一种可集流结构、微通道换热器及空调

技术领域

本发明涉及电器设备领域，具体涉及一种集流结构、微通道换热器及空调。

背景技术

空调换热器经历了传统的管翅式换热器，新型的微通道换热器，随着对高能效、环保空调需求的不断增加，下一代空调换热器向超细管径发展是一个重要方向。目前，量产的微通道换热器都具有多个扁平的扁管(换热片)，其内有多条细微流道,而在扁管的两端设有集流和分流的集流管。该集流管通常为大圆管，管侧面开设槽道，供扁管(换热片)插入，扁管的端部直接插入到集流管，当扁管间距显著减小时，需要在集流管上开设密集的槽道，由于管壁本身比较薄，加工难度变大，也容易导致集流管损坏。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种集流结构及微通道换热器，旨在解决现有的密集排布的槽道易导致集流结构损坏的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出的集流结构，包括基板，所述基板一侧的板面设有多个槽道，用以与换热片插接定位；所述基板内设有流体通道，所述流体通道与多个所述槽道连通，并设置为收集多个所述槽道内的流体并引出集流结构或将流入集流结构的流体分流引入多个所述槽道。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

优选地，所述槽道设置为沿第一方向延伸的阶梯槽，所述槽道包括由所述基板的板面向内凹陷形成的第一凹槽，以及设置在所述第一凹槽槽底的第二凹槽，所述第一凹槽的槽底设置为限位所述换热片。

采用上述进一步方案的有益效果是，在对换热片进行限位的同时，保证槽道在其长度方向的流体通过性。

优选地，多个所述槽道平行设置，且沿第二方向间隔分布，每个所述槽道在第一方向上的两端齐平，形成槽道阵列。

优选地，所述槽道在第一方向上包括交替设置的圆槽段和直槽段，所述圆槽段设置为圆型槽且与所述换热片的管型部对应，所述直槽段设置为直线型槽且与所述换热片的板状部对应。

优选地，所述流体通道包括第一孔道和第二孔道，所述第一孔道和第二孔道沿所述第二方向延伸，并分别位于所述槽道在第一方向上的两端，所述第一孔道和第二孔道均与所述第二凹槽连通。

优选地，所述流体通道包括第三孔道，所述第三孔道连通所述第一孔道和第二孔道。

优选地，所述基板设置为一体件；或者所述基板包括可拆连接的盖板和底板，所述盖板盖在所述底板上，所述槽道设置在所述盖板上。

采用上述进一步方案的有益效果是，保证集流结构的整体强度。

本发明还提供一种微通道换热器，包括多个换热片，还包括两个上述的集流结构，两个所述集流结构分别设置在所述换热片的两端，所述换热片的端部插入所述槽道，所述槽道与所述换热片内的管道连通。

优选地，所述换热片与所述基板焊接、卡接，或通过紧固件连接

采用上述进一步方案的有益效果是，槽道与换热片可进一步固定，保证稳定性，而且可实现多种连接形式，并不仅限于焊接。

本发明还提供一种空调，包括上述的微通道换热器。

本发明技术方案中，针对集流结构因安装的换热片密集而易损的问题，该集流结构借助基板材料本身的支撑，实现槽道之间的力学性能稳定，保证了产品的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的集流结构与换热片安装示意图；

图2为图1中的集流结构示意图；

图3为图2中的A处局部放大示意图；

图4为本发明一实施例的微通道换热器示意；

图5为图4中的B处局部放大示意图；

图6为图4中的第一集流结构示意图；

图7为图6中的C-C向截面示意图；

图8为图7中的D处局部放大示意图；

图9为图4中的第二集流结构示意图；

图10为图9中的E-E向截面示意图；

图11为图10中的F处局部放大示意图。

附图标号说明：

1-换热片、2-集流结构、3-基板、4-槽道、5-板状部、6-管型部、7-微管道、8-第一端面、9-直槽段、10-圆槽段、11-第二凹槽、12-第一凹槽、13-第二集流结构、14-第一集流结构、15-第一孔道、16-第二孔道、17-第一分流孔、18-第二分流孔、19-出入孔道、20-折型孔道、21-第一端部、22-第四端部、23-第二端部、24-第三端部、25-连接孔、26-第五孔道、27-第六孔道、28-第一连接口、29-第二连接口。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1至图11，本发明一实施例的集流结构及微通道换热器。该集流结构2可用于换热片1的集流或分流，如图1至图5所示，该集流结构2包括板状的基板3，该基板3一侧的板面设有多个凹陷的槽道4，该槽道4用以与换热片1插接定位。而且，该基板3内设有流体通道，该流体通道可收集各个槽道4内的流体并引出集流结构2，或者是将流入集流结构2的流体分流引入各个槽道4。由此，该集流结构2呈板状，并设有槽道4，其整体强度良好，可密集插接多个换热片1，相对于目前量产的集流管在强度方面具有明显提升，避免了密集排布的槽道易导致集流结构损坏的问题，保证了换热器的强度。

首先，如图1至图3所示，任一槽道4设置为沿第一方向延伸的直线型凹槽，而且多个槽道4平行且沿第二方向等间隔分布，使得槽道4可密集排布。上述的第一方向和第二方向为相互垂直的直线方向，但不限于此，例如第一方向和第二方向也可曲线方向。而且，每个槽道4的长度都相等，使所有槽道4的长度方向两端都齐平，形成整齐的槽道阵列。

其次，针对于扁平的换热片1，该换热片1具有交替设置的管型部6和板状部5，其中，管型部6为圆管状，板状部5为平板状，该管型部6内的管道(微管道7)可容流体通过，板状部5内不具有管道。为了匹配槽道4与换热片1，该槽道4在其长度方向(第一方向)包括交替设置的圆槽段10和直槽段9，该圆槽段10采用圆型槽且其尺寸与换热片1的管型部6对应，以便对应插接，该直槽段9采用直线型槽，其尺寸与换热片1的板状部5对应，由此，该换热片1可准确定位插入到槽道4中，插接后换热片1和槽道4间的最大间隙小于0.1。其中，该管型部6的外径为D，其数值可介于0.3-1.2mm之间，管型部6的壁厚介于0.1-0.4mm，相对应该圆槽段10与其尺寸匹配；该板状部5的厚度为H，该H的数值介于0.1-0.6mm，直槽段9的槽宽尺寸也与H匹配。另外，相邻两换热片1之间的距离(即两槽道4之间的距离)L

另外，该槽道4采用阶梯槽，即圆槽段10和直槽段9都为阶梯槽，其在槽道4的深度方向包括由基板3的板面向内凹陷形成的第一凹槽12，以及处于第一凹槽12槽底的第二凹槽11，该第二凹槽11的槽宽小于第一凹槽12的槽宽，第一凹槽12的尺寸与换热片1的尺寸匹配，形成阶梯状的槽型。而当上述换热片1插入该槽道4时，第二凹槽11的槽宽较小，换热片1仅插入第一凹槽12中，端部抵在第一凹槽12的槽底上，第一凹槽12的槽底限位了该换热片1，第二凹槽11可容流体沿第一方向流动。由此，在对换热片1进行限位的同时，也保证了槽道4在其长度方向的流体通过性。该槽道4的槽深为基板厚度的三分之一，但不限于此，例如槽深也可为基板3厚度的二分之一、四分之一等，不大于基板3厚度的二分之一即可，利于保证集流结构的整体强度。

在一些示例性实施例中，该基板3为一体件，可通过打印、注模等方式加工成型，其还可为可拆分结构，即基板3包括可拆连接的盖板和底板，该盖板可盖在底板上，并通过紧固件等连接，而上述槽道4设置在盖板上，而流体通道的一部分处于盖板上，一部分处于底板上，从而减小基板4的加工难度。

如图4所示，每个换热片1的两端都连接上述集流结构2，即可构成微通道换热器，该换热片1的端部插入该基板3上的槽道4内，并连通了槽道4的第二凹槽11与换热片1内的管道(微管道7)，完成微通道换热器流体管路的搭建，可实现流体由一集流结构2进入微通道换热器，再分流向各个换热片1，而流经换热片1的流体又可在另一集流结构内汇聚流出。另外，该换热片1除插入槽道4外，还需与基板3进一步固定，可采用焊接方式将两者紧固，但不限于此，例如卡接或通过紧固件连接两者连接，板状的基板3相对于现有集流管提供更多的连接方式，不会再仅仅限于焊接。

处于换热片两端的两集流结构2可采用两个具有相同流体通道的集流结构，也可采用两种具有不同流体通道的集流结构。又如图4所示，两集流结构2因安装位置不同可分为一个第二集流结构13和第一集流结构14，第二集流结构13和第一集流结构14具有不同的流体通道，第一集流结构14可用于蒸发工况下分流，第二集流结构13可用于蒸发工况下集流。针对分流过程，目前，现有的集流管通道不经分流直接将流体供应给各个换热片1，两相冷媒在集流管内的分配容易出现不均匀，存在性能衰减问题。针对集流过程，现有的集流管通道进口为两相冷媒，流速低，出口为气态冷媒，流速高，导致沿出口压差逐渐变大，所以通过换热片1的流量也逐渐变大，造成分流不均和换热器性能衰减。

上述位置不同的两集流结构2关于基板3和槽道4的特征相同，区别在于流体通道不同。在一些示例性实施例中，如图6至图8所示，该集流结构可用于分流，即将流体分为多条支流进入换热片1，该集流结构由基板3构成，该基板3的板面具有上述槽道4，多个整齐排布的槽道4形成阵列。该集流结构的流体通道可将冷凝剂分散到各个槽道4内，该流体通道主要由第三孔道和第二孔道16，以及第一孔道15构成。具体地，该第一孔道15位于槽道阵列的一侧，而第二孔道16位于槽道阵列的另一侧，即第一孔道15和第二孔道16处于槽道4第一方向上的两端，使得槽道4的两端分别靠近第一孔道15和第二孔道16，该槽道4的第二凹槽11与两者连通。由于，上述槽道4都等长且齐平，使得该第一孔道15和第二孔道16都沿第二方向延伸。

如图7所示，该第一孔道15的两端分别为第一端部21和第三端部24，第一端部21远离第一端面8；第二孔道16在第二方向的两端分别为第二端部23和第四端部22，该第二端部23靠近第三端部24，与第一端部21的距离相对较远，该第一端部21和第二端部23分别对应该基板3的两个对角。上述槽道4的第二凹槽11的长度方向两端分别通过连接孔25连通至第一孔道15和第二孔道16。该连接孔25的宽度(即在第二方向上尺寸)为f，该f的数值介于0.8-1倍的第二凹槽11的槽宽之间。连接上述第一孔道15的连接孔25与连接上述第二孔道16的连接孔25不但数量相同，而且行程长度和水力直径都相同，即与第一孔道15连通的所有连接孔25的水力直径之和等于与第二孔道16连通的所有连接孔25的水力直径之和，表示为D

上述第三孔道的一端处于基板3的侧壁上，作为流体进出口，第三孔道的另一端形成两向分支既与上述第一端部21相接，又与第二端部23相接，以连通至第一孔道15和第二孔道16，具有该流体通道的集流结构构成上述第一集流结构14。具体地，该基板3的一侧壁为第一端面8，该第一端面8垂直于第二方向且靠近第二端部23。

该第三孔道根据走向又可细分出第一分流孔17和第二分流孔18，以及出入孔道19，其中，三者都为直线型孔，该出入孔道19的一端位于第一端面8上，流体可由该出入孔道19进入到第三流道内，实现流体注入。该第一分流孔17的一端连接至出入孔道19的端部，该端部也连接了第二分流孔18的一端，上述第一分流孔17和第二分流孔18都沿第一方向延伸，出入孔道19垂直于第一方向，三者形成了“T”型管路。同时，该第一分流孔17的另一端则通过折型孔道20连接至第一端部21，而第二分流孔19的另一端则连接至第二端部23。

如图7所示，该折型孔道20由相接的直线孔段、弯折部构成，该直线孔段与第一孔道15平行，即沿第二方向延伸，而该弯折部处于直线孔段远离所述第一分流孔17的一端，该弯折部沿第一方向延伸，形成向第一端部21弯折，而且连接至第一孔道15，这使得折型孔道20整体呈L型，而折型孔道20与直线型的第一孔道15围成了U型的流道。另外，为了方便加工，该第三孔道和第一孔道15、第二孔道16的中心轴线都处在同一平面上，该折型孔道20则处于第一孔道15背向槽道4的一侧。

由此，该流体通道构成了两条可供流体流向换热片1的分路，一条为第一流体通道，另一条为第二流体通道，该第一流体通道由第一分流孔17、折型孔道20和第一孔道15组成，第二流体通道由第二孔道16和第二分流孔17组成，该第一流体通道的尾端为第三端部23，第二流体通道的尾端为第四端部22，进一步进行了分流。当流体由进入孔道19进入后，其可被分流，一些流体流经第一流体通道，另一部分流体流经第二流体通道，该第一流体通道的流体会经过折型通道20首先到达第一端部21，最后才到达第三端部24，形成第二方向由左侧向右侧注入对应的换热片1。第二流体通道的流体会首先到达右侧的第二端部23，最后才到达左侧的第四端部22，形成第二方向由右侧向左侧注入对应的换热片1。而对应到单个换热片1，例如第二方向上最右侧的换热片1，因其一端靠近第二端部23，因此该端先接触流体(制冷剂)，而另一端靠近第三端部24，处于第一流体通道的下游位置，则相对较后接触流体，第二方向上最左侧的换热片1则恰恰相反。由此，该集流结构利用两支路在两相对方向对换热片供应流体，实现分流，通过换热片两端的压力平衡关系，可以有效提升制冷剂分配的均匀性。

另外，上述折型孔道20的水力直径与第二孔道16的水力直径一致，第一孔道15也采用相同的水力直径，都为D

在一些示例性实施例中，如图9至图11所示，该集流结构由上述基板3构成，该基板3的一侧板面上具有整齐排列的槽道4。该集流结构的流体通道主要由第二孔道16和第一孔道15，以及第三孔道构成。其中，第一孔道15位于槽道阵列的一侧，第二孔道16位于槽道阵列的另一侧，即处于槽道4第一方向上的两端。而且槽道4的两端又分别与第一孔道15和第二孔道16连通。另外，由于上述槽道4等长齐平，因此该第一孔道15和第二孔道16都沿第二方向延伸，上述槽道4的第二凹槽11的长度方向两端分别通过连接孔25连通至第一孔道15和第二孔道16。该连接孔25的宽度(即在第二方向上尺寸)为f，该f的数值介于0.8-1倍的第二凹槽11的槽宽之间。连接上述第一孔道15的连接孔25与连接上述第二孔道16的连接孔25不但数量相同，而且行程长度和水力直径都相同，即与第一孔道15连通的所有连接孔25的水力直径之和等于与第二孔道16连通的所有连接孔25的水力直径之和，表示为D

该基板3的一侧壁为第一端面8，该第三孔道主要由第一分流孔17、出入孔道19和第二分流孔18构成，其中，出入孔道19的一端位于第一端面8上，流体可由出入孔道19流出第三流道。该第三孔道根据走向又可细分出第一分流孔17和第二分流孔18，以及出入孔道19，其中，三者都为直线型孔，该出入孔道19的一端位于第一端面8上，流体可由该出入孔道19进入到第三流道内，实现流体注入。该第一分流孔17的一端连接至出入孔道19的端部，该端部也连接了第二分流孔18的一端，上述第一分流孔17和第二分流孔18都沿第一方向延伸，出入孔道19垂直于第一方向，三者形成了“T”型管路。

区别于第一集流结构，该第二分流孔18的另一端不再连接第二孔道16的端部，而是通过第六孔道27连接第二连接口29，该第一分流孔17的另一端也不在连接第一孔道15的端部，而是通过第五孔道26连接第一连接口28。该第二连接口29和第一连接口28可分别居中设置在第二孔道16和第一孔道15上，也可处于其他位置，本示例中，第二连接口29和第一连接口28都接近居中位置。该第五孔道28由第一分流孔17沿第二方向延伸，该第五孔道28的远离第一分流孔17的端部延伸至第一连接口28的对应位置为止，转向第一连接口28一侧延伸，直至连接到第一孔道15上；该第六孔道27由第二分流孔18沿第二方向延伸，该第六孔道27远离第二分流孔18的端部延伸至第二连接口29对应位置为止，不再第二方向上继续延伸，而是转向第二连接口29一侧，直至连接到第二孔道16上。同时，该第三孔道和第二孔道16，以及第一孔道15的中心轴线也都处于同一平面上，便于加工，该第五孔道26在基板3内的位置处于第一孔道15背向第二凹槽11的一侧，该第六孔道27在基板3内的位置处于第二孔道16背向第二凹槽11的一侧。

由此，如图9至图11所示的流体通道也构成了两条可供流体流向换热片1的分路，一条为第三流体通道，另一条为第四流体通道，该第三流体通道由上述依次相接的第一分流孔17、第五孔道26和第一孔道15共同构成，第四流体通道则主要由上述依次相接的第二分流孔18、第六孔道27和第二孔道16构成，上述出入孔道19对应槽道的中央设置，从而上述第三流体通道行程长度与第四流体通道的一致，二者呈镜像关系。上述换热片1内的流体进入第二凹槽11内后可向长度方向两端流动，分成两条支路流入到第一孔道15和第二孔道16内，且分别集中在第一孔道15的中央和第二孔道16的中央流入第三孔道。可见，众多换热片1中，在第二方向上居中的换热片1的流体流程最短，压力损耗相对较少。由此，该第二集流结构采用中间汇聚排出的流体通道，可以减小流程，从而减小压力损失，达到平衡流量的功能。再结合第一集流结构中，流体由第二方向的两端优先流入换热片1，第二方向上居中的换热片1相对较后接触流体1，压力损耗也稍高，该第二集流结构利用在第二方向上居中出液，减少流经换热片1的流体压力损耗，进一步提升制冷剂在换热器中的分配均匀性，提升换热性能。

另外，该第二集流结构的第一孔道15可置于换热片1的迎风侧，而第二孔道16处于换热片1的背风侧，可将第一孔道15的水力直径设计为大于第二孔道16的水力直径。该设计是因为迎风侧换热效率高，制冷剂的总体流量会较大，流速较大，而适当增大流通孔径，可以减小压力损失，同样可以实现平衡流量的作用。在本示例中，该第一分流孔17与第二分流孔18的水力直径一致都设置为D

在另一些示例性实施例中，该微通道换热器可包括两个第一集流结构，或者包括两个第二集流结构。

在一示例性实施例中，一种空调包括上述的微通道换热器。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。