CN113847757A - 换热器及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种换热器及空调器，包括：第一集流管，第一集流管的侧壁上具有与换热器外部连通的第一管口；第二集流管，和第一集流管间隔设置；多个扁管，设置在第一集流管和第二集流管之间，每个扁管的两端分别和第一集流管、第二集流管连通；第一旋流芯，第一旋流芯的至少一部分设置在第一集流管的腔体内，第一旋流芯包括第一芯体和间隔设置在第一芯体上的多个第一旋流通道，第一旋流通道将第一集流管内位于第一芯体两侧的区域连通，第一旋流通道的延伸方向相对于第一集流管的轴线倾斜设置，第一旋流通道的一端和第一管口连通。通过本发明提供的技术方案，能够解决现有技术中换热器分流不均的问题。

Description

换热器及空调器

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，具体而言，涉及一种换热器及空调器。

背景技术

现有技术中，微通道换热器具有高效、紧凑、成本低等特点，已广泛应用于汽车空调，其在家用和商用空调上的应用也在逐步扩大，但推广进度相对缓慢。换热器存在管内制冷剂分流不均的问题，尤其在大尺寸换热器中，扁管数量较多，分流不均更加严重。分流不均不仅会造成微通道换热器的性能大幅衰减，低温工况下还会出现结霜不均匀，影响化霜效果。如果因制冷剂蒸发不完全导致液态制冷剂进入压缩机，则会加剧压缩机的内部磨损，降低系统可靠性和使用寿命，故分流不均也成为制约换热器推广的重要因素。

发明内容

本发明提供了一种换热器及空调器，以解决现有技术中的换热器分流不均的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种换热器，包括：第一集流管，第一集流管的侧壁上具有与换热器外部连通的第一管口；第二集流管，和第一集流管间隔设置；多个扁管，设置在第一集流管和第二集流管之间，每个扁管的两端分别和第一集流管、第二集流管连通；第一旋流芯，第一旋流芯的至少一部分设置在第一集流管的腔体内，第一旋流芯包括第一芯体和间隔设置在第一芯体上的多个第一旋流通道，第一旋流通道将第一集流管内位于第一芯体两侧的区域连通，第一旋流通道的延伸方向相对于第一集流管的轴线倾斜设置，第一旋流通道的一端和第一管口连通。

进一步地，多个第一旋流通道围绕第一集流管的轴线设置，第一旋流通道的延伸方向和第一集流管的轴线之间的夹角为A，其中，30°≤A≤50°。

进一步地，第一集流管的侧壁上具有第一插槽，第一芯体从第一插槽插入第一集流管，第一芯体和第一插槽的侧壁、第一集流管的内壁均密封连接。

进一步地，第一集流管为圆管，第一芯体包括圆形板和设置圆形板周面上的弧形板，多个第一旋流通道分布在圆形板上；其中，第一芯体位于第一集流管的腔体内，第一芯体的一部分周面和第一集流管的内壁焊接，弧形板位于第一插槽内，弧形板的两侧面分别和第一插槽的两个侧壁焊接。

进一步地，换热器还包括：第一隔片，设置在第一集流管内，第一隔片将第一集流管内位于第一隔片两侧的区域隔断；第一集流管内位于第一隔片和第一旋流芯之间的区域为旋流腔，多个扁管中的一部分扁管和旋流腔连通。

进一步地，第一集流管的内径为D，在第一集流管的轴向上，旋流腔的长度为L，其中，L＜15D。

进一步地，第一集流管的内径为D，在与旋流腔连通的多个扁管中，相邻两个扁管之间的距离为M，0.7D≤M≤1.2D。

进一步地，第一集流管的侧壁上还具有第二管口，换热器还包括：第二隔片，设置在第一集流管内，第一集流管内位于第一隔片和第二隔片之间的区域为第一子腔，第一集流管内位于第二隔片背离第一子腔一侧的区域为第二子腔，第二子腔和第二管口连通；第三隔片，设置在第二集流管内，第三隔片将第二集流管内的腔体划分为第三子腔和第四子腔；其中，旋流腔通过一部分扁管和第三子腔连通，第三子腔通过一部分扁管和第一子腔连通，第一子腔通过一部分扁管和第四子腔连通，第四子腔通过一部分扁管和第二子腔连通。

进一步地，第一集流管的侧壁上具有第二插槽和第三插槽，第二集流管的侧壁上具有第四插槽，其中，第一隔片从第二插槽插入第一集流管，第二隔片从第三插槽插入第一集流管，第三隔片从第四插槽插入第二集流管。

进一步地，第一集流管的侧壁上还具有第二管口，换热器还包括：第二旋流芯，第二旋流芯的至少一部分设置在第一集流管的腔体内，第二旋流芯包括第二芯体和间隔设置在第二芯体上的多个第二旋流通道，第二旋流通道将第一集流管内位于第二芯体两侧的区域连通，第二旋流通道的延伸方向相对于第一集流管的轴线倾斜设置，第二旋流通道的一端和第二管口连通。

进一步地，第一集流管的侧壁上还具有第二管口，第一旋流芯位于第一管口和第二管口之间，换热器还包括：第一管组，第一管组和第一管口连通；第二管组，第二管组和第二管口连通。

根据本发明的另一方面，提供了一种空调器，空调器包括上述的换热器。

应用本发明的技术方案，提供了一种换热器，包括：第一集流管，第一集流管的侧壁上具有与换热器外部连通的第一管口；第二集流管，和第一集流管间隔设置；多个扁管，设置在第一集流管和第二集流管之间，每个扁管的两端分别和第一集流管、第二集流管连通；第一旋流芯，第一旋流芯的至少一部分设置在第一集流管的腔体内，第一旋流芯包括第一芯体和间隔设置在第一芯体上的多个第一旋流通道，第一旋流通道将第一集流管内位于第一芯体两侧的区域连通，第一旋流通道的延伸方向相对于第一集流管的轴线倾斜设置，第一旋流通道的一端和第一管口连通。采用该方案，通过设置第一旋流芯，当冷媒流经第一旋流芯的多个第一旋流通道后，在第一集流管的腔体内，冷媒会获得切向速度，沿着第一旋流芯周向流动，使第一集流管腔体内的气液两相冷媒流体产生旋流从而充分混合，进而使冷媒均匀的分配到每个扁管中，充分利用扁管的换热面积，提高了换热器的换热效率和换热性能。其中，将第一旋流通道的延伸方向相对于第一集流管的轴线倾斜设置，使冷媒能够产生切向速度，从而产生旋流。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的实施例提供的换热器的结构图；

图2示出了图1中换热器的局部放大图；

图3示出了图1中第一旋流芯的结构图；

图4示出了图3中第一旋流芯的剖视图；

图5示出了图1中第一集流管的主视图；

图6示出了图5中第一集流管的右视图；

图7示出了图1中第一隔片的结构图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、第一集流管；11、第一管口；12、第一插槽；13、第二管口；14、第二插槽；15、第三插槽；

20、第二集流管；21、第四插槽；

30、扁管；

40、第一旋流芯；41、第一芯体；411、圆形板；412、弧形板；42、第一旋流通道；

51、第一隔片；52、旋流腔；53、第二隔片；54、第三隔片；55、第一管组；56、第二管组。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

如图1至图7所示，本发明的实施例提供了一种换热器，包括：第一集流管10，第一集流管10的侧壁上具有与换热器外部连通的第一管口11；第二集流管20，和第一集流管10间隔设置；多个扁管30，设置在第一集流管10和第二集流管20之间，每个扁管30的两端分别和第一集流管10、第二集流管20连通；第一旋流芯40，第一旋流芯40的至少一部分设置在第一集流管10的腔体内，第一旋流芯40包括第一芯体41和间隔设置在第一芯体41上的多个第一旋流通道42，第一旋流通道42将第一集流管10内位于第一芯体41两侧的区域连通，第一旋流通道42的延伸方向相对于第一集流管10的轴线倾斜设置，第一旋流通道42的一端和第一管口11连通。

采用该方案，通过设置第一旋流芯40，当冷媒流经第一旋流芯40的多个第一旋流通道42后，在第一集流管10的腔体内，冷媒会获得切向速度，沿着第一旋流芯40周向流动，使第一集流管10腔体内的气液两相冷媒产生旋流从而充分混合，进而使冷媒均匀的分配到扁管30中，充分利用扁管30的换热面积，提高了换热器的换热效率和换热性能。其中，将第一旋流通道42的延伸方向相对于第一集流管10的轴线倾斜设置，使冷媒能够产生切向速度，从而产生旋流。

在本实施例中，第一集流管10内位于第一旋流芯40背离旋流腔52一侧的区域和第一管口11连通。

其中，多个第一旋流通道42围绕第一集流管10的轴线设置，第一旋流通道42的延伸方向和第一集流管10的轴线之间的夹角为A，其中，30°≤A≤50°。将第一旋流通道42的延伸方向和第一集流管10的轴线之间的夹角A限定在上述角度范围内，且设置多个第一旋流通道42，能够保证流体获得较高的切向速度，使流体进入扁管30时分流的更加均匀。

可选地，第一旋流通道42为直通道或弯曲形通道。采用上述设置，均能够使流体产生切向速度，从而产生旋流。弯曲形具体可为螺旋形通道。

进一步地，第一集流管10的侧壁上具有第一插槽12，第一芯体41从第一插槽12插入第一集流管10，第一芯体41和第一插槽12的侧壁、第一集流管10的内壁均密封连接。设置第一插槽12，便于第一芯体41插入第一集流管10，将第一芯体41和第一插槽12的侧壁、第一集流管10的内壁均设置成密封连接，能够保证第一集流管10的密封性，避免泄露。而且，通过上述设置，便于多个零部件的组装和连接。

其中，第一集流管10为圆管，第一芯体41包括圆形板411和设置圆形板411周面上的弧形板412，多个第一旋流通道42分布在圆形板411上；其中，第一芯体41位于第一集流管10的腔体内，第一芯体41的一部分周面和第一集流管10的内壁焊接，弧形板412位于第一插槽12内，弧形板412的两侧面分别和第一插槽12的两个侧壁焊接。

通过设置圆形板411，便于圆形板411插入第一集流管10的腔体内，且和第一集流管10的内壁焊接；设置弧形板412，便于和第一插槽12的两个侧壁焊接，采用焊接的方式连接，更加稳定、牢固。在圆形板411上设置多个第一旋流通道42，能够保证流体具有切向速度，使流体进入扁管30时分流的更加均匀。

具体地，换热器还包括：第一隔片51，设置在第一集流管10内，第一隔片51将第一集流管10内位于第一隔片51两侧的区域隔断；第一集流管10内位于第一隔片51和第一旋流芯40之间的区域为旋流腔52，多个扁管30中的一部分扁管30和旋流腔52连通。通过设置旋流腔52，能够提供给流体进行旋流混合的空间，使混合更加均匀的流体进入扁管30中。设置第一隔片51，能够将第一集流管10内位于第一隔片51两侧的区域隔断。

其中，第一集流管10的内径为D，在第一集流管10的轴向上，旋流腔52的长度为L，其中，L＜15D。将第一集流管10的内径D和旋流腔52的长度L的大小限定在上述数值范围内，能够保证流体混合的更加均匀。

进一步地，第一集流管10的内径为D，在与旋流腔52连通的多个扁管30中，相邻两个扁管30之间的距离为M，0.7D≤M≤1.2D。将第一集流管10的内径D和相邻两个扁管30之间的距离M限定在上述数值范围内，能够保证流体进入扁管30时分流更加均匀。

在本实施例中，第一集流管10的侧壁上还具有第二管口13，换热器还包括：第二隔片53，设置在第一集流管10内，第一集流管10内位于第一隔片51和第二隔片53之间的区域为第一子腔，第一集流管10内位于第二隔片53背离第一子腔一侧的区域为第二子腔，第二子腔和第二管口13连通；第三隔片54，设置在第二集流管20内，第三隔片54将第二集流管20内的腔体划分为第三子腔和第四子腔；其中，旋流腔52通过一部分扁管30和第三子腔连通，第三子腔通过一部分扁管30和第一子腔连通，第一子腔通过一部分扁管30和第四子腔连通，第四子腔通过一部分扁管30和第二子腔连通。

采用上述设置，通过扁管30，能够使第一子腔、第二子腔、第三子腔和第四子腔之间的连通，从而实现换热器的功能。其中，第二隔片53将第一子腔和第二子腔隔断，第三隔片54将第三子腔和第四子腔隔断。

例如，在制热时，冷媒从第一管口11进入，依次通过旋流腔52、第三子腔、第一子腔、第四子腔和第二子腔，然后流出换热器；在制冷时，冷媒的流动方向相反。

其中，第一集流管10的侧壁上具有第二插槽14和第三插槽15，第二集流管20的侧壁上具有第四插槽21，其中，第一隔片51从第二插槽14插入第一集流管10，第二隔片53从第三插槽15插入第一集流管10，第三隔片54从第四插槽21插入第二集流管20。

通过设置第二插槽14、第三插槽15和第四插槽21，便于第一隔片51、第二隔片53和第三隔片54插入，从而将第一集流管10和第二集流管20的腔体分隔开。第一隔片51、第二隔片53和第一集流管10焊接，第三隔片54和第二集流管20焊接，采用焊接方式连接，稳定、可靠。

其中，如图7所示，第一隔片51包括圆形片和设置在圆形片周面上的弧形片。第一隔片51位于第一集流管10的腔体内，第一隔片51的一部分周面和第一集流管10的内壁焊接，弧形片位于第二插槽14内，弧形片的两侧面分别和第二插槽14的两个侧壁焊接。第二隔片53包括圆形片和设置圆形片周面上的弧形片。第二隔片53位于第一集流管10的腔体内，第二隔片53的一部分周面和第一集流管10的内壁焊接，弧形片位于第三插槽15内，弧形片的两侧面分别和第三插槽15的两个侧壁焊接。第三隔片54包括圆形片和设置圆形片周面上的弧形片。第三隔片54位于第二集流管20的腔体内，第三隔片54的一部分周面和第二集流管20的内壁焊接，弧形片位于第四插槽21内，弧形片的两侧面分别和第四插槽21的两个侧壁焊接。

在本实施例中，第一集流管10的侧壁上还具有第二管口13，第一旋流芯40位于第一管口11和第二管口13之间，换热器还包括：第一管组55，第一管组55和第一管口11连通；第二管组56，第二管组56和第二管口13连通。通过设置第一管组55和第二管组56，能够使流体顺利流入第一管口11和第二管口13。

可选地，第一管组55包括第一转接块和第一接管，第一转接块和第一集流管10连接，第一接管和第一转接块连接，从而与第一管口11连通；第二管组包括第二转接块和第二接管，第二转接块和第一集流管10连接，第二接管和第二转接块连接，从而与第二管口13连通。

第一接管和第二接管用于与换热器外的管路连接。

可选地，换热器还包括多个安装架，多个安装架分别设置在第一集流管10和第二集流管20上。通过设置安装架，便于换热器和其他结构连接。

在图中未示出的另一实施例中，第一集流管10的侧壁上还具有第二管口13，换热器还包括：第二旋流芯，第二旋流芯的至少一部分设置在第一集流管10的腔体内，第二旋流芯包括第二芯体和间隔设置在第二芯体上的多个第二旋流通道，第二旋流通道将第一集流管10内位于第二芯体两侧的区域连通，第二旋流通道的延伸方向相对于第一集流管10的轴线倾斜设置，第二旋流通道的一端和第二管口13连通。

采用该方案，通过设置第二旋流芯，当流体流经第二旋流芯后，在第一集流管10的腔体内，流体会获得切向速度，沿着第二旋流芯周向流动，使第一集流管10腔体内的流体产生旋流从而充分混合，进而使流体均匀的分配到扁管30中，充分利用扁管30的换热面积，提高了换热器的换热效率和换热性能。其中，将第二旋流通道的延伸方向相对于第一集流管10的轴线倾斜设置，使流体能够产生切向速度，从而产生旋流。通过设置第一旋流芯40和第二旋流芯，无论流体是从第一管口11流入还是从第二管口13流入，均可通过旋流通道实现对气液两相流体的充分混合，从而保证了流体分流到多个扁管30的均匀性，提高了换热器的性能和通用性。

其中，第一管口11、第二管口13分别设置在第一集流管10的两端，第一旋流芯40靠近第一管口11设置，第二旋流芯靠近第二管口13设置。第二旋流芯和第一旋流芯40结构相同，第二旋流芯和第二隔片53之间的区域为第二子腔，第二子腔相当于一个旋流腔52。流体从第一管口11进入、第二管口13流出时，第一旋流芯40和旋流腔52起旋流混合作用；流体从第二管口13进入、第一管口11流出时，第二旋流芯和第二子腔起旋流混合作用。

根据本发明的另一实施例，提供了一种空调器，包括上述的换热器。采用该方案，通过设置第一旋流芯40，当冷媒流经第一旋流芯40后，在第一集流管10的腔体内，冷媒会获得切向速度，沿着第一旋流芯40周向流动，使第一集流管10腔体内的冷媒产生旋流从而充分混合，进而使冷媒均匀的分配到扁管30中，充分利用扁管30的换热面积，提高了空调器的换热效率和换热性能。其中，将第一旋流通道42的延伸方向相对于第一集流管10的轴线倾斜设置，使冷媒能够产生切向速度，从而产生旋流。

冷媒流经第一集流管10内置第一旋流芯40时的工作原理：冷媒从第一管组55进入第一集流管10，通常为气液两相状态，经过第一旋流芯40，在旋流腔52内会形成强烈旋流，冷媒在经过第一旋流芯40后将获得较大的切向速度，呈螺旋流动的趋势，这样，一方面使得制热工况下气液两相冷媒在集流管内可以充分混合均匀，防止其产生分层；另一方面也可以防止冷媒在第一集流管10内沿程由于扁管30干扰而出现的旋涡，降低冷媒的流动阻力。最终使得冷媒均匀的分配在每根扁管30内，从而充分利用扁管30的换热面积，提高微通道换热器的换热效率和换热性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种换热器，其特征在于，包括：

第一集流管(10)，所述第一集流管(10)的侧壁上具有与所述换热器外部连通的第一管口(11)；

第二集流管(20)，和所述第一集流管(10)间隔设置；

多个扁管(30)，设置在所述第一集流管(10)和所述第二集流管(20)之间，每个所述扁管(30)的两端分别和所述第一集流管(10)、所述第二集流管(20)连通；

第一旋流芯(40)，所述第一旋流芯(40)的至少一部分设置在所述第一集流管(10)的腔体内，所述第一旋流芯(40)包括第一芯体(41)和间隔设置在所述第一芯体(41)上的多个第一旋流通道(42)，所述第一旋流通道(42)将所述第一集流管(10)内位于所述第一芯体(41)两侧的区域连通，所述第一旋流通道(42)的延伸方向相对于所述第一集流管(10)的轴线倾斜设置，所述第一旋流通道(42)的一端和所述第一管口(11)连通。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，多个所述第一旋流通道(42)围绕所述第一集流管(10)的轴线设置，所述第一旋流通道(42)的延伸方向和所述第一集流管(10)的轴线之间的夹角为A，其中，

30°≤A≤50°。

3.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述第一集流管(10)的侧壁上具有第一插槽(12)，所述第一芯体(41)从所述第一插槽(12)插入所述第一集流管(10)，所述第一芯体(41)和所述第一插槽(12)的侧壁、所述第一集流管(10)的内壁均密封连接。

4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述第一集流管(10)为圆管，所述第一芯体(41)包括圆形板(411)和设置所述圆形板(411)周面上的弧形板(412)，多个所述第一旋流通道(42)分布在所述圆形板(411)上；其中，所述第一芯体(41)位于所述第一集流管(10)的腔体内，所述第一芯体(41)的一部分周面和所述第一集流管(10)的内壁焊接，所述弧形板(412)位于所述第一插槽(12)内，所述弧形板(412)的两侧面分别和所述第一插槽(12)的两个侧壁焊接。

5.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述换热器还包括：

第一隔片(51)，设置在所述第一集流管(10)内，所述第一隔片(51)将所述第一集流管(10)内位于所述第一隔片(51)两侧的区域隔断；所述第一集流管(10)内位于所述第一隔片(51)和所述第一旋流芯(40)之间的区域为旋流腔(52)，多个所述扁管(30)中的一部分扁管(30)和所述旋流腔(52)连通。

6.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于，所述第一集流管(10)的内径为D，在所述第一集流管(10)的轴向上，所述旋流腔(52)的长度为L，其中，L＜15D。

7.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于，所述第一集流管(10)的内径为D，在与所述旋流腔(52)连通的多个所述扁管(30)中，相邻两个所述扁管(30)之间的距离为M，0.7D≤M≤1.2D。

8.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于，所述第一集流管(10)的侧壁上还具有第二管口(13)，所述换热器还包括：

第二隔片(53)，设置在所述第一集流管(10)内，所述第一集流管(10)内位于所述第一隔片(51)和所述第二隔片(53)之间的区域为第一子腔，所述第一集流管(10)内位于所述第二隔片(53)背离所述第一子腔一侧的区域为第二子腔，所述第二子腔和所述第二管口(13)连通；

第三隔片(54)，设置在所述第二集流管(20)内，所述第三隔片(54)将所述第二集流管(20)内的腔体划分为第三子腔和第四子腔；其中，所述旋流腔(52)通过一部分所述扁管(30)和所述第三子腔连通，所述第三子腔通过一部分所述扁管(30)和所述第一子腔连通，所述第一子腔通过一部分所述扁管(30)和所述第四子腔连通，所述第四子腔通过一部分所述扁管(30)和所述第二子腔连通。

9.根据权利要求8所述的换热器，其特征在于，所述第一集流管(10)的侧壁上具有第二插槽(14)和第三插槽(15)，所述第二集流管(20)的侧壁上具有第四插槽(21)，其中，所述第一隔片(51)从所述第二插槽(14)插入所述第一集流管(10)，所述第二隔片(53)从所述第三插槽(15)插入所述第一集流管(10)，所述第三隔片(54)从所述第四插槽(21)插入所述第二集流管(20)。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的换热器，其特征在于，所述第一集流管(10)的侧壁上还具有第二管口(13)，所述换热器还包括：

第二旋流芯，所述第二旋流芯的至少一部分设置在所述第一集流管(10)的腔体内，所述第二旋流芯包括第二芯体和间隔设置在所述第二芯体上的多个第二旋流通道，所述第二旋流通道将所述第一集流管(10)内位于所述第二芯体两侧的区域连通，所述第二旋流通道的延伸方向相对于所述第一集流管(10)的轴线倾斜设置，所述第二旋流通道的一端和所述第二管口(13)连通。

11.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述第一集流管(10)的侧壁上还具有第二管口(13)，所述第一旋流芯(40)位于所述第一管口(11)和所述第二管口(13)之间，所述换热器还包括：

第一管组(55)，所述第一管组(55)和所述第一管口(11)连通；

第二管组(56)，所述第二管组(56)和所述第二管口(13)连通。

12.一种空调器，其特征在于，所述空调器包括权利要求1至11中任一项所述的换热器。

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