CN101419002B - 一种平行流热交换器及用途 - Google Patents

Abstract

平行流热交换器，包括至少两个以上叠加的平行流热交换单元，其中每一平行流热交换单元包括构成整个平行流热交换器流道的顶部集流管、底部集流管以及连通顶部集流管和底部集流管的若干平行排列的扁管；其热交换介质在顶部集流管轴向流动的长度大于在底部集流管轴向流动的长度，且在顶部集流管沿顶部集流管轴向流动的长度尽可能地长，而在底部集流管沿底部集流管轴向流动的长度尽可能的短。本发明明显地改善了气体和液体两相流的热交换介质，尤其是制冷剂中气体与液体分层问题，从而有效地解决了气体和液体不均匀的分配问题，提高了热交换器的热交换效率，使制冷剂能充分地蒸发。同时也节省了热交换器的体积，降低了成本。

Description

一种平行流热交换器及用途

技术领域

本发明涉及热交换器流道设计技术领域，尤其涉及一种采用多层平行流结构中的气体/液体两相流的平行流热交换器及用途。

背景技术

目前应用于蒸发器和冷凝器的热交换器一般分为层叠式热交换器和平行流热交换器。所谓层叠式热交换器是由多个叠置的热交换器单元组成，理论上可以无限制层叠下去。但是这类层叠式热交换器一个尺寸的热交换器单元需要一组模具来制造，而开这样一组模具大约需要100多万人民币。如果热交换器单元的尺寸改变了，则需要另行开设模具制造，造成投资增加。

所谓的平行流热交换器是由扁管和上下集流管组合而成，扁管和上下集流管采用冷挤压工艺挤压成型，均可以为标准的型材。在制造不同尺寸的平行流热交换器时，只需要根据热交换器的尺寸，裁取合适长度的扁管和上下集流管组合焊接即可，不需要另外制造相应的模具，因此节约了模具制造费用和产品开发的周期，目前已经广泛应用于汽车空调中。

无论是层叠式热交换器还是平行流热交换器都涉及气体/液体两相流，流体在热交换器中如何分配问题。

当两相流流经多个全部连接到共用的入口和出口集管的流道时，气体和液体由于在热交换器中不同的动量以及流动方向的改变，所以具有以不同的流率流经不同的流道的趋势，这导致了对于气体和液体两者的不均匀的流动分配，并这又直接地影响传热性能，特别是在接近出口处的区域，液体质量比例通常很低。任何的液体分配不均引起的气液分离将导致不同程度的无液体的干区或热区；另外液体的区域或流道不能使所有液体蒸发，则一部分液体将从该热交换器中流出，这对使用热交换器的系统具有及其不利的影响。例如，在制冷剂蒸发器系统中，从蒸发器流出的液体导致流动控制阀或膨胀阀关闭以减少制冷剂质量流，这将减少该蒸发器的总传热量，降低换热能力。

在用于蒸发器和冷凝器的常规结构中，两相流沿通常垂直于主传热流道的方向进入入口集管。由于气体具有非常低的动量和密度，所以对于气体来说容易改变方向并流经靠前的大多数流道，但是液体由于其较大的动量和高于气体上百倍的密度因此液体具有保持行进到集管底部和端部的趋势，其结果为靠后的少数流道通常具有比靠前的流道更高的液体流率和更低的气体流率。

为了解决上述问题，本行业以往尝试了多种方法使得均匀地在层叠式热交换器中进行流动分配。其中的一种方法使用了一种如美国专利NO.3976128中所示的有孔的入口集管。另一种方式是将蒸发器分成多个区或分成串联连接到一起的流道小分组，例如美国专利NO.4274482。尽管这些方法通流所帮助，但流动分配仍不理想并且效率低的热区仍然存在。

也有技术先行者开始在平行流热交换器的入口和/或出口集管中使用阻挡件或分隔件，以便将热交换器分成多个部段，如图1所示，美国Modine和韩国引用者制造的平行流热交换器热交换器，其通过在入口集管1和出口集管2中设置一个阻挡件3形成对称的通道。还有就是在对称的通道中装有节流圈4，如图2所示的平行流热交换器，以预定比例的流体经过顺序的部段，使得在顺序部段中的该流体流保持并联地并且更均匀地分配。

尽管上述改变，能部分实现流体在层叠式热交换器和平行流热交换器中均匀分布的问题，但是其效果仍不是非常理想。

本发明人在平行流热交换器研究过程中发现，制冷剂在平行流热交换器的底部集流管中沿底部集流管轴向流动时，气体与液体由于动能和密度的差异引起的分层比制冷剂在热交换器顶部集流管中沿底部集流管轴向流动时的分层严重的多，而气体与液体分层后，将更加严重地造成气体和液体不均匀的分配，这是本行业一直以来非常头痛的问题。

还有就是现有的平行流热交换器采用分段式流道来进行热交换的，由于每一段流道容积基本相同，也是造成流动分配不均匀的一个重要问题。

另外，现有的平行流热交换器都是采用侧面进出口，这样增加了平行流热交换器的体积，造成安装困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一在于提供一种平行流热交换器，以解决现有技术所存在的诸多问题。

本发明所要解决的技术问题之一在于提供上述平行流热交换器的应用。

作为本发明第一方面的平行流热交换器，包括至少两个以上叠加的平行流热交换单元，其中每一平行流热交换单元包括构成整个平行流热交换器流道的顶部集流管、底部集流管以及连通顶部集流管和底部集流管的若干平行排列的扁管；所述相邻两平行流热交换单元的顶部集流管之间不直接连通，而相邻两平行流热交换单元的底部集流管之间部分相互直接连通；其特征在于，所述热交换介质在所述顶部集流管沿顶部集流管轴向流动的长度大于在底部集流管沿底部集流管轴向流动的长度，且在所述顶部集流管沿顶部集流管轴向流动的长度尽可能地长，而在底部集流管沿底部集流管轴向流动的长度仅可能的短。

在本发明中，热交换器中热交换介质的轴向流动全部在顶部集流管内完成；而叠加的平行流热交换单元间热交换介质流动则全部由底部集流管经互通的孔对接完成；平行流热交换器流道则采用集流管内阻挡板在叠加的热交换单元内将流道分成多个部段。

根据热交换介质中气液二相流工作特点，为配合平行流的流道设计，在本发明中，控制热交换介质在所述顶部集流管沿顶部集流管轴向流动的长度占热交换介质在所述顶部集流管沿顶部集流管轴向流动的长度与在底部集流管沿底部集流管轴向流动的长度之和的70％以上，而热交换介质在底部集流管沿底部集流管轴向流动的长度占热交换介质在所述顶部集流管沿顶部集流管轴向流动的长度与在底部集流管沿底部集流管轴向流动的长度之和的30％以下。

所述热交换器的流道分成多个部段，沿热交换介质流动方向，各部段的流道容积逐步增大，但最后一个部段的流道容积不得大于第一部段的流道容积的2.5倍。优选方案是：后一部段流道的容积大于前一部段流道容积20-60％。更优选方案是：后一部段流道的容积大于前一部段流道容积40-50％。

在本发明中，所述最后两段流道上设置有向该最后两段流道内补充热交换介质的补给口，该补给口可以以不同的形状、数量和位子来设计，只要其控制补充的介质量不实质性破坏其原介质流速即可；其中最后一个流道补充的热交换介质可为总热交换介质重量的15-20％。

在本发明中，所述热交换介质的进口和出口设置在一个平行流热交换单元的顶部集流管的侧管壁上。

作为本发明第二方面的平行流热交换器的应用，该平行流热交换器流道可以用来制造蒸发器，尤其是用来制造汽车用平行流蒸发器。还可以用来制造热泵型空调换热器。如热泵型空调蒸发器和冷凝器。本发明可充分利用所述热交换器在结构上的特点和高效换热优势，在热交换器的介质进口和出口设计上采用平行多接口结构形式，作为大尺寸换热器流道设计和分布解决方案.这已解决方案使平行流热交换器在替代传统的铜管铝片式换热器时既可避免采用管片式结构所使用的多流道结构在蒸发器上带来的流道不稳定性，又可流道设计控制热交换器中介质的气液分离和流阻大小。

本发明在平行流冷凝器垂直安装时将集流管设置在上部和底部来实现制作热泵型空调换热器中的冷凝器。

由于采用了如上的设计方案，本发明明显地改善了气体和液体两相流的热交换介质，尤其是制冷剂中气体与液体分层问题，从而有效地解决了气体和液体不均匀的分配问题，提高了热交换器的热交换效率，使制冷剂能充分地蒸发。同时也节省了热交换器的体积，降低了成本。

附图说明

图1为美国Modine和韩国引用者制造的热交换器结构原理示意图。

图2为现有日本由装所设计的热交换器的结构原理示意图。

图3为本发明实施例1的平行流热交换器结构原理示意图。

图4为本发明实施例2的平行流热交换器结构原理示意图。

图5为本发明实施例3的平行流热交换器结构原理示意图。

图6为本发明实施例4的平行流热交换器结构原理示意图。

图7为本发明实施例5的平行流热交换器结构原理示意图。

图8为本发明制造的3层平行流蒸发器性能试验曲线图。

图9为本发明制造的W220×H240×T38，4通道平行流蒸发器性能试验曲线图。

图10为本发明制造的W242×H255×T38，6通道平行流蒸发器性能试验曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施例，进一步阐述本发明。

实施例1：

如图3所示的平行流热交换器，为一汽车使用的蒸发器。包括两个叠加在一起的平行流热交换器单元，便于描述，将其定义为第一平行流热交换单元100和第二平行流热交换单元200。

第一平行流热交换单元100包括顶部集流管110、底部集流管120以及连通顶部集流管110和底部集流管120的若干平行排列的扁管130，扁管130的形状同本申请人于2006年4月21日申请的中国发明专利“一种铝制挤压薄壁型材”，其申请号为200610025898.3，公告号为CN1967135，在此不再详细描述。

第二平行流热交换单元200包括顶部集流管210、底部集流管220以及连通顶部集流管210和底部集流管220的若干平行排列的扁管230，扁管130的形状同本申请人于2006年4月21日申请的中国发明专利“一种铝制挤压薄壁型材”，其申请号为200610025898.3，公告号为CN1967135，在此不再详细描述。扁管230和130可以如申请号为200610025898.3发明中描述一样连为一体，形成双排扁管。

第一平行流热交换单元100和第二平行流热交换单元200的顶部集流管110和210之间不直接连通，而第一平行流热交换单元100和第二平行流热交换单元200的底部集流管120和220之间部分相互直接连通，这样第一平行流热交换单元100的顶部集流管110、底部集流管120以及扁管130和第二平行流热交换单元200的顶部集流管210、底部集流管220以及扁管230构成该实施例的整个热交换流道。整个热交换流道的热交换介质的进口300和出口400设置在第一平行流热交换单元100的顶部集流管110的侧管壁上。

在第一平行流热交换单元100的顶部集流管110和底部集流管120内各设有一块阻挡板111和121，其中阻挡板111和121将第一平行流热交换单元100中的流道分为N1排流道和N2+N3排流道，第二平行流热交换单元200的底部集流管220内设有一块阻挡板221，阻挡板221将第二平行流热交换单元200的分为N1+N2排流道和N3排流道。第一平行流热交换单元100和第二平行流热交换单元200中的N1排流道通过第一平行流热交换单元100的底部集流管120和二平行流热交换单元200的底部集流管220之间的流通孔122沟通，第一平行流热交换单元100和第二平行流热交换单元200中的N3排流道通过第一平行流热交换单元100的底部集流管120和第二平行流热交换单元200的底部集流管220之间的流通孔123沟通。制冷剂在整个流道中的流向是：由进口300进入第一平行流热交换单元100的顶部集流管110的N1排流道中，顺着第一平行流热交换单元100的N1排流道的扁管130向下流到第一平行流热交换单元100的底部集流管120，再由流通孔122横向流入第二平行流热交换单元200的底部集流管220中，顺着第二平行流热交换单元200的N1+N2排流道的扁管230上升至第二平行流热交换单元200的顶部集流管210中，再沿着顶部集流管210的轴向流动，流到第二平行流热交换单元200的N3排流道，再顺着第二平行流热交换单元200的N3排流道的扁管230下降至第二平行流热交换单元200的底部集流管220中，接着通过流通孔123横向流入第一平行流热交换单元100的N2+N3排流道中，顺着第一平行流热交换单元100的N2+N3排流道的扁管130上升至第一平行流热交换单元100的顶部集流管110中，由出口400流出。整个制冷剂在流动过程经过四个流道，即N1排流道、N1+N2排流道、N3排流道、N2+N3排流道。制冷剂在流动过程四个流道的容积是逐步增大的，即各流道的容积是：N1排流道<N1+N2排流道<N3排流道<N2+N3排流道，N1+N2排流道的容积大于N1排流道容积的40-50％，N3排流道的容积大于N1+N2排流道容积的40-50％，N2+N3排流道的容积大于N3排流道容积的40-50％，N2+N3排流道的容积为N1排流道容积的2.5倍。

从图3中可以看出，制冷剂在第二平行流热交换单元200的底部集流管220沿底部集流管220轴向流动的长度最多只有N1+N2，而在第二平行流热交换单元200的顶部集流管210沿顶部集流管210轴向流动的长度为N2+N3，由于N3的长度大于N1，所以制冷剂在第二平行流热交换单元200的顶部集流管210沿顶部集流管210轴向流动的长度大于第二平行流热交换单元200的底部集流管220沿底部集流管220轴向流动的长度。在设置时，可以使制冷剂在第二平行流热交换单元200的顶部集流管210沿顶部集流管210轴向流动的长度尽可能地长，占制冷剂在顶部集流管110和210沿顶部集流管110和210轴向流动的长度与在底部集流管120和220沿底部集流管120和220轴向流动的长度之和的70％，而在第二平行流热交换单元200的底部集流管220沿底部集流管220轴向流动的长度仅可能的短，占制冷剂在顶部集流管110和210沿顶部集流管110和210轴向流动的长度与在底部集流管120和220沿底部集流管120和220轴向流动的长度之和的30％。

实施例2：

如图4所示的平行流热交换器，为一汽车使用的蒸发器。包括两个叠加在一起的平行流热交换器单元，便于描述，将其定义为第一平行流热交换单元100和第二平行流热交换单元200。

第一平行流热交换单元100包括顶部集流管110、底部集流管120以及连通顶部集流管110和底部集流管120的若干平行排列的扁管130，扁管130的形状同实施例1。

第二平行流热交换单元200包括顶部集流管210、底部集流管220、导流管240以及连通顶部集流管210和底部集流管220的若干平行排列的扁管230，扁管130的形状同实施例1。扁管230和130可以如申请号为200610025898.3发明中描述一样连为一体，形成双排扁管。

第一平行流热交换单元100和第二平行流热交换单元200的顶部集流管110和210之间不直接连通，而第一平行流热交换单元100和第二平行流热交换单元200的底部集流管120和220之间部分相互直接连通，这样第一平行流热交换单元100的顶部集流管110、底部集流管120以及扁管130和第二平行流热交换单元200的顶部集流管210、底部集流管220以及扁管230构成该实施例的整个热交换流道。整个热交换流道的热交换介质的进口300设置在第二平行流热交换单元200的顶部集流管210的一侧端壁上，出口400设置在第一平行流热交换单元100的顶部集流管110的一侧端壁上。

在第一平行流热交换单元100的底部集流管120内设有两块阻挡板121和124，两块阻挡板121和124将第一平行流热交换单元100的底部集流管120内分为N1排流道、N2排流道、N3+N4排流道；在第一平行流热交换单元100的顶部集流管110内设置有一块阻挡板111，阻挡板111将第一平行流热交换单元100的顶部集流管110内分为N1+N2排流道和N3+N4排流道。在第二平行流热交换单元200的底部集流管220内设有两块阻挡板221和222，两块阻挡板221和222将第二平行流热交换单元200的底部集流管220内分为N1排流道、N2+N3排流道、N4排流道；在第二平行流热交换单元200的顶部集流管210内设置有一块阻挡板211，阻挡板211将第二平行流热交换单元200的顶部集流管210内分为N1排流道和N2+N3+N4排流道。导流管插入到第二平行流热交换单元200的顶部集流管210内，其进口端接进口300，出口端位于第二平行流热交换单元200的顶部集流管210内的N1排流道内。

第一平行流热交换单元100和第二平行流热交换单元200中的N1排流道通过第一平行流热交换单元100的底部集流管120和二平行流热交换单元200的底部集流管220之间的流通孔122沟通，第一平行流热交换单元100的N2排流道和第二平行流热交换单元200中的N2+N3排流道通过第一平行流热交换单元100的底部集流管120和第二平行流热交换单元200的底部集流管220之间的流通孔123沟通。第一平行流热交换单元100的N3+N4排流道和第二平行流热交换单元200中的N4排流道通过第一平行流热交换单元100的底部集流管120和第二平行流热交换单元200的底部集流管220之间的流通孔125沟通。

制冷剂在整个流道中的流向是：由进口300进入到导流管240中，由导流管240进入到第二平行流热交换器200的顶部集流管210中的N1排流道中，顺着第二平行流热交换单元200的N1排流道的扁管230向下流到第二平行流热交换单元200的底部集流管220，再由流通孔122横向流入第一平行流热交换单元100的底部集流管120的N1排流道中，顺着第一平行流热交换单元100的N1排流道的扁管130上升至第一平行流热交换单元100的顶部集流管110的N1排流道中，再沿着顶部集流管110的轴向流动，流到第一平行流热交换单元100顶部集流管110的N1排流道中，沿着第一平行流热交换单元100顶部集流管110从N1排流道流向N2排流道。流入第一平行流热交换单元100顶部集流管110的N2排流道中制冷剂顺着第一平行流热交换单元100的N2排流道的扁管130流到第一平行流热交换单元100的底部集流管的N2排流道中，再由流通孔123横向流入到第二平行流热交换单元200的底部集流管220的N2+N3排流道中。进入第二平行流热交换单元200的底部集流管220的N2+N3排流道中的制冷剂顺着第二平行流热交换单元200的N2+N3排流道的扁管230向上流到第二平行流热交换单元200的顶部集流管210的N2+N3排流道中。进入第二平行流热交换单元200的顶部集流管210的N2+N3排流道中的制冷剂沿着第二平行流热交换单元200的顶部集流管210流到顶部集流管210的N4排流道中，再由第二平行流热交换单元200的N4排流道中的扁管230向下流到第二平行流热交换单元200的底部集流管220的N4排流道中。进入第二平行流热交换单元200的底部集流管220的N4排流道中的制冷剂经流通孔125横向流入第一平行流热交换单元100的底部集流管120的N4排流道中，接着顺着第一平行流热交换单元100的N4排流道中的扁管130上升至第一平行流热交换单元100的顶部集流管110的N3+N4排流道中，由出口400流出。

整个制冷剂在流动过程经过六个流道，即N1排流道、N1排流道、N2排流道、N2+N3排流道、N4排流道、N4+N3排流道。制冷剂在流动过程中，后面四个流道的容积是逐步增大的，即各流道的容积是：N1排流道<N2排流道<N2+N3排流道<N4排流道<N4+N3排流道，N2排流道的容积大于N1排流道容积的40-50％，N2+N3排流道的容积大于N2排流道容积的40-50％，N4排流道的容积大于N2+N3排流道容积的40-50％，N4+N3排流道的容积大于N4排流道容积的40-50％，N4+N3排流道的容积为N1排流道容积的2.5倍。

从图4中可以看出，制冷剂在第二平行流热交换单元200的底部集流管220和在第一平行流热交换单元100的底部集流管120内几乎没有轴向的流动，而在第二平行流热交换单元200的顶部集流管210内沿顶部集流管210轴向流动的长度为N4+N3+N2+N1+N2+N3+N4，在第一平行流热交换单元100的顶部集流管110内沿顶部集流管110轴向流动的长度为N1+N2+N4，因此远远大于制冷剂在第二平行流热交换单元200的底部集流管220和在第一平行流热交换单元100的底部集流管120内轴向流动的长度。

在设置时，可以使制冷剂在第二平行流热交换单元200的顶部集流管210沿顶部集流管210轴向流动的长度和在第一平行流热交换单元100的顶部集流管110沿顶部集流管110轴向流动的长度尽可能地长，占制冷剂在顶部集流管110和210沿顶部集流管110和210轴向流动的长度与在底部集流管120和220沿底部集流管120和220轴向流动的长度之和的70％，而在第二平行流热交换单元200的底部集流管220沿底部集流管220轴向流动的长度和在第一平行流热交换单元100的底部集流管120沿底部集流管120轴向流动的长度仅可能的短，占制冷剂在顶部集流管110和210沿顶部的集流管110和210轴向流动的长度与在底部集流管120和220沿底部集流管120和220轴向流动的长度之和30％以下。

为了防止过热现象，在导流管240位于顶部集流管210内的N3排流道和N4排流道这一段开设有孔，通过该孔向顶部集流管210内的N3排流道和N4排流道补充制冷剂，其中向N4排流道补充的制冷剂占整个制冷剂总量的15-20％。

实施例3

如图5所示的平行流热交换器。包括三个叠加在一起的平行流热交换器单元，便于描述，将其定义为第一平行流热交换单元100、第二平行流热交换单元200、第三平行流热交换单元500。

第一平行流热交换单元100包括顶部集流管110、底部集流管120以及连通顶部集流管110和底部集流管120的若干平行排列的扁管130，扁管130的形状同实施例1。

第二平行流热交换单元200包括顶部集流管210、底部集流管220以及连通顶部集流管210和底部集流管220的若干平行排列的扁管230，扁管230的形状同实施例1。

第三平行流热交换单元500包括顶部集流管510、底部集流管520以及连通顶部集流管510和底部集流管520的若干平行排列的扁管530，扁管530的形状同扁管130和230。

扁管530、230和130可以如申请号为200610025898.3发明中描述一样连为一体，形成三排扁管。

第一平行流热交换单元100和第二平行流热交换单元200的顶部集流管110和210之间部分直接连通，第一平行流热交换单元100和第二平行流热交换单元200的底部集流管120和220之间部分直接连通。第二平行流热交换单元200和第三平行流热交换单元500的顶部集流管210和510之间不直接连通，第二平行流热交换单元200和第三平行流热交换单元500的底部集流管220和520之间部分直接连通。这样第一平行流热交换单元100的顶部集流管110、底部集流管120以及扁管130、第二平行流热交换单元200的顶部集流管210、底部集流管220以及扁管230、第三平行流热交换单元500的顶部集流管510、底部集流管520以及扁管530构成该实施例的整个热交换流道。整个热交换流道的热交换介质的进口300和出口400设置在第一平行流热交换单元100的底部集流管110的侧管壁上。

在第一平行流热交换单元100的顶部集流管110和底部集流管120内各设有一块阻挡板111和121，其中阻挡板111和121将第一平行流热交换单元100中的流道分为N1排流道和N2+N3+N4排流道，第二平行流热交换单元200的顶部集流管210和底部集流管220内各设有一块阻挡板211和221，阻挡板211和221将第二平行流热交换单元200的流道分为N1+N2排流道和N3+N4排流道；第三平行流热交换单元500的底部集流管520内设有一块阻挡板521，阻挡板521将第三平行流热交换单元200的底部集流管520内的流道分为N1+N2+N3排流道和N4排流道。

第一平行流热交换单元100的顶部集流管110内的N1排流道和第二平行流热交换单元200的顶部集流管210内的N1+N2排流道通过第一平行流热交换单元100的顶部集流管110和第二平行流热交换单元200的顶部集流管210之间的流通孔126沟通；第一平行流热交换单元100的顶部集流管110内的N2+N3+N4排流道和第二平行流热交换单元200的顶部集流管210内的N3+N4排流道通过第一平行流热交换单元100的顶部集流管110和第二平行流热交换单元200的顶部集流管210之间的流通孔127沟通。第二平行流热交换单元200的底部集流管220内的N1+N2排流道和第三平行流热交换单元500的底部集流管520内的N1+N2+N3排流道通过第二平行流热交换单元100的底部集流管220和第三平行流热交换单元500的底部集流管520之间的流通孔223沟通；第二平行流热交换单元200的底部集流管220内的N3+N4排流道和第三平行流热交换单元500的底部集流管520内的N4排流道通过第二平行流热交换单元100的底部集流管220和第三平行流热交换单元500的底部集流管520之间的流通孔224沟通。

制冷剂在整个流道中的流向是：由进口300进入第一平行流热交换单元100的底部集流管110的N1排流道中，顺着第一平行流热交换单元100的N1排流道的扁管130向上流到第一平行流热交换单元100的顶部集流管110的N1排流道中，再由流通孔126横向流入第二平行流热交换单元200的顶部集流管210的N1+N2排流道中。流入第二平行流热交换单元200的顶部集流管210的N1+N2排流道中的制冷剂再顺着第二平行流热交换单元200的N1+N2排流道中的扁管230流到第二平行流热交换单元200的底部集流管220的N1+N2排流道中，接着由流通孔223横向流入第三热交换单元500中的底部集流管520的N1+N2+N3排流道中。流入第三热交换单元500中的底部集流管520的N1+N2+N3排流道中的制冷剂顺着第三热交换单元500的N1+N2+N3排流道中的扁管530向上流入第三热交换单元500中的顶部集流管510的N1+N2+N3排流道中。流入第三热交换单元500中的顶部集流管510的N1+N2+N3排流道中的制冷剂沿着第三热交换单元500中的顶部集流管510的轴向流到第三热交换单元500中的顶部集流管510的N4排流道中，接着顺着第三热交换单元500的N4排流道中的扁管530向下流入第三热交换单元500的底部集流管520的N4排流道中。流入第三热交换单元500的底部集流管520的N4排流道中的制冷剂通过流通孔224流入第二平行流热交换单元200的底部集流管220的N3+N4排流道中，再顺着第二平行流热交换单元200的N3+N4排流道中的扁管230向上流入到第二平行流热交换单元200的顶部集流管210中的N3+N4排流道中。流入到第二平行流热交换单元200的顶部集流管210中的N3+N4排流道中的制冷剂通过流通孔127流入到第一平行流热交换单元100的顶部集流管110的N2+N3+N4排流道中。流入到第一平行流热交换单元100的顶部集流管110的N2+N3+N4排流道中的制冷剂再顺着第一平行流热交换单元100的N2+N3+N4排流道的扁管130向下流入到第一平行流热交换单元100的底部集流管120的N2+N3+N4排流道中，由出口400流出。

整个制冷剂在流动过程经过六个流道，即N1排流道、N1+N2排流道、N1+N2+N3排流道、N4排流道、N4+N3排流道、N4+N3+N2排流道。制冷剂在流动过程中，六个流道的容积是逐步增大的，即各流道的容积是：N1排流道<N1+N2排流道<N1+N2+N3排流道<N4排流道<N4+N3排流道<N4+N3+N2排流道，N1+N2排流道的容积大于N1排流道容积的40-50％，N1+N2+N3排流道的容积大于N1+N2排流道容积的40-50％，N4排流道的容积大于N1+N2+N3排流道容积的40-50％，N4+N3排流道的容积大于N4排流道容积的40-50％，N4+N3+N2排流道大于N4+N3排流道容积的40-50％，N4+N3+N2排流道的容积为N1排流道容积的2.5倍。

从图5中可以看出，制冷剂只有在第三平行流热交换单元500的底部集流管520和顶部集流管510中由沿第三平行流热交换单元500轴向流动，在第一平行流热交换单元100和第二平行流热交换管200基本上无轴向流动。制冷剂在第三平行流热交换单元500的底部集流管520轴向流动的长度为N1+N2+N3，而在顶部集流管510中轴向流动的长度为N4，由于N1+N2+N3排流道容积<N4排流道容积，因此，N1+N2+N3长度<N4长度。由沿第三平行流热交换单元500轴向流动

在设置时，可以使制冷剂在第三平行流热交换单元500的顶部集流管510内沿顶部集流管510轴向流动的长度尽可能的长，占制冷剂在顶部集流管510轴向流动的长度与在底部集流管520轴向流动的长度之和的70％以上；制冷剂在第三平行流热交换单元500的底部集流管520沿底部集流管520轴向流动的长度尽可能的短，占制冷剂在顶部集流管510轴向流动的长度与在底部集流管520轴向流动的长度之和的30％以下。

实施例4

如图6所示的平行流热交换器。包括三个叠加在一起的平行流热交换器单元，便于描述，将其定义为第一平行流热交换单元100、第二平行流热交换单元200、第三平行流热交换单元500。

第一平行流热交换单元100包括顶部集流管110、底部集流管120以及连通顶部集流管110和底部集流管120的若干平行排列的扁管130，扁管130的形状同实施例1。

第二平行流热交换单元200包括顶部集流管210、底部集流管220以及连通顶部集流管210和底部集流管220的若干平行排列的扁管230，扁管230的形状同实施例1。

第三平行流热交换单元500包括顶部集流管510、底部集流管520以及连通顶部集流管510和底部集流管520的若干平行排列的扁管530，扁管530的形状同扁管130和230。

扁管530、230和130可以如申请号为200610025898.3发明中描述一样连为一体，形成三排扁管。

第一平行流热交换单元100和第二平行流热交换单元200的顶部集流管110和210之间部分直接连通，第一平行流热交换单元100和第二平行流热交换单元200的底部集流管120和220之间不直接连通。第二平行流热交换单元200和第三平行流热交换单元500的顶部集流管210和510之间不直接连通，第二平行流热交换单元200和第三平行流热交换单元500的底部集流管220和520之间部分直接连通。这样第一平行流热交换单元100的顶部集流管110、底部集流管120以及扁管130、第二平行流热交换单元200的顶部集流管210、底部集流管220以及扁管230、第三平行流热交换单元500的顶部集流管510、底部集流管520以及扁管530构成该实施例的整个热交换流道。整个热交换流道的热交换介质的进口300设置在第二平行流热交换单元200的顶部集流管210的端管壁上，出口400设置在第一平行流热交换单元100的顶部集流管110的端管壁上，。

在第一平行流热交换单元100的顶部集流管110内设置有一块阻挡板111，阻挡板111将第一平行流热交换单元100的顶部集流管110中的流道分为N1+N2排流道和N3+N4排流道；在第二平行流热交换单元200的顶部集流管210和底部集流管220内各设有一块阻挡板211和221，阻挡板211和221将第二平行流热交换单元200的流道分为N1排流道和N2+N3+N4排流道；第三平行流热交换单元500的底部集流管520内设有一块阻挡板521，阻挡板521将第三平行流热交换单元200的底部集流管520内的流道分为N1+N2+N3排流道和N4排流道。

第一平行流热交换单元100的顶部集流管110内的N3+N4排流道和第二平行流热交换单元200的顶部集流管210内的N2+N3+N4排流道通过第一平行流热交换单元100的顶部集流管110和第二平行流热交换单元200的顶部集流管210之间的流通孔128沟通；第二平行流热交换单元200的底部集流管210内的N1排流道和第三平行流热交换单元500的底部集流管510内的N1+N2+N3排流道通过第二平行流热交换单元200的底部集流管210和第三平行流热交换单元500的底部集流管510之间的流通孔225沟通。第二平行流热交换单元200的底部集流管220内的N2+N3+N4排流道和第三平行流热交换单元500的底部集流管520内的N4排流道通过第二平行流热交换单元100的底部集流管220和第三平行流热交换单元500的底部集流管520之间的流通孔226沟通。

制冷剂在整个流道中的流向是：由进口300进入第二平行流热交换单元200的顶部集流管210的N1排流道中，顺着第二平行流热交换单元200的N1排流道的扁管230向下流到第二平行流热交换单元200的底部集流管220的N1排流道中，再由流通孔225横向流入第三平行流热交换单元500的底部集流管520的N1排流道中。流入第三平行流热交换单元500的底部集流管520的N1排流道中的制冷剂再沿着第三平行流热交换单元500的轴向流到第三平行流热交换单元500的底部集流管520的N2+N3排流道中。流到第三平行流热交换单元500的底部集流管520的N2+N3排流道中的制冷剂顺着第三平行流热交换单元500的N2+N3排流道中的扁管530向上流到第三平行流热交换单元500的顶部集流管510的N2+N3排流道中。流入第三平行流热交换单元500的顶部集流管510的N2+N3排流道中的制冷剂沿着第三平行流热交换单元500的顶部集流管510轴向流到第三平行流热交换单元500的顶部集流管510的N4排流道中。流到第三平行流热交换单元500的顶部集流管510的N4排流道中的制冷剂顺着第三平行流热交换单元500的N4排流道中的扁管530向下流到第三平行流热交换单元500的底部集流管520的N4排流道中，再通过流通孔226流入第二平行流热交换单元200的底部集流管220中的N2+N3+N4排流道中。流入第二平行流热交换单元200的底部集流管220中的N2+N3+N4排流道中的制冷剂顺着第二平行流热交换单元200的N2+N3+N4排流道中的扁管230向上流入到第二平行流热交换单元200的顶部集流管210的N2+N3+N4排流道中。流入到第二平行流热交换单元200的顶部集流管210的N2+N3+N4排流道中的制冷剂通过流通孔128横向流入到第一平行流热交换单元100的顶部集流管110的N3+N4排流道中，接着顺着第一平行流热交换单元100的N3+N4排流道中的扁管130向下流入到第一平行流热交换单元100的底部集流管120中的N3+N4排流道中。流入到第一平行流热交换单元100的底部集流管120中的N3+N4排流道中的制冷剂沿着第一平行流热交换单元100的底部集流管120的轴向流向第一平行流热交换单元100的底部集流管120的N1+N2排流道中，再顺着第一平行流热交换单元100的N1+N2排流道中的扁管130向上流入第一平行流热交换单元100的顶部集流管110的N1+N2排流道中，从出口400流出。

整个制冷剂在流动过程经过六个流道，即N1排流道、N1+N2+N3排流道、N4排流道、N2+N3+N4排流道、N4+N3排流道、N1+N2排流道。制冷剂在流动过程中，六个流道的容积是逐步增大的，即各流道的容积是：N1排流道<N1+N2+N3排流道<N4排流道<N2+N3+N4排流道<N4+N3排流道<N1+N2排流道，N1+N2+N3排流道的容积大于N1排流道容积的40-50％，N4排流道的容积大于N1+N2+N3排流道容积的40-50％，N2+N3+N4排流道的容积大于N4排流道容积的40-50％，N2+N3+N4排流道的容积大于N4排流道容积的40-50％，2(N4+N3)排流道大于N2+N3+N4排流道容积的40-50％，2(N1+N2)排流道的容积大于2(N3+N4)排流道的容积的40-50％，2(N1+N2)为N1排流道容积的2.5倍。

从图6中可以看出，制冷剂在第二平行流热交换单元200的顶部集流管220、第三平行流热交换单元500的底部集流管520、顶部集流管510以及第一平行流热交换单元100的底部集流管120和顶部集流管110中轴向流动，其中制冷剂在第二平行流热交换器单元100的顶部集流管220、第三平行流热交换单元500的顶部集流管510、第一平行流热交换单元100的顶部集流管110的轴向流动长度之和为N1+N4+N1+N2，在第三平行流热交换单元500的底部集流管520、第一平行流热交换单元100的底部集流管120的轴向流动长度之和为N2+N3+N3+N4，由于N1的长度>N3的长度，所以N1+N4+N1+N2>N2+N3+N3+N4。

在设置时，可以使制冷剂在第二平行流热交换器单元100的顶部集流管220、第三平行流热交换单元500的顶部集流管510、第一平行流热交换单元100的顶部集流管110的轴向流动长度之和为N1+N4+N1+N2的长度尽可能的长，占制冷剂在第二平行流热交换单元200的顶部集流管220、第三平行流热交换单元500的底部集流管520、顶部集流管510以及第一平行流热交换单元100的底部集流管120和顶部集流管110中轴向流动长度之和的70％以上；制冷剂在第三平行流热交换单元500的底部集流管520、第一平行流热交换单元100的底部集流管120的轴向流动长度之和N2+N3+N3+N4尽可能的短，占制冷剂在第二平行流热交换单元200的顶部集流管220、第三平行流热交换单元500的底部集流管520、顶部集流管510以及第一平行流热交换单元100的底部集流管120和顶部集流管110中轴向流动长度之和的30％以下。

实施例5

如图7所示的平行流热交换器。包括三个叠加在一起的平行流热交换器单元，便于描述，将其定义为第一平行流热交换单元100、第二平行流热交换单元200、第三平行流热交换单元500。

第一平行流热交换单元100包括顶部集流管110、底部集流管120以及连通顶部集流管110和底部集流管120的若干平行排列的扁管130，扁管130的形状同实施例1。

第二平行流热交换单元200包括顶部集流管210、底部集流管220以及连通顶部集流管210和底部集流管220的若干平行排列的扁管230，扁管230的形状同实施例1。

第三平行流热交换单元500包括顶部集流管510、底部集流管520以及连通顶部集流管510和底部集流管520的若干平行排列的扁管530，扁管530的形状同扁管130和230。

扁管530、230和130可以如申请号为200610025898.3发明中描述一样连为一体，形成三排扁管。

第一平行流热交换单元100和第二平行流热交换单元200的顶部集流管110和210之间部分直接连通，第一平行流热交换单元100和第二平行流热交换单元200的底部集流管120和220之间不直接连通。第二平行流热交换单元200和第三平行流热交换单元500的顶部集流管210和510之间不直接连通，第二平行流热交换单元200和第三平行流热交换单元500的底部集流管220和520之间部分直接连通。这样第一平行流热交换单元100的顶部集流管110、底部集流管120以及扁管130、第二平行流热交换单元200的顶部集流管210、底部集流管220以及扁管230、第三平行流热交换单元500的顶部集流管510、底部集流管520以及扁管530构成该实施例的整个热交换流道。整个热交换流道的热交换介质的进口300设置在第二平行流热交换单元200的顶部集流管210的端管壁上，出口400设置在第一平行流热交换单元100的底部集流管120的端管壁上。

在第二平行流热交换单元200的顶部集流管210和底部集流管220内各设有一块阻挡板211和221，阻挡板211和221将第二平行流热交换单元200的流道分为N1排流道和N2+N3排流道；第三平行流热交换单元500的底部集流管520内设有一块阻挡板521，阻挡板521将第三平行流热交换单元200的底部集流管520内的流道分为N1+N2排流道和N3排流道。

第一平行流热交换单元100的顶部集流管110内的N3排流道和第二平行流热交换单元200的顶部集流管210内的N2+N3排流道通过第一平行流热交换单元100的顶部集流管110和第二平行流热交换单元200的顶部集流管210之间的流通孔129沟通；第二平行流热交换单元200的底部集流管210内的N1排流道和第三平行流热交换单元500的底部集流管510内的N1+N2排流道通过第二平行流热交换单元200的底部集流管210和第三平行流热交换单元500的底部集流管510之间的流通孔227沟通，第二平行流热交换单元200的底部集流管210内的N2+N3排流道和第三平行流热交换单元500的底部集流管510内的N3排流道通过第二平行流热交换单元200的底部集流管210和第三平行流热交换单元500的底部集流管510之间的流通孔229沟通。

制冷剂在整个流道中的流向是：由进口300进入第二平行流热交换单元200的顶部集流管210的N1排流道中，顺着第二平行流热交换单元200的N1排流道的扁管230向下流到第二平行流热交换单元200的底部集流管220的N1排流道中，再由流通孔227横向流入第三平行流热交换单元500的底部集流管520的N1+N2排流道中。流入第三平行流热交换单元500的底部集流管520的N1+N2排流道中的制冷剂顺着第三平行流热交换单元500的N1+N2排流道中的扁管530向上流入第三平行流热交换单元500的顶部集流管510的N1+N2排流道中，再沿着第三平行流热交换单元500的轴向流到第三平行流热交换单元500的顶部集流管510的N3排流道中。流到第三平行流热交换单元500的顶部集流管510的N3排流道中的制冷剂顺着第三平行流热交换单元500的N3排流道中的扁管530向下流到第三平行流热交换单元500的底部集流管520的N3排流道中。流入第三平行流热交换单元500的底部集流管520的N3排流道中的制冷剂通过流通管229横向流入到第二平行流换热单元200的底部集流管220的N2+N3排流道中。流入到第二平行流换热单元200的底部集流管220的N2+N3排流道中的制冷剂顺着第二平行流换热单元200的N2+N3排流道中的扁管230向上流入到第二平行流换热单元200的顶部集流管210的N2+N3排流道中。流入到第二平行流换热单元200的顶部集流管210的N2+N3排流道中的制冷剂通过流通孔129横向流入到第一平行流热交换单元100的顶部集流管110的N2+N3排流道中。流入到第一平行流热交换单元100的顶部集流管110的N2+N3排流道中的制冷剂沿着第一平行流热交换单元100的顶部集流管110流入到第一平行流热交换单元100的顶部集流管110的N1排流道中，再顺着第一平行流热交换单元100的N1排流道中的扁管130向下流入到第一平行流热交换单元100的底部集流管120的N1排流道中，由出口400流出。

整个制冷剂在流动过程经过五个流道，即N1排流道、N1+N2排流道、N3排流道、N2+N3排流道、N1+N2+N3排流道。制冷剂在流动过程中，五个流道的容积是逐步增大的，即各流道的容积是：N1排流道<N1+N2排流道<N3排流道<N2+N3排流道<N1+N2+N3排流道，N1+N2排流道的容积大于N1排流道容积的40-50％，N3排流道的容积大于N1+N2排流道容积的40-50％，N2+N3排流道的容积大于N3排流道容积的40-50％，N1+N2+N3排流道的容积大于N2+N3排流道容积的40-50％，N1+N2+N3为N1排流道容积的2.5倍。

从图7中可以看出，制冷剂在第二平行流热交换单元200的顶部集流管220、第三平行流热交换单元500的底部集流管520、顶部集流管510以及第一平行流热交换单元100的底部集流管120和顶部集流管110中轴向流动，其中制冷剂在第二平行流热交换器单元100的顶部集流管220、第三平行流热交换单元500的顶部集流管510、第一平行流热交换单元100的顶部集流管110的轴向流动长度之和为N1+N3+N3+N2，在第三平行流热交换单元500的底部集流管520、第一平行流热交换单元100的底部集流管120的轴向流动长度之和为N1+N2+N1，由于2N3的长度>N1的长度，所以N1+N3+N3+N2>N1+N2+N1。

在设置时，可以使制冷剂在第二平行流热交换器单元100的顶部集流管220、第三平行流热交换单元500的顶部集流管510、第一平行流热交换单元100的顶部集流管110的轴向流动长度之和N1+N3+N3+N2的长度尽可能的长，占制冷剂在第二平行流热交换单元200的顶部集流管220、第三平行流热交换单元500的底部集流管520、顶部集流管510以及第一平行流热交换单元100的底部集流管120和顶部集流管110中轴向流动长度之和的70％以上；制冷剂在第三平行流热交换单元500的底部集流管520、第一平行流热交换单元100的底部集流管120的轴向流动长度之和N1+N2+N1尽可能的短，占制冷剂在第二平行流热交换单元200的顶部集流管220、第三平行流热交换单元500的底部集流管520、顶部集流管510以及第一平行流热交换单元100的底部集流管120和顶部集流管110中轴向流动长度之和的30％以下。

图8为本发明制造的3层平行流蒸发器性能试验曲线图。图中试验工况如下：

蒸发器入口干球温度：40℃；

蒸发器入口湿球温度：27.7℃；

膨胀阀入口温度：40℃；

膨胀阀入口压力：1.6Mpa；

蒸发器出口压力：0.21Mpa；

蒸发器出口过热度：5℃。

试验结果参看图8和表1：

表1

 

	风量	制冷量	风阻	蒸发器出口干球温度	蒸发器出口湿球温度	流阻	制冷剂流量
									M<sup>3</sup>/h	kw	pa	℃	℃	Mpa	Kg/h
平行流蒸发器	283.55	5.372	51.09	6.76	8.04	0.099	154.31
								平行流蒸发器	390.7	7.063	77.18	10.88	9.40	0.138	186.86
平行流蒸发器	488.57	8.096	103.36	12.86	11.38	0.174	221.11

通过上述实验，三层型式的平行流蒸发器，在相同工况和相同风量条件下与相同尺寸层叠式相比，制冷量相当(特别在低风量时)。

图9为本发明制造的W220×H240×T38，4通道平行流蒸发器性能试验曲线图。图中试验工况如下：

蒸发器入口干球温度：38℃；

蒸发器入口湿球温度：26.4℃；

膨胀阀入口温度：57.2℃；

膨胀阀入口压力：1.662Mpa；

蒸发器出口压力：0.193Mpa；

蒸发器出口过热度：3℃。

试验结果参看图9和表2：

表2

 

	风量	制冷量	风阻	蒸发器出口干球温度	蒸发器出口湿球温度	流阻	制冷剂流量
									M<sup>3</sup>/h	kw	pa	℃	℃	Mpa	Kg/h
平行流蒸发器	277.74	4.645	52.66	10.04	0.034	0.034	103.62
								平行流蒸发器	464.24	7.342	125.53	10.37	0.081	0.081	192.35
平行流蒸发器	554.75	8.431	151.41	10.99	0.086	0.086	209.45

通过上述实验，W220×H240×T38，4通道平行流蒸发器，相当于迎风面积相同，厚度为60的层叠式蒸发器。

图10为本发明制造的W242×H255×T38，6通道平行流蒸发器性能试验曲线图。图中试验工况如下：

蒸发器入口干球温度：27℃；

蒸发器入口湿球温度：19.5℃；

膨胀阀进口压力：1.52Mpa；过冷度：5℃；

蒸发器入口压力：1.662Mpa；

蒸发器出口过热度：5℃。

试验结果参看图10和表3：

表3

 

	风量	制冷量	风阻	流阻
						M<sup>3</sup>/h	kw	pa	Mpa
平行流蒸发器	450	4.854	116.2	0.123

通过上述实验，W242×H255×T38，6通道平行流蒸发器的制冷效果，相当于迎风面积相同，厚度为69的层叠式蒸发器。

本发明的平行流热交换器流道可以用来制造蒸发器，尤其是用来制造汽车用平行流蒸发器。还可以用来制造热泵型空调换热器。如热泵型空调蒸发器和冷凝器。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.平行流热交换器，包括至少两个以上叠加的平行流热交换单元，其中每一平行流热交换单元包括构成整个平行流热交换器流道的顶部集流管、底部集流管以及连通顶部集流管和底部集流管的若干平行排列的扁管；所述相邻两平行流热交换单元的顶部集流管之间不直接连通，而相邻两平行流热交换单元的底部集流管之间部分相互直接连通；其特征在于，所述热交换介质在所述顶部集流管沿顶部集流管轴向流动的长度大于在底部集流管沿底部集流管轴向流动的长度，且在所述顶部集流管沿顶部集流管轴向流动的长度尽可能地长，而在底部集流管沿底部集流管轴向流动的长度尽可能的短；所述热交换器的流道分成多个部段，沿热交换介质流动方向，各部段的流道容积逐步增大，但最后一个部段的流道容积不得大于第一部段的流道容积的2.5倍。

2.根据权利要求1所述的平行流热交换器，其特征在于，所述热交换器中热交换介质的轴向流动全部在顶部集流管内完成；而叠加的平行流热交换单元间热交换介质流动则全部由底部集流管经互通的孔对接完成；平行流热交换器流道则采用集流管内阻挡板在叠加的热交换单元内将流道分成多个部段。

3.根据权利要求1所述的平行流热交换器，其特征在于，热交换介质在所述顶部集流管沿顶部集流管轴向流动的长度占热交换介质在所述顶部集流管沿顶部集流管轴向流动的长度与在底部集流管沿底部集流管轴向流动的长度之和的70％以上，而热交换介质在底部集流管沿底部集流管轴向流动的长度占热交换介质在所述顶部集流管沿顶部集流管轴向流动的长度与在底部集流管沿底部集流管轴向流动的长度之和的30％以下。

4.根据权利要求1或2或3所述的平行流热交换器，其特征在于，后一部段流道的容积大于前一部段流道容积20-60％。

5.根据权利要求4所述的平行流热交换器，其特征在于，后一部段流道的容积大于前一部段流道容积40-50％。

6.根据权利要求5所述的平行流热交换器，其特征在于，最后两部段流道上设置有向该最后两段流道内补充热交换介质的补给口；其中最后一个部段流道补充的热交换介质为总热交换介质重量的15-20％。

7.根据权利要求1所述的平行流热交换器，其特征在于，所述热交换介质的进口和出口设置在一个平行流热交换单元的顶部集流管的侧管壁上。

8.一种如权利要求1所述的平行流热交换器用来制造蒸发器。

9.一种如权利要求1所述的平行流热交换器用来制造汽车用平行流蒸发器。

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