CN100533046C - 用于热交换器的板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于热交换器的板，该板具有不对称形成的制冷剂分配部分的凸起，以及以相同数量按Z字形布置在流动通道上的流线型凸起，从而将在箱内流动的制冷剂均匀地分配并引入管中，由此通过形成均匀流动分配和降低制冷剂压降来增加热辐射量和提高热交换效率，从而使热交换器小型化成紧凑尺寸。

Description

用于热交换器的板

技术领域

本发明涉及一种用于热交换器的板，更具体地涉及这样一种用于热交换器的板，该板具有不对称地形成的制冷剂分配部分的凸起(bead)，以及相同数量的以Z字形形式布置在流动通道上的流线型凸起，从而使在箱(tank)内流动的制冷剂被均匀地分配并引入管中，由此通过形成均匀流动分配来增加热辐射量并加强热交换效率，并且降低制冷剂压降，从而使热交换器小型化成紧凑尺寸。

背景技术

通常，热交换器是指这样的设备，其中，具有用于热交换介质的流动通道，从而热交换介质在经过该流动通道循环时与外部空气交换热量。热交换器用在各种空调设备中，并且根据使用热交换器的各种条件而采用各种形式，比如翅片管式、蛇形式、拉深杯式以及平行流式。

热交换器具有使用制冷剂作为热交换介质的蒸发器，该蒸发器被分成一箱、两箱以及四箱式：

在一箱式热交换器中，通过连接两个一箱板而形成的管被交替地与热辐射片层压在一起，所述每个板都具有形成在其一个端部处的一对杯状部以及由布置在该杯状部中的分隔凸起限定的U形通道。

在两箱式热交换器中，通过连接两个两箱板而形成的管被交替地与热辐射片层压在一起，所述每个板都具有分别形成在其顶部和底部处的杯状部。

在四箱式热交换器中，通过连接两个四箱板而形成的管被交替地与热辐射片层压在一起，所述每个板均具有形成在其顶部和底部处的成对的杯状部和由分隔件分隔开的两个通道。

下文中，为方便起见，将以一箱式热交换器作为示例来进行描述。

如图1至3所示，热交换器1包括：多个通过连接两个板11而形成的层压管10，每个管均具有一对杯状部14和一U形通道12，该对杯状部14并排地形成在管10的顶部或者顶部和底部处，并分别具有槽14a，该U形通道12用于流体连通由垂直形成在箱40之间的、预定长度的分隔凸起13限定的箱40；被层压在管10之间的热辐射片50；以及两端板30，该两端板30被安装在管10和散热片50的最外侧以对它们进行加强。

此外，彼此相对的两个板11被浮凸(embossed)处理，因此使板11的多个向内伸出的第一凸起15接合，从而在管10的流动通道12中形成制冷剂的湍流。

另外，在每个管10中，流动通道12具有形成在其入口侧和出口侧的制冷剂分配部分16，其中每个制冷剂分配部分16都具有被多个第二凸起16a分隔开的多个通道16b，以便将制冷剂均匀地分配到流动通道12内。

此外，由于双头板与单头板11除了在双头板的底部设置两个杯状部之外大致相同，因此下文中为了方便起见，仅描述具有形成在顶端上的两个杯状部14的单头板11。

管10还包括伸向箱40侧面的歧管20和伸向箱40其他侧面的歧管20a，其中歧管20中的一个歧管具有与用于引入制冷剂的入口管2相连的入口歧管21，歧管20a中的一个歧管具有与用于排放制冷剂的出口管3相连的出口歧管21a。

歧管21和21a被构造成通过使分别具有半圆形歧管21和21a的两个歧管板接触而形成的圆形管类型。歧管21和21a通过环型的钎焊材料与入口管2和出口管3相结合，然后通过迁焊而使歧管21和21a、入口管2和出口管3彼此相结合。

此外，除了歧管21和21a之外，歧管20和20a与管10相同。

如上所述，下面将参照图1描述制冷剂在热交换器1内的流动。

具有制冷剂入口歧管21和出口歧管21a的箱40还包括形成在其中的隔板60，该隔板60用于将引入的制冷剂和排放的制冷剂彼此分隔开。

因此，箱40基于隔板60而被分隔为用于引入制冷剂的入口侧4和用于排放制冷剂的出口侧5，在图中，入口侧4的箱40被表示为“A”和“B”部分，用于排放制冷剂的出口侧5的箱40被表示为“C”和“D”部分。

当通过入口侧歧管21引入时，制冷剂被均匀地分配到箱40的A部分中，并且沿着管10和20的U形流动通道12流动。随后，制冷剂被引入到相邻的箱40的B部分中，并且流入同一箱40的C部分中。制冷剂还是沿着管10和20a的U形流动通道12流动，并且随后被引入具有出口歧管21a的箱40的D部分中，以便最终排到外部。

在制冷***内沿着制冷剂管路循环的制冷剂被引入和排出的过程期间，热交换器1与在管10、20和20a之间吹动的空气发生热交换并使制冷剂蒸发，由此，吹出到汽车内部的空气借助于制冷剂的蒸发潜热而通过热吸收作用而被冷却。

近年来，随着热交换器1的紧凑和小型化的发展趋势，热交换器1必须设有满足高效和低制冷剂压降的结构和性能。特别地，如果制冷剂压力下降，由于热交换器1逐渐变窄，因此如果热交换器1由现有形式的板制造，则可能会因高的制冷剂压降而引起压缩机(未示出)工作增加以及***效率降低。

也就是说，现有技术的热交换器包括：以预定间隔沿着流动通道12形成的第一凸起15，这些凸起15被彼此结合，以便增加热交换器1的热效率并确保热交换器1的耐用性；以及制冷剂分配部分16，该制冷剂分配部分16具有以预定间隔形成的第二凸起16a，以便将储存在箱40中的制冷剂均匀地分配到流动通道12中，并且确保耐用性。

然而，类似于现有技术的板11，如果第一凸起15以及形成在制冷剂分配部分16上的第二凸起16a以规则间隔对称地形成，如图4所示，则制冷剂会形成均匀的流动分配，由此使热辐射量和热交换效率降低，并且难于使热交换器小型化成紧凑尺寸。

也就是说，在图4中，深黑色表示大流量制冷剂快速流动的部分，浅黑色表示小流量制冷剂缓慢流动的部分。

因此，当我们观察板的整体流动时，板11具有的另一个问题在于，制冷剂流量在宽度(横向)方向的中心处较小，而在两侧处较大，而当我们仅观察制冷剂分配部分的流动时，则存在这样的问题，即由于制冷剂流的速度朝向制冷剂分配部分16的两侧逐渐减缓，因此大流量制冷剂在制冷剂分配部分16的中部处流动，而小流量制冷剂均匀流动。

此外，板11所具有的另一问题在于，当制冷剂沿着该板11的纵向(垂直)方向更远离制冷剂分配部分16时大流量制冷剂流动并聚集。

如上所述，现有技术的板11通常表现出沿所有方向的不均匀的制冷剂流动分配。

发明内容

因此，为解决现有技术中出现的上述问题而做出了本发明，并且本发明的目的在于提供一种用于热交换器的板，该板具有相对于一杯状部的中心线不对称地形成在该板的制冷剂分配部分上的第二凸起，以及沿着流动通道形成的流线型第一凸起，相同数量的所述第一凸起的排列以Z字形形式布置，以便将箱的制冷剂分配并引入到管的流动通道，由此通过形成均匀流动分配来增加热辐射量并提高热交换效率，并且降低制冷剂压降，从而使所述热交换器小型化成紧凑尺寸。

为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种用于热交换器的板，该板包括：形成在所述板端部处从而与形成在该板中的流动通道流体连通的杯状部；多个第一凸起，所述多个第一凸起伸向所述流动通道，以使得在所述流动通道内流动的制冷剂形成湍流；以及形成在所述流动通道的入口侧和出口侧的制冷剂分配部分，该制冷剂分配部分具有一个或多个第二凸起以及由所述第二凸起分隔开的多个通路，其特征在于：每一排所述第一凸起均以相同数量以Z字形形式重复布置，并且所述第二凸起相对于所述杯状部的所述中心线不对称地布置，其中所述流动通道的所述入口和所述出口通过形成在所述板中部处的分隔凸起而彼此平行地形成，并且相对于所述杯状部的所述中心线形成在所述分隔凸起侧的通路的截面面积小于形成在相反侧的通路的截面面积，并且形成在所述较大通路一侧的所述第二凸起比其他第二凸起大。

附图说明

通过以下结合附图对本发明优选实施例的详细描述可以明显看出本发明的上述和其他目的、特征以及优点，在附图中：

图1是现有技术热交换器(蒸发器)的立体图；

图2是表示管与现有技术的热交换器相分离的状态的立体图；

图3是图2的板的上部的视图；

图4是表示图3的板的制冷剂流动分配的视图；

图5是表示管与根据本发明的热交换器相分离的状态的立体图；

图6是表示图5的板的上部的视图；

图7是表示热辐射性能和制冷剂压降关于根据本发明的第一凸起的宽长比的曲线图；

图8是表示图6的板的制冷剂流动分配的视图；

图9是表示在根据本发明的热交换器中，在板的流动通道的入口侧和出口侧上倾斜地形成第二凸起的状态的视图；以及

图10是表示形成在根据本发明的热交换器中的板上的第一和第二凸起的另一形式的视图。

具体实施方式

下面将参照附图详细地描述本发明的优选实施例。

采用相同的附图标记表示与现有技术中相同或相似的部件，并且不再重复其描述。

图5是表示管与根据本发明的热交换器相分离的状态的立体图，图6是表示图5的板的上部的视图，图7是表示热辐射性能和制冷剂压降关于根据本发明的第一凸起的宽长比的曲线图，图8是表示图6的板的制冷剂流动分配的视图，图9是表示在根据本发明的热交换器中的板的流动通道的入口侧和出口侧上倾斜地形成第二凸起的状态的视图；以及图10是表示在根据本发明的热交换器中的板上形成的第一和第二凸起的另一形式的视图。

尽管明显易见的是本发明可以同样地应用于一箱、两箱以及四箱式热交换器，但为了方便起见，以下将仅结合单箱式热交换器来进行描述。

如图所示，根据本发明的热交换器1包括：多个管100，每个管均通过接合两个板101而形成，该板101具有形成在其顶部处的一对平行的杯状部104，每个管均具有通过使杯状部104彼此接合而形成的一对箱140，以及在管内部围绕分隔凸起103居中地形成的U形流动通道102，以便使箱140彼此流体连通，所述分隔凸起103以预定长度垂直地形成在箱140之间；

以弯曲形式插设在管100之间的热辐射片50，用于通过扩大电热面积来提高热交换性能；以及

两个端板30，这两个端板被安装在管100和热辐射片50的最外侧以便对该管100和热辐射片50进行加强。

此外，管10还包括伸向箱40侧面的歧管20和伸向箱40其他侧面的歧管20a，其中歧管20中的一个歧管具有与用于引入制冷剂的入口管2相连的入口歧管21，歧管20a中的一个歧管具有与用于排放制冷剂的出口管3相连的出口歧管21a。

这里，除了伸向侧面的入口歧管20和出口歧管21a之外，歧管20和20a与管10相同。

此外，具有入口歧管21和出口歧管21a的箱40具有形成在其中的隔板60，该隔板60用于将引入的制冷剂和排放的制冷剂彼此分隔开。

层压管100被隔板60分成用于引入制冷剂的入口侧4和用于排放制冷剂的出口侧5。

因此，被引入入口管2中的制冷剂沿着被隔板60分隔出的入口侧4的管20和100的U形流动通道102流动，并且流向出口侧5。随后，制冷剂沿着出口侧5的管20a和100的U形流动通道102流动，并且随后经出口管3排出。当然，在制冷剂按照顺序流过入口侧4和出口侧5的管100的过程中，该制冷剂通过与外部空气的热交换而使该外部空气冷却。

该热交换器1具有形成在管100的流动通道102的入口侧和出口侧的制冷剂分配部分106，该制冷剂分配部分106具有由多个第二凸起106a分隔开的多个通路106b。

在此，由于流动通道102通过形成在板101的中部处的分隔凸起103而以U形形状形成，因此流动通道102的入口和出口平行地形成。当然，在这种情况下，上述热交换器是一箱式热交换器，但是，在两箱式或四箱式热交换器中，流动通道102的入口和出口沿着相反方向形成。

此外，第二凸起106a相对于杯状部104的中心线(CL)不对称地形成和布置，以便将储存在箱内的制冷剂均匀地分配并引入到流动通道102中。

也就是说，第二凸起106a在数量、间隔和形状上相对于杯状部104的中心线(CL)不对称地形成。

图6表示具有不对称地形成的第二凸起的板的示例。在图6中，相对于杯状部104的中心线(CL)在分隔凸起103侧形成有两个第二凸起106a，而在外侧形成有一个第二凸起106a。此外，在图6中，第二凸起106a在它们之间的间隔和形状上都是不对称的。

当然，在图中，第二凸起106a在数量、间隔和形状上不对称地形成，但是本发明并不局限于上述结构，而是可以在数量、间隔和形状中的至少一种上不对称地形成。

此外，每个第二凸起106a在间隔上与第一排第一凸起105不对称地形成。这里，优选至少一个第二凸起106a不对称地形成，但是优选邻近分隔凸起103的第二凸起106a与第一排第一凸起105之间的间隔(L3)大于最外侧的第二凸起106a与第一排第一凸起105之间的间隔(L1)。

此外，通路106b相对于杯状部104的中心线(CL)而形成在分隔凸起103侧的截面面积小于通路106b形成在另一侧的截面面积，由此，当箱140内的制冷剂被引入流动通道102中时，集中在中部的制冷剂被引导到流动通道102的外侧。在这种情况下，朝向较大通道106b形成的第二凸起106a形成得比其他的凸起106a大，以便防止过多的制冷剂聚集到外侧。

此外，为了在制造热交换器时使板101具有通用性，优选将制冷剂分配部分106以及第一凸起105从分隔凸起103对称地形成。

也就是说，在制造管100时，使两个板101彼此相对并接合，并且在这种情况下，使形成在两个板101上的第一凸起105和第二凸起106a彼此接合，以便增强热交换器的耐压性。如上所述，如果制冷剂分配部分106和第一凸起105从分隔凸起103对称地形成，那么为了制造管100，仅一种类型的板101能够在用于通用的一个压模中制成，并不需要单独地制造两个板101。

同时，制冷剂分配部分106的第二凸起106a的形状和尺寸向外侧逐渐增加，并且至少一个第二凸起106a和至少一个第一凸起105布置在同一条线上。

此外，形成有多个第一凸起105，这些第一凸起105通过接合一对彼此面对的板101的侧面来布置，从而在管100的流动通道12中形成制冷剂的湍流。

也就是说，通过浮凸模制方法使第一凸起105沿着板101的流动通道102向内伸出，并且以栅格形式倾斜地布置，以便改善制冷剂的流动性并引发制冷剂的湍流。形成在两个板101上的第一凸起105在彼此接触的状态下通过钎焊而彼此接合。

此外，第一凸起105的排列具有相同数量的第一凸起105，并且以规则的间隔布置，以便使得制冷剂的流动分配均匀，但是优选将第一凸起105的排列以Z字形重复布置。

在这种情况下，优选地，形成在流动通道102的最上端处的第一凸起105相对于杯状部104的中心线(CL)不对称地形成。

因此，通过制冷剂分配部分106的不对称结构与最上端的第一凸起105的不对称结构的组合，能够均匀地分配制冷剂。也就是说，在箱140内流动的制冷剂能够更均匀地流入流动通道102中。

此外，第一凸起105以流线型形成，以便降低制冷剂压降。

也就是说，流线型的第一凸起105使得制冷剂压降减小，从而制冷剂能够沿着第一凸起105的流线型表面平稳地流动，而不会在沿着第一凸起105的制冷剂流入方向的停滞点上产生大的压力。

因此，根据本发明的第一凸起105以流线型形成，以便减小该第一凸起105的前端沿着制冷剂流入方向的压力，消除制冷剂流动分配的不均匀性，并且增强了电热性能，该第一凸起105受到宽(W)长(L)比(W/L)的限制。

如图7的曲线所示，当第一凸起105的宽长比(W/L)较小时，制冷剂的压降减小，但是热辐射性能下降(大约2-3％)。

但是，当第一凸起105的宽长比(W/L)较大时，热辐射性能提高，但是制冷剂的压降也增加，因此，制冷剂流动分配变得不均匀。

因此，优选第一凸起105的宽长比(W/L)满足下述公式：0.3<W/L<0.9，这是一个合适的范围。

图8表示根据第一凸起105和第二凸起106a的布置的制冷剂流动分配，并且如图所示，与现有技术的第一凸起15和第二凸起16a以规则间隔相对于杯状部104的中心线(CL)对称布置的制冷剂流动分配相比，本发明的制冷剂流动分配通常更均匀。也就是说，由于沿着流动通道102的宽度(横向)方向和长度(垂直)方向的速度偏差较小，因此根据本发明的板101通常表现出均匀的流动。

图9是表示第二凸起倾斜地形成的状态的视图。如图所示，相对于杯状部104的中心线(CL)形成在分隔凸起103侧的两个第二凸起106a朝向分隔凸起103倾斜地形成，而形成在另一侧的一个第二凸起106a沿着向外方向倾斜地形成。

因此，聚集在制冷剂分配部分106的中部周围的制冷剂能够被引向流动通道102的两侧。

同时，图9表示一对杯状部104以圆形形成，但是应该理解，该杯状部104可以以其它任意一种形状形成。

图10表示形成在板上的第一和第二凸起的其他形式。如图所示，在图10中所示的第一凸起105和第二凸起106a的数量被增加得多于之前的第一和第二凸起的数量，即第一凸起105以每排三个形成，而第二凸起106a以每排四个形成。

同样在该情况下，制冷剂分配部分106的第二凸起106a相对于杯状部104的中心线(CL)不对称地形成，并且第一凸起105以流线型形式形成，并且在这种情况下，具有相同数量的第一凸起105的排列以Z字形重复布置。

如上所述，不考虑第一凸起105和第二凸起106a的数量，则制冷剂分配部分106的第二凸起106a相对于杯状部104的中心线(CL)不对称地形成，第一凸起105以流线型形式形成，并且具有相同数量的第一凸起105的排列以Z字形重复，由此，制冷剂流动分配变得均匀，制冷剂压降减小，从而增加了热辐射量并且提高了热交换效率，以便有助于使热交换器小型化成紧凑尺寸。

如上所述，第一凸起105和第二凸起106a的布置形式被应用于一箱式热交换器1，但是本发明并不局限上述布置，在本发明权利要求的范围内可以以各种方式修改第一凸起105和第二凸起106a。此外，也可以将相同的结构应用于两箱式或四箱式热交换器，以便获得与本发明相同的效果。

用于热交换器的板包括相对于杯状部的中心线不对称地形成在板的制冷剂分配部分上的第二凸起，以及沿着流动通道形成的流线型第一凸起，每排第一凸起以相同数量按Z字形布置，以便将箱内的制冷剂分配并引入管的流动通道中，由此，通过形成均匀流动分配并降低制冷剂压降来增加热辐射量并提高热交换效率，从而将热交换器小型化成紧凑尺寸。

尽管参照具体的示例性实施例描述了本发明，但是本发明并不受所述实施例的限制，而仅受到所附权利要求的限制。应理解，本领域技术人员在不脱离本发明的范围和精神的情况下可以改变或修改所述实施例。

Claims (10)

1.一种用于热交换器的板，该板包括：杯状部(104)，该杯状部(104)形成在该板的端部处以便与形成在所述板中的流动通道(102)流体连通；多个第一凸起(105)，该多个第一凸起(105)伸向所述流动通道(102)以便使在该流动通道(102)内流动的制冷剂形成湍流；以及形成在所述流动通道(102)的入口侧和出口侧的制冷剂分配部分(106)，该制冷剂分配部分(106)具有一个或多个第二凸起(106a)以及被所述第二凸起(106a)分隔开的多个通路(106b)，

其特征在于：每排所述第一凸起(105)以相同数量按Z字形形式重复布置，并且所述第二凸起(106a)相对于所述杯状部(104)的中心线(CL)不对称地布置；

其中所述流动通道(102)的入口和出口通过形成在所述板(101)中部处的分隔凸起(103)而彼此平行地形成，并且相对于所述杯状部(104)的所述中心线(CL)形成在所述分隔凸起(103)侧的通路(106b)的截面面积小于形成在相反侧的通路(106b)的截面面积，并且形成在横截面积较大的通路(106b)一侧的所述第二凸起(106a)比其他第二凸起(106a)大。

2.根据权利要求1所述的用于热交换器的板，其中所述第二凸起(106a)的数量是不对称的。

3.根据权利要求1所述的用于热交换器的板，其中所述第二凸起(106a)在该第二凸起之间的间隔上是不对称的。

4.根据权利要求1所述的用于热交换器的板，其中所述第二凸起(106a)在形状上是不对称的。

5.根据权利要求1所述的用于热交换器的板，其中每个所述第二凸起(106a)与第一排所述第一凸起(105)的间隔是不规则的。

6.根据权利要求1所述的用于热交换器的板，其中所述第一凸起(105)为流线型，并且宽(W)长(L)比(W/L)满足下述公式：

0.3<W/L<0.9。

7.根据权利要求1所述的用于热交换器的板，其中，相对于所述杯状部(104)的所述中心线(CL)形成在所述分隔凸起(103)侧的所述第二凸起(106a)朝向所述分隔凸起(103)倾斜，而形成在另一侧的所述第二凸起(106a)向外侧倾斜。

8.根据权利要求1所述的用于热交换器的板，其中，所述制冷剂分配部分(106)和所述第一凸起(105)相对于所述分隔凸起(103)对称地形成。

9.根据权利要求1所述的用于热交换器的板，其中形成在所述流动通道(102)的最上端处的所述第一凸起(105)相对于所述杯状部(104)的所述中心线(CL)不对称地形成。

10.根据权利要求5所述的用于热交换器的板，其中，邻近所述分隔凸起(103)的所述第二凸起(106a)与第一排所述第一凸起的间隔(L3)大于最外侧第二凸起(106a)与第一排所述第一凸起的间隔(L1)。

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