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CN102072684B - 制冷剂分配装置和具有它的换热器 - Google Patents

制冷剂分配装置和具有它的换热器 Download PDF

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CN102072684B
CN102072684B CN201110006634A CN201110006634A CN102072684B CN 102072684 B CN102072684 B CN 102072684B CN 201110006634 A CN201110006634 A CN 201110006634A CN 201110006634 A CN201110006634 A CN 201110006634A CN 102072684 B CN102072684 B CN 102072684B
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Abstract

本发明提供一种制冷剂分配装置和具有它的换热器。所述制冷剂分配装置包括：导管，所述导管的内腔分为上腔部和下腔部；和第一分配管，所述第一分配管具有气相制冷剂进口和气相制冷剂出口且限定有插入到所述导管内的第一端和延伸到所述导管外面的第二端，其中所述气相制冷剂进口位于所述上腔部内，所述气相制冷剂出口位于所述导管外面且开口朝向下；和第二分配管，所述第二分配管具有液相制冷剂进口和液相制冷剂出口且限定有插入到所述导管内的第一端和延伸到所述导管外面的第二端，其中所述液相制冷剂进口位于所述下腔部内，所述液相制冷剂出口位于所述导管外面且开口朝向上。本发明的制冷剂分配装置，气相和液相制冷剂混合均匀，换热效率高。

Description

制冷剂分配装置和具有它的换热器
技术领域
本发明涉及一种制冷剂分配装置和具有该制冷剂分配装置的换热器。
背景技术
传统的换热器，为了提高换热性能，在换热器的入口集流管内通常设有制冷剂分配装置。例如，中国专利申请CN101031762A描述了一种制冷剂分配设备，其中在进口通道内设有小直径导管，其中小直径导管的进口端插入到进口通道内的制冷剂气-液界面下面的液相流体内，出口端位于进口通道外面。
气液两相流体在进口通道内流动时不可避免会产生气液分层，气相在上方，液相在上方。对于上述传统制冷剂分配设备，小直径导管的进口端伸入进口通道内的液相流体内，因此，进口通道内的制冷剂通过小直径导管同一出口端引出。但是，由于气相和液相流体的比重差异较大，因此，小直径导管引出的流体在换热器的集流管内混合效果差且容易产生分层，从而导致从集流管进入换热管的气液两相流体不均匀，换热效率下降。
此外，中国专利申请CN101076698A描述了一种制冷剂分配装置，该制冷剂分配装置包括液体喷嘴36和气体喷嘴34，且气体喷嘴34的出口对着液体喷嘴36的出口。但是，从气体喷嘴34喷出的气态制冷剂和从液体喷嘴36喷出的液态制冷剂直接对冲，混合效果并不好，因为气态制冷剂的密度远远小于液态制冷剂的密度，动量大小差距很大，气态制冷剂无法很好地将液态制冷剂打散，因而混合效果不好，制冷剂仍然容易在换热器的集流管内产生分层，影响了换热效率。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制冷剂分配装置，该制冷剂分配装置将气相制冷剂向下喷出且将液相制冷剂向上喷出，从而气相制冷剂与液相制冷剂的混合效果提高，降低了分层现象的发生。
本发明的另一目的在于提出一种具有上述制冷剂分配装置的换热器。
根据本发明一个方面的实施例的制冷剂分配装置包括：导管，所述导管的内腔分为上腔部和下腔部；和第一分配管，所述第一分配管具有气相制冷剂进口和气相制冷剂出口且限定有插入到所述导管内的第一端和延伸到所述导管外面的第二端，其中所述气相制冷剂进口位于所述上腔部内，所述气相制冷剂出口位于所述导管外面且开口朝向下；和第二分配管，所述第二分配管具有液相制冷剂进口和液相制冷剂出口且限定有插入到所述导管内的第一端和延伸到所述导管外面的第二端，其中所述液相制冷剂进口位于所述下腔部内，所述液相制冷剂出口位于所述导管外面且开口朝向上。
根据本发明实施例的制冷剂分配装置，气相制冷剂和液相制冷剂从导管出来的方向大体相反且气相制冷剂向下喷出而液相制冷剂向上喷出，然后，气相制冷剂和液相制冷剂再与例如换热器的集流管喷撞后折返，彼此混合。因此，气相制冷剂和液相制冷剂的混合更加均匀，降低分层现象，提高了换热器的换热效果。
另外，根据本发明上述实施例的制冷剂分配装置还可以具有如下附加的技术特征：
所述第一分配管的第一端和第二端敞开，所述气相制冷剂进口和气相制冷剂出口分别由所述第一分配管的第一端和第二端构成，所述第二分配管的第一端和第二端敞开，所述液相制冷剂进口和液相制冷剂出口分别由所述第二分配管的第一端和第二端构成。
所述第一分配管的第一端邻近所述导管的内顶部且所述第二分配管的第一端邻近所述导管的内底部。
所述第一分配管上设有邻近其第一端的多个第一开口，所述多个第一开口沿所述第一分配管的轴向分布，所述气相制冷剂进口由所述多个第一开口构成，所述第二分配管上设有邻近其第一端的多个第二开口，所述多个第二开口沿所述第二分配管的轴向分布，所述液相制冷剂进口由所述多个第二开口构成。
所述第一分配管的第二端和第二分配管的第二端敞开，所述气相制冷剂出口由第一分配管的第二端构成且所述液相制冷剂出口由第二分配管的第二端构成。
所述第一分配管的第二端的端面上设有多个第三开口，且第二分配管的第二端的端面上设有多个第四开口，且所述气相制冷剂出口由所述多个第三开口构成且所述液相制冷剂出口由所述多个第四开口构成。
所述第一分配管的第一端和第二分配管的第一端相连。
所述第一分配管和所述第二分配管由单根管构成。
所述第一分配管的第二端和所述第二分配管的第二端分别绕所述导管螺旋盘绕预定圈数。
所述气相制冷剂出口的开口朝向正下方且所述液相制冷剂出口的开口朝向正上方。
根据本发明另一方面的实施例提出一种换热器，包括：入口集流管；出口集流管；换热管，所述换热管的两端分别与所述入口集流管和出口集流管相连以连通所述入口集流管和出口集流管；翅片，所述翅片分别设置在相邻的换热管之间；和制冷剂分配装置，所述制冷剂分配装置为根据本发明一个方面的实施例所述的制冷剂分配装置，其中所述制冷剂分配装置的导管至少部分插入到所述入口集流管内，所述第一分配管的第二端位于所述入口集流管内以便将所述上腔部内的气相制冷剂向下喷射到所述入口集流管内且第二分配管的第二端位于所述入口集流管内以便将所述下腔部内的液相制冷剂向上喷射到所述入口集流管内。
具体地，所述换热管的轴线方向与上下方向之间的夹角α在0度＜α＜90度的范围内，且所述第二分配管的第二端对着所述换热管的与所述入口集流管相连的一端。
根据本发明实施例的换热器，气相制冷剂和液相制冷剂混合均匀，换热效率高。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明第一实施例的制冷剂分配装置的示意图；
图2是根据本发明第二实施例的制冷剂分配装置的示意图；
图3是根据本发明第三实施例的制冷剂分配装置的示意图；
图4是根据本发明第四实施例的制冷剂分配装置的示意图；
图5是根据本发明第五实施例的制冷剂分配装置的示意图；
图6是根据本发明第六实施例的制冷剂分配装置的示意图；
图7是根据本发明一个实施例的换热器的示意图；
图8是图7所示的换热器的入口集流管的一个轴向示意图；和
图9是图7所示的换热器的入口集流管的另一个轴向示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面参考附图描述根据本发明实施例的制冷剂分配装置。
如图1所示，根据本发明第一实施例的制冷剂分配装置包括导管5、第一分配管6a和第二分配管6b。
导管5的内腔分为上腔部A和下腔部B。需要理解的是，上腔部A和下腔部B是由导管5内的气相制冷剂和液相制冷剂的分界面L划分的。因此，根据导管5内的气相制冷剂和液相制冷剂的量的变化，分界面L也变化，从而上腔部A和下腔部B的大小也变化。
第一分配管6a具有气相制冷剂进口和气相制冷剂出口且限定有插入到导管5内的第一端6a1(图1中的上端)和延伸到导管5外面的第二端6a2(图1中的下端)，其中所述气相制冷剂进口位于上腔部A内，所述气相制冷剂出口位于导管5外面且开口朝向下。
第二分配管6b具有液相制冷剂进口和液相制冷剂出口且限定有插入到导管5内的第一端6b1(图1中的下端)和延伸到导管5外面的第二端6b2(图1中的上端)，其中所述液相制冷剂进口位于下腔部B内，所述液相制冷剂出口位于导管5外面且开口朝向上。
当将根据本发明实施例的制冷剂分配装置放入换热器的集流管内时，第一分配管6a将导管5内的上腔部A内的气相制冷剂向下喷出导管5而与所述集流管的内底壁碰撞，被四面打散后反向向上朝向集流管的内顶部冲。相反，第二分配管6b将导管5内的下腔部B内的液相制冷剂向上喷出导管5而与集流管的内顶壁碰撞，被四面打散之后反向向下朝向集流管的内底部冲，由此与向集流管内顶部冲的气相制冷剂充分混合，因此，气相制冷剂和液相制冷剂的混合更加均匀，降低分层现象，提高了换热器的换热效果。
如图1所示，在本发明的一些实施例中，第一分配管6a的第一端6a1和第二端6a2敞开，所述气相制冷剂进口和气相制冷剂出口分别由第一分配管6a的第一端6a1和第二端6a2敞开构成。同理，第二分配管6b的第一端6b1和第二端6b2敞开，从而所述液相制冷剂进口和液相制冷剂出口分别由第二分配管6b的第一端6b1和第二端6b2构成。
如上所述，导管5的上腔部A和下腔部B是由导管5内的气相制冷剂和液相制冷剂的分界面L划分的，因此，无论分分界面L如何变化，为了更好地使第一分配管6a可以将气相制冷剂喷出导管5以及第二分配管6b可以将液相制冷剂导管喷出，如图1所示，优选地，第一分配管6a的第一端6a1接近导管5的内顶部，第二分配管6b的第一端6b1接近导管5的内底部。
如图1所示，在本发明第一实施例中，第一分配管6a的第二端6a2穿过液相制冷剂从导管5的下部延伸出，而第二分配管6b的第二端6b2穿过气相制冷剂从导管5的上部延伸出。需要说明的是，本发明并不限于此，下面将会描述。
如图1所示，在本发明的一些实施例中，所述气相制冷剂出口(图1中的第一分配管6a的第二端6a2)的开口朝向正下方且所述液相制冷剂出口(图1中的第二分配管6b的第二端6b2)的开口朝向正上方。需要理解的是，所述气相制冷剂出口也可以倾斜地朝上开口，而所述液相制冷剂出口可以倾斜地朝向下开口。换言之，在图1所示的示例中，第一分配管6a的第二端6a2朝向正下方，第二分配管6b的第二端6b2朝向正上方，可选地，第一分配管6a的第二端6a2可以倾斜地朝向上方，而第二分配管6b的第二端6b2可以倾斜地朝向下方。
下面参考图2描述根据本发明第二实施例的制冷剂分配装置。如图2所示，根据本发明第二实施例的制冷剂分配装置，第一分配管6a具有邻近其第一端6a1的多个第一开口6a 3，所述多个第一开口6a3沿第一分配管6a的轴向分布，所述气相制冷剂进口由多个第一开口6a3构成。第二分配管6b具有邻近其第一端6b1的多个第二开口6b3，所述多个第二开口6b3沿第二分配管6b轴向分布，所述液相制冷剂进口由多个第二开口6b3构成。
第一分配管6a的第二端6a2和第二分配管6b的第二端6b2敞开，所述气相制冷剂出口由第一分配管6a的第二端6a2构成且所述液相制冷剂出口由第二分配管6b的第二端6b2构成。
在图2所示的实施例中，第一分配管6a的第一端6a1和第二分配管6b的第一端6b1可以封闭，也可以敞开。
根据本发明第二实施例的制冷剂分配装置，由于气相制冷剂进口由多个第一开口6a3构成，而液相制冷剂进口由第二开口6b3构成，多个第一开口6a3沿着第一分配管6a的轴向分布，例如可以沿第一分配管6a的轴向线性或螺旋状分布，而多个第二开口6b3沿着第二分配管6b的轴向分布，例如可以沿着第二分配管6b的轴向线性或螺旋状分布。由此，即使导管5内的分界面L变化时，也可以很好地保证气相制冷剂通过第一分配管6a喷出导管5以及液相制冷剂通过第二分配管6b喷出导管，更好地适应了分界面L在导管5内的变化。
可选地，在本发明的一些实施例中，第一分配管6a的第二端6a2的端面上可以形成有多个第三开口(未示出)，且第二分配管6b的第二端6b2的端面上可以形成有多个第四开口(未示出)，所述多个第三开口构成所述气相制冷剂出口，所述多个第四开口构成所述液相制冷剂出口。通过多个开口分别形成气相制冷剂出口和液相制冷剂出口，可以增加气相制冷剂和液相制冷剂的喷射效果，进一步提高混合效果，减小分层。
下面参考图3描述根据本发明第三实施例的制冷剂分配装置，如图3所示，第一分配管6a的第一端6a1和第二分配管6b的第一端6b1在上下方向上相对，并且气相制冷剂进口由第一分配管6a的敞开的第一端6a1构成并邻近导管5的内顶壁，液相制冷剂出口由第二分配管6b的敞开的第一端6b1构成并邻近导管5的内底壁。而且，第二分配管6b的第二端6b2从导管5的底部弯折后向上延伸，第一分配管6a的第二端6a2从导管5的顶部弯折后向下延伸，并且第一分配管6a的第二端6a2和第二分配管6b的第二端6b2分别位于导管5的两侧。
在图3所示的实施例中，第一分配管6a的第二端6a2从导管5的上部延伸出后向下延伸，而第二分配管6b的第二端6b2从导管5的下部延伸出后向上延伸。
图4示出了根据本发明第四实施例的制冷剂分配装置。如图4所示，第一分配管6a的第二端6a2和第二分配管6b的第二端6b2位于导管5同一侧，其他与图3所示的实施例相同，这里不再详细描述。
下面参考图5描述根据本发明第五实施例的制冷剂分配装置。如图5所示，第一分配管6a的第一端6a1和第二分配管6b的第一端6b1相连，例如焊接在一起。优选地，第一分配管6a和第二分配管6b由单根管制成。换言之，第一分配管6a和第二分配管6b为一根管，从导管5内向上延伸的部分为第一分配管6a，而向下延伸的部分为第二分配管6b，也可以说，随着导管5内分界面L的变化，第一分配管6a的第一端6a1和第二分配管6b的第一端6b1是变化的。所述一根管在导管5内的部分上沿轴向形成有多个开口，所述开口分为两部分：位于分界面L以上的开口为第一开口6a3，位于分界面L以下的开口为第二开口6b3，其中第一开口6a3用作气相制冷剂进口，第二开口6b3用作液相制冷剂开口。根据本发明的此实施例，通过用单根管制成第一分配管6a和第二分配管6b，并且在该根管位于导管5内的部分上沿轴向形成多个开口，方便了第一分配管6a和第二分配管6b的制造，降低了成本，而且所述多个开口中，用作气相制冷剂进口的第一开口6a3的数量与用作液相制冷剂进口的第二开口6b3的数量随着分界面L的变化而变化，换言之，气相制冷剂进口的数量和液相制冷剂进口的数量能够随着导管5内的气相制冷剂量和液相制冷剂量的变化而变化，从而更好地将气相制冷剂和液相制冷剂分配出导管5，并且第一分配管6a和第二分配管6b的加工和安装简单，无需考虑气相制冷剂进口和液相制冷剂进口在导管5内的具体位置，并且确保了气相制冷剂从第一分配管6a分配出，液相制冷剂从第二分配管6b分配出。
在图5所示的实施例中，第一分配管6a的第二端6a2和第二分配管6b的第二端6b2分别位于导管5的两侧。可选地，如图6所示，在本发明的第六实施例中，第一分配管6a的第二端6a2和第二分配管6b的第二端6b2位于导管5的同一侧。
在本发明的优选实施例中，第一分配管6a的第二端6a2和第二分配管6b的第二端6b2可以分别绕导管5螺旋盘绕预定圈数，盘绕的具体圈数可以根据具体需要和实验确定，由此提高了第一分配管6a和第二分配管6b的稳固程度，并且延长了气相制冷剂在第一分配管6a内流动的时间以及液相制冷剂在第二分配管6b内的流动时间，可以提高制冷剂的喷射效果。
下面参考图7-9描述根据本发明实施例的换热器。
如图7所示，根据本发明实施例的换热器包括：入口集流管1，出口集流管2，换热管3，翅片4，和制冷剂分配装置。
换热管3例如为扁管，换热管3的两端分别与入口集流管1和出口集流管2相连以连通入口集流管1和出口集流管2。翅片4分别设置在相邻的换热管3之间。制冷剂分配装置为参考上面实施例的描述的制冷剂分配装置，其中所述制冷剂分配装置的导管5至少部分插入到入口集流管1内，第一分配管6a的第二端6a2位于入口集流管1内以便将上腔部A内的气相制冷剂向下喷射到入口集流管1内且第二分配管6b的第二端6b2位于入口集流管1内以便将下腔部B内的液相制冷剂向上喷射到入口集流管1内。
根据本发明实施例的换热器，第一分配管6a将导管5内的上腔部A内的气相制冷剂向下喷出导管5而与所述集流管的内底壁碰撞，被四面打散后反向向上朝向集流管的内顶部冲。相反，第二分配管6b将导管5内的下腔部B内的液相制冷剂向上喷出导管5而与集流管的内顶壁碰撞，被四面打散之后反向向下朝向集流管的内底部冲，由此与向集流管内顶部冲的气相制冷剂充分混合，因此，气相制冷剂和液相制冷剂的混合更加均匀，降低分层现象，提高了换热器的换热效果。
如图8所示，在本发明的一些实施例中，换热管3的轴线方向(长度方向)与上下方向一致，第二分配管6b的第二端6b2对着换热管3的与入口集流管1相连的一端，以便进一步提高换热效果。可选地，如图9所示，换热管3的轴线方向与上下方向之间的夹角α在0度＜α＜90度的范围内，且第二分配管6b的第二端6b2对着换热管3的与入口集流管1相连的一端。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种制冷剂分配装置，其特征在于，包括：
导管，所述导管的内腔分为上腔部和下腔部；和
第一分配管，所述第一分配管具有气相制冷剂进口和气相制冷剂出口且限定有插入到所述导管内的第一端和延伸到所述导管外面的第二端，其中所述气相制冷剂进口位于所述上腔部内，所述气相制冷剂出口位于所述导管外面且开口朝向下；和
第二分配管，所述第二分配管具有液相制冷剂进口和液相制冷剂出口且限定有插入到所述导管内的第一端和延伸到所述导管外面的第二端，其中所述液相制冷剂进口位于所述下腔部内，所述液相制冷剂出口位于所述导管外面且开口朝向上。
2.根据权利要求1所述的制冷剂分配装置，其特征在于，所述第一分配管的第一端和第二端敞开，所述气相制冷剂进口和气相制冷剂出口分别由所述第一分配管的第一端和第二端构成，所述第二分配管的第一端和第二端敞开，所述液相制冷剂进口和液相制冷剂出口分别由所述第二分配管的第一端和第二端构成。
3.根据权利要求2所述的制冷剂分配装置，其特征在于，所述第一分配管的第一端邻近所述导管的内顶部且所述第二分配管的第一端邻近所述导管的内底部。
4.根据权利要求1所述的制冷剂分配装置，其特征在于，所述第一分配管上设有邻近其第一端的多个第一开口，所述多个第一开口沿所述第一分配管的轴向分布，所述气相制冷剂进口由所述多个第一开口构成，所述第二分配管上设有邻近其第一端的多个第二开口，所述多个第二开口沿所述第二分配管的轴向分布，所述液相制冷剂进口由所述多个第二开口构成。
5.根据权利要求4所述的制冷剂分配装置，其特征在于，所述第一分配管的第二端和第二分配管的第二端敞开，所述气相制冷剂出口由第一分配管的第二端构成且所述液相制冷剂出口由第二分配管的第二端构成。
6.根据权利要求4所述的制冷剂分配装置，其特征在于，所述第一分配管的第二端的端面上设有多个第三开口，且第二分配管的第二端的端面上设有多个第四开口，且所述气相制冷剂出口由所述多个第三开口构成且所述液相制冷剂出口由所述多个第四开口构成。
7.根据权利要求4所述的制冷剂分配装置，其特征在于，所述第一分配管的第一端和第二分配管的第一端相连。
8.根据权利要求7所述的制冷剂分配装置，其特征在于，所述第一分配管和所述第二分配管由单根管构成。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的制冷剂分配装置，其特征在于，所述第一分配管的第二端和所述第二分配管的第二端分别绕所述导管螺旋盘绕预定圈数。
10.根据权利要求1所述的制冷剂分配装置，其特征在于，所述气相制冷剂出口的开口朝向正下方且所述液相制冷剂出口的开口朝向正上方。
11.一种换热器，其特征在于，包括：
入口集流管；
出口集流管；
换热管，所述换热管的两端分别与所述入口集流管和出口集流管相连以连通所述入口集流管和出口集流管；
翅片，所述翅片分别设置在相邻的换热管之间；和
制冷剂分配装置，所述制冷剂分配装置为根据权利要求1-10中任一项所述的制冷剂分配装置，其中所述制冷剂分配装置的导管至少部分插入到所述入口集流管内，所述第一分配管的第二端位于所述入口集流管内以便将所述上腔部内的气相制冷剂向下喷射到所述入口集流管内且第二分配管的第二端位于所述入口集流管内以便将所述下腔部内的液相制冷剂向上喷射到所述入口集流管内。
12.根据权利要求11所述的换热器，其特征在于，所述换热管的轴线方向与上下方向之间的夹角α在0度＜α＜90度的范围内，且所述第二分配管的第二端对着所述换热管的与所述入口集流管相连的一端。
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