CN111442571A - 集流管组件和换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集流管组件和换热器。所述集流管组件包括集流管和设置在所述集流管内的旋流片，所述集流管具有可供流体进入的开口，所述旋流片沿所述集流管的轴向螺旋式延伸，并具有沿所述集流管的径向延伸的阻挡面，所述阻挡面朝向所述开口。在上述设置中，在集流管的内部设置具有阻挡面的旋流片，使得旋流片的阻挡面可阻挡部分的液体因惯性直接从集流管的一端运动至集流管的另一端，避免了液体在集流管的一端堆积的现象，使得集流管中气液两相分布相对均匀，提高了集流管组件和换热器的换热性能。

Description

集流管组件和换热器

技术领域

本申请涉及热交换领域，特别涉及一种集流管组件和换热器。

背景技术

在空调领域，微通道换热器的应用越来越广泛，而在现有的微通道换热器中，气液两相流体直接通过开设于集流管的开口进入集流管的内部，然后再进入换热管。这样的方式容易造成气液两相流体在集流管中分布不均匀。具体的，集流管通常具有靠近开口的首段和远离开口的尾段，流体穿过开口进入集流管中，其中，液体容易因较大的惯性，直接流向尾段，造成液体集中分布于集流管的尾段的现象。导致流体中气液两相分布不均匀，从而降低了换热器的换热性能。

发明内容

本发明实施例提供了一种集流管组件和换热器，所述集流管组件和换热器可实现集流管中的气液两相流体的分布相对均匀。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种集流管组件，所述集流管组件包括集流管和设置在所述集流管内的旋流片，所述集流管具有可供流体进入的开口，所述旋流片沿所述集流管的轴向螺旋式延伸，并具有沿所述集流管的径向延伸的阻挡面，所述阻挡面朝向所述开口。

较佳地，所述旋流片沿高度方向具有第一阻挡部和第二阻挡部，所述第一阻挡部位于所述第二阻挡部上方，所述开口朝向所述第一阻挡部。

较佳地，所述集流管沿长度方向具有首段、中段和尾段，所述首段相对于所述尾段靠近所述开口，所述旋流片至少设置于所述首段和/或所述中段。

较佳地，所述集流管的管壁的内壁面与所述旋流片隔空相对。

较佳地，所述集流管组件还包括支撑轴，所述支撑轴设于所述集流管的内部，并且沿所述集流管的轴向延伸，所述开口位于所述支撑轴的上方；

所述旋流片固设于所述支撑轴，并以所述支撑轴为中心轴螺旋式延伸。

较佳地，所述集流管的两端被第一端盖和第二端盖封堵，所述开口设于所述第一端盖；

所述支撑轴的两端固设于所述第一端盖和第二端盖。

较佳地，所述集流管的管壁开设有安装孔；

所述集流管组件还包括固定件，所述固定件沿长度方向具有第一端和第二端，所述第一端固设于所述安装孔，所述第二端固定所述支撑轴，或者，所述第二端固定所述旋流片。

较佳地，所述旋流片的个数为一个，所述旋流片自所述集流管的一端延伸至所述集流管的另一端；

或者，所述旋流片的个数为多个，多个所述旋流片沿所述集流管的轴向排列，每个所述旋流片沿螺旋式延伸。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种所述换热器包括：

上述的集流管组件，所述集流管的管壁开设有多个插接孔，所述多个插接孔沿所述集流管的轴向排列；

多个换热管，所述换热管的端部插接于所述插接孔。

较佳地，所述换热管的至少部分穿过所述插接孔延伸至所述集流管的内部；

和/或，所述换热管位于所述集流管内部的部分长度不超过2毫米。

本发明的积极进步效果：

通过上述设置，在集流管的内部设置具有阻挡面的旋流片，使得旋流片的阻挡面可阻挡部分的液体因惯性直接从集流管的一端运动至集流管的另一端，避免了液体在集流管的其中一端堆积的现象，使得集流管中气液两相分布相对均匀，提高了集流管组件和换热器的换热性能。

附图说明

图1是本发明实施例的换热器的剖视结构示意图。

图2是本发明实施例的换热器结构的另一视角的剖视结构示意图。

图3是本发明实施例的翅片和支撑轴的部分结构示意图。

图4是本发明另一实施例的换热器结构示意图。

附图标记说明

集流管100

首段101

中段102

隔板103

第一部分104

第二部分105

第一端盖106

第二端盖107

尾段108

开口110

旋流片120

阻挡面121

插接孔130

安装孔140

对侧集流管200

出口210

换热管300

翅片400

支撑轴500

固定件600

管体组件700

边板800

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

下面结合附图，对本发明实施例进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

如图1至图3所示，本发明一实施例公开了一种换热器，该换热器可应用于各种换热系统，比如空调、汽车等众多领域。

如图1所示，换热器包括集流管组件、换热管300和翅片400。

其中，集流管组件包括集流管100和设置在集流管100内的旋流片120。集流管100的一端具有可供流体进入的开口110。此处所指的流体为气液两相流体。旋流片120沿集流管100的轴向螺旋式延伸，并具有沿集流管100的径向延伸的阻挡面121，阻挡面121朝向该开口110。

通过上述设置，在集流管100的内部设置具有阻挡面121的旋流片120，使得旋流片120的阻挡面121可阻挡部分液体因惯性直接从集流管100的一端运动至集流管100的另一端，避免了液体在集流管100的其中一端堆积的现象，使得集流管100中气液两相分布相对均匀，提高了集流管组件和换热器的换热性能。

如图1所示，旋流片120沿高度方向具有第一阻挡部150和第二阻挡部160，第一阻挡部150位于第二阻挡部160的上方，开口110朝向第一阻挡部150。通过上述设置，气液两相流体通过开口110进入集流管100，在集流管100中因为惯性和自身重力作用，其运动轨迹具有一沿轴向的分量和一沿竖直方向的分量，流体抵达旋流片120的第一阻挡部150和第二阻挡部160、再抵达与集流管100相连的各换热管300。在此过程中，阻挡面121能限制液体过快地流动，进而使得液体在集流管100中的分布更加均匀。理论上，开口110的至少部分也可朝向第二阻挡部160，比如，开口110覆盖集流管100的整个端面，旋流片120的第一阻挡部150和第二阻挡部160均朝向开口110。但是，大量测试均表明：自开口110的下半部分进入集流管110的流体，因为惯性和自身重力的作用，部分液体在第二阻挡部150与集流管100的管壁的间隙中流动，不会抵达旋流片120的阻挡面121，液体易流至集流管100的远离开口110的一端并堆积。在流体均匀性的方面虽有改善，但改善的效果明显弱于开口110仅朝向第一阻挡部150的设计。

集流管100的管壁开设有多个插接孔130，多个插接孔130沿集流管100的轴向排列。换热管300的端部插接于插接孔130。通过上述设置，使得位于集流管100中的流体能够进入换热管300的内部。同时，便于换热管300和集流管100的固定连接。

其中，换热管300的位于集流管100的内部的部分的长度为2毫米，通过多次实验表明，当换热管300伸入集流管100的内部的部分的长度为2毫米时，气液两相流体能更顺利地进入换热管300。当然，在其他实施例中，换热管300的位于集流管100的内部的部分的长度可小于2毫米，并且换热管300位于旋流片120的下方，有利于流体顺利地进入换热管300的内部。

集流管100的两端被第一端盖106和第二端盖107封堵。上述开口110开设于第一端盖106。通过上述设置，便于对集流管100进行密封和开设开口110的操作。

进一步地，如图2所示，位于集流管100的内部的换热管300的宽度D2小于集流管100的直径D1。通过上述设置，使得换热管300能够伸入集流管100的内部，并且换热管300的表面不会卡设于集流管100的内表面。在安装时，可防止换热管300和集流管100的表面出现卡碰磨损，对换热管300和集流管100均起到保护的作用。

如图1所示，在本实施例中，旋流片120的个数为一个，旋流片120自集流管100的一端延伸至集流管100的另一端，即旋流片120自集流管100的靠近第一端盖106的一端延伸至集流管100的靠近第二端盖107的一侧。在本实施例中，集流管100沿长度方向具有首段101、中段102和尾段108，首段101、中段102和尾段108依次连接，首段101相对于尾端108靠近开口110。旋流片120自首段101延伸至尾段108。通常，将集流管100的靠近开口110的前五分之一的部分作为集流管100的首段101，将集流管100的远离开口110的后五分之一的部分作为集流管100的尾段108。通过上述设置，使得旋流片120可在集流管100的内部限制流体过快地流动，特别是限制流体中的液体沿集流管100的轴向过快地流动。液体通过开口110先进入集流管100的靠近第一端盖106的一端，靠近第一端盖106的旋流片120可阻挡部分液体沿集流管100的轴向流动，使得部分液体粘附于旋流片120的阻挡面121，并沿集流管100的径向向下流至靠近第一端盖106的换热管300中。

当然，在其他实施例中，旋流片120可仅设置于首段101，流体通过开口110进入集流管100的内部，设置于首段101的旋流片120可使得位于首段101的、流速过快的液体粘附于旋流片120的阻挡面121并向下流至换热管300。并且，仅在集流管100的首段101设置旋流片120，能够在保证流体在集流管100中分布相对均匀的同时减少生产成本。或者旋流片120可仅设置于中段102，又或者旋流片120至少设置于首段101和中段102的至少部分。当然，旋流片120的个数也可以为多个，多个旋流片120沿集流管100的轴向排列，每个旋流片120沿螺旋式延伸。

进一步地，如图1和图3所示，该旋流片120呈正弦曲线的形态延伸。并且相邻的两个波峰和相邻的两个波谷之间的距离d相同，并且各个波峰与相邻的波谷之间的距离相同。通过上述设置，使得旋流片120的阻挡面121的分布更为均匀，对液体起到较佳的阻挡作用。

进一步地，集流管100的管壁的内壁面与旋流片120隔空相对。通过上述设置，使得集流管120的管壁的内壁面与旋流片120之间没有明显的阻隔、整体处于同一个空间内，从而使得自开口110进入集流管100的流体可直接抵达旋流片120，且被旋流片120配流的流体可直接抵达与集流管100相连的各换热管300。理论上，集流管100的管壁的内壁面与旋流片120也可不隔空相对设置。比如，可在集流管100内设置一个配流管，配流管内设置如前面所述的旋流片120，配流管的管壁上设置多个配流孔，以连通旋流片120与集流管100，使得在配流管内经旋流片120重新配流的流体可自多个配流孔抵达各个换热管300。但是，大量测试均表明：上述同时设置配流管和旋流片120的设计，在流体均匀性的方面虽有改善，但改善的效果明显弱于仅设置旋流片120而不设置配流管的设计。并且，同时设置配流管和旋流片120的设计，增加了将配流管套设于旋流片120、再将集流管100套设于配流管的工艺，制造难度大、生产成本高。

集流管100的管壁的内壁面与旋流片120之间存在间隙，如图1所示，旋流片120的波峰与波谷之间的垂直长度为L1，集流管的直径为D1,D1大于L1。通过上述设置，流体不会完全被旋流片120限制而无法流至集流管100的尾段108。

另外，集流管组件还包括支撑轴500和固定件600。

支撑轴500用于固定旋流片120。支撑轴500设于集流管100的内部，并且沿集流管100的轴向延伸，支撑轴500的两端分别固设于第一端盖106和第二端盖107。通过上述设置，方便支撑轴500的安装和固定。同时，支撑轴500的两端固设于集流管100的两个端盖，使得支撑轴500的垂直于集流管100的轴向的表面尽可能的减小，以使支撑轴500尽可能少地影响液体的流动，仅以旋流片120对液体的流动起限制作用。

在本实施例中，旋流片120固设于支撑轴500，并以支撑轴500为中心轴螺旋式延伸。通过这样的设置，使得旋流片120被更好地固定。当然，在其他实施例中，也可以是旋流片120的上端或者旋流片120的下端固定连接于支撑轴500以实现支撑轴500与旋流片120的固定。

当然，在其他实施例中，也可不设置支撑轴500，螺旋式延伸的旋流片120的两端分别固定于集流管100的两个端面，以实现对旋流片120的固定。

将开口110设置于支撑轴500的上方，并且开口110能够正对旋流片120的至少部分阻挡面121，使得从开口110流出的流体，特别是惯性较大的液体，能够顺利地到达旋流片120的阻挡面121，使得阻挡面121能更好的限制液体过快地流动，进而使得液体在集流管100中的分布更加均匀。

固定件600可对支撑轴500和旋流片120起到支撑作用，使得支撑轴500和旋流片120的位置更稳定。固定件600的两端分别固设于支撑轴500和集流管100的管壁。固定件600对支撑轴500起到支撑的作用，使得支撑轴500的位置更为稳定，由于旋流片120固定于支撑轴500，故固定件600也能稳固旋流片120的位置。

其中，集流管100的管壁开设有安装孔140。安装孔140向下贯通集流管100。

固定件600可穿过安装孔140进入集流管100的内部，直至固定件600的一端抵靠支撑轴500的表面。固定件600的另一端可通过焊接、粘接、过盈配合等方式固定于安装孔140中，以实现固定件600的另一端固定连接于集流管100。在安装固定件600时，仅需将固定件600从下至上穿过安装孔140，直至固定件600的一端支撑于支撑轴500的表面。

在本实施例中，固定件600的一端固定于支撑轴500的中间位置。当然，在其他实施例中，固定件600的一端可固定于支撑轴500的其他任意位置。

如图1所示，集流管组件还包括与集流管100相对设置的对侧集流管200，对侧集流管200设置于集流管100的下方。对侧集流管200与集流管100间隔一定距离，并且换热管300设置于集流管100和对侧集流管200之间。其中，对侧集流管200也对应开设有供换热管300的端部进入的孔洞，使得换热管300中的流体可进入对侧集流管200中。

对侧集流管200的一端开设有供流体流出的出口210。在使用过程中，流体通过开口110进入集流管100，再进入换热管300，在换热管300中进行热量的交换，最后流至对侧集流管200，通过出口210流出换热器。

当然，在其他实施例中，集流管组件也可不设置对侧集流管200。如图4所示，在集流管100中插设隔板103，隔板103将集流管100的内部分为靠近开口110的第一部分104和远离开口110的第二部分105。旋流片120固设于集流管100的第一部分104。出口210开设于第二部分105的远离开口110的一侧。换热管300的一端伸入集流管100的第一部分104，换热管300的另一端伸入集流管100的第二部分105亦能实现该集流管组件的换热功能。

如图1所示，多个换热管300沿集流管100的轴向间隔一定距离排列，翅片400夹设于相邻的两个换热管300之间，以提高换热器的换热效率。

进一步地，多个换热管300和夹设于相邻的两个换热管300之间的翅片400形成管体组件700。换热器还包括两个边板800，两个边板800分别设置于管体组件700的两侧，并且分别与位于两侧的换热管300间隔排列。边板800不伸入集流管100的内部，边板800与换热管300之间夹设有翅片400。通过这样的设置，对换热管300起到支撑作用，同时可增加换热器中的所有的翅片400的表面积，对换热效果起到加强的作用。

进一步地，上述换热器可用于制冷和制热，同时还可用于除霜等等。

此外，设有该换热器的换热系统本申请还包括一种包括上述换热器的换热系统。该换热系统至少还包括压缩机。该换热系统处于工作状态时，换热器可用于实现换热系统内的换热介质(液体或气体)与换热系统外的空气进行热量交换。压缩机可用于使换热介质循环工作。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，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，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但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作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

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Claims (10)

1.一种集流管组件，其特征在于，所述集流管组件包括集流管和设置在所述集流管内的旋流片，所述集流管具有可供流体进入的开口，所述旋流片沿所述集流管的轴向螺旋式延伸，并具有沿所述集流管的径向延伸的阻挡面，所述阻挡面朝向所述开口。

2.如权利要求1所述的集流管组件，其特征在于，所述旋流片沿高度方向具有第一阻挡部和第二阻挡部，所述第一阻挡部位于所述第二阻挡部上方，所述开口朝向所述第一阻挡部。

3.如权利要求1所述的集流管组件，其特征在于，所述集流管沿长度方向具有首段、中段和尾段，所述首段相对于所述尾段靠近所述开口，所述旋流片至少设置于所述首段和/或所述中段。

4.如权利要求1所述的集流管组件，其特征在于，所述集流管的管壁的内壁面与所述旋流片隔空相对。

5.如权利要求1所述的集流管组件，其特征在于，所述集流管组件还包括支撑轴，所述支撑轴设于所述集流管的内部，并且沿所述集流管的轴向延伸，所述开口位于所述支撑轴的上方；

所述旋流片固设于所述支撑轴，并以所述支撑轴为中心轴螺旋式延伸。

6.如权利要求5所述的集流管组件，其特征在于，所述集流管的两端被第一端盖和第二端盖封堵，所述开口设于所述第一端盖；

所述支撑轴的两端固设于所述第一端盖和第二端盖。

7.如权利要求5所述的集流管组件，其特征在于，所述集流管的管壁开设有安装孔；

所述集流管组件还包括固定件，所述固定件沿长度方向具有第一端和第二端，所述第一端固设于所述安装孔，所述第二端固定所述支撑轴，或者，所述第二端固定所述旋流片。

8.如权利要求1所述的集流管组件，其特征在于，所述旋流片的个数为一个，所述旋流片自所述集流管的一端延伸至所述集流管的另一端；

或者，所述旋流片的个数为多个，多个所述旋流片沿所述集流管的轴向排列，每个所述旋流片沿螺旋式延伸。

9.一种换热器，其特征在于，所述换热器包括：

如权利要求1至8中任意一项所述的集流管组件，所述集流管的管壁开设有多个插接孔，所述多个插接孔沿所述集流管的轴向排列；

多个换热管，所述换热管的端部插接于所述插接孔。

10.如权利要求9所述的换热器，其特征在于，所述换热管的至少部分穿过所述插接孔延伸至所述集流管的内部；

和/或，所述换热管位于所述集流管内部的部分长度不超过2毫米。

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