CN109780899A - 板式热交换器和具有该板式热交换器的空调器 - Google Patents

Abstract

公开了一种板式热交换器和具有该板式热交换器的空调器。所述热交换器包括：多个板，其被堆叠以形成第一流动单元和第二流动单元，第一热交换介质和第二热交换介质分别通过第一流动单元和第二流动单元而流动；第一入口管，第一热交换介质通过所述第一入口管而引入；第一出口管，第一热交换介质通过所述第一出口管而排出；第二入口管，第二热交换介质通过所述第二入口管而引入；以及第二出口管，第二热交换介质通过所述第二出口管而排出；其中，第一入口管、第一出口管、第二入口管或第二出口管中的至少一个包含铜，并且其中，所述多个板包括磷青铜合金。

Description

板式热交换器和具有该板式热交换器的空调器

技术领域

本发明涉及一种板式热交换器和具有该板式热交换器的空调器，并且更具体而言，本发明涉及一种能够以降低的成本按照便利的工艺进行制造的板式热交换器，以及具有该板式热交换器的空调器。

背景技术

通常而言，空调器是一种包括压缩机、室外热交换器、膨胀设备和室内热交换器的、用于利用制冷循环来对室内空间进行冷却或加热的装置。即，空调器可以包括用于冷却室内空间的冷却器和用于加热室内空间的加热器。

对于包括在空调器内的热交换器而言，使用板式热交换器，使得热交换介质在不发生彼此混合的情况下进行热交换。

板式热交换器包括：多个板，其被堆叠以形成第一流动单元和第二流动单元，第一热交换介质和第二热交换介质分别通过第一流动单元和第二流动单元而流动；第一入口管，第一热交换介质通过所述第一入口管而引入；第一出口管，第一热交换介质通过所述第一出口管而排出；第二入口管，第二热交换介质通过所述第二入口管而引入；以及第二出口管，第二热交换介质通过所述第二出口管而排出。

板式热交换器以下述方式制成：相邻的板彼此结合以分别形成第一和第二流动单元，并且第一和第二入口和出口管钎焊至所述板。在这种情况下，由于入口和出口管的熔化，使用铜来形成所述板是不适宜的。为此，所述板不可避免地由不锈钢(SUS)形成。

在入口和出口管由不锈钢形成的情况下，存在这样的问题：板式热交换器的制造成本及其重量增加，并且需要专用的焊接技术来将不锈钢入口和出口管连接至空调器的铜管。

发明内容

本发明针对上述问题而提出，并且本发明的一个目的为提供一种板式热交换器以及具有该板式热交换器的空调器，所述板式热交换器能够利用并不昂贵的制造成本而以简单的工艺进行制造，并且具有更小的重量。

根据本发明的实施方式，上述和其它的目的可以通过提供板式热交换器来实现，所述板式热交换器包括：多个板，其被堆叠以形成第一流动单元和第二流动单元，第一热交换介质和第二热交换介质分别通过第一流动单元和第二流动单元而流动；第一入口管和第一出口管，第一热交换介质通过所述第一入口管而引入，并且第一热交换介质通过所述第一出口管而排出；以及第二入口管和第二出口管，第二热交换介质通过所述第二入口管而引入，并且第二热交换介质通过所述第二出口管而排出；其中，第一入口管、第一出口管、第二入口管或第二出口管中的至少一个包含铜，并且其中，所述多个板包括磷青铜合金。

所述多个板中的每个可以包括2％至11％重量百分比的锡，0.05％至0.5％重量百分比的磷和88.5％至97.5％的铜。

彼此相邻的所述多个板可以通过钎焊而结合。

第一入口管、第一出口管、第二入口管和第二出口管可以通过钎焊而结合至所述多个板中的一个。

所述多个板中的每个可以包括：第一连通孔和第二连通孔，所述第一连通孔与第一入口管连通，并且所述第二连通孔与第一出口管连通；以及第三连通孔和第四连通孔，所述第三连通孔与第二入口管连通，并且所述第四连通孔与第二出口管连通。

所述多个板中的每个可以具有形成在其上的凹凸图案。

根据本发明的室外热交换器，存在如下一种或多种技术效果。

首先，由于空调器的铜管和入口管与出口管由相同材料形成，所以入口管和出口管与板的钎焊以及入口管和出口管与空调器的铜管的钎焊可以通过相同的方式实施，并且因此，存在简化制造工艺的优点。

第二，由于本发明的板的熔点低于入口管和出口管的熔点，所以存在在板与入口管和出口管的钎焊期间入口管和出口管不发生熔化的优点。

第三，由于板由磷青铜合金制成，所以存在能够降低板式热交换器的制造成本及其总重量的优点。

不应将本发明的效果限于上述效果，并且其它未提及的效果将通过权利要求而为本领域技术人员所清楚地理解。

附图说明

将参考附图来详细地描述实施方式，在附图中，相同的附图标记指代相同的部件，其中：

图1是示出根据本发明的实施方式的板式热交换器的示意视图；

图2是示出构成图1所示的板式热交换器的板的示意视图；

图3是图1所示的板式热交换器的截面视图；

图4是示出根据本发明的实施方式的空调器的示图；以及

图5是示出图4所示的空调器的空气加热操作中的制冷剂流动的示图。

具体实施方式

通过参考参照附图而在下文中详细进行描述的实施方式可知，本发明的优点和特征以及用于实现本发明的这些优点和特征的方法将变得明显。然而，实施方式并不限于下文所公开的实施方式，而是可以以不同的方式实现。提供这些实施方式是为了完善公开内容，以及向本领域技术人员传达本发明的范围。在整个说明书中，相同的附图标记可以指代相同的元件。

本文可以使用空间相关术语(例如“下方”、“之下”、“下部”“上方”或“上部”)来描述图中所示的一个元件与另一元件的关系。应当理解，除了图中所示的定向之外，空间相关术语也旨在包含设备的不同定向。例如，如果一幅图中的设备进行翻转，则被描述为在其它元件“下方”或“之下”的元件将被定向为在所述其它元件“上方”。因此，示例性术语“下方”或“之下”可以包含上方和下方两种定向。由于设备可以定向为在另一方向，所以可以根据设备的定向来解释空间相关术语。

本公开所使用的技术术语仅出于描述特定实施方式的目的，并且不旨在限制本公开。正如在本公开及所附权利要求中所使用那样，单数形式“一”、“一个”和“这个”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚的指示。应当理解，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，表明存在所述的特征、数值、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、数值、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。

除非另有限定，否则本文所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)的含义与本领域普通技术人员所通常理解的含义相同。应进一步理解，例如在常用词典中定义的术语的术语应当理解为具有与其在本公开的相关技术的语境中含义相一致的含义，而不应在理想化的或过于正式的意义上进行理解，除非在本文中明确地如此限定。

在附图中，为了便于描述和显示清楚，对各个元件的厚度或尺寸进行了夸大、省略或示意性地描绘。另外，各个成元件的尺寸和面积并不完全反映其实际尺寸。

下文中，将参考附图对本发明的示例性实施方式进行描述。

图1是示出根据本发明的实施方式的板式热交换器的示意视图，图2是示出构成图1所示的板式热交换器的板的示意视图，图3是图1所示的板式热交换器的截面视图。

参考图1至图3，根据本发明的实施方式的板式热交换器1包括：多个板10，其被堆叠以形成第一流动单元60和第二流动单元70，第一热交换介质和第二热交换介质分别通过第一流动单元60和第二流动单元70而流动；第一入口管20，第一热交换介质通过所述第一入口管20而引入；第一出口管30，第一热交换介质通过所述第一出口管30而排出；第二入口管40，第二热交换介质通过所述第二入口管40而引入；以及第二出口管50，第二热交换介质通过所述第二出口管50而排出。

第一入口管20、第一出口管30、第二入口管40和第二出口管50在板式热交换器1中形成在相同的方向上。与第一入口管20连通的第一连通孔11、与第一出口管30连通的第二连通孔12、与第二入口管40连通的第三连通孔30以及与第二出口管50连通的第四连通孔40形成在板式热交换器1中。

在板式热交换器1中，第一流动单元60和第二流动单元70在多个板10堆叠的方向上交替地形成，使得第一热交换介质和第二热交换介质在不彼此相遇的情况下独立地流动。更具体而言，第一热交换介质具有一个路径，使得第一热交换介质通过形成在上部左侧上的第一入口管20而被引入至第一连通孔11中，在沿着第一连通孔11向下流动的同时在所述多个板10的长度方向上流动，沿着第二连通孔12向上流动，并且随后通过第一出口管30排出。

另外，第二热交换介质也具有一个路径，使得第二热交换介质通过形成在上部右侧上的第二入口管40而被引入至第三连通孔13中，在沿着第三连通孔13向下流动的同时在所述多个板10的长度方向(其与第一热交换介质的流动方向相对)上流动，沿着第四连通孔14向上流动，并且随后通过第二出口管50排出。

具体而言，所述多个板10包括两种类型的板：第一板10a和第二板10b，所述第一板10a和第二板10b通过结合部19而结合，从而分别限定第一流动单元60和第二流动单元70。更具体而言，彼此相邻的所述多个板10可以通过钎焊而结合。

所述多个板10包括磷青铜合金。所述多个板10可以包括2％至11％重量百分比的锡，0.05％至0.5％重量百分比的磷和88.5％至97.5％的铜。

如果所述多个板10包括磷青铜合金，则其熔点低于铜入口管和铜出口管的熔点，并且因此，可以使用铜入口管和铜出口管来进行钎焊。

因此，如果使用铜入口管和铜出口管，则相比于板由不锈钢形成的情况而言，板式热交换器的制造成本及其重量可以减小。

另外，如果使用铜入口管和铜出口管，则铜入口管和铜出口管与空调器的管道由相同的材料形成，并且，在这种情况下，将空调器的管道钎焊至入口管和出口管不需要任何其它技术，并且因此，存在简化制造工艺的优点。

板10中的每个可以具有板的形状，或者可以具有各种凹凸图案17以提高热交换区域。图案17扩展了板10的表面区域。例如，图案17可以是从板10不规则地突出的多个突起，或者可以是在板10的长度方向和/或宽度方向上交替布置的多个突起。在另一示例中，如图2所示，图案17可以是多个肋状物，所述肋状物各自具有弯曲至少一次的部分。

第一热交换介质被引入至第一入口管20中，并且在所述多个板10中进行过热交换的第一热交换介质通过第一出口管30而排出。第一入口管20在上下方向(所述多个板10堆叠的方向)上延伸。

第二热交换介质被引入至第二入口管40中，并且在所述多个板10中进行过热交换的第二热交换介质通过第二出口管50而排出。第二入口管50在上下方向(所述多个板10堆叠的方向)上延伸。

第一出口管30在上下方向(所述多个板10堆叠的方向)上延伸。第二出口管50在上下方向(所述多个板10堆叠的方向)上延伸。

第一入口管20、第一出口管30、第二入口管40和第二出口管50钎焊至所述多个板10中的至少一个。

具体而言，第一入口管20钎焊至第一连通孔11的边缘，第一出口管30钎焊至第二连通孔12的边缘，第二入口管40钎焊至第三连通孔13的边缘，而第二出口管50钎焊至第四连通孔14的边缘。

更具体而言，第一入口管20、第一出口管30、第二入口管40和第二出口管50可以钎焊至所述多个板10中在最高位置处的板。

第一入口管20、第一出口管30、第二入口管40和第二出口管50中的至少一个可以包含铜Cu。如果入口管和出口管包含铜Cu，则意味着入口管和出口管与连接至所述入口管和出口管的空调器的管道由相同的材料形成，并且因此，存在如下优点：不需要额外的钎焊技术来将空调器的管道连接至所述入口管和出口管。

下文将描述包括本发明的板式热交换器1的空调器和热泵。

将参考室外热交换器的附图来描述本发明的实施方式。

图4是示出根据本发明的实施方式的空调器的示图。

根据本发明的实施方式的空调器可以包括：压缩机，其用于压缩制冷剂；冷凝器，其用于对通过压缩机压缩的制冷剂进行冷凝；膨胀设备，其用于对通过冷凝器冷凝的制冷剂进行膨胀；蒸发器，其用于蒸发通过膨胀设备膨胀的制冷剂；以及过冷器，其用于使高温的制冷剂和低温的制冷剂进行热交换。过冷器、冷凝器和蒸发器中的一个可以包括板式热交换器1。

根据本发明的实施方式的空调器包括室外单元OU和室内单元IU。另外，空调器可以包括：压缩机110，其压缩制冷剂；室外热交换器140，在所述室外热交换器140中，通过压缩机110压缩的制冷剂受到冷凝，或者制冷剂受到蒸发；以及室内热交换器，在所述室内热交换器中，通过压缩机110压缩的制冷剂受到冷凝，或者通过室外热交换器140而受到冷凝的制冷剂受到蒸发。室内热交换器或室外热交换器140可以包括板式热交换器。

室外单元OU包括压缩机110、室外热交换器140和过冷器180。空调器可以包括一个或多个室外单元OU。

压缩机110将经引入的低温低压的制冷剂压缩为高温高压的制冷剂。压缩机100可以具有各种结构，并且可以采用变频式压缩机或恒速压缩机。排出温度传感器171和排出压力传感器151安装在压缩机110的排出管161上。另外，吸入温度传感器175和吸入压力传感器154安装在压缩机110的吸入管162上。

室外单元OU包括一个压缩机110，但是本发明的各方面并不限于此。室外单元OU可以包括多个压缩机，并且可以包括变频式压缩机和恒速压缩机两者。

蓄储器187可以安装在压缩机110的吸入管162上，以便避免引入液态制冷剂。油分离器113可以安装在压缩机110的排出管161上，以便从由压缩机排出的制冷剂中回收油。

四通阀160是用于切换空气冷却操作和空气加热操作的流路切换阀。在冷却操作中，四通阀160将通过压缩机110压缩的制冷剂引导至室外热交换器140。在加热操作中，四通阀160将通过压缩机110压缩的制冷剂引导至室内热交换器120。

室外热交换器140设置在室外空间中，并且经过室外热交换器140的制冷剂与室外空气交换热量。室外热交换器140在空气冷却操作中用作冷凝器，而在空气加热操作中用作蒸发器。

室外热交换器140连接至连接管166，从而通过液体管165而连接至室内单元IU。室外热交换器140连接至第二流入管167，从而连接至四通阀160。

过冷器180包括过冷热交换器184、第二旁通管181、过冷膨胀阀182和排出管185。过冷热交换器184设置在连接管166上。在空气冷却操作中，第二旁通管181用于旁通从过冷热交换器184排出的制冷剂，使得被排出的制冷剂流入至过冷膨胀阀182。过冷器180可以配置为以上参考图1至图3进行描述的热交换器1。

过冷膨胀阀182可以设置在第二旁通管182上。过冷膨胀阀182通过使流入到第二旁通管181中的液态制冷剂收缩而降低制冷剂的压力和温度，并且随后使制冷剂流入到过冷热交换器184中。过冷膨胀阀182可以具有各种类型，并且为了便于使用，可以将线性膨胀阀用作过冷膨胀阀182。用于检测通过过冷膨胀阀182而受到收缩的制冷剂的温度的过冷温度传感器183安装在第二旁通管181上。

在空气冷却操作中，经过室外热交换器140的经冷凝的制冷剂通过在过冷热交换器184中与流过第二旁通管181的低温制冷剂进行热交换而受到加热，并且过冷的制冷剂流动至室内单元IU。

经过第二旁通管181的制冷剂在过冷热交换器184中进行热交换，并且经热交换的制冷剂通过排出管185而流动至蓄储器187。用于测量进入蓄储器187的制冷剂的温度的排出管温度传感器178安装在排出管185上。

液体管温度传感器174和液体管压力传感器156安装在联接过冷器180和室内单元IU的液体管165上。

在根据本发明的实施方式的空调器中，室内单元IU包括室内热交换器120、室内风扇125和室内膨胀阀131。空调器可以包括一个或多个室内单元IU。

室内热交换器120设置在室内空间中，并且经过室内热交换器120的制冷剂在室内热交换器120中与室内空气进行热交换。室内热交换器120在空气冷却操作中用作蒸发器，而在空气加热操作中用作冷凝器。用于测量室内温度的室内温度传感器176安装在室内热交换器120中。

室内膨胀阀131是用于使在空气冷却操作中引入的制冷剂收缩的装置。室内膨胀阀131安装在室内单元IU的室内入口管163中。室内膨胀阀131可以具有各种类型，并且为了便于使用，可以将线性膨胀阀用作室内膨胀阀131。优选的是，室内膨胀阀131在空气冷却操作中打开至设定开度(opening degree)，而在空气加热操作中完全打开。

室内入口管温度传感器173安装在室内入口管163上。室内入口管温度传感器173可以安装在室内热交换器120和室内膨胀阀131之间。另外，室内出口管温度传感器172安装在室内出口管164上。

下文将描述在上述空调器的空气冷却操作中制冷剂的流动。

参考图4，从压缩机110排出的气态下的高温高压制冷剂通过四通阀160和第二流入管167而流动至室外热交换器140。制冷剂在室外热交换器140中与室外空气进行热交换，并且因此冷凝。从室外热交换器140流出的制冷剂通过连接管166而流入至过冷器180中。制冷剂通过过冷热交换器148而过冷，并且过冷的制冷剂流入至室内单元IU。

一部分通过过冷热交换器184而过冷的制冷剂通过过冷膨胀阀182而收缩，使得经过过冷热交换器184的制冷剂是过冷的。通过过冷热交换器184而过冷的制冷剂流入至蓄储器187中。

流入至室内单元IU的制冷剂通过以设定开度打开的室内膨胀阀131而收缩，并且随后在室内热交换器120中与室内空气进行热交换，从而被蒸发。经蒸发的制冷剂通过四通阀160和蓄储器187而流入至压缩机110中。

下文将描述在上述空调器的空气加热操作中制冷剂的流动。

图5是示出图4所示的空调器的空气加热操作中的制冷剂流动的示图。

参考图5，从压缩机110排出的气态下的高温高压的制冷剂通过四通阀160而流入至室内单元IU。室内单元IU的室内膨胀阀131完全打开。从室内单元IU流出的制冷剂通过连接管166而流入至室外热交换器140，并且随后在室外热交换器140中与室外空气进行热交换，从而受到蒸发。经蒸发的制冷剂通过第二流入管167经由四通阀160和蓄储器187而流入至压缩机110的吸入管162中。

尽管在附图中未示出，但是本发明的另一实施方式可以包括热泵，所述热泵包括：第一循环设备，第一制冷剂在所述第一循环设备中循环；第二循环设备，第二制冷剂在所述第二循环设备中循环；以及板式热交换器1，其使得第一制冷剂和第二制冷剂进行热交换。第一制冷剂可以是氨气或丙烷气，第二制冷剂可以是水。

在此，板式热交换器的配置与上文所述的配置相同。

尽管已示出和描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述特定实施方式，并且本发明所属技术领域的普通技术人员可以在不脱离权利要求中所要求的本发明的主旨的情况下以各种方式来修改这些实施方式。不应脱离本发明的技术精神或前景而对经修改的实施方式进行解读。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年11月15日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0152513的权益，该申请的公开内容以引用方式并入本文中。

Claims (19)

1.一种板式热交换器，其包括：

多个板，所述多个板被堆叠以形成第一流动单元和第二流动单元，第一热交换介质和第二热交换介质分别通过所述第一流动单元和所述第二流动单元而流动；

第一入口管和第一出口管，所述第一热交换介质通过所述第一入口管而引入，并且所述第一热交换介质通过所述第一出口管而排出；以及

第二入口管和第二出口管，所述第二热交换介质通过所述第二入口管而引入，并且所述第二热交换介质通过所述第二出口管而排出；

其中，所述第一入口管、所述第一出口管、所述第二入口管以及所述第二出口管中的每个包含铜，并且

其中，所述多个板包括磷青铜合金。

2.根据权利要求1所述的板式热交换器，其中，所述多个板包括2％至11％重量百分比的锡，0.05％至0.5％重量百分比的磷和88.5％至97.5％的铜。

3.根据权利要求1所述的板式热交换器，其中，彼此相邻的所述多个板通过钎焊而结合。

4.根据权利要求1所述的板式热交换器，其中，所述第一入口管、所述第一出口管、所述第二入口管和所述第二出口管通过钎焊而结合至所述多个板中的一个。

5.根据权利要求1所述的板式热交换器，其中，所述多个板中的每个包括：

第一连通孔和第二连通孔，所述第一连通孔与所述第一入口管连通，并且所述第二连通孔与所述第一出口管连通；以及

第三连通孔和第四连通孔，所述第三连通孔与所述第二入口管连通，并且所述第四连通孔与所述第二出口管连通。

6.根据权利要求5所述的板式热交换器，其中，所述第一入口管钎焊至所述第一连通孔的边缘，所述第一出口管钎焊至所述第二连通孔的边缘，所述第二入口管钎焊至所述第三连通孔的边缘，以及所述第二出口管钎焊至所述第四连通孔。

7.根据权利要求1所述的板式热交换器，其中，所述多个板中的每个进一步包括扩展对应的板的表面区域的图案。

8.根据权利要求7所述的板式热交换器，其中，所述图案是从所述多个板中的每个不规则地突出的多个突起，或者在所述多个板中的每个的长度方向和/或宽度方向上交替布置的多个突起。

9.根据权利要求7所述的板式热交换器，其中，所述图案为多个肋状物，所述多个肋状物各自具有弯曲至少一次的部分。

10.根据权利要求1所述的板式热交换器，其中，所述第一入口管和所述第二入口管在上下方向上延伸。

11.根据权利要求1所述的板式热交换器，其中，所述第一出口管和所述第二出口管在上下方向上延伸。

12.一种空调器，其包括：

压缩机，其配置为压缩制冷剂；

室外热交换器，其对通过所述压缩机压缩的制冷剂进行冷凝，或者蒸发制冷剂；以及

室内热交换器，其对通过所述压缩机压缩的制冷剂进行冷凝，或者蒸发通过室外热交换器冷凝的制冷剂，

其中，所述室内热交换器或所述室外热交换器包括根据权利要求1至11中的任一项所述的板式热交换器。

13.根据权利要求12所述的空调器，其中，所述压缩机为变频式压缩机或恒速压缩机。

14.根据权利要求12所述的空调器，其中，在所述压缩机的排出管上安装有排出温度传感器和排出压力传感器，并且在所述压缩机的吸入管上安装有吸入温度传感器和吸入压力传感器。

15.根据权利要求14所述的空调器，其中，在所述压缩机的所述吸入管上安装有蓄储器，以便避免引入液态制冷剂，并且在所述压缩机的所述排出管上安装有油分离器，以便从由所述压缩机排出的制冷剂中回收油。

16.根据权利要求12所述的空调器，其进一步包括四通阀，所述四通阀用于切换空气冷却操作和空气加热操作，

其中，在所述空气冷却操作中，所述四通阀将通过所述压缩机压缩的制冷剂引导至所述室外热交换器，在所述空气加热操作中，所述四通阀将通过所述压缩机压缩的制冷剂引导至所述室内热交换器。

17.根据权利要求16所述的空调器，其进一步包括过冷器，所述过冷器连接至所述室外热交换器、所述室内热交换器和所述四通阀，其中，所述过冷器包括过冷热交换器、第二旁通管、过冷膨胀阀和排出管，所述过冷热交换器被配置为根据权利要求1至11中的任一项所述的板式热交换器。

18.根据权利要求17所述的空调器，其中，所述过冷膨胀阀被配置为通过使流入到所述第二旁通管中的液态制冷剂收缩而降低制冷剂的压力和温度，并且随后使所述制冷剂流入到所述过冷热交换器中。

19.根据权利要求12所述的空调器，其中，所述制冷剂是氨气、丙烷气和水中的一个。