CN103994608A - 微通道换热器及制冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微通道换热器，包括换热单元，该换热单元包括扁管、平行设置的第一集流管和第二集流管，扁管连接在第一集流管和第二集流管之间，扁管内的多个微通道分别与第一集流管和第二集流管相通，第一集流管上设置有与系统管道连通的端口；多个换热单元分为第一方向和第二方向交叉层叠设置，上下接触的换热单元设置方向不同，第一方向的换热单元形成第一换热组件，第二方向的换热单元形成第二换热组件。该微通道换热器换热效率高，结构紧凑。本发明还公开了一种制冷装置，包括上述微通道换热器，该微通道换热器利用压缩机排气对节流后进入闪发器前的冷媒进行加热，从而提高气态冷媒的比例，增加压缩机补气量，提高压缩机效率。

Description

微通道换热器及制冷装置

技术领域

本发明属于制冷空调领域，涉及一种微通道换热器及具有该微通道换热器的制冷装置。

背景技术

现有用于制冷剂-制冷剂或水-制冷剂的换热器结构形式主要有壳管式、套管式和板式三种，前两种内容积较大，材料消耗多且制冷剂充注量多，后者制作工艺复杂且成本高，且一般不适用于较小冷量的制冷装置。

发明内容

针对上述现有技术现状，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种结构紧凑、换热效率高、内容积小、成本低的新型微通道换热器；

本发明所要解决的另一技术问题在于，提供一种制冷装置，包括本发明所述微通道换热器，冷媒在进入闪发器前在微通道换热器内与压缩机排气进行热交换吸热，从而增加补气增焓量、提高压缩机效率，同时可以降低高温换热器热负荷、提高换热效率。

本发明所提供的微通道换热器包括：

换热单元，包括扁管、第一集流管和第二集流管，所述第一集流管和第二集流管平行设置，所述扁管连接在第一集流管和第二集流管之间，扁管内的多个微通道分别与第一集流管和第二集流管相通，第一集流管上设置有与系统管道连通的端口；

多个所述换热单元分为第一方向和第二方向交叉层叠设置，上下接触的换热单元设置方向不同，所述第一方向的换热单元形成第一换热组件，所述第二方向的换热单元形成第二换热组件。

优选地，所述第一方向和第二方向相互垂直。

优选地，所述第一集流管上设置有与系统管道连通的第一端口，所述第二集流管上设置有与系统管道连通的第二端口，所述扁管与第一集流管的第一端口、第二集流管的第二端口连通形成流道。

优选地，所述第一集流管内沿轴向通过n个隔板从起始端到末尾端依次分出n+1个腔室，第一端口与所述第一集流管起始端的腔室导通；

所述第二集流管内沿轴向通过n个隔板从与所述第一集流管同向的起始端到末尾端依次分出多个腔室，第二端口与所述第二集流管末尾端的腔室导通；

所述第一集流管和第二集流管内的隔板将所述扁管内的多个微通道分成2n+1个流道，所述流道将所述第一集流管的腔室和第二集流管腔室导通形成S形流道，n为大于等于1的整数。

优选地，所述第一集流管上设置有与系统管道连通的第一端口和第二端口，所述第一集流管内沿轴向通过n个隔板从起始端到末尾端依次分出n+1个腔室，所述第一端口和第二端口分别于起始端的腔室和末尾端的腔室连通；

所述第二集流管内沿轴向通过n-1个隔板从与所述第一集流管同向的起始端到末尾端依次分出n个腔室；

所述第一集流管和第二集流管内的隔板将所述扁管内的多个微通道分成2n个流道，所述流道将所述第一集流管的腔室和第二集流管腔室导通形成S形流道，n为大于等于1的整数。

优选地，所述扁管为挤压成型或卷焊成型的微通道多孔铝合金管。

优选地，所述扁管的微通道孔型为矩形、三角形、或圆形。

本发明所提供的制冷装置包括：

压缩机、高温换热器、第一节流装置、闪发器和第二节流装置和低温换热器，其特征在于，还包括一中间换热器，所述中间换热器为上述的微通道换热器。

优选地，所述闪发器包括进液口、出液口和出气口；所述压缩机、高温换热器、第一节流装置、闪发器、第二节流装置和低温换热器通过冷媒管道连通形成回路；

所述微通道换热器的第一换热组件的两个端口分别与压缩机排气口和高温换热器进口连通，第二换热组件的两个端口分别与第一节流装置和闪发器进液口连通。

本发明所述的微通道换热器通过将多个具有扁管结构的换热单元交叉层叠设置，增加了换热面积、提高了换热效率，同时结构紧凑、内容积小、成本低。

本发明所述的制冷装置，通过在系统中设置本发明所述微通道换热器，冷媒进入闪发器前首先在微通道换热器内与压缩机排气进行热交换吸热，从而增加补气增焓量、提高压缩机效率，同时可以降低高温换热器热负荷、提高换热效率。

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示出了本发明的微通道换热器的换热单元的第一个实施例的示意图；

图2示出了本发明的微通道换热器的一个实施例的示意图；

图3示出了本发明的微通道换热器的换热单元的第二个实施例的示意图；

图4示出了本发明的微通道换热器的换热单元的第三个实施例的示意图；

图5示出了本发明的微通道换热器的换热单元的第四个实施例的示意图；

图6示出了本发明的制冷装置的第一个实施例的系统图；

图中：10、换热单元；11、第一集流管；12、第二集流管；13、扁管；2、隔板；111、第一腔室；112、第二腔室；111a、第三腔室；112a、第四腔室；113a、第五腔室；121a、第六腔室；122a、第七腔室；111b、第八腔室；112b、第九腔室；121b、第十腔室；122b、第十一腔室；5、压缩机；6、微通道换热器；71、高温换热器；72、低温换热器；81、第一节流装置；82、第二节流装置；9、闪发器

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

首先，参见图1，图1为构成本发明微通道换热器的换热单元10的一个实施例的示意图，换热单元包括扁管13、第一集流管11和第二集流管12，第一集流管11和第二集流管12平行设置，扁管连接在第一集流管11和第二集流管12之间，扁管内的多个微通道分别与第一集流管11和第二集流管12相通，第一集流管11上设置有与冷媒管道连通的冷媒进口，第二集流管12上设置有与冷媒管道连通的冷媒出口。冷媒经冷媒进口进入第一集流管11内，穿过多个微通道后汇集到第二集流管12内，最后经冷媒出口流出。

参见图2，本发明提供的微通道换热器由多个换热单元10交叉层叠设置形成，多个换热单元10分为第一方向和第二方向两个方向设置，所述第一方向的换热单元形成第一换热组件，所述第二方向的换热单元形成第二换热组件，上下层接触的换热单元10方向不同。上下层换热单元之间通过焊接或机械固定的方式连接在一起。第一换热组件和第二换热组件中分别流动需要热交换的第一冷媒和第二冷媒，微通道结构使冷媒充分接触，从而提高了换热效率。同时，由于有效换热区域采用扁管，扁管多层叠放，从而增加了换热面积，可以大大提高换热效果，并且结构更加紧凑，换热单元之间交叉叠放使集流管端口可以设置在不同方位，方便接管，进一步节省了使用该微通道换热器的制冷装置的空间，优化了微通道换热器结构设计。

优选地，第一方向和第二方向垂直，即第一换热组件和第二换热组件相互垂直交叉层叠设置，这样更加方便加工、安装，结构更加紧凑。

参见图3，优选地，作为一种实施方式，换热单元10具有如下结构：第一集流管11上设置有与冷媒管道连通的冷媒进口和冷媒出口，第一集流管11内所述冷媒进口和冷媒出口之间设置有隔板2，隔板2将第一集流管11分为第一腔室111和第二腔室112，隔板2将扁管内的微通道分为第一流道和第二流道。冷媒进口和冷媒出口分别与第一腔室111和第二腔室112连通，冷媒经冷媒进口进入第一集流管11的第一腔室111，经第一流道进入第二集流管12，之后经第二流道进入第一集流管11的第二腔室112，最后通过冷媒出口流出。

参见图4，进一步，第一集流管11内设置两个隔板2，隔板2将第一集流管从起始端到末尾端依次分为第三腔室111a、第四腔室112a和第五腔室113a，第二集流管12内设置一个隔板2，隔板2将第二集流管从起始端到末尾端依次分为第六腔室121a、第七腔室122a。第一集流管和第二集流管内的隔板2将扁管的微通道分为第三流道、第四流道、第五流道、第六流道共四个，各流道将第一集流管和第二集流管的各个腔室连通。冷媒进口和冷媒出口分别与第三腔室111a和第五腔室113a连通。冷媒经冷媒进口进入第一集流管11的第三腔室111a，经第三流道进入第二集流管12的第六腔室121a，经第四流道进入第一集流管11的第四腔室112a，之后冷媒依次流经第五流道、第七腔室122a、第六流道、第一集流管11的第五腔室113a后通过冷媒出口流出。通过隔板2将集流管分成多个腔室，将微通道分成多个流道，进而增加换热单元的冷媒流程，从而增加换热效果，换热效果提高了进而可以有效控制微通道换热器整体的体积。

根据使用的需要，可以增加隔板2的数量，来增加冷媒的流程，进而获得更好的换热效果。第一集流管11内可以设置多个隔板2，例如：设置n个隔板2，n是大于等于1的整数，将第一集流管11从起始端到末尾端依次分为n+1个腔室，第二集流管12内设置n-1隔板2，将第二集流管12从起始端到末尾端依次分成n个腔室，第一集流管11和第二集流管12中的隔板2将扁管的微通道分为2n个流道，冷媒进口和冷媒出口分别与第一集流管11的起始端的腔室和末尾端的腔室连通。冷媒经第一集流管11上的冷媒进口进入起始端的腔室后流经流道和腔室构成的S形通道流动，最后经第2n流道进入第一集流管11的末尾端的腔室，最后经冷媒出口流出。

参见图5，作为一种实施方式，换热单元10的第一集流管11上设置有与冷媒管道连通的冷媒进口，第二集流管12上设置有与冷媒管道连通的冷媒出口。第一集流管11内设置有隔板2，将第一集流管11分为第八腔室111b和第九腔室112b。第二集流管12内设置有隔板2，将第二集流管12分为第十腔室121b和第十一腔室122b。第一集流管11第二集流管12内的隔板2将微通道分为第七流道、第八流道和第九流道。冷媒进口与第一集流管11的第八腔室111b连通，冷媒出口与第二集流管12的第十一腔室122b连通。冷媒通过冷媒进口进入第一集流管11的第八腔室111b，依次经过第七流道、第十腔室121b、第八流道、第九腔室112b、第九流道、第十一腔室122b，最后经冷媒出口流出。

根据实际使用的需要，隔板2可以设置多个，来增加冷媒的流程，增加换热效果。

由以上实施可知，换热单元分为冷媒进口和出口设置在同一集流管上、冷媒进口和出口分别设置在两个集流管上两种方式，实际使用时可以根据制冷装置结构的需要灵活选择组成微通道换热器的换热单元。换热单元的层数可以根据实际使用时需要的换热量和空间结构来选择，如：2层、3层、4层等。

上述实施例中的换热单元中集流管上设置一排扁管，根据需要，也可以将多排扁管平行设置在一个集流管上。

本发明以上实施例以冷媒-冷媒换热为例，当然该微通道换热器也可以用于冷媒和其他介质之间的热交换。

参见图6，本发明还提供了一种制冷装置，包括压缩机5、高温换热器71、第一节流装置81、闪发器9、第二节流装置82和低温换热器72，还具有作为中间换热器的微通道换热器6，该微通道换热器6为上述本发明提供的微通道换热器。所述闪发器9包括进液口、出液口和出气口；所述压缩机5、高温换热器71、第一节流装置81、闪发器9、第二节流装置82和低温换热器72通过冷媒管道连通形成回路；所述微通道换热器6的第一换热组件的两个端口分别与压缩机排气口和高温换热器进口连通，第二换热组件的两个端口分别与第一节流装置和闪发器进液口连通。

该制冷装置的工作原理如下：压缩机排气首先进入微通道换热器的第一换热组件并与第二换热组件内的中温冷媒换热，之后进入高温换热器冷凝并过冷，经第一节流装置节流后变成中温中压的汽液两相冷媒，之后进入微通道换热器的第二换热组件并与第一换热组件内的高温冷媒换热，部分液态冷媒蒸发吸热使得气态冷媒的比例增加，在闪发器中分离出来的气态冷媒由出气口进入压缩机补气口对压缩机进行补气，分离出来的液态冷媒由出液口进入第二节流装置节流降压后进入低温换热器，在低温换热器内吸热蒸发后进入压缩机吸气口，经第一次压缩至中间压力后与补气混合后再经第二次压缩至高压后排出。

通过增加微通道换热器利用压缩机排气对节流后进入闪发器前的冷媒进行加热，从而提高气态冷媒的比例、增加补气增焓量、提高压缩机效率，同时可以降低高温换热器热负荷、提高换热效率。因为该微通道换热器结构紧凑、体积小，采用该微通道换热器占用空间很小，在不改变制冷装置外机壳体的情况下增加该中间换热器，大大提高制冷装置系统的性能。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.一种微通道换热器，其特征在于，包括：

换热单元，包括扁管、第一集流管和第二集流管，所述第一集流管和第二集流管平行设置，所述扁管连接在第一集流管和第二集流管之间，扁管内的多个微通道分别与第一集流管和第二集流管相通，第一集流管上设置有与系统管道连通的端口；

多个所述换热单元分为第一方向和第二方向交叉层叠设置，上下接触的换热单元设置方向不同，所述第一方向的换热单元形成第一换热组件，所述第二方向的换热单元形成第二换热组件。

2.根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于，所述第一方向和第二方向相互垂直。

3.根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于，

所述第一集流管上设置有与系统管道连通的第一端口，所述第二集流管上设置有与系统管道连通的第二端口，所述扁管与第一集流管的第一端口、第二集流管的第二端口连通形成流道。

4.根据权利要求3所述的微通道换热器，其特征在于，

所述第一集流管内沿轴向通过n个隔板从起始端到末尾端依次分出n+1个腔室，第一端口与所述第一集流管起始端的腔室导通；

所述第二集流管内沿轴向通过n个隔板从与所述第一集流管同向的起始端到末尾端依次分出多个腔室，第二端口与所述第二集流管末尾端的腔室导通；

所述第一集流管和第二集流管内的隔板将所述扁管内的多个微通道分成2n+1个流道，所述流道将所述第一集流管的腔室和第二集流管腔室导通形成S形流道，n为大于等于1的整数。

5.根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于，

所述第一集流管上设置有与系统管道连通的第一端口和第二端口，所述第一集流管内沿轴向通过n个隔板从起始端到末尾端依次分出n+1个腔室，所述第一端口和第二端口分别于起始端的腔室和末尾端的腔室连通；

所述第二集流管内沿轴向通过n-1个隔板从与所述第一集流管同向的起始端到末尾端依次分出n个腔室；

所述第一集流管和第二集流管内的隔板将所述扁管内的多个微通道分成2n个流道，所述流道将所述第一集流管的腔室和第二集流管腔室导通形成S形流道，n为大于等于1的整数。

6.根据权利要求1-5任一项所述的微通道换热器，其特征在于，所述扁管为挤压成型或卷焊成型的微通道多孔铝合金管。

7.根据权利要求1-5任一项所述的微通道换热器，其特征在于，所述扁管的微通道孔型为矩形、三角形或圆形。

8.根据权利要求6所述的微通道换热器，其特征在于，所述扁管的微通道孔型为矩形、三角形或圆形。

9.一种制冷装置，包括压缩机、高温换热器、第一节流装置、闪发器和第二节流装置和低温换热器，其特征在于，还包括一中间换热器，所述中间换热器为权利要求1-8任一项所述的微通道换热器。

10.根据权利要求9所述的制冷装置，其特征在于，所述闪发器包括进液口、出液口和出气口；所述压缩机、高温换热器、第一节流装置、闪发器、第二节流装置和低温换热器通过冷媒管道连通形成回路；

所述微通道换热器的第一换热组件的两个端口分别与压缩机排气口和高温换热器进口连通，第二换热组件的两个端口分别与第一节流装置和闪发器进液口连通。