CN1303471A - 合流分流装置及使用这种装置的热交换器 - Google Patents

Abstract

一种合流分流装置,其中冷却剂自位于入口部分(5)的入口(31、32)流入合流部分(6)进行合流,两股冷却剂流的偏移通过在合流部分(6)中心合流而消除,已以通过在合流部分(6)中的合流消除了偏移的冷却剂流自位于出口部分(7)处的三个出口(33、35、36)流出,因此两股冷却剂流在此两股冷却剂流的合流后可以作为三股冷却剂流自三个出口(33、35、26)排出,以消除该两股冷却剂流的偏移。

Description

合流分流装置及使用这种装置的热交换器

技术领域

本发明涉及一种将多股冷却剂流汇合而后将该流股进行分流的合流分流装置，以及使用这种装置的热交换器。

背景技术

如图6所示，传统热交换器包括这样的类型，它提供有在蒸发时冷却剂流入其中的分流装置101和在蒸发时冷却剂自其中流出的合流装置102。在这种热交换器中，蒸发时自分流装置101流出的冷却剂分成两个通道103、105，且冷却剂在各通道103、105内蒸发。然后，两股来自通道103、105的冷却剂流106、107在合流装置102内汇合，且使其能够流出到冷却剂管108。注意，分流装置101在冷凝时是起合流装置的作用，用于使冷却剂进行合流，而合流装置102在冷凝时是起分流装置的作用，用于使冷却剂进行分流。

图7给出了热交换器的另一个例子，这种热交换器提供有一个在蒸发时冷却剂流入其中的三通支管201和一个在蒸发时冷却剂自其中排出的合流装置102。在这种热交换器中，在蒸发时自三通支管201流入的冷却剂被分入两个通道203、205，且冷却剂在各通道203、205内蒸发，然后，两股冷却剂流206、207在合流装置202汇合，且使其能够流出到冷却剂管208。注意，三通支管201在冷凝时是起合流装置的作用，用于使冷却剂进行合流，而合流装置202在冷凝时是起分流装置的作用，用于使冷却剂进行分流。

发明的公开

在上述两个传统热交换器的例子中，热交换效率是通过提供多个冷却剂通道(多通道)而提高的。但是存在一个问题，如果冷却剂不是根据热负载适当地分配到多个通道内时，那么会造成冷却剂偏移和蒸发能力下降，在气液两相流股中尤其如此。当冷却剂不是根据气体侧的热负载分配到每个通道内时，会造成冷却剂偏移。换言之，在蒸发时液态冷却剂或在冷凝时气态冷却剂的分配比与气体侧的热负载不匹配。

另外，即使当冷却剂根据热负载适当地分配到每个通道时，如果在分流前冷却剂的流速改变，冷却剂也不能适当地分配。这是因为流速的变化影响冷却剂的分布状态。

因此，可以建议，应提供有孔以加速流动，从而防止分布状态的改变。但是，在这种情况下，存在压力损失增加且出现冷却剂碰撞噪音的问题。

所以，本发明的一个目的是提供一种能够在任何时刻将冷却剂适当地分配到多个冷却剂流动通道，以使其热交换能力最大的合流分流装置，以及使用这种装置的热交换器。

为了实现以上目的，提供了一种有将多个冷却剂流动通道内的冷却剂流汇合，且然后将该冷却剂分配到其它多条冷却剂流通道内的合流分流装置的热交换器。

这种热交换器有将在多条冷却剂流动通道内运动的冷却剂流汇合，且随后分配到其它多条冷却剂流通道的合流分流装置。因此，在通过合流分流装置消除了冷却剂偏移之后，冷却剂随时可以适当地分配到其它多条冷却剂流通道，因此使热交换器的热交换能力可以最大化。

另外，提供了一种合流分流装置，它包括：一具有多个入口的入口部分；一合流部分，在其中来自多个入口的冷却剂流得以汇合；和一具有多个出口的出口部分，来自合流部分的冷却剂流入其中。

在此合流分流装置中，多股冷却剂流自入口部分的多个入口流入合流部分以进行汇合。多股冷却剂的偏移通过在合流部分的这种汇合得以消除。然后，已经在合流部分汇合并消除了该偏移的冷却剂流自出口部分的多个出口排放出去。即，根据这种合流分流装置，在多股冷却剂流汇合并消除了偏移后，冷却剂可由多个出口再次作为多股冷却剂流排出。因此，通过使用本发明的合流分流装置，冷却剂流随时可以适当地分配到多个通道，以使热交换器的能力最大化。

在本发明的一个实施例中，至少一个入口和一个出口是不相互对置的。

因为在此合流分流装置中至少一个入口和一个出口不是相互对置的，所以防止了来自入口的偏移的冷却剂以偏移状态通过合流部分并流出出口。多股冷却剂流可以可靠地在合流部分汇合，且可以可靠地消除冷却剂流的偏移。

在本发明的一个实施例中，该合流分流装置还包括：对来自多个入口的多股冷却剂流进行顺畅合流的合流通道，和对来自合流部分的冷却剂向多个出口进行顺畅分流的分流通道。

在此合流分流装置中，采用了合流通道使来自多个入口的多股冷却剂流顺畅汇合并将其导向合流部分。采用了分流通道将来自合流部分的冷却剂顺畅地分配到多个出口。因此，根据此合流分流装置，可以在不造成任何压力损失的情况下，防止冷却剂的偏移。因此，可以进一步提高热交换器的能力。

另外，提供了一种热交换器，其中多条冷却剂流通道连接到合流分流装置的多个入口，而另外多条冷却剂流通道连接到合流分流装置的多个出口。

在此热交换器中，来自多条冷却剂流通道的多股冷却剂流，流入合流分流装置，且在此合流分流装置中消除偏移。因此，冷却剂可随时自此合流分流装置适当地分配到另外多条冷却剂流通道，且因此热交换能力可以最大化。

附图的简要说明

图1A所示为根据本发明第一实施例的合流分流装置的轴向端表面；

图1B所示为第一实施例的二分之一横截面图；

图1C所示为第一实施例的另一端表面；

图1D所示为表示支管连接到第一实施例的一种状态的截面图；

图2A所示为根据本发明第二实施例的合流分流装置的轴向端面图；

图2B所示为第二实施例的二分之一横截面图；

图2C所示为第二实施例的另一端表面；

图2D所示为第二实施例的支管连接件的侧表面；

图2E所示为表示支管连接到第二实施例的一种状态的截面图；

图3A给出了根据本发明第三实施例的热交换器的结构；

图3B是表示该热交换器中的合流分流装置的端视图；

图4所示为根据本发明第四实施例的热交换器的结构；

图5A是表示本发明的合流分流装置的改进型的示意图；

图5B是表示另一种改进型的示意图；

图5C是表示另一种改进型的示意图；

图6所示为传统热交换器的结构；和

图7所示为另一种传统热交换器的结构。

实施本发明的最佳模式

下面将参照附图对本发明的合流分流装置的一些实施例进行详细说明。

(第一实施例)

图1给出了本发明的合流分流装置的第一实施例。如图1B所示，此合流分流装置是这样构成的，支管连接件2、3内接合到铜制的圆柱状外管1的两轴向端部1A、1B，该外管轴向靠近中心部分略收缩。外管1的端部1A和支管连接件2构成入口部分5。外管1的中心部分1C构成合流部分6。外管1的端部1B构成出口部分7。自外管1的中心部分1C朝向端部1A、1B变宽的部分1D、1E，构成合流通道22和分流通道23。

如图1A所示，支管连接件2有两个中心通槽8、10。这两个通槽8、10在圆周方向上相互呈180°布置。通槽8、10构成两个入口。支管连接件2通过在外圆周表面与两通槽8、10呈90°布置的两个位置11、12与外管1的端部1A的外圆周铆接而固定到外管1上。

如图1C所示，支管连接件3有三个轴向通槽15、16、17。这三个轴向通槽15、16、17相互间呈120°布置，通槽15、16、17构成三个出口。支管连接件3通过在外圆周表面上与三个通槽15、16、17呈60°布置的三个位置20、21、22与外管1的端部1B的外圆周铆接而固定到外管1上。如图1A、1C所示，入口部分5的通槽8、10与出口部分7的通槽15、16、17不是对置的，在圆周方向上其位置是相互错开的。

如图1D所示，支管25在入口部分5内部接合到支管连接件2的通槽10上，作为冷凝剂管。尽管此图中未示出，但另一根与此支管25具有相同结构的支管内部接合到另一个通槽8上。另一方面，支管26、27作为冷凝剂管在出口部分7内部接合到支管连接件3的通槽15、17上。尽管此图上未示出，但另一根与支管26、27具有相同结构的支管内部接合到另一个通槽16上。

在如上述构成的合流分流装置中，来自入口部分5的两个入口31、32的两股冷却剂流进入合流部分6且汇合。冷却剂流的偏移通过在合流部分6的这种汇合而消除。然后，已经在合流部分6汇合并消除了偏移的冷却剂流自出口部分7的三个出口33、35、36排出。即，根据此合流分流装置，在两股冷却剂流汇合并消除偏移之后，该冷却剂可再次以三股没有任何偏移的冷却剂流自三个出口33、35、36排出。因此，通过采用这种合流分流装置可以构成热交换能力有所增强的热交换器，它随时可以将冷却剂适当地分配到多个通道。

另外，由于在此合流分流装置中两个入口31、32与三个出口33、35、36不是对置的，所以防止了来自入口31、32偏移的冷却剂流通过合流部分6以偏移形式流出出口33、35、36。因此，两股冷却剂流能够在合流部分6处可靠汇合，且能可靠地消除冷却剂流的偏移。

另外，在此合流分流装置中，合流通道22可以用来顺畅地汇合来自两入口31、32的两股冷却剂流，并将其导向合流部分6。分流通道23可用来顺畅地将来自合流部分6的冷却剂导向三个出口33、35、36。这样，根据这种合流分流装置，可以在不造成任何压力损失的条件下防止冷却剂的偏移，且因此可以进一步提高热交换器的能力。

(第二实施例)

图2给出了本发明的合流分流装置的第二实施例。此第二实施例仅在下面一点(Ⅰ)不同于图1所示的第一实施例。

(Ⅰ)如图2B、2D和2E所示，在支管连接件2的轴向端表面2A的靠近中心的部分形成有一锥形的凸出部分41。另外，在支管连接件3的轴向端表面3A的靠近中心部分形成有一锥形的凸起部分42。凸起部分41、42的轴向尺寸小于合流通道22和分流通道23的轴向尺寸。

根据第二实施例，凸起部分41的锥表面41A和朝向端部变宽的部分1D的锥表面1D-1构成合流通道43。凸起部分42的锥表面42A和朝向端部变宽的部分1E的锥表面1E-1构成分流通道45。如图1D和图2E的比较可见，根据第二实施例的合流通道43，锥表面41A可以用来比第一实施例的合流通道22更加顺畅地汇合入流冷凝剂流。同样，根据分流通道45，锥表面42A可以用来比第一实施例的分流通道23更加顺畅地分配汇合后的冷却剂。因此，与第一实施例相比，根据第二实施例，可以进一步减少压力损失，且可构成效率更高的热交换器。

在上述第一和第二实施例中，将支管25、26、27插入并焊接到支管连接件2、3上。但是应注意，如图5C所示，在圆柱件301的两轴向端的端壁302、303上可分别形成三个孔302A和两个孔303A。与端壁302的三个孔302A连通的三根支管305可以焊接到端壁302上，而与端壁303的两个孔303A连通的两根支管306可以焊接到端壁303上。

另外，分流装置311、312可以连接到连接管310的两端，以构成如图5A的合流分流装置313。分流装置311、312具有大直径部分311A、312A和小直径部分311B、312B。大直径部分311A、312A和小直径部分311B、312B以平缓坡度相连。两支管315、316与大直径部分311A的端表面相连并连通。另两根支管317、318与大直径部分312A的端表面315相连并连通。在此合流分流装置313中，两分流装置311、312和连接管310构成合流部分，且分流装置311、312的端表面313、315分别构成入口部分和出口部分。端表面313的连通孔313A、313B构成入口，而端表面315的连通孔315A、315B构成出口。连通孔313A、313B与连通孔315A、315B不是相对的。

再者，如图5B所示，支管321、322可以连接到连接管320的两端，以构成合流分流装置323。支管321、322各有两个分支，即分支部分324、325和分支部分326、327。支管328、330连接到分支部分324、325，而支管331、332连接到分支部分326、327。在这种结构的合流分流装置323中，支管321、322的基础部分321A、322A和连接管320构成合流部分。支管321的分支部分324、325构成入口部分，而支管322的分支部分326、327构成出口部分。

另外，在上述合流分流装置中入口或出口有三个或三个以下，但它们也可以是三个或三个以上。

(第三实施例)

图3给出了根据本发明第三实施例的热交换器的侧视图。此热交换器采用的是使用了与支管连接件2(见图3B)而不是第一实施例的支管连接件3结构相同的支管连接件54的合流分流装置50。此支管连接件54的两通槽65、66在圆周方向上与支管连接件2的两通槽8、10相错90°布置。

在此热交换器中，在垂直于纸面的方向上以预定的间隔布置有多个以锐角弯曲的翼板51。冷却剂管52贯穿此多个翼板51。

另外，此热交换器具有分流装置53。此分流装置53通过支管57连接到第一冷却剂流通道55的一个开口55A和第二冷却剂流通道56的一个开口56A。第一冷却剂流通道55如一针状物沿翼板51的较长的弯曲部分64的外周边侧穿过多个翼板51延伸。第一冷却剂流通道55的另一个开口55B通过支管60连接到合流分流装置50的入口部分59的一个入口65上。

在另一方面，第二冷却剂流通道56沿翼板51的较短弯曲部分的外周边侧且在端部67A处转弯后沿内周边侧延伸。此第二冷却剂流通道56的另一开口56B通过支管68连接到合流分流装置50的入口部分59的另一个入口66上。此合流分流装置50布置在翼板51的较弯曲部分64和较短弯曲部分67之间。

合流分流装置50的出口部分70具有由通槽8、10构成的出口71、72。出口71通过支管73连接到第三冷却剂流通道75的一开口75A。第三冷却剂流通道75沿弯曲部分64的内周边侧延伸，而位于略低于弯曲部分64的中心的另一开口75B通过支管76连接到支管77的一个开口77A。

合流分流装置50的另一出口72通过支管78连接到第四冷却剂流通道80的一个开口80A。第四冷却剂流通道80在靠近弯曲部分56的下端转弯后沿内周边侧向上延伸，而位于弯曲部分64的中心略低处的另一开口80B通过支管81连接到支管77的另一开口77B。

根据如上述构成的热交换器，在蒸发时，一股冷却剂流自分流装置53流至合流分流装置50的第一冷却剂流通道55、支管60和通槽(入口)65。其它来自分流装置53的冷却剂流流向合流分流装置50的第二冷却剂流通道56、支管68和(入口)通槽66。这两股冷却剂流在合流分流装置50的合流部分6处汇合，并消除偏移。随后，合流部分6内的冷却剂自出口部分70的出口71、72通过支管73、78且通过第三冷却剂流通道75和第四冷却剂流通道80流出。然后，该冷却剂通过支管76、81流入支管77的开口77A、77B。

另一方面，在冷凝时，来自支管77的一个开口77A的冷却剂流通过支管76、第三冷却剂流通道75和支管73流入出口部分70的出口71。来自支管77的其它开口77B的冷却剂流通过支管81、第四冷却剂流通道80和支管78流入出口部分70的出口72。这两股冷却剂流在合流分流装置50的合流部分汇合，并消除偏移。随后，合流部分6内的冷却剂自入口部分59的通槽65、66、经过支管60、68，然后流入第一和第二冷却剂流通道55、56。

这样，根据此实施例的热交换器，来自第一和第二冷却剂流通道55、56或第三和第四冷却剂流通道75、80的冷却剂的偏移，可以通过设于第一和第二冷却剂流通道55、56和第三和第四冷却剂流通道75、80之间的合流分流装置50来消除。因此，冷却剂随时可以适当地分布到第三和第四冷却剂流通道75、80或第一和第二冷却剂流通道55、56。这样，热交换能力可以最大化。

(第四实施例)

图4给出了根据本发明第四实施例的热交换器的侧视图。此热交换器采用了第三实施例所提供的合流分流装置50。冷却剂管90在垂直于纸面的方向上穿过翼板51。

在此热交换器中，一开口管91在分支前连接到冷却剂管90的一个开口90A上。此冷却剂管90的另一开口90B连接到一个三通支管92的第一开口92A上。三通支管92的第二开口92B连接到第一冷却剂流通道93的一开口93A上，而第三开口92C连接到第二冷却剂流通道95的一开口95A上。

第一冷却剂流通道93如针状物般穿过多个翼板51沿翼板51的较长弯曲部分64延伸。第一冷却剂流通道93的另一开口93B通过支管60连接到合流分流装置50的入口部分59的一通槽65。另一方面，第二冷却剂流通道95自翼板51的较长弯曲部分64的上端部越过翼板51的较短弯曲部分67的上端且继续沿着该弯曲部分67的外周边侧延伸。此位于短弯曲部分67的下端附近的第二冷却剂流通道95的另一开口95B通过支管96连接到合流分流装置50的入口部分59的另一通槽66。

合流分流装置50的出口部分70有两个由通槽8、10构成的出口。由通槽8构成的出口通过支管78连接到第三冷却剂流通道80的一个开口80A。第三冷却剂流通道80沿弯曲部分64的内周边侧延伸，而位于略低于弯曲部分64的中心的另一开口80B通过支管81连接到支管77的一开口77B。

合流分流装置50的另一出口71通过支管97连接到第四冷却剂流通道98的一开口98A。第四冷却剂流通道98通过来自弯曲部分67的上端附近的一通路管99连接到弯曲部分64的中心附近的冷却剂管90，而另一开口98B通过支管100连接到支管77的另一开口77A。

根据如上构成的热交换器，在蒸发时，分配到第一冷却剂流通道93和第二冷却剂流通道95的冷却剂流可以在合流分流装置52内汇合。然后，已经通过汇合而消除了偏移的冷却剂流可以分配到第三冷却剂流通道80和第四冷却剂流通道98。在另一方面，在冷凝时，分配到第三冷却剂流通道80和第四冷却剂流通道98的冷却剂流可在合流分流装置50内汇合。然后，已经通过汇合而消除了偏移的冷却剂流可以分配到第一冷却剂流通道93和第二冷却剂流通道95。

这样，根据此实施例，来自第一和第二冷却剂流通道93、95或第三和第四冷却剂流通道80、98的冷却剂的偏移可以通过合流分流装置50来消除。因此，冷却剂随时可适当地分配到第三和第四冷却剂流通道80、98或第一和第二冷却剂流通道93、95。这样，热交换能力可最大化。

注意，尽管在第三和第四实施例中所说明的是室内设备的热交换器，但本发明也适用于室外设备的热交换器。

工业适用性

本发明可适用于具有多条冷却剂流通道的热交换器，且能随时将冷却剂适当地分布到多条冷却剂流通道以使热交换能力最大化方面起作用。

Claims (5)

1．一种具有合流分流装置(50、313、323、301)的热交换器，用于汇合在多条冷却剂流通道(55、56、92、95、315、316、328、330、305)中流动的冷却剂且随后将该冷却剂分配到另外的多条冷却剂流通道(75、80、98、317、331、332、306)。

2．一种合流分流装置，其包括：

一个具有多个入口(31、32)的入口部分；

一个合流部分(6)，来自多个入口(31、32)的多股冷却剂流在其中汇合；和

一个具有多个出口(33、35、36)的出口部分(7)，冷却剂流自合流部分(6)流入其中。

3．如权利要求2所述的合流分流装置，其中，至少一个入口(31、32)和一个出口(53、35、36)相互不是正相反的。

4．如权利要求2所述的合流分流装置，其包括：

用于顺畅汇合来自多个出口(8、10)的多股冷却剂流的合流通道(22、43)；和

用于将来自合流部分(6)的冷却剂向多个出口(33、35、36)顺畅分配的分流通道(23、45)。

5．一种热交换器，其中，多条冷却剂流通道(55、56、93、95)连接到权利要求2所述的合流分流装置(50)的多个入口(65、66)，而另外的多条冷却剂流通道(75、80、98)连接到合流分流装置(50)的多个出口(71、72)。

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