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Title:
MICRO-CHANNEL STRUCTURE FOR HEAT EXCHANGER, AND INTEGRATED TYPE MICRO-CHANNEL HEAT EXCHANGER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/178066
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a micro-channel structure for a heat exchanger, and an integrated type micro-channel heat exchanger. The micro-channel structure is formed between a plurality of layers of heat exchange plates (1) placed in a stacked manner, with a plurality of fin units (2) formed on the heat exchange plate (1), and the fin units (2) are arranged uniformly into a fin unit group (9) in the direction perpendicular to a flow direction of a fluid, and several fin unit groups (9) are alternately arranged and spaced from one another by a distance in the flow direction of the fluid; the rear part of the upstream fin unit (2) is arranged in an intermediate position between the two adjacent downstream fin units (2); the fin unit (2) is composed of at least two spaced fins (21), with the adjacent fins (21) spaced from each other by a distance; and the fluid channels between the adjacent fin units (2) and between the adjacent fins (21) form the micro-channel structure. The integrated type micro-channel heat exchanger comprises a plurality of layers of heat exchange plates (1) placed in a stacked manner, and the above-mentioned micro-channel structure is formed between the heat exchange plates (1).

Inventors:
SHI JINGZHEN (CN)
Application Number:
PCT/CN2013/076409
Publication Date:
December 05, 2013
Filing Date:
May 29, 2013
Export Citation:
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Assignee:
HANGZHOU SHENSHI HEAT EXCHANGER CO LTD (CN)
International Classes:
F28F3/04
Foreign References:
CN102706201A2012-10-03
CN102706187A2012-10-03
US7334631B22008-02-26
US20080066888A12008-03-20
JP2006170549A2006-06-29
CN101178292A2008-05-14
CN102095285A2011-06-15
CN101509736A2009-08-19
CN201973962U2011-09-14
US7334631B22008-02-26
JP2006170549A2006-06-29
Other References:
See also references of EP 2878910A4
Attorney, Agent or Firm:
SUNSHINE INTELLECTUAL PROPERTY INTERNATIONAL CO., LTD. (CN)
北京三聚阳光知识产权代理有限公司 (CN)
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Claims:
权 利 要 求 书

1. 一种换热器的微通道结构, 其特征在于: 所述微通道结构形成于多层叠置的换热板 (1) 之间, 所述换热板 (1) 上成型有多个翅片单元 (2), 所述翅片单元 (2) 沿垂直于流体 流动的方向上均匀排列成翅片单元组 (9), 若干所述翅片单元组 (9) 沿流体流动方向间 隔一段距离交错排列; 上游侧的所述翅片单元 (2) 的后端设置于下游侧的相邻两个所述 翅片单元 (2) 的中间位置; 所述翅片单元 (2) 由至少两段翅片 (21) 构成, 相邻所述 翅片 (21) 之前间隔一段距离; 相邻所述翅片单元 (2) 之间以及相邻所述翅片 (21) 之 间的流体通道形成所述微通道结构。

2. 根据权利要求 1所述的换热器的微通道结构, 其特征在于: 所述翅片单元 (2) 的外轮廓 为直线形或者曲线形。

3. 根据权利要求 1或 2所述的换热器的微通道结构, 其特征在于: 相邻的所述翅片单元组

(9) 相对流体流动方向的倾斜方向相反, 所述翅片单元 (2) 与流体流动方向之间的夹 角 45° «Ξ α «Ξ55° 。

4. 根据权利要求 1〜3中任一项所述的换热器的微通道结构, 其特征在于: 在流体流动方向 上相邻的两个所述翅片单元(2)形成一个翅片单元对(3),相邻的两个所述翅片单元(2) 在流体流动方向上的间距 a«≡2mm, 在垂直于流体流动方向上的间距 b«≡2mm; 相邻的所 述翅片单元对(3)之间在流体流动方向上的间距 2a, 相邻的所述翅片单元对(3)在垂 直于流体流动方向上的间距 2b。

5. 根据权利要求 1〜4中任一项所述的换热器的微通道结构,其特征在于:所述翅片单元(2) 沿流体流动方向上的长度 L«≡2.5mm, 沿垂直于流体流动方向的宽度 h«≡1.5mm, 所述翅 片 (21) 的厚度 δ ¾≡0.5mm。

6. 根据权利要求 1〜5中任一项所述的换热器的微通道结构, 其特征在于: 组成所述翅片单 元 (2) 的所述翅片 (21) 包括: 形成所述翅片单元 (2) 的外轮廓的主流边 (214) 以及 与所述主流边 (214) 邻接的分流边 (215), 相邻所述翅片 (21) 的所述分流边 (215) 相互平行且其间距 0.05mm«≡t«≡0.35mm, 所述分流边 (215) 与流体流动方向的夹角 0° «Ξβ «Ξ15° 。

7. 根据权利要求 1〜6中任一项所述的换热器的微通道结构,其特征在于:所述翅片单元(2) 的外轮廓呈中间段为直线的 "s"型曲线, 其由圆冠形的前端翅片(211)、 后端翅片(213) 以及设置于所述前端翅片 (211)和所述后端翅片 (213)之间的平行四边形的中间翅片 (212) 构成。

8. 根据权利要求 1〜6中任一项所述的换热器的微通道结构,其特征在于:所述翅片单元(2) 的外轮廓为直线形; 其由三个平行四边形的翅片 (21) 构成, 所述翅片 (21) 在平行四 边形的钝角边为圆弧过渡。

9. 根据权利要求 1〜8中任一项所述的换热器的微通道结构, 其特征在于: 所述微通道结构 沿流体流动方向依次为导流段 (4)、 换热段 (6) 和汇流段 (5), 所述导流段 (4) 和所 述汇流段 (5) 的相邻所述翅片单元 (2) 沿流体流动方向上的间距大于所述换热段 (6) 的相邻所述翅片单元 (2) 沿流体流动方向上的间距。

10. 根据权利要求 1〜9中任一项所述的换热器的微通道结构, 其特征在于: 所述换热板 (1) 上的所述翅片 (21) 通过光蚀刻成型。

11. 一种集成式微通道换热器, 其特征在于: 包括多层叠置的换热板 (1), 所述换热板 (1) 上成型有多个翅片单元 (2), 所述翅片单元 (2) 沿垂直于流体流动的方向上均匀排列成 翅片单元组 (9), 若干所述翅片单元组 (9) 沿流体流动方向间隔一段距离交错排列; 上 游侧的所述翅片单元 (2) 的后端设置于下游侧的相邻两个所述翅片单元 (2) 的中间位 置; 所述翅片单元 (2) 由至少两段翅片 (21) 构成, 相邻所述翅片 (21) 之前间隔一段 距离; 相邻所述翅片单元 (2) 之间以及相邻所述翅片 (21) 之间的流体通道形成微通道 结构; 垂直于所述换热板 (1) 板面方向上交替设置有工作流体微通道和制冷工质微通道 实现换热, 其中所述微通道结构的流体流动的上游设置有导流段 (4) 以及连通流体流入 管道的入口 (7), 所述微通道结构的流体流动的下游设置有汇流段 (5) 以及连通流体流 出管道的出口 (8); 多层所述工作流体微通道的所述入口 (7) 以及所述出口 (8) 各自 连通设置; 多层所述制冷工质微通道的所述入口 (7) 和所述出口 (8) 各自连通设置。

12. 根据权利要求 11所述的集成式微通道换热器, 其特征在于: 所述换热板(1)的一侧成型 有所述翅片 (21), 所述换热板 (1) 的翅片侧与相邻层的换热板 (1) 的平面侧结合形成 所述微通道结构。

13. 根据权利要求 11所述的集成式微通道换热器, 其特征在于: 所述换热板(1)的一侧成型 有所述翅片 (21), 相邻所述换热板 (1) 的所述翅片侧相互结合形成所述微通道结构。

14. 根据权利要求 11所述的集成式微通道换热器, 其特征在于: 所述换热板(1)的两侧分别 成型有所述翅片 (21), 其中, 一侧的翅片 (21) 之间形成所述工作流体微通道, 另一侧 的翅片 (21) 之间形成所述制冷工质微通道。

15. 根据权利要求 11〜14中任一项所述的集成式微通道换热器, 其特征在于: 所述翅片单元

(2)的外轮廓为直线形或者曲线形,所述翅片单元(2)与流体流动方向之间的夹角 45° «Ξ α «Ξ55° 。

16. 根据权利要求 11〜15中任一项所述的集成式微通道换热器, 其特征在于: 所述翅片单元

(2) 的外轮廓呈中间段为直线的 "s"型曲线, 其由两个所述翅片 (21) 构成, 所述翅片 (21)之间的间距 0.05mm«≡t«≡0.35mm; 所述翅片(21) 间隔边与流线方向的夹角 0° «Ξ β «Ξ15° 。

17. 根据权利要求 11〜15中任一项所述的集成式微通道换热器, 其特征在于: 所述翅片单元

(2) 的外轮廓为直线形; 其由三个平行四边形的翅片 (21) 构成, 所述翅片 (21) 在平 行四边形的钝角边为圆弧过渡。

18. 根据权利要求 11〜17中任一项所述的集成式微通道换热器, 其特征在于: 所述入口 (7) 分别设置于所述导流段 (4) 的相对两侧, 所述出口 (8) 分别设置于所述汇流段 (5) 的 相对两侧。

19. 根据权利要求 11〜18中任一项所述的集成式微通道换热器,其特征在于:所述换热板(1 ) 上的所述翅片 (21 ) 通过光蚀刻成型。

20. 根据权利要求 11〜19中任一项所述的集成式微通道换热器,其特征在于:所述换热板(1 ) 之间通过原子扩散的方法结合成一体。

Description:
一种换热器的微通道结构以及集成式微通道换 热器 技术领域 本发明涉及两种流体之间以热交换为目的的换 热部件, 具体而言, 涉及一种流线型的微 通道结构, 以及一种可以作为水和制冷工质之间进行热能 传递的集成式微通道换热器。 背景技术 目前的换热器领域里, 微通道换热器由于体积小、 重量轻, 紧凑度高, 是当今换热器研 究开发应用的新方向。

现有的用于热泵系统的微通道换热器, 几乎都是用扁平铝管型材加上制冷工质和工作 流 体的进出口来实现, 其仅限于制冷工质和空气之间的热交换用的岔 流型换热器。 例如, 中国 专利文件 CN102095285A公开的一种微通道换热器即为上述岔 流型换热器。 由于换热扁平管 为铝管型材, 型材的尺寸为定值。 对于微通道的水力学直径选择有限制, 很难选到适合于热 设计优化以后的铝管型材。 还有, 目前受生产铝管型材技术的限制, 微通道之间的壁厚不能 做到传热要求的尺寸 (要求壁厚很薄), 这样, 使用扁平管为铝管型材设计的微通道换热器就 不能成为微通道换热器技术的发展方向。

随着微加工技术的提高, 通过平板印刷术、 化学或光电蚀刻、 钻石切削以及线切割等方 式加工的金属微通道换热器成为了本领域新的 技术发展方向。 例如, 中国专利文献 CN101509736A 以及 CN201973962U 中公开的微通道换热器即属于这种换热器。 但是, 由于 加工及成型工艺的限制, 这种换热器存在热交换壁厚厚、 装配不便、 出入口的连接方式单一 等缺点。 其中, CN101509736A公开的微通道换热器由制冷工质通道 层、 隔板层、 工作流体层 三层组成换热单元叠置而成, 其需要加工三种不同形状的流体通道层再通过 原子扩散的方式 结合为整体, 装配方式复杂, 加工成本较高; CN201973962U公开的微通道换热器中制冷工质 通道与工作流体通道成型于叠置结合连接的金 属板之间, 相邻金属板至少一个侧面上交替成 型有制冷工质凹槽以及工作流体凹槽, 金属板叠置结合连接后, 制冷工质凹槽以及工作流体 凹槽分别形成制冷工质通道与工作流体通道, 由于多层金属板通过原子扩散的方式结合连接 , 为了保证换热器整体的连接强度, 金属板的结合面的宽度不能低于 0.4mm, 这就导致换热器 的热交换的壁厚较厚, 换热能力不能满足需求。 目前的大多数微通道换热器, 不论是铝扁平 管或紧凑型水与制冷工质微通道换热器, 内部通道的形式基本为方形或圆形横截面的直 通道。 虽然这种换热器的微细通道可强化换热, 但是同时带来了流体压力损失的增大, 而且这种微 通道结构也未考虑扰动对强化换热的影响。

美国专利文献 US7334631B2以及日本专利文献 JP2006170549A都公开了一种微通道换热 器, 该换热器的微通道结构交替地成型于多层叠置 的换热板之间; 换热板上成型有多个规则 排列的流线型翅片; 翅片之间形成微通道。 与直通道的换热器相比, 这种换热器强制对流传 热系数增加, 流体的压力损失减小, 但是这样的结构由于缺少催生冷凝或蒸发相变 的微细结 构, 传热性能还有待提高, 流体流动的阻力有待进一步减小。 发明内容 为此, 本发明所要解决的技术问题在于现有换热器的 微通道结构设计不合理导致流体流 动的阻力较大、 换热能力较差的问题, 进而提供一种强制对流传热系数高并且流动阻 力小的 换热器微通道结构以及集成式微通道换热器。

为解决上述技术问题, 根据本发明的一个方面, 提供了一种换热器的微通道结构, 所述 微通道结构形成于多层叠置的换热板之间, 所述换热板上成型有多个翅片单元, 所述翅片单 元沿垂直于流体流动的方向上均匀排列成翅片 单元组, 若干所述翅片单元组沿流体流动方向 间隔一段距离交错排列; 上游侧的所述翅片单元的后端设置于下游侧的 相邻两个所述翅片单 元的中间位置; 所述翅片单元由至少两段翅片构成, 相邻所述翅片之前间隔一段距离; 相邻 所述翅片单元之间以及相邻所述翅片之间的流 体通道形成所述微通道结构。

上述换热器的微通道结构中, 所述翅片单元的外轮廓为直线形或者曲线形。

上述换热器的微通道结构中, 相邻的所述翅片单元组相对流体流动方向的倾 斜方向相反, 所述翅片单元与流体流动方向之间的夹角 45 ° «Ξ α ίΞ55 ° 。

上述换热器的微通道结构中, 在流体流动方向上相邻的两个所述翅片单元形 成一个翅片 单元对, 相邻的两个所述翅片单元在流体流动方向上的 间距 a«≡2mm, 在垂直于流体流动方向 上的间距 b«≡2mm ; 相邻的所述翅片单元对之间在流体流动方向上 的间距 2a, 相邻的所述翅 片单元对在垂直于流体流动方向上的间距 2b。

上述换热器的微通道结构中, 所述翅片单元沿流体流动方向上的长度 L«≡2.5mm, 沿垂直 于流体流动方向的宽度 h 1.5mm, 所述翅片的厚度 δ 0.5mm。 上述换热器的微通道结构中, 组成所述翅片单元的所述翅片包括: 形成所述翅片单元的 外轮廓的主流边以及与所述主流边邻接的分流 边, 相邻所述翅片的所述分流边相互平行且其 间距 0.05mm«≡t«≡0.35mm ; 所述分流边与流体流动方向的夹角 0° «≡β «Ξ 15 ° 。

上述换热器的微通道结构中, 所述翅片单元的外轮廓呈中间段为直线的 " s "型曲线, 其 由圆冠形的前端翅片、 后端翅片以及设置于所述前端翅片和所述后端 翅片之间的平行四边形 的中间翅片构成。

上述换热器的微通道结构中, 所述翅片单元的外轮廓为直线形; 其由三个平行四边形的 翅片构成, 所述翅片在平行四边形的钝角边为圆弧过渡。

上述换热器的微通道结构中, 所述微通道结构沿流体流动方向依次为导流段 、 换热段和 汇流段, 所述导流段和所述汇流段的相邻所述翅片单元 沿流体流动方向上的间距大于所述换 热段的相邻所述翅片单元沿流体流动方向上的 间距。

上述换热器的微通道结构中, 所述换热板上的所述翅片优选通过光蚀刻的方 法成型。 根据本发明的另一个方面, 还提供了一种集成式微通道换热器, 包括多层叠置的换热板, 所述换热板上成型有多个翅片单元, 所述翅片单元沿垂直于流体流动的方向上均匀 排列成翅 片单元组, 若干所述翅片单元组沿流体流动方向间隔一段 距离交错排列; 上游侧的所述翅片 单元的后端设置于下游侧的相邻两个所述翅片 单元的中间位置; 所述翅片单元由至少两段翅 片构成, 相邻所述翅片之前间隔一段距离; 相邻所述翅片单元之间以及相邻所述翅片之间 的 流体通道形成微通道结构; 垂直于所述换热板板面方向上交替设置有工作 流体微通道和制冷 工质微通道实现换热, 其中所述微通道结构的流体流动的上游设置有 导流段以及连通流体流 入管道的入口, 所述微通道结构的流体流动的下游设置有汇流 段以及连通流体流出管道的出 口; 多层所述工作流体微通道的所述入口以及所述 出口各自连通设置; 多层所述制冷工质微 通道的所述入口和所述出口各自连通设置。

上述集成式微通道换热器中, 所述换热板的一侧成型有所述翅片, 所述换热板的翅片侧 与相邻层的换热板的平面侧结合形成所述微通 道结构。

上述集成式微通道换热器中, 所述换热板的一侧成型有所述翅片, 相邻所述换热板的所 述翅片侧相互结合形成所述微通道结构。

上述集成式微通道换热器中, 所述换热板的两侧分别成型有所述翅片, 其中, 一侧的翅 片之间形成所述工作流体微通道, 另一侧的翅片之间形成所述制冷工质微通道。

上述集成式微通道换热器中, 所述翅片单元的外轮廓为直线形或者曲线形, 所述翅片单 元与流体流动方向之间的夹角 45 ° «Ξ α ¾Ξ55 ° 。

上述集成式微通道换热器中, 所述翅片单元的外轮廓呈中间段为直线的 " s"型曲线, 其由 两个所述翅片构成, 所述翅片之间的间距 0.05mm«≡t«≡0.35mm ; 所述翅片间隔边与流线方向 的夹角 0° «≡β «Ξ 15 ° 。

上述集成式微通道换热器中, 所述翅片单元的外轮廓为直线形; 其由三个平行四边形的 翅片构成, 所述翅片在平行四边形的钝角边为圆弧过渡。

上述集成式微通道换热器中, 所述入口分别设置于所述导流段的相对两侧, 所述出口分 别设置于所述汇流段的相对两侧。

上述集成式微通道换热器中, 所述换热板上的所述翅片通过光蚀刻成型。

上述集成式微通道换热器中, 所述换热板之间通过原子扩散的方法结合成一 体。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下 优点:

( 1 ) 本发明的微通道结构, 翅片单元由至少两段翅片构成, 相同长度和宽度的微通道其 换热面积较直通道时增大了约 55%,相比于现有的流线型的微通道换热面积增 加 4.8%〜7.5%; 并且多段翅片的结构形式增加了与流体的接触 面积, 可以形成了更多的汽化核心, 这样更加 有利于制冷工质的相变传热; 并且, 断续的翅片结构可以增加流体的扰动, 对于低雷诺数的 流动条件, 这种扰动可以在流体阻力增加较少的前提下增 强制冷工质和工作流体之间的换热。 因此, 采用这种微通道结构的换热器的强制对流传热 系数大大提高, 换热能力增强。 (2) 本发明中组成翅片单元的翅片间隔设置, 便于流体的分流和混合, 避免了现有技术 中无间隙的流线型翅片形成的流体微通道由于 连续折线的角度引起的涡流, 从而降低流体流 动的阻力。

( 3 ) 本发明的翅片单元的外轮廓可以是直线形或曲 线形, 其均通过光蚀刻的方式加工成 型, 其可以使相邻的微通道之间的换热壁加工至厚 度低于 0.12mm, 可以进一步提高换热器的 热通过性能, 另外, 相邻两层的换热板的平面侧与翅片侧之间或者 翅片侧之间相互结合, 其 可以在保证换热器整体强度的条件下进一步大 大降低换热壁厚, 从而换热器的换热能力进一 步地提高。

(4) 为了获得本发明的微通道结构和现有技术中无 间隙翅片的微通道结构之间在流体压 力损失上的差别, 申请人应用了本发明的实施例 1、 实施例 2中微通道结构与现有的无间隙流 线型翅片形成的微通道结构进行了对比试验, 由图 13的试验结果可以看出, 应用了本发明的 微通道结构的流体压力损失 Δ Ρ降低;其中实施例 1中的微通道结构形状较现有技术中的微通 道结构压力损失 Δ Ρ降低了 30.8%, 实施例 2中的微通道结构较现有技术中的微通道结构 力 损失 Δ Ρ降低了概。

( 5 ) 本发明的集成式微通道换热器由具有工作流体 微通道的换热板和具有制冷工质微通 道的换热板构成, 只需两种结构的换热板, 相对于三层板片构成换热单元的结构, 由于板片 数量少, 装配简单, 加工成本降低。

( 6 ) 本发明的集成式微通道换热器分别在导流段和 汇流段的相对两侧设置两个入口和两 个出口, 这种设置方式, 便于用户根据不同的安装位置选择连接管路。 附图说明 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对 本发明的进一步理解, 本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明, 并不构成对本发明的不当限定。 在附图中:

图 1示出了本发明换热器的微通道结构的整体结 图;

图 2示出了本发明实施例 1部分翅片单元之间的位置结构图;

图 3示出了本发明实施例 1中单个翅片单元的结构图;

图 4示出了本发明实施例 2部分翅片单元之间的位置结构图;

图 5示出了本发明实施例 2中单个翅片单元的结构图;

图 6示出了本发明的集成式微通道换热器的立体 ;

图 7示出了本发明的集成式微通道换热器制冷工 层的换热板结构图;

图 8示出了本发明的集成式微通道换热器工作流 层的换热板结构图;

图 9示出了本发明实施例 4部分翅片单元之间的位置结构图;

图 10示出了本发明实施例 4中单个翅片单元的结构图; 图 11示出了本发明实施例 5部分翅片单元之间的位置结构图;

图 12示出了本发明实施例 5中单个翅片单元的结构图; 以及

图 13示出了本发明与现有技术的微通道结构之间 性能对比图。

图中附图标记表示为:

1-换热板, 2-翅片单元, 21-翅片, 211-前端翅片, 212-中间翅片, 213-后端翅片, 214-主 流边, 215-分流边, 3-翅片单元对, 4-导流段, 5-汇流段, 6-换热段, 7-入口, 8-出口, 9-翅片 单元组。 具体实施方式 下面将结合本发明实施例, 对本发明的技术方案进行详细的说明, 但如下实施例仅是用 以理解本发明, 而不能限制本发明, 本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互 组合, 本 发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方 式实施。

实施例 1

图 1是本发明的新型微通道结构, 其中, 所述微通道结构形成于多层叠置的换热板 1之 间, 所述换热板 1上成型有多个翅片单元 2, 所述翅片单元 2沿垂直于流体流动的方向上均匀 排列成翅片单元组 9, 多个所述翅片单元组 9沿流体流动方向上间隔一段距离交错排列; 上游 侧的所述翅片单元 2的后端设置于下游侧的相邻两个所述翅片单 2的中间位置。 本发明所 述的中间位置是指下游侧的相邻两个所述翅片 单元 2之间的任一位置, 其不仅包括所述上游 侧翅片单元 2的后端伸入下游侧的相邻翅片单元 2之间的内部, 也包括上游侧翅片单元 2的 后端在下游侧的相邻翅片单元 2之间的外部。 所述翅片单元 2由至少两段翅片 21构成, 所述 翅片 21之前间隔一段距离; 所述翅片单元 2之间以及所述翅片 21之间的流体通道形成所述 微通道结构。 因此, 本发明的换热器微通道的换热面积相比现有的 微通道换热面大大增加。

本发明所述的流体流动方向如图 1 中的 V方向所示, 其表示从微通道结构的入口到出口 的直线方向。

所述翅片单元 2的外轮廓为曲线形, 具体的, 本实施例中, 所述翅片单元 2的外轮廓为 中间段为直线的 " s"型曲线, 如图 2和图 3所示, 其由圆冠形的前端翅片 211、 后端翅片 213 以及设置于所述前端翅片 211和所述后端翅片 213之间的平行四边形的中间翅片 212构成。相 邻的所述翅片单元组 9相对流体流动方向的倾斜方向相反; 所述翅片单元 2与流体流动方向 之间的夹角 α为 50° 。

如图 2所示, 在流体流动方向上, 相邻的两个所述翅片单元 2形成一个翅片单元对 3, 其 中, 两个所述翅片单元 2在流体流动方向上的间距 a为 2mm, 在垂直于流体流动方向上的间 距 b为 lmm; 相邻的所述翅片单元对 3之间在流体流动方向上的间距为 4mm, 相邻的所述翅 片单元对 3在垂直于流体流动方向上的间距为 2mm。

如图 3所示, 所述翅片单元 2沿流体流动方向上的长度 L为 2.5mm, 沿垂直于流体流动 方向的宽度 h为 1.5mm, 所述翅片的厚度 δ为 0.35mm。

组成所述翅片单元 2的所述翅片 21包括: 形成所述翅片单元的外轮廓的主流边 214以及 与所述主流边 214邻接的分流边 215, 相邻所述翅片 21的所述分流边 215相互平行且其间距 t为 0.35mm; 所述分流边 215与流体流动方向的夹角 β为 15 ° 。

所述微通道结构沿流体流动方向依次由连通入 口段的导流段 4、换热段 5以及连通出口段 的汇流段 6组成; 所述导流段 4和所述汇流段 6的相邻翅片单元 2沿流体流动方向上的间距 大于所述换热段 5的相邻翅片单元 2沿流体流动方向上的间距。 流体由入口段流入单层板片, 进入导流段分布均匀, 在换热段完成热交换, 进入汇流段进行汇流, 再经过出口段流出。

所述换热板 1上的所述翅片 21通过光蚀刻成型。

实施例 2

图 4与图 5为本发明的另一种微通道结构, 其与实施例 1 中的微通道结构基本一致, 区 别点在于翅片单元的形状。

所述翅片单元 2的外轮廓为直线型, 具体的, 本实施例中, 所示翅片单元 2由三个平行 四边形的翅片 21构成, 所述翅片 21在平行四边形的钝角边为圆弧过渡。 这样的微通道结构 避免了连续曲线形成的涡流, 从而降低流动的阻力损失。 所述翅片单元 2 与流体流动方向之 间的夹角 α为 45 ° 。

其中, 如图 4所示, 两个所述翅片单元 2在流体流动方向上的间距 a为 lmm, 在垂直于 流体流动方向上的间距 b为 2mm; 相邻的所述翅片单元对 3之间在流体流动方向上的间距为 3mm, 相邻的所述翅片单元对 3在垂直于流体流动方向上的间距为 5mm。

如图 5所示, 所述翅片单元 2沿流体流动方向上的长度 L为 2.3mm, 沿垂直于流体流动 方向的宽度 h为 1.3mm, 所述翅片的厚度 δ为 0.5mm。

相邻所述翅片 21的所述分流边 215的间距 t为 0.2mm ; 所述分流边 215与流体流动方向 的夹角 β为 10° 。

实施例 3

本实施例的微通道结构与实施例 2基本一致, 区别点在于翅片的设置位置以及尺寸参数。 其中, 如图 4所示, 所述翅片单元 2与流体流动方向之间的夹角 α为 55 ° 。 两个所述翅 片单元 2在流体流动方向上的间距 a为 1.5mm, 在垂直于流体流动方向上的间距 b为 1.5mm ; 相邻的所述翅片单元对 3之间在流体流动方向上的间距为 3mm, 相邻的所述翅片单元对 3在 垂直于流体流动方向上的间距为 4mm。

如图 5所示, 所述翅片单元 2沿流体流动方向上的长度 L为 2mm, 沿垂直于流体流动方 向的宽度 h为 lmm, 所述翅片的厚度 δ为 0.25mm。

相邻所述翅片 21的所述分流边 214的间距 t为 0.05mm ; 所述分流边 214与流体流动方向 的夹角 β为 0° 。 在其他实施方式中, 根据不同的设计要求, 本发明所述的翅片单元 2还可以由两段、 四 段或更多段的所述翅片 21组成。 另外, 所述翅片单元的外轮廓的曲线结构, 还可以是 sin曲 线或者圆形、 椭圆形、 抛物线曲线的一部分。

实施例 4

图 6为本发明的集成式微通道换热器, 其包括: 多层叠置的换热板 1, 所述换热板 1上成 型有多个翅片单元 2, 所述翅片单元 2沿垂直于流体流动的方向上均匀排列成翅片 元组 9, 若干所述翅片单元组 9沿流体流动方向间隔一段距离交错排列; 上游侧的所述翅片单元 2的 后端设置于下游侧的相邻两个所述翅片单元 2 的中间位置; 本发明所述的中间位置是指下游 侧的相邻两个所述翅片单元 2的任一位置, 其不仅包括所述上游侧翅片单元 2的后端伸入下 游侧的相邻翅片单元 2的之间的内部, 也包括上游侧翅片单元 2的后端在下游侧的相邻翅片 单元 2的之间的外部; 所述翅片单元 2由至少两段翅片 21构成, 相邻所述翅片 21之前间隔 一段距离; 相邻所述翅片单元 2之间以及相邻所述翅片 21之间的流体通道形成所述微通道结 构; 因此, 本发明的换热器微通道的换热面积相比现有的 微通道换热面大大提高。 垂直于所 述换热板 1板面方向上交替设置有工作流体 (图 1中 B流体) 微通道和制冷工质 (图 1中 A 流体) 微通道实现换热, 其中所述微通道结构的流体流动的上游设置有 导流段 4 以及连通流 体流入管道的入口 7;所述微通道结构的流体流动的下游设置有汇 段 5以及连通流体流出管 道的出口 8 ; 多层所述工作流体微通道的所述入口 7以及所述出口 8各自连通设置; 多层所述 制冷工质微通道的所述入口 7和所述出口 8各自连通设置。

本发明所述的流体流动方向如图 7中的 V方向所示, 其表示从微通道的入口到出口的直 线方向。

本实施例中, 所述换热板 1的一侧成型有所述翅片 21 ; 所述换热板 1的翅片侧与相邻层 的换热板 1 的平面侧结合形成所述微通道结构。 所述换热板 1通过光蚀刻的方式成型, 相邻 的所述换热板 1之间通过原子扩散的方法结合成一体。 如图 7所示为其中制冷工质层的所述 换热板 1结构; 如图 8所示为其中工作流体层的所述换热板 1结构。 其中, 所述工作流体层 的所述入口 7分别设置于所述导流段 4的相对两侧, 所述出口 8分别设置于所述汇流段 5的 相对两侧, 以适应不同管路的安装位置要求。

所述翅片单元 2的外轮廓为曲线形, 具体的, 本实施例中, 所述翅片单元 2的外轮廓为 中间段为直线的 " s"型曲线, 如图 9、 图 10所示, 其由两个所述翅片 21构成, 所述翅片 21 之间的间距 t为 0.35mm ; 所述翅片 21间隔边与流线方向的夹角 β为 15 ° 。

相邻的所述翅片单元组 9相对流体流动方向的倾斜方向相反; 所述翅片单元 2与流体流 动方向之间的夹角 α为 55 ° 。

如图 9所示, 在流体流动方向上, 相邻的两个所述翅片单元 2形成一个翅片单元对 3, 其 中, 两个所述翅片单元 2在流体流动方向上的间距 a为 2mm, 在垂直于流体流动方向上的间 距 b为 lmm; 相邻的所述翅片单元对 3之间在流体流动方向上的间距为 4mm, 相邻的所述翅 片单元对 3在垂直于流体流动方向上的间距为 2mm。

如图 10所示, 所述翅片单元 2沿流体流动方向上的长度 L为 2.5mm, 沿垂直于流体流动 方向的宽度 h为 1.5mm, 所述翅片的厚度 δ为 0.5mm。 所述集成式微通道换热器的两股流体在出入口 的流动方向与换热段流动方向垂直布置。 制冷工质流体由其入口 7进入, 经过其导流段 4的分流后, 分布到具有制冷工质流体通道的 所述换热板 1的板面内, 工作流体由其入口 7进入, 经过其导流段 4的分流后, 分布到具有 工作流体通道的所述换热板 1板面内, 两股流体通过换热段 6进行热交换, 然后分别经过各 自流体的汇流段 5的汇流后, 分别由制冷工质流体的出口 8、 工作流体的出口 8流出。 工作流 体另一侧的的入口和出口备用, 以便不同连接方式的使用。

实施例 5

本实施例集成式微通道换热器与实施例 4基本一致, 区别点在于翅片单元的形状。

本实施例的所述翅片单元 2的外轮廓为直线型, 所述翅片单元 2与流体流动方向之间的 夹角 α为 45 ° 。 具体的, 本实施例中, 所述翅片单元 2由三个平行四边形的翅片 21构成, 所 述翅片 21在平行四边形的钝角边为圆弧过渡。这样的 通道结构避免了连续曲线形成的涡流, 从而降低流动的阻力损失。

其中, 如图 11所示, 两个所述翅片单元 2在流体流动方向上的间距 a为 lmm, 在垂直于 流体流动方向上的间距 b为 0.5mm; 相邻的所述翅片单元对 3之间在流体流动方向上的间距 为 3mm, 相邻的所述翅片单元对 3在垂直于流体流动方向上的间距为 2mm。

如图 12所示, 所述翅片单元 2沿流体流动方向上的长度 L为 2.3mm, 沿垂直于流体流动 方向的宽度 h为 1.3mm, 所述翅片的厚度 δ为 0.5mm。 相邻所述翅片 21的间隔边的间距 t为 0.2mm ; 所述间隔边与流体流动方向的夹角 β为 10° 。

实施例 6

本实施例集成式微通道换热器与实施例 4基本一致, 区别点在于翅片的设置位置以及尺 寸参数。

其中, 如图 11所示, 所述翅片单元 2与流体流动方向之间的夹角 α为 55 ° 。 两个所述翅 片单元 2在流体流动方向上的间距 a为 1.5mm, 在垂直于流体流动方向上的间距 b为 1.5mm ; 相邻的所述翅片单元对 3之间在流体流动方向上的间距为 3mm, 相邻的所述翅片单元对 3在 垂直于流体流动方向上的间距为 4mm。

如图 12所示,所述翅片单元 2沿流体流动方向上的长度 L为 2mm,沿垂直于流体流动方 向的宽度 h为 lmm, 所述翅片的厚度 δ为 0.25mm。 相邻所述翅片 21 的间隔边的间距 t为 0.05mm ; 所述间隔边与流体流动方向的夹角 β为 0° 。

在其他实施方式中, 根据不同的设计要求, 本发明所述的翅片单元 2还可以由四段或更 多段的所述翅片 21组成。 另外, 所述翅片单元的外轮廓的曲线结构, 还可以是 sin曲线或者 圆形、 椭圆形、 抛物线曲线的一部分。

在其他实施方式中, 所述换热板 1还可以在其中一侧成型有所述翅片 21 ; 相邻所述换热 板 1 的所述翅片侧相互结合形成其中一种流体的微 通道结构, 另一种流体的微通道结构同样 形成于上述翅片侧结合的换热板上; 两种流体通道互相交错排列后形成所述换热器 。

在其他实施方式中, 所述换热板 1还可以在两侧分别成型有所述翅片 21 ; 其中一侧的翅 片 21之间形成所述工作流体微通道, 另一侧的翅片 21之间形成所述制冷工质微通道。 多层 所述换热板 1层叠后形成所述换热器。

在其他实施方式中, 为了方便不同连接方式的使用, 所述制冷工质层的所述入口 7 分别 设置于所述导流段 4的相对两侧, 所述出口 8分别设置于所述汇流段 5的相对两侧。

以上所述仅为本发明的优选实施例而己, 并不用于限制本发明, 对于本领域的技术人员 来说, 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内, 所作的任何修改、 等 同替换、 改进等, 均应包含在本发明的保护范围之内。