CN104949394A - 一种换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热器，包括第一集流管、第二集流管、设置在第一集流管和第二集流管之间的相互平行设置的多根扁管、以及设置在两相邻所述扁管之间的间隙中的翅片，扁管包括两个使扁管中的流道转向的折弯段，分别为第一折弯段和第二折弯段，扁管还包括第一直线段、第二直线段和第三直线段，第一直线段和第三直线段的两侧设置有翅片，第二直线段的两侧没有设置翅片。本发明的换热器采用折弯扁管，避免制冷剂发生再分配，而且翅片只设置在制冷剂从下往上流的扁管直线段外侧上，换热性能好，风阻小。

Description

一种换热器

技术领域

本发明涉及一种换热器，属于换热器技术领域。

背景技术

近几十年来，空调行业迅猛发展，而换热器作为空调的主要组成部分之一，也根据市场方面的要求出现了各种各样类型的换热器。而平行流换热器具有制冷效率高、体积小、重量轻、耐压能力强等特点，能够很好的满足市场的要求。

平行流换热器主要由微通道扁管、散热翅片和集流管组成。在微通道扁管的两端设有集流管，用于分配和汇集制冷剂。在相邻的微通道扁管之间设有波纹状的或带有百叶窗形的散热翅片，用以强化换热器与空气侧的换热效率。为了提高换热效率的需要，在集流管的内部会设有隔板，可以将所有的微通道扁管分成若干个流程，合理分配每个流程的扁管数，以得到最佳的平行流换热器换热效率。

图1为一种常见的平行流换热器，如图1所示，平行流换热器包括集流管1＇、扁管2＇和翅片3＇，气、液两相制冷剂在集流管1＇中进行了重新分配后再进入扁管，但由于具有四根集流管，当制冷剂流到上部的两根集流管时，制冷剂需要在上部的集流管中再次分配，但是由于重力等因素的存在，会导致分配均匀度较低的问题。

另外，制冷剂在换热器中的流动路径存在从下往上和从上往下两种流动方向，制冷剂在扁管中的流动方向发生了改变。当气、液两相制冷剂在竖直排布的扁管中由上向下流动时，液态制冷剂在重力的作用下能够轻易的从扁管上端流到扁管下端，而气态制冷剂会先在集流管中堆积，然后再进入到扁管中。液态制冷剂由于粘性力的作用会在靠近扁管内腔管壁的空间流动，而气态制冷剂进入扁管时由于重力和液态制冷剂阻力的影响主要是通过扁管内腔的中心位置，这样就会导致液态制冷剂和气态制冷剂在扁管中的流道相互分离，无法有效的进行气液混合换热，使得换热器的换热性能不高。

因此，如何提供一种制冷剂在从上往下流动时，既能够避免制冷剂在上部集流管被重新分配的分配均匀度不高的问题，有能够避免制冷剂在扁管中从上往下流动的过程中气液混合不均引起换热性能不高的问题的多层平行流换热器是目前急需解决的问题。

发明内容

为了提升换热器的换热性能，本发明提供了一种换热器，能够有效的解决上述技术问题。

本发明提供一种换热器，包括与进口管相连通的第一集流管、与出口管相连通的第二集流管、设置在所述第一集流管和所述第二集流管之间的相互平行设置的多根扁管、以及设置在两相邻所述扁管之间的间隙中的翅片，其特征在于，所述扁管经过至少两次折弯后形成为波浪形结构，在从所述扁管连接所述第一集流管处到连接所述第二集流管处的方向上，所述波浪形扁管包括多个波峰和波谷，所述翅片设置在所述波浪形扁管上从波谷到波峰段的两侧上，所述第一集流管内还设置有分配管。

优选的，所述扁管的折弯次数为偶数，所述第一集流管与所述波浪形扁管的波谷连接，所述第二集流管与所述波浪形扁管的波峰连接。

优选的，所述扁管包括两个使所述扁管中的流道转向的折弯段，分别为第一折弯段和第二折弯段，所述扁管还包括第一直线段、第二直线段和第三直线段，所述第一直线段、第二直线段和第三直线段的长度大致相同，所述第一直线段和第三直线段的两侧设置有所述翅片。

优选的，所述第二直线段的两侧没有设置所述翅片。

优选的，所述第一折弯段和第二折弯段的表面为一内凹或者外凸的曲折面，所述第一折弯段相对于所述第一直线段和第二直线段的表面扭转一定的角度，所述第二折弯段相对于所述第二直线段和第三直线段的表面扭转一定的角度，所述第一直线段、第二直线段和第三直线段大致位于同一平面。

优选的，所述换热器还包括所述进口管和所述出口管，所述第一集流管包括两端开口的管体部、以及设置在所述管体部的两端开口处的第一端盖和第二端盖，所述第一端盖和第二端盖密封固定在所述管体部上；所述第一端盖和第二端盖上开设有通孔，所述进口管通过所述第二端盖上的通孔伸入所述第一集流管内并延伸至第一端盖上的通孔内，进口管与第一端盖和第二端盖上的通孔密封固定，所述进口管伸入所述第一集流管内的部分上开设有若干个分配孔，所述进口管伸入所述第一集流管内的部分形成为所述分配管。

优选的，所述第一端盖和所述第二端盖上设置有所述通孔的一端上设置有凸出于端面的肩部；所述进口管伸入所述第一端盖上的通孔内的一端通过堵块密封。

可选的，所述堵块与所述第一端盖一体成型，所述堵块设置在所述第一端盖与所述第一集流管相对的内侧上，所述堵块与所述第一端盖的内壁之间间隙形成有能够容纳所述进口管管壁的凹槽。

可选的，所述第一集流管上的第一端盖、第二端盖、管体部以及所述进口管通过整体焊接在一起。

优选的，所述换热器最外侧的所述扁管的侧壁上设置有所述翅片，所述换热器最外侧的所述扁管的侧壁上的翅片的外侧设置有盖板，所述盖板固定在所述扁管。

本发明提供的换热器采用折弯扁管，翅片设置在制冷剂从下往上流的扁管上的直线段外侧上，避免制冷剂发生再分配，而且换热性能好且风阻小。

附图说明

图1是现有技术的微通道换热器结构示意图；

图2是本发明实施例的换热器的结构示意图；

图3是图1的B-B截面示意图；

图4是图1的A-A截面示意图；

图5是图1所示扁管的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种多层微通道换热器，其中扁管包括至少两个个折弯段，既能够避免制冷剂的二次分配，又能够避免气液混合不均时换热性能不高的问题。

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的换热器进行具体说明。

图2是本发明实施例的换热器的结构示意图，图3是图1的B-B截面示意图；图4是图1的A-A截面示意图。本发明的换热器可以应用在空调系统中用以调节送风空气的温度，也可以应用在其它用于调节经过该换热器的空气的温度的设备中。

在空调系统中，包括通过管路连接在一起的压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器以及在管路中流动着制冷剂，当空气在鼓风机的作用下经过冷凝器时，制冷剂与空气进行热交换，空气吸收制冷剂放出的热量后升温；当空气经过蒸发器时，制冷剂与空气进行热交换，制冷剂吸收空气中的热量，空气降温。由于在空调系统中，受限于有限的安装空间，为了在有限的空间内实现所需的换热效率，需要采用多层换热器。

本发明的换热器可以作为冷凝器也可以作为蒸发器，下面以蒸发器为例进行说明。

如图2所示，本实施例提供一种多层换热器，包括第一集流管11、第二集流管12、设置在第一集流管11和第二集流管12之间的相互平行设置的多根扁管2、以及设置在相邻两扁管2之间间隙处的翅片3，其中第一集流管11与进口管111连通，第二集流管12与出口管121连通，扁管2上设置有至少两个使制冷剂流向转向的折弯段。在本实施例中，为了提高扁管与翅片的接触性能和接触面积，扁管可以是扁平状的管子。为了进一步的提高换热器的换热性能，也可以在扁平状的扁管中分隔成多个微型通道。

这样，经过节流装置节流后的气液两相制冷剂从进口管111进入第一集流管11后，在第一集流管11内，制冷剂在第一集流管中均匀分配后进入扁管2，在扁管2中，制冷剂经过从下往上、从上往下、再从下往上的流动后流入第二集流管12中，并通过出口管121流出换热器。制冷剂在扁管2中流动时与空气进行热交换，为了增加与空气的接触面积，在相邻扁管2之间的空隙中设置有翅片3，在设置有翅片3的区域为主换热区域，在没有设置翅片3的区域，基本不进行热交换。

如图2和图4所示，第一集流管11包括两端开口的管体部110、以及设置在管体部110的两端开口处的第一端盖112和第二端盖113，第一端盖112和第二端盖113密封固定在管体部110上。第一端盖112和第二端盖113上开设有通孔，进口管111通过第二端盖113上的通孔伸入第一集流管11内并延伸至第一端盖112上的通孔内，进口管111与第一端盖112和第二端盖113上的通孔密封固定，具体的可以通过焊接、密封圈等方式进行固定。进口管111伸入第一端盖112上的通孔内的一端通过堵块117密封。

进口管111伸入第一集流管11内的部分上开设有若干个分配孔115，这样，进口管111伸入第一集流管11内的部分形成为分配管114。分配管114上的分配孔115位于第一集流管11上与各扁管2相连通的位置处，这样可以均分的分配制冷剂至各扁管。

为了提高进口管111与第一端盖112和第二端盖113之间的接触面积，第一端盖112和第二端盖113上设置有通孔的一端上设置有凸出于端面的肩部116。这样，通过设置肩部116可以有效的提高进口管111与第一端盖112和第二端盖113之间的接触面积，有利于提高两者之间的焊接密封性，防止换热器外漏。

这里应当指出，在本实施例中，进口管111的一端通过单独设置的堵块117来进行密封，当然，堵块117也可以与第一端盖112一体成型，即在第一端盖112与第一集流管11相对的内侧上设置有能够伸入进口管111内的堵块，堵块与第一端盖112的内壁之间间隙形成为容纳进口管111管壁的凹槽，其中凹槽与进口管111过盈配合，可以通过整体焊接的方式将进口管的开口端密封固定在第一端盖112上。

如图5所示，扁管2经过两次折弯形成长度大致相同的三段，包括两个能够使制冷剂流道转向的折弯段，分别为第一折弯段22和第二折弯段24，扁管2还包括第一直线段21、第二直线段23和第三直线段25，其中第二直线段23连接第一折弯段22和第二折弯段24。

其中，第一折弯段22和第二折弯段24的表面为一内凹或者外凸的曲折面，第一折弯段22相对于第一直线段21和第二直线段23的表面扭转一定的角度，第二折弯段24也相对于第二直线段23和第三直线段25的表面扭转一定的角度。这样，能够防止扁管经过折弯后破坏扁管内的流通路径，使折弯后的扁管依然能够使制冷剂平滑流动。

在本实施例中，各第一折弯段22的曲折面的朝向相同，各第二折弯段24的曲折面的朝向相同，这样能够使扁管安装更加紧凑。

这里应当指出，扁管上的折弯段不局限于两个，可以是多个，扁管上折弯段的结构也不局限于上述一种结构，还可以是其它能够实现扁管弯折的结构，这里不一一详细赘述。

如图2所示，多根经过两次折弯后的扁管2的两端分别插入第一集流管11和第二集流管12中，在两相邻的扁管2之间的间隙中设置有翅片3。本实施例中的换热器具有三层结构，分别为：包括若干个第一直线段21的第一层、包括若干个第二直线段23的中间层、以及包括若干个第三直线段25的第三层。

这里应当指出，扁管的折弯次数不局限于两次，折弯的次数只要大于2次即可，第一集流管的设置方式也不局限于只设置在下方，也可以设置在上方，同样，第二集流管也部局限于设置在上方，也可以设置在下方。只要满足在从扁管连接第一集流管处到连接第二集流管处的方向上，翅片设置在波浪形扁管上从波谷到波峰段的直线段两侧上即可。需要说明的是，在制冷剂流动方向上，各波峰和波谷不一定处于相同高度，且将扁管上与集流管连接处定义为在制冷剂流动方向上的其中一个波峰或者波谷。

在本实施例中，第一集流管设置在下方，第二集流管设置在上方，这样，使第一集流管中的制冷剂进入扁管后从下往上流动，且从扁管流到第二集流管中的制冷剂的最后一段也为从下往上流动，从而提高设置有翅片段的直线段的数量，有利于提高换热器的换热性能。

制冷剂从进口管111流入后从分配管114上的分配孔115流入第一集流管11，此时，制冷剂经过了分配管114的分配，之后制冷剂从第一集流管11均匀的流入各扁管2，制冷剂在扁管2中先是从下往上流动经过了第一直线段21，之后在经过第一折弯段22时制冷剂的流动方向发生了改变，经过第一折弯段22后，制冷剂从上往下经过了第二直线段23，再经过第二折弯段24的转向，制冷剂再从下往上经过第三直线段25后流入第二集流管12，最后制冷剂通过与第二集流管12相连通的出口管121流出。由于扁管2是直接连接第一集流管11和第二集流管12的，所以，制冷剂只经过一次分配，即制冷剂只在第一集流管中进行一次分配，第一集流管11设置在底部，有利于制冷剂均匀分配至各扁管2中。

这样，在本实施例中的多层换热器中，只需要两个集流管，用折弯段实现两相邻层之间的连接，无需设置额外的集流管，也就不存在现有技术中存在的制冷剂在顶部的集流管中再次分配时导致制冷剂分配不均，流入各扁管的制冷剂不均的问题，制冷剂在本实施例中的多层换热器中，能够实现均匀换热，换热效率高。

如图2和图3所示，制冷剂在空调系统中流动，流过换热器时，在扁管中流动经过从下往上和从上往下两种流动方向。当气、液两相制冷剂在竖直排布的扁管中由下向上流动时，气态制冷剂在重力的作用下能够均匀的从扁管下端流到扁管上端，而液态制冷剂会先在集流管中堆积，然后再进入到扁管中。气态制冷剂在重力的影响下均匀的进入到扁管的内腔流道中；而液态制冷剂在重力、气态制冷剂阻力以及粘性力的影响下，也能够在扁管的内腔流道中均匀的分布，这样在扁管的内腔流道中气、液两相制冷剂能够较好的进行混合换热，此时换热器有较高的换热性能

当气、液两相制冷剂在竖直排布的扁管中由上向下流动时，液态制冷剂在重力的作用下能够轻易的从扁管上端流到扁管下端，而气态制冷剂的流动速度就会滞后于液态制冷剂。液态制冷剂由于粘性力的作用会在靠近扁管内腔管壁的空间从上往下流动，而气态制冷剂进入扁管时由于受到重力和扁管内腔管壁上的液态制冷剂阻力的影响，主要是通过扁管内腔的中心位置从上往下流动，此时液态制冷剂和气态制冷剂在扁管中的流道相互分离，气液混合不均，如果此时制冷剂与空气进行热交换，则热交换的性能不高，会降低换热器的整体换热性能。

如图3所示，在本实施例中的换热器中，翅片3设置在相邻两扁管上第一直线段21和第二直线段23之间的间隙中，在两相邻的第二直线段23之间没有设置翅片。本实施例中的换热器的主要换热区域为扁管中对应制冷剂从下往上流动部分，并且由于扁管中对应制冷剂从上往下流部分的外侧没有设置翅片，在制冷剂流过该区域时与空气的热交换较小，基本不与空气换热，使空气流过该换热器时，制冷剂与空气的热交换大部分在换热器中气液两相制冷剂混合均匀的第一层和第三层部分中进行，而在中间层由于没有设置翅片，空气与制冷剂基本不进行热交换，制冷剂从上往下流动的中间层起到一个连接作用。这样，能够提高换热器的换热性能。

而且，在多层换热器中，由于空气穿过换热器时需要经过多个层级，设置越多的翅片会导致空气的流动阻力增大，对换热器的换热性能有一定的影响。在本实施例中，由于换热器的制冷剂混合不均匀的中间层没有设置翅片，能够有效的降低风阻，也能够提高换热器的换热性能。

这里应当指出，换热器的层数也不局限于上述层数，层数只要大于3即可，或者，为了进一步的提高设置有翅片的层数的数量，也可以设置层数满足2N+1（N大于等于1）即可，这样该换热器的外侧两层上的制冷剂流动方式为从下往上流动，制冷剂在外侧两层上的扁管段中混合均匀，换热性能高。另外，换热器的翅片设置方式不局限于上述方式，根据换热器使用的需要，也可以在中间层设置翅片。

为了提高换热效率，在换热器的最外侧的扁管上也设置有翅片，这部分翅片通过盖板4固定在扁管2上。

以上所述，仅是本发明的具体实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种换热器，包括与进口管相连通的第一集流管、与出口管相连通的第二集流管、设置在所述第一集流管和所述第二集流管之间的相互平行设置的多根扁管、以及设置在两相邻所述扁管之间的间隙中的翅片，其特征在于，所述扁管经过至少两次折弯后形成为波浪形结构，在从所述扁管连接所述第一集流管处到连接所述第二集流管处的方向上，所述波浪形扁管包括多个波峰和波谷，所述翅片设置在所述波浪形扁管上从波谷到波峰段的两侧上。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述扁管的折弯次数为偶数，所述第一集流管与所述波浪形扁管的波谷连接，所述第二集流管与所述波浪形扁管的波峰连接，所述第一集流管内还设置有分配管。

3.根据权利要求1或2所述的换热器，其特征在于，所述扁管包括两个使所述扁管中的流道转向的折弯段，分别为第一折弯段和第二折弯段，所述扁管还包括第一直线段、第二直线段和第三直线段，所述第一直线段、第二直线段和第三直线段的长度大致相同，所述第一直线段和第三直线段的两侧设置有所述翅片。

4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述第二直线段的两侧没有设置所述翅片。

5.根据权利要求3或4所述的换热器，其特征在于，所述第一折弯段和第二折弯段的表面为一内凹或者外凸的曲折面，所述第一折弯段相对于所述第一直线段和第二直线段的表面扭转一定的角度，所述第二折弯段相对于所述第二直线段和第三直线段的表面扭转一定的角度，所述第一直线段、第二直线段和第三直线段大致位于同一平面。

6.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于，所述换热器还包括所述进口管和所述出口管，所述第一集流管包括两端开口的管体部、以及设置在所述管体部的两端开口处的第一端盖和第二端盖，所述第一端盖和第二端盖密封固定在所述管体部上；所述第一端盖和第二端盖上开设有通孔，所述进口管通过所述第二端盖上的通孔伸入所述第一集流管内并延伸至第一端盖上的通孔内，进口管与第一端盖和第二端盖上的通孔密封固定，所述进口管伸入所述第一集流管内的部分上开设有若干个分配孔，所述进口管伸入所述第一集流管内的部分形成为所述分配管。

7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述第一端盖和所述第二端盖上设置有所述通孔的一端上设置有凸出于端面的肩部；所述进口管伸入所述第一端盖上的通孔内的一端通过堵块密封。

8.根据权利要求7所述的换热器，其特征在于，所述堵块与所述第一端盖一体成型，所述堵块设置在所述第一端盖与所述第一集流管相对的内侧上，所述堵块与所述第一端盖的内壁之间间隙形成有能够容纳所述进口管管壁的凹槽。

9.根据权利要求6至8任意项所述的换热器，其特征在于，所述第一集流管上的第一端盖、第二端盖、管体部以及所述进口管通过整体焊接在一起。

10.根据权利要求9所述的换热器，其特征在于，所述换热器最外侧的所述扁管的侧壁上设置有所述翅片，所述换热器最外侧的所述扁管的侧壁上的翅片的外侧设置有盖板，所述盖板固定在所述扁管。