換熱器及空調設備的製作方法

2023-09-19 07:33:55 1

專利名稱：換熱器及空調設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及空調技術領域，特別涉及一種換熱器及空調設備。
背景技術：
隨著人們生活水平的提高，空調已成為人們生活的日用家電，各式各樣的空調已出現在人們的生活中。現有技術中空調的換熱器通常採用增大換熱面積或增大風量抑或同時增大換熱面積和風量來改善換熱性能，進而使製冷或制熱能效提高，採用上述三種方案雖然提高了換熱效果，且在一定程度上提高了製冷或制熱能效，但也存在以下不足1、通過增大換熱面積來改善換熱性能將需要增加散熱材料，所以提高了空調設備的製造成本；2、通過增大風量來改善換熱性能，將使得空調設備工作時的噪聲變大，而且所需的功率增大。

實用新型內容本實用新型的主要目的是提供一種換熱器，旨在解決因改善換熱性能而帶來的成本增加或噪聲變大的技術問題。本實用新型提供了一種換熱器，包括提供冷媒流動的管道，所述管道的內徑沿所述冷媒的流動方向遞減。優選地，所述管道包括若干依次連通的傳熱管，兩相鄰傳熱管通過接頭連通。本實用新型還提供了另一種換熱器，其包括若干內徑不相同的長U管，兩相鄰長U管通過接頭連通，所述若干長U管和接頭構成供冷媒流動的管道，其特徵在於，所述若干長U管沿以內徑依次遞減的方式排列連接，所述冷媒從內徑最大的長U管流向內徑最小的長U管。優選地，所述冷媒在所述管道內發生相變，由汽相到汽液兩相再到液相。本實用新型還提供了一種空調設備，包括依次連接的壓縮機、換熱器和節流裝置，所述換熱器包括用於供冷媒流動的管道，所述管道具有第一管道埠和第二管道埠，從第一管道埠到第二管道埠，所述管道的內徑逐漸變小，第一管道埠連接到壓縮機，第二管道埠連接到節流裝置。本實用新型還提供了另一種空調設備，其包括壓縮機、四通閥、第一換熱器、節流裝置、第二換熱器和儲液器，壓縮機、第一換熱器、第二換熱器和儲液器分別連接到四通閥的四個管口使空調設備通過四通閥切換到製冷或者制熱狀態，第一換熱器和第二換熱器通過節流裝置連接，儲液器連接壓縮機，其特徵在於，所述第一換熱器和第二換熱器分別包括若干內徑不相同的長U管，兩相鄰長U管通過接頭連通，所述若干長U管和接頭構成供冷媒流動的管道，所述第一換熱器和第二換熱器的內徑最大的長U管分別連接到所述四通閥的其中兩個管口，所述第一換熱器和第二換熱器的內徑最小的長U管分別連接到所述節流裝置的兩端，沿所述管道從四通閥側到節流裝置側，各所述長U管的內徑依次遞減。優選地,所述長U管的橫截面為圓形，內徑為5mnTl0mm。[0012]優選地，所述長U管的壁厚為0. 2mnT0. 75mm。優選地，所述換熱器包括若干翅片，所述翅片固定在所述長U管上，各翅片的厚度和寬度相同。冷媒在管道中流動時發生相變(汽化或液化)，冷媒發生相變後其體積及摩擦係數也隨之發生變化，使其流速及在流動中受到的阻力也發生變化，本實用新型換熱器根據這一現象將管道的內徑在沿其中冷媒的流動方向上遞增或遞減，達到逐漸增加流速及逐漸減少冷媒的流動損失的目的，不但降低了因冷媒在管道中流動受到阻カ而產生的噪聲，而且改善了管道和其中冷媒之間的換熱性能。相對現有技術中採用增大風量或增大換熱面積抑或同時增大換熱面積和風量來改善換熱性能的方式，本實用新型具有降低噪聲、節省成本的優點。

圖1為本實用新型實施例換熱器中傳熱管的布置圖；圖2為本實用新型實施例空調設備中包括兩組換熱器的示意圖；圖3為本實用新型實施例空調設備中包括三組換熱器的示意圖；圖4為本實用新型實施例空調設備的系統示意圖。本實用新型目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進ー步說明。
具體實施方式
應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。本實用新型的換熱器包括提供冷媒流動的管道，管道的內徑沿其中的冷媒流動方向遞增，具體時，當換熱器起蒸發作用時，管道的內徑沿其中的冷媒流動方向遞增；當換熱器起冷凝作用時，管道的內徑沿其中的冷媒流動方向遞減。在本實施例中，流動在管道中的冷媒在外部驅動カ的作用下會逐漸發生相變(汽化或液化)，冷媒發生相變後其體積及摩擦係數也隨之發生變化，使其流速及在流動中受到的阻カ也發生遞增或遞減，本實用新型換熱器根據這ー現象將管道的內徑在沿其中冷媒的流動方向上逐漸改變，達到逐漸增加流速及逐漸減少冷媒的流動損失的目的，不但降低了因冷媒在管道中流動受到阻カ而產生的噪聲，而且改善了管道和其中冷媒之間的換熱性能。相對現有技術中採用增大風量或增大換熱面積抑或同時增大換熱面積和風量來改善換熱性能的方式，本實用新型具有降低噪聲、節省成本的優點。在本實用新型一實施例中，本實用新型中的管道是圓形橫截面的管狀結構，可以為一體結構，通過折彎形成，此時為實現管道內徑遞增(或遞減)，可將管道做成錐形(喇叭狀)管道，使管道從入ロ向出ロ逐漸擴張(或者逐漸收縮)，根據需要其壁厚可以相等。當然一體結構的管道不限於為錐形，還可以是階梯形。一體結構的管道具有密封性能好，製造所需エ時少的優點。在本實用新型另ー實施例中，管道為分體結構，通過組裝形成。參照圖1，圖1為本實用新型實施例換熱器中傳熱管的布置圖。換熱器中管道包括若干傳熱管1，兩相鄰的傳熱管I通過ー個接頭2連通形成，即第一傳熱管11、第二傳熱管12、第三傳熱管13、第四傳熱管14和第五傳熱管15依次通過接頭2連接，形成供冷媒流動的管道。上述傳熱管I布置成兩排，第一傳熱管11和第二傳熱管12。具體地，傳熱管I為長U管，接頭2為彎頭(短U管、半圓管)，長U管和彎頭通過焊接的方式連接。分體結構的管道具有製造工藝簡單，成本低的優點。在具體實施例中，單根傳熱管的內徑可以呈遞增或遞減變化，連接相鄰兩根傳熱管的接頭的內徑可以相等或根據其所連接的兩根傳熱管的內徑遞增或遞減。單根傳熱管的內徑遞增或遞減可使其管道的內徑現實連續遞增或遞減，更好的適應冷媒在其中的相變。在另一具體實施例中，單根傳熱管的內徑相等，相鄰兩根傳熱管的內徑不相等，具體的，當換熱器起蒸發作用時，相鄰兩根傳熱管的內徑沿其中的冷媒流動方向遞增；當換熱器起冷凝作用時，相鄰兩根傳熱管的內徑沿其中的冷媒流動方向遞減。單根傳熱管的內徑相等便於製造，無需改變現有技術中生產傳熱管的設備和工藝。當換熱器起蒸發作用時，冷媒在傳熱管中的物理特性由液相到汽液兩相再到汽相，冷媒在液相時的摩擦係數小於冷媒在汽相時的摩擦係數，所以冷媒從液相到汽液兩相再到汽相時其受到的阻力也不斷增大，即冷媒流動損失不斷增大，換熱效率不斷降低。為了提高換熱器起蒸發作用時的換熱效率，可減少傳熱管中冷媒的流動損失，在本實用新型中通過逐漸改變傳熱管的內徑的方式實現。在本實用新型中，當換熱器起蒸發作用時，各傳熱管的內徑沿其中冷媒的流動方向依次增大，當冷媒由液相到汽液兩相再到汽相，其摩擦係數不斷增大時，冷媒的流道傳熱管的內徑也相應增大，達到逐漸減少冷媒的流動損失，提高換熱器的換熱效率的目的。例如參照圖1，冷媒從第一傳熱管11，經第二傳熱管12、第三傳熱管13和第四傳熱管14流至第五傳熱管15，第一傳熱管11的內徑D11 <第二傳熱管12的內徑D12 <第三傳熱管13的內徑D13 <第四傳熱管14的內徑D14 <第五傳熱管15的內徑D15，彎頭2通過焊接的方式將兩相鄰傳熱管I連接。由於兩相鄰傳熱管I的內徑存在差異，它們的外徑通常不相等，因此彎頭2在連接時需要匹配上述差異，例如彎頭2可以通過將其連接大內徑傳熱管I的埠進行擴口等方式適配兩相鄰傳熱管I之間的內徑差異。當換熱器起冷凝作用時，冷媒在傳熱管中的物理特性由汽相到汽液兩相再到液相，冷媒在液相時的體積小於冷媒在汽相時的體積，所以冷媒從汽相到汽液兩相再到液相時其流動速度不斷減小，即換熱效率不斷降低。為了提高換熱器起冷凝作用時的換熱效率，可提高傳熱管中冷媒的流動速度，在本實用新型中通過逐漸改變傳熱管的內徑的方式實現。在本實施例中，當換熱器起冷凝作用時，流道中冷媒的流道方向與換熱器起蒸發作用時相反，各傳熱管的內徑沿其中冷媒的流動方向逐漸減小，當冷媒體積減小時，冷媒的流道傳熱管的內徑也相應減小，達到逐漸提高冷媒的流動速度，提高換熱器的換熱效率的目的。例如參照圖1，冷媒從第五傳熱管15，經第四傳熱管14、第三傳熱管13和第二傳熱管12流至第一傳熱管 11，D11 < D12 < D13 < D14 < D150在本實用新型一實施例中，傳熱管為直管，連接相鄰兩根傳熱管的接頭為彎頭(短U管、半圓管)。傳熱管通過設置在兩側的邊板固定，傳熱管上安裝有若干翅片。在本實用新型另一實施例中，傳熱管為U型管，連接相鄰兩根傳熱管的接頭為直接頭。傳熱管通過設置在兩側的邊板固定，傳熱管上安裝有若干翅片。在本實用新型又一實施例中，傳熱管為U型管，連接相鄰兩根傳熱管的接頭為彎頭(短U管、半圓管)。傳熱管通過設置在兩側的邊板固定，傳熱管上安裝有若干翅片。[0032]在本實用新型一實施例中，翅片以柵欄的形式逐片按一定間隔安裝在傳熱管上，各翅片採用相同的厚度、寬度及衝縫方式。相同厚度、寬度及衝縫方式的翅片容易製造、成品合格率高且在使用過程中不易倒片。當然在其他實施例中，不限於換熱器中安裝在傳熱管上的若干翅片的厚度、寬度及衝縫方式相同，如可以是換熱器中安裝在傳熱管上的若干翅片的厚度相同，或者換熱器中安裝在傳熱管上的若干翅片的厚度和衝縫方式相同等。為了提高能效，本實用新型換熱器中傳熱管排列成兩排(如圖1所示)或三排，當然不限於將傳熱管排列成兩排或三排，傳熱管可排列成一排或四排等。在本實用新型的實施例中，當換熱器中傳熱管排列成至少兩排時，迎風側A的傳熱管I的管徑小於背風側B上與其位置對應的傳熱管的管徑，如圖1所示，D11 < D15, D12< D140在相同的風扇系統下，相對現有技術中迎風側A的傳熱管I的管徑和背風側B的傳熱管I的管徑相同的設置，本實用新型實施例迎風側A的傳熱管I的管徑小於背風側B的傳熱管I的管徑可減小風阻，具有通風效率高的優點，從而提高了傳熱管I與外部環境之間的換熱效率，同時也降低了因風阻而產生的噪聲。綜合考慮傳熱管中冷媒的流量、傳熱管的成本及換熱器的換熱效率，本實用新型中傳熱管I的內徑D滿足5mm≤D≤ 10mm。例如,可以設計傳熱管的最小內徑為5 mm,最大內徑為10 mm ;或者傳熱管的最小內徑為7mm,最大內徑為10 mm ;或者傳熱管的最小內徑為5mm,最大內徑為8mm。在具體實施例中,各傳熱管的壁厚相等,該壁厚為0.2mm~0.75 mm之間，兩相鄰傳熱管的內徑之差設計為傳熱管的壁厚，較佳為0.5mm。本實用新型的換熱器可作為蒸發器使用或者作為冷凝器使用。通過改善空氣側的換熱效率和傳熱管與製冷劑側的換熱效率，本實用新型的換熱器的綜合換熱效率可以提高20—30%,使噪聲降低l_2dB (A)，並且可使每個換熱模塊的成本降低5% —10%,對於家用空調設備，每個換熱器成本能夠降低20%-40%。本實用新型實施例還提供了一種空調設備，包括壓縮機、節流裝置和上述實施例中的換熱器，管道的兩端分別為第一管道埠和第二管道埠，從第一管道埠到第二管道埠，管道的內徑逐漸變小，換熱器中的管道內徑最大的第一管道埠連接到壓縮機，用於接收壓縮機排出的氣態冷媒或者將回流的液體冷媒輸送到壓縮機，換熱器中的管道內徑最小的第二管道埠連接到節流裝置，用於通過節流裝置使液體冷媒降壓節流。該節流裝置可以採用毛細管。本實施例的換熱器具有換熱效果好且成本低、噪聲小等優點。參照圖2和圖3，圖2為本實用新型實施例空調設備中包括兩組換熱器的示意圖，兩組換熱器按照一定角度設置，圖3為本實用新型實施例空調設備中包括三組換熱器的示意圖，三組換熱器按照一定角度設置。內徑小的傳熱管16設置在內徑大的傳熱管17的外側，內徑大的傳熱管17形成一負壓區域，有利於進一步提聞換熱效率。在本實用新型另一實施例中，為實現既可製冷又可制熱，如圖4所示，該空調設備包括壓縮機3、四通閥4、第一換熱器5、節流裝置6、第二換熱器7和儲液器8，四通閥4的四個管口分別連接壓縮機3、第一換熱器5、第二換熱器7和儲液器8，用於進行製冷劑換向，轉換製冷和制熱運行狀態；第一換熱器5和第二換熱器7通過節流裝置6連接，儲液器8連接壓縮機3。其中,對於第一換熱器6和第二換熱器7中供冷媒流動的管道,它們的結構基本相同，都是橫截面為圓形的管狀結構。管道兩端分別為第一管道埠和第二管道埠，從第一管道埠到第二管道埠，所述管道的內徑逐漸變小，第一換熱器和第二換熱器的第一管道端ロ通過相應的管路分別連接到四通閥的其中兩個管ロ，第一換熱器和第二換熱器的第二管道端ロ通過相應的管路分別連接到節流裝置，在本實施例中，第一換熱器和第二換熱器的第二管道端ロ分別連接到節流裝置的兩端。當管道由多根內徑不相同的長U管通過彎頭依次連接構成時，靠近四通閥側的長U管(即第一換熱器和第二換熱器通過相應的管路與四通閥連接的長U管)的內徑最大，靠近節流裝置側的長U管的內徑最小，沿管道從四通閥側到節流裝置側，各長U管的內徑依次遞減。各長U管的內徑為5mnTl0mm,長U管的壁厚為0. 2mnT0. 75mm。在本實施例中，節流裝置6採用毛細管，用於降壓節流。通過上述設計，本實用新型的空調設備可以較好地匹配冷媒在傳熱管中的相變特性，從而提高換熱器的換熱效率。空調設備進行製冷或者制熱運行時，冷媒在第一換熱器5和第二換熱器7中的狀態變化如前所述。以上所述僅為本實用新型的優選實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。
權利要求1.一種換熱器，包括提供冷媒流動的管道，其特徵在於，所述管道的內徑沿所述冷媒的流動方向遞減。
2.根據權利要求1所述的換熱器，其特徵在於，所述管道包括若干依次連通的傳熱管，兩相鄰傳熱管通過接頭連通。
3.一種換熱器，包括若干內徑不相同的長U管，兩相鄰長U管通過接頭連通，所述若干長U管和接頭構成供冷媒流動的管道，其特徵在於，所述若干長U管沿以內徑依次遞減的方式排列連接，所述冷媒從內徑最大的長U管流向內徑最小的長U管。
4.一種空調設備，包括依次連接的壓縮機、換熱器和節流裝置，其特徵在於，所述換熱器包括用於供冷媒流動的管道，所述管道具有第一管道埠和第二管道埠，從第一管道埠到第二管道埠，所述管道的內徑逐漸變小，第一管道埠連接到壓縮機，第二管道埠連接到節流裝置。
5.一種空調設備，包括壓縮機、四通閥、第一換熱器、節流裝置、第二換熱器和儲液器，壓縮機、第一換熱器、第二換熱器和儲液器分別連接到四通閥的四個管口使空調設備通過四通閥切換到製冷或者制熱狀態，第一換熱器和第二換熱器通過節流裝置連接，儲液器連接壓縮機，其特徵在於，所述第一換熱器和第二換熱器分別包括若干內徑不相同的長U管，兩相鄰長U管通過接頭連通，所述若干長U管和接頭構成供冷媒流動的管道，所述第一換熱器和第二換熱器的內徑最大的長U管分別連接到所述四通閥的其中兩個管口，所述第一換熱器和第二換熱器的內徑最小的長U管分別連接到所述節流裝置的兩端，沿所述管道從四通閥側到節流裝置側，各所述長U管的內徑依次遞減。
6.根據權利要求5所述的空調設備，其特徵在於，所述長U管的橫截面為圓形，內徑為5mn-10mm。
7.根據權利要求5所述的空調設備，其特徵在於，所述長U管的壁厚為0.2mn-0. 75mm。
8.根據權利要求5所述的空調設備，其特徵在於，所述換熱器包括若干翅片，所述翅片固定在所述長U管上，各翅片的厚度和寬度相同。
專利摘要本實用新型公開了換熱器及空調設備。一種換熱器，包括提供冷媒流動的管道，所述管道的內徑沿所述冷媒的流動方向遞減。冷媒在管道中流動時發生相變，冷媒發生相變後其體積及摩擦係數也隨之發生變化，使其流速及在流動中受到的阻力也發生變化，本實用新型根據這一現象將管道內徑在沿其中冷媒流動方向上遞增或遞減，達到逐漸增加流速及逐漸減少冷媒的流動損失的目的，不但降低了因冷媒在管道中流動受到阻力而產生的噪聲，而且改善了管道和其中冷媒之間的換熱性能。相對採用增大風量或增大換熱面積抑或同時增大換熱面積和風量來改善換熱性能的方式，本實用新型具有降低噪聲、節省成本的優點。
文檔編號F25B39/00GK202885344SQ20122026539
公開日2013年4月17日 申請日期2012年6月6日 優先權日2012年6月6日
發明者招偉 申請人:Tcl空調器(中山)有限公司