换热系统及其换热器的制作方法

本申请涉及换热系统领域，尤其涉及一种换热系统及其换热器。

背景技术：

随着新能源汽车的高速发展，主机厂对空调和热泵系统的尺寸、重量的要求越来越严格，这就要求开发尺寸、重量更小的换热器部件。

现有技术中采用同轴换热器来提高系统的制冷效率，实现汽车空调系统的节能降耗。同轴换热器将两根同轴同心的管子采用套管的方式结合，使两根管子内流通具有温度差的两种换热介质，两种换热介质通过内外管相互换热，该种结构占用空间大。

技术实现要素：

本申请提供一种换热系统及其换热器，以解决相关技术中的不足。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种换热器，包括换热管及与所述换热管的端部连接的集流装置，沿所述换热管的宽度方向，所述换热管设有一层多个平行排列的第一换热通道和两层多个平行排列的第二换热通道，所述第一换热通道和第二换热通道沿所述换热管的长度方向延伸并贯通所述换热管两端，沿换热管的厚度方向，一层所述第一换热通道位于两层所述第二换热通道中间；

所述集流装置包括与所述第一换热通道连通的第一集流管，及与所述第二换热通道连通的第二集流管。

进一步地，所述第一换热通道的断面和/或第二换热通道的断面为近似圆形、圆形、三角形、菱形或正方形，所述第二换热通道的断面面积大于所述第一换热通道的断面面积。

进一步地，所述第二集流管包括连通所述第二换热通道的腔体，所述腔体包括开口部，所述开口部位于所述第二集流管靠近所述换热管一侧的侧壁上，所述第二集流管通过所述开口部与所述换热管的端部连接。

进一步地，所述第一集流管靠近所述换热管一侧的管壁上设有连通部，所述第一集流管通过所述连通部与所述第一换热通道连通，所述第一集流管沿第一换热介质流动方向的一端封闭，另一端设有第一换热介质进出口。

.根据权利要求所述的换热器，其特征在于，所述换热管与所述集流装置连接的端部部分向外延伸形成延伸部，所述延伸部形成于所述两层第二换热通道之间，所述第一换热通道的开口位于所述延伸部的端面，所述延伸部端部与第一集流管连接，使得所述第一换热通道和第一集流管连通形成第一换热介质的流道。

进一步地，至少部分所述第一集流管位于所述第二集流管内，使得所述连通部位于第二集流管的腔体内，所述第一集流管通过所述连通部与所述换热管的延伸部连接，所述第一换热介质进出口位于所述第二集流管外。

进一步地，所述第二集流管与所述换热管的端部连接，并与所述第二换热通道的开口连通，形成流通第二换热介质的流道；所述延伸部贯穿所述第二集流管，使得所述第一换热通道位于所述第二集流管的外侧，所述第一集流管通过所述连通部与所述换热管的延伸部连接，使得所述第一集流管位于所述第二集流管远离所述换热管一侧的外侧。

进一步地，所述换热管与所述集流装置连接的端部部分向内延伸形成容置部，所述容置部形成于所述两层第二换热通道之间，所述第一集流管嵌设在所述容置部内，所述第一换热通道的与第一集流管连接，使得所述第一换热通道和第一集流管连通形成第一换热介质的流道。

进一步地，所述第二集流管与所述换热管的端部连接，并与所述第二换热通道连通，形成流通第二换热介质的流道；所述第一集流管位于所述第二集流管靠近所述换热管一侧的外侧。

进一步地，所述第二集流管沿第二换热介质流动方向的一端设有第二换热介质进出口，所述第一集流管沿第一换热介质流动方向设有第一换热介质进出口，所述第二换热介质的进出口与所述第一换热介质进出口开口方向相反。

进一步地，所述换热管为一体结构，所述第一换热通道及第二换热通道形成于所述换热管的内部；或者

所述换热管包括一个第一换热管及两个第二换热管，所述一个所述第一换热管位于两个所述第二换热管之间、并与两个所述第二换热管贴合固定；所述第一换热通道形成于所述第一换热管内，所述第二换热通道形成于所述第二换热管内。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种换热系统，包括本申请第一方面提供的换热器。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请通过在换热管上设置一层第一换热通道及两层第二换热通道，且第一换热通道位于两层第二换热通道之间，增大了换热介质的换热面积，缩短换热通道长度，使得所述换热器结构紧凑，减小换热器占用空间。

附图说明

图1是现有技术中同轴换热器的结构示意图。

图2是本申请一示例性实施例示出的一种换热器的结构示意图。

图3是本申请一示例性实施例示出的一种换热器中换热管的结构示意图。

图4是本申请一示例性实施例示出的一种集流装置的结构示意图；图4(a)是第二集流管的结构示意图，图4(b)是第一集流管的结构示意图，图4(c)是第一集流管与第二集流管组装的示意图。

图5是本申请一示例性实施例示出的一种集流装置中换热管与第一集流管连接的结构示意图。

图6是本申请另一示例性实施例示出的一种集流装置的结构示意图。

图7是本申请另一示例性实施例示出的一种换热器的爆炸示意图。

图8是本申请另一示例性实施例示出的一种换热器的爆炸示意图。

图9是图7、图8中所述一种换热器的结构示意图；图9(a)是换热器的爆炸示意图，图9(b)是换热器的组装示意图。

图10是本申请一示例性实施例示出的一种换热器的组装示意图。

图11是本申请另一示例性实施例示出的一种换热器的示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。多个表示两个或两个以上。

在不冲突的情况下，本申请中的各实施方式可以互为补充。

图1是现有技术中同轴换热器的结构示意图。如图1所示，套管1与套管2同轴设置，套管1内用于流通高温高压的第一换热介质(如氟利昂等液态冷媒)，套管2内用于流通低温低压的第二换热介质(如氟利昂等气态冷媒)，第一换热介质与第二换热介质在同轴换热器内通过相互传热来提高制冷效率。或者，在上述套管1内也可流通第二换热介质、对应的套管2流通第一换热介质。这样使得同轴换热器的第二换热介质侧流通面积小、流通阻力大，通常的解决方案为：1、增加换热器长度，但容易增加冷媒泄露点，且增加了装车难度；2、增大同轴管的断面面积来增大第二换热介质侧的换热面积，但会增大换热器系统的体积；3、采用管内侧加肋的方式来增大换热面积，但这样会增大第二换热介质流动阻力。

因此，本申请提供一种换热系统及其换热器，可增大第二换热介质换热面积，减短换热器的管路，提高制冷效率。为对本申请进行进一步说明，提供下列实施例：

本申请提供一种换热系统，可应用于汽车空调等领域。所述换热系统包括换热器，如图2及图3所示，该换热器包括换热管4及与所述换热管4的端部45连接的集流装置3。所述换热管4可以呈扁管状，所述换热管4可以是一体结构，也可以是分体机构，容后详述。沿所述换热管4的宽度方向，所述换热管4上形成有两个或两个以上微通道，该微通道构成用以流通第一换热介质的第一换热通道42，以及用以流通第二换热介质的第二换热通道41。所述第一换热通道42和第二换热通道41沿所述换热管4的长度方向延伸并贯通所述换热管4两端，所述第一换热通道42的断面和/或第二换热通道41的断面为近似圆形(如椭圆、边缘不规则的圆形)、圆形、三角形、菱形或正方形。所述的第二换热介质及第一换热介质可以是同一种换热介质，例如气态二氧化碳及液态二氧化碳；当然，所述第二换热介质及第一换热介质也可以是两种不同的换热介质。在本实施例中，所述第二换热介质与所述第一换热介质可以是逆流布置，也可以是顺流布置。

在本实施例中，所述换热管4为一体结构的扁管，其内设有三层微通道，所述微通道可在所述第换热管4上通过机械加工成型。其中一层微通道由两个或两个以上并排设置的微通道构成。一层与换热管4长度方向平行的多个平行排列的微通道作为所述第一换热通道42，另外两层与换热管4长度方向平行的多个平行排列的微通道作为所述第二换热通道41。如图3所示，所述一层第一换热通道42位于所述两层第二换热通道41中间，所述一层第一换热通道42与所述两层第二换热通道41平行中间，且沿所述换热管4的厚度方向上下叠层设置。

以二氧化碳作为冷媒为例，第一换热介质为气态二氧化碳，第二换热介质为液态二氧化碳。所述第一换热通道42内可流通高温的第一换热介质，所述第二换热通道41内可流通低温的第二换热介质，两层第二换热通道41分别与一层第一换热通道42进行热交换。由于第一换热通道42及第二换热通道41均包括两个或两个以上的微通道，多个微通道可使得第二换热介质与第一换热介质在所述换热管4内分布更加均匀，能够增大了换热器4的有效换热面积。在冷媒流量一定时，多个微通道分别流通第二换热介质，大大降低了第二换热介质的流动速度。采用二氧化碳作为换热介质时，由于第二换热介质为气态，传热系数低，呈排设置的第二换热通道41可增大换热面积，可有效提高第二换热介质的换热量。同时，第二换热通道41位于第一换热通道42的两侧，可使得两侧的第二换热介质传热系数相当，有利于传热能力最大化。此外，设置所述第二换热通道41的断面面积大于所述第一换热通道42的断面面积，第二换热介质采用气态冷媒时，较大的流通断面面积可降低第二换热介质的流动速度，从而降低第二换热介质的流动阻力，进而降低第二换热介质在换热器中的压降。

图4是本申请一示例性实施例示出的一种集流装置的结构示意图。结合图2及图4所示，所述换热管4的两端均设有所述集流装置3，该集流装置3与换热管4连接时设于所述换热管4的外侧壁上，该换热管4的端部45位于该集流装置3内，可利用钎焊固定二者。如图4(a)至图4(c)所示，所述集流装置3包括第一集流管31及第二集流管32，所述第一集流管31与上述第一换热通道42连通，所述第二集流管32与上述第二换热通道41连通。第二换热介质从一个所述集流装置3的第二集流管32进入换热管4，并从另一个所述集流装置3的第二集流管32流出；同理，第一换热介质则对应两个所述第一集流管31完成流入与流出。

进一步地，所述第二集流管32可以呈长方体，当然也可以是其他形状，例如圆柱、棱柱等。所述第一集流管31与所述第二集流管32与所述第一换热管6连通的部分位于所述第二集流管32内。所述第二集流管32包括用于连通所述第二换热通道41的腔体321，该腔体321由该第二集流管32和与第二集流管连接的所述换热管4的一个侧面形成，并位于所述第二集流管32内。所述第二集流管32与所述换热管4连接时，所述第二换热通道41与所述腔体321连通。所述第二换热介质可从该腔体321进入换热管4的两层第二换热通道41内，或者第二换热介质从两层第二换热通道41汇聚在所述腔体321内。

具体的，所述第二集流管32沿第二换热介质流动方向的一端设有第二换热介质进出口323，通过该第二换热介质进出口323可将第二换热介质导入或导出。所述第二集流管32靠近所述换热管4一侧的管壁上设有开口部322，所述开口部322与所述腔体321连通，所述第二集流管32通过所述开口部322与所述换热管4的端部45卡接连接，可通过焊接将二者固定。如图4(a)至图4(c)所示，本实施方式中，可使集流装置3结构紧凑，有利于减小换热器的体积。

至少部分所述第一集流管31位于所述第二集流管32的腔体321内，使得所述连通部311位于第二集流管32的腔体321内，所述第一集流管31通过所述连通部311与第一换热通道42连接，所述第一换热介质进出口312位于所述第二集流管32外。所述第一集流管31与所述第一换热通道42连通的部分位于所述腔体321内，相比于现有技术具有结构紧凑的优点。同时，在提高换热器的耐压强度前提下，可缩小换热器的尺寸和重量，从而减小冷媒充注量。此外，采用上述换热管4及集流装置3的结构可减小换热器的体积，使其结构更加紧凑集中，从而占用空间小，管路更容易布置，更容易排查冷媒泄露点。

具体的，所述第一集流管31垂直于轴线方向的横截面呈圆形，由于第一集流管31内通常用以流通高温高压换热介质，需较高的强度，采用横截面呈圆形的第一集流管31，采用小直径结构具有强度高的优点。所述第一集流管31靠近所述换热管4一侧的管壁上设有连通部311，所述连通部311与所述第一换热管上的第一换热管6连通。所述连通部311可以是形成于所述第一集流管31靠近所述换热管4一侧的管壁上的开口结构，或者形成于所述第一集流管31上的多个对应所述第一换热管6上的第一换热通道61的多个连接口。所述第一集流管31沿第二换热介质流动方向的一端设有第一换热介质进出口312，所述第一换热介质进出口312位于第二集流管32外。所述第二换热介质的进出口323与所述第一换热介质进出口312开口方向相反。所述第一集流管31可以是呈管状，其一端封闭，另一端为开口用以供第一换热介质流入或流出。所述第一集流管31的密封端可以通过设置一可拆卸密封件312，该可拆卸密封件312可以是设于所述第一集流管31端部的堵头。当然，所述第一集流管31的密封端也可以在第一集流管31生产时直接密封。采用本实施方式，方便所述集流装置的制造与组装，可降低生产成本。

图5是本申请一示例性实施例示出的一种集流装置中换热管与第一集流管连接的结构示意图。如图3及图5所示，所述换热管4与所述集流装置3连接的端部45(两端)向外延伸形成有延伸部43(长约为10mm-15mm)，所述延伸部43形成于所述两层第二换热通道41的开口之间。所述第一换热通道42的开口位于所述延伸部43的端面，所述延伸部43与所述第一集流管31连通形成第一换热介质的流道。所述换热管4的端部45为平面，所述延伸部43在所述端部45上延伸一定距离，使得该延伸部43可与置于所述第二集流管32内的部分所述第一集流管31连通。

图6是本申请另一示例性实施例示出的一种集流装置的结构示意图。如图6所示，本实施例为上述实施例中集流装置3的变形实施例。在本实施例中，所述集流管同样包括第一集流管31及第二集流管32，该第二集流管32与所述换热管4的端部45连接，不同的是该第一集流管31设于所述第二集流管32外侧。

在一实施例中，所述第一集流管31位于所述第二集流管32远离所述换热管4的一侧的外侧。所述延伸部43贯穿所述第二集流管32，所述第一集流管通过所述连通部311与所述换热管4的延伸部43连接。所述第二集流管32包括与所述第二换热通道41连通的腔体321，该腔体321包括开口部322，所述开口部322位于所述第二集流管32靠近所述换热管4一侧的侧壁上。所述第二集流管32通过所述开口部322连接在所述换热管4的外侧壁上。

进一步地，所述第二集流管32还包括用于密封所述腔体321的端盖324。在图6所示的实施例中，两个所述端盖324在第二集流管32的轴向上对称设置，以密封所述腔体321的两端部(图4所示第二集流管32可以一体结构)。其中一个端盖324上设有与所述腔体321连通的导管323，流经腔体321内的第二换热介质通过导管323导出或从该导管323导入。所述端盖324可与所述第二集流管32及所述端盖324焊接固定。

所述第一集流管31可以固定在所述第二集流管32远离所述换热管4的侧壁上，也可以与所述第二集流管32固定连接，所述第二集流管32延伸出所述第二集流管32远离所述换热管4的侧壁(见图10)。所述第一集流管31的管壁上设有连通部311，所述连通部311(可与图4中连通部311相同)与所述第一换热介质通道连接。在本实施例中，所述第一集流管31可以是呈管状，其一端密封，另一端开口用以流入或流出第一换热介质；该第一集流管31的封闭端可以通过设置一可拆卸密封件312，该可拆卸密封件312可以是设于所述第一集流管31端部的堵头312。当然所述第一集流管31的密封端也可以在第一集流管31生产时直接密封(如图4b所示)。采用本实施方式，方便所述集流装置的制造与组装，可降低生产成本。

由上述实施例可知，本申请的该集流装置3将第一就流管31与第二集流管32结合，相比于现有技术具有结构紧凑的优点。同时，在提高换热器的耐压强度前提下，可缩小换热器的尺寸和重量，从而减小冷媒充注量。此外，采用上述换热管4及集流装置3的结构可减小换热器的体积，使其结构更加紧凑集中，从而占用空间小，管路更容易布置，更容易排查冷媒泄露点。

图7是本申请另一示例性实施例示出的一种换热器的爆炸图。如图7所示，本实施例中换热器与上述实施例中换热器的区别在于换热管4的结构不同，采用单体换热管组合替换上述一体结构的换热管。所述换热管4包括一个第一换热管6及两个第二换热管5。一个所述第一换热管6位于两个第二换热管5之间，按上下方向叠层设置。一个所述第一换热管6位于两个所述第二换热管5之间，可实现一层第一换热介质通道61与两层第二换热介质通道51同时实现热交换。采用这种方式设置换热管4便于生产加工，扁管的加工工艺相对成熟，相比于同轴管具有加工难度小、成本低的优点。图7为所述换热器4与图6所示集流装置3配合的换热器爆炸图，图8为所述换热器4与图4所示集流装置3配合的换热器爆炸图。在图8所示的集流装置3中，所述第一集流管31封闭端可设置密封件312，所述第二集流管32上也可设置端盖324及导管323。

如图9(a)所示，两个第二换热管5及一个第一换热管6为单个的独立体，均呈扁管状，三者可通过钎焊的方式固定连接，从而形成图9(b)所示的换热器。采用本实施方式，方便所述集流装置的制造与组装，可降低生产成本。沿所述换热管4的宽度方向，所述第一换热管6具有多个平行间隔排列的第一换热通道61，所述第二换热管5具有多个平行间隔排列的第二换热通道51。所述第一换热通道61与第二换热通道51是微通道，用于流通换热介质，所述微通道可在所述第一换热管6及第二换热管5上通过机械加工成型。换热管4与图6所述集流装置3组装后如图10所示。

在本实施例中，所述第一换热通道61用于流通第一换热介质，所述第二换热通道51用于流通第二换热介质。所述第二换热介质及第一换热介质可以是同一种换热介质，例如气态二氧化碳及液态二氧化碳；当然，所述第二换热介质及第一换热介质也可以是两种不同的换热介质。在本实施例中，所述第二换热介质与所述第一换热介质可以是逆流布置，也可以是顺流布置。

以二氧化碳冷媒为例，第一换热介质为气态二氧化碳，第二换热介质为液态二氧化碳。所述第一换热通道61内可流通高温的第一换热介质，所述第二换热通道51内可流通低温的第二换热介质，两层第二换热通道51分别与一层第一换热通道61进行热交换。由于第一换热通道61及第二换热通道51均包括两个或两个以上的微通道，多个微通道可使得第二换热介质与第一换热介质在所述换热管4内分布更加均匀，能够增大了换热器4的有效换热面积。在冷媒流量一定时，多个微通道分别流通第二换热介质，可大大降低第二换热介质的流动速度。采用二氧化碳作为换热介质时，由于第二换热介质为气态，换热系数低，按层设置的第一换热管6与第二换热管5可增大两种换热介质的换热面积，可有效提高两种换热介质的换热量。同时，第二换热通道51位于第一换热通道61的两侧，可使得两侧的第二换热介质换热系数相当，有利于换热能力最大化。

此外，设置所述第二换热通道51的断面面积大于所述第一换热通道61的断面面积，第二换热介质采用气态冷媒时，较大的流通面积可降低第二换热介质的流动速度，从而降低第二换热介质的流动阻力，进而降低第二换热介质在换热器中的压降。

如图9(b)所示，位于所述换热管4的同一端方向上，所述第一换热管6的端部比所述第二换热管5的端部长出部分的长度范围为10mm-15mm。所述长出部分可以贯穿图10所示的第二集流管32，将所述腔体321分为上部及下部，然后与第一集流管31连接。所述第一换热管6与设置于所述第二集流管32的外侧第一集流管31连通，用以流通第一换热介质，两个第二换热芯体5分别与腔体321的上部及下部连通，用以流通第二换热介质。或者，所述长出部分可以与图4所示的第一集流管31连接。

图11是本申请另一示例性实施例示出的一种换热器的示意图。如图11所示，本实施例中换热器与上述实施例中换热器的区别在于换热管4及集流装置3的结构不同。本实施例中换热管4未采用凸出的延伸部43结构，而是采用一种内凹的结构，所述换热管4是单体结构或是有三个换热管焊接而成均适用。而所述集流装置3依然采用第一集流管31及第二集流管32，所不同的是所述第一集流管31位于所述第二集流管32的左侧，该第一集流管31与所述换热管4接触。并且，所述第一集流管31位于所述第二集流管32的外侧，所述第一换热通道42无需贯穿所述第二集流管32。

具体的，所述换热管4与所述集流装置3连接的端部部分向内延伸形成容置部44，所述容置部44形成于所述两层第二换热通道41的开口之间。所述容置部44为形成于所述两层第二换热通道44内的空间，所述第一集流管31嵌设在所述容置部44内，所述第一换热通道42的开口与第一集流管31连接，使得所述第一换热通道42和第一集流管31连通形成第一换热介质的流道。所述第一集流管31位于所述第二集流管32靠近所述换热管4一侧的外侧。所述第二集流管32与所述换热管4的端部连接，并与所述第二换热通道41的开口连通，形成流通第二换热介质的流道。本实施例所示换热器的工作原理与上述各实施例相同，在此不再赘述。

由上述实施例可知，本申请通过设置多个第二换热介质通道及多个第一换热介质通道以增加换热面积，不但可降低第二换热介质的流动速度，还可以缩短换热器的长度、使得所述换热器结构紧凑，减小换热器的体积及占用空间。将第一换热介质通道设于第二换热介质通道之间，第一换热介质通道两侧的传热比相当，可提高换热效率。设置的集流装置则进一步缩小了换热器的尺寸和重量，使换热器结构更紧凑，可达到减少冷媒充注量的效果。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。