CN102095319A - 一种板式热交换器及空调客车的新风装置 - Google Patents

Abstract

一种板式热交换器及空调客车的新风装置，板式热交换器包括构成交叉隔开的新风道和换风道的若干块均为同样矩形的金属板，在每两块金属板之间隔出层间风道并留有一个进风口和一个出风口的两条围边条，两种风道中的围边条交替地对称设置，它们通过若干螺杆螺母组件而组装在一起。空调客车的新风装置应用本发明板式热交换器，利用客车前行时遇到的逆向风风压来进行自然通风的新风装置。本发明组装型的板式热交换器不但其本身的制造成本较低，而且在扩展应用方面也能较大地降低应用它的装置的制造或改造成本。本发明空调客车的新风装置不但能够节省换热装置本身的能源，而且也真正地节省了空调能源。

Description

一种板式热交换器及空调客车的新风装置

技术领域

本发明涉及进行气-气热交换的板式热交换器。

背景技术

目前，相当多的客车都安装了空调机而成为了空调客车，为了避免浪费能源，在其空调机开启时，空调客车均关闭了所有车窗。由于绝大多数的这类空调机仅仅只是冷风机，且客车中的乘员密度很大，因此，空调客车内的空气质量会很快变坏(为叙述方便，本案称其为混浊空气)，在没有及时引入新风而替换掉车内混浊空气的情况下，乘员们吸入后，不但会感觉不舒适，严重的还会出现胸闷、头晕、恶心等症状。在车站间距离较短的一些城市内，因不断地要打开车门而在实际上更换了新风，这种现象似乎还不明显；而在车站间距离较长，特别是长途空调客车中，就必须要为此而加装调节其车内空气的新风装置。为节省新风装置本身的能源，申请号为200910103945.5、名称为《一种空调客车的新风装置》提供了一种不需增加额外动力，而利用自然通风的新风装置。该装置在车顶上下设置了由位于车顶窗中的“一块金属材料的换热板”隔开的引风道和排风道。它利用客车前行时遇到的逆向风的风压，从引风道位于车顶上的引风口引入新风并送入车内；把车内的混浊空气导入排风道，并从其排风口朝向车顶尾端的方向排除。从节省新风装置本身能源的角度讲，该装置的确取得了其发明目的所说的有益效果；然而，从节省空调能源的角度看，其效果还较差。原因是该新风装置中进行气-气热交换的热交换器(换热器)仅仅是“一块金属材料的换热板”。在现有的，尤其是与空调器结合使用的气-气热交换的热交换器中，基本上都是采用由多层金属板所组成的板式热交换器——这些多层的金属板构成了各层间呈梳齿状的相互交叉隔开的让新风通过的新风道和让混浊空气通过的换风道，以让引入的新风和排除掉的混浊空气在两个风道之间以相互夹住的状态进行热交换——从节省空调能源的角度看，其换热效果肯定比仅用“一块金属材料的换热板”效果好得多。公告号为CN2251686Y、名称为《节能换气型窗式空调器》之中的“板式热交换器”就是其中之一。然而，包括该“板式热交换器”在内的现有板式热交换器，却存在加工工艺相对复杂，其成本相对较高之不足。例如，均需要对原料金属板进行剪裁(或冲裁)、折弯、焊接等多道工序；尤其是在把“板式热交换器”与引入新风的引风道和排除掉混浊空气的排风道做成一个整体的情况下，其安装空间和连接位置就对应用它的场合有了更多限制。

发明内容

本发明的第一目的是，提供一种加工工艺简单，适合较多场合应用的板式热交换器。

本发明的第二目的是，提供一种应用实现第一目的之板式热交换器的空调客车的新风装置。

实现所述第一发明目的之技术方案，是这样一种板式热交换器，与现有技术相同的方面是，它包括构成呈梳齿状交叉隔开的通过新风的若干层新风道和通过被换掉气体的若干层换风道的若干块金属板。其改进之处是，所述金属板为尺寸均相同的矩形，在每两块金属板之间的边沿有隔出层间风道并留有一个进风口和一个出风口的两条围边条，所有金属板和围边条通过若干螺杆螺母组件而组装在一起；其中，位于所述金属板边沿的螺杆过孔，以其矩形金属板的一条中心线为对称轴而对称布置；在构成新风道的两块金属板内和构成换风道的两块金属板内的各两条所述围边条，以该中心线为对称轴交替地对称设置，并且，朝向该板式热交换器外侧的所述新风道的进风口和换风道的出风口分别位于该中心线两边，朝向该板式热交换器内侧的该新风道的出风口和该换风道的进风口也分别位于该中心线两边；在所述进风口和出风口中有螺杆段外露的情况下，该螺杆的外露段部分均套有与所述围边条等厚的垫片。

实现第二发明目的之方案，是这样一种空调客车的新风装置。与现有技术相同的方面是，该新风装置包括安装在空调客车车顶窗内的热交换器，其引风口位于车顶上并朝向车头方向、中段通过该热交换器、送风口位于车顶内的引入新风的引风道，其排风口位于车顶上并朝向车尾方向、中段通过该热交换器、导风口位于车顶内的排除掉混浊空气的排风道。其改进之处是，所述热交换器是实现第一发明目的之板式热交换器，所述引风道的中段通过该板式热交换器的新风道，所述排风道的中段通过该板式热交换器的换风道；在该板式热交换器外侧的所述新风道的进风口和换风道的出风口之间设置有一块把该新风道的进风口和位于车顶上的引风道部分隔在一边，把该换风道的出风口和位于车顶上的排风道部分隔在另一边的上隔板；在该板式热交换器内侧的所述新风道的出风口和换风道的进风口之间设置有一块把该新风道的出风口和位于车顶内的引风道部分隔在一边，把该换风道的进风口和位于车顶内的排风道部分隔在另一边的下隔板。

从实现第一发明目的之方案中可以看出，该板式热交换器是组装型的，所需构件只需一种规格的金属板、至多两种规格的围边条、仅其螺杆长度要随金属板总层数变化而重新选择的螺杆螺母组件以及必要时才用的垫片。与现有技术相比较，不但省去了折弯、焊接等工序，而且因规格数量少而省去了许多模具。又由于该板式热交换器与在实际应用时才需要(届时再结合本板式执交换器与安装位置单独设计)的引风道和排风道分离开了，且其总层数可以在一定程度上任意加减，因此，其应用场合就得到了极大的扩展。简言之，本发明组装型的板式热交换器不但其本身的制造成本较低，而且在扩展应用方面也能较大地降低应用它的装置的制造或改造成本。

从实现第二发明的方案中可以看出，由于本发明把仅是一块金属材料的换热板换成了由多层金属板组装而成的本发明板式热交换器，就使得温度不同的引入的新风和排除掉的混浊空气该板式热交换器中以相互夹住的状态进行着比较充分的热交换。不但仍然能够节省换热装置本身的能源，而且也真正地节省了空调能源。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1——本发明板式热交换器中一种新风道层的结构示意图

图2——与图1对应的本发明板式热交换器中一种换风道层的结构示意图

图3——本发明板式热交换器中另一种新风道层的结构示意图

图4——本发明板式热交换器中又一种新风道层的结构示意图(图8中B-B剖视图)

图5——与图4对应的本发明板式热交换器中又一种换风道层的结构示意图(图8中C-C剖视图)

图6——与图4和图5对应的其新风道层在上、换风道层在下的结构示意图

图7——图6的俯视图

图8——图6中A-A剖视、局部放大图

图9——本发明空调客车的新风装置的结构示意图

图10——图9中I区域的局部放大图

图11——图9中B向的局部放大图

具体实施方式

一、一种板式热交换器(参考图1～8)，它包括构成呈梳齿状交叉隔开的通过新风的若干层新风道和通过被换掉气体的若干层换风道的若干块金属板。在本发明中，所述金属板(1a、1b)为尺寸均相同的矩形，在每两块金属板(1a、1b)之间的边沿有隔出层间风道并留有一个进风口和一个出风口的两条围边条，所有金属板和围边条通过若干螺杆5螺母组件而组装在一起(各图中，用粗实线箭头表示气流方向的是新风道，用虚线箭头表示气流方向的是换风道。由于根据箭头所指的气流方向，已经能够清楚分辨出两种风道的进风口和出风口了，故后者省略了附图标记)；其中，位于所述金属板(1a、1b)边沿的螺杆过孔，以其矩形金属板的一条中心线为对称轴而对称布置；在构成新风道的两块金属板内和构成换风道的两块金属板内的各两条所述围边条，以该中心线为对称轴交替地对称设置，并且，朝向该板式热交换器外侧的所述新风道的进风口和换风道的出风口分别位于该中心线两边，朝向该板式热交换器内侧的该新风道的出风口和该换风道的进风口也分别位于该中心线两边；在所述进风口和出风口中有螺杆5段外露的情况下，该螺杆5的外露段部分均套有与所述围边条等厚的垫片51。

披露至此，本领域技术人员已经能够根据配有空调机的场合或其他需进行气-气热交换的场合的不同要求，而具体地制造其构件规格很少的本发明板式热交换器了。故，以上披露也是以下举例的总述，在以下举例中与本总述相同的内容不赘述。

例如，当需要有较大的进风口和出风口，或因螺杆螺母组件的数量较多而在进风口和出风口处有螺杆段外露的情况下，应当如图1、2、4、5、6、7、8那样在进风口和出风口的螺杆外露段部分均套上垫片；当进风口和出风口两端的螺杆螺母组件已经足以把该处的金属板和进风口和出风口两侧的围边条紧压在一起，或可采用其他密封措施(例如贴接)时，就可以如图3好样不让螺杆在进风口和出风口中外露——由于显见，省略了与图3对应的换风道层的结构示意图。

又例如，当对进风口和出风口的位置有不同要求时，可以采用如下两例的不同形状的围边条。

实施例1：本例是在总述内容基础上，针对进风口和出风口的位置有不同要求的作的进一步披露(参考图4～8)。在所述的两条围边条中，一条为∏形围边条21b，另一条为T形围边条22b；该T形围边条22b的T字横线部分是其两端与∏形围边条21b的两∏字脚相对而留出所述进风口和出风口的围边部分，其T字竖线部分23b伸进该∏形围边条21b的两∏字脚之间构成∏形的风道通路。

在本例中，分别位于该板式热交换器内外侧的两种风道的进风口和出风口，均在一条直线上。为避免所谓“气短路”而影响换热效果，在各风道内构成∏形的风道通路就成为必须的了。

实施例2：本例也是在总述内容基础上，针对进风口和出风口的位置有不同要求的作的进一步披露(参考图1、2，暂不看导引条23a)。所述的两条围边条是形状相同的L型围边条(21a、22a)。

在本例中，分别位于该板式热交换器内外侧的两种风道的进风口和出风口，均是错开的。所以，所谓“气短路”现象就不怎么严重。在换热效果达到要求的情况下，本例所用构件规格最少。

当然，如果想用最少的金属板数量来达到较好的换热效果，则可在本例中所述的每两块金属板1a之间的中间部分设置有一条导引条23a；该导引条23a与所述的两条L型的围边条(21a、22a)组合构成两条L形的风道通路。

二、一种空调客车的新风装置(参考图9)，该新风装置包括安装在空调客车车顶窗内的热交换器，其引风口611位于车顶上并朝向车头方向、中段通过该热交换器、送风口位于车顶内的引入新风的引风道，其排风口621位于车顶上并朝向车尾方向、中段通过该热交换器、导风口位于车顶内的排除掉混浊空气的排风道。本发明中，所述热交换器是上述具体实施方式一所述的板式热交换器，所述引风道的中段通过该板式热交换器的新风道，所述排风道的中段通过该板式热交换器的换风道；在该板式热交换器外侧的所述新风道的进风口和换风道的出风口之间设置有一块把该新风道的进风口和位于车顶上的引风道部分61隔在一边，把该换风道的出风口和位于车顶上的排风道部分62隔在另一边的上隔板6；在该板式热交换器内侧的所述新风道的出风口和换风道的进风口之间设置有一块把该新风道的出风口和位于车顶内的引风道部分91隔在一边，把该换风道的进风口和位于车顶内的排风道部分92隔在另一边的下隔板9。

本领域技术人员能够看出，本具体实施方式二也是对本发明板式热交换器的应用举例；同时也是向车内前部输送新风，从车内后部导出混浊空气的情况。因此，所采用的板式热交换器是上述实施例1的结构。由于显见，应用上述实施例2板式热交换器的空调客车新风装置不再披露。披露至此，本领域技术人员采用现有技术中其他辅助技术之后，就能够制造出(除本发明采用的节能换热装置之外)在配套方面也完善了的空调客车新风装置了。

下面将对本发明空调客车的新风装置之配套结构作进一步披露。

防尘、防雨之配套结构的披露(参考图9、11)：

在所述引风口611和排风口621内均设置有其底部偏离车顶面的抽屉框，在抽屉框内均安装有抽屉式空气过滤器(63、64)，在对应抽屉框底部与车顶面之间的所述引风道和排风道的侧壁上开有让雨水从两边排除的排水孔(65、66)；所述抽屉框底部与车顶面之间的距离与排水孔(65、66)大小均以在有暴雨情况下，其雨水能顺利排除且不会漫进抽屉式空气过滤器(63、64)为度[不容置疑，排水孔(65、66)位置应当尽量以能够完全排尽车顶余水为准]；所述抽屉框外边沿到对应引风口611和排风口621的口沿之间的距离，以斜吹进该引风口611和排风口621的雨水不会淋到抽屉式空气过滤器(63、64)为度。从这些除尘、防雨结构中可以看出，它们中没有需要开与关的活动构件，这样就极大地增加这些装置的可靠性。至于所述抽屉框底部与车顶面之间的距离与排水孔(65、66)大小，以及抽屉框外边沿到对应引风口611和排风口621的口沿之间的距离，由于本领域技术人员完全能够相关经验或有限的常规试验来具体确定，故在本具体实施方式中不详述它们的具体数值。本领域技术人员还可以从上述披露和图9、图11中看出，把空气过滤器改成抽屉式，具有方便清洁维护的作用。因此，在实际情况下，当抽屉框外边沿到对应引风口611和排风口621的口沿之间的距离相对较深，而引风口611和排风口621的上口沿高度又不够高时，可以把引风口611和排风口621上口沿部分的顶面做成可揭开的，以方便清洁维护者拧动固定螺钉631(参考图11)来取出或装上抽屉式空气过滤器。

与控制进风相关的配套构造(参考图9、10)：

位于车顶内的所述引风道部分91的送风口处，以其铰链轴安装在车顶内顶面8上的状态，设置有一扇向该引风道部分91的送风口之内倾斜的带把手13的送风口窗门10；在该铰链轴的轴颈11处安装有把该铰链轴沿水平方向朝该送风口之内推压的弹簧12，在该送风口内的上部和下部分别安装有一个开窗固定扣14和一个关窗固定扣15；在开窗或关窗状态下，所述送风口窗门10远离其铰链轴一端，被该弹簧12顶压在开窗固定扣14或关窗固定扣15内；该送风口窗门10在关窗状态下与所述车顶内顶面8之间的夹角不大于45°。

开关送风口窗门10时(参考图10中的细实线箭头)，抓着其把手13向后拉，以通过铰链轴的轴颈11来压迫弹簧12，致使送风口窗门10远离其铰链轴一端脱离开窗固定扣14(或关窗固定扣15)，把送风口窗门10转到另一位置对正关窗固定扣15(或开窗固定扣14)后松手，以让弹簧12通过铰链轴的轴颈11、铰链轴，最后让送风口窗门10远离其铰链轴一端顶压在后一个固定扣内。显然，为操作省力考虑，在其他要求和/或条件允许情况下，该送风口窗门10在关窗状态下与所述车顶内顶面8之间的夹角应当尽量小一点，例如取30°。

与安装、清洁维护相关的构造：

与新风和混浊空气的流动方向垂直的所述车顶内顶面8与车顶窗相交的两条边沿，均向该车顶窗内延伸，其延伸长度不超过所述板式热交换器内对应的围边条的内边(即让托住该板式热交换器的这两条延伸边，其向上投影不超过围边条的内边，以让气流顺畅)；在该车顶窗正上方的所述引风道部分61和排风道部分62的接合部，开有其尺寸不小于该板式热交换器加两只手臂的手孔，在该手孔的上方安装有一块手孔盖板60，所述上隔板6固定在该手孔盖板60的下部。这就是说，在安装或清洁维护板式热交换器时，均只需要打开手孔盖板60即可操作。

显然，由于本发明的板式热交换器在两块最外层的金属板之外存在螺杆头和螺母，所以在实际应用时，还应当根据需要而在这两块金属板加装上带孔眼的其厚度不小于对应螺杆头和螺母厚度的沉孔板4(参考图7、8)。又由于板式热交换器的尺寸不可能与现有车顶窗或专为安装板式热交换器而开出的车顶窗完全一样，除可以通过增减金属数量和调整沉孔板4厚度之外，在该板式热交换器的另外两侧与车顶窗的相对面之间也应通过用填充材料7(参考图9)来填满它们之间的间隙。同样显然的是，在实际安装中，除上述车顶内顶面8的两条边为托住其板式热交换器之目的而向车顶窗内适度延伸之外，另两条边也可以向车顶窗内适度延伸，当然应当以不影响气流流动为度。

特别说明，本发明空调客车的新风装置虽然以利用客车前行时遇到的逆向风的风压来发明的，但是，如果确有需要，也可以在位于车顶内的排风道的导风口处设置向外抽气的风机921(在图9中，仅以贯流风机的样式，用双点划线纯示意性绘制)。当然，如果需要，也可以在该导风口处安装与送风口窗门10结构一样的导风口窗门。

由于对本领域技术人员而言，对于由多层金属板构成的板式热交换器的这一类装置，已经是相当熟悉的了。因此，在本案中没有特别披露金属板的材料与厚度、两块金属板间构成的层间风道的距离。实际应用时，仅借鉴现有技术的参数或根据不同的具体要求而作有限的常规试验即可确定。

Claims (9)

1.一种板式热交换器，它包括构成呈梳齿状交叉隔开的通过新风的若干层新风道和通过被换掉气体的若干层换风道的若干块金属板，其特征在于，所述金属板(1a、1b)为尺寸均相同的矩形，在每两块金属板(1a、1b)之间的边沿有隔出层间风道并留有一个进风口和一个出风口的两条围边条，所有金属板和围边条通过若干螺杆(5)螺母组件而组装在一起；其中，位于所述金属板(1a、1b)边沿的螺杆过孔，以其矩形金属板的一条中心线为对称轴而对称布置；在构成新风道的两块金属板内和构成换风道的两块金属板内的各两条所述围边条，以该中心线为对称轴交替地对称设置，并且，朝向该板式热交换器外侧的所述新风道的进风口和换风道的出风口分别位于该中心线两边，朝向该板式热交换器内侧的该新风道的出风口和该换风道的进风口也分别位于该中心线两边；在所述进风口和出风口中有螺杆(5)段外露的情况下，该螺杆(5)的外露段部分均套有与所述围边条等厚的垫片(51)。

2.根据权利要求2所述的板式热交换器，其特征在于，在所述的两条围边条中，一条为∏形围边条(21b)，另一条为T形围边条(22b)；该T形围边条(22b)的T字横线部分是其两端与∏形围边条(21b)的两∏字脚相对而留出所述进风口和出风口的围边部分，其T字竖线部分(23b)伸进该∏形围边条(21b)的两∏字脚之间构成∏形的风道通路。

3.根据权利要求2所述的板式热交换器，其特征在于，所述的两条围边条是形状相同的L型围边条(21a、22a)。

4.根据权利要求3所述的板式热交换器，其特征在于，在所述的每两块金属板(1a)之间的中间部分设置有一条导引条(23a)；该导引条(23a)与所述的两条L型的围边条(21a、22a)组合构成两条L形的风道通路。

5.一种空调客车的新风装置，该新风装置包括安装在空调客车车顶窗内的热交换器，其引风口(611)位于车顶上并朝向车头方向、中段通过该热交换器、送风口位于车顶内的引入新风的引风道，其排风口(621)位于车顶上并朝向车尾方向、中段通过该热交换器、导风口位于车顶内的排除掉混浊空气的排风道，其特征在于，所述热交换器是权利要求1～4之一所述的板式热交换器，所述引风道的中段通过该板式热交换器的新风道，所述排风道的中段通过该板式热交换器的换风道；在该板式热交换器外侧的所述新风道的进风口和换风道的出风口之间设置有一块把该新风道的进风口和位于车顶上的引风道部分(61)隔在一边，把该换风道的出风口和位于车顶上的排风道部分(62)隔在另一边的上隔板(6)；在该板式热交换器内侧的所述新风道的出风口和换风道的进风口之间设置有一块把该新风道的出风口和位于车顶内的引风道部分(91)隔在一边，把该换风道的进风口和位于车顶内的排风道部分(92)隔在另一边的下隔板(9)。

6.根据权利要求5所述空调客车的新风装置，其特征在于，在所述引风口(611)和排风口(621)内均设置有其底部偏离车顶面的抽屉框，在抽屉框内均安装有抽屉式空气过滤器(63、64)，在对应抽屉框底部与车顶面之间的所述引风道和排风道的侧壁上开有让雨水从两边排除的排水孔(65、66)；所述抽屉框底部与车顶面之间的距离与排水孔(65、66)大小均以在有暴雨情况下，其雨水能顺利排除且不会漫进抽屉式空气过滤器(63、64)为度；所述抽屉框外边沿到对应引风口(611)和排风口(621)的口沿之间的距离，以斜吹进该引风口(611)和排风口(621)的雨水不会淋到抽屉式空气过滤器(63、64)为度。

7.根据权利要求5或6所述空调客车的新风装置，其特征在于，位于车顶内的所述引风道部分(91)的送风口处，以其铰链轴安装在车顶内顶面(8)上的状态，设置有一扇向该引风道部分(91)的送风口之内倾斜的带把手(13)的送风口窗门(10)；在该铰链轴的轴颈(11)处安装有把该铰链轴沿水平方向朝该送风口之内推压的弹簧(12)，在该送风口内的上部和下部分别安装有一个开窗固定扣(14)和一个关窗固定扣(15)；在开窗或关窗状态下，所述送风口窗门(10)远离其铰链轴一端，被该弹簧(12)顶压在开窗固定扣(14)或关窗固定扣(15)内；该送风口窗门(10)在关窗状态下与所述车顶内顶面(8)之间的夹角不大于45°。

8.根据权利要求5或6所述空调客车的新风装置，其特征在于，与新风和混浊空气的流动方向垂直的所述车顶内顶面(8)与车顶窗相交的两条边沿，均向该车顶窗内延伸，其延伸长度不超过所述板式热交换器内对应的围边条的内边；在该车顶窗正上方的所述引风道部分(61)和排风道部分(62)的接合部，开有其尺寸不小于该板式热交换器加两只手臂的手孔，在该手孔的上方安装有一块手孔盖板(60)，所述上隔板(6)固定在该手孔盖板(60)的下部。

9.根据权利要求7所述空调客车的新风装置，其特征在于，与新风和混浊空气的流动方向垂直的所述车顶内顶面(8)与车顶窗相交的两条边沿，均向该车顶窗内延伸，其延伸长度不超过所述板式热交换器内对应的围边条的内边；在该车顶窗正上方的所述引风道部分(61)和排风道部分(62)的接合部，开有其尺寸不小于该板式热交换器加两只手臂的手孔，在该手孔的上方安装有一块手孔盖板(60)，所述上隔板(6)固定在该手孔盖板(60)的下部。

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