CN100523696C - 热泵用换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开的热泵用换热器包括水平设置的集流管、垂直设置在集流管之间的与集流管连通的扁平管、及横向插设在集流管之间的翅片。翅片包括多个单元散热片，各单元散热片位于扁平管之间，每个单元散热片包括若干交错突出的拱形桥片、设置在拱形桥片两侧与各桥片端部连接的两导流片、设置在导流片前端边缘处的阻水凸纹、及设置在导流片前端的用于将冷凝水或融霜水向下排出的排流机构。本发明可以将冷凝水或融霜水及时排除，从而有效避免冷凝水或融霜水阻塞风道，减小了风阻。由于冷凝水或融霜水被及时排除，所以结霜量随之减小。此外，单元散热片表面向上交错突出的拱形桥片可以有效减小风阻，扰乱温度边界层，加强气流的混合，增强换热效果。

Description

热泵用换热器

技术领域

本发明涉及空调领域，尤其涉及一种使用扁平管的换热器。

背景技术

传统平行流换热器一般采用扁平管与波纹形散热片层叠放置的结构。这种换热器作为空气源热泵冷凝器使用时，制热化霜后的大量融霜水容易在散热片与散热片间形成的通道中积聚，无法排出，严重阻塞空气流道，增大空气流动阻力，同时容易使霜层越积越厚，甚至结冰，大大降低热泵性能。

传统平行流换热器的扁平管水平方向设置，作为蒸发器使用则有分液不均的通病。近期，出现一些经过改进的换热器，把扁平管竖直放置，而片型改进很少。当这种换热器在制冷工况运行时，蒸发器表面上析出的冷凝水将附着在蒸发器表面，并积聚于通道中，这样大大增加传热热阻，影响蒸发器的换热效率。同时，冷凝水由于无法及时排出，将阻塞空气流道，增大空气的流动阻力，进一步影响了蒸发器的换热效率，严重时冷凝水还有可能被吹入室内，导致蒸发器不可用。

综上所述，传统平行流换热器在作为冷凝器和蒸发器使用时均存在同样的问题：冷凝水或融霜水易粘附于翅片间堵塞风道，增加风阻；或在制冷剂管外表面附着，而附着在管表面上产生的热阻比附着在散热片上产生的热阻影响大，因此严重的降低换热器的换热效率。

美国专利6,964,296B2号公开了一种热泵用室外换热器，致力于解决冷凝水排除问题，其揭露的换热器存在一个严重的问题：由于换热器内侧风力较大，冷凝水滴容易被直接吹出换热器，而不是在重力的作用下向下排出。本案申请人在中国第200620067330.3号专利申请中提供了一种可以排除冷凝水的新型热泵用换热器，但该申请中揭露的技术在加工工艺上较难实现。

另外，上述现有技术在考虑冷凝水排除问题的同时，却忽略了在片型上的具体改进，以进一步增强换热效果，达到高效节能的目的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足和缺陷，提供一种热泵用换热器，可以使换热器上的冷凝水或融霜水及时排出，改变现有换热器冷凝水或融霜水排除不畅的状况，减小结霜量，防止结冰；并改进片型，避免在风力较大的情况下有冷凝水或融霜水溅出，同时减小风阻，增强换热效果，以达到高效节能的目的。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

一种热泵用换热器，包括水平设置的集流管、垂直设置在集流管之间的与集流管连通的扁平管、及横向插设在集流管之间的翅片，翅片包括多个单元散热片，各单元散热片位于扁平管与扁平管之间，其特征在于，每个单元散热片包括若干交错突出的拱形桥片、设置在拱形桥片两侧与各桥片端部连接的两导流片、设置在导流片前端边缘处的阻水凸纹、及设置在导流片前端的用于将冷凝水或融霜水向下排出的排流机构。

本发明提供的热泵用换热器既可以应用于蒸发器，又可以应用于冷凝器，并且制冷剂可以得到均匀分流。其中，拱形桥片上方形成的冷凝水或融霜水可以在表面张力作用下沿着桥片表面向两边流动，在单元散热片两边的导流片处聚合，然后在风力的推动作用下不断地向单元散热片前端流动，单元散热片前端设置的阻水凸纹可以抑制冷凝水或融霜水的溅出，设置在单元散热片前端的排流机构将冷凝水或融霜水顺利地排出冷凝器。本发明较现有技术的有益效果在于：可以将冷凝水或融霜水及时排除，从而有效避免冷凝水或融霜水阻塞风道，减小了风阻，由于冷凝水或融霜水被及时排除，所以结霜量随之减小；此外，单元散热片表面向上交错突出的拱形桥片可以有效减小风阻，扰乱温度边界层，加强气流的混合，增强换热效果。

附图说明

图1是本发明提供的热泵用换热器的主视图；

图2是实施例一提供的热泵用换热器的局部立体图；

图3是实施例一提供的热泵用换热器的局部俯视图；

图4是实施例一提供的热泵用换热器中的翅片的俯视图；

图5是实施例一提供的热泵用换热器中的翅片的侧视图；

图6是实施例一提供的热泵用换热器中的翅片的剖视图；

图7是图6的局部放大图；

图8是实施例二提供的热泵用换热器中的翅片的剖视图；

图9是实施例三提供的热泵用换热器中的翅片的俯视图；

图10是实施例三提供的热泵用换热器中的翅片的剖视图；

图11是实施例四提供的热泵用换热器中的翅片的俯视图；

图12是实施例四提供的热泵用换热器中的翅片的剖视图；

图13是实施例五提供的热泵用换热器中的翅片的俯视图；

图14是图13的局部放大图；

图15是实施例五提供的热泵用换热器中的翅片的侧视图；

图16是实施例五提供的热泵用换热器中的翅片的剖视图。

图中标号说明：

1.翅片，2.微通道，3.扁平管，5.阻水凸纹，6.排流片，7.拱形桥片，8.导流片，9.片距固定片，11.导流槽，12a.上集流管，12b.下集流管，S.冷凝水或融霜水流向，F.进风方向，Q、q1、q2、q3、q11、q12、q111、q112.空气流向。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的热泵用换热器包括上集流管12a、下集流管12b、若干扁平管3、及若干翅片1。所述上集流管12a、下集流管12b水平设置，扁平管3垂直接入上集流管12a与下集流管12b之间，与上集流管12a、下集流管12b固定连接，并彼此连通，多组翅片1横向插设在上集流管12a、下集流管12b之间，每一翅片包括多个单元散热片，各单元散热片位于扁平管与扁平管之间。

下面结合附图详细说明翅片的多个实施例。

实施例一

请结合参阅图2、图3、图4、图5、图6及图7，本实施例一中，每个单元散热片包括若干交错突出的拱形桥片7，拱形桥片两侧各设有导流片8，导流片8与各桥片的端部连接，使得拱形桥片上方形成的冷凝水或融霜水可以在表面张力作用下沿着桥片表面向两边流动，在单元散热片两边的导流片处聚合。导流片8前端边缘处设置有阻水凸纹5，导流片8前端还设置有用于将冷凝水或融霜水向下排出的排流片6，排流片6倾斜地设置在靠近阻水凸纹5的一开口处。如图4、5、6所示，排流片6为向下倾斜的凹片，边缘呈弧形。单元散热片具有片距固定片9，该片距固定片9的高度大于任一拱形桥片7及阻水凸纹5的高度。

下面，以实施例一提供的热泵用换热器作为蒸发器使用为例介绍其工作原理。

在制冷工况下，制冷剂经由下集流管12b分流进入扁平管3，温度较低的制冷剂在扁平管3的微通道2中流动，使扁平管3外壁面以及单元散热片表面温度被降低。当湿空气流经蒸发器时，与扁平管3的外表面以及散热片的表面进行热交换，并在表面上析出冷凝水，放出显热和潜热而被降温减湿。

在扁平管3表面上析出的冷凝水将靠重力作用沿着扁管向下流动，拱形桥片7表面上析出的冷凝水在表面张力和重力的作用下沿着拱形向导流片8流动(方向如图3、图4中箭头S所示)，然后在空气流剪切力作用下不断的向单元散热片1前端(换热器内侧)流动；一部分冷凝水在未到达阻水凸纹5之前自主的沿着排流片6表面向下流动排走，另一部分在风力的作用下继续向前流动，达到阻水凸纹5时被阻拦，又返流沿着排流片6的表面排走。

以上是冷凝水排除问题的解决方案，下面以该实例继续说明其增强换热效果的原理。实施例一中，拱形桥片7包括多组三个向上交错突出的拱形桥片(如图5、图6所示的7a、7b、7c为一组)。空气流Q从左侧进入(如图7所示，方向同图2中箭头F所示方向)，穿过单元散热片的表面，被左侧第一个桥片7a分成紊气流q1、q2和q3(如图6、7所示)，其中紊气流q1、q2分别从桥片7a的上、下侧流过，而紊气流q3只有在空气流Q经过片距固定片9处时才会产生；经过桥片7a上侧部分的气流q1被下一个桥片7b分割成两部分紊气流q11和q12，其中紊气流q11被桥片7c又分割成两部分紊气流q111和q112，紊气流q12流经桥片7b下侧与经过桥片7a下侧的紊气流q2进行充分混合，由此产生的气流再与流经桥片7c下侧的紊气流q112进行混合。从以上空气的流动情况来分析，各桥片向上交错突出的布置可以扰乱温度边界层，加强气流的混合，使其充分换热，增强换热效果。

因此，这种散热片结构可以改善传统的散热片结构中冷凝水在制冷剂管外表面附着的状况，可以避免冷凝水阻塞风道，减小风阻；另外，每个单元散热片表面为向上交错突出的拱形桥片，可以有效减小风阻，扰乱温度边界层，加强气流的混合，增强换热效果。

实施例一提供的热泵用换热器作为热泵用换热器使用时的工作原理如下：

在具备结霜条件的热泵制热运行中，进入除霜运行时，制冷剂在换热器中通过放热而冷凝；放出的热量使散热片表面的霜融化，融霜水的排出与冷凝水的排出原理相同(在转入制热前先启动风机)。由于融霜水可以顺利的排走，有效抑制下一个结霜周期霜层增厚，同时也解决了结冰的问题。制热与制冷运行时减小风阻的原理相同，同样可以扰乱温度边界层，加强气流的混合，增强换热效果。

实施例二

如图8所示，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，单元散热片的拱形桥片由多组包含有两个向上相互交错的拱形桥片7a和7b。

实施例三

如图9、图10所示，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，每个单元散热片的两导流片8的前端通过一平片连成一体，阻水凸纹5设置在平片及两导流片8的前端边缘处，排流片6倾斜地设置在靠近阻水凸纹5的一开口处。拱形桥片7上方的冷凝水在表面张力和重力的作用下向导流片8流动，遇到阻水凸纹5无法飞出换热器，而由排流片6处向下排走。

实施例四

如图11、图12所示，本实施例与实施例二的区别在于，本实施例中，每个单元散热片的排流片6呈平直形，且倾斜的方向与实施例二的相反。其工作原理同实施例一，此处不再赘述。

实施例五

如图13、图14、图15、图16所示，本实施例与实施例二的区别在于，本实施例中，每个单元散热片的前端设置了导流槽11和阻水凸纹5。所述导流槽11为导流片前端向下冲压形成的平稳凹陷，其深度小于两散热片之间的距离。其中，图中fe段设置为圆弧形，以便于各方向的冷凝水均匀导流；点g、点b为单元散热片平直部分与管壁的接触点，点d是单元散热片前端圆弧上的一点，即导流槽11的开口gbd弧段分成两部分，其中弧gb段与管壁接触，弧bd段与管壁非接触，以保证流入导流槽内的冷凝水从槽口流出，而不是溢出阻水凸纹5排走。图13中，L1为单元散热片与管壁接触部分的横向距离，即基点a与点b之间的距离；L2为扁管平直部分距基点a的距离，即基点a与点c之间的距离，设置L1<L2。

同样，在扁平管3表面上析出的冷凝水将靠重力作用沿着扁管向下流动，拱形桥片7表面上析出的冷凝水在表面张力和重力的作用下沿着拱形向单元散热片导流片8流动，然后在空气流剪切力作用下不断的向单元散热片前端(换热器内侧)流动，经过导流槽11的引流作用，在导流槽的开口处(bd段)排出；由于L1<L2，冷凝水从导流槽流出之后沿着管壁依靠重力作用排走。冷凝水沿着管壁排走可以避免冷凝水的飞溅，同时加快冷凝水的排除速度。

上述各实施例仅用以充分公开本发明的技术方案，对于本领域普通技术人员而言，基于本发明精神、未经创造性劳动的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。例如，单元散热片上的拱形桥片可以为若干个，若干个拱形桥片可以分为若干组，每组中包含若干个拱形桥片，且各组拱形桥片向上相互交错的方式可以为多种；另外，排流片的片型可以为多种，其倾斜设置的方向及角度也可以有多种形式，同样地，导流槽的形状可以为圆弧形或者条纹形；此外，单元散热片前端的形状可以是弧形的，平直的或者其他形状。

Claims (6)

1.一种热泵用换热器，包括水平设置的集流管、垂直设置在集流管之间的与集流管连通的扁平管、及横向插设在集流管之间的翅片，翅片包括多个单元散热片，各单元散热片位于扁平管与扁平管之间，其特征在于，每个单元散热片包括若干交错突出的拱形桥片、设置在拱形桥片两侧与各桥片端部连接的两导流片、设置在导流片前端边缘处的阻水凸纹、及设置在导流片前端的用于将冷凝水或融霜水向下排出的排流机构。

2.如权利要求1所述的热泵用换热器，其特征在于，所述若干拱形桥片包括多组三个向上相互交错突出的拱形桥片。

3.如权利要求1所述的热泵用换热器，其特征在于，所述若干拱形桥片包括多组两个向上相互交错突出的拱形桥片。

4.如权利要求1、2或3任意一项所述的热泵用换热器，其特征在于，所述排流机构为排流片，排流片倾斜设置在靠近阻水凸纹的一开口处。

5.如权利要求1、2或3任意一项所述的热泵用换热器，其特征在于，所述排流机构为分别成型在两导流片前端的两下凹导流槽，该导流槽具有一可向下排水的开口。

6.如权利要求1、2或3任意一项所述的热泵用换热器，其特征在于，所述翅片具有片间距离固定机构，该片间距离固定机构的高度大于任一拱形桥片及阻水凸纹的高度。

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