CN1688858A - 热交换器,制造热交换器的方法,热交换器集管容器管道连接结构,使用超界制冷的气体冷却器和制冷*** - Google Patents

热交换器,制造热交换器的方法,热交换器集管容器管道连接结构,使用超界制冷的气体冷却器和制冷*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热交换器，它包括一对集管容器(10a、10b)和多个设置在集管容器之间的并平行布置的热交换管。集管容器(10a和10b)设有沿纵向一体地形成在集管容器上的隔壁(15)。集管容器的内部空间由隔壁(15)分隔成容器部分(11到14)。在预先规定的隔壁(15)中形成制冷剂转向连通孔(17)。热交换管(30)的制冷剂通道(35)被分成组以与集管容器(10a和10b)的各容器部分相对应，从而形成多个通路(P1到P4)。流入集管容器中的一个(10a)的第一容器部分(11)的制冷剂从后侧到前侧依次通过各通路(P1到P4)，然后流入集管容器中的另一个(10b)的第四容器部分(14)。由该热交换器可获得足够的耐压性和热交换性能。

Description

热交换器，制造热交换器的方法，热交换器集管容器管道连接 结构，使用超临界制冷剂的气体冷却器和制冷***
本发明要求2002年8月21日提出的日本专利申请2002-240927和2002年9月5日提出的美国临时专利申请No.60/407,945的优先权，并将其公开内容作为一个整体作为参考。
相关申请的交叉参考
本申请是根据35 U.S.C.§111(a)提交的申请，并根据35.U.S.C§119(e)(1)要求根据35 U.S.C.§111(b)于2002年9月5日提交的美国临时申请No.60/407945的申请日权益。
技术领域
本发明涉及一种用于具有使用CO2制冷剂的制冷循环的汽车空调、家用空调、电气设备冷却器等设备的热交换器。
背景技术
由于用作空调设备的制冷剂的氟里昂制冷剂是一种消耗臭氧和产生温室效应的物质，因此使用自然界中存在的二氧化碳(CO2)作为制冷剂的制冷循环作为无氟空调技术已经引起人们的注意。
在使用氟里昂制冷剂的制冷循环中，由于在冷却(散热)过程中冷凝器的高压回路侧的制冷剂变成液-气混合状态，制冷剂几乎在整个冷凝通道区都维持在冷凝温度。因此，通过使用所谓的横流型热交换器，制冷剂和冷却空气之间的温度差在整个冷凝通道中是完全固定的，从而热交换效率高，其中在所述横流型热交换器内的冷凝通道曲折地设置在垂直于冷却空气进入方向的平面内，以便在整个冷凝通道上引入恒温的冷却空气。
相反，在使用CO2制冷剂的制冷循环中，CO2制冷剂以超临界状态工作，在这种状态下，在散热过程期间在高压回路侧不发生相变。因此，当制冷剂从散热通道入口侧流向其出口侧时，制冷剂的温度逐渐降低。但是，在上述横流型热交换器中，在整个散热通道区引入恒温的冷却空气。这样，在这种横流型热交换器用作具有使用CO2制冷剂的制冷循环的气体冷却器(散热装置)时，在散热通道内制冷剂和冷却空气之间的温差变得不均匀，温差在散热通道入口侧变得较大，而在其出口侧较小。因此，很难获得高热交换效率。
为了解决这个问题，使用所谓的逆流型热交换器，在这种热交换器中散热通道曲折地设置以沿与冷却空气流入方向相反的方向延伸，从而散热通道出口侧的冷却空气的温度比入口侧的低，从而在整个散热通道中可确保制冷剂与冷却空气之间足够的温差，从而提高了热交换效率。
例如，在日本未审查实用新型公开出版物57-66389和日本未审查专利公开出版物10-288476中说明了这种传统的逆流型热交换器。
在所述热交换器中，多个热交换管平行地设置并沿上下方向布置，其两端流体连通地连接到一对沿上下方向设置的集管容器上。热交换管呈宽度大的扁平结构，具有多个沿热交换管的纵向延伸并沿热交换管的横向(前后方向)布置的制冷剂通道。另一方面，在所述集管容器中的一个集管容器内，沿纵向(上下方向)设有一个隔板。这样，集管容器的内部空间由隔板分为一前半部分空间和一后半部分空间。所述后半部分空间与热交换管的制冷剂通道的后半侧相连通，而所述前部分空间与热交换管的制冷剂通道的前半侧相连通。
因此，流进所述集管容器中的一个集管容器的后半部分空间的制冷剂流过热交换管的制冷剂通道的后半侧(第一通道)并流入另一个集管容器。然后，制冷剂通过热交换管的制冷剂通道的前半侧(第二通道)，从而被引入所述集管容器中的所述一个集管容器的前半部分，然后流出。这样，制冷剂依次流经第一和第二通道，同时从热交换器前侧引入的冷却空气依次流经第二和第一通道，从而制冷剂与冷却空气进行热交换。
但是，在使用CO2制冷剂的制冷循环中，制冷剂在高压回路侧的工作压力变高为约是使用氟里昂制冷剂的冷却循环的十倍。因此，在上述在集管容器内有一隔板的传统热交换器中，分隔板的安装强度与定位精度不足，导致耐压性不够，这降低了隔板连接处的气密性。特别是，在设在扁平热交换管内的多个制冷剂通道被分成多个通路的半逆流型热交换器中，很难完全确保隔板连接处和热交换管端部的密封性。这可能导致制冷剂进入相邻的通道，从而降低了热交换性能。
本发明的一个目的是解决上述传统技术的问题，并提供一种能够获得足够耐压性、防止制冷剂泄漏、提高热交换性能的热交换器。本发明的另一目的是提供一种热交换器集管容器的管连接结构和一种制冷***。
发明内容
根据本发明的第一方面，一个热交换器包括：
一对集管容器；和
多个设置在所述一对集管容器之间并沿所述集管容器的纵向平行布置的热交换管，
其中，每个所述集管容器设有一个或多个在每个所述集管容器内一体地形成的并沿集管容器的纵向延伸的隔壁，由此形成多个由所述一个或多个隔壁分隔开的、沿集管容器的纵向延伸的容器部分，并且所述容器部分沿集管容器的横向平行布置，其中在一个预先规定的隔壁中形成有一用于连通相邻的容器部分的制冷剂转向连通孔，
其中，每个所述热交换管都具有一宽度尺寸大于高度尺寸的扁平结构，并设有多个沿热交换管的纵向延伸并沿管的横向平行分布的制冷剂通道，
其中，每个所述热交换管的两端都与所述一对集管容器相连通，从而每个所述热交换管的所述制冷剂通道沿热交换管的横向按照所述集管容器的每个容器部分被分成组，以由此形成多个沿热交换管的横向平行布置的通路，和
其中，被引入所述集管容器中的一个集管容器的一第一容器部分的制冷剂通过一第一通路被引入所述集管容器中的另一个集管容器的一第一容器部分，然后，制冷剂通过所述制冷剂转向连通孔被引入所述集管容器的所述另一个集管容器的一第二容器部分，此后，制冷剂通过一第二通路被引入所述集管容器中的所述一个集管容器的一第二容器部分。
在根据本发明的第一方面的热交换器中，由于热交换器具有制冷剂曲折沿与冷却空气流入方向相反的方向流过的所谓的逆流型制冷剂回路，因此可通过确保所有通路的制冷剂与冷却空气(如CO2)之间合适的温差，而可以进行高效的热交换，这会带来极好的热交换性能。
此外，由于隔壁是在集管容器内一体地形成的，因此特别是在隔壁部分可以确保很好的气密性，从而具有足够的耐久性。此外，可以确保防止由于泄漏产生的制冷剂混合物，这可进一步提高热交换性能。
在本发明的第一方面中，每个集管容器最好是通过挤出加工或拉伸加工制成的整体成形件，或者热交换管最好是通过挤出加工或拉伸加工制成的整体成形件。
在这种情况下，通过使用适于大批量生产的挤出工艺或拉伸工艺可以进一步提高耐压性和生产效率。
此外，在本发明的第一方面中，在每个集管容器的内表面最好沿集管容器的纵向以一定间隔设有多个与容器部分相连通的管***孔，并且热交换管端部的制冷剂通道最好与相应的管***孔相连通。
在这种情况下，热交换管端部可以以稳固的方式钎焊到集管容器上，这可以进一步提高耐压性，并可靠地防止连接处的不良连接。
此外，在本发明的第一方面中，每个热交换管的端部最好设有一个或多个与一个或多个隔壁相对应的切口部，并且每个热交换管的端部最好***管***孔，同时所述一个或多个隔壁安装在所述一个或多个切口部内。
在这种情况下，由于热交换管的端部的切口部与隔壁相配合，因此可在***方向和与***方向垂直的方向上对热交换管的端部进行正确定位。因而，可以容易地***热交换管。此外，可确保热交换管与集管容器有足够的连接面积，从而获得稳定的连接状态，因此可以更可靠地防止连接处的不良连接，并进一步提高耐压性。
此外，在本发明的第一方面中，更优选的是，每个所述热交换管的与所述一个或多个切口部相对应的一个或多个区域形成为一个或多个不存在制冷剂通道的无通道区，而每个所述热交换管的不与所述一个或多个切口部相对应的区域形成为存在所述制冷剂通道的通道区。
在这种情况下，可以有效地防止在热交换器通道内有切口形成的问题。
此外，在本发明的第一方面中，更优选的是，由在所述集管容器中的所述另一集管容器的内侧表面中形成的一切割孔构成所述集管容器中的所述另一个集管容器的隔壁中的所述制冷剂转向连通孔。
在这种情况下，可以通过对集管容器内侧表面进行切割这样简单的操作确保形成制冷剂转向连通孔，这又进一步提高热交换器本身的生产效率。
另外，在本发明的第一方面中，更优选的是，每个所述集管容器设有一连接到集管容器的内侧表面的连接板，其中在所述连接板中沿连接板的纵向以一定间隔设有多个管***孔，并且每个所述热交换管的端部***相应的管***孔以与所述集管容器相连通。
此外，在本发明的第一方面中，如果由在集管容器内侧表面中形成的切割孔构成制冷剂转向连通孔，则可以通过简单地对集管容器的内侧表面进行切割而形成该孔。
在这种情况下，可以提高容器部分本身的刚度，在进一步提高了整个热交换器的耐久性。此外，可容易而可靠地对在集管容器的内侧表面中形成的制冷剂转向连通孔进行密封，这又能进一步提高热交换器本身的生产效率。
此外，如上所述，由于本发明的第一方面给出了具有极好的耐压性的所谓逆流型热交换器。根据本发明的第一方面的热交换器最好用作使用CO2的热交换器。
也就是说，在本发明的第一方面中，最好使用CO2作为制冷剂。
上述优选结构可以作为本发明下述第二到第六方面的优选结构。
本发明的第二方面给出了一个用于制造上述根据本发明的第一方面的热交换器的制造方法的实施例。
根据本发明的第二方面制造热交换器的方法包括：
制备一对集管容器，其中每个所述集管容器设有一个或多个在每个所述集管容器内一体地形成的并沿集管容器的纵向延伸的隔壁，由此形成多个由所述一个或多个隔壁分隔开的并沿集管容器的纵向延伸的容器部分，从而所述容器部分沿集管容器的横向平行布置，其中在预定的隔壁中形成有用于连通相邻的容器部分的制冷剂转向连通孔；
制备多个热交换管，其中每个所述热交换管都具有一宽度尺寸大于高度尺寸的扁平结构，并设有多个沿热交换管的纵向延伸并沿热交换管的横向平行布置的制冷剂通道；和
这样来形成多个沿热交换管的横向平行布置的通路，即通过使每个所述热交换管的两个端部与所述一对集管容器相连通，从而所述每个热交换管的制冷剂通道沿热交换管的横向按照所述集管容器的每个所述容器部分被分组成所述多个通路，
由此，被引入所述集管容器中的一个集管容器的一第一容器部分的制冷剂通过一第一通路被引入所述集管容器中的另一个集管容器的一第一容器部分，然后，制冷剂通过所述制冷剂转向连通孔被引入所述集管容器的所述另一个集管容器的一第二容器部分，此后，制冷剂通过一第二通路被引入所述集管容器中的所述一个集管容器的一第二容器部分。
在本发明的第二方面中，由于本发明的第二方面给出了一种用于制造根据本发明第一方面的上述热交换器的制造方法的实施例，因而可以制造出具有与上述相同的效果的热交换器。
在本发明的第二方面中，所述集管容器中的至少一个集管容器最好在其内表面侧设有多个用于连通所述热交换管的端部的管***孔和所述制冷剂转向连通孔，并且所述管***孔和制冷剂转向连通孔最好通过切削加工同时形成。
在这种情况下，可以减少加工操作的数量，因而进一步提高了生产效率。
本发明的第三方面给出了一种热交换器，它最好能用作根据本发明第一方面的热交换器中使用CO2制冷剂的热交换器。
根据本发明的第三方面的一种热交换器，包括：
一对集管容器；和
多个设置在所述一对集管容器之间并沿集管容器的纵向布置的热交换管，
其中，每个所述集管容器设有三个在每个集管容器内一体地形成的并沿集管容器的纵向延伸的隔壁，由此形成由所述隔壁分隔开的并沿集管容器的纵向延伸的第一容器部分到第四容器部分，从而所述容器部分沿集管容器的横向平行布置，其中在分隔开所述集管容器中的所述一个集管容器的第二容器部分和第三容器部分的隔壁中、在分隔开所述集管容器中的所述另一个集管容器的第一容器部分和第二容器部分的隔壁中、在分隔开所述集管容器中的所述另一个集管容器的第三容器部分和第四容器部分的隔壁中分别形成一用于连通相邻的容器部分的制冷剂转向连通孔，
其中，每个所述热交换管都具有一宽度尺寸大于高度尺寸的扁平结构，并设有多个沿热交换管的纵向延伸并沿热交换管的横向平行布置的制冷剂通道，
其中，每个所述热交换管的两个端部与所述一对集管容器相连通，从而每个所述热交换管的所述制冷剂通道沿热交换管的横向按照所述集管容器的每个容器部分被分成组，以由此形成沿热交换管的横向平行布置的第一到第四通路，和
其中，被引入所述集管容器中的一个集管容器的第一容器部分的制冷剂依次流经第一到第四通路，然后被引入所述集管容器中的所述一个集管容器的第四容器部分。
由于本发明的第三方面给出了一种最好能用作根据本发明第一方面的热交换器中使用CO2制冷剂的热交换器，因此可获得上述效果。
本发明的第四方面给出了一种用于热交换器的集管容器的管连接结构，所述连接结构是根据本发明第一方面的热交换器的主要部分。
根据本发明的第四方面，用于热交换器的集管容器的管连接结构包括一对集管容器和多个设置在所述一对集管容器之间并沿集管容器的纵向布置的热交换管，
其中，每个所述集管容器都设有一个或多个在每个集管容器内一体地形成的并沿集管容器的纵向延伸的隔壁，由此形成多个由所述隔壁分隔开的并沿集管容器的纵向延伸的容器部分，从而所述容器部分沿集管容器的横向平行布置，其中在每个所述集管容器的一侧表面内形成与所述容器部分相连通的管***孔，
其中，每个所述热交换管都具有一宽度尺寸大于高度尺寸的扁平结构，并设有多个沿热交换管的纵向延伸并沿热交换管的横向平行布置的制冷剂通道，
其中，每个所述热交换管的两个端部都与所述一对集管容器相连通，从而每个所述热交换管的制冷剂通道沿热交换管的横向按照所述集管容器每个容器部分被分成组，以由此形成沿热交换管道的横向平行布置的多个通路，和
其中，制冷剂独立地流过每个所述分成组的制冷剂通道。
在本发明的第四方面中，由于本发明第四方面给出了热交换器集管容器管连接结构，所述连接结构是根据本发明第一方面的热交换器的主要部分，因此可获得上述效果。
在本发明的第四方面中，采用与本发明第一方面相同的方式，所述热交换管的端部最好设有一个或多个与所述一个或多个隔壁相对应的切口部，所述热交换管的所述端部***所述管***孔，同时所述一个或多个隔壁安装在所述一个或多个切口部中，或者每个所述热交换管的与所述一个或多个切口部相对应的一个或多个区域形成为一个或多个其中不存在制冷剂通道的无通道区，而每个所述热交换管的不与所述一个或多个切口部相对应的区域形成为其中存在所述制冷剂通道的通道区。
本发明的第五方面给出了一种使用根据本发明第一方面的热交换器的制冷剂***。
根据本发明的第五方面，所述制冷剂***具有一个制冷循环，在所述制冷循环中由一压缩机压缩的制冷剂由一气体冷却器冷却，由一减压装置减压，然后再经过冷却装置时被加热，然后返回所述压缩机，
其中，所述气体冷却器由一热交换器构成，所述热交换器包括一对集管容器和多个设置在所述一对集管容器之间并沿集管容器的纵向布置的热交换管，
其中，每个所述集管容器设有一个或多个在每个所述集管容器内一体地形成的并沿集管容器的纵向延伸的隔壁，由此形成多个由所述一个或多个隔壁分隔开的并沿集管容器的纵向延伸的容器部分，从而所述容器部分沿集管容器的横向平行布置，其中在一预先规定的隔壁内形成一用于连通相邻的容器部分的制冷剂转向连通孔，
其中，每个所述热交换管都具有一宽度尺寸大于高度尺寸的扁平结构，并设有多个沿热交换管的纵向延伸并沿热交换管的横向平行布置的制冷剂通道，
其中，每个所述热交换管的两个端部与所述一对集管容器相连通，由此每个所述热交换管的所述制冷剂通道沿热交换管的横向按照所述集管容器的每个容器部分被分成组，以由此形成沿热交换管的横向平行布置的多个通路，和
其中，被引入所述集管容器中的一个集管容器的一第一容器部分的制冷剂通过一第一通路被引入所述集管容器中的另一个集管容器的一第一容器部分，然后制冷剂通过所述制冷剂转向连通孔被引入所述集管容器中的所述另一个集管容器的一第二容器部分，此后制冷剂通过一第二通路被引入所述集管容器中的所述一个集管容器的一第二容器部分。
由于本发明的第五方面给出了一种使用根据本发明第一方面的热交换器的制冷剂***，因此可获得与上述类似的效果。
本发明的第五方面最好用作使用CO2制冷剂的制冷剂***。
在本发明的第五方面中，最好使用CO2作为制冷剂。
本发明的第六方面给出了一种使用超临界制冷剂的气体冷却器，在该气体冷却器中使用了根据本发明第一方面的热交换器。
根据本发明的第六方面，在一种使用超临界制冷剂的气体冷却器中多个热交换管设置在一对集管容器之间并沿集管容器的纵向平行布置，
其中，每个所述集管容器设有一个或多个在每个所述集管容器内一体地形成的并沿集管容器的纵向延伸的隔壁，由此形成多个由所述一个或多个隔壁分隔开的并沿集管容器的纵向延伸的容器部分，从而所述容器部分沿集管容器的横向平行布置，其中在一预先规定的隔壁上形成用于连通相邻的容器部分的制冷剂转向连通孔。
其中，每个所述热交换管都具有一宽度尺寸大于高度尺寸的扁平面结构，并设有多个沿热交换管的纵向延伸并沿热交换管的横向平行布置的制冷剂通道，
其中，每个所述热交换管的两个端部与所述一对集管容器相连通，由此每个所述热交换管的所述制冷剂通道沿热交换管的横向按照所述集管容器的每个容器部分被分成组，以由此形成多个沿热交换管的横向平行布置的通路，
其中，被引入所述集管容器中的一个集管容器的一第一容器部分的制冷剂通过一第一通路被引入所述集管容器的另一个集管容器的一第一容器部分，然后制冷剂通过所述制冷剂转向连通孔被引入所述集管容器的所述另一个集管容器的一第二容器部分，此后制冷剂通过一第二通路被引入所述集管容器中的所述一个集管容器的一第二容器部分，和
流过第一和第二通路的制冷剂通过与环境空气进行热交换而冷却。
在本发明的第六方面中，由于本发明的第六方面给出了一种使用根据本发明第一方面的热交换器的超临界制冷剂气体冷却器，因此可以获得与上述类似的效果。
本发明的第六方面可以优选用作使用CO2的气体冷却器。
在本发明的第六方面中，最好使用CO2作为制冷剂。
在本发明中，“上下方向”或“前后方向”不是根据重力方向定义的。为了便于说明，定义空气流入方向为“前后方向”。换句话说，根据本发明的热交换器等在安装方向上不受限制。例如，在根据本发明的热交换器等中，集管容器的纵向可以沿任何方向设置，包括相对于重力方向的水平、倾斜和垂直的方向。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施例的用作热交换器的使用CO2制冷剂的气体冷却器的透视图。
图2是示出该实施例中气体冷却器的集管容器中的一个集管容器及其周围部分的分解透视图。
图3是示出该实施例的气体冷却器的分解水平剖视图。
图4是示出该实施例的气体冷却器的装配状态的水平剖视图。
图5示出在根据本发明的气体冷却器中使用的热交换管的端部，其中，图5A为俯视图，图5B为端视图。
图6是示出根据本发明的改变的实施例的气体冷却器的集管容器及其周围部分的分解水平剖视图。
图7是示出根据本发明的改变的实施例的气体冷却器的集管容器及其周围部分的装配状态的水平剖视图。
图8示出在根据改变的实施例的气体冷却器中使用的热交换管的端部，其中，图8A为俯视图，图8B为端视图。
图9是示出根据与本发明有关的示例1的气体冷却器中制冷剂流的制冷剂回路示意图。
图10是示出根据与本发明有关的示例2的气体冷却器中制冷剂动的制冷剂回路示意图。
图11是示出根据本发明的范围之外的对比示例的气体冷却器中制冷剂流的制冷剂回路示意图。
图12是说明示例中气体冷却器中制冷剂流动方向和制冷剂温度/冷却空气温度之间关系的曲线图。
具体实施方式
图1是示出用于根据本发明的一个实施例的热交换器的气体冷却器的透视图。图2是示出该气体冷却器的集管容器中的一个集管容器及其周围部分的分解透视图。该热交换器用于一使用CO2制冷剂的制冷循环。如图1和2所示，该热交换器作为基本结构元件设有：沿上下方向放置的右、左两个扁平的集管容器10a和10b；多个设置在集管容器10a、10b之间并沿集管容器的纵向(上下方向)平行布置的扁平热交换管30，所述热交换管30的两端流体连通地连接到集管容器10a和10b上；以及波纹状的分别设置在相邻的上下热交换管30之间的翅片。
如图1至4所示，每个集管容器10a和10b都是整体成形的例如由铝—包括其合金—制成的金属件，并分别设有沿集管容器的纵向延伸的四个容器部分，即第一容器部分11到第四容器部分14。在相邻的容器部分11到14之间分别形成有隔壁15，以由此气密地将相邻的容器部分分隔开。
在每个集管容器10a和10b的内表面侧，与每个容器部分11到14相对应地形成有多个沿纵向(上下方向)以一定间隔布置的管***孔16。每个管***孔16形成为一沿集管容器的横向延伸的长形结构，并且与相应的容器部分11到14相连通。
在所述集管容器中的一个集管容器10a的内表面侧上，在相邻的上下管***孔16之间，通过对分隔第二容器部分12和第三容器部分13的隔壁15进行切割而形成制冷剂转向连通孔17。利用所述制冷剂转向连通孔17，第二容器部分12和第三容器部分13相互流体连通，从而制冷剂可以从第二容器部分12流入第三容器部分13。
此外，在所述集管容器中的所述一个集管容器10a后侧的纵向中部，形成一个与第一容器部分11相连通的制冷剂入口1，而在其前侧的纵向中部，形成一个与第四容器部分14相连通的制冷剂出口2。
在另一个集管容器10b的内壁上相邻的上下管***孔16之间，通过切切割分隔第一、第二容器部分11和12的隔壁15以及分隔第三、第四容器部分13和14的隔壁15，形成制冷剂转向连通孔17。利用所述制冷剂转向流动孔17，第一、第二容器部分11与12和第三、第四容器部分13与14分别相互流体连通，从而制冷剂可以分别从第一容器部分11流入第二容器部分12，从第三容器部分13流入第四容器部分14。
如图1和2所示，在每个集管容器10a和10b的内表面侧的上下端部处，通过沿横向(前后方向)切割容器而形成一个封闭缝隙18，以使封闭缝隙18沿所述容器部分的横向分别跨过所有的容器部分11到14。在每个封闭缝隙18内装有并钎焊上一个封闭板19。这样，每个集管容器10a和10b的每个容器部分11到14的上下端部都分别由封闭板19气密地密封。
如图1至4所示，一连接板20被分别钎焊到每个集管容器10a和10b的内表面上，以封闭制冷剂转向连通孔17。该连接板20上设有多个与集管容器10a和10b的沿纵向(即上下方向)以一定的间隔布置的管***孔16相对应的管***孔21。
在该实施例中，可以通过挤出或拉伸加工形成集管容器10a和10b。
具体地说，通过挤出或拉伸加工形成容器部分11到14的半成品后，在所述半成品上通过切削加工形成管***孔16、制冷剂转向连通孔17和封闭缝隙18，以由此得到集管容器10a和10b。通过挤出加工在每个集管容器10a和10b内一体地形成隔壁15，这可以改善隔壁15的气密性，从而获得足够的耐压性。
在该实施例中，对每个集管容器10a和10b进行切削加工，即用于形成管***孔16、制冷剂转向连通孔17和封闭缝隙18的切削加工同时进行，以便减少工步数量，提高生产效率。
此外，在该实施例中，在完成上述切削加工后，最好对每个集管容器10a和10b的内表面—即连接连接板20的连接面—进行磨削加工，以获得平整光滑的表面。通过将每个集管容器的表面加工成这种平整光滑的表面，可保持一体地连接到所述内表面上的连接板20的连接面积较大，从而提高了连接程度(粘着度)并且增加了强度，这又进一步提高耐压性。
所述连接板20可以通过例如压制(calendering)、挤出或拉伸加工形成。具体地说，在用如铝(包括其合金)等金属制成板状半成品后，通过对所述板状半成品进行切削或钻孔加工来形成管***孔21，从而制成连接板20。
当然，在本发明中，集管容器10a、10b和连接板20的加工方法不仅限于上面所述。
如图2至5所示，每个热交换管30是由一由金属如铝(包括其合金)制成挤出件或拉伸件构成的。其横截面结构为扁平形。在热交换管30中沿管的横向平行布置有多个沿纵向延伸并具有矩形横截面的制冷剂通道35。
制冷剂通道35沿热交换管的横向与集管容器10a和10b的第一到第四容器部分11到14相对应地被分为四个通道组。所述四个通道组中每个通道组的制冷剂通道35从后侧开始依次构成第一通路P1到第四通路P4。
此外，在每个热交换管30端部的没有形成制冷剂通道的无制冷剂通道形成区内，即在相邻的通路P1到P4之间的端部区域内，分别形成一个切口部36。位于沿前后方向(横向)排列的相邻管***孔21之间的连接板20的相应区域和集管容器10a、10b的隔壁15的相应区域安装到所述切口部36内。因此，每个热交换管30的每个端部的制冷剂通道形成区，即形成通路P1到P4的区域，被***到连接板20的管***孔21和每个集管容器10a和10b的管***孔16中。
这样，多个热交换管30设置在所述一对集管容器10a和10b之间并沿上下方向以一定间隔平行布置，同时其相对的端部通过连接板20连接到沿上下方向设置的所述一对集管容器10a和10b上。在这种状态下，其必需的部分被一体地钎焊。
因此，每个热交换管30的第一到第四通路P1到P4从后侧起依次在一个平面内平行布置。
在相邻的热交换管30之间，设置一个由金属例如铝(包括其合金)制成的波纹状翅片40。在这种状态下，其必需的部分被一体地钎焊。
制冷剂入口管51流体连通地连接到所述集管容器中的一个集管容器10a的制冷剂入口1上并一体地钎焊在其上，而制冷剂出口管52流体连通地连接到所述集管容器中的另一个集管容器10b的制冷剂出口2上并一体地钎焊在其上。
在上述根据本实施例的气体冷却器中，尽管上述各部件是用铝或其合金制成的，但它们也可以由至少一个表面上层压有钎焊材料的铝钎焊板制成。将所述部件用钎焊材料临时装配成一个规定的气体冷却器结构。然后，在炉中对整个临时产品进行钎焊以得到一体地连接的产品。
在本发明中，在装配热交换器时，可以采用部分钎焊，或者部分钎焊与整体钎焊相结合的方法。可以使用任何装配方法。
上述结构的气体冷却器由一使用CO2制冷剂的制冷循环***与一个压缩机、一个减压膨胀装置和一个冷却器一起构成，并形成一个用于汽车空调器的制冷***。在该制冷***中，压缩机的出口侧连接到气体冷却器的制冷剂入口管51，而制冷剂出口管52连接到减压膨胀装置的入口侧。
在该制冷***中，经压缩机压缩的CO2制冷剂通过制冷剂入口管51被引入气体冷却器的集管容器中的一个集管容器10a的第一容器部分11。
被引入集管容器中的一个集管容器10a的第一容器部分11的制冷剂流经第一通路P1，然后被引入另一集管容器10b的第一容器部分11。然后，制冷剂通过制冷剂转向连通孔17被引入集管容器10b的第二容器部分12。
被引入另一个集管容器10b的第二容器部分12的制冷剂通过第二通路P2，然后被引入集管容器中的所述一个集管容器10a的第二容器部分12。此后，制冷剂通过制冷剂转向连通孔17被引入集管容器10a的第三容器部分13。
被引入集管容器中的一个集管容器10a的第三容器部分13的制冷剂流经第三通路P3，然后被引入(集管容器10b)的第三容器部分13。此后，制冷剂通过制冷剂转向连通孔17被引入集管容器10b的第四容器部分14。
被引入另一个集管容器10b的第四容器部分14的制冷剂流经第四通路P4，然后被引入集管容器中的一个集管容器10a的第四容器部分14。此后，制冷剂通过制冷剂出口管52流出。
如上所述，制冷剂在依次通过第一通路P1到第四通路P4时与从气体冷却器前侧引入的冷却空气A进行热交换，从而逐渐冷却。
冷却空气A从气体冷却器的前侧进入，依次从第四通路P4流向第一通路P1，以冷却各通路中的制冷剂。冷却空气逐渐升温，然后从气体冷却器的后侧排出。另一方面，制冷剂从后侧起依次流经第一通路P1到第四通路P4，并且其温度逐渐降低。也就是说，刚流入气体冷却器的高温制冷剂与马上要排放出去的较高温度的空气A进行热交换，而马上要排放出去的低温制冷剂与刚流入气体冷却器的低温空气A进行热交换。因此，制冷剂在所有的通路P1到P4内都可以相对于空气A保持适当的温差，因而可以进行高效的热交换，这使得可实现极好的热交换性能。
经冷却的制冷剂被减压膨胀装置减压、膨胀后冷却。此后，制冷剂在通过一个冷却装置使汽车里的空气变凉的同时被加热，然后，制冷剂返回压缩机。
如上所述，本实施例的气体冷却器具有一逆流型制冷剂回路，在该回路中，迫使制冷剂与冷却空气A流入的方向相反地流动。因此，从开始冷却制冷剂到结束冷却制冷剂，在整个回路中可以保持制冷剂与冷空气A之间适当的温差，因而可以进行高效的热交换，这使得可实现极好的热交换性能。
此外，在根据本实施例的气体冷却器中，每个集管容器10a和10b都是由通过挤出加工形成的一体成形件和一体地形成在其上的隔壁15构成的。因此，可以可靠地保证隔壁15的气密性，同时得到足够的耐压性。此外，还可以防止由于隔壁15上的泄漏而形成的冷却剂混合物，因而可以获得极好的热交换性能。
此外，由于热交换管30是由通过挤出加工形成的一体成形件构成的，因而可以获得足够的热交换管耐压性。
而且，由于集管容器10a、10b和热交换管30是通过挤出加工形成的，非常适于大批量生产，因而可以提高生产效率。
在本实施例中，由于每个热交换管30的端部被***集管容器10a和10b，然后再固定在其上，因而可以获得稳固的钎焊部。这样可以提高耐压性，同时防止产生连接缺陷。
此外，在本实施例中，在热交换管30的端部形成有切口部36，利用隔壁15与切口部36的接合将热交换管30固定到集管容器10a和10b上。因此，这种接合使得可沿***方向和与***方向垂直的方向对热交换管的端部进行精确地定位并且便于热交换管30的***操作。另外，可以保证管道30相对于集管容器10a和10b有足够的连接面积，从而可实现稳固的固定状态，这又进一步提高了耐压性，同时可靠地防止产生连接缺陷。
此外，在本实施例中，由于切口部36在热交换管30的端部的没有形成制冷剂通道的无通道形成区中形成，可以可靠地防止切口部36在制冷剂通道35形成的区域中形成。
此外，在本实施例中，由于对集管容器10a和10b内表面侧进行切削加工以由此形成连通相邻的容器部分的制冷剂转向连通孔17，因此可很容易地形成孔17。
此外，在本实施例中，由于连通孔17的形成与管***孔16的形成和/或封闭缝隙18的形成是同时进行的，减少了加工步骤的数量，使钻孔加工的效率高，这又进一步提高了生产效率。
此外，在本实施例中，由于通过将连接板20固定到集管容器内表面侧而加强了集管容器10a和10b，因此可进一步提高耐压性。
此外，由于集管容器10a的连通孔17是通过固定连接板20而密封地封闭的，因此取消了密封连通孔的操作，从而进一步提高了生产效率。
在本实施例中，尽管切口部36在每个热交换管30的端部处形成，并与连接板20的管***孔和集管容器10a和10b的隔壁15之间的部分相接合，但是本发明并不仅限于此。
例如，可以采用如图6至8中所示的结构。在这种结构中，在热交换管30端部的无通道形成区内形成有突起36，而连接板20中形成有沿横向连续延伸的管***孔21。此外，在集管容器10a和10b的内表面侧形成有一个与四个容器部分11到14相连通的管***孔16。通过切割集管容器10a和10b的隔壁15与管***孔16相对应地形成通孔16a。将热交换管30的端部(突起)36***连接板20的管***孔21和集管容器10a、10b的管***孔16，热交换管的端部突起36安装在通孔16a中。在这种状态下，通过在必要的部位进行钎焊而将所述部件固定成一个整体。
如上所述，在该热交换器(气体冷却器)中，可以以稳固的方式固定热交换管30和集管容器10a和10b，因而有足够的耐压性。
在上述实施例中，举例说明了一个有四个通路P1到P4的四通路型气体冷却器。但是，本发明并不限于此，本发明也可适用于有两个或多个通路的热交换器。
示例1
如图9所示，与上述实施例相同，提供一个使用CO2制冷剂的四通路逆流型气体冷却器(见图1)，其中在与空气A进入的方向平行的平面内曲折地、与空气A流入的方向相反地从下游到上游依次形成第一通路P1到第四通路P4。
示例2
如图10所示，提供一个使用CO2制冷剂的两通路逆流型气体冷却器，其中在与空气A流入的方向平行的平面内曲折地、从下游到上游与空气A流入的方向相反地依次第一通路P1和第二通路P2。
对比示例
如图11所示，提供一个使用CO2制冷剂的四通路横流(多流)型气体冷却器，其中在与空气A流入的方向垂直的平面内曲折地、从上侧到下侧形成第一通路P1到第四通路P4。
将所述气体冷却器用于冷却***，并对制冷剂流动位置(制冷剂通道中到入口的距离L)、制冷剂温度和冷空气温度T进行测量。图12中的曲线图示出了测量结果。
在该曲线图中，黑色实心方块表示示例1中的制冷剂温度，而白色空心方块表示示例1中的冷却空气温度，黑色实心三角表示示例2中的制冷剂温度。而白色空心三角表示示例2中的冷却空气温度，黑色实心圆表示对比示例1中的制冷剂温度，而白色空心圆表示对比示例1中的冷却空气温度。
从该曲线图可以看出，在示例1和示例2的气体冷却器中，在整个制冷剂通道(所有通路)中，可以确保随着沿通道流动其温度逐渐降低的制冷剂与冷却空气之间足够的温差，并由此高效地冷却制冷剂。
相反，在比较示例的气体冷却器中，在制冷剂通道内制冷剂与冷却空气之间的温差变化很大。特别是，在制冷剂出口及附近，制冷剂与冷却空气之间的温差变小，因此，很难有效地冷却制冷剂。
在示例1和示例2的气体冷却器中，集管容器中的隔壁的部分以及集管容器与热交换管之间的连接处没有气体泄漏，也没有制冷剂混合物。
本申请中使用的术语和表达方式为说明性术语，而不具有限制性，并且使用这些术语和表达方式，不是意在排除任何所示和所述特征或其部分的等效物，而是应该理解在发明权利要求范围内可做出各种改变。
工业实用性
热交换器，其制造方法，热交换器集管容器的管连接结构，使用超临界制冷剂的气体冷却器和制冷剂***可以用于，例如，具有使用CO2制冷剂的冷却循环的汽车空调、家用空调和电气设备冷却装置。

Claims (19)

1、一种热交换器，包括：
一对集管容器；和
多个设置在所述一对集管容器之间并沿所述集管容器的纵向平行布置的热交换管，
其中，每个所述集管容器设有一个或多个在每个所述集管容器内一体地形成的并沿集管容器的纵向延伸的隔壁，由此形成多个由所述一个或多个隔壁分隔开的并沿集管容器的纵向延伸的容器部分，并且所述容器部分沿集管容器的横向平行布置，其中在一个预先规定的隔壁中形成有一用于连通相邻的容器部分的制冷剂转向连通孔，
其中，每个所述热交换管都具有一宽度尺寸大于高度尺寸的扁平结构，并设有多个沿热交换管的纵向延伸并沿管的横向平行分布的制冷剂通道，
其中，每个所述热交换管的两个端部与所述一对集管容器相连通，从而每个所述热交换管的所述制冷剂通道沿热交换管的横向按照所述集管容器的每个容器部分被分成组，以由此形成多个沿热交换管的横向平行布置的通路，和
其中，被引入所述集管容器中的一个集管容器的一第一容器部分的制冷剂通过一第一通路被引入所述集管容器中的另一个集管容器的一第一容器部分，然后，制冷剂通过所述制冷剂转向连通孔被引入所述集管容器的所述另一个集管容器的一第二容器部分，此后，制冷剂通过一第二通路被引入所述集管容器中的所述一个集管容器的一第二容器部分。
2、根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，每个所述集管容器都是一通过挤出或拉伸加工形成的整体成形件。
3、根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述热交换管是通过挤出或拉伸加工形成的整体成形件。
4、根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，在每个所述集管容器内侧表面上沿集管容器的纵向以一定间隔设有多个与所述容器部分相连通的管***孔，并且所述热交换管的端部处的制冷剂通道与相应的管***孔相连通。
5、根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，每个所述热交换管的端部都设有一个或多个与所述一个或多个隔壁相对应的切口部，并且每个所述热交换管的所述端部都***所述管***孔，同时所述一个或多个隔壁安装在所述一个或多个切口部内。
6、根据权利要求5所述的热交换器，其特征在于，每个所述热交换管的与所述一个或多个切口部相对应的一个或多个区域形成为一个或多个不存在制冷剂通道的无通道区，而每个所述热交换管的不与所述一个或多个切口部相对应的区域形成为存在所述制冷剂通道的通道区。
7、根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，由在所述集管容器中的所述另一集管容器的内侧表面中形成的一切割孔构成所述集管容器中的所述另一个集管容器的隔壁中的所述制冷剂转向连通孔。
8、根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，每个所述集管容器设有一连接到集管容器的内侧表面的连接板，在所述连接板中沿连接板的纵向以一定间隔设有多个管***孔，并且每个所述热交换管的端部***相应的管***孔以与所述集管容器相连通。
9、根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，使用CO2作为制冷剂。
10、一种用于制造热交换器的方法，包括：
制备一对集管容器，其中每个所述集管容器设有一个或多个在每个所述集管容器内一体地形成的并沿集管容器的纵向延伸的隔壁，由此形成多个由所述一个或多个隔壁分隔开的并沿集管容器的纵向延伸的容器部分，从而所述容器部分沿集管容器的横向平行布置，其中在预定的隔壁中形成有用于连通相邻的容器部分的制冷剂转向连通孔；
制备多个热交换管，其中每个所述热交换管都具有一宽度尺寸大于高度尺寸的扁平结构，并设有多个沿热交换管的纵向延伸并沿热交换管的横向平行布置的制冷剂通道；和
这样来形成多个沿热交换管的横向平行布置的通路，即通过使每个所述热交换管的两个端部与所述一对集管容器相连通，从而所述每个热交换管的制冷剂通道沿热交换管的横向按照所述集管容器的每个所述容器部分被分组成所述多个通路，
由此，被引入所述集管容器中的一个集管容器的一第一容器部分的制冷剂通过一第一通路被引入所述集管容器中的另一个集管容器的一第一容器部分，然后，制冷剂通过所述制冷剂转向连通孔被引入所述集管容器的所述另一个集管容器的一第二容器部分，此后，制冷剂通过一第二通路被引入所述集管容器中的所述一个集管容器的一第二容器部分。
11、根据权利要求10所述的用于制造热交换器的方法，其特征在于，所述集管容器中的至少一个集管容器在其内表面侧设有多个用于连通所述热交换管的端部的管***孔和所述制冷剂转向连通孔，并且所述管***孔和制冷剂转向连通孔通过切削加工同时形成。
12、一种热交换器，包括：
一对集管容器；和
多个设置在所述一对集管容器之间并沿集管容器的纵向布置的热交换管，
其中，每个所述集管容器设有三个在每个集管容器内一体地形成的并沿集管容器的纵向延伸的隔壁，由此形成由所述隔壁分隔开的并沿集管容器的纵向延伸的第一容器部分到第四容器部分，从而所述容器部分沿集管容器的横向平行布置，其中在分隔开所述集管容器中的所述一个集管容器的第二容器部分和第三容器部分的隔壁中、在分隔开所述集管容器中的所述另一个集管容器的第一容器部分和第二容器部分的隔壁中、在分隔开所述集管容器中的所述另一个集管容器的第三容器部分和第四容器部分的隔壁中分别形成一用于连通相邻的容器部分的制冷剂转向连通孔，
其中，每个所述热交换管都具有一宽度尺寸大于高度尺寸的扁平结构，并设有多个沿热交换管的纵向延伸并沿热交换管的横向平行布置的制冷剂通道，
其中，每个所述热交换管的两个端部与所述一对集管容器相连通，从而每个所述热交换管的所述制冷剂通道沿热交换管的横向按照所述集管容器的每个容器部分被分成组，以由此形成沿热交换管的横向平行布置的第一到第四通路，和
其中，被引入所述集管容器中的一个集管容器的第一容器部分的制冷剂依次流经第一到第四通路，然后被引入所述集管容器中的所述一个集管容器的第四容器部分。
13、一种用于热交换器的集管容器的管连接结构，包括一对集管容器和多个设置在所述一对集管容器之间并沿集管容器的纵向布置的热交换管，
其中，每个所述集管容器都设有一个或多个在每个集管容器内一体地形成的并沿集管容器的纵向延伸的隔壁，由此形成多个由所述隔壁分隔开的并沿集管容器的纵向延伸的容器部分，从而所述容器部分沿集管容器的横向平行布置，其中在每个所述集管容器的一侧表面内形成与所述容器部分相连通的管***孔，
其中，每个所述热交换管都具有一宽度尺寸大于高度尺寸的扁平结构，并设有多个沿热交换管的纵向延伸并沿热交换管的横向平行布置的制冷剂通道，
其中，每个所述热交换管的两个端部与所述一对集管容器相连通，从而每个所述热交换管的制冷剂通道沿热交换管的横向按照所述集管容器的每个容器部分被分成组，以由此形成多个沿热交换管道的横向平行布置的通路，和
其中，制冷剂独立地流过每个所述分成组的制冷剂通道。
14、根据权利要求13所述的管连接结构，其特征在于，所述热交换管的端部设有一个或多个与所述一个或多个隔壁相对应的切口部，所述热交换管的所述端部***所述管***孔，同时所述一个或多个隔壁安装在所述一个或多个切口部中。
15、根据权利要求14所述的管连接结构，其特征在于，每个所述热交换管的与所述一个或多个切口部相对应的一个或多个区域形成为一个或多个其中不存在制冷剂通道的无通道区，而每个所述热交换管的不与所述一个或多个切口部相对应的区域形成为其中存在所述制冷剂通道的通道区。
16、一个具有制冷循环的制冷***，在所述制冷循环中，由一压缩机压缩的制冷剂由一气体冷却器冷却，由一减压装置减压，然后再经过冷却装置时被加热，然后返回所述压缩机，
其中，所述气体冷却器由一热交换器构成，所述热交换器包括一对集管容器和多个设置在所述一对集管容器之间并沿集管容器的纵向布置的热交换管，
其中，每个所述集管容器设有一个或多个在每个所述集管容器内一体地形成的并沿集管容器的纵向延伸的隔壁，由此形成多个由所述一个或多个隔壁分隔开的并沿集管容器的纵向延伸的容器部分，从而所述容器部分沿集管容器的横向平行布置，其中在一预先规定的隔壁内形成一用于连通相邻的容器部分的制冷剂转向连通孔，
其中，每个所述热交换管都具有一宽度尺寸大于高度尺寸的扁平结构，并设有多个沿热交换管的纵向延伸并沿热交换管的横向平行布置的制冷剂通道，
其中，每个所述热交换管的两个端部与所述一对集管容器相连通，由此每个所述热交换管的所述制冷剂通道沿热交换管的横向按照所述集管容器的每个容器部分被分成组，以由此形成沿热交换管的横向平行布置的多个通路，和
其中，被引入所述集管容器中的一个集管容器的一第一容器部分的制冷剂通过一第一通路被引入所述集管容器中的另一个集管容器的一第一容器部分，然后制冷剂通过所述制冷剂转向连通孔被引入所述集管容器中的所述另一个集管容器的一第二容器部分，此后制冷剂通过一第二通路被引入所述集管容器中的所述一个集管容器的一第二容器部分。
17、根据权利要求16所述的制冷***，其特征在于，使用CO2作为制冷剂。
18、一种使用超临界制冷剂的气体冷却器，具有多个设置在一对集管容器之间并沿集管容器的纵向平行布置的热交换管，
其中，每个所述集管容器设有一个或多个在每个所述集管容器内一体地形成的并沿集管容器的纵向延伸的隔壁，由此形成多个由所述一个或多个隔壁分隔开的并沿集管容器的纵向延伸的容器部分，从而所述容器部分沿集管容器的横向平行布置，其中在一预先规定的隔壁上形成一用于连通相邻的容器部分的制冷剂转向连通孔，
其中，每个所述热交换管都具有一宽度尺寸大于高度尺寸的扁平面结构，并设有多个沿热交换管的纵向延伸并沿热交换管的横向平行布置的制冷剂通道，
其中，每个所述热交换管的两个端部与所述一对集管容器相连通，由此每个所述热交换管的所述制冷剂通道沿热交换管的横向按照所述集管容器的每个容器部分被分成组，以由此形成多个沿热交换管的横向平行布置的通路，
其中，被引入所述集管容器中的一个集管容器的一第一容器部分的制冷剂通过一第一通路被引入所述集管容器的另一个集管容器的一第一容器部分，然后制冷剂通过所述制冷剂转向连通孔被引入所述集管容器的所述另一个集管容器的一第二容器部分，此后制冷剂通过一第二通路被引入所述集管容器中的所述一个集管容器的一第二容器部分，和
流过第一和第二通路的制冷剂通过与环境空气进行热交换而冷却。
19、根据权利要求18所述的使用超临界制冷剂的气体冷却器，其特征在于，使用CO2作为制冷剂。
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