专利名称：具有制冷剂管和制冷剂集管的层压热交换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及可用作汽车空调的蒸发器的层压热交换器。
图1示出一用作汽车空调的蒸发器的现有层压热交换器。从图1可见，其中有制冷剂流动的制冷剂管1之间有空气通道，这些空气通道中布置有空气侧波纹翅片2。制冷剂管1和波纹翅片2交替逐层布置，它们的顶部互相连接并钎焊成一体。在图1中，标号3表示制冷剂在该层压热交换器中的流动方向，而标号4表示空气在空气通道中的流动。
图2为制冷剂管1之一的分解立体图。一对模制板5a和5b的每一板包括一浅盘部和其一端的一更深的制冷剂槽部6。模制板5a与5b相对而粘接在一起而在其间形成一U形制冷剂通道7而供经槽部6之一流入的制冷剂流向另一槽部。通道7中插入有内部波纹翅片8。内部波纹翅片8用来增加制冷剂侧热交换面积，从而提高热交换性能。
图3为层压热交换器的俯视图，图4和5分别为沿图3中IV-IV和V-V线剖取的剖面图。该热交换器的一侧面的顶部上有一供制冷剂流入该热交换器的制冷剂进口集管9。该集管9的一侧面部上钻出一连接孔12。一端板11上有一进口孔10紧套在孔12中。端板11上的该进口孔10供制冷剂流入制冷剂槽部6。制冷剂进口集管9的圆筒形进口部与制冷剂通道7连通，而另一端如图5所示为一用一塞头13塞住的开口。端板11上没有任何孔通向每一制冷剂管1的一制冷剂槽部6，而另一制冷剂槽部6被端板11封住。
该热交换器的另一侧面的顶部上有一与制冷剂进口集管9一样的制冷剂出口集管14。集管14的一侧面部上钻有一连接孔。端板15上有一制冷剂出口孔紧套该孔中。端板15上的该出口孔与制冷剂槽部6连通。制冷剂出口集管14的圆筒形进口部与制冷剂通道7连通，而另一端为一用一塞头塞住的开口。
图6示出层压热交换器的另一例，其中，制冷剂槽部作为一芯部布置在一辐射层压结构件的两边。这种热交换器的制冷剂槽部16、制冷剂进口集管17和制冷剂出口集管18的位置关系与图1-5所示层压热交换器相同。这种层压热交换器可包括其中没有内部翅片8的波纹状制冷剂通道7(图6中未示出)。
在这种结构中，从制冷剂进口集管9引入的制冷剂经进口孔10流入制冷剂通道7后在通道7中与空气进行热交换。然后制冷剂经制冷剂出口集管14排出。
但是，所有上述现有热交换器、特别是在用作蒸发器时，都存在如下问题。其中有蒸发器的空调在按照一室温控制的热动开关的指令反复起动和停机的过程中紧接起动后制冷剂在极短时间中经制冷剂通道大量流入该热交换器中。此时，从制冷剂进口集管9进入的制冷剂经端板11的进口孔10流入制冷剂槽部6。在制冷剂流入各制冷剂管1中时它以90°猛地转弯。当制冷剂经进口孔10如此流入槽部6中时，制冷剂流受到猛烈扰动而形成强大涡流。在一定温度、压力、制冷剂流率的条件下，在某些情况下会生成纯音。
图7示出制冷剂在制冷剂进口集管9中的流动。如图7所示，一强大涡流在制冷剂冲撞塞头13的部位时造成很大紊流，流入制冷剂槽部6的制冷剂主流偏向进口孔10下方部位。而且，紧接再次起动，制冷剂在某些部位的流率极大。因此在某些情况下如上所述会生成纯音。
下面说明一热交换器生成的纯音。与纯音比较，具有一定频带的一声音(下面称为“随机声”)覆盖许多频率。因此，若其能级很高，随机声很难与背景噪声(车辆噪声等)区分开来，从而不存在增大噪声问题。
毫无疑问，另一方面，纯音在某一频率下达到其峰值，从而人耳较之相同声能的随机声更能区分出纯音。这一现象决定于人的听觉，因此考虑到声音或音调的质量以及声级，必须防止产生纯音。
下面说明纯音产生的原因。如图8所示，若在流动路径中有一台阶部，便会在流体的后流边生成涡流。这些涡流由于没有台阶部的阻挡而不稳定。因此所生成的声音的音调不是某一特定的频率，而是在一定的频率范围内。
另一方面，如图9所示，若流动路径上有一凹槽，涡流便为一台阶部阻挡，从而该涡流稳定。从而所生成的声音为一具有特定频率的纯音。
根据这一声音产生原理，图4所示层压热交换器由于该蒸发器及其进口管接合部的结构就必然会在其大量凹槽形间隙的起始处产生声音。
本发明的目的是提供一种能减少纯音的生成的层压热交换器。
上述目的由如下布置的一层压热交换器实现。在本发明热交换器中，通过减小制冷剂在经制冷剂进口集管流入制冷剂槽部中并分布到制冷剂管中时所生成的涡流以及/或者使所生成的支流均匀而限制高速局部流而减轻纯音。
本发明层压热交换器包括一把许多制冷剂管和翅片交替层压而成的辐射层压结构件，每一制冷剂管包括一存储制冷剂的槽部和一供存储在槽部中的制冷剂在其中循环的通道部；其中有与该辐射层压结构件一边上的槽部连通的制冷剂通道、用来把待冷却制冷剂送入该槽部的一进口集管；其中有与该辐射层压结构件另一边上的槽部连通的制冷剂通道、用来把经冷却的制冷剂从该槽部排出的一出口集管；以及一位于该进口集管和出口集管的制冷剂通道至少之一中、用来调节该槽部中的制冷剂流的分布件。
在比方说把该层压热交换器用作蒸发器时，在空调反复起动和停机而断断续续运行过程中紧接起动而大量流入进口集管中的制冷剂以及紧接停机而小量流入进口集管中的制冷剂在从进口集管的进口部流到一进口孔前由该分布件合适分布。从而可减轻经该进口孔流入与该制冷剂槽部的进口连通的制冷剂管的制冷剂的主流和支流的扰动。
因此，在制冷剂槽部中生成的涡流状态改变，送到制冷剂通道的支流的比例改变。从而，在空调完全停机时留在制冷剂管中的制冷剂数量受到控制，从而空调在从新起动时生成纯音的可能性最小。
若在比方说过热气体中生成一包括大量共振件的纯音，则声场被一膜片或丝网圆筒破坏，从而防止共振而降低纯音。
而且，若进口一边的制冷剂通道设置得比出口一边多，就可改善支流并限制高速局部流从而降低生成纯音的可能性。
本发明的其他目的和优点由下述说明给出，或部分地从该说明中自明，或可从实施本发明的过程中看出。本发明的目的和优点可用后附权利要求书特别指出的各工具和组合实现和获得。
构成本说明书的一部分的、示出本发明优选实施例的附图与上述概述和下面给出的优选实施例的详细说明一起用来说明本发明的原理。
图1为一例现有层压热交换器的立体图；图2为一制冷剂管的分解立体图；图3为该层压热交换器的俯视图；图4为沿图3中IV-IV线剖取的剖面图；图5为沿图3中V-V线剖取的剖面图；图6为另一例现有实施例的侧视图；图7示出在制冷剂流入制冷剂进口集管时生成的强大涡流；图8和9示出纯音的生成原理；图10为本发明层压热交换器第一实施例的立体图；图11为该层压热交换器的俯视图；图12为该层压热交换器的正视图；图13为沿图11中XIII-XIII线剖取的该层压热交换器的放大剖面图；图14为沿图11中XIV-XIV线剖取的该层压热交换器的放大剖面图；图15示出制冷剂进口集管中的经调节的制冷剂流；图16示出用一膜片调节制冷剂流而防止生成纯音；图17示出纯音生成方式；图18为本发明层压热交换器第二实施例的制冷剂进口集管的放大剖面图。
下面结合附图详细说明本发明第一实施例。在下面的附图中，与图1-7中相同的部件用同一标号表示。图10-14示出一可用作空调的蒸发器的本发明层压热交换器，该热交换器包括一辐射层压结构件100、一制冷剂进口集管20和一制冷剂出口集管22。层压结构件100由许多制冷剂管1和波纹翅片2层压而成。每一制冷剂管1由一存储制冷剂的槽部和一供制冷剂在其中循环的通道部8构成。
每一制冷剂管1包括一对粘接在一起而形成槽部6和通道部8的模制板5a和5b。通道部8由模制板5a和5b中的U形浅盘部构成，而槽部6由板5a和5b中的浅盘部和一孔10构成。每一制冷剂管1的通道部8中有一内部翅片8a。制冷剂进口集管20与辐射层压结构件100一边上的槽部6连通而把待冷却的制冷剂送入槽部6。制冷剂出口集管22与辐射层压结构件100另一边上的槽部6连通而把冷却后的制冷剂槽部6排出。
本发明热交换器有一膜片21用作调节槽部6中的制冷剂流的分布件。位于制冷剂进口集管20和/或制冷剂出口集管22的制冷剂通道中的膜片21把该制冷剂通道分成若干通道。膜片21从该制冷剂通道的一端经该通道与相邻槽部6之间的接合部伸展到另一端。膜片21使得集管20和22中的制冷剂通道数大于槽部6中的制冷剂通道数。在集管20和22及其相邻槽部6之间的边界处集管一边的流动面积大于槽部6一边的流动面积。
按照如此构作的本发明层压热交换器，可减小制冷剂经制冷剂进口集管20流入槽部6后分布到制冷剂管中时生成的涡流。而且，所生成的支流可均匀从而限制高速局部流。从而能有效地降低纯音。
下面详述该实施例。从图10可见，层压热交换器100的制冷剂管1和波纹翅片2相交替地一层一层布置，其顶部互相连接而钎焊在一起。与图1所示相同的模制板5a和5b一对对构成各制冷剂管1，每一制冷剂管1包括一浅盘部和在其一端的更深的制冷剂槽部6。该层压热交换器的一边的顶部上有制冷剂进口集管20，而该热交换器另一边的顶部上有制冷剂出口集管22。
从图12-14可见，制冷剂进口集管20上有许多逐层布置的制冷剂管1。一端板11上有通向该热交换器一侧面顶部处的制冷剂槽部6的进口孔10。一穿过进口集管20的一侧面部的连接孔12紧套在端板11的进口孔10上。进口集管20的一端用作与空调的制冷剂管连接的制冷剂进口部，其接头呈圆筒形。集管20的另一端为用一塞头13塞住的开口。
如图13和14所示，膜片21插入在制冷剂进口集管20中。该膜片21把进口集管20中的制冷剂通道分成上下两部分。因此沿制冷剂通道插入的膜片21从进口集管20的进口部处伸展到塞住集管20另一端的塞头13处而隔开端板11的进口孔10的进口部。
另一方面，制冷剂进口集管22上有许多逐层布置的制冷剂管1。一端板15上有一通向热交换器另一侧面的顶部处的制冷剂槽部6的制冷剂出口孔(未示出)。一穿过出口集管22的一侧面部的连接孔(未示出)紧套在该出口孔上。出口集管22的圆筒形出口部与制冷剂通道连接，而另一端为由一塞头塞住的开口。
通常在把热交换器用作蒸发器时，流动路径设计成流动面积按照制冷剂量因蒸发而发生的变化而从制冷剂进口一边向着出口一边增加。与此对照，按照本发明，进口一边的流动面积大于出口一边的流动面积，以便获得支流而防止生成纯音或限制高速局部流。
下面说明如此构作的热交换器的工作情况。如图15所示，在压力下从制冷剂进口集管20送入的制冷剂在流过进口集管20中的制冷剂通道时被膜片21上下隔开从而调节制冷剂流。然后制冷剂经进口集管20的连接孔12和端板11的进口孔10进入制冷剂槽部6、形成图10所示的制冷剂流3、与空气交换热量后从制冷剂出口集管22排出。
在把本发明层压热交换器用作蒸发器时，制冷剂在空调反复起动和停机而断断续续运行过程中紧接起动而大量流入进口集管中。如此大量流入进口集管20中的制冷剂以及紧接空调停机而小量流入进口集管中的制冷剂在从进口集管20的进口部流到进口孔10前被膜片21上下隔开而合适分布。因此，从进口孔10经制冷剂槽部6流入制冷剂管1中时发生90°转向的制冷剂受到的扰动或涡流大大减小，从而支流得到改善。因此可防止扰动的制冷剂流或高速局部流生成纯音。从而，制冷剂主流一分为二，从而在制冷剂进口集管20的冲击部处只生成很小涡流，流入制冷剂槽部6的制冷剂主流大致位于进口孔10的中心。
因此，在制冷剂槽部6中生成的涡流状态改变，送到制冷剂通道的支流的比例改变。从而，在空调完全停机时留在制冷剂管1中的制冷剂数量受到控制，从而空调在从新起动时生成纯音的可能性最小。图16示出用膜片21调节制冷剂流而防止生成纯音，图17示出纯音的生成方式。
因此，按照本发明第一实施例，膜片21插入在制冷剂进口集管20中而上下隔开集管20中的制冷剂通道。在比方说把本发明层压热交换器用作空调的蒸发器时，制冷剂紧接空调起动而大量流入进口集管20中或者紧接空调停机小量流入进口集管中。即使在此时，制冷剂也被膜片21合适分布。因此，制冷剂的扰动或涡流很小，支流得到改善。因此可防止扰动的制冷剂流或高速局部流生成纯音。而且，若在过热气体中生成一包括大量共振件的纯音，则声场被膜片21破坏，从而防止共振而降低纯音。
尽管按照第一实施例膜片21插入在制冷剂进口集管20中，但也可插入在制冷剂出口集管22中或进口集管20和出口集管22都插有膜片21而获得同样的结果。
也可在图6所示把层压结构件100两边上的制冷剂槽部作为一芯部的层压热交换器的进口和出口集管17和18中都插入膜片21而获得与第一实施例同样的结果。
出口一边的制冷剂可以为蒸汽-液体(两相)流或过热气体流。当在出口侧槽部6和制冷剂出口集管18处生成纯音时，可用调节流体的办法减小涡流而降低纯音。
下面结合图18说明本发明第二实施例。该实施例的分布件包括一丝网圆筒23。圆筒23的一端部穿过制冷剂通道与槽部6之一之间的接合部，而另一端板伸入槽部6。
下面详述第二实施例。一用来调节制冷剂流的网、最好为丝网圆筒23插入在制冷剂进口集管20中。用丝网片材卷成的该圆筒23插入在制冷剂进口集管20的一与制冷剂槽部6连通的孔中而伸入该槽部6中。
与第一实施例的情况一样，通常在把热交换器用作蒸发器时，流动路径设计成流动面积按照制冷剂量因蒸发而发生的变化而从制冷剂进口一边向着出口一边增加。但按照本发明第二实施例，进口一边的流动面积大于出口一边的流动面积，以便获得支流而防止生成纯音或限制高速局部流。
在这一结构下，在压力下从制冷剂进口集管20送入的制冷剂在流过进口集管20中的制冷剂通道时由丝网圆筒23合适分布。然后制冷剂经进口集管20的连接孔12和端板11的进口孔10进入制冷剂槽部6、形成图10所示的制冷剂流3、与空气交换热量后从制冷剂出口集管22排出。
因此把该层压热交换器用作空调的蒸发器时，在空调反复起动和停机而断断续续运行过程中紧接起动而大量流入进口集管20中的制冷剂以及紧接空调停机而小量流入进口集管中的制冷剂由丝网圆筒23合适分布。因此，从进口孔10经制冷剂槽部6流入制冷剂管1中时发生90°转向的制冷剂受到的扰动或涡流大大减小，从而支流得到改善。因此可防止扰动的制冷剂流或高速局部流生成纯音。
因此，与第一实施例一样，按照第二实施例，制冷剂的扰动或涡流很小，支流得到改善，因此可防止扰动的制冷剂流或高速局部流生成纯音。而且，若在过热气体中生成一包括大量共振件的纯音，则声场被丝网圆筒23破坏，从而防止共振而降低纯音。
本发明并不限于上述第一和第二实施例而可如下进行修正。例如，进口侧的制冷剂通道数可做成大于出口侧的制冷剂通道数。这样做即可改善制冷剂支流并限制高速局部流。从而降低生成纯音的可能性。
根据所生成的纯音大小，可在进口集管20和/或出口集管22中插入第一实施例的膜片21或第二实施例的丝网圆筒23或增加进口侧的制冷剂通道数。
按照上面详述的本发明，提供了一种层压热交换器中，它可减小制冷剂在经制冷剂进口集管流入制冷剂槽部中并分布到制冷剂管中时所生成的涡流并使所生成的支流均匀而限制高速局部流，从而减少纯音的生成。
其他优点和修正对本领域普通技术人员来说是一目了然的。因此本发明的更广泛方面并不限于以上所示和所述的具体细节和例示性实施例。因此，可在后附权利要求及其相当物限定的总发明原理的精神或范围内作出种种修正。
权利要求
1.一种层压热交换器，包括其中有用来送入待冷却制冷剂的制冷剂通道的一进口集管(20)；其中有用来排出经冷却的制冷剂的制冷剂通道的一出口集管(22)；一位于该进口集管(20)与出口集管(22)之间的辐射层压结构件(100)，该辐射层压结构件(100)由许多制冷剂管(1)和翅片(2)交替层压而成，每一所述制冷剂管(1)包括一存储制冷剂的槽部(6)和一供存储在槽部(6)中的制冷剂在其中循环的通道部(7)；该层压热交换器的特征在于一用来调节该槽部(6)中的制冷剂流的分布件(21，23)位于该进口集管(20)和出口集管(22)的制冷剂通道至少之一中。
2.按权利要求1所述的层压热交换器，其特征在于，所述分布件包括一把制冷剂通道分成若干通道的膜片。
3.按权利要求1所述的层压热交换器，其特征在于，所述分布件包括其一端部插入在该制冷剂通道与该槽部之间的接合部中、另一端部伸入该槽部中的一圆筒形网。
4.按权利要求1所述的层压热交换器，其特征在于，所述分布件使得每一集管中的制冷剂通道数大于槽部中的制冷剂通道数。
5.按权利要求1所述的层压热交换器，其特征在于，在每一所述集管与所述槽部之间的边界处集管一边的流动面积大于槽部一边的流动面积。
6.按权利要求1所述的层压热交换器，其特征在于，每一所述制冷剂管包括一对互相连接而构成槽部和通道部的模制板，该通道部由该模制板中的U形浅盘部构成，而该槽部由该板中的浅盘部和一孔构成。
7.按权利要求1所述的层压热交换器，其特征在于，每一所述制冷剂管中的该通道部中有翅片。
全文摘要
一种层压热交换器,包括:其中有用来送入待冷却制冷剂的制冷剂通道的进口集管;其中有用来排出经冷却的制冷剂的制冷剂通道的出口集管;位于该进口集管与出口集管之间的辐射层压结构件,该结构件由许多制冷剂管和翅片交替层压而成,每一制冷剂管包括一存储制冷剂的槽部和一供存储在槽部中的制冷剂在其中循环的通道部;该层压热交换器的特征在于:一用来调节该槽部中的制冷剂流的分布件位于该进口和出口集管的制冷剂通道至少之一中。
文档编号F28F9/02GK1185579SQ9711650
公开日1998年6月24日 申请日期1997年9月9日 优先权日1996年9月9日
发明者伊藤明広, 林昌照, 冨增和宏, 马诘総一郎, 菅野英男, 藤田孝二 申请人:三菱重工业株式会社