本发明涉及一种堆叠板热交换器，特别是允许在制冷剂和液相的冷却剂之间交换热量的冷凝器。
背景技术：
在该领域中，已知包括热交换管束的热交换器，所述热交换管束包括彼此平行堆叠的一系列板。所述板堆形成热交换表面，在所述热交换表面之间，制冷剂和冷却剂在交替层中通过流体通道回路流动。因此，所述板堆以这样的方式构造以便限定两个不同的回路：制冷剂回路和冷却剂回路。
已知的这种交换器包括进一步设置有用于制冷剂的瓶子和位于瓶子下游的过冷部分的交换器。
在此情况下，堆叠板被分成两部分，即冷却部分和过冷部分，并且设置有至少两个与瓶子连通的制冷剂流动端口。已知将这些端口布置在平行于所述堆叠板的纵向延伸方向的方向上。
然而，以这种方式定位流动端口的缺点是在所述板的表面上产生其中制冷剂流动以及因此制冷剂与冷却剂之间的热交换较低或者实际上不存在的区域。
技术实现要素：
本发明的目的之一是通过提出一种热交换器来解决上述问题，所述热交换器包括多个堆叠板，其旨在允许与所述板接触流动的第一流体和第二流体之间的热交换，所述交换器包括用于第一流体的瓶子，所述板设置有允许第一流体在所述板和所述瓶子之间流动的中间端口，所述中间端口布置在基本上横向于板的纵向主延伸方向的方向上。
因此，所述制冷剂的流动方向横向于中间端口对齐的方向，低热交换的区域受到限制。
根据可以一起或分开采用的不同实施例：
-所述板被构造成每个都限定两个部分，第一部分用于允许在第一流体进入瓶中之前在第一流体和第二流体之间交换热量，以及第二部分用于允许在第一流体已经进入瓶子之后所述第一流体和第二流体之间的热交换，所述中间端口布置在所述第一和第二部分之间，
-所述板的所述第一部分限定冷凝区域，并且所述第二部分限定过冷却区域，
-第一中间端口允许第一流体从冷凝区域流向瓶子，第二中间端口允许第一流体从瓶子流动到过冷区域，
-板还包括与第一和第二中间端口对齐的被称为通流端口的附加端口，
-被称为副板的至少一个板的通流端口被密封，以便允许所述第一流体在凝结区域中流过若干通路，
-瓶子沿所述板的所述主方向上延伸，
-所述热交换器设置有入口歧管和出口歧管，所述瓶子和所述歧管位于热交换器的同一侧(称为上侧)上，
-所述中间端口在所述第二流体的流动方向上是长方形的和/或细长的形状，
-所述中间端口中的每个具有在横向于所述纵向主延伸方向的方向上测量的宽度，所述宽度在所述第二流体的流动方向上在所述端口的实质上整个长度上减小。
附图说明
通过参照附图并阅读下面作为纯粹说明性而非限制性实例提供的本发明的至少一个实施例的详细说明性描述，本发明将被更清楚地理解，并且其它目的、细节、特征和优点将变得更清楚：
图1是根据本发明的热交换器的侧视图；
图2是在第一实施例中的根据本发明的热交换器的沿着横截面a-a的视图；
图3是在第二实施例中的根据本发明的热交换器的沿着横截面a-a的视图；
图4是在第一实施例中的根据本发明的第一类型的板的前面的一部分的透视图；
图5是在第一实施例中的根据本发明的第二类型的板的前面的一部分的透视图；
图6是在第一实施例中的根据本发明的第三类型的板的前面的一部分的透视图；
图7是根据本发明的设置有隔板的第四类型的板的前面的一部分的透视图；
图8是在第一实施例中的根据本发明的第二类型的板的前面的透视图；
图9是第一实施例中的第四类型的板的前面的透视图；
图10是在第二实施例中的根据本发明的第一类型板的透视图；
图11是在第二实施例中的根据本发明的第二类型的板的前面的一部分的透视图。
具体实施方式
本发明涉及一种用于在第一流体和第二流体之间交换热量的热交换器，特别是空调回路的冷凝器，更具体地在机动车辆中。
所述第一流体例如是制冷剂，例如已知名称为r134a的流体或已知名称为r1234yf的流体。热交换器被构造成使得所述第一流体以气相进入并以液相排出。例如，第二流体是可以与诸如乙二醇的防冻产品混合的冷却剂。换句话说，冷却剂可以是水和乙二醇的混合物。
如图2和3所示，所述交换器包括在堆叠方向5上堆叠的板3的管束1，以便限定用于所述第一流体和所述第二流体的通道7，9，所述流体彼此交换热量。有利地，给定板3与另一相邻板3限定用于第一流体的通道7，并与另一相邻板3限定用于第二流体的通道9。换句话说，第一流体通道7和第二流体通道9以交替方式彼此相继。在此情况下，所述管束1是平行六面体的形状。
换句话说，所述堆叠板3被设计成以便一起限定用于第一流体的流动的第一回路和用于第二流体的流动的第二回路，所述回路被设计成允许第一流体流动，避开第二回路，第二流体流动，避开第一回路。所述第一和第二回路分别包括第一流体通道7和第二流体通道9。
如图1所示，所述交换器还包括用于所述第一流体的瓶子11。在冷凝器的情况下，所述瓶子11被设计成分离所述制冷剂的气相和液相，从而仅允许液相流向瓶子11的下游。所述瓶子11还可以包括过滤器和/或干燥器以便过滤和/或干燥所述第一流体。
所述板3各自包括两个部分130和150，第一部分130，其设计成允许在第一流体进入瓶11之前在第一流体和第二流体之间进行热交换，以及第二部分150，其设计成允许在第一流体已经进入瓶子11之后，第一流体与第二流体之间的热量交换。
所述板3的所述第一部分130和第二部分150分别在所述管束中限定第一区域13和第二区域15。在冷凝器的情况下，所述第一区域13是冷凝区域，所述第一区域15是过冷却区域。注意的是，管束1被构造成使得第一流体不能直接在第一区域13的第一流体通道7和第二区域15的那些之间流动。
如图8和9所示，所述堆叠板3例如是矩形形状。所述板3各自包括下边缘31和上边缘32，并有利地沿所述边缘31，32之间的纵向主延伸方向延伸，所述纵向延伸方向有利地平行于瓶子的纵向延伸方向。所述下边缘31和上边缘32沿所述纵向主延伸方向彼此相反。所述板3还包括两个纵向边缘34，该纵向边缘在所述下边缘31和所述上边缘32之间纵向延伸。所述板3在其周边处还包括凸起边缘30。所述板3被设计成以布置成在所述凸起边缘30处彼此接触，例如钎焊。所述板3具有两个面，即前面和后面，所述凸起边缘30布置在每个板3的所述前面处。换句话说，所述凸起边缘30从每个板3的前面侧突出。
所述板3例如通过对轧制金属板(例如铝和/或铝合金)进行雕刻(chasing)、冲压和/或模制而获得。
关于所述第一流体，所述瓶11在上游与所述管束1的所述第一区域13连接，在下游与所述管束1的所述第二区域15连接。换句话说，所述热交换器以这样的方式构造，以使所述第一流体依次流过管束1的所述第一区域13、所述瓶子11和管束1的所述第二区域15。
所述热交换器包括用于第一流体19i的入口歧管，用于第一流体19o的出口歧管，用于第二流体的入口歧管18i以及用于第二流体的出口歧管18o。
如图1所示，有利地，所述歧管和瓶子11布置在热交换器的同一侧上。在此情况下，所述入口歧管和出口歧管位于上侧17上，例如靠近所述上侧17的相对拐角。
有利地，热交换器被构造成使得所述第一流体通过所述第一流体入口歧管19i进入所述管束1。所述第一流体接着流过第一区域13，然后流过瓶子11并返回到管束1，在那里它流过第二区域15。所述第一流体最终通过第一流体出口歧管19o离开所述管束1。
有利地，与第一流体不同，所述管束1被构造成使得所述第二流体不经过瓶子11而直接从所述第一区域130和第二区域150中的一个到另一个地流过管束1。在此情况下，第二流体的流动方向在整个管束1中基本相同。
瓶子11有利地平行于管束1的所述上侧17延伸。在此情况下，瓶子11位于所述歧管19i，19o之间。因此，取决于瓶11的可用长度，瓶11的横截面适于获得期望的体积。通过改变瓶子的横截面来改变瓶子11的体积的这种可能性意味着歧管19i，19o是更容易接近的。该构造允许高度集成并且使用容易制造的瓶子11。
所述热交换器还可以例如包括在所述上侧17上的加强板49。
如图2所示，所述管束1有利地限定若干通路，在此情况下为用于所述第一区域13中的所述第一流体的三个通路25a，25b，25c。所述通路25a，25b，25c被构造为使得所述第一流体依次从一个通路流向下一个通路，每个通路之间改变方向。第一流体的这样的流动有助于在限制压头损失的同时增加热交换，特别是当与每一通路相关联的通道的数量在第一流体的流动方向上从一个通路到下一个通路减少时，如果所述第一区域13例如是用于第一流体的冷凝区域。
有利地，所述通路25a，25b，25c的数量是奇数的，以便优化瓶子11和第一流体入口19i的相对位置。
所述热交换器在此情况下包括用于第一流体的收集器，该收集器构造成允许所述第一流体从所述第一流体通道7中的一个流动到下一个第一流体通道7，同时避开第二流体回路。类似地，所述热交换器1设置有用于第二流体的收集器，该收集器构造成允许所述第二流体从所述第二流体通道9中的一个流动到下一个第二流体通道9，同时避开第一流体回路。
所述收集器由所述板3设置有的端口限定。每个收集器布置成通过板3。特别地，每个收集器有利地具有平行于板3的堆叠方向5的纵向主延伸方向。换句话说，所述收集器平行于板3的堆叠方向5布置。更具体地，所述管束1包括用于第一流体进入第一区域13的入口收集器，称为主入口收集器51a，所述主入口收集器51a连接到第一流体入口歧管19i。所述管束1还包括用于使第一流体离开第一区域13的出口收集器，称为第一中间收集器55，连接到瓶子11。所述管束1还包括用于第二流体进入第一区域13的入口收集器，连接到第二流体入口歧管18i。
所述管束1还包括用于第一流体从瓶子11进入第二区域15的入口收集器，称为第二中间收集器51b，连接到所述瓶子11。所述管束1还包括用于第一流体离开所述第二区域15的出口收集器51c，称为主出口收集器51c，连接到第一流体出口歧管19o。所述管束1还包括用于第二流体的连接到第二流体出口歧管18o的出口收集器。
第一中间收集器55和第二中间收集器51b被布置在第一区域13和第二区域15之间的管束1中。
主入口收集器51a，主出口收集器51c，用于第二流体进入第一区域的入口收集器和用于第一流体离开第二区域的出口收集器都沿着管束1的侧边缘18布置，平行于板3的堆叠方向5。
注意到，主入口收集器51a连接到第一流体入口歧管19i和连接到管束1的第一区域13内的每个第一流体通道7二者。主出口收集器51c连接到第一流体出口歧管19o以及第二区域15内的每个第一流体通道7二者。
还注意到，第一中间收集器55允许第一流体从管束1的第一区域13流到瓶子11。第二中间收集器51b允许第一流体从瓶子11流到管束1的第二区域15中的每个第一流体通道7。
如图2所示，如果交换器具有若干通路，则所述管束1还包括第三中间收集器53，用于第一流体流过若干通路。所述第三中间收集器53被设计成允许第一流体直接在所述第三中间收集器53与第一区域13内的每个第一流体通道7之间流动。
第一、第二和第三中间收集器55，51b，53因此被布置在第一区域13和第二区域15之间的管束1中，彼此平行。
有利地，为了允许第一流体在第一区域13中流过多个通路，在此情况下，更具体地说，通过三个通路，主入口收集器51a和中间收集器53每个都包括分离隔板57。所述分离隔板57例如是在横向于所述收集器的纵向主延伸方向的取向上布置在所述收集器中的平坦壁。所述分离隔板57布置成以便将所述收集器的内部空间分隔成在所述收集器的纵向主延伸方向上彼此相反的纵向部分。所述分离隔板57构造成限制或实际上防止第一流体在收集器的所述两个部分之间的流动，所述部分通过所述分离隔板57彼此分离。
所述分离隔板57布置在每个收集器51a，53中，以在所述主入口收集器51a中的分离隔板57之一的位置和第三中间收集器53中的另一个分离隔板57的位置之间，由于在堆叠方向上的偏移，产生穿过若干通路25a，25b，25c的所述流动。每个分离隔板57构造成改变管束1的第一区域13中的所述第一流体的流动方向。
如图4至9所示，每个板3包括若干端口，每个端口对应于管束1的一个收集器。注意到，所述端口在每个板3上相同地布置，使得当板3彼此堆叠时，每个板3的所述端口的重叠限定了管束1的每个收集器。
特别地，所述板3包括第一中间端口75和第二中间端口69b，所述第一中间端口75和第二中间端口69b都允许第一流体在所述板3和所述瓶11之间流动。所述第一中间端口75对应于收集器55，而所述第二中间端口69b对应于收集器51b。
根据本发明，所述第一中间端口69b和第二中间端口75在基本上横向于和/或正交于板3的纵向主延伸方向的方向上对齐。换句话说，所述第一端口69b和第二端口75是以大致横向于和/或正交于第一流体的大体和/或平均流动方向的直线为中心。
在具有若干通路的热交换器的情况下，板3还包括被称为第三中间端口73的附加端口73，所述第三中间端口73允许穿过所述通路的流动并与所述第一中间端口75和第二中间端口69b对齐。所述第三中间端口73在此情况下对应于第三中间收集器53。
所述中间端口69b，75，73沿基本上横向于或正交于第一流体的大体流动方向的直线的对齐有助于避免产生一个或若干区域，在该区域处流动以及因此交换热量很低，确实不存在。所述中间端口69b，75，73的该布置允许通过最大化热交换面积来更好地利用空间。
所述中间端口69b，73，75有利地为长方形的并且在板3的纵向延伸方向上呈细长形状。每个所述中间端口69b，73，75有利地在所述端口的彼此相反的两个中心端部之间在所述板的主延伸方向上延伸。所述中间端口69b，73，75具有在横向于所述纵向主延伸方向的方向上测量的宽度，该宽度几乎在两个纵向端部之间的端口的整个长度上减小。具有最大宽度的端口的部分在第二流体的流动方向上位于具有最小宽度的端口的部分的上游。
换句话说，所述中间端口69b，75，73是球形的，最宽的部分位于所述第二流体的流动方向上的最窄部分的上游。
所述中间端口69b，75，73的该形状有助于减少由在所述中间端口69b，75，73处在板3上的第二流体的流动所产生的压头损失。
所述板3包括若干类型的板3，包括图4，图6和图9中所示的主板3a以及图5，图7和图8中所示的副板3b。所述主板3a被设计为使得第一流体在它们的前面上流动，第二流体在它们的背面上流动。所述副板3b被设计成使得第二流体可以在它们的前面上流动，并且第一流体可以在它们的背面上流动。交替一个主板3a与一个副板3b允许该板的堆叠形成所述第一流体回路和第二流体回路。
所述板3成对使用，每对板3包括一个主板3a和一个副板3b。
特别地，关于第一流体回路，每个第一流体通道7由一个主板3a的前面与一个副板3b的背面之间的流动空间限定，所述两个主板3a和副板3b板彼此相邻。关于第二流体，每个第二流体通道9由一个副板3b的前面和一个主板3a的背面之间的流动空间限定，所述两个主板3a和副板3b邻近彼此。
在副板3b的情况下，第一中间端口73、第二中间端口69b和第三中间端口75中的每个分别位于形成圆顶区域73'，69b'和75'的压制区域中，所述圆顶区域73'，69b'和75'中的每个布置在形成板的底部的平坦区域67内。此外要注意到，每个副板3b被设计为使得所述第二流体可以在所述板的前面上在围绕每个端口73，69b，65的所述圆顶区域73'，69b'和75'之间的平坦区域67处流动并且直接从所述副板3b的第一部分130流动到第二部分150。换句话说，所述副板3b被设计成使得所述第二流体可以在其前面上从所述板的第一部分130流动到所述板的第二部分150，绕过端口73，69b，75中的每个并且因此没有流入收集器51b，55和53。
所述副板的所述三个圆顶区域69b'，75'和73'预期分别与相邻的主板3a的平坦区域69b”，75”和73”相对应。换句话说，所述圆顶区域69b'，75'和73'，以及所述平坦区域69b”，75”和73”预期一旦板3彼此堆叠就相互接触。
在每个主板3a中，所述中间端口69b，75和73每个都分别布置在所述平坦区域69b”，75”和73”内。有利地，所述平坦区域69b”，75”和73”每个都具有基本上等同于每个中间端口的形状和稍微大于每个中间端口的尺寸。换句话说，在主板3a上，所述平坦区域69b”，75”和73”每个都围绕相应的中间端口69b，75和73。
所述主板3a的所述平坦区域69b”，75”和73”在形状和尺寸上与所述副板3b的圆顶区域69b'，75'和73'基本相同，以便于平坦区域69b”，75”和73”以及圆顶区域69b'，75'和73'结合在一起。
特别地，每个副板3b的所述圆顶区域69b'，75'和73'的前面被构造成与相邻的主板3a的平坦区域69b”，75”和73”的区域的背面接触。
主板3a可进一步区分为图4中所示的第一类型3a'的主板和图6中所示的第二类型3a”的主板。将一个副板3b与一个第一类型3a'的主板组合可以形成第一类型对。将一个副板3b与第二类型3a”的一个主板组合可以形成第二类型对。
第一类型的板对被构造成允许第一流体流过通路25a和25b，甚至25c。第二类型的板对构造成允许第一流体在通路25c处在第一和第三中间收集器53，55之间流动。换句话说，通路25a和25b包括成对的第一类型的板3，而通路25c包括至少一对第二类型的板3，以及可选地第一类型的板对。
注意到，副板3b有利地在所有的通路中是相同的，因此，除非设置有隔板57，否则板对3的类型是不重要的，如下面更详细讨论的。
在两种类型的对中，主板3a在其前面上设置有压制区域，该压制区域由圆顶区域65形成，该圆顶区域用于与副板3b的背面，在后者的平坦区域67处，接触。注意到，主板3a的圆顶区域65在中间端口69b，75，73处布置在所述板3a的第一部分130和第二部分150之间。类似地，副板3b的平坦区域67布置在部分130和部分150之间。
特别地，所述圆顶形区域65在基本上横向方向上从主板3a的侧边缘34中的一个侧边缘延伸到侧边缘34中的另一个，以使防止所述第一流体直接从第一区域13到第二区域15。
第一种类型的对中，第一类型3a'的主板的所述圆顶区域65和副板的平坦区域67被设计为使得当被结合在一起时，它们防止第一流体在第一部分13和第二中间端口69b二者与第一中间端口75之间的流动，同时允许第一流体在第一区域13和端口73之间以及第二中间端口69b和第二区域3之间流动。
换句话说，第一类型3a'的主板的所述圆顶区域65和副板3b的所述平坦区域67被设计成使得当它们结合在一起时，它们防止第一流体在管束1的第一区域13和第一和第二中间收集器55，51b之间流动。
更具体地说，在第一类型的成对的板3中，所述圆顶形区域65首先绕过平坦区域69b”和所述第二中间端口69b，从而将所述第二中间端口69b与第一部分13隔离，然后端口75和平坦区域75”完全被圆顶区域65包围，使得所述端口75被设计成与第一部分13和第二部分15都隔离。最后，圆顶区域65绕过平坦区域73”和第三中间端口73，从而将所述第三中间端口73与第一类型3a'的主板的第二部分15分开。
成对的第二类型，即在最终通路25c中布置的那些与成对的第一类型不同在于，在此情况下，第二类型3a”的主板的所述圆顶区域65这时被设计成使得在与副板3b的平坦区域67结合在一起时，它允许第一流体直接在第一区域13和第一中间收集器55之间流动。换句话说，第二类型的主板3a”设计成以便在第一区域13和瓶子11之间提供通道。
更具体地，在第二类型的成对的板中，第二类型3a”的主板的所述圆顶形区域65首先绕过平坦区域69b”和所述第二中间端口69b，以使得隔离所述第二中间端口69b与第一部分13。平坦区域75”和第一中间端口75然后通过圆顶区域65与第二类型3a”的主板的第二部分15分离。最后，平坦区域73”和第三中间端口73也通过所述圆顶区域65与第二类型3a”的主板的第二部分15分离。
在图7中，副板3b与图5中所示的不同之处在于，端口73在此情况下设置有所述分离隔板57之一。有利地，在具有多于一个通路的热交换器中，所述管束1包括至少一个这样的板3。注意到，分离隔板57例如与圆顶区域73'是一体的。
第二流体的流动不受该对板3的类型的影响。相同类型的通道被限定为将来自于第二流体入口收集器的第二流体引导到第二流体出口收集器。
一般来说，观察到一对板内的每种流体的流动受到一个板3的圆顶区域的前面与相邻板3的平坦区域的背面之间的接头的约管束，所述流体被迫绕过所述接头。换句话说，圆顶区域之一与平坦表面之间的接触区域对于所述第一流体和第二流体是不可接近的。
还注意到，所述圆顶区域65被设计成防止第一流体从一个收集器直接流向另一收集器。换句话说，圆顶区域65进一步被设计成防止第一流体在给定对的两个板3之间从一个中间端口流到另一个中间端口，除了在成对的第二类型处之外。
此外，所述板3可以在板的底部设置波纹状部77，其被布置成以便在流体和/或板3之间的接触点产生扰动。因此所述波纹状部有助于改善第一流体和第二流体之间的热交换。
替代地，如图2所示，热交换器的第一区域13限定了单通路构造。在此情况下，通过仅使用如图7所示的都设置有分离隔板57的副板3b和如图6所示的第二类型3a”的主板，获得了该构造。
作为变型，如图10和11所示，可以使用没有设置第三中间端口的板3。
有利地，单通路热交换器的其它特征与三通路热交换器的特征类似。