CN108168340A - 换热结构、换热设备和空调机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种换热结构、换热设备和空调机组，其中换热结构包括壳体(10)和第一翅片(20)，第一翅片(20)设置在壳体(10)内，沿第一翅片(20)的第一延伸方向开设有彼此独立的第一通道(30)和第二通道(40)，第一通道(30)和第二通道(40)用于流通待换热流体，第一通道(30)的通流截面面积和第二通道(40)的通流截面面积不同。换热设备和空调机组包括换热结构。本发明换热结构可以灵活调节待换热流体的流通流量，满足对换热能力的不同需求；提高待换热流体的存储量，提高热交换能力；还可以简化制造和装配工艺，提高加工效率，降低人工成本。

Description

换热结构、换热设备和空调机组

技术领域

本发明涉及热交换技术领域，尤其涉及一种换热结构、换热设备和空调机组。

背景技术

空调中换热器的热交换能力是衡量空调性能优劣的一个重要因素，而换热器中的冷媒管和风道则是影响其热交换能力的重要因素。换热器的冷媒管中通入冷媒，冷媒管的冷媒存储量直接影响换热器的热交换能力；风道则由冷媒管与翅片所围成的间隙组成，翅片在风道中发挥增大换热面积的作用，其结构和形状直接影响风道内流体的轨迹以及流体在风道内的停留时间，进而影响热交换能力。

目前，现有的换热器主要存在两方面的问题，一是热交换能力不足；二是换热器的风道不顺畅，因此有必要对换热器的热交换能力和风道设计进行改进。

发明内容

本发明的目的是提出一种换热结构、换热设备和空调机组，以尽可能地提高换热结构的热交换能力。

为实现上述目的，本发明提供了一种换热结构，包括：

壳体；和

第一翅片，第一翅片设置在壳体内，沿第一翅片的第一延伸方向开设有彼此独立的第一通道和第二通道，第一通道和第二通道用于流通待换热流体，第一通道的通流截面面积和第二通道的通流截面面积不同。

进一步地，换热结构包括多排第一翅片，每排第一翅片中开设有多个第一通道和多个第二通道且第一通道和第二通道间隔布置。

进一步地，相邻两排第一翅片中第一通道和第二通道均交错布置。

进一步地，壳体的侧壁设有流体进口和流体出口，相邻两排第一翅片之间形成第三通道，第三通道的一端与流体进口连通，第三通道的另一端与流体出口连通。

进一步地，每排第一翅片中第一通道位于最外侧时，第一翅片沿一条直线延伸至壳体；每排第一翅片中第二通道位于最外侧时，第一翅片沿两条线分叉并延伸至壳体，且两条线先彼此远离再平行延伸。

进一步地，第一通道的通流截面面积大于第二通道的通流截面面积，第一通道的截面为椭圆形；和/或，第一通道的通流截面面积大于第二通道的通流截面面积，第二通道的截面为圆形。

进一步地，第一翅片竖直布置，第一延伸方向为竖直方向。

进一步地，换热结构还包括第二翅片，第二翅片设置在第一翅片的外壁上。

进一步地，第二翅片的外轮廓被设置为能够引导流体流通。

进一步地，第二翅片为在第一翅片的外壁上形成的凸起，凸起相对于第一翅片的外壁沿流体流通方向逐渐增高；或者，第二翅片为在第一翅片的外壁上形成的凸起，凸起相对于第一翅片的外壁沿流体流通方向先逐渐增高，然后再逐渐降低。

进一步地，第二翅片和第一翅片一体成型。

进一步地，壳体和第一翅片一体成型。

进一步地，壳体和第一翅片一体挤压成型。

为实现上述目的，本发明还提供了一种换热设备，包括上述的换热结构。

为实现上述目的，本发明还提供了一种空调机组，包括上述的换热结构或者上述的换热设备。

基于上述技术方案，本发明换热结构实施例在第一翅片上开设第一通道和第二通道，且第一通道和第二通道彼此独立，在利用该换热结构进行换热时，根据实际需要可以单独在第一通道内通入待换热流体，也可以单独在第二通道内通入待换热流体，还可以在第一通道和第二通道内同时通入待换热流体，以灵活调节待换热流体的流通流量，满足对换热能力的不同需求；在第一通道和第二通道同时通入待换热流体时，可以显著提高待换热流体的存储量，提高热交换能力；另外，用于流通待换热流体的第一通道和第二通道开设在第一翅片上，这样便实现了第一通道、第二通道和第一翅片的一体化，无需第一通道和第二通道与第一翅片的装配过程，可简化制造和装配工艺，提高加工效率，降低人工成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明换热结构一个实施例的俯视图。

图2为本发明换热结构一个实施例的立体图。

图中：

10、壳体；20、第一翅片；30、第一通道；40、第二通道；50、第二翅片；60、第三通道；70、流体进口；80、流体出口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

参考图1和图2所示，在本发明所提供的换热结构的一个示意性实施例中，换热结构包括壳体10和第一翅片20，其中，第一翅片20设置在壳体10内，第一翅片20作为壳体10的骨架，起到支撑作用。沿第一翅片20的第一延伸方向开设有彼此独立的第一通道30和第二通道40，第一通道30和第二通道40用于流通待换热流体，第一通道30的通流截面面积和第二通道40的通流截面面积不同。其中，换热结构用于空调机组时，待换热流体可以为冷媒。

在上述示意性实施例中，在第一翅片20上开设第一通道30和第二通道40，且第一通道30和第二通道40彼此独立，在利用该换热结构进行换热时，根据实际需要可以单独在第一通道30内通入待换热流体，也可以单独在第二通道40内通入待换热流体，还可以在第一通道30和第二通道40内同时通入待换热流体，以灵活调节待换热流体的流通流量，满足对换热能力的不同需求；在第一通道30和第二通道40同时通入待换热流体时，可以显著提高待换热流体的存储量，提高热交换能力；另外，用于流通待换热流体的第一通道30和第二通道40开设在第一翅片20上，这样便实现了第一通道30、第二通道40和第一翅片20的一体化，无需第一通道30和第二通道40与第一翅片20的装配过程，可简化制造和装配工艺，提高加工效率，降低人工成本。

在现有技术中，铝翅片与用于冷媒流通的铜管之间的装配方式通常是通过胀管工艺使铝翅片与铜管过盈配合装配在一起，再通过焊接弯管完成空调换热器中的换热管体和翅片的组装，但是，即使将铝翅片与铜管的间隙减小到极小值，依然会存在细小的空气间隙，此空气间隙在换热过程中存在比铜管与铝翅片大的多的空气热阻，为了减少空气热阻带来的不利影响，一般会不断增加铝翅片数量以增大换热面积，而铝翅片数量的增加也增加了成本，并且当铝翅片数量增加到极致情况下，换热器的换热效率也就达到了瓶颈，无法继续提升。因此，现有技术的原材料成本较高，导致设备成本较高。在本发明实施例中，由于第一通道30和第二通道40开设在第一翅片20上，即第一通道30、第二通道40和第一翅片20实现了一体化，在第一通道30和第二通道40与第一翅片20之间不再存在间隙，因而不存在空气热阻，可以减少翅片的数量，降低原材料成本，从而可以降低换热结构的整体成本。

由于第一翅片20以及设置在第一翅片20上的第一通道30和第二通道40设置于壳体10内，在加工及运输过程中第一翅片20、第一通道30和第二通道40始终受到壳体10的保护，不易造成第一翅片20的损伤和变形，利于保证换热结构的质量。

进一步地，换热结构包括多排第一翅片20，每排第一翅片20中开设有多个第一通道30和多个第二通道40且第一通道30和第二通道40间隔布置。这样设置可以使多个第一通道30和第二通道40更加合理地布置在第一翅片20上，有利于充分利用第一翅片20的空间，尽可能增大第一通道30和第二通道40的总流通面积，提高热交换能力。

当然，在其他实施例中，第一通道30和第二通道40也可以采用其他布置形式，比如相邻两个第一通道30之间设置两个第二通道40，或者相邻两个第二通道40之间设置两个第一通道30等。

可选地，多排第一翅片20在壳体10内均匀布置，以实现对待换热流体的均匀换热，改善换热效果。

可选地，相邻两排第一翅片20中第一通道30和第二通道40均交错布置。如图1所示，以左数第一排和第二排为例，左数第一排中的第一通道30和左数第二排中的第一通道30交错布置，左数第一排中的第二通道40和左数第二排中的第二通道40也交错布置。

由于第一通道30和第二通道40的通流截面面积不同，因此上述交错布置可以使得在相邻两排第一翅片20之间所形成的第三通道60形成S型流道，在S型流道的限制作用下，流体可以贴近第一翅片20的外表面流动，使流体与第一翅片20的接触更加直接和充分，有利于提高换热效果。

在第三通道60内流通的流体可以为风或水等。

可选地，壳体10的侧壁设有流体进口70和流体出口80，相邻两排第一翅片20之间形成第三通道60，第三通道60的一端与流体进口70连通，第三通道60的另一端与流体出口80连通。用于与待换热流体进行热交换的流体可以通过流体进口70进入壳体10内，然后流通经过第三通道60，并在第三通道60内与待换热流体进行热交换，然后通过流体出口80流出壳体10。

可选地，流体进口70和流体出口80分别设置在壳体10的两个相对的侧壁上，以增大第三通道60的流通距离，增加换热时间，提高换热效果。

如图1所示，每排第一翅片20中第一通道30位于最外侧时，第一翅片20沿一条直线延伸至壳体10；每排第一翅片20中第二通道40位于最外侧时，第一翅片20沿两条线分叉并延伸至壳体10，且两条线先彼此远离再平行延伸。这样设置的好处是，可以尽可能地使第三通道60的通流截面面积自流体进口70至流体出口80保持大致相等，以保证流体贴近第一翅片20外表面流动，提高接触效果，进而提高换热效果。

可选地，第一通道30的通流截面面积大于第二通道40的通流截面面积，第一通道30的截面为椭圆形。

第一通道30的截面设置为椭圆形，其好处是可以使流体在第三通道60内的流通更加顺畅，也可以使流体在流动时更加贴近第一翅片20的外表面；而且，相对于圆形来说，椭圆形的曲率变化更加平缓，可以使流体尽可能地沿第一通道30的外表面流通，并且能够经过第一通道30的尖部所形成的凹涡处，避免流体不经过凹涡处而直接流向下游，影响凹涡处的换热效果。

可选地，第一通道30的通流截面面积大于第二通道40的通流截面面积，第二通道40的截面为圆形。第二通道的截面设置为圆形，可以充分利用两个第一通道30之间所形成的空间，实现较大的流通面积，提高热交换能力。

在其他实施例中，第二通道40的截面也可以为方形、椭圆形等其他形状。

可选地，在壳体10内，第一翅片20竖直布置，第一延伸方向为竖直方向。这样设置可以方便流体(比如风)在第三通道60内的流动，实现较好的换热效果。

可选地，换热结构还包括第二翅片50，第二翅片50设置在第一翅片20的外壁上。通过设置第二翅片50，可以增大换热面积，提高换热效果。

进一步地，第二翅片50的外轮廓被设置为能够引导流体流通。这样设置可以对在第三通道60内流通的流体进行引导，使其更加贴近第一翅片20和第二翅片50，使换热更加有效，换热效果更好。

可选地，第二翅片50为在第一翅片20的外壁上形成的凸起，凸起相对于第一翅片20的外壁沿流体流通方向逐渐增高；或者，第二翅片50为在第一翅片20的外壁上形成的凸起，凸起相对于第一翅片20的外壁沿流体流通方向先逐渐增高，然后再逐渐降低。

如图1所示，在第一通道30的外侧所设置的第二翅片50，相对于第一翅片20的外壁沿流体流通方向先逐渐增高，然后再逐渐降低，这种凸起的截面大致呈半圆形；而在第二通道40的外侧所设置的第二翅片50，相对于第一翅片20的外壁沿流体流通方向逐渐增高，这种凸起的截面大致呈三角形。

在其他实施例中，第二翅片50也可以为倾斜地设置在第一翅片20外表面上的片状结构，与第一翅片20一起形成树形结构等。

可选地，第二翅片50和第一翅片20一体成型。这样可以省略第一翅片20和第二翅片50的装配过程，提高换热结构的整体加工效率，降低人工成本。

可选地，壳体10和第一翅片20一体成型。这样可以省略壳体10和第一翅片20的装配过程，提高换热结构的整体加工效率，降低人工成本。

这样设置还利于实现空调外机标准化、通用化、模块化直至DIY化，可根据需求进行模块化拼装出货。

另外，在现有技术中，换热设备整机再生资源回收时，由于铜管与铝翅片需要分开回收，拆解困难，因此回收拆分成本高。在本发明实施例中，壳体10、第一翅片20以及设置在第一翅片20上的第一通道30和第二通道40一体成型，利于采用同种材料进行加工，从而在换热设备回收时，无需壳体、第一翅片、第一通道和第二通道的拆分过程，降低回收成本。

进一步地，壳体10和第一翅片20一体挤压成型。采用挤压成型技术实现壳体10、第一翅片20以及设置在第一翅片20上的第一通道30和第二通道40一体成型，加工方便，大批量生产时可以降低生产成本。

采用挤压成型的方式，可以在长度方向上无限长，实现从三维加工向二维加工的降阶，简化加工工艺，降低加工成本。

优选地，壳体10、第一翅片20以及设置在第一翅片20上的第一通道30和第二通道40采用金属材料一体挤压成型。金属材料包括但不限于铝及铝合金材料、铜及铜合金材料和钢材料。

基于上述各个实施例中的换热结构，本发明还提供了一种换热设备，该换热设备包括上述各个实施例中的换热结构。

在换热设备实施例中，换热设备还包括多个弯管(图中未示出)，弯管连接在两个第一通道30的上端或两个第一通道30的下端，以及两个第二通道40的上端或两个第二通道40的下端。

在一些实施例中，多个弯管将各第一通道30或各第二通道40可以顺次连接形成单个流道，且连接后各第一通道30形成的单个流道与各第二通道40形成的单个流道彼此独立。

具体地，多个弯管与多个第一通道30的连接形式可以有多种。例如，以第一通道30为例，在一些实施例中，如图1所示，多排第一翅片20从左至右并排布置，从位于最左边一排第一翅片20中的第一条第一通道30(与待换热流体的进口管连接)开始，从左向右依次连接各排第一翅片20中的第一条第一通道30，连接至最右侧一排第一翅片20中的第一条第一通道30后，再连接最右侧一排第一翅片20中的第二条第一通道30，然后从右至左依次连接各排第一翅片20中的第二条第一通道30，连接至最左侧一排第一翅片20中的第二条第一通道30后，再连接最左边一排第一翅片20中第三条第一通道30，之后从左向右依次连接各排第一翅片20中的第三条第一通道30，依此类推，直至连接至最右侧一排第一翅片20中的最后一条第一通道30(与待换热流体的出口管连接)为止。

在其他实施例中，多个弯管也可以将各第一通道30连接为多个并行的流道等等。

在弯管与第一通道30和第二通道40均由铝或铝合金材料制成时，可通过大功率激光焊接方式连接弯管与第一通道30和第二通道40，实现快速拼装。

本发明还提供了一种空调机组，包括上述的换热结构或者上述的换热设备。

上述各个实施例中换热结构所具有的积极技术效果同样适用于换热设备和空调机组，这里不再赘述。

通过对本发明换热结构、换热设备和空调机组的多个实施例的说明，可以看到本发明换热结构、换热设备和空调机组实施例至少具有以下一种或多种优点：

1、设有两种用于流通待换热流体的通道，可以实现不同的流通流量，满足对换热能力的不同需求；在两种通道均流通待换热流体时，可以显著增大待换热流体的流量，提高换热能力；

2、第一翅片外壁设有第二翅片，不但可以增加换热面积，还可以引导流体流动，换热效果更好；

3、第一翅片和第一通道以及第二通道一体化，可以省略第一翅片与第一通道和第二通道的装配过程，提高加工效率，降低人工成本；

4、壳体、第一翅片以及第一通道和第二通道一体成型，简化制造装配工艺，提高加工效率，降低人工成本；实现轻量化、轻薄化，降低制造成本及原材料成本；利于实现标准化、通用化、模块化直至DIY化，可根据需求进行模块化拼装出货；第一通道、第二通道和第一翅片之间不存在空气热阻，换热效率提升；第一翅片、第二翅片与壳体一体成型，不与外界加工运输机械进行机械接触，在加工及运输过程中翅片不易变形损伤；空调机组整体回收时，节省回收资源成本。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (15)

1.一种换热结构，其特征在于，包括：

壳体(10)；和

第一翅片(20)，所述第一翅片(20)设置在所述壳体(10)内，沿所述第一翅片(20)的第一延伸方向开设有彼此独立的第一通道(30)和第二通道(40)，所述第一通道(30)和所述第二通道(40)用于流通待换热流体，所述第一通道(30)的通流截面面积和所述第二通道(40)的通流截面面积不同。

2.根据权利要求1所述的换热结构，其特征在于，所述换热结构包括多排所述第一翅片(20)，每排所述第一翅片(20)中开设有多个所述第一通道(30)和多个所述第二通道(40)且所述第一通道(30)和所述第二通道(40)间隔布置。

3.根据权利要求2所述的换热结构，其特征在于，相邻两排所述第一翅片(20)中所述第一通道(30)和所述第二通道(40)均交错布置。

4.根据权利要求1所述的换热结构，其特征在于，所述壳体(10)的侧壁设有流体进口(70)和流体出口(80)，相邻两排所述第一翅片(20)之间形成第三通道(60)，所述第三通道(60)的一端与所述流体进口(70)连通，所述第三通道(60)的另一端与所述流体出口(80)连通。

5.根据权利要求4所述的换热结构，其特征在于，每排所述第一翅片(20)中所述第一通道(30)位于最外侧时，所述第一翅片(20)沿一条直线延伸至所述壳体(10)；每排所述第一翅片(20)中所述第二通道(40)位于最外侧时，所述第一翅片(20)沿两条线分叉并延伸至所述壳体(10)，且所述两条线先彼此远离再平行延伸。

6.根据权利要求1所述的换热结构，其特征在于，所述第一通道(30)的通流截面面积大于所述第二通道(40)的通流截面面积，所述第一通道(30)的截面为椭圆形；和/或，所述第一通道(30)的通流截面面积大于所述第二通道(40)的通流截面面积，所述第二通道(40)的截面为圆形。

7.根据权利要求1所述的换热结构，其特征在于，所述第一翅片(20)竖直布置，所述第一延伸方向为竖直方向。

8.根据权利要求1所述的换热结构，其特征在于，所述换热结构还包括第二翅片(50)，所述第二翅片(50)设置在所述第一翅片(20)的外壁上。

9.根据权利要求8所述的换热结构，其特征在于，所述第二翅片(50)的外轮廓被设置为能够引导流体流通。

10.根据权利要求9所述的换热结构，其特征在于，所述第二翅片(50)为在所述第一翅片(20)的外壁上形成的凸起，所述凸起相对于所述第一翅片(20)的外壁沿流体流通方向逐渐增高；或者，所述第二翅片(50)为在所述第一翅片(20)的外壁上形成的凸起，所述凸起相对于所述第一翅片(20)的外壁沿流体流通方向先逐渐增高，然后再逐渐降低。

11.根据权利要求8所述的换热结构，其特征在于，所述第二翅片(50)和所述第一翅片(20)一体成型。

12.根据权利要求1所述的换热结构，其特征在于，所述壳体(10)和所述第一翅片(20)一体成型。

13.根据权利要求1所述的换热结构，其特征在于，所述壳体(10)和所述第一翅片(20)一体挤压成型。

14.一种换热设备，其特征在于，包括如权利要求1～13任一项所述的换热结构。

15.一种空调机组，其特征在于，包括如权利要求1～13任一项所述的换热结构或者如权利要求14所述的换热设备。