CN103148729A - 集流管以及具有集流管的换热器 - Google Patents

集流管以及具有集流管的换热器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种集流管，集流管包括：轴向延伸的内腔体，所述内腔体包括分隔开的制冷剂进入腔体和制冷剂分配腔体，所述制冷剂进入腔体和制冷剂分配腔体流体连通，制冷剂进入所述制冷剂进入腔体并在所述制冷剂分配腔体分配到换热管；以及多个轴向延伸的单独的部件，所述制冷剂进入腔体和制冷剂分配腔体通过在与所述轴向方向垂直的组装方向上将多个轴向延伸的单独的部件依次放置并连接而形成。采用本发明的结构，集流管由多个单独的部件构成，通过将多个单独的部件连接在一起，改善了换热器的两相流分配的问题，并且提高了换热性能。此外，由于简单的装配工艺，本发明可以改善产品质量不稳定的问题。再者本发明解决了当前高频焊管成本高的问题。

Description

集流管以及具有集流管的换热器
技术领域
本发明涉及集流管以及具有集流管的换热器。
背景技术
美国专利申请US2011/0315363A1公开了一种换热器，该换热器包括第一集流管和第二集流管。一个分配板沿长度方向布置在第一集流管内部将第一集流管分成一个冷媒进入部分和一个冷媒分配部分，多通道扁管延伸进入第一集流管，在冷媒分配部分形成多个制冷剂分配腔体。在第一集流管内，多通道扁管一端与分配板接触，第二端布置在第二个集流管内，在第一和第二集流管间形成了多个大致平行的流路，并且至少有部分被分配板阻挡。多通道扁管的一端的外壁被去掉使得冷媒可以从分配腔体进入扁管内部。
美国专利申请US2011/0315363A1公开的换热器中仍然使用高频焊集流管，没有解决高频焊管成本高的问题。此外，分配板***到进口集流管内部使得制造工艺复杂性增加，并且不容易控制产品质量。再者，扁管端部与分配板接触很容易引起扁管焊堵。
发明内容
本发明提供了一种集流管以及具有该集流管的换热器，由此例如可以解决高频焊管高成本的问题和提高换热性能。
根据本发明的一方面，本发明提供了一种集流管，该集流管包括：轴向延伸的内腔体，所述内腔体包括分隔开的制冷剂进入腔体和制冷剂分配腔体，所述制冷剂进入腔体和制冷剂分配腔体流体连通，制冷剂进入所述制冷剂进入腔体并在所述制冷剂分配腔体分配到换热管；以及多个轴向延伸的单独的部件，所述制冷剂进入腔体和制冷剂分配腔体中的至少一个或所述集流管通过在与所述轴向方向垂直的组装方向上将多个轴向延伸的单独的部件依次放置并连接而形成。
根据本发明的另一方面，所述多个轴向延伸的单独的部件包括单独的第一部件和第二部件，第一部件包括所述制冷剂进入腔体和制冷剂分配腔体中的一个，并且通过在所述组装方向上将第一部件和第二部件放置并连接在一起，所述第一部件的壁的至少一部分与第二部件形成所述制冷剂进入腔体和制冷剂分配腔体中的另一个。
根据本发明的另一方面，在横截面上观看时，所述第一部件包括：第一U形壁部分，从第一U形壁部分的两端向外侧延伸的台阶部分，以及从所述台阶部分的外端向远离第一U形壁部分的一侧延伸的第二壁部分。
根据本发明的另一方面，在横截面上观看时，所述第一部件包括：第一U形壁部分，从第一U形壁部分的两端向外侧延伸的台阶部分，从所述台阶部分的外端向远离第一U形壁部分的一侧延伸的第二壁部分，以及在所述台阶部分的内端之间延伸的分隔壁部分。
根据本发明的另一方面，所述第一部件还包括凸起，所述凸起形成在分隔壁部分上并与所述第二壁部分间隔预定的距离。
根据本发明的再一方面，在横截面上观看时，所述第一部件包括：第一弧形壁部分，从第一弧形壁部分的两端向外侧延伸的台阶部分，以及从所述台阶部分的外端向远离第一弧形壁部分的一侧延伸的第二弧形壁部分。
根据本发明的又一方面，在横截面上观看时，所述第一部件包括：第一弧形壁部分，从第一弧形壁部分的两端向外侧延伸的台阶部分，从所述台阶部分的外端向远离第一弧形壁部分的一侧延伸的第二弧形壁部分，以及在所述台阶部分的内端之间延伸的分隔壁部分。
根据本发明的另一方面，所述第一部件包括凸起，所述凸起形成在分隔壁部分上并与所述第二弧形壁部分间隔预定的距离。
根据本发明的再一方面，所述多个轴向延伸的单独的部件包括单独的第一部件、第二部件和第三部件，通过在所述组装方向上将第一部件、第三部件和第二部件依次放置并连接在一起，所述第一部件与第三部件之间形成制冷剂进入腔体，并且第三部件和第二部件之间形成制冷剂分配腔体。
根据本发明的另一方面，在横截面上观看时，所述第一部件包括：第一U形壁部分，从第一U形壁部分的两端向外侧延伸的台阶部分，以及从所述台阶部分的外端向远离第一U形壁部分的一侧延伸的第二壁部分。
根据本发明的另一方面，在横截面上观看时，所述第二部件具有倒U形壁部分，所述第二部件的倒U形壁部分的两端设置在所述第一部件的第二壁部分的内侧。
根据本发明的另一方面，在横截面上观看时，第一U形壁部分是大致弧形的。
根据本发明的另一方面，在横截面上观看时，所述第二壁部分是大致弧形的。
根据本发明的另一方面，在横截面上观看时，所述第二部件的倒U形壁部分是大致弧形的。
根据本发明的又一方面，在横截面上观看时，所述第一部件包括：第一弧形壁部分，从第一弧形壁部分的两端向外侧延伸的台阶部分，以及从所述台阶部分的外端向远离第一弧形壁部分的一侧延伸的第二弧形壁部分。
根据本发明的另一方面，在横截面上观看时，所述第三部件具有第一端和第二端，所述第三部件的第一端和第二端分别放置并连接在所述台阶部分上。
根据本发明的再一方面，在横截面上观看时，所述第二部件具有弧形壁部分，所述第二部件的弧形壁部分的两端设置在所述第一部件的第二弧形壁部分的内侧。
根据本发明的另一方面，在横截面上观看时，所述多个轴向延伸的单独的部件中的构成集流管外壁的每一个部件所对应的圆心角小于360度，或在横截面上观看时，所述多个轴向延伸的单独的部件中的构成集流管外壁的每一个部件的形成集流管外表面的部分所对应的圆心角小于360度。
根据本发明的另一方面，所述第二部件的倒U形壁部分与所述第一部件的第二壁部分重叠部分的宽度大于或等于3mm。
根据本发明的又一方面，在横截面上观看时，所述第一部件所对应的圆心角大致等于或小于180度。
根据本发明的再一方面，所述分隔壁部分朝向所述制冷剂分配腔体侧凸起。
根据本发明的另一方面，所述分隔壁部分的远离所述制冷剂分配腔体侧的表面上一体地形成有制冷剂管道并且制冷剂管道与所述第一U形壁部分间隔开。
根据本发明的另一方面，所述集流管内侧大致呈圆形。
根据本发明的一方面，本发明提供了一种换热器，该换热器包括：换热管，以及上述的集流管，所述换热管的端部与集流管的制冷剂分配腔体流体连通。
根据本发明的又一方面，所述集流管具有在所述集流管的管壁中形成的沿轴向排列的多个开口，所述换热管的端部具有台阶，所述换热管的端部***所述开口中，并且所述换热管的台阶的至少一部分邻接所述开口的周边。
根据本发明的另一方面，所述制冷剂进入腔体和制冷剂分配腔体通过分隔壁部分分隔并通过分隔壁部分中的孔流体连通，在集流管的轴向方向上，两相邻换热管之间至少有一个所述孔。
本发明中，换热器的进口集流管由多个部件焊接或者其他方式连接而成，几个部件将集流管分成两个或多个独立的腔体，与扁管连通的腔体为制冷剂分配腔体，其他腔体中的一个为制冷剂进入腔体，制冷剂进入腔体与制冷剂分配腔体通过圆孔或者其他开口方式连通。这样冷媒从进入腔体进入集流管，然后通过两个腔体之间的开口进入制冷剂分配腔体，沿集流管长度方向分布多个开口，基本上每个扁管或多个扁管对应至少一个开口，冷媒再由制冷剂分配腔体进入扁管达到冷媒分配均匀的目的。
本发明的换热器的集流管由两个独立部件或多个独立部件焊接或其它方式连接而成，将集流管横截面分割成至少两个独立腔体。并且，几个独立部件拼接而成的集流管横截面内侧呈圆形。集流管由多个部件连接而成，可以解决高频焊管高成本的问题。集流管横截面内侧呈圆形，可以采用圆形端盖，这样加工方便，可靠性高。取消了分配板***到集流管内部的工序，使工艺复杂性大大降低。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例的换热器的示意图。
图2是根据本发明的第一实施例的换热器的局部示意剖视图。
图3是根据本发明的第二实施例的换热器的局部示意剖视图。
图4是根据本发明的第三实施例的换热器的局部示意剖视图。
图5是根据本发明的第四实施例的换热器的局部示意剖视图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，根据本发明的实施例的诸如微通道换热器的换热器100包括：集流管1、7(例如，进口集流管1和出口集流管7)；诸如扁管的换热管2；设置在换热管2之间的翅片5；以及边板3。换热器可以应用在暖通空调，汽车，制冷及运输领域，并可用作蒸发器，冷凝器和水箱等换热器。换热管2的端部与集流管的制冷剂分配腔体19流体连通。所述集流管1具有在所述集流管的管壁中形成的沿轴向排列的多个开口，所述换热管2的端部具有台阶，例如，在换热管1的轴向方向上，在距离换热管1的端部的端面预定距离的位置处形成台阶，从端部的端面到台阶之间的换热管1的横截面小于换热管1的其它部分的横截面。所述换热管2的端部***所述开口中，所述换热管2的台阶的至少一部分邻接所述开口的周边。由此，可以控制换热管1***集流管1、7的长度，减少换热管1定位装置并还可以保证换热管1***集流管1、7的长度的均匀性。
如图1、2所示，根据本发明的第一实施例的集流管1包括：轴向延伸的内腔体20，内腔体20包括分隔开的制冷剂进入腔体18和制冷剂分配腔体19，所述制冷剂进入腔体和制冷剂分配腔体流体连通，制冷剂进入所述制冷剂进入腔体18并在所述制冷剂分配腔体19分配到换热管2；以及多个轴向延伸的单独的部件11和12，所述制冷剂进入腔体18和制冷剂分配腔体19中的至少一个或所述集流管1通过在与所述轴向方向垂直的组装方向A上将多个轴向延伸的单独的部件11和12依次放置并连接而形成。部件11和12可以通过焊接或其它连接方式连接在一起。
如图2所示，内腔体20可以具有大致圆形的横截面，此外作为选择，内腔体20可以具有大致椭圆形的横截面或其它形状的横截面。
如图2所示，所述多个轴向延伸的单独的部件11和12包括单独的第一部件11和第二部件12。第一部件11包括所述制冷剂进入腔体18和制冷剂分配腔体19中的一个。图2所示的示例中，第一部件11包括所述制冷剂进入腔体18。通过在所述组装方向A上将第一部件11和第二部件12放置并连接在一起，所述第一部件11的壁的至少一部分与第二部件12形成所述制冷剂进入腔体18和制冷剂分配腔体19中的另一个，图2所示的示例中，所述第一部件11的壁的至少一部分与第二部件12形成制冷剂分配腔体19。
如图2所示，在横截面上观看时，例如在图2所示的截面图上观看时，所述第一部件11包括：第一弧形壁部分111(第一U形壁部分的示例)，从第一弧形壁部分111的两端向外侧延伸的台阶部分112，从所述台阶部分112的外端向远离第一弧形壁部分111的一侧延伸的第二弧形壁部分113(第二壁部分的示例)，以及在所述台阶部分112的内端之间延伸的分隔壁部分114。
如图2所示，在横截面上观看时，所述第二部件12具有弧形壁部分(倒U形壁部分的示例)，所述第二部件12的弧形壁部分的两端设置在所述第一部件11的第二弧形壁部分113的内侧。可以通过焊接等方式将第二部件12的弧形壁部分的两端与所述第一部件11的第二弧形壁部分113连接在一起。
如图2所示，所述分隔壁部分114的远离所述制冷剂分配腔体19侧的表面上一体地形成有制冷剂管道115并且制冷剂管道115与所述第一弧形壁部分111间隔开。制冷剂管道115限定制冷剂进入腔体18。在所述分隔壁部分114和制冷剂管道115与所述第一弧形壁部分111之间形成腔体17。
如图2所示，所述分隔壁部分114朝向所述制冷剂分配腔体19侧凸起。如图2所示，所述制冷剂进入腔体18和制冷剂分配腔体19通过分隔壁部分114分隔开并且通过分隔壁部分114中的孔14流体连通。每个换热管2至少对应一个孔14，即孔14的数量至少与换热管2的数量相等。例如，如图1所示，沿集流管1的长度方向或轴向方向，每个孔14的位置4在两相邻换热管2之间。沿集流管1的长度方向或轴向方向上，两相邻换热管1之间至少有一个诸如圆孔或开口的孔。由此可保证冷媒进入换热管1的均匀性，冷媒从制冷剂进入腔体18到制冷剂分配腔体19，然后与制冷剂分配腔体19的上壁碰撞后，使汽液混合均匀，然后再进入换热管1，可以保证换热管1内的冷媒均匀性，提高换热性能。
作为选择，在集流管1的长度方向或轴向方向上，每个换热管1至少对应一个孔14，且在集流管1的长度方向或轴向方向上的每个位置处的孔14的数量小于3个。
如图2所示，在横截面上观看时，所述多个轴向延伸的单独的部件11、12中的构成集流管1外壁的每一个部件所对应的圆心角小于360度或270度，或在横截面上观看时，所述多个轴向延伸的单独的部件11、12中的构成集流管1外壁的每一个部件的形成集流管1外表面的部分所对应的圆心角小于360度或270度。如图2所示，其中在横截面上观看时，所述第一部件11所对应的圆心角大致等于或小于180度，由此便于第二部件12的安装。
在实施例1中，换热器100的集流管1由两个独立部件或多个独立部件焊接或其它方式连接而成，将集流管1的横截面分割成至少两个独立腔体。并且，几个独立部件拼接而成的集流管横截面内侧呈圆形。集流管由多个部件连接而成，可以解决高频焊管高成本的问题。集流管横截面内侧呈圆形，可以采用圆形端盖，这样加工方便，可靠性高。再者取消了分配板***到集流管内部的工序，使工艺复杂性大大降低。由于集流管1的内侧大致呈圆形，可以保证内置端盖的设计呈圆形，由此集流管1的结构简单，密封性好。
此外，如图2所示，第二弧形壁部分113的端部的连线119不超过横截面内部圆形的中心线。这样在生产过程中安装方便，减少工艺复杂性，保证可靠性。
此外，如图2所示，第二弧形壁部分113与第二部件12的弧形壁部分重叠部分的宽度大于或等于3mm。由此，在工艺上容易实现焊接，同时可以提高集流管的焊接强度，改善多片式集流管耐压强度低的问题。
本发明的集流管1包括制冷剂进入腔体和制冷剂分配腔体，制冷剂进入腔体和制冷剂分配腔体通过孔14，例如圆孔或其它开孔，进行连通。由此可以根据需要确定制冷剂进入制冷剂分配腔体的数量，从而改善制冷剂的分配。
诸如扁管的换热管2的端部采用缩口构造，该端部***集流管1的开口中，并利用缩口相对于集流管1定位，如图2所示，可以避免诸如扁管的换热管2与集流管1的分隔壁部分114接触，从而引起焊堵。
实施例2
如图3所示，根据本发明的实施例2在实施例1的基础上进行了进一步改进。具体而言，所述第一部件11还包括凸起116，所述凸起116形成在分隔壁部分114上，例如分隔壁部分114的朝向制冷剂分配腔体19的表面上并与所述第二弧形壁部分113间隔预定的距离。该距离可以大致等于第二部件12的弧形壁部分的两端的厚度，由此第二部件12的弧形壁部分的两端***所述凸起116与所述第二弧形壁部分113之间。通过设置凸起116，可以保证两个独立部件11、12接触良好，提高焊接强度。
实施例3
如图4所示，所述多个轴向延伸的单独的部件11、12、13包括单独的第一部件11、第二部件12和第三部件13，通过在所述组装方向A上将第一部件11、第三部件13和第二部件12依次放置并连接在一起，例如通过焊接将第一部件11、第三部件13和第二部件12连接在一起。所述第一部件11与第三部件13之间形成制冷剂进入腔体18，并且第三部件13和第二部件12之间形成制冷剂分配腔体19。
如图4所示，在横截面上观看时，例如在图4所示的截面图上观看时，所述第一部件11包括：第一弧形壁部分111，从第一弧形壁部分111的两端向外侧延伸的台阶部分112，以及从所述台阶部分112的外端向远离第一弧形壁部分111的一侧延伸的第二弧形壁部分113。在横截面上观看时，所述第三部件13具有第一端和第二端，所述第三部件13的第一端和第二端分别放置并连接在所述台阶部分112上。
如图4所示，所述制冷剂进入腔体18和制冷剂分配腔体19通过所述第三部件13中的孔14流体连通。所述第三部件13朝向所述制冷剂分配腔体19侧凸起。
如图4所示，构成集流管1的几个独立部件11、12、13相互接触，在相接触的部分，由一个部件11包含两另外的部件12、13。
如图4所示，诸如扁管的换热管2的端部采用缩口构造，该端部***集流管的开口中，并利用缩口相对于集流管1定位，如图4所示，可以避免诸如扁管的换热管2与集流管1的第三部件13接触，从而引起焊堵。
实施例4
根据本发明的实施例4在实施例1的基础上进行了进一步的改进。具体而言，如图5所示，集流管1没有图2所示的制冷剂管道115，制冷剂进入腔体18由第一弧形壁部分111和分隔壁部分114限定。
图2和3所示的实施例相对于图4和5所示的实施例的优势在于保证其它部件、工艺相同的情况下进一步缩小了制冷剂进入腔体18，从而能够改善冷媒进入集流管1后的两相冷媒分离的问题，改善冷媒的分配，提高换热器的换热性能。
在上述实施例中，集流管1用作进口集流管，显然集流管1也可以用作出口集流管。
从上述内容可以看出，本发明提供了一种集流管和一种换热器，通过将多个单独的部件进行连接，改善了诸如微通道换热器的换热器的两相流分配的问题，并且提高换热性能。此外，由于简单的装配工艺，本发明可以改善产品质量不稳定的问题。再者本发明解决当前高频焊管成本高的问题。
尽管上述实施例中，以圆形集流管进行了描述，但是上述实施例同样适用于其他截面形状的集流管，例如椭圆形集流管、矩形集流管等。在集流管是任意合适的形状的情况下，上述实施例中的第一弧形壁部分成为第一U形壁部分，第二弧形壁部分成为第二壁部分。第二部件的弧形壁部分成为第二部件的倒U形壁部分。

Claims (20)

1.一种集流管，包括：
轴向延伸的内腔体，所述内腔体包括分隔开的制冷剂进入腔体和制冷剂分配腔体，所述制冷剂进入腔体和制冷剂分配腔体流体连通，制冷剂进入所述制冷剂进入腔体并在所述制冷剂分配腔体分配到换热管；以及
多个轴向延伸的单独的部件，所述制冷剂进入腔体和制冷剂分配腔体中的至少一个或所述集流管通过在与所述轴向方向垂直的组装方向上将多个轴向延伸的单独的部件依次放置并连接而形成。
2.根据权利要求1所述的集流管，其中所述多个轴向延伸的单独的部件包括单独的第一部件和第二部件，第一部件包括所述制冷剂进入腔体和制冷剂分配腔体中的一个，并且通过在所述组装方向上将第一部件和第二部件放置并连接在一起，所述第一部件的壁的至少一部分与第二部件形成所述制冷剂进入腔体和制冷剂分配腔体中的另一个。
3.根据权利要求2所述的集流管，其中在横截面上观看时，所述第一部件包括：第一U形壁部分，从第一U形壁部分的两端向外侧延伸的台阶部分，以及从所述台阶部分的外端向远离第一U形壁部分的一侧延伸的第二壁部分。
4.根据权利要求2所述的集流管，其中在横截面上观看时，所述第一部件包括：第一U形壁部分，从第一U形壁部分的两端向外侧延伸的台阶部分，从所述台阶部分的外端向远离第一U形壁部分的一侧延伸的第二壁部分，以及在所述台阶部分的内端之间延伸的分隔壁部分。
5.根据权利要求4所述的集流管，其中所述第一部件还包括凸起，所述凸起形成在分隔壁部分上并与所述第二壁部分间隔预定的距离。
6.根据权利要求1所述的集流管，其中所述多个轴向延伸的单独的部件包括单独的第一部件、第二部件和第三部件，通过在所述组装方向上将第一部件、第三部件和第二部件依次放置并连接在一起，所述第一部件与第三部件之间形成制冷剂进入腔体，并且第三部件和第二部件之间形成制冷剂分配腔体。
7.根据权利要求6所述的集流管，其中在横截面上观看时，所述第一部件包括：第一U形壁部分，从第一U形壁部分的两端向外侧延伸的台阶部分，以及从所述台阶部分的外端向远离第一U形壁部分的一侧延伸的第二壁部分。
8.根据权利要求7所述的集流管，其中在横截面上观看时，所述第三部件具有第一端和第二端，所述第三部件的第一端和第二端分别放置并连接在所述台阶部分上。
9.根据权利要求3或7所述的集流管，其中在横截面上观看时，所述第二部件具有倒U形壁部分，所述第二部件的倒U形壁部分的两端设置在所述第一部件的第二壁部分的内侧。
10.根据权利要求3至5和7至8中的任一项所述的集流管，其中在横截面上观看时，第一U形壁部分是大致弧形的。
11.根据权利要求3至5和7至8中的任一项所述的集流管，其中在横截面上观看时，所述第二壁部分是大致弧形的。
12.根据权利要求9所述的集流管，其中在横截面上观看时，所述第二部件的倒U形壁部分是大致弧形的。
13.根据权利要求9所述的集流管，其中所述第二部件的倒U形壁部分与所述第一部件的第二壁部分的重叠部分的宽度大于或等于3mm。
14.根据权利要求2或6所述的集流管，其中在横截面上观看时，所述第一部件所对应的圆心角大致等于或小于180度。
15.根据权利要求4所述的集流管，其中所述分隔壁部分朝向所述制冷剂分配腔体侧凸起。
16.根据权利要求4所述的集流管，其中所述分隔壁部分的远离所述制冷剂分配腔体侧的表面上一体地形成有制冷剂管道并且制冷剂管道与所述第一U形壁部分间隔开。
17.根据权利要求1所述的集流管，其中
所述集流管内侧大致呈圆形。
18.一种换热器，包括：
换热管，以及
根据权利要求1所述的集流管，所述换热管的端部与集流管的制冷剂分配腔体流体连通。
19.根据权利要求18所述的换热器，其中：
所述集流管具有在所述集流管的管壁中形成的沿轴向排列的多个开口，所述换热管的端部具有台阶，所述换热管的端部***所述开口中，并且所述换热管的台阶的至少一部分邻接所述开口的周边。
20.根据权利要求18所述的换热器，其中：
所述制冷剂进入腔体和制冷剂分配腔体通过分隔壁部分分隔开并通过分隔壁部分中的孔流体连通，在集流管的轴向方向上，两相邻换热管之间至少有一个所述孔。
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