CN1950664B - 热交换器 - Google Patents

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Abstract

一种蒸发器(1)，包括具有形成组(13)的换热管(12)的热交换芯部(4)、朝向每个换热管(12)的一端安置的制冷剂入口集管(5)制冷剂出口集管(6)、朝向每个换热管(12)的另一端安置的制冷剂流入集管(9)和制冷剂流出集管(11)。该流出集管(11)的内部被分流控制壁(52)分成上下设置的两个空间(11a、11b)。流入集管(9)和流出集管(11)的下部空间(11b)均在一端保持连通。控制壁(52)具有沿其纵向间隔地设置的多个制冷剂通孔(53)。

Description

热交换器
相关申请的交叉参考
本申请依照35 U.S.C.§111(a)提出，并按照35 U.S.C.§119(e)(1)要求分别在2004年5月14日和2004年12月21日按照35U.S.C.§111(b)提交的临时申请No.60/570,823和No.60/637,438的申请日利益。
技术领域
本发明涉及热交换器，尤其涉及适于在汽车空调装置内用作例如蒸发器的热交换器，该汽车空调装置是将安装在汽车内的制冷循环。
文中以及所附权利要求书中使用的术语“铝”除了纯铝之外还包含铝合金。将通过热交换器的相邻各对换热管之间的空气通过间隙的空气流的下游侧(图1、3、5、6、8、9和11内的箭头X指示的方向)将在文中以及所附权利要求书中称为“前”，而其相对侧称为“后”。
背景技术
迄今为止，广泛使用所谓的堆叠板型蒸发器作为汽车空调装置蒸发器，该堆叠板型蒸发器包括平行布置的多个扁平空心体以及百叶窗式波纹状翅片，每个扁平空心体包括彼此相对并且沿其周向边缘相互钎焊在一起的一对盘状板，该翅片设置在相邻的每对扁平空心体之间并钎焊于其上。然而，近年来，需要提供尺寸和重量进一步减小并且具有更高性能的蒸发器。
为了满足这种要求，本申请人已提出一种蒸发器，该蒸发器包括由形式为沿空气通过方向平行设置的两个排并且均包括间隔地布置的多个换热管的管组组成的热交换芯部、设置在热交换芯部的上端的制冷剂入口-出口箱以及设置在热交换芯部的下端的制冷剂转向箱，制冷剂入口-出口箱的内部被分隔件分成位于前部的制冷剂入口集管和位于后部的制冷剂出口集管，该入口集管在一端具有制冷剂入口，该出口集管在其与该入口并排的一端具有制冷剂出口，该制冷剂转向箱的内部被分隔壁分成位于前部的制冷剂流入集管和位于后部的制冷剂流出集管，制冷剂转向箱的分隔壁内形成有沿该壁的纵向间隔地布置的多个制冷剂通过孔，前部管组中换热管的上端接合到入口集管，后部管组中换热管的上端接合到出口集管，前部管组中换热管的下端接合到流入集管，后部管组中换热管的下端接合到流出集管。流入入口-出口箱上入口集管的制冷剂通过前部管组的换热管流入转向箱的流入集管，然后通过分隔壁内的制冷剂通过孔流入流出集管，并进一步通过后部管组的换热管流入入口-出口箱的出口集管(见公报JP-A No.2003-75024)。
但是，本发明人已进行大量研究并因此发现难以进一步提高上述公报内公开的蒸发器的性能，其原因如下。
对于公报内公开的蒸发器，流入入口集管的制冷剂将不再均匀地分流流入连接在该入口集管上的所有换热管。结果，热交换芯部的前部换热管组的制冷剂分布变得不均匀，从而使得流过前部管组的换热管的制冷剂的温度分布(湿蒸汽的质量)不均匀。温度分布不均匀的制冷剂流过流入集管和流出集管，并按照原状流入后部管组的换热管。因此，后部管组内的换热管的温度分布不均匀，并且不均匀会变得更明显。因此，流过蒸发器的热交换芯部的空气在该热交换芯部的一些部分具有变化的温度，并且蒸发器难以具有充分提高的热交换性能。尤其当制冷剂流速变化时或者在通过热交换芯部的空气流在一些位置变化的情况下，此问题加剧。
本发明的一个目的是克服上述问题，并提供一种热交换性能非常好的热交换器。
发明内容
为实现上述目的，本发明包括以下模式。
1)一种热交换器，该热交换器包括具有制冷剂入口的制冷剂入口集管、位于该入口集管后面并具有制冷剂出口的制冷剂出口集管以及用于使该入口集管和出口集管通过其连通的制冷剂循环通路，该循环通路包括至少两个中间集管，以及多个用于使该入口集管和出口集管通过其与所有中间集管连通的换热管，
该中间集管包括沿前后方向并置的制冷剂流入中间集管和制冷剂流出中间集管，所述流入中间集管和流出中间集管在一端保持相互连通。
2)根据段落1)的热交换器，该热交换器包括由形式为前后设置的多个排的管组构成的热交换芯部，每个管组包括间隔地设置的多个换热管、朝向每个换热管的一端安置并且接合到至少一排管组的换热管上的制冷剂入口集管、朝向每个换热管的所述一端安置并位于该入口集管后面且接合到剩余管组的换热管上的制冷剂出口集管、朝向每个换热管的另一端安置并接合到与该入口集管相接合的换热管上的制冷剂流入中间集管以及朝向每个换热管的所述另一端安置并位于该流入中间集管后面且接合到与该出口集管相接合的换热管上的制冷剂流出中间集管。
3)根据段落2)的热交换器，其中该流出中间集管在内部具有第一分流控制装置，以用于使制冷剂均匀地分流流入接合到该流出中间集管上的换热管中。
4)根据段落3)的热交换器，其中该第一分流控制装置包括具有多个制冷剂通过孔的第一分流控制壁，该控制壁用于将该流出中间集管的内部分成上下设置的第一和第二两个空间，该流入中间集管和该流出中间集管的第一空间在集管的一端保持连通，而接合到该流出中间集管的换热管与该第二空间连通。
5)根据段落4)的热交换器，其中形成在该第一分流控制壁中的制冷剂通过孔沿该控制壁的纵向间隔地设置。
6)根据段落5)的热交换器，其中相邻每对制冷剂通过孔之间的间隔随着该控制壁延伸远离该流入中间集管和流出中间集管保持连通的所述集管的一端而逐渐增加。
7)根据段落5)的热交换器，其中相邻各对制冷剂通过孔的间隔相同。
8)根据段落5)的热交换器，其中所述制冷剂通过孔形成在该第一分流控制壁的位于其前后方向的中部后面的部分内。
9)根据段落4)的热交换器，其中该流入中间集管和流出中间集管是通过用隔离装置将制冷剂转向箱分成前部和后部形成的。
10)根据段落9)的热交换器，其中该转向箱在其一端具有连通件，以用于保持该流入中间集管和流出中间集管连通。
11)根据段落9)的热交换器，其中该转向箱包括与换热管相接合的第一部件、(硬)钎焊在该第一部件的与换热管相对的部分上的第二部件以及钎焊在第一和第二部件的各相对端上的两个封闭件，该第二部件一体地具有该隔离装置和该第一分流控制壁。
12)根据段落11)的热交换器，其中所述封闭件之一具有两个通孔并设有钎焊在其外侧以用于保持这两个通孔通过其连通的连通件，所述通孔用于分别使该流入中间集管和与该流入中间集管连通的流出中间集管的第一空间与外部连通。
13)根据段落12)的热交换器，其中该具有通孔的封闭件是板状的，该连通件是从一侧看时形状和大小均与该板状封闭件相同的板，该连通件具有向外凸出部，该凸出部具有用于保持该封闭件的两个通孔通过其中连通的内部连通通道。
14)根据段落13)的热交换器，其中该具有通孔的封闭件包括其轮廓的形状与该转向箱的横截面轮廓一致的主体部以及从该主体朝该入口集管和出口集管突出的突出部，该连通件的向外凸出部与该主体部和该封闭件的突出部对应地形成。
15)根据段落3)的热交换器，其中该入口集管在内部具有第二分流控制装置，以用于使制冷剂均匀地分流流入接合到该入口集管的换热管中。
16)根据段落15)的热交换器，其中该第二分流控制装置包括具有多个制冷剂通过孔的第二分流控制壁，该控制壁用于将该入口集管的内部分成上下设置的第一和第二两个空间，该制冷剂入口与该第一空间连通，而接合在该入口集管上的换热管与该第二空间连通。
17)根据段落16)的热交换器，其中形成在该第二分流控制壁中的制冷剂通过孔沿该控制壁的纵向间隔地设置，并且小于该第一分流控制装置内的制冷剂通过孔。
18)根据段落15)的热交换器，其中该出口集管在内部具有第三分流控制装置，以用于使制冷剂均匀地分流流入接合到该出口集管的换热管中。
19)根据段落18)的热交换器，其中该第三分流控制装置包括具有制冷剂通过孔的第三分流控制壁，该控制壁用于将该出口集管的内部分成上下设置的第一和第二两个空间，该制冷剂出口与该第一空间连通，而接合在该出口集管上的换热管与该第二空间连通。
20)根据段落16)的热交换器，其中该入口集管和出口集管是通过用隔离装置将制冷剂入口-出口箱分成前部和后部形成的。
21)根据段落20)的热交换器，其中该入口-出口箱包括与换热管相接合的第一部件、钎焊在该第一部件的与换热管相对的部分上的第二部件以及钎焊在第一和第二部件各自的两相对端上的两个封闭件，该第二部件一体地具有该隔离装置、该第二分流控制壁和用于将该出口集管分成上下设置的两个空间的具有制冷剂通过孔的第三分流控制壁。
22)根据段落1)的热交换器，其中该换热管是扁平的、以它们的宽度指向前后方向来设置并且高度即管的厚度为0.75～1.5mm。
23)根据段落22)的热交换器，其中在相邻每对换热管之间设有翅片，该翅片为包括波峰部分、波谷部分以及均使该波峰部分和波谷部分互连的连接部分的波纹状翅片，该翅片的高度即从波峰部分到波谷部分的直线距离为7.0～10.0mm、翅片间距即连接部分的间距为1.3～1.7mm。
24)根据段落23)的热交换器，其中该波纹状翅片的波峰部分和波谷部分均包括扁平部分和倒圆部分，该倒圆部分设置在该扁平部分的两侧并与该连接部分形成一体，该倒圆部分的曲率半径在0.7mm以内。
25)一种包括压缩机、冷凝器和蒸发器的制冷循环，该蒸发器包括根据段落1)到24)中任何一个的热交换器。
26)一种车辆，其内安装有根据段落25)的制冷循环以作为空调装置。
对于根据段落1)和2)的热交换器，流入中间集管和流出中间集管在一端保持连通，从而从入口集管通过接合在其上的换热管流入该流入中间集管的制冷剂在转向时流入该流入集管以改变其路线。因此，当转向地从流入中间集管流入流出中间集管时，制冷剂被充分搅动、其整体温度变均匀并且流入接合在流出中间集管和出口集管上的所有换热管，同时即使在制冷剂流过接合到入口集管和流入中间集管上的所有换热管时由于流入入口集管的制冷剂未能均匀地分流入接合到该入口集管的所有换热管而使制冷剂的温度分布(湿蒸汽的质量)不均匀，制冷剂温度仍均匀。
对于根据段落3)的热交换器，流出中间集管在内部具有第一分流控制装置，以用于使制冷剂均匀地分流流入接合到流出中间集管上的换热管。因此，制冷剂以均匀的量流过接合到该流出中间集管和出口集管上的所有换热管。通过热交换芯部的空气的温度也均匀，从而使热交换器的热交换效率提高。即使当制冷剂的流速有变化时或者当通过热交换芯部的空气流的速度在一些位置变化时，仍然可使通过该芯部的空气温度均匀。
对于根据段落4)到8)的热交换器，第一分流控制装置可比较容易地设置在流出中间集管内。
根据段落9)的热交换器的元件的数量整体上减小。
对于根据段落10)的热交换器，流入中间集管可比较容易地与流出中间集管连通。
对于根据段落11)的热交换器，第一分流控制壁和用于转向箱的分隔装置与该第二部件形成一体，并因此可容易地设置。
对于根据段落12)和13)的热交换器，流入中间集管和流出中间集管可比较容易地在其一端保持连通。
对于根据段落14)的热交换器，即使可用空间受限，该连通件的向外凸出部内的连通通道仍可具有很大的通道面积。
对于根据段落15)的热交换器，入口集管在内部具有第二分流控制装置，以用于使制冷剂均匀地分流流入接合到该入口集管上的换热管。因此，流入入口集管的制冷剂可均匀地分流流入接合在该入口集管上的所有换热管。这使得流过接合到入口集管和流入中间集管的所有换热管中的制冷剂的温度分布变得不均匀的可能性降低。
对于根据段落16)和17)的热交换器，第二分流控制装置可比较容易地设置在入口集管内。
对于根据段落18)的热交换器，出口集管在内部具有第三分流控制装置，以用于使制冷剂均匀地分流流入接合到该出口集管上的换热管中。这使制冷剂从流出中间集管均匀地流入接合在流入中间集管和出口集管上的所有换热管中，还使制冷剂从入口集管均匀地流入接合到入口集管和流入中间集管上的所有换热管中。
对于根据段落19)的热交换器，第三分流控制装置可比较容易地设置在流出集管内。
根据段落20)的热交换器的元件的数量整体上减小。
对于根据段落21)的热交换器，第二部件与用于入口-出口箱的分隔装置、第二分流控制壁和具有制冷剂通过孔的用于将出口集管的内部分成上下设置的两个空间的第三分流壁形成一体，从而分隔装置和这两个控制壁可容易地设置在该入口-出口箱内。
对于根据段落22)的热交换器，通过增加对受抑制的空气流的阻力以确保两个参数之间保持良好的平衡，可提高热交换性能。
对于根据段落23)的热交换器，通过增加对受抑制的空气流的阻力以确保两个参数之间保持良好平衡，可提高热交换性能。
附图说明
图1是适于用作蒸发器的本发明热交换器的整体结构的部分省略的透视图；
图2是从后面看的图1的蒸发器的垂直剖视图，其中省略了中间部分；
图3是沿图2内的线A-A的剖面的放大局部视图；
图4是制冷剂入口-出口箱的分解透视图；
图5是沿图2内的线B-B的剖面的放大局部视图；
图6是沿图2内的线C-C的剖视图；
图7是制冷剂转向箱的分解透视图；
图8是沿图2内的箭头D-D的方向看的蒸发器的部分省略的放大视图；
图9是沿图2内的线E-E的剖视图；
图10是图1所示蒸发器的热交换芯部的一部分的放大视图；
图11是示出制冷剂如何流过图1内所示的蒸发器的图。
具体实施方式
下面将参照附图说明本发明的实施例。
在下面的说明中，图1和2的上部和下部以及左手侧和右手侧将分别称为“上”、“下”、“左”和“右”。
图1和2示出应用本发明的热交换器的蒸发器的整体结构，图3到10示出主要部分的结构，而图11示出制冷剂如何流过蒸发器。
图1和2示出蒸发器1，该蒸发器1包括间隔地上下设置的铝制制冷剂入口-出口箱2和铝制制冷剂转向箱3、以及设置在这两个箱2、3之间的热交换芯部4。
制冷剂入口-出口箱2包括安置在前部(相对于通过蒸发器的空气流方向的下游侧)的制冷剂入口集管5和安置在后部(相对于气流方向的上游侧)的制冷剂出口集管6。箱2的入口集管5上连接有铝制制冷剂入口管7，而该箱的出口集管6上连接有铝制制冷剂出口管8。制冷剂转向箱3包括安置在前部的制冷剂流入集管9(制冷剂流入中间集管)和安置在后部的制冷剂流出集管11(制冷剂流出中间集管)。
热交换芯部4包括形式为前后并行设置的多个排-在本实施例内为两排-的管组13，每个管组13包括间隔地沿左右方向并行设置的多个换热管12。在管组13中相邻各对换热管12之间的空气通过间隙内以及在管组13的左右两端的换热管12外部均设置有波纹状翅片14，所述翅片均钎焊到与之相邻的换热管12上。在左右两端处的波纹状翅片14的外部设置有铝制侧板15，所述侧板钎焊在所述翅片14上。前部管组13中的换热管12的上端和下端分别接合到入口集管5和流入集管9，而后部管组13中的换热管12的上端和下端分别接合到出口集管6和流出集管11。
参照图3到6，制冷剂入口-出口箱2包括由在两相对表面上具有钎焊材料层的铝钎焊板材制成并且其上接合换热管12的板状的第一部件16、由裸铝挤出型材制成并覆盖第一部件16的上部的第二部件17、由在两相对表面上具有钎焊材料层的铝钎焊板材制成并接合到所述两个部件16、17的两端以封闭相应相对端开口的铝盖18、19。沿前后方向延长的铝接合板21钎焊在位于右端的盖19的外表面上以延伸跨越入口集管5和出口集管6。制冷剂入口和出口管7、8接合到接合板21。
第一部件16在其前后侧部均具有弯曲部分22，该弯曲部分的形式为在横截面上是小曲率圆弧并在中部向下凸出。弯曲部分22具有在前后方向上延长并沿左右方向即横向间隔地设置的多个管插缝23。前、后弯曲部分22中对应的每对插缝23相对于横向方向处于相同位置。前部弯曲部分22的前边缘和后部弯曲部分22的后边缘一体地具有各自的直立壁22a，该直立壁在部件16的整个长度上延伸。第一部件16在两个弯曲部分22之间平坦部分24，该平坦部分具有沿横向间隔地设置的多个通孔25。
第二部件17的横截面总体为m形且向下开口，该第二部件包括横向延伸的前后两个壁26、设置在这两个壁26之间的中部内并横向延伸以用作将制冷剂入口-出口箱2的内部分成前后两个空间的隔离装置的分隔壁27、以及两个总体为圆弧的连接壁28，该连接壁向上凸出、具有总体为圆弧的横截面并将分隔壁27和相应的前后壁26在它们的上端一体地连接。
第二部件17的前壁26和分隔壁27在它们的下端在该部件17的整个长度上通过入口集管的分流控制壁10(第二分流控制壁)一体地互连。在与分流控制壁10相同的高度处，第二部件17的后壁26和分隔壁27在它们的下端在部件17的整个长度上通过出口集管的分流控制壁29(第三分流控制壁)一体地互连。入口集管内的控制壁10在其前后方向上的中部具有多个间隔地沿横向设置的圆形制冷剂通过通孔20。相邻各对孔20之间的间隔均相等。所有圆形孔20都安置在相邻各对换热管12之间。出口集管内的控制壁29具有形成在除了该壁的左右端部之外的后部内、沿该壁的横向间隔地设置并且横向伸长的多个椭圆制冷剂通过通孔31A、31B。位于该壁的中部的椭圆孔31A的长度小于其它椭圆孔31B，并且安置在相邻的一对换热管12之间。分隔壁27的下端向下突出超过前后壁26的下端部，并一体地具有多个突出部27a，所述突出部从壁27的下边缘向下突出、沿横向间隔地设置并装在第一部件16的通孔25内。突出部27a是通过切除分隔壁27的指定部分形成的。根据本实施例，分流控制壁10与前壁26和分隔壁27成一体，而分流控制壁29与后壁26和分隔壁27成一体，但也可将一与前壁26和分隔壁27隔开的壁以及一与后壁26和分隔壁27隔开的壁固定在合适位置以形成各控制壁10和29。
第二部件17这样制成，即，以一体件的形式挤出前后壁26、分隔壁27、连接壁28和两个控制壁10、29，通过压力加工在所述两个控制壁10、29内形成制冷剂通过孔20、31A、31B，然后切除分隔壁27的部分以形成突出部27a。
盖18、19均为形状大致与第一和第二部件16、17的组合的轮廓的横截面形状一致的板，并且由在两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。右盖19的前部一体地具有将装配在入口集管5的位于控制壁10之上的上部部分中的上部向左突出部30以及将装配在集管5的低于控制壁10的下部部分中的下部向左突出部32，突出部32位于突出部30之下并与其隔开。该右盖19的后部一体地具有将装配在出口集管6的位于控制壁29之上的上部部分中的上部向左突出部33以及将装配在集管6的低于控制壁29的下部部分内的下部向左突出部34，突出部34位于突出部33之下并与其隔开。右盖19具有向左突出并在其上边缘与其各前后侧边缘之间的圆弧部分上与其形成一体的接合凸耳36。右盖19前部处的上部向左突出部30的底壁设有制冷剂入口37。右盖19后部处的上部向左突出部33的底壁具有制冷剂出口38。
左盖18关于箱2的沿其横向延伸的中心线与右盖19对称。左盖18一体地形成有可装在入口集管5的位于控制壁10之上的上部部分内的上部向右突出部39、可装在入口集管5的位于控制壁10之下的下部部分内的下部向右突出部44、可装在出口集管6的位于控制壁29之上的上部部分内的上部向右突出部41、可装在集管6的位于控制壁29之下的下部部分内的下部向右突出部42以及向右突出的上部和下部接合凸耳43。上部向右突出部39、41的底壁中未形成开口。
接合板21是用裸铝材料通过压力加工制成的，并具有与右盖19的入口37连通的短柱形制冷剂入口部分45以及与该盖的出口38连通的短柱形制冷剂出口部分46。接合板21的上下边缘均具有向左突出并位于入口部分45和出口部分46之间的弯曲部47。上、下弯曲部47与箱2的在入口集管5和出口集管6之间的部分接合。接合板21还在其前端和后端分别具有向左突出并一体形成在其下缘上的接合凸耳48。所述凸耳48与右盖19的下边缘接合。
制冷剂入口-出口箱2的第一和第二部件16、17、两个盖18、19和接合板21按以下方式钎焊在一起。第一和第二部件16、17利用第一部件16的钎焊材料层相互钎焊在一起，同时第二部件17的突出部27a插入第一部件16的相应通孔25并与其咬边接合(crimping engagement)，因此第一部件16的前后直立壁22a的上端与第二部件17的前后壁26的下端相结合。所述两个盖18、19利用盖18、19的钎焊材料层钎焊在第一和第二部件16、17上，同时前部的上部突出部39、30装配在两个部件16、17内的从分隔壁27向前且在控制壁10之上的上部空间内，前部的下部突出部44、32装配在两个部件16、17内的从分隔壁27向前且在控制壁10之下的下部空间内，后部的上部突出部41、33装配在两个部件16、17内的从分隔壁27向后并在控制壁29之上的上部空间内，后部的下部突出部42、34装配在从分隔壁27向后并在控制壁29之下的下部空间内，上部接合凸耳43、36与第二部件17的连接壁28接合，而下部接合凸耳43、36与第一部件16的弯曲部分22接合。接合板21利用右盖19的钎焊材料层钎焊在该右盖19上，同时上弯曲部47接合在右盖19的相对于前后方向的中部内以及第二部件17的位于两个连接壁28之间的部分内，下弯曲部47与右盖19的相对于前后方向的中部以及第一部件16的扁平部分24接合，并且接合凸耳48接合在盖19的下边缘。
这样，制成制冷剂入口-出口箱2。第二部件17的从分隔壁27向前的部分作为入口集管5，而从分隔壁27向后的部分作为出口集管6。入口集管5被分流控制壁10分成上部和下部两个空间5a、5b，这两个空间通过圆孔20保持连通。出口集管6被分流控制壁29分成上部和下部两个空间6a、6b，这两个空间通过椭圆孔31A、31B保持连通。右盖19的制冷剂入口37与入口集管5的上部空间5a连通。制冷剂出口38与出口集管6的上部空间6a连通。接合板21的制冷剂入口部分45与制冷剂入口37连通，而其制冷剂出口部分46与出口38连通。入口集管5的上部空间5a是与入口37连通的第一空间，而其下部空间5b是与前部组13的换热管12连通的第二空间。出口集管6的上部空间6a是与出口38连通的第一空间，而下部空间6b是与后部管组13的换热管12连通的第二空间。
参照图3和图7～9，制冷剂转向箱3包括由在两相对表面上具有钎焊材料层的铝钎焊板材制成且与换热管12相接合的板状第一部件70、由裸铝挤出型材制成并且覆盖第一部件70的下侧的第二部件71以及由在两相对表面上具有钎焊材料层的铝钎焊板材制成以用于封闭左右两端开口的铝盖50、72(封闭件)。在左盖50的外表面上钎焊有由裸铝材料制成、沿前后方向伸长并且延伸跨越流入集管9和流出集管11的连通件51。流入集管9和流出集管11在它们的左端通过该连通件51相互连通。
制冷剂转向箱3具有顶面3a，该顶面3a的横截面整体上为圆弧，从而该顶面在前后方向上的中部是最高部分73，该最高部分朝前侧和后侧逐渐降低。箱3在其前后两侧部内具有凹槽74，所述凹槽分别从顶面3a的最高部分73的前后两侧延伸到前后两侧面3b并在横向上间隔地布置。
第一部件70具有在其前后方向的中部向上凸出的圆弧截面，并在其前后侧边缘均一体地形成有在该部件70的整个长度上延伸的垂壁70a。第一部件70的上表面用作制冷剂转向箱3的顶面3a，垂壁70a的外表面用作箱3的前侧或后侧表面3b。凹槽74形成在第一部件70的前后侧部中的每一个内，并从该部件70的前后方向上的中部的最高部分73延伸到垂壁70a的下端。在第一部件70的除了其中部的最高部分73之外的前后侧部中，在相邻各对凹槽74之间形成有沿前后方向伸长的管插缝75。对应的每对前部和后部管插缝75在横向上处于相同位置。第一部件70具有多个形成在其最高部分73中并沿横向间隔地布置的通孔76。通过利用压力加工用铝钎焊板材制造第一部件70，来同时形成第一部件70的垂壁70a、凹槽74、管插缝75以及通孔76。
第二部件71的横截面总体为w形且向上开口，该第二部件包括分别向前和向后朝外并朝上弯曲且横向延伸的前后两个壁77、设置在这两个壁77之间的中部并沿横向延伸且作为用于将制冷剂转向箱3的内部分成前后两个空间的隔离装置的垂直分隔壁78、以及使该分隔壁78与相应前后壁77在它们的下端一体地连接的两个连接壁79。
第二部件71的后壁77的上端通过流出集管11内的分流控制壁52(第一分流控制壁)在该部件71的整个长度上一体地连接到分隔壁78。控制壁52在其位于前后方向上的中部后面的部分内形成有多个圆形制冷剂通过通孔53。相邻各对圆孔53之间的间隔随着该壁从左端向右延伸而逐渐增加，因此该壁52的单位长度中孔53的数量向右减少。顺便提及，也可使相邻各对圆孔53之间的间隔相等。所述圆孔53比入口集管5的控制壁10内的孔20大。分隔壁78的上端向上突出超过前后壁77的上端，并具有从其上边缘与其成一体地向上突出的多个突出部78a，所述突出部间隔地横向设置并可装配在第一部件70的对应的通孔76内。突出部78a是通过切除分隔壁78的特定部分形成的。尽管控制壁52与后壁77和分隔壁78成一体地形成，但也可将与这些壁77、78隔离开的壁固定在合适位置以形成流出集管11内的控制壁52。
第二部件71这样制成，即，以一体件的形式挤出前后壁77、分隔壁78、连接壁79和分流控制壁52，通过压力加工在控制壁52内形成圆形通孔53，并进一步切除分隔壁的部分以形成突出部78a。
盖50、72的形式均为板，并且均由在两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。左盖50包括形状与第一和第二部件70、71的组合的轮廓的横截面形状一致的主体部50a和总体为梯形的向上突出部50b，该突出部与该主体部50a的上边缘中相对于前后方向的中部成一体并向上突出超过第一部件70。左盖50的主体部50a的前部成一体地具有将装配在流入集管9内的向右突出部54，而其后部成一体地具有将装配在流出集管11的位于控制壁52之上的上部部分内的上部向右突出部55和将装配在集管11的位于控制壁52之下的下部部分内的下部向右突出部56，该下部向右突出部位于突出部55之下并与其间隔开。左盖50的主体部50a具有向右突出的接合凸耳57，所述凸耳形成在该主体部的下边缘与其各前后侧边缘之间的圆弧部分上以及该主体部上边缘的更靠近其前后端的部分上。左盖主体部50a还具有向左突出的接合凸耳58，所述凸耳形成在该主体部的向上突出部50b的两相对斜面上以及该主体部的位于其前后方向的中部的下边缘上。左盖50的前部向右突出部54的底壁中和该左盖的后部下部向右突出部56的底壁中分别形成有通孔59、60。前部孔59使流入集管9的内部与外部连通，而后部孔60使流出集管11的位于控制壁52之下的下部空间与外部连通。
右盖72的前部一体地具有可装配在流入集管9内的向左突出部81，而该右盖的后部一体地具有将装配在流出集管11的位于控制壁52之上的上部部分内的上部向左突出部82和将装配在集管11的位于控制壁52之下的下部部分内的下部向左突出部83，该下部向左突出部位于突出部82之下并与其间隔开。右盖72具有向左突出的接合凸耳84，所述凸耳一体地形成在该盖的下边缘与该盖的各前后侧边缘之间的圆弧部分上以及该盖上边缘的更靠近其前后端的部分上。向右突出部81或下部向右突出部83内没有形成通孔。
连通件51由裸铝材料通过压力加工制成。当从左侧看时，部件51为大小和形状与左盖50相同的板，并具有钎焊在左盖50的外表面上的周向边缘部分。连通件51具有向外凸出部61，以用于保持左盖50的两个通孔59、60通过该凸出部连通。凸出部61的内部设有用于保持盖50的孔59、60连通的连通通道62。凸出部61的上端位于左盖50的向上突出部50b的上端。这使得即使可用空间有限连通通道62仍具有大面积。
转向箱3的第一和第二部件70、71、两个盖50、72以及连通件51按以下方式钎焊在一起。第一和第二部件70、71利用第一部件70的钎焊材料层相互钎焊在一起，同时第二部件71的突出部78a咬边接合地插入相应孔76，第一部件70的前后直立壁70a的下端与第二部件71的前后壁77的上端相结合。所述两个盖50、72利用该盖50、72的钎焊材料层钎焊在第一和第二部件70、71上，同时前部的突出部54、81装在由所述两个部件70、71限定并从分隔壁78向前的空间内，后部的上突出部55、82装在由所述两个部件70、71限定并从分隔壁78向后且位于分流控制壁52之上的上部空间内，后部的下突出部56、83装在由所述两个部件70、71限定并从分隔壁78向后且位于分流控制壁52之下的下部空间内，上部接合凸耳57、84与第一部件70接合，而下部接合凸耳57与第二部件71的前后77接合。连通件51利用左盖50的钎焊材料层钎焊在该左盖50上，同时该盖50的接合凸耳58与连通件51接合。
这样，形成制冷剂转向箱3。第二部件71的从分隔壁78向前的部分用作流入集管9，而其从分隔壁78向后的部分用作流出集管11。流出集管11被分流控制壁52分成上部和下部两个空间11a、11b，这两个空间通过圆形制冷剂通过孔53保持连通。左盖50的后部通孔60与流出集管11的下部空间11b连通。流入集管9的内部通过左盖50的通孔59、60和连通件51的向外凸出部61内的连通通道62保持与流出集管11的下部空间11b连通。流出集管11的下部空间11b是与流入集管9连通的第一空间，而上部空间11a是与后部管组13的换热管12连通的第二空间。
形成前后管组13的换热管12均由裸铝挤出型材制成。每个管12是扁平的、沿前后方向具有较大宽度并且在内部具有沿管的纵向延伸且平行布置的多个制冷剂通道12a。管12具有向外突出的圆弧形前、后端壁。前部管组13的换热管12关于横向方向与后部管组的相应管对齐。管12的上端部插入制冷剂入口-出口箱2的第一部件16上的插缝23内，并利用第一部件16的钎焊材料层钎焊在该第一部件16上。管12的下端部插入制冷剂转向箱3的第一部件70的插缝75内，并利用第一部件70的钎焊材料层钎焊在该部件70上。前部管组13的管12与入口集管5和流入集管9连通，而后部管组13的管12与出口集管6和流出集管11连通。
优选地，换热管12的高度h一即在横向方向上的厚度一(见图10)为0.75～1.5mm，在前后方向上的宽度为12～18mm，其周向壁的壁厚为0.175～0.275mm，将制冷剂通道12a相互隔开的分隔壁的厚度为0.175～0.275mm，分隔壁的间距为0.5～3.0mm，而前后两端壁的外表面的曲率半径为0.35～0.75mm。
可使用铝制电阻焊管来代替由铝挤出型材制成的换热管12，所述电阻焊管通过在管内插入内翅片而在内部形成多个制冷剂通道。还可使用由这样的板制成的管，该板由在其两表面上具有铝钎焊材料层的铝钎焊板材通过轧制加工制备，并包括通过连接部分相连的两个扁平壁形成部分、在每个扁平壁形成部分上与其成一体地形成并从其与该连接部分相对的一个侧边突出的侧壁形成部分、以及从每个扁平壁形成部分与其成一体地突出并且在该扁平壁形成部分的宽度方向上间隔地布置的多个分隔件形成部分。该管是通过在连接部分将该板弯曲成发夹形，并将侧壁形成部分以对接关系相互钎焊在一起以通过分隔件形成部分形成分隔壁而制成的。将使用的波纹状翅片在此情况下是由裸铝材料制成的翅片。
图10示出波纹状翅片14，该波纹状翅片14是通过将在两侧面上具有钎焊材料层的铝钎焊板材形成波浪形而制成的。该翅片包括波峰部分14a、波谷部分14b和使该波峰部分14a与波谷部分互连的扁平水平连接部分14c。连接部分14c具有前后设置的多个百叶窗板。波纹状翅片14对于前部和后部换热管组13是共用的。翅片14在前后方向上的宽度大约等于从前部管组13内的换热管12的前边缘到后部管组13内对应换热管12的后边缘的距离(见图3)。翅片14的波峰部分14a和波谷部分14b钎焊在与其相邻的换热管12上。可在每个管组13的相邻每对换热管12之间设置波纹状翅片，而不是前部和后部管组13共用一个波纹状翅片。
希望波纹状翅片14的翅片高度H为7.0mm～10.0mm，而翅片间距P为1.3～1.8mm，该翅片高度为从波峰部分14a到波谷部分14b的直线距离，该翅片间距为连接部分14c的间距。波纹状翅片14的波峰部分14a和波谷部分14b均包括与换热管12密切接触地钎焊在该换热管上的扁平部分和设置在该扁平部分的两侧并且与连接部分14c形成一体的倒圆部分，该倒圆部分的曲率半径R优选地在0.7mm以内。
蒸发器1是通过定位搭焊/点焊所组合的部件并将所有部件共同钎焊在一起制造的。
蒸发器1与压缩机和冷凝器一起构成制冷循环，该制冷循环安装在车辆例如汽车内以用作空调装置。
参照示出所述蒸发器1的图11，流过压缩机、冷凝器和膨胀阀的气-液混合相的两层制冷剂经由制冷剂入口管7、接合板21的制冷剂入口部45和右盖19的制冷剂入口37进入入口-出口箱2的制冷剂入口集管5的上部空间5a，通过入口集管的分流控制壁10内的圆形制冷剂通过孔20流入下部空间5b，并分流地流入前部管组13的所有换热管12的制冷剂通道12a。
此时，控制壁10向制冷剂的流提供阻力，使得制冷剂能以均匀的速度流过所有圆孔20，从而流入入口集管5的制冷剂均匀地分流流过前部管组的所有管12。这使得流过前部管组13内的所有管12的制冷剂的温度分布变得不均匀的可能性降低。
流入所有换热管12的通道12a的制冷剂向下流过通道12a，进入制冷剂转向箱3的制冷剂流入集管9。集管9内的制冷剂向左流动，进一步流过左盖50的前部通孔59、连通件51的向外凸出部61内的连通通道62和左盖50的后部通孔60，从而改变其路线以转向，并进入流出集管11的下部空间11b。
即使制冷剂不能完全均匀地分流流入前部管组13的换热管12，并因此在流过前部管组13的所有管12时温度分布(湿蒸汽的质量)变得不均匀，当制冷剂在转向时从入口集管6流入流出集管11的下部空间11b时，制冷剂被完全搅动并且其整体的温度变均匀。
进入流出集管11的下部空间11b的制冷剂向右流动，通过流出集管11中分流控制壁52上的圆形制冷剂通过孔53进入上部空间11a，并分流地流入后部管组13的所有换热管12的制冷剂通道12a。
此时，大量制冷剂将在集管11的下部空间11b内朝其右端流动，而壁52的单位长度中的圆孔53的数量朝右端减小，从而使上部空间11a内的制冷剂的量在上部空间11a的整个长度上均匀。因此，制冷剂均匀地分流流入后部管组13的所有管12。这使得流过后部管组13的所有管12的制冷剂的温度分布变得不均匀的可能性降低。
进入换热管12的制冷剂通道12a的制冷剂改变路线向上流过通道12a，流入出口集管6的下部空间6b，然后通过出口集管6内分流控制壁29上的椭圆制冷剂通过孔31A、31B流入上部空间6a。由于控制壁29向制冷剂流提供阻力，所以制冷剂从流出集管11的上部空间11a均匀地分流流入后部管组13的所有管12，同样使得制冷剂从入口集管5的下部空间5b也均匀地分流流入前部管组13的所有管12。结果，制冷剂均匀地流过两个组13的所有管12以使整个热交换芯部4具有均匀的温度分布。
此后，流入出口集管6的上部空间6a的制冷剂经由右盖19的制冷剂出口38、接合板21的出口部分46和出口管8流出蒸发器。在流过前部管组13的换热管12的制冷剂通道12a和后部管组13的换热管12的制冷剂通道12a时，制冷剂与沿图1和10所示箭头X的方向流过空气通过间隙的空气进行热交换，并以气相流出蒸发器。
此时，在波纹状翅片14的表面上生成冷凝水，并且该冷凝水向下流到转向箱3的顶面3a。向下流到箱顶面3a的冷凝水由于毛细管效应而进入凹槽74，流过凹槽74并从凹槽74的前部或后部外端落到转向箱3下方。这样可防止大量的冷凝水聚集在转向箱3的顶面3a与波纹状翅片14的下端之间，从而防止由于大量冷凝水的聚集而导致冷凝水冻结，由此防止蒸发器1工作效率低下。
根据上述实施例，在两个箱2、3的入口集管5和流入集管9之间以及这两个箱的出口集管6和流出集管11之间设置一个换热管组13，但是此设置不是限制性的；可在两个箱2、3的入口集管5和流入集管9之间并且在这两个箱的出口集管6和流出集管11之间设置一个或至少两个换热管组13。尽管根据上述实施例入口-出口箱2位于转向箱3之上，但在使用蒸发器时，也可使转向箱3位于入口-出口箱2上方。
尽管根据前述实施例本发明的热交换器用作蒸发器，但是此模式的实施例并不是限制性的。
本发明的蒸发器也可用于超临界制冷循环，该超临界制冷循环包括压缩机、气体冷却器、蒸发器、用作减压装置的膨胀阀、用作气液分离器的积蓄器以及用于使流出气体冷却器的制冷剂和流出蒸发器的制冷剂进行热交换器的中间热交换器，并且其中使用CO2等超临界制冷剂。这种超临界制冷循环安装在车辆例如汽车内作为空调装置。
工业适用性
本发明的热交换器适于用作汽车空调装置内的蒸发器，该汽车空调装置是将安装在汽车内的制冷循环。

Claims (26)

1.一种热交换器，该热交换器包括具有制冷剂入口的制冷剂入口集管、位于该入口集管后面并具有制冷剂出口的制冷剂出口集管以及用于使该入口集管和出口集管通过其连通的制冷剂循环通路，该循环通路包括至少两个中间集管以及用于使该入口集管和出口集管通过其与所有中间集管连通的多个换热管，
该中间集管包括沿前后方向并置的制冷剂流入中间集管和制冷剂流出中间集管，该流入中间集管和流出中间集管在一端保持相互连通。
2.根据权利要求1的热交换器，其特征在于，该热交换器包括由形式为前后设置的多个排的管组构成的热交换芯部，每个管组包括间隔地设置的多个换热管、朝向每个换热管的一端安置并且接合到至少一排管组的换热管上的制冷剂入口集管、朝向每个换热管的所述一端安置并位于该入口集管后面且接合到剩余管组的换热管上的制冷剂出口集管、朝向每个换热管的另一端安置并接合到与该入口集管相接合的换热管上的制冷剂流入中间集管以及朝向每个换热管的所述另一端安置并位于该流入中间集管后面且接合到与该出口集管相接合的换热管上的制冷剂流出中间集管。
3.根据权利要求2的热交换器，其特征在于，该流出中间集管在内部具有第一分流控制装置，该第一分流控制装置用于使制冷剂均匀地分流流入接合到该流出中间集管上的换热管中。
4.根据权利要求3的热交换器，其特征在于，该第一分流控制装置包括具有多个制冷剂通过孔的第一分流控制壁，该第一分流控制壁用于将该流出中间集管的内部分成上下设置的第一和第二两个空间，该流入中间集管和该流出中间集管的第一空间在集管的一端保持连通，而接合到该流出中间集管的换热管与该第二空间连通。
5.根据权利要求4的热交换器，其特征在于，形成在该第一分流控制壁中的制冷剂通过孔沿该控制壁的纵向间隔地设置。
6.根据权利要求5的热交换器，其特征在于，相邻每对制冷剂通过孔之间的间隔随着该控制壁延伸远离该流入中间集管和流出中间集管保持连通的所述集管的一端而逐渐增加。
7.根据权利要求5的热交换器，其特征在于，相邻各对制冷剂通过孔的间隔相同。
8.根据权利要求5的热交换器，其特征在于，制冷剂通过孔形成在该第一分流控制壁的在其前后方向上的中部后面的部分内。
9.根据权利要求4的热交换器，其特征在于，该流入中间集管和流出中间集管是通过用隔离装置将制冷剂转向箱分成前部和后部形成的。
10.根据权利要求9的热交换器，其特征在于，该转向箱在其一端具有连通件，该连通件用于保持该流入中间集管和流出中间集管通过该连通件连通。
11.根据权利要求9的热交换器，其特征在于，该转向箱包括与换热管相接合的第一部件、钎焊在该第一部件的与换热管相对的部分上的第二部件以及钎焊在第一和第二部件的各相对端上的两个封闭件，该第二部件成一体地具有该隔离装置和该第一分流控制壁。
12.根据权利要求11的热交换器，其特征在于，所述封闭件之一具有两个通孔并设有钎焊在其外侧的用于保持这两个通孔通过其连通的连通件，所述通孔用于分别使该流入中间集管和与该流入中间集管连通的流出中间集管的第一空间通过其与外部连通。
13.根据权利要求12的热交换器，其特征在于，所述具有通孔的封闭件为板状，该连通件是从一侧看时形状和大小均与该板状封闭件相同的板，该连通件具有向外凸出部，该凸出部具有用于保持该封闭件的两个通孔通过其连通的内部连通通道。
14.根据权利要求13的热交换器，其特征在于，所述具有通孔的封闭件包括其轮廓的形状与该转向箱的横截面轮廓一致的主体部以及从该主体部朝该入口集管和出口集管突出的突出部，该连通件的向外凸出部与该主体部和该封闭件的突出部对应地形成。
15.根据权利要求3的热交换器，其特征在于，该入口集管在内部具有第二分流控制装置，该第二分流控制装置用于使制冷剂均匀地分流流入接合到该入口集管上的换热管中。
16.根据权利要求15的热交换器，其特征在于，该第二分流控制装置包括具有多个制冷剂通过孔的第二分流控制壁，该第二分流控制壁用于将该入口集管的内部分成上下设置的第一和第二两个空间，该制冷剂入口与该第一空间连通，而接合在该入口集管上的换热管与该第二空间连通。
17.根据权利要求16的热交换器，其特征在于，形成在该第二分流控制壁中的制冷剂通过孔沿该控制壁的纵向间隔地设置，并且小于该第一分流控制装置内的制冷剂通过孔。
18.根据权利要求15的热交换器，其特征在于，该出口集管在内部具有第三分流控制装置，该第三分流控制装置用于使制冷剂均匀地分流流入接合在该出口集管上的换热管中。
19.根据权利要求18的热交换器，其特征在于，该第三分流控制装置包括具有制冷剂通过孔的第三分流控制壁，该第三分流控制壁用于将该出口集管的内部分成上下设置的第一和第二两个空间，该制冷剂出口与该第一空间连通，而接合在该出口集管上的换热管与该第二空间连通。
20.根据权利要求16的热交换器，其特征在于，该入口集管和出口集管是通过用隔离装置将制冷剂入口-出口箱分成前部和后部形成的。
21.根据权利要求20的热交换器，其特征在于，该入口-出口箱包括与换热管相接合的第一部件、钎焊在该第一部件的与换热管相对的部分上的第二部件以及钎焊在第一和第二部件的各相对端上的两个封闭件，该第二部件一体地具有该隔离装置、该第二分流控制壁和用于将该出口集管的内部分成上下设置的两个空间的具有制冷剂通过孔的第三分流控制壁。
22.根据权利要求1的热交换器，其特征在于，所述换热管是扁平的、以它们的宽度指向前后方向来设置并且高度即管的厚度为0.75～1.5mm。
23.根据权利要求22的热交换器，其特征在于，在相邻每对换热管之间设有翅片，该翅片为包括波峰部分、波谷部分以及使该波峰部分和波谷部分互连的连接部分的波纹状翅片，该翅片的高度即从该波峰部分到波谷部分的直线距离为7.0～10.0mm、翅片间距即连接部分的间距为1.3～1.7mm。
24.根据权利要求23的热交换器，其特征在于，该波纹状翅片的波峰部分和波谷部分均包括扁平部分和倒圆部分，该倒圆部分设置在该扁平部分两侧并与该连接部分形成一体，该倒圆部分的曲率半径在0.7mm以内。
25.一种包括压缩机、冷凝器和蒸发器的制冷循环，该蒸发器包括根据权利要求1到24中任一项的热交换器。
26.一种车辆，其内安装有根据权利要求25的制冷循环以作为空调装置。
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