CN105737458A - 自然散热换热器及其换热单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自然散热换热器及其换热单元。自然散热换热器的换热单元包括相对设置的上集流管及下集流管、多个连通上集流管及下集流管的多孔扁管以及分别设于多个多孔扁管前、后两侧的前、后挡板。多个多孔扁管平行、间隔设置于上集流管与下集流管之间。前、后挡板及各个相邻两个多孔扁管围成多个细长散热通道。至少一前挡板或后挡板靠近下集流管的一端与下集流管之间设有第一开口，至少一前挡板或后挡板靠近上集流管的一端与上集流管之间设有第二开口，以使外界空气从第一开口进入每个散热通道，经散热通道从第二开口排出。多孔扁管都能够在全尺寸内均匀地向管外空气传输热量，提高自然散热换热器的换热能力。

Description

自然散热换热器及其换热单元

技术领域

本发明涉及散热领域，特别涉及一种自然散热换热器及其换热单元。

背景技术

冷凝器是一种将热量排放到外部空气中的冷却部件，通常携带热能的流动介质从冷凝器一端持续流入冷凝器，在冷凝器中放热后从另一端持续流出冷凝器，流动介质放出的热量通过冷凝器壁面后对流交换到外部空气中。采用空气流驱动装置，如风机，增强对流交换的冷凝器为强迫风冷冷凝器；不采用空气流驱动装置的冷凝器为自然散热换热器。强迫风冷冷凝器需要对运动部件风机进行维护，并且会产生噪音。自然散热换热器的稳定性较强，无噪音，但是自然散热换热器的换热能力较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种换热能力较高的自然散热换热器及其换热单元。

一种自然散热换热器的换热单元，包括：相对设置的上集流管及下集流管、多个连通所述上集流管及下集流管的多孔扁管以及分别设于多个所述多孔扁管前、后两侧的前、后挡板，多个所述多孔扁管平行、间隔设置于所述上集流管与下集流管之间，且所述多孔扁管与所述上集流管与下集流管的轴向垂直，所述前、后挡板及各个相邻的两个所述多孔扁管围成多个细长散热通道，且至少一所述前挡板或后挡板靠近下集流管的一端与所述下集流管之间设有第一开口，至少一所述前挡板或后挡板靠近所述上集流管的一端与所述上集流管之间设有第二开口，以使外界空气从所述第一开口进入每个所述散热通道，经每个所述散热通道从所述第二开口排出。

本文所述的前、后挡板只针对挡气流的，即，阻挡气流直接横向流动，使得通过所述散热通道气流的主流向是自下而上的，因此，物理上前、后挡板的一面可以是贴合为一体结构或靠近所述多孔扁管的侧缘。

在其中一实施方式中，所述第一开口位于所述后挡板的下端与所述下集流管之间，所述第二开口位于所述后挡板的上端与所述上集流管之间。

在其中一实施方式中，所述第一开口位于所述前挡板的下端与所述下集流管之间，所述第二开口位于所述后挡板的上端与所述上集流管之间。

在其中一实施方式中，所述前挡板的下端与所述下集流管之间及所述后挡板的下端与所述下集流管之间均形成有所述第一开口，所述前挡板的上端与所述上集流管之间及所述后挡板的上端与所述上集流管之间均形成有所述第二开口。

在其中一实施方式中，所述上集流管及下集流管为铝合金管，所述多孔扁管为铝合金多孔扁管。

在其中一实施方式中，所述上集流管与下集流管上间隔开设有细长孔，所述多孔扁管的端部插入所述细长孔内，且与所述上集流管与下集流管密封连通，所述上集流管及下集流管的中轴线与相应的所述细长孔的中心连线平行。

一种自然散热换热器，包括至少一换热单元、上外接管及下外接管，所述上外接管设于所述上集流管上，所述下外接管设于所述下集流管上，所述上、下外接管用于流动介质流入或流出。

在其中一实施方式中，还包括多个内连接管，所述换热单元为多个，相邻两个所述换热单元的上集流管之间、相邻两个所述换热单元的下集流管之间均通过所述内连接管连通。

在其中一实施方式中，多个所述换热单元相互间平行排列设置，相邻的两所述换热单元的所述上集流管在上下方向位置错开，相邻的两所述换热单元的所述下集流管在上下方向位置错开。

在其中一实施方式中，其特征在于，相邻所述换热单元之间的间隙逐步减小时，相邻两换热单元之间的所述前挡板和后挡板合成为同一挡板。

自然散热换热器的所述换热单元为多个、相互间平行密排设置时，为了防止上集流管堵塞所述第二开口和防止下集流管堵塞所述第一开口，相邻的两换热单元的所述上集流管在上下方向位置错开。相邻的两换热单元的所述下集流管在上下方向位置错开。相邻所述换热单元之间的间隙逐步减小时，紧邻的两换热单元之间的所述前挡板和后挡板合成一挡板或取消。

自然散热换热器包括至少一换热单元、上外接管及下外接管，上外接管设于所述上集流管上，下外接管设于所述下集流管上，上、下外接管用于流动介质流入或流出。包括多个换热单元为时，自然散热换热器还包括多个内连接管，相邻两个换热单元的上集流管之间、相邻两个换热单元的下集流管之间均通过内连接管连通。

在上述自然散热换热器的换热单元中，在自然散热工作条件下，冷空气流从第一开口自然地流入各换热单元的每个散热通道，吸收各换热单元放出热量后，成为密度较低的热空气自然地从第二开口排出。前挡板、后挡板的存在使得整个散热空域形成了多个自下而上的细长散热通道，使得自然散热效果显著提升。多孔扁管都能够在全尺寸内均匀且高效地向管外空气传输热量，从而进一步提高自然散热换热器的换热能力。自然散热换热器包含多个换热单元时，自然散热的空域可以视应用条件横向向周边空域扩展，从而实现更大功率的自然散热能力。

附图说明

图1为本实施方式的换热单元的立体图；

图2为图1所示的换热单元的横截面示意图；

图3为图1所示的换热单元的爆炸图；

图4为图1所示的多孔扁管的横截面示意图；

图5-1为一实施方式的换热单元的侧视图；

图5-2为另一实施方式的换热单元的侧视图；

图5-3为图1所示的换热单元的侧视图；

图6为一实施方式的自然散热换热器的立体图；

图7为另一实施方式的自然散热换热器的立体图；

图8-1为另一实施方式的自然散热换热器的立体图；

图8-2为图8-1所示的自然散热换热器的侧视图；

图9-1为另一实施方式的自然散热换热器的立体图；

图9-2为图9-1所示的自然散热换热器的侧视图；

图10为一实施方式的应用自然散热换热器的热虹吸散热装置。

附图标记说明如下：1、换热单元；11、上集流管；110、细长孔；111、朝下细长孔；12、下集流管；121、朝上细长孔；13、多孔扁管；131、穿孔；14、前挡板；15、后挡板；16、散热通道；17、第一开口；18、第二开口；21、上外接管；22、下外接管；23、内连接管；31、蒸发器；4、发热体。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

请参阅图1及图3，换热单元1是本发明提供的一种自然散热换热器的组成部件。换热单元1包括上下相对设置的上集流管11及下集流管12、多个连通上集流管11及下集流管12的多孔扁管13以及分别设于多个多孔扁管13前、后两侧的前挡板14、后挡板15。

图4是多孔扁管13的横截面示意图，多孔扁管13的外壁在此图呈现细长形，其两长边为直线，两短边为弧形，该图也呈现贯通多孔扁管13长度方向的多个穿孔131。多孔扁管13可为微通道扁管，相应的，该多孔扁管13中的穿孔131的当量直径小于等于1毫米。多孔扁管13为铝合金多孔扁管13。

参见图3，上集流管11和下集流管12两端进行了封堵处理。优选的，采用放置端盖后焊接密封的封堵方式。上集流管11及下集流管12为铝合金管。上集流管11与下集流管12上间隔开设有细长孔110，具体地，上集流管11沿轴向开设朝下细长孔111，下集流管12对应开设朝上细长孔121。细长孔110的中心连线与相应的上集流管11及下集流管12的中轴线平行。细长孔110的两长边是此处上集流管11或下集流管12截面外周线的一部分。

多个多孔扁管13平行、间隔设置于上集流管11与下集流管12之间，且多孔扁管13与上集流管11和下集流管12的轴向垂直。多孔扁管13的端部插入细长孔110内，且在外壁处与上集流管11与下集流管12密封焊接连接。具体地，多孔扁管13上端插入上集流管11管壁开设的朝下细长孔111，并进行密封处理，下端插入下集流管12管壁开设的朝上细长孔121，并进行密封处理。朝下细长孔111和朝上细长孔121的数量皆等于多孔扁管13数量，细长孔110的形状和尺寸适应多孔扁管13的横截面以便多孔扁管13在细长孔110处接通上集流管11或下集流管12。

请参见图2和图5，前挡板14、后挡板15及相邻的两个多孔扁管13之间形成散热通道16。且至少一前挡板14或后挡板15的下端与下集流管12之间设有第一开口17，至少一前挡板14或后挡板15的上端与上集流管11之间设有第二开口18，以使外界空气从第一开口17进入每个散热通道16，经每个散热通道16从第二开口18排出。

具体地，第一开口17及第二开口18的设置可采用如下实施方式。

如图5-1，在一实施方式中，第一开口17位于后挡板15的下端与下集流管12之间，第二开口18位于前挡板14的上端与上集流管11之间。

如图5-2，在另一实施方式中，第一开口17位于前挡板14的下端与下集流管12之间，后挡板15的两端分别与上集流管11、下集流管12连接，第二开口18位于前挡板14的上端与上集流管11之间。

如图5-3，具体在实施方式中，前挡板14的下端与下集流管12之间及后挡板15的下端与下集流管12之间均形成有第一开口17，前挡板14的上端与上集流管11之间及后挡板15的上端与上集流管11之间均形成有第二开口18。

在自然散热工作条件下，冷空气流从第一开口17自然地流入换热单元1的细长散热通道16，吸收各换热单元1放出热量后，成为密度较低的热空气自然地从第二开口18排出。前挡板14、后挡板15的存在使得整个散热空域形成了多个自下而上的细长散热通道16，使得自然散热效果显著提升。多孔扁管13都能够在全尺寸内均匀且高效地向管外空气传输热量，从而进一步提高自然散热换热器的换热能力。

换热单元1可以为多个时自然散热换热器还包括多个内连接管23。相邻两个换热单元1的上集流管11之间、相邻的两个换热单元1的下集流管12之间均通过内连接管23连通。

请参见图6，一实施方式的自然散热换热器，多个换热单元1之间相互平行设置。换热单元1为三个，三个换热单元1之间相互平行放置。相邻两个换热单元1的上集流管11之间通过内连接管23连通。相邻的两个换热单元1的下集流管12之间均通过内连接管23连通。上外接管21在一换热单元1的上集流管11接入自然散热换热器，下外接管22在一换热单元1的下集流管12接入自然散热换热器。

请参见图7，另一实施方式中，多个换热单元1之间相互拼接，呈框形分布。具体地，两内连管23实现三个换热单元1的上集流管11互通，另两内连管23实现三个换热单元1的下集流管12互通。上外接管21在一换热单元1的上集流管11接入自然散热换热器，下外接管22在一换热单元1的下集流管12接入自然散热换热器。

自然散热换热器的换热单元为多个、相互间平行密排设置时，为了防止上集流管11堵塞第二开口和防止下集流管12堵塞第一开口，相邻的两换热单元的上集流管11在上下方向位置错开。优选地，相邻的两上集流管11在上下方向位置错开的距离大于1个多孔扁管13的宽度。相邻的两换热单元的下集流管12在上下方向位置错开，优选地，相邻的两下集流管12在上下方向上错开的距离大于1个多孔扁管13的宽度。

图8-1、图8-2和图9-1、图9-2给出换热单元相互间平行密排设置时的两种实施方式。

在图8-1、图8-2的实施方式中，三个换热单元1是高度一致的，因此只要使得相邻换热单元1在上下方向错开大于1个多孔扁管13宽度的距离就可以实现相邻的两换热单元1的上集流管11和下集流管12在上下方向位置错开，且错开的距离大于1个多孔扁管的宽度。这样，按照图中弯曲的流动箭头所示意：下部空气能顺利进入每个换热单元1的第一开口17；在上部从每个换热单元1的第二开口18出来的热空气能够顺利流出。

在图9-1、图9-2的实施方式中，设计中选择相邻换热单元1存在一个大于两个多孔扁管13宽度的高度差，同样可以实现相邻的两换热单元的上集流管11和下集流管12在上下方向位置错开，且错开的距离大于1个多孔扁管的宽度，机理的解释与图8情形类似。

参见图8和图9两种换热单元1平行密排设置情形下自然散热换热器的实例，相邻换热单元1之间的间隙逐步减小时，紧邻的两换热单元1之间的所述前挡板14和后挡板15合成一挡板。优选地，当相邻换热单元1之间的间隙减小到5mm时作此处理。

自然散热换热器可为仅一个换热单元1，显然其形成需要在图1中的换热单元1的基础上将上外接管21设于上集流管11上，下外接管22设于下集流管12上，上、下外接管21、22用于流动介质流入或流出。

上述实施方式中，皆为一上外接管21设于一上集流管11上、一下外接管22设于一下集流管12上的情形。可以理解，根据实际需要和条件，在上集流管11上或在互通上集流管11的一个或多个位置开设通孔使得一个或多个上外接管21在通孔处接通流动介质，同时，在下集流管12上或者在互通下集流管12的一个或多个位置开设通孔使得一个或多个下外接管22在通孔处接通流动介质。

具体地，一种多外接管接通方式如图10，图10是自然散热换热器应用在一热虹吸散热装置中，热虹吸散热装置包括三个蒸发器3及自然散热换热器。自然散热换热器是三个换热单元1之间相互平行放置的实施方式。内连管23实现三个换热单元1的上集流管11和下集流管12互通。

三个蒸发器31与自然散热换热器形成供工质循环流动的热虹吸回路，每个蒸发器31吸收发热体4热量后的工质在蒸发器31内部气化，从气管上升进入自然散热换热器，并由自然散热换热器液化后从液管回流进入每个蒸发器31。这里三气管就是自然散热换热器的三上外接管21，三上外接管21接通一换热单元1的上集流管11，也就是接通互通的三上集流管11；三液管就是自然散热换热器的三下外接管22，三下外接管22接通一换热单元1的下集流管12，也就是接通互通的三下集流管12。

热虹吸散热装置中，自然散热换热器的功能就是将上外接管21进入的气态工质携带的发热体4热量最终排放到外部空气中，同时工质因放热而液化，液化后的工质在重力作用下由下外接管22回到蒸发器31。

可以理解，自然散热换热器的具体结构并不限于如上所述的两种结构，其可根据需要进行结构上的调整。

流动介质从上外接管21流入所述自然散热冷凝器，流过多孔扁管13放热后从下外接管22流出所述自然散热冷凝器，或者，流动介质从下外接管22流入所述自然散热冷凝器，流过冷凝器放热后从上外接管21流出所述自然散热冷凝器。前者是优选的工质的流动方向。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种自然散热换热器的换热单元，其特征在于，包括：相对设置的上集流管及下集流管、多个连通所述上集流管及下集流管的多孔扁管以及分别设于多个所述多孔扁管前、后两侧的前、后挡板，多个所述多孔扁管平行、间隔设置于所述上集流管与下集流管之间，且所述多孔扁管与所述上集流管与下集流管的轴向垂直，所述前、后挡板及各个相邻两个所述多孔扁管围成多个细长散热通道，且至少一所述前挡板或后挡板靠近下集流管的一端与所述下集流管之间设有第一开口，至少一所述前挡板或后挡板靠近所述上集流管的一端与所述上集流管之间设有第二开口，以使外界空气从所述第一开口进入每个所述散热通道，经每个所述散热通道从所述第二开口排出。

2.根据权利要求1所述的自然散热换热器的换热单元，其特征在于，所述第一开口位于所述后挡板的下端与所述下集流管之间，所述第二开口位于所述后挡板的上端与所述上集流管之间。

3.根据权利要求1所述的自然散热换热器的换热单元，其特征在于，所述第一开口位于所述前挡板的下端与所述下集流管之间，所述第二开口位于所述后挡板的上端与所述上集流管之间。

4.根据权利要求1所述的自然散热换热器的换热单元，其特征在于，所述前挡板的下端与所述下集流管之间及所述后挡板的下端与所述下集流管之间均形成有所述第一开口，所述前挡板的上端与所述上集流管之间及所述后挡板的上端与所述上集流管之间均形成有所述第二开口。

5.根据权利要求1所述的自然散热换热器的换热单元，其特征在于，所述上集流管及下集流管为铝合金管，所述多孔扁管为铝合金多孔扁管。

6.根据权利要求1所述的自然散热换热器的换热单元，其特征在于，所述上集流管与下集流管上间隔开设有细长孔，所述多孔扁管的端部插入所述细长孔内，且与所述上集流管与下集流管密封连通，所述上集流管及下集流管的中轴线与相应的所述细长孔的中心连线平行。

7.一种自然散热换热器，其特征在于，包括至少一如权利要求1~6任意一项所述的换热单元、上外接管及下外接管，所述上外接管设于所述上集流管上，所述下外接管设于所述下集流管上，所述上、下外接管用于流动介质流入或流出。

8.根据权利要求7所述的自然散热换热器，其特征在于，还包括多个内连接管，所述换热单元为多个，相邻两个所述换热单元的上集流管之间、相邻两个所述换热单元的下集流管之间均通过所述内连接管连通。

9.根据权利要求7或8所述的自然散热换热器，其特征在于，多个所述换热单元相互间平行排列设置，相邻的两所述换热单元的所述上集流管在上下方向位置错开，相邻的两所述换热单元的所述下集流管在上下方向位置错开。

10.根据权利要求9所述的自然散热换热器，其特征在于，相邻所述换热单元之间的间隙逐步减小时，相邻两换热单元之间的所述前挡板和后挡板合成为同一挡板。