CN106939818A - 轻型冷却剂瓶 - Google Patents

Abstract

公开了使用冷却剂瓶对车辆冷却***除气的方法和装置。所述冷却剂瓶可包括：冷却剂入口，该冷却剂入口被配置为与所述车辆冷却***流体连通，冷却剂出口，该冷却剂出口被配置为与所述车辆冷却***流体连通。所述冷却剂出口直接与所述车辆冷却***连接。所述冷却剂瓶可进一步包括多个挡板，所述多个挡板布置成将所述冷却剂瓶的内部分隔成多个冷却剂通道。每个挡板包括多个孔，所述多个孔配置为在多个所述冷却剂通道之间提供流体连通。

Description

轻型冷却剂瓶

相关申请的交叉引用

本申请要求美国临时申请No.62/274,511的优先权，该美国临时申请递交于2016年1月4日。上述提及的申请的主题通过引用合并到本申请。

技术领域

本发明大致涉及液体除气的方法、***和装置，更具体地，涉及一种车辆冷却***容器，其被配置为对车辆冷却剂进行除气，同时为车辆冷却剂提供膨胀空间。

背景技术

车辆冷却***通常使用一种或多种液体来调节各种动力***部件的温度。例如，许多传统的内燃机利用车辆冷却***，车辆冷却***引导液体通过发动机内特殊设计的通道，然后流出进入散热器，在散热器中液体通过将热量传递至周围环境而被冷却。一些电动车辆利用类似的车辆冷却***以通过液体媒介从电动车辆的电动机和电池盒/舱传递热量。

使用内燃机、电动机或其任何组合的车辆冷却***通常使用具有高比热容的冷却液体。许多这样的冷却液体具有比外部大气或相应液体的气态的比热容高的比热容。然而，当冷却液体从车辆的动力***部件吸收热量时，其可以经历相变为气相。这些气体在冷却液体中可影响冷却效果。

本发明所公开的***和方法被设计成对车辆冷却***内的冷却液体进行除气。

发明内容

本申请所公开的***和方法中的每个具有多个创新方面，不是多个创新方面中的单个方面单独为所期望的特性负责。在不限制由所附权利要求表示的保护范围的情况下，现在将简要讨论较为更突出的特征。本发明在此公开了一种轻质、低成本、优化的车辆冷却剂瓶，其可为车辆冷却***进行除气。

本发明的一个方面针对一种冷却剂瓶。冷却剂瓶可包括配置成与车辆冷却***流体连通的冷却剂入口，以及配置成与车辆冷却***流体连通的冷却剂出口。所述冷却剂出口直接与车辆冷却***连接。所述冷却剂瓶还可以包括多个挡板，所述多个挡板布置成将所述冷却剂瓶的内部分隔成多个冷却剂通道。每个挡板可包括多个孔，所述多个孔被配置为在多个冷却剂通道之间提供流体连通。

本发明的另一个方面针对一种使用上述冷却剂瓶对冷却剂流体进行除气的方法。该方法可包括将待除气的冷却剂流体108通过冷却剂入口103供给到冷却剂瓶100的顶部。该方法还包括当冷却剂流体108在冷却剂瓶100内部时使冷却剂流体108基本除气。该方法还可包括引导被除气的冷却剂流体离开冷却剂瓶100，并且通过直接连接到车辆冷却***10的冷却剂出口104直接重新进入车辆冷却***。

本发明的再一个方面针对一种车辆。所述车辆可包括使用至少一种冷却剂流体的车辆冷却***，以及冷却剂瓶，所述冷却剂瓶由对车辆冷却***使用的至少一种冷却剂流体不可渗透的材料制成。冷却剂瓶可包括配置成与车辆冷却***流体连通的冷却剂入口，以及配置成与车辆冷却***流体连通的冷却剂出口。所述冷却剂出口直接与车辆冷却***连接。所述冷却剂瓶还可以包括多个挡板，所述多个挡板布置成将所述冷却剂瓶的内部分隔成多个冷却剂通道。每个挡板可包括多个孔，所述多个孔被配置为在多个冷却剂通道之间提供流体连通。

附图说明

通过本文结合附图的描述，可以最好地理解本发明中所阐述的结构和功能。附图不一定按比例，而是通常将重点放在说明原理上。这些附图被认为所有方面是示例性的，并非用于限制本发明，本发明的保护范围仅由权利要求书限定。

图1示出了根据本发明的一种实施方式的冷却剂瓶的典型的立体原理图；

图2示出了根据本发明的一种实施方式的冷却剂瓶的典型的横断面图；

图3示出了根据本发明的一种实施方式的冷却剂瓶的典型的正视图；

图4a示出了根据本发明的一种实施方式的典型的挡板；

图4b示出了根据本发明的一种实施方式的具有非对准孔口的典型的平行挡板组的立体图；

图4c示出了根据本发明的一种实施方式的具有非对准孔口的典型的平行挡板组的正视图；

图5示出了根据本发明的一种实施方式的冷却剂瓶的典型的底部剖视图。

具体实施方式

下面的描述是针对用于描述本申请的创新方面的目的的某些实施方式。然而，本领域技术人应该认识到在此的教导能够以多种不同的方式应用。

图1示出了根据本发明的一种实施方式的冷却剂瓶100的典型的立体原理图。冷却剂瓶100被配置为从冷却***10保存流体冷却剂108。冷却剂瓶100可以包括冷却剂出口103、冷却剂入口104、颈部104和盖子101。流体冷却剂可以为填充至冷却剂瓶100的冷却剂液位102的冷却剂108。在冷却***10的正常运行期间，冷却剂出口103可以位于冷却剂液位102的下方。在冷却***10的正常运行期间，冷却剂入口104可以位于冷却剂液位102的上方。冷却剂盖子101可拆卸地连接于颈部105，使得盖子101和颈部105可以共同密封冷却剂瓶100。在冷却***10的正常运行期间，冷却剂盖子101和颈部105可以均位于冷却剂液位102的上方。颈部105可以由对于一种或多种流体冷却剂不可渗透的材料形成。颈部105可以被配置为具有贯通整个颈部105长度的孔。因此，冷却剂和/或气体可以通过颈部105的整个长度自由流动。

冷却剂瓶100可以为任意形状，例如图1所示的矩形长方体、立方体、球体、圆柱体、圆锥体或其他合适的形状。在一种实施方式中，冷却剂瓶100的体积可以设计为在正常运行条件下，冷却***10的冷却剂将不完全填满冷却剂瓶100(即，冷却剂液位102不会一直在冷却剂瓶100的顶部)。因此，冷却剂瓶100可以包含没有冷却剂的空间。例如，在冷却***10的正常运行期间，所述空间可以位于冷却剂液位102的上方。溶解于冷却剂108的气体的脱除可以在该空间中进行。

冷却剂瓶100可以由各种对于一种或多种车辆冷却剂不可渗透的材料制成。例如，冷却剂瓶100可以由塑料材料利用3D打印工艺、传统形式的冲压制造、注射成型、缝焊或其他合适的方法加工而成。此外，冷却剂瓶100也可由任何轻质、抗腐蚀性的金属或它们的组合(例如铝合金或钛合金、碳纤维、玻璃纤维、玻璃纤维增强塑料、或其他复合材料)形成。在一些实施方式中，冷却剂瓶100可以具有表面刻有深度为0.1mm与0.5mm之间的裂缝(gashes)、表面挖坑(pitted)或者表面有其它刻痕(scored)以为脱气过程提供成核位置的内部区域。

冷却剂108可以为本领域中对车辆热泵***有益的任何的液体。一种典型但不详尽列出的冷却液包括：水、甲醇、甲醇和水、丙二醇、丙二醇和水、丙三醇、丙三醇和水、乙二醇、乙二醇和水、合成油、聚α-烯烃(或聚α-烯烃，也被缩写为PAO)油、液体冷却介质等。

根据一些实施方式中，盖子101可以连接于颈部105以形成气密。此配置可以允许冷却***10将有可能在比正常大气温度和压力下更高的压力和温度下运行。通过在较高的压力下运行，冷却***10可以提高冷却剂108的沸点，使得冷却剂108在没有相变成气体的情况下可以吸收更多能量。另外，在优化的在较高压力下运行的冷却***10中，冷却剂瓶100可进一步配置为抵抗(例如)0.5atm至5atm的内部压力。

在其他实施方式中，盖子101还可以包括单向泄压阀107，该单向泄压阀107允许超出的压力在冷却剂瓶100中被释放出去。泄压阀107可以将冷却剂108暴露于比冷却***10的其他区域的压力更低的局部压力(partialpressure)环境中。更低的局部压力环境可以有益于除气。当冷却剂108暴露于更低的局部压力时，冷却剂108中的气体可溶性可以变小并且发生气体脱除。当冷却剂瓶100的内部压力超过预设极限值时，泄压阀107可以被打开以释放压力。依靠这种压力释放，在冷却剂瓶100中冷却剂液位102的表面处的气体局部压力低于溶解于剩余的冷却剂108中的气体的局部压力。

在一些实施方式中，冷却剂入口104可以位于邻近冷却剂瓶100的顶部。在决定冷却剂入口104的精确位置时可以考虑不同的因素。例如，冷却剂入口104可以位于冷却剂瓶100中预计的平均冷却剂液位102的上方。冷却剂入口104可以通过连接管106连通地连接于冷却***10。连接管106可以由例如(但不局限于)耐热性高分子材料、橡胶、不锈钢编织管、不锈钢管、铜管、硅树脂或汽车冷却***制造中已知的其他适合的材料制成。

在一些实施方式中，冷却剂出口103可以位于邻近冷却剂瓶100的底部。冷却剂出口103可以连通地连接于冷却***10，从而不需要额外的软管或连接器。一些实施方式中，这样连通的连接可以不需要使用额外的用于冷却剂入口104的连接管，这样限制冷却剂瓶100中使用的连接管的数量。因此，采用上述公开的冷却剂瓶100的车辆冷却***可以在重量方面更轻，制造成本更低，且更容易维护。

图2示出了根据本发明的一种实施方式的冷却剂瓶100的典型的横断面图。如图2所示，多个挡板400a、400b…400n(统称为挡板400)沿长度方向从冷却剂瓶100的顶面到底面安装，并且进一步地从冷却液瓶100的前侧壁延伸至后侧壁。多个挡板400中的每一个可以布置为与冷却液瓶100的顶部和底部均齐平。同样地，多个挡板400中的每一个可以布置为与冷却剂瓶100的前侧壁和后侧壁均齐平。所述底部、顶部、前侧壁和后侧壁均物理上分别连接于挡板400的各个边上，使得沿挡板400的每个壁的整个边缘形成严密的密封。此严密的密封防止冷却剂瓶100中的冷却液108从挡板400的周边经过。因此，挡板400形成多个冷却剂通道201a、201b…201n…(统称为冷却剂通道201)。多个冷却通道201中的每一个通过孔口401a、401b…401n…(统称为孔口401)彼此流动地连通。多个孔口401中的每一个可以位于各自的挡板400中，并且被设计为允许冷却剂108和气体流过每个冷却通道201。这种设计可以限制横波从一个冷却剂通道移动到下一个冷却剂通道中，因此限制湍流扩大至整个冷却剂瓶100。

图3示出了根据本发明的一种实施方式的冷却剂瓶100的典型的正视图。在一些实施方式中，冷却剂入口104可以连接在与前侧壁与后侧壁(fore and aft side walls)之间的水平面和垂直面的上象限之间等距的位置。在一些实施方式中，冷却剂瓶100的前面可以为几何结构的平面，并且基本窄于前侧壁和后侧壁，如图1、图2、图3和图5中显示的矩形长方体的实施方式。在其他实施方式中，冷却剂瓶100可以具有前面，该前面包括一个或多个角度、凸起和/或锯齿以提供包装和车辆连接的需要。在冷却剂瓶100形状中预想其他一些小差异，不会影响在本申请所公开的特性。

图4a示出了根据本发明的一种实施方式的典型的挡板400。挡板400可以由各种材料和适合于在此所描述的使用的各种形状和尺寸制成。通过一个例子，挡板400也可以由金属材料使用3D打印工艺制成。挡板400也可由轻质、抗腐蚀性的金属(例如铝合金或钛合金、碳纤维、玻璃纤维、玻璃纤维增强塑料或其他复合材料)制成。在一些实施方式中，挡板400可以具有表面刻有深度为0.1mm与0.5mm之间的裂缝(gashes)、表面挖坑或者表面有其它刻痕以为脱气过程提供成核位置的区域。

挡板400可以包括多个孔口401。在一些实施方式中，挡板400中的每个孔口401可以位于与相邻的孔口和挡板400的边缘等距的位置。这种配置可以为挡板400提供最大结构刚度。

在一些实施方式中，两个平行的挡板中的孔口可以特别地配置，使得第一挡板上的孔口401的位置不与第二挡板上的孔口401的位置对齐。例如，图4b示出了根据本发明的一种实施方式的典型的平行挡板组400a和400b的立体图，该平行挡板组400a和400b具有不对齐的孔口402和403，以及图4c示出了根据本发明的一种实施方式的具有不对齐的孔口的典型的平行挡板组的正视图。如图4b和图4c所示，挡板400a包括孔口402，该孔口402位于靠近板的中心和板的四个角的位置，平行于挡板400a的挡板400b包括孔口403，该孔口403位于靠近每个边缘的中心的位置。因此，孔口402与孔口403彼此不对齐。例如，从图4c所示的前视图观察，孔口402与孔口403形成3x3的阵列。

在另一种实施方式中，挡板400可以被配置为具有不同尺寸的孔口401。通过一个例子，挡板400的一种实施方式中可以包括直径大小在2.1mm-10mm之间的孔口401。在其他实施方式中，挡板400可包括直径大小在0.1mm-2mm之间的孔口。在再一实施方式中，挡板400可以包括较大的孔口401和较小的孔口401，较大的孔口401一般位于冷却剂液位102的下方的水下区域，较小的孔口401设置在位于冷却剂液位102上方的空区域中。

图5示出了根据本发明的一种实施方式的冷却剂瓶100的典型的底部剖视图。图5显示了多个彼此平行的挡板400。每个平行挡板400可以具有一个或多个孔口401或者没有孔口。穿过一组平行挡板的孔口401的位置在水平方向的差异可以引导冷却剂108以非线性的方式流动。因此，流过冷却剂瓶100的波能可以在冷却剂通道201之间分散，因此限制冷却剂瓶100中的湍流。

根据所公开的，冷却剂除气的方法可以利用上述的冷却剂瓶(例如冷却剂瓶100)完成。所述方法可以包括通过冷却剂入口104将要除气的冷却剂流体108输送至冷却剂瓶100的顶部。当冷却剂108位于冷却剂瓶100内时可以基本脱除气体。所述方法可以引导除气后的冷却剂流体离开冷却剂瓶100，并且通过冷却剂出口103直接重新进入车辆冷却***10，冷却剂出口103直接连接车辆冷却***。而在冷却剂瓶100的内部，冷却剂108可以被引导流过冷却剂通道201。

除非另外指明，在所有的情况下，在说明书和权利要求书中使用的表示长度、宽度、深度或其他尺寸等所有数字均可理解为表示所显示的具体数值并且可以通过术语“大约”进行修改。因此，除非被相反的指示，说明书和所附的权利要求书中的数值参数为近似值，其可以根据应该获得的想要的性能变化。至少不是为了将等同原则的本申请限制于权利要求的范围，每个数值参数至少应该被解释为根据报告的有效数字和通过应用普通的舍入技术得到的数字。可以设想的是，公开的任何具体的数值可以在一个合理的范围内变化。

在描述本申请的内容(特别是下面权利要求的内容中)中所使用的术语“一个(a/an)”，“所述(the)”和相似参照应该被解释为既包括单数也包括复数，除非在此指明或通过上下文清楚地反驳。在此描述的所有方法能够以任意适合的顺序完成，除非在此指明或通过上下文能够清楚地反驳。在此提供的任意和所有例子或典型的词语(即“例如”)使用仅是想要更好地说明所公开的内容，并未想对任何权利要求的范围造成限制。说明书中没有语言应该被解释为指明任何没有要求(non-claimed)的元件对于所公开的实施例是必要的。

在此公开的可选择的元件或实施方式的组合不应该被解释为限制。每个组合元件可以单独地被参考和要求或者以与所述组合的其他元件或者在此发现的其他元件任意结合。应该想到的是，由于便利和/或专利性的原因，组合的一个或多个元件可以包括在内或从组合中移除。当任何这样的包括或移除发生时，说明书被认为包括修改的所述组合，因此所有马库斯(Markush)组合的书面描述在附加的权利要求中实现。

在此描述的特定实施方式，包括对于发明人认为用于实践本申请发明思想最好的方式。当然，在阅读前述说明书的情况下，在这些描述的实施方式上的变化对于普通技术人员而言将是明显的。发明人希望熟练的技术人员适当地采用这种变化，并且发明人希望本申请除在此具体描述外应被实践。因此，权利要求包括在适用法律允许下与权利要求所公开的主题等同的方式和所有的修改。此外，上述元件在所有可能变化中的任意结合将在此考虑，除非另有指示或通过上下文另有显然反驳的。

即使本申请通过参考车辆冷却***进行描述，但本申请所公开的并不局限于车辆。例如，所公开的冷却剂瓶可以使用在使用冷却剂以达到冷却目的的其他***中。

对本领域技术人员来说，对所公开的冷却剂瓶上做出各种的修改和变化将是明显的。对本领域技术人员来说，其他实施方式将通过说明书的考虑和本申请公开的实践将是明显的。其目的在于，说明和实例应仅仅被认为是典型的，真正的范围通过下面的权利要求书及其等同方式表明。

Claims (20)

1.一种用于车辆冷却***的冷却剂瓶，所述冷却剂瓶包括：

冷却剂入口，该冷却剂入口被配置为与所述车辆冷却***流体连通；

冷却剂出口，该冷却剂出口被配置为与所述车辆冷却***流体连通，其中，所述冷却剂出口直接与所述车辆冷却***连接；以及

多个挡板，所述多个挡板布置成将所述冷却剂瓶的内部分隔成多个冷却剂通道，每个挡板包括多个孔，所述多个孔被配置为在所述多个冷却剂通道之间提供流体连通。

2.根据权利要求1所述的冷却剂瓶，其中，所述冷却剂瓶由对所述车辆冷却***使用的至少一种冷却剂流体不可渗透的材料制成。

3.根据权利要求1所述的冷却剂瓶，其中，所述多个挡板大体上等距地间隔布置在所述冷却剂瓶内。

4.根据权利要求1所述的冷却剂瓶，其中，所述挡板被刻痕以形成气泡成核位置。

5.根据权利要求4所述的冷却剂瓶，其中，所述冷却剂瓶的内表面被刻痕。

6.根据权利要求1所述的冷却剂瓶，其中，所述多个孔中的至少一个孔的直径比所述挡板的所述多个孔中的最小的孔的直径大至少1mm。

7.根据权利要求1所述的冷却剂瓶，进一步包括：

第一组挡板，所述第一组挡板中的每个挡板包括处于第一配置的多个第一孔；

第二组挡板，所述第二组挡板中的每个挡板包括处于第二配置的多个第二孔；

其中，当所述第一组挡板与所述第二组挡板平行放置时，所述第一孔不与任何所述第二孔对准。

8.根据权利要求7所述的冷却剂瓶，其中，所述第一组挡板放置在所述冷却剂瓶内，使得所述第一组挡板的挡板不直接邻近于来自所述第一组挡板的其它任何挡板。

9.根据权利要求1所述的冷却剂瓶，其中，所述冷却剂瓶是球形的。

10.根据权利要求1所述的冷却剂瓶，其中，所述冷却剂瓶是矩形长方体形状。

11.根据权利要求1所述的冷却剂瓶，进一步包括：

颈部，该颈部位于所述冷却剂瓶的顶部；以及

盖子，该盖子可操作地连接到所述颈部，

其中，所述颈部限定孔，所述孔通过所述冷却剂瓶的顶部的洞与所述冷却剂瓶的内部流体连通，所述孔的直径与所述冷却剂瓶的顶部的洞的直径基本相同，以及

其中，所述盖子的直径与所述颈部的直径基本相同，并且所述盖子配置为在所述颈部的一端上形成完全密封。

12.根据权利要求11所述的冷却剂瓶，进一步包括位于所述盖子内的泄压阀，其中，所述泄压阀被配置为在大约1atm.–5atm.的压力下打开。

13.根据权利要求1所述的冷却剂瓶，其中，所述冷却剂出口通过单向阀与车辆冷却剂管流体连接，其中，所述单向阀被配置为仅允许流体从所述冷却剂瓶流到所述车辆冷却***。

14.根据权利要求1所述的冷却剂瓶，其中，所述冷却剂入口通过单向阀与车辆冷却剂除气管流体连接，所述单向阀被配置为仅允许流体从所述车辆冷却剂除气管流到所述冷却剂瓶。

15.根据权利要求2所述的冷却剂瓶，其中，所述冷却剂流体包括以下至少一种：水、甲醇、甲醇和水、丙二醇、丙二醇和水、丙三醇、丙三醇和水、乙二醇、乙二醇和水、合成油或聚-α-烯烃油。

16.一种使用冷却剂瓶对冷却剂流体进行除气的方法，所述冷却剂瓶包括至少第一开口和第二开口，所述第一开口包括位于所述冷却剂瓶的顶部的冷却剂入口，所述第二开口包括位于所述冷却剂瓶的底部的冷却剂出口，所述冷却剂瓶进一步包括多个挡板，所述挡板布置成将所述冷却剂瓶的内部分隔成多个冷却剂通道，每个挡板包括多个孔，所述多个孔被配置为在所述多个冷却剂通道之间提供流体连通，所述方法包括：

将待除气的冷却剂流体通过所述冷却剂入口供给到所述冷却剂瓶的顶部；

当所述冷却剂流体在所述冷却剂瓶内时对所述冷却剂流体进行基本除气；以及

引导除气后的所述冷却剂流体离开所述冷却剂瓶，并且通过直接连接到所述车辆冷却***的所述冷却剂出口直接重新进入所述车辆冷却***。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述冷却剂瓶还包括第一组挡板，所述第一组挡板中的每个挡板包括处于第一配置的多个第一孔；第二组挡板，所述第二组挡板中的每个挡板包括处于第二配置的多个第二孔，其中，当所述第一组挡板与所述第二组挡板平行放置时，所述第一孔不与任何所述第二孔对准，所述方法还包括：

引导所述冷却剂流体通过所述第一孔和第二孔流过所述冷却剂通道。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，每个挡板被刻痕和挖坑以形成气泡成核位置。

19.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：

在大约1atm.–5atm.的压力下打开泄压阀，该泄压阀位于所述冷却剂瓶的顶部的盖子内。

20.一种车辆，包括：

车辆冷却***，该车辆冷却***使用至少一种冷却剂流体；以及

冷却剂瓶，该冷却剂瓶由对所述车辆冷却***使用的至少一种冷却剂流体不可渗透的材料制成，包括：

冷却剂入口，该冷却剂入口被配置为与所述车辆冷却***流体连通；

冷却剂出口，该冷却剂出口被配置为与所述车辆冷却***流体连通，其中，所述冷却剂出口直接与所述车辆冷却***连接；以及

多个挡板，所述多个挡板布置成将所述冷却剂瓶的内部分隔成多个冷却剂通道，每个挡板包括多个孔，所述多个孔被配置为在所述多个冷却剂通道之间提供流体连通。