本發(fā)明總體涉及熱交換器，并且更具體地，涉及具有多端口擠出件和彎曲構(gòu)型的微通道熱交換器。

制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是熟知的。采用制冷劑蒸汽壓縮循環(huán)的空調(diào)器和冷卻器通常用于對供應(yīng)到建筑物的氣候受控區(qū)的空氣進(jìn)行冷卻，或進(jìn)行冷卻和加熱兩者。常規(guī)地，這些制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)包括以制冷劑流動連通的方式連接以形成閉合制冷劑回路的壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹裝置以及蒸發(fā)器。

在一些制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)中，冷凝器和蒸發(fā)器中的一個是平行管熱交換器。此類熱交換器具有由在入口集管與出口集管之間以平行關(guān)系延伸的多個管提供的多個平行制冷劑流動路徑。通常使用扁平的、矩形或橢圓形狀的多通道管。每個多通道管具有在管的長度上以平行關(guān)系縱向延伸的多個流動通道，每個通道提供小橫截面流動面積的制冷劑流動路徑。入口集管從制冷劑回路接收制冷劑，并且將此制冷劑流分布在穿過熱交換器的多個流動路徑中。當(dāng)制冷劑流離開相應(yīng)的流動路徑時，出口集管收集制冷劑流，并且將所收集的流引導(dǎo)回到制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)。

在某些應(yīng)用中，需要將平行管熱交換器裝配到特定尺寸的外殼中，以使空調(diào)系統(tǒng)的占地面積最小化。在其他應(yīng)用中，需要將平行管熱交換器裝配到特定尺寸的氣流管道中。在此類情況下，可能需要使平行管熱交換器彎曲或成形以適應(yīng)這些限制，同時確保對氣候受控區(qū)進(jìn)行冷卻或加熱的能力未減弱。使平行管熱交換器彎曲并成形的一個實(shí)踐涉及使熱交換組件圍繞圓柱體彎曲。在此工藝期間，將力施加到組件的一側(cè)以使所述組件圍繞圓柱體的局部彎折部分纏繞，以便提供使組件彎曲的均勻且可再現(xiàn)的方法。

此方法的一個問題是復(fù)合的多端口擠出式(MPE)微通道熱交換器比規(guī)則的MPE多通道熱交換器顯著更硬，并且因此更難以彎曲。此外，具有較大容積的較新的制冷系統(tǒng)可能需要復(fù)合的熱交換器結(jié)構(gòu)，其類似于并排布置并且在端部接合的兩塊平板。這種結(jié)構(gòu)不能在沒有嚴(yán)重?fù)p壞的情況下容易地彎曲，除非使用大的彎曲半徑，這導(dǎo)致熱交換器太大而無法裝配在期望的特定尺寸的包殼內(nèi)。

發(fā)明概述

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，提供一種熱交換器，所述熱交換器包括第一歧管以及與所述第一歧管分開的第二歧管。多個熱交換管段以間隔的平行關(guān)系布置并且以流體方式聯(lián)接第一歧管和第二歧管。所述多個管段中的每個包括第一熱交換管和第二熱交換管，第一熱交換管和第二熱交換管至少部分地由在其間延伸的腹板連接。所述多個熱交換管段包括限定熱交換管段的第一區(qū)段和第二區(qū)段的彎曲部。第一區(qū)段布置成與第二區(qū)段成一定角度。多個第一翅片從所述熱交換管段的第一區(qū)段延伸，并且多個第二翅片從所述熱交換管段的第二區(qū)段延伸。

除上述特征中的一個或多個之外，或者作為替代方案，在其他實(shí)施方案中，所述彎曲部圍繞布置成垂直于所述熱交換管段的縱軸的軸線纏繞。

除上述特征中的一個或多個之外，或者作為替代方案，在其他實(shí)施方案中，每個熱交換管段的彎曲部包括輕微扭曲。

除上述特征中的一個或多個之外，或者作為替代方案，在其他實(shí)施方案中，所述多個第一熱交換器管和所述多個第二熱交換器管中的每個是具有形成于其中的多個離散流動通道的微通道管。

除上述特征中的一個或多個之外，或者作為替代方案，在其他實(shí)施方案中，所述多個第一熱交換器管和所述多個第二熱交換器管是基本上相同的。

除上述特征中的一個或多個之外，或者作為替代方案，在其他實(shí)施方案中，所述多個第一熱交換器管和所述多個第二熱交換器管是不同的。

除上述特征中的一個或多個之外，或者作為替代方案，在其他實(shí)施方案中，所述多個第一翅片和所述多個第二翅片中的至少一個安裝到所述熱交換管段的表面。

除上述特征中的一個或多個之外，或者作為替代方案，在其他實(shí)施方案中，所述多個第一翅片和所述多個第二翅片中的至少一個與所述熱交換管段的表面一體形成。

除上述特征中的一個或多個之外，或者作為替代方案，在其他實(shí)施方案中，所述多個第一翅片和所述多個第二翅片是基本上相同的。

除上述特征中的一個或多個之外，或者作為替代方案，在其他實(shí)施方案中，所述多個第一翅片和所述多個第二翅片是不同的。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方案，提供一種使熱交換器彎曲的方法，所述熱交換器具有以間隔的平行關(guān)系布置并且以流體方式聯(lián)接第一歧管和第二歧管的多個熱交換管段。所述多個管段中的每個至少包括至少部分地由腹板連接的第一熱交換器管和第二熱交換器管。所述方法包括將至少一個間隔件安置在相鄰的熱交換管段之間的彎曲部分處。所述多個熱交換管段圍繞布置成垂直于所述熱交換管段的縱軸的軸線彎曲，以便實(shí)現(xiàn)期望的角度。移除所述至少一個間隔件。

除上述特征中的一個或多個之外，或者作為替代方案，在其他實(shí)施方案中，所述彎曲部分限定每個熱交換管段的第一區(qū)段和第二區(qū)段，并且所述期望的角度是在所述第一區(qū)段與所述第二區(qū)段之間測量的。

除上述特征中的一個或多個之外，或者作為替代方案，在其他實(shí)施方案中，所述至少一個間隔件由非導(dǎo)電的半剛性塑料形成。

附圖簡述

在說明書的結(jié)論處的權(quán)利要求書中具體指出并明確要求保護(hù)被認(rèn)為是本發(fā)明的主題。通過以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述可明白本發(fā)明的上述和其他特征及優(yōu)點(diǎn)，在附圖中：

圖1是制冷系統(tǒng)的蒸汽制冷循環(huán)的實(shí)例的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的微通道熱交換器在彎曲操作之前的側(cè)視圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的微通道熱交換器的管段的橫截面圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的微通道熱交換器的管段的橫截面圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的微通道熱交換器的透視圖；并且

圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的微通道熱交換器的彎曲部的透視圖。

詳細(xì)描述參考附圖通過舉例的方式來解釋本發(fā)明的實(shí)施方案以及優(yōu)點(diǎn)和特征。

詳細(xì)描述

現(xiàn)在參考圖1，示意性地示出空調(diào)系統(tǒng)的蒸汽壓縮或制冷循環(huán)20。示例性的空調(diào)系統(tǒng)包括但不限于：例如分離式、柜式、冷卻器式和屋頂式系統(tǒng)。制冷劑R被配置來循環(huán)通過蒸汽壓縮循環(huán)20，以使得制冷劑R在低溫和低壓下被蒸發(fā)時吸收熱量并且在較高的溫度和壓力下冷凝時釋放熱量。在此循環(huán)20內(nèi)，制冷劑R沿如箭頭所指示的逆時針方向流動。壓縮機(jī)22從蒸發(fā)器24接收制冷劑蒸汽并將所述制冷劑蒸汽壓縮至較高的溫度和壓力，然后相對較熱的蒸汽穿行到冷凝器26，在冷凝器26中所述蒸汽通過與冷卻介質(zhì)(未示出) (諸如空氣或水)的熱交換關(guān)系而被冷卻并冷凝至液體狀態(tài)。液體制冷劑R然后從冷凝器26穿行到膨脹裝置28，其中制冷劑R在穿行到蒸發(fā)器24時會膨脹至低溫兩相的液體/蒸汽狀態(tài)。低壓蒸汽然后返回到壓縮機(jī)22，在壓縮機(jī)22中重復(fù)所述循環(huán)。必須理解，圖1中所描繪的制冷循環(huán)20是HVAC&R系統(tǒng)的簡化表示，并且所述示意圖中可包括本領(lǐng)域中已知的許多增強(qiáng)和特征。

現(xiàn)在參考圖2，更詳細(xì)地示出被配置用于在蒸汽壓縮系統(tǒng)20中使用的熱交換器30。熱交換器30可在蒸汽壓縮系統(tǒng)20中用作冷凝器24或蒸發(fā)器28。熱交換器30包括：第一歧管或集管32；與第一歧管32間隔開的第二歧管或集管34；以及多個管段36，所述多個管段36以間隔的平行關(guān)系在第一歧管32與第二歧管34之間延伸并且連接第一歧管32和第二歧管34。在示出的非限制性實(shí)施方案中，第一集管32和第二集管34大體上豎直取向，并且熱交換管段36在兩個集管32、34之間大體上水平延伸。然而，其他構(gòu)型，諸如第一集管32和第二集管34基本上水平布置的構(gòu)型也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

如圖3和圖4的橫截面所示，在第一歧管32與第二歧管34之間延伸的多個管段36中的每個是多端口擠出式(MPE)管段36，并且至少包括第一熱交換管38和第二熱交換管40，第一熱交換管38和第二熱交換管40由至少部分地在其間延伸的腹板42連接。在一個實(shí)施方案中，布置在最外部的管段36處的腹板42包括多個開口。多個第二熱交換管40的寬度可基本上等于或不同于多個第一熱交換管38的寬度。雖然如圖3所示，第二熱交換管40比第一熱交換管38寬，但是多個第一熱交換管38等于或?qū)捰诙鄠€第二熱交換管40的其他構(gòu)型在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

每個熱交換管38、40的內(nèi)部流動通路可由內(nèi)壁劃分成多個離散流動通道44a、44b，所述多個離散流動通道44a、44b在管段36的長度上延伸，并且在相應(yīng)的第一歧管32與第二歧管34之間建立流體連通。第一熱交換管38的內(nèi)部流動通路可劃分成與第二熱交換管40的內(nèi)部流動通路不同數(shù)量的離散流動通道44。流動通道44a、44b可具有任何形狀的橫截面，例如像圓形橫截面、矩形橫截面、梯形橫截面、三角形橫截面或另一非圓形橫截面。包括離散流動通道44a、44b的多個熱交換管段36可使用已知技術(shù)(例如像擠出)來形成。

每個第一熱交換管38和第二熱交換管40具有相應(yīng)的前緣46a、46b，后緣48a、48b，第一表面50a、50b，以及第二表面52a、52b (圖3)。每個熱交換管38、40的前緣46a、46b相對于穿過熱交換器30的氣流A位于其相應(yīng)的后緣48a、48b的上游。

現(xiàn)在參考圖5，熱交換器30的每個管段36包括至少一個彎曲部60，以使得熱交換器30具有關(guān)于氣流A的多通路構(gòu)型。彎曲部60大體上圍繞基本上垂直于管段36的縱軸或離散流動通道44a、44b延伸的軸線形成。在示出的實(shí)施方案中，彎曲部60是帶狀折疊的；然而，其他類型的彎曲部在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在示出的非限制性實(shí)施方案中，彎曲部60在相對的第一歧管32與第二歧管34之間的管段36的接近中點(diǎn)處形成。

彎曲部60至少部分地限定多個管段36中的每個的第一區(qū)段62和第二區(qū)段64。如圖所示，彎曲部60可形成為使得每個管段36的第一區(qū)段62相對于第二區(qū)段64成鈍角定位?？商娲鼗虺酥?，彎曲部60還可形成為使得第一區(qū)段62布置成與第二區(qū)段64成銳角或基本上平行于第二區(qū)段64。彎曲部60允許形成具有常規(guī)的A型線圈或V型線圈形狀的熱交換器30。

如先前陳述的，由于其中形成的彎曲部60，熱交換器30包括多通路構(gòu)型。例如，在管段36的第一區(qū)段62內(nèi)的第一熱交換器管38和第二熱交換器管40中的一個或兩者可限定第一通路，并且在相同管段36或不同管段36的第二區(qū)段64內(nèi)的第一熱交換器管38和第二熱交換器管40中的一個或兩者可限定隨后的通路。任何多通路流動構(gòu)型都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在一個實(shí)施方案中，在相同的第一區(qū)段62或第二區(qū)段64內(nèi)的第一熱交換器管38和第二熱交換器管40被配置成在熱交換器30的制冷劑流動路徑內(nèi)的不同通路。

再次參考圖2-4，多個第一翅片70從每個管段36的第一區(qū)段62延伸，并且多個第二翅片72從每個管段36的第二區(qū)段64延伸。在示出的非限制性實(shí)施方案中，沒有翅片布置在多個管段36的彎曲部60內(nèi)。多個第一翅片70和第二翅片72可以是基本上相同的，或者可替代地，可以是不同的。如圖4所示，管段36的第一區(qū)段62的翅片70可與管段36一體形成，例如像在腹板42中形成并且延伸到穿過熱交換器30的氣流A的路徑中的散熱孔。

可替代地，翅片72可安裝到管段36的第二區(qū)段64的表面(圖3)。第一翅片70和第二翅片72可由以帶狀蛇形形式緊密折疊的翅片材料形成，從而提供大體上正交于扁平化管段36延伸的多個緊密間隔翅片。在圖3所描繪的非限制性實(shí)施方案中，每個折疊翅片72從第一熱交換管38的前緣46a延伸到相鄰的第二熱交換管40的后緣48b。然而，在其他實(shí)施方案中，翅片70、72可僅在管段36的寬度的一部分上延伸。

在多個管段36內(nèi)的一種或多種流體與氣流A之間的熱交換通過熱交換管36的外表面48、50發(fā)生，并且還通過翅片70、72的熱交換表面發(fā)生，所述外表面48、50共同形成初級熱交換表面，所述翅片70、72的熱交換表面形成次級熱交換表面。

現(xiàn)在參考圖6，為了防止管段36在彎曲工藝期間變形，非導(dǎo)電的半剛性塑料間隔件74定位在未彎曲的熱交換器30 (圖2)的相鄰管段36之間，具體地定位在未彎曲的熱交換器30的不具有從其延伸的翅片的彎曲部分60中。當(dāng)?shù)谝粎^(qū)段62和第二區(qū)段64布置成相對于彼此成期望的角度時，彎曲工藝完成，然后移除間隔件74。間隔件74旨在防止在彎曲部60形成之后管段36塌縮以及另外結(jié)構(gòu)損失。當(dāng)彎曲部朝向第一區(qū)段62和第二區(qū)段64前進(jìn)時，彎曲部60包括輕微扭曲以使第一集管32和第二集管34對齊。因此，使熱交換器30彎曲所需要的力顯著減小，并且避免了對熱交換器30的損壞。

本文所描述的使多端口擠出式(MPE)微通道熱交換器30彎曲的方法導(dǎo)致具有減小的彎曲半徑的熱交換器30。因此，熱交換器30可適于裝配在由現(xiàn)有的空調(diào)和制冷系統(tǒng)限定的特定尺寸的包殼內(nèi)。

雖然本發(fā)明已參考如附圖所示的示例性實(shí)施方案進(jìn)行了具體展示和描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，可在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下進(jìn)行各種修改。因此，希望本公開不限于所公開的具體實(shí)施方案，而是本公開將包括落在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的所有實(shí)施方案。具體地，類似的原理和比率可擴(kuò)展到屋頂式應(yīng)用和直立柜式單元。