CN104006576A - 一种换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热器，特别是微通道换热器，解决了现有微通道换热器内部制冷剂二次分配不均的问题，本发明的换热器包括集流管和插装在集流管上的微通道扁管，换热器还包括制冷剂分配器，制冷剂分配器具有多根分液支管，并且每根分液支管都具有自集流管侧壁插入集流管内部空间的插入部，插入部上设有开口，制冷剂通过开口流入集流管内部空间，开口的出液方向均与微通道扁管进液方向形成夹角。

Description

一种换热器

技术领域

本发明涉及一种换热器，尤其是微通道换热器。

背景技术

微通道换热器也称为扁管或平行流换热器，这类型的换热器普遍具有入口集流管、出口集流管，间隔地分布在入口集流管与出口集流管之间的若干扁管以及扁管中间的翅片，实际的应用中，气流流经换热器表面并与扁管，翅片产生热交换，在热交换期间，制冷剂蒸发或冷凝，外部气流则降低适当的温度或升高温度，如空调、冷冻器等装置。

换热器工作时，制冷剂流体是通过入口集流管分配到各个扁管中，理想的状态是：制冷剂流体均匀分配到每个扁管内且进一步均匀分配到扁管的每个微通道中，这能保证换热器运行时的最佳效率。然而实际的应用中，尤其是当换热器作为蒸发器时，制冷剂蒸发，入口集流管与扁管、微通道之间存在两相制冷剂状态，具体来说：两相制冷剂流体进入入口集流管，部分扁管接收到较多的液相制冷剂流，部分扁管接收到气相制冷剂流，这导致通过微通道的制冷剂分配不均，严重降低了换热器的工作效率；另一方面，也存在部分扁管接收到比其他扁管更多的制冷剂的情况，从而导致分配不均、影响制冷效率。

目前解决入口两相态分配的方法一般是将分液器分出来的分液毛细管均匀的焊接在入口集流管的侧壁，但由于入口集流管内空间相比分液毛细管管径要大很多，当混合均匀的两相制冷剂流从分液毛细管流入入口集流管后，会造成气液分离，从而在各个扁管微通道之间会形成二次分配不均的情况，使换热器性能不能完全发挥。

用于改进两相态制冷剂通过微通道换热器的分配均匀性的方案已有被提出，例如公开号为“CN102062499”的发明专利中描述了在液侧冷媒管上设置将冷媒分成多路的液侧分配器，三个以上的液侧分支管连通液侧分配器与液侧集流管。又如公开号为“CN202216453”的发明专利公开了将分配器管直接定位在入口集流管，且分配器管具有多个布置在入口集流管内的孔，这些孔沿着分配器管排列，至少有一个孔是定向在施压于所述分配器管的内表面的制冷剂液相中。尽管这些方案对于制冷剂分配均匀性有所提高，但对于扁管微通道二次分配均匀性问题以及理想状态的分配均匀性问题还是得不到解决。

发明内容

本发明提出一种换热器，解决集流管内制冷剂二次分配不均的问题，提高换热器内制冷剂的分配均匀性，从而提高换热性能。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种换热器，包括集流管和插装在集流管上的微通道扁管，换热器还包括制冷剂分配器，制冷剂分配器具有多根分液支管，并且每根分液支管都具有自集流管侧壁插入集流管内部空间的插入部，插入部上设有开口，制冷剂通过开口流入集流管内部空间，开口的出液方向均与微通道扁管进液方向形成夹角。

进一步的，所述开口设置在插入部的侧壁上，并且开口的出液方向是在插入部的径向横截面上与微通道扁管的进液方向形成所述的夹角。

进一步的，所述插入部具有两个以上的开口，并且这两个以上开口的出液方向分别朝向集流管内壁不同的位置。

进一步的，插入部的侧壁上具有多个所述的开口，并且多个开口沿着插入部的轴向方向直线阵列。

进一步的，插入部的侧壁上具有多个所述的开口，并且多个开口沿着插入部的周向方向圆周阵列。

进一步的，插入部的侧壁上具有多个所述的开口，并且多个开口形成单向螺旋分布或者双向螺旋分布。

进一步的，开口的出液方向与微通道扁管的进液方向形成的夹角为90°至270°。

进一步的，所述开口设置在插入部的端壁上。

进一步的，插入部插入集流管内部分的长度大于或者等于集流管中心至集流管侧壁的距离。

进一步的，每根分液支管上套有过渡接管，过渡接管自集流管侧壁插入集流管内部空间，过渡接管插入集流管内部空间的部分形成所述的插入部。

本发明的有益效果：

本发明换热器的制冷剂分配器具有自集流管侧壁插入集流管内部空间的插入部，且插入部上设有开口，制冷剂通过开口流入集流管内部空间，开口的出液方向均与微通道扁管进液方向形成夹角，这样就改变了原有制冷剂的流向，使得制冷剂流体不会直接进入微通道扁管内，而是由开口喷射到集流管内侧壁，通过相互撞击、反弹等运动使得两相态制冷剂充分、均匀地混合，使流入附近各微通道扁管的制冷剂量更加均匀，从而解决了集流管内制冷剂二次分配不均的问题，提高换热器内制冷剂的分配均匀性，从而提高换热性能。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明换热器的结构示意图；

图2为本发明中制冷剂分配器的插入部的实施例一的结构示意图；

图3为实施例一的插入部与集流管的配合结构示意图；

图4为本发明中制冷剂分配器的插入部的实施例二的结构示意图；

图5为本发明中制冷剂分配器的插入部的实施例三的结构示意图；

图6为本发明中制冷剂分配器的插入部的实施例四的结构示意图；

图7为本发明中制冷剂分配器的插入部的实施例五的结构示意图。

具体实施方式

本发明提出一种换热器，包括集流管和插装在集流管上的微通道扁管，换热器还包括制冷剂分配器，制冷剂分配器具有多根分液支管，并且每根分液支管都具有自集流管侧壁插入集流管内部空间的插入部，插入部上设有开口，制冷剂通过开口流入集流管内部空间，开口的出液方向均与微通道扁管进液方向形成夹角。

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

参照图1，换热器，包括集流管1和插装在集流管1上的微通道扁管2，需要说明是：该集流管1为入口集流管，而微通道扁管2是具有多个沿扁管长度方向设置细小通道，当制冷剂通过微通道扁管时，外部气流通过换热器的翅片和扁管表面，通道内的制冷剂蒸发吸走外部气流中的热量，由此将外部气流降温，而采用微通道扁管可以延缓制冷剂流通的速度，从而使得热交换更加充分、效率更高；蒸发后的制冷剂汇集到出口集流管（图中未示出），由出口集流管流入压缩机，再通过制冷系统循环，例如空调、冷冻器等装置的制冷系统。

实施例一：

参照图2、3，针对上述的换热器，本实施例的制冷剂分配器3具有四根分液支管30，并且每根分液支管30都具有自集流管1侧壁插入集流管1内部空间的插入部31，插入部31上设有开口311，制冷剂通过开口311流入集流管1内部空间，开口311的出液方向均与微通道扁管2进液方向形成夹角。

一般情况下，开口311会设置有多个，这些开口可以是小孔或者狭缝，其开度较小，只适于制冷剂流通即可，相对于集流管1内部空间，插入部31的管径要小很多，而开口311的开度又较插入部31的管径要小，因此从开口311流出的制冷剂在流速上要快些，基本能达到喷射的效果：然而，在具体实施过程中，这些开口311在被定义出液方向时应尽量地背向微通道扁管，这样不仅能减少制冷剂直接进入微通道扁管几率，能在集流管1内充分利用，而且在重力方向上，能更好达到喷射效果。

从开口311喷出的制冷剂会撞击到集流管1的内侧壁，不断相互的撞击、反弹，使得两相态制冷剂充分、均匀地混合，而不会产生分层的现象，流入微通道扁管的制冷剂中，液相制冷剂流和气相制冷剂流相对比较平均，这可以使得换热器更有效率的运行。

本实施例将这些开口311设置在插入部31的侧壁上并采用圆周阵列的方式进行排列，即多个开口311沿着插入部31的周向方向环形排布，这样，每个开口都具有不同的出液方向，开口的出液方向与微通道扁管的进液方向形成的夹角为90°至270°，如图3所示，插入部31上设置五个开口，自左向右所形成的夹角依次为100°、140°、180°、220°、260°，且这五个开口的出液方向在集流管1长度方向上所对应位置是不同的，这五个开口能朝着集流管1长度方向上五个不同的位置进行喷射；当然，五个开口的分布也可以是不均匀的。

需要说明的是：本实施例所述开口311的出液方向是被定义在插入部31的径向横截面上并与微通道扁管2的进液方向形成上述的夹角，而插入部则是从集流管1的侧向管壁进入集流管1内，如图3所示。

另外，插入部31的端部具有封闭用的端壁，或者将插入部31的端部捏扁，保证制冷剂流体只能从侧壁的开口311流出。

在本实施例中，开口311的数量以及开口311的出液方向与微通道扁管的进液方向形成的夹角可以根据实际的产品工艺要求而改变。

相比现有直接定位在集流管内的分配器管而言，本实施例的插入部是从集流管的侧壁进入集流管内部空间，并能在集流管长度方向上的多个位置喷射制冷剂，同时，相邻的两个插入部之间喷射的制冷剂能相互补充，使得集流管内部的两相态制冷剂充分混合，且每个微通道扁管所能接受到的制冷剂量是比较均衡的，这样在保证二次均匀分配的基础上，避免出现部分扁管接收到比其他扁管更多的制冷剂的情况。

公开号为“CN102062499”的发明专利中描述了在液侧冷媒管上设置将冷媒分成多路的液侧分配器，三个以上的液侧分支管连通液侧分配器与液侧集流管，但该案中，液侧分支管是安装在液侧集流管正对扁管位置的侧壁上，换热器产品的体积增加，尤其是纵向高度增加，需留有足够的安装空间，且由于液侧分支管正对扁管，制冷剂流体容易直接进入扁管的微通道内，对于扁管微通道二次分配均匀性的问题还是得不到解决。本实施例中，分液支管所安装的位置并非正对扁管，一来可以节省换热器产品的安装空间，二来可以满足开口的出液方向是在插入部的径向横截面上与微通道扁管的进液方向形成夹角的要求，以解决扁管微通道二次分配均匀性的问题。

公开号为“CN202216453”的发明专利公开了将分配器管直接定位在入口集流管，且分配器管具有多个布置在入口集流管内的孔，这些孔沿着分配器管排列，当然这些所述的孔中有一部分也可以达到本实施例的效果，但从分配器管的布置结构可以理解：随着制冷剂压力和制冷剂流量的变化会产生不同的流动状况，当制冷剂流量比较大时，靠近分配器管冷媒出口处的制冷剂量偏大，相应的，该处对应的扁管能接收到较多的制冷剂；当制冷剂流量比较小时，靠近分配器管冷媒入口处的制冷剂量偏大，相应的，该处对应的扁管能接收到较多的制冷剂，整个分配器管内部沿着长度方向其制冷剂的分配量是不均的，相应的，由该分配器管所分配的制冷剂，无论孔如何设置，都很难达到均匀分配的目的。

通过本实施例对于制冷剂分配器的描述可知：本实施例在解决集流管内制冷剂二次分配不均的问题之前，首先通过制冷剂分配器把制冷剂流体均匀地分为多个支路，由分液支管送入集流管内部，集流管上与分液支管对应的多个部位之间所能接收到的制冷剂量是比较均匀的，这为制冷剂的二次均匀分配打下良好基础，保证制冷剂二次分配的均匀性。

实施例二：

参照图4，本实施例的不同之处在于：插入部31的侧壁上设有多个所述的开口311，并且多个开口311沿着插入部31的轴向方向直线阵列，可以是一列或者多列，这样可以在集流管1的长度方向和径向方向上形成多个制冷剂的喷射位置；并且，同列中的开口的出液方向与微通道扁管2进液方向形成的夹角相同。

实施例三：

参照图5，本实施例的不同之处在于：插入部31的侧壁上设有多个所述的开口311，并且多个开口311形成双向螺旋分布，其中一列螺旋分布的开口中具有出液方向不同的数个开口，在集流管1的长度方向和径向方向上形成多个制冷剂的喷射位置，另一列螺旋分布的开口只是螺旋方向的改变。

实施例四：

参照图6，本实施例的不同之处在于：插入部31的侧壁上设有多个所述的开口311，且插入部31的端壁上还设有一个或者多个开口311＇，插入部31侧壁上所设的多个开口311可按照上述实施例一、实施例二或实施例三的方案。

实施例五：

参照图7，本实施例的不同之处在于：开口同样设置在插入部的端壁上，但开口311的口径与插入部31的管内径相同，使得制冷剂直接朝着插入部31的插入方向喷射，为到达较好的效果，插入部31插入集流管内部分的长度L要大于或者等于集流管1中心至集流管1侧壁的距离H。另外，本实施例中，开口311的出液方向依然与微通道扁管2进液方向形成夹角，一般情况下为90°的夹角。

上述实施例在具体操作时，可在每根分液支管30上套上过渡接管，过渡接管自集流管1侧壁插入集流管1内部空间，过渡接管与分液支管30和集流管1分别焊接固定，过渡接管插入集流管1内部空间的部分形成上述的插入部31。

本发明实施例应用于微通道换热器。

通过上述施例，本发明的目的已经被完全有效的达到了。熟悉该项技艺的人士应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.一种换热器，包括集流管和插装在集流管上的微通道扁管，其特征在于：换热器还包括制冷剂分配器，制冷剂分配器具有多根分液支管，并且每根分液支管都具有自集流管侧壁插入集流管内部空间的插入部，插入部上设有开口，制冷剂通过开口流入集流管内部空间，开口的出液方向均与微通道扁管进液方向形成夹角。

2.如权利要求1所述的一种换热器，其特征在于：所述开口设置在插入部的侧壁上，并且开口的出液方向是在插入部的径向横截面上与微通道扁管的进液方向形成所述的夹角。

3.如权利要求2所述的一种换热器，其特征在于：所述插入部具有两个以上的开口，并且这两个以上开口的出液方向分别朝向集流管内壁不同的位置。

4.如权利要求2或3所述的一种换热器，其特征在于：插入部的侧壁上具有多个所述的开口，并且多个开口沿着插入部的轴向方向直线阵列。

5.如权利要求2或2所述的一种换热器，其特征在于：插入部的侧壁上具有多个所述的开口，并且多个开口沿着插入部的周向方向圆周阵列。

6.如权利要求2或3所述的一种换热器，其特征在于：插入部的侧壁上具有多个所述的开口，并且多个开口形成单向螺旋分布或者双向螺旋分布。

7.如权利要求2或3所述的一种换热器，其特征在于：开口的出液方向与微通道扁管的进液方向形成的夹角为90°至270°。

8.如权利要求1所述的一种换热器，其特征在于：所述开口设置在插入部的端壁上。

9.如权利要求8所述的一种换热器，其特征在于：插入部插入集流管内部分的长度大于或者等于集流管中心至集流管侧壁的距离。

10.如权利要求1、2、3、8或9所述的一种换热器，其特征在于：每根分液支管上套有过渡接管，过渡接管自集流管侧壁插入集流管内部空间，过渡接管插入集流管内部空间的部分形成所述的插入部。