CN102012134B - 一种利于排水的换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利于排水的换热器。它包括上集流管和下集流管，竖向连接在上集流管和下集流管之间的多个扁管，在相邻扁管之间设有若干翅片，所述翅片包括交替设置且相互连接的若干工作段和连接段，所述工作段在风向方向设有外凸的凸檐。本发明由于在翅片的工作段上设置凸檐，特别是设置三角形的凸檐，凸檐的两侧可以把翅片工作段两边上的水引出到凸檐上，随着水的积聚成比较大的水滴滴落，当在凸檐中间采用凹陷的槽，可以把翅片工作段中部位置的水引出到凸檐上，聚积成比较大的水滴滴落。所以在翅片的风向方向上采用凸檐后，有利用排出冷凝水，从而可以使翅片工作段边缘的水层厚度减小，有利于与空气的换热和减小风阻。

Description

一种利于排水的换热器

技术领域：

本发明涉及一种换热器，尤其是涉及一种能够改善冷凝水排出性能的平行流换热器。

背景技术：

平行流换热器在用作蒸发器或热泵室外侧换热器时表面会产生冷凝水。为了能够提高换热器排出冷凝水的性能，通常使集流管水平设置且扁管垂直地安装在集流管之间，集流管之间设有翅片，翅片一般包括水平的工作段(也称直线段)和连接工作段的连接段，而换热一般是通过工作段来实现，所以一般所说的翅片主要是指翅片的工作段。正由于集流管位于上下两侧，中间的扁管之间采用的翅片上与空气换热的工作段往往是水平的，就会出现在边缘积水的情况；在翅片有冲缝的情况下，凝水会沿着冲缝从上面的翅片留到下面的翅片，可以实现排水。但是，位于上部的翅片的凝水最终排掉需要经过其下面的所有翅片，水在流动过程中影响了换热，并且会形成风阻。所以，生产商和用户都希望凝水产生后，尽快的脱离换热器，而不会再对换热和通风产生不利影响。尤其是平行流换热器倾斜布置，凝水的滴落方向与风的方向相反时，风吹水滴的力会阻碍水滴的下坠，翅片边缘的积水会越积越多，直到形成较大的水滴，其重力超过了风吹的阻力后，才会滴落。这种结构对换热器的换热能力和风道阻力都会产生非常不好的影响。

发明内容：

本发明要解决的技术问题在于部分克服上述现有技术的不足，提出一种具有凸檐结构，而有利于排出冷凝水的换热器。

本发明的技术方案为：一种利于排水的换热器，包括上集流管和下集流管，竖向连接在上集流管和下集流管之间的多个扁管，在相邻扁管之间设有若干翅片，其特征在于：所述翅片包括交替设置且相互连接的若干工作段和连接段，所述工作段在风向方向设有外凸的凸檐。

所述凸檐设置在翅片的出风口侧，并由翅片一体延伸而成。

所述凸檐相对于工作段弯折设置，凸檐与工作段的夹角120≤β＜180度；翅片工作状态下，凸檐的折弯方向向下。

所述凸檐为三角形，三角形的第一侧边与第二侧边的夹角α的范围为60≤α≤165。

所述凸檐的顶部为尖角或圆弧，凸檐相对于工作段所延伸的长度6范围为1.5至2.5mm。

作为本技术方案的进一步改进，所述凸檐与工作段连接位置的中间部位设有向凸檐顶部延伸的槽，所述槽的凹陷方向与凸檐的弯折方向一致。

作为本技术方案的更进一步改进，所述翅片的工作段与扁管之间的夹角为45≤θ≤90度。

所述翅片的工作段在水平面的投影在相邻两扁管边缘的连接线以内。

所述翅片的工作段的侧边至相邻两扁管边缘连接线的垂直距离为M＝1.5～3.0mm。

所述凸檐的侧边在工作段上的起点到扁管的距离为N＝1.2～3.0mm。

本发明由于在翅片的工作段上设置凸檐，特别是设置三角形的凸檐，凸檐的两侧可以把翅片工作段两边上的水引出到凸檐上，随着水的积聚成比较大的水滴滴落，当在凸檐中间采用凹陷的槽，可以把翅片工作段中部位置的水引出到凸檐上，聚积成比较大的水滴滴落。所以在翅片的风向方向上采用凸檐后，有利用排出冷凝水，从而可以使翅片工作段边缘的水层厚度减小，有利于与空气的换热和减小风阻。

附图说明：

图1为本发明实施例一中采用的换热器正视图；

图2为本发明实施例七中采用的换热器的立体图；

图3为本发明实施例八中采用的换热器的正视图；

图4为本发明实施例一中换热器A-A剖面图；

图5为本发明实施例五中换热器A-A剖面图；

图6为本发明实施例六中换热器A-A剖面图；

图7为图4中本发明实施例一中换热器B-B剖面图；

图8为本发明实施例一中水平翅片的展开图；

图9为本发明实施例二中具有圆弧顶部凸檐的翅片展开图；

图10为本发明实施例三中斜型翅片的展开图；

图11为本发明实施例四中翅片的展开图；

图12为本发明中各实施例的翅片与扁管边缘的夹角示意图；

图13为本发明实施例七中倾斜翅片的展开图；

图14为本发明实施例八中凸檐折弯的倾斜翅片的展开图；

图15为本发明采用菱形、梯形、波浪形、翅片时的结构示意图。

其中1为换热器；2为上集流管；3为下集流管；4为扁管；5为翅片；6为工作段；7为连接段；8为凸檐；9为凸檐的第一侧边起点；10为凸檐的第二侧边起点；11为凸檐的槽；12为顶部；13为圆弧；14为翅片第一侧的端点；15为翅片第二侧的端点；16为翅片冲缝；17为翅片冲缝边缘；18为槽的起点；19为槽的最凹点；20为向下折弯线；21为风向；其中：凸檐的伸出长度为6；凸檐第一、第二侧边的交角为α；凸檐向下折弯的夹角为β；工作段与扁管边的夹角为θ；翅片冲缝边缘与扁管的间距为L；翅片边缘与扁管边缘的距离为M；同侧的翅片端点与凸檐侧边的起点间距为N；第一工作段标记为I，第二工作段II与第一工作段相邻，并交替顺序排列。

具体实施方式：

实施例一：

本发明所涉及的平行流换热器可以应用于空调的室内、外机，作为冷媒换热器，用于制冷制热，由于本发明以优化平行流换热器排水为主要目的，所以在本专利中只讨论其作为蒸发器使用的情况，如图1所示，制热模式下，平板型的换热器1在室外机中竖直放置，在室外机风扇(图中未示出)的作用下，空气从换热器的一侧进入，从另一侧流出(即风向)，在图1中即为从纸面向外吹出的方向，实施例一中翅片工作段与扁管4的边缘的夹角为90度，即两者是垂直的，如图12中a的情况；当风从翅片之间吹过时，风向与翅片的方向相同，也是垂直于扁管边缘的。为了加强排水效果，本实施例中在翅片工作段沿风向21方向设有外凸的凸檐。该凸檐为三角形或近似三角形，也可以是圆缺。由于凸檐是在风向方向设置，因此凸檐既可以在翅片出风口侧设置，也可以在翅片进风口侧设置，优选的是在翅片出风口侧设置。换热器1包括布置在不同水平高度的两根集流管，即位于上部的上集流管2和位于下部的下集流管3，竖直设置在两集流管之间的多条平行设置的扁管4、位于相邻扁管之间的翅片5，其中，从局部放大图可以看出本实施例中翅片的正视图为矩形的波纹，波纹由工作段6和连接段7重复交替连接而成(图中由于投影的关系，凸檐8与工作段重叠，在同一条线上)。图4为图1中A-A处剖视图，其中可以看到矩形波纹翅片5的工作段的正视图，图中左右两侧为扁管4的剖视图，翅片工作段的进风口侧与扁管的边缘平齐，翅片工作段的出风口侧设有凸檐8，凸檐8的第一侧边起点9和凸檐的第二侧边起点10分别从相邻扁管的边缘开始，并从这两点向外延展出近三角形的凸檐8，凸檐的顶部为12，其中，凸檐的第一侧边起点9与翅片第一侧的端点14重合，凸檐的第二侧边起点10与翅片第二侧的端点15重合。凸檐的第一侧边起点9和顶部12之间为第一侧边；凸檐的第二侧边起点10和端角12之间为第二侧边，凸檐8的第一第二侧边的交角为α，该交角α的合适的范围为60≤α≤165度，在本实施例中凸檐8第一第二侧边的交角α为120度。当采用了凸檐8时，凝结在换热器翅片上的水滴就不会聚集在翅片工作段上，会聚集在靠近的凸檐的侧边上，并凝聚积累成较大的水滴，滑向凸檐的顶部12，并从凸檐的两侧侧边或者顶部12处滴落，而不会积聚在翅片的边缘处；其中一部分水滴从三角形凸檐面上直接凝聚成大的水滴从凸檐的顶部12处滴落。凸檐8的顶部12伸出翅片工作段5的长度为6，该6合适的范围在1.5mm至2.5mm，在本实施例中6等于2.1mm。当6较大时，虽会利于排水，但是也会增加风阻和增加生产成本。

图7为图4的B-B剖面图。由于是正视图，所以凸檐8仍然与翅片的工作段在同一个投影中，其中7为连接段，6为工作段，从剖面图中可以看到，本发明实施例一中采用的翅片为矩形翅片，而图中第一工作段I和第二工作段II交替的通过连接段7连接，成为连续的翅片。本发明公开的技术也可以方便的应用于附图15中所示的菱形、梯形、波浪形等不同形式的翅片中，虽然一部分水滴会沿着翅片的工作段从高的一侧流向低的一侧，由于凸檐设置在出风口侧，风向凸檐顶部的方向吹，还有一部分水滴会聚积在凸檐，形成较大的水滴滴落。特别是当菱形或梯形为沿风向向下倾斜的情况时，将更加有利于把翅片上的水滴从凸檐排出。

图7中的翅片经过横向的展开，可以得到图9本发明实施例一的矩形翅片展开图，其中8为凸檐，9为凸檐的第一侧起点，10为凸檐的第二侧起点，12为端角，工作段6与连接段7交替的相互连接，且工作段6可以分为I段工作段和II段工作段，I段工作段和II段工作段交替的通过连接段7连接，成为连续的翅片，如附图8所示。其折叠后可以得到图7中的翅片形式。

实施例二：

本发明实施例二与实施例一的区别如图9所示。在实施例一中，凸檐8的顶部12为尖角，而实施例二中，凸檐8的顶部12为圆弧13，从而形成一个近三角形的凸檐8，当圆弧13的弧度较大时，形成一个圆缺形的凸檐8。采用圆弧顶部13可以在加工过程中更易于加工，而且，产品的组装和运输过程中，不易割伤操作者。而采用圆弧顶部并不会明显影响水滴的凝聚和滴下。本实施例中翅片形状为波浪形。

实施例三：

本发明实施例三与实施例一的区别如图10所示。与实施例一的翅片展开图8比较，主要区别从实施例三中翅片展开图中可以看到在凸檐的第一侧起点9与凸檐的第二侧起点10之间形成向下折弯线20，即凸檐8相对于翅片的工作段有弯折。在图中第一工作段I和第二工作段II沿风向方向分别有剖线C-C和D-D，从下面的剖面图中可以看到，C-C剖面图中包括工作段水平的剖线，与凸檐8的剖线，两剖线之间形成凸檐向下折弯的夹角为β，该夹角β的合适的范围为120≤β＜180度；D-D剖面图中包括工作段水平的剖线，与凸檐8的剖线，两剖线之间形成凸檐向上折弯的夹角也为β。从图中可以看到，第一工作段I和第二工作段II折弯角度β相同，但是折弯的方向却相反。由于装配在换热器上时，翅片的第一工作段I、第二工作段II与连接段7交替折叠，因此在工作状态下，凸檐8相对于翅片的弯折状态是一致的。在生产时，以换热器竖直放置时水滴滴落的方向为其中第一工作段I(或第二工作段II)的折弯方向，则所有I和II工作段都可以得到方便水滴滴下的方向，本实施例三中所有的凸檐8向下方弯折，且夹角β为170度。该夹角β角度在取值范围内取较小值时有利于水的滴落，但是过小的夹角会增大风阻。

实施例四：

本发明实施例四与实施例一的区别如图11所示。与实施例一的翅片展开图8比较，主要区别从翅片展开图中可以看到在凸檐与翅片连接处的中部位置有伸向凸檐顶部12的槽11，槽11的起点18位于翅片中部，其中在图中第一工作段I和第二工作段II的中间分别有剖面线E-E、F-F，从下面的剖面图(同上)中可以看到，E-E剖面图中包括工作段水平的剖线，与凸檐8的剖线，在凹槽的起点18处有向下凹陷的引流的槽11，把流入槽11中的水引至最凹点19处(该点通常与顶部12重合)，然后从最凹点19滴落；在F-F剖面图中包括工作段水平的剖线，与凸檐8的剖线，槽11从起点18处有向最凹点19引流。在生产时，以换热器竖直放置时水滴滴落的方向为其中第一工作段I(或第二工作段II)的最凹点19处于最低处的方向。一般翅片中间部分的水滴的聚集不是很好，借助槽11可以把翅片中间部分的水滴凝聚成较大的水滴，从而沿槽11流向顶部12并滴下。

实施例五：

本发明实施例五与实施例一的区别如图5所示。实施例五中采用了冲缝片代替实施例一中的平片，而强化了翅片的换热效率。另外一个区别在于，在实施例一中如图4所示，翅片凸檐8处的第一侧翅片端点14和第二侧翅片端点15分别与扁管4的端点重合，而本实施例五中如图5所示，翅片凸檐处的翅片的第一侧端点14和翅片的第二侧端点15分别与扁管的端点有一定的距离，而没有达到端点处，也即翅片的工作段在水平面的投影在相邻两扁管边缘的连接线以内。该翅片端点与扁管端点的距离为M，其取值范围为1.5mm≤M≤3.0mm；由于在扁管端点和翅片端点之间的间距，使得在翅片端点和扁管的结合处产生水滴时，易于使水滴沿扁管流下，而增加水滴流下的几率。对于翅片倾斜向下的情况，同样有增加水滴流下的效果。

实施例六：

本发明实施例六与实施例五的区别如图6所示，本实施例与实施例五相同的是翅片端点与扁管端点的之间有一定的距离M，M通常为1.5～3mm之间。主要区别在于本实施例中翅片第一侧的端点14与凸檐的第一侧起点9不重合，两点之间的间距为N；翅片第二侧的端点15与凸檐的第二侧起点10之间有与另一侧相同的间距N，其取值范围为1.2mm≤N≤3.0mm，该间距使得三角形凸檐8的底边变小，而使凸檐顶部12的角度变小，而角度变小会使水滴更易于向下滴落，特别是对于翅片向下倾斜或者凸檐8向下折弯的情况，水滴更易于向下滴落。为了提高翅片表面排水的效率，翅片上设有翅片冲缝16，翅片冲缝边缘17与扁管4的间距为L，其取值范围为0.3mm≤L≤1.0mm，当该间距L取较小的值时，在翅片冲缝边缘17与扁管4之间不易产生水滴，或者产生的水滴较小，凝水易于向翅片的凸檐8侧流动，特别是翅片倾斜向下的情况，水滴流下的效果更好。

实施例七：

本发明实施例七如图2所示，为用于室外机的平行流换热器，该换热器垂直放置，图中为换热器的立体图(为了更好的观察倾斜的凸檐，以稍微俯视的角度透视)，图中换热器1包括布置在不同水平高度的两根集流管，即位于上部的上集流管2和位于下部的下集流管3，连接两集流管的多条平行设置的扁管4、位于相邻扁管之间的翅片5。

本实施例与实施例一的不同在于，翅片5的工作段的表面与扁管4之间不是垂直方向，而存在一定的倾斜角度θ，该角度通过如下的描述来定义，从进风侧的扁管边缘偏向下的方向为基准方向，以风吹过翅片的方向(即翅片工作段从进风处指向出风处的方向)与基准方向之间的夹角为翅片的倾斜角度θ，如图12中所示，a、b、c、d、e分别对应的夹角为90度、60度、45度、120度、135度(图中左侧的竖线代表扁管4在出风侧的边缘，右侧的竖线代表扁管4在进风侧的边缘)；虽然以上各种角度的翅片都是可以加工和采用的，当倾斜角度为90度时，垂直来向的风的阻力最小，而排水情况较差；当倾斜角度小于90度，则角度越小越利于排水，风阻越大；当倾斜角度大于90度，则角度越大越利于进风侧排水，风阻也越大，倾斜角度大于90度多用于对排水方向有要求，或者换热器倾斜使用的情况。对于竖直布置或倾斜角度不大的平行流换热器，优选的倾斜角度θ为小于等于90度，进一步优选的角度范围为45≤θ≤90度。

图12中a所示的方向为实施例一至六中送风方向垂直于扁管边缘基准方向的角度θ，具体角度为90度。实施例七的倾斜角度如图12中b所示，风吹过翅片的方向与翅片边缘的基准方向之间的夹角，即翅片的倾斜角度θ为60度，三角形的凸檐8位于翅片的出风口一侧，从图2的放大部分也可以看出本实施例七中翅片凸檐8伸出的情况。图13为本实施例七的翅片展开图，可以看出倾斜翅片的折边情况，凸檐8位于工作段6的下方(具体方向以图示为基准描述)，工作段6的形状与实施例一至六中的工作段形状相同，连接段7为一个平行四边形，其下边与相邻的工作段的邻边成60度夹角，从而形成了在翅片工作段6在扁管4上的倾斜。在本实施例中采用倾斜角度可以有效的提高排水能力，在对风阻影响不大的情况下，改善换热效果。

实施例八：

本发明实施例八如图3所示，为用于室内机的平行流换热器，该换热器采用倾斜放置，其实际设置的倾斜角度为11度，为了更清楚的看图，图中的换热器为竖直布置的。图中换热器1包括布置在不同水平高度的两根集流管，即位于上部的上集流管2和位于下部的下集流管3，连接两集流管的多条平行设置的扁管4、位于相邻扁管之间的翅片5。

本实施例与实施例七的不同在于，其翅片工作段采用如附图12中c所示，倾斜角度θ为90度，由于换热器本身是倾斜布置，所以翅片工作段与风向的角度并没有45度，其排水的能力由于设置的角度比较小而增大。图14为实施例8的翅片展开图，且为了更加增大排水能力，在凸檐8相对于工作段6进行了弯折，图中20为凸檐8折弯所形成的折弯线。当室内换热器作为蒸发器时，可以有效把冷凝水充分排出。

Claims (9)

1.一种利于排水的换热器，包括上集流管和下集流管，竖向连接在上集流管和下集流管之间的多个扁管，在相邻扁管之间设有若干翅片，其特征在于：所述翅片包括交替设置且相互连接的若干工作段和连接段，该连接段与扁管侧壁连接；所述工作段在风向方向设有外凸的凸檐；所述凸檐为三角形，三角形的第一侧边与第二侧边的夹角α的范围为60≤α≤165度；冷凝水从凸檐三角形的第一、二侧边或顶部处滴落。

2.根据权利要求1所述利于排水的换热器，其特征在于：所述凸檐设置在翅片的出风口侧，并由翅片一体延伸而成。

3.根据权利要求1所述利于排水的换热器，其特征在于：所述凸檐相对于工作段弯折设置，凸檐与工作段的夹角120≤β＜180度；翅片工作状态下，凸檐的折弯方向向下。

4.根据权利要求1所述利于排水的换热器，其特征在于：所述凸檐的顶部为尖角或圆弧，凸檐相对于工作段所延伸的长度δ范围为1.5至2.5mm。

5.根据权利要求1所述利于排水的换热器，其特征在于：所述凸檐与工作段连接位置的中间部位设有向凸檐顶部延伸的槽。

6.根据权利要求1至5任一项所述利于排水的换热器，其特征在于：所述翅片的工作段与进风侧扁管边缘偏向下方向间的夹角为45≤θ≤90度。

7.根据权利要求1至5任一项所述利于排水的换热器，其特征在于：所述翅片的工作段在水平面的投影在相邻两扁管边缘的连接线以内。

8.根据权利要求1至5任一项所述利于排水的换热器，其特征在于：所述翅片的工作段的侧边至相邻两扁管边缘连接线的垂直距离为M＝1.5～3.0mm。

9.根据权利要求1至5任一项所述利于排水的换热器，其特征在于：所述凸檐的侧边在工作段上的起点到扁管的距离为N＝1.2～3.0mm。

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