本发明涉及换热装置技术领域，特别涉及一种能够适用co2冷媒的换热器。
背景技术：
co2是一种新型的环保型制冷工质，可以减少全球温室效应，可以解决化合物对环境的污染问题，具有良好的经济性和实用性。
以co2为工质的压缩式制冷循环系统可以运用于大多数制冷、制热领域。但是，这类空调系统的工作压力很高，在设计co2热交换装置时需要充分考虑该类系统的这一特点，由于其部件设计仍不成熟，导致该类系统并未大量应用。
一般来说，co2热交换器主要有管翅式、微通道、板式、套管式和管壳式，传统的co2微通道热交换器采用冷媒和空气强制对流的方式换热，换热效率较低，同时，为了满足工作压力要求，零部件的壁厚设置的较厚，壳体及接头加工较为复杂。
因此，如何改进换热器以适用co2为工质的空调系统和热泵系统，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种换热器。该换热器可延长冷却液流程，可以提高换热效率，承压能力较高。
为实现上述目的，本发明提供的一种换热器，包括壳体和换热芯体，所述换热芯体包括内部形成有冷媒流道的扁管，所述扁管具有多个相互平行的平直部和过渡连接相邻两个所述平直部的折弯部，所述扁管的至少一部分位于所述壳体内部，所述壳体内形成有冷却液流道，所述冷却液流道沿与所述扁管的平直部相平行的方向分为至少两个并排的冷却液流程，所述冷却液流道包括所述冷却液流程，相邻两个所述冷却液流程的流向相反；所述壳体在相邻两个所述冷却液流程的连接处设有中空的突出部；所述突出部位于所述扁管折弯部的上方或下方，所述突出部的内部腔体的内顶面或内底面与所述扁管之间保持一定距离，所述突出部的内部腔体连通相邻两个流向相反的所述冷却液流程。
该技术方案所提供的换热器，包括壳体和换热芯体，换热芯体的扁管的至少一部分位于壳体内部，壳体内部的冷却液流道分为至少两个冷却液流程，并在壳体上设有中空的突出部，通过突出部的腔体连通相邻的两个冷却液流程，工作时，冷却液进入壳体后，首先被分布到第一冷却液流程，在流动至对侧后，通过突出部的腔体，进入第二冷却液流程，在反向流动至对侧后，从壳体流出，在流动过程中与扁管内流过的冷媒进行热交换。由于冷却液流道分为至少两个冷却液流程，并通过突出部腔体连通，可以延长冷却液的流通路径，可以提高换热性能。
附图说明
图1为本发明实施例公开的一种换热器的轴测图；
图2为图1所示换热器的分解结构示意图；
图3为图1所示换热器的侧视图；
图4为图1所示换热器的俯视图；
图5为图4的a-a剖面图；
图6为图4的b-b剖面图；
图7为图4的c-c剖面图；
图8为图1所示换热器设有冷媒进、出口连接座一端的端部示意图；
图9为图8的d-d剖面图；
图10为图2中所示法兰板的结构示意图；
图11为图2中所示隔板的结构示意图；
图12为冷却液第一集流部的水管中心相对偏离第一冷却液流程中心位置以防止冷却液从最内侧短路的原理分析示意图。
图中：
1.壳体2.换热芯体3.安装板4.安装孔5.扁管51.平直部52.折弯部53.流通孔6.冷却液进口7.冷却液出口8.冷媒进口9.冷媒出口10.上外壳11.下外壳12.外翻边13.锯齿形凸起14.法兰板15.冷媒进口连接座16.冷媒出口连接座17.腰型沉孔18.孔道19.缺口20.内部腔体21.突出部22.进口第一集流部23.出口第二集流部24.隔板25.翻边26.翅片(简化画法)27.内顶面
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
在本文中，“前、后、左、右”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
请参考图1、图2、图3，图1为本发明实施例公开的一种换热器的轴测图；图2为图1所示换热器的分解结构示意图；图3为图1所示换热器的侧视图。
在一种具体实施例中，本发明提供的换热器为能够适用co2冷媒的换热器，其与传统的co2换热器相比，具有更高的换热效率，承压能力强，安装加工简单、重量轻、成本低。
如图所示，此换热器主要包括壳体1和换热芯体2两部分，壳体1底部设有一安装板3，安装板3的两端在前后方向上超出壳体一定距离，并开设有安装孔4，安装孔4的轴线方向无其他部件遮挡，以便于进行安装操作。
换热芯体2包括两个并排布置并一起沿蛇形路径来回连续折弯的扁管5，两个扁管5均具有多个相互平行的平直部51和多个过渡连接相邻两个平直部的变向折弯部52，其中一个扁管5为外扁管，另一个扁管5为内扁管，由于外扁管位于外侧，因此其折弯部的折弯幅度相对较大，具有端平部和连接端平部与相邻两个平直部51的弧形部，弧形部的圆心角为90°，内扁管位于内侧，因此其折弯部的折弯幅度相对较小，可以仅具有连接相邻两个平直部51的弧形部，弧形部的圆心角为180°。当然，外扁管的折弯部也可以是圆心角为180°的弧形形状，同理，内扁管的折弯部也可以具有端平部。
不难理解，扁管部分不仅可以由两个扁管5并排构成，也可以由一个扁管5按照上述方式连续折弯形成，还可以由三个或三个以上的扁管5按照上述方式并排布置并一同连续折弯形成，也就是说，扁管5的数量可以进一步增加或减少，具体可以视实际需要而定。
扁管5的结构可参见图6，在扁管截面上均匀分布有一列或多列流通孔53，形成有冷媒流道，流通孔53优选圆形，也可以是其他形状，流通孔53水力直径优选范围0.3mm～1.5mm，优选孔心距0.5mm～2.5mm，优选扁管宽度20mm～60mm，且在宽度方向上，扁管部分也可用两个或多个扁管5并排实现，也就是说，在图示的纵向方向上，可以布置两层或两层以上的扁管5。
由于扁管5连续折弯呈蛇形，因此，所形成的冷媒流道相应地具有多个流程，扁管5每折弯一次，便增加一个反向的流程，图中所示的扁管5一共有七个折弯部，形成有八个流程，以提高换热效率。
折弯呈蛇形的扁管5容纳在壳体1内部，壳体1内部形成冷却液流道，用于通入冷却液与扁管5进行热量交换，扁管5占据壳体1内部一部分空间，扁管5外部为冷却液流道的一部分，扁管5的平直部51之间、扁管5的折弯部52之间、以及扁管5与壳体1的内表面之间均形成冷却液流道，平直部51之间形成的冷却液流道以及平直部51与壳体1侧壁之间形成的冷却液流道中设有翅片26，以强化传热效果，除了翅片26之外，冷却液流道也可以设计表面波纹式强化传热结构或点波式强化传热结构。
扁管5的冷媒流道与冷却液流道相互隔离，换热器的冷却液进口6和冷却液出口7设置于壳体1的同一侧(前侧顶部)，换热器的冷媒进口8和冷媒出口9也设置于壳体1的同一侧(后侧端部)，冷媒进口8和冷媒出口9也可以设置于异侧，冷却液进口6和冷却液出口7也可以设置于换热器的四角位置之一，较为灵活，而且，冷却液或冷媒可以从壳体1上方进入，从壳体1下方流出。
壳体1包括上外壳10和下外壳11，上外壳10和下外壳11设有卡扣结构并焊接连接，换热芯体2组装好之后装入壳体1，然后放入隧道炉或真空炉进行焊接。
具体地，上外壳10和下外壳11设有焊接连接的外翻边12，其中，上外壳10的三个外翻边上设有锯齿形凸起13，当上外壳10与下外壳11组装好之后，在进行焊接之前，通过压装工具，可以使锯齿形凸起13从外侧包扣在下外壳11的外翻边12上，直接将换热器组装成一体件，简化了焊接工装，同时保证了上、下外壳接触平齐，提高焊接质量，多个锯齿形凸起13的设置可以方便压平工艺的实现。
请一并参考图10，图10为图2中所示法兰板的结构示意图。
如图所示，上外壳10与下外壳11组装后，其扁管引出端为开口端，此开口端设有法兰板14，上、下外壳与法兰板14的贴合面焊接连接，扁管5的端部穿过法兰板14与法兰板上的冷媒进口连接座15和冷媒出口连接座16相连通。
上、下外壳的焊缝所在的平面垂直于上、下外壳与法兰板14的焊缝所在的平面，两道相互垂直面的焊接，形成了冷却液流道与外界的隔离，构成了密封的壳体1，可承受co2冷媒在运行时产生的高压，不会发生泄漏现象。
法兰板14的外表面上用于穿出扁管5的孔为腰型沉孔17，冷媒进、出口连接座呈倒置的“l”形，两者左右对称分布地设置在法兰板14的外表面上，其竖向部分设有用于通入、引出冷媒的孔道18，并在与法兰板14相贴合的一面上分别设有两个用于插入扁管5的插孔，扁管5从壳体1内部引出后插入冷媒进、出口连接座一定距离，与冷媒进、出口连接用于通入、引出冷媒的孔道18相连通，冷媒进、出口连接座的横向部分还设有一个纵向的通孔和一个沉孔，法兰板14上的腰型沉孔17的孔深等于焊接时所使用焊环的线径，组装后能够与冷媒进、出口连接座形成容纳焊环的腔体，在焊接时可防止焊料四处乱流，确保焊料流入间隙保证焊缝质量，提高抗压能力。
焊接后，扁管5与冷媒进、出口连接座焊接连接，扁管5与与法兰板14焊接连接，并且，冷媒进、出口连接座与法兰板14也焊接连接。这种扁管-连接座-法兰板三者互相焊接的结构，可有效提升抗压能力，防止高压co2冷媒从扁管引出部位泄漏。
此外，法兰板14的上边缘和下边缘在中间位置分别设有一道缺口19，其中下边缘的缺口长度大于上边缘的缺口长度，上、下外壳端口部位的边缘上分别设有压弯后能够从缺口19处包扣法兰板14的锯齿形凸起13。
由于在焊接的基础上，增加了外翻边12形成的焊接面，所以加强了焊接后壳体的强度，而且，因为卡扣结构的存在，换热器在进炉焊接之前的自身相对位置已固定，可以节约焊接工装的投入，省去了固定壳体外围和法兰板14的工装，实现加强焊接、自固定、免焊接工装的目的。
壳体1内部的冷却液流道沿与扁管5的平直部相平行的方向分为两个并排的冷却液流程，两个冷却液流程在左右方向上的宽度大体相同，流向相反，壳体1设有突出部21，两个冷却液流程在变向处通过突出部21的内部腔体20相导通。
请继续参考图4至图9，图4为图1所示换热器的俯视图；图5为图4的a-a剖面图；图6为图4的b-b剖面图；图7为图4的c-c剖面图；图8为图1所示换热器设有冷媒进、出口连接座一端的端部示意图；图9为图8的d-d剖面图。
如图所示，壳体1在两个冷却液流程的变向处设有中空的突出部21，此突出部21设于上外壳10，位于扁管5变向处的上方，其内部腔体20过渡连通两个冷却液流程。
内部腔体20具有向下面向扁管5的敞口部位，敞口部位的一半与第一冷却液流程在尾端相导通，敞口部位的另一半与第二冷却液流程在首端相导通，冷却液从第一冷却液流程经过内部腔体20之后流入第二冷却液流程，流向发生180°的转变，即两个冷却液流程的流向相反。
内部腔体20在扁管5上方横向延伸，其投影大体呈矩形，并在投影方向上与所导通的两个冷却液流程的扁管折弯部52和部分平直部51重合(见图9)，即扁管5的靠近突出部21的折弯部在壳体1的突出部21所在一侧的投影位于突出部21，扁管5的靠近突出部21的平直部在壳体1的突出部21所在一侧的投影的至少一部分位于突出部21。这样，可以将第一冷却液流程内的所有流道与第二冷却液流程内的所有流道全部导通，避免出现未导通的“死流道”区域。
突出部21的大小与冷却液进、出口孔径成正比，其内部腔体20的横截面面积比冷却液进、出口接管横截面面积稍大，而且，突出部21不仅可以设置在上外壳10上，也可以设置在下外壳11上，若设有多个冷却液流程，则还可以将一部分突出部21设置在上外壳10上，将另一部分突出部21设置在下外壳11上，突出部21不仅可以是矩形，还可以是其他形状，例如异形形状，等等。
壳体1设有中空的进口第一集流部22和中空的出口第二集流部23，进口第一集流部22和出口第二集流部23位于壳体1相对于突出部21的一侧，扁管5的靠近进口第一集流部22的折弯部在壳体1的进口第一集流部22所在一侧的投影位于进口第一集流部22，扁管5的靠近出口第二集流部23的折弯部在壳体1的出口第二集流部23所在一侧的投影位于出口第二集流部23，扁管5的靠近进口第一集流部22的平直部在壳体1的进口第一集流部22所在一侧的投影的至少一部分位于进口第一集流部22，扁管5的靠近出口第二集流部23的平直部在壳体1的出口第二集流部23所在一侧的投影的至少一部分位于出口第二集流部23。
从图5、图7、图9可以看出，扁管5连续折弯并装入壳体1内部之后，其前端的折弯部52与壳体1前壁的内表面之间留有较小的间距，其后端的折弯部52与法兰板14的内表面之间几乎贴合在一起，其顶部与壳体1的内顶面之间几乎贴合在一起，其底部与壳体1的内底面之间也几乎贴合在一起，由扁管5在壳体内部划分形成的各流道在横向上仅通过较小的间隙相连通，几乎是相互隔离的，因此，壳体的进口第一集流部22所对应的所有流道，在通过进口第一集流部22横向连通后，即可形成第一冷却液流程，冷却液通过进口第一集流部22可流入第一冷却液流程的各流道中，壳体1的出口第二集流部23所对应的流道，在通过出口第二集流部23横向连通后，即可形成第二冷却液流程，从第二冷却液流程各流道流出的冷却液可流向出口第二集流部23，并最终从冷却液出口7往外流出。
壳体1在进口第一集流部22和出口第二集流部23中间设置了用于分隔的肋，由此可以保证入口的冷却液只进入第一冷却液流程，出口的冷却液只来源于第二冷却液流程。
为了保证第一冷却液流程和第二冷却液流程相互分隔，避免冷却液在不同流程之间的短路，还可以在换热芯体中间插入隔板24。
壳体1内部在相邻两个所述冷却液流程的分隔处设有隔板24，隔板24与扁管5的平直部51相平行，相邻两个冷却液流程位于隔板24两侧，隔板24与壳体1的内壁焊接固定，隔板21的至少一部分位于进口第一集流部22和出口第二集流部23之间的区域。
隔板24插入冷却液流程分隔处的两个扁管平直部之间，其上、下边缘分别与壳体1内表面的上、下表面连接，其前侧边缘与壳体1内表面的侧壁连接，后侧边缘与扁管5的折弯部52之间留有一定间距，隔板24靠近突出部21的一侧与突出部21的内顶面27之间保持一定距离。如果突出部21设在下壳体11上，则隔板24靠近突出部21的一侧与突出部21的内底面之间保持一定距离。
请一并参考图11，图11为图2中所示隔板的结构示意图。
如图所示，隔板24的上、下边缘和前侧边缘均设有形成焊接面的翻边25，并通过翻边25与壳体1内表面焊接连接，通过翻边25可以增加焊接面的面积，在实现隔板功能的前提下，增加了壳体内部承压能力，实现壳体1扛内压强度的提升。
若冷却液使用三流程甚至更多流程，则进口第一集流部22、出口第二集流部23和突出部21可设置相应数量的肋板、隔板进行分隔。
请一并参考图12，图12为冷却液第一集流部的水管中心相对偏离第一冷却液流程中心位置以防止冷却液从最内侧短路的原理分析示意图。
如图所示，壳体1设有冷却液进口6和冷却液出口7，冷却液进口6设有进口第一集流部22，冷却液进口6的中心向外偏离进口第一集流部22的中心，即图中所示的距离a大于距离b；同样地，冷却液出口7设有出口第二集流部23，冷却液出口7的中心向外偏离出口第二集流部23的中心。
见图7，进口第一集流部22的腔呈从冷却液进口6向壳体内部逐渐扩大的腔体形状，内部圆润渐变过渡，其靠近出口第二集流部23一侧的内壁的斜率小于远离出口第二集流部23一侧的内壁的斜率；同样地，出口第二集流部23的腔呈从壳体内部向冷却液出口7逐渐缩小的腔体形状，其靠近进口第一集流部22一侧的内壁的斜率小于远离进口第一集流部22一侧的内壁的斜率。
如此设置，靠近隔板24的流通通道小，流阻大，减少了从最内侧短路的水流(如箭头所示)，使得冷却液能够往外侧流动，实现了水路在流程内更为均匀的分布。
上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，冷媒流道可以是其他微通道结构，或者，使用一体式壳体1(如3d打印壳体)与法兰板14焊接或铆接，又或者，冷却液逆向流动或冷媒逆向流动等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。
该换热器不仅可以延长冷却液的流通路径，在相同流量下，增加冷却液的流速，使冷却液的换热系数得到增加，显著提高换热效率，而且，通过将进口第一集流部22和出口第二集流部23偏心设置，可以使冷却液分布会更加均匀，通过扁管-法兰板-连接座三重焊接、隔板翻边、壳体相互垂直的两圈焊接、以及壳体的锯齿形凸起卡扣，可以提升换热器承受co2冷媒高压的能力，保证密封性能，避免出现泄漏现象，与单纯通过增加零部件壁厚来提高承压能力的技术方案相比，具有体积小、重量轻、成本低等优点。
以上对本发明所提供的换热器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
1.一种换热器，包括壳体和换热芯体，所述换热芯体包括内部形成有冷媒流道的扁管，所述扁管具有多个相互平行的平直部和过渡连接相邻两个所述平直部的折弯部，所述扁管的至少一部分位于所述壳体内部，所述壳体内形成有冷却液流道，其特征在于，所述冷却液流道沿与所述扁管的平直部相平行的方向分为至少两个并排的冷却液流程，所述冷却液流道包括所述冷却液流程，相邻两个所述冷却液流程的流向相反；所述壳体在相邻两个所述冷却液流程的连接处设有中空的突出部；所述突出部位于所述扁管折弯部的上方或下方，所述突出部的内部腔体的内顶面或内底面与所述扁管之间保持一定距离，所述突出部的内部腔体连通相邻两个流向相反的所述冷却液流程。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述扁管的靠近所述突出部的折弯部在所述壳体的突出部所在一侧的投影位于所述突出部，所述扁管的靠近所述突出部的平直部在所述壳体的突出部所在一侧的投影的至少一部分位于所述突出部。
3.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述壳体设有中空的第一集流部和中空的第二集流部，所述第一集流部和第二集流部位于所述壳体相对所述突出部的一侧，所述扁管的靠近所述第一集流部的折弯部在所述壳体的第一集流部所在一侧的投影位于所述第一集流部，所述扁管的靠近所述第二集流部的折弯部在所述壳体的第二集流部所在一侧的投影位于所述第二集流部，所述扁管的靠近所述第一集流部的平直部在所述壳体的第一集流部所在一侧的投影的至少一部分位于所述第一集流部，所述扁管的靠近所述第二集流部的平直部在所述壳体的第二集流部所在一侧的投影的至少一部分位于所述第二集流部。
4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述第一集流部设置有冷却液进口，所述第二集流部设置有冷却液出口，所述第一集流部的腔呈从所述冷却液进口向所述壳体内部逐渐扩大的腔体形状，所述第二集流部的腔呈从所述壳体内部向所述冷却液出口逐渐缩小的腔体形状，所述冷却液进口的中心向外偏离所述第一集流部的中心，所述第一集流部靠近所述第二集流部一侧的内壁的斜率小于远离所述第二集流部一侧的内壁的斜率，所述冷却液出口的中心向外偏离所述第二集流部的中心，所述第二集流部靠近所述第一集流部一侧的内壁的斜率小于远离所述第一集流部一侧的内壁的斜率。
5.根据权利要求3或4所述的换热器，其特征在于，所述平直部位于所述第一集流部、第二集流部和突出部的投影的面积小于其余部分的面积。
6.根据权利要求1至5任一项所述的换热器，其特征在于，所述壳体内设有隔板，相邻两个所述冷却液流程位于所述隔板两侧，所述隔板与所述扁管的平直部相平行，所述隔板与所述壳体的内壁焊接固定，所述隔板的至少一部分位于所述壳体内的所述第一集流部和第二集流部之间的区域。
7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述隔板插入位于冷却液流程分隔处的所述扁管的平直部之间，所述隔板的靠近所述第一集流部和第二集流部的侧向边缘与所述壳体内表面的侧壁连接，所述隔板的靠近所述突出部的侧向边缘与所述扁管的折弯部之间留有间距，所述隔板靠近所述突出部一侧与所述突出部的内顶面或内底面之间保持一定距离。
8.根据权利要求7所述的换热器，其特征在于，所述隔板的与所述壳体的内壁连接的侧向边缘均设有翻边，所述翻边与所述壳体的内壁焊接连接，所述壳体包括上外壳和下外壳，所述上外壳和下外壳设有多个卡扣结构并焊接连接。
9.根据权利要求8所述的换热器，其特征在于，所述上外壳和下外壳设有焊接连接的外翻边，所述卡扣结构包括位于所述上外壳或下外壳外翻边上的锯齿形凸起，所述锯齿形凸起从外侧包扣所述下外壳或上外壳的外翻边。
10.根据权利要求1至9任一项所述的换热器，其特征在于，所述换热器设有法兰板，所述法兰板封盖所述壳体的开口端，所述壳体与法兰板的贴合面焊接连接，所述法兰板设有与所述扁管相配合的腰型沉孔，所述扁管的一端伸入所述沉孔，所述扁管与所述沉孔的内壁之间焊接固定，所述换热器设有冷媒进、出口连接座，所述冷媒进、出口连接座设置有冷媒进、出口，所述冷媒进、出口连接座与所述法兰板焊接固定，所述冷媒进口与所述扁管的一端连通，所述冷媒出口与所述扁管的另一端连通；所述扁管包括并排布置并一同折弯以形成所述平直部和折弯部的两根或多根扁管。
技术总结