CN101963418A - 用于空调热泵的微通道换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于空调热泵的微通道换热器。所述换热器包括上部头管和下部头管，所述上部头管和所述下部头管相互平行；连接所述上部头管和所述下部头管的多个相互平行且隔开的扁管，所述扁管内部设有将所述上部头管和所述下部头管内部连通的开孔；设置在相邻所述扁管之间沿所述扁管长度方向上排列的多个翅片，所述翅片的分布密度从所述上部头管沿所述扁管的长度方向向着所述下部头管逐渐减小。根据本发明的换热器可以提高换热器的空气侧传热系数和减少空气侧的流动阻力，在制冷或制热工况中都可以使扁管表面的冷凝水受到的表面张力较小，不易停留在翅片缝隙中，从而减少风阻和影响换热，使冷凝水的排放得到改善，同时也能对结霜起到改善作用。

Description

用于空调热泵的微通道换热器

技术领域

本发明涉及空调的冷热交换技术，特别涉及一种空调热泵使用的微通道换热器。

背景技术

目前，热泵型空调是经常使用的一种冷暖空调。在夏季制冷时，空调在室内制冷，室外散热，而在冬季制热时，方向同夏季相反，即室内制热，室外制冷。空调通过热泵在不同环境之间进行冷热交换。比如在冬季，室外的空气、地面水、地下水等等就是低温热源，而室内空气就是高温热源，热泵式空调制热的作用就是把室外环境的热量输送到室内环境里。

参照图1所示，示出了现有技术中一种热泵的制热循环原理图。该热泵包括：蒸发器1、压缩机2、冷凝器3、膨胀阀4和四通换向阀C。该热泵制热的具体工作过程为：首先，低温低压的两相制冷剂(液相制冷剂和气相制冷剂的混合体)在蒸发器1内吸收低温物体的热量，蒸发成低温低压的气体制冷剂；接着，该低温低压气体制冷剂经压缩机2吸入后被压缩为高温高压的气体制冷剂；然后，将所述高温高压的气体制冷剂在冷凝器3中放热，将热能释放给高温环境，同时自身变为低温高压液体制冷剂；最后，该低温高压液体制冷剂在膨胀阀4中减压，变为低温低压的两相制冷剂，再次进入蒸发器1，重复上述循环的制热过程。上述的蒸发器1即为换热器。

热泵空调通过该四通换向阀C来改变工况模式。在夏季制冷工况下，室内换热器就是蒸发器1，室外热交换器就是冷凝器3。室内空气经过蒸发器1表面被冷却降温，达到使室内温度下降的目的，热量通过冷凝器3被输送到室外，通过循环空气带走。冬季供热的时候，用四通换向阀C切换，将热泵的吸气管和排气管的位置对换，进而使制冷剂的流向发生转换，此时，室内换热器就是冷凝器3，室外换热器就是蒸发器1。这样上述热泵可以在室外吸热向室内放热，实现制热的目的。

蒸发器1是输出冷量的设备，它的作用是使经膨胀阀4流入的制冷剂液体蒸发，以吸收被冷却物体的热量，达到制冷的目的。冷凝器3是输出热量的设备，从蒸发器1中吸收的热量连同压缩机2消耗功所转化的热量在冷凝器3中被冷却介质带走，达到制热的目的。蒸发器1和冷凝器3是空调热泵机组中进行热量交换的重要部分，其主要通过翅片管或由翅片管组成的微通道换热器进行热量的交换，因此，翅片管或由翅片管组成的微通道换热器性能的好坏将会直接影响到整个系统的性能。

图2所示出的为现有技术中的微通道换热器的结构示意图，如本领域技术人员所公知的，该微通道换热器包括：上部头管11和下部头管14，分别平行置于换热器的上下两端，上部头管11的一端是封闭的，另一端具有中心通孔作为制冷剂入口8，下部头管14的一端也是封闭的，另一端具有中心通孔作为制冷剂出口9。上部头管11和下部头管14也可以根据需要设定制冷剂流入流出的方向，即制冷剂也可以从下部头管14作为入口流入，再从上部头管11作为出口流出。图中所示的箭头示出了制冷剂流动的方向。在头管11和14的外壁的一侧沿头管轴线方向上具有间隔相等、均匀分布的开槽5，开槽5与头管11和的轴线方向垂直，并穿透管壁。在两个头管之间具有多片扁管6，连接上下头管11和14。沿扁管6的长度方向，在扁管6的内部均匀分布有相互平行的开孔(如图11a和11b所示)。将扁管6的两端分别插入头管11和14上相对应的开槽5中，使扁管6中的开孔与头管11和14的中心通孔连通，并将扁管6与头管11和14的连接处外表面钎焊在一起。这样，每相邻两片扁管6之间间隔相等，并相互平行，将两个头管11和14连接在一起。在制冷循环中，制冷剂就可以通过上部头管的制冷剂入口8进入上部头管11，通过扁管6内部的开孔传输至下部头管14，并通过下部头管14的制冷剂出口9排出换热器。沿扁管6的长度方向设置有多个首尾交替相接的翅片7，构成波浪形的翅片组，翅片的分布间隔均匀，并通过钎焊将翅片7固定在扁管6上。翅片7用来增加空气侧的换热面积，从而提高换热量。

在图2所示的换热器作为冷凝器工作时，压缩机排出的高温高压制冷剂气体从制冷剂入口8进入换热器，流经上部头管11的中心通孔进入到各根扁管6中，制冷剂通过扁管6内部的开孔传输到另一侧的下部头管14。在传输过程中，制冷剂在扁管6中放热，通过扁管6和其上的多个翅片7散热，与相邻翅片7之间的隔间10中流经的低温空气进行热交换，放出的热量被低温空气带走，扁管6内的高温高压制冷剂则由气态被冷却为液态，经头管14的出口9流出换热器。

在实际的操作中，当热泵机组在冬季制热时，作为蒸发器1的室外换热器向外出冷风，由于蒸发温度较低，换热器的翅片7的表面温度也随之下降。如果表面温度低于零点温度，当外界空气流经换热器时，其所含的水分就会析出并附着于扁管6的表面形成冷凝水。尽管冷凝水受到重力和空气流动的推动作用，有向下排放的趋势，但是由于翅片7间隙过小，以及因残存焊剂的扁管6表面凹凸不平的原因，导致了冷凝水在表面张力的作用下，无法顺畅的排出换热器。当蒸发器1的蒸发温度低于0℃时，空气中析出的水分将会在蒸发器表面形成霜层。无论是积聚的冷凝水还是表面的霜层，都会直接降低换热器的空气侧传热系数，增加空气侧的流动阻力，恶化机组的性能，减小机组的供热能力。

鉴于上述问题，如何解决微通道换热器中出现的冷凝水和霜层现象，提高换热器的空气侧传热系数和减少空气侧的流动阻力已成为亟待解决的问题。

发明内容

在发明内容部分引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种可以提高换热器的空气侧传热系数和减少空气侧的流动阻力的换热器，所述换热器包括上部头管和下部头管，所述上部头管和所述下部头管相互平行；连接所述上部头管和所述下部头管的多个相互平行且隔开的扁管，所述扁管内部设有将所述上部头管和所述下部头管内部连通的开孔；设置在相邻所述扁管之间沿所述扁管长度方向上排列的多个翅片，所述翅片的分布密度从所述上部头管沿所述扁管的长度方向向着所述下部头管逐渐减小。

根据本发明的另一方面，还提供了一种用于空调热泵的微通道换热器，该换热器包括上部头管和下部头管，所述上部头管和所述下部头管相互平行，还包括位于所述上部头管和所述下部头管之间的中部头管，以及连接所述上部头管和所述中部头管的多个相互平行且隔开的第一组扁管，和连接所述下部头管和所述中部头管的多个相互平行且隔开的第二组扁管；所述第一组扁管内部设有将所述上部头管和所述中部头管内部连通的第一组开孔，所述第二组扁管内部也设有将所述下部头管和所述中部头管内部连通的第二组开孔；以及设置在相邻所述第一组扁管之间沿所述第一组扁管长度方向上排列的第一组翅片，和设置在相邻所述第二组扁管之间沿所述第二组扁管长度方向上排列的第二组翅片。

与现有技术相比，本发明是将现有技术中换热器中的翅片或扁管的密度、尺寸分布进行不同的排列，以及对扁管改装为上宽下窄的结构，不论在制冷或制热工况中，都可以使扁管表面的冷凝水受到的表面张力比较小，不易停留在翅片缝隙中，从而减少风阻和影响换热，使冷凝水的排放得到改善，同时也能对结霜起到改善作用。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1示出了现有技术中的热泵的制冷循环原理图；

图2示出了现有技术中的微通道换热器的结构示意图；

图3a示出了本发明的一种换热器的结构示意图；

图3b为图3a中I区和II区局部的翅片分布示意图；

图4a示出了本发明的第二种换热器的结构示意图；

图4b示出了图4a中的换热器在制冷时制冷剂的流动示意图；

图4c示出了图4a中的换热器在制热时制冷剂的流动示意图；

图4d示出了图4a中的换热器在化霜时制冷剂的流动示意图；

图5示出了图4a中部头管连接扁管的结构示意图；

图6示出了本发明的另一种换热器结构示意图；

图7示出了本发明I区和II区扁管在中部头管上另一种分布的示意图；

图8示出了本发明I区和II区的扁管在中部头管上再一种分布的示意图；

图9a和图9b示出了本发明的换热器中部头管上又一种扁管结构正视图和侧视图；

图10a和图10b示出了两种不同开孔孔径分布的扁管示意图；

图11a和图11b示出了翅片宽度不同时的正视图和侧视图；

图12a和图12b示出了翅片的两种结构示意图；

图13a和图13b示出了中部头管的正视图和附加该中部头管的换热器；

图14a和图14b示出了中部头管的另一正视图和附加该中部头管的换热器；

图15a和图15b示出了中部头管的第三种正视图和附加该中部头管的换热器。

附图标记说明

1：蒸发器       2：压缩机       3：冷凝器       4：膨胀阀

5，5’：开槽    6：扁管         7：翅片         8：制冷剂入口

9：出口         10：低温空气    11：上部头管    12：I区扁管

13：I区翅片     14：下部头管    15：II区翅片    16：中部头管

17：II区扁管    18：导流槽      C：四通换向阀

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。附图中，具有相同附图标记的部件表示相同或相近似的部件。

参考图3a和图3b所示，图3a示出了根据本发明的一种换热器的结构示意图，图3b为图3a中局部的翅片在I区和II区分布示意图。根据本实施例的换热器包括：上部头管11、平行于所述上部头管11的下部头管14、连接该上部头管11和下部头管14的多个隔开的平行扁管6，以及该扁管6上设置的多个隔开的翅片。与已有技术不同的是，本发明中翅片并非均匀分布在扁管6上，而是将翅片设置为分布密度不同的两个部分。如图3a所示，微通道换热器通过分割线A-A’被划分为I区(上部)和II区(下部)两部分，相应的，所述翅片7分为I区翅片13和II区翅片15。从图3b中可以看出，沿扁管6的长度方向，所述II区翅片15的翅片形成的波浪分布的间隙大于该I区翅片13分布的间隙。

具体地，在换热器中，将I区翅片13与II区翅片15的密度分布设置为不同，设置I区翅片13的密度大于II区翅片15的密度，且所述I区翅片13与II区翅片15安装在相同的扁管上。图3b中可以看出，II区翅片15分布较稀疏，例如，沿扁管6的长度方向大约16～20片/英寸，而I区翅片13则分布较密，例如，沿扁管6的长度方向上大约20～23片/英寸。在制热工况中，蒸发器工作时，产生的冷凝水由于重力的作用，会顺着扁管6向下滴落，因此换热器的下部会积聚比较多的冷凝水，由于下部即II区翅片15密度较小，翅片间隙比较大，使得冷凝水受到的表面张力比较小，不易停留在II区翅片15缝隙中，从而减少风阻和影响换热，使冷凝水的排放得到改善，同时也能对结霜起到改善作用。因此，上述结构的目的在于调整翅片的分布密度，将容易结霜部分的翅片密度调整得相对较小，使得该部分相对不易积聚冷凝水，从而减小结霜对换热的影响。所以，上述翅片的密度分布仅作为实例说明，并不限于上述范围。类似的，根据不同的工况、不同的换热器尺寸等条件，本领域技术人员可以根据上述实施方式显而易见地将换热器的翅片以类似的方式设置为三个或者更多不同密度的部分，翅片分布的密度沿着制冷剂从入口到出口流动的方向逐渐减小，以达到减小容易结霜部分的翅片密度，从而减小结霜对换热影响的目的。

参考图4a所示，示出了本发明的第二种换热器的结构示意图。该换热器包括：上部头管11、通过I区扁管12和中部头管16连接；中部头管16再通过II区扁管17和下部头管14连接。I区扁管12上设置有多个I区翅片13，II区扁管17上设置有多个II区翅片15。与现有技术中用在换热器一端的头管(图2中的头管11或14)不同的是，中部头管16的外壁两侧都有开槽5和5’，且相对的两个开槽5和5’沿中部头管16的轴线方向位置相对，并沿轴线对称排布。I区和II区扁管12、17分别设置在两侧的开槽中。图5示出了图4a中部头管16连接I区和II区扁管12和17的局部放大示意图。

图4a中的换热器在上部头管11和下部头管15之间设置了中部头管16，将换热器分成I区和II区，分别设有各自的扁管和翅片，通过中部头管16进行连接。该中部头管16的位置可以设在上部头管11和下部头管14之间，距离上部头管11一定间距处，该间距可以是上部头管11到下部头管14距离的二分之一处，也可以是上部头管11到下部头管14距离的三分之一处，位置依据换热器的需要自行设计。

图4a所示的换热器，可以改变制冷剂的进口A与出口C位置，达到改变制冷剂的流动方向，具体如图4b和图4c所示。

参照图4b所示，示出了图4a中的换热器在制冷时制冷剂的流动示意图。在换热器为制冷工况下，该换热器充当冷凝器时，高温高压的制冷剂气体从上部头管11的进口A进入换热器，依次经过上部头管11，I区扁管12，中部头管16，II区扁管17和下部头管14，然后通过出口C离开换热器。高温高压的制冷剂通过I区扁管12和II区扁管17时，通过I区翅片13和II区翅片15将制冷剂所带的热量排放到管外空气中，高温高压的制冷剂变为低温高压的液体，排出换热器。

参照图4c所示，示出了图4a中的换热器在制热时制冷剂的流动示意图。上述图4b所示的制冷工况下，作为冷凝器的换热器，将其入口管和出口管对调，即改变了制冷剂的流动方向，使其从制冷工况下的冷凝器变换为制热工况下的蒸发器，即如图4c所示的制热时制冷剂的流动示意图。在制热时，两相低压的制冷剂从下部头管14的入口C处进入换热器，依次经过下部头管14、II区扁管17，中部头管16，I区扁管12和上部头管11，最后通过出口A离开换热器。两相低压制冷剂通过I区扁管12和II区扁管17时，I区翅片13和II区翅片15吸收管外部空气中的热量，两相低压制冷剂蒸发成为低压制冷剂气体。

上述图4b和4c所示的两种工作情况下，由于制冷剂在经过中部头管16时被重新聚积，并再次分配到各根扁管中，因此制冷剂在此后流经的各根扁管中的分布比现有技术中的微通道蒸发器更加均匀，因而性能更佳。

参照图4d所示，示出了图4a中的换热器在化霜时制冷剂的流动示意图。当换热器在进行化霜时，高温高压制冷剂气体进入换热器，通过制冷剂本身放热，使换热器表面的结霜融化。如图4d所示，高温高压的制冷剂气体从上部头管11和中部头管16的A、B两个入口同时进入换热器，从A处进入的制冷剂经过上部头管11的分配后进入I区扁管12，通过扁管12外的I区翅片13与外界换热以后流入中部头管16，与从入口B进入的制冷剂流体在中部头管16中汇合后，再一起流经II区扁管17，此时通过扁管17外的II区翅片15与管外的空气进行换热，直至流入下部头管14，最后从C出口流出换热器。由于从B入口进入换热器的制冷剂温度与已经流经I区扁管12进行过热交换的制冷剂相比较高，因此当从B入口流入的制冷剂流入结霜严重的换热器下半部分，也就是II区扁管17时，可以大大提高化霜效果并缩短化霜周期。

如图6所示，为根据本发明的微通道换热器另一种改进的实施方式的结构示意图。

在该实施方式中，由中部头管16所分隔的换热器上部I区和下部II区的翅片13和15的结构完全相同，但是采用不同的翅片密度排列。如图所示，例如，上部I区的翅片13的密度为沿扁管的长度方向20～23片/英寸，下部II区的翅片15的密度为沿扁管的长度方向16～20/英寸。当该换热器充当热泵系统的蒸发器并有冷凝水产生时，由于重力的作用，冷凝水会顺着扁管向下滴落，因此换热器的下部会积聚比较多的冷凝水，从而影响增加风阻和影响换热，并引起结霜情况的恶化。采用变化翅片密度的结构后，下部II区由于翅片间隙比较大，冷凝水在受到的表面张力比较小，不易停留在翅片缝隙中，从而使冷凝水的排放得到改善，同时也能对结霜起到改善作用。

在上述实施例的换热器中，由于换热器上下两部分的扁管和翅片相互独立，因此可以采取不同的形式和搭配，即不同的扁管和不同的翅片搭配，以提高性能和满足不同的需求。

参照图7所示，示出了本发明的换热器中的I区扁管12和II区扁管17的第二种分布示意图。换热器I区扁管12和II区扁管17结构完全相同，I区的扁管12中相邻扁管之间的距离与II区扁管17中相邻扁管之间的距离也相同。与图5所示的头管及扁管设置不同的是，在本实施例中，中部头管16两侧的开槽5和5’错列排布，即错位排列。如图7所示，中部头管16两侧的开槽5和5’沿中部头管16轴线方向的位置不同，交错分布。这种设计的优点在于当制冷剂从I区扁管12流入中部头管16时，会在中部头管16中经过汇流，再分流至II区各个扁管17中，而不是直接喷入II区扁管17中，从而使制冷剂在I区和II区的扁管中分配更均匀。图7仅为了说明I区和II区扁管在中部头管16轴线方向交错的位置，I区和II区扁管交错排列的位置不限于图7所示出的扁管的排列方式，只要彼此错开即可。

参考图8所示，示出了本发明的换热器中的I区扁管12和II区扁管17的第三种分布示意图。在该实施例中，I区扁管12和II区扁管17采用不同间距排列，II区扁管17中相邻扁管的间距大于I区扁管12中相邻扁管的间距，II区扁管17的间距与I区扁管12间距的比例在1.2～2范围内变化。这种排列方式通过增加II区扁管17的间距即增大了扁管间的间隙，从而改善制热时换热器下部的冷凝水排水性能，是冷凝水有更大的空间排放出去。

参考图9a和图9b所示，示出了本发明的换热器中的I区扁管12和II区扁管17的第四种分布结构示意图。在该实施方式中，换热器的扁管采用上宽下窄设计，如图9a所示，I区扁管12和II区扁管17采用不同的宽度，即I区采用的扁管12的宽度大于II区扁管17的宽度。例如，I区采用的扁管12的宽度为25毫米，II区扁管17宽度为18毫米；或者I区扁管宽度12为18毫米，而II区扁管17宽度为12毫米。图9b为图9a所示扁管分布侧视示意图的立体图。该扁管宽度的变化，使得换热器在运行制冷工况时，由于II区扁管17宽度的减小，引起II区扁管17内部制冷剂流通面积的减小，使II区扁管17内的制冷剂流速提高，从而使II区扁管17的换热性能得到提高。

当换热器运行制热工况时，冷凝水一般主要集中在下部即II区，因此现有技术中换热器的下部会具有较大的空气阻力，流经的空气会很少，换热性能比较差，而当本实施例中换热器的下部(即II区)采用较窄的扁管后，本身结构所造成的空气阻力较上部会有所降低，从而使流经换热器外表面的空气增加，使换热器表面的空气流速分布更加均匀，提高了换热性能，同时，换热器下部空气流速的提高，又加速了冷凝水的排放速度。

图10a和图10b示出了根据本发明的换热器中的I区扁管12和II区扁管17具有不同宽度的翅片的示意图。在该实施方式中，I区翅片13采用的翅片宽度大于II区翅片15的宽度。这里所述的翅片宽度是如图所示的在与扁管长度方向相互垂直的方向上的横向宽度W。例如，I区翅片13采用的翅片宽度可为25毫米，II区翅片15的宽度为18毫米，或者I区翅片13采用的宽度18毫米，而II区翅片15采用宽度为12毫米的翅片。翅片的宽度可以与相邻扁管的间隔距离一致，也可以不相同。这样II区翅片之间间距的增大可以使II区的冷凝水能够顺利流出，而不是凝聚在II区翅片上，进一步提高了换热器的换热性能。

除了如上所述的通过调节扁管和翅片的排列来调节制冷剂在换热器内流速的方法，本发明还提供了通过调节扁管内的开孔结构和大小来改变制冷剂的流速。参考图11a和图11b所示，示出了具有两种不同开孔类型的扁管结构示意图。图11a所示的扁管采用较大的孔径，例如，可以用作换热器的I区扁管12；图11b所示的扁管采用和图11a所示相比较小的孔径，例如，可以用作换热器的II区扁管17。扁管开孔的形式可以为圆形、矩形、方形或其他本领域技术人员熟知的任何形式的孔。当换热器采用图11a所示的扁管作为I区扁管12，采用图11b所示的扁管作为II区扁管17时，运行制冷工况下，II区扁管17内主要为制冷剂液体，使用相对于I区扁管12孔径更小的开孔，可以使得II区扁管17内的制冷剂流速提高，从而使换热性能得到提高。

当换热器运行制热工况时，II区扁管17中充满了气液两相的制冷剂，其体积流量比较小，因此孔径较小的扁管有利于提高制冷剂流速，从而提高液相和气相混合区的换热系数；而当制冷剂进入I区扁管12时，主要组成已经变为气相，体积流量比两相时大了很多，且上部采用大孔径设计可以有效的降低制冷剂流过扁管时的压降。

根据本发明，还可以通过改变翅片本身的结构来调节换热器的换热性能。参考图12a和12b，示出了两种翅片的结构示意图。图12a所示的翅片7的表面是光滑的，而图12b所示的翅片7的表面开有多个窗口，例如百叶窗的形式。相对于图12a所示的表面光滑的翅片，图12b中的开窗式翅片因为具有更大的有效换热面积，因此换热能力更强。可以通过在换热器的I区和II区采用不同类型的翅片来调节换热器的换热性能。例如，在I区翅片12选择使用常见的如图12b所示的开窗式翅片，而在II区翅片17选择使用如图12a所示的光翅片。开窗式翅片还可以通过调节开窗的角度来调节换热性能。开窗的角度越大，有效的换热面积越大；开窗的角度越小，有效的换热面积越小，当开窗角度减小到0°时，则相当于图2a所示的光滑翅片。例如，I区翅片12可以采用图12b中开窗角度大、换热性能高的翅片，II区翅片17采用图12b中开窗角度小的翅片，从而改善冷凝水排水性能和结霜性能。其中，所述开窗式翅片的开窗角度变换范围为0°-90°。本领域技术人员也可以理解的是，这里所示的百叶窗形式只是示例，也可以采用其他形式的开窗来实现调节换热器换热性能。

通过以上实施方式的说明，本领域技术人员可以很容易地对上述实施方式进行改变，例如上部和下部区域使用两种或者多种不同类型的翅片，或者将II区的相邻翅片之间的间距设置成大于I区相邻翅片之间的间距，以提高换热器的换热性能。

13a和13b分别示出了根据本发明的另外一种换热器的结构。图13a为换热器的侧视图，图13b为该换热器的立体图。如图所示，换热器的中部头管16的两侧在与扁管的长度方向相垂直的方向上分别具有向外延伸的片状导流槽18。从图13b中可以看出，导流槽18具有一定宽度，为片状结构，与中部头管16轴向大致平行的方向延伸，其结构类似于房屋的屋檐。由于换热器运行制热工况时，冷凝水会顺着上部的I区扁管12垂直向下流动，导致换热器下部(即II区)积聚比较多的冷凝水，因此将中部头管16设计成如图13a所示的带导流槽18的特殊结构，它可以将上部I区扁管12流下来的冷凝水积聚在其上，并引导换冷凝水顺畅排出。

图14a和14b示出了另一种带有导流槽18的中部头管16的换热器结构，其中图14a为换热器的侧视图，图14b为换热器的正视图。与上述图13a所示的换热器的不同之处在于，中部头管16的导流槽18不是水平放置，即不平行于中部头管16的轴向方向，而是相对于该轴向方向有一定的倾斜度，倾斜角度通常在0到15°之间，从而使冷凝水无法积聚在中部头管16上，而是会因重力的作用向下顺畅排出，因而起到了导流的作用。

参考图15a和15b，示出了又一种具有导流结构的中部头管16的换热器，其中图15a为换热器的侧视图，图15b为换热器的正视图。如图15b所示，根据该实施方式的中部头管16相对于上部头管12和下部头管的轴向方向倾斜有一定角度，倾斜角度一般在0到15°之间。中部头管16同样具有导流槽18，导流槽18设置为与中部头管16的轴线方向大致平行延伸。根据该实施例的这种配置，可以使换热器上部排出的冷凝水，在中部头管16上汇聚后，受重力作用，顺着倾斜的导流槽排出。

通过以上的说明，本发明的换热器可以有多种变化，例如可以采用不同数量的分区，每个分区采用不同的翅片密度、扁管宽度、扁管数量、扁管间距、以及具有不同形式开孔的扁管结构，在每一种变化中，还可以采用不同的翅片类型，例如光滑表面的翅片或表面带有开窗的翅片等，采用两种换热性能不相同的翅片配合使用在不同区域的换热器上，都可以实现本发明换热器下部区域减少冷凝水聚集的效果。本发明中的扁管、翅片可以为传统的铝合金材料制成，翅片与扁管、扁管与头管之间的链接可以采用钎焊、高频焊接等工艺。

本实施例中的微通道换热器是一种全部采用铝合金材料制成的高效新型换热器，与传统的翅片管换热器相比，根据本发明改进的微通道换热器的性能平均可以提高约30％左右，机组制冷剂的充注量平均可减少30％左右，换热器全部由一种材料铝经过钎焊所制成，不但易于回收，而且避免了电位腐蚀，因此能够保证换热器更长期高效的使用。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内，此外，本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (27)

1.一种用于空调热泵的微通道换热器，所述换热器包括，上部头管(11)、下部头管(14)，所述上部头管(11)和所述下部头管(14)相互平行；连接所述上部头管(11)和所述下部头管(14)的多个相互平行且隔开的扁管(6)，所述扁管(6)内部设有将所述上部头管(11)和所述下部头管(14)内部连通的开孔；设置在相邻所述扁管(6)之间沿所述扁管(6)长度方向上排列的多个翅片(13，15)，其特征在于，所述翅片(13，15)的分布密度从所述上部头管(14)沿所述扁管(6)的长度方向向着所述下部头管(14)逐渐减小。

2.如权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于所述翅片(13、15)沿所述扁管的长度方向彼此首尾相接呈波浪状排列。

3.如权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于所述翅片(13、15)根据分布密度的不同可分为至少两个区域(I，II)，所述至少两个区域(I，II)从所述上部头管(14)沿所述扁管(6)的长度方向向着所述下部头管(14)密度逐渐减小。

4.如权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于所述翅片(13、15)沿所述扁管(6)的长度方向的分布密度范围为大约16～23片/英寸。

5.一种用于空调热泵的微通道换热器，该换热器包括，上部头管(11)、下部头管(14)，所述上部头管(11)和所述下部头管(14)相互平行，还包括中部头管(16)，位于所述上部头管(11)和所述下部头管(14)之间，以及连接所述上部头管(11)和所述中部头管(16)的多个相互平行且隔开的第一组扁管(12)，和连接所述下部头管(14)和所述中部头管(16)的多个相互平行且隔开的第二组扁管(17)；所述第一组扁管(12)内部设有将所述上部头管(11)和所述中部头管(16)内部连通的第一组开孔，所述第二组扁管(17)内部也设有将所述下部头管(14)和所述中部头管(16)内部连通的第二组开孔；以及设置在相邻所述第一组扁管(12)之间沿所述第一组扁管(12)长度方向上排列的第一组翅片(13)，和设置在相邻所述第二组扁管(17)之间沿所述第二组扁管(17)长度方向上排列的第二组翅片(15)。

6.如权利要求5所述的微通道换热器，其特征在于所述中部头管(16)距所述上部头管(11)的距离为所述上部头管(11)到所述下部头管(14)间距的二分之一或三分之一。

7.如权利要求5所述的微通道换热器，其特征在于当所述换热器工作在制冷工况时，制冷剂从所述上部头管(11)进入所述换热器，并依次经过所述第一组扁管(12)、所述中部头管(16)和所述第二组扁管(17)从所述下部头管(14)排出。

8.如权利要求5所述的微通道换热器，其特征在于当所述换热器工作在制热工况时，制冷剂从所述下部头管(14)进入所述换热器，并依次经过所述第二组扁管(17)、所述中部头管(16)和所述第一组扁管(12)从所述上部头管(11)排出。

9.如权利要求5所述的微通道换热器，其特征在于当所述换热器工作在化霜工况时，制冷剂从所述上部头管(11)和所述中部头管(16)同时进入所述换热器，在所述中部头管(16)中汇合后经所述第二组扁管(17)从所述下部头管(14)排出。

10.如权利要求5所述的微通道换热器，其特征在于所述第一组翅片(13)的分布密度大于所述第二组翅片(15)的分布密度。

11.如权利要求10所述的微通道换热器，其特征在于所述第一组翅片(13)和所述第二组翅片(15)分别沿所述第一组扁管(12)和所述第二组扁管(17)的长度方向的分布密度范围为大约16～23片/英寸。

12.如权利要求5所述的微通道换热器，其特征在于所述第一组扁管(12)和所述第二组扁管(17)交错排列在所述中部头管(16)的两侧。

13.如权利要求5所述的微通道换热器，其特征在于所述第一组扁管(12)中相邻扁管之间的间距小于所述第二组扁管(17)中相邻扁管之间的间距。

14.如权利要求5所述的微通道换热器，其特征在于所述第一组扁管(12)在垂直于其扁管长度方向上的宽度大于所述第二组扁管(17)在垂直于其扁管长度方向上的宽度。

15.如权利要求5所述的微通道换热器，其特征在于所述第一组翅片(13)在垂直于所述扁管长度方向上的宽度大于所述第二组翅片(15)在垂直于所述扁管长度方向上的宽度。

16.如权利要求5所述的微通道换热器，其特征在于所述第一组开孔的孔径大于所述第二组开孔的孔径。

17.如权利要求5所述的微通道换热器，其特征在于所述第一组开孔和所述第二组开孔的形状为圆形、矩形或方形。

18.如权利要求5所述的微通道换热器，其特征在于所述第一组翅片(13)和所述第二组翅片(17)的表面为光滑的或设置有多个开窗。

19.如权利要求18所述的微通道换热器，其特征在于所述第一组翅片(13)的表面设置有多个开窗，所述第二组翅片(17)的表面为光滑的。

20.如权利要求18所述的微通道换热器，其特征在于所述翅片上设置的所述开窗的角度范围为0°至90°。

21.如权利要求18所述的微通道换热器，其特征在于所述第一组翅片(13)和所述第二组翅片(17)上均设置有多个开窗，所述第一组翅片(13)上设置的开窗角度大于所述第二组翅片(17)上设置的开窗角度。

22.如权利要求5所述的微通道换热器，其特征在于所述中部头管(16)的两侧在与所述第一组扁管(12)的长度方向垂直的方向上分别设置有向外延伸的导流槽(18)。

23.如权利要求22所述的微通道换热器，其特征在于所述导流槽(18)沿与所述中部头管(16)的轴向大致平行的方向延伸。

24.如权利要求23所述的微通道换热器，其特征在于所述导流槽(18)的长度方向平行于所述上部头管(11)或相对于所述上部头管(11)倾斜一定的角度。

25.如权利要求22所述的微通道换热器，其特征在于所述导流槽(18)相对于与所述中部头管(16)的轴向倾斜一定的角度延伸。

26.如权利要求1或5所述的微通道换热器，其特征在于所述微通道换热器由铝合金材料制成。

27.如权利要求1或5所述的微通道换热器，其特征在于所述翅片与所述扁管以及所述扁管与所述上部头管、中部头管或下部头管之间通过钎焊或高频焊接工艺连接。

Images