專(zhuān)利名稱(chēng)：具有改進(jìn)的制冷劑流體分配均勻性的多通道換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種換熱器，更具體而言涉及一種用于蒸發(fā)器、冷凝器、氣
體冷卻器或熱泵的微通道換熱器，其中流體均勻地分布通過(guò)換熱器的微通道。
背景技術(shù)：
微通道換熱器，也稱(chēng)為扁管或平行流換熱器，在本領(lǐng)域內(nèi)是已知的，特別用于 汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)。這種換熱器典型地包括通過(guò)多個(gè)管與出口集流管流體連通的入口集流 管，每個(gè)管形成為包括多個(gè)微通道。在傳統(tǒng)應(yīng)用中，氣流越過(guò)換熱器的表面且制冷劑流 體通過(guò)換熱器的管和微通道以從氣流吸收熱量。在此熱交換期間，制冷劑流體蒸發(fā)，同 時(shí)外部氣流的溫度降低到適用于諸如空調(diào)單元、冷卻器或冷凍器的冷卻應(yīng)用的水平。
運(yùn)行期間，制冷劑流體流通過(guò)入口集流管分配從而每個(gè)管接收一部分制冷劑流 體流。理想地，流體流應(yīng)均勻地分配到每個(gè)管且進(jìn)一步均勻地分配到每個(gè)管內(nèi)的微通 道，以保證換熱器運(yùn)行中的最佳效率。然而，在平行流換熱器設(shè)計(jì)中，在換熱器的入口 集流管與所述管和微通道之間通常存在雙相制冷劑狀態(tài)。即，雙相流體進(jìn)入換熱器的入 口集流管且一些管接收較多的液相制冷劑流而其他管接收較多的氣相流體流，從而導(dǎo)致 分層的氣液流通過(guò)換熱器。此雙相現(xiàn)象導(dǎo)致通過(guò)管和微通道的制冷劑的不均勻分配。這 又會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器的效率顯著降低。此外， 一些管可能總體上比另一些管接收更多的制冷 劑，這種分配不均也影響了系統(tǒng)的效率。 用于改進(jìn)制冷劑流體通過(guò)微通道換熱器的分配均勻性的多種設(shè)計(jì)已經(jīng)被提出。 例如，美國(guó)專(zhuān)利US7143605描述了將分配管定位在入口集流管內(nèi)，其中分配管包括沿其 長(zhǎng)度布置且與各個(gè)微通道的入口成非面對(duì)關(guān)系以在效果上將大體等量的制冷劑分配到每 個(gè)扁管內(nèi)的多個(gè)大體圓形孔口。類(lèi)似地，WO2008/048251描述了設(shè)在入口集流管內(nèi)以減 少入口集流管的內(nèi)部容積的插入物的應(yīng)用。所述插入物可以是套管設(shè)計(jì)，包括分配管， 所述分配管具有沿其長(zhǎng)度布置的多個(gè)圓形開(kāi)口用以將制冷劑分配到交換器管內(nèi)。盡管顯 示了在制冷劑分配均勻性方面的一些提高，但是這些設(shè)計(jì)仍然不能實(shí)現(xiàn)用于微通道換熱 器的理想的分配均勻性和性能水平。 圖l示出了沿通常用在微通道換熱器內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)分配管長(zhǎng)度的制冷劑分配的變 化。在圖1中，直線代表理想的分配狀態(tài)，其中制冷劑流體被非常均勻地分配，即制冷 劑質(zhì)量流量沿分配管的長(zhǎng)度不變化。圖l中的曲線代表制冷劑分配的實(shí)際狀態(tài)。如果曲 線低于直線，則實(shí)際的制冷劑分配低于理想的分配。如果曲線位于直線上面，實(shí)際制冷 劑分配太高。實(shí)際的狀態(tài)曲線顯示位于換熱器中心的管接收更大的流體流量，而位于換 熱器邊緣的管接收較少的制冷劑流量。兩條線之間的陰影區(qū)域顯示了制冷劑分配的實(shí)際 狀態(tài)和理想狀態(tài)之間的差別。分配管的分配均勻性可用以下方程表示
U = (mtotal-2:|Am|)/mtotal 其中U代表制冷劑的分配均勻性，mt。tal代表制冷劑流的總量；A m代表制冷劑 流的實(shí)際量和制冷劑流的理想量之間的差。
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考慮到上述情況，存在對(duì)增加制冷劑流體分配的均勻性且由此增加微通道換熱 器性能水平的換熱器設(shè)計(jì)的需要。因此，本發(fā)明的總體目的在于提出一種微通道換熱器 設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)克服了在平行流換熱器設(shè)計(jì)內(nèi)的與制冷劑流體流有關(guān)的問(wèn)題和缺點(diǎn)，且由 此顯著地改進(jìn)流體分配的均勻性和整個(gè)運(yùn)行效率。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)方面中， 一種用在微通道換熱器內(nèi)的分配管包括第一端，所述 第一端敞開(kāi)且適于與制冷劑源連通；第二端，所述第二端封閉且與第一端相對(duì)；和多個(gè) 非圓形開(kāi)口，所述多個(gè)非圓形開(kāi)口沿分配管的長(zhǎng)度設(shè)置在第一端和第二端之間。所述分 配管特別適于用在具有通過(guò)多個(gè)大體平行的管與出口集流管流體連通的入口集流管的換 熱器中。所述分配管特別適于用在微通道換熱器中，其中連接在入口集流管和出口集流 管之間多個(gè)管中的每個(gè)管限定了多個(gè)大體平行的微通道。 所述非圓形開(kāi)口優(yōu)選是沿分配管長(zhǎng)度設(shè)置的狹槽。所述狹槽可以布置在分配管 上以便每個(gè)狹槽的長(zhǎng)度方向相對(duì)于分配管的長(zhǎng)度方向成角度布置。優(yōu)選地，相鄰狹槽相 對(duì)于分配管的長(zhǎng)度方向在相反的方向成角度布置。 在本發(fā)明的另一方面， 一種微通道換熱器包括入口集流管和出口集流管，所述 出口集流管與所述入口集流管間隔開(kāi)預(yù)定距離，多個(gè)管，所述多個(gè)管的相對(duì)端分別與所 述入口集流管和出口集流管相連以便將所述入口集流管和出口集流管流體連通。每個(gè)管 都包括形成在其內(nèi)的多個(gè)大體平行的微通道。分配管設(shè)置在所述入口集流管內(nèi)且具有第 一端和第二端，所述第一端敞開(kāi)且適于與制冷劑源相連，所述第二端封閉且與第一端相 對(duì)。所述分配管還包括沿其長(zhǎng)度布置的多個(gè)非圓形開(kāi)口。 所述多個(gè)非圓形開(kāi)口可以沿分配管的長(zhǎng)度布置成大體線性的排，其中所述開(kāi)口 排定位在入口集流管內(nèi)從而流出開(kāi)口的制冷劑流的大體方向相對(duì)于流過(guò)所述管的大體方 向成角度?？蛇x地，所述分配管可以包括沿其長(zhǎng)度的兩個(gè)大體線性排的非圓形開(kāi)口，其 中每一排開(kāi)口定位在入口集流管內(nèi)從而流出各個(gè)開(kāi)口的制冷劑流相對(duì)于流過(guò)所述管的制 冷劑流的大體方向成角度設(shè)置。 本發(fā)明對(duì)于多種應(yīng)用都具有適用性，包括用于蒸發(fā)器、冷凝器、氣體冷卻器和 熱泵。本發(fā)明在用于汽車(chē)、住所、和商業(yè)應(yīng)用的空調(diào)單元中具有特別的實(shí)用性。此外， 本發(fā)明在冷凍器和用于加熱使用的可逆的熱泵室外盤(pán)管中具有實(shí)用性。 本發(fā)明的上述和其他特征參考微通道換熱器和用于微通道換熱器的分配管的優(yōu) 選實(shí)施例的附圖描述。本發(fā)明的特征的所述實(shí)施例旨在用于說(shuō)明本發(fā)明，而不是限制本 發(fā)明。


圖1示出了沿?fù)Q熱器內(nèi)傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)分配管的長(zhǎng)度的制冷劑分配的變化； 圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微通道換熱器的側(cè)視橫截面示意圖； 圖3示出了開(kāi)口的總面積和分配管的橫截面面積之間的比率與分配管長(zhǎng)度(L)之
間的關(guān)系的優(yōu)選范圍； 圖4A-4H示出了用在圖2所示微通道換熱器中的各種可選分配管設(shè)計(jì)的側(cè)視圖； 圖5示出了開(kāi)口寬度/長(zhǎng)度比(d/l)對(duì)制冷劑分配均勻性的影響； 圖6示出了開(kāi)口長(zhǎng)度(1)對(duì)制冷劑分配的均勻性的影響； 圖7示出了相連開(kāi)口之間的距離(L')對(duì)制冷劑分配均勻性的影響； 圖8示出了開(kāi)口的角度方位(e)對(duì)制冷劑分配的均勻性的影響； 圖9是圖2中的微通道換熱器沿線9-9的局部剖視圖； 圖10是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的微通道換熱器的局部剖視圖； 圖11是根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的微通道換熱器的局部剖視圖； 圖12是根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的微通道換熱器的局部剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的換熱器設(shè)計(jì)10，換熱器設(shè)計(jì)10提供了改進(jìn)的制 冷劑流體分配的均勻性和一致性及改進(jìn)的運(yùn)行效率。如圖2所示，換熱器10是微通道換 熱器，且包括入口集流管12，入口集流管12通過(guò)多個(gè)大體平行的管16與出口集流管14 流體連通。管16可以扁管和圓形管，且可以進(jìn)一步形成為限定多個(gè)大體平行的微通道 18，如圖9更清晰所示。管16的兩端分別與入口集流管12和出口集流管14連接。所 述連接被密封以便微通道18能夠與入口集流管12和出口集流管14的各自?xún)?nèi)部相連通， 且在運(yùn)行期間沒(méi)有制冷劑漏出換熱器10的危險(xiǎn)。多個(gè)翅片20置于相鄰的管16之間，所 述翅片20優(yōu)選地為之字形，用以協(xié)助越過(guò)換熱器10的氣流與通過(guò)換熱器10的制冷劑流 體之間的熱交換。 在換熱器10運(yùn)行期間，制冷劑流體通過(guò)設(shè)在入口集流管12內(nèi)的分配管22引入 到換熱器10內(nèi)。分配管22通常具有第一端24、第二端26、和多個(gè)開(kāi)口 28。第一端24 敞開(kāi)且與制冷劑源(未示出)相連并用作制冷劑流體流的入口，第二端26封閉，多個(gè)開(kāi)口 28沿分配管22的長(zhǎng)度布置且用作制冷劑流體流的出口 。制冷劑流體通過(guò)開(kāi)口 28從分配 管22排出并進(jìn)入入口集流管12的內(nèi)部空間30。制冷劑流體在入口集流管12內(nèi)被混合從 而氣相制冷劑和液相制冷劑被均勻地混合而不會(huì)發(fā)生分層現(xiàn)象。如果入口集流管12內(nèi)沒(méi) 有分配管22，制冷劑流體將分離成液相和氣相。混合的制冷劑能夠有效地從入口集流管 12流入并通過(guò)管16而不會(huì)發(fā)生兩相分離。 沿分配管22的長(zhǎng)度的開(kāi)口 28的使用有助于入口集流管12內(nèi)的混合過(guò)程，并且 幫助將制冷劑流體分配到每個(gè)管16。下面將會(huì)詳細(xì)描述有助于將制冷劑流體均勻地分配 到每個(gè)管16的分配管設(shè)計(jì)的特征，包括開(kāi)口28的形狀、間距和方位。
當(dāng)制冷劑流體通過(guò)管16時(shí)，氣流越過(guò)管16的表面和翅片20之間。制冷劑流體 從氣流吸收熱量并且蒸發(fā)。由此冷卻氣流。微通道18的使用增加了在外部氣流和內(nèi)部 制冷劑流體流之間的熱交換的效率。蒸發(fā)的制冷劑流到換熱器10的出口集流管14，從出 口集流管14蒸發(fā)的制冷劑可以流到壓縮機(jī)和通過(guò)系統(tǒng)循環(huán)。冷卻的氣流降低于適于如空 調(diào)單元、冷卻器和冷凍器內(nèi)的所需冷卻應(yīng)用。 分配管22優(yōu)選為圓形管，如圖2和圖9所示?？蛇x地，分配管22也可以具有非 圓形橫截面，如方形和橢圓形。制冷劑流體通過(guò)入口 32沿箭頭A引入到分配管22內(nèi)。 入口 32適于連接到制冷劑源(未示出)。如圖2所示，分配管22具有長(zhǎng)度L，開(kāi)口28沿著長(zhǎng)度L形成在分配管22的表面上。如圖所示，開(kāi)口28沿分配管22的長(zhǎng)度L以大體線 性布置對(duì)齊。然而，可選的實(shí)施例包括繞分配管22的圓周表面以各種角度方位布置的開(kāi) 口28。而且，分配管22可以設(shè)有一排和多排開(kāi)口 28。例如，圖9和圖10示出了單排 開(kāi)口 28，而圖11示出了具有兩排開(kāi)口 28a和28b的分配管22。 分配管22，開(kāi)口28，管16，微通道18，和入口集流管12的內(nèi)部容積可以合適 地確定尺寸以便提供換熱器IO內(nèi)的所需的制冷劑流體流量、所需的制冷劑流體分配圖 案、和所需的混合狀態(tài)。元件之間的一些關(guān)系和比率可以最優(yōu)選地滿(mǎn)足預(yù)定的性能標(biāo) 準(zhǔn)。例如，開(kāi)口28的總面積與分配管的表面積之間的比率的優(yōu)選范圍在大約0.01%到大 于40%。 此外，試驗(yàn)證明制冷劑的分配可以通過(guò)平衡開(kāi)口28的總面積和分配管22的橫 截面面積之間的比率與分配管長(zhǎng)度L得到改進(jìn)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，開(kāi)口28的總面積與分配管橫 截面面積之間的優(yōu)選比率依據(jù)長(zhǎng)度L變化。圖3示出了此關(guān)系的優(yōu)選范圍，其中如果關(guān) 系設(shè)計(jì)在上界和下界之間，制冷劑分配的均勻性處于所需的水平。更具體而言，圖3示 出了對(duì)于在大約0.4m到大約3m的范圍內(nèi)的分配管長(zhǎng)度L，開(kāi)口的總面積與分配管橫截面 面積之間的比率的趨勢(shì)在大約0.28到大約14.4之間。而且，優(yōu)選的比值和比率的優(yōu)選范 圍隨長(zhǎng)度增加而增加。 優(yōu)選地，開(kāi)口28具有非圓形形狀。更優(yōu)選地，開(kāi)口 28是狹槽和細(xì)長(zhǎng)的開(kāi)口， 如圖2和4A-4B所示。可選地，開(kāi)口 28可以由從一個(gè)共同的中心延伸出的多個(gè)相交的狹 槽構(gòu)成，包括Y形開(kāi)口(圖4C)， X形開(kāi)口(4D)，十字形開(kāi)口(圖4E)，和星形開(kāi)口(圖 4F-4H)。進(jìn)一步可選地，開(kāi)口28可以為三角形，矩形，方形，多邊形和其他任何非圓形 形狀。 更具體參考圖2和圖4A-4B，開(kāi)口 28具有狹槽和細(xì)長(zhǎng)開(kāi)口的形式。更具體地， 狹槽是大體矩形形狀且具有長(zhǎng)度l和寬度d。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，開(kāi)口的長(zhǎng)度l在 大約l毫米到大約15毫米的范圍內(nèi)，且寬度d在大約0.2毫米到大約5毫米的范圍內(nèi)。 寬度與長(zhǎng)度的比率(即d/1)優(yōu)選大于大約0.01且小于大約1。已經(jīng)確認(rèn)狹槽的使用提供 了使用圓形開(kāi)口和使用相對(duì)于相當(dāng)?shù)膱A形開(kāi)口具有公稱(chēng)尺寸的非圓形開(kāi)口 (即該非圓形開(kāi) 口的尺寸與圓形開(kāi)口的尺寸相當(dāng))無(wú)法得到的均勻性水平。圖5示出了寬度/長(zhǎng)度比(d/ l)對(duì)制冷劑分配的均勻性的影響。類(lèi)似地，圖6示出了狹槽長(zhǎng)度(1)對(duì)制冷劑分配的均勻 性的影響。 分配均勻性的進(jìn)一步改進(jìn)通過(guò)沿分配管22的長(zhǎng)度將狹槽間隔開(kāi)最佳的距離實(shí) 現(xiàn)。如圖2所示，相鄰狹槽的幾何中心間隔開(kāi)距離L'。優(yōu)選地，距離L'在大約20 毫米到大約250毫米的范圍內(nèi)。此外，制冷劑分配被改進(jìn)的分配管長(zhǎng)度與距離L'的比 率的優(yōu)選范圍是大約2到大約150。圖7示出了相鄰狹槽之間的距離L'對(duì)制冷劑分配 的均勻性的影響。如果距離L'太小，制冷劑分配不能實(shí)質(zhì)上接近均勻，因?yàn)橛刑嗟?開(kāi)口 28將制冷劑分配到入口集流管12內(nèi)。協(xié)助混合和分配制冷劑的制冷劑流體流的限 制對(duì)于所需的換熱器運(yùn)行而言是不足的。相反，如果距離L'太大，對(duì)于確保制冷劑分 配到每個(gè)管16的開(kāi)口 28就太少。通常，靠近開(kāi)口 28的管16比遠(yuǎn)離開(kāi)口 28的管16獲 得更多的制冷劑。而且，制冷劑必須從開(kāi)口28流到管16越遠(yuǎn)，兩相制冷劑越易于分離 成液相和氣相。這種雙相分層進(jìn)一步以有害的方式影響了均勻性。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)制冷劑分配的均勻性能夠通過(guò)開(kāi)口沿分配管22的長(zhǎng)度L的間隔更容易地控制。 分配均勻性的再進(jìn)一步的改進(jìn)通過(guò)使狹槽的長(zhǎng)度方向相對(duì)于分配管22的長(zhǎng)度方
向成角度實(shí)現(xiàn)。如圖4B所示，狹槽相對(duì)于分配管22的長(zhǎng)度方向布置成第一角度13 。圖
8示出了狹槽的角度方位(e;)對(duì)制冷劑分配均勻性的影響。如圖所示，角度e的范圍再
大約0度到180度的范圍內(nèi)。分配均勻性的又進(jìn)一步的改進(jìn)通過(guò)沿分配管22的長(zhǎng)度將狹 槽設(shè)置為相鄰狹槽相對(duì)于分配管22的長(zhǎng)度方向成角度在相反的方向上布置實(shí)現(xiàn)。如圖2 所示，狹槽成角度布置，其中第一狹槽相對(duì)于分配管22的長(zhǎng)度方向傾斜第一角度13 1， 而第二狹槽相對(duì)于分配管22的長(zhǎng)度方向傾斜第二角度13 2。如圖所示，第一角度13 1和 第二角度P2量值相等從而兩個(gè)直接相鄰的狹槽彼此成鏡像關(guān)系。然而，相鄰狹槽的角 度可以在相鄰狹槽之間和沿分配管22的長(zhǎng)度變化。 參考圖IO，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微通道換熱器的局部橫截面視圖。特別 地，分配管22示出為設(shè)置在入口集流管12的內(nèi)部空間30中，從而開(kāi)口28指向管16的 微通道18的入口 。在運(yùn)行中，制冷劑流體從分配管22通過(guò)開(kāi)口 28排放到入口集流管12 的內(nèi)部空間30。制冷劑流體典型地在內(nèi)部空間30內(nèi)混合且然后分配進(jìn)入并通過(guò)管16的 微通道18。由箭頭34表示的制冷劑流體流流出開(kāi)口 28的方向與流入和由箭頭36表示的 通過(guò)管16的總制冷劑流體流在大體相同的方向上。通常，流入和通過(guò)管16的制冷劑流 體的方向是管16的軸向方向。 制冷劑流體流出開(kāi)口 28的方向不必與制冷劑流入和通過(guò)管16在相同的大體方向 上。實(shí)際上，將開(kāi)口 28相對(duì)于管16的方向成角度定向可以促進(jìn)制冷劑在入口集流管12 的內(nèi)部空間30內(nèi)的混合。參考圖9，角度a代表制冷劑流體流出開(kāi)口 28的方向(由箭 頭34表示)與制冷劑流體流過(guò)管16的大體方向(或稱(chēng)為總方向，由箭頭36表示)之間的 夾角。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于單排開(kāi)口28，角度a可以在大于O度且小于或等于 360度的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，開(kāi)口28可以定向在大于或等于大約90度且小于或等 于270度范圍內(nèi)的角度a處。如圖9所示，開(kāi)口 28排定向在大約90度。
參考圖11，示出了使用具有兩排開(kāi)口 28a和28b的分配管的微通道換熱器的局 部橫截面視圖。對(duì)于兩排開(kāi)口，開(kāi)口的方向?qū)Ψ峙渚鶆蛐缘挠绊懕葐闻砰_(kāi)口的情況下開(kāi) 口方向?qū)Ψ峙渚鶆蛐缘挠绊懶?。第一排開(kāi)口 28a可以通常定位在大于0度且小于或等于 180度的范圍內(nèi)的角度Ql處。第二排開(kāi)口 20可以通常定位在大于或等于180度且小于 360度的范圍內(nèi)的角度Q2處。優(yōu)選地角度Q1和Q2量值相等，盡管它們不必這樣。如 圖所示，每排開(kāi)口28a， 28b相對(duì)于制冷劑流體通過(guò)管16的大體方向(或稱(chēng)為總方向)定 向在大約90度角處。 如圖12所示，提出了一種可選的換熱器IIO。換熱器IIO包括與圖2所示換熱 器10類(lèi)似的結(jié)構(gòu)。具體地，換熱器110包括第一集流管112，第一集流管112通過(guò)多個(gè) 大體平行的管116與第二集流管114流體連通，每個(gè)管116優(yōu)選包括多個(gè)大體平行的微通 道(未示出)。多個(gè)翅片118置于相鄰的管116之間，優(yōu)選為之字形圖案，以協(xié)助越過(guò)換 熱器110的氣流與通過(guò)換熱器110的制冷劑流體之間的熱交換。 換熱器110能夠設(shè)計(jì)成具有多個(gè)通過(guò)換熱器110的流路。這種換熱器能夠用于 要求長(zhǎng)時(shí)間冷卻裝置的應(yīng)用。典型地，當(dāng)集流管的長(zhǎng)度增加，制冷劑分配的均勻性難以 實(shí)現(xiàn)和保持。在這種情形下先前采用的一個(gè)解決方案是在流體平行組件中提供多個(gè)換熱
9器，如圖美國(guó)專(zhuān)利7143605中所述。然而，這種系統(tǒng)增加了必須進(jìn)行檢查以確保系統(tǒng)正 確運(yùn)行的連接的數(shù)量。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過(guò)在第一集流管112和第二集流管114內(nèi)的一個(gè)或兩個(gè) 內(nèi)設(shè)置隔板能夠創(chuàng)建通過(guò)換熱器110的多個(gè)流路。所述隔板將集流管分成多個(gè)腔室。如 圖12所示，第一集流管被兩個(gè)隔板120， 122分成三個(gè)腔室。第二集流管114使用一個(gè) 隔板121分成兩個(gè)腔室。通過(guò)這樣設(shè)計(jì)，換熱器110包括在第一集流管112和第二集流 管ll之間迂回的多個(gè)流路。 通過(guò)換熱器110的制冷劑流在圖12中通過(guò)箭頭(虛線和實(shí)線分別表示換熱器用作 蒸發(fā)器和冷凝器時(shí)制冷劑的流動(dòng)方向)表示，下面以制冷劑沿實(shí)線所示流向流動(dòng)為例描述 換熱器IIO。如圖12所示，在一端由第一集流管112的入口限定且在另一端由隔板120 限定的第一集流管112的第一腔室124容納第一分配管126，第一分配管126具有包括用 于制冷劑流體流的入口 128的敞開(kāi)的第一端，封閉的第二端，和沿第一分配管126的長(zhǎng)度 布置且用作制冷劑流體流的出口的多個(gè)開(kāi)口 130。這些開(kāi)口 130可以為如上所述與圖2和 4A-4H所示的狹槽或其他非圓形形狀。制冷劑流體通過(guò)開(kāi)口 130從第一分配管126排出 并進(jìn)入第一集流管112的內(nèi)部空間，在所述內(nèi)部空間內(nèi)被混合。第一腔室124作為于制 冷劑流的第一區(qū)域I。制冷劑從第一區(qū)域I通過(guò)并且進(jìn)入和通過(guò)管116。制冷劑排放到第 二集流管114的第一腔室132。 第二集流管114的第一腔室132在一端由第二集流管114的封閉端限定且在另一 端由隔板121限定，第一腔室132通常比第一集流管112的第一腔室124長(zhǎng)且實(shí)質(zhì)上可分 成第二區(qū)域II和第三區(qū)域III。第二區(qū)域II通常與第一區(qū)域I對(duì)齊且與第一區(qū)域I具有相 同的尺寸。第二區(qū)域II用作出口集流管并接收來(lái)自于管116的制冷劑。第三區(qū)域III用 作入口集流管并接收和分配從第二區(qū)域II排放的制冷劑流。具有開(kāi)口 136的第二分配管 134可以設(shè)置在第三區(qū)域III內(nèi)用于將制冷劑流均勻地分配到管116。然后制冷劑通過(guò)管 116從第二集流管114流回第一集流管112，在那里制冷劑流排放到第一集流管112的第 二腔室138內(nèi)。 第一集流管112的第二腔室138在長(zhǎng)度方向上由隔板120和122限定，且實(shí)質(zhì)上 被可分成第四區(qū)域IV和第五區(qū)域V。第四區(qū)域IV通常與第三區(qū)域?qū)R且具有與第三區(qū) 域III相同的尺寸。第四區(qū)域IV用作出口集流管并接收來(lái)自于管116的制冷劑流。第五 區(qū)域V用作入口集流管并接收和分配從第四區(qū)域IV排放的制冷劑。具有開(kāi)口 142的第三 分配管140可以設(shè)置在第五區(qū)域V內(nèi)用于將制冷劑流均勻分配到管116。然后制冷劑從 第一集流管112通過(guò)管116流回第二集流管114，在那里制冷劑流排放到第二集流管114 的第二腔室144。 第二集流管114的第二腔室144在長(zhǎng)度方向上由第二集流管114的封閉端和隔板 121限定且實(shí)質(zhì)上可分為第六區(qū)域VI和第七區(qū)域VII。第六區(qū)域VI通常與第五區(qū)域V對(duì) 齊且具有相同的尺寸。第六區(qū)域VI用作出口集流管且接收來(lái)自于管116的制冷劑流。第 七區(qū)域VII用作入口集流管并接收和分配從第六區(qū)域VI排放的制冷劑流。具有開(kāi)口 148 的第四分配管146可以設(shè)置在第七區(qū)域VI1內(nèi)用于將制冷劑均勻分配到管116。然后制冷 劑從第二集流管114通過(guò)管116流回第一集流管112，在那里制冷劑流排放到第一集流管 112的第三腔室150內(nèi)。
第一集流管112的第三腔室150在長(zhǎng)度方向上由在一端的隔板122和在另一端的第一集流管112的出口 152限定，且實(shí)質(zhì)上是第八區(qū)域VIII。第八區(qū)域VIII通常與第七區(qū)域VII相同的尺寸。第八區(qū)域VIII用作出口集流管并接收來(lái)自于管116的制冷劑流并且將制冷劑流從換熱器排出。 在換熱器110的上述實(shí)施例中，隨著分配管的尺寸減小，其中的開(kāi)口的面積通常增加以考慮管116內(nèi)的降低的制冷劑流量和增加的流動(dòng)阻力。 已經(jīng)呈現(xiàn)了本發(fā)明的實(shí)施例的描述用于說(shuō)明和描述目的，并不是窮盡的或?qū)⒈景l(fā)明限制到公開(kāi)的形式?？紤]到上述公開(kāi)可以進(jìn)行顯而易見(jiàn)的變型和變化。所描述的實(shí)施例被選擇用于最好地解釋本發(fā)明的基本遠(yuǎn)離和實(shí)際應(yīng)用以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能在不同的實(shí)施例和各種變型中使用本發(fā)明。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
1權(quán)利要求
一種用在換熱器中的分配管，所述換熱器具有入口集流管和出口集流管，所述入口集流管和出口集流管通過(guò)多個(gè)大體平行的管流體連通，所述分配管包括第一端，所述第一端敞開(kāi)且適于與制冷劑源連通；第二端，所述第二端封閉且與第一端相對(duì)；和多個(gè)非圓形開(kāi)口，所述多個(gè)非圓形開(kāi)口沿分配管的長(zhǎng)度設(shè)置在第一端和第二端之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分配管，其中所述多個(gè)開(kāi)口中的每一個(gè)均為狹槽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的分配管，其中所述狹槽中的每一個(gè)的長(zhǎng)度方向相對(duì)于分配管 的長(zhǎng)度方向成角度布置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分配管，其中相鄰的狹槽相對(duì)于分配管的長(zhǎng)度方向在相反的 方向上成角度布置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的分配管，其中相鄰的狹槽相對(duì)于分配管的長(zhǎng)度方向的角度大 體相同。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的分配管，其中所述狹槽中的每一個(gè)的長(zhǎng)度為l，其中 lmm^l^l5mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的分配管，其中所述狹槽中的每一個(gè)的寬度為d，其中 0. 2mm《d《5mm 。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的分配管，其中相鄰開(kāi)口的幾何中心間隔開(kāi)大體20mm-250mm的距離。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分配管，其中所述開(kāi)口的面積之和與分配管的橫截面面積之 間的比率和分配管的長(zhǎng)度具有直接關(guān)系從而所述比率隨分配管的長(zhǎng)度增加而增加。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分配管，其中所述多個(gè)開(kāi)口中的每一個(gè)包括從一個(gè)幾何中 心點(diǎn)延伸出的三個(gè)或多個(gè)相交的狹逢。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的分配管，其特征在于，所述多個(gè)開(kāi)口中的每一個(gè)的形狀包 括Y形開(kāi)口、 X形開(kāi)口、十字形開(kāi)口、和星形開(kāi)口之一。
12. —種微通道換熱器，包括 入口集流管；出口集流管，所述出口集流管與所述入口集流管間隔開(kāi)預(yù)定距離；多個(gè)管，所述多個(gè)管的相對(duì)端分別與所述入口集流管和出口集流管相連以便將所述入口集流管和出口集流管流體連通，每個(gè)管都包括形成在其內(nèi)的多個(gè)大體平行的微通道；禾口分配管，所述分配管設(shè)置在所述入口集流管內(nèi)且具有第一端和第二端，所述第一端 敞開(kāi)且適于與制冷劑源相連，所述第二端封閉且與第一端相對(duì)，所述分配管包括沿其長(zhǎng) 度布置的多個(gè)非圓形開(kāi)口。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的微通道換熱器，其中所述多個(gè)開(kāi)口中的每一個(gè)均為狹槽。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的微通道換熱器，其中所述狹槽中的每一個(gè)的長(zhǎng)度方向相對(duì) 于分配管的長(zhǎng)度方向成角度布置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的微通道換熱器，其中相鄰的狹槽相對(duì)于分配管的長(zhǎng)度方向 在相反的方向上成角度布置。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的微通道換熱器，其中相鄰的狹槽相對(duì)于分配管的長(zhǎng)度方向 的角度大體相同。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的微通道換熱器，其中所述狹槽中的每一個(gè)的長(zhǎng)度為l，其 中l(wèi)mm《l《15mm。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的微通道換熱器，其中所述狹槽中的每一個(gè)的寬度為d，其 中0.2mm《d《5mm。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的微通道換熱器，其中相鄰開(kāi)口的幾何中心間隔開(kāi)大體 20mm-250mm的距離。
20. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的微通道換熱器，其中所述開(kāi)口的面積之和與分配管的橫截 面面積之間的比率和分配管的長(zhǎng)度具有直接關(guān)系從而所述比率隨分配管的長(zhǎng)度增加而增 加。
21. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的微通道換熱器，其中所述多個(gè)開(kāi)口中的每一個(gè)包括從一個(gè) 幾何中心點(diǎn)延伸出的三個(gè)或多個(gè)相交的狹逢。
22. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的微通道換熱器，其中所述多個(gè)開(kāi)口沿分配管的長(zhǎng)度布置成 大體線性排，及其中所述開(kāi)口排定位在入口集流管內(nèi)從而從所述開(kāi)口流出的制冷劑的大體方向相對(duì) 于流過(guò)所述管的制冷劑的大體方向成角度。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的微通道換熱器，其中所述角度在大于或等于大約90度且 小于或等于大約270度的范圍內(nèi)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的微通道換熱器，其中所述分配管包括沿其長(zhǎng)度布置的兩個(gè) 大體線性排的非圓形開(kāi)口，其中制冷劑流流出第一排開(kāi)口的大體方向相對(duì)于制冷劑流過(guò)所述管的大體方向的方 位在大于零度且小于或等于大約180度的角度范圍內(nèi)；及其中制冷劑流流出第二排開(kāi)口的大體方向相對(duì)于制冷劑流過(guò)所述管的大體方向的方 位在大于或等于大約180度且小于360度的角度范圍內(nèi)。
25. —種制冷劑通過(guò)它循環(huán)的換熱器，包括 第一集流管；第二集流管，所述第二集流管與所述第一集流管間隔開(kāi)預(yù)定距離；多個(gè)管，所述多個(gè)管的相對(duì)端分別與所述第一集流管和第二集流管相連以便流體連 通所述第一集流管和第二集流管；至少一個(gè)隔離件，所述至少一個(gè)隔離件沿徑向設(shè)置在第一集流管和第二集流管的至 少一個(gè)內(nèi)以便將所述第一集流管和第二集流管的至少一個(gè)分隔成多個(gè)縱向腔室；分配管，所述分配管在每個(gè)隔板的每一側(cè)設(shè)置在至少一個(gè)縱向腔室的至少一部分 內(nèi)，每個(gè)分配管包括沿其長(zhǎng)度布置的多個(gè)非圓形開(kāi)口 ；其中在所述換熱器內(nèi)形成有多個(gè)制冷劑流路。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的換熱器，其中第一集流管包括沿徑向設(shè)置的隔離件，所述 沿徑向設(shè)置的隔離件將第一集流管分隔成第一縱向腔室和第二縱向腔室；第一分配管，所述第一分配管設(shè)置在第一縱向腔室內(nèi)且具有敞開(kāi)的第一端和相對(duì) 的封閉的第二端，所述第一端適于與制冷劑源相連且第二端在第一縱向腔室內(nèi)指向隔離件；其中引入第一分配管的制冷劑能夠從該分配管通過(guò)所述多個(gè)形成在其上的開(kāi)口排放 到第一縱向腔室的內(nèi)部空間內(nèi)，所述制冷劑隨后進(jìn)入并通過(guò)與第一縱向腔室對(duì)齊的多個(gè) 管到第二集流管內(nèi)；其中第二集流管的一部分包括設(shè)置在其內(nèi)的第二分配管，所述第二分配管與第一集 流管的第二縱向腔室大體對(duì)齊用于與其流體連通，所述第二分配管具有敞開(kāi)的第一端、 封閉的第二端和多個(gè)非圓形開(kāi)口，所述第一端用于從第二集流管接收從第一集流管的第 一縱向腔室供給的制冷劑，所述多個(gè)非圓形開(kāi)口沿第二分配管的長(zhǎng)度布置用于將制冷劑 供給到連接在第二集流管和第一集流管的第二縱向腔室之間的多個(gè)管內(nèi)；和其中引入到第二分配管內(nèi)的制冷劑能夠通過(guò)形成在其上的多個(gè)開(kāi)口從第二分配管排 放到第二集流管的內(nèi)部空間內(nèi)，所述制冷劑隨后進(jìn)入并通過(guò)與第一集流管的第二縱向腔 室對(duì)齊的多個(gè)管。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種具有改進(jìn)的制冷劑流體分配均勻性的多通道換熱器，多通道換熱器包括入口集流管，入口集流管通過(guò)多個(gè)大體平行的管與出口集流管流體連通，且進(jìn)一步限定出多個(gè)大體平行的微通道。制冷劑通過(guò)設(shè)置在入口集流管內(nèi)的分配管引入到換熱器內(nèi)。分配管包括沿其長(zhǎng)度布置的多個(gè)非圓形開(kāi)口，多個(gè)非圓形開(kāi)口用作制冷劑流入入口集流管，最后流入和通過(guò)管和微通道的出口。開(kāi)口優(yōu)選沿分配管的長(zhǎng)度布置，開(kāi)口相對(duì)于分配管的長(zhǎng)度方向成角度布置且定位在入口集流管內(nèi)以便制冷劑流的大體方向相對(duì)于通過(guò)管的制冷劑流的大體方向成角度。對(duì)于開(kāi)口也可以考慮可替換的形狀。根據(jù)本發(fā)明的多通道換熱器，制冷劑流體分配均勻性能提高。
文檔編號(hào)F28F9/02GK101691981SQ20091015992
公開(kāi)日2010年4月7日 申請(qǐng)日期2009年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月23日
發(fā)明者劉華釗, 蔣建龍, 黃寧杰 申請(qǐng)人:三花丹佛斯(杭州)微通道換熱器有限公司