用于CO2热泵热水器的单元式叉流微通道气体冷却器的制作方法

本发明涉及家用或商用热泵热水器中的气冷器，尤其涉及一种用于co2热泵热水器的单元式叉流微通道气体冷却器。

背景技术：

气冷器是跨临界二氧化碳热泵热水器系统中的重要组成部分，其换热性能的好坏对热泵系统的性能有直接影响。现阶段的二氧化碳热泵中，气冷器大多采用套管式或缠绕式，还有少量的平行流微通道形式，其占地面积较大，换热效果不佳。

二氧化碳气冷器由于其特殊的跨临界循环，在超临界态密度比较大但粘度比较小，而且不发生相变，所以可以利用比表面积很大的微通道换热器来强化换热效果，又不会造成很大的压力损失。但最新的研究发现，除了临界状态点附近，气冷器的传热阻力主要在水侧，加上二氧化碳的定压比热容会在临界点附近急剧增大，但临界温度一般低于40℃，普通换热器一般比表面积比较小，传热接触面也比较小，出水温度和换热效率会受到严重影响。因此需要一种提高气冷器出水温度和换热效率的新型气冷器结构形式。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于co2热泵热水器的单元式叉流微通道气体冷却器，本气体冷却器克服传统换热器的缺陷，减少热损失，提高换热效率，实现二氧化碳热泵热水器中气冷器的高效换热，满足热水器不同用水量和用水温度的需求。

为解决上述技术问题，本发明用于co2热泵热水器的单元式叉流微通道气体冷却器包括流入分液管、流出集液管、蛇形微通道扁管板、上下盖板、前后盖板、两侧弧形封盖、进水接口和出水接口，所述流入分液管和流出集液管安装在所述蛇形微通道扁管板的两端形成co2的流路；所述两侧弧形封盖与上下盖板以及前后盖板相连构成壳体，所述蛇形微通道扁管板位于所述壳体内，所述进水接口和出水接口分别安装于前盖板和后盖板的一端，并且进水接口与一侧的弧形封盖在同一侧，出水接口与另一侧的弧形封盖在同一侧，所述蛇形微通道扁管板与壳体之间形成蛇形的多壳程水流环路。

进一步，所述流入分液管和流出集液管分别与蛇形微通道扁管板的两端相连，形成co2的微通道流道，高温的co2流入分液管经分流后进入蛇形微通道扁管板，放热后经所述流出集液管排出。

进一步，水由所述进水接口流入所述壳体，在蛇形微通道扁管板与上下盖板以及两端弧形封盖之间形成的蛇形多壳程水流环路中流动，水与蛇形微通道扁管板内的co2形成间壁式垂直交叉的流动并进行换热，水吸热升温后由所述出水接口流出。

进一步，所述蛇形微通道扁管板的厚度小于所述流入分液管和流出集液管的管径。

进一步，所述蛇形微通道扁管板内的微通道为4～8条。

进一步，若干气体冷却器通过前一气体冷却器的出水接口连接后一气体冷却器的进水接口、前一气体冷却器的流出集液管连接后一气体冷却器的流入分液管实现串联连接，或若干气体冷却器通过各进水接口连通、各出水接口连通、各流入分液管连通、各流出集液管连通实现并联连接。

由于本发明用于co2热泵热水器的单元式叉流微通道气体冷却器采用了上述技术方案，即本气体冷却器包括流入分液管、流出集液管、蛇形微通道扁管板、上下盖板、前后盖板、两侧弧形封盖、进水接口和出水接口，流入分液管和流出集液管安装在蛇形微通道扁管板的两端形成co2的流路，两侧弧形封盖与上下盖板以及前后盖板相连构成壳体，蛇形微通道扁管板位于壳体内，进水接口和出水接口分别安装于前盖板和后盖板的一端，并且进水接口与一侧的弧形封盖在同一侧，出水接口与另一侧的弧形封盖在同一侧，蛇形微通道扁管板与壳体之间形成蛇形的多壳程水流环路。本气体冷却器克服传统换热器的缺陷，减少热损失，提高换热效率，实现二氧化碳热泵热水器中气冷器的高效换热，满足热水器不同用水量和用水温度的需求。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明用于co2热泵热水器的单元式叉流微通道气体冷却器结构示意图；

图2为图1的a-a向视图。

具体实施方式

实施例如图1和图2所示，本发明用于co2热泵热水器的单元式叉流微通道气体冷却器包括流入分液管1、流出集液管2、蛇形微通道扁管板3、上下盖板4、5、前后盖板6、7、两侧弧形封盖8、9、进水接口10和出水接口11，所述流入分液管1和流出集液管2安装在所述蛇形微通道扁管板3的两端形成co2的流路；所述两侧弧形封盖8、9与上下盖板4、5以及前后盖板6、7相连构成壳体，所述蛇形微通道扁管板3位于所述壳体内，所述进水接口10和出水接口11分别安装于前盖板6和后盖板7的一端，并且进水接口10与一侧的弧形封盖8在同一侧，出水接口11与另一侧的弧形封盖9在同一侧，所述蛇形微通道扁管板3与壳体之间形成蛇形的多壳程水流环路。

优选的，所述流入分液管1和流出集液管2分别与蛇形微通道扁管板3的两端相连，形成co2的微通道流道，高温的co2流入分液管1经分流后进入蛇形微通道扁管板3，放热后经所述流出集液管2排出。

优选的，水由所述进水接口10流入所述壳体，在蛇形微通道扁管板3与上下盖板4、5以及两端弧形封盖8、9之间形成的蛇形多壳程水流环路中流动，水与蛇形微通道扁管板3内的co2形成间壁式垂直交叉的流动并进行换热，水吸热升温后由所述出水接口11流出。

优选的，所述蛇形微通道扁管板3的厚度小于所述流入分液管1和流出集液管2的管径。

优选的，所述蛇形微通道扁管板3内的微通道31为4～8条。

优选的，若干气体冷却器通过前一气体冷却器的出水接口连接后一气体冷却器的进水接口、前一气体冷却器的流出集液管连接后一气体冷却器的流入分液管实现串联连接，或若干气体冷却器通过各进水接口连通、各出水接口连通、各流入分液管连通、各流出集液管连通实现并联连接。

本气体冷却器中蛇形微通道扁管板为基本单元结构，每个蛇形微通道扁管板内设有多个微通道，若干蛇形微通道扁管板并联设于壳体内并且两端分别连通二氧化碳热泵的分液管和集液管，壳体内冷水可以通过调节阀经进水接口进入由蛇形微通道扁管板分隔成的水流通道，最后通过出水接口流出。

二氧化碳热泵的分液管和集液管都嵌接在上盖板上并分别连通蛇形微通道扁管板的微通道，从热泵压缩机排出的高温高压的超临界二氧化碳从分液管流入蛇形微通道扁管板一端的微通道，并经蛇形微通道扁管板另一端的微通道流入集液管后进入集液器。期间，蛇形微通道扁管板微通道内的二氧化碳与壳体内的冷水充分换热，从而得到热水从出水口流出。

在本气体冷却器的壳体内，除了水流的进口通道和出口通道，每个二氧化碳通道夹在两个水流通道之间，同样每个水流通道也夹在两个二氧化碳通道之间，水流方向和二氧化碳流向始终为垂直交叉流，保证等体积下较大的传热面积。

实际应用中，可以将多个本气体冷却器形成串联结构，即通过进水口与出水口连接实现水路与水路串联，通过流入分液管与流出集液管连接实现二氧化碳环路的串联，从而满足不同水温的需要；同样，可以将多个本气体冷却器形成并联结构，即进水接口与进水接口连接，出水接口与出水接口连接，实现水路的并联，流入分液管并联连接、流出集液管并联连接，实现二氧化碳环路的并联，从而满足不同水量的需要。

本气体冷却器在利用蛇形微通道扁管板微通道中二氧化碳高效换热的同时，进一步利用蛇形微通道扁管板弯曲后形成的间隙空间作为水流通道，由于蛇形微通道扁管板的承压能力很高，完全满足水流的压力要求，不需要增加额外的水流通道，大大减少了传热阻力；水与蛇形微通道扁管板微通道内的二氧化碳形成间壁式垂直交叉流动，可以增加扰动，减少热损失，提高换热效率。

本发明使用方便、安装灵活，可以满足不同水量和出水温度的使用需求。间壁式的流道形式可以使结构紧凑，节省材料，单元式的接口设计可以让多个气体冷却器串联或并联使用，方块化的壳体结构可以节省占地空间，一体式的盖板外壳便于加装保温材料。本发明还可以根据实际情况，选择不同的蛇形微通道扁管板中微通道的截面形状、大小和个数，选择不同的蛇形微通道扁管板的弯曲次数和组合个数，选择不同进水接口和出水接口的位置和尺寸，选择在分液管加装均匀分液装置等，以进一步提高本气体冷却器实际应用性能。