蒸发器 【技术领域】
本发明涉及一种蒸发器，更具体地，涉及这样一种蒸发器，该蒸发器能够相对于隔室的截面积限制连通孔的表面积，并且相对于散热片的表面积限制管的表面积，从而提供使热交换效率最大的尺寸范围。
背景技术
在近来的汽车工业中，随着全球对环境和能量的关注的提高，已在燃料效率的改善上进行了研究和发展。并且，为了满足各种使用者的需求，还在轻型、小型以及多功能汽车方面进行了研究和发展。而且，改善蒸发器以实现更小的尺寸并同时提高热交换效率。
蒸发器是空调的部件，在空调中，通过鼓风机引入的空气因热交换而冷却，同时液体换热介质变成气态，然后将冷却空气供应到车内。
传统的蒸发器包括：第一和第二集水箱，该第一和第二集水箱形成至少一个或者更多个隔室，并且布置成彼此平行；入口管道和出口管道，该入口管道和出口管道形成在第一集水箱的一侧；折流板，该折流板设置在第一或者第二集水箱中，以控制制冷剂的流动；芯部，该芯部具有多个管和多个散热片，所述管的两端固定地布置在第一和第二集水箱处，以形成与入口管道连通的第一管排和与出口管道连通的第二管排，所述散热片夹设在所述管之间；以及连通部，该连通部具有用于连通第一和第二管排的一部分的连通孔。
由于蒸发器包括第一和第二管排，因此，即使适当地形成集水箱和管的流路，制冷剂的流动也根据连通第一和第二管排的连通部的连通孔的尺寸而发生较大变化。
另外，在蒸发器中，制冷剂流过集水箱和管，同时外部空气沿夹设在管之间的散热片流动，在制冷剂与外部空气之间产生热交换。因此，如果管的高度高，则内部制冷剂平滑流动，但是，由于外部散热片的高度降低，因此外部空气的流动被限制，热交换性能变差。然而，如果管的高度低，则外部空气能够平滑流动，但是，内部制冷剂的流动被限制，因此热交换性能变差。
蒸发器的表面温度根据连通孔的尺寸和表面积以及散热片和管的高度而变化，因此芯部的表面上可能产生温度偏差。
然而，在传统的蒸发器中，仅提供对其形状或者大体尺寸的限定，从未提供详细的尺寸范围，例如考虑制冷剂流动的连通孔的表面积和数量，以及考虑制冷剂的压降量的散热片和管的高度和表面积以及散热片的密度等。
【发明内容】
技术问题
本发明的目的是提供一种芯部宽度为20-35mm的蒸发器，该蒸发器具有考虑到制冷剂的流动的尺寸范围，例如，连通孔的表面积、连通孔的数量、管的高度、散热片的密度等，以使蒸发器中的表面温度差最小并且使热辐射量最大，从而提高热交换效率。
技术方案
为了实现本发明的目的，本发明提供一种蒸发器80，该蒸发器包括：该蒸发器包括：第一集水箱10和第二集水箱20，该第一集水箱和第二集水箱形成至少一个或者更多个隔室11，并且平行地布置成彼此分开一距离；入口管道30和出口管道40，该入口管道和出口管道分别形成在所述第一集水箱10的一侧；折流板50，该折流板设置在所述第一集水箱10或者所述第二集水箱20中，以控制制冷剂的流动；芯部60，该芯部具有多个管61和多个散热片62，所述多个管的两端固定布置在所述第一集水箱10和所述第二集水箱20处，以形成与所述入口管道30连通的第一管排和与所述出口管道40连通地第二管排，所述散热片62夹设在所述管61之间，其中，所述芯部60的宽度Wcore为20-35mm，在所述第一集水箱10或者所述第二集水箱20中形成具有用于连通所述第一管排和第二管排的部分的连通孔71的连通部70，所述连通孔71的表面积A71形成为是与所述第一管排连通的所述第一集水箱10或者所述第二集水箱20的所述隔室11的截面积A11’的70％-130％。
优选地，所述连通部70具有一个连通孔71，所述散热片62的高度Hfin为4-7mm，所述管61的高度Htube为2-3mm。
另外，本发明提供一种蒸发器80，该蒸发器包括：第一集水箱10和第二集水箱20，该第一集水箱和第二集水箱形成至少一个或者更多个隔室11，并且平行地布置成彼此分开一距离；入口管道30和出口管道40，该入口管道和出口管道分别形成在所述第一集水箱10的一侧；折流板50，该折流板设置在所述第一集水箱10或者所述第二集水箱20中，以控制制冷剂的流动；芯部60，该芯部具有多个管61和多个散热片62，所述多个管的两端固定布置在所述第一集水箱10和所述第二集水箱20处，以形成与所述入口管道30连通的第一管排和与所述出口管道40连通的第二管排，所述散热片62夹设在所述管61之间，其中，所述芯部60的宽度Wcore为20-35mm，所述芯部60中的所述管61的表面积A61形成为是所述散热片62的表面积A62的30％-50％，并且在所述第一集水箱10或者所述第二集水箱20中形成具有用于连通所述第一管排和所述第二管排的部分的连通孔71的连通部70。
优选地，所述连通孔71的表面积A71形成为是与所述第一管排连通的所述第一集水箱10或者所述第二集水箱20的所述隔室11的截面积A11’的70-130％，所述散热片62的密度Dfin为60-78FPDM(每分米的散热片)。
另外，所述连通孔71的表面积A71形成为是所述连通部70的表面积A70的5％-30％。
优选地，蒸发器80包括：第一区域A1，在该第一区域中，经由所述入口管道30引到所述第一集水箱10的制冷剂通过所述第一管排的所述管61流到所述第二集水箱20；第二区域A2，该第二区域与所述第一区域A1相邻，并且在该第二区域中，通过所述第一区域A1流到所述第二集水箱20的制冷剂通过所述第一管排的所述管61流到所述第一集水箱10；第三区域A3，在该第三区域中，通过所述第一集水箱10的所述连通部70流动的制冷剂通过所述第二管排的所述管61流到所述第二集水箱20；以及第四区域A4，在该第四区域中，通过所述第三区域A3流到所述第二集水箱20的制冷剂通过所述第二管排的所述管61流到所述第一集水箱10，制冷剂通过所述出口管道40排出。
优选地，蒸发器80包括：第一区域A1，在该第一区域中，经由所述入口管道30引到所述第一集水箱10的制冷剂通过所述第一管排的所述管61流到所述第二集水箱20；第二区域A2，该第二区域与所述第一区域A1相邻，并且在该第二区域中，通过所述第一区域A1流到所述第二集水箱20的制冷剂通过所述第一管排的所述管61流到所述第一集水箱10；第三区域A3，该第三区域与所述第二区域A2相邻，并且在该第三区域中，通过所述第二区域A2流到所述第一集水箱10的制冷剂通过所述第一管排的所述管61流到所述第二集水箱20；第四区域A4，在该第四区域中，通过所述第二集水箱20的连通部70流动的制冷剂通过所述第二管排的所述管61流到所述第一集水箱10；第五区域A5，该第五区域与所述第四区域A4相邻，并且在该第五区域中，通过所述第四区域A4流到所述第一集水箱10的制冷剂通过所述第二管排的所述管61流到所述第二集水箱20；以及第六区域A6，该第六区域与所述第五区域A5相邻，并且在该第六区域中，通过所述第五区域A5流到所述第二集水箱20的制冷剂通过所述第二管排的所述管61流到所述第一集水箱10，制冷剂通过所述出口管道40排出。
有益效果
因此，通过使连通部的表面积与第一集水箱的隔室的表面积之间的关系、使管和散热片的各表面积和高度的尺寸最优化，本发明提供使热辐射量最大、降低芯部的最大温度偏差并且允许制冷剂和空气平滑流动、从而使热交换效率最大的尺寸范围。
【附图说明】
在结合附图给出的对优选实施方式的以下说明中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得显而易见，其中：
图1是根据本发明的蒸发器的立体图。
图2是表示图1的蒸发器中的制冷剂流动的示意图。
图3是图1的蒸发器的剖视图。
图4是图1的蒸发器的集水箱的剖视图。
图5是图1的蒸发器的前视图，其示出管的表面积。
图6是图1的蒸发器的前视图，其示出散热片的表面积。
图7是表示根据连通孔的表面积/隔室的截面积的热辐射量的图。
图8是表示芯部表面上的最大温度偏差与连通孔的表面积/隔室的截面积的关系的图。
图9是表示芯部表面上的热辐射和最大温度偏差与连通孔的数量的关系的图。
图10是表示制冷剂的压降量、空气的压降量以及热辐射量与散热片高度的关系的图。
图11是表示制冷剂的压降量、空气的压降量以及热辐射量与管的高度的关系的图。
图12是表示热辐射量与管的表面积/散热片的表面积的关系的图。
图13是表示空气的压降量与管的表面积/散热片的表面积的关系的图。
图14是表示热辐射量与连通孔的表面积/连通部的表面积的关系的图。
图15是表示芯部表面上的最大温度偏差与连通孔的表面积/连通部的表面积的关系的图。
图16是说明FPDM的视图。
图17是根据本发明的另一个蒸发器的视图。
图18是图17的蒸发器的剖视图。
主要元件的详细说明
10：第一集水箱 11：隔室
20：第二集水箱 30：入口管道
40：出口管道
50：折流板 60：芯部
61：管 62：散热片
70：连通部 71：连通孔
80：本发明的蒸发器
A1-A4：蒸发器的各区域
A70：连通部的表面积
A71：连通孔的表面积
A60：芯部的表面积
A61：管的表面积
A62：散热片的表面积
A11’：与第一集水箱的第一管排连通的隔室的截面积
Wcore：芯部的宽度 Hfin：散热片的高度
Htube：管的高度 Dfin：散热片的密度
【具体实施方式】
在下文中将参照附图详细描述本发明的实施方式。
图1是根据本发明的蒸发器80的立体图。本发明的蒸发器80包括：第一集水箱10和第二集水箱20，该第一集水箱10和第二集水箱20形成至少一个或者更多个隔室11，并且平行地布置成彼此分开一距离；芯部60，该芯部具有多个管61和多个散热片62，所述多个管的两端固定地布置在第一集水箱10和第二集水箱20处，以形成第一管排和第二管排，散热片62夹设在管61之间；以及入口管道30和出口管道40，入口管道30和出口管道40分别形成在第一集水箱10或者第二集水箱20的一侧。
另外，控制制冷剂流动的折流板50和具有连通第一管排和第二管排的连通孔71的连通部70设置在第一集水箱10或者第二集水箱20中。芯部60的宽度Wcore为20-35mm。
如图1所示，芯部60的宽度Wcore为管61和散热片62的侧面，并且表示热交换介质在其中流动的有效表面积的宽度。
如图1所示，当芯部60的宽度Wcore为20-35mm时，本发明可形成有4通流，并且本发明的特征在于改善热交换效率的尺寸范围，例如连通孔71的表面积A71、散热片62的表面积A62、管61的表面积A61、散热片62的密度Dfin等。首先，将描述蒸发器80中的制冷剂流动和本发明中使用的技术术语。
另外，如图17所示，本发明的蒸发器80可以形成有以下将描述的6通流。
图2是表示图1的蒸发器80中的制冷剂流动的示意图。本发明的蒸发器80形成有：第一区域A1和第二区域A2，该第一区域和第二区域彼此相邻并且与第一管排连通；以及第三区域A3和第四区域A4，该第三区域和第四区域彼此相邻并且与第二管排连通。
更详细的是，本发明的蒸发器80包括：第一区域A1，在该区域中，经由入口管道30引入第一集水箱10的制冷剂通过第一管排的管61流到第二集水箱20；第二区域A2，该第二区域与第一区域A1相邻，并且在该第二区域中，通过第一区域A1流到第二集水箱20的制冷剂通过第一管排的管61流向第一集水箱10；第三区域A3，在该第三区域中，通过第一集水箱10的连通部70流动的制冷剂通过第二管排的管61流向第二集水箱20；以及第四区域A4，在该第四区域中，通过第三区域A3流向第二集水箱20的制冷剂通过第二管排的管61流向第一集水箱10。制冷剂通过与第三区域A3相邻的第四区域A4排到出口管道40。
图3是图1的蒸发器80的剖视图。连通部70用作连接第二区域A2和第三区域A3的部分。如图3所示，连通部70的表面积A70是能够在其中形成连通孔71的部分的整个表面积。连通孔71的表面积A71是形成在连通部70处的孔的表面积。
并且，如图3所示，芯部60的表面积A60是在其中形成管61和散热片62的整个部分。图4是图1的蒸发器80的集水箱的剖视图，其中，用斜线表示的部分是与第一集水箱10的第一管排连通的隔室11的表面积A11’。
图5和图6是图1的蒸发器80的前视图，它们分别表示管61和散热片62的表面积A61和A62。
如图5所示，管61的表面积A61是当观看蒸发器80时其中形成管61的部分，如图6所示，散热片62的表面积A62是当成直角观看蒸发器80时其中形成散热片62的部分。
如图1和4所示构成本发明的蒸发器80。芯部60的宽度Wcore为20-35mm，连通孔71的表面积A71是与第一管排连通的第一集水箱10的隔室11的截面积A11’的70％-130％。
图7是表示热辐射量与连通孔的表面积A71/隔室的截面积A11’的关系的图，图8是表示芯部60表面上的最大温度偏差与连通孔的表面积A71/隔室的截面积A11’的关系的图，图7和图8表示在以下情形中的结果，即，在270-280mm宽×265mm长×35mm厚的蒸发器中，连通孔71的表面积A71改变，而与第一集水箱10的第一管排连通的隔室11的截面积A11’形成为固定。
如图7和图8所示，当连通孔71的表面积A71相对于隔室11的截面积A11’为70％-130％时，蒸发器80的热辐射量变为最大，蒸发器80的表面上的最大温度偏差变为最小。
在热辐射量低的情况下，由于蒸发器80的热交换效率变差，因此不能期望稳定的空调性能。并且由于蒸发器80表面上的最大温度偏差增大，穿过各部件的空气温度不同，因此难以为车中乘员提供舒适的温度。因此，为了提高热辐射量并减小最大温度偏差，本发明的蒸发器80构造成使得连通孔71的表面积A71为与第一管排连通的第一集水箱10的隔室11的截面积A11’的70％-130％。
图9是表示芯部60表面上的热辐射和最大温度偏差与连通孔71的数量的关系的图，其表示在连通孔71的数量从1变为3而连通孔71的整个表面积A71形成为固定的情况下的结果。
如图9所示，在连通孔71的数量变化而连通孔71的表面积A71不变化的情况下，随着连通孔71的数量增多，热辐射降低并且最大温度偏差增大。因此，在本发明的蒸发器80中，连通部70必须具有一个连通孔71。
如果连通孔71的数量增多，则连通孔71的表面积A71减小，并且连通孔71之间形成距离，因此随着对连通孔71产生影响的管61的数量等的变化而对制冷剂分布产生不利影响，。
图10是表示制冷剂的压降量、空气的压降量与热辐射量与散热片62的高度Hfin的关系的图，其中，当散热片62的高度Hfin根据各管61的高度Htube变化时，(a)表示制冷剂的压降量，(b)为空气的压降量，(c)为的热辐射量。
如图10所示，当散热片62的高度Hfin为4-7mm时，其表示制冷剂的压降量和空气的压降量合适，并且热辐射量高。
图11是表示制冷剂的压降量、空气的压降量和热辐射量与管61的高度Htube的关系的图，其中，当管61的高度Htube根据各散热片62的高度Hfin变化时，图11(a)表示制冷剂的压降量，图11(b)为空气的压降量，图11(c)为热辐射量。
如图11所示，当管61的高度Htube为2-3mm时，其表示制冷剂的压降量和空气的压降量合适，并且热辐射量高。
如图10和图11所示，优选的是，在本发明的蒸发器80中，散热片62的高度Hfin为4-7mm，管61的高度Htube为2-3mm。
同时，如图1至图4中所示形成的本发明的另一个蒸发器80的特征在于芯部60的宽度Wcore为20-35mm，芯部60中的管61的表面积A61为散热片62的表面积A62的30％-50％。
由于管61和散热片62分别形成制冷剂和空气的通路，因此，管61的表面积A61和散热片62的表面积A62对于制冷剂和空气的流动具有较大影响。更详细而言，如果管61的表面积A61增大，则管61中的制冷剂平滑流动，但是由于空气的压降量过度增大，则热辐射量降低，如果散热片62的表面积A62增大，则流动的空气平滑地流动，但是由于管61中的空间减小因此制冷剂的压降量过度增大，热辐射量降低。
通常，由于蒸发器80的整个尺寸预先确定，因此，本发明的蒸发器80适当地调节管61和散热片62的表面积，并且因此相对于散热片62的表面积A62设置管61的表面积A61的尺寸，以使热辐射量最大。
图12是表示热辐射量与管61的表面积A61/散热片62的表面积A62的关系的图，图13是表示空气压降量与管61的表面积A61/散热片62的表面积A62的关系的图。在图12和图13中，能够理解，当管61的表面积A61为散热片62的表面积A62的30％-50％时，热辐射量最大，并且空气的压降量得以适当地保持。
另外，优选的是，在蒸发器80中，连通孔71的表面积A71形成为是与第一管排连通的第一集水箱10的隔室11的截面积A11’的70-130％，散热片62的密度Dfin为60-78FPDM(每分米的散热片)，以根据所应用的制冷剂的量提高热辐射量。
这里，FPDM表示每10Cm的散热片数量。图16是用于解释FPDM的视图，其中，散热片62的密度Dfin为7FPDM。
空气的正确流动受到形成在散热片62的表面积A62上的散热片62的数量以及形成散热片62的整个表面积的影响。因此，在本发明的蒸发器80中，散热片62的密度Dfin为60-78FPDM，也就是说，每10Cm设置60-78个散热片。
在蒸发器80中，优选的是，连通孔71的表面积A71形成为是连通部70的表面积A70的5-30％。
图14是表示热辐射量与连通孔71的表面积A71/连通部70的表面积A70的关系的图，图15是表示芯部60的表面上的最大温度偏差与连通孔71的表面积A71/连通部70的表面积A70的关系的图，当连通孔71的表面积A71变化而连通部70的整个表面积设定为0.0018081m2且其余情况相同时，图14和图15分别表示芯部60的表面上的热辐射量和最大温度偏差。
参照图14，在连通孔71的表面积A71/连通部70的表面积A70超过40％的情况下，热辐射量急剧降低，并且在连通孔71的表面积A71/连通部70的表面积A70超过30％的情况下，芯部60的表面上的最大温度偏差快速增大。因此，为了防止热辐射量减少并且降低最大温度偏差，在本发明的蒸发器80中，连通孔71的表面积A71相对于连通部70的表面积A70为30％。
如上所述，本发明的蒸发器80提供使热辐射量最大、降低芯部60的最大温度偏差并且允许制冷剂和空气平滑流动、从而使热交换效率最大的尺寸范围。
另外，如图17和图18所示，本发明的蒸发器80可以形成为具有以下描述的6通流。图17中所示的本发明的蒸发器80包括：第一区域A1，在该第一区域中，经由入口管道30引入第一集水箱10的制冷剂通过第一管排的管61流到第二集水箱20；第二区域A2，该第二区域与第一区域A1相邻，并且在第二区域中，通过第一区域A1流到第二集水箱20的制冷剂通过第一管排的管61流到第一集水箱10；第三区域A3，该第三区域与第二区域A2相邻，并且在该第三区域中，通过第二区域A2流到第一集水箱10的制冷剂通过第一管排的管61流到第二集水箱20；第四区域A4，在该第四区域中，通过第二集水箱20的连通部70流动的制冷剂通过第二管排的管61流到第一集水箱10；第五区域A5，该第五区域与第四区域A4相邻，并且在该第五区域中，通过第四区域A4流到第一集水箱10的制冷剂通过第二管排的管61流到第二集水箱20；以及第六区域A6，该第六区域与第五区域A5相邻，并且在该第六区域中，通过第五区域A5流到第二集水箱20的制冷剂通过第二管排的管61流到第一集水箱10。然后，制冷剂通过出口管道40排出。
在该情形下，如图18所示，包含连通孔71的连通部70形成在第二集水箱20的一侧(图的右侧)处，以连通第三区域A3和第四区域A4，并且连通部70的表面积A70是在其中形成连通孔71的整个表面积，其在包括连通孔71的表面积A71的第二集水箱20中以斜线表示。
本领域的技术人员将认识到，前述说明中公开的概念和具体实施方式可被容易地用作修改或设计实现本发明相同目的的其他实施方式的基础。本领域的技术人员还将认识到，此类等同实施方式不脱离如所附权利要求所述的本发明的精神和范围。
工业应用性
根据本发明，可以提供使热辐射量最大、降低芯部的最大温度偏差并且允许制冷剂和空气平滑流动、从而使热交换效率最大的尺寸范围。