CN110228348A - 一种换热器及汽车空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热交换技术领域，公开了一种换热器及汽车空调系统。该换热器包括具有圆柱形内腔且相互连通的第一集液管和第二集液管；连通第一集液管和第二集液管内腔且位于两者之间的第一连接部；具有圆柱形内腔且互不连通的第三集液管和第四集液管；第一换热管组和第二换热管组，第一换热管组的一端与第一集液管组件连通，另一端与第三集液管和第四集液管中的一个连通，第二换热管组的一端与第一集液管组件连通，另一端与第三集液管和第四集液管中的另一个连通，第一换热管组和第二换热管组均包括多个具有圆形冷媒流道的换热管。本发明汽车空调系统的换热器，结构紧凑，符合二氧化碳的传热和流动特性，具有较高的耐压性能和较高的换热性能。
Description
技术领域
本发明涉及换热器技术领域，尤其涉及一种换热器。
背景技术
目前，汽车空调系统中普遍使用的冷媒是四氟乙烷和四氟丙烯。其中，四氟乙烷具有较高的GWP(Global Warming Potential，全球变暖潜能值)，而四氟丙烯的GWP虽然较低，但其具有一定的可燃性，因此只能作为四氟乙烷的过渡替代冷媒使用。随着全球气候变暖问题的日益加剧，寻找适合空调行业中长期的新型替代冷媒显得尤为迫切。
二氧化碳作为一种自然界广泛存在的环保型自然工质，其GWP为1.0，具有不可燃、易于获取等优点，同时具有优异的制热性能和较好的制冷性能，有望成为长期的替代冷媒使用。但是，若采用二氧化碳作为冷媒，相较于使用四氟乙烷和四氟丙烯作为冷媒的制冷设备，设备的工作压力将高出5-6倍以上。
为了满足二氧化碳作为冷媒的工作要求，制冷设备中所用的换热器必须具备非常高的耐压性能和可靠性。目前，广泛应用的换热器为平行流结构，采用的扁平换热管和集流管不能满足二氧化碳空调系统的高耐压的要求，另一方面，由于二氧化碳与现有冷媒的热力学物性相差很大，现有的换热器设计也不能满足高效换热的要求。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种换热器，该换热器具有较高的耐压性能和较高的换热性能。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种换热器，包括：
第一集液管组件，包括相互连通的第一集液管和第二集液管；
第一连接部，连接于所述第一集液管和所述第二集液管之间，被配置为能够连通所述第一集液管的内腔和所述第二集液管的内腔；
第二集液管组件，与所述第一集液管组件平行间隔设置，所述第二集液管组件包括互不连通的第三集液管和第四集液管；
换热管组，包括第一换热管组和第二换热管组，所述第一换热管组的一端与所述第一集液管组件连通，另一端与所述第三集液管和所述第四集液管中的一个连通；所述第二换热管组的一端与所述第一集液管组件连通，另一端与所述第三集液管和所述第四集液管中的另一个连通，所述第一换热管组和第二换热管组均包括多个换热管，所述换热管上设有多个冷媒流道。
作为优选，所述第一连接部包括设置于所述第一集液管上的第一平面凸起和设置于所述第二集液管上的第二平面凸起，所述第一平面凸起与所述第二平面凸起贴合对接。
作为优选，所述第一平面凸起沿所述第一集液管的轴向连续设置，所述第二平面凸起沿所述第二集液管的轴向连续设置。
作为优选，所述第一平面凸起上设有与所述第一集液管的圆柱形内腔连通的多个第一通孔，所述第二平面凸起上设有与所述第二集液管的圆柱形内腔连通的多个第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔的数量相等且一一对应连通。
作为优选，所述第一平面凸起的凸起平面与所述第一集液管的外管壁相切，所述第二平面凸起的凸起平面与所述第二集液管的外管壁相切。
作为优选，所述冷媒流道的截面形状为圆形，所述圆形的直径为0.5mm-0.8mm。
作为优选，所述第一集液管、所述第二集液管、所述第三集液管和所述第四集液管上沿轴向均间隔设置多个换热管安装槽，用于安装所述换热管。
作为优选，所述第二集液管组件上连接有冷媒进口和冷媒出口，所述第三集液管的圆柱形内腔和所述第四集液管的圆柱形内腔中的一个与所述冷媒进口连通，另一个与所述冷媒出口连通。
作为优选，所述第一通孔和所述第二通孔的数量均为所述换热管的数量的30％-40％。
本发明的另一个目的在于提供一种汽车空调系统，该汽车空调系统具有较高的耐压性能和换热性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种汽车空调系统，其特征在于，包括以上任一方案所述的换热器。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种换热器，通过将第一集液管、第二集液管、第三集液管和第四集液管的内腔设为圆柱形内腔，在换热管内设置多个截面为圆形的冷媒流道，同时第一集液管和第二集液管通过第一连接部连接并连通，提高了该换热器的耐压性能和可靠性，从而提高了换热器的安全可靠性，进而保证了采用二氧化碳作为冷媒的汽车空调系统的安全可靠运行；同时，第一集液管和第二集液管之间通过第一连接部连接还有利于控制相邻的第一换热管组和第二换热管组之间的距离，进而有利于控制该换热器整体的厚度，使得该换热器的结构更加紧凑，增大了该换热器的有效换热面积；换热管中设置多个圆形的冷媒流道，适合二氧化碳冷媒的传热、热力学特性及流动特性，提高了换热器的换热性能，进而保证采用二氧化碳作为冷媒的汽车空调系统的高效运行。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的换热器的立体结构示意图；
图2是本发明具体实施方式提供的换热器的主视图；
图3是本发明具体实施方式提供的换热器的俯视图；
图4是图2的A-A处的剖视图；
图5是本发明具体实施方式提供的换热器的第一集液管组件的剖视图；
图6是本发明具体实施方式提供的换热器的第一集液管组件的立体结构示意图；
图7是本发明具体实施方式提供的换热器的第二集液管的立体结构示意图；
图8是本发明具体实施方式提供的换热器的第一集液管组件的俯视图；
图9是本发明具体实施方式提供的换热器的换热管的示意图。
图中：
1、第一集液管组件；11、第一集液管；12、第二集液管；
2、第一连接部；21、第一平面凸起；211、第一通孔；22、第二平面凸起；221、第二通孔；
3、第二集液管组件；31、第三集液管；32、第四集液管；
4、换热管组；41、第一换热管组；42、第二换热管组；43、冷媒流道
5、冷媒进口；
6、冷媒出口；
7、换热翅片；
100、换热管安装槽。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本发明实施例提供了一种换热器，该换热器能够利用二氧化碳作为冷媒应用于汽车空调系统中，如图1-图3所示，该换热器包括第一集液管组件1、第一连接部2、第二集液管组件3、换热管组4、冷媒进口5和冷媒出口6。其中，第一集液管组件1和第二集液管组件3平行间隔设置，换热管组4设置于第一集液管组件1和第二集液管组件3之间，并将第一集液管组件1和第二集液管组件3连通，换热管组4包括多个换热管。第一集液管组件1包括相互连通的第一集液管11和第二集液管12，第二集液管组件3包括互不连通的第三集液管31和第四集液管32，第一集液管11、第二集液管12、第三集液管31和第四集液管32的结构相同。冷媒进口5设置在第三集液管31上，用以通入二氧化碳冷媒，冷媒出口6设置在第四集液管32上，用以排出二氧化碳冷媒。二氧化碳冷媒从冷媒进口5流入，依次流经第三集液管31、换热管和第一集液管11后，再依次流经第二集液管12、换热管和第四集液管32，最终从冷媒出口6流出，离开换热器。
具体地，第一集液管11和第二集液管12平行连接，外部轮廓主体均呈圆柱形，且均具有圆柱形的内腔。可选地，第一集液管11和第二集液管12的内腔直径的取值范围为10mm-16mm，本领域技术人员可根据实际情况进行选取。在本实施例中，第一集液管11和第二集液管12的内腔直径优选为13mm。可选地，第一集液管11和第二集液管12的管壁厚度的取值范围为2mm-3mm，本领域技术人员可根据实际情况进行选取。优选地，第一集液管11和第二集液管12的管壁厚度为2.5mm。在本实施例中，第一集液管11和第二集液管12的材料为3系铝合金或6系铝合金，使该换热器具有优良的导热性能。优选地，第一集液管11和第二集液管12采用挤出成型工艺加工制成，制造容易，制作成本低，有利于大批量生产。
第一连接部2连接于第一集液管11和第二集液管12之间，且连通第一集液管11的内腔和第二集液管12的内腔，将第一集液管11和第二集液管12连接形成一个整体，能够提高该换热器的耐压性能和连接可靠性。
具体而言，可参照图6-图8，第一连接部2包括设置于第一集液管11上的第一平面凸起21和设置于第二集液管12上的第二平面凸起22，第一平面凸起21与第二平面凸起22贴合连接。在本实施例中，如图6所示，第一平面凸起21沿第一集液管11的轴向连续设置；如图7所示，第二平面凸起22沿第二集液管12的轴向连续设置，能够增强第一集液管11和第二集液管12之间的连接强度，从而增强该换热器的耐压性能和可靠性。在另一实施例中，第一平面凸起21沿第一集液管11的轴向间隔设置，第二平面凸起22沿第二集液管12的轴向间隔设置。在本实施例中，第一平面凸起21和第一集液管11一体挤出成型，第二平面凸起22和第二集液管12一体挤出成型。在其他实施例中，第一平面凸起21和第一集液管11还可以分体成型，第二平面凸起22和第二集液管12也可以分体成型。
优选地，第一平面凸起21和第二平面凸起22采用焊接连接，有利于提高连接处的连接强度，从而提高该换热器的耐压性能。在本实施例中，第一平面凸起21和第二平面凸起22的凸起平面的宽度相等，取值范围为6mm-10mm，有利于保证第一平面凸起21和第二平面凸起22之间的良好焊接，优选地，第一平面凸起21和第二平面凸起22的凸起平面的宽度为8mm。在本实施例中，第一平面凸起21的凸起平面不超出第一集液管11的外轮廓线，第二平面凸起22的凸起平面不超出第二集液管12的外轮廓线。优选地，第一平面凸起21的凸起平面与第一集液管11的外轮廓线相切，第二平面凸起22的凸起平面与第二集液管12的外轮廓线相切，该结构能够在保证换热器的耐压性能的基础上，使第一集液管11和第二集液管12的位置更靠近，从而使得该换热器的结构更加紧凑，有利于提高该换热器单位体积内的有效换热面积。
在本实施例中，如图4和图5所示，第一平面凸起21上设有与第一集液管11的内腔连通的多个第一通孔211，第二平面凸起22上设有与第二集液管12的内腔连通的多个第二通孔221，第一通孔211和第二通孔221的数量相等且一一对应连通。优选地，第一通孔211和第二通孔221的数量均为换热管的数量的30％-40％，既可以保证二氧化碳冷媒的流动和换热，又可以最大限度地提升该换热器的耐压性能。优选地，第一通孔211和第二通孔221的均为圆形孔，采用冲压成型的方法加工而成，便于加工制造。进一步地，第一通孔211和第二通孔221的轴线重合，有利于减少二氧化碳冷媒在第一通孔211和第二通孔221间的流动阻力。优选地，第一通孔211和第二通孔221的直径相等，直径的取值范围为3mm-6mm，有利于二氧化碳冷媒在第一集液管11和第二集液管12之间的流通，本领域技术人员可根据实际情况进行选取。在本实施例中，第一通孔211和第二通孔221的直径优选为5mm。
在本实施例中，第三集液管31和第四集液管32也为平行设置且相互连接，第三集液管31和第四集液管32与第一集液管11、第二集液管12的结构相同，此处不再赘述。进一步地，第三集液管31和第四集液管32之间通过第二连接部连接。第二连接部的结构与第一连接部2的结构基本相同，区别仅在于，第二连接部上未设置通孔，以使第三集液管31的内腔和第四集液管32的内腔互不连通。第二连接部的其他结构与第一连接部2的结构均相同，此处不再赘述。第二连接部用以增强第三集液管31和第四集液管32之间的连接强度，从而增强该换热器的耐压性能和可靠性，使该换热器的结构更加紧凑，有利于提高该换热器单位体积内的有效换热面积。
换热管组4包括第一换热管组41和第二换热管组42，第一换热管组41的一端与第一集液管组件1连通，另一端与第三集液管31和第四集液管32中的一个连通，第二换热管组42的一端与第一集液管组件1连通，另一端与第三集液管31和第四集液管32中的另一个连通。在本实施例中，如图1所示，第一换热管组41的一端与第一集液管11连通，另一端与第三集液管31连通，第二换热管组42的一端与第二集液管12连通，另一端与第四集液管32连通，该结构下第一换热管组41和第二换热管组42相互平行，便于该换热器的组装及制造，同时也便于后续附加结构在该换热器上的安装。在另一实施例中，第一换热管组41的一端与第二集液管12连通，另一端与第三集液管31连通，第二换热管组42的一端与第一集液管11连通，另一端与第四集液管32连通，该结构下第一换热管组41和第二换热管组42交叉设置。
如图1-图4所示，第一换热管组41和第二换热管组42均包括多个沿第一集液管组件1和第二集液管组件3的轴向平行间隔设置的换热管，两组换热管的数量相等，且换热管的轴向与第一集液管组件1的轴向垂直。在本实施例中，如图9所示，换热管上设有多个截面为圆形的冷媒流道43。优选地，换热管为扁平换热管，有利于扩大换热管与外界空气的接触面积，增强该换热器的换热能力。更为优选地，扁平换热管的材料为1系铝合金或3系铝合金，使该换热器具有优良的导热性能，扁平换热管采用挤出成型的工艺加工制成，制造容易，制作成本低，有利于大批量生产。
优选地，冷媒流道43的直径的取值范围为0.5mm-0.8mm，有利于二氧化碳的传热和流动，能够提高换热器的换热性能，本领域技术人员可根据实际情况进行选取。在本实施例中，冷媒流道43的直径优选为0.5mm。优选地，扁平换热管的外壁厚度取值范围为0.4mm-0.6mm，有利于二氧化碳冷媒通过扁平换热管与外界空气进行换热，提高扁平换热管的耐压性能，从而提高该换热器的耐压性能，本领域技术人员可根据实际情况进行选取。在本实施例中扁平换热管的外壁厚为0.5mm。
优选地，第一集液管11、第二集液管12、第三集液管31和第四集液管32上沿轴向均间隔设置多个换热管安装槽100，用于安装扁平换热管，换热管安装槽100采用冲压成型的方法加工制成，加工方便，生产效率高。在本实施例中，第一集液管11、第二集液管12、第三集液管31和第四集液管32上的换热管安装槽100均沿各自的轴向等间隔设置，使得相邻的扁平换热管之间的间隔距离相等，从而使换热管的布置更加紧凑，有利于增大该换热器单位体积内的有效换热面积。
在本实施例中，如图1-图3所示，上下相邻的两扁平换热管之间沿扁平换热管的轴向等间隔布置有多排换热翅片7，换热翅片7的散热面垂直于扁平换热管的轴线方向，既能增加该换热器的有效换热面积，同时又不增加该换热器的占用空间。
本发明的换热器在装配完成后，通过整体钎焊工艺对所有部件的连接位置进行密封处理。在本实施例中，先在第一集液管组件1和第二集液管组件3的外表层喷涂一层4系铝合金钎料。钎料的厚度比率(钎料的厚度与钎料厚度以及管壁厚度之和的比值)取值范围为4％-6％，优选地，钎料的厚度比率为5％，能够满足钎焊工艺的需要，保证焊接强度和稳定。然后直接将第一集液管11和第二集液管12通过第一连接部2焊接连接，再将第三集液管31和第四集液管32通过第二连接部焊接连接。再在第一集液管11、第二集液管12、第三集液管31和第四集液管32上的多个换热管安装槽100上直接焊接扁平换热管。
在另一实施例中，第一集液管组件1和第二集液管组件3的外表层不喷涂钎料。而是在第一连接部2的第一平面凸起21和第二平面凸起22之间放置4系铝合金钎料片进行焊接，在第二连接部的第三平面凸起和第四平面凸起之间也放置4系铝合金钎料片进行焊接。然后在扁平换热管的表面喷涂一定量的钎料，再将扁平换热管焊接到换热管安装槽100上。
本发明的第一集液管组件1、第二集液管组件3和扁平换热管均采用现有的成熟工艺加工成型，换热器采用整体钎焊工艺加工，有利于该换热器的大批量和高效率生产，能够提高该换热器的产品质量和可靠性，降低产品的制造成本。
本发明提供的汽车空调系统使用上述换热器，能够利用二氧化碳作为冷媒，该汽车空调系统适合二氧化碳冷媒的传热、热力学特性及流动特性，而且耐压性能和可靠性高，能够高效安全的稳定运行。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种换热器，其特征在于，包括：
第一集液管组件(1)，包括相互连通的第一集液管(11)和第二集液管(12)；
第一连接部(2)，连接于所述第一集液管(11)和所述第二集液管(12)之间，被配置为能够连通所述第一集液管(11)的内腔和所述第二集液管(12)的内腔；
第二集液管组件(3)，与所述第一集液管组件(1)平行间隔设置，所述第二集液管组件(3)包括互不连通的第三集液管(31)和第四集液管(32)；
换热管组(4)，包括第一换热管组(41)和第二换热管组(42)，所述第一换热管组(41)的一端与所述第一集液管组件(1)连通，另一端与所述第三集液管(31)和所述第四集液管(32)中的一个连通；所述第二换热管组(42)的一端与所述第一集液管组件(1)连通，另一端与所述第三集液管(31)和所述第四集液管(32)中的另一个连通，所述第一换热管组(41)和所述第二换热管组(42)均包括多个换热管，所述换热管上设有多个冷媒流道(43)。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述第一连接部(2)包括设置于所述第一集液管(11)上的第一平面凸起(21)和设置于所述第二集液管(12)上的第二平面凸起(22)，所述第一平面凸起(21)与所述第二平面凸起(22)贴合对接。
3.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述第一平面凸起(21)沿所述第一集液管(11)的轴向连续设置，所述第二平面凸起(22)沿所述第二集液管(12)的轴向连续设置。
4.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述第一平面凸起(21)上设有与所述第一集液管(11)的圆柱形内腔连通的多个第一通孔(211)，所述第二平面凸起(22)上设有与所述第二集液管(12)的圆柱形内腔连通的多个第二通孔(221)，所述第一通孔(211)和所述第二通孔(221)的数量相等且一一对应连通。
5.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述第一平面凸起(21)的凸起平面与所述第一集液管(11)的外管壁相切，所述第二平面凸起(22)的凸起平面与所述第二集液管(12)的外管壁相切。
6.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述冷媒流道(43)的截面形状为圆形，所述圆形的直径为0.5mm-0.8mm。
7.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述第一集液管(11)、所述第二集液管(12)、所述第三集液管(31)和所述第四集液管(32)上沿轴向均间隔设置多个换热管安装槽(100)，用于安装所述换热管。
8.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述第二集液管组件(3)上连接有冷媒进口(5)和冷媒出口(6)，所述第三集液管(31)的圆柱形内腔和所述第四集液管(32)的圆柱形内腔中的一个与所述冷媒进口(5)连通，另一个与所述冷媒出口(6)连通。
9.根据权利要求4所述的换热器，其特征在于，所述第一通孔(211)和所述第二通孔(221)的数量均为所述换热管的数量的30％-40％。
10.一种汽车空调系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的换热器。
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