用于汽车的热交换器的制作方法

专利名称：用于汽车的热交换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热交换器，它带有管子，这些管子沿着液力(hydraulisch)上平行的流道，一方面可被第一种介质穿流而过，另一方面又可被第二种介质绕流而过。
背景技术：
欧洲专利EP0 563 471 A1对这种热交换器进行了说明。在该专利中，热交换器的结构为双列扁平管蒸发器，它有两条流道。在扁平管之间是波纹片，周围的空气沿着波纹片绕流而过。从空气的主流动方向看，制冷剂首先从上往下穿过位于后面的一列扁平管，然后汇集并被一个偏转装置偏转到与空气流动方向相反的方向，进入到第一列即前面一列的扁平管中，并从下往上通过。在这种结构形式中，制冷剂“在深度上”，即与空气流动方向相反的方向被偏转。这样，制冷剂的各流道都拥有两个部分，其中，每个部分的长度就相当于管子的长度。制冷剂的分配和汇集通过一个分配和集流装置完成，这个装置是由许多层相互钎焊在一起的板子构成的。这里主要有一个底板，一个位于底板对面并带有一个为纵向走向的隔板的分配器板，以及一个带有制冷剂进出口的盖板。在这个装置的对面布置着由各块板按照与前面类似的方式构成的偏转装置。这种方式使这种蒸发器具有较低的高度。另外可选的是，设置一个所谓的限位板，它被放置在底板上用来作为管子端部的限位。这种蒸发器结构形式的缺点在于，由于分配和集流室的大小相当于蒸发器的整个宽度，所以制冷剂没有被平均地分配到各个管子中。此外，两列的结构形式增加了装配费用。
在欧洲专利EP 0 634 615 A1中，人们建议在一种同上面类似的蒸发器中采用一种所谓的分配器板，它上面带有若干用于制冷剂分配的孔。通过这种方式使得制冷剂被均匀地分配到各管子中，但是要实现这一点还必须增加管子的数量，并因而增加了材料和装配的费用。
美国专利US 5,242,016中介绍了一种蒸发器，它的制冷剂分配是通过在众多板中的管道进行的，这种方式同样将制冷剂均匀地分配到热交换器管中。但是，为此必须大量增加板的数量，从而使制造费用变得很高。
德国专利DE 100 20 763 A1则公开了另一种蒸发器结构形式。在这种结构中，制冷剂为CO2，同时，为了保证集流室壳体的耐压性，将众多带有透孔的板子堆叠在一起并相互通过钎焊连接起来。这种蒸发器为单列结构，也就是说，它采用的是多室扁平管，介质既可以从下往上也可以从上往下通过它，而这则是通过一个位于管子下端部的偏转装置实现的。这种蒸发器结构形式的缺点在于，板的数量多，管道却相对狭小，这一方面意味着重量增加了，另一方面还存在着集流室壳体内的管道在钎焊时被堵塞，如被钎料堵住，的危险。
欧洲专利EP 1 221 580 A2对一种用于燃料电池系统的蒸发器进行了说明。这种蒸发器带有一个顶部部件，它有一个底板和一个固定在底板上的盖板。燃油经过一个连接件进入到燃油分配器室，从那里进入到导管并通过底板上的开孔进入到蒸发器的热量吸收管道。在这种燃油蒸发器中，顶部部件的板的数量较少，但是它们的制造费用却很高。此外，根据燃油分配器室和导管内的压力分布，燃油进入热量吸收管道时所产生的负载非常不均匀。
国际专利WO 01/061 93 A1则公开了一种蛇形热交换器，它带有一个进口顶管、蛇形管和一个出口顶管。由于在热交换器内一种介质穿流管子所要经过的路线长，对于这种介质而言，这个热交换器内会出现很大的不必要的压降。由于进口顶管和出口顶管位于热交换器的不同侧面，弯管的整个长度至少应相当于热交换器的宽度，但并没有与翅片相接因此没有参与热量传导过程。这样，就使压降被不必要地进一步加大了。

发明内容
本发明的任务是提供一种热交换器和/或空调装置，在热交换器/空调装置中，若干液力上平行的流道具有简单的结构，并且一种介质可被均匀地分配到流道中去。
具有权利要求1之特征的热交换器以及具有权利要求25之特征的空调装置使发明的任务得以完成。
按照权利要求1的一种热交换器，带有管子，这些管子沿着若干液力上平行的流道，一方面可被第一种介质穿流而过，另一方面又可被第二种介质绕流而过。通过具有优点的结构，即一个流道的两个可被介质从相反方向穿流的流道段沿着第二种介质的主流动方向并排排列，使发明的任务得以实现。
本发明的基本设想是，若干在液力上平行的流道由若干段以蛇形的结构形式构成。对于热交换器上可被第二种介质绕流的表面而言，通过被先后穿流的流道段的并排排列，使相互平行的流道的数量减少。这一方面使介质能轻易地对热交换器的流道进行均匀地加载，另一方面，如果构成每个流道的蛇形段为偶数，那么可以采用所谓的单箱结构形式，在这种结构中，所有的分配和/或集流装置被布置在热交换器的同一侧，并形成一个整体。
为了减少第一种介质在经过热交换器时出现大的压力损失，平行的流道数量不应太少，否则会由于流道太长而对第一种介质产生巨大的流动阻力。
按照本发明的一个优选的结构形式，相互平行的流道同样沿着第二种介质的主流动方向并排排列。特别优选的是，从第二种介质的主流动方向看，流道之间不发生交叠。通过这种方式保证了第二种介质对流道进行均匀加载，这样，热量可以更均匀和更有效地从第一种介质传递到第二种介质，或反过来，这样就提高了热交换器的效率。
按照本发明一个具有优点的实施例，热交换器带有可被第二种介质绕流的正面，这一表面由若干小的表面组合而成，这些表面与各平行的流道相对应。这种结构的优点是，流道只有很小的一部分布置在热量传递区域之外，从而减少了不必要的压力损失。典型的是，热交换器的一个矩形正面可被分成若干并排排列、同样是矩形的长条状部分，在这种情况下，流道就可为上下层叠布置。
通过这样一种模块化的结构形式，可以实现标准化，这样，用途不同、功效要求不同或尺寸不同的热交换器可以由简单的构件，这里是指流道，组装制造。
按照一个优选的实施形式，热交换器所拥有的管子既可被第一种介质穿流而过，又可被第二种介质绕流而过，这样，第一种介质的热量就透过管壁传递到第二种介质上，或者是反过来。为此，在管子中存在着引导第一种介质流过的热量传递管道，在这种情况下，一个单独的管子既可以只有一个热量传递管道，或者可以采用所谓的多室管的形式从而拥有若干并列的热量传递管道。这时，管子的截面可以是圆形的、椭圆形的、基本上为矩形的或其它任意形状。
例如，管子可以是扁平管的形状。为了提高热传导的效率，必要时在管子之间布置翅片，特别是波纹片，管子和翅片之间可通过钎焊连接。
这种热交换器可以有不同的用途，例如，作为制冷剂循环的蒸发器，尤其是在汽车空调设备中。在这种情况下，第一种介质为制冷剂，例如R134a或R744，第二种介质是空气，热量则是从空气传递到制冷剂上。这种热交换器还可以采用介质，这样，热量在必要时也可以从第一种介质传递到第二种介质上。
必要时应至少有两个集流室，这样，第一种介质就可以从第一个集流室被引入到第二个集流室。第一种介质被引导沿着一个或多个流道流动，这些流道在必要时被分成若干段。按照本发明，一个流道段即指一个或多个热量传导管道，它们从热交换器的一侧延伸到相对的另一侧，并在液力上为并联。典型的是，一个流道段的热量传导管道布置在一个单独的管子内。但是也同样可以将热量传导管道分别布置到若干管子中。
按照一个具有优点的实施形式，热交换器有一个带有管板的分配和/或集流装置，管板由数个相互层叠的板组成，即由一个底板、一个偏转板和一个盖板组成。底板上带有槽口，槽口可以用来接纳管端，这样底板就可以同管端相连。在本发明的框架内，还可以采用其它方式来连接管和底板，例如，在底板上槽口的边缘增加一个凸肩，这样，管子就可以插到这一凸肩上。偏转板上的槽口形成了导槽和/或偏转槽，而一个盖板则将这些槽相对于热交换器上与其相邻的部位液密地封闭。通过这种管端的板的结构使得分配和/或集流装置以及整个热交换器具有稳定的耐压性。
按照一个优选的实施形式，一个必要时与端部部件成为一体的分配和/或集流装置与盖板液密地钎焊或熔焊连接在一起。根据另一个优选的实施形式，集流器与盖板合为一个部件，从而使制作变得简单。按照本发明另一个结构形式，集流器的形状为管形，这种结构形式的重量尤为轻。特别优选的结构是盖板上开口的边缘处带有凸肩，可卡入到集流器壳体上的孔中。与之相反，按照一个优选的实施形式，集流器壳体上带有凸肩，也可卡入到盖板的开口中。在这两种情况中，通过盖板和集流器壳体上的孔之间的相互对准，使加工的可靠性得到了提高。
按照一个优选的实施形式，由盖板和集流器壳体上相互对齐的孔形成的透孔拥有不同的流体断面。通过这种方式，使得第一种介质的分配容易地与所对应的集流室中的流动比率相配合。特别是在这种情况下，既可将介质均匀地分配到若干流道中，但也可有意识地将其不均匀地进行分配，例如当经过热交换器端面的第二种介质的流量不均匀时。
具有优点的结构是，带有不同流体断面的透孔被布置在热量传递管道的上游，通过这种方式可以使流道中的流体流动能够被轻易地补偿。如果第一种介质进口侧的流道流量受到调节，那么可将出口侧的透孔增大，例如，使其带有一个与各流道的流体断面同样大的流体断面。如果这种热交换器被用作制冷剂循环中的蒸发器，那么当流体断面在制冷剂被加热前变窄时，沿着循环线路的压缩比对热交换器效率的影响要比流体断面在制冷剂被加热后变窄时更为有利。
按照一种结构形式，透孔的流体断面可根据在相关的集流室内的第一种介质的压力分布进行调整。而在另一种结构形式中，流体断面则根据第一种介质在相关集流室中的密度分布情况进行调整。按照本发明，一种介质的密度，在当介质为单相时是指物理密度，而当介质为多相时，例如有的介质一部分为液相一部分为气相，密度则是指根据各自的体积所算得的平均密度。
出于类似的原因，在一个优选的实施例中，第一个集流室和第二个集流室中的流体断面互不相同。特别优选的是，集流室中的流体断面根据第一种介质在集流室中的密度情况进行调整。
按照一个优选的实施形式，分配和/或集流装置包括一个带有壳体的集流器和至少一个集流室，特别优选的是，分配和/或集流装置还带有一个带有槽口的管板，管子则固定在槽口中。
按照另一种结构形式，热交换器有至少一个制冷剂进口和至少一个制冷剂出口，按照一个优选的实施方式，它们接到至少一个顶管上。这个顶管被至少一个分隔元件分成至少一个进口段和至少一个出口段，它们各自被优选地分配给制冷剂进口和制冷剂出口。顶管被至少一个分隔元件液密和/或气密地分隔成进口段和出口段，而它们则通过若干流道段和优选地通过至少一个横向分流管形成流体连接。
按照一个特别优选的实施方式，制冷剂进口和/或制冷剂出口是一个具有规定截面的管，在截面范围内是一个基本上同制冷剂进口管或制冷剂出口管的纵向中心轴垂直的孔口；并且，根据一个特别优选的实施方式，孔口的中心线与制冷剂进口管或与制冷剂出口管的纵向中心轴相交，或与它相隔一段预定的距离。按照一个特别优选的实施方式，将孔口的中心线向着顶管的纵向中心轴移动，直到它成为制冷剂进口管或制冷剂出口管的一条切线。
按照本发明的一种实施方式，若干相互连接的各组件的制冷剂进口或制冷剂出口成为一体。
按照本发明的一个优选实施方式，将顶管分隔成进口段和出口段的分隔元件应防止各段间出现气体或液体介质的交换。
按照一个特别优选的实施方式，顶管的基本形状为圆柱形，在其内布置了规定数量的导管。通过这些导管，制冷剂进口管或出口管及至少一个盘管，尤其是一根扁平管延伸到顶管的内部。按照一个特别优选的实施方式，在布置将扁平管引到顶管内的导管时，扁平管不但通过钎焊、熔焊或粘接等方式与顶管接合，而且还通过对顶管的挤压来使一根或多根被引入的扁平管与顶管壁实现挤压接合。在一个特别优选的实施方式中，一根适用于上述连接方法的顶管的截面基本为Ω形，在截面上最狭窄的部位为盘管尤其是为一根偏平管设有导管。按照另一个实施方式，一根或多根导管内可容纳若干扁平管。
按照一个特别优选的实施方式，导管的外轮廓与被导对象的轮廓，尤其是制冷剂进口管或制冷剂出口管的轮廓以及扁平管的轮廓相重叠，或者，两个轮廓线之间相隔一段规定的距离。此外，这些导管的中心线同顶管的中心线或横向分流管的中心线之间相隔一段规定的距离。
按照一个具有优点的结构，顶管上靠近至少一个导管的边缘的地方有一个突起物，它嵌入到制冷剂进口管或出口管的导管内。在安装热交换器的过程中，通过这种方法使顶管固定在制冷剂进口管或出口管上，从而使热交换器的制造变得简单。
按照热交换器的另一个特别优选的实施方式，在位于进入到顶管内的导管区域内，扁平管上有至少一个凹口，而将顶管分成出口段和进口段的分隔元件则嵌入到凹口中。在另一个实施方式中，热交换器有一个带有凹口的分隔元件，管—特别是位于进入到顶管的导管区域内的扁平管—则嵌入到凹口中。这种布置确保顶管的进口段和出口段之间的分隔为液密和/或气密，并保证管的明确定位。
按照另一个实施方式，顶管和/或制冷剂进口及出口的结构，应使制冷剂的压力在进口段或出口段基本相同或达到一个规定的值。对于制冷剂进口，要实现以上的目的，可优选地缩小制冷剂进口的流体断面，但使它仍大于与其为流体连接的顶管，这样就可尽可能地补偿在各“引水点”出现的压降。同时特别优选的是，要使制冷剂出口的流体断面尽可能加大。
也可采用符合本发明其它可选的实施方式，在这里，借助于顶管开口或制冷剂导管的形状或其大小，可同样使位于制冷剂进口处的顶管的压力或密度水平达到均衡。
按照一个特别优选的实施方式，通过使用一种被插入并与套管之间为材料上接合的型材，将制冷剂进口或出口的各引水点分配到各流体区域。例如，管子被分成2、3、4个或更多的流体区域。通过型材在管内旋转一个预先确定的角度，使制冷剂进口或制冷剂出口的流体区域与相应的引水区域—如连通到顶管的孔—相连。
按照一个特别优选的实施方式，顶管进口段与出口段的容积之间有一个预先设定的比例关系，它首先为1∶1、1∶2、1∶4、1∶10，也可以取处于这些比例值之间的任何一个值。这里还要特别注意制冷剂密度在蒸发或冷却时所发生的变化。当热交换器作为蒸发器使用时，在布置时还可考虑以下情况由于制冷剂的蒸发，体积明显增加，因此为了输送大流量的制冷剂，就需要一个更大的流体端面。因此，以CO2为例，在制冷剂进口和制冷剂出口之间的CO2密度比例在1∶2和1∶10之间，优选为1∶3和1∶7，特别优选约为1∶5。
在另一个特别优选的实施方式中，管的开口接入到顶管或横向分流管的内部。此外，各部件在材料、力和形状上都紧密地接合，这样，部件内腔或者流道在最高可达约300巴的压力下仍可以保持气密和/或液密。
按照另一个优选的实施方式，热交换器还带有其它部件，如散热片，它主要是连接到盘管外表面上的一定区域，从而促进热能的传递。
按照一个特别优选的实施方式，散热片与盘管表面在材料上紧密接合，为了达到这一点，主要使用了钎焊、熔焊和粘接等接合工艺。散热片同盘管的表面连接在一起的优选方式是，在散热片的反向弯曲点实现两者之间材料上的接合。在一个特别优选的实施方式中，沿着流动方向的散热片的基本结构为蛇形，其深度基本上与组件的深度或盘管的宽度相同。此外，散热片上还有槽口，它基本上位于散热片的两个连接点或反向弯曲点之间。
在一个特别优选的实施方式中，散热片上的槽口长度在1到15mm之间，优选为2到13mm，特别优选为3,7到11,7mm。另外，槽口的宽度在0,1和0,6mm之间，优选为0,1到0,5mm，特别优选为0,2到0,3mm。散热片上的槽口有助于改善穿过这里的气体和散热片或盘管外壁之间的热量传递。另外，散热片的壁厚在0,01和0,5mm之间，优选为0,02到0.07，特别优选为0,07到0,15mm。散热片布置的密度为每分米10到150片，优选为每分米25到100片，特别优选为每分米50到80片。在一个特别优选的实施方式中，散热片的高度为1到20mm，优选为2到15mm，特别优选为3到12mm。
在一个优选的实施方式中，热交换器所使用的制冷剂的成分中至少包含一种下列物质气体，尤其是二氧化碳、氮、氧，空气，氨，碳氢化合物，尤其是甲烷、丙烷、n-丁烷，和液体，尤其是水、有机物溶液(Floeice)、盐水等。
按照一个特别优选的实施方式，二氧化碳被作为制冷剂，其作为无色、阻燃气体的物理性能可被用来提高制冷效率并减小机组的体积，或者降低效率的损失。
按照一个优选的实施方式，一种气态的介质尤其是空气优先地绕流经过整个热交换器，或至少绕流经过作为部件之一的盘管，特别是绕流经过散热片。在一个特别优选的实施方式中，盘管内的制冷剂与绕流经过散热片和盘管的气态介质之间的热传递基本上是通过对流和热传导实现的。例如，经过这里的空气将热能释放到散热片上，然后热量经过散热片和盘管的管壁传递到制冷剂上。为了实现热传导，组件的零部件同各组件相互连接以便于热能的传递。这种连接是通过材料、力和形状上的接合实现的，如钎焊、熔焊、翻边连接或粘接。
此外，流体所流经的零部件和组件之间的过渡区域相互气密和液密地连接在一起，以防止制冷剂和经过的介质之间发生交换。特别是在使用低分子制冷剂如二氧化碳时，零部件之间实现连接时，应防止制冷剂或制冷剂组分的泄漏，这一点尤为重要。
在一个优选的实施方式中，热交换器的两端为外框，它们至少覆盖了热交换器侧面的一部分。外框优选为成形件，其中有U形、V形、L形或其它典型的型材结构。此外，为了实现热交换，外框与装置的至少一个部件之间为力和/或形状上的接合。通过如钎焊、熔焊和粘接而实现的材料上的接合也符合本发明的目的。
除了圆柱体及管状外，顶管、制冷剂进口及制冷剂出口和横向分流管还可以有其它形状，例如变形圆柱体，或断面为椭圆形、多边形或矩形。
按照一个优选的实施方式，制冷剂进口或制冷剂出口、顶管和横向分流管位于热交换器的一侧。在这里，热交换器的基本形状大约呈一个长方体，它首先有一个正面和一个背面，而按照一个特别的实施方式，它还有各侧面，而气态介质如空气则穿过这些侧面来散发或吸收能量，特别是热能。
组件的正面或背面以四个侧面为界，侧面大小则基本上是由所使用的盘管的宽度或直径和装在这上面的散热片及其形状决定。当然，也可以选择其它符合空调设备或通风设备内布置要求的结构形状来代替这种优选的呈矩形的基本形状。
符合本发明的热交换器的其它实施形式则涉及各流道段通过偏转板或横向分流管中的偏转槽形成的连接。
按照一个具有优点的结构形式，各流道段通过一个偏转槽相互连接，这些流道段沿着第二种介质的主流动方向并排排列。那么，这里则出现介质在深度上的偏转。通过这种方式，在一列中或在一管列中的若干或全部流道段可以相互连接成一个流道。这将至少部分地形成热交换器的蛇形结构形式。在另一个结构形式中，相互连接的各流道段沿着第二种介质的主流动方向前后排列。那么，这里人们就说在深度上出现偏转。通过这种方式，第一种介质的流道在相互连接时，与第二种介质的主流动方向平行或不平行。这就至少部分地形成了热交换器的对流结构方式。
按照另一种实施形式，在一根管内的两个流道段通过一个偏转槽相互连接。这就意味着，第一种介质沿着一个方向通过这根管，然后又沿着反方向通过同一根管返回。通过采用带有众多热量传递管道的管子，可以减少总的管数以及制造费用。
按照一个优选的结构形式，至少一个流道中的各段的数量应能被2整除。这就是说，布置形式为两列的流道段可以通过以下方式方便地连接一个流道的流道段中的一半布置在第一列中，通过偏转而在宽度上相互连接，而另一半流道段则布置在第二列中，同样通过偏转在宽度上相互连接，同时，这两半流道通过在深度上的偏转实现连接。这种深度上的偏转典型地出现在热交换器上与集流室相对的一侧的管端的偏转板的偏转槽中。特别优选的是，流道段的数量可被4整除。这就是说，对于布置形式为两列的、按前面描述的方式连接的流道段，在深度上的偏转发生在热交换器上集流室所在的一侧。如果按照规定要求设计热交换器，而对其它部件不加改动地予以采用，那么通过这种方式则只需为热交换器设置一个偏转板。
在一种结构形式中，在一个或多个管列中，最初和最后的流道段在液力上不是作为流道的第一批被加载介质的流道段，因为在集流室的、通常沿着管列排列的边缘区域，第一种介质的流动比率和/或压缩比不利于对流道加载介质。
按照一个具有优点的实施例，两个相邻的流道为镜像对称。特别优选的是，偏转槽将至少两个流道连接起来。这样，在流道内的流体流动就可获得另外的补偿。当呈镜像对称的两条流道相互连接时，相邻的偏转槽之间的连接特别容易实现，典型的是取削在其它情况下位于两个偏转槽之间的腹板。
在另一个优选的实施例中，一个流道的流体断面会发生变化。这一点可以通过以下方式很容易实现，例如将带有少量热量传递管道的流道段通过被相应设置的偏转槽，与带有众多热量传递管道的流道段相连。特别优选的是，一个流道的流体断面可以根据沿着流道发生变化的第一种介质的密度进行调整。
根据本发明的一个具有优点的实施形式，通过采用U形管使结构形式简化，在这种情况下，管子被一次成形，或为了使结构形式更为简化而将管子多次成形。这样在U形成形区就可以省掉两处管-板连接，在可能时还省掉一个偏转槽。在只使用U形管时，如果通过管子的变形而在热交换器的一侧实现所有的偏转，那么甚至还可以省掉一个端部部件。在这种情况下，一个管子的两端可与同一底板相连。
按照一个优选的实施形式，所有管子都有一个弯管。通过这种方式，许多结构相同的部件形成了一种模块化的结构形式。
在一个扁平管上，一个弯管的弯曲段优选地朝着扁平管上较短的一侧的那一个方向，因为这样在成形时将会减少管子材料中出现的应力。
在一个特别优选的实施方式中，管上可以有1到10个弯曲处，在这种情况下，按照弯曲数量的奇偶，分配和/或集流装置分别位于热交换器的相同的一侧或相对的一侧。例如，如果有2、4、6、8和10个弯曲，偏转槽位于热交换器上与分配和/或集流装置位于相对的一侧。如果有1、3、5、7和9个弯曲，偏转槽和分配和/或集流装置在热交换器上位于相同的一侧。
按照一个优选的实施方式，流道各段长度基本相同。在本发明的一个特别优选的实施方式中，位于两个弯管之间的流道段的长度可与同一或另一流道的其它段的长度不同。
扁平管的截面大小如下宽度在10mm和200mm内，优选为30mm到70mm；高度在1.0mm和3mm内，优选为1,4mm到2,4mm；外壁厚在0,2mm和0,8mm内，优选为0,35mm到0,5mm。流道的截面为圆形或椭圆形，但是它在扁平管的边部应同扁平管的外轮廓相配合，以保证扁平管的壁最小。
按照一个特别优选的实施方式，部件特别是盘管，例如扁平管，至少由下列材料中的一种材料制成金属，特别是铝、锰、镁、硅、铁、黄铜、铜、锌、锡、钛、铬、钼、钒；合金，尤其是铝塑性合金-其成分含有0到0,7％的硅和0.0到1％的镁，含量优选为0.0-0.5％，特别优选为0.1到0.4％，优选合金为EN-AW3003、EN-AW3102、EN-AW6060、EN-AW1110，塑料，纤维增强塑料，复合材料等等。
在另一个优选的实施形式中，热交换器由被液体和/或蒸汽状的制冷剂穿流而过的扁平管、位于扁平管之间被周围的空气绕流而过的波纹片和一个用于制冷剂进出的集流和分配装置组成，其中，集流和分配装置由许多层叠的带有孔的板组成，制冷剂通道则以这种方式形成。而这些扁平管的端部被固定在一个底板以及一个用于沿着周围空气的流动方向将制冷剂偏转的偏转装置的定位孔中，而且，热交换器由一列扁平管构成，每个扁平管有两个相互平行的流道段，这两个流道段先后由制冷剂穿流并通过偏转装置相互连接。其中，每个扁平管在管端的中央的两个流道段之间有一个槽，而底板上的定位孔之间存在着腹板，它们的高度和宽度与槽相同，并与槽形成接缝连接。
特别优选的是，偏转装置由一个带有定位孔和腹板的底板形成，腹板与扁平管端部的槽形成接缝连接。
特别优选的是，这个偏转装置还带有一个偏转板，板上带有一条开缝和一个密封盖板。
特别优选的是，集流和分配装置带有一个偏转板，偏转板上带有偏转槽和位于开口之间的腹板，还带有一个盖板，盖板上带有制冷剂进口孔和出口孔以及一条制冷剂输入管道和制冷剂输出管道，这两个通道相互平行，并沿着热交换器的纵向布置，在这种情况下，底板、偏转板和盖板相互层叠布置，板中的开口与管端对齐。
特别优选的是，制冷剂进口孔是经过整形的孔，特别是孔的直径是可变的。同样优选的是盖板以及制冷剂输入管道和输出管道合为一个整体。
按照另一个结构形式，这种热交换器在汽车空调设备中被用作蒸发器，它由被液体和/或蒸气状制冷剂穿流而过的扁平管、位于扁平管之间被周围的空气绕流而过的波纹片和一个用于制冷剂输入和输出的集流和分配装置组成。其中，集流和分配装置由许多层叠的带有孔的板组成，制冷剂通道则由此形成。而这些扁平管的端部被固定在一个底板以及一个用于沿着周围空气的流动方向将制冷剂偏转的偏转装置的定位孔中。而且，热交换器由一列扁平管构成，每个扁平管有两个相互平行的流道段，这两个流道段先后由制冷剂穿流并通过偏转装置相互连接。其中，集流和分配装置有一个位于制冷剂进口和出口之间的校准装置，它形成了带有用于制冷剂分配的整形孔的盖板。特别优选的是，整形孔位于制冷剂进口侧。
按照一个具有优点的实施例，整形孔具有不同的流体断面。优选的是，整形孔的流体断面在输入管道中沿着制冷剂的压降方向变大。特别优选的是，整形孔的流体断面随着制冷剂的比容或其蒸气含量而变化。
在热交换器的另一个实施形式中，扁平管呈蛇形，偏转装置布置在集流和/或分配装置中。
按照另一个结构形式，集流和分配装置拥有一个偏转板，它带有用于偏转制冷剂的贯通的偏转槽和有着腹板的偏转槽，该装置还带有一个盖板，盖板上有制冷剂进口孔和出口孔，此外，该装置还有一个制冷剂输入管道和一个制冷剂输出管道。带有腹板的偏转槽与蛇形扁平管段的第一个管端齐平布置，而贯通的偏转槽则与蛇形扁平管段的第二个管端齐平布置，在这种情况下，制冷剂进口孔和出口孔与偏转槽齐平布置，而贯通的偏转槽则被盖板盖住。优选的是，蛇形扁平管段在宽度上出现两次或三次偏转。
按照一个具有优点的实热交换器的实施形式，扁平管为U形管形状，也就是说，每次成形都形成一个(在宽度上的)偏转。特别优选的是，有两个U形管在制冷剂侧前后相连，而两个相邻的偏转槽中，一个为U形管出口，另一个为U形管进口，这两个偏转槽通过偏转板上的横向槽形成制冷剂连接。
优选的是，偏转板上的偏转槽的宽度大于底板上定位孔的宽度。同样具有优点的是，管端上槽的深度大于底板的厚度。
以下为热交换器的一个或多个优选尺寸宽度200到360mm，特别是260到315mm高度180到280mm，特别是200到250mm深度30到80mm，优选35到65mm。
体积0.003到0.006m3，特别是0.0046m3每个制冷剂流道的管子数1到8，优选2到4热传递管道的直径0.6到2mm，特别是1到1.4mm热传递管道的中心距1到5mm，优选2mm横向距6到12mm，特别是10mm管高1到2.5mm，特别是1.4到1.8mm沿着第二种介质的的主流动方向的正面面积SF0.04到0,1m2，特别是0.045到0.07m2第二种介质的自由流体断面BF0.03到0.06m2，特别是0.053m2BF/SF之比0.5到0.9，特别是0.75
热传导面积3到8m2，特别是4到6m2波纹片的叶片密度400到1000m-1，特别是650m-1管道高度4到10mm，特别是6到8mm叶片槽长度4到10mm，特别是6.6mm叶片槽高度0.2到0.4mm，特别是0.26mm底板厚度1到3mm，特别是1.5或2或2.5mm偏转板厚度2.5到6mm，特别是3或3.5或4mm盖板厚度1到3mm，特别是1.5或2或2.5mm集流器直径4到10mm，特别是6到8mm集流器壳体厚度1到3mm，特别是1.5到2mm按照一个优选的实施方式，符合本发明的热交换器被安装在空调设备中，带有至少一个供气管道并带有至少一个有着至少一个气流调节元件的风道，以便将热量从经过风道的空气上传递到制冷剂，或完全相反。在这里，制冷剂相当于第一种介质，而空气相当于第二种介质。
另外，还存在着这种可能性符合本发明的热交换器独自用于任何一个空调装置，或与另一个热交换器共同使用，在这种情况下，至少另一个热交换器可以同样是符合本发明的热交换器，或根据最新技术制成的热交换器。


下面将通过实施例和附图对发明进行详细地说明。
图1为并流蒸发器的分解2为带有蛇形扁平管段的蒸发器(在宽度上的偏转)图3为带有U形管的蒸发器图4为图3中的蒸发器沿IV-IV的横断面5为图3中的蒸发器沿V-V的横断面6为一个带有前后排列的U形管的蒸发器(在宽度上偏转)图7为一个热交换器器的横断面8为一个热交换器的局部视9为一个热交换器的局部视10为一个偏转板图11为一个管板的局部视12为一个管板的分解13为一个管板的横断面14为一个管板的纵断面15为一个管板图16为一个管板的横断面17为一个热交换器的局部视18为一个管板的横断面19为一个管板图20为一个管板图21为一个管板图22为一个管板图23为一个管板图24为一个热交换器的局部视25为一个管板的局部视26为一个热交换器的俯视27为一个热交换器的侧视28为热交换器的制冷剂进口及出口的侧视29为一个热交换器的俯视30为一个热交换器的侧视31为制冷剂进口及出口的侧视32为一个扁平管的截面33为一个扁平管的截面34为一个扁平管的截面35为制冷剂在流道中流动的示意36为顶管的示意37为顶管导管的示意38为一个顶管的截面39为一个热交换器的透视40为一个热交换器图41为一个热交换器的透视42为一个热交换器的断面透视43为一个热交换器的断面透视44为一个热交换器侧视45为一个热交换器的侧视46为一个热交换器的俯视47为一个顶管的示意48为一个顶管的侧视49为一个顶管的截面50为一个顶管图51为一个顶管的侧视52为一个顶管的仰视53为一个顶管图54为一个顶管的截面55为制冷剂进口或出口的三个视56为制冷剂进口或出口的三个视57为制冷剂进口或出口的三个视58为制冷剂进口或出口的三个视图具体实施方式
图1中为一个用于使用CO2为制冷剂的汽车空调设备的蒸发器的实施例，图示为其分解图。这个蒸发器1是单列的扁平管蒸发器，带有许多扁平管，图中只显示了两个扁平管2、3。扁平管2、3为偏心的多室扁平管，带有众多流道4。扁平管2、3的长度l和深度t均相同。在扁平管2的管端2a、2b处有槽口5、6，它们沿着中轴线2c对称排列。在扁平管2、3之间是波纹片7，周围的空气按箭头L所指的方向经过它。波纹片7在深度方向上为连续的，但为了保证冷凝水更好地排出和/或热能上的隔断，它也可以是非连续的，例如在深度t的中央。
在图中，扁平管2、3的上面是底板8，在其上布置着一列的槽状开口9a-9f和另一列同样的开口10a-10f。开口9a和10a，9b和10b，依此类推，沿着深度方向(空气流动方向L)前后排列，在它们中间为腹板11a，11b-11f。这些腹板11a-11f在深度方向上的宽度相当于管端2a上的槽口5的宽度。开口9a-9f或10a-10f的数量相当于扁平管2、3的数量。
在图中，底板8的上面是一个所谓的偏转板12，在其上布置这两列开口13a-13f和14a-14f(图中有一部分被遮住)。开口13a-13f和14a-14f的布置与9a-9f及10a-10f的布置相同，但开口13a-13f和14a-14f的宽度b和深度均大于开口9a-9f及10a-10f相应的尺寸，而开口9a-9f及10a-10f的宽度a相当于扁平管2、3的厚度。
在图中，开口13a、14a，13b、14b-13f、14f之间为腹板15a，15f。腹板15a，-15f在深度方向上的尺寸小于底板8上的腹板11a-11f的尺寸。
在图中，偏转板12之上是一个所谓的盖板16，其上布置着一列制冷剂进口孔17a，17d和另一列制冷剂出口孔18c，18f。这些孔17a，17d和18c，18f优选采用园孔形状，其直径与所需的制冷剂分配或流量相配合。
最后在图中位于盖板16之上的是一个集流器19，它有一个壳体和分别用于制冷剂输入和输出的集流室20、21。集流器的两个集流室的下部带有孔22a，d和23c，f，图中用虚线表示，孔22a，d和23c，f的位置和大小与孔17a，d和18c，f相对应。
在图中，位于扁平管2、3之下的是另一个底板24，它与第一个底板8相似，拥有两列槽状开口25a-f和26a-f。在开口25a和26a一直到25f和26f之间同样是腹板27a-f(部分被遮盖住)。这些腹板在深度方向间的宽度与扁平管2的管端上的槽口6的宽度相同。在图中，在第二个底板24之下是另一个偏转板28，它带有一列贯通的偏转槽29a-29f。偏转槽29a-f的长度相当于整个扁平管2、3的深度t。
最后在图中位于最下面的是一个盖板30，它上面没有任何开口，这样就将偏转槽29a-29f封闭并与热交换器的其它部位隔开。
以上所说明的蒸发器1的各部件按以下顺序安装将底板8放置在扁平管端2a等之上，使腹板11a-11f位于扁平管端上的槽口5之中，然后分别将偏转板12、盖板16及带有集流室的集流器19叠放在底板8之上。以相似的方式，将下面的底板24装在扁平管端2b之上，使腹板27a-27f位于扁平管端上的槽口6之中，然后将偏转板28和盖板29装上。在蒸发器1按照上述方式组装完之后，将其钎焊成一个固定的整体。在钎焊过程中，将各块板通过形状或力接合的方式进行夹紧来使它们固定在一起。当然也可以先将底板、偏转板和盖板组装成端部部件，然后将它与扁平管连接。
制冷剂的流向通过蒸发器前部的一系列箭头V1-V4、偏转槽29a，14a-b，29b，13b-c，29c中的偏转箭头U1-U5和蒸发器1后部的箭头R1、R2和R3来表示。制冷剂，这里为CO2，首先从分配室20出发，在蒸发器前部沿着V1、V2、V3和V4从上到下穿流而过，接着在偏转槽29a中沿着U1被偏转到蒸发器1的后部，然后又从那里由下往上穿流。这一流道的两个流道沿着空气的主流动方向前后排列。接着，制冷剂沿着U2被偏转到相邻的扁平管中，这一扁平管也是首先从上往下被穿流，沿U3被偏转后又从下向上被穿流。在这一管中的两个流道段沿着空气的主流动方向与最初的两个流道段并排排列。制冷剂在沿着U4被偏转后，穿流经过扁平管2的两个流道段2d和2e，其中又沿着U5被偏转。制冷剂按照箭头R1、R2和R3所示流动最后到达集流室21。前面所描述的流道的流道段沿着空气的主流动方向并排排列，在这种布置下，只需要数量很少的在液力上平行的流道，在这一个实施例中为两个流道。这样就使介质更容易对热交换器的流道进行较为均匀地加载，因为在这里特别是只在分配室20上的两个位置上要求制冷剂压力达到一致或接近。
图2所示为发明的另一个实施例，即一个蒸发器40，在这个蒸发器中扁平管呈蛇形。这样一个蛇形扁平管段由4个扁平管臂42、43、44和45组成，它们由弧形偏转段46、47、48连接在一起。在各扁平管臂42-45之间布置着波纹片49。蒸发器的其它部件也同样是以分解图的形式展示的，即底板50、偏转板51、盖板52和用于制冷剂输入和输出的集流室53、54。底板50上前部有一列槽状的开口55a、55b和55c，在其后也是一列相应的开口(被部分遮盖)。在两列开口之间同样是腹板56a、56b和56c，它们与蛇形扁平管段41上的端部42a和45a上槽口57和58相对应。扁平管端就通过这种方式被插入到底板的开口中，这时腹板位于扁平管端上的槽口之中。在底板50之上是偏转板51，它带有一个与底板50上的开口55a对齐的开口59a。沿着深度方向，在开口59a之后是相对应的一个开口(被部分遮盖)，它通过腹板60a与开口59a分开。腹板60a同样比扁平管臂上42的槽口58小。偏转槽61与开口59a相邻，两者之间的距离相当于扁平管端42a-45a之间的距离，而偏转槽61的长短相当于扁平管臂45的整个深度。与偏转槽61相邻的是尺寸相当于开口59a的开口59b。它与下一个蛇形扁平管段相对应，这一个蛇行扁平管没有在图中显示。在偏转板51之上是盖板52，其前面一列为两个制冷剂输入开口62、63，而在后面的一列是两个制冷剂输出开口64和65。后者在尺寸和位置上与集流室53、54上的开口(虚线，无标注记号)相对应。
制冷剂流道通过箭头标出首先制冷剂按照箭头Et离开集流室53，然后按照箭头E2、E3、E4流入到扁平管臂42的前流道段，然后制冷剂穿流经过整个蛇形扁平管段41的前部，沿E6从最后一个管臂45流出进入到偏转槽61，在这里沿着箭头U在深度上偏转，以便按照箭头R1穿流蛇形扁平管段的后部，即沿着与前部相反的方向。制冷剂流按照箭头R2穿过开口64进入到集流室54。
通过这种结构形式，制冷剂在蒸发器的宽度上发生偏转，即与空气的主流动方向相垂直，也就是说，在图中，首先在前部从右向左，然后在后部从左向右。如上所述，图中所示的蛇形扁平管段41与一个或多个图中未示的蛇形扁平管段相连。
图2中只显示了位于右面的蛇形扁平管段41。与上面的说明相反，与蛇形扁平管41相连的下一个蛇形扁平管段也可以沿着相反的方向在宽度上被穿流，也就是说，在图中从左向右或从外向内。从蒸发器的正面看，这个蛇形扁平管段在前面从外向内被穿流，而在中央两个制冷剂流可以在一个共同的被当作混流室的偏转槽内混合，在深度上被偏转，然后在后部又从内向外流动。
图3所示是本发明的另一个实施例，即蒸发器70，其扁平管由各U形管71a、71b和71c形成。这里，扁平管也是一个带有一次偏转和两个管臂72、73的蛇形扁平管段。图中未显示的扁平管臂72和73的端部按照与前面所述类似的方式固定在底板74的开口中。在底板74之上是偏转板75，其上交替布置着沿深度方向前后排列的槽形开口76、77，以及腹板78和一个贯通的偏转槽79。与前面的实施例相似的盖板在这个图中被省略。
制冷剂的流向按照箭头所示，也就是说，制冷剂在箭头E处进入到U形管的前流道段，首先向下流动，然后在下部被偏转，然后向上流动，进入到偏转槽79，在那里制冷剂按照箭头U所示被偏转，进入到后部并向下流动，在下部被偏转后又向上流动，以便按照箭头A通过开口77。下面通过图中所示的截面图IV-IV和V-V对制冷剂的输入和输出进行说明。
图4为图3中的蒸发器沿线IV-IV的放大截面图，并加上了盖板80和集流器81及集流器82。其余的部分仍使用与图3中相同的参考标记，即偏转板75、底板74和扁平管臂71c。偏转板75上有两个开口76c和77c，它们被腹板78c分开。在盖板80上有一个制冷剂进口83，它与集流器81上的制冷剂开口84对齐。类似的是，在集流器82的一侧，盖板80上有一个制冷剂出口85，它与集流器82上的制冷剂开口86对齐。如同其它部件80、75、74和71c一样，集流器81、82与盖板80钎焊在一起，它们之间的连接密封并耐压。
图5为图3中的蒸发器沿线V-V的另一个截面图，也就是说，穿过偏转槽79d。相同的部分仍使用相同的参考标记。人们可以看见，如同箭头所示，制冷剂在左边的扁平管段从下向上流动，在偏转槽79d被偏转，进入到扁平管臂71c右边的或后面的部分，以便从那里由上向下流动。
图3、4和5中所示带有U形管的蒸发器的结构形式使制冷剂在宽度和深度上可进行一次偏转。
图6所示为本发明的另一个实施例，即蒸发器90，它由U形管91a、91b、91c等构成。U形管臂的端部进入到底板92中(图中未示)，在底板之上为偏转板93。偏转板93上布置有开口，而这个板上每隔两个U形管如91a和91b，就重复一次开口的布置形式。下面将对开口的布置形式进行说明，即在图中从左开始在那里，沿着深度方向前后布置着两个开口94和95，在宽度方向上，开口96和97以及98和99相连，其中，开口96和98在宽度方向上通过横向槽101形成制冷剂连接，开口97和99在宽度方向上通过横向槽100形成制冷剂连接，这样就形成了H形的开口。与H形开口相邻的是一个贯通的偏转槽102。随后将重复前面所述的开口94-102的布置形式。通过这种开口的布置形式，使每两个制冷剂管即U形管91a和91b在制冷剂侧前后排列。制冷剂的走向通过箭头标出制冷剂在U形管91a左臂的前部的A处进入，向下流动，然后被偏转，再向上流动，在偏转板93中通过横向槽101，即沿着箭头B被偏转进入到下一个U形管91b。在那里制冷剂向下流动，然后被偏转再向上流动，到达偏转槽102，在那里再按照箭头C所示在深度上被偏转，然后穿流经过连接扁平管臂91b和91a，以便最后从D流出。为了更好地展示制冷剂的流向，盖板和制冷剂的输入口和输出口被省略。通过两个U形管的前后排列，一方面使得制冷剂在宽度上可进行三次偏转，另一方面，每个U形管臂可以固定在底板中，这样使这个结构形式在压力下保持稳定。当然按照这种形式，也可以在宽度上实现四次或更多次的偏转。而为达到这一目的，只需使用U形扁平管。上部的偏转每次都发生在偏转板93中。
图1中的集流室20和21和图4中的集流器81和82均用于制冷剂的输入和输出。按照本发明的一个实施例，特别是在各制冷剂进口侧，可以采用DE 33 11 579A1所提出的分配装置，即螺旋状附壁型元件，或采用DE 31 36374 A1所提出的所谓插入件，这样就可实现制冷剂的均匀分配并实现蒸发器上的温度均匀分布。如果每次若干制冷剂进口，例如4个进口共同由一个室供应制冷剂，那也是具有优点的形式。通过这种方式，对于一个带有5个管道的附壁型元件，那么就可以向20个制冷机进口供应制冷剂。为此，沿轴向平行的(五个)管道在一组制冷剂进口的后面呈螺旋状(旋转大约72°)，这样，相邻的室就可与下一组制冷剂进口相连接。
图7为带有一个端部部件120的热交换器110的横断面图。该端部部件拥有底板130、偏转板140、盖板150和集流器160、170。管180固定到底板130的两个开口190、200中，其中，管180上的端部的槽口210卡在底板130的腹板220上。槽口210的高度比腹板220大，管端略微从底板130中凸出。图中未示的管180上的热量传递管道与偏转板140中的导槽230、240相连。导槽230、240又通过盖板150中槽口250、260以及集流器160、170的壳体290、300上的槽口270、280与集流室310、320相连。为了提高加工的可靠性，槽口250、260的边缘处带有凸肩330、340，它们卡入到槽口270、280之中，通过这种方式使集流器160、170与盖板150对准，这样，盖板150上的槽口250及260与集流器壳体290、300上的槽口对齐。
图8为图6中的热交换器的另一个实施例。热交换器410上的偏转槽布置同样具有一个模式，它在每两个U形管420之后重复一次，并与穿过热交换器410的流道相对应。这里每两个相邻的流道为镜像对称布置。这就意味着，流道450的开口430、440位于相邻流道480的开口460、470的旁边，或者流道500的偏转槽490位于相邻流道520的偏转槽510的旁边。对于后者，相邻的偏转槽530、540与连接槽545相连，这样在流道550、560之间就可实现流体的混合和均衡。这一点在热交换器的边缘部分特别有效，因为那里的流动比率对热交换器的功效特别不利。在热交换器的其它部位，通过两个相邻偏转槽之间的连接槽同样可以使第一种介质得到混合。流道450、480、485、500、520、550、560各自有8个段组成，而流道445却只有4个段，以便减少沿着流道445的压降，同样也是由于热交换器边缘部位不佳的流动比率。在这种情况下，它与相邻的流道450之间实现连接并使流体混匀。
图9为热交换器610的流道段连接模式的另一个实施例。在这里，热交换器610进口侧630的各流道段620所具有的流体断面小于出口侧650的各流道段640。具有代表性的是，当这种热交换器610用作蒸发器时，这种不对称性使流体断面与第一种介质沿着流道660与其密度相配合。
图10为热交换器710的流道段连接模式的另一个例子，而这一连接是通过偏转板720的导槽和偏转槽的布置实现的。这里通过以下方式设立流道730及740第一种介质的进口和出口，假定通过导槽750、760或770、780，那么进口和出口应可能地远离热交换器710的边缘790及800。
图11为热交换器810的流道段连接模式的另一个例子，而这一连接是通过偏转板820的导槽和偏转槽812、814的布置实现的。在这里，各流道段按照顺序1(向下)-2(向上)-3(向下)-4(向上)-5(向下)-6(向上)等相互连接。
图12为带有盖板1020和板1030的管板1010，而板1030则是由偏转板与底板合成一体形成的。盖板1020上带有用于与两个集流室连接的孔1040，而在板1030上则可以看见偏转板的导槽1050，而在导槽的下面则可以看到底板上管的定位槽口1060。
图13和14为图12中的管板的横断面图和纵断面图，每个图中所示均为安装后状态，并带有管1070。
图15中为一个类似的管板1110，其盖板1120上不带槽口。在将偏转板和底板合在一起的板1130中布置有用于在深度上偏转的偏转槽1140。
图16为一个由两部分构成的管板1210的结构形式。这里，偏转板与盖板合为一体形成板1220。这个板上带有用于在深度上偏转的偏转槽1230，而这个槽为凸形槽。底板1240也同样呈凸形，这样可以将管1260更紧地固定在底板1240的槽口1250之中，并在压力下保持稳定。管1260与偏转槽1230的边1270、1280相接，因为板1220中的凸形宽度小于板1240中的凸形宽度。
图17中为纯对流结构形式的热交换器1310。纯对流结构的特点在于，偏转只出现在深度上，而不出现在宽度上。这样，流道由多少段组成就无关紧要。流道可以由四段组成，在这种情况下，就需在深度上出现三次偏转。热交换器1310带有流道1320，它带有两个流道段，在深度上出现一次偏转，这两个流道段沿着第二种介质的主流动方向相互对齐。上端部部件1330带有管板1340和两个未在图中显示的集流器。管板由底板1350、只用于输送第一种介质的偏转板1360和带有与集流器相连的开口1380的盖板1370组成。下端部部件1390只是由一个板1400组成，这个板将底板、偏转板和盖板结合在一起。板1400的结构将在下面的图18和19中作进一步的说明。
图18为图17中的板1400的横断面图，图19为图17中的板1400的局部斜视图。管1410固定在槽口1420中，它同时还作为第一种介质的偏转槽，而槽则通过板1400的局部1430对外封闭。通过一个锥度，槽口1420带有边1440、1450，这些边用来对管1410限位。通过这种方式就形成了一个整体式的管板，其结构简单、压力稳定性好。管1410还用于展示一个流道的两个段(向下1460和向上1470)。
图20展示的是一个结构类似的管板1800，它也是整体式，除了偏转槽1820和管限位边1830外，它还在盖板区域带有开口，以便与一个或两个集流器连接。
总的来说，本发明提供一种热交换器，它由一列管子(用于形成热量传递管道)、两个板(管板)和两根管子(集流器)组成。通过这样的方式，热交换器的结构变得极为简单，而且还具有耐压稳定性。
图21到24是管板的实施例，这些管板材料消耗少，因而其材料成本低、重量轻。
图21中的管板2010在管的定位槽口2020和管的限位边2030之间，设有为了节省材料由开口2040形成的槽口。出于用样的原因，在图22中的管板2110在侧部设有由缺口2120形成的槽口。图23和24中的管板2210在管的定位槽口2220之间被完全分开。在这种情况下，只有借助波纹片2240来稳定管2230。
图25为热交换器2310的流道段连接模式的另一个例子，而这一连接是通过偏转板2340的导槽和偏转槽2320、2330的布置实现的。在这里，各流道段按照顺序1(向下)-2(向上)-3(向下)-4(向上)-5(向下)-6(向上)等相互连接。每个流道段可以为一个管子。但是优选的是一个管子包含有两个或多个流道段，例如流道段1、4和5或者流道段2、3和6。在这个实施例中，扁平管特别适合实现这一目的。除了图中所示的以外，当然还有其它的流道段连接模式。
图26为一个热交换器、尤其是一个蒸发器的俯视图，在其内，制冷剂从空调设备的制冷剂循环中通过制冷剂进口2401被送到与之相连的制冷剂进口管2403。在这里，进口段有一个切入式密封件，它与一个可卸下的连接头2402一起与管路系统相连。制冷剂进口管2403接入到顶管2407中，并随后连接到顶管2408和2409上。在顶管2407中，制冷剂进口管被气密或液密地封闭。这主要是通过钎焊或熔焊安装的分隔元件实现的。按照本发明，也可以通过弯曲来实现管子的封闭。
按照一个特别优选的实施方式，顶管2407、2408和2409中有一个未在图中显示的分隔元件，它一般位于顶管的中央。通过这种方式，顶管被至少分为两段，从那里制冷剂被引进到盘管2419中，然后通过盘管中的流道进入到横向分流管2410’、2410”、2411’、2411”和2412中去。从那里起，已经从经过的介质处吸收了一定程度热量的制冷剂进入到横向分流管的后部，然后又从那里进入到位于盘管2419后部的流道中。流道在末端处进入到顶管2407、2408和2409的出口段，然后通过制冷剂出口管2404回到空调设备的管路系统中。在这里制冷剂回流管有一个密封件2406和一个连接头2405，用于与管路系统的连接。热交换器上除了有与制冷剂接触的部件外，在这个实施方式中，它还有外框2416和2417。散热片在装置上的位置用2418标出。
图27为图26所示热交换器的侧视图，图中主要展示了顶管和横向分流管的优选实施方式。在这里，顶管和横向分流管的截面为圆形，同时在顶管2408和2409上各自有两条盘管2419接入。
按照这个实施例，盘管尤其是蛇形扁平管提供了顶管和横向分流管之间的连接。在蛇形盘管各段之间布置有散热片，这将改善经过的介质如空气和在盘管中流动的制冷剂之间的热传递。按照一个特别优选的实施方式，散热片在盘管的各蛇形段间也为蛇形延伸，并且热交换器的厚度范围内带有所谓的“腮”，即槽口。这些槽口主要用于制造紊流，从而改善经过的介质和散热片之间的热传递。
此外，按照图27所示，可以清楚地看出，盘管特别是扁平管插入到横向分流管或顶管中的一定深度。另外，为了使顶管或横向分流管与热交换器上被制冷剂流过的本体之间达到规定的距离，接入到顶管或横向分流管中的蛇形段末端比其它段的更长。
图28为图26和图27所示的热交换器的侧视图。图中除了外框2416，还可以看见制冷剂出口管2404和制冷剂进口管2403以及顶管2407。
图29为热交换器的一个可选实施方式，图中除了制冷剂进口管2541，还有制冷剂出口管2542、管道连接头2540和顶管2543、2545和2547。按照一个特别优选的实施方式，在图中还有分隔元件2549，它将顶管2543、2545和2547分成进口段2541’和出口段2542’。与顶管2543、2545和2547相接的盘管2553接入到横向分流管2544、2546和2548中。此外，图29还显示了外框2551和2552，以及从盘管2553中露出的散热片2518。
按照一个特别优选的实施方式，横行分流管和顶管在外部边缘通过其它的分隔元件被液密封闭。这些分隔元件与顶管、横向分流管或制冷剂进口及制冷剂出口之间优选为材料、力和/或形状上的接合。
图30为图29中所示的可选实施方式的侧视图，在图中可以看到制冷剂进口及制冷剂出口的管道连接头2640’和2640”。此外，还可以看到呈Ω形的顶管2643、2645和2647以及横向分流管2644、2646和2648。
按照一个特别优选的实施方式，管子的截面为Ω形，在瓶颈处有一凹口，可以通过它来接纳盘管。这里要特别指出的是，盘管插入到顶管或横向分流管内的一个规定深度，并且在制作热交换器过程中，为了组装部件可以将盘管同顶管或横向分流管夹在一起。按照一个特别优选的实施方式，插入深度为0.01mm到10mm，优选为0.1mm到5mm，特别优选为0.15mm到1mm。此外，顶管2645和2647以及横向分流管2644和2646有以下实施方式两根盘管接入到顶管或横向分流管的内腔。在这种形式中，顶管或横向分流管的出口侧壁与盘管的进入角度相配合，这样盘管至少在延伸时有一段与出口侧壁平行。
图31为为图30所示实施方式的左视图，在图中可以看到制冷剂进口管2641和制冷剂出口管的连接头2640’和2640”。此外，还可以看到分隔元件2649以及顶管2643的两端的分隔元件2649’和2649”。热交换器的侧面端部为外框2653。
按照一个特别优选的实施方式，图32、33和34中为盘管特别是扁平管的带有流道2773、2873、2973的结构形式2770、2870、2970，流道的水力直径为0.1到3mm，优选为0.5到2mm，特别优选为1.0到1.6mm。按照本发明，装置的开裂压力为＞300bar，这样，根据材料特性，壁厚应达到一个最低厚度。按照一个特别优选的实施方式，扁平管的外边到流道的内边之间的壁厚为0.1到0.3mm，优选的是0.15到0.25，特别优选的是1.17到2.2mm。
图32为有25个流道2773的管2770的一个可选实施方式。流道的平均水力半径约为1.0mm。管宽2775约为1.8mm，壁厚2771约为0.3mm。流道中心之间的间距2772约为1.6mm。流道2773和外壁2770之间的距离2774约为0.6mm。
图33中管2870有28个流道。流道的平均水力半径约为1.4mm。管宽2876约为2.2mm，壁厚2871约为0.3mm。流道中心之间的间距2872约为1.9mm。流道2873和外壁2870之间的距离2874约为0.6mm。
图34中扁平管2970有35个流道。流道的平均水力半径约为1.0mm。管宽2977约为1.8mm，壁厚2971约为0.3mm。流道中心之间的间距2972约为1.6mm。流道2973和外壁2970之间的距离2974约为0.6mm。
图35为热交换器的一个组件中的制冷剂流动示意图，其中示意图上的标记3100是指制冷剂进口。3101表示顶管的位置，制冷剂通过它进入到流道3102中，并在3108区内出现第一次方向改变，这是由盘管的蛇形弯曲引起的。在盘管流道中流动的制冷剂在3103区进入到横向分流管中，并从那里转到盘管反向延伸的部分，即反向延伸的流道3105。
3105段也可以同3102段一样从经过的介质如空气中吸收热量，并将其传递到制冷剂。制冷剂在顶管的出口段3106成为液体-气体混合物，并通过制冷剂排出管3107回流到如空调设备的管路系统中。
图36为顶管的侧视示意图，图中除了分隔元件3110、3111和3112，还有制冷剂进口及出口的开口3113’和3113”。按照一个特别优选的实施方式，开口3113’和3113”的中轴与顶管3114的中轴错开一段距离3115。按照本发明，这段距离为0到20mm，优选为0到10mm，特别优选为0到5mm。分隔元件3110将顶管分隔成两段3115和3116。按照顶管的布置，它们分别是制冷剂进口段和制冷剂出口段。分隔元件3111和3112将顶管与外部分隔开，在这里，分隔元件与顶管的外边之间有一段距离或与之齐平。按照另一个实施方式，顶管段还可以通过钎焊或其它焊接方法的方式来闭合。
图37为盘管的一根导管进入到顶管的可选实施方式。在图中除了顶管的两壁3120和3121，还有导管3122。按照一个特别优选的实施方式，导管的形状应与被其导入的扁平管的外形一致。按照另一个实施方式，导管的结构将能够使两个或多个扁平管进入到顶管。
图38为图37中所示顶管沿A-A线的截面图。图中的顶管基本结构为Ω形，按照本发明，这是一个特别优选的实施方式。盘管进入到顶管的导管3130内，并一直延伸到顶管内腔3132内的一个规定位置。这种实施方式提供一种可能性，即在制作组件时，各零件在实现材料上的接合之前，盘管可以通过压紧的方式与顶管连接。按照图38所示的实施方式，一个顶管的几何形状如下瓶颈区3131在盘管进入后将其压紧。
按照一个特别优选的实施方式，可以有两根或多根盘管接入到图38所示形状的顶管中。在这种情形下，盘管的布置优选地按照图30中标记2654所示结构。
图39为热交换器的透视图，在图中，除了可以看见制冷剂进口或制冷剂出口3200”外，还有顶管3201以及分隔元件3202、3203和3204。按照图中所示的实施例，在顶管3201的内径之内，分隔元件3203卡入到盘管3205上的一个凹口内。此外，顶管3201被分隔元件3203分成制冷剂进口段3207和制冷剂出口段3208。制冷剂从制冷剂进口3207经盘管流道3209进入到横向分流管3212，而这里它通过两个分隔元件3211和3212与外界隔绝。然后，在横向分流管3212中，制冷剂进入到返回的流道3210中，而它则通过盘管连接到制冷剂出口段3208。从那里制冷剂通过制冷剂出口3200”被排出。
图40为热交换器的一个可选实施方式，在这个实施方式中，制冷剂进口3200’和制冷剂出口3200”与顶管3301相连。按照这个特别优选的实施方式，顶管3301有4个分隔元件3302、3303、3304和3305，它们将顶管分成3段3306、3307和3308。制冷剂通过制冷剂进口3200’进入到顶管的第一段3306，然后经过盘管进入到横向分流段3308。从那里，制冷剂又回到顶管段3307。为了随后通过盘管回流到顶管的第3段3308，制冷剂又回到横向分流段3309。在回到顶管第3段3308后，制冷剂进入到制冷剂出口3200”，然后回流到空调设备的管路系统中。
图41为热交换器的一个可选实施方式的透视图，在这个实施方式中，横向分流管3400通过两个位于外部的分隔元件3401和3402实现闭合。
图42为一个热交换器的局部断面透视图，在图中，可以看到顶管3501、盘管3502以及散热片3503。图中特别展示了在顶管3501的内径内，盘管3502插入到顶管内腔的深度，以及制冷剂进口管上的开口3504，顶管通过这一开口与制冷剂进口管或制冷剂出口管实现流体连接。
图43为热交换器的断面透视图，在图中可以看到除了顶管3501外，还有分隔元件3507、盘管3503、制冷剂进口管3506和另一个将顶管3501分成进口段和出口段的分隔元件3508。
图44为符合本发明定义的热交换器的一个可选实施方式，其顶管3601、3602、3603和3604位于装置的一侧，而横行分流管3605、3606和3607则位于与其相对的一侧。此外，制冷剂进口管3608’和制冷剂出口管3608”接到接合器3609上，通过它，两根管子与空调设备的管路系统相连。
图45为图17中所示的热交换器的侧视图。可以在图中看到制冷剂进口管3608’和制冷剂出口管3608”的布置，这两根管子的中心线与顶管的中心线各自错开。此外，考虑到在流经热交换器之前和之后的制冷剂密度的不同，这两根管子的截面也不同。
图46为图44中所示热交换器的俯视图。图中除了有顶管3601、3602、3603和3604外，还有制冷剂进口管3608’和制冷剂出口管3608”，以及连接头3609和横向分流管3605、3606和3607。此外，顶管由分隔元件3610分成出口段3611和进口段3612。
图47中为符合本发明定义的热交换器的顶管，它除了有两根导管3701’和3701”外，还有为两个制冷剂进口管及制冷剂出口管而设的两个开口3702和3703。按照一个特别优选的实施方式，制冷剂进口管的直径小于制冷剂出口管的直径，这是因为制冷剂密度在经过作为蒸发器的热交换器蒸发后变小。
图48为图47中所示顶管的侧视图，可以特别清楚地看到两个开口3702和3703。图49为图47中所示置顶管的截面图。
图50为图47中的顶管，图中可以特别看到为制冷剂进口及制冷剂出口而设的两个开口3702和3703。
图51为符合本发明定义的顶管的另一个实施方式。在这个实施方式中，制冷剂进口管3803和制冷剂出口管3802的流体断面不同，并且有4个导管3805、3806、3807和3808通入到顶管的内腔。
图52为上述顶管的侧视图，图中盘管的导管用3807和3808标出。
图53合本发明定义的顶管的仰视图，它有4个盘管导管3805、3806、3807和3808。
图54中为图51中顶管的横断面视图，断面角度为3804，这将决定扁平管以何种方式接入到顶管的内腔中。
图55、56、57和58分别为制冷剂进口管或制冷剂出口管的不同实施方式。除了出口的布置外，这些实施例中顶管上的开口形状及其水力直径均不同。
本发明在说明时在部分地方以蒸发器为例。但需指出的是，符合本发明的热交换器也适合用于其它领域。
权利要求
1.用于汽车的热交换器，它带有管子，这些管子沿着液力上平行的流道，一方面可被第一种介质穿流而过，另一方面又可被第二种介质绕流而过，其特征在于，一个流道中两个以相反方向被穿流的流道段沿着第二种介质的主流动方向并排排列。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，平行的流道沿着第二种介质的主流动方向并排排列而无交叠。
3.根据上述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，平行的流道各自与热交换器的正面上可被第二种介质流过的部分相邻。
4.根据上述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，至少一个分配和/或集流装置与管子相连接，并且，所有的分配和/或集流装置都位于热交换器的一侧。
5.根据上述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，至少一个分配和/或集流装置包括由相互层叠的板组成的管板，其中，管的端部可与管板中的底板相连接，并且至少一个导槽和/或偏转槽由偏转板上的一个槽口形成，而且一个盖板将槽口相对于热交换器上与其相邻的部位液密地封闭。
6.根据上述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，一个分配和/或集流装置带有一个壳体和至少一个集流室。
7.根据权利要求6所述的热交换器，其特征在于，分配和/或集流装置包括一个带有槽口的底板，而管子则可以固定在槽口中。
8.根据上述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，分配和/或集流装置有至少一个制冷剂进口和至少一个制冷剂出口，它们连接到至少一个顶管中，在这种情况下，至少一个顶管被至少一个分离元件分隔成至少一个进口段和至少一个出口段，而且，至少一个被第二种介质绕流的管子接入到至少一个顶管中。
9.根据上述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，两个或多个流道段通过一个横向槽在液力上相互连接。
10.根据上述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，至少一个偏转槽将那些具有被第一种介质先后穿流的两个流道段的热量传递管道，按照规定的标准相互连接起来。
11.根据权利要求10所述的热交换器，其特征在于，两个相互连接的流道段沿着第二种介质的主流动方向并排排列。
12.根据权利要求10所述的热交换器，其特征在于，两个相互连接的流道段沿着第二种介质的主流动方向前后排列。
13.根据权利要求10到12之一所述的热交换器，其特征在于，两个相互连接的流道段布置在一个管子中。
14.根据上述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，至少一个流道中的各段的数量能被2整除，优选的是被4整除。
15.根据上述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，对于每个流道，在液力上的第一个流道段布置在一个管中，这个管位于一个管列内，其两侧均有其它管子与它相邻。
16.根据上述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，两个相邻的流道为镜像对称。
17.根据上述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，偏转槽将至少两个流道相互连接起来。
18.根据上述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，从一段到液力上位于其后的另一段，一个流道的流体断面发生变化。
19.根据权利要求18所述的热交换器，其特征在于，热交换器运转过程中第一种介质在流道内达到一定密度，沿着密度降低的方向，流道的流体端面逐步变大。
20.根据上述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，两个并排排列的流道段被布置在一个管子内，并通过一个U形的弯管互相连接。
21.根据权利要求20所述的热交换器，其特征在于，弯管的弯曲在扁平管上较短的一侧上实现。
22.根据权利要求20或21所述的热交换器，其特征在于，所有的管子都带有一个弯管。
23.根据上述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，至少一个管子有若干热量传递管道，它们被指定给不同的流道，并在相反的方向上可被穿流。
24.根据上述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，管子采用扁平管形式，并在管子之间布置波纹片。
25.汽车的空调装置，它带有至少一个供气元件，至少一个热交换器和至少一个通风道，其特征在于，该装置具有至少一个热交换器，或制冷剂蒸发器，是按照上述权利要求之一形成的。
全文摘要
本发明提供了一种热交换器，包括有管子，这些管子沿着多条液力上平行的流道被流过，所述流道由多个节段构成。
文档编号F28D1/04GK1620590SQ02828277
公开日2005年5月25日 申请日期2002年12月19日 优先权日2001年12月21日
发明者沃尔特·德穆特, 马丁·科茨, 米夏埃尔·卡尼希, 汉斯约阿西姆·克劳斯, 哈根·米蒂泰斯特拉斯, 卡尔-海因茨·施塔法, 克里斯托夫·沃尔特 申请人:贝洱两合公司