CN100487344C - 热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热交换器。蒸发器(30)具有集管箱(31)，该集管箱包括集管形成板、管连接板(37)和中间板(38)。集管形成板具有向外凸出部。在管连接板(37)内形成多个管插孔。在中间板(38)内形成连通孔(44)，该连通孔用于使管插孔通过该连通孔与对应的向外凸出部的内部连通。至少一个向外凸出部用作用于使制冷剂沿其纵向流过的用于制冷剂通过的向外凸出部。与用于制冷剂通过的凸出部连通的所有连通孔(44)通过连通部分(46A到46C)保持连通，以便连通孔(44)和连通部分(46A到46C)形成制冷剂通道(1)。该制冷剂通道(1)通过调整连通部分(46A到46C)的宽度来沿制冷剂通道的纵向改变该制冷剂通道的横截面面积。蒸发器(30)的元件数量减少、可通过有效的加工来制造并具有改进的热交换性能。

Description

热交换器

相关申请的交叉参考

本申请是根据35 U.S.C.§111(a)提出的申请，并根据35 U.S.C.§119(e)(1)要求根据35 U.S.C.§111(b)于2004年4月16日提交的临时申请No.60/562,532的申请日权益。

技术领域

本发明涉及热交换器，并尤其涉及适于用作超临界制冷循环的气体冷却器或蒸发器的热交换器，在该超临界制冷循环内使用超临界制冷剂例如CO₂(二氧化碳)制冷剂。

在文中和所附权利要求书内，术语“铝”除了纯铝之外还包括铝合金。

背景技术

已知用于超临界制冷循环内的热交换器，该热交换器包括：相互以一定间隔设置的一对集管箱；在该对集管箱之间以一定的间隔平行设置并且其相对端接合到各个集管箱的换热管；以及设置在各对相邻换热管之间的各个气流间隙内并钎焊到与其相邻的管上的翅片。每个集管箱包括：横截面为优弧形式的集管件；管连接板，该管连接板具有延伸通过其厚度并沿其纵向以一定间隔设置的管插缝，该连接板的横截面为劣弧的形式以用于封闭集管件的纵向开口；从管连接板向内设置并沿其延伸的中间板，该中间板具有通过其延伸并沿其纵向以一定间隔设置的多个连通孔，该连通孔用于保持各个管插缝通过该连通孔与集管件的内部连通；以及封闭各个相对端的开口的盖子(见公报JP-A 2001-133189，图1到5)。

但是，该公报的热交换器内包含的集管箱需要用于封闭相对端的开口的盖子，并因此具有这样的问题，即元件的数量必然会增加，并且由于要将盖子接合到集管件、管连接板和中间板而使工作效率变低。另外，盖子必须被制成分离的元件并且难以制造。

为了改进公报内公开的热交换器的热交换性能，希望例如通过使用分隔件分隔开至少一个集管箱的内部来改变制冷剂的流动路线，但是这会带来这样的问题，即分隔件的设置需要麻烦的过程。

该公报内公开的热交换器还具有这样的问题，即接合到集管箱的所有换热管中流过的制冷剂的流速可能变得不均匀，因此使得热交换性能变差。

本发明的一个目标是克服上述问题，并提供一种这样的热交换器，即该热交换器相对于传统热交换器而言，其构件的数量较少、可通过更有效的工作制造、并且热交换性能较高。

发明内容

为了实现上述目标，本发明包括以下模式。

1)一种热交换器，该热交换器包括相互隔开设置的一对集管箱，和在该对集管箱之间平行设置的多个换热管，每个换热管的相对端接合到各个集管箱，每个集管箱包括集管形成板、管连接板和插置在这两个板之间的中间板，该集管形成板、管连接板和中间板设置成重叠的层并相互钎焊在一起，该集管形成板设有至少一个沿其纵向延伸并具有由中间板封闭的开口的向外凸出部，该管连接板在其与向外凸出部对应的部分设有多个管插孔，该管插孔沿管连接板的纵向以一定间隔设置并延伸通过该管连接板的厚度，该中间板具有延伸通过其厚度的连通孔，该连通孔用于使管连接板的各个管插孔通过该连通孔与集管形成板的向外凸出部的内部连通，该换热管的相对端插入集管箱的管连接板的相应的管插孔内并钎焊在该管连接板上，所有该向外凸出部中的至少一个用作用于制冷剂通过的向外凸出部，该用于制冷剂通过的向外凸出部用于使制冷剂沿其纵向流过其内部，与该用于制冷剂通过的向外凸出部连通的中间板连通孔通过在该中间板内形成的连通部分保持连通，由此保持连通的连通部分和连通孔形成制冷剂通道，该制冷剂通道用于使制冷剂沿用于制冷剂通过的向外凸出部的纵向流过该制冷剂通道，连通部分的宽度被调整以便沿制冷剂通道的长度方向改变该制冷剂通道的横截面面积。

2)根据段落1)的热交换器，其中集管形成板、管连接板和中间板均用金属板通过压力加工制成。

3)根据段落1)的热交换器，其中在中间板内形成的制冷剂通道的横截面面积朝相对于制冷剂流动方向的下游侧减小。

4)根据段落1)的热交换器，其中在中间板内形成的制冷剂通道的横截面面积朝相对于制冷剂流动方向的下游侧增大。

5)根据段落1)的热交换器，其中所述对集管箱中的第一集管箱的集管形成板具有沿其宽度方向以一定间隔设置并沿其纵向以一定间隔设置的四个向外凸出部，所述对集管箱中的第二集管箱的集管形成板具有沿其宽度方向以一定间隔并排设置并与第一集管箱的沿纵向相邻的各对向外凸出部相对的两个向外凸出部；每个集管箱的管连接板在其宽度方向相对侧部中的每一个处设有多个管插孔，每个集管箱的中间板在其宽度方向相对侧部中的每一个处设有多个连通孔；第一集管箱的两对沿宽度方向设置的向外凸出部中的一对的两个向外凸出部用作用于制冷剂通过的向外凸出部，第一集管箱具有与该对用于制冷剂通过的向外凸出部中的一个的内部连通的制冷剂入口和与该对用于制冷剂通过的向外凸出部中的另一个的内部连通的制冷剂出口，与所述两对向外凸出部中的另一对的两个向外凸出部中的一个连通的第一集管箱的中间板的连通孔和与所述另一对向外凸出部中的另一个向外凸出部连通的中间板的连通孔通过在中间板内形成的制冷剂转向连通部分保持连通，从而使所述另一对向外凸出部的两个向外凸出部相互连通；第二集管箱的两个向外凸出部用作用于制冷剂通过的向外凸出部。

6)根据段落5)的热交换器，其中制冷剂入口设置在第一集管箱的一端，制冷剂通道的横截面面积随着该通道延伸远离制冷剂入口而增加，该制冷剂通道形成在中间板内以便与与制冷剂入口连通的用于制冷剂通过的向外凸出部连通。

7)根据段落5)的热交换器，其中形成在第二集管箱中间板内的制冷剂通道的横截面面积朝相对于制冷剂流动方向的下游侧减小。

8)一种包括压缩器、气体冷却器、蒸发器、减压装置和中间热交换器的超临界制冷循环，该中间热交换器用于使从气体冷却器流出的制冷剂与从蒸发器流出的制冷剂进行热交换，其中使用超临界制冷剂，该气体冷却器包括根据段落1)到4)中的任何一个的热交换器。

9)一种包括压缩器、气体冷却器、蒸发器、减压装置和中间热交换器的超临界制冷循环，该中间热交换器用于使从气体冷却器流出的制冷剂与从蒸发器流出的制冷剂进行热交换，其中使用超临界制冷剂，该蒸发器包括根据段落1)到7)中的任何一个的热交换器。

10)一种在其中装有作为车辆空调装置的根据段落8)的超临界制冷循环的车辆。

11)一种在其中装有作为车辆空调装置的根据段落9)的超临界制冷循环的车辆。

对于根据段落1)的热交换器，集管形成板具有沿其纵向延伸并具有由中间板封闭的开口的向外凸出部。与上述公报中的集管箱不同，这使得不需要使用用于封闭相对端开口的盖子。结果，元件的数量减少，而且不必进行接合盖子的工作，另外还省去将盖子制成分离件的工作。

如果至少一个集管形成板具有多个向外凸出部，则可使制冷剂沿有利于改进热交换性能的方向流过热交换器，而不必使用其它部件例如分隔件。

此外，所有向外凸出部中的至少一个用作使制冷剂沿该向外凸出部的纵向通过的用于制冷剂通过的向外凸出部，与该用于制冷剂通过的向外凸出部连通的所有中间板连通孔通过在该中间板内形成的连通部分保持连通，这些连通孔和连通部分形成制冷剂通道，该制冷剂通道用于使制冷剂沿该用于制冷剂通过的向外凸出部的纵向流过该制冷剂通道，通过调整连通部分的宽度来沿制冷剂通道的长度方向改变其横截面面积。从而，通过通道部分的制冷剂的量可根据需要改变。因此，通过所有换热管的制冷剂的流的速率可设置成有助于实现改进的热交换性能。此外，可根据将通过各对相邻的换热管之间的气流间隙的空气的流速分布来调节通过换热管的制冷剂的分流。

对于段落2)内所述的热交换器，具有凸出部的集管形成板、具有管插孔的管连接板和具有连通孔的中间板都是用金属板通过压力加工制成的。这用于缩短工作时间并减少工作步骤的数量。

对于根据段落3)的热交换器，可使朝流动方向的下游侧通过制冷剂通道的制冷剂的量小于在上游侧(通过制冷剂通道的制冷剂)的量。

对于根据段落4)的热交换器，可使朝流动方向的下游侧通过制冷剂通道的制冷剂的量大于在上游侧(通过制冷剂通道的制冷剂)的量。

对于根据段落5)到7)的热交换器，可使制冷剂有利地流动以实现提高的热交换效率，并且可使制冷剂以均匀的流速流过所有换热管。这使得热交换器在用作例如超临界制冷循环中的蒸发器时可获得改进的热交换效率。

附图说明

图1是示出用作蒸发器的本发明热交换器的总体构造的透视图；

图2是示出从后朝前看的图1的蒸发器的局部垂直剖视图；

图3是沿图2内的线A-A的剖面的放大视图；

图4是沿图2内的线B-B的剖面的放大视图；

图5是沿图2内的线C-C的剖面的放大视图；

图6是示出图1的蒸发器的第一集管箱的右端部分的分解透视图；

图7是沿图2内的线D-D的剖面的放大视图；

图8是示出图1的蒸发器的第一集管箱的分解透视图；

图9是示出图1的蒸发器的第二集管箱的分解透视图；

图10是示出通过图1的蒸发器的制冷剂的流动的示意图；

图11是示出换热管的第一变型的横截面视图；

图12是图11的局部放大视图；

图13是示出用于制造图11的换热管的方法的示意图；

图14是示出换热管的第二变型的横截面视图；

图15是示出换热管的第三变型的横截面视图；

图16是图15的放大的局部视图；

图17是示出用于制造图15的换热管的方法的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图说明本发明的实施例。此实施例是一种适于用作超临界制冷循环的蒸发器的本发明的热交换器。

图1到3示出体现本发明的蒸发器的整体构造，图4到9示出该蒸发器的主要部分的构造，而图10示出通过图1的蒸发器的制冷剂的流动。

在下面的说明内，图1和2内的上部、下部、左手侧和右手侧将被分别称为“上”、“下”、“左”和“右”。此外，通过相邻每对换热管之间的气流间隙的空气流的下游侧(图1和10内箭头X指示的方向)将被称为“前”，而相对侧将被称为“后”。

参照图1到3，用于其中使用超临界制冷剂例如CO₂的超临界制冷循环的蒸发器30包括：左右延伸并沿向上或向下的方向以一定间隔设置的两个集管箱31、32；在该两个集管箱31、32之间以一定间隔沿左右方向平行设置的多个扁平换热管33；波状翅片34，该波状翅片设置在相邻的各对换热管33之间的各个气流间隙内以及位于蒸发器的左端和右端处的换热管33外部，并且每个翅片钎焊在相邻的一对换热管33或者端部换热管33上；以及设置在位于左端和右端的各个翅片34之外并钎焊在其上的由铝制成的侧板35。在此实施例的情况下，上部集管箱31将被称为“第一集管箱”，而下部集管箱32被称为“第二集管箱”。

第一集管箱31包括由在其相对表面上具有钎焊材料层的钎焊板材即根据本实施例的铝钎焊板材制成的集管形成板36，由在其相对表面上具有钎焊材料层即根据本实施例的铝钎焊板材制成的管连接板37，和设置在该集管形成板36和管连接板37之间的中间板38，该中间板由金属裸材即裸铝材制成，板36到38设置成重叠的层并且相互钎焊在一起。

第一集管箱31的集管形成板36具有右部和左部，该右部和左部分别设有两个向外凸出部39A、39B和两个向外凸出部39C、39D。右侧和左侧板部分中的每一个内的两个凸出部沿左右方向延伸并沿前后方向隔开。在本实施例内，右前板部内的向外凸出部39A将被称为“第一向外凸出部”，右后板部内的向外凸出部39B将被称为“第二向外凸出部”，左前板部内的向外凸出部39C将被称为“第三向外凸出部”，左后板部内的向外凸出部39D将被称为“第四向外凸出部”。向外凸出部39A到39D分别具有朝向下并由中间板38封闭的开口。向外凸出部39A到39D的凸出高度、长度和宽度相等。第一和第二向外凸出部39A、39B均用作用于使CO₂沿其纵向流过的用于制冷剂通过的向外凸出部。集管形成板36由在其相对表面上具有钎焊材料层的铝钎焊板材通过压力加工制成。

管连接板37在其前后相对侧部中的每一个内具有沿前后方向伸长、以一定间隔左右设置并延伸通过管连接板37的厚度的多个管插孔41。前右半部内的管插孔41形成在集管形成板36的第一向外凸出部39A的左右范围内，后右半部内的管插孔41形成在第二向外凸出部39B的左右范围内，前左半部内的管插孔41形成在第三向外凸出部39C的左右范围内，后左半部内的管插孔41形成在第四向外凸出部39D的左右范围内。管插孔41的长度稍大于向外凸出部39A到39D的前后宽度，并且管插孔的前部和后部端部向外凸出超过对应的向外凸出部39A到39D的各自的前部和后部侧缘(见图3和4)。

管连接板37在其前部和后部侧缘中的每一个处成一体地设有盖壁42，该盖壁向上伸出到集管形成板36的外表面，沿集管形成板36和中间板38之间的边界的整个长度覆盖该边界并钎焊在集管形成板36、中间板38的前部或后部侧面上。盖壁42的伸出端成一体地设有接合部43，该接合部沿左右方向以一定间隔设置、与集管形成板36的外表面接合并钎焊在集管形成板36上。管连接板37由在其相对表面上具有钎焊材料层的铝钎焊板材通过压力加工制成。

中间板38具有与管连接板37内的相应的管插孔41位置对应的连通孔44，该连通孔延伸通过中间板的厚度，并且其数量与管插孔41的数量相同，以便使管插孔41对应地通过该连通孔与集管形成板36的向外凸出部39A到39D中的一个连通。连通孔44显著地大于管插孔41。管连接板37的前右半部内的管插孔41通过中间板38的前右半部内的连通孔44保持与第一向外凸出部39A的内部连通。管连接板37的后右半部内的管插孔41通过中间板38的后右半部内的连通孔44保持与第二向外凸出部39B的内部连通。管连接板37的前左半部内的管插孔41通过中间板38的前左半部内的连通孔44保持与第三向外凸出部39C的内部连通。管连接板37的后左半部内的管插孔41通过中间板38的后左半部内的连通孔44保持与第四向外凸出部39D的内部连通。

参考图4和5，通过切除中间板38内的前后相邻的各对连通孔44之间的部分形成的制冷剂转向连通部分45，使和第三向外凸出部39C连通的中间板38的连通孔44与中间板38的和第四向外凸出部39D连通的各连通孔44连通，从而使第三向外凸出部39C和第四向外凸出部39D的内部相互连通。与第一向外凸出部39A的内部连通的所有连通孔44以及与第二向外凸出部39B的内部连通的所有连通孔44通过连通部分46A、46B、46C或46D保持连通，该连通部分46A、46B、46C或46D是通过除去中间板38内的左右相邻的各对连通孔44之间的部分形成的(见图5)。与第一向外凸出部39A的内部连通的所有连通孔44和保持这些连通孔44连通的连通部分46A到46C形成第一制冷剂通道1。与第二向外凸出部39B的内部连通的所有连通孔44和保持这些连通孔44连通的连通部分46D形成第二制冷剂通道2。形成第一制冷剂通道1的所有连通部分46A到46C成组，每个组包括相邻的连通部分。每个组内的连通部分46A、46B或46C的前后宽度相等。连通部分46A到46C的此宽度沿从右到左的方向从组到组逐渐增加。因此，第一制冷剂通道1的横截面面积朝相对于制冷剂的流动方向的下游侧即朝左端增加。形成第二制冷剂通道2的所有连通部分46D的宽度都相等。例如，这些连通部分46D的宽度等于第一制冷剂通道1左端组内的连通部分46C的宽度。中间板38是用裸铝材通过压力加工制成的。

参照图5和6，三个板36、37、38中的每一个在其右端部具有沿前后方向隔开的两个向右伸出部36a(37a，38a)。中间板38具有从前后两个向外伸出部38a的外端延伸到位于右端的连通孔44的切口47A、47B。这些切口47A、47B在第一集管箱31内形成与第一制冷剂通道1和第一向外凸出部39A的内部连通的制冷剂入口48，以及与第二制冷剂通道2和第二向外凸出部39B的内部连通的制冷剂出口49。对于设置在第一集管箱31的右端的制冷剂入口48，第一制冷剂通道1的横截面面积随着通道沿远离入口48的方向延伸而逐渐增大。前部切口47A的前后宽度等于构成第一制冷剂通道1的右端组内的连通部分46A(的前后宽度)。具有与入口48连通的制冷剂流入通路52和与出口49连通的制冷剂流出通路53的制冷剂入口-出口件51通过在其相对面上具有钎焊材料层的钎焊板材即铝钎焊板材57钎焊在第一集管箱31上，以便沿三个板36、37、38的成对的向右伸出部36a、37a、38a安置。该入口-出口件51由金属裸材即裸铝材制成。

参照图1到3以及图7，第二集管箱32的构造大致与第一集管箱31相同，并且在全部相关的附图内相同的部件由相同标号指示。两个集管箱31、32设置成使其管连接板37彼此相对。第二集管箱32与第一集管箱31的不同之处在于：(该第二集管箱32的)集管形成板36具有两个向外凸出部54A、54B，这两个凸出部从集管形成板的右端部延伸到集管形成板的左端部并沿前后方向分隔开，以便分别与第一和第三向外凸出部39A、39C以及第二和第四向外凸出部39B、39D相对；与每个向外凸出部54A、54B连通的所有连通孔44通过连通部分55A到55E或55F到55J保持连通，该连通部分是通过切除中间板38内的左右相邻的各对连通孔44之间的部分形成的；与前部向外凸出部54A的内部连通的所有连通孔44和保持这些连通孔44连通的连通部分55A到55E形成前部制冷剂通道3，与后部向外凸出部54B的内部连通的所有连通孔44和保持这些连通孔44连通的连通部分55F到55J形成后部制冷剂通道4；两个向外凸出部54A、54B不连通；并且三个板36、37、38的右端都不设有向右伸出部。向外凸出部54A、54B的凸出高度和宽度分别等于第一集管箱31的向外凸出部39A到39D(的凸出高度和宽度)。前部和后部向外凸出部54A、54B均用作用于使CO₂沿其纵向流过的用于制冷剂通过的向外凸出部。

形成前部制冷剂通道3的连通部分55A到55E包括这样的连通部分55A，即与第一向外凸出部39A的内部连通的换热管33的下端已插入其中的连通孔44通过该连通部分相互连通。所有这些连通部分55A的前后宽度相等。形成前部制冷剂通道3的连通部分55A到55E包括这样的连通部分55B、55C、55D，即与第三向外凸出部39C的内部连通的换热管33的下端已插入其中的连通孔44通过该连通部分相互连通。所有这些连通部分55B、55C、55D形成组，每个组包括相邻的连通部分。每个组内的连通部分55B、55C或55D的前后宽度相等。连通部分55B到55D的此宽度沿从右到左的方向从组到组逐渐减小。右端组的连通部分55B的前后宽度等于这样的连通部分55A(的前后宽度)，即与第一向外凸出部39A的内部连通的换热管33的下端已插入其中的连通孔44通过该连通部分相互连通。此外，与第一向外凸出部39A的内部连通的左端换热管33的下端已插入其中的连通孔44通过连通部分55E与与第三向外凸出部39C的内部连通的右端换热管33的下端已插入其中的连通孔44相互连通，该连通部分55E的前后宽度等于位于连通部分55E的右侧的连通部分55A(的前后宽度)。因此，第三制冷剂通道3的横截面面积朝相对于制冷剂的流动方向的下游侧即朝左端减小。

形成后部制冷剂通道4的连通部分55F到55J包括这样的连通部分55F、55G、55H，即与第二向外凸出部39B的内部连通的换热管33的下端已插入其中的连通孔44通过该连通部分相互连通。所有这些连通部分55F、55G、55H形成组，每个组包括相邻的连通部分。每个组内的连通部分55F、55G或55H的前后宽度相等。连通部分55F到55H的此宽度沿从左到右的方向从组到组逐渐减小。形成后部制冷剂通道4的连通部分55F到55J包括这样的连通部分55I，即与第四向外凸出部39D的内部连通的换热管33的下端已插入其中的连通孔44通过该连通部分相互连通。所有这些连通部分55I的前后宽度相等。左端组的连通部分55F的前后宽度等于这样的连通部分55I(的前后宽度)，即与第四向外凸出部39D的内部连通的换热管33的下端已插入其中的连通孔44通过该连通部分相互连通。此外，与第二向外凸出部39B的内部连通的左端换热管33的下端已插入其中的连通孔44通过连通部分55J与与第四向外凸出部39D的内部连通的右端换热管33的下端已插入其中的连通孔44相互连通，该连通部分55J的前后宽度等于位于部分55J的左侧的连通部分55I(的前后宽度)。因此，第四制冷剂通道4的横截面面积朝相对于制冷剂的流动方向的下游侧即朝右端减小。

集管箱31、32以图8和9内所示的方式制成。

首先，对在其相对表面上具有钎焊材料层的铝钎焊板材进行压力加工，以制成具有向外凸出部39A到39D或54A、54B的集管形成钎焊板36。通过压力加工用在其相对表面上具有钎焊材料层的铝钎焊板材制成管连接板37，每个该管连接板具有管插孔41、盖壁42和形成从每个盖壁42直线延伸的小凸出部43A的接合部。还通过压力加工用裸铝材制成具有连通孔44和连通部分45、46A到46D或55A到55J的中间板38。在用于第一集管箱31的集管形成板36、中间板38和管连接板37上或内形成向右伸出部36a、37a、38a和切口。还在中间板38中形成切口47A、47B。

然后，将用于每个集管箱31、32的三个板36、37、38一起装配成重叠层，此后使小凸出部43A弯曲以形成接合部43，并使接合部43与集管形成板36相接合 。这样，获得两个接合在一起的组件。然后利用板36、37的钎焊材料层将每个组件的三个板36、37、38相互钎焊在一起，将盖壁42钎焊在中间板38和集管形成板36的前侧面和后侧面上，并将接合部43钎焊在集管形成板36上。从而，制成两个集管31、32。

每个换热管33由金属压出型材即在本实施例内为铝压出型材制成，该型材为沿前后方向具有增加的宽度的扁平管的形式，并且在其内部具有沿其纵向延伸并平行设置的多个制冷剂通道33a。换热管33利用两个集管箱31、32的管连接板37的钎焊材料层钎焊在该管连接板37上，并且所述换热管的相对端放置在集管箱31、32的各个管插孔41内。换热管33的每个端部放置在中间板38的连通孔44内并插入到其厚度的中部(见图3)。在两个集管箱31、32之间，多个管组56设置成排即沿前后方向分隔开的两排，每个管组包括沿左右方向以一定间隔平行设置的多个换热管33。位于前部管组56的右半部内的换热管33的上端和下端接合到相应的集管箱31、32，以便与第一向外凸出部39A的内部和前部向外凸出部54A的内部连通。位于前部管组56的左半部内的换热管33的上端和下端接合到相应的集管箱31、32，以便与第三向外凸出部39C的内部和前部向外凸出部54A的内部连通。位于后部管组56的右半部内的换热管33的上端和下端接合到相应的集管箱31、32，以便与第二向外凸出部39B的内部和后部向外凸出部54B的内部连通。位于后部管组56的左半部内的换热管33的上端和下端接合到相应的集管箱31、32，以便与第四向外凸出部39D的内部和后部向外凸出部54B的内部连通。

每个波状翅片34由在其相对表面上具有钎焊材料层的铝钎焊板材制成波状形式。使翅片的波峰部分和波谷部分互连的连接部分具有沿前后方向平行设置的多个鱼鳞板。波状翅片34对于前部和后部管组56是共用的，并且其前后宽度大致等于从前部管组56的换热管33的前缘到后部管组56的对应的换热管33的后缘的距离。可在每个管组56中的相邻的每对换热管33之间设置波状翅片，而不是前部和后部管组56共同地使用一个波状翅片34。

蒸发器30是这样制造的，即制备上述用于制造两个集管箱31、32的两个接合在一起的组件、换热管33和波状翅片34；将两个接合在一起的组件以一定间隔设置，同时使它们的管连接板37彼此相对；交替设置换热管33和波状翅片34；将换热管33的相对端插入两个接合在一起的组件的管连接板37的相应的管插孔41；将侧板35设置在位于得到的组件的相对端的各个波状翅片34的外部；将制冷剂入口-出口件51设置成与用于将制造的集管箱31的所有三个板36、37、38以及插入钎焊板57相对；对每个接合在一起的组件的三个板36、37、38进行钎焊以制成集管箱31、32，并在钎焊每个接合在一起的组件的同时，将换热管33钎焊在集管箱31、32上，将每个翅片34钎焊在与其相邻的换热管33上，将每个侧板35钎焊在与其相邻的翅片34上，并将入口-出口件51钎焊在第一集管箱31上。

蒸发器30与压缩器、气体冷却器、减压装置和中间热交换器一起形成超临界制冷循环，该中间热交换器用于使从气体冷却器流出的制冷剂和从蒸发器流出的制冷剂进行热交换，并且该制冷循环安装在车辆例如汽车内作为汽车空调装置。

对于上述蒸发器30，如图10所示，在通过用作减压装置的膨胀阀时压力减小的CO₂流过入口-出口件51的制冷剂流入通道52，然后流过第一集管箱31的入口48和第一制冷剂通道1，流入集管箱的第一向外凸出部39A，向左流过第一制冷剂通道1和向外凸出部39A，此后流入与第一向外凸出部39A的内部连通的所有换热管33的制冷剂通道33a。

此时，液相的CO₂将容易地流入更接近入口48的换热管33的通道33a，但是由于第一制冷剂通道1的横截面面积朝左端增加，所以大量CO₂向左流过第一制冷剂通道1和向外凸出部39A。这使流过与第一向外凸出部39A的内部连通的所有换热管33的制冷剂通道33a的CO₂的流速均匀。

流入与第一向外凸出部39A的内部连通的所有换热管33的制冷剂通道33a的CO₂沿制冷剂通道33a向下流动，并进入第二集管箱32的前部向外凸出部54A。前部向外凸出部54A内的CO₂向左流过该前部向外凸出部54A和中间板38的前部制冷剂通道3，然后分流地流入与第三向外凸出部39C的内部连通的所有换热管33的制冷剂通道33a。

由于流过与第一向外凸出部39A的内部连通的所有换热管33的制冷剂通道33a的CO₂的流速均匀，所以此时，在前部制冷剂通道3的右侧部和前部向外凸出部54A的右侧部内的CO₂的量均匀，从而CO₂将容易地因惯性向左流入前部制冷剂通道3的左侧部和前部向外凸出部54A的左侧部。因此，在与第三向外凸出部39C连通的所有换热管33中，CO₂可平滑地流入距离左端更近的换热管33的制冷剂通道33a。但是，由于前部制冷剂通道3的左侧部的横截面面积朝左端减小，所以这给CO₂的流动提供了阻力，使得CO₂均匀地分流流入与第三向外凸出部39C的内部连通的所有换热管33。

在与第三向外凸出部39C的内部连通的所有换热管33内的CO₂改变其路线，向上流过制冷剂通道33a并进入第一集管箱31的第三向外凸出部39C。第三向外凸出部39C内的CO₂通过第一集管箱31的中间板38的制冷剂转向连通部分45流入第四向外凸出部39D，分流地流入与第四向外凸出部39D连通的所有换热管33的制冷剂通道33a，改变其路线，向下流过制冷剂通道33a并进入第二集管箱32的后部向外凸出部54B。然后，CO₂向右流过此后部向外凸出部54B和后部制冷剂通道4，分流地流入与第二向外凸出部39B连通的所有换热管33的制冷剂通道33a。

由于流过与第四向外凸出部39D的内部连通的所有换热管33的制冷剂通道33a的CO₂的流速均匀，所以此时，在后部制冷剂通道4的左侧部和后部向外凸出部54B的左侧部内的CO₂的量均匀，从而CO₂将容易地因惯性向右流入后部制冷剂通道4的右侧部和后部向外凸出部54B的右侧部。因此，在与第二向外凸出部39B连通的所有换热管33中，CO₂可平滑地流入距离右端更近的换热管33的制冷剂通道33a。但是，由于后部制冷剂通道4的右侧部的横截面面积朝右端减小，所以这给CO₂的流动提供了阻力，使得CO₂均匀地分流流入与第二向外凸出部39B的内部连通的所有换热管33。

与第二向外凸出部39B连通的所有换热管33内的CO₂改变其路线，向上流过制冷剂通道33a并进入第一集管箱31的第二向外凸出部39B。此后，经由第二向外凸出部39B、第二制冷剂通道2、入口-出口件51的制冷剂出口49和制冷剂流出通道53流出蒸发器30。在流过换热管33的制冷剂通道33a时，CO₂与沿图1和10内所示的箭头X的方向流过气流间隙的空气进行热交换，并以气相从蒸发器流出。

上述的体现本发明的热交换器用作超临界制冷循环的蒸发器，但是这不是限制性的；本发明的热交换器可用作例如超临界制冷循环中的气体冷却器。

尽管根据前述实施例使用CO₂作为超临界制冷循环的超临界制冷剂，但是制冷剂并不限于该气体，而可选择地可使用乙烯、乙烷、氧化氮等。

图11到17示出修改的用于根据上述实施例的蒸发器30的换热管。

图11和12示出换热管60，该换热管包括彼此相对的一对上部和下部扁平壁61、62(一对扁平壁)，使上部和下部壁61、62在它们的左侧和右侧边缘互连的左侧和右侧相对侧壁63、64，和在相对侧壁63、64之间的使上部和下部壁61、62互连的多个加强壁65，该加强壁沿管的纵向延伸并相互间隔预定的距离。换热管60在其内部具有沿其宽度方向平行设置的多个制冷剂通道66。加强壁65用作各对相邻的制冷剂通道66之间的分隔壁。制冷剂通道66在其整个高度上的宽度相等。

左侧壁63具有双层结构，并且包括：外部侧壁脊部67，该脊部从上部壁61的左侧边缘与其成一体地向下伸出并在换热管60的整个高度上延伸；从上部壁61与其成一体地向下伸出并定位在外部侧壁脊部67内的内部侧壁脊部68；和从下部壁62的左侧边缘与其成一体地向上伸出的内部侧壁脊部69。外部侧壁脊部67钎焊在两个内部侧壁脊部68、69以及下部壁62上，其中外部侧壁脊部67的下端部与下部壁62的下表面左侧边缘接合。两个内部侧壁脊部68、69相互靠接并钎焊在一起。右侧壁64与上部壁和下部壁61、62成一体。下部壁62的内部侧壁脊部69在其顶端面上具有在其整个长度上延伸并与其成一体的突出部69a。上部壁的内部侧壁脊部68在其下端面上具有在其整个长度上延伸的凹槽68a，该凹槽用于通过压配合压入突出部69a。

每个加强壁65包括从上部壁61与其成一体地向下突出的加强壁脊部70，和从下部壁62与其成一体地向上突出的加强壁脊部71，并且每个加强壁通过使加强壁脊部70、71相互靠接并将加强壁脊部70、71相互钎焊在一起而形成。

换热管60由如图13(a)所示的管形成金属板75制造。金属板75由在其相对侧面上具有钎焊材料层的铝钎焊板材制成，并包括：扁平上部壁形成部分76(扁平壁形成部分)，扁平下部壁形成部分77(扁平壁形成部分)，用于形成右侧壁64的使上部壁形成部分和下部壁形成部分76、77互连的连接部分78，分别从上部壁形成部分76和下部壁形成部分77的与用于形成左侧壁63的内部的连接部分78相对的侧缘成一体地向上突出的内部侧壁脊部68、69，通过使上部壁形成部分76在其的与连接部分78相对的侧缘(右侧缘)向右向外延伸形成的外部侧壁脊部形成部分79，和分别从上部壁形成部分76和下部壁形成部分77与其成一体地向上突出的并沿左右方向以预定间隔设置的多个加强壁脊部70、71。上部壁形成部分76上的加强壁脊部70和下部壁形成部分77上的加强壁脊部71关于连接部分78宽度方向的中心线对称。在下部壁形成部分77上的内部侧壁脊部69的顶端上形成突出部69a，而在上部壁形成部分76的内部侧壁脊部68的顶端上形成凹槽68a。内部侧壁脊部68、69以及所有加强壁脊部70、71的高度相等。连接部分78的垂直厚度大于上部壁形成部分和下部壁形成部分的厚度，并且连接部分78的上端面基本与内部侧壁脊部68、69以及加强壁脊部70、71的上端面齐平。

由于内部侧壁脊部68、69和加强壁脊部70、71一体地形成在在其相对表面上包覆有钎焊材料层的铝钎焊板材的一个表面上，所以在内部侧壁脊部68、69和加强壁脊部70、71的相对侧面和顶端面上，以及在上部壁形成部分和下部壁形成部分76、77的上下表面上形成钎焊材料层(未示出)。内部侧壁脊部68、69和加强壁脊部70、71的端面上的钎焊材料层的厚度大于其它部分上的钎焊材料层(的厚度)。

在连接部分78的左侧和右侧相对侧边处通过滚轧成形逐渐折叠管形成金属板75，并最终将该金属板折叠成发夹形，以使内部侧壁脊部68、69以及对应的每对加强壁脊部70、71相互对接，并通过压配合将突出部69a压入凹槽68a。

随后，将外部侧壁脊部形成部分79折叠在内部侧壁脊部68、69的外表面上，并使外部侧壁脊部形成部分79的外端部变形与下部壁形成部分77接合以获得折叠体80(见图13(c))。

此后，在预定的温度下加热折叠体80以将内部侧壁脊部68、69的相对端相互钎焊在一起，并将对应的每对加强壁脊部70、71的相对端相互钎焊在一起，将外部侧壁脊部形成部分79钎焊在内部侧壁脊部68、69和下部壁形成部分77上，从而制成换热管60。在制造蒸发器30的同时制造换热管60。

图14示出换热管85，其中上部壁61上的所有加强壁脊部70的端面交替地设有在其整个长度上延伸的突出部86，和在其整个长度上延伸的凹槽87。此外，下部壁62上的所有加强壁脊部71的端面交替地设有凹槽88和突出部89，上部壁61上的加强壁脊部70的相应的突出部86将装配在凹槽88内，突出部89将装配在上部壁61的加强壁脊部70内的相应的凹槽87内，凹槽88和突出部89在该管的整个长度上延伸。除了此特征之外，换热管85的构造与图11和12内所示的换热管60相同。换热管85的制造方法也与图11和12内所示的换热管60相同。

图15和16示出换热管90，该换热管具有(这样的)加强壁65，每个加强壁包括从上部壁61与其成一体地向下突出并钎焊在下部壁62上的加强壁脊部91；该换热管还具有(这样的)加强壁65，每个加强壁包括从下部壁62与其成一体地向上突出并钎焊在上部壁61上的加强壁脊部92；前一加强壁65和后一加强壁65沿左右方向交替设置。上部壁61、62中的一个的与另一个壁的加强壁脊部92或91接触的部分均具有突出部93，该突出部的端部具有凹槽94以便加强壁脊部91或92装配在其中。加强壁脊部91或92的端部装配在突出部93的凹槽94内并钎焊在突出部93上。突出部93的左右厚度稍大于加强壁脊部91或92的左右厚度。除了上述特征之外，换热管90的构造与图11和12内所示的换热管60(的构造)相同。

换热管90是用如图17(a)所示的管形成金属板95制造的。金属板95由在其相对侧面上具有钎焊材料层的铝钎焊板材制成，并包括分别从上部壁形成部分76和下部壁形成部分77与其成一体地向上突出并沿左右方向以预定间隔设置的多个加强壁脊部91、92。加强壁脊部91、92的高度相等，并且其高度大约为侧壁脊部68、69的高度的两倍。在上部壁形成部分76和下部壁形成部分77上，并且在下部壁形成部分77和上部壁形成部分76的加强壁脊部92、91关于连接部分78的中心线对称的区域，成一体地设有在整个长度上延伸的突出部93，并且在突出部93的端部内形成凹槽94，以便加强壁脊部92或91的端部装配在其中。除了上述特征之外，管形成金属板95的构造与图13内所示的金属板75(的构造)相同。

在连接部分78的左侧和右侧相对侧边处通过滚轧成形逐渐折叠管形成金属板95(见图17(b))，最终将该金属板折叠成发夹形，以使内部侧壁脊部68、69相互对接，以通过压配合将突出部69a压入凹槽68a，并将上部壁形成部分76上的加强壁脊部91的端部装配在下部壁形成部分77的突出部93内的对应的凹槽94内，将下部壁形成部分77上的加强壁脊部92的端部装配在上部壁形成部分76的突出部93内的对应的凹槽94内。

随后，将外部侧壁脊部形成部分79折叠在内部侧壁脊部68、69的外表面上，并使外部侧壁脊部形成部分79的外端部变形与下部壁形成部分77接合，以获得折叠体96(见图17(c))。

此后，在预定的温度下加热折叠体96，以将内部侧壁脊部68、69的相对端相互钎焊在一起，并将加强壁脊部91、92的端部钎焊在突出部93上，将外部侧壁脊部形成部分79钎焊在内部侧壁脊部68、69和下部壁形成部分77上，从而制成换热管90。在制造蒸发器30的同时制造换热管90。

工业实用性

本发明的热交换器用作用于例如其中使用超临界制冷剂如CO₂(二氧化碳)的超临界制冷循环的气体冷却器或蒸发器。

Claims (11)

1.一种热交换器，该热交换器包括相互隔开设置的一对集管箱，和在该对集管箱之间平行设置的多个换热管，每个换热管的相对端接合到各个集管箱，

每个集管箱包括集管形成板、管连接板和插置在这两个板之间的中间板，该集管形成板、管连接板和中间板设置成重叠的层并相互钎焊在一起，该集管形成板设有至少一个沿其纵向延伸并具有由中间板封闭的开口的向外凸出部，该管连接板在其与向外凸出部对应的部分设有多个管插孔，该管插孔沿管连接板的纵向以一定间隔设置并延伸通过该管连接板的厚度，该中间板具有延伸通过其厚度的连通孔，该连通孔用于使管连接板的各个管插孔通过该连通孔与集管形成板的向外凸出部的内部连通，该换热管的相对端插入集管箱的管连接板的相应的管插孔内并钎焊在该管连接板上，所有该向外凸出部中的至少一个用作用于制冷剂通过的向外凸出部，该用于制冷剂通过的向外凸出部用于使制冷剂沿其纵向流过其内部，与该用于制冷剂通过的向外凸出部连通的中间板连通孔通过在该中间板内形成的连通部分保持连通，由此保持连通的连通部分和连通孔形成制冷剂通道，该制冷剂通道用于使制冷剂沿用于制冷剂通过的向外凸出部的纵向流过该制冷剂通道，连通部分的宽度沿制冷剂通道的长度方向改变以便沿制冷剂通道的长度方向改变该制冷剂通道的横截面面积，使得制冷剂以均匀的流速流过所有的换热管。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，集管形成板、管连接板和中间板均用金属板通过压力加工制成。

3.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，在所述对集管箱中的第一集管箱的中间板内形成的制冷剂通道的横截面面积朝相对于制冷剂流动方向的下游侧增大减小。

4.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，在所述对集管箱中的第二集管箱的中间板内形成的制冷剂通道的横截面面积朝相对于制冷剂流动方向的下游侧减小。

5.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述对集管箱中的第一集管箱的集管形成板具有沿其宽度方向以一定间隔设置并沿其纵向以一定间隔设置的四个向外凸出部，所述对集管箱中的第二集管箱的集管形成板具有沿其宽度方向以一定间隔并排设置并与第一集管箱的沿纵向相邻的各对向外凸出部相对的两个向外凸出部；

每个集管箱的管连接板沿其长度方向并列两排设有多个管插孔，每个集管箱的中间板沿其长度方向并列两排设有多个连通孔；

第一集管箱的两对沿宽度方向设置的向外凸出部中的一对的两个向外凸出部用作用于制冷剂通过的向外凸出部，第一集管箱具有与该对用于制冷剂通过的向外凸出部中的一个的内部连通的制冷剂入口和与该对用于制冷剂通过的向外凸出部中的另一个的内部连通的制冷剂出口，与所述两对向外凸出部中的另一对的两个向外凸出部中的一个连通的第一集管箱的中间板的连通孔和与所述另一对向外凸出部中的另一个向外凸出部连通的中间板的连通孔通过在中间板内形成的制冷剂转向连通部分保持连通，从而使所述另一对向外凸出部的两个向外凸出部相互连通；

第二集管箱的两个向外凸出部用作用于制冷剂通过的向外凸出部。

6.根据权利要求5所述的热交换器，其特征在于，制冷剂入口设置在第一集管箱的一端，制冷剂通道的横截面面积随着该通道延伸远离制冷剂入口而增加，该制冷剂通道形成在中间板内以便与与制冷剂入口连通的用于制冷剂通过的向外凸出部连通。

7.根据权利要求5所述的热交换器，其特征在于，形成在第二集管箱中间板内的制冷剂通道的横截面面积朝相对于制冷剂流动方向的下游侧减小。

8.一种包括压缩器、气体冷却器、蒸发器、减压装置和中间热交换器的超临界制冷循环，该中间热交换器用于使从气体冷却器流出的制冷剂与从蒸发器流出的制冷剂进行热交换，其中使用超临界制冷剂，该气体冷却器包括根据权利要求1到4中任一项所述的热交换器。

9.一种包括压缩器、气体冷却器、蒸发器、减压装置和中间热交换器的超临界制冷循环，该中间热交换器用于使从气体冷却器流出的制冷剂与从蒸发器流出的制冷剂进行热交换，其中使用超临界制冷剂，该蒸发器包括根据权利要求1到7中任一项所述的热交换器。

10.一种在其中装有作为车辆空调装置的根据权利要求8的超临界制冷循环的车辆。

11.一种在其中装有作为车辆空调装置的根据权利要求9的超临界制冷循环的车辆。

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