，冷却液通路21、第一冷媒通路22和第二冷媒通路23为一体形成在热交换器2内的腔体。

在冷却循环系统100的实际工作过程中，冷却液的温度需要维持在一定的范围内，以保证发动机高效的工作。在本实用新型的一些实施例中，冷却液的温度在90℃左右，而制冷循环组件1中的第二冷媒的温度在50℃左右。因而，如图2所示冷却液通路21与第二冷媒通路23间隔开设置，可以避免冷却液的热量辐射到第二冷媒中去，以确保发动机的冷却循环的冷却效率以及制冷循环组件1的制冷效率。

进一步地，如图3所示，冷却液通路21和第二冷媒通路23位于第一冷媒通路22的同一侧(例如图3中的左侧)，由此更加便于热交换器2在冷却循环系统100中的布置，且使热交换器2的结构更紧凑。

更进一步地，如图3所示，第一冷媒通路22包括彼此隔离的第一子通路22a和第二子通路22b，其中第一子通路22a的侧壁与冷却液通路21的侧壁相连，从而便于第一子通路22a内的第一冷媒与冷却液通路21内的冷却液进行热量交换。在本实用新型的一些具体示例中，第一冷媒的温度在10℃以下，而冷却液的温度在90℃左右，二者的温差极大，便于强烈的换热，同时为了保证发动机的效率，发动机的水温需要维持在85℃-90℃左右，因而冷却液与第一冷媒不需要很大的换热面积，从而使热交换器2的结构更紧凑。

第二子通路22b的侧壁与第二冷媒通路23的侧壁相连，从而便于该第二子通路22b内的第一冷媒与第二冷媒通路23内的第二冷媒进行热交换。进一步地，由于第一子通路22a和第二子通路22b彼此隔离开，冷却液与第一冷媒的换热和第一冷媒与第二冷媒的换热不会相互影响，从而提高了换热效率。

参照图1、图4和图5所示，控制阀5分别与散热器出口32、热交换器2的冷却液入口211和发动机的进水口41相连。如图4和图5所示，控制阀5具有第一阀口51、第二阀口52和第三阀口53。第一阀口51与散热器出口32相连，第二阀口52与冷却液入口211相连，第三阀口53与发动机的进水口41相连，且第一阀口51被设置成可选择性地与第二阀口52和第三阀口53中的一个连通。

具体而言，控制阀5可以为电磁换向阀，电磁换向阀包括铁芯54和电磁铁55，当电磁铁55断电时，如图5所示，第一阀口51与第三阀口53连通，从散热器出口32流出的冷却液从第一种路径流回发动机的进水口41，当电磁铁55通电时，如图4所示，第一阀口51与第二阀口52连通，从散热器出口32流出的冷却液从第二种路径流回发动机的进水口41。

可以理解的是，电磁换向阀的通电和断电可以根据发动机的温度来进行控制，当发动机的温度过高时，电磁换向阀的电磁铁55通电，经过散热器3散热的冷却液进入热交换器2与制冷循环组件1的第一冷媒进行热交换后被再次冷却，由此可以防止发动机过热，使发动机在适宜温度内工作，从而提高了发动机的工作使用寿命和燃油经济性。

本实用新型还提供了一种车辆，所述车辆包括上述实施例所述的冷却循环系统100，从而具有发动机散热好以及制冷循环组件的制冷效率高等优点。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热交换器(2)，其特征在于，包括：

冷却液通路(21)，所述冷却液通路(21)内流通有冷却液；

第一冷媒通路(22)，所述第一冷媒通路(22)内流通有第一冷媒；

第二冷媒通路(23)，所述第二冷媒通路(23)内流通有第二冷媒；

所述第一冷媒通路(22)分别与所述冷却液通路(21)和所述第二冷媒通路(23)紧贴，所述冷却液通路(21)和所述第二冷媒通路(23)间隔开设置。

2.根据权利要求1所述的热交换器(2)，其特征在于，所述冷却液通路(21)和所述第二冷媒通路(23)位于所述第一冷媒通路(22)的同一侧。

3.根据权利要求2所述的热交换器(2)，其特征在于，所述第一冷媒通路(22)包括彼此隔离的第一子通路(22a)和第二子通路(22b)，其中第一子通路(22a)的侧壁与所述冷却液通路(21)的侧壁相连，且第二子通路(22b)的侧壁与所述第二冷媒通路(23)的侧壁相连。

4.一种冷却循环系统(100)，其特征在于，包括：

制冷循环组件(1)，所述制冷循环组件(1)包括压缩机(11)、冷凝器(12)和蒸发器(13)，所述冷凝器(12)和所述蒸发器(13)分别与所述压缩机(11)相连；

热交换器(2)，所述热交换器(2)为根据权利要求1-3中任一项所述的热交换器(2)，其中所述冷却液通路(21)具有冷却液入口(211)和冷却液出口(212)，所述第一冷媒通路(22)具有第一冷媒入口(221)和第一冷媒出口(222)，所述第二冷媒通路(23)具有第二冷媒入口(231)和第二冷媒出口(232)，所述第一冷媒入口(221)与所述蒸发器(13)的出口(132)相连且所述第一冷媒出口(222)与所述压缩机(11)的入口(111)相连，所述第二冷媒入口(231)与所述冷凝器(12)的出口(122)相连且所述第二冷媒出口(232)与所述蒸发器(13)的入口(131)相连；

发动机，所述发动机具有进水口(41)和出水口(42)，所述进水口(41)与所述冷却液出口(212)相连；

散热器(3)，所述散热器(3)具有散热器进口(31)和散热器出口(32)，所述散热器进口(31)与所述出水口(42)相连，所述散热器出口(32)被设置成可选择性地与所述进水口(41)和所述冷却液入口(211)中的一个相连通。

5.根据权利要求4所述的冷却循环系统(100)，其特征在于，还包括：控制阀(5)，所述控制阀(5)分别与所述散热器出口(32)、所述冷却液入口(211)和所述进水口(41)相连。

6.根据权利要求5所述的冷却循环系统(100)，其特征在于，所述控制阀(5)具有第一阀口(51)、第二阀口(52)和第三阀口(53)，所述第一阀口(51)与所述散热器出口(32)相连，所述第二阀口(52)与所述冷却液入口(211)相连，所述第三阀口(53)与所述进水口(41)相连，且所述第一阀口(51)被设置成可选择性地与所述第二阀口(52)和所述第三阀口(53)中的一个连通。

7.根据权利要求5所述的冷却循环系统(100)，其特征在于，所述控制阀(5)为电磁换向阀。

8.根据权利要求4-7中任一项所述的冷却循环系统(100)，其特征在于，所述蒸发器(13)与所述冷凝器(12)之间还设置有节流件(14)。

9.根据权利要求8所述的冷却循环系统(100)，其特征在于，所述节流件(14)为毛细管或膨胀阀。

10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求4-9中任一项所述的冷却循环系统(100)。