CN110410864A - 用于柜式空调器的电加热器及具有其的柜式空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于柜式空调器的电加热器及具有其的柜式空调器。柜式空调器包括壳体,壳体具有空调进风口和空调出风口,在空调进风口至空调出风口的空气流通路径上设置有换热器和风轮,电加热器位于换热器与风轮之间,该电加热器包括:单根电发热元件;散热元件,散热元件设置在电发热元件的外侧,散热元件为单层散热元件,且散热元件的宽度与其深度的比值为0.85~3。根据本发明的用于柜式空调器的电加热器,将电发热元件的数量设计为单根,可以减小电加热器的宽度,当风从空调进风口吹向空调出风口时,可以减小电加热器的挡风面积,同时,散热元件为单层散热元件,可以保证电发热元件的热量可以经散热元件连续传递出去,有利于提高散热效率。
Description
技术领域
本发明涉及空调技术领域,具体而言,涉及一种用于柜式空调器的电加热器及具有其的柜式空调器。
背景技术
现有双温型柜式空调器均内置有辅助电加热器,目前使用最广泛的为陶瓷PTC电加热器,电加热器核心区域有铝管、散热铝片,陶瓷发热片放置于铝管内部,散热铝片置于铝管外部。该陶瓷PTC电加热器由陶瓷发热片发热并通过铝管传递到散热铝片,再经过散热铝片传热散发在周边空气中。现有柜式空调器的陶瓷PTC电加热器设置在换热器、风轮之间,且现有的陶瓷PTC体积庞大,以此满足发热效率,但这会遮挡换热器到风轮的风,影响换热器的换热效率。并且陶瓷PTC体积庞大,还会增加成本。此外,现有的散热铝片结构复杂,散热效果不佳。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此,本发明提出一种用于柜式空调器的电加热器,缓解了电加热器的挡风问题。
本发明还提出了一种具有上述用于柜式空调器的电加热器的柜式空调器。
所述柜式空调器包括壳体,所述壳体具有空调进风口和空调出风口,在所述空调进风口至所述空调出风口的空气流通路径上设置有换热器和风轮,根据本发明实施例的用于柜式空调器的电加热器位于所述换热器与所述风轮之间,所述电加热器包括:单根电发热元件;散热元件,所述散热元件设置在所述电发热元件的外侧,所述散热元件为单层散热元件,且所述散热元件的宽度与其深度的比值为0.85~3。
根据本发明实施例的用于柜式空调器的电加热器,将电发热元件的数量设计为单根,可以减小电加热器的宽度,当风从空调进风口吹向空调出风口时,可以减小电加热器的挡风面积,同时,散热元件为单层散热元件,可以保证电发热元件的热量可以经散热元件连续传递出去,热量的传递过程不会被分隔板阻隔,从而有利于提高散热元件的散热效率,即提高电加热器的发热效率。将散热元件的宽度与其深度的比值设置为0.85~3,可使电加热器兼顾挡风量和散热效率的平衡。
根据本发明的一些实施例,所述电发热元件包括:导热管和设置在所述导热管内部的电发热片,所述散热元件设置在所述导热管的外表面上。
可选地,所述导热管为铝管,所述电发热片为陶瓷发热片。
根据本发明的一些实施例,所述散热元件包括:波纹式散热片、内侧连接板和外侧连接板,所述内侧连接板与所述导热管接触,且所述波纹式散热片的内侧与所述内侧连接板固定,所述波纹式散热片的外侧与所述外侧连接板固定。
具体地,所述波纹式散热片包括多个顺次相连的波纹单元,且每个所述波纹单元的宽度与其深度的比值为0.85~3。
进一步地,每个所述波纹单元在宽度方向内的有效长度与其宽度的比值为1.2~2。
可选地,所述波纹式散热片上设置有多个开窗结构。
根据本发明的一些实施例,所述散热元件为多个铲片式散热片,多个所述铲片式散热片固定在所述导热管的外表面上,且多个所述铲片式散热片相互间隔开。
具体地,所述铲片式散热片的宽度与其深度的比值为0.95~3。
可选地,每个所述铲片式散热片在宽度方向内的有效长度与其宽度的比值为1.2~2。
根据本发明的一些实施例,所述换热器位于所述空调进风口与所述电加热器之间,且所述电加热器的朝向所述换热器的表面为迎风面,所述电发热片的金属支撑架位于靠近所述迎风面的一侧。
根据本发明另一方面实施例的柜式空调器,包括上述的用于柜式空调器的电加热器。
所述柜式空调器与上述的电加热器相对于现有技术所具有的优势相同,在此不再赘述。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是柜式空调器的示意图;
图2是柜式空调器的剖面示意图;
图3是具有波纹式散热片的电加热器的主视图;
图4是图3中G处的局部放大示意图;
图5是具有波纹式散热片的电加热器的俯视图;
图6是具有铲片式散热片的电加热器的主视图;
图7是图6中H处的局部放大示意图;
图8是具有铲片式散热片的电加热器的俯视图;
图9是金属支撑架的位置示意图。
附图标记:
柜式空调器10、壳体1、空调进风口11、空调出风口12、换热器2、风轮3、电加热器4、电发热元件41、导热管411、电发热片412、铲片式散热片42、波纹式散热片43、波纹单元431、开窗结构432、外侧连接板44、金属支撑架45、迎风面46、内侧连接板47。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“深度”、“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。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接或可以互相通讯;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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合图1-图9详细描述根据本发明实施例的用于柜式空调器10的电加热器4。
参照图1-图2所示,柜式空调器10包括壳体1,壳体1具有空调进风口11和空调出风口12,在空调进风口11至空调出风口12的空气流通路径上设置有换热器2和风轮3,电加热器4位于换热器2与风轮3之间,如图2所示,在空调进风口11至空调出风口12的空气流通路径上,换热器2、电加热器4、风轮3顺次排布。电加热器4适于散发热量,当风从空调进风口11吹向空调出风口12的过程中,可将电加热器4散发的热量一并从空调出风口12吹出。
电加热器4包括:单根电发热元件41和散热元件,散热元件设置在电发热元件41的外侧,且散热元件为单层散热元件。相比于现有技术中两根或多根电发热元件41的技术方案,单根电发热元件41可以显著减小电加热器4的宽度,从而减小电加热器4的挡风量。单层散热元件指的是散热元件中间无分隔板,这样,电发热元件41的热量经单层散热元件向外传递的过程中,热量传递连续、无阻隔。
散热元件的宽度与其深度的比值为0.85~3。具体而言,电加热器4的朝向换热器2的表面为迎风面46,散热元件的宽度指的是:在平行于迎风面46的平面内,散热元件的宽度尺寸,也就是图3中的宽度A和图6中的宽度a。散热元件的深度指的是:在垂直于迎风面46的平面内,散热元件的深度尺寸,也就是图5中的宽度B和图8中的宽度b。
通过增加散热元件的宽度,可以增加电加热器4的迎风面46面积,从而有利于提升散热元件的散热效率。而通过增加散热元件的深度,可以增加散热的充分程度,同样有利于提升散热元件的散热效率。
将散热元件的宽度与其深度的比值设置为0.85~3,可以在满足所需散热效率的前提下尽可能地减小散热元件的体积,也就减小了电加热器4的体积,从而减小了电加热器4的挡风量,使电加热器4兼顾挡风量和散热效率的平衡。
根据本发明实施例的用于柜式空调器10的电加热器4,将电发热元件41的数量设计为单根,可以减小电加热器4的宽度,当风从空调进风口11吹向空调出风口12时,可以减小电加热器4的挡风面积,同时,散热元件为单层散热元件,可以保证电发热元件41的热量可以经散热元件连续传递出去,热量的传递过程不会被分隔板阻隔,从而有利于提高散热元件的散热效率,即提高电加热器4的发热效率。将散热元件的宽度与其深度的比值设置为0.85~3,可使电加热器4兼顾挡风量和散热效率的平衡。
电发热元件41包括:导热管411和电发热片412,导热管411具有中空腔体,电发热片412设置在导热管411内部的中空腔体中,散热元件设置在导热管411的外表面上,电发热片412通电时发热,其热量经导热管411传递给散热元件,再经散热元件散发在电加热器4周边空气中。
可选地,导热管411为铝管,例如方形铝管,电发热片412为陶瓷发热片,电加热器4为陶瓷PTC电加热器。
当导热管411为方形铝管时,散热元件可以设置在导热管411的其中一个侧面上,也可以同时设置在导热管411的多个侧面上,且每个侧面上的散热元件均为单层散热元件。例如方形铝管的迎风面和背风面通过四个连接面相连接,散热元件可以设置在其中两个相对的连接面上,保证风可以顺利通过散热元件的散热间隙,增强散热效果。
将电发热元件41由现有技术中的两根变为本发明中的一根,需要提高单根电发热元件41的发热功率和散热效率,才能保证单根电发热元件41满足使用需求。
当电发热元件41的单位面积发热功率为0.22W/mm2且风量在1150m3/H时,实测电发热元件41的功率为2100W。当电发热元件41的单位面积发热功率在0.25W/mm2左右且风量在1150m3/H时,实测电发热元件41的功率可到2400W左右,电发热元件41包括多个陶瓷发热片(即电发热元件41),通过提高陶瓷发热片的单位面积发热功率,可以提高电发热元件41的功率。在本发明中,所选用的单片陶瓷发热片的规格可以是15mm*22mm,单片陶瓷发热片的发热功率可达60~100W,也就是说,单片陶瓷发热片的单位面积发热功率可以是0.18W/mm2~0.3W/mm2,通过选用具有高单位面积发热功率的陶瓷发热片,可以提高电加热器4的整体发热功率。当然,为了进一步提高电加热器4的整体发热功率,也可以选用单位面积发热功率高于0.3W/mm2的陶瓷发热片。
在图3-图5所示的实施例中,散热元件可以包括:波纹式散热片43、内侧连接板47和外侧连接板44,波纹式散热片43位于外侧连接板44与内侧连接板47之间,内侧连接板47位于波纹式散热片43的靠近导热管411的一侧,内侧连接板47与导热管411接触,优选地,内侧连接板47与导热管411贴合固定,波纹式散热片43的内侧与内侧连接板47固定,波纹式散热片43的外侧与外侧连接板44固定。换言之,外侧连接板44与内侧连接板47之间只有波纹式散热片43,而没有其它连接板,由此可以减少连接板数量,使波纹式散热片43向外传递热量时没有过多阻隔,可更快地散热。
装配电加热器4时,可以先将波纹式散热片43与外侧连接板44、内侧连接板47组合成一个整体,再将这个整体安装在导热管411的外侧,有利于实现模块化装配。
波纹式散热片43为波纹结构,当外侧连接板44与导热管411之间的距离一定时,波纹结构可以增大每片波纹式散热片43的表面积,从而提升散热效率。
波纹式散热片43和内侧连接板47、外侧连接板44可以均为铝制件,散热效果好。
电加热器4的散热效率主要影响因素有散热片的片厚(D和d)、片间距(E和e)、片宽度(A和a)、片宽度方向的有效长度(C和c)、片深度(B和b)。通过改变其中一项或几项参数均可对散热效率有影响。
如图4所示,波纹式散热片43包括多个顺次相连的波纹单元431,优化每个波纹单元431的宽度A与深度B,可提高波纹式散热片43的发热效率。具体地,每个波纹单元431的宽度A与其深度B的比值为0.85~3,由此保证波纹式散热片43的发热效率高。
优选地,当每个波纹单元431的宽度A与其深度B的比值为1.2时,波纹式散热片43的发热效率最高。当然,宽度A与深度B的比值还可以为0.9、1.1、1.23、1.4等。
进一步地,每个波纹单元431在宽度方向内的有效长度C与其宽度A的比值为1.2~2,例如该比值可以是1.7、1.8、1.9等。有效长度C>宽度A,可在有限宽度内,增加波纹式散热片43的散热面积,同时有效长度C不能过大,过大时会减小相邻两个波纹单元431之间的散热间隙而产生风阻。
针对具有波纹式散热片43的电加热器4而言,目前双根电发热元件41,片厚D为0.3mm,片间距E为3mm,片宽度A为8.4mm,片宽度方向的有效长度C为9.2mm,片深度B为15mm,总长为930mm,实测功率为2400W左右。
1)仅改变片宽度A变量,当A为18mm左右及A与B的比值在1.2左右时,单根电发热元件41的功率可增加到2400W左右。
2)仅调整宽度方向内有效长度C与宽度A的比值,有效长度C与宽度A的比值在1.2~2范围内时,散热效率明显提升,比值超过2时,不仅增加生产难度,还会造成风阻,从而影响散热效率。
可选地,波纹式散热片43上设置有多个开窗结构432,开窗结构432可以通过冲压形成,以增大波纹式散热片43的散热表面积,从而可以极大地提高散热效率,同时开窗结构432的窗口允许热量通过,有利于进一步提高散热效率。如图4所示,每个波纹单元431上均设置有多个开窗结构432。由于增加开窗结构432可以提高散热效率,因此适当降低每个波纹单元431的宽度A与其深度B的比值,也能保证满足功率要求,并且还有利于降低材料成本。
在一些未示出的实施例中,导热管411充当波纹式散热片43的内侧连接板47,波纹式散热片43的内侧固定在导热管411的外表面上,以防止波纹式散热片43晃动、脱落,由此可进一步减少连接板数量。
在图6-图8所示的实施例中,散热元件为多个铲片式散热片42,多个铲片式散热片42固定在导热管411的外表面上,且多个铲片式散热片42相互间隔开。铲片式散热片42可以为铝制铲片,散热效果好。
优化铲片式散热片42的宽度a与深度b,可提高铲片式散热片42的发热效率。具体地,铲片式散热片42的宽度a与其深度a的比值为0.95~3,由此保证铲片式散热片42的发热效率高。
优选地,铲片式散热片42的宽度a与其深度a的比值为1.1时,铲片式散热片42的发热效率最高。当然,宽度a与深度a的比值还可以为1、1.3、1.5、1.6等。
可选地,每个铲片式散热片42在宽度方向内的有效长度c与其宽度a的比值为1.2~2,例如该比值可以是1.35、1.55、1.75等。有效长度c>宽度a,可在有限宽度内,增加铲片式散热片42的散热面积,同时有效长度c不能过大,过大时会减小相邻两片铲片式散热片42之间的散热间隙而产生风阻。
针对具有铲片式散热片42的电加热器4而言,目前双根电发热元件41,片厚d为0.3mm,片间距e为1.93mm,片宽度a为10mm,片宽度方向的有效长度c为11mm,片深度b为15mm,总长为930mm,实测功率为2400W左右。
1)仅改变片宽度a变量,当a为16.5mm左右及a与b的比值在1.1左右时,单根PTC功率可增加到2400W左右。
2)仅调整宽度方向内有效长度c与宽度a的比值,在1.2~2范围内散热效率明显提升,比值超过2时,不仅增加生产难度,还会造成风阻,从而影响散热效率。
参照图2、图9所示,电发热片412的金属支撑架45位于靠近电加热器4的迎风面46的一侧。金属支撑架45不仅有加强电发热片412纵向强度的作用,还可以传导电发热片412的热量,增加散热面积,从而增强散热效率。
根据本发明图3-图5实施例的电加热器4,将电发热元件41数量设计为单根,并且只在波纹式散热片43的外侧设置外侧连接板44,同时在波纹式散热片43上设置开窗结构432,并将每个波纹单元431的宽度A与其深度B的比值设计为0.85~3、将每个波纹单元431在宽度方向内的有效长度C与其宽度A的比值设计为1.2~2,可以提高电加热器4的散热效率。
根据本发明图4-图6实施例的电加热器4,将电发热元件41数量设计为单根,并且将多个铲片式散热片42间隔开布置在导热管411的外表面,同时将铲片式散热片42的宽度a与其深度b的比值设计为0.95~3,将每个铲片式散热片42在宽度方向内的有效长度c与其宽度a的比值设计为1.2~2,可以提高电加热器4的散热效率。
根据本发明另一方面实施例的柜式空调器10,包括上述实施例的用于柜式空调器10的电加热器4。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。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或示例中以合适的方式结合。此外,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (12)
1.一种用于柜式空调器的电加热器,所述柜式空调器包括壳体,所述壳体具有空调进风口和空调出风口,在所述空调进风口至所述空调出风口的空气流通路径上设置有换热器和风轮,所述电加热器位于所述换热器与所述风轮之间,其特征在于,所述电加热器包括:
单根电发热元件;
散热元件,所述散热元件设置在所述电发热元件的外侧,所述散热元件为单层散热元件,且所述散热元件的宽度与其深度的比值为0.85~3。
2.根据权利要求1所述的用于柜式空调器的电加热器,其特征在于,所述电发热元件包括:导热管和设置在所述导热管内部的电发热片,所述散热元件设置在所述导热管的外表面上。
3.根据权利要求2所述的用于柜式空调器的电加热器,其特征在于,所述导热管为铝管,所述电发热片为陶瓷发热片。
4.根据权利要求2所述的用于柜式空调器的电加热器,其特征在于,所述散热元件包括:波纹式散热片、内侧连接板和外侧连接板,所述内侧连接板与所述导热管接触,且所述波纹式散热片的内侧与所述内侧连接板固定,所述波纹式散热片的外侧与所述外侧连接板固定。
5.根据权利要求4所述的用于柜式空调器的电加热器,其特征在于,所述波纹式散热片包括多个顺次相连的波纹单元,且每个所述波纹单元的宽度与其深度的比值为0.85~3。
6.根据权利要求5所述的用于柜式空调器的电加热器,其特征在于,每个所述波纹单元在宽度方向内的有效长度与其宽度的比值为1.2~2。
7.根据权利要求4所述的用于柜式空调器的电加热器,其特征在于,所述波纹式散热片上设置有多个开窗结构。
8.根据权利要求2所述的用于柜式空调器的电加热器,其特征在于,所述散热元件为多个铲片式散热片,多个所述铲片式散热片固定在所述导热管的外表面上,且多个所述铲片式散热片相互间隔开。
9.根据权利要求8所述的用于柜式空调器的电加热器,其特征在于,所述铲片式散热片的宽度与其深度的比值为0.95~3。
10.根据权利要求8所述的用于柜式空调器的电加热器,其特征在于,每个所述铲片式散热片在宽度方向内的有效长度与其宽度的比值为1.2~2。
11.根据权利要求2所述的用于柜式空调器的电加热器,其特征在于,所述换热器位于所述空调进风口与所述电加热器之间,且所述电加热器的朝向所述换热器的表面为迎风面,所述电发热片的金属支撑架位于靠近所述迎风面的一侧。
12.一种柜式空调器,其特征在于,包括根据权利要求1-11中任一项所述的用于柜式空调器的电加热器。
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