CN112762741A - 板式换热器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种板式换热器，其板片设有主换热区，板片设有多个间隔排布的波纹结构，多个波纹结构形成多个波峰部和多个波谷部，波峰部和波谷部交替设置，相邻的两个波谷部具有相同或者不同的深度，波谷部的深度基于波峰部计算；沿垂直波纹结构排布方向，波纹结构包括至少两个平直部以及一个弯曲部；弯曲部位于相邻的两个平直部之间，两个相邻的平直部以及位于其之间的弯曲部形成人字形波纹图案，该弯曲部形成人字形波纹图案的角部；至少一个弯曲部设有连通部，连通部至少部分在波纹结构排布方向上贯穿弯曲部，连通部连通两个相邻的波谷部，板片通过连通部形成有供流体穿过波峰部的流动通道。本申请有利于提高板式换热器的换热性能。

Description

板式换热器

技术领域

本发明涉及热交换技术领域，尤其涉及一种板式换热器。

背景技术

板式换热器是公认的高效、紧凑型液冷换热器，被广泛应用在制冷空调、新能源汽车等行业。相关技术中，板式换热器的板片设有人字形波形图案，在相邻板片焊接时，板片在其人字形波形图案的尖角位置处容易形成不利于流体流动的大的焊点，造成板式换热器存在板片上流体分布不均匀的现象，降低了板片的有效换热面积，即板片板面利用率较低。从而影响板式换热器的换热性能。

发明内容

本申请提供了一种板式换热器，包括多张板片，所述多张板片包括多个第一板片和多个第二板片，多个所述第一板片和多个所述第二板片交替设置，每张板片包括相对的正面和反面，所述第一板片的正面与所述第二板片的反面相对，所述第一板片的反面与所述第二板片的正面相对；每张所述板片设有主换热区，在所述主换热区，所述板片设有多个沿板片的长度方向间隔排布的波纹结构，所述多个波纹结构沿着板片长度方向形成多个波峰部和多个波谷部，所述多个波峰部和所述多个波谷部交替设置，相邻的两个波谷部具有相同或者不同的深度，所述波谷部的深度以波峰部为基准计算；所述波纹结构包括至少两个平直部以及一个弯曲部；所述弯曲部连接于相邻的两个平直部之间，两个相邻的所述平直部的延伸方向相交，使得两个相邻的所述平直部以及位于其之间的弯曲部形成人字形波纹图案，该弯曲部形成所述人字形波纹图案的角部；

其中，对于多张板片中的至少一张板片而言，所述多个波纹结构的多个弯曲部中，至少一个弯曲部设有连通部，所述连通部至少部分在板片长度方向上贯穿所述弯曲部，所述连通部连通被波纹结构所分隔开的两个相邻的波谷部，所述板片通过所述连通部形成有供流体穿过位于该两个相邻波谷部之间的波峰部的流动通道。

本申请改善了板式换热器的板片形成的通道结构，波纹结构的至少一个弯曲部设有连通部，连通部连通被波纹结构所分隔开的两个相邻的波谷部，使得板片形成能够穿过波峰部的流动通道，也即流体可以通过该流道通道直接从一波谷部到达与该波谷部相邻的另一波谷部，降低了弯曲部的焊点对流体流动性的影响，提高了流体在人字形波纹图案的中间部位的流动性，进而提高流体在板式换热器的板片上分布的均匀性，从而提高板式换热器的换热性能。

附图说明

图1为本申请提供的板式换热器的结构示意图；

图2为本申请提供的第一板片的结构示意图；

图3为本申请图2中第一板片正面部分结构放大示意图；

图4为本申请图2中第一板片A-A方向部分剖面示意图；

图5为本申请提供的一种第一板片和第二板片的装配结构示意图；

图6为本申请图2中第一板片的又一种结构放大示意图；

图7为本申请提供的另一种第一板片的结构示意图；

图8为本申请图7中第一板片正面部分结构放大示意图；

图9为本申请图7中第一板片B-B方向的剖面示意图；

图10为本申请提供的与图7中的第一板片配套装配的第二板片的结构示意图；

图11为本申请图10中第二板片正面部分结构放大示意图；

图12为本申请图10中第二板片C-C方向的剖面示意图；

图13为本申请图7中第一板片的又一种结构放大示意图；

图14为本申请图7示意的第一板片和图9示意的第二板片的装配结构示意图。

具体实施方式

在已有技术中，由于板式换热器的两个板片叠装在一起时，普遍存在人字形波形图案的尖角位置处的焊点较大，从而致使在该尖角位置处的流体流量较少，甚至无流体通过形成流动死区，从而导致流体在板片上流量分配不均匀，降低了板式换热器的换热性能。本申请提供的板式换热器改善了板片上波纹结构形成的通道结构，有利于降低流体在波纹结构弯曲部附近流动时的分配难度，提高流体在板片上流动的均匀性，从而提高板式换热器的换热性能。

如图1至图14所示，本申请的实施方式提供一种板式换热器10，包括多张板片100，多张板片100层叠设置构成不相连通的两种流体流通的流道，多张板片100包括多张第一板片101和多张第二板片102，多个第一板片101和多个第二板片102交替设置。每张板片100包括相对的正面1001和反面1002，第一板片101的正面1001与第二板片102的反面1002相对，第一板片101的反面1002与第二板片102的正面1001相对

当然对板式换热器10产品而言，其还可以包括两种流体对应的外部接管，两种流体对应的外部接管可以位于板式换热器10的厚度方向的同侧或者不同侧，在图1中，外部接管以位于板式换热器10的不同侧进行示意。

本申请提供的板式换热器10的板片100，在板片100的中部设有主换热区1，在主换热区1，板片100设有多个沿板片100长度方向间隔排布的波纹结构2，多个波纹结构2沿着波纹结构2的排布方向形成多个波峰部21和多个波谷部22，波峰部21和波谷部22交替设置，相邻的两个波谷部22具有相同或者不同的深度，波谷部22的深度基于波峰部21计算。

波纹结构2包括至少两个平直部23以及一个弯曲部24。弯曲部24位于相邻的两个平直部23之间，两个相邻的平直部23的延伸方向相交，使得两个相邻的平直部23以及位于其之间的弯曲部24形成人字形波纹图案，该弯曲部24形成人字形波纹图案的角部。

其中，对于多张板片100中的至少一张板片而言，针对同时包括第一板片101和第二板片102的每一张，或者多张第一板片101中的一张，或者多张第二板片102中的一张这几种情况中的任一种板片而言，在多个波纹结构2的多个弯曲部24中，至少一个弯曲部24设有连通部241，连通部241的至少部分在波纹结构2的排布方向上贯穿弯曲部24，连通部241连通被波纹结构2所分隔开的两个相邻的波谷部22，板片100通过连通部241形成有供流体穿过位于该两个相邻波谷部22之间的波峰部21的流动通道25。

连通部241沿两个相邻的平直部23的夹角的大致角平分线方向贯穿弯曲部24，连通部241为自波峰部21下陷的凹槽，凹槽对应的深度小于或等于两个相邻的波谷部22中任意一个波谷部22的深度。可参考图2所述的第一板片101的结构示意图以及图3所示的第一板片101的主换热区部分结构放大图。

为了提高板式换热器的换热性能，多个波纹结构2的至少一部分波纹结构2延伸至板片边沿，例如第一平面部31与板片翻边的交汇处，从而使两相邻板片之间形成的热交换区域较大且使流体能够在板片的边缘部分流动，有利于提高流体在板片上流动的均匀性。

本申请的实施方式中提供的一种板式换热器，该多个板片100包括多个第一板片101和多个第二板片102，第一板片101和第二板片102交替设置，每张板片100包括相对的正面1001和反面1002。参考图5示意的第一板片101和第二板片102层叠结构示意图。

为了降低成本，第一板片101和第二板片102为同一形状和结构的板片100，叠装时，第一板片101相对于第二板片102旋转180°进行叠装，当然，第一板片101和第二板片102的形状和结构也可以不同，本申请对此不作限制，只要二者能够装配达到同样的流通效果即可。

在一种实施方式中，相邻的两个波谷部22的深度大致相等，板片100还包括在长度方向上位于主换热区1两侧的第一配合区3，第一配合区3包括第一平面部31，第一平面部31与主换热区1边沿处的波谷部22相连接，且波谷部22与第一平面部31平齐，波峰部21相对于第一平面部31向板片100的一侧凸起，波峰部21以及波谷部22均设有用于与相邻板片100焊接的平面或者微曲面。

为便于理解，以第一板片101进行说明，在第一板片101的第一配合区3，第一平面部31的两个角部形成有两个平面角孔，在第一平面部31的另两个角部分别形成有凸出于板面一定高度的凸台角孔，凸台角孔凸起于第一平面部31的方向与翻边凸起于第一平面部31的方向相反，这里将第一板片101上具有凸台角孔的一面定义为正面1001，另一面则为反面1002。

波纹结构2在每张板片100的正面1001相对于第一平面部31凸起，波纹结构2的顶部形成波峰部21，相应的，波纹结构2在每张板片的反面1002相对于第一平面部31形成槽部，位于相邻的两个的波纹结构2之间的部分形成波谷部22，第一板片101的正面1001与第二板片102的反面1002相对，第一板片101的反面1002与第二板片102的正面1001相对，第一板片101与第二板片102的对应位置处的人字形波纹图案反向设置，每张板片的波峰部21与相邻板片的波谷部22相接触形成焊点。

各个波纹结构2在板片上相互间隔一定距离排列，波纹结构2的间距可以相等，也可以不等。在第一板片101和第二板片102中，参考图4示意的板片剖面示意图，相邻的波纹结构2之间形成的波谷部22，波纹结构2的顶端部分形成波峰部21。

由于连通部241的存在，在靠近人字形波形图案的角部位置处，流体在板片100的正面1001的一个波谷部22向相邻的另一波谷部22流动时，不需要完全翻过两个相邻波谷部22之间的波峰部，可以通过连通部241所形成的流动通道25而直接到达该另一波谷部22，相当于在原本的流动死区中开辟了一条通往下一波谷部22的“捷径”，该连通部241形成的流动通道25的流动压降相对较低，从而有利于打破原有的流动死区的限制，使得流体提高了在人字形波形图案的尖角位置的流动性，从而有利于流体在板片板面上的分配。

进一步的，为了避免流体在人字形波形图案的尖角位置处通过连通部241以偏直线流动的方式朝板片另一侧出口流出，如图6所示的第一板片的部分结构放大图，多个波纹结构2包括多个第一波纹结构251和多个第二波纹结构252，连通部241设于第一波纹结构251的弯曲部24，第二波纹结构252的弯曲部24未设有连通部241，第一波纹结构251与第二波纹结构252在板片的主换热区1交替设置。从而设有连通部241的弯曲部24与未设有连通部241的弯曲部24交替设置。这样有利于流体以相对蜿蜒曲折的流动方式在板片上流动，可参考图6中带箭头的黑色线条示意的流体流动方向。可以有效提高流体的换热系数，从而有利于提高板式换热器的换热性能。

本申请的另一实施方式中还提供了针对具有非对称波形结构的板型的板式换热器，对于非对称的波形结构，参考图7所示的第一板片101的结构示意图以及图8示意的第一板片101的部分结构放大示意图，多个波谷部22包括多个第一波谷部221和多个第二波谷部222。第一波谷部221和第二波谷部222交替设置，第一波谷部221的深度大于第二波谷部222的深度，波峰部21以及第一波谷部221均设有用于与相邻板片焊接的平面或者微曲面。

相应的，连通部241对应的凹槽的深度与第二波谷部222的深度大致相等，且凹槽的深度占第一波谷部221的深度的15％-75％。

参考图7至图14，本申请的实施方式中提供一种板式换热器，其包括多个第一板片101以及与第一板片101相配合的第二板片102，第一板片101和第二板片102交替设置，第一板片101和第二板片102均包括相对的正面1001和反面1002，在装配时，第一板片101的正面1001与第二板片102的反面1002相对，第一板片101的反面1002与第二板片102的正面1001相对。

第一板片101包括在长度方向上位于主换热区1两侧的第二配合区4，第二配合区4包括第二平面部41，第二平面部41与第一板片101的主换热区1边沿处的第一波谷部221相连接，且第一板片101的主换热区1边沿处的第一波谷部221与第二平面部41平齐，沿第一板片101的厚度方向，波峰部21在第一板片101的正面1001高于第二平面部41，第二波谷部222在第一板片101的正面1001高于第二平面部41。参考图9，在第一板片101上，第一波谷部221与第二平面部41平齐，第二波谷部222在第三板片的正面1001高于第二平面部41，第一波谷部221与第二波谷部222相对于第二平面部41形成类似M型的结构。

第二板片102与第一板片101的主换热区结构类似，第二板片102的多个波谷部22同样包括多个第一波谷部221和多个第二波谷部222。第一波谷部221和第二波谷部222交替设置，第一波谷部221的深度大于第二波谷部222的深度，波峰部21以及第一波谷部221均设有用于与相邻板片焊接的平面或者微曲面。第二板片102包括在长度方向上位于主换热区1两侧的第三配合区5，第三配合区5包括第三平面部51，第三平面部51与第二板片102的主换热区1边沿处的波峰部21相连接，且第二板片102的主换热区1边沿处的波峰部21与第三平面部51平齐，第一波谷部221和第二波谷部222在第二板片102的正面1001相对于第三平面部51凸起。参考图12，在第二板片102上，波峰部21与第三平面部51平齐，第一波谷部221和第二波谷部222在第二板片102的正面1001相对于第三平面部51凸起，第一波谷部221和第二波谷部222均高于第二板片102的正面1001，第一波谷部221与第二波谷部222相对于第三平面部51形成类似W型的结构。

每张板片100的波峰部21以及第一波谷部221均设有用于与相邻板片100焊接的平面或者微曲面，第一板片101正面1001的波峰部21与相邻第二板片102的反面1002的波峰部21相接触形成焊点，第一板片101反面1002的第一波谷部221与相邻第二板片102的正面1001的第一波谷部221相接触形成焊点。

连通部241与第二波谷部222的深度大致相当，可参考图14示意的第一板片101和第二板片102叠装的示意图，以流体在第一板片101的正面1001流动，由于连通部241的存在，流体在第一板片101的正面1001的第一波谷部221向相邻的第二波谷部222流动时，不需要完全翻过第一波谷部221和第二波谷部222之间的波峰部21，可以通过连通部241所形成的流动通道25而直接到达该第二波谷部222，相当于在原本的流动死区中开辟了一条通往第二波谷部222的“捷径”，该连通部241形成的流动通道25的流动压降相对较低，从而有利于打破原有的流动死区的限制，使得流体提高在人字形波形图案的尖角位置的流动性，从而有利于流体在板片板面上的分配。

同样的，为了避免流体在人字形波形图案的尖角位置处通过连通部241以偏直线流动的方式朝板片另一侧出口，如图13所示，在每张板片的主换热区1，多个波纹结构2包括多个第三波纹结构261和多个第四波纹结构262，其中，第三波纹结构261与第四波纹结构262在板片100的主换热区1交替设置。一个第三波纹结构261与相邻的一个第四波纹结构262组成一个波纹单元26，第二波谷部222形成于每个波纹单元26的第一波纹结构261与第二波纹结构262之间，第一波谷部221形成于两个相邻的波纹单元26之间。在波纹单元26中，连通部241设于第一波纹结构261与第二波纹结构262中在人字形波纹图案的尖角指向方向上较远一侧的弯曲部24。在图13中，较远一侧的弯曲部24为波纹单元26中靠上侧的弯曲部24。第三波纹结构261与第四波纹结构262在板片100的主换热区1交替设置，使得设有连通部241的弯曲部24与未设有连通部241的弯曲部24交替设置。这样有利于流体以相对蜿蜒曲折的流动方式在板片上流动，可参考图13中带箭头的黑色线条示意的流体流动方向。可以有效提高流体的换热系数，从而有利于提高板式换热器的换热性能。

本申请提供的设有连通部241的弯曲部24板片结构可以应用于制冷剂侧的流通通道内，如第一板片101的正面1001和/或第二板片102的反面1002上，从而优化制冷剂侧的通道结构，利于制冷剂流体在板片上分配的均匀性，当然，这种板片结构也可以应用于载冷剂侧的流通通道结构中，本申请对此不作限制。

进一步的，在本申请提供的多个上述示意图中，在板片100宽度方向上，每个波纹结构2的弯曲部24的数量大于等于2。也即在板片100的宽度方向上，波纹结构2形成有多重人字形波纹图案的结构。当然本申请提供的板式换热器的板片100，其适用于具有一个弯曲部24以及两个平直部23的单人字波的波纹结构，或者叫V型的波纹结构；也适用于具有更多弯曲部24以及更多平直部23的多重人字波的波纹结构，如3个弯曲部24以及4个平直部23的W型或两重人字波的波纹结构。特别是对多重人字波而言，由于人字形波形结构的波尖角在板片宽度方向上占有一定的比重，本申请对此类产品性能的提升有较大帮助。

本申请可以有效改善流体在板片上流动均匀性，并显著降低流体流阻。有效提升产品性能。

以上对本申请所提供的板式换热器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种板式换热器，包括多张板片(100)，所述多张板片(100)包括多个第一板片(101)和多个第二板片(102)，多个所述第一板片(101)和多个所述第二板片(102)交替设置，每张板片(100)包括相对的正面(1001)和反面(1002)，所述第一板片(101)的正面(1001)与所述第二板片(102)的反面(1002)相对，所述第一板片(101)的反面(1002)与所述第二板片(102)的正面(1001)相对；每张所述板片(100)设有主换热区(1)，在所述主换热区(1)，所述板片(100)设有多个沿板片(100)的长度方向间隔排布的波纹结构(2)，所述多个波纹结构(2)沿着板片(100)长度方向形成多个波峰部(21)和多个波谷部(22)，所述多个波峰部(21)和所述多个波谷部(22)交替设置，相邻的两个波谷部(22)具有相同或者不同的深度，所述波谷部(22)的深度以波峰部(21)为基准计算；所述波纹结构(2)包括至少两个平直部(23)以及一个弯曲部(24)；所述弯曲部(24)连接于相邻的两个平直部(23)之间，两个相邻的所述平直部(23)的延伸方向相交，使得两个相邻的所述平直部(23)以及位于其之间的弯曲部(24)形成人字形波纹图案，该弯曲部(24)形成所述人字形波纹图案的角部；

其中，对于多张板片(100)中的至少一张板片而言，所述多个波纹结构(2)的多个弯曲部(24)中，至少一个弯曲部(24)设有连通部(241)，所述连通部(241)至少部分在板片长度方向上贯穿所述弯曲部(24)，所述连通部(241)连通被波纹结构(2)所分隔开的两个相邻的波谷部(22)，所述板片(100)通过所述连通部(241)形成有供流体穿过位于该两个相邻波谷部(22)之间的波峰部(21)的流动通道(25)。

2.根据权利要求1所述的板式换热器，其特征在于，所述连通部(241)沿两个相邻的平直部(23)的延伸方向的夹角的大致角平分线方向贯穿所述弯曲部(24)，所述连通部(241)为自所述波峰部(21)下陷的凹槽，所述凹槽对应的深度小于或等于两个相邻的波谷部(22)中任意一个波谷部(22)的深度。

3.根据权利要求1或2所述的板式换热器，其特征在于，对于每张板片(100)而言，相邻的两个所述波谷部(22)的深度大致相等，每张所述板片(100)还包括在长度方向上位于所述主换热区(1)两侧的第一配合区(3)，所述第一配合区(3)包括第一平面部(31)，所述第一平面部(31)与所述主换热区(1)边沿处的波谷部(22)相连接，且所述波谷部(22)与所述第一平面部(31)平齐，所述波纹结构(2)在每张板片(100)的正面(1001)相对于所述第一平面部(31)凸起，所述波纹结构(2)的顶部形成波峰部(21)；所述波纹结构(2)在每张板片(100)的反面(1002)相对于所述第一平面部(31)形成槽部；位于相邻的两个所述的波纹结构(2)之间的部分形成波谷部(22)。

4.根据权利要求3所述的板式换热器，其特征在于，所述波峰部(21)设有用于与相邻板片(100)焊接的平面或者微曲面，所述波谷部(22)设有用于与相邻板片(100)焊接的平面或者微曲面。

所述第一板片(101)与所述第二板片(102)的对应位置处的人字形波纹图案反向设置，每张板片(100)的波峰部(21)与相邻板片(100)的波谷部(22)相接触形成焊点。

5.根据权利要求4所述的板式换热器，其特征在于，所述多个波纹结构(2)包括多个第一波纹结构(251)和多个第二波纹结构(252)，所述连通部(241)设于所述第一波纹结构(251)的弯曲部(24)，所述第二波纹结构(252)的弯曲部(24)未设有连通部(241)，所述第一波纹结构(251)与所述第二波纹结构(252)在板片(100)的主换热区(1)交替设置。

6.根据权利要求1或2所述的板式换热器，其特征在于，所述多个波谷部(22)包括多个第一波谷部(221)和多个第二波谷部(222)；所述第一波谷部(221)的深度大于所述第二波谷部(222)的深度，所述第一波谷部(221)和所述第二波谷部(222)交替设置，所述波峰部(21)设有用于与相邻板片焊接的平面或者微曲面，所述第一波谷部(221)设有用于与相邻板片焊接的平面或者微曲面。

7.根据权利要求6所述的板式换热器，其特征在于，所述凹槽的深度与所述第二波谷部(222)的深度大致相等，且所述凹槽的深度占所述第一波谷部(221)的深度的15％-75％。

8.根据权利要求6或7所述的板式换热器，其特征在于，所述第一板片(101)包括在长度方向上位于所述主换热区(1)两侧的第二配合区(4)，所述第二配合区(4)包括第二平面部(41)，所述第二平面部(41)与所述第一板片(103)的主换热区(1)边沿处的第一波谷部(221)相连接，且所述第一板片(101)的主换热区(1)的第一波谷部(221)与所述第二平面部(41)平齐；沿第一板片(101)的厚度方向，所述波峰部(21)以及所述第二波谷部(222)在所述第一板片(101)的正面(1001)均高于所述第二平面部(41)；

所述第二板片(102)包括在长度方向上位于所述主换热区(1)两侧的第三配合区(5)，所述第三配合区(5)包括第三平面部(51)，所述第三平面部(51)与所述第二板片(102)的主换热区(1)边沿处的波峰部(21)相连接，且所述第二板片(102)的波峰部(21)与所述第三平面部(51)平齐；所述第一波谷部(221)和所述第二波谷部(222)在所述第二板片(102)的正面(1001)相对于第三平面部(51)凸起；

每张板片的波峰部(21)设有用于与相邻板片焊接的平面或者微曲面，每张板片的第一波谷部(221)设有用于与相邻板片焊接的平面或者微曲面；其中，所述第一板片(101)正面(1001)的波峰部(21)与相邻第二板片(102)的反面(1002)的波峰部(21)相接触形成焊点，所述第一板片(101)反面(1002)的第一波谷部(221)与相邻第二板片(102)的正面(1001)的第一波谷部(221)相接触形成焊点。

9.根据权利要求8所述的板式换热器，其特征在于，所述多个波纹结构(2)包括多个第三波纹结构(261)和多个第四波纹结构(262)，其中，第三波纹结构(261)与第四波纹结构(262)在板片的主换热区(1)交替设置；一个第三波纹结构(261)与一个第四波纹结构(262)组成一个波纹单元，所述第二波谷部(222)形成于每个波纹单元(26)的所述第一波纹结构(261)与所述第二波纹结构(262)之间，所述第一波谷部(221)形成于两个相邻的波纹单元(26)之间；在所述波纹单元(26)中，所述连通部(241)设于第一波纹结构(261)与第二波纹结构(262)中人字形波纹图案尖角指向方向上较远一侧的弯曲部(24)。

10.根据权利要求1至9任一所述的板式换热器，其特征在于，在所述板片(100)宽度方向上，至少部分波纹结构(2)的弯曲部(24)的数量大于或等于2，所述至少部分波纹结构(2)在板片(100)宽度方向上形成多重人字形波纹图案。

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