CN101634506A - 一种空调的换热器结构及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调的换热器结构及其实现方法，其换热器结构至少包括：若干U管，设置在一换热管模块中，用于输送制冷剂；其特征在于，所述U管依次连接形成多个换热管模块中的通道，并且，在所述换热管模块中连接所述若干U管，用于迎风面和背风面形成逆流换热层次。本发明空调的换热器结构及其实现方法由于采用了在迎风面和背风面分别设置的U管输送制冷剂，并且制冷剂的流动方向与待交换热量的空气流形成逆流换热，提高了制冷量和能效比。

Description

一种空调的换热器结构及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种空调器的实现技术，尤其涉及一种空调中换热器结构及其实现方法。

背景技术

空调的诞生到现在已有一百多的历史，它给人们带来了舒适安逸的工作、生活环境。

空调器的核心在于制冷系统，其由换热器、压缩机、冷凝器和毛细管四个主要部件组成。按照制冷循环工作的顺序，依次用管道连接成一个整体。系统工作时，蒸发器内的制冷剂吸收室内空气的热量而蒸发成为压力和温度均较低的蒸气，被压缩机吸入并压缩后，制冷剂的压力和温度均升高，然后排入冷凝器。制冷剂蒸气在冷凝器内通过放热给室外空气而冷凝成为压力较高的液体。制冷剂液体通过毛细管的节流，压力和温度均降低，再进入蒸发器蒸发，如此周而复始地循环工作，从而达到降低室内温度的目的。

每个换热单元的换热能力与风量成正比，风量越大的换热单元，换热效果也越好。由于换热器表面风量分布是不同的，如果把换热器划分成若干个换热单元，则每个换热单元的换热能力是不同的。每个换热单元的换热能力与风量成正比，风量越大的换热单元，换热效果也越好。另外，换热单元的换热能力与制冷剂的流量也成正比，单位时间内的制冷剂流量越大，换热单元的换热能力也就越好。所以，在流程布置优化设计时，要充分考虑风量分布的差异和合理利用风量分布的差异，使制冷剂在每个换热单元能得到合理的分配，充分发挥每个换热单元的换热能力，从而提高整个换热器的换热能力。

现有技术中空调器内的换热器有多种，对于翅片管换热器，本技术领域的人员长期以来一直致力于改善管外空气侧的翅片和管内结构(内螺纹形状)来增强换热，但在提产品的整机性能方面，已很难取得较大的突破。目前国内各空调企业，为改善换热器的换热性能，常用的简单办法是增大换热面积和增大风量来提高换热器的换热能力。但是作为一个产品，当换热器的加工尺寸定型后，即换热器的翅片形状、内螺纹形状与及有效的换热面积也就固定下来。单纯的通过提高风量来改善冷凝的换热性能，其程度相当有限，同时也会带来噪声偏大等质量问题。

因此，现有技术还有待于改进与发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空调的换热器结构及其实现方法，可以改善换热器的换热性能，从而可以提高制冷量，以及提高能效比。

本发明的技术方案如下：

一种空调的换热器结构，其至少包括：若干U管，设置在一换热管模块中，用于输送制冷剂；其中，所述U管依次连接形成多个换热管模块中的通道，并且，在所述换热管模块中连接所述若干U管，用于依迎风面和背风面形成逆流换热层次。

所述的换热器结构，其中，所述多个换热管模块设置为直排排列的四个，每一个通过分流毛细管连接所述U管形成独立换热区域。

所述的换热器结构，其中，所述换热管模块中的U管连接结构及与分流毛细管的连接为中心对称设置。

所述的换热器结构，其中，所述U管包括若干长U管和若干短U管。

所述的换热器结构，其中，所述多个换热管模块设置为扇形排列的三个，并通过分流毛细管连接所述U管形成独立的两个换热区域。

所述的换热器结构，其中，所述换热管模块之间设置有一跨管连接。

所述的换热器结构，其中，所述中间的换热管模块上设置有一T形三通，用于对制冷剂进行分流形成两个独立换热区域。

一种所述换热器结构的实现方法，其包括步骤如下：

A、将制冷剂沿换热管模块中的若干U管连接所形成的通道进行输送；

B、所述制冷剂从所述通道的背风面层次向迎风面层次方向输送，以形成逆流换热。

所述的实现方法，其中，所述换热管模块设置为四个，并且所述直排排列设置。

所述的实现方法，其中，所述换热管模块设置为三个，并且呈扇形分布设置。

本发明所提供的一种空调的换热器结构及其实现方法，由于采用了在迎风面和背风面分别设置的U管输送制冷剂，并且制冷剂的流动方向与待交换热量的空气流形成逆流换热，提高了制冷量和能效比。

附图说明

图1为本发明的换热器表面风量分布图；

图2为本发明的换热器另一表面风量分布类图；

图3为本发明的较佳实施方案一的冷凝器结构示意图；

图4为本发明的较佳实施方案一的制冷剂流程示意图；

图5是本发明较佳实施方案二的蒸发器结构示意图；

图6是本发明较佳实施方案二的制冷剂流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图将对本发明的各较佳实施例进行更为详细的描述。

本发明空调的换热器结构及其实现方法，如图1和图2所示，其换热器表面风量分布类型可设置为两种，如图1所示的为换热管模块为直排式分布，如图2所示的是换热管模块呈扇形围绕分布。

在如图1所示的直排式分布的换热管模块类型中，并排设置的多个风量分布区域中，两侧的风量分布区域111和风量分布区域114分别占总风量约30-35％；中间的风量分布区域112和风量分布区域113合计占总风量约30-35％，风量在换热器表面的分布是不均匀的。

由于本发明所述空调换热器结构中，冷凝器所用的是轴流风机，其产生的风压，在冷凝器上的分布是不均匀的。轴流风机在冷凝器表面产生的风压，中间最小，甚至是零；而两边最大，近似呈对称分布。所以，在冷凝器表面所形成的风量分布是不均匀的，中间风量最小，两边风量最大，可近似认为是呈对称分布。

所以在本发明的空调的换热器结构及其实现方法设计时，最优的方法就是把所述换热器的处理流程分为4个。每个流程的换热能力和所需要的制冷剂流量设置为不同，从而由分流毛细管来调节流程之间的制冷剂流分配，适配所述风量的大小不同分布。在风量越大的区域，在一定的U管数下，流量就越大，换热量就越大，本发明具体的流程设计方案请参见图3和图4所示。

本发明空调的换热器结构及其实现方法的第一较佳实施例中，其制冷剂流程，如图3和图4所示，具体说明如下：

本发明所述冷凝器结构如图3所示意的，其主要包括：第一短U管301，第二短U管302，第一分流毛细管303，第二分流毛细管304，第三分流毛细管305，第四分流毛细管306，第一输出总管307，输入总管308，第一输入管309，第二输入管310，长U管311，第三输入管312，第四输入管313。所述第一短U管301，第二短U管302，长U管311等设置在所述冷凝管模块中，分别与所述第一分流毛细管303，第二分流毛细管304，第三分流毛细管305，第四分流毛细管306，第一输出总管307，输入总管308，第一输入管309，第二输入管310，第三输入管312，第四输入管313等密闭管道连接，用于输送制冷剂。

本发明上述长U管311包括若干个，双排平行结构设置在所述换热管模块中。结合图4所示的本发明该第一较佳实施例另一角度示意图，本发明换热器结构中，所述换热管中制冷剂流动过程为：由输入总管308进入，第一输出总管307流出，并可形成四个流程过程，分别为：

制冷剂依次流经第一输入管309、第一背面U管419、第二背面U管420、第一短U管301、第二短U管302、第三背面U管403、第二分流毛细管304、第一输出总管307，此流动过程为第一流程；

制冷剂依次经过第二输入管310、第四背面U管418、第五背面U管417、第六背面U管416、第七背面U管405、第八背面U管404、第一分流毛细管303、第一输出总管307的流动过程，为第二流程；

制冷剂依次经过第三输入管312、第九背面U管413、第十背面U管414、第十一背面U管415、第十二背面U管406、第十三背面U管407、第四分流毛细管306、第一输出总管307的流动过程，为第三流程；

制冷剂依次经过第四输入管313、第十四背面U管412、第十五背面U管411、第十六背面U管410、第十七背面U管409、第十八背面U管408、第三分流毛细管305、第一输出总管307的流动过程为第四流程。

上述各U管的设置方式对本领域技术人员是可以通过图示的正侧面示意图理解其实现方式的，因此，在此不再赘述。所述制冷剂在第一流程流动时，在第一短U管301到所述第二短U管302到第三背面U管403的流动过程是在迎风面；在所述第一输入管309到第一背面U管419到第二背面U管420到第一短U管301的流程过程是在背风面。这样的设计是为保证制冷剂和空气之间流动为逆流换热，如图1所述的各风量分布区域中，迎风面首先开始与来风进行热交换，风在吹到背风面时，温度已经有所降低，而能与刚流入的制冷剂进行热交换，从而可以保证热交换的梯度，增大流程平均换热温差，提高制冷剂和空气之间的换热效率。

制冷剂在第二流程流动时，在第六背面U管416到第七背面U管405到第八背面U管404的流动过程为迎风面；在第二输入管310到第四背面U管418到第五背面U管417到第六背面U管416的流动过程为背风面。如前述工作原理，这样的设计保证了制冷剂和空气之间流动为逆流换热，增大了流程平均换热温差，提高了制冷剂和空气之间的换热效率。

制冷剂在第三流程流动时，在第十一背面U管415到第十二背面U管406到第十三背面U管407的流动过程为迎风面；在第三输入管312到第九背面U管413到第十背面U管414到第十一背面U管415为背风面。如前所述的工作原理，这样的设计保证了制冷剂和空气之间流动为逆流换热，增大了流程平均换热温差，提高了制冷剂和空气之间的换热效率。

制冷剂在第四流程流动时，在第十六背面U管410到第十七背面U管409到第十八背面U管408的流动过程为迎风面；在第四输入管313到第十四背面U管412到第十五背面U管411到第十六背面U管410的流动过程为背风面。如前所述原理，这样的设计保证了制冷剂和空气之间流动为逆流换热，增大了流程平均换热温差，提高了制冷剂和空气之间的换热效率。

由于本发明空调的换热器结构及其实现方法中，所述冷凝器表面风量的分布是不均匀的，所以在每个流程的换热能力和所需要的制冷剂流量是不同的，从而需要由第一分流毛细管303、第二分流毛细管304、第三分流毛细管305和第四分流毛细管306来调节流程之间的制冷剂流分配，可以通过对上述分流毛细管的管径或控制阀来控制所述制冷剂的流量分配。

本发明空调的换热器结构及其实现方法中，每个流程之间的制冷剂流量分配由流程表面的风量分布和U管的数量来决定，在风量越大的区域，U管数量就越多，制冷剂的流量就越大，这样换热量就越大，从而可以相应提高换热效率。

上述每个流程的制冷剂都是一进一出，制冷剂由背风面流向迎风面，使制冷剂和空气之间流动为逆流换热，由此可以增大流程平均换热温差，提高制冷剂和空气之间的换热效率。制冷剂由背风面流向迎风面时，第一流程和第三流程的形状呈∩型，第二流程和第四流程的形状∪型。第一流程和第四流程呈对称分布；第二流程和第三流程对称分布。

本发明该较佳实施例中，对冷凝器流程所采用的优化设计，充分考虑了风量在换热器上的分布情况，并相应预先决定每个流程的长U管的数量，实验表明，本发明空调的换热器结构及其实现方法对冷凝器换热性能实现了极大优化和改善，制冷量提高10％以上，能效比提高20％以上。

如图2所示，是本发明空调的换热器结构及其实现方法的第二较佳实施例，所述换热管模块设置为扇形分布状态，在换热器表面设置有三个风量分布类型121、122、123，其中，中间的风量分布区域122占总风量约55％，两侧的风量分布区域123占总风量约25％、风量分布区域121占总风量约20％。

本发明所述风量在换热表面的分布是不均匀的，但两侧的风量分布区域123和风量分布区域121所占总风量约大约相等，所以在本发明空调的换热器结构及其实现方法中进行流程设计时，可把风量分布区域122进行平均分配，在所述风量分布区域123和风量分布区域121的换热能力和所需要的制冷剂流量进行差异分布，由分流毛细管来调节，其具体的流程设计方案参见图5和图6所示。

如图5和图6所示本发明较佳实施例方案的制冷剂流程，其主要可应用于空调的蒸发器装置中，具体包括：

如图5所示，本发明空调的换热器结构及其实现方法中，所述蒸发器主要包括：第五输入管501、T形三通502、跨管503、第一输出管504、第五分流毛细管505、第二输出总管506、第六分流毛细管507、第二输出管508、第一U管509、感温套筒510。结合图6所示，以下可说明其各个管道之间的连接关系，各管道的实现为本领域技术人员所熟知，因此，不再具体赘述。

如图6所示，本发明空调的换热器结构及其实现方法中，制冷剂由所述第五输入管501进入，其基本包括两个流程。其中，制冷剂依次流经第五输入管501、T形三通502、第二U管615、第三U管614、第四U管613、第一U管509、第二输出管508、第六分流毛细管507、第二输出总管506为第五流程；制冷剂依次流经第五输入管501、T形三通502、第五U管603、跨管503、第六U管606、第七U管607、第一输出管504、第五分流毛细管505、第二输出总管506的过程为第六流程。

在上述第五和第六流程中，有共同的蒸发换热区域，该区域由第五输入管501、T形三通502流动经过的各U管组成，所述第五和第六流程通过所述T形三通502把共同的蒸发换热区域分流成为两个流程。

本发明空调的换热器结构及其实现方法中，制冷剂流动是先在蒸发表面风量分布最大的区域进行共同蒸发，然后再由T形三通502把共同的蒸发换热区域分流为第五流程和第六流程。

如图6所示，制冷剂在第五流程流动时，在第二U管615到第三U管614到第四U管613的流动过程为迎风面；在第四U管613到第一U管509到第二输出管508的流动过程为背风面。这样的设计是为保证制冷剂和空气之间的流动为逆流换热，以提高制冷剂和空气之间的换热效率。

制冷剂在第六流程流动时，在第五U管603到跨管503到第六U管606到第七U管607的流动过程在迎风面；在第七U管607到第一输出管504的流动过程在背风面。这样的设计目的是为保证制冷剂和空气之间流动为逆流换热，以提高制冷剂和空气之间的换热效率。

实验表明，本发明空调的换热器结构及其实现方法中，该第二较佳实施例对冷凝器的换热性能进行了优化和改善，其制冷量提高10％以上，能效比提高20％以上。

应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的描述较为具体，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1、一种空调的换热器结构，其至少包括：若干U管，设置在一换热管模块中，用于输送制冷剂；其特征在于，所述U管依次连接形成多个冷凝管模块中的通道，并且，在所述换热管模块中连接所述若干U管，用于迎风面和背风面形成逆流换热层次。

2、根据权利要求1所述的换热器结构，其特征在于，所述多个换热管模块设置为直排排列的四个，每一个通过分流毛细管连接所述U管形成独立换热区域。

3、根据权利要求2所述的换热器结构，其特征在于，所述换热管模块中的U管连接结构及与分流毛细管的连接为中心对称设置。

4、根据权利要求1至3任一所述的换热器结构，其特征在于，所述U管包括若干长U管和若干短U管。

5、根据权利要求1所述的换热器结构，其特征在于，所述多个换热管模块设置为扇形排列的三个，并通过分流毛细管连接所述U管形成独立的两个换热区域。

6、根据权利要求5所述的换热器结构，其特征在于，所述换热管模块之间设置有一跨管连接。

7、根据权利要求6所述的换热器结构，其特征在于，所述中间的换热管模块上设置有一T形三通，用于对制冷剂进行分流形成两个独立换热区域。

8、一种如权利要求1所述换热器结构的实现方法，其包括步骤如下：

A、将制冷剂沿换热通道的背风面层次向迎风面层次方向输送，以形成逆流换热。

9、根据权利要求8所述的实现方法，其特征在于，所述换热管模块设置为四个，并且所述直排排列设置。

10、根据权利要求8所述的实现方法，其特征在于，所述换热管模块设置为三个，并且呈扇形分布设置。

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