CN106943023A - 换热器及具有其的制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热器及具有其的制冷系统；该换热器包括至少两个换热管，各所述换热管互不连通；各所述换热管均包括主体部，所述主体部的两端分别形成有用于外接的接口；各所述换热管的主体部在同一平面内并排同步延伸形成管簇；所述管簇的外周设有将其包围的储热材料，所述储热材料内还埋设有若干热管，所述热管的一端靠近所述管簇的外周，另一端靠近所述储热材料的外周；各所述接口均伸出所述储热材料外。该换热器的换热效率高，耗电少，并且能够确保流体质量。

Description

换热器及具有其的制冷系统

技术领域

本发明涉及热交换技术领域，特别是涉及一种换热器及具有其的制冷系统。

背景技术

现有的饮水机可将饮用水加热或降温，以满足不同群体对饮用水温的需求。

目前，具有制冷功能的饮水机采用的蒸发器多由水胆和制冷剂管组成，其中，水胆由不锈钢制成，具有进出水管，制冷剂管通常为圆柱状紫铜管，缠绕在不锈钢水胆的外壁上。

在实际应用中，该饮水机存在下述问题：压缩机启停频繁，耗电多，且减少压缩机的使用寿命。

发明内容

本发明正是为了解决上述问题而提出的，为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种换热器，包括至少两个换热管，各所述换热管互不连通；各所述换热管均包括主体部，所述主体部的两端分别形成有用于外接的接口；各所述换热管的主体部在同一平面内并排同步延伸形成管簇；所述管簇的外周设有将其包围的储热材料，所述储热材料内还埋设有若干热管，所述热管的一端靠近所述管簇的外周，另一端靠近所述储热材料的外周；各所述接口均伸出所述储热材料外。

本发明提供的换热器具有下述技术效果：

各换热管的主体部在同一平面内并排同步延伸而形成换热管管簇，与现有技术相比，换热面积大幅增加，换热效率高，且占用空间小；

储热材料及埋设热管的设计，使得换热管内流体在进行热交换时，将释放的冷量或热量被储热材料储存起来，以备供冷或供热停止时使用，这样，可减少压缩机的启停次数，耗电少，并可延长压缩机的使用寿命；

流体在换热管内的流动性好，可规避流体长时间存放的现象，确保流体质量。

所述储热材料形成包围所述管簇的固结部。

所述固结部的外轮廓呈矩形。

所述固结部内埋设有四根热管，分设在所述固结部的四角。

所述固结部的外轮廓呈圆形。

埋设于所述固结部内的若干热管沿所述固结部的周向均匀布置。

还包括箱体，各所述换热管和所述储热材料均设置于所述箱体内，所述储热材料位于所述箱体内壁和所述管簇的外周之间；各所述接口均伸出所述箱体外。

各所述换热管的主体部延伸形成螺旋形的管簇。

本发明还提供一种制冷系统，包括上述任一项所述的换热器，所述换热器的一所述换热管的两所述接口作为提供冷量或热量的流体的入口和出口，另一所述换热管的两所述接口作为被制冷或被加热的流体的入口和出口。

上述换热器具有上述技术效果，所以具有该换热器的制冷系统也具有相应的技术效果，这里不再赘述。

所述提供冷量或热量的流体与被制冷或被加热的流体的流动方向相反。

附图说明

图1为本发明所提供换热器一种具体实施例的结构示意图；

图2为图1所示换热器的内部结构示意图；

图3为换热管单元的一种具体实施例的结构示意图；

图4为本发明所提供换热器另一种具体实施例的内部结构示意图；

图5为应用本发明所提供换热器的制冷系统的结构示意图。

其中，图1至图5中部件名称与附图标记之间的一一对应关系如下所示：

换热管单元10；

第一换热管11，第一主体部111，第一入口112，第一出口113，第一过渡弧段114；

第二换热管12，第二主体部121，第二出口122，第二入口123，第二过渡弧段124；

固结部20、20’，近端储热材料21，远端储热材料22；

热管30；

压缩机41，换热器件42，节流元件43，四通阀44，换热器45。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1-2，图1为本发明所提供换热器一种具体实施例的结构示意图；图2为图1所示换热器的内部结构示意图。

该实施例中，所述换热器包括换热管单元10，换热管单元10外设有储热材料形成的固结部20，固结部20将换热管单元10包围。

这里的储热材料指能够储存热量或冷量的材料。

请一并结合图3，图3为换热管单元的一种具体实施例的结构示意图。图3中箭头标示了换热管内介质的流向。

该实施例中，换热管单元10包括两个换热管，为方便描述，本文称之为第一换热管11和第二换热管12。

需要说明的是，本文所涉及的序数词“第一”和“第二”只是为了区分相同名称的不同部件，仅仅是为了便于描述，不表示顺序或主次关系，更不应理解为某种限定。

第一换热管11包括第一主体部111，第一主体部111的两端分别形成有用于外接的接口，具体到本方案中，第一主体部111两端的接口分别为第一入口112和第一出口113。

类似地，第二换热管12包括第二主体部121，第二主体部121的两端也分别形成有用于外接的接口，具体到本方案中，第二主体部122两端的接口分别为第二入口123和第二出口122。

该换热管单元10的第一入口112、第一出口113、第二入口123和第二出口122均伸出固结部20之外。

第一换热管11的第一主体部111和第二换热管12的第二主体部121大致在同一平面内并排同步延伸形成管簇，储热材料形成的固结部20将所述管簇包围。这样，第一主体部111和第二主体部121的换热面积大，换热效率高。此外，换热器通过换热管进行换热，介质的流动性较好，可避免将换热器应用于家电系统如饮水机时，饮用水在换热管内长时间存放，而影响水质。

固结部20内还埋设有若干热管30，热管30的一端靠近所述管簇的外周，另一端靠近固结部20的外周，也就是说，热管30能够在靠近所述管簇的储热材料和远离所述管簇的储热材料之间传递热量或冷量。

其中，第一换热管11和第二换热管12内分别流通一种介质，如其中一种介质可以是饮用水，另一种介质是制冷剂等，如图3所示，该方案中，第一换热管11中第一介质的流向与第二换热管12中第二介质的流向相反，这样，两种介质的换热效果更好。

应当理解，实际设置时，使第一换热管11中第一介质的流向与第二换热管12中第二介质的流向相同也是可行的。

具体的方案中，固结部20可以浇铸成形，即先做出固结部20形状的铸模，将换热管单元10和若干热管30放入后进行浇铸即可。需要指出的是，如果采用浇铸的方式，浇铸材料的熔点要比换热管单元10的换热管的熔点、热管30的熔点低。

如图3所示，具体方案中，固结部20的外轮廓呈矩形，热管30具体设置了四根，分别布置在固结部20的四角。

应当理解，固结部20的形状并不限于图3中所示的矩形，也可以根据实际应用需要设计为其他结构，如方形、椭圆形等规则形状，当然，也可为不规则形状，只要能够将换热管单元10除接口以外的部位完整包围即可。

如图4所示的换热器，其换热管单元与图3所示方案基本一致，区别在于，其固结部20’的外轮廓呈圆形，在此基础上，其设置的四根热管30可沿固结部20’的周向均匀布置，以期得到较佳的传热效果。

还应当理解，热管30的数目也不局限于图3或图4中所示的四根，实际上设为三根、五根等均是可以的。当然，若干热管30的排布也可根据需要而定。

如上，设置热管30后，第一换热管11和第二换热管12在进行热交换时，还向靠近换热管单元10的储热材料释放一定热量或冷量，热管30能够将靠近换热管单元10的储热材料中的部分热量或冷量快速传递至远离换热管单元10的储热材料，当其中一换热管中的介质停止供热或供冷后，储热材料释放热量继续加热另一换热管中的介质，或释放冷量冷却另一换热管中的介质，此时，通过热管30将远离换热管单元10的储热材料中的热量或冷量快速传递至靠近换热管单元10的储热材料。

这样，热管30的设置能够减少应用该换热器的制冷系统中压缩机的启停频次，降低耗电量。

图3所示的具体方案中，第一换热管11为圆管结构，其具有一个内部通道，该内部通道沿第一换热管11的长度方向延伸；第一换热管11在长度方向上包括第一主体部111，第一主体部111的一端形成第一入口112，另一端形成第一出口113，第一换热管11的内部通道一端与第一入口112连通，另一端与第一出口113连通，从第一入口112到第一出口113即为第一介质的流向。可以理解，第一介质的流向反向设置也可。

第二换热管12也为圆管结构，其具有一个内部通道，该内部通道沿第二换热管12的长度方向延伸；第二换热管12在长度方向上包括第二主体部121，第二主体部121的一端形成第二入口123，另一端形成第二出口122，第二换热管12的内部通道一端与第二入口123连通，另一端与第二出口122连通，从第二入口123到第二出口122即为第二介质的流向。可以理解，第二介质的流向反向设置也可。

具体地，如图3所示，第一主体部111和第二主体部121大致以同一点为中心并排螺旋延伸，形成螺旋形的管簇，这样，第一主体部111和第二主体部121均形成多个环形结构，且第一主体部111的环形结构与第二主体部121的环形结构交替设置，使两者的环形结构之间可以很好地进行热交换。

更具体地，从螺旋中心向外，各环形结构之间大致等距设置，以达到更好的换热效果。具体的距离设定值可根据实际需求来设置。

显然，第一换热管11的第一入口112和第一出口113，以及第二换热管12的第二入口123和第二出口122要伸出固结部20，也可以伸出所述管簇所在的平面。

具体设置时，可以使第一换热管11、第二换热管12的各接口均与所述管簇所在的平面大致垂直设置，如此，更利于确保各接口能够伸出固结部20；可以理解，各接口不与所述管簇所在的平面垂直设置也是可行的。

在此基础上，为了使主体部与接口圆滑过渡，第一入口112和第一出口113均可通过第一过渡弧段114与第一主体部111连接；同样地，第二入口123和第二出口122也均通过第二过渡弧段124与第二主体部121连接。

如图3所示，该方案中，第一换热管11的第一入口112和第二换热管12的第二出口122大致并排设置；第一换热管11的第一出口113和第二换热管12的第二入口123分开设置，当然，第一出口113和第二入口123大致并排设置也是可以的。

除了上述延伸方式外，第一换热管11的第一主体部111和第二换热管12的第二主体部121还可以其他形状延伸，如第一主体部111和第二主体部121大致以同一点为中心向外逐圈环绕并排延伸，形成近似方形、椭圆形等规则形状或不规则形状，可以理解，如此设置后，第一换热管11和第二换热管12从中心向外也交替设置，以增大两者的换热面积。如此，因最终形成的管簇形状，各主体部可包括若干曲线段和若干用于连接曲线段的直线段。

除了逐圈环绕的方式外，第一换热管11的第一主体部111和第二换热管12的第二主体部121还可以为往返式结构，如，第一主体部111具有多个第一直线段和用于连接第一直线段的第一曲线段，其中，多个第一直线段大致并排平行设置，一个第一直线段的一端与后一个相邻的第一直线段的同侧端通过一个第一曲线段连接，该后一个第一直线段的另外一端与再一个相邻的第一直线段同侧端通过另一个第一曲线段连接，如此，依次连接所有第一直线段；第二主体部121的结构与第一主体部111的上述结构类似，不再赘述。设置后，第一换热管11与第二换热管12的直线段并排交替设置，第一换热管11与第二换热管12的曲线段并排设置。

换热管的结构除了上述圆管形式外，还可以为扁管形式，当换热管单元的各换热管均为扁管结构时，相邻两换热管优选以面积相对较大的表面相对设置，如此可大大增加两者的换热面积，提高换热效率。

可以理解，不管换热管的结构形式如何，各换热管的主体部的延伸方式均可选用上述任一种方式。

换热管内除了上述只设一个内部通道的结构外，还可具有多个内部通道，当具有多个内部通道时，多个内部通道在换热管的横向上依次排列，优选在换热管的横向上大致均匀分布，以使介质能够较为均匀地进出各内部通道，以达到最佳的换热效果。

以上介绍的换热管单元包括两个换热管，实际设置时，还可以包括更多个换热管，其中，相邻的两换热管内的介质流向可相反设置，以期达到更好的换热效果，当然，流向相同设置也可。

以上介绍的换热器中，包围换热管单元的储热材料以固结部的形式包围换热管单元，并与换热管单元固结为一体，除了该种方式外，储热材料还可以下述方式包围在换热管单元的外周。

具体地，换热管包括箱体，换热管单元固设于箱体内，将储热材料填充于换热管单元和箱体之间的空间内，为便于外接，换热管单元的各接口均伸出箱体外。

此外，本发明还提供一种制冷系统，包括上述任一项所述的换热器，该换热器的一换热管的两接口作为提供冷量或热量的流体的入口和出口，另一换热管的两接口作为被制冷或被加热的流体的入口和出口。

作为优选方案，实际设置时，提供冷量或热量的流体与被制冷或被加热的流体的流动方向相反，以达到较佳的换热效果。

下面以具体应用说明制冷系统的实际工作过程。请参考图5，图5为应用上述换热器的制冷系统的结构示意图。

该制冷系统包括压缩机41、换热器件42、节流元件43、四通阀44及换热器45，其中换热器45的结构为上述任一换热器的结构。

换热器45的第一换热管内流通的介质为需要冷却或加热的流体，如水、果汁等，第二换热管内流通的介质为制冷剂。

需要冷却或加热的流体可通过入口连接管与第一换热管的第一入口连通，通过出口连接管与第一换热管的第一出口连通。

第二换热管与连接在压缩机41和节流元件43之间。

为便于描述，图5中将靠近换热器45的换热管单元的储热材料标示为近端储热材料21，远离换热器45的换热管单元的储热材料标示为远端储热材料22。

如图5中所示，当制冷剂按照图中实心箭头标示方向流动时，换热器件42作为冷凝器，换热器45作为蒸发器，系统为制冷模式，换热器45为水(此处以需要冷却或加热的流体为水说明)和近端储热材料21提供冷量，近端储热材料21中部分冷量通过热管30传递至远端储热材料22，制冷剂停止流动时，近端储热材料21可释放冷量冷却水，远端储热材料22通过热管30传递冷量间接冷却水。

如图5中所示，当制冷剂按照图中空心箭头标示方向流动时，换热器件42作为蒸发器，换热器45作为冷凝器，系统为制热模式，换热器45为水和近端储热材料21提供热量，近端储热材料21中的部分热量通过热管30传递至远端储热材料22，制冷剂停止流动时，近端储热材料22释放热量加热水，远端储热材料22通过热管30传递热量间接加热水。

以上对本发明所提供的换热器及具有其的制冷系统均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种换热器，其特征在于，包括至少两个换热管，各所述换热管互不连通；各所述换热管均包括主体部，所述主体部的两端分别形成有用于外接的接口；各所述换热管的主体部在同一平面内并排同步延伸形成管簇；所述管簇的外周设有将其包围的储热材料，所述储热材料内还埋设有若干热管，所述热管的一端靠近所述管簇的外周，另一端靠近所述储热材料的外周；各所述接口均伸出所述储热材料外。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述储热材料形成包围所述管簇的固结部。

3.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述固结部的外轮廓呈矩形。

4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述固结部内埋设有四根热管，分设在所述固结部的四角。

5.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述固结部的外轮廓呈圆形。

6.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于，埋设于所述固结部内的若干热管沿所述固结部的周向均匀布置。

7.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，还包括箱体，各所述换热管和所述储热材料均设置于所述箱体内，所述储热材料位于所述箱体内壁和所述管簇的外周之间；各所述接口均伸出所述箱体外。

8.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，各所述换热管的主体部延伸形成螺旋形的管簇。

9.制冷系统，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的换热器，所述换热器的一所述换热管的两所述接口作为提供冷量或热量的流体的入口和出口，另一所述换热管的两所述接口作为被制冷或被加热的流体的入口和出口。

10.根据权利要求9所述的制冷系统，其特征在于，所述提供冷量或热量的流体与被制冷或被加热的流体的流动方向相反。