[发明专利]高性能和可制造性的热交换器设计

说明书

发明背景

本申请设计并流式热交换器，其中并行管以最小化管中的钎焊材 料堵塞管中通道的方式配置并安装在歧管中。

制冷系统使用制冷剂以调节传送到气候可控空间的例如空气等 的第二流体。在基本的冷却系统中，制冷剂在压缩机中压缩，并且向 下游流到热交换器(亚临界应用的冷凝器和跨临界应用的气体冷却 器)，其中在与这个周边环境的热传递相互作用期间，热典型地从制 冷剂排到周边环境中。然后制冷剂流过膨胀装置，其中它膨胀到更低 的压强和温度，接着到蒸发器，其中在与另一个第二流体(例如，室 内空气)的热传递相互作用期间，制冷剂蒸发并且典型地被过度加热， 同时冷却该第二流体并且通常干燥该第二流体。

近年来，很多兴趣和设计工作聚焦在制冷系统中热交换器(例如， 冷凝器、气体冷却器和蒸发器)的高效运行上。在热交换器技术上一 个相对最近的发展是并流、或所谓的微通道或小型通道热交换器(这 两个术语将贯穿本文可替换地使用)的发展和应用，如冷凝器和蒸发 器那样。

这些热交换器提供有多个典型地非圆形的并行热传递管，制冷剂 分布在其中并且以并行的方式流动。热传递管朝向通常大致上与在与 热传递管流动连通的入口、中间和出口歧管中的制冷剂流向垂直的方 向。使用通常具有铝炉钎焊结构的并流式热交换器的主要原因与它们 的优异的性能、高度的致密性、结构刚性和增强的抗腐蚀性相关。

在许多情况中，这些热交换器设计用于多通道配置，在每个制冷 剂通道内典型地带有多个并行热传递管，以通过平衡和优化热传递和 压降特性来获得优异的性能。在这样的设计中，进入入口歧管(或所 谓的入口集合管)的制冷剂经由第一多管通道横穿热交换器的宽度行 进到相反的典型为中间的歧管。在第一中间歧管中收集的制冷剂反转 它的方向，在第二通道中的热传递管中分布并且流到第二中间歧管。 这个流型可以重复许多次，以获得最佳的热交换性能，直到制冷剂到 达出口歧管(或所谓的出口集合管)。明显地，在单通道配置中，制 冷剂从入口歧管到出口歧管横穿热交换器芯仅一次。典型地，单个歧 管是圆柱形的(尽管在本领域中也已知其他的形状)并且表示为在同 一歧管结构组装件内由分隔物分隔开的不同的腔体。

热传递波形散热片和典型地百叶窗板式的散热片置于热传递管 之间用于外部热传递增强和结构刚度。这些散热片在炉钎焊操作期间 典型地与热传递管连接。此外，每个热传递管优选地包含多个用于管 内热传递增大和结构刚度的相对小的并行通道。

在现有技术中，收容多通道管的开口在歧管壁中通过对壁向内冲 孔形成。热传递管插入这些开口，但不要进一步延伸进入歧管内超出 冲孔材料的末端，因为这会产生在歧管内的制冷剂流的附加阻力，引 起制冷剂的分布不均和降低热交换器的性能。因为热传递管的边缘位 于与歧管开口冲孔材料的末端大约相同的位置，在钎焊加工期间钎焊 材料很可能会流入这些通道中的一些并且堵塞这些通道。这当然是不 希望有的并且应该避免，因为至少部分的堵塞的热传递管不能使用到 它们全部的热传递潜力，对制冷剂具有附加的液压阻力并且引起制冷 剂分布不均的状态。所有这些因素负面地影响热交换器的性能。

发明内容

在本发明的一个公开的特征中，对歧管壁向外冲孔形成用于插入 热传递管的热交换器歧管开口。因此，热传递管可以插入该开口，并 且延伸仅仅稍微超出歧管的壁，而远超出歧管开口末端，使得在钎焊 加工期间，热传递管中的通道不可能被钎焊材料堵塞。此外，在歧管 开口和热传递管边缘之间形成相对逐渐弯曲的界面以充当收容钎焊 材料的井。