CN101111735A - 微流道热交换器的集管 - Google Patents

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Abstract

一种热交换器，该热交换器包括在彼此以定距离隔开的入口集管与出口集管之间延伸的多个多流道热交换管。每个热交换管具有限定出分立的流动通路的多个流动通道，这些通路以平行关系沿纵向从其入口端延伸到其出口端。入口集管具有一用来接纳来自液压系统的两相流体的通道和一用来收集该流体的腔。该腔具有一与该通道流体连通的入口和一与热交换管的多个流体流动通路流体连通的出口。该通道限定出一相对强烈的紊流流动通道，由此可以促使液相制冷剂与蒸气相流体的均匀的混合，并且可以减小在流经该集管的液体内的蒸气相和液相可能形成的分层。

Description

微流道热交换器的集管
技术领域
本发明总体上涉及具有多个在第一集管与第二集管之间延伸的平行管的热交换器，尤其涉及改进从热交换器的集管接受流体流动的管之间的流体流动分配，该热交换器例如是在制冷剂蒸气压缩系统中的热交换器。
背景技术
制冷剂蒸气压缩系统在本技术领域中是众所周知的。使用制冷剂蒸气压缩循环的空调机和热泵一般用来向住宅、办公楼、医院、学校、饭店或者其它设施内的环境可控的舒适区域提供冷却效果或冷却/加热的空气。制冷剂蒸气压缩系统通常还可以用来冷却空气，或者冷却其它二次媒剂，例如水或乙二醇溶液，以便例如为在超市、便利店、杂货店、自助餐馆、饭店和其它食品服务单位内的陈列柜中的食品项目和饮料产品提供冷藏环境。
通常，这些制冷剂蒸气压缩系统包括以制冷剂流体连通方式相连接的压缩机、冷凝器、膨胀装置以及与蒸发器。上述制冷剂系统的基本部件通过在封闭的制冷回路中的制冷剂管道互相进行连接，并且按照所使用的蒸气压缩循环来进行布置。膨胀装置通常是膨胀阀或者是固定孔节流装置，例如孔口或毛细管，该装置配置在制冷剂管道内位于制冷剂回路的这样一位置上，即相对于蒸发器的制冷剂流动的上游且在冷凝器的下游。操纵该膨胀装置可使液体制冷剂流经从冷凝器至蒸发器的制冷剂管道以便膨胀到一较低的压力和温度。这样做时，流经膨胀装置的液体制冷剂的一部分就会膨胀成蒸气。因此，在这种常规的制冷剂蒸气压缩系统中，进入蒸发器的制冷剂流动将形成两相的混合物。液体制冷剂与气体制冷剂的具体百分比取决于所使用的具体的膨胀装置和制冷剂，这些制冷剂例如R12，R22，R134a，R404A，R410A，R407C，R717，R774或者其它的可压缩流体。
在某些制冷剂蒸气压缩系统中，蒸发器是一种平行管热交换器。这种热交换器具有多个平行的制冷剂流动通路从其中通过，这些流动通路是由在入口集管(或入口总管)与出口集管(或出口总管)之间以平行关系延伸的多根管所提供的。入口集管接纳来自制冷剂回路的制冷剂流，并且对于经过该热交换器的多个流动通路对制冷剂流动进行分配。当制冷剂离开相应的流动通路时，出口集管用来收集制冷剂流，并且引导该被收集的制冷剂流以便返回到制冷剂管道中，使得在单流程热交换器中回到压缩机内，或者在多流程热交换器中返回到热交换管的附加的存储器内。在后者情况下，出口集管是中间总管或者总管腔，并对于管道的下一个下游存储器用作入口集管。
在先有技术中，在这种制冷剂蒸气压缩系统中使用的平行管热交换器使用了圆管，通常其直径为1/2英寸、3/8英寸或7毫米。近来，扁平截面(通常为矩形或椭圆形截面)的多流道管正在制冷剂蒸气压缩系统的热交换器中使用。每个多流道管通常具有多个流动通道，该流动通道以与管子长度的平行关系沿纵向延伸，每个通道提供较小流动面积的制冷剂流动通路。因此，具有以平行关系在热交换器的入口集管与出口集管之间延伸的多通道管的热交换器将具有大量的在两个集管之间延伸的较小流动面积的制冷剂流动通路。相反，具有常规的圆管的平行管热交换器将具有在入口与出口集管之间延伸的相当少量的较大流动面积的流动通路。
在平行管热交换器中，两相制冷剂流的不均匀分配，也称为分配不均，是一个常见的问题，它将对热交换器的效率产生不利的影响。两相流分配不均的问题通常是由于存在于入口集管中的蒸气相制冷剂和液相制冷剂当它们经过上游膨胀装置时制冷剂膨胀而引起的密度不同而造成的。
在蒸发器热交换器中控制通过平行管的制冷剂流动分配的一种解决办法已经在Repice等人的美国专利6,502,413中公开。在该专利中公开的制冷剂蒸气压缩系统中，来自冷凝器的高压液体制冷剂以一致的常规膨胀值在蒸发器热交换器入口集管的上游部分地膨胀成低压液体制冷剂。在与管入口的入口集管下游相连接的每个管中设置了节流装置，例如在管内的简单的限制或者配置在管道内的内部节流板，以便在低压的液体/气体混合物进入该管道后完成对它的膨胀。
在蒸发器热交换器中控制通过平行管的制冷剂流动分配的另一种解决办法已经在Kanzaki等人的日本专利JP 4080575中公开。在该专利中公开的制冷剂蒸气压缩系统中，来自冷凝器的高压液体制冷剂也以一致的常规膨胀值在该热交换器分配腔的上游部分地膨胀成低压液体制冷剂。其中具有多个节流孔一块板横跨该腔延伸。低压流体制冷剂当它在该板的下游和通向对该腔敞开的相应的管的入口的上游通过该节流孔时膨胀成低压液体/气体混合物。
Yasuahi的日本专利JP 2002022313公开了一种平行管热交换器，其中，制冷剂通过一个入口管供给集管，该入口管沿着该集管的轴线延伸，并在未到达集管端部处终止，因而当从入口管进入在入口管的外表面与集管的内表面之间的环形通道时，两相制冷剂流动就不会分离。因此，两相制冷剂流动就进入每个对该环形腔敞开的管道中。
与在常规的圆管热交换器相比较，在相当大量的小流动面积的制冷剂流动通路中获得均匀的制冷剂流动分配更加困难，并且可能大大降低热交换器的效率和由于压缩机溢流而引起严重的可靠性问题。两相分配不均匀问题可能在与常规的扁平管热交换器相结合的入口集管中由于这种集管的大尺寸而产生的较低的流体流动速度而恶化。在较低的流体流动速度的情况下，蒸气相流体更容易从液相流体中分离出来。因此，在入口集管内的流动将在很大程度上被分层，使得蒸气相组分从液相组分中分离出来，而不是蒸气相和液相流体的比较均匀的混合物。因此，流体混合物将在各个管道中不希望地被不均匀分配，使得每个管道接纳不同的蒸气相和液相流体的混合物。
在DiFlora的美国专利6,668,138中公开了一种平行的扁平管热交换器，该热交换器具有由一个长条状外圆柱体和一个长条状内圆柱体形成的入口集管，该内圆柱体偏心地配置在外圆柱体内，由此在内与外圆柱体之间限定了一个流体腔。该扁平的矩形热交换管中的每个热交换管的入口端穿过外圆柱体的壁延伸到在该内与外圆柱体之间限定的流体腔内。
Massaki等人的日本专利JP 6241682中公开了一种用于热泵的平行流动的管式热交换器，其中，与入口集管相连接的每个多通道管的入口端在管入口的每个管的下游处被挤压形成一个局部的节流限制。Hiroaki等人的日本专利JP 8233409中公开了一种平行流动的管式热交换器，其中，多个扁平的多通道管连接在一对集管之间，每个集管具有一个内腔，该内腔沿着制冷剂流动的方向减少了流动面积，该内腔作为一个用来对相应的管均匀分配制冷剂的装置。
发明内容
本发明的总的目的是在具有多个在第一集管与第二集管之间延伸的多流道管的热交换器中减少两相流体流动的分配不均匀。
本发明的一个方面的目的是以一种相对均匀的方式在具有多个在第一集管与第二集管之间延伸的多流道管的热交换器中分配两相流体流动。
本发明提供了一种热交换器，该热交换器具有至少一个热交换管和一集管，该热交换管限定多个从其中经过的分立的流体流动通路，该集管具有一用来收集流体的腔和一用来接纳来自流体回路的两相流体的通道。该腔具有一与该通道流体连通的入口以及一与该入口流体连通的出口，该入口通向热交换管的多个流体流动通路。该通道限定出相对强烈的紊流流动通道，这将导致液相制冷剂和蒸气相制冷剂的均匀的分配，并且减小了在流经集管的流体内的蒸气相与液相可能的分层。在其它应用中，本发明的热交换器可以在各种结构的制冷剂蒸气压缩系统中使用，包括但不限于热泵循环、节能循环和商业制冷循环。
在一个实施例中，该热交换器包括多个热交换管，多个热交换管具有多个流动通路以及一限定沿纵向延伸的腔的入口集管，该流动通路沿纵向以平行关系从其入口端向出口端延伸。入口集管具有多个沿纵向隔开的槽，该槽穿过入口集管的壁与集管腔相通。每个槽适合用来接纳相应的热交换管的入口端。一沿纵向延伸的插入件设置在该集管的腔中。插入件在集管内限定出一沿纵向延伸的用来接纳来自流体回路的流体的通道以及一在集管内沿纵向延伸的腔，该腔与多个热交换管的多个流动通路流体连通，并与该通道流体连通，该通道限定出一相对强烈的紊流流动通道。
在一个实施例中，该热交换器包括一入口集管和多个热交换管，该集管限定一沿纵向延伸并且具有一开口的腔，该热交换管与其相应的伸入集管腔的开口中的入口端以沿纵向隔开的关系配置。每个热交换管限定多个流动通路，该流动通路以平行关系沿纵向从管的入口端延伸到出口端。一用来接纳来自流体回路的流体的通道在集管内沿纵向延伸。集管腔与该通道处于流体连通状态。多个装有插入件的块插入件，该插入件配置在集管腔内位于每对相邻的热交换管之间，以便填充集管腔内每对相邻的热交换管之间的容积。
附图说明
为了进一步理解本发明的这些特征和目的，请参阅下面的本发明的详述，该详述应结合附图进行阅读，附图中：
图1是本发明热交换器的一个实施例的透视图；
图2是图1的入口集管的一个实施例的透视图(部分剖开)；
图3是沿图1的3-3线所截取的剖开的立视图；
图4是图1的入口集管的另一个实施例的透视图(部分剖开)；
图5是沿具有图4的入口集管的图1的3-3线所截取的剖开的立视图；
图6是本发明热交换器的另一个实施例的分解的透视图；
图7是图6的插入件的另一个实施例的透视图；
图8是本发明热交换器的一个实施例的平面图；
图9是图8的块插入件的透视图；
图10是示出了入口集管的一个实施例的沿图9的10-10线所截取的剖开的立视图；
图11是示出了入口集管的一个实施例的沿图9的11-11线所截取的剖开的立视图；
图12是本发明热交换器的入口集管的再一个实施例的透视图(部分剖开)；
图13是本发明热交换器的入口集管的又一个实施例的透视图(部分剖开)；以及
图14是本发明热交换器的入口集管的另一个实施例的透视图(部分剖开)。
具体实施方式
本发明的热交换器10在本文中通常是参照在图1中示出的多通道管式热交换器的单通道、平行管的实施例来进行描述的。在图1中示出的热交换器10的实施例中，热交换管40通常在大体上水平延伸的入口集管20与大体上水平延伸的出口集管30之间以大体上垂直地延伸的平行关系配置。多个沿纵向延伸的多通道热交换器管40在入口集管20和出口集管30之间提供了多个流体流动通路。每一个热交换管40在其与入口集管20流体连通的入口端有一个入口，而在其与出口集管30流体连通的另一端有一个出口。
但是，所示出的实施例只是说明性的，而不是对本发明的限制。应当理解，在本文中描述的本发明可以以热交换器10的其它各种结构的进行实施。例如热交换管可以在大体上垂直延伸的入口集管与大体上垂直延伸的出口集管之间以大体上水平地延伸的平行关系配置。作为另一个实例，该热交换器也可以有不同直径的环形入口集管和环形出口集管，并使热交换管在该环形集管之间沿径向稍微向内延伸，或者是沿径向稍微向外延伸。在这种装置中，虽然不是物理上的相互平行，但是这些管子是以“平行流动”的方式配置在公共的入口和出口集管之间延伸的那些管子中。
每个多通道热交换管40都有多个沿管的长度纵向(即沿着管子的轴线)延伸的平行流动通道42，由此在管子的入口与出口之间形成了多个独立的，平行的流动通路。每个多通道热交换管40都是限定了一个内腔的扁平矩形(或者椭圆形)截面的“扁平”管，该内腔被再分成并排地排列的一排独立流动通道42。与常规的现有技术的具有1/2英寸，3/8英寸或者7毫米直径的圆管相比较，该扁平的多通道管40可以具有例如50毫米或更小的宽度(通常为12毫米至25毫米)，厚度大约为2毫米或更小一点。管子40通常将具有大约10-20个流动通道42，也可以根据需要具有更多或更少的多个通道。通常每个流动通道42将有一个液压直径(等于流动面积的4倍除以周长)，该直径的范围大约为200微米至3毫米，通常约为1毫米。虽然在附图中所示出的是圆形截面，但是通道42可以具有矩形、三角形或梯形截面，或者所需要的任何其它非圆形截面。
在图2-5中示出的热交换器10的实施例中，集管20和30包括沿纵向延伸，中空并且端部封闭的壳体22，该壳体具有矩形截面。插入件50配置在入口集管20的壳体22内部，以便在壳体的封闭端之间沿纵向延伸。插入件50包括一个凹槽52，该凹槽沿着入口集管20的长度纵向延伸并有一个向上敞开的开口。凹槽52包括一个在其底部沿纵向延伸的通道54和一个沿纵向延伸的腔55，该腔通常从通道54向上和向外地延伸到插入件50的开口。通道54用来接纳从入口管14进入集管20内的流体。
热交换器10的多个热交换管42中每个热交换管都有插到入口集管20的壁22内的槽26中的入口端43。这样插入后，热交换管40的流动通道42就与插入件50的凹槽52的开口相通，从而与腔55流体流动地相连通。腔55可以是如图2和图3所示出的大体上的V-形，并使V-形腔的底部沿着它的长度与通道54相通，或者是如图4和图5所示出的大体上的T-形，并使通道54与T-形腔的竖直部分的下部相匹配。但是，本技术领域的普通技术人员都可以认识到，腔55的形状可以是半圆形，或者是从通道54朝着凹槽52的开口大体上向上和向外地渐扩的形状，以有利于流体向热交换管40的流动通道42的分配。
现在参看图6和图7，在本文示出的实施例中，集管20包括一个沿纵向延伸的实体60，该实体具有矩形截面和纵向地沿着或者大体上平行于集管20的轴线延伸的孔62。孔62从入口管14接受流体以便将该流体分配到多个热交换管40的通道42中。在实体60上加工有多个沿纵向隔开的开口槽66，用来打通集管20的顶面。每个开口槽66适合用来接纳一个插入件50。每个插入件50都包括一个凹槽52，该凹槽在其底部有一个通道54和一个腔55，该腔从通道54向上和向外地延伸到一个向上的开口，该开口适合用来安放热交换管40中的一个相应的热交换管的入口端43。通道54以流体连通的方式通向孔62，以便接纳来自该孔的流体。腔55可以是大体上如图6中所示出的V-形，并使该V-形腔的底部沿其长度与通道54相通，或者是如图7中所示出的大体上的T-形，并使通道54与T-形腔的竖直部分的下部相匹配。但是，本技术领域的普通技术人员都可以认识到，腔55的形状可以是半圆形，或者是从通道54大体上向上和向外地渐扩的形状，以有利于流体向热交换管40的流动通道42的分配。在图6和7所示出的实施例中，插入件50以与在图3和4中所示相类似的方式安放热交换管40的一个相应的热交换管的入口端43。
现在参看图8-11，在其中所示出的实施例中，入口集管20包括一个沿纵向延伸的挤压体60，该挤压体在其下部区域有一个沿纵向平行于集管20的轴线延伸的孔62和一个配置在孔62上部并与该孔流体连通的开口腔65。腔65沿挤压体60的长度纵向地延伸，它适合用来安放相应的热交换管40的入口端43。热交换管40以沿纵向隔开间隔的方式沿挤压体60的长度配置。孔62接纳来自入口管14的流体，以便将该流体分配到多个热交换管40的通道42中。在热交换管40以沿纵向隔开间隔的方式进行配置的情况下，在相邻热交换管40的入口端43与集管每一端的大部分热交换管的端部沿侧向向外之间的腔55中就会有间隙存在。为了填充这些间隙，可将实体插入件70插入每个间隙中。因此，腔65就被再分成多个分腔，每个分腔在其下端都与孔62流体连通，并且在其开口处与入口41流体地相连通，从而与多个热交换管40中的相应的一个热交换管的流动通道42相连通。从入口管14进入集管60中的流体进入孔62内并通过该孔进入腔65的每个相应的分腔中，以便将该流体分配到与各个分室相连通的多个热交换管40的流动通道42内。腔65可以是如图10和图11所示出的大体上的V-形，或者可以是半圆形，或者是从腔65的底部向其开口大体上向上和向外地渐扩的形状，以有利于流体向热交换管40的流动通道42的分配。在图10所示的实施例中，腔65沿其全部长度直接与孔62相连通。在图11所示的实施例中，腔65不直接与孔62相连通，而是在沿着孔62的长度上以纵向隔开间隔的方式提供多个与热交换管40的相应的入口端43相对中的节流孔66。每一个节流孔66都从孔62垂直地向上延伸，一直通到在一对相邻的插入件70之间所形成的腔65的相应的分腔中。每个节流孔66的尺寸应做成有足够小的流动截面积，以便在流体在其中通过时起着用于膨胀的膨胀小孔的作用(至少部分地)。因此，在图11所示的实施例中，入口集管20既起分配集管的作用，也起膨胀集管的作用。
现在参看图12和13，入口集管20包括一个挤压块90，该挤压块具有一个沿纵向穿过该块的通道92。通道92的底部还有一个沿纵向延伸的通道94以及一个沿纵向延伸的腔95，通道94用来接纳从入口管14进入集管20内的流体，腔95从通道94向上和向外地延伸。在挤压块96的顶壁上以纵向隔开间隔的方式冲压出了多个槽96，以便通到通道92并与通道92流体连通。每个槽96都适合用来安放相应的热交换管40的入口端43，由此热交换管的流动通道42的入口41将被敞开而与通道92的腔95流体连通。腔95可以是如图12中所示出的大体上的V-形，并使该V-形腔的底部沿其长度通向通道94，或者是如图13中所示出的大体上的T-形，并使通道94与T-形腔的竖直部分的下部相匹配。但是，本技术领域的普通技术人员都可以认识到，腔95的形状可以是半圆形，或者是从通道94大体上向上和向外地渐扩的形状，以有利于流体向热交换管40的流动通道42的分配。
在图14所示出的实施例中，入口集管20也包括一个挤压块90，该挤压块具有一个沿纵向穿过该块的通道92。通道92的底部有一个沿纵向延伸的通道94以及一个沿纵向延伸的腔95，通道94用来接纳从入口管14进入集管20内的流体，腔95从通道94向上和向外地延伸。在该实施例中，通道92穿过挤压块90顶壁而敞开，并且适合用来安放盖板98，该盖板沿其长度以沿纵向隔开间隔的方式冲压出了多个贯穿该盖板的槽96。每个槽96都通到腔95，并且适合用来安放相应的热交换管40的入口端43，由此热交换管的流动通道42的入口41将被敞开而与通道92的腔95流体连通。
本发明集管的特征在于，各通道的流体流动截面积以及流体体积都比较小，而这些通道是将从管14进入集管20的流体分配到相应的热交换管40的流动通道42中所必须经过的。因此，通过本发明集管流动的流体将具有较高的流动速度并将处于严重的紊流状态。所增加的紊流将导致在通过集管流动的流体内部得到更充分的混合，并使得在通向联管逄的中的流体流动得到更均匀的分配。这对于混合的液体/气体流动(例如制冷剂液体/气体混合物)是特别真实的，这也是传递到在制冷，空调，热泵循环等中运行的蒸气压缩系统中的蒸发器热交换器的入口集管中的混合流动的典型情况。通道54，62，94限定了相对高的紊流流动通道，这导致了液相制冷剂和蒸气相制冷剂均匀的混合，并且在通过该集管的制冷剂内减少了蒸气相和液相可能的分层，本发明的热交换器可以用于各种结构的制冷剂蒸气压缩系统，包括但不限于热泵循环、节能循环和商业制冷循环。
所示出的单通道热交换器10的实施例只是说明性的，它并不限制本发明。应当指出，在本文中描述的本发明可以在热交换器10的各种其它结构中实施。例如本发明的热交换器也可以安装在各种多通道的实施例中作为蒸发器，作为冷凝器或者作为冷凝器/蒸发器。热交换器的入口集管的截面并不限于附图中所示出的特定的截面，而可以是任何适当的截面形状，包括但不限于半圆形、半椭圆形或六边形。
虽然我们已经参照附图中所示出的实施例对本发明进行了详细地展示和描述，在本技术领域的普通技术人员应当了解，只要不脱离本发明权利要求中所规定的精神和范围，可以对本发明在细节上做出各种变化。

Claims (25)

1.一种热交换器，其包括：
至少一个热交换管，所述热交换管限定多个从其中经过的分立的流体流动通路，并且具有一通向所述多个流体流动通路的入口；以及
一集管，该集管具有用来分配流体的腔和用来接纳来自流体回路的流体的通道，所述腔具有一与所述通道流体连通的入口以及一与该入口流体连通的出口，该入口通向所述至少一个热交换管的所述多个流体流动通路，所述通道限定出相对强烈的紊流流动通道。
2.权利要求1所述热交换器，其中，所述腔有大体上T-形的截面。
3.权利要求1所述热交换器，其中，所述腔有大体上V-形的截面。
4.权利要求3所述热交换器，其中，所述通道具有大体上圆形的截面。
5.权利要求4所述热交换器，其中，所述大体上V-形的腔以流体连通的方式直接向所述通道敞开。
6.权利要求4所述热交换器，其中，所述大体上V-形的腔通过至少一个节流孔以流体连通的方式与所述通道相连接。
7.权利要求1所述热交换器，其中，所述腔具有一从所述通道朝所述腔的出口大体上向外渐扩的成型截面。
8.权利要求7所述热交换器，其中，所述腔以流体连通的方式直接向所述通道敞开。
9.权利要求7所述热交换器，其中，所述腔通过至少一个节流孔以流体连通的方式与所述通道相连接。
10.权利要求7所述热交换器，其中，所述通道具有大体上圆形的截面。
11.权利要求1所述热交换器，其中，所述集管是挤压体。
12.一种热交换器，包括：
多个热交换管，该热交换管具有一入口端和一出口端，所述多个热交换管中的每一热交换管具有多个流动通路，所述多个流动通路沿纵向以平行关系从该入口端向其出口端延伸；
入口集管，其限定一沿纵向延伸的腔，所述入口集管具有多个沿纵向隔开的槽，所述槽穿过所述入口集管的壁通向所述集管腔，每一槽适合用来接纳相应的热交换管的入口端；以及
设置在所述入口集管的所述腔中的沿纵向延伸的插入件，所述插入件限定一在所述集管内沿纵向延伸的通道以及一在所述集管内沿纵向延伸的腔，该通道用来接纳来自流体回路的流体，所述插入件的所述腔与所述多个热交换管的所述多个流动通路流体连通，并且与所述通道流体连通，所述通道限定出相对强烈的紊流流动通道。
13.权利要求12所述热交换器，其中，所述腔具有大体上T形的截面。
14.权利要求12所述热交换器，其中，所述腔有大体上T-形的截面。
15.权利要求14所述热交换器，其中，所述大体上V-形的腔以流体连通的方式直接向所述通道敞开。
16.权利要求14所述热交换器，其中，所述大体上V-形的腔通过至少一个节流孔以流体连通的方式与所述通道相连接。
17.权利要求12所述热交换器，其中，所述腔具有一从所述通道朝着其中具有所述多个槽的所述入口集管的所述壁大体上向外渐扩的成型截面。
18.权利要求17所述热交换器，其中，所述腔以流体连通的方式直接向所述通道敞开。
19.权利要求17所述热交换器，其中，所述腔通过至少一个节流孔以流体连通的方式与所述通道相连接。
20.一种热交换器，包括：
限定一沿纵向延伸的腔的入口集管，该腔具有一开口和一通道，该通道在所述集管内沿纵向延伸，以便用来接纳来自流体回路的流体，所述集管腔与所述通道流体连通；
以沿纵向隔开的关系配置的多个热交换管，所述多个热交换管中的每个热交换管具有一入口端、一出口端以及多个流动通路，所述多个流动通路以平行关系从该入口端沿纵向延伸到该出口端，所述多个热交换管的入口端延伸到所述集管腔的开口内；以及
多个安装有插入件的块插入件，该插入件配置在所述集管腔内位于所述多个热交换管的每对相邻的热交换管之间，所述块插入件填充该集管腔内位于每对相邻的热交换管之间的容积。
21.权利要求20所述热交换器，其中，所述通道限定出相对强烈的紊流流动通道。
22.权利要求21所述热交换器，其中，所述腔具有一从所述通道朝向其中具有该多个槽的所述入口集管的所述壁的大体上向外渐扩的成型截面。
23.权利要求22所述热交换器，其中，所述腔以流体连通的方式直接向所述通道敞开。
24.权利要求22所述热交换器，其中，所述腔通过至少一个节流孔以流体连通的方式与所述通道相连接。
25.权利要求20所述热交换器，其中，所述集管是挤压体。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102803885A (zh) * 2009-05-28 2012-11-28 菲利普·普斯特尔尼克 用于液体的板式冷却器
CN105821632A (zh) * 2015-01-28 2016-08-03 株式会社东芝 衣物干燥机

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008064257A2 (en) * 2006-11-22 2008-05-29 Johnson Controls Technology Company Method for brazing and hot forming a multichannel heat exchanger, the hot forming using the heating energy of the brazing step
WO2008064263A2 (en) * 2006-11-22 2008-05-29 Johnson Controls Technology Company Multi-block circuit multichannel heat exchanger
WO2008064709A1 (en) * 2006-12-01 2008-06-05 Carrier Corporation Charge minimized heat exchanger
US20090025405A1 (en) 2007-07-27 2009-01-29 Johnson Controls Technology Company Economized Vapor Compression Circuit
US7942020B2 (en) * 2007-07-27 2011-05-17 Johnson Controls Technology Company Multi-slab multichannel heat exchanger
US8166776B2 (en) 2007-07-27 2012-05-01 Johnson Controls Technology Company Multichannel heat exchanger
AT506309B1 (de) 2008-06-03 2009-08-15 Pustelnik Philipp Dipl Ing Plattenkühler für flüssigkeiten
US8439104B2 (en) 2009-10-16 2013-05-14 Johnson Controls Technology Company Multichannel heat exchanger with improved flow distribution
US9151540B2 (en) 2010-06-29 2015-10-06 Johnson Controls Technology Company Multichannel heat exchanger tubes with flow path inlet sections
US9267737B2 (en) 2010-06-29 2016-02-23 Johnson Controls Technology Company Multichannel heat exchangers employing flow distribution manifolds
CA2840508C (en) * 2011-07-01 2018-06-12 Statoil Petroleum As Multi-phase distribution system, sub sea heat exchanger and a method of temperature control for hydrocarbons
JP5287949B2 (ja) * 2011-07-28 2013-09-11 ダイキン工業株式会社 熱交換器
DE102012020882B4 (de) * 2012-10-24 2014-08-28 Audi Ag Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers für ein Kraftfahrzeug und Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug
US9816766B2 (en) 2015-05-06 2017-11-14 Hamilton Sundstrand Corporation Two piece manifold
CN109073322A (zh) 2016-05-03 2018-12-21 开利公司 热交换器布置
CN106855367B (zh) * 2017-02-28 2024-01-26 郑州大学 具有分布性出入口的管壳式换热器
CN106679467B (zh) * 2017-02-28 2019-04-05 郑州大学 具有外接管箱的管壳式换热器
US11022382B2 (en) 2018-03-08 2021-06-01 Johnson Controls Technology Company System and method for heat exchanger of an HVAC and R system
WO2019207806A1 (ja) * 2018-04-27 2019-10-31 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 冷媒分配器、熱交換器および空気調和機
DE112018007657B4 (de) * 2018-05-24 2022-10-27 Mitsubishi Electric Corporation Rohrbündel-wärmetauscher
CN114340297A (zh) * 2020-09-29 2022-04-12 台达电子工业股份有限公司 水冷装置及其集流器

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2297633A (en) 1940-02-26 1942-09-29 Nash Kelvinator Corp Refrigerating apparatus
US2591109A (en) 1948-07-15 1952-04-01 Bohn Aluminium & Brass Corp Refrigerant evaporator
FR1258044A (fr) 1960-05-25 1961-04-07 Lummus Nederland N V échangeur de chaleur
US3920069A (en) 1974-03-28 1975-11-18 Modine Mfg Co Heat exchanger
US4088182A (en) 1974-05-29 1978-05-09 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Temperature control system for a J-module heat exchanger
US4382468A (en) 1979-05-17 1983-05-10 Hastwell P J Flat plate heat exchanger modules
US4497363A (en) 1982-04-28 1985-02-05 Heronemus William E Plate-pin panel heat exchanger and panel components therefor
JPS59122803A (ja) 1982-12-27 1984-07-16 株式会社東芝 蒸気タ−ビンの再熱装置
US4724904A (en) 1984-11-23 1988-02-16 Westinghouse Electric Corp. Nuclear steam generator tube orifice for primary temperature reduction
US4998580A (en) 1985-10-02 1991-03-12 Modine Manufacturing Company Condenser with small hydraulic diameter flow path
FR2591729A1 (fr) 1985-12-13 1987-06-19 Chausson Usines Sa Echangeur du type evaporateur a faisceau tubulaire
JPH02217764A (ja) 1989-02-17 1990-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 膨張弁
JPH0480575A (ja) 1990-07-20 1992-03-13 Technol Res Assoc Super Heat Pump Energ Accum Syst 冷媒分配器
JPH0674677A (ja) 1992-08-27 1994-03-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 積層型熱交換器の製造方法
EP0586037B1 (en) 1992-09-03 1997-05-21 Modine Manufacturing Company Heat exchanger
JP3330176B2 (ja) 1993-02-19 2002-09-30 株式会社日立製作所 ヒートポンプ用パラレルフロー熱交換器
US5415223A (en) 1993-08-02 1995-05-16 Calsonic International, Inc. Evaporator with an interchangeable baffling system
JPH07301472A (ja) 1994-05-09 1995-11-14 Matsushita Refrig Co Ltd ヘッダー
DE4439801C2 (de) 1994-11-08 1996-10-31 Gea Power Cooling Systems Inc Luftbeaufschlagter Trockenkühler
DE4442040A1 (de) 1994-11-25 1996-05-30 Behr Gmbh & Co Wärmetauscher mit einem Sammelrohr
IT1276990B1 (it) 1995-10-24 1997-11-03 Tetra Laval Holdings & Finance Scambiatore di calore a piastre
JP3007839B2 (ja) 1996-03-13 2000-02-07 松下冷機株式会社 分流器
JPH10185463A (ja) 1996-12-19 1998-07-14 Sanden Corp 熱交換器
US5826649A (en) 1997-01-24 1998-10-27 Modine Manufacturing Co. Evaporator, condenser for a heat pump
US5967228A (en) 1997-06-05 1999-10-19 American Standard Inc. Heat exchanger having microchannel tubing and spine fin heat transfer surface
JP4080575B2 (ja) 1997-08-14 2008-04-23 株式会社東芝 紙葉類処理装置
US5941303A (en) 1997-11-04 1999-08-24 Thermal Components Extruded manifold with multiple passages and cross-counterflow heat exchanger incorporating same
JPH11351706A (ja) 1998-06-11 1999-12-24 Mitsubishi Electric Corp 冷媒分配器
FR2793014B1 (fr) 1999-04-28 2001-07-27 Valeo Thermique Moteur Sa Echangeur de chaleur pour fluide sous pression elevee
JP4026277B2 (ja) 1999-05-25 2007-12-26 株式会社デンソー 熱交換器
JP2000346568A (ja) 1999-05-31 2000-12-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 熱交換器
JP2001165532A (ja) 1999-12-09 2001-06-22 Denso Corp 冷媒凝縮器
JP2002022313A (ja) 2000-07-06 2002-01-23 Matsushita Refrig Co Ltd 分流器
NL1016713C2 (nl) 2000-11-27 2002-05-29 Stork Screens Bv Warmtewisselaar en een dergelijke warmtewisselaar omvattende thermo-akoestische omvorminrichting.
KR100382523B1 (ko) * 2000-12-01 2003-05-09 엘지전자 주식회사 마이크로 멀티채널 열교환기의 튜브 구조
JP4107051B2 (ja) 2002-02-19 2008-06-25 株式会社デンソー 熱交換器
US6688138B2 (en) 2002-04-16 2004-02-10 Tecumseh Products Company Heat exchanger having header
US6688137B1 (en) 2002-10-23 2004-02-10 Carrier Corporation Plate heat exchanger with a two-phase flow distributor
CN1611907A (zh) 2003-10-30 2005-05-04 乐金电子(天津)电器有限公司 集管内的制冷剂分配结构

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102803885A (zh) * 2009-05-28 2012-11-28 菲利普·普斯特尔尼克 用于液体的板式冷却器
CN102803885B (zh) * 2009-05-28 2016-05-18 艾普尔财产和房地产管理有限公司 用于液体的板式冷却器
CN105821632A (zh) * 2015-01-28 2016-08-03 株式会社东芝 衣物干燥机

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070091204A (ko) 2007-09-07
AU2005326652B2 (en) 2010-11-04
HK1117588A1 (en) 2009-01-16
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DE602005027404D1 (de) 2011-05-19
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BRPI0519910A2 (pt) 2009-08-11
CN100575856C (zh) 2009-12-30
EP1844287B1 (en) 2011-04-06
ES2363784T3 (es) 2011-08-16
EP1844287A4 (en) 2009-08-05
MX2007009253A (es) 2007-09-04
ATE504795T1 (de) 2011-04-15

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