一种热交换器的制作方法

本申请涉及一种热交换器，并且具体地涉及一种用于制冷空调的冷凝器。

背景技术：

在制冷空调领域，冷凝器是制冷过程中完成制冷循环的核心部件之一。诸如微通道热交换器由于其与环境接触面积大，热交换效率高而成为现在制冷空调领域广泛采用的冷凝器形式。

但是，在诸如微通道热交换器的热交换器的实际使用过程中，其换热效率并没有预想的高，换热效率并不是特别理想。本领域技术人员也通过解剖热交换器等手段从其焊接工艺、制造技术等方面对不理想的换热效率进行了研究，但是还是没有找到一种有效提高热交换器的实际换热效率的解决方案。

因此，存在对制冷空调中换热器进行改进的需求。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有热交换器的上述缺点，使得热交换器换热均匀，提高换热效率。

本发明提供一种热交换器，所述热交换器可以包括：

进口管；

出口管，热交换器中的冷媒经由出口管排出；

上集流管，在所述上集流管中设置有分隔板，所述分隔板将上集流管至少分隔为第一腔室和第二腔室，在分隔板中设置有至少一个开口，所述第一腔室和所述第二腔室通过所述开口流体连通；

下集流管，其与进口管流体连通；和

热交换部，其位于上集流管和下集流管之间，并且包括多根换热 管和位于相邻换热管之间的翅片，换热管分别与上集流管的第二腔室和下集流管流体连通，

其中，所述分隔板具有一个或更多个阻挡部，所述阻挡部被设置成阻止第一腔室中的液体经由所述至少一个开口中的一个或更多个开口流入到第二腔室中。

可选地，所述一个或更多个阻挡部是从所述分隔板朝向第一腔室延伸的一个或更多个突出部，所述一个或更多个突出部分别设置在所述一个或更多个开口的周缘，所述突出部的从分隔板朝向第一腔室延伸的高度高于第一腔室中的液面或与其平齐。

可选地，所述一个或更多个突出部由所述分隔板的翻边结构形成，或者，所述一个或更多个突出部分别由从所述分隔板朝向第一腔室延伸的一个或更多个阻挡管形成，每个所述阻挡管的一端固定连接至所述一个或更多个开口中的一个开口以与所述一个开口连通。

可选地，所述分隔板大致水平设置，每个所述突出部高出分隔板的高度在1mm和6mm之间。

可选地，所述分隔板的至少一部分设置成在朝向出口管的方向上向第二腔室倾斜，且所述突出部越接近出口管，所述突出部的高出分隔板的高度越大，优选地，所述分隔板的所述至少一部分的倾斜角度相对于上集流管的纵向方向在1°至6°的范围内。

可选地，分隔板的至少一部分沿垂直于上集液管的纵向方向的至少部分横截面总体具有倒V形状，开口相应地设置在倒V形状的顶端，并且所述阻挡部由倒V形状的倾斜部形成。

可选地，分隔板的至少一部分沿垂直于上集液管的纵向方向的至少部分横截面具有向下凹陷的形状，所述开口设置在高于所述凹陷中液体液面的位置处，所述凹陷用于收集来自第一腔室中的液体并形成所述阻挡部。

可选地，分隔板的至少一部分沿垂直于上集液管的纵向方向的至少部分横截面具有倾斜部，所述开口设置在所述倾斜部的较高的一侧或者高于所述倾斜部，所述倾斜部形成所述阻挡部。。

可选地，所述第一腔室与所述出口管连接且与其流体连通。

可选地，分隔板沿上集流管的纵向方向总体呈V形或波浪形截面，在对应于V形或波浪形的谷底位置设置出口管。

可选地，在上集流管内邻近出口管的位置设置有与第一腔室流体连通的收集腔室，使得冷凝在分隔板上的液体被收集在所述收集腔室内并通过出口管排出。

可选地，所述热交换器是下进下出的两回路热交换器，仅在分隔板的与处于循环回路上游的第一回路对应的第一区段内设置所述阻挡部。

可选地，所述热交换器是下进下出的两回路热交换器，仅在分隔板的与处于循环回路上游的第一回路对应的第一区段内，开口设置在倒V形状的顶端，并且在分隔板的与处于循环回路下游的第二回路对应的第二区段内，开口设置在倒V形状的低于第一腔室中液体液面的位置，第二区段中的倒V形状的倾斜部起导流作用。

可选地，所述热交换器是下进下出的两回路热交换器，仅在分隔板的与处于循环回路上游的第一回路对应的第一区段内，开口设置在所述凹陷的高于所述凹陷中液体液面的位置，并且在分隔板的与处于循环回路下游的第二回路对应的第二区段内，开口设置在所述凹陷的底部，第二区段中的凹陷起导流作用。

可选地，所述热交换器是下进下出的两回路热交换器，仅在分隔板的与处于循环回路上游的第一回路对应的第一区段内，开口设置在所述倾斜部的较高的一侧或者高于所述倾斜部，并且在分隔板的与处于循环回路下游的第二回路对应的第二区段内，开口设置在所述倾斜部的较低的一侧，第二区段中的倾斜部起导流作用。

可选地，所述阻挡管还向下延伸至相邻换热管的插入上集流管内的部分之间。

根据本发明所述的热交换器，不改变外围尺寸，不改变内部回路，结构简单，可以防止换热管被制冷剂液体堵塞，使得换热管能够充分发挥热交换作用，换热均匀，提高整个换热器的换热效率。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的处于竖直放置位置的热交换器1的前视图以及从左往右看时局部放大横截面示意图。

图2示出了根据本发明一个实施例的热交换器中的分隔板。

图3示出了根据本发明另一实施例的热交换器中的分隔板。

图4示出了根据本发明的另一实施例的热交换器。

图5示出了根据本发明的另一实施例的热交换器。

图6示出了根据本发明的另一实施例的热交换器的分隔板的另一布置形式。

图7示出了根据本发明的另一实施例的热交换器中分隔板和出口管的另一布置形式。

图8-10分别示出了沿与图1的热交换器的上集流管的纵向方向垂直的方向截取的图1的热交换器的替代形式的局部剖视图，其中示出了上集流管内分隔板的横截面的多种变型。

图11示出了根据本发明的另一实施例的热交换器的示意图。

图12示出了根据本发明的另一实施例的热交换器的示意图。

图13示出了根据本发明的另一实施例的热交换器的示意图。

图14示出了根据本发明的另一实施例的热交换器的示意图。

图15示出了根据本发明的另一实施例的热交换器的示意图。

图16示出了根据本发明的另一实施例的热交换器的示意图。

图17示出了根据本发明的另一实施例的热交换器的示意图。

具体实施方式

针对热交换器的换热效率不理想的问题，发明人进行了大量的实验和研究，并最终发现了导致上述问题的真实原因。发明人通过研究发现，诸如微通道换热器，其微型通道由于尺寸小而对通过其中的冷媒状态具有较高的要求，尤其是在冷媒处于气液二相态或液态下时容易被堵塞，从而导致冷凝器各位置换热不均匀，最终降低换热效率。具体地，在竖直放置的微通道冷凝器中，当冷凝器的进口在冷凝器下端时，冷凝器的上集流管和下集流管之间的部分微通道扁管会被制冷剂液体堵塞，从而导致这部分微通道扁管不能够充分发挥热交换作用， 降低整个冷凝器的换热效率。针对下进上出的竖直放置的单回路冷凝器，在热交换器的离进口相对较远的微通道扁管由于气态冷媒的动力下降以及液态冷媒的自身重力，容易在其下部产生上述的堵塞。针对下进下出的竖直放置的具有左右双回路的冷凝器，第一回路作为冷凝器上游段从下往上引入气态冷媒，第二回路作为冷凝器下游段从上往下导出液态冷媒。第一回路中邻近第二回路的一部分微通道扁管将因为流入液态冷媒而产生上述的堵塞。

基于发现的导致诸如微通道热交换器的换热器换热效率不理想问题的上述原因，发明人提出了本发明所记载的解决方案。

下面将结合附图详细描述本发明。

图1是根据本发明的一个实施例的处于竖直放置位置的热交换器1的前视图以及从左往右看时局部放大横截面示意图。在本实施例中，热交换器1可以是制冷空调中使用的冷凝器1。热交换器1包括上集流管2、下集流管3以及热交换部4。热交换部4包括设置于上集流管2和下集流管3之间的多根换热管41和设置于相邻的换热管41之间的翅片42。

在本实施例中，换热管41可以是竖直地并列布置的微通道扁管41。微通道扁管41总体上沿图1中的左右方向即沿上集流管2和下集流管3的纵向方向间隔布置。翅片42可以焊接在相邻的微通道扁管41之间。

上集流管2和下集流管3分别在其彼此面对的侧沿其纵向方向间隔布置有多个对应的开口。微通道扁管41分别插入上集流管2和下集流管3上的对应开口中。通过将微通道扁管41在上集流管2和下集流管3的对应开口处分别密封地固定连接至上集流管2和下集流管3。微通道扁管41分别与上集流管2和下集流管3流体连通。

热交换器1还包括位于下集流管3的一端的进口管5和位于上集流管2的一端的出口管6。在本实施例中，热交换器1的进口管5位于下集流管3的右端，出口管6位于上集流管2的右端。

平板状分隔板7大致水平地设置在上集流管2中且具有多个圆形开口71。分隔板7总体上将上集流管2分为第一腔室(具体地为上 部腔室)21和第二腔室(具体地为下部腔室)22。微通道扁管41插入上集流管2中的部分位于下部腔室22中，即位于分隔板7下方。换热管分隔板7的周缘与上集流管2密封连接，使得上部腔室21和下部腔室22仅经由开口71流体连通。多个开口71中的至少一部分开口71的周缘具有向上突出的中空突出部72。出口管6设置成其最低点低于形成于分隔板的上表面上的液膜层的上表面，使得液态冷媒能够通过出口管6排出而不越过中空突出部72的顶端流入下部腔室22。

图2示出了根据本发明一个实施例的热交换器1中的分隔板7的示意图。在图2所示的实施例中，突出部72是通过拉拔工艺形成的翻边结构。对于不同厚度的分隔板7和不同直径的开口71，呈翻边结构形式的突出部72具有突出分隔板7的不同高度。例如，在分隔板7的厚度为大约2mm的情况下，当开口71的直径为大约2mm时，突出部72的高度为大约0.5mm。当开口71的直径为大约3mm时，突出部72的高度为大约1mm。当开口71的直径为大约4mm时，突出部72的高度为大约1.5mm。开口71的直径可根据分隔板上形成的液膜厚度来选取。翻边结构用作分隔板的阻挡部，使得能够阻止上部腔室21中的液体经由所述分隔板中的开口流入到下部腔室22中。

本领域技术人员可以理解的是，上述实施例的圆形的开口71仅仅是示例性的而非限制性的，开口71的形状并不局限于所述的实施例，而是可具有本领域技术人员可想到的其它形状，例如三角形、正方形、长方形、椭圆形以及其它规则或不规则的形状。容易理解的是，具有翻边结构形式的突出部72的横截面具有与开口71相同的形状。具有翻边结构的分隔板，不需要焊接，成形后直接使用，成本低。

图3示出了根据本发明另一实施例的热交换器1中的分隔板7的示意图。本实施例中的分隔板7与图2中所示实施例的不同之处在于，突出部72不是翻边结构，而是其横截面具有与开口71相同的形状的插入开口71内的阻挡管72。阻挡管72具有与开口71的直径大致相同的外径并且其下端固定至分隔板。阻挡管72的高出分隔板的高度H可以为大约1mm-大约6mm。高度H可以根据热交换器的具体应 用以及出口管的布置位置来确定。阻挡管用作分隔板的阻挡部，使得能够阻止上部腔室21中的液体经由所述分隔板中的开口流入到下部腔室22中。

图4示出了根据本发明的另一实施例的热交换器1。与图1所示的实施例不同，在图4所示的实施例中，热交换器1的上集流管的出口端处设置有收集腔室23。收集腔室23与上部腔室21流体连通。收集腔室23可以由与上集流管2的下侧部分密封连接的竖直板73和上集流管2限定。竖直板73可以是通过将分隔板7的右端区段向下弯曲而形成。可以理解的是，竖直板73也可以是与上集流管2的下半部和分隔板7连接的单独的板。收集腔室23用于收集冷凝在分隔板7上的冷媒。被收集的冷媒通过出口管6排出热交换器1。出口管6可以设置成其最低点低于分隔板7的上表面或与其平齐。

图5示出了根据本发明的另一实施例的热交换器1。在该实施例中，作为图4所示的设置在上集流管2的右端的出口管6的替代，出口管6设置在上集流管2的中部。相应地，收集腔室23可以设置在分隔板的与出口管6对应的位置。

图6示出了根据本发明的另一实施例的热交换器1的分隔板7的另一布置形式。与图1所示的实施例中水平设置的分隔板7不同，在图6所示的实施例中，分隔板7被以朝向右端的出口管6逐渐降低的方式倾斜设置。根据上集流管6的长度及大小，分隔板7与水平面的夹角，在此可称为倾斜角度，为大约1°-大约6°。可以理解的是，尽管分隔板7被倾斜设置，但是作为突出部72的阻挡管72的上端可以大致处于同一水平面上。换句话说，在图6所示的实施例中，阻挡管72的长度是变化的，且在朝向出口管6的方向上长度逐渐增加。当然，根据具体应用，阻挡管72的上端也可以不处于同一水平面上，只要上端最低的阻挡管所处的水平面高于分隔板上的液体的液面即可。

图7示出了根据本发明的另一实施例的热交换器1中分隔板7和出口管6的另一布置形式。在图7所示的实施例中，出口管6设置在上集流管7的中部。分隔板7沿上集流管2的纵向方向大致成V形， 即分隔板7的左右两端分别朝向分隔板7的与出口管6对应的中间位置倾斜。容易理解的是，作为突出部72的阻挡管72的长度从分隔板7的左右两端分别朝向分隔板7的与出口管6对应的中间位置逐渐增加。换句话说，在图7所示的实施例中，阻挡管72的长度是变化的。与图6所示的实施例类似，阻挡管72的上端可以大致处于同一水平面上。当然，根据具体应用，阻挡管72的上端也可以不处于同一水平面上，只要上端最低的阻挡管所处的水平面高于分隔板上的液体的液面即可。可以理解，在热交换器1具有多个出口时，分隔板沿上集流管2的纵向方向可为波浪形。可以对应波浪形的谷底设置多个出口管6。

图8-10分别示出了沿与图1的热交换器1的上集流管2的纵向方向垂直的方向截取的图1的热交换器1的替代形式的局部剖视图，其中示出了上集流管2内分隔板7的横截面的多种变型。在图8所示的实施例中，分隔板7的横截面为倒V形且在开口71处不存在突出部。在倒V形分隔板7的顶部设置开口71。分隔板7的开口71所在的V形的最高点高于在分隔板7两侧流动的冷媒的液面高度。倒V形状的倾斜部用作分隔板的阻挡部，使得能够阻止上部腔室21中的液体经由所述分隔板中的开口流入到下部腔室22中。在图9所示的实施例中，分隔板7的横截面为向下突出的凹陷，优选地是弧形。在弧形的一侧或两侧上邻近上集流管2的多个位置处沿上集流管2的纵向方向设置多个开口71。冷媒在弧形底部流动。弧形的低于开口的弧形部用作分隔板的阻挡部，使得能够阻止上部腔室21中的液体经由所述分隔板中的开口流入到下部腔室22中。在图10所示的实施例中，分隔板7相对于水平面倾斜设置。在分隔板7的较高侧邻近上集流管2的多个位置处设置开口71。倾斜设置的分隔板的低于开口的倾斜部用作分隔板的阻挡部，使得能够阻止上部腔室21中的液体经由所述分隔板中的开口流入到下部腔室22中。容易理解的是，只要上述分隔板的至少一部分沿垂直于上集液管的纵向方向的至少部分横截面可以具有倒V形状、向下凹陷的形状或者倾斜部等以容纳第一腔室的液体或者与集流管壁配合容纳第一腔室的液体，就能实现本发 明的发明构思。本领域技术人员可以对分隔板及其横截面中采用本发明构思的比例进行任意调整而不脱离本发明的保护范围。另外这些特殊形状的分隔板的开口处也可以设有突出部。

图11示出了根据本发明的另一实施例的热交换器1的示意图。与图1所示的热交换器1相比，图11示出的热交换器1的上集流管2中设置有多个竖直的分隔板8，所述竖直分隔板8位于分隔板7下方并沿上集流管2的纵向方向间隔开以将下部腔室22分为N份。这样的设计对于长度比较长的上集流管2是特别有用的，使得更能防止扁管被堵塞，有利于冷媒的均匀分配。

图12示出了根据本发明的另一实施例的热交换器1的示意图。在该实施例中，热交换器1是采用下进下出的两回路热交换器。与图1所示的热交换器1的上集流管2中的分隔板7不同，图12示出的热交换器1的上集流管2中的分隔板7仅在与左侧的第一回路对应的左侧区段内的开口71上存在突出部72。在分隔板7的与右侧的第二回路对应的右侧区段内的开口71上不存在阻碍液态冷媒向下流动的突出部。突出部72可以是图2所示的翻边结构或图3所示的阻挡管。

图13示出了根据本发明的另一实施例的热交换器1的示意图。在该实施例中，突出部72可以是图3所示的阻挡管。与图12所示的分隔板7不同，图13示出的热交换器1中的分隔板7的与左侧的第一回路对应的区段沿热交换器1的纵向方向是倾斜的，且朝向与右侧的第二回路对应的区段逐渐降低，即阻挡管的长度在朝向第二区段的方向上逐渐增加，使得在分隔板7的左侧区段冷凝的冷媒能够流到右侧区段上，并通过右侧区段上的开口71向下进入第二回路。

图14示出了根据本发明的另一实施例的热交换器1的示意图。与图12所示的平板状分隔板7的不同之处在于，图14示出的热交换器1的分隔板7的横截面为倒V形且开口71处不存在向上突出的突出部。在倒V形分隔板7的与第一回路对应的左侧区段的顶部设置开口71。分隔板7的开口71所在的倒V形的最高点高于在分隔板7两侧流动的冷媒的液面高度。在分隔板7的与第二回路对应的右侧区段中，开口71沿上集流管2的纵向方向设置在倒V形分隔板7的一 侧或两侧上邻近上集流管2的多个位置处。如此设置的开口71还使得分隔板7具有冷媒分配功能，使得冷媒在第二回路的各微通道扁管41中均匀分布。可以理解的是，分隔板7也可以类似图9所示的弧形分隔板和图10所示的倾斜分隔板。在分隔板7为弧形分隔板时，分隔板7的左侧区段中的开口71类似于图8中设置的开口，分隔板7的右侧区段中的开口71设置在弧形底部。在分隔板7为倾斜分隔板时，分隔板7的左侧区段中的开口71类似于图10中设置的开口，分隔板7的右侧区段中的开口71设置在分隔板7的较低侧邻近上集流管2的位置。

图15示出了根据本发明的另一实施例的热交换器1的示意图。与图12所示的分隔板7的不同之处在于，突出部72不仅向上突出，而且向下突出使得突出部72的下部部分位于相邻微通道扁管41的插入上集流管2内的部分之间。突出部72是固定于开口71中的阻挡管。突出部72的上部部分的上端和下部部分的下端可以分别处于同一水平面，即突出部72或阻挡管的总高度保持大致不变。通过阻挡管向下插入相邻微通道扁管41之间，阻挡管延伸到下部腔室22中的冷媒液面下方，使得流动的阻力能够迫使下部腔室积聚的液体上升到上部腔室21中，从而减少下部腔室21内存留的液体，减小甚至防止微通道扁管41被堵塞的可能性。

图16示出了根据本发明的另一实施例的热交换器1的示意图。与图15所示的分隔板7的不同之处在于，图16示出的热交换器1的分隔板7的与左侧的第一回路对应的区段沿热交换器1的纵向方向是倾斜的，且朝向与右侧的第二回路对应的区段逐步降低，使得在分隔板7的左侧倾斜区段上冷凝的冷媒能够流到分隔板7的右侧水平区段上，并通过右侧水平区段上的开口71向下流入第二回路。突出部72的上部部分的高度随着分隔板7的左侧区段的降低而增加，且突出部72的下部部分的高度随着分隔板7的左侧区段的降低而相应地减小。如图16中所示，突出部72的上部部分的上端和下部部分的下端可以分别处于同一水平面，突出部72或阻挡管的总高度保持大致不变。

图17示出了根据本发明的另一实施例的热交换器1的示意图。 图17示出的热交换器1的分隔板7的横截面形状类似于图14所示的倒V形分隔板7的横截面形状。与图14所示的分隔板7的不同之处在于，图17中示出的分隔板7的左侧倾斜区段上存在向下突出的突出部72，使得突出部72位于相邻微通道扁管41的插入上集流管2内的部分之间。可以理解的是，分隔板7也可以类似图9所示的弧形分隔板和图10所示的倾斜分隔板。在分隔板7为弧形分隔板时，分隔板7的左侧区段中的开口71类似于图8中设置的开口且具有向下突出的突出部72，分隔板7的右侧区段中的开口71设置在弧形底部且不存在突出部。在分隔板7为倾斜分隔板时，分隔板7的左侧区段中的开口71类似于图10中设置的开口71且具有向下突出的突出部72，分隔板7的右侧区段中的开口71设置在分隔板7的较低侧邻近上集流管2的位置且不存在突出部。

虽然出于图示的目的在目前认为最实用和最优选的实施例基础上对本发明进行了详细描述，但将会理解，这些细节仅仅是为了该目的，且本发明并不限于所公开的这些实施例，而是相反，本发明旨在涵盖在所附的权利要求书的精神和范围内的变化和等同布置。举例来说，将会理解，本发明预期在可能程度上任何实施例的一个或多个特征可与任何其它实施例的一个或多个特征组合。

附图标记列表：

热交换器 1

上集流管 2

上部腔室 21

下部腔室 22

收集腔室 23

下集流管 3

热交换部 4

换热管 41

翅片 42

进口管 5

出口管 6

分隔板 7

开口 71

突出部 72

竖直板 73

竖直分隔板 8。