CN116182593A - 多流程热交换器的芯体结构 - Google Patents

多流程热交换器的芯体结构 Download PDF

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CN116182593A CN202310015450.7A CN202310015450A CN116182593A CN 116182593 A CN116182593 A CN 116182593A CN 202310015450 A CN202310015450 A CN 202310015450A CN 116182593 A CN116182593 A CN 116182593A
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Abstract

本发明公开了多流程热交换器的芯体结构，包括分流组件、导流组件，以及多个流通组；多个流通组包括用于连接制冷剂输入口的首流通组，以及用于连接制冷剂输出口的尾流通组；分流组件设有与制冷剂输入口和制冷剂输出口连接的输入输出流道；分流组件或导流组件内设置有列间连通流道和/或行间连通流道；每一列间连通流道均最少覆盖位于同一个行的两个流通组；每一行间连通流道均最少覆盖位于同一个列的两个流通组；多个流通组通过分流组件和导流组件内的流道自首流通组至尾流通组形成制冷剂通路。本发明使热交换器在空间上结构更加紧凑，提高内部制冷剂的流动速度，提高换热效果。

Description

多流程热交换器的芯体结构
技术领域
本发明涉及热交换器制造技术领域，特别涉及多流程热交换器的芯体结构。
背景技术
如图1和图2所示的常规氟利昂制冷剂热交换器，原理是冷媒通过扁管和散热带与空气或者冷却液换热，达到使得空气或者冷却液温度升高或者降低的目的，满足汽车的制冷或者制热需求。
然而，随着全球变暖和臭氧破坏的加剧，传统氟利昂制冷剂的替代迫在眉睫，CO2是一种自然工质，具有环境友好的特点，另外由于其物理特性，CO2可以作为制冷剂，用于汽车空调系统。CO2制冷剂汽车空调系统具有工作压力高，换热效率高的优势。CO2换热器是一种适用于CO2汽车空调系统的换热器装置。
在实际应用中，如图2所示的常规氟利昂热交换器的多根扁管插入到集液管中，多根扁管共用一个集液管内部空间，这种结构集液管内部空间大，耐压能力差，不能满足CO2空调系统的耐高压要求；常规氟利昂热交换器，插入到集液管内的扁管长度部分会影响制冷剂的流动，在制冷剂流速高时会导致集液管内制冷剂流动阻力大，影响换热效果。
因此，如何使热交换器在空间上结构更加紧凑，提高换热器的耐压能力，降低集液管内部制冷剂流动阻力，提高内部制冷剂的流动速度，提高换热效果成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于现有技术存在结构不紧凑，耐压能力差，集液管内流动阻力大，制冷剂的流动速度慢，热交换效率低下的问题，本申请提供一种多流程热交换器的冷却液流道结构。
为实现上述目的，本发明公开了多流程热交换器的芯体结构，包括一侧设有制冷剂输入口和制冷剂输出口的分流组件，以及导流组件，所述分流组件与所述导流组件均呈板式集成设置；所述分流组件的另一侧和所述导流组件之间设有多个相互平行且呈偶数行和/或偶数列设置的流通组，所述流通组包括多个用于流通制冷剂的散热扁管，及相应散热带；多个所述流通组包括用于连接所述制冷剂输入口的首流通组，以及用于连接所述制冷剂输出口的尾流通组；
所述分流组件对应所述首流通组和所述尾流通组处分别设有与所述制冷剂输入口和所述制冷剂输出口连接的输入输出流道；
所述分流组件或所述导流组件内设置有列间连通流道和/或行间连通流道；
每一所述列间连通流道均最少覆盖位于同一个行的两个所述流通组；
每一所述行间连通流道均最少覆盖位于同一个列的两个所述流通组；
多个所述流通组通过所述分流组件和所述导流组件内的流道自所述首流通组至所述尾流通组形成制冷剂通路。
本发明通过将分流组件与导流组件均呈板式集成设置，在分流组件、导流组件中设置连通流道形成制冷剂通路，简化了传统的管式连接，使热交换器在空间上结构更加紧凑；通过将流通组中的流通单元设计为散热扁管，提高了耐压爆破能力，降低了内部制冷剂流动阻力，提高了内部制冷剂的流动速度，提高了换热效果。
优选的，多个所述流通组呈两列至少三行设置，位于第一行的两个所述流通组分别为所述首流通组与所述尾流通组；
所述分流组件对应最尾行的两个所述流通组处之间设有列间连通流道，分流组件和导流组件对应每一列的两个相邻的流通组均交替间隔的设有行间连通流道。
优选的，所述流通组的数量为四个，四个所述流通组呈两行两列设置，位于第一行的两个所述流通组分别为所述首流通组与所述尾流通组；
所述分流组件对应第二行的所述两个流通组处之间设有列间连通流道，所述导流组件对应第一列的所述两个流通组处之间以及对应第二列的两个所述流通组处之间均设有行间连通流道。
优选的，每一所述行间连通流道均包括与相应的每一所述散热扁管连接的接口、以及多条与相应的所述接口均交叉的行间沟通道，通过多条所述行间沟通道将相应的两个所述流通组的多个所述散热扁管连通。
优选的，所述分流组件与所述制冷剂输入口、所述制冷剂输出口之间设有分配板；
所述分配板对应所述制冷剂输入口范围和所述制冷剂输出口范围的多个所述输入输出流道分别设有与每一所述输入输出流道均对应的分配孔。
优选的，所述分流组件包括端板流通板；
所述端板流通板上设有多个贯通两面的长孔形成相应的所述输入输出流道、所述列间连通流道和/或所述行间连通流道。
优选的，所述导流组件包括底部流通板；
所述端板流通板上述设有多个凹槽形成相应的所述列间连通流道和/或所述行间连通流道。
更优选的，所述分流组件和所述导流组件相向的一面从内向外依次包括主承载板和扁管间距板；
所述主承载板和所述扁管间距板对应每一所述散热扁管均设有安装孔；
所述主承载板中的所述安装孔与每一所述散热扁管密封连接，用于承载外部和内部载荷；
所述扁管间距板中的所述安装孔形成制冷剂的流通空间，用于约束每两个所述散热扁管之间的间距。
更优选的，满足条件式：W4≥W3＞W2≥W1；和/或，
0≤W2-W1≤0.3mm；和/或，
W3-W1≥0.3mm；和/或，
0≤W4-W3≤4mm；
其中，W1为每一所述散热扁管的宽度，W2为所述主承载板中的所述安装孔的宽度，W3为所述扁管间距板中的所述安装孔的宽度，W4为所述端板流通板中的所述长孔和/或所述底板流通板中的所述凹槽的宽度。
更优选的，满足条件式：H2≥H4≥0.2*H2；
其中，H2为所述扁管间距板的厚度，H4为所述散热扁管插入所述扁管间距板内的深度。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1示出现有技术的结构示意图。
图2示出现有技术交换器的多根扁管插入到集液管中的局部放大结构示意图。
图3示出本发明一实施例的爆炸结构示意图。
图4示出本发明一实施例中分流组件和导流组件均被分解开的爆炸图。
图5示出本发明一实施例中呈2列2行布置的流通组中制冷剂流通状态示意图。
图6示出本发明一实施例的纵截面结构示意图。
图7示出本发明图6中A处的局部放大示意图。
图8示出本发明图6中B处的局部放大示意图。
图9示出本发明一实施例中端板流通板的结构示意图。
图10示出本发明一实施例中底部流通板的结构示意图。
图11示出本发明一实施例中底部流通板另一视角的结构示意图。
图中：
1、制冷剂输入口；2、制冷剂输出口；3、分流组件；4、导流组件；5、散热扁管；6、输入输出流道；7、列间连通流道；8、行间连通流道；9、接口；10、行间沟通道；11、分配孔；12、端板流通板；13、分配板；14、底部流通板；15、主承载板；16、扁管间距板。
具体实施方式
实施例
如图3至图6所示，多流程热交换器的芯体结构，包括一侧设有制冷剂输入口1和制冷剂输出口2的分流组件3，以及导流组件4，分流组件3与导流组件4均呈板式集成设置；分流组件3的另一侧和导流组件4之间设有多个相互平行且呈偶数行和/或偶数列设置的流通组，流通组包括多个用于流通制冷剂的散热扁管5，及相应散热带；多个流通组包括用于连接制冷剂输入口1的首流通组，以及用于连接制冷剂输出口2的尾流通组；
分流组件3对应首流通组和尾流通组处分别设有与制冷剂输入口1和制冷剂输出口2连接的输入输出流道6；
分流组件3或导流组件4内设置有列间连通流道7和/或行间连通流道8；
每一列间连通流道7均最少覆盖位于同一个行的两个流通组；
每一行间连通流道8均最少覆盖位于同一个列的两个流通组；
多个流通组通过分流组件3和导流组件4内的流道自首流通组至尾流通组形成制冷剂通路。
本发明通过将分流组件与导流组件均呈板式集成设置，在分流组件、导流组件中设置连通流道形成制冷剂通路，简化了传统的管式连接，使热交换器在空间上结构更加紧凑；通过将流通组中的流通单元设计为散热扁管，提高了耐压爆破能力，降低了内部制冷剂流动阻力，提高了内部制冷剂的流动速度，提高了换热效果。
在某些实施例中，多个流通组呈两列至少三行设置，位于第一行的两个流通组分别为首流通组与尾流通组；
分流组件3对应最尾行的两个流通组处之间设有列间连通流道7，分流组件3和导流组件4对应每一列的两个相邻的流通组均交替间隔的设有行间连通流道8。
在某些实施例中，流通组的数量为四个，四个流通组呈两行两列设置，位于第一行的两个流通组分别为首流通组与尾流通组；
分流组件3对应第二行的两个流通组处之间设有列间连通流道7，导流组件4对应第一列的两个流通组处之间以及对应第二列的两个流通组处之间均设有行间连通流道8。
如图5所示，在某些实施例中，以2列2行包括4个流通组的芯体结构为例，对制冷剂的流动过程进行说明：
流程1：制冷剂通过法兰的制冷剂输入口1进入到第1列的一个组流通组中，通过散热扁管5，及相应散热带与外部介质进行热量交换，再通过导流组件4进入同一列相邻的另一个流通组中，完成第一个流程；
流程2：制冷剂通过导流组件4对应第一列的行间连通流道8，通过纵槽流动向下流动到同一列相邻的另一个流通组中，通过散热扁管5，及相应散热带与外部介质进行热量交换后，分流组件3的列间连通流道7，完成第二个流程；
流程3：制冷剂通过分流组件3的列间连通流道7，横向流动，进入另一列最后一个流通组，再通过散热扁管5，及相应散热带与外部介质进行热量交换，进入导流组件4，完成第三个流程；
流程4：制冷剂通过导流组件4对应另一列的行间连通流道8，通过纵槽流动向上流动到另一列的流通组中，通过散热扁管5，及相应散热带与外部介质进行热量交换后，进入分流组件3，制冷剂输出口2流出，完成第四个流程。
这种四流程布置，在空间上结构更加紧凑，四流程布置，可以提高内部制冷剂的流动速度，提高换热效果。
如图10和图11所示，在某些实施例中，每一行间连通流道8均包括与相应的每一散热扁管5连接的接口9、以及多条与相应的接口9均交叉的行间沟通道10，通过多条行间沟通道10将相应的两个流通组的多个散热扁管5连通。
如图3、图4和图5所示，在某些实施例中，分流组件3与制冷剂输入口1、制冷剂输出口2之间设有分配板13；
分配板13对应制冷剂输入口1范围和制冷剂输出口2范围的多个输入输出流道6分别设有与每一输入输出流道6均对应的分配孔11。
在实际应用中，分配板13的设置可以实现制冷剂的精准分配，提升制冷剂的冷媒分配均匀性，提升冷媒侧的换热效果。
如图7和图9所示，在某些实施例中，分流组件3包括端板流通板12；
端板流通板12上设有多个贯通两面的长孔形成相应的输入输出流道6、列间连通流道7和/或行间连通流道8。
如图8、图10和图11所示，导流组件4包括底部流通板14；
端板流通板12上述设有多个凹槽形成相应的列间连通流道7和/或行间连通流道8。
如图4、图7和图8所示，在某些实施例中，分流组件3和导流组件4相向的一面从内向外依次包括主承载板15和扁管间距板16；
主承载板15和扁管间距板16对应每一散热扁管5均设有安装孔；
主承载板15中的安装孔与每一散热扁管5密封连接，用于承载外部和内部载荷；
扁管间距板16中的安装孔形成制冷剂的流通空间，用于约束每两个散热扁管5之间的间距。
如图7和图8所示，在某些实施例中，各部分尺寸满足条件式：W4≥W3＞W2≥W1；和/或，
0≤W2-W1≤0.3mm；和/或，
W3-W1≥0.3mm；和/或，
0≤W4-W3≤4mm；
其中，W1为每一散热扁管5的宽度，W2为主承载板15中的安装孔的宽度，W3为扁管间距板16中的安装孔的宽度，W4为端板流通板12中的长孔和/或底板流通板14中的凹槽的宽度。
在实际应用中，尺寸定义及要求具体如下：
Figure BDA0004039924400000071
实施效果：如上各个孔的宽度尺寸要求可以保证零件装配过程的顺利和钎焊过程的有效焊接，同时降低制冷剂的流动阻力，提升换热效果；
0≤W2-W1≤0.3mm，可以保证散热扁管5和主承载板15装配过程的顺利，同时实现散热扁管5和主承载板15的有效焊接。具体地，W2-W1可以为(mm)：0、0.1、0.2、0.3等。
W3-W1≥0.3mm，可以保证散热扁管5插入到扁管间距板16的部分，散热扁管5与扁管间距板16两侧间隙分别在0.3mm以上，这样焊料不会堵塞扁管孔。具体地，W3-W1可以为(mm)：0.3、0.4、0.5、0.6等。
0≤W4-W3≤4mm，可以保证制冷剂在扁管间距板16和流通板间流动时，降低流动阻力。具体地，W4-W3可以为(mm)：0、1、2、3、4等。
W4≥W3＞W2≥W1，在制冷剂流入过程中，沿着制冷剂流动方向，孔的宽度由大变小；在制冷剂流出过程中，沿着制冷流动方向，孔的宽度由小变大；这样可以有效降低制冷剂流动阻力提升换热效果。
如图7和图8所示，在某些实施例中，各部分尺寸满足条件式：H2≥H4≥0.2*H2；
其中，H2为扁管间距板16的厚度，H4为散热扁管5插入扁管间距板16内的深度。
在实际应用中，尺寸定义及要求具体如下：
Figure BDA0004039924400000081
实施效果：如上材料厚度要求和深度要求，可以保证零件焊接过程中的钎焊有效性，同时保证产品有较高的耐压力性能；
H2≥H4≥0.2*H2，装配过程中，散热扁管5插入到扁管间距板16内的深度要超过0.2倍的距离板壁厚，
以保证钎焊时，焊料不会堵塞扁管孔，以免影响换热效果；扁管插入到距离板内的深度要小于等于距离板壁厚，即扁管插入深度不能超出距离板。在其他实施例中，散热扁管5插入到扁管间距板16内的深度也可为超过0.3、0.4倍等的距离板壁厚。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.多流程热交换器的芯体结构，其特征在于：包括一侧设有制冷剂输入口(1)和制冷剂输出口(2)的分流组件(3)，以及导流组件(4)，所述分流组件(3)与所述导流组件(4)均呈板式集成设置；所述分流组件(3)的另一侧和所述导流组件(4)之间设有多个相互平行且呈偶数行和/或偶数列设置的流通组，所述流通组包括多个用于流通制冷剂的散热扁管(5)，及相应散热带；多个所述流通组包括用于连通所述制冷剂输入口(1)的首流通组，以及用于连通所述制冷剂输出口(2)的尾流通组；
所述分流组件(3)对应所述首流通组和所述尾流通组处分别设有与所述制冷剂输入口(1)和所述制冷剂输出口(2)连接的输入输出流道(6)；
所述分流组件(3)或所述导流组件(4)内不重叠地设置有列间连通流道(7)和/或行间连通流道(8)；
每一所述列间连通流道(7)均最少覆盖位于同一个行的两个所述流通组；
每一所述行间连通流道(8)均最少覆盖位于同一个列的两个所述流通组；
多个所述流通组通过所述分流组件(3)和所述导流组件(4)内的流道自所述首流通组至所述尾流通组形成制冷剂通路。
2.根据权利要求1所述的多流程热交换器的芯体结构，其特征在于，多个所述流通组呈两列至少三行设置，位于第一行的两个所述流通组分别为所述首流通组与所述尾流通组；
所述分流组件(3)对应最尾行的两个所述流通组处之间设有列间连通流道(7)，分流组件(3)和导流组件(4)对应每一列的两个相邻的流通组均交替间隔的设有行间连通流道(8)。
3.根据权利要求1所述的多流程热交换器的芯体结构，其特征在于，所述流通组的数量为四个，四个所述流通组呈两行两列设置，位于第一行的两个所述流通组分别为所述首流通组与所述尾流通组；
所述分流组件(3)对应第二行的所述两个流通组处之间设有列间连通流道(7)，所述导流组件(4)对应第一列的所述两个流通组处之间以及对应第二列的两个所述流通组处之间均设有行间连通流道(8)。
4.根据权利要求1所述的多流程热交换器的芯体结构，其特征在于，每一所述行间连通流道(8)均包括与相应的每一所述散热扁管(5)连接的接口(9)、以及多条与相应的所述接口(9)均交叉的行间沟通道(10)，通过多条所述行间沟通道(10)将相应的两个所述流通组的多个所述散热扁管(5)连通。
5.根据权利要求1所述的多流程热交换器的芯体结构，其特征在于，所述分流组件(3)与所述制冷剂输入口(1)、所述制冷剂输出口(2)之间设有分配板(13)；
所述分配板(13)对应所述制冷剂输入口(1)范围和所述制冷剂输出口(2)范围的多个所述输入输出流道(6)分别设有与每一所述输入输出流道(6)均对应的分配孔(11)。
6.根据权利要求1所述的多流程热交换器的芯体结构，其特征在于，所述分流组件(3)包括端板流通板(12)；
所述端板流通板(12)上设有多个贯通两面的长孔形成相应的所述输入输出流道(6)、所述列间连通流道(7)和/或所述行间连通流道(8)。
7.根据权利要求1所述的多流程热交换器的芯体结构，其特征在于，所述导流组件(4)包括底部流通板(14)；
所述端板流通板(12)上述设有多个凹槽形成相应的所述列间连通流道(7)和/或所述行间连通流道(8)。
8.根据权利要求6或者7任一项所述的多流程热交换器的芯体结构，其特征在于，所述分流组件(3)和所述导流组件(4)相向的一面从内向外依次包括主承载板(15)和扁管间距板(16)；
所述主承载板(15)和所述扁管间距板(16)对应每一所述散热扁管(5)均设有安装孔；
所述主承载板(15)中的所述安装孔与每一所述散热扁管(5)密封连接，用于承载外部和内部载荷；
所述扁管间距板(16)中的所述安装孔形成制冷剂的流通空间，用于约束每两个所述散热扁管(5)之间的间距。
9.根据权利要求所述8的多流程热交换器的芯体结构，其特征在于，满足条件式：W4≥W3＞W2≥W1；和/或，
0≤W2-W1≤0.3mm；和/或，
W3-W1≥0.3mm；和/或，
0≤W4-W3≤4mm；
其中，W1为每一所述散热扁管(5)的宽度，W2为所述主承载板(15)中的所述安装孔的宽度，W3为所述扁管间距板(16)中的所述安装孔的宽度，W4为所述端板流通板(12)中的所述长孔和/或所述底板流通板(14)中的所述凹槽的宽度。
10.根据权利要求8所述的多流程热交换器的芯体结构，其特征在于，满足条件式：H2≥H4≥0.2*H2；
其中，H2为所述扁管间距板(16)的厚度，H4为所述散热扁管(5)插入所述扁管间距板(16)内的深度。
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