高壓熱交換器的製作方法
2023-09-21 05:29:35
專利名稱：高壓熱交換器的製作方法
背景技術：
本發明涉及熱交換器，具體設計高壓熱交換器。
眾所周知，排到大氣中的製冷劑是引起臭氧層破壞的主要原因。儘管例如HFC製冷劑比取代的製冷劑例如CFC確實更有利於環境，但是這種製冷劑引起所謂溫室效應，所以也不希望使用它們。
在重量和體積顯著重要的汽車中，廣泛應用CFC和HFC。如果在汽車空調系統中的熱交換器重量太大，則汽車的燃油負擔過重。同樣，如果體積太大，不僅增加重量負擔，而且熱交換器的設計妨礙汽車設計人員達到空氣動力學上的「表面光滑」設計，這種表面「光滑設計」也可以提高燃料的效應。
因為壓縮機不能像固定空調系統那樣氣密密封，一般需要通過傳送帶等從汽車發動機取得轉動動力，所以汽車空調系統通常發生冷凍劑向大氣的滲漏。因此，需要提供一種用在車上的製冷系統，其中滲漏到大氣中的任何冷凍劑將不會潛在的汙染環境，而且系統的零部件可以做得很小和重量輕，以至不會負面影響燃油的效益。
這些問題已引起研究汽車上用的超臨界二氧化碳空調系統。例如在開頭可以從大氣中提取用作這種系統冷凍劑的二氧化碳，結果是，即使二氧化碳從所使用的系統中洩漏到大氣中，這些二氧化碳也不會增加大氣中的二氧化碳含量。另外，儘管從溫室觀點看，不希望使用二氧化碳，但是它不會影響臭氧層，而且不會增加溫室效應，因為二氧化碳的洩漏不會淨增加大氣中的二氧化碳含量。
然而在冷凍劑的一側，超臨界系統牽涉到很高的壓力，因此用在這種系統的熱交換器必須要能夠承受這種壓力，而且最好(特別是在汽車系統中)不會顯著增加尺寸和重量。
本發明的目的在於克服上述問題中的一個或者多個問題。
發明概要在本發明的一個方面中，提供一種熱交換器，該交換器包括製冷劑入口和出口集流管部分、至少一個蛇形多埠管、流體熱交換器入口、出口和至少三個板組件流體流路。該蛇形管形成許多管路，在相鄰管路之間具有管彎頭，一個管路的入口端用於從製冷劑入口集流管部分接收製冷劑，而另一管路的出口端用於將製冷劑排入到製冷劑出口集流管部分。各個板組件流體流路包括一對分開的板，這對板在其邊緣被焊接在一起，形成一個密封空間，該空間具有流體入口和流體出口，前者位於該空間的一邊，而後者位於空間的另一邊。第一板組件流體流路的流體入口接收流體熱交換器入口來的流體，第一板組件流體流路的一個板靠著第一管子的一個管路。第二板板組件流體流路的流體出口將流體排到流體熱交換器出口，而第二板形組件流體流路的一個板靠著第一管的另一管路。第三板組件流體流路配置在第一管的管路之間。
本發明這一方面的一種形式中，第二蛇形多埠管一般與第二管對齊，並配置在第一管的後面，第一板組件流體流路的一個板靠著第二管的入口管路配置，第二板組件流體流路的一個板靠著第二管出口管路配置，第三板組件流體流路配置在第二管的管路之間。
在本發明這一方面的另一種形式中，流體流路橫向於管路流動，在相鄰管路中的冷凍劑流動基本上在同一方向流動，或者基本上在相反方向流動。
在另一種形式中，可以在該密封空間的流體入口和流體出口之間配置形成渦流的部件。另外，製冷劑可以是二氧化碳。
在另一種形式中，熱交換器可以用在超臨界的冷卻系統中。
在本發明的另一方面中，提供一種熱交換器，該交換器包括第一和第二流體用的第一和第二流體流路。第一流路包括多埠的蛇形管，該蛇形管形成許多管路，在相鄰隔開的管路之間，該管彎曲約180度。第二流路包括許多板形熱交換器組，各個板形熱交換器組包括兩個板熱交換器，各個熱交換器由一對分開的板構成，該一對板沿其邊緣被焊接在一起，形成密封的空間。該第一和第二流體流路是交錯的，各個管路包括板形熱交換器組中一個組的配置在管路相對兩側的板形熱交換器。
在本發明這一方面的一種形式中，一個管路具有用於接收入口集流管部分來的第一流體的入口，而另一管路具有用於將第一流體排到出口集流管部分的出口，板形熱交換器組中的一個組具有接收流體熱交換器入口來的第二流體的入口，而另一板形熱交換器組具有將第二流體排到流體熱交換器出口的出口。在這種形式中，板形熱交換器組中的一個組具有將第二流體排到另一板形熱交換器組入口的出口。另外，一個板形熱交換器組靠著另一個管路的側面配置，另一板形熱交換器組靠著上述一個管路的側面配置。
在另一種形式中，在該密封空間的流體入口和流體出口之間配置產生渦流的部件，該板形熱交換器可以是衝壓的杯形熱交換器，和/或第一流體可以是製冷劑，包括二氧化碳。
在本發明這一方面的另一種形式中，該板形熱交換器具有入口和出口，該入口和出口配置成使得第二流體橫向於管路流過板形熱交換器，流過方向基本上與相鄰管路中第一流體流過的方向相同，或者基本上沿相反的方向流動。
在本發明這一方面的另一形式中，熱交換器可以用在超臨界的冷卻系統中。
在本發明的再一方面中，提供一種熱交換器，該交換器包括製冷劑入口和出口集流管部分、第一和第二蛇形多埠管、流體熱交換器入口、流體熱交換器出口以及第一、第二、第三和第四板形熱交換器。各個多埠管形成許多管路，在相鄰管路之間具有管子彎曲部，第二管的管路基本上與第一管的管路準直。各個管子還具有在一個管路上的用於接收製冷劑入口集流管部分中製冷劑的入口端和另一管路上的用於將製冷劑排入到製冷劑出口集流管部分的出口端。各個板形熱交換器包括一對間隔開的板，這對板沿其邊緣焊接在一起，形成密封空間，該空間具有流體入口和流體出口，前者位於該空間的一側，後者位於該空間的另一側。第一和第二板形熱交換器的流體入口從流體熱交換器入口接收流體，而第三和第四板形熱交換器的流體出口將流體排到流體熱交換器出口。第一板形熱交換器的一個板靠著第一和第二管一個管路的一側配置，而第二板熱交換器的一個板靠著第一和第二管一個管路的另一側配置。第三板形熱交換器的一個板靠著第一和第二管另一管路的一側配置，而第四板形熱交換器的一個板靠著第一和第二管另一管路的另一側配置。
在本發明這一方面一種形式中，第一和第二板形熱交換器的流體出口一般配置在一個管路的與第一和第二熱交換器流體入口相對的端部，而第三和第四板形熱交換器的流體入口一般配置在另一管路的與第三和第四板形熱交換器流體出口的相對端部。在這種形式中，流過板形熱交換器的流體其方向基本上與位於板形熱交換器之間管路中製冷劑流過的方向相同，或者基本上沿相反方向流動。另外，兩個管子的管路可以位於相關板形熱交換器的流體入口和出口之間，因此，板形熱交換器中的流體沿一個方向流動，該方向基本上橫向於管路中製冷劑的流動方向。
本發明其它方面的上述形式也可以用在本發明的這一方面，包括例如衝壓的杯狀板形熱交換器、在板形熱交換器密封空間中產生渦流的部件、二氧化碳製冷劑、以及在超臨界冷卻系統中的應用。
在本發明的再一方面中，提供一種熱交換器，該熱交換器包括製冷劑流路和流體流路，前者包括多埠的蛇形管，該蛇形管形成許多管路，在管路之間具有管的彎頭，後者包括許多板形熱交換器。各個板形熱交換器包括一對板部件，各個板部件的周圍具有凸緣，該凸緣被焊接在一起，使板部件之間的空間被密封，入口穿過板部件中的至少一個板，出口穿過板部件中的至少一個板。該板部件基本上是完全相同的，只是板部件中選出的板部件既有入口又有出口，而且這樣疊置板部件，形成選擇的流體流路，蛇形管的管路交織在板形熱交換器之間，板形熱交換器中的至少一個板部件靠著管路的各側配置。
在本發明這一方面的一種形式中，板部件的入口和出口可選擇性地準直，以便形成選擇性的流體流路。
在本發明這一方面的另一種形式中，可以在各個入口和出口上形成凸出部，該凸出部凸出於相關的板部件，基本上凸出管子的一半厚度。
附圖的簡要說明
圖1是示意端視圖，示出實施本發明的橫向流熱交換器；圖2是圖1實施例的頂視圖，圖中除去了頂部的板形熱交換器；圖3是示意端視圖，示出實施本發明的逆流熱交換器；圖4是圖3實施例的頂視圖，圖中除去頂部板形熱交換器；圖5是透視圖，示出圖3～4所示逆流熱交換器；圖6是切去一部分的透視分解圖，示出橫向流熱交換器；圖7是圖6所示熱交換器的透視圖；圖8是分解圖，示出用在實施本發明熱交換器上的衝壓的杯形板。
本發明的詳細說明圖1～2示出包含本發明一個實施例的熱交換器10。按照所示的熱交換器10，包括三個適當的蛇形多埠管12、14和16，各個蛇形管具有用於從製冷劑源(例如入口集流管22)接收高壓製冷劑的入口端20和用於將高壓製冷劑排到接收器(例如出口集流管26)的出口端24。
在這種技術中，眾所周知多埠管12、14和16，這種管包括在管12、14和16側面之間延伸的橫向筋，從而增加承受內壓的強度，並進一步增加製冷劑到管壁的熱傳遞。這種管12、14和16可以是微通道管，可以根據設計要求，改變該管的液壓直徑。還應該看到，取決於要求的熱交換能力，在本發明的範圍內可以應用多於三個或者小於三個這樣的管。較多數目的管(和出入口)造成管中較小的壓降，但是也可能造成不希望地增加熱交換器的尺寸、重量和成本。
蛇形管12、14和16分別包括位於分開的六個平行管路30之間的五個180度彎頭，三個管子12、14和16的管路30一般彼此準直。然而還應當看出，蛇形管30可以具有比所示六個管路30更多或者更少的管路。
在管路30之間交織或者形成層的是許多板形熱交換器40、41、42、43、44、45和46，在圖1～2的實施例中，示出七個這樣的熱交換器40～46。如下面要說明的，板形熱交換器40～46分別由一對板形成，這一對板沿其邊緣被焊接，在其間形成密封空間，各個板形熱交換器40～46具有流過流體(例如水或者發動機冷卻劑)的入口和出口，其中在製冷劑和流體之間需要進行熱交換。在優選的形式中，在密封空間中配置適當的形成渦流的部件(下面說明)，以便增強流體的流動特性，同時也有助於增加板形熱交換器的強度。這種形成渦流的部件由分開的渦流片(例如錯開的條形片)，或者作為熱交換器板整體的一部分例如衝壓在板上的肋條構成。在用例如銅焊接法製造板形熱交換器時，該形成渦流的部件還在除開其邊緣外的其它的地方將相對的兩個板焊接在一起，由此提高強度。
板形熱交換器40～46的板適合於靠著蛇形管12、14和16相鄰管路20的相對兩側的壁上配置，由此可以在其間形成有效的熱傳導接觸。
熱交換器的流體入口50配置在所示板形熱交換器40最下面的一個角上，而熱交換器流體出口52形成在所示板形熱交換器46最上部的一個角上。雖然圖1～2未示出，但是應當看到a.板形熱交換器41、43和45的出口分別固定於板形熱交換器42、44和46的入口，與熱交換器的流體入口50在一條直線上；b.板形熱交換器40、42、44的出口分別固定於板形熱交換器41、43、45的入口，與熱交換器的流體入口52在一條直線上。
採用這種結構可以看出，流體將橫穿各個板形熱交換器40～46中的三個蛇形管12、14和16(即或者一般從圖2的右下側流到左上側，或者從左上側流到右下側)。另外，在熱交換器流體入口50和熱交換器流體出口52之間的流動一般以蛇形方式從圖1的下部流到上部(即除圖2的頂部和下部之間的橫向流動外，還在板形熱交換器40中從右流向左(如圖1所示)，然後在板形熱交換器41中從左向右流動，隨後向上流到板形熱交換器42等等，直到在板形熱交換器46中從右流向左，流到熱交換器流體出口52)。
如圖所示，熱交換器10也可以採用逆流，熱交換器流體入口50裝在板形熱交換器40上，該熱交換器鄰接具有出口端24的管路30，而熱交換器流體出口52裝在板形熱交換器46上，該熱交換器46鄰接具有入口端20的管路30。然而應當看出，為了應用方便，可以切換入口和出口，使得熱交換器的流體入口裝在鄰接具有入口端管路的板形熱交換器上，而熱交換器的流體出口裝在鄰接具有出口端管路的板形熱交換器上。
圖3～4示意示出包含本發明的另一實施例的熱交換器60。對於所示的熱交換器60隻包括一個單一的適當的蛇形多埠管62，該管具有兩個平行的管路64和66，這兩個管路由彎曲180度的彎頭連接。一個管路66具有入口端70，用於從製冷劑源(例如入口集流管72)接收高壓製冷劑，而另一管路具有出口端74，用於將高壓製冷劑排入到接收器(例如出口集流管76)。
如說明的第一實施例，應當看出，在本發明範圍內，可以根據預定用途的要求，應用一根以上的管62。還應當看出，蛇形管62可以具有比所示兩個管路64、66多的管路。
配置兩組板形熱交換器80和82，一組板形熱交換器分別用於各個管路64和66。各個板形熱交換器組80和82分別包括兩個板形熱交換器84、86和88、90，這些板形熱交換器靠著相關的管路64和66的兩個相對側面配置。在裡面兩個板形熱交換器86和88的相對板表面之間最好形成一個間隙。
如圖3所示，熱交換器流體入口94配置在頂部那組板形熱交換器80的一個角上，而熱交換器流體出口96配置在另一組板形熱交換器82的一個角上。如圖4所示，入口94和出口96是對直的，該入口94和出口96均位於同一集流管中，但是在該集流管中採用擋板適當地隔開，如這種技術中周知的。在入口94和出口96的相對端部形成轉向的管子98，這種轉向的管子適合於連接於兩組板形熱交換器80、82的板熱交換器84、86、88和90，使得流體可以從一組熱交換器80流到另一組熱交換器。
因此還應當認識到，在板形熱交換器中可以形成流體的逆向流，因此(如圖3所示的方向)1.在靠著管路64(在此管路中，製冷劑從右流到左)相對兩側配置的板形熱交換器84和86中流體從左流到右；2.流體從板形熱交換器84和86中流出，然後向下流過轉向板98，流入板形熱交換器88和90；3.在靠著管路66(在此管路中製冷劑從左流向右)相對兩側配置的板形熱交換器88和90中，流體從右流向左。
然而如上述實施例說明的，還應當認識到，可以按另一種方式，在鄰接具有入口端的管路的那組板形熱交換器上形成熱交換器流體入口，而在鄰接具有出口端管路的那組板形熱交換器上，形成熱交換器流體出口。
圖5示出圖3～4示意示出的逆向流熱交換器。
圖6～7示出實施本發明的再一實施例的熱交換器110，此實施例和圖1～2所示的實施例類似，只是所有板形熱交換器112、114、116、118、120、122和124在同一方向流動。各個熱交換器在相對的角部分具有準直的入口和出口，該入口和出口分別連接於流體熱交換器入口130和流體熱交換器出口132。
具體是，該熱交換器110包括三個在出口和入口集流管140、142之間延伸的蛇形管134、136和138(一般來說，雖然在圖中未示出具體的入口和出口，但是應當明白，可以根據應用，確定哪一個口是入口以及哪一個口是出口)。和圖1所示的實施例一樣，管子134～138具有在七個板形熱交換器112～124之間的六個錯開的管路。
在出口和入口集流管140和142中，可以配置擋板146和148(在圖6中可以從集流管140和142切開圖中局部地看到)，從而可以順序流過管子134～138。具體是，進入的入口集流管142的流體(在圖6～7中的下底部)由其中的擋板146堵住，使得流體只能流到第一蛇形管134。流體然後從第一蛇形管134流出，流到出口集流管140，然後在流入第二蛇形管136(擋板148阻止流體流到第三蛇形管138)。流體然後從第二蛇形管136流出，流入入口集流管142，然後流入第三蛇形管138。最後流體流出第三蛇形管138，流入出口集流管140(在圖6～7的上部右前側)，從該出口集流管140，流體流出熱交換器110。
在不需要這種順序流過管子134～138的順序流動時，可以去掉擋板146和148。
在公開的實施例中，板形的管子熱交換器112～124分別用兩個適當分開的板150形成，這兩個板適合於焊接在封閉的側壁152上。渦流片156固定在分開的兩個板150之間。入口和出口孔162、164形成在板150的相對兩個角上(應當明白，雖然示出的實施例具有在兩個相對角上的這種孔，但是將入口和出口配置在其它位置，例如配置在板形熱交換器端部中間位置的任何公開的實施例均在本發明的範圍內)。
在板形熱交換器112～124的端部之間配置墊圈嵌入件166，該嵌入件166具有與板的孔162和164對準的孔168。該嵌入件166的厚度最好基本上等於蛇形管134～138的厚度，使得嵌入件166可以密封地固定於接觸其相對兩側面的板形熱交換器(在相鄰板形熱交換器112～124的孔之間形成不滲漏的流體路徑)，同時還可以使板形熱交換器112～124可靠地接觸管子134～138，以便在其間達到要求的熱交換。另外的的中間嵌入件170其厚度也基本上等於蛇形管134～138的厚度，該嵌入件也配置在管子134和138之間，作支撐件。
因此從圖6～7所示的實施例，應當特別看出，本發明的熱交換器可以有利地以標準件的方式進行製作。各個板形熱交換器112～124彼此完全相同，而且所有的板形熱交換器112～124的所有板150與其它的板150完全一樣。嵌入件166也是相同的。因此，管子可以彎曲到任何要求的尺寸(即具有選定數目的管路)，而且可以按需要，根據選出的管路數目，採用必需數目的相同板形熱交換器112～124(例如在圖6～7中所示的橫向流結構中，板形熱交換器的數目比管路的數目多1)。
還應該認識到，也可以容易地以類似的標準件方式形成逆向流。例如，各個板可以只具有一個通孔，這些板交替地顛倒在相對角上形成入口和出口。可以按照另一種方式，採用具有如圖6所示兩個開口的板，配置一些其上沒有孔的嵌入件，可以用這些嵌入件來封閉不需要流體流過的板150中那些板的孔。
圖8示出板180和182的再一種結構，在製造本發明所用的板形熱交換器時，可以採用這種結構，沿板部件186的四周整體形成凸緣184，該凸緣184適當地沿其長度焊接在一起，由此形成在板形熱交換器內部的密封空間。
可以在板180、182上形成側向突出部190和192，各個突出部190和192具有通孔194和凸臺196和198，該凸臺從板部件186的凸緣184的相反方向延伸。板180和182可以如圖所示重疊起來，相對的凸臺196和198連接在一起，由此在板形熱交換器之間形成流體流路(並且凸臺196和198總的伸出的凸起量等於與其連用的蛇形管厚度，從而形成緊靠著相鄰管壁配置板部件186的間隙)。
如果用衝壓操作進行製造，還應當看出，在這種操作中所用的坯料對於不同的板180和182是完全相同的，只是為了形成兩種不同的板180和182，衝壓的方向不同。
如其它說明的實施例一樣，應當認識到，實施圖8所示原理的板可以容易地改變為其它的結構。例如，圖8所示的板180和182均具有通過穿過兩個突出部190和192的孔194。對於這種結構，將形成純粹的橫向流，在一端具有準直的流體輸入。而在另一端具有準直的流體輸出。使得流體在所有的板形熱交換器中均平行流動(即不是像蛇形管一樣以來回方式流動，其方式基本上與圖6～7所示實施例的流體流動方式一樣。可以按另一種方式，形成一些沒有通孔的凸臺196和198，以使得流體不能流到相鄰的板形熱交換器，在這種情況下，可以形成選定的蛇形流體流動。通過堵塞選定的孔194，形成要求的流動，便可以達到這一作用，例如在孔的上面加上堵塞部件，或者在用衝壓操作形成開口時，在板180和182中選定的一些板上不進行衝壓操作。在本發明的範圍內，還可以容易地採用其它的變型，同時仍能保持如上所述的用標準件製造的基本優點。
當然，還應當看出，如圖8所示的那種板，還可以容易地改變成適用於如圖5所示的逆流式結構。具體是，可以用圖8左邊所示的四個板180、182來製造位於一個管路相對兩側的兩個板形熱交換器，而用另外四個板180、182(位於圖8的右邊)來製造放在第二管路相對兩側的兩個板形熱交換器。僅僅用適當方法堵住在兩個中間板部件之間的原本固定在一起的凸臺(圖8中表示為196』和198』)，便可以防止在其間的流動，從而提供如圖5實施例所出現的這種流動(圖8中堵住的凸臺用陰影線表示)。在中間板部件兩端的凸臺(圖8中表示為186』)可以調節其高度，和/或如果需要使板形熱交換器之間的中間間隙不同於用於管路的板形熱交換器之間形成的間隙，則可以加上一個或多個適當的襯墊。
還應當看出，本發明的熱交換器特別適合於組件式製造，從而可以容易和低成本地製造不同用途的需要不同數目管子和/或管路的這種熱交換器。另外，可以只用銅焊操作便可以形成這種小型的重量輕的裝置，而且在進行這種銅焊接操作期間，整個的熱交換器可以處於常壓狀態。
另外，可以容易地引入用在這種熱交換器中的流體，而四周不需要外殼，由於例如採用這種熱交換器可能的集流管長度很短，所以可以有利地分配這種流體，從而得到很好的熱交換。製冷劑也可以有利地分布在這種結構中，這種結構還能夠承受很高的製冷劑壓力(例如在超臨界的二氧化碳系統中，如果用作熱源，通常的爆裂壓力可能達到4000磅/英寸，而如果用作散熱器，則可以達到6000磅/英寸)。
另外在採用渦流片時，可以容易改變其高度，從而得到特殊用途熱交換器所需要的流體側表面積。
還應當認識到，儘管在超臨界製冷系統的範圍內進行上述說明，但是本發明還可以有利地用於各種各樣用途的熱交換。參考上述附圖，閱讀上述說明和所附的權利要求書，可以明顯看出本發明的另一些方面、目的和優點。然而應當明白，可以以不同的方式應用本發明，在這些方式中，可以得到比本發明和上述實施例所有目的和優點少的目的和優點。
權利要求
1.一種熱交換器，包括製冷劑入口和出口集流管部分；至少一個第一蛇形多埠管，該管形成許多管路，在相鄰管路之間具有管子彎頭，上述第一管具有在一個管路上的用於從上述製冷劑入口集流管部分接收製冷劑的入口端；在另一管路上的用於將製冷劑排入到上述製冷劑出口集流管部分的出口端；流體熱交換器入口和流體熱交換器出口；至少三個板組件流體流路，各個流路包括一對隔開的板，這一對板沿其邊緣固定在一起，形成封閉空間，該空間具有流體進入上述空間的上述一側的流體入口和流體流出上述空間的上述另一側的流體出口，其特徵在於上述板組件流體流路中第一流路的流體入口接收上述流體熱交換器入口來的流體，並且上述第一上述板組件流體流路的一個板靠著上述第一管的上述一個管路配置；上述板組件流體流路中的第二流路的流體出口將流體排到上述流體熱交換器出口，並且上述第二板組件流體流路的一個板靠著上述第一管的上述另一管路配置；上述板組件流體流路中的第三流路配置在上述第一管的上述管路之間。
2.如權利要求1所述的熱交換器，還包括第二蛇形多埠管，該管形成許多第二管路，該蛇形管在相鄰管路之間具有管子彎頭，上述第二管基本與上述第一管準直，位於上述第一管的後面，並具有在一個管路上的用於接收上述製冷劑入口集流管部分中製冷劑的入口端；在另一管路上的用於將製冷劑排入到上述製冷劑集流管出口部分的出口端；其特徵在於，上述板組件流體流路的上述第一流路的上述一個板靠著上述第二管的上述一個管路配置，上述板組件流體流路的上述第二流路一個板靠著上述第二管的上述另一管路配置，而上述流板組件體流路的上述第三流路配置在上述第二管的管路之間。
3.如權利要求2所述的熱交換器，還包括第一集流管，連接於上述第一蛇形多埠管的上述入口端和上述第二蛇形多埠管的上述出口端；擋板，該擋板將上述第一蛇形多埠管的上述連接的入口端與上述第二蛇形多埠管的上述連接的出口端分開。
4.如權利要求1所述的熱交換器，其特徵在於，上述板組件流體流路的流體橫向於上述管路流動。
5.如權利要求1所述的熱交換器，其特徵在於，在上述板組件流體流路中的各個流路中，上述流體的流動方向基本上與靠著上述流體流路的上述一個板配置的上述管中上述製冷劑的流動方向相同。
6.如權利要求1所述的熱交換器，其特徵在於，在上述板組件流體流路中的各個流路中，上述流體的流動方向基本上與靠著上述流體流路的上述一個板配置的上述管中上述製冷劑的流動方向相反。
7.如權利要求1所述的熱交換器，其特徵在於，還包括在上述流體入口和上述流體出口之間的上述封閉空間中產生渦流的部件。
8.如權利要求1所述的熱交換器，其特徵在於，上述製冷劑是二氧化碳(CO2)。
9.如權利要求1所述的熱交換器，其特徵在於，上述板組件流體流路的各個流路包括通常配置在上述管路相對兩端的流體入口和流體出口。
10.如權利要求1所述的熱交換器，其特徵在於，上述板組件流體流路的各個流路包括通常配置在上述管路相對兩側的流體入口和流體出口。
11.一種超臨界(transcritical)冷卻系統，包括如權利要求1所述的熱交換器。
12.一種熱交換器，包括第一流體流路，包括多埠蛇形管，該蛇形管形成許多管路，在相鄰的隔開的管路之間具有彎曲約180度的管子彎頭；第二流體流路，包括許多板熱交換器組，各個板形熱交換器組包括兩個板形熱交換器，各個熱交換器由一對分開的板形成，該一對板沿其邊緣固定起來，形成封閉的空間；其特徵在於，上述第一流體流路和上述第二流體流路與各個管路交替配置，上述板熱交換器組中一個組的上述板形熱交換器靠著上述管路的相對兩側配置。
13.如權利要求12所述的熱交換器，其特徵在於上述管路中的一個管路具有用於接收入口集流管部分中第一流體的入口，上述管路中的另一管路具有用於將第一流體排到出口集流管部分的出口；上述板熱交換器組中的一個組具有用於接收流體熱交換器入口中第二流體的入口，而上述板熱交換器組中的另一組具有用於將上述第二流體排到流體熱交換器出口的出口。
14.如權利要求13所述的熱交換器，其特徵在於，上述板熱交換器組中的上述一組靠著上述另一管路的一側配置，而上述板熱交換器組中的上述另一組靠著上述管路中上述一個管路的一側配置。
15.如權利要求13所述的熱交換器，其特徵在於，上述板熱交換器組中的上述一組具有將第二流體排到上述板熱交換器組中上述另一組入口的出口。
16.如權利要求12所述的熱交換器，其特徵在於，上述板熱交換器是軋制的杯形熱交換器。
17.如權利要求12所述的熱交換器，其特徵在於，還包括在上述板熱交換器上述封閉空間中的產生渦流部件。
18.如權利要求12所述的熱交換器，其特徵在於，上述第一流體是製冷劑。
19.如權利要求18所述的熱交換器，其特徵在於，上述製冷劑是二氧化碳。
20.如權利要求12所述的熱交換器，其特徵在於，上述板熱交換器組中的各個組包括通常位於上述管路相對兩端的流體入口和流體出口。
21.如權利要求20所述的熱交換器，其特徵在於，在上述板熱交換器組中的各個組中，上述第二流體流動的方向，基本上與配置在上述板形熱交換器組上述板形熱交換器之間的上述管中的上述製冷劑流動方向相同。
22.如權利要求20所述的熱交換器，其特徵在於，在上述板熱交換器組中的各個組中，上述第二流體流動的方向基本上與配置在上述板形熱交換器組上述板形熱交換器之間的上述管中的上述第一流體的流動方向相反。
23.如權利要求12所述的熱交換器，其特徵在於，上述板熱交換器組中的各個組包括大體位於上述管路相對兩側的流體入口和流體出口。
24.一種超臨界冷卻系統，包括如權利要求12所述的熱交換器。
25.一種熱交換器，包括製冷劑入口和出口集流管部分；第一和第二蛇形多埠管，各個管形成許多管路，在相鄰管路之間具有管子彎頭，上述第二管的管路基本上與上述第一管的管路對齊，各個管子具有在一個管路上的用於接收製冷劑入口集流管部分中製冷劑的入口端和在另一管路上的用於將製冷劑排到上述製冷劑出口集流管部分的出口端；流體熱交換器入口和流體熱交換器出口；第一、第二、第三和第四板熱交換器，各個熱交換器包括一對隔開的板，這對板沿其邊緣固定在一起，形成密閉空間，該空間具有進入上述空間一側的流體入口和流體從上述空間另一側排出的流體出口，其特徵在於上述第一和第二板形熱交換器的流體入口接收上述流體熱交換器入口來的流體；上述第一板熱交換器的一個板靠著上述第一和第二管的上述一個管路的一側配置，上述第二板熱交換器的一個板靠著上述第一和第二管的一個管路的另一側配置；上述第三和第四板熱交換器的流體出口將流體排到上述流體熱交換器出口；上述第三板熱交換器的一個板靠著上述第一和第二管的上述另一管路的一側配置，上述第四板熱交換器的一個板靠著上述第一和第二管的上述另一管路的另一側配置。
26.如權利要求25所述的熱交換器，其特徵在於，上述第一和第二板熱交換器具有將流體排到上述第三和第四板熱交換器入口的出口。
27.如權利要求25所述的熱交換器，其特徵在於，上述板熱交換器是軋制的杯形熱交換器。
28.如權利要求25所述的熱交換器，還包括在上述板熱交換器上述密閉空間中的渦流部件。
29.如權利要求25所述的熱交換器，其特徵在於，上述製冷劑是二氧化碳。
30.如權利要求25所述的熱交換器，還包括上述第一和第二板形熱交換器的流體出口，通常配置在上述一個管路的與上述第一和第二板熱交換器流體入口相對的端部上；流入上述第三和第四熱交換器的流體入口，通常配置在上述另一管路的與上述第三和第四板熱交換器流體出口相對的端部上。
31.如權利要求30所述的熱交換器，其特徵在於上述第一和第二板熱交換器中的上述流體的流動方向基本上與上述第一和第二管的上述一個管路中上述製冷劑的流動方向相同；上述第三和第四板熱交換器中的上述流體的流動方向基本上與上述第一和第二管的其它管路中上述製冷劑的流動方向相同。
32.如權利要求30所述的熱交換器，其特徵在於上述第一和第二板熱交換器中的上述流體的流動方向基本上與上述第一和第二管的上述一個管路中上述製冷劑的流動方向相反；上述第三和第四板熱交換器中的上述流體的流動方向基本上與上述第一和第二管的其它管路中上述製冷劑的流動方向相反。
33.如權利要求25所述的熱交換器，還包括流出上述第一和第二板熱交換器的流體出口，上述第一和第二板熱交換器的上述流體出口和流體入口之間裝有上述第一和第二管的上述一個管路；流入上述第三和第四板熱交換器的流體入口，上述第三和第四板熱交換器的上述流體出口和流體入口之間裝有上述第一和第二管的其它管路；因此，在上述板熱交換器中的上述流體沿一個方向流動，此方向基本上橫向於上述管路中製冷劑的流動方向。
34.如權利要求25所述的熱交換器，還包括第一集流管和第二集流管，前者連接於上述第一和第二蛇形多埠管的第一端部，後者連接於上述第一和第二蛇形多埠管的第二端部，上述第一集流管包括上述製冷劑入口集流管部分和擋板，該擋板將上述第一蛇形多埠管的上述連接的第一端部和上述第二蛇形多埠管的上述連接的第一端部分開。
35.一種超臨界的冷卻系統，包括如權利要求25所述的熱交換器。
36.一種熱交換器，包括製冷劑流路，包括多埠蛇形管，該蛇形管形成許多管路，在相鄰隔開的管路之間具有彎曲約180度的管子彎頭；流體流路，包括許多板熱交換器，各個熱交換器包括一對板部件，各個板部件具有圍繞四周的凸緣，上述凸緣固定在一起，由此在上述板部件之間密封一個空間；穿過上述板部件中至少一個板部件的入口；穿過上述板部件中至少一個板部件的出口；上述板部件基本上是完全相同的，只是上述板部件中的選出的板部件具有入口和出口二者；其特徵在於，將上述板部件疊置起來，形成選擇的流體流路，上述蛇形管的管路交替配置在上述板熱交換器之間，板熱交換器的至少一個板部件靠著上述管路的每一側配置。
37.如權利要求36所述的熱交換器，其特徵在於，上述板部件的上述入口和出口可選擇性地準直，從而形成選擇性流體流路。
38.如權利要求36所述的熱交換器，還包括在各個入口和出口上的凸出部，上述凸出部凸出於相關的板部件，凸出的高度基本上為上述管的一半厚度。
全文摘要
熱交換器包括製冷劑(例如二氧化碳)的入口和出口集流管(72，76)部分；蛇形多埠管(62)，各個管具有許多準直的管路(64，66)；至少三個板組件(84，86，88，90)流體流路。各個板組件(84，86，88，90)流體流路包括一對間隔開的板，該對板沿其邊緣焊接在一起，形成封閉空間，該空間具有在空間相對兩側的流體入口和流體出口。一個流體流路(84)的一個板靠著第一準直管路(64，66)配置，流體流路(84，86，88，90)中第二流路(90)的一個板靠著第二準直的管路(64，66)配置，第三流體流路(86，88)配置在第一和第二準直的管路(64，66)之間。這些板彼此基本上是完全相同。
文檔編號F28F1/02GK1692264SQ200380100668
公開日2005年11月2日 申請日期2003年10月22日 優先權日2002年11月19日
發明者史蒂芬·B·梅默裡, 陰建民, 格雷戈裡·G·休斯 申請人:穆丹製造公司