[发明专利]用于冷却回路的蒸发器

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于冷却回路的蒸发器，特别用于机动车，以及一种用于操作该蒸发器的方法。

背影技术

公知的，冷却介质流通过冷却回路的蒸发器来进行调节，例如借助于热力膨胀阀，从而使在蒸发器的出口侧、也就是在冷却回路的压缩器的吸入侧确保实现冷却介质的过热。由此导致冷却效率(Kühlleistung)在整个蒸发器上的分布不均匀。在用于调节空气的蒸发器上，这一点通常是不希望发生的，而且当需要冷却热源至特定的程度时，保持一个优选的温度范围是特别重要的。

发明内容

本发明所针对的问题在于提供一种用于冷却回路的蒸发器，由此确保具有特别均匀的冷却效率的限定区域。

根据本发明，上述问题的解决是通过具有权利要求1的特定技术特征的开始所述的蒸发器来实现。由于热量以限定的方式从入口侧的冷却介质流传递到流出的冷却介质流上，交换器使得从蒸发器区域流出的冷却介质过热。这样可能特别实现了，冷却介质在没有过热、或仅稍微过热的情况下流经蒸发器区域。由此，冷却介质还可以存在于作为湿蒸汽阶段的整个蒸发器区域中，并因而实现蒸发器区域的完整且均匀的冷却。根据本发明的冷却介质可被理解为任何适宜的操作冷却回路的介质，特别是除了惯用的诸如为R134a和CO2的冷却介质之外。根据本发明的第一膨胀设备可被理解为任何适宜的膨胀设备，诸如为固定节流阀、热力膨胀阀(TXV)或者还有电控膨胀阀。因为第一膨胀设备设置在交换器的上游，所以交换器还可以看作是冷却回路的内部的低压换热器。因此，本发明的蒸发器包括主要与外部空间进行热交换的蒸发器区域以及主要产生内部热交换的交换器。

在本发明的一个优选实施例中，在交换器和蒸发器区域之间的入口侧设有第二膨胀设备。由此，设置在换热器区域上游的交换器的入口侧部分能够特别有效地将热焓量传递到出口侧的冷却介质流上。为了简化设计，该第二膨胀设备优选指的是固定节流阀，该固定节流阀的尺寸据此选定。根据实际需要，或者作为第一膨胀设备的可调节设计的一种选择，或者除了该第一膨胀设备的可调节设计之外，该第二膨胀设备还可以设计成是可调节的。

在一个特别优选的实施例中，第一膨胀设备形成为蒸发器和交换器通到其余冷却回路的唯一接口，其中该第一膨胀设备特别是热力膨胀阀。

在通常优选的实施例中，在正常工作状态下的第一冷却介质在蒸发器区域中基本上没有产生过热，其中，在蒸发器区域的出口侧的交换器中产生过热。由此，使整个蒸发器区域实现基本上均匀的冷却效率，并且特别在该蒸发器区域中不存在由于膨胀过程中出现的载荷而造成的过热区域。

优选地以简单的方式，使交换器形成为特别是由平行通道组成的区段，其中，至少一个流入通道与至少一个返回通道经由间隔管壁而形成热交换。在此，通道的数量和长度根据所要求的交换器的效率以及所提供的安装空间来确定。在特别优选的具体实施例中，流入通道和返回通道大体上呈螺旋形延伸。由此可以实现一个结构紧凑的交换器。根据本发明，螺旋形结构可以被理解为呈圆形、椭圆形、多边形或其他螺旋形式的结构。

为了集成化组件和最小化安装空间，在一个优选的实施例中，至少使蒸发器区域和交换器形成为结构集成单元。根据实际需要，蒸发器区域和交换器当然还可以形成为结构分立单元，但是这些单元不一定安装在不同的位置上，特别的，并且这些单元经由冷却介质通道而彼此连接。

在本发明的一个可行的实施例中，蒸发器区域形成为有空气流通的、用以调节气流的空调蒸发器，特别形成为扁管蒸发器。

在本发明的一个特别优选的实施例中，蒸发器形成为散热体，用于冷却与该散热体导热连接的元件。在该蒸发器区域中满足了对于所有元件的均匀冷却的通常特别高的要求。文献EP 1 835 251 A1公开了这种蒸发器区域的空间结构的一个示例，其中，散热体具有平面式板式结构，该板式结构在其上设有耙状的固定部，用以固定圆柱形储能电池。本发明所包括的形成为散热体的蒸发器区域的结构形式并不局限于该示例。例如，散热体还可以被设计为用于冷却平板电池(“咖啡袋(Coffee-Bags)”)或棱柱电池，或者设计为折叠的散热体或类似结构。

因此，在一个优选的具体实施例中，所述元件为电能存储器、特别为锂离子储能电池。锂离子储能电池由于其大功率密度而需要较高的散热效率，使得必须遵守给定的温度范围的较高需求来确保其功能性，操作可靠性和使用寿命。