CN110094901B - 一种微通道换热器 - Google Patents

Abstract

本发明的微通道换热器，在散热方面同时采用两个结构的散热部，既可以解决了微通道做蒸发器时的排水问题，同时提高了换热效率，减低了成本。另外通过制冷系统的优化设计，该发明的方案还可以平衡冷媒制冷与制热时的冷媒充注量平衡问题。

Description

一种微通道换热器

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，特别是涉及一种微通道换热器。

背景技术

微通道换热器来源于上个世纪80年代高密度电子器件的冷却和90年代出现的微电子机械系统的传热问题，1981年，Tuckerman和Pease提出了微通道散热器的概念；1985年，Swife，Migliori和Wheatley研制出了用于两流体热交换的微通道换热器。

随着微制造技术的发展，人们已经能够制造水力学直径10-1000μm通道所构成的微尺寸换热器。目前常规微通道用于单冷机组的冷凝器相比于传统翅片管换热器有诸多优点，如较高的换热效率、较低的风阻、较低的冷媒充注量以及较低的材料成本等。但由于结构上的限制，采用普通类型散热结构的微通道换热器没有较好地解决蒸发器排水问题，个别厂家推出的插片式微通道，一定程度上解决了排水的问题，而且牺牲了一部分翅片面积造成换热效率的降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种微通道换热器，解决了微通道做蒸发器时的排水问题，同时提高了换热效率，减低了成本，另外通过制冷系统的优化设计，该发明的方案还可以平衡冷媒制冷与制热时的冷媒平衡问题。

为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供了一种微通道换热器，包括多条用于输送冷媒的扁管、在所述扁管上相邻设置的第一散热部及第二散热部，所述第一散热部具有多个条波浪状的微通道散热翅片，所述第二散热部包括多个插排式翅片，每个所述插排式翅片具有用于放置扁管的扁管槽，所述扁管的一部分嵌入在所述扁管槽内，所述扁管的另一部分设置在相邻两个所述微通道散热翅片之间。

作为一种可能的实现方式，还包括第一集流管和第二集流管，所述扁管分别与所述第一集流管和所述第二集流管连通，所述扁管沿水平方向设置。

作为一种可能的实现方式，所述第一散热部与所述第二散热部沿竖直方向自上向下或自下向上设置。

作为一种可能的实现方式，所述第一散热部与所述第二散热部沿水平方向自左而右或自右向左设置。

作为一种可能的实现方式，所述第一散热部包括多个微通道散热段，所述多个微通道散热段至少包括第一微通道散热段和第二微通道散热段，所述第一微通道散热段和所述第二微通道散热段之间设有插片式散热部。

作为一种可能的实现方式，所述第一微通道散热段、所述第二散热部以及所述第二微通道散热段沿竖直方向自上向下或自下向上设置。

作为一种可能的实现方式，所述第一微通道散热段、所述第二散热部以及所述第二微通道散热段沿水平方向自左而右或自右向左设置。

作为一种可能的实现方式，所述插排式翅片包括沿竖直方向排列的多个散热片单元，每个散热片单元包括沿水平方向排列的主散热段以及迎风散热段，相邻散热片单元的迎风散热段彼此相连形成迎风散热部，相邻散热片单元的主散热段之间形成所述扁管槽。

作为一种可能的实现方式，所述主散热段设有百叶窗结构，所述百叶窗结构具有多个间隔设置的条形窗口。

作为一种可能的实现方式，在所述迎风散热部间隔设置至少两个用于放置冷却管的通孔，所述通孔的边缘设有用于定位相邻翅片间距的第一翻边，所述主散热段设有用于定位相邻翅片间距的第二翻边，所述第二翻边设置在所述主散热段用于形成扁管槽的边缘。

本发明的微通道换热器，在散热方面同时采用两个结构的散热部，既可以解决了微通道做蒸发器时的排水问题，同时提高了换热效率，减低了成本。另外通过制冷系统的优化设计，该发明的方案还可以平衡冷媒制冷与制热时的冷媒平衡问题。

附图说明

图1示意性示出了本发明实施例中提供的微通道换热器的结构示意图；

图2示意性示出了本发明实施例中提供的微通道换热器中微通道散热翅片的结构示意图；

图3示意性示出了本发明实施例中提供的微通道换热器的结构示意图；

图4示意性示出了本发明实施例中提供的微通道换热器的结构示意图；

图5示意性示出了本发明实施例中提供的微通道换热器中插排式翅片的结构示意图；

图6是图5的侧视图；

图7示意性示出了本发明实施例中提供一种微通道换热器中插排式翅片的通孔布置的一种实施例的结构示意图；

图8示意性示出了本发明实施例中提供一种微通道换热器中插排式翅片的通孔布置的又一种实施例的结构示意图；

图9示意性示出了本发明实施例中提供一种微通道换热器中插排式翅片的通孔布置的再一种实施例的结构示意图；

图10示意性示出了本发明实施例中提供一种微通道换热器中插排式翅片的通孔形状的一种实施例的结构示意图。

图中附图标记：插排式翅片1，迎风散热段10，主散热段11，迎风散热部13，扁管槽2，通孔3，第一翻边31，第二翻边14，百叶窗结构4，第一散热部20，第一微通道散热段21，第二微通道散热段22，微通道散热翅片23，第二散热部30，第一集流管41，第二集流管42。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

请参考图1至图10所示，根据本发明的实施例，微通道换热器包括多条用于输送冷媒的扁管(图中未示出)、在所述扁管上相邻设置的第一散热部20及第二散热部30，所述第一散热部20具有多个条波浪状的微通道散热翅片23，所述第二散热部30包括多个插排式翅片，每个所述插排式翅片具有用于放置扁管的扁管槽，所述扁管的一部分嵌入在所述扁管槽内，所述扁管的另一部分设置在相邻两个所述微通道散热翅片23之间，在散热方面同时采用两个结构的散热部，既可以解决了微通道做蒸发器时的排水问题，同时提高了换热效率，减低了成本。另外通过制冷系统的优化设计，该发明的方案还可以平衡冷媒制冷与制热时的冷媒平衡问题。

结合图1所示，微通道换热器还包括第一集流管41和第二集流管42，扁管分别与第一集流管41和第二集流管连通42，扁管沿水平方向设置。

当微通道换热器做室内机蒸发器时，第一散热部20与第二散热部30沿竖直方向自上向下设置，由于上部分过热，无冷凝水，也无需要排水，所以换热器上部分采用第一散热部20，可以提高换热效率，减低成本，由于换热器下部分会出现冷凝水，所以下部分采用插排式换热器，有利于排除冷凝水，提高换热效率。

当微通道换热器做室内机蒸发器时，第一散热部20与第二散热部30沿竖直方向下向上设置，下部分具有第一散热部20，其中设置的波浪状的微通道散热翅片23可以做储液器的作用，冷媒经过节流阀节流到中间压力储存在下部分，再节流到蒸发压力状态到上部分具有插排式翅片的第二散热部30一段，可以制热下部分的第一散热部20储存冷媒的作用，具有平衡制冷制热的冷媒效果，由于下部分的第一散热部20没有节流到蒸发压力，所以不会结霜，而上部分采用了第二散热部30，具有排水的功能，延缓除霜的功能，使得微通道换热器有效的换热，提高制热能力，当微通道换热器做热泵室外机冷凝器时，下部分依然可以做过冷段，提高换热能效。

微通道换热器作为不需要除霜的蒸发器时，第一散热部20第一散热部包括多个微通道散热段，该多个微通道散热段至少包括第一微通道散热段21和第二微通道散热段22，所述第一微通道散热段21和所述第二微通道散热段22之间设有插片式散热部，所述第一微通道散热段21、所述第二散热部30以及所述第二微通道散热段22沿竖直方向自上向下或自下向上设置，该多个微通道散热段可以与第二散热部30进行交错设置，具体数量可以根据需要灵活选择，采用此方案，既能解决了微通道做蒸发器时的排水问题，同时提高了换热效率，减低了成本，又通过制冷系统的优化设计，还可以平衡冷媒制冷与制热时的冷媒平衡问题。

第一散热部20与第二散热部30沿水平方向自左而右或自右向左设置，对应地，第一微通道散热段21、第二散热部30以及第二微通道散热段22沿水平方向自左而右或自右向左设置，也能解决了微通道做蒸发器时的排水问题，同时提高了换热效率，减低了成本，又通过制冷系统的优化设计，还可以平衡冷媒制冷与制热时的冷媒平衡问题。

请参考图5至图10所示，下面针对插排式翅片的结构进行介绍，插排式翅片包括沿横向排列(图示左右方向)的多个散热片单元，每个散热片单元包括沿纵向排列(图示上下方向)的主散热段11以及迎风散热段10，即自上而下依次设置主散热段11、迎风散热段10，空气由迎风散热段10一侧吹入，相邻散热片单元的迎风散热段10彼此相连形成完整的迎风散热部13，将迎风散热段10完整连成一片可以使得结构可靠，相邻散热片单元的主散热段11之间形成有用于放置扁管的扁管槽2，在迎风散热部13间隔设置至少两个用于放置冷却管(图中未示出)的通孔3，通孔3用来安装冷却管，扁管槽2中放置容纳换热器的扁管，利用扁管和扁管槽2的配合固定在插排式翅片1上，冷却管和扁管连通实现制冷剂的流动，相邻通孔3之间的距离大于或等于相邻扁管槽2之间间距，使得相邻冷却管之间的距离不小于相邻扁管之间的距离，冷却管通过通孔3安装于迎风侧的迎风散热部13，空气首先流经冷却管进行结霜，由于冷却管之间间距较大，结霜后不会堵住进风通道，然后空气进入扁管所在主散热段11，由于空气中的水分在迎风散热段10已大部分析出，在扁管处的结霜量很少，因此换热性能不会衰减，保证了整体的换热效率。

如图6所示，散热片单元上通孔3的边缘设有用于定位相邻插排式翅片1间距的第一翻边31，第一翻边31的弯折方向可以沿着图示中垂直纸面的方向向上或者向下，一方面第一翻边31可以便于相邻插排式翅片1之间隔开保持预定间距，方便定位；另一方面，第一翻边31还可以流动至该处的空气进行扰流，使得空气能够发生绕流，以增强空气流动的紊流效果，且空气的流动方向改变程度小，从而使得散热片单元的换热强度集中位于第一翻边31处冷却管上，提高迎风侧的换热强度，再一个方面，由于第一翻边31的阻挡可以阻拦灰尘或者外来物的深入，避免插排式翅片1堵塞，并且第一翻边31还可以与冷却管过盈配合增强结构强度。

如图6所示，主散热段11设有用于定位相邻插排式翅片1间距的第二翻边14，通过第一翻边31配合可以平衡支撑点受力，使得相邻插排式翅片1之间结构可靠，第二翻边14可以设置在主散热段11区域，第一翻边31和第二翻边14的弯折方向可以一致也可以相反，同样可以满足支撑要求，第一翻边31和第二翻边14的高度应当相同，使得相邻两个插排式翅片1之间的间距均匀相同，本实施例中，第二翻边14设置在主散热段11用于形成扁管槽2的边缘，第二翻边14适于与扁管贴合，以便于扁管与插排式翅片1的钎焊连接，且由于第二翻边14增加了插排式翅片1与扁管的接触面积，从而增强了插排式翅片1与扁管之间的连接强度，提高连接的可靠性。

如图5所示，主散热段11设有百叶窗结构4，通过增加百叶窗结构4可以增强主散热段11的空气流通，提高散热效率，百叶窗结构4具体可以采用多个间隔设置的条形窗口，条形窗口沿竖直方向延伸，条形窗口的延伸方向可以沿图示中的水平方向，对于条形窗口的个数可以根据主散热段11的长度进行选择，对此不做限定。

结合图7、8及9所示，通孔3的数量与主散热段11的数量相同或不同，当通孔3的数量与主散热段11的数量相同时所述通孔3与所述主散热段11对正，即每个冷却管对应一个主散热段11，这样扁管和冷却管在插排式翅片1的水平方向上错开(图示中的左右方向)，对于通孔3和主散热段11的数量不相同时，通孔3之间的间距还可以间隔几个主散热段11的距离，即相邻两个冷却管之间可以间隔至少一个扁管，这时冷却管可以与扁管对正位于同一直线上，也可以是冷却管对正两个扁管中间位置，可以根据需要选择，对此不做限定，通过增大冷却管之间的间距可以避免结霜时候堵住进风通道。

结合图10所示，对于通孔3的形状可以采用圆形、椭圆形、菱形或者矩形，还可以采用其他形状，满足能与冷却管配合即可，对此不做限定，在本实施例中，通孔3采用圆孔，冷却管也对应采用圆管，材质可以选择导热性能好的铝管。

在散热片单元的迎风散热段10上增加安装冷却管的通孔3，冷却管与扁管连通，迎风侧空气先流经冷却管进行结霜，然后空气进入扁管所在主散热段11，由于空气中的水分在迎风散热段10已大部分析出，在扁管处的结霜量很少，因此换热性能不会衰减，保证了整体的换热效率，在散热片单元的迎风散热段10上增加安装冷却管的通孔3，冷却管与扁管连通，迎风侧空气先流经冷却管进行结霜，然后空气进入扁管所在主散热段11，由于空气中的水分在迎风散热段10已大部分析出，在扁管处的结霜量很少，因此换热性能不会衰减，保证了整体的换热效率。

本发明的微通道换热器，在散热方面同时采用两个结构的散热部，既可以解决了微通道做蒸发器时的排水问题，同时提高了换热效率，减低了成本。另外通过制冷系统的优化设计，该发明的方案还可以平衡冷媒制冷与制热时的冷媒平衡问题。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“可选实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微通道换热器，其特征在于，包括多条用于输送冷媒的扁管、在所述扁管上相邻设置的第一散热部(20)及第二散热部(30)，所述第一散热部(20)具有多个条波浪状的微通道散热翅片(23)，所述第二散热部(30)包括多个插排式翅片(1)，每个所述插排式翅片(1)具有用于放置扁管的扁管槽，所述扁管的一部分嵌入在所述扁管槽内，所述扁管的另一部分设置在相邻两个所述微通道散热翅片(23)之间，所述第二散热部(30)包括沿竖直方向或水平方向排列的多个插排式翅片，每个所述插排式翅片包括沿水平方向排列的主散热段(11)以及迎风散热段(10)，相邻所述插排式翅片的所述迎风散热段(10)彼此相连形成迎风散热部(13)，在所述迎风散热段间隔设置至少两个用于放置冷却管的通孔(3)，所述冷却管与所述扁管连通，实现制冷剂的流通，相邻所述通孔(3)之间的距离大于或等于相邻扁管槽之间的间距，空气先流经所述冷却管换热，再与所述扁管换热，以减少所述扁管处的结霜。

2.根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于，还包括第一集流管(41)和第二集流管(42)，所述扁管分别与所述第一集流管(41)和所述第二集流管(42)连通，所述扁管沿水平方向设置。

3.根据权利要求2所述的微通道换热器，其特征在于，所述第一散热部(20)与所述第二散热部(30)沿竖直方向自上向下或自下向上设置。

4.根据权利要求2所述的微通道换热器，其特征在于，所述第一散热部(20)与所述第二散热部(30)沿水平方向自左而右或自右向左设置。

5.根据权利要求2所述的微通道换热器，其特征在于，所述第一散热部(20)包括多个微通道散热段，所述多个微通道散热段至少包括第一微通道散热段(21)和第二微通道散热段(22)，所述第一微通道散热段(21)和所述第二微通道散热段(22)之间设有插片式散热部。

6.根据权利要求5所述的微通道换热器，其特征在于，所述第一微通道散热段(21)、所述第二散热部(30)以及所述第二微通道散热段(22)沿竖直方向自上向下或自下向上设置。

7.根据权利要求5所述的微通道换热器，其特征在于，所述第一微通道散热段(21)、所述第二散热部(30)以及所述第二微通道散热段(22)沿水平方向自左而右或自右向左设置。

8.根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于，所述主散热段(11)上间隔设置有多个所述扁管槽。

9.根据权利要求8所述的微通道换热器，其特征在于，所述主散热段设有百叶窗结构，所述百叶窗结构具有多个间隔设置的条形窗口。

10.根据权利要求8所述的微通道换热器，其特征在于，所述通孔的边缘设有用于定位相邻翅片间距的第一翻边，所述主散热段设有用于定位相邻翅片间距的第二翻边，所述第二翻边设置在所述主散热段用于形成扁管槽的边缘。

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