CN104728952A - 空调室外机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空调室外机，包括冷凝器、风机、压缩机以及外壳，外壳内部具有一风道，冷凝器包括平行且相对布置的第一冷凝单元和第二冷凝单元；第一冷凝单元包括第一铜管和第一散热翅片，第二冷凝单元包括第二铜管和第二散热翅片，第一铜管的输入口连通第二铜管的输出口，每相邻两个第一散热翅片的间距小于每相邻两个第二散热翅片的间距。本发明克服了要提高冷凝器散热效果，必须要提高冷凝器散热面积；要提高空调的能效比，必须要加大空调的两器（冷凝器和蒸发器）的技术偏见。能够在减少冷凝器散热面积的情况下，反而提高空调能效，达到了意想不到的效果。

Description

空调室外机

技术领域

本发明属于空调领域，具体涉及一种分体式空调中的室外机。

背景技术

现有的空调外机内部的冷凝器以及风机的一般布置如附图1-2所示，在空调外机外壳内，冷凝器采用直排部分A连接带圆角的折弯部分B，折弯部分B是为了在不增加外机宽度的基础上延长冷凝器的长度，从而增加冷凝器中的换热面积。其中，折弯部分B处有8～10cm（圆弧部分）的冷凝器，由于换热翅片无法严格平行排列导致这一部分的冷凝器的风阻极大，从而导致这一部分基本为无效换热。

空调业界认为：，要提高空调的能效比，必须要加大空调的两器（冷凝器和蒸发器）。参见暖通空调前沿网站《提升建筑空调能效的必要性和技术可行性》“空调的能效水平的增加基本上与两器换热面积的增加成正比。”

本发明找到了冷凝器散热面积和风阻之间对散热效果影响的平衡点，提高了冷凝器换热效果，从而提高了空调器的能效。

发明内容

本发明的目的是提供一种空调室外机，通过减少冷凝器的散热面积，反而增加换热效果，从而提高空调器的能效。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种空调室外机，包括冷凝器、风机、压缩机以及外壳，所述外壳内部具有一风道，所述风道具有一个进风口和一个出风口，所述冷凝器由第一冷凝单元、第二冷凝单元以及用于连接的连接管构成；其中，第一冷凝单元由盘绕排列的第一铜管和安装在该第一铜管上的第一散热翅片组成，所述第一冷凝单元具有一个空气导流方向；第二冷凝单元由盘绕排列的第二铜管和安装在所述第二铜管上的第二散热翅片组成，所述第二冷凝单元具有一个空气导流方向；所述第一冷凝单元和所述第二冷凝单元均呈直排布置；

在制冷状态下，所述第二铜管具有一个输入口和一个输出口，所述第一铜管具有一个输入口和一个输出口，所述第二铜管的输出口通过所述连接管连通所述第一铜管的输入口，所述第二铜管的输入口作为所述冷凝器制冷剂的输入端，所述第一铜管的输出口作为所述冷凝器制冷剂的输出端；在制冷状态下，制冷剂经压缩机压缩后先流经第二冷凝单元，再流经作为第一冷凝单元；所述第一冷凝单元设在所述风道的进风口，且第一冷凝单元的空气导流方向与进风口的空气导流方向一致；所述第二冷凝单元设在所述风道的出风口，且第二冷凝单元的空气导流方向与出风口的空气导流方向一致；所述风机设在风道中并且位于第一冷凝单元和第二冷凝单元之间，以此在风机作用下利用同一股空气流对第一冷凝单元进行第一次热交换，对第二冷凝单元进行第二次热交换；

所述第一冷凝单元中的第一散热翅片的翅片间距小于所述第二冷凝单元中的第二散热翅片的翅片间距（具体尺寸根据系统设计确定），在工作状态下，同一股空气流经过时，所述第一冷凝单元对该空气流产生的阻力大于第二冷凝单元对该空气流产生的阻力。

上述技术方案的有关内容变化和解释如下：

1、上述技术方案中，规定在制冷过程中，经压缩机压缩后的高温高压制冷剂先经过第二冷凝单元，再经过第一冷凝单元，然后再通入蒸发器。风机吸入的风先经过第一冷凝单元进行第一次热交换，再吹向第二冷凝单元进行第二次热交换。其中，本发明中涉及的风与上述的空气流实则是同一个意思，都是由于空气流动产生的，空气导流方向实质就是风导流方向。

2、上述技术方案中，出风口是指空调室外机中由于风机的作用，用来出风的部位，进风口是指空调外机中用来进风的部位。

3、上述技术方案中，所述第一冷凝单元中的第一散热翅片上的翅片间距小于所述第二冷凝单元中的第二散热翅片上的翅片间距；第二散热翅片上的翅片间距大于第一散热翅片上的翅片间距能够有效减少风阻。所述第一冷凝单元中的第一散热翅片之间的间距为1.6mm.

4、上述技术方案中，所述第二冷凝单元中的第二散热翅片之间的间距为3 mm～10 mm。采用这样的设计，虽然第二散热翅片由于其翅片间距增加，在相同长度的铜管上的翅片数因此会减少，故散热面积也会减少，但是风阻却没有显著增加，通过牺牲掉一部分散热面积，却反而提高了散热效果。

5、上述技术方案中，所述第二冷凝单元中的第二散热翅片之间的间距为10 mm。

6、上述技术方案中，在制冷状态下，所述第二冷凝单元中的第二铜管的长度使得制冷剂相变率为50%以上。其中，第二冷凝单元上的第二铜管的长度的取值要保证第二冷凝单元能够将气态下的制冷剂转换为液态的制冷剂即可。

7、上述技术方案中，在制冷状态下，第二冷凝单元上的第二铜管长度和第一冷凝单元上的第一铜管长度，与第一铜管和第二铜管总长度之间存在切分关系，该切分关系使得第二铜管输出口处的制冷剂温度在40℃-50℃范围，第二铜管输出口处的制冷剂温度在40℃-50℃范围是按照中华人民共和国国家标准GB/T 7725-2004《房间空气调节器》的测试条件即室外环境温度为35℃、湿度为24℃测得的。

8、上述技术方案中，所述第二散热翅片的翅片宽度大于第一散热翅片的翅片宽度。其中，第二散热翅片的翅片宽度增加，是指在空调外机的体积不变的情况下，每个散热翅片与铜管垂直方向上的长度受限不能改变，但是由于翅片宽度，是指每个翅片沿铜管伸长方向的宽度，因此能够实现增加。

9、上述技术方案中，所述第二散热翅片呈“Z”字形折弯状。采用此设计，不但可以增加散热面积，而且当风经过散热翅片的间隙时，由于散热翅片的导流作用，可以改变风的流动方向，使得风和散热翅片充分接触，加大散热效果。

10、上述技术方案中，风机位于第一冷凝单元和第二冷凝单元之间，可以迫使空调外机内风的流向，不仅可以驱使风先经过第一冷凝单元再经过第二冷凝单元，也能保证经过第一冷凝单元和第二冷凝单元的风量，充分实现空调外机的热交换。除了将风机设在第一冷凝单元和第二冷凝单元之间，风机也可以设在第二冷凝单元的一侧，靠近风道的出风口端，通过控制风机的风向，同样能达到上述目的。

本发明原理、构思和效果如下：现有技术认为散热面和散热效果成正比；同比情况下，风量越大，散热效果越好。因此本发明将冷凝器分成第一冷凝单元和第二冷凝单元这两直排结构，并且令两直排冷凝单元上的换热翅片呈一定规律排列，使得在冷凝器在散热过程中，第二冷凝单元的风阻小于第一冷凝单元的风阻，采用这般设计，风阻不会无端增加，同时风也与第一冷凝单元和第二冷凝单元进行了两次热交换，因此散热效果会显著提高，本发明通过牺牲冷凝器一定的散热面积，来降低冷凝器的风阻，从而实现冷凝器散热效果的增加。本空调室外机中，其制冷剂的流向、风的流向以及换热翅片的间距这三个条件缺一不可。前两者决定能否有效散热，后者在前两者的基础上能实现减小风阻减少散热面积的作用。

由于上述技术方案的应用，本发明具有以下优点：

1、由于本发明的将现有的冷凝器分成两个直排结构，在制冷状态下，将高压高温的制冷剂首先通入第二冷凝单元，然后再通入第一冷凝单元，而此时，风则是首先吹过第一冷凝单元，然后再吹过第二冷凝单元。采用这样递进的热交换布置，能够实现空调的热交换。

2、由于本发明中第二冷凝单元上第二散热翅片之间的翅片间距大于第一冷凝单元上第一散热翅片之间的翅片间距，流动的风先通过第一冷凝单元上第一散热翅片带走热量，实现第一次热交换，再通过第二冷凝单元上第二散热翅片热交换继续带走热量，实现第二次热交换，流动的空气实现阶梯形的两次热交换，采用这种布置虽然减少了散热面积，但是经过第二冷凝单元的风阻相比经过第一冷凝单元的风阻明显减小，从而使经过第一冷凝单元和第二冷凝单元的风的总和阻力并未增加，且实现了两次热交换，在同比条件下，空调室外机的换热效果大大提高。

3、由于在制冷状态下，第二冷凝单元上的第二铜管长度和第一冷凝单元上的第一铜管长度，与第一铜管和第二铜管总长度之间存在切分关系，该切分关系使得第二铜管输出口处的制冷剂温度在40℃-50℃范围。即所述第二冷凝单元中的第二铜管的长度使得制冷剂相变率为50%以上，使得第二冷凝单元能够将气态下的制冷剂转换为液态的制冷剂。制冷剂在冷凝器是一个冷凝的过程，经压缩机压缩后的制冷剂处于高温高压的气态，通过冷凝器把气态的制冷剂转化成液态。第一铜管和第二铜管按照此规律布置，能有效合理控制制冷剂的由气态转换成液态的程度，从而提高空调室外机换热效果。

4、本发明相对于现有的折弯形的冷凝器，还节省了材料，在减少了成本的情况下，反而提高了空调的能效。

背景技术中所引的论文《提升建筑空调能效的必要性和技术可行性》强调“空调的能效水平的增加基本上与两器换热面积的增加成正比”的观点，专利号为200620166323.9、专利名称为《一种空调分体外机的冷凝器》的实用新型专利、湖北工业大学学报2011年第l期第26卷第1期《房间空调器的能效比及其提高方法》论文也持有相同的看法，而本发明恰恰是在减少散热面积的条件下提高了换热效果，从而证明了前述观点属于技术偏见，并且取得了预料不到的技术效果。

附图说明

1、附图1为现有技术空调室外机俯视剖视图；

2、附图2为现有技术空调室外机结构示意图；

3、附图3为实施例1空调室外机俯视剖视图；

4、附图4为实施例1空调室外机结构示意图；

5、附图5为实施例1空调室外机内部结构示意图；

6、附图6为实施例7散热翅片呈折弯状的示意图；

7、附图7为实施例8空调室外机结构示意图。

以上附图中：1、冷凝器；10、第一冷凝单元；11、第二冷凝单元；100、连接管；12、第一铜管；13、第一散热翅片；14、第二铜管；15、第二散热翅片；16、第一铜管的输入口；17、第一铜管的输出口；18、第二铜管的输入口；19、第二铜管的输出口；2、风机；3、外壳；40、进风口；41、出风口；5、压缩机。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例1：一种空调室外机

参见附图3-5所示，包括冷凝器1、风机2、压缩机5以及外壳3，所述外壳3内部具有一风道，所述风道具有一个进风口40和一个出风口41，所述第一冷凝单元10位于所述风道的进风口40。

所述冷凝器1由第一冷凝单元10、第二冷凝单元11以及连接管100构成；所述第一冷凝单元10位于所述风道的进风口40，所述第二冷凝单元11位于所述风道的出风口41；所述风机2设于所述风道内，并且位于所述第一冷凝单元10和所述第二冷凝单元11之间。此时，风机2的旋转面与第一冷凝单元10、第二冷凝单元11均平行，并且第一冷凝单元10和第二冷凝单元11相对所述风机2呈相对设置，当然，第一冷凝单元10和第二冷凝单元11相对所述风机2呈平行且相对设置效果更佳。

第一冷凝单元10由盘绕排列的第一铜管12和安装在该第一铜管12上的第一散热翅片13组成，所述第一冷凝单元10具有一个风导流方向；第二冷凝单元11由盘绕排列的第二铜管14和安装在所述第二铜管14上的第二散热翅片15组成，所述第二冷凝单元11具有一个风导流方向；所述第一冷凝单元10和所述第二冷凝单元11均呈直排布置。

在制冷状态下，所述第二冷凝单元11的第二铜管14具有一个输入口18和一个输出口19，所述第一冷凝单元10的第一铜管12具有一个输入口16和一个输出口17，所述第二铜管14的输出口19通过所述连接管100连通所述第一铜管12的输入口16，所述第二铜管14的输入口18作为所述冷凝器1制冷剂的输入端，所述第一铜管12的输出口17作为所述冷凝器1制冷剂的输出端；在制冷状态下，制冷剂经压缩机5压缩气化后先流经第二冷凝单元11，再流经第一冷凝单元10。

所述第一冷凝单元10设在所述风道的进风口40，且第一冷凝单元10的风导流方向与进风口40的风导流方向一致；所述第二冷凝单元11设在所述风道的出风口41，且第二冷凝单元11的风导流方向与出风口41的风导流方向一致；所述风机2设在风道中并且位于第一冷凝单元10和第二冷凝单元11之间，以此在风机2作用下利用同一股风对第一冷凝单元10进行第一次热交换，对第二冷凝单元11进行第二次热交换。

所述第一冷凝单元10中的第一散热翅片13的翅片间距小于所述第二冷凝单元11中的第二散热翅片15的翅片间距。因此，在工作状态下，在第一铜管12和第二铜管14尺寸固定的前提下，同一股风经过时，所述第一冷凝单元10产生的阻力大于第二冷凝单元11产生的阻力。采用这样的设计，风在经过冷凝器时，不会因为虽然风进行了两次热交换而导致其对散热引起不良的后果。

在制冷状态下，第二冷凝单元11上的第二铜管14长度和第一冷凝单元10上的第一铜管12长度，在第一铜管12和第二铜管14总长度确定的前提下存在切分关系，该切分关系使得在第一铜管12和第二铜管14切分后，第二铜管14输出口19处的制冷剂温度为48℃。

以上方案中，所述第一冷凝单元10中的第一散热翅片13之间的间距为1.6 mm，所述第二冷凝单元11中的第二散热翅片15之间的间距为3.0mm。当第一散热翅片13和第二散热翅片15采用此设计，虽然第二散热翅片由于其翅片间距增加，在第二冷凝单元11上相同长度的第二铜管14上的第二散热翅片15的个数因此会减少，故散热面积也会减少，但是第二冷凝单元11的风阻却没有显著增加，本发明通过牺牲一部分散热面积，却反而提高了散热效果。

参见附图1-2所示，最常见的现有技术中，L型冷凝器带有直排部分A连接带圆角的折弯部分B，折弯部分B是为了在不增加室外机宽度的基础上延长冷凝器的长度，从而增加冷凝器中的换热面积，以此来提高空调散热效果，从而提高空调能效比。折弯部分B不仅换热效果差，而且还浪费材料。从而浪费空调外机的制作成本，由于空调是大批量制造的，因此，这一部分缺点便给空调行业带来了极大的缺憾。因此，设计出既能节省成本、又能提高空调能效的空调室外机是空调行业内一直努力的方向。

下面列举例说明本发明中的冷凝器相比现有技术中空调室外机中L型冷凝器，本发明的空调能效的提高。以下是按国家标准对本发明空调外机与L型冷凝器的空调室外机进行能效比同比实验，实验数据制成表格如下：

其中，所述第一冷凝单元10中的第一散热翅片13之间的间距为1.6，所述第二冷凝单元11中的第二散热翅片15之间的间距为3.0 mm。所述第二铜管12与第一铜管14的有效长度比为0.25。即第二冷凝单元11与第一冷凝单元10的散热有效面积比为0.25。

本发明中，冷凝器包括第一冷凝单元10和第二冷凝单元11，第一冷凝单元10采用双直排布置，由22根铜管盘绕而成，其中每根铜管长度为1.05m，在不改变铜管直径且为S的情况下，第一冷凝单元10的铜管面积1.05×22×S=23.1S；第二冷凝单元11同样采用双直排布置，由7根铜管盘绕而成，长度为0.95mm，第二冷凝单元的第二铜管14的面积0.95×7×S=6.65S。而现有带折弯的冷凝器的铜管面积1.5×22×S=33S。以上数据可以得出,第一冷凝单元10与第二冷凝单元11总共23.1S+6.65S=29.75S，由此可见，采用本发明的铜管面积小于带折弯的冷凝器铜管面积，冷凝器的铜管成本降低。

但是从以上表格可以得出，带“L”型折弯冷凝器的空调制冷量能效比为3.21，制热量能效比为3.27，而采用本发明，空调制冷量能效比3.34，制热量能效比为3.38。在标况下，使用本发明空调室外机相对于使用现有空调室外机，制冷能效比提高了0.13，制热能效比提高了0.1。本发明在减少了成本的情况下，反而提高了能效比的意料不到的技术效果得到了证明。

下面针对以上本发明内容作进一步解释和说明如下：

热力学第二定律表明：热量可以自发地从温度高的物体传递到温度低的物体，但不可能自发地从温度低的物体传递到温度高的物体。在标况下，压缩机5排出的温度在77～85℃。高温高压的制冷剂首先经过第二冷凝单元11进行由气态往液态的转换后温度降低，但是此时，制冷剂温度仍然相对较高，制冷剂再流经第一冷凝单元10继续冷凝。

所述风机2设在风道4中并且位于第一冷凝单元10和第二冷凝单元11之间，以此在风机2作用下利用同一股空气流对第一冷凝单元10进行第一次热交换，对第二冷凝单元11进行第二次热交换。

其中，所述第二冷凝单元11上平行布置的散热翅片15之间的间距大于第一冷凝单元10上平行布置的第一散热翅片13之间的间距，散热翅片采用这样的布置，减少了第二冷凝单元11上的风阻。

在制冷过程中，由于第一铜管12的输入口16形成所述冷凝器1的制冷剂输入端口，所述第一铜管12的输入口16连通所述第二铜管14的输出口19，所述第二铜管14的输出口19形成所述冷凝器1的制冷剂的输出端口。风机2吸入的风先经过第一冷凝单元10进行第一次热交换，再经过第二冷凝单元11进行第二次热交换，制冷剂则先通过第二冷凝单元11进行第一次热交换，再经过第一冷凝单元进行第二次热交换。

实施例2：其余与实施例1相同，不同之处在于，所述第二冷凝单元中的第二散热翅片15之间的间距为6mm。

实施例3：其余与实施例1相同，不同之处在于，所述第二冷凝单元11中的第二散热翅片15之间的间距为10mm。

以下是按国家标准对本发明空调外机与现有L型冷凝器的空调室外机进行能效比同比实验，并针对第二散热翅片选择不同的间距所获得能效比的实验数据制成表格如下：

由此可以看出，随着第二散热翅片间距的逐渐增加，其损失的风量逐渐减小，空调的能效相对现有带L型冷凝器的空调的能效提高也逐渐增多。

实施例4：其余与实施例1相同，不同之处在于，在制冷状态下，所述第二冷凝单元11上的第二铜管14长度使得第二铜管14输出口19处的制冷剂温度在40℃。

实施例5：其余与实施例1相同，不同之处在于，在制冷状态下，所述第二冷凝单元11上的第二铜管14长度使得第二铜管14输出口19处的制冷剂温度在50℃。

实施例6：其余与实施例1相同，不同之处在于，在制冷状态下，所述第二冷凝单元11中的第二铜管14的长度使得制冷剂相变率为50%以上。第二冷凝单元上的第二铜管的长度的取值要保证第二冷凝单元能够将气态下的制冷剂转换为液态的制冷剂即可。

实施例7：参见附图6所示，其余与实施例1相同，不同之处在于，所述第二散热翅片15呈“Z”字形折弯状。采用此设计，不但可以增加散热面积，而且当风经过散热翅片的间隙时，由于散热翅片的导流作用，可以改变风的流动方向，使得风和散热翅片充分接触，加大散热效果。

实施例8：参见附图7所示，其余与实施例相同，不同之处在于，风机2设在第二冷凝单元11的一侧，靠近风道的出风口41。通过控制风机的风向，同样能够迫使风先吹过第一冷凝单元10，再吹过第二冷凝单元11。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种空调室外机，包括冷凝器（1）、风机（2）、压缩机（5）以及外壳（3），所述外壳（3）内部具有一风道，所述风道具有一个进风口（40）和一个出风口（41），所述冷凝器（1）由第一冷凝单元（10）、第二冷凝单元（11）以及用于连接的连接管（100）构成；其中，第一冷凝单元（10）由盘绕排列的第一铜管（12）和安装在该第一铜管（12）上的第一散热翅片（13）组成，所述第一冷凝单元（10）具有一个空气导流方向；第二冷凝单元（11）由盘绕排列的第二铜管（14）和安装在所述第二铜管（14）上的第二散热翅片（15）组成，所述第二冷凝单元（11）具有一个空气导流方向；所述第一冷凝单元（10）和所述第二冷凝单元（11）均呈直排布置，其特征在于：

在制冷状态下，所述第二铜管（14）具有一个输入口（18）和一个输出口（19），所述第一铜管（12）具有一个输入口（16）和一个输出口（17），所述第二铜管（14）的输出口（19）通过所述连接管（100）连通所述第一铜管（12）的输入口（16），所述第二铜管（14）的输入口（18）作为所述冷凝器（1）制冷剂的输入端，所述第一铜管（12）的输出口（17）作为所述冷凝器（1）制冷剂的输出端；在制冷状态下，制冷剂经压缩机（5）压缩后先流经第二冷凝单元（11），再流经第一冷凝单元（10）；所述第一冷凝单元（10）设在所述风道的进风口（40），且第一冷凝单元（10）的空气导流方向与进风口（40）的空气导流方向一致；所述第二冷凝单元（11）设在所述风道的出风口（41），且第二冷凝单元（11）的空气导流方向与出风口（41）的空气导流方向一致；所述风机（2）设在风道中并且位于第一冷凝单元（10）和第二冷凝单元（11）之间，以此在风机（2）作用下利用同一股空气流对第一冷凝单元（10）进行第一次热交换，对第二冷凝单元（11）进行第二次热交换；

所述第一冷凝单元（10）中的第一散热翅片（13）的翅片间距小于所述第二冷凝单元（11）中的第二散热翅片（15）的翅片间距，在工作状态下，同一股空气流经过时，所述第一冷凝单元（10）对该空气流产生的阻力大于第二冷凝单元（11）对该空气流产生的阻力。

2.根据权利要求1所述的空调室外机，其特征在于：在制冷状态下，第二冷凝单元（11）上的第二铜管（14）长度与第一冷凝单元（10）上的第一铜管（12）长度，在第一铜管（12）和第二铜管（14）总长度确定的前提下存在切分关系，该切分关系使得切分后第二铜管（14）输出口（19）处的制冷剂温度按中华人民共和国国家标准GB/T 7725-2004《房间空气调节器》的测试条件测得在40℃-50℃范围。

3.根据权利要求1所述的空调室外机，其特征在于：所述第一散热翅片（13）的翅片间距为1.6 mm。

4.根据权利要求1或3所述的空调室外机，其特征在于：所述第二散热翅片（15）的翅片间距为3mm-10mm。

5.根据权利要求4所述的空调室外机，其特征在于：所述第二冷凝单元（11）中的第二散热翅片（15）之间的间距为10mm。

6. 根据权利要求1所述的空调室外机，其特征在于：在制冷状态下，所述第二冷凝单元（11）中的第二铜管（14）的长度使得制冷剂相变率为50%以上。

7.根据权利要求1所述的空调室外机，其特征在于：所述第二散热翅片（15）的翅片宽度大于第一散热翅片（13）的翅片宽度。

8. 根据权利要求1所述的空调室外机，其特征在于：所述第二散热翅片（15）呈“Z”字形折弯状。