專(zhuān)利名稱(chēng)：熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有三條分開(kāi)的流體回路的板式熱交換器。這樣的板式熱交換器具有 兩條獨(dú)立的制冷劑回路和一條液體回路。
背景技術(shù)：
具有三條單獨(dú)的流體回路的板式熱交換器，一條回路用于液體以及兩條回路用于 制冷劑，其相對(duì)于具有兩條流體回路的熱交換器而言具有一些優(yōu)點(diǎn)。這樣的熱交換器在用 作蒸發(fā)器時(shí)，可具有良好平衡的具有較小凍結(jié)風(fēng)險(xiǎn)的冷卻效果。它也以降低能量消耗的有 效方式在局部負(fù)載條件下運(yùn)行。具有更容易并且更快的安裝，這會(huì)降低安裝成本。此外，它 使得具有更簡(jiǎn)單因而更便宜的控制系統(tǒng)。三條回路的熱交換器的一個(gè)通常的用途是作為蒸發(fā)器，用于使流入制冷系統(tǒng)中的 制冷劑蒸發(fā)。這樣的制冷系統(tǒng)通常包括壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器。用作這種類(lèi)型的 系統(tǒng)中的蒸發(fā)器的板式熱交換器通常具有焊接或銅焊在一起的熱交換器板，但也可用密封 墊(sealing gasket)以用于熱傳遞板之間的密封。EP 0765461 B顯示了在板之間具有用于三種不同流體的流通路的板式熱交換器。 三種流體至板心部的傳輸以這樣的方式實(shí)現(xiàn)，使得用于第一流體的通路在用于其余兩種流 體中每一種的每條通路的兩側(cè)均存在。該通路利用兩種不同類(lèi)型的板產(chǎn)生。相鄰板之間在 開(kāi)口(該開(kāi)口形成用于三種流體的入口通道及出口通道)處的良好密封通過(guò)設(shè)計(jì)圍繞端口 的區(qū)域而產(chǎn)生，從而限定了具有環(huán)形平坦高臺(tái)(annular planar plateaus)的系統(tǒng)。EP 1062472 B顯示了具有三條流體回路的熱交換器的另一示例。這個(gè)實(shí)施主要涉 及在氣密密封方式下的端口孔(port hole)連接。EP 0965025 B描述了用于三種熱交換流體的板式熱交換器。熱交換器的端口孔是 成對(duì)出現(xiàn)的，以使得相應(yīng)的熱交換流體流過(guò)，并且端口孔在熱傳遞部分的兩側(cè)以這樣的方 式而對(duì)稱(chēng)地定位，使得端口孔的中心之間引出的直線將熱傳遞部分分成兩個(gè)相似的部分。這些熱交換器將在一些實(shí)施中極佳地作用。盡管如此，在現(xiàn)有的熱交換器中，仍然 具有用于改進(jìn)的空間。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于，提供在各個(gè)流回路中均具有改進(jìn)的流量分配(flow distribution)的改進(jìn)型熱交換器。本發(fā)明的進(jìn)一步的目的在于，提供具有提高的熱傳遞系 數(shù)的熱交換器。根據(jù)本發(fā)明而針對(duì)該問(wèn)題的解決方案在權(quán)利要求1的特征部分中描述。權(quán)利要求 2到11包括熱交換器板的有利的實(shí)施例。權(quán)利要求12到21包括熱交換器組件的有利的實(shí) 施例。權(quán)利要求22包括有利的熱交換器。具有用于在三條回路的熱交換器組件中使用的熱交換器板，其中板包括具有三個(gè) 端口孔的第一分配區(qū)、熱交換區(qū)以及具有三個(gè)端口孔的第二分配區(qū)，其中板包括具有凸脊(ridge)與凹谷(valley)的波紋狀圖案(corrugated pattern)，本發(fā)明的目的這樣而實(shí) 現(xiàn)，第一分配區(qū)的中心端口孔定位在離該板的短端具有一垂直距離的位置處，使得當(dāng)兩個(gè) 板被堆疊以在板之間形成流體通道時(shí)，在板的中心端口孔與短端之間能得到流體通路。通過(guò)這個(gè)用于熱交換器組件的板的第一實(shí)施例，就得到在用于制冷劑回路的第一 分配通路中具有改進(jìn)的流量分配的熱交換器板。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于，熱交換器板的更大的部 分，即圍繞被動(dòng)入口端口的區(qū)域，也可被用作有效的熱傳遞表面。另一優(yōu)點(diǎn)在于，改進(jìn)了第 一分配通路或下分配通路中的流體的流量分配，這又會(huì)改進(jìn)熱傳遞通路中的流量分配。另 一優(yōu)點(diǎn)在于，還改進(jìn)了液體回路中以及進(jìn)入液體出口端口中的流動(dòng)。因此改進(jìn)了熱交換器 的效率。在這種創(chuàng)新的板的一個(gè)有利的發(fā)展中，第二分配區(qū)的中心端口孔定位在離該板的 短端具有一垂直距離的位置處，使得當(dāng)兩個(gè)板被堆疊以在板之間形成流體通道時(shí)，在板的 中心端口孔與短端之間能得到流體通路。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于，熱交換器板的更大部分，即繞被 動(dòng)出口端口的區(qū)域，也可被用作有效的熱傳遞表面。另一優(yōu)點(diǎn)在于，改進(jìn)了來(lái)自入口端口的 液體的流量分配，這又會(huì)改進(jìn)熱傳遞通路中的液體流量分配。因此進(jìn)一步改進(jìn)了熱交換器 的效率。在該創(chuàng)新的板的一個(gè)有利的發(fā)展中，板的至少一個(gè)轉(zhuǎn)角處設(shè)有平坦的、環(huán)形旁通 段(bypass section)，其適于當(dāng)兩個(gè)板被堆疊以在板之間形成流體通道時(shí)，繞端口形成制 冷劑旁通通路。這會(huì)改進(jìn)熱交換器的制冷劑通道中的流體分配。在該創(chuàng)新的板的一個(gè)有利的發(fā)展中，板的轉(zhuǎn)角處設(shè)有至少一個(gè)水旁通段，使得當(dāng) 兩個(gè)板被堆疊以在板之間形成水通道時(shí)，在兩個(gè)相鄰的旁通段之間能得到水通路。這會(huì)改 進(jìn)熱交換器的水通道中的流體分配。在該創(chuàng)新的板的還有的一有利的發(fā)展中，在第一分配區(qū)與熱交換區(qū)之間設(shè)有下分 配槽(lower distribution groove),下分配槽包括至少一個(gè)限制區(qū)(restriction area), 并且在熱交換區(qū)與上分配區(qū)之間設(shè)有上分配槽(upper distribution groove)。所有這些 發(fā)展都允許熱交換器中具有改進(jìn)的流體分配。在該創(chuàng)新的板的一個(gè)有利的發(fā)展中，第一分配區(qū)呈現(xiàn)具有第一布局(layout)的 人字紋(chevron)形狀，第二分配區(qū)呈現(xiàn)具有第二布局的人字紋形狀，并且其中熱交換區(qū) 呈現(xiàn)具有第三布局的人字紋形狀，其中第一布局的人字紋形狀沿第一角度方向指向，而第 二布局的人字紋形狀沿相反的角度方向指向。這允許熱交換器具有改進(jìn)的熱傳遞。通過(guò)包括四塊創(chuàng)新的熱交換器板的熱交換器組件(其中第一板、第二板、第三板 和第四板是不同的)，可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。在該創(chuàng)新的組件的一個(gè)有利的發(fā)展中，其中在第一板與第二板之間設(shè)有第一制冷 劑通道，在第二板與第三板之間設(shè)有水通道，并且在第三板與第四板之間設(shè)有第二制冷劑 通道，并且其中各個(gè)流體通道包括在兩個(gè)相鄰的第一分配區(qū)之間設(shè)置的第一分配通路，在 兩個(gè)相鄰的熱交換區(qū)之間設(shè)置的熱交換通路，以及在兩個(gè)相鄰的第二分配區(qū)之間設(shè)置的第 二分配通路，在組件的中心水端口與短端之間的第一分配通路中設(shè)有水平通路。這樣的優(yōu) 點(diǎn)在于，水平通路會(huì)改進(jìn)第一分配通路中的流量分配，其又會(huì)改進(jìn)熱傳遞通路中的流量分 配。這允許熱交換器板的更大部分，即繞被動(dòng)出口端口的區(qū)域，作為有效的熱傳遞表面而起 作用。另一優(yōu)點(diǎn)在于，因?yàn)檎麄€(gè)液體出口端口是開(kāi)放的，所以改進(jìn)了液體回路中的流體流。因此會(huì)改進(jìn)熱交換器的效率。在該創(chuàng)新的組件的一個(gè)有利的發(fā)展中，在該組件的中心水端口與附近的短端之間 的第二分配通路中設(shè)有水平通路。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于，熱交換器板的更大部分，即繞被動(dòng)出口 端口的區(qū)域，也可用作有效的熱傳遞表面。另一優(yōu)點(diǎn)在于，改進(jìn)了來(lái)自入口端口的液體的流 量分配，這又會(huì)改進(jìn)熱傳遞通路中的液體流量分配。因此會(huì)進(jìn)一步改進(jìn)熱交換器的效率。在該創(chuàng)新的組件的一個(gè)有利的發(fā)展中，在組件的制冷劑端口與轉(zhuǎn)角之間的水分配 通路中設(shè)有水旁通通路。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于，得到水旁通，其會(huì)大大改進(jìn)熱交換器中的水流量 分配。在該創(chuàng)新的組件的一個(gè)有利的發(fā)展中，繞制冷劑分配通路中的制冷劑端口設(shè)有制 冷劑旁通通路。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于，大大改進(jìn)了制冷劑流量分配。在該創(chuàng)新的組件的一個(gè)有利的發(fā)展中，主動(dòng)制冷劑入口端口設(shè)有入口噴嘴，其中 入口噴嘴相對(duì)于垂直軸線的角度介于0與180度之間，并且其中入口噴嘴指向組件的中心 垂直軸線。這樣，入口噴嘴將指向熱交換器的中心，這會(huì)改進(jìn)熱交換器中的流體分配。在該創(chuàng)新的組件的一個(gè)有利的發(fā)展中，在下分配通路與熱交換通路之間設(shè)有下分 配路徑。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于，可在更佳的方式下控制下分配通路中的流量分配，使得流入熱交 換通路中的流可變得盡可能均勻。在該創(chuàng)新的組件的一個(gè)有利的發(fā)展中，下分配路徑包括至少一個(gè)限制機(jī)構(gòu) (restriction means)，使得在下分配路徑中得到流限制(flow restriction)。這樣的優(yōu)點(diǎn) 在于，可在更佳的方式下控制下分配通路中的流量分配，使得流入熱交換通路中的流可盡 可能均勻。在該創(chuàng)新的組件的一個(gè)有利的發(fā)展中，在熱交換通路與上分配通路之間設(shè)有上分 配路徑。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于，可使進(jìn)入上分配通路中的流量分配進(jìn)一步均勻。在包括多個(gè)創(chuàng)新的熱交換器組件并且還包括至少一塊前板與一塊后板的三條回 路的熱交換器中，可得到改進(jìn)的熱交換器。附圖簡(jiǎn)要描述下面將引用附圖中所示的實(shí)施例而更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的熱交換器板組件，圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的熱交換器板組件中所使用的第一熱交換器板，圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的熱交換器板組件中所使用的第二熱交換器板，圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的熱交換器板組件中所使用的第三熱交換器板，以及圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的熱交換器板組件中所使用的第四熱交換器板。本發(fā)明的實(shí)施方式本發(fā)明的如下面所述的具有進(jìn)一步發(fā)展的實(shí)施例僅僅是被作為示例，而并不以任 何方式限制由該專(zhuān)利的權(quán)利要求項(xiàng)所提供的保護(hù)范圍。在下面的示例中，水被用作要被冷卻或加熱的流體的示例。要被冷卻或加熱的流 體適于在單相、完全處于液態(tài)下使用。因此對(duì)于水回路，熱交換器的布局適于單相液體。當(dāng) 然也可能使用其它流體，比如水與其它流體的不同混合物，例如用于預(yù)防凍結(jié)或侵蝕保護(hù) 的用途。制冷劑被用作要被蒸發(fā)或冷凝的流體的示例。這種流體優(yōu)選地在兩相，液態(tài)與汽 態(tài)下使用，但也可能使用僅僅在單一狀態(tài)下，或者在液態(tài)、汽態(tài)或混合物下的流體。因此對(duì)于其它流體回路，熱交換器的布局適于兩相流體。本發(fā)明涉及具有三條單獨(dú)的通道類(lèi)型的允許三條不同的流體流回路的板式熱交 換器。其中一條通道適于傳輸要被加熱或冷卻的單相液體。在此應(yīng)用中，水被用作這種液 體的示例。另外兩條通道適于在熱交換器中傳輸適于蒸發(fā)或冷凝的兩相制冷劑。可連接這 些通道使得一種制冷劑對(duì)兩條回路而言是公共的，或者，可使這些通路分開(kāi)使得在每條回 路中可使用不同的制冷劑。在此應(yīng)用中，一種當(dāng)進(jìn)入熱交換器時(shí)處于略微加壓狀態(tài)并將在 熱交換器中蒸發(fā)的兩相飽和的流體被用作制冷劑的示例。此外，在所述的示例中，板式熱交換器是永久連接的類(lèi)型，S卩，這些盤(pán)被銅焊、膠 合、結(jié)合、錫焊或焊接在一起以形成完整的熱交換器。板式熱交換器包括多個(gè)熱交換器組 件，其中每個(gè)組件包括四個(gè)不同的熱交換器板。然而，也可能使用不同的密封類(lèi)型，例如板 之間的密封墊、焊接的板或在每?jī)蓚€(gè)板之間包括密封墊的半焊接的板單元。熱交換器板用兩種不同的加壓工具而形成，從而獲得兩種不同的板類(lèi)型，具有沿 一個(gè)方向的人字紋布局的第一板類(lèi)型，以及具有沿相反方向的人字紋布局的第二板類(lèi)型。 該布局包括由以人字紋布局延伸跨過(guò)板的凸脊與凹谷所組成的波紋狀圖案，該人字紋布局 具有沿縱向線將板的寬度分成相等部分的角度方向改變點(diǎn)。該波紋狀圖案與人字紋布局一 起布置成使得當(dāng)板被堆疊在一起時(shí)，提供許多該圖案的交叉點(diǎn)，從而產(chǎn)生具有有效熱傳遞 的堅(jiān)固并且剛性的熱交換器。這種類(lèi)型的波紋狀圖案與布局對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是公知 的。也可能用跨過(guò)整個(gè)表面具有相等角度的波紋狀圖案，即不具有任何方向改變點(diǎn)。每種板類(lèi)型在第二操作中經(jīng)受一個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步的壓制/切削操作，從而產(chǎn)生四 塊不同的板。在進(jìn)一步的操作中，板的端口孔區(qū)被壓制和切削至最終形狀，并且形成噴嘴凹 口 (nozzle indentation)0所得到的包括第一板101、第二板201、第三板301和第四板401的板，被堆疊以使 得它們形成熱交換器板組件。這些板被堆疊以使得如果不考慮端口孔區(qū)與噴嘴的尺寸及布 局的話，每隔一個(gè)板會(huì)具有相同的板類(lèi)型。這些板之間的端口孔區(qū)是不同的，如下面所述。 還可能使第一板類(lèi)型與第二板類(lèi)型具有不同角度的人字紋布局。因此第一板類(lèi)型的布局可 具有稍小的角度，而第二板類(lèi)型的布局可具有稍大的角度，使得角度的平均值符合該布局 所要求的角度值。每塊熱交換器板包括包括三個(gè)端口孔的第一分配區(qū)或下分配區(qū)、中央熱交換區(qū) 以及包括三個(gè)端口孔的第二分配區(qū)或上分配區(qū)。每個(gè)板具有縱向軸線或垂直軸線以及橫 向軸線或水平軸線。第一分配區(qū)的端口孔相對(duì)于縱向軸線對(duì)稱(chēng)地設(shè)置。第二分配區(qū)的端 口孔也相對(duì)于縱向軸線對(duì)稱(chēng)地設(shè)置。第一分配區(qū)與第二分配區(qū)的端口孔可互相對(duì)稱(chēng)地設(shè) 置。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，第一分配區(qū)與第二分配區(qū)的端口孔互相不對(duì)稱(chēng)地設(shè)置，因?yàn)檫m 于用于制冷劑的蒸發(fā)相的端口孔的直徑比適于用于制冷劑的沖流的液汽混合物(flushed liquid vapour mixture)的端口孔的直徑大，并且端口孔定位在離該板的轉(zhuǎn)角具有近似相 等的距離處。在這個(gè)實(shí)施例中，第二分配區(qū)中的端口孔適于用于處于汽態(tài)的制冷劑，而第一 分配區(qū)中的端口孔適于用于液態(tài)制冷劑。在一個(gè)示例中，熱交換器被意圖在反向流(counter-current)設(shè)置中用于在制冷 劑通道側(cè)的上升的膜狀蒸發(fā)(film evaporation)以及在水側(cè)的冷卻。下面，用于上升的膜 狀蒸發(fā)的熱交換器將被用來(lái)作為本發(fā)明的例子。因此該描述中的引用指用于這種垂直的立式熱交換器的位置的幾何形狀。如果需要，也可能在其它的位置中使用該熱交換器，例 如繞水平軸線的不同角度處。制冷劑兩相流體在進(jìn)入熱交換器時(shí)可以是液體與蒸汽的混 合物，而在離開(kāi)熱交換器時(shí)可以是完全蒸發(fā)的，甚至是過(guò)熱的。熱交換器還可與沿相同方 向流動(dòng)的水和制冷劑即同向流而一起使用。所述的熱交換器適于用于制冷劑的對(duì)角線流 動(dòng)(diagonal flow)，即制冷劑穿過(guò)熱交換器的較低轉(zhuǎn)角處的端口而進(jìn)入熱交換器，并且穿 過(guò)相反的較高轉(zhuǎn)角中的端口而離開(kāi)熱交換器。當(dāng)然，也可以使該熱交換器適用于平行流，其 中，通過(guò)相應(yīng)地調(diào)節(jié)入口端口或出口端口，制冷劑穿過(guò)熱交換器的較低轉(zhuǎn)角處的端口而進(jìn) 入熱交換器，并通過(guò)同一側(cè)的較高轉(zhuǎn)角中的端口而離開(kāi)熱交換器。熱交換器也可在反向流或同向流設(shè)置中用于下降的膜狀制冷劑冷凝，而同時(shí)加熱 水側(cè)。兩相制冷劑流體在通過(guò)上分配通路進(jìn)入熱交換器時(shí)可處于過(guò)熱態(tài)或飽和汽態(tài)，而在 通過(guò)下側(cè)制冷劑端口離開(kāi)熱交換器時(shí)可部分地或完全地是冷凝的并且甚至是過(guò)冷的。根 據(jù)安裝的要求，熱交換器也可在單相熱傳遞中用作去過(guò)熱器(desuperheater)或氣體冷卻 器，或者用于蒸發(fā)的節(jié)約器(economizer)，以及類(lèi)似用途。根據(jù)用途，可使板的布局具有小 的修改。圖2中所示的第一熱交換器板101包括第一分配區(qū)或下分配區(qū)102、熱交換區(qū) 103，以及第二分配區(qū)或上分配區(qū)104。該板具有縱向軸線或垂直軸線105以及橫向軸線或 水平軸線106。下分配區(qū)102設(shè)有第一制冷劑入口端口孔107、水出口端口孔112以及第二 制冷劑入口端口孔109。第一入口端口孔107設(shè)有噴嘴凹口 114。應(yīng)當(dāng)理解，熱交換器板的全部表面均是熱傳遞區(qū)，其中在板的另一側(cè)具有流體通 路。熱交換區(qū)103因此而被稱(chēng)為熱交換區(qū)，因?yàn)槠渲饕猛驹谟跓醾鬟f，盡管在熱交換區(qū)中 還會(huì)有一些流體分配。下分配區(qū)與上分配區(qū)具有流體分配以及熱傳遞的雙重用途。第一分配區(qū)102的布局呈現(xiàn)單人字紋的形狀，即V形，其中方向改變點(diǎn)在板的中 間，將第一分配區(qū)分成兩個(gè)相等的部分。V形布局相對(duì)于熱交換器的垂直軸線的布局角度優(yōu) 選地介于50度與70度之間。因此V形的內(nèi)角介于100度與140度之間。其它角度也是可 能的，但有利的是V形的內(nèi)角是鈍角。通過(guò)使人字紋布局相對(duì)于水平軸線具有很小的角度， 沿下側(cè)分配通道水平方向的摩擦因數(shù)會(huì)相對(duì)低，這有助于跨過(guò)板寬度的制冷劑的分配。熱交換區(qū)103設(shè)有呈現(xiàn)人字紋布局的波紋狀圖案，即W形，其具有將熱交換器分成 四個(gè)相等部分的三個(gè)方向改變點(diǎn)。人字紋之間的內(nèi)角對(duì)于通道的摩擦因數(shù)而言很重要。對(duì) 于相等的內(nèi)角，使用W形替代V形的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，熱傳遞區(qū)的平均摩擦因數(shù)將比使用V形 時(shí)更高。因此熱傳遞系數(shù)也會(huì)比普通的V形更高。W形的使用使得具有三次方向改變的布 局。也可能使用具有兩次、四次或者甚至更多次方向改變的人字紋布局。在人字紋的過(guò)渡 區(qū)處，即在方向改變點(diǎn)處，水平流速分量與垂直流速分量均被減小并可能接近零。在所示的 第一板中，該布局與倒置的W相似。波紋狀W形相對(duì)于熱交換器的縱向軸線的角度優(yōu)選地介于50度與70度之間。因 此人字紋的內(nèi)角介于100度與140度之間。熱交換區(qū)的人字紋的內(nèi)角可與第一分配區(qū)的人 字紋相等，或者可略微小一些。其它角度也是可能的，但重要的是人字紋的內(nèi)角是鈍角。熱 交換通路的摩擦系數(shù)取決于例如人字紋形狀的內(nèi)角以及方向改變的次數(shù)。板的上分配區(qū)104設(shè)有第一制冷劑出口端口孔108、水入口端口孔111和第二制冷 劑出口端口孔110。上分配區(qū)的波紋狀圖案呈現(xiàn)與倒置的單個(gè)V相似的人字紋布局。V形的內(nèi)角可與用于下分配區(qū)的相等。下分配區(qū)、熱交換區(qū)以及上分配區(qū)中的人字紋的內(nèi)角可相同或者可不同。在一個(gè) 有利的實(shí)施例中，下分配區(qū)與熱交換區(qū)的人字紋設(shè)有相等的內(nèi)角。在這個(gè)實(shí)施例中，上分配 區(qū)的人字紋形狀設(shè)有相對(duì)于縱向軸線更小的角度。在還有的一個(gè)有利的實(shí)施例中，下分配 區(qū)的人字紋設(shè)有第一角度，熱交換區(qū)的人字紋設(shè)有較小的第二角度，而上分配區(qū)的人字紋 設(shè)有甚至更小的角度。優(yōu)選地，這些角度介于50度與70度之間的范圍中。不同區(qū)域具有不 同內(nèi)角的優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)制冷劑蒸發(fā)時(shí)，在熱交換區(qū)的上側(cè)部分中的體積流量會(huì)更高。因此， 當(dāng)通道中的體積流量隨著流方向增加時(shí)，不同的內(nèi)角會(huì)使得具有更低的流阻。當(dāng)流相反并 且熱交換器被用來(lái)使蒸汽冷凝時(shí)，這同樣適用。相對(duì)于縱向軸線的更小人字紋內(nèi)角會(huì)使得 沿這個(gè)流方向具有更低的流阻。圖3中所示的第二熱交換器板201包括下分配區(qū)202、熱交換區(qū)203和上分配區(qū) 204。該板具有縱向軸線205和水平軸線206。下分配區(qū)202設(shè)有第一制冷劑入口端口孔 207、水出口端口孔212和第二制冷劑入口端口孔209。第一入口端口孔207設(shè)有噴嘴凹口 214。下分配區(qū)202的布局呈現(xiàn)單人字紋形狀，即V形，其中V形與倒置的V相似。方向 改變點(diǎn)在板的中央，將第一分配區(qū)分成兩個(gè)相等的部分。除人字紋形狀的方向之外，布局的 角度與用于第一板的相同。熱交換區(qū)203設(shè)有呈現(xiàn)人字紋布局的波紋狀圖案，即W形，其具有將熱交換器分成 四個(gè)相等部分的三個(gè)方向改變點(diǎn)。在所示的第二板中，該布局與W相似。除人字紋形狀的 方向之外，布局的角度與用于第一板的相同。第二板204的上分配區(qū)204設(shè)有第一制冷劑出口端口孔208、水入口端口孔211和 第二制冷劑出口端口孔210。上分配區(qū)的波紋狀交叉圖案呈現(xiàn)與單個(gè)V相似的人字紋布局。 V形的內(nèi)角可與用于下分配區(qū)的相同。除人字紋形狀的方向之外，布局的角度與用于第一板 的相同。圖4中所示的第三熱交換器板301包括下分配區(qū)302、熱交換區(qū)303和上分配區(qū) 304。該板具有縱向軸線305和水平軸線306。下分配區(qū)302設(shè)有第一制冷劑入口端口孔 307、水出口端口孔312和第二制冷劑入口端口孔309。該板的上分配區(qū)304設(shè)有第一制冷 劑出口端口孔308、水入口端口孔311和第二制冷劑出口端口孔310。除端口孔與噴嘴凹口 之外，第三熱交換器板與第一熱交換器板相似。圖5中所示的第四熱交換器板401包括下分配區(qū)402、熱交換區(qū)403和上分配區(qū) 404。該板具有縱向軸線405和水平軸線406。下分配區(qū)402設(shè)有第一制冷劑入口端口孔 407、水出口端口孔412和第二制冷劑入口端口孔409。該板的上分配區(qū)404設(shè)有第一制冷 劑出口端口孔408、水入口端口孔411和第二制冷劑出口端口孔410。除端口孔與噴嘴凹口 之外，第四熱交換器板與第二熱交換器板相似。在該描述中，用語(yǔ)“主動(dòng)入口端口，，表示該入口端口是開(kāi)放的，以使制冷劑流過(guò)那 個(gè)入口端口而進(jìn)入制冷劑通道中?！氨粍?dòng)入口端口 ”表示該入口端口是密封的，使得沒(méi)有制 冷劑能通過(guò)該被動(dòng)入口端口而流入制冷劑通道中。這對(duì)于用語(yǔ)“主動(dòng)出口端口”同樣適用， 其表示該出口端口與制冷劑通道接觸，使得制冷劑從該主動(dòng)出口端口流出。被動(dòng)出口端口 是密封的，使得沒(méi)有制冷劑能通過(guò)該被動(dòng)出口端口而從制冷劑通道流出。
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在圖1中，顯示了包括第一板101、第二板201、第三板301以及第四板401的創(chuàng)新 的熱交換器板組件1。在圖2-圖5中顯示了不同的板。這些板以用于特定熱交換器所要求 的數(shù)量互相堆疊。這樣，形成了包括多個(gè)組件的熱交換器。根據(jù)熱交換器所要求的規(guī)格能 選擇組件的數(shù)量。完整的熱交換器還包括比每塊熱交換器板具有更大厚度的特定的前板和 后板(未示出)。前板和后板包括連接部(connection)等等。在一完整的熱交換器中，最 靠近前板和后板的液體通道是水通道。因此與第一板一起形成水通道的單獨(dú)的熱交換器板 可包括在前板中，而與第四板一起形成水通道的單獨(dú)的熱交換器板可包括在后板中。前板 和后板會(huì)加強(qiáng)熱交換器，使它更堅(jiān)固與更有剛性。熱交換器是銅焊類(lèi)型的。在第一板與第二板之間，形成第一制冷劑通道2。在第二 板與第三板之間，形成水通道3。在第三板與第四板之間，形成第二制冷劑通道4。在另一 組件的第四板與第一板之間，形成水通道。這樣，熱交換器具有在每一側(cè)均被水通道包圍的 交替的第一制冷劑通道與第二制冷劑通道。制冷劑通道與水通道均包括下分配通路、熱交換通路和上分配通路。下分配通路 的垂直長(zhǎng)度優(yōu)選地小于熱交換器的寬度的一半，而上分配通路的垂直長(zhǎng)度優(yōu)選地小于熱交 換器的寬度的三分之二。當(dāng)?shù)谝话?01與第二板201定位得互相緊接時(shí)，就形成了第一制冷劑通道2。制冷 劑會(huì)通過(guò)由第一制冷劑入口端口孔107，207所產(chǎn)生的作為主動(dòng)入口端口的第一制冷劑入 口端口 21而進(jìn)入第一制冷劑通道。入口端口孔107，207設(shè)有會(huì)互相緊靠的同心的密封段 113，213。通到第一制冷劑通道中的入口由密封段中的入口噴嘴25所提供。該入口噴嘴通 過(guò)在第二加壓操作中壓制形成的一個(gè)或者兩個(gè)密封段中的噴嘴凹口 114、214而得到。入口 噴嘴的尺寸，即長(zhǎng)度與截面，以及入口噴嘴的角度位置，對(duì)于在下分配區(qū)102和202之間產(chǎn) 生的下分配通路10中的制冷劑分配而言都是重要的。入口噴嘴的尺寸部分地取決于制冷 劑的入口壓力，并被選擇成在一完整的熱交換器中實(shí)現(xiàn)跨過(guò)所有制冷劑通道的均勻流量分 配。入口噴嘴的角度位置被選擇成，使得制冷劑可在各個(gè)制冷劑通道中跨過(guò)熱交換器的整 個(gè)寬度而均勻地分配。入口噴嘴可沿任何選定的角度指向，該角度取決于例如下分配通路中的波紋狀圖 案以及繞入口端口的旁通段。優(yōu)選地，入口噴嘴相對(duì)于垂直軸線的角度介于0與180度之 間，并指向板的中心垂直軸線，并且更優(yōu)選地介于90度與150度之間。在一個(gè)實(shí)施例中，入口端口是開(kāi)放的。這在熱交換器被用為使得入口端口作用成 蒸汽出口端口時(shí)可能是有利的，例如在氣體冷卻器中。為了避免蒸汽阻塞出口，密封段與噴 嘴在制造階段被切開(kāi)。從而得到與出口端口 22相似的開(kāi)放端口(open port)。這樣的端口 允許蒸汽或蒸汽與液體的混合物通過(guò)端口而離開(kāi)。為了進(jìn)一步改進(jìn)制冷劑分配，主動(dòng)入口端口設(shè)有繞入口端口的主動(dòng)入口端口旁通 通路18，其允許制冷劑繞入口端口的兩側(cè)流動(dòng)。每個(gè)板均包括繞整個(gè)第一入口端口孔而延 伸的旁通段115、215。旁通段具有與板的波紋相同的壓制深度。因此所得到的旁通通路18 具有兩倍于該壓制深度的高度，這意味著旁通通路中的摩擦壓降會(huì)比通過(guò)波紋狀圖案的小 很多。因此旁通通路18會(huì)將部分制冷劑從入口噴嘴分配到圍繞主動(dòng)入口端口的分配區(qū)。來(lái)自噴嘴的部分制冷劑還會(huì)繼續(xù)沿從噴嘴進(jìn)入波紋狀圖案中的方向，并進(jìn)一步朝 向作為被動(dòng)入口端口的第二制冷劑入口端口 23而流動(dòng)。因?yàn)樗隹诙丝诳?12，212定位在離該板的下側(cè)短端具有一垂直距離的位置處，所以，在熱交換器的水出口端口與下側(cè)短 端之間的下側(cè)分配通道中會(huì)形成下側(cè)水平通路13。因此制冷劑可在水出口端口之下流過(guò)， 并且流到繞被動(dòng)入口端口的區(qū)域。在這個(gè)示例中，從入口噴嘴流出的制冷劑流具有與第一 板的波紋狀圖案近似相等的角度，使得部分制冷劑可在水出口端口之下主要沿水平方向， 具有相對(duì)小的摩擦因數(shù)并因此處于相對(duì)高的流率而通過(guò)。當(dāng)制冷劑到達(dá)繞被動(dòng)入口端口的 區(qū)域時(shí)，繞被動(dòng)入口端口的被動(dòng)入口端口旁通通路19會(huì)有助于將制冷劑分配到繞被動(dòng)入 口端口的區(qū)域。繞被動(dòng)入口端口 23的旁通通路19在與主動(dòng)入口端口處相同的方式下由各 個(gè)板所產(chǎn)生，該板包括繞整個(gè)第二入口端口孔而延伸的旁通段117，217。旁通段具有與板的 波紋相等的壓制深度。因此所得到的旁通通路具有兩倍于壓制深度的高度，這意味著旁通 通路中的摩擦力會(huì)比通過(guò)波紋狀圖案的小很多。因此旁通通路會(huì)將部分制冷劑分配到繞被 動(dòng)入口端口的分配區(qū)。第二入口端口孔109，209設(shè)有同心的密封段116，216，其會(huì)相互緊靠 并因此而使被動(dòng)入口端口密封。圍繞水出口端口孔112，212的平坦的環(huán)形段相互緊靠，使得水出口被密封至制冷 劑通道。水出口孔定位在距每個(gè)板的下側(cè)短端具有垂直距離的位置處。水出口孔比制冷劑 入口端口孔的直徑更大，并且水出口孔的中心比制冷劑入口端口孔的中心定位得更靠近板 的水平軸線。這樣，在熱交換器的水出口端口與下側(cè)短端之間的制冷劑通道中會(huì)產(chǎn)生下側(cè) 水平通路13。通過(guò)這條通路，制冷劑可在水出口端口之下流到繞被動(dòng)入口端口的區(qū)域。這 大大改進(jìn)了跨過(guò)通道寬度的制冷劑的分配，并且使得具有跨過(guò)通道寬度并因此穿過(guò)熱交換 器通路的更均勻的流。水出口端口之下的通路還會(huì)與圍繞被動(dòng)入口端口的區(qū)域一起，增加 熱交換器的有效熱傳遞面積。為了進(jìn)一步改進(jìn)制冷劑的分配，第一制冷劑通道設(shè)有位于下分配通路10與熱交 換通路11之間的主動(dòng)入口端口與被動(dòng)入口端口之上的下分配路徑15，16。下分配路徑主要 通過(guò)板中壓制形成的位于分配區(qū)的V形與熱交換區(qū)的W形之間的平坦分配槽118、119、218、 219而產(chǎn)生，其從板的長(zhǎng)側(cè)延伸至水出口端口孔。下分配路徑一方面有助于將制冷劑均勻地 分配到熱交換通路11中，并在另一方面作用成用于分配區(qū)的V形布局與熱交換區(qū)的W形布 局的過(guò)渡區(qū)?？蛇x擇下分配路徑的高度以及形狀以?xún)?yōu)化流量分配。在一個(gè)示例中，壓制的 槽的高度可為板的壓制深度的大約一半。為了提高熱交換器的機(jī)械強(qiáng)度，下分配路徑還可 包括一個(gè)或多個(gè)接觸點(diǎn)。因?yàn)樵谒ǖ乐袝?huì)產(chǎn)生相應(yīng)的分配路徑，所以，制冷劑通道中的下 分配路徑的高度優(yōu)選地不大于一個(gè)壓制深度的全部。與通過(guò)流管(該流管在熱交換通路的 波紋狀圖案上具有相等的長(zhǎng)度與寬度)的流阻相比，下分配路徑沿通道的水平方向會(huì)具有 低的流阻。如果需要，下分配路徑15，16可包括一個(gè)或多個(gè)限制區(qū)，以控制跨過(guò)下分配通路 中的通道的寬度的流量分配。限制區(qū)的尺寸與位置被選擇成將通過(guò)分配路徑15或16的流 盡可能均勻地分配。該限制可通過(guò)改變板中該限制區(qū)位置的壓制深度而實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)改變 限制區(qū)的高度，和/或通過(guò)改變沿下分配路徑的限制區(qū)的寬度。這樣，可在下分配路徑15， 16的不同位置處定位不同的限制。該限制會(huì)引起局部增加的流阻，其會(huì)提供跨過(guò)下分配路 徑的寬度的流量分配。在一個(gè)示例中，該限制覆蓋大部分分配路徑，從而在分配通路與熱交 換通路之間產(chǎn)生一個(gè)或少數(shù)小的開(kāi)口。限制的尺寸與位置可通過(guò)實(shí)驗(yàn)或通過(guò)計(jì)算而決定。 因此會(huì)改進(jìn)流入熱交換通路中的制冷劑的分配。
在進(jìn)入主動(dòng)入口端口 21并在下分配通路10中分配之后，制冷劑會(huì)進(jìn)入并經(jīng)過(guò)熱 交換區(qū)103，203之間所產(chǎn)生的熱交換通路11。該熱交換通路，與兩個(gè)板的波紋狀圖案之間 的所有接觸點(diǎn)一起，提供大的熱交換面積以及相對(duì)高的摩擦流阻，這確保制冷劑通道與水 通道之間的有效熱傳遞。與單個(gè)V形相比，W形會(huì)略微增加熱交換通路中的摩擦壓降，其會(huì) 改進(jìn)熱交換器的總的熱傳遞。在每個(gè)板的熱交換區(qū)與上分配區(qū)之間，每個(gè)板中均壓制形成有水平的平坦分配槽 120，220，在第一制冷劑通道中產(chǎn)生上分配路徑17。在進(jìn)入板的上分配區(qū)104，204之間所 產(chǎn)生的上分配通路之前，上分配路徑會(huì)使制冷劑流量分配，并同時(shí)將壓力差異校平，該壓力 差異由于制冷劑的蒸發(fā)的變化而可能在熱交換通路中出現(xiàn)。上分配路徑沿?zé)峤粨Q器的水平 方向具有低的流阻，其有助于制冷劑在進(jìn)入上分配通路12之前的分配。主要在上分配通路 中，會(huì)最終進(jìn)行制冷劑的蒸發(fā)，并且還可能發(fā)生制冷劑蒸汽的過(guò)熱。各分配槽的高度是板的 壓制深度的大約一半，因?yàn)樵谒ǖ乐袝?huì)產(chǎn)生相應(yīng)的水平分配路徑。這會(huì)使上分配路徑具 有等于整個(gè)壓制深度的高度。較大程度地處于蒸發(fā)態(tài)的制冷劑進(jìn)入由板的上分配區(qū)104，204所產(chǎn)生的上分配 通路。作為主動(dòng)端口的第一制冷劑出口端口 22在第一制冷劑出口端口孔108，208處在板 之間產(chǎn)生。部分制冷劑會(huì)進(jìn)入垂直軸線105右側(cè)的上分配通路，而部分制冷劑會(huì)進(jìn)入垂直 軸線105左側(cè)的上分配通路。部分制冷劑會(huì)到達(dá)由繞整個(gè)第二出口端口 M延伸的旁通段 121，221所產(chǎn)生的旁通通路20。第二制冷劑出口端口孔110，210設(shè)有同心的密封段122， 222，其會(huì)相互緊靠并封閉作為被動(dòng)出口端口的第二出口端口 M。旁通段具有與板的波紋相 等的壓制深度。因此所得到的旁通通路20具有兩倍于壓制深度的高度，這意味著旁通通路 中的流阻會(huì)比通過(guò)波紋狀圖案的小很多。因此旁通通路允許可能過(guò)熱的很大一部分制冷劑 經(jīng)由水入口端口之上的水平通路，而主要水平地流到主動(dòng)出口。繞水入口端口孔111、211的平坦的環(huán)形段相互緊靠，使得水入口從制冷劑通道而 被密封。水入口端口孔定位在每個(gè)板的上側(cè)短端下面具有一垂直距離的位置處。水入口孔 的中心比制冷劑出口端口孔的中心定位得更靠近板的水平軸線。這樣，在熱交換器的水入 口端口與上側(cè)短端之間的制冷劑通道中設(shè)有上側(cè)水平通路14。通過(guò)這條水平通路，制冷劑 可在水入口端口之上從被動(dòng)出口端口 M處的旁通通路20流到在第一制冷劑出口端口孔 108，208之間形成的主動(dòng)出口端口 22。這減小了對(duì)于可能過(guò)熱的蒸汽的流阻，并且大大改 進(jìn)了上分配通路中的流量分配。此外，這條水平通路防止蒸汽繞被動(dòng)出口端口聚積，該聚積 可導(dǎo)致繞被動(dòng)出口端口的區(qū)域中具有蒸汽停滯的隔離區(qū)。該通路還通過(guò)繞被動(dòng)出口端口的 區(qū)域而增大熱交換器的總的有效熱傳遞面積。當(dāng)?shù)诙?01與第三板301定位得互相緊接時(shí)，就產(chǎn)生了水通道3。水通過(guò)由水 入口端口孔211，311所產(chǎn)生的水入口端口 42而進(jìn)入水通道。水通過(guò)由水出口端口孔212， 312所產(chǎn)生的水出口端口 43而離開(kāi)水通道。所有的制冷劑端口都被密封，使得水與制冷劑 不會(huì)混合。當(dāng)?shù)诙迮c第三板被堆疊時(shí)，旁通段215，315會(huì)相互緊靠，并且會(huì)因此而將第一 制冷劑入口端口密封。對(duì)于也相互緊靠的旁通段217，317與旁通段221，321同樣適用，使 得第二制冷劑入口端口與第二制冷劑出口端口被密封。第一制冷劑出口端口由繞相互緊靠 的第一制冷劑出口端口孔208，308的平坦段223，323所密封。水出口端口孔211，311定位在距每個(gè)板的每個(gè)板邊緣的上側(cè)短端具有垂直距離的位置處。水出口孔的中心比制冷劑出口端口孔定位得更靠近板的水平軸線。這樣，在熱 交換器的水入口端口與上側(cè)短端之間的水通道中產(chǎn)生了水平通路34。這增大了可用的水 入口橫流面積(cross flow area)，其又會(huì)改進(jìn)上分配通路中的水分配，并減小水通道的壓 降。為了進(jìn)一步改進(jìn)水分配并且還減小水壓降，水通道設(shè)有在熱交換器的被動(dòng)第二制 冷劑出口端口與第一制冷劑出口端口和上側(cè)轉(zhuǎn)角之間的上側(cè)水旁通通路40，41。上側(cè)水旁 通通路40，41由位于各個(gè)第二制冷劑出口端口孔和第一制冷劑出口端口孔外側(cè)的水旁通 段226，227，326，327來(lái)產(chǎn)生。當(dāng)板被定位以產(chǎn)生制冷劑通道時(shí)，這些旁通段相互緊靠，這意 味著水旁通通路會(huì)具有兩倍于壓制深度的高度。因此這些水旁通通路具有低的摩擦壓降， 并且會(huì)大大促進(jìn)跨過(guò)整個(gè)上分配通路的水側(cè)分配。當(dāng)水在上分配通路32中分配時(shí)，水會(huì)經(jīng)過(guò)每個(gè)板中壓制出的水平的平坦分配槽 220、320，在水通道中產(chǎn)生上側(cè)水平分配路徑37。這條分配路徑允許水的另外的分配，使得 沿整條上分配路徑的水壓基本上相等。上分配路徑還作用成上分配通路的V形與熱交換通 路的W形之間的過(guò)渡區(qū)。各分配槽的高度是板的壓制深度的大約一半。這會(huì)使得上分配路 徑具有等于整個(gè)壓制深度的高度。在經(jīng)過(guò)上分配路徑37之后，水會(huì)進(jìn)入并經(jīng)過(guò)熱交換區(qū)203、303之間產(chǎn)生的熱交換 通路。該熱交換通路與兩個(gè)板的波紋狀圖案之間的所有接觸點(diǎn)一起，提供大的熱交換面積 以及相對(duì)高的摩擦因數(shù)，這確保了水通道與制冷劑通道之間的有效熱傳遞。相對(duì)于單個(gè)V 形布局，W形布局會(huì)略微增加熱交換通路中的摩擦因數(shù)，這會(huì)改進(jìn)熱傳遞。在水經(jīng)過(guò)熱交換通路31后，它通過(guò)定位在熱交換通路與下分配通路之間的兩條 下分配路徑35，36而進(jìn)入下分配通路30。這些下分配路徑主要由板中在V形與熱交換區(qū) 的W形之間的壓制出的平坦分配槽218，219，318，319所產(chǎn)生，其從板的長(zhǎng)側(cè)延伸至水出口 端口孔。這些分配路徑即有助于將水均勻地分配到下分配通路中，又用作用于熱交換通路 的W形布局與下分配通路的V形布局的過(guò)渡區(qū)。可選擇下分配路徑的高度以及形狀，以?xún)?yōu) 化流量分配。在一個(gè)示例中，壓制的槽的高度可為板的壓制深度的大約一半。為了提高熱 交換器的機(jī)械強(qiáng)度，下分配路徑還可包括一個(gè)或多個(gè)接觸點(diǎn)。與通過(guò)下分配通路中的波紋 狀圖案時(shí)的流阻相比，該分配路徑沿?zé)峤粨Q器的水平方向具有低的流阻。這將有助于進(jìn)入 下分配通路中的水具有均勻的流量分配。一些水，尤其是來(lái)自熱交換通路31中心的水，會(huì)從上面的熱交換通路直接進(jìn)入由 水出口端口孔212，312所產(chǎn)生的水出口端口 43。因?yàn)槔@水出口端口的波紋狀圖案允許來(lái)自 所有方向的水流進(jìn)入水出口端口中，所以，水出口端口是完全開(kāi)放的。這會(huì)允許分配至下分 配區(qū)的部分水經(jīng)由水出口端口與制冷劑入口端口之間的圖案并且也從水出口端口之下的 圖案而進(jìn)入水出口開(kāi)口。為了進(jìn)一步改進(jìn)水分配，下分配通路30設(shè)有位于熱交換器的第一、第二制冷劑被 動(dòng)入口端口與下轉(zhuǎn)角之間的下側(cè)水旁通通路38、39。該下側(cè)水旁通通路由各個(gè)第一、第二制 冷劑入口端口孔處的水旁通段224、225、324、325來(lái)產(chǎn)生。當(dāng)定位板以產(chǎn)生制冷劑通路時(shí)， 這些旁通段會(huì)相互緊靠，這意味著下側(cè)水旁通通路會(huì)具有兩倍于壓制深度的高度。因此這 些下側(cè)水旁通通路具有低的摩擦壓降，并且會(huì)大大地有助于將水流弓I導(dǎo)至水出口端口。為了改進(jìn)水分配并增大熱交換器的有效熱傳遞面積，水出口端口孔被定位在距每個(gè)板的下側(cè)短端具有垂直距離的位置處。這樣，在熱交換器的水出口端口與下側(cè)短端之間 的水通道中產(chǎn)生下側(cè)水平通路33。通過(guò)這條水平通路，水也可從端口之下流入水出口端口 中，這改進(jìn)了熱交換器的效率。下側(cè)旁通通路，連同水出口端口的向上偏移一起，通過(guò)擴(kuò)大 可用的水橫流面積，而大大改進(jìn)了水的出口流量分配，并減小了該端口周邊周?chē)某隹趬?降。當(dāng)?shù)谌?01與第四板401定位得互相緊接時(shí)，在它們之間產(chǎn)生第二制冷劑通道 4，其與第一制冷劑通道相似。第一制冷劑通道與第二制冷劑通道之間的不同之處僅僅在于 入口端口和出口端口以及入口噴嘴。制冷劑通過(guò)由制冷劑入口端口孔309，409所產(chǎn)生的作為主動(dòng)入口的第二制冷劑 入口端口 63而進(jìn)入第二制冷劑通道。入口端口孔309，409設(shè)有會(huì)相互緊靠的同心的密封 段316，416。通到第二制冷劑通道中的入口由穿過(guò)密封段的入口噴嘴65所提供。該入口噴 嘴通過(guò)一個(gè)或兩個(gè)密封段中的噴嘴凹口 314，414而得到。入口噴嘴的尺寸，即長(zhǎng)度與截面， 以及入口噴嘴的角度位置，對(duì)于下分配區(qū)302與402之間所產(chǎn)生的下分配通路50中的制冷 劑分配而言都是重要的。入口噴嘴的尺寸部分地根據(jù)制冷劑回路的壓降而選擇，并被選擇 為跨過(guò)完整的熱交換器的制冷劑回路中的所有制冷劑通道得到均勻的流量分配。入口噴嘴 的角度位置被選擇成，使得制冷劑可在各制冷劑通道中跨過(guò)熱交換器的整個(gè)寬度而均勻地 分配。入口噴嘴可沿任何選定的角度來(lái)指向，根據(jù)例如下分配通路與繞入口端口的旁通 段中的波紋狀圖案布局。優(yōu)選地，入口噴嘴相對(duì)于垂直軸線的角度介于0與180度之間，且 指向板的中心垂直軸線，并且更優(yōu)選地介于90度與150度之間。為了進(jìn)一步改進(jìn)制冷劑分配，主動(dòng)入口端口設(shè)有繞該入口端口的主動(dòng)入口旁通通 路59，使得制冷劑繞該入口端口的兩側(cè)流動(dòng)。每個(gè)板包括繞整個(gè)入口端口孔延伸的旁通段 317，417。旁通段具有與板的波紋相等的壓制深度。因此所得到的主動(dòng)入口旁通通路具有 兩倍于壓制深度的高度，這意味著旁通通路中的摩擦力會(huì)比通過(guò)波紋狀圖案的小很多。因 此旁通通路會(huì)將部分制冷劑從入口噴嘴分配到圍繞主動(dòng)入口端口的分配區(qū)。來(lái)自噴嘴的部分制冷劑還會(huì)沿從噴嘴到波紋狀圖案中的方向朝著作為被動(dòng)入口 端口的第一制冷劑入口端口 61的方向而繼續(xù)。因?yàn)樗隹诙丝诳?12、412定位在距每個(gè)板 的下側(cè)短端具有一垂直距離的位置處，所以，在熱交換器的水出口端口與下側(cè)短端之間的 下側(cè)分配通道中形成下側(cè)水平通路53。因此制冷劑可在水出口端口之下流至繞被動(dòng)入口端 口的區(qū)域。在這個(gè)示例中，流出入口噴嘴的制冷劑具有與第三板的波紋狀圖案近似相等的 角度，使得部分制冷劑可在水入口端口之下主要沿水平方向，具有相對(duì)小的摩擦因數(shù)并因 此具有相對(duì)高的流率而通過(guò)。當(dāng)制冷劑到達(dá)圍繞被動(dòng)入口端口 61的區(qū)域時(shí)，圍繞被動(dòng)入口 端口的旁通通路58會(huì)幫助將制冷劑分配到圍繞被動(dòng)入口端口的區(qū)域。以與主動(dòng)入口端口 處相同的方式，由各個(gè)包括圍繞整個(gè)第一制冷劑入口端口孔而延伸的旁通段315，415的板 來(lái)形成旁通通路58。旁通段具有與板的波紋相同的壓制深度。因此所得到的旁通通路具有 兩倍于壓制深度的高度，這意味著旁通通路中的摩擦力會(huì)比通過(guò)波紋狀圖案的小很多。因 此旁通通路會(huì)將部分制冷劑分配到繞被動(dòng)入口端口的分配區(qū)。第一入口端口孔307，407設(shè) 有同心的密封段313，413，其會(huì)相互緊靠并且因此而使被動(dòng)入口端口密封。繞水出口端口孔312，412的平坦的環(huán)形段相互緊靠，使得水出口端口密封到制冷
14劑通道。水出口端口孔定位在距每個(gè)板的下側(cè)短端具有垂直距離的位置處。水出口端口孔 比制冷劑入口端口孔的直徑更大，并且水出口孔的中心比制冷劑入口端口孔的中心定位得 更靠近板的水平軸線。這樣，在熱交換器的水出口端口與下側(cè)短端之間的制冷劑通道中會(huì) 產(chǎn)生下側(cè)水平通路53。通過(guò)這條水平通路，制冷劑可在水出口端口之下流到繞被動(dòng)入口端 口的區(qū)域。這大大改進(jìn)了跨過(guò)板寬度的制冷劑分配，其引起流過(guò)熱交換通路的更均勻的流， 并且還會(huì)與繞被動(dòng)入口端口的區(qū)域一起增大熱交換器的總的有效熱傳遞面積。為了進(jìn)一步改進(jìn)制冷劑的分配，第二制冷劑通道設(shè)有位于下分配通路50與熱交 換通路51之間的被動(dòng)入口端口與主動(dòng)入口端口之上的下分配路徑55，56。下分配路徑主 要由板中分配區(qū)的V形與熱交換區(qū)的W形之間的平坦分配槽318，319，418，419所產(chǎn)生，其 從板的長(zhǎng)側(cè)延伸至水出口端口孔。下分配路徑一方面有助于將制冷劑均勻地分配到熱交換 通路51中，并在另一方面作用成用于分配區(qū)的V形布局與熱交換區(qū)的W形布局的過(guò)渡區(qū)。 可選擇下分配路徑的高度以及形狀以?xún)?yōu)化流量分配。在一個(gè)示例中，槽的高度可為板的壓 制深度的大約一半。為了提高熱交換器的機(jī)械強(qiáng)度，下分配路徑還可包括一個(gè)或多個(gè)接觸 點(diǎn)。因?yàn)樵谒ǖ乐袝?huì)產(chǎn)生相應(yīng)的分配路徑，所以，制冷劑通道中的下分配路徑的高度優(yōu)選 地不大于整個(gè)壓制深度。與通過(guò)流管時(shí)的流阻相比，該流管在熱交換通路的波紋狀圖案上 具有相等的長(zhǎng)度與寬度，下分配路徑沿?zé)峤粨Q器的水平方向會(huì)具有低的流阻。下分配路徑 55、56還可包括一個(gè)或多個(gè)限制區(qū)，以在下分配通路中控制跨過(guò)通道寬度的流量分配。該限 制可以很小，與一個(gè)或多個(gè)接觸點(diǎn)相似，或者，它們也可相對(duì)較大，使得在分配通路與熱交 換通路之間僅僅產(chǎn)生一個(gè)或幾個(gè)小的通路。進(jìn)入主動(dòng)入口端口 63并分配在下分配通路50中之后，制冷劑在會(huì)以與第一制冷 劑通道所述相同的方式而進(jìn)入并通過(guò)熱交換通路51。在每個(gè)板的熱交換區(qū)與上分配區(qū)之間，每個(gè)板中均壓制形成有水平的平坦分配槽 320，420，在第二制冷劑通道中產(chǎn)生上分配路徑57。在制冷劑進(jìn)入板的上分配區(qū)304，404之 間所產(chǎn)生的上分配通路52之前，上分配路徑會(huì)減小由于制冷劑蒸發(fā)的變化而可能在熱交 換通路中出現(xiàn)的壓力差異。制冷劑在這個(gè)階段可為部分或全部蒸發(fā)的，甚至可為過(guò)熱的。上 分配路徑沿?zé)峤粨Q器的水平方向具有低的流阻，其有助于使制冷劑在進(jìn)入上分配通路之前 的分配。各分配路徑的高度是板的壓制深度的大約一半，因?yàn)樵谒分袝?huì)產(chǎn)生相應(yīng)的水 平分配路徑。這會(huì)使上分配路徑具有等于整個(gè)壓制深度的高度。在這個(gè)截面中較大程度地處于蒸汽形式的制冷劑進(jìn)入由板的上分配區(qū)304，404 所產(chǎn)生的上分配通路52。作為主動(dòng)端口的第二制冷劑出口端口 64在板之間在第二制冷劑 出口端口孔310，410處產(chǎn)生。部分制冷劑會(huì)進(jìn)入垂直軸線305左側(cè)的上分配通路，而部分 制冷劑會(huì)進(jìn)入垂直軸線305右側(cè)的上分配通路。部分制冷劑會(huì)到達(dá)由繞作為被動(dòng)出口端口 的整個(gè)第一制冷劑出口端口 62延伸的旁通段323，423所產(chǎn)生的被動(dòng)出口端口旁通通路60。 第一制冷劑出口端口孔308，408設(shè)有同心的密封段328，428，其會(huì)相互緊靠并將第一出口 密封。旁通段具有與板的波紋相等的壓制深度。因此所得到的旁通通路具有兩倍于壓制深 度的高度，這意味著旁通通路中的摩擦力會(huì)比通過(guò)波紋狀圖案的小很多。因此旁通通路允 許可能過(guò)熱的很大一部分制冷劑經(jīng)由水入口端口之上的水平波紋狀圖案通路而流過(guò)并到 達(dá)主動(dòng)出口端口。繞水入口端口孔311，411的平坦的環(huán)形段相互緊靠，使得水入口從制冷劑通道而被密封。水入口端口孔定位在距每個(gè)板的上側(cè)短端具有垂直距離的位置處。水入口孔的中 心比制冷劑出口端口孔的中心定位得更靠近板的水平軸線。這樣，在熱交換器的水入口端 口與上側(cè)短端之間的制冷劑通道中設(shè)有上側(cè)水平通路M。通過(guò)這條水平通路，制冷劑可在 水入口端口之上從被動(dòng)出口端口 62處的旁通通路60流到第二制冷劑出口端口孔310,410 之間形成的主動(dòng)出口端口 64。這大大改進(jìn)了上分配通路中的制冷劑的流量分配，并防止繞 被動(dòng)出口端口的熱聚積。此外，通過(guò)繞被動(dòng)出口端口的區(qū)域增大了熱交換器的總的有效熱 傳遞面積。 通過(guò)本發(fā)明，可得到改進(jìn)的三回路的板式熱交換器，其在熱交換器的整體熱性能 上展示了顯著的改進(jìn)。這是由于熱交換器中具有改進(jìn)的流量分配。本發(fā)明不限于上面所述 的實(shí)施例，很多另外的變型和修改都可能在所附專(zhuān)利權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
0095]參考標(biāo)號(hào)
0096]1 板組件
0097]2 第一制冷劑通道
0098]3 水通道
0099]4 第二制冷劑通道
0100]10 下分配通路
0101]11 熱交換通路
0102]12 上分配通路
0103]13 下側(cè)水平通路
0104]14 上側(cè)水平通路
0105]15 下分配路徑
0106]16 下分配路徑
0107]17 上分配路徑
0108]18 第一制冷劑入口端口旁通通路
0109]19 第二制冷劑入口端口旁通通路
0110]20 第二制冷劑出口端口旁通通路
0111]21 主動(dòng)入口端口
0112]22 主動(dòng)出口端口
0113]23 被動(dòng)入口端口
0114]24 被動(dòng)出口端口
0115]25 入口噴嘴
0116]30 下分配通路
0117]31 熱交換通路
0118]32 上分配通路
0119]33 下側(cè)水平通路
0120]34 上側(cè)水平通路
0121]35 下分配路徑
0122]36 下分配路徑
0123]37 上分配路徑0124]38水旁通通路
0125]39水旁通通路
0126]40水旁通通路
0127]41水旁通通路
0128]42水入口端口
0129]43水出口端口
0130]50下分配通路
0131]51熱交換通路
0132]52上分配通路
0133]53下側(cè)水平通路
0134]54上側(cè)水平通路
0135]55下分配路徑
0136]56下分配路徑
0137]57上分配路徑
0138]58第一制冷劑入口端口旁通通路
0139]59第二制冷劑入口端口旁通通路
0140]60第一制冷劑出口端口旁通通路
0141]61被動(dòng)入口端口
0142]62被動(dòng)出口端口
0143]63主動(dòng)入口端口
0144]64主動(dòng)出口端口
0145]65入口噴嘴
0146]101第一熱交換器板
0147]102下分配區(qū)
0148]103熱交換區(qū)
0149]104上分配區(qū)
0150]105垂直軸線
0151]106水平軸線
0152]107第一制冷劑入口端口孔
0153]108第一制冷劑出口端口孔
0154]109第二制冷劑入口端口孔
0155]110第二制冷劑出口端口孔
0156]111水入口端口孔
0157]112水出口端口孔
0158]113密封段
0159]114噴嘴凹口
0160]115旁通段
0161]116密封段
0162]117旁通段0163]118下分配槽
0164]119下分配槽
0165]120上分配槽
0166]121旁通段
0167]122密封段
0168]123平坦段
0169]124下側(cè)水旁通段
0170]125下側(cè)水旁通段
0171]126上側(cè)水旁通段
0172]127上側(cè)水旁通段
0173]201第二熱交換器板
0174]202下分配區(qū)
0175]203熱交換區(qū)
0176]204上分配區(qū)
0177]205垂直軸線
0178]206水平軸線
0179]207第一制冷劑入口端口孔
0180]208第一制冷劑出口端口孔
0181]209第二制冷劑入口端口孔
0182]210第二制冷劑出口端口孔
0183]211水入口端口孔
0184]212水出口端口孔
0185]213密封段
0186]214噴嘴凹口
0187]215旁通段
0188]216密封段
0189]217旁通段
0190]218下分配槽
0191]219下分配槽
0192]220上分配槽
0193]221旁通段
0194]222密封段
0195]223平坦段
0196]224下側(cè)水旁通段
0197]225下側(cè)水旁通段
0198]226上側(cè)水旁通段
0199]227上側(cè)水旁通段
0200]301第三熱交換器板
0201]302下分配區(qū)303熱交換區(qū)
304上分配區(qū)
305垂直軸線
306水平軸線
307第一制冷劑入口端口孔
308第一制冷劑出口端口孔
309第二制冷劑入口端口孔
310第二制冷劑出口端口孔
311水入口端口孔
312水出口端口孔
313密封段
314噴嘴凹口
315旁通段
316密封段
317旁通段
318下分配槽
319下分配槽
320上分配槽
321平坦段
323旁通段
324下側(cè)水旁通段
325下側(cè)水旁通段
326上側(cè)水旁通段
327上側(cè)水旁通段
328密封段
401第四熱交換器板
402下分配區(qū)
403熱交換區(qū)
404上分配區(qū)
405垂直軸線
406水平軸線
407第一制冷劑入口端口孔
408第一制冷劑出口端口孔
409第二制冷劑入口端口孔
410第二制冷劑出口端口孔
411水入口端口孔
412水出口端口孔
413密封段
414噴嘴凹口
415旁通段
416密封段
417旁通段
418下分配槽
419下分配槽
420上分配槽
421平坦段
423密封段
424下側(cè)水旁通段
425下側(cè)水旁通段
426上側(cè)水旁通段
427上側(cè)水旁通段
428密封段
說(shuō)明書(shū)
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權(quán)利要求
1.一種用于在三條回路的熱交換器組件(1)中使用的熱交換器板(101 ；201 ；301 ； 401)，其中所述板包括具有三個(gè)端口孔(107，109，112 ；207,209,212 ；307,309,312 ；407， 409，412)的第一分配區(qū)(102 ；202 ；302 ；402)、熱交換區(qū)(103 ；203 ；303 ；403)，以及具有三 個(gè)端口孔(108，110，111 ；208,210,211 ；308,310,311 ；408，410，411)的第二分配區(qū)(104 ； 204 ;304 ;404)，其中所述板包括具有凸脊與凹谷的波紋狀圖案，其特征在于，所述第一分 配區(qū)的中心端口孔(112 ；212 ；312 ；412)定位在離所述板的短端具有一垂直距離的位置處， 使得當(dāng)兩個(gè)板被堆疊以在它們之間形成流體通道時(shí)，在所述中心端口孔與所述板的所述短 端之間能得到流體通路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板，其特征在于，所述第二分配區(qū)的中心端口孔(111;211; 311 ；411)定位在離所述板的所述短端具有一垂直距離的位置處，使得當(dāng)兩個(gè)板被堆疊以 在它們之間形成流體通道時(shí)，在所述中心端口孔與所述板的所述短端之間能得到流體通 路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的板，其特征在于，當(dāng)兩個(gè)板被堆疊以在所述板之間形成 制冷劑流體通道時(shí)，所述板的轉(zhuǎn)角處的端口孔(107，109，110 ；207, 209, 210 ；307, 308, 309 ； 407,408,409)設(shè)有適于繞端口形成制冷劑旁通通路的平坦的環(huán)形旁通段(115，117，121 ； 215,217,221 ；315,317,323 ；415，417，423)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一項(xiàng)所述的板，其特征在于，在所述板的轉(zhuǎn)角處設(shè)有水旁 通段(124，125，126，127 ；224，225，226，227 ；324，325，326，327 ；424，425，426，427)，使得當(dāng) 兩個(gè)板被堆疊以在所述板之間形成水通道時(shí)，在兩個(gè)相鄰的旁通段之間能得到水通路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任何一項(xiàng)所述的板，其特征在于，所述第一分配區(qū)(102；202 ； 302 ；402)呈現(xiàn)具有第一布局的人字紋形狀，所述第二分配區(qū)(104 ；204 ；304 ；404)呈現(xiàn)具 有第二布局的人字紋形狀，并且其中所述熱交換區(qū)(103 ；203 ；303 ；403)呈現(xiàn)具有第三布局 的人字紋形狀，其中所述第一布局的所述人字紋形狀沿第一角度方向指向，而所述第二布 局的所述人字紋形狀沿相反的角度方向指向。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任何一項(xiàng)所述的板，其特征在于，所述第三布局的所述人字紋 形狀沿著與所述第一布局的所述人字紋形狀相同的角度方向指向。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任何一項(xiàng)所述的板，其特征在于，所述第三布局的所述人字紋 形狀比所述第一布局和所述第二布局具有更多的方向變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任何一項(xiàng)所述的板，其特征在于，所述第一人字紋形狀、所述 第二人字紋形狀與V相似，并且所述第三人字紋形狀與W相似。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任何一項(xiàng)所述的板，其特征在于，在所述第一分配區(qū)與所述熱 交換區(qū)之間設(shè)有下分配槽(118，119 ；218，219 ；318，319 ；418，419)，使得當(dāng)兩個(gè)板被堆疊以 在所述板之間形成流體通道時(shí)，在兩個(gè)相鄰的下分配槽之間能得到下分配路徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的板，其特征在于，所述下分配槽(118，119；218, 219 ；318， 319 ；418，419)包括至少一個(gè)限制區(qū)，使得在所述下分配路徑中得到流限制。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任何一項(xiàng)所述的板，其特征在于，在所述熱交換區(qū)與所述第 二分配區(qū)之間設(shè)有上分配槽(120 ；220 ；320 ；420)，使得當(dāng)兩個(gè)板被堆疊以在所述板之間形 成流體通道時(shí)，在兩個(gè)相鄰的上分配槽之間能得到上分配路徑。
12.熱交換器組件，其包括根據(jù)權(quán)利要求1到11中任何一項(xiàng)所述的四個(gè)板，其特征在于，所述第一板(101)、所述第二板001)、所述第三板(301)與所述第四板G01)互相不同。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的熱交換器組件，其中在所述第一板(101)與所述第二板 (201)之間設(shè)有第一制冷劑通道O)，在所述第二板O01)與所述第三板(301)之間設(shè)有水 通道(3)，并且在所述第三板(301)與所述第四板001)之間設(shè)有第二制冷劑通道，并 且其中各流體通道(2，3，4)包括在兩個(gè)相鄰的第一分配區(qū)(102，202，302，40幻之間設(shè)置 的第一分配通路(10 ；30 ；50)，在兩個(gè)相鄰的熱交換區(qū)(103，203，303，40 之間設(shè)置的熱交 換通路(11 ；31 ；51)，以及在兩個(gè)相鄰的第二分配區(qū)(104，204，304，404)之間設(shè)置的第二分 配通路(12 ；32 ；52)，其特征在于，在所述組件的中心水端口 與附近的短端之間的所述 第一分配通路中設(shè)有水平通路(13 ；33 ；53)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的熱交換器組件，其特征在于，在所述組件的中心水端 口 G2)與附近的短端之間的所述第二分配通路(12 ；32 ；52)中設(shè)有水平通路(14 ；34 ；54)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12到14中任何一項(xiàng)所述的熱交換器組件，其特征在于，在所述組件 的制冷劑端口 (21，22，23，24 ；61，62，63，64)與轉(zhuǎn)角之間的水分配通路(30，32)中設(shè)有水旁 通通路(38，39，40，41)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12到15中的任何一項(xiàng)所述的熱交換器組件，其特征在于，圍繞制冷 劑分配通路(10,12 ；50,52)中的制冷劑端口 (21,23,24 ；61,62,63)設(shè)有制冷劑旁通通路 (18，19,20 ；58, 59,60)。
17.根據(jù)權(quán)利要求12到16中任何一項(xiàng)所述的熱交換器組件，其特征在于，所述主動(dòng)入 口端口 設(shè)有入口噴嘴(25)，并且所述主動(dòng)入口端口(63)設(shè)有入口噴嘴(65)，其中所 述入口噴嘴相對(duì)于垂直軸線的角度介于0和180度之間，并且其中所述入口噴嘴指向所述 組件的中心垂直軸線。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的熱交換器組件，其特征在于，所述入口噴嘴的所述角度介 于90度與150度之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求12到18中任何一項(xiàng)所述的熱交換器組件，其特征在于，在下分配通 路(10，30，50)與熱交換通路(11，31，51)之間設(shè)有下分配路徑(15,16 ；35, 36 ；55,56) 0
20.根據(jù)權(quán)利要求12到19中任何一項(xiàng)所述的熱交換器組件，其特征在于，在熱交換通 路(11，31，51)與上分配通路(12，32，52)之間設(shè)有上分配路徑(17，37，57)。
21.根據(jù)權(quán)利要求12到20中任何一項(xiàng)所述的熱交換器組件，其特征在于，所述熱交換 器板(101 ；201 ；301 ；401)通過(guò)膠合、錫焊、銅焊、結(jié)合或焊接而連接。
22.三回路的熱交換器，其包括根據(jù)權(quán)利要求12到21中任何一項(xiàng)所述的多個(gè)熱交換器 組件，并且還包括前板與后板。
全文摘要
用于在三條回路的熱交換器組件中使用的熱交換器板，其中板包括第一分配區(qū)、熱交換區(qū)與第二分配區(qū)，其中板包括具有凸脊與凹谷的波紋狀圖案，并且其中第一分配區(qū)中的中心端口孔定位在離該板的短端具有一垂直距離的位置處，使得當(dāng)兩個(gè)板被堆疊以在板之間形成流體通道時(shí)，在板的中心端口孔與短端之間能得到流體通路。本發(fā)明還涉及由這樣的熱交換器板所制成的組件，以及包括多個(gè)這樣的組件的熱交換器。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，提供了改進(jìn)的熱交換器，該熱交換器使得在熱交換器中具有提高的熱性能以及改進(jìn)的流量分配。
文檔編號(hào)F28F3/08GK102084203SQ200980122463
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者A·佐爾津, A·穆佐隆, E·比安孔, L·哈爾格倫, M·帕萬(wàn) 申請(qǐng)人:阿爾法拉瓦爾有限公司