CN102003899B - 一种微通道换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微通道换热器，包括数块换热板(1)，以及数块分别与所述换热板(1)间隔层叠设置的隔板，且所述换热板(1)的层叠面上成型有间隔设置的第一流体通道(2)以及第二流体通道(18)；所述第一流体通道(2)沿所述第一流体通道(2)长度方向上的两端处封口；所述第二流体通道(18)沿所述第二流体通道(18)长度方向上的两端处开口；所述隔板上在至少所述第一流体通道(2)的两端所对应的位置处成型有沿所述第一流体通道(2)长度方向横向延伸的横向通槽(4)，且所述横向通槽(4)与所述第一流体通道(2)之间连通。本发明的微通道换热器在同层换热板，以及相邻层隔板与换热板之间都能换热，换热效果更充分。

Description

一种微通道换热器

技术领域

本发明涉及微尺度结构的换热器，具体说是一种用扩散结合技术制造用于热泵热水器、电子设备散热中的冷凝器，气体冷却器或者蒸发器的微通道换热器。

背景技术

制冷系统都离不开换热器，随着技术经济的发展和人们生活水平的提高，人们对换热器的性能、体积等提出了越来越苛刻的要求，因此一些体积小、传热系数高、成本低的微通道就成为国内外学者争先研究的对象。研究开发微通道换热器，作为今后板式换热器的替代物，已成为换热器研究开发的新方向，在同样换热能力的条件下，微通道换热器相对于换热器具有体积更小、重量更轻的优势。目前，现有技术的换热器通常包括数层整层上成型有制冷工质通道的制冷换热层，数层整层上成型有工作流体通道的，并与制冷换热层叠设的工作换热层，以及数层将制冷换热层与工作换热层隔开，并实现二者之间换热的隔板层，如中国专利文献CN101738125A提出了一种具有分布式端口结构的微通道换热器，由：(一)冷、热流体的通道芯片；和，(二)具有流体通路孔的传热板，以及，(三)带有流体通道的金属封板构成。每种流体芯片的结构及尺寸相同，两种流体芯片的通道结构对称；第一种流体芯片的一对角区设第二种流体芯片上流体的通路孔；每个芯片上的流体通道的端口区为多通道结构，并与相邻传热板和芯片上的通路孔区形成分布式出入口。该现有技术的换热器在使用过程中存在如下缺点：1、在该现有技术中，由于同一层芯片上设置的流体或全是冷流体，或全是热流体，因此同层芯片上的流体之间基本上没有温差不存在换热，只能通过传热板与相邻设置的芯片进行换热，因此，换热不充分；2、在该现有技术中，向数个流体通道提供流体的通路孔与流体通道的入口方向垂直，不利于流体在各流体通道处的分流，容易导致换热能力的损失。

日本专利文献JP昭58-208579提出了一种热交换器的制造方法，在该专利文献的背景技术部分以及说明书附图部分公开了一种换热器，该换热器包括数层间隔叠设的导热性良好的传热板，以及纤维强化的断热板，其中传热板、断热板上分别成型有相间设置的呈放射状的第一流体通道和第二流体通道，且第一流体与第二流体在同层传热板上进行传热。该现有技术的换热器在使用过程中还存在如下缺点：1、该现有技术的换热器的断热板与传热板上对应的通道内流的是同一种流体，因此，沿通道的轴向方向上不存在温度差，即不存在热交换，仅在同层的传热板上相间的两流体之间存在热交换，因此热交换不充分；2、在该现有技术中，传热板上成型的供流体通过的通道为孔状，一定面积的传热板上能够成型的孔的数目少，因此流过的流体少，传热有限。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的微通道换热器的仅在同一层芯片上传热或是在仅在相邻的芯片上传热而导致换热不充分的问题，提供一种同层和相邻层芯片上都能换热的微通道换热器。

为解决上述技术问题，本发明的一种微通道换热器，包括

换热板，所述换热板设有数块，且所述换热板的层叠面上成型有间隔设置的第一流体通道以及第二流体通道；

隔板，所述隔板设有数块，分别与所述换热板间隔层叠设置；

所述第一流体通道沿所述第一流体通道长度方向上的两端处封口；所述第二流体通道沿所述第二流体通道长度方向上的两端处开口；所述隔板上在至少所述第一流体通道的两端所对应的位置处成型有沿所述第一流体通道长度方向横向延伸的横向通槽，且所述横向通槽与所述第一流体通道之间连通。

所述第一流体通道为成型在所述换热板的所述层叠面上的第一盲槽，至少在所述第一盲槽的底面的两端上成型有换热板通孔；所述第二流体通道为成型在所述换热板的所述层叠面上的第二盲槽，所述横向通槽成型在所述隔板的上下两所述层叠面之间，所述隔板的至少一所述层叠面的相应位置上成型有一端与所述换热板通孔连通，另一端与所述横向通槽连通的隔板通孔。

所述的微通道换热器，所述第一流体通道为成型在所述换热板的其中一所述层叠面上的盲槽，所述第二流体通道为成型在所述换热板的另一所述层叠面上的盲槽，所述横向通槽成型在所述隔板的上下两所述层叠面之间，所述隔板的至少一所述层叠面的相应位置上成型有一端与所述第一流体通道连通，另一端与所述横向通槽连通的隔板通孔。

所述的微通道换热器，两相邻所述换热板上的所述第一流体通道或所述第二流体通道交错设置，所述隔板通孔分别成型在所述隔板的两所述层叠面的相应位置上，且所述隔板的两所述层叠面上的所述隔板通孔相互错开设置。

所述的微通道换热器，所述隔板由自所述隔板的所述横向通槽处对半分开所形成的两层分隔板对接叠加而成。

所述的微通道换热器，所述第一流体通道与所述第二流体通道为微通道，且所述第一流体通道与所述第二流体通道平行设置。

所述的微通道换热器，所述换热板，以及所述隔板的两端都分别成型有通腔，且所述换热板上的通腔与所述第二流体的两开口端相通；间隔层叠设置的所述换热板与所述隔板的所述通腔叠加成两大通腔，即第一大通腔和第二大通腔，还包括设置在所述大通腔的一端，形成所述大通腔底部的第一边板。

所述的微通道换热器，所述第一边板的相应位置上成型有与所述隔板上的所述隔板通孔或与所述换热板上的第一流体通道相通的第一边板通孔。

所述的微通道换热器，所述第一边板通孔在所述第一边板上的分布与所述隔板通孔在所述隔板上的分布一致。

所述的微通道换热器，还包括设置在所述大通腔的另一端上的第二边板，所述第二边板两端的相应位置上成型有分别与所述第一大通腔相通的第二流体进口接口，与所述第二大通腔相通的第二流体出口接口；或所述第二边板的一端的相应位置上成型有与所述第一大通腔相通的第二流体进口接口或第二流体出口接口，所述第一边板的相对端的相应位置上成型有与所述第二大通腔相通的第二流体出口接口或第二流体进口接口。

所述的微通道换热器，所述第二边板上成型有与所述隔板上的所述隔板通孔或所述换热板上的所述第一流体通道相通的第二边板通孔。

所述的微通道换热器，所述第二边板上的第二边板通孔与所述隔板上的所述隔板通孔分布一致。

所述的微通道换热器，所述第一流体通道内壁上设有翅片。

所述的微通道换热器，所述第一流体通道，所述第二流体通道，以及所述翅片一体成型在所述换热板上。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，1、在本发明中，第一流体通道与第二流体通道在同层换热板上的间隔设置能够实现同层换热板上的热交换，而隔板上横向通槽的设置既能够实现往相邻换热板上的第一流体通道内提供第一流体，同时流经横向通槽内的第一流体又能实现与相邻换热板上的第二流体通道内的第二流体换热，从而使得相邻换热板与隔板之间也存在热交换，而同层换热板，以及相邻换热板与隔板之间都存在换热，很大程度上提高了换热器的换热能力，与现有技术同等体积的换热器相比，本发明的微通道换热器换热效果更充分；而在用于同等换热效果的场合，本发明的微通道换热器可以做得更轻，更小；2、本发明的微通道换热器的两相邻换热板上的第一流体通道或第二流体通道还可以交错设置，隔板的两层叠面的相应位置上分别成型隔板通孔，且隔板的两层叠面上的隔板通孔相互错开设置，这种布置方式使得微通道换热器的第一流体通道的上下左右全都设有第二流体通道，第二流体通道的上下左右全都设有第一流体通道，即第一流体与第二流体之间的换热面多，换热更充分；3、第一边板与第二边板上的边板通孔的设置，增加了第三方向上的流体的流入或流出，使得微通道换热器内易形成紊流，提高换热效果。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明的实施例1的换热板的立体图；

图2是本发明的实施例1的分隔板的立体图；

图3是本发明的实施例1的第一边板的主视图；

图4是本发明的实施例1的第二边板的主视图；

图5是本发明的实施例1的微通道换热器的立体图；

图6是图5的主视图；

图7是实施例1的微通道换热器上相邻两换热板上的第一流体通道布置一致时图6A-A方向的一种剖视图；

图8是实施例1的微通道换热器上相邻两换热板上的第一流体通道交错布置时图6A-A方向的另一种剖视图；

图9是本发明的设有第二边板通孔的第二边板的主视图；

图10是本发明的设有第一边板通孔的第一边板的主视图；

图11是本发明的实施例2的换热板的立体图；

图12是本发明的实施例2的微通道换热器的立体图；

图13是本发明的实施例3的换热板的立体图；

图14是本发明实施例3的换热板的主视图；

图15是本发明实施例3的微通道换热器的立体图；

图16是本发明实施例4的换热板的立体图；

图17是本发明实施例4的分隔板的立体图；

图18是本发明实施例4的第一边板的立体图；

图19是本发明实施例4的第二边板的立体图；

图20是本发明实施例4的微通道换热器的立体图。

图中附图标记表示为：1-换热板、2-第一流体通道、4-横向通槽、5-隔板通孔、6-长条形板、7-连接杆、8-分隔板、9-通腔、10-换热板通孔、12-第一边板、13-第一边板通孔、14-第二边板、15-第二流体进口接口、16-第二流体出口接口、17-翅片、18-第二流体通道、19-第二边板通孔。

具体实施方式

如图1-7所示，实施例1的一种微通道换热器，包括数块换热板1，以及数块与所述换热板1间隔层叠设置的隔板，其中所述换热板1的层叠面上成型有间隔设置的第一流体通道2以及第二流体通道18；所述第一流体通道2沿所述第一流体通道2长度方向上的两端处封口；所述第二流体通道18沿所述第二流体通道18长度方向上的两端处开口；所述隔板上在所述第一流体通道2的两端所对应的位置处成型有沿所述第一流体通道2长度方向横向延伸的横向通槽4，且所述横向通槽4与所述第一流体通道2之间连通。所述第一流体通道2与第二流体通道18在同层所述换热板1上的间隔设置能够实现同层所述换热板1上的热交换，而所述隔板上所述横向通槽4的设置既能够实现往相邻所述换热板1上的所述第一流体通道2内提供第一流体，同时流经所述横向通槽4内的第一流体又能实现与相邻所述换热板1上的所述第二流体通道18内的第二流体换热，从而使得相邻所述换热板1与所述隔板之间也存在热交换，而同层所述换热板1，以及相邻所述换热板1与所述隔板之间都存在换热，很大程度上提高了换热器的换热能力，与现有技术同等体积的换热器相比，本发明的微通道换热器换热效果更充分；而在用于同等换热效果的场合，本发明的微通道换热器可以做得更轻，更小。在本实施例1中，所述第一流体通道2为穿透所述换热板1厚度的透槽，所述第二流体通道18为不穿透所述换热板1厚度的盲槽，所述横向通槽4成型在所述隔板的上下两所述层叠面之间，所述隔板的至少一所述层叠面的相应位置上成型有一端与所述第一流体通道2连通，另一端与所述横向通槽4连通的隔板通孔5，所述隔板通孔5可为方型通孔。所述第一流体通道2与所述第二流体通道18为微通道，且所述第一流体通道2与所述第二流体通道18平行设置。为了方便朝所述换热板1上的所述第二流体通道18内供第二流体，所述换热板1，以及所述隔板的两端都分别成型有通腔9，且所述换热板1上的通腔9与所述第二流体的两开口端相通；间隔层叠设置的所述换热板1与所述隔板的所述通腔9叠加成两大通腔，即第一大通腔和第二大通腔，还包括设置在所述大通腔的一端，形成所述大通腔底部的第一边板12，以及设置在所述大通腔的另一端上的第二边板14，所述第二边板14两端的相应位置上成型有分别与所述第一大通腔相通的第二流体进口接口15，与所述第二大通腔相通的第二流体出口接口16；或所述第二边板14的一端的相应位置上成型有与所述第一大通腔相通的第二流体进口接口15或第二流体出口接口16，所述第一边板12的相对端的相应位置上成型有与所述第二大通腔相通的第二流体出口接口16或第二流体进口接口15。

如图8所示，本发明的微通道换热器的两相邻所述换热板1上的所述第一流体通道2或所述第二流体通道18还可以交错设置，所述隔板的两所述层叠面的相应位置上分别成型所述隔板通孔5，且所述隔板的两所述层叠面上的所述隔板通孔5相互错开设置，这种方式布置的微通道换热器的换热效率是最高的，从图8可以看出，此时所述第一流体通道2的上下左右全都设有所述第二流体通道18，所述第二流体通道18的上下左右全都设有所述第一流体通道2，即第一流体与第二流体之间的换热面多，换热自然更充分。

如图2所示，为了加工方便，所述隔板由自所述隔板的所述横向通槽4处对半分开所形成的两层分隔板8对接叠加而成。

当然，如图9和图10所示，在本实施1中，所述第一边板12的相应位置上还可以成型有与所述隔板上的所述隔板通孔5或与所述换热板1上的第一流体通道2相通的第一边板通孔13；所述第二边板14上还可以成型有与所述隔板上的所述隔板通孔5或所述换热板1上的所述第一流体通道2相通的第二边板通孔19。所述第一边板通孔13在所述第一边板12上的分布与所述隔板通孔5在所述隔板上的分布一致。所述第二边板14上的第二边板通孔19与所述隔板上的所述隔板通孔5分布一致。

如图11-12所示(换热板两端的通腔，以及微通道换热器两端的大通腔在图中均省画了)，在实施例2中，所述换热板1由数个成型有透槽的长条形板6通过连接杆7串接而成，且所述连接杆7沿所述长条形板6厚度方向的高度小于所述长条形板6的厚度，其中所述透槽为所述第一流体通道2，两所述长条形板6之间串接所形成的透槽为所述第二流体通道18，所述横向通槽4成型在所述隔板的上下两所述层叠面之间，所述隔板的至少一所述层叠面的相应位置上成型有一端与所述第一流体通道2连通，另一端与所述横向通槽4连通的隔板通孔5。

如图13-15所示，在实施例3中，所述第一流体通道2为成型在所述换热板1的所述层叠面上的第一盲槽，至少在所述第一盲槽的底面两端上成型有换热板通孔10；所述第二流体通道18为成型在所述换热板1的所述层叠面上的第二盲槽，所述横向通槽4成型在所述隔板的上下两所述层叠面之间，所述隔板的至少一所述层叠面的相应位置上成型有一端与所述换热板通孔10连通，另一端与所述横向通槽4连通的隔板通孔5。

本发明的实施例1-3的微通道换热器的工作过程：

第二流体从第二边板14的第二流体进口接口15流入，进入第一大通腔内，进而较均匀的分配到第二流体通道18内；而第一流体从隔板上右端部(即第二流体出口接口16所在端)的横向通槽4的两端进入第一流体通道2，两种流体通过同层相邻两流体之间的壁厚，以及相邻层两流体之间的壁厚进行换热。完成热交换之后的第二流体从第二流体通道18进入第二大通腔，后经过第二边板14的第二流体出口接口16流出，第一流体从隔板左端部侧边上的横向通槽4流出，第一流体与第二流体形成对流，换热更充分。

对于第二边板14的两端部上还设有第二边板通孔19的情形，第一流体还可以同时通过从第二边板14上左端部的第二边板通孔19进入第一流体通道2，然后从第二边板14右端部上的第二边板通孔19流出。第一流体通道2内可设有工作流体，而第二流体通道18可设有制冷工质。

如图16-20所示，在实施例4中，所述隔板上的横向通槽4，所述第二边板14上的第二边板通孔19，以及所述第一边板12上的第一边板通孔13在所述第一流体通道2所对应的所述隔板、所述第二边板14、所述第一边板12上的相应位置处均布。

以上实施例中，所述第一流体通道2内壁上还可以设有翅片17，当所述第一流体为气态流体时，所述翅片17的设置会使换热效果更佳。此外，所述第一流体通道2，所述第二流体通道18，以及所述翅片17一体成型在所述换热板1上，能够避免焊接处产生的热阻，提高换热效率。采用原子扩散焊接技术对层叠设置的各板之间的焊接能够进一步降低热阻，换热效果更好。

本发明的实施例4的微通道换热器的工作过程：

第二流体从第二边板14的第二流体进口接口15流入，进入第一大通腔内，进而较均匀的分配到第二流体通道18内；而第一流体从第一边板12上的第一边板通孔13和隔板上的横向通槽4的两端进入第一流体通道2，两种流体通过同层相邻两流体之间的壁厚，翅片17，以及相邻层两流体之间的壁厚进行换热。完成热交换之后的第二流体从第二流体通道18进入第二大通腔，后经过第二边板14的第二流体出口接口16流出，第一流体从第二边板14上的第二边板通孔19流出。即第一流体可以分为三个方向进，即横向通槽4的两端以及第一边板12上的第一边板通孔13；一个方向出，即第二边板14上的第二边板通孔19，从而在第二流体通道18的周围形成紊流，换热效果更加。第一流体通道2内可设有工作流体，而第二流体通道18可设有制冷工质。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (15)

1.一种微通道换热器，包括

换热板(1)，所述换热板(1)设有数块，且所述换热板(1)的层叠面上成型有间隔设置的第一流体通道(2)以及第二流体通道(18)；

隔板，所述隔板设有数块，分别与所述换热板(1)间隔层叠设置；

其特征在于：

所述第一流体通道(2)沿所述第一流体通道(2)长度方向上的两端处封口；所述第二流体通道(18)沿所述第二流体通道(18)长度方向上的两端处开口；所述隔板上在至少所述第一流体通道(2)的两端所对应的位置处成型有沿所述第一流体通道(2)长度方向横向延伸的横向通槽(4)，且所述横向通槽(4)与所述第一流体通道(2)之间连通。

2.根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于：所述第一流体通道(2)为穿透所述换热板(1)厚度的透槽，所述第二流体通道(18)为不穿透所述换热板(1)厚度的盲槽，所述横向通槽(4)成型在所述隔板的上下两层叠面之间，所述隔板的至少一层叠面的相应位置上成型有一端与所述第一流体通道(2)连通，另一端与所述横向通槽(4)连通的隔板通孔(5)。

3.根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于：所述换热板(1)由数个成型有透槽的长条形板(6)通过连接杆(7)串接而成，且所述连接杆(7)沿所述长条形板(6)厚度方向的高度小于所述长条形板(6)的厚度，其中所述透槽为所述第一流体通道(2)，两所述长条形板(6)之间串接所形成的透槽为所述第二流体通道(18)，所述横向通槽(4)成型在所述隔板的上下两层叠面之间，所述隔板的至少一层叠面的相应位置上成型有一端与所述第一流体通道(2)连通，另一端与所述横向通槽(4)连通的隔板通孔(5)。

4.根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于：所述第一流体通道(2)为成型在所述换热板(1)的层叠面上的第一盲槽，至少在所述第一盲槽的底面两端上成型有换热板通孔(10)；所述第二流体通道(18)为成型在所述换热板(1)的层叠面上的第二盲槽，所述横向通槽(4)成型在所述隔板的上下两层叠面之间，所述隔板的至少一层叠面的相应位置上成型有一端与所述换热板通孔(10)连通，另一端与所述横向通槽(4)连通的隔板通孔(5)。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的微通道换热器，其特征在于：两相邻所述换热板(1)上的所述第一流体通道(2)或所述第二流体通道(18)交错设置，所述隔板通孔(5)分别成型在所述隔板的两所述层叠面的相应位置上，且所述隔板的两所述层叠面上的所述隔板通孔(5)相互错开设置。

6.根据权利要求5所述的微通道换热器，其特征在于：所述隔板由自所述隔板的所述横向通槽(4)处对半分开所形成的两层分隔板(8)对接叠加而成。

7.根据权利要求6所述的微通道换热器，其特征在于：所述第一流体通道(2)与所述第二流体通道(18)为微通道，且所述第一流体通道(2)与所述第二流体通道(18)平行设置。

8.根据权利要求7所述的微通道换热器，其特征在于：所述换热板(1)，以及所述隔板的两端都分别成型有通腔(9)，且所述换热板(1)上的通腔(9)与所述第二流体的两开口端相通；间隔层叠设置的所述换热板(1)与所述隔板的所述通腔(9)叠加成两大通腔，即第一大通腔和第二大通腔，还包括设置在所述大通腔的一端，形成所述大通腔底部的第一边板(12)。

9.根据权利要求8所述的微通道换热器，其特征在于：所述第一边板(12)的相应位置上成型有与所述隔板上的所述隔板通孔(5)或与所述换热板(1)上的所述第一流体通道(2)相通的第一边板通孔(13)。

10.根据权利要求9所述的微通道换热器，其特征在于：所述第一边板通孔(13)在所述第一边板(12)上的分布与所述隔板通孔(5)在所述隔板上的分布一致。

11.根据权利要求9或10所述的微通道换热器，其特征在于：还包括设置在所述大通腔的另一端上的第二边板(14)，所述第二边板(14)两端的相应位置上成型有分别与所述第一大通腔相通的第二流体进口接口(15)，与所述第二大通腔相通的第二流体出口接口(16)；或所述第二边板(14)的一端的相应位置上成型有与所述第一大通腔相通的第二流体进口接口(15)或第二流体出口接口(16)，所述第一边板(12)的相对端的相应位置上成型有与所述第二大通腔相通的第二流体出口接口(16)或第二流体进口接口(15)。

12.根据权利要求11所述的微通道换热器，其特征在于：所述第二边板(14)上成型有与所述隔板上的所述隔板通孔(5)或所述换热板(1)上的所述第一流体通道(2)相通的第二边板通孔(19)。

13.根据权利要求12所述的微通道换热器，其特征在于：所述第二边板(14)上的所述第二边板通孔(19)与所述隔板上的所述隔板通孔(5)分布一致。

14.根据权利要求13所述的微通道换热器，其特征在于：所述第一流体通道(2)内壁上设有翅片(17)。

15.根据权利要求14所述的微通道换热器，其特征在于：所述第一流体通道(2)，所述第二流体通道(18)，以及所述翅片(17)一体成型在所述换热板(1)上。

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