CN108731307A - 一种叠片式冷凝器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种叠片式冷凝器，包括冷凝器芯体和干燥积液器，所述的干燥积液器设置在冷凝器芯体的外表面上，并通过同样设置在冷凝器芯体外表面上的导流器与冷凝器芯体内的制冷剂通道连通；高温高压气态制冷剂从冷凝器芯体上的制冷剂进口进入冷凝段完成放热和冷凝，冷凝后的制冷剂经由穿过过冷段波纹板片的引流通道流入导流器的第一内腔，再经由导流器的第一内腔引入干燥积液器，储存在干燥积液器中的液态制冷剂经由导流器的第二内腔流出并穿过冷凝器芯体上的引流孔洞流入过冷段，最后从冷凝器芯体上的制冷剂出口流出。本发明制冷剂与冷却液接触充分，换热系数大，整体换热性能好。

Description

一种叠片式冷凝器
技术领域
本发明涉及冷凝器领域，尤其涉及汽车空调系统中的冷凝器，具体地说是一种叠片式结构的冷凝器。
背景技术
汽车空调系统中冷凝器是关键部件之一，传统空调系统采用风冷式冷凝器，占据空间大，单位体积换热量小。
另有一种叠片式结构的冷凝器，该冷凝器零部件主要包括：冷凝器芯体、干燥积液器、导流器和进出口，该冷凝器芯体由多个波纹板片叠加而成。相邻的波纹板片构成一个流道，相邻的流道通过板片隔开，从而流通两种不同的流体，第一流体为制冷剂，第二流体为冷却液，第一流体和第二流体通过波纹板片完成热量交换。该冷凝器主要用于汽车空调系统中，将高温高压的气态制冷剂冷凝得到高温高压的液态制冷剂，制冷剂完成热量的释放，而冷却液完成热量的吸收，保证汽车空调系统制冷或者制热的需求。
叠片式冷凝器通过冷却液完成与制冷剂的热量交换，因冷却液比热容比空气大得多，所以需求的传热温差更小。叠片式冷凝器布置紧凑，对汽车空间要求小。叠片式冷凝器与风冷式冷凝器功能一致，都是将高温高压制冷剂冷凝成高温高压过冷态制冷剂。
冷凝器通常带有干燥积液器，干燥积液器中存储一定量的液态制冷剂，在空调系统运行时，起到平衡系统制冷剂充注量的功能，同时，干燥积液器还有去除制冷剂中的水分，保证制冷剂出口过冷状态的作用。
常规的风冷式冷凝器安装在汽车前端模块，用于汽车空调系统制冷循环，而叠片式冷凝器既可以作为室外冷凝器完成制冷功能，也可以用于室内冷凝器完成制热功能。
US2015226469A1中公开了一种叠片式冷凝器，该冷凝器同样流通两种流体，制冷剂流道同样分为冷凝段和过冷段，该技术采用外部管路将干燥储液器中的液态制冷剂引入到过冷段。
上述技术的缺点是，引入过冷段的管路过长，会产生热量损失，同时，由于管路弯折较多，会产生较大内部压降，其次由于管路的存在，增大了冷凝器整体空间，影响其紧凑性和安装布置方式。
发明内容
本发明要解决的是现有技术存在的上述技术问题，旨在提供一种改进型的冷凝器，在满足空调系统制冷或者制热的基本需求的同时，提高换热能力，减小内部压降，使结构紧凑、布置方便，并且能够降低工艺要求及成本。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种叠片式冷凝器，包括冷凝器芯体和干燥积液器，所述冷凝器芯体由多个波纹板片叠加而成，每两个相邻的波纹板片叠加形成的内腔构成换热通道，所述的换热通道包括交替设置的制冷剂通道和冷却液通道，所述的制冷剂通道包括冷凝段和过冷段，其特征在于所述的干燥积液器设置在冷凝器芯体的外表面上，并通过同样设置在冷凝器芯体外表面上的导流器与冷凝器芯体内的制冷剂通道连通；高温高压气态制冷剂从冷凝器芯体上的制冷剂进口进入冷凝段完成放热和冷凝，冷凝后的制冷剂经由穿过过冷段波纹板片的引流通道流入导流器的第一内腔，再经由导流器的第一内腔引入干燥积液器，储存在干燥积液器中的液态制冷剂经由导流器的第二内腔流出并穿过冷凝器芯体上的引流孔洞流入过冷段，最后从冷凝器芯体上的制冷剂出口流出。
本发明的叠片式冷凝器，制冷剂与冷却液接触充分，换热系数大，整体换热性能尤其好。干燥积液器直接设置在冷凝器芯体的外表面，同时，干燥积液器与冷凝器芯体内的制冷剂通道通过导流器连通。由于导流器也是直接设置在冷凝器芯体外表面上，因而可节省空间，使产品更为紧凑，布置更为方便，提高了产品的稳定性和可靠性，并且能够降低工艺要求及成本，满足空调系统制冷或者制热的基本需求。
本发明的另一个特点是：由于没有外接管路，可减少制冷剂的内部压降，避免了外部管道占据过多空间和引起过大压降，从而进一步提高了冷凝器的换热能力。
本发明的再一个特点是：引流通道从过冷段穿出去，将冷凝段制冷剂从内部引出到干燥积液器之中，完成干燥、过滤后进入到过冷段内。
作为本发明的改进，所述导流器的第一内腔为圆形管道，第二内腔为环形腔体。
作为本发明的进一步改进，所述导流器的第一内腔被第二内腔环绕。
作为本发明的再进一步改进，所述的引流孔洞由多个扇形孔构成。扇形孔均匀对称分布，有利于制冷剂进入到过冷段时的压降达到尽可能小。
作为本发明的再进一步改进，所述的导流器上还设有与所述的第一内腔连通的第一导流管和与所述的第二内腔连通的第二导流管，所述的第一导流管和第二导流管插入所述的干燥积液器内，并分别与干燥积液器内的制冷剂进出端连通。
作为本发明的再进一步改进，冷却液呈单一方向流动。由于流程越多，相同流量下流阻越大，本发明水侧采用单流程能减小水侧流阻。
作为本发明的再进一步改进，所述的冷凝段全部或部分呈逆流布置。所述的逆流布置即制冷剂与冷却液主流向相反；反之，顺流布置即制冷剂与冷却液主流向相同。制冷剂和冷却液流程的合理布置，顺流与逆流的合理布局，有利的增强了其换热效果。
作为本发明的再进一步改进，所述的冷凝段具有逆流布置的第一部分和顺流布置的第二部分，所述的过冷段呈逆流布置。冷凝段顺流和逆流结合，能提升换热均匀性，对冷凝器整体换热性能有利。
作为本发明的再进一步改进，所述的干燥积液器和导流器设置在所述冷凝器芯体的底板上，所述的制冷剂出口设置在所述底板的上方，所述的制冷剂进口和冷却液出口设置在冷凝器芯体的顶板下方，所述的冷却液进口设置在所述顶板的上方，所述的引流通道和引流孔洞设置在所述底板的下方。通过该安装方式下的进出口布局，能够以有效简单的方式实现制冷剂三流程的结构布置，实现冷却液单流程的流动方式。
另一种可替换的实施方式，所述的冷凝段全部呈逆流布置，所述的过冷段呈顺流布置。冷凝段全部逆流，能够最大化的提升传热效果，使得冷凝器换热紧凑性发挥更好的作用。
作为本发明的再进一步改进，所述的干燥积液器和导流器设置在所述冷凝器芯体的底板上，所述的制冷剂出口设置在所述底板的上方，所述的制冷剂进口和冷却液出口设置在冷凝器芯体的顶板上方，所述的冷却液进口设置在所述顶板的下方，所述的引流通道和引流孔洞设置在所述底板的下方。通过该安装方式下的进出口布局，能够以有效简单的方式实现制冷剂两流程的结构布置，同时实现冷却液单流程的流动方式。
作为本发明的再进一步改进，所述的过冷段内部流通容积与冷凝段内部流通容积之比值最大为0.4。制冷剂和冷却液热量交换大部分在冷凝段完成，过冷段基本上是液态制冷剂，而且温度低，与冷却液侧换热量小，所以在保证一定的流动容积不至于使流阻特大的情况下，应尽量使得过冷段内部流通容积与冷凝段内部流通容积之比偏小。
优选地，所述的过冷段内部流通容积与冷凝段内部流通容积之比最大为0.2。
更优选地，所述的过冷段内部流通容积与冷凝段内部流通容积之比值在0.05到0.15之间。
作为本发明的更进一步改进，导流器的第二内腔横截面积与第一内腔横截面积之比值在0.5-1.5之间，使得在导流器内流通的制冷剂流速相差不至于太大。引流通道的流通面积与引流孔洞的流通面积之比值在0.5-1.5之内。引流孔洞的流通面积与制冷剂出口的流通面积之比值在0.5-1.5之间。对流通面积的进一步限定，保证了由于进出口渐缩渐扩造成的流阻能够控制在一个合适范围内，不至于太大。
附图说明
图1 是本发明叠片式冷凝器的整体外观图。
图2 是本发明叠片式冷凝器的介质流动示意图。
图3 是本发明叠片式冷凝器去掉导流器的整体外观图。
图4 是本发明冷凝器芯体的引流通道和引流孔洞的表面结构图。
图5是本发明冷凝器芯体在引流通道和引流孔洞处的局部轴向剖面图。
图6 是本发明导流器的外观图。
图7 是本发明导流器的纵向截面图。
图8本发明叠片式冷凝器的另一实施方式的整体外观图。
图9 是图8实施方式的介质流动示意图。
图10是图8实施方式中冷凝器芯体在引流通道和引流孔洞处的局部轴向剖面图。
图中，
1，20-冷凝器
2，21-冷凝器芯体
3，22-干燥积液器
4，23-导流器
5，24-制冷剂进口
6，25-制冷剂出口
7，26-冷却液进口
8，27-冷却液出口
9，28-冷凝段
10，29-过冷段
11-冷凝段的第一部分
12-冷凝段的第二部分
13，30-引流通道
14，31-引流孔洞
15，32-导流器的第一内腔
16，33-导流器的第二内腔
17，34-底板
18，35-顶板
19，36-换热通道
37-导流器的第一导流管
38-导流器的第二导流管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
参照图1至图7，本发明的一种叠片式冷凝器1，包括冷凝器芯体2、干燥积液器3和导流器4。所述冷凝器芯体2由多个波纹板片叠加而成，每两个相邻的波纹板片叠加形成的内腔构成换热通道19，所述的换热通道19包括交替设置的制冷剂通道和冷却液通道，所述的制冷剂通道包括冷凝段9和过冷段10。
所述冷凝器芯体包括底板17和顶板18。所述底板17的上方设有制冷剂出口6，所述底板17的下方设有引流通道13和引流孔洞14，所述顶板18的下方设有的制冷剂进口5和冷却液出口8，所述顶板18的上方设有冷却液进口7。通过该安装方式下的进出口布局，能够以有效简单的方式实现制冷剂三流程的结构布置，实现冷却液单流程的流动方式。
所述的干燥积液器3和导流器4设置在冷凝器芯体的底板17上，干燥积液器3通过导流器4与冷凝器芯体内的制冷剂通道连通。
所述的导流器4具有第一内腔15和第二内腔16。所述的第一内腔15为圆形管道，所述的第二内腔16为环形腔体。所述导流器的第一内腔15被第二内腔16环绕。
所述冷凝器芯体2的引流通道13与所述的导流器4的第一内腔15连通，所述冷凝器芯体2的引流孔洞14与所述的导流器4的第二内腔16连通。所述的引流通道13穿过过冷段波纹板片。所述的引流孔洞14由多个扇形孔构成。扇形孔均匀对称分布，有利于制冷剂进入到过冷段时的压降达到尽可能小。
所述的导流器4上还设有与所述的第一内腔15连通的第一导流管37和与所述的第二内腔16连通的第二导流管38，所述的第一导流管37和第二导流管38插入所述的干燥积液器3内，并分别与干燥积液器3内的制冷剂进出端连通。
所述的冷凝段9具有逆流布置的第一部分11和顺流布置的第二部分12，所述的过冷段10呈逆流布置。
高温高压气态制冷剂从冷凝器芯体上的制冷剂进口5进入冷凝段的第一部分11，然后转折180度后进入冷凝器的第二部分12，完成放热和冷凝；冷凝后的制冷剂经由引流通道13流入导流器的第一内腔15，再经由导流器的第一导流管37流入干燥积液器3；储存在干燥积液器3中的液态制冷剂经由导流器的第二导流管38进入第二内腔16；从第二内腔16流出后穿过冷凝器芯体上的引流孔洞14流入过冷段10，最后从冷凝器芯体上的制冷剂出口6流出。
在本实施方式中，冷凝段顺流和逆流结合，能提升换热均匀性，对冷凝器整体换热性能有利。冷却液呈单一方向流动。由于流程越多，相同流量下流阻越大，水侧采用单流程能减小水侧流阻。
所述的过冷段内部流通容积与冷凝段内部流通容积之比值最大为0.4。制冷剂和冷却液热量交换大部分在冷凝段完成，过冷段基本上是液态制冷剂，而且温度低，与冷却液侧换热量小，所以在保证一定的流动容积不至于使流阻特大的情况下，应尽量使得过冷段内部流通容积与冷凝段内部流通容积之比偏小。
优选地，所述的过冷段内部流通容积与冷凝段内部流通容积之比最大为0.2。
更优选地，所述的过冷段内部流通容积与冷凝段内部流通容积之比值在0.05到0.15之间。
导流器的第二内腔横截面积与第一内腔横截面积之比值在0.5-1.5之间，使得在导流器内流通的制冷剂流速相差不至于太大。引流通道的流通面积与引流孔洞的流通面积之比值在0.5-1.5之内。引流孔洞的流通面积与制冷剂出口的流通面积之比值在0.5-1.5之间。对流通面积的进一步限定，保证了由于进出口渐缩渐扩造成的流阻能够控制在一个合适范围内，不至于太大。
参照图8至图10，本发明的一种叠片式冷凝器20的另一种实施方式。与前一实施方式的不同之处在于：所述的制冷剂出口25设置在冷凝器芯体21的底板34的上方，所述的制冷剂进口24和冷却液出口27设置在冷凝器芯体21的顶板35上方，所述的冷却液进口26设置在所述顶板35的下方，所述的引流通道30和引流孔洞31设置在所述底板34的下方。
该安装方式下的进出口布局，能够以有效简单的方式实现制冷剂两流程的结构布置，同时实现冷却液单流程的流动方式。
在本实施方式中，冷凝段28全部呈逆流布置，过冷段29呈顺流布置。冷凝段全部逆流，能够最大化的提升传热效果，使得冷凝器换热紧凑性发挥更好的作用。
应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种叠片式冷凝器，包括冷凝器芯体和干燥积液器，所述冷凝器芯体由多个波纹板片叠加而成，每两个相邻的波纹板片叠加形成的内腔构成换热通道，所述的换热通道包括交替设置的制冷剂通道和冷却液通道，所述的制冷剂通道包括冷凝段和过冷段，其特征在于所述的干燥积液器设置在冷凝器芯体的外表面上，并通过同样设置在冷凝器芯体外表面上的导流器与冷凝器芯体内的制冷剂通道连通；高温高压气态制冷剂从冷凝器芯体上的制冷剂进口进入冷凝段完成放热和冷凝，冷凝后的制冷剂经由穿过过冷段波纹板片的引流通道流入导流器的第一内腔，再经由导流器的第一内腔引入干燥积液器，储存在干燥积液器中的液态制冷剂经由导流器的第二内腔流出并穿过冷凝器芯体上的引流孔洞流入过冷段，最后从冷凝器芯体上的制冷剂出口流出。
2.如权利要求1所述的一种叠片式冷凝器，其特征在于所述导流器的第一内腔为圆形管道，第二内腔为环形腔体。
3.如权利要求2所述的一种叠片式冷凝器，其特征在于所述导流器的第一内腔被第二内腔环绕。
4.如权利要求3所述的一种叠片式冷凝器，其特征在于所述的引流孔洞由多个扇形孔构成。
5.如权利要求1所述的一种叠片式冷凝器，其特征在于所述的导流器上还设有与所述的第一内腔连通的第一导流管和与所述的第二内腔连通的第二导流管，所述的第一导流管和第二导流管插入所述的干燥积液器内，并分别与干燥积液器内的制冷剂进出端连通。
6.如权利要求1所述的一种叠片式冷凝器，其特征在于冷却液呈单一方向流动。
7.如权利要求6所述的一种叠片式冷凝器，其特征在于所述的冷凝段全部或部分呈逆流布置。
8.如权利要求7所述的一种叠片式冷凝器，其特征在于所述的冷凝段具有逆流布置的第一部分和顺流布置的第二部分，所述的过冷段呈逆流布置。
9.如权利要求8所述的一种叠片式冷凝器，其特征在于所述的干燥积液器和导流器设置在所述冷凝器芯体的底板上，所述的制冷剂出口设置在所述底板的上方，所述的制冷剂进口和冷却液出口设置在冷凝器芯体的顶板下方，所述的冷却液进口设置在所述顶板的上方，所述的引流通道和引流孔洞设置在所述底板的下方。
10.如权利要求7所述的一种叠片式冷凝器，其特征在于所述的冷凝段呈逆流布置，所述的过冷段呈顺流布置。
11.如权利要求10所述的一种叠片式冷凝器，其特征在于所述的干燥积液器和导流器设置在所述冷凝器芯体的底板上，所述的制冷剂出口设置在所述底板的上方，所述的制冷剂进口和冷却液出口设置在冷凝器芯体的顶板上方，所述的冷却液进口设置在所述顶板的下方，所述的引流通道和引流孔洞设置在所述底板的下方。
12.如权利要求1-11任何一项所述的一种叠片式冷凝器，其特征在于所述的过冷段内部流通容积与冷凝段内部流通容积之比值最大为0.4。
13.如权利要求12所述的一种叠片式冷凝器，其特征在于所述的过冷段内部流通容积与冷凝段内部流通容积之比最大为0.2。
14.如权利要求13所述的一种叠片式冷凝器，其特征在于所述的过冷段内部流通容积与冷凝段内部流通容积之比值在0.05到0.15之间。
15.如权利要求1-11任何一项所述的一种叠片式冷凝器，其特征在于导流器的第二内腔横截面积与第一内腔横截面积之比值在0.5-1.5之内。
16.如权利要求1-11任何一项所述的一种叠片式冷凝器，其特征在于引流通道的流通面积与引流孔洞的流通面积之比值在0.5-1.5之内。
17.如权利要求1-11任何一项所述的一种叠片式冷凝器，其特征在于引流孔洞的流通面积与制冷剂出口的流通面积之比值在0.5-1.5之间。
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