CN103822411B - 热交换双重管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双重管及具备该双重管的热交换器，具体而言，涉及一种通过提供导热率方面性能优异的双重管结构，从而能够改善热交换器的热交换效率的双重管及具备该双重管的热交换器。本发明的热交换双重管包括：内管；外管，其与所述内管分开制作，且其内部容纳所述内管；以及连接器，其与所述内管及所述外管结合。所述连接器包括：外管连接部，在其内部容纳所述外管的端部；衔接槽，其与形成于所述外管和内管之间的流路中供应流体的供给管衔接；挡块，其在所述外管连接部的内周面形成；以及通孔，其内周面与所述内管的外周面连接。所述内管容纳于所述外管的内部，并在位于所述外管内部的部分形成盘管部，从所述盘管部延伸的部分通过所述连接器的通孔由所述连接器的内部向外部延伸，所述盘管部的最外壳部与所述外管的内周面线接触。

Description

热交换双重管
技术领域
本发明涉及一种双重管及具备该双重管的热交换器，具体而言，涉及一种通过提供导热率方面性能优异的双重管结构，从而能够改善热交换器的热交换效率的双重管及具备该双重管的热交换器。
背景技术
车载空调装置是设置于汽车，向汽车内部送冷风来进行制冷的附属装置。
这种空调装置的普通制冷系统由通过制冷剂管道连接压缩机（Compressor）、冷凝器（Condenser）、膨胀阀（ExpansionValve）以及蒸发器（Evaporator）而成的冷冻循环构成，通过制冷剂循环过程对车内进行制冷；所述压缩机压缩常用制冷剂并送出，所述冷凝器对由所述压缩机送出的高压制冷剂进行冷凝，所述膨胀阀对由所述冷凝器进行冷凝而液化的制冷剂进行减压，所述蒸发器通过使由所述膨胀阀减压的低压液状制冷剂与向车辆室内侧送出的空气进行热交换并使其蒸发，从而通过基于制冷剂的潜热蒸发的吸热作用对向室内排出的空气进行冷却。
为了提高空调装置的制冷性能，随着需要因膨胀阀膨胀而成为高温高压的液状制冷剂过度冷却且能够优化由蒸发器排出的制冷剂的过热度的装置，最近开发的制冷系统主要在膨胀阀的吸入端及压缩机吸入端安装规定内部热交换器来使用。这种内部热交换器由双重管结构即连接蒸发器与压缩管的内管（InnerPipe）和连接冷凝器与膨胀阀的外管（OuterPipe）构成。
内管内流动低温低压的气态制冷剂，而外管内流动高温高压的液态制冷剂，使这些制冷剂向相反方向流动来进行相互热交换。即，能够通过使流入膨胀阀的高温高压的液态制冷剂与由蒸发器排出的低温低压的气态制冷剂进行相互热交换，来达到适宜温度。
这种内部交换器是导热率越大热交换效率越高，而很大程度取决于双重管的结构。不仅如此，以欧盟限制温室气体向大气中排放为目的，今后由低温室效应物质HFO（HydroFluoroOlefin）系列的1234yf制冷剂取代现在普遍使用的引起全球温室效应的物质HFC（Hydro-Fluoro-Carbon）系列的134a（R134a）制冷剂成为趋势，今后要被取代的1234yf制冷剂与现有的热交换器中所使用的现有制冷剂即R134a相比，约15%左右的性能下降。
为了改善制冷剂性能的不足，需对压缩机、蒸发器及冷凝器等空调装置整体进行改善，但会产生较大费用负担。
因此，为了提高由变更制冷剂带来的汽车空调系统的效率及性能，需要改善热交换器的性能下降问题。
现有技术文献
（专利文献1）韩国授权专利第10-11668060号（2012.07.12）
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明的目的在于，提供一种热交换器，其通过双重管结构改善热交换器的热交换效率，从而能够提高冷却系统的冷却效率。
（二）技术方案
为实现上述目的，本发明的热交换双重管，包括：内管；外管，其与所述内管分开制作而在其内部容纳所述内管；以及连接器，其与所述内管及所述外管结合。本发明的热交换双重管的特征在于，所述连接器包括：外管连接部，在其内部容纳所述外管的端部；衔接槽，其与向所述外管和内管之间形成的流路中供应流体的供给管衔接；挡块，其在所述外管连接部的内周面形成；以及通孔，其内周面与所述内管的外周面连接；
所述外管连接部的内径与所述外管的内径相同，所述内管容纳于所述外管的内部，并在位于所述外管的内部的部位形成盘管部，由所述盘管部延伸的部分通过所述连接器的通孔，由所述连接器的内部朝向外部延伸，所述盘管部的最外壳部与所述外管的内周面线接触。
（三）有益效果
如上所述，本发明通过双重管结构提高制冷剂的导热率，从而能够提高车载空调系统的效率及性能。
本发明通过双重管结构，能够使外管及内管的厚度最小化。
本发明通过具备双重管的热交换器改善热交换的效率，从而能够提高冷却系统的冷却效率。
附图说明
图1是本发明的热交换双重管的斜视图。
图2是基于本发明的第一实施例的盘管型内管的斜视图。
图3a是基于本发明的第一实施例的连接器的斜视图。
图3b是基于本发明的第一实施例的热交换双重管的截面图。
图4a是基于本发明的第二实施例的连接器的斜视图。
图4b是基于本发明的第二实施例的热交换双重管的结合图。
图5a是基于本发明的第三实施例的连接器的斜视图。
图5b是基于本发明的第三实施例的热交换双重管的结合图。
图5c是基于本发明的第三实施例的热交换双重管的结合图。
图6a及图6b是基于本发明的第四实施例的内管及外管的结合图。
附图标记
100.内管；111.直管部；112.盘管部；200.外管；241.隔断；261.第一新增隔断；262.第二新增隔断；300.连接器；310.连接器；311.衔接槽；312.通孔；313.外管连接部；314.挡块；315.第一垂直部；316.水平面；317.第二垂直部；318.突出部；320.连接器；322.通孔；324.倾斜面；330.连接器；331.衔接槽；332.通孔；336.扩管部；337.第二垂直部。
具体实施方式
下面，参考附图对基于本发明的优选实施例进行详细说明。在此，应注意附图中同一构成要件尽可能使用同一附图标记。并省略对于混淆本发明概要的公知功能及构成的详细说明。
图1是本发明的热交换双重管的斜视图。
如图1所示，本发明的双重管包括内管100、外管200以及连接器300。
通常，外管200和内管100之间形成的外管流路中流着高温高压的液态制冷剂，而形成于内管100的内管流路中流着低温低压的气态制冷剂。所述两种流体向相反方向流动来进行对向型的热交换。
外管200、内管100以及连接器300的截面形状均为圆形，但不限于此，可以由多种的多边形的形状形成。
第一实施例
图2是基于本发明的第一实施例的盘管状内管100的斜视图。内管100具有盘管部112，盘管部112形成为内部具有虚拟圆的弹簧状。盘管部112是由弹簧状连续包含相邻管的形状。虽然相邻的管可以根据情况接触，但为了适当的热交换，相邻的管应维持一定间距。盘管部112中，将相邻管的中心间距设为L，将所述内管100的外周面的直径设为R1时，应满足0.5×R1≤L，更优先地，应满足0.5×R1≤L≤3×R1。并且，将所述外管200的内周直径设为R2时，应以满足2×R1≤R2≤4×R1为特征。
内管100形成为盘管状，因此当热交换器的管路部弯曲时，能够防止内管破损。就算产生不规则的弯曲，内管100的破损风险也小。另外，通过盘管状而热交换的面积变大，外管流路中流动的流体形成涡流，因此两个流体之间的热交换能力优于现有的双重管热交换器。
通常，内管100的盘管部112的最外壳与外管200的内周面接触。但仅为内管100的盘管部112与外管200的内周面接触，而两者并非相互粘贴。
通常，外管200为圆筒形直管。虽然，可以由与内管100相同的材质构成，但为了优异的热交换，优选使用隔热材料来制作。外管200的两端部连接连接器310。外管200的内部容纳有内管100，外管200的内部容纳有内管100的盘管部112。通过外管200的两端部以使内管100的直管部111向外管200的外侧延伸。内管100的直管部111进一步延伸，并通过连接器310的通孔312而向双重管的外部延伸。
连接器310与内管100以及外管200结合。连接器310包括外管连接部313、通孔312、衔接槽311。
外管连接部313与外管200结合。外管200的端部外周面插入到外管连接部313的内部，外管200的端部外周面与外管连接部313的内周面相互接触。为防止外管200间隙，外管连接部313的内周面形成有挡块314，通常为沿着外管连接部313的内周面形成的环状。但是，该挡块314可能是销状或是间断的板状。
虽然，外管200和连接器310是通过强制插入的方式连接，但也可以通过焊接或其它衔接器具来连接。
内管100通过通孔312向外部延伸。内管100形成为从双重管的内部向双重管的外部延伸，通孔312的内周面与内管100的外周面进行面接触。通孔312的内周面向与双重管的长边方向垂直的方向形成，但第一实施例中是向倾斜的方向形成而不是垂直方向。以往的双重管的外部管路连接部在双重管的长边方向或与双重管的长边方向的垂直方向结合。通过这种垂直结合，双重管存在占用较大空间的问题。第一实施例的双重管通孔312不是与双重管的长边方向垂直，而是相对于双重管的长边方向以适当的角度形成。优选通孔312所成的角度为30以上60以下。内管100可以弯曲，通过通孔312而向外部延伸的内管可以弯曲成与双重管的长边方向平行。以往的双生管具有需要弯曲约90度的问题，但本实施例中具有弯曲适当的角度而减少双重管体积的优点。例如，通孔312内周面与双重管的长方向所成的角度为45度时，使内管弯曲45度，由此能够使内管100与双重管平行。
通常，通孔312形成于连接器的外周面，但优选以连接器的外周面的一部分平行的方式，加工为平面状的水平面，加工成使其位于该水平面316上。水平面316的一端部朝向衔接槽311形成，另一端部形成为与第一垂直部315相接。第一垂直部315从水平面316向连接器310的外周面方向形成。
双重管的衔接槽311与外部管路结合。衔接槽311的孔径小于连接器310的直径。为了使在外管200内部流动的流体的体积流量恒定，使外部管路的截面与外管的截面减去内管截面面积的宽度大致相同为宜。因此，通常，衔接槽311的直径小于外管200的直径。连接器310的端部形成有向圆中心方向按一定长度形成的第二垂直部317，还形成有从第二垂直部317向连接器310的长边方向延伸的突出部318。突出部318与外部管路连接，在外管流路中流动的流体通过突出部318向外部管路流出。
第二实施例
图4a是基于本发明的第二实施例的连接器的斜视图。
图4b是基于本发明的第二实施例的热交换双重管的结合图。
本发明的第二实施例包括连接器的变形结构。外管200和内管100与实施例1相同。第二实施例包括倾斜面324，来代替水平面。倾斜面324的一端部朝向衔接槽，另一端部朝向外管连接部。朝向外管连接部的倾斜面324的端部为向连接器320的外侧突出的形状。由于，倾斜面324为向连接器的外部突出的形状，因此，与第一实施例相比，可以更宽地制作通孔322的内周面的宽度。因此，使内管100和通孔322的接触面变宽，结合稳定度也更大。
第三实施例
图5a是基于本发明的第三实施例的连接器的斜视图。
图5b是基于本发明的第三实施例的热交换双重管的结合图。
图5c是基于本发明的第三实施例的热交换双重管的结合图。
本发明的第三实施例包括连接器的变形结构。
外管200和内管100与第一及第二实施例相同。
连接器330包括从外管连接部向连接槽331方向扩管的扩管部336。第二垂直部337上形成有衔接槽331，这一点虽与第一及第二实施例相同，但通孔332在第二垂直部337上形成，这一点与第一及第二实施例不同。由于，通孔332在第二垂直部337上形成，因此，内管100向通孔332外部延伸后不产生弯曲。根据这种结构具有容易制作连接器，且减少双重管的体积的优点。虽然在图5a中未图示，但也可具备突出部。为了容易进行通孔332与内管100的结合，也可考虑形成从通孔332向外部延伸的突出部。
第四实施例
图6a及图6b是基于本发明的第四实施例的内管及外管的结合图。
本发明的第四实施例包括外管240及内管140的变形结构。内管140不是盘管状，而是直管状。
外管240和内管140之间形成有由外管240的内周面向内管140的外周面方向突出形成的隔断241。所述隔断241向外管240的长边方向延伸形成，并沿周向隔开一定间距而设。通常，隔断241向外管240的长边方向直线状形成，但为了较佳的热交换，优选向外管240长边方向螺旋状延伸形成。
外管250可以为图6b所示的双重管的形状。此时，热交换器是三重管热交换器。外管250内部新增的中间管260与外管250一体制作。外管250和中间管260之间形成有隔断251，且在中间管260的内周面也形成有新增隔断261和262。第一新增隔断261形成于与外管250的内周面形成的隔断251对应的位置。另外，第一新增隔断261之间，可形成有另一第二新增隔断262。
分离型双重管的外管240、250和内管140、150分开制作，而具有隔断251的外管240、250的内部插入内管140、150，从而可以制作双重管。这种双重管的两端部插入连接器310、320、330，内管140、150通过通孔312、322、332向外部延伸。
前述的本发明，对于本领域技术人员而言，在不脱离本发明技术思想的范围内，可以进行多种替换、改造及变更，因此不限定于前述的实施例及附图。

Claims (5)

1.一种热交换双重管，包括：内管；外管，其与所述内管分开制作，且其内部容纳所述内管；及连接器，其与所述内管及所述外管结合，所述连接器包括：
外管连接部，在其内部容纳所述外管的端部；
衔接槽，其与形成于所述外管和内管之间的流路中供应流体的供给管衔接；
挡块，其在所述外管连接部的内周面形成；以及
通孔，其内周面与所述内管的外周面相接，
所述内管容纳于所述外管的内部，并在位于所述外管内部的部分形成盘管部，
其特征在于，
从所述盘管部延伸的部分通过所述连接器的通孔由所述连接器的内部向所述双重管的外部延伸，
所述盘管部的最外壳部与所述外管的内周面线接触，
其中，所述通孔的内周面形成在所述双重管的长边方向的垂直或倾斜方向上。
2.如权利要求1所述的热交换双重管，其特征在于，所述盘管部相邻的管的中心间距为L，所述内管的外周面的直径为R1时，满足0.5×R1≤L≤3×R1；所述外管的内周的直径为R2时，满足2×R1≤R2≤4×R1。
3.如权利要求2所述的热交换双重管，其特征在于，所述连接器包括水平面，所述水平面加工成面状，以使连接器的外周面的一部分平行，
所述水平面上形成有通孔，
所述连接器的一端部朝向衔接槽，另一端部与第一垂直部相接，
所述第一垂直部形成为从水平面朝向连接器的外周面。
4.如权利要求2所述的热交换双重管，其特征在于，所述连接器包括倾斜面，所述倾斜面一端部朝向衔接槽，另一端部朝向外管连接部，
所述倾斜面朝向外管连接部的端部向连接器的外侧突出。
5.如权利要求3所述的热交换双重管，其特征在于，所述内管、所述外管及所述连接器是同一材质。
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