热交换装置的制作方法

【技术领域】

本发明涉及热交换设备，具体涉及一种热交换装置。

背景技术：

co2是一种新型的环保型制冷工质，可以减少全球温室效应，从根本上解决化合物对环境的污染问题，具有良好的经济性和实用性。以co2为工质的压缩式制冷循环系统可以运用于大多数的制冷/制热领域。

但co2制冷系统的工作压力高，在设计co2热交换装置时需充分考虑该类系统的这一特点，其部件设计仍不成熟导致该类系统并未大量应用。一般来说co2热交换装置主要有管翅式、微通道、板式、管壳式、板翅式和套管式等。其中板式和板翅式制造工艺复杂，管翅式、套管式和管壳式管子壁厚需要较厚，浪费材料。

而传统的co2微通道热交换装置是采用制冷剂和空气强制对流的方式换热，效率较低。虽然液体和空气物性差异较大，液-气方式换热具有较高的换热效率，但现有技术中的液-气热交换装置为了耐高压普遍存在流通管壁厚较厚，而且流体分配不均导致换热性能也较差的问题。

因此，如何提供一种适用于相对高压的制冷剂系统、且具有较好的换热性能的热交换装置是目前急需解决的技术问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种热交换装置，包括壳体以及换热芯体，所述壳体内形成有腔室，所述换热芯体部分或者全部容纳于所述腔室，所述壳体还设置有第三接口和第四接口，所述第三接口和第四接口与所述腔室连通，所述换热芯体内形成有第一流体通道，所述第一流体通道与所述腔室隔离，所述热交换装置还包括连接块，所述连接块设置有第一通道、第二通道、与第一通道连通的第一接口、以及与第二通道连通的第二接口；

所述连接块还设置有与第一通道相对应的第一通道的第一承插孔、以及与第二通道相对应的第二通道的第一承插孔，所述换热芯体包括至少一个扁平管，至少一部分所述第一流体通道位于所述扁平管内，所述扁平管的一端至少一部分伸入所述第一通道的第一承插孔且与所述第一通道的第一承插孔密封安装，所述第一通道与所述第一流体通道连通，所述扁平管的另一端至少一部分伸入所述第二通道的第一承插孔且与所述第二通道的第一承插孔密封安装，所述第二通道与所述第一流体通道连通。

所述连接块包括第一连接块和第二连接块，所述第一通道和第二通道设置于所述第二连接块，所述第一通道和第二通道凹陷于所述第二连接块的与所述第一连接块相对一侧面，所述第一通道包括第一直向通道、第二直向通道、位于第一直向通道和第二直向通道之间的弯折部，所述第二通道也包括第一直向通道、第二直向通道、位于第一直向通道和第二直向通道之间的弯折部，所述扁平管伸入所述第一通道的第一承插孔的一端至少一部分伸入所述第一通道的第一直向通道或者与所述第一通道的第一直向通道相连通，所述扁平管伸入所述第二通道的第一承插孔的一端至少一部分伸入所述第二通道的第一直向通道或者与所述第二通道的第一直向通道相连通；

所述第一承插孔的深度大于等于2mm。。

所述第一通道还包括一泡状端部，所述泡状端部位于所述第一通道的第二直向通道远离所述第一通道的折弯部的一端，所述第二通道还包括所述第二通道的第二直向通道远离所述第二通道的折弯部一端的泡状端部，所述第一通道的泡状端部的内径或者当量内径大于所述第一通道的第二直向通道的通径，所述第二通道的泡状端部的内径或者当量内径大于所述第二通道的第二直向通道的通径。

所述第一通道的泡状端部与所述第一接口相对，所述第二通道的泡状端部与所述第二接口相对，所述第一通道的泡状端部的内径或者当量内径大于或者等于所述第一接口靠近所述第一通道的泡状端部部分的内径或者当量内径，所述第二通道的泡状端部的内径或者当量内径大于或者等于所述第二接口靠近所述第二通道的泡状端部部分的内径或者当量内径。

所述第一接口和第二接口为阶梯孔，所述第一接口包括靠近所述第二连接块侧的小径部和远离所述第二连接块侧的大径部，所述第一通道的泡状端部的内径或者当量内径大于或者等于所述第一接口的小径部，所述第二接口包括靠近所述第二连接块侧的小径部和远离所述第二连接块侧的大径部，所述第二通道的泡状端部的内径或者当量内径大于或者等于所述第二接口的小径部。

所述热交换装置还包括一安装板，所述壳体的一侧开口，所述安装板覆盖所述壳体的一侧开口且与所述壳体固定安装，所述连接块与所述安装板固定安装，所述安装板设置有与所述第一承插孔相对的第二承插孔，所述扁平管与所述第一承插孔和第二承插孔之间通过焊接密封安装，所述第二承插孔的深度大于等于2mm；

所述安装板和壳体之间还设置有密封件，所述安装板的与所述壳体相接触部分设置有用于安装所述密封件的密封件凹槽，所述安装板还设置有用于安装所述热交换装置的安装孔。7.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，所述壳体的一侧开口，所述连接块覆盖所述壳体的一侧开口且与所述壳体固定安装，所述扁平管与所述第一承插孔通过焊接密封安装；

所述连接块和壳体之间还设置有密封件，所述连接块的与所述壳体相接触部分设置有用于安装所述密封件的密封件凹槽，所述连接块还设置有用于安装所述热交换装置的安装孔。

所述壳体的开口侧设置有外延部，所述外延部与所述安装板相对部位设置有多个螺钉孔，所述安装板与所述外延部相对部位也设置有多个与所述外延部的螺钉孔相配合的螺钉孔，所述外延部与所述安装板通过螺钉固定安装。

所述第一接口的延伸方向与第一通道的纵深方向相同，所述第一接口的内径或者当量内径大于所述第一通道的内径或者当量内径，所述第一接口与第一通道之间形成有台阶，所述第二接口的延伸方向与第二通道的纵深方向相同，所述第二接口的内径或者当量内径大于所述第二通道的内径或者当量内径，所述第二接口和第二通道之间形成有台阶。

所述第一通道的弯折部与所述第一通道的第一承插孔保持距离，所述第二通道的弯折部与所述第二通道的第一承插孔保持距离。

与现有技术相比，本发明的热交换装置加工和安装简单、重量轻、成本低、且具有较好的耐压性能，并且换热性能也较高。

【附图说明】

图1是本发明热交换装置的一种实施方式的立体结构示意图；

图2是图1所示热交换装置的爆炸结构示意图；

图3是图1所示热交换装置的第二连接块的结构示意图；

图4是图1所示热交换装置的安装板的结构示意图；

图5是图1所示热交换装置的第一安装板和第二安装板结合时的透视示意图；

图6是图5的a-a剖视示意图；

图7是图1所示热交换装置去除壳体后的立体结构示意图；

图8是图1所示热交换装置的壳体的剖视示意图；

图9是图1所示热交换装置的在第三接口和第四接口部位的剖视示意图；

图10是图1所示热交换装置在第一腔和第二腔部位的剖视示意图；

图11是本发明热交换装置的又一实施方式的爆炸结构示意图；

图12是图11所示热交换装置的剖视示意图；

图13是图11所示热交换装置的连接块立体结构示意图；

图14是图13所示连接块的剖视示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

图1是本发明热交换装置的一实施例的立体示意图，图2是图1所示热交换装置的爆炸示意图，如图所示，在本实施例中，热交换装置1包括一侧开口的壳体7、第一连接块2、第二连接块3、安装板4以及部分或者全部容纳于壳体7内的换热芯体，安装板4与壳体7的开口侧固定安装且覆盖壳体的开口，换热芯体内形成有第一流体通道。

换热芯体包括至少一个扁平管5，在本实施例中，换热芯体包括两个相互平行设置的扁平管。扁平管5中形成有若干细小流体通道，第一流体通道包括这些若干细小流体通道。热交换装置1还设置有第一接口21和第二接口22，第一接口21和第二接口22位于第一连接块2。扁平管5的两端分别与第一接口21和第二接口22连通，从而使第一流体通道分别与第一接口21和第二接口22连通。壳体7还设置有第三接口71和第四接口72，壳体内形成有腔室，换热芯体部分或者全部容纳于腔室，第三接口和第四接口与腔室连通，且第一流体通道与所述腔室隔离。

如图3所示，第二连接块3设置有第一通道31和第二通道32，第一通道31和第二通道32凹陷于第二连接块3的与第一连接块2相对一侧面。第一通道31包括第一直向通道311、第二直向通道312、位于第一直向通道311和第二直向通道312之间的弯折部313、以及位于第二直向通道312远离折弯部313一端的泡状端部314。第二通道32也包括第一直向通道321、第二直向通道322、位于第一直向通道321和第二直向通道322之间的弯折部323、以及位于第二直向通道322远离折弯部323的一端的泡状端部324。第二连接块3还设置有与第一通道31的第一直向通道311相对应的第一通道的第一承插孔33、以及与第二通道32的第一直向通道321相对应的第二通道的第一承插孔33。扁平管5与第一承插孔33之间间隙配合，扁平管5的一端可穿过第二通道32的第一承插孔33，另一端可穿过第一通道31的第一承插孔33，扁平管5与第一承插孔33之间可以通过焊接等方式固定安装。扁平管伸入第一通道的第一承插孔的一端至少一部分伸入第一通道的第一直向通道或者与第一通道的第一直向通道相连通，扁平管伸入第二通道的第一承插孔的一端至少一部分伸入第二通道的第一直向通道或者与第二通道的第一直向通道相连通。为了保证扁平管5与第一承插孔33之间的安装稳定性，第一承插孔的深度大于等于2mm。这里应当说明，扁平管5与第一承插孔33之间的间隙在通过焊接时可以被溶化的焊接材料所填充，从而使扁平管5与第一承插孔33之间密封安装。

泡状端部314、324的内径或者当量内径大于第二直向通道312、322的宽度，并且第一通道31的泡状端部314与第一接口21相对，第一通道31的泡状端部314的内径或者当量内径大致大于或等于第一接口21靠近第一通道31的泡状端部314部分的内径或者当量内径，第二通道32的泡状端部324与第二接口22相对，第二通道32的泡状端部324的内径或者当量内径大致大于或等于第二接口22靠近第二通道32的泡状端部324部分的内径或者当量内径，这样可以有效的减小流体从第一接口21流向第一通道31的第二直向通道312时、以及从第二通道32的第二直向通道322流向第二接口22时产生的局部突缩阻力，有效的减小流体压降损失。

通过在第一通道31设置第二直向通道312和弯折部313，并且使第一通道31的弯折部313与第一通道31的第一承插孔33保持距离，这样流体从第一接口21流入后依次经过第二直向通道312和弯折部313流入扁平管5内的细小流体通道内，使流体从第一接口21流入时不直接冲向扁平管5，能够减小流体在扁平管5的各细小流体通道内分配不均的问题，从而提高热交换装置的换热性能。

同样，通过在第二通道32设置第二直向通道322和弯折部32，并且使第二通道32的弯折部323与第二通道32的第一承插孔33保持距离。这样流体先通过弯折部323和第一承插孔33再流向第二接口22，使流体从扁平管5的各细小流体通道流向第二通道32时的流阻大致相同，能够减小流体在扁平管5的各细小流体通道内分配不均的问题，从而提高热交换装置的换热性能。

并且，第一接口21与第一通道31的泡状端部314相对设置，第二接口22与第二通道32的泡状端部324相对设置，这样能够灵活的根据第一接口21和第二接口22的位置来设置第一通道31和第二通道32，从而使热交换装置能够适用更多复杂的安装环境。

如图2和图4所示，安装板4设置有贯穿安装板4的第二承插孔42，扁平管5与第二承插孔42之间间隙配合，扁平管5的端部可以穿过第二承插孔42，扁平管5与第二承插孔42可以通过焊接等方式固定安装。安装板4与第二连接块3可以通过焊接等方式密封固定。第一承插孔33与第二承插孔42相对，扁平管5依次穿过第二承插孔42和第一承插孔33。同样的，第二承插孔42的深度大于等于2mm。

安装板4覆盖壳体7的开口侧，为了提高密封性能，在安装板4和壳体7之间还设置有密封件8，在安装板4的与壳体7相接触部分设置有用于安装密封件的密封件凹槽41和螺钉孔46，安装板4可以通过螺钉与壳体7固定安装。安装板4还设置有用于安装热交换装置的安装孔47。

这里应当指出，安装板可以集成到连接块或者，即连接块还具有安装板的功能，此时连接块也设置有密封件凹槽和螺钉孔，在这实施例中，无需设置第二承插孔。当然，安装板还可以设置于壳体的其它位置或者安装固定于壳体的其它部位，以起到固定热交换装置的目的。

如图5和图6所示，第一连接块2的第一接口21和第二接口22贯穿第一连接块2，并且第一接口21和第二接口22为阶梯孔，包括靠近第二连接块3侧的小径部和远离第二连接块3侧的大径部。如图6所示，第一接口21包括大径部211和小径部212，其中小径部212与第一通道31的泡状端部314相对，且小径部212的内径或者当量内径与第一通道31的泡状端部314的内径或者当量内径大致相同或者相同。这里应当指出，第一通道31和第二通道32也可以设置在第一连接块2的与第二连接块3相接触的一侧部，在本实施例中，通过第一连接块2、第二连接块3和安装板4的组合方式，一方面每个零件上的加工工序相对较少，加工容易，另一方面也能够减少材料(如安装板的厚度可以相对较小)，从而减省成本。

本实施例中，通过在第一连接块和/或第二连接块中设置密封的通道，不仅通道的耐压性能高，在高压下不易变形，而且结构简单，加工方便，成本较低。

如图7所示，扁平管经过若干次折弯后，两端部穿过第一承插孔33和第二承插孔42后伸入第一通道31和第二通道32，从而使第一接口21通过第一流体通道与第二接口22连通。

扁平管5经过折弯形成有多个平直部51、多个第一折弯部52及多个第二折弯部53，其中第一折弯部52远离安装板4，第二折弯部53靠近安装板4，多个平直部51大致相互平行，且两相邻平直部51之间保持一定距离，两相邻平直部51之间的距离范围为0.5mm～6mm。在两相邻平直部51之间还设置有翅片6，翅片6大部分位于两相邻平直部51之间的空间。翅片6可以为锯齿形翅片，也可以是其他形式的翅片，例如dimple板、扭带、打孔翅片、螺旋线圈、平直翅片等，两相邻平直部51之间设置的翅片6可以增加流体的扰流性能，从而提高热交换装置的换热性能。翅片6靠近第一折弯部52的一端可以与第一折弯部52保持一定的距离，即平直部51包括在靠近第一折弯部52的一端的没有设置翅片的第一无翅片区511，两相邻第一无翅片区511之间或者第一无翅片区511与内壁之间形成有第一通流区513，并且，翅片6靠近第一折弯部52的一端与第一折弯部52之间的距离的取值范围为5mm～30mm。这样，由于平直部51靠近第一折弯部52的一端的一部分没有设置翅片，流体在两相邻平直部之间的没有设置翅片的第一通流区513的流动阻力小，流体可以先沿着第一折弯部52和第一通流区513的扁平管5宽度方向流动，并且使任一组相邻平直部之间的空间的流体在该空间内或沿扁平管的宽度方向可以大致均匀分布，流体再沿着相邻扁平管之间的平直部51的长度方向流动，可以使流体能够在扁平管宽度方向和长度方向分配均匀，从而提高热交换装置的换热性能。

同样的，翅片6靠近第二折弯部53的一端可以与第二折弯部53保持一定的距离，即平直部51还包括在靠近第二折弯部53的一端的没有设置翅片的第二无翅片区512，两相邻第二无翅片区512之间或者第二无翅片区512与内壁之间形成有第二通流区514，并且，翅片6靠近第二折弯部53的一端与第二折弯部53之间的距离的取值范围为5mm～30mm。由于平直部51靠近第二折弯部53的一端的一部分没有设置翅片，从而使流体各设置有翅片6的平直部的长度方向的流程大致相同，使流体沿着设置有翅片6的平直部的长度方向流动的流阻大致相同，也有利于流体的均匀分配，从而提高换热性能。

翅片6设置有复合层，翅片6和扁平管5可以通过钎焊等方式固定在一起。

在本实施例中，壳体7包括外壳体701和分隔件702，其中外壳体701和分隔件702都可以为整体注塑件或者整体铸造件，可以根据第一流体通道中的流体性质以及应用环境来选择何种材料一体加工而成。如图8至图10所示，分隔件702设置于外壳体701内，壳体7内形成有第一腔73、第二腔74和第三腔75，其中第一腔73与第三接口71相连通，第二腔74与第四接口72相连通。分隔件702包括第一分隔壁77、第一壁部732和第二壁部742，其中，第一分隔壁77设置于第一腔73和第二腔74之间，第一腔73和第二腔74之间不直接连通。并且，第二腔74的一端开口设置，第三腔75的一端开口设置，第二腔74的开口朝向与第三腔75的开口朝向相同。

第一壁部732设置于第一腔73和第三腔75之间，第二壁部742设置于第二腔74和第三腔75之间。在与第三接口71相对的第一壁部732设置有第一连通孔731，第一腔73通过第一连通孔731与第三腔75相连通，在与第四接口72相对的第二壁部742设置有第二连通孔741，第二腔74通过第二连通孔741与第三腔75相连通。

第三接口71在第一壁部732的投影与第一连通孔731相互不干涉，第四接口72在第二壁部742的投影与第二连通孔741相互不干涉。第一无翅片区511在第一壁部732的投影与第一连通孔731部分重合或者完全重合，翅片6在第一壁部732的投影与第一连通孔731不重合。第二无翅片区512在第二壁部742的投影与第二连通孔741部分重合或者完全重合，翅片6在第二壁部742的投影与第二连通孔741不重合。

并且，第一连通孔731包括若干通径较小的小连通孔，且各小连通孔与至少一个第一通流区513相对，即各第一通流区513在第一壁部732的投影位于一小连通孔。这样，如图9的箭头所示，当第三接口71作为第一流体的进口时，第一流体从第三接口71流入第一腔73后，经过各小连通孔能够较为均匀的流入各第一通流区513，穿过翅片6和第二通流区514后流入第二腔74，并通过第四接口72流出换热器，这种设置方式有利于提高换热器的换热性能。

当然，第二连通孔741也可以设置有若干通径较小的小连通孔。

在壳体7的开口侧开设置有外延部76，外延部76设置有多个螺钉孔761，外延部的螺钉孔761与安装孔的螺钉孔46相配合，壳体7和安装板6通过螺钉9固定安装，并通过密封件8实现密封固定。

图11至图14示出了本发明的另一实施例，本实施例与上一实施例的一区别在于，分隔件702还包括第二分隔壁78，第一腔73被第二分隔壁78分隔成两个子腔室：第一子腔室733和第二子腔室734，并且第一子腔室733与第三接口71’相连通，第二子腔室734与第四接口72’相连通。同样的，第一连通孔731也被第二分隔壁78分隔成两个子连通孔：第一子连通孔7311和第二子连通孔7312。同样，第一子连通孔7311和/或第二子连通孔7312也可以包括多个通径较小的小连通孔。

流体从第一接口71’流入第一子腔室733后，通过第一子连通孔7311流入部分第一通流区513相连通后，穿过翅片6流向部分第二通流区514，之后通过第二连通孔和第二腔室74流向另一部分第二通流区514，并穿过翅片6、另一部分第一通流区513后通过第二子连通孔7312流入第二子腔室734，并通过第四接口72’流出换热器。通过这种设置方式，能够提高第一流体的流动路径，使第一流体更加充分的换热，从而提高换热器的换热性能，同时在同等换热性能下尺寸较小，能够减小换热器的尺寸，使热交换装置小型化。

本实施例的另一区别在于，在本实施例中，热交换装置只包括一连接块2’。如图13和图14所示，连接块2’设置有第一通道23’和第二通道24’，连接块2’还设置有与第一通道23’连通的第一接口21’、以及与第二通道24’连通的第二接口22’。第一接口21’和第二接口22’的延伸方向与第一通道23’和第二通道24’的纵深方向相同，并且第一接口的内径或者当量内径大于第一通道的内径或者当量内径，第一接口与第一通道之间形成有台阶，第二接口的内径或者当量内径大于第二通道的内径或者当量内径，第二接口和第二通道之间形成有台阶。在与安装板4相对的连接块2’的壁部设置有与第一通道23’和第二通道24’连通的第一承插孔33’，第一接口21’的延伸不与第一通道23’的第一承插孔33’相交或者相干涉，第二接口22’的延伸不与第二通道24’的第一承插孔33’相交或者相干涉。这种设置方式加工简单，集成度高，能够降低焊接难度，可以提高产品的可靠性。

这里应当说明，本实施例的两点区别可以只存在一个，其它与上一实施例相同或者相近似。这里为了便于说明将两点区别放置与一个实施例中进行说明。

本实施例的其它结构和特征与上一实施例相同或者相近似，这里不再一一赘述。

以上所述，仅是本发明的具体实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。