CN111486739A - 换热器及空调器 - Google Patents

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CN111486739A CN202010451555.3A CN202010451555A CN111486739A CN 111486739 A CN111486739 A CN 111486739A CN 202010451555 A CN202010451555 A CN 202010451555A CN 111486739 A CN111486739 A CN 111486739A
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杜顺开
陈枫
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GD Midea Air Conditioning Equipment Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种换热器及空调器，换热器包括：微通道芯体和两个散热件，微通道芯体具有多个可供换热介质流动的介质通道，两个散热件设在微通道芯体的厚度方向上的相对两侧，每个散热件包括散热板和散热肋片，散热肋片设在散热板的远离微通道芯体的一侧。根据本发明实施例的换热器，通过将换热器设置为包括微通道芯体和两个散热件，并且将散热件设置为包括散热板和散热肋片且散热板紧密贴合微通道芯体，可以提高散热件与微通道芯体的换热面积，从而提高换热效率和换热效果，进而使得换热器的换热效率较高且效果较好，有利于提高整机的制热效率和/或制冷效率。在换热器用于整机时，换热器可以不带风机，实现无风或零风，极大的提高了舒适性。

Description

换热器及空调器
技术领域
本发明涉及换热技术领域，尤其是涉及一种换热器及空调器。
背景技术
相关技术中，量产的翅片管换热器，翅片管换热器的管和翅片通过胀管结合在一起，翅片与管的换热效率较低，导致整个换热器的换热效率低、换热效果差，不利于整机的制热效率和/或制冷效率的提高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出了一种换热器，该换热器的散热件与微通道芯体的接触面积较大，可以提高散热件与微通道芯体的换热面积，从而可以提高散热件与微通道芯体的换热效率和换热效果，进而使得换热器的换热效率较高且换热效果较好，有利于提高整机的制热效率和/或制冷效率。
本发明还提出了一种具有上述换热器的空调器。
根据本发明第一方面实施例的换热器，包括：微通道芯体，所述微通道芯体具有多个可供换热介质流动的介质通道；两个散热件，两个所述散热件设在所述微通道芯体的厚度方向上的相对两侧，每个所述散热件包括散热板和散热肋片，所述散热肋片设在所述散热板的远离所述微通道芯体的一侧。
根据本发明实施例的换热器，通过将换热器设置为包括微通道芯体和两个散热件，两个散热件与微通道芯体组成三层夹心式结构，并且将散热件设置为包括散热板和散热肋片且散热板紧密贴合微通道芯体，可以提高散热件与微通道芯体的换热面积，从而可以提高散热件与微通道芯体的换热效率和换热效果，进而使得换热器的换热效率较高且换热效果较好，有利于提高整机的制热效率和/或制冷效率。在换热器用于整机时，换热器可以不带风机，实现无风或零风，极大的提高了舒适性。
根据本发明的一些实施例，所述散热板与所述微通道芯体直接接触且贴合。
根据本发明的一些可选实施例，两个所述散热件的所述散热板通过连接件相连以将所述微通道芯体夹紧在两个所述散热件之间。
根据本发明的一些实施例，所述散热板与所述微通道芯体通过导热胶相连。
根据本发明的一些实施例，所述散热件为一体成型件。
根据本发明的一些实施例，每个所述散热件包括多个所述散热肋片，多个所述散热肋片并排且间隔排布。
根据本发明的一些可选实施例，所述散热肋片的延伸方向与所述介质通道的延伸方向平行或呈夹角设置，所述夹角的取值范围为75°-105°。
根据本发明的一些可选实施例，相邻两个所述散热肋片之间的间距范围为0.2mm-1.5mm。
根据本发明的一些可选实施例，所述散热肋片的高度范围为1mm-2mm。
根据本发明的一些实施例，所述散热件的至少所述散热肋片上设有辐射吸收层。
根据本发明的一些可选实施例，所述辐射吸收层为黑色石墨烯层。
根据本发明第二方面实施例的空调器，包括：根据本发明上述第一方面实施例的换热器。
根据本发明实施例的空调器，通过设置上述的换热器，换热效率较高且换热效果较好，有利于提高整机的制热效率和/或制冷效率；换热器可以不带风机，实现无风或零风，极大的提高了舒适性。
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
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一些实施例的换热器的整体结构示意图；
图2是图1中的换热器的分解结构示意图；
图3是图2中A处的放大示意图；
图4是根据本发明另一些实施例的换热器的整体结构示意图；
图5是图4中的换热器的分解结构示意图；
图6是图5中的B处的放大示意图；
图7是根据本发明一些实施例的换热器测试的温升试验数据曲线图；
图8是根据本发明一些实施例的换热器测试的温降试验数据曲线图。
附图标记：
换热器100；
微通道芯体1；扁管11；
散热件2；散热板21；散热肋片22；
集流管3；输入管31；输出管32。
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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述根据本发明实施例的换热器100。
如图1和图4所示，根据本发明第一方面实施例的换热器100，包括：微通道芯体1和两个散热件2。
微通道芯体1具有多个可供换热介质流动的介质通道，例如微通道芯体1可以包括多个并排设置的扁管11，每个扁管11内可以限定出可供换热介质流动的介质通道。微通道芯体1不易泄露换热介质，充注量少，可靠性更有保障。两个散热件2设在微通道芯体1的厚度方向上的相对两侧，每个散热件2包括散热板21和散热肋片22，散热肋片22设在散热板21的远离微通道芯体1的一侧。
在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
换热器100还可以包括输入管31、输出管32以及两个集流管3，两个集流管3设在微通道芯体1的相对两侧，微通道芯体1的多个介质通道均与两个集流管3连通。其中，输入管31、输出管32可以设在其中一个集流管3上且输入管31和输出管32均与该集流管3连通；或者，输入管31设在其中一个集流管3上且与该集流管3连通，输出管32设在另一个集流管3上且与该集流管3连通。换热介质例如冷媒从输入管31流入集流管3内，再流入微通道芯体1的多个介质通道内，最后汇合至集流管3内，并通过输出管32流出该换热器100。在换热介质流经换热器100的过程中，换热介质与微通道芯体1换热，微通道芯体1与散热件2换热，散热件2与外部空气换热，从而可以实现调节周围的环境温度。
可选地，集流管3内可以设置隔流板，隔流板可以将集流管3的内腔沿其长度方向分隔成多个部分，有利于换热介质在微通道芯体1的多个介质通道内更为均匀地流动，可以改善换热器100的换热效果，使得换热器100更充分的换热，且可以提高换热器100换热的均匀性。
由于两个散热件2设在微通道芯体1的厚度方向上的相对两侧，微通道芯体1位于中间，两个散热件2与微通道芯体1组成三层夹心式结构，使得散热件2与微通道芯体1可以紧密接触且接触面积较大。进一步地，通过将散热件2设置为包括散热板21和散热肋片22的结构且使得散热板21紧贴微通道芯体1设置，可以显著地增大散热件2与微通道芯体1的接触面积且使得散热件2与微通道芯体1之间的接触热阻较小。
在换热器100工作时，换热介质在微通道芯体1内流动，换热介质与微通道芯体1换热，微通道芯体1与散热件2换热，由于散热件2与微通道芯体1的接触面积较大且接触热阻较小，可以使得散热件2与微通道芯体1实现充分换热且换热效率较高。散热件2与外部空气换热，两侧的散热件2可以通过辐射传热和自然对流，将热量或者冷量传递给周围的空气，从而可以实现调节周围的环境温度。进而使得换热器100的换热效率较高且换热效果较好，有利于提高整机的制热效率和/或制冷效率。
另外，根据辐射换热经典公式，斯忒藩－玻耳兹曼定律：
Q＝εAσ(T4 A-T4 B)
以上公式中的参数的具体含义如下：
Q—换热量；
A—换热面积；
T—物体的绝对温度(K)，A和B两物体的绝对温度；
σ—斯忒藩-玻耳兹曼常数，σ＝5.67×10-8W/(m2·K4)；
ε—表面辐射系数，其值在0和1之间，由物体表面性质决定，若为绝对黑体，则ε＝1。
影响表面辐射系数ε的因素有物质种类、表面温度和表面粗糙状态。不同物质的辐射系数不同，同一金属材料，表面粗糙或受氧化作用的辐射系数是高度表面磨光的数倍。
具体地，根据本发明实施例的换热器100，公式中的换热量Q为换热器100的辐射传热的换热量；A为散热件2的空气侧的换热面积；T表示换热器100和换热器100周围环境的绝对温度，当换热器100作为蒸发器时，TA为换热器100周围环境的温度且TB为换热器100的温度，当换热器100作为冷凝器时，TB为换热器100周围环境的温度且TA为换热器100的温度；影响表面辐射系数ε的因素包括换热器100表面的物质种类、表面温度、表面粗糙状态等。
由上述公式可知，换热器100的换热面积A越大，换热器100与周围环境的辐射换热量Q越大。本申请的换热器100的换热面积较大，因此换热器100与周围环境的辐射换热量较大，换热器100的换热效率越高。
还可以通过提高表面辐射系数ε的值，以增大换热器100与周围环境的辐射换热量Q。
例如，在本发明的一些实施例中，散热件2的至少散热肋片22上设有辐射吸收层，可以仅是散热肋片22上设有辐射吸收层，也可以是散热肋片22上设有辐射吸收层且同时散热板21的远离微通道芯体1的表面也设置辐射吸收层。由于散热件2的至少散热肋片22上设置辐射吸收层，可以提高表面辐射系数ε的值，增加换热器100表面的辐射及吸收效率，从而可以有效提高换热器100的换热效率。当换热器100作为蒸发器使用时，换热器100从周围环境中吸收热量，辐射吸收层强化了吸收效率；当换热器100作为冷凝器使用时，换热器100向周围环境中辐射热量，辐射吸收层强化了辐射效率。
可选地，辐射吸收层可以为黑色石墨烯层。黑色石墨烯层为黑色且具有良好的热传导性能，可以极大的提高换热器100的表面辐射系数，从而强化换热效率，使换热效率更高、换热效果更好。
由于换热器100的换热效率高且换热效果好，换热器100用于整机时，可以不带风机，实现无风或零风，极大的提高了舒适性。
当然，在换热器100用于整机时，为了进一步地增强换热器100与周围空气的对流，也可以使得换热器100带风机，通过风机驱动气流快速流动，以与换热器100快速换热。
根据本发明实施例的换热器100，通过将换热器100设置为包括微通道芯体1和两个散热件2，两个散热件2与微通道芯体1组成三层夹心式结构，并且将散热件2设置为包括散热板21和散热肋片22且散热板21紧密贴合微通道芯体1，可以提高散热件2与微通道芯体1的换热面积，从而可以提高散热件2与微通道芯体1的换热效率和换热效果，进而使得换热器100的换热效率较高且换热效果较好，有利于提高整机的制热效率和/或制冷效率。在换热器100用于整机时，换热器100可以不带风机，实现无风或零风，极大的提高了舒适性。
参照图1、图4，根据本发明的一些实施例，散热板21与微通道芯体1直接接触且贴合。由于散热板21与微通道芯体1直接接触且贴合，使得散热板21与微通道芯体1形成面接触，增大了换热面积，从而提高了换热效率。
参照图1、图4，根据本发明的一些可选实施例，两个散热件2的散热板21通过连接件相连以将微通道芯体1夹紧在两个散热件2之间。例如，两个散热件2的散热板21通过螺钉固定以将微通道芯体1夹紧在两个散热件2之间。由此，可以方便地将两个散热件2及微通道芯体1连接固定形成一个整体，该连接固定方式简单且可靠，并且可以使得散热件2的散热板21与微通道芯体1直接且紧密接触，进一步地减少散热件2与微通道芯体1之间的热阻，进一步地提高换热效率。并且，这样可以避免常规管翅式换热器100的胀管工序以及一代微通道换热器100的高温焊接工艺。
参照图1、图4，根据本发明的一些实施例，散热板21与微通道芯体1通过导热胶相连。由此，可以方便地实现散热件2与微通道芯体1的相连，由于散热板21与微通道芯体1通过导热胶相连，使得散热件2与微通道芯体1之间可以通过导热胶实现快速导热，提高了换热器100的换热效率。
参照图1-图6，根据本发明的一些实施例，散热件2为一体成型件，由此可以使得散热件2的散热板21与散热肋片22之间实现零接触热阻，提高散热板21与散热翅片的换热效率，使得换热器100的换热高效均匀。
参照图1-图6，根据本发明的一些实施例，每个散热件2包括多个散热肋片22，多个散热肋片22并排且间隔排布。由于每个散热件2包括多个散热肋片22，多个散热肋片22并排且间隔排布，使得换热器100换热面积更大，换热更加均匀，换热效率更高。在将换热器100用于整机时，换热器100的放置方向可以以散热肋片22的延伸方向作为参考，可以使得散热肋片22的延伸方向沿上下方向，由此在换热器100作为蒸发器使用时，换热器100上产生的冷凝水可以在散热肋片22的导流作用下向下流动，有利于冷凝水的排出，使得冷凝水的排出顺畅。
根据本发明的一些可选实施例，散热肋片22的延伸方向与介质通道的延伸方向平行或呈夹角设置，所述夹角的取值范围为75°-105°。如图4-图6所示，在散热肋片22的延伸方向与介质通道的延伸方向平行时，换热器100的形状设置更为灵活多变，使得换热器100可以适用不同的整机结构，例如此时换热器100可以为平板形，也可以弯折以形成不同形状，例如可以弯折形成L型、U型等。如图1-图3所示，在散热肋片22的延伸方向与介质通道的延伸方向呈夹角设置，且夹角的取值范围为75°-105°时，例如散热肋片22的延伸方向与介质通道的延伸方向垂直，由此可以使得散热肋片22的延伸方向与形成介质通道的扁管11的延伸方向呈较大角度设置，可以使得换热器100的整体结构强度更为稳定、均匀、可靠。
如图3、图6所示，根据本发明的一些可选实施例，相邻两个散热肋片22之间的间距d范围为0.2mm-1.5mm。相邻两个散热肋片22之间的间距过小对散热件2的成型工艺要求较高，难度系数较大；而相邻两个散热肋片22之间的间距过大，在同样大小的散热板21情况下，则会减小散热件2整体的散热面积，不利于散热。由此，通过将相邻两个散热肋片22之间的间距d设置在上述范围内，在尽可能地增大散热件2的散热面积的同时，使得散热件的加工成型难度也较低。
如图3、图6所示，根据本发明的一些可选实施例，散热肋片22的高度h范围为1mm-2mm。散热肋片22的高度过低，在同样散热板21大小的情况下，会减小散热件2整体的散热面积，影响散热效率；散热肋片22的高度过高，则会导致散热件2整体强度降低，也会增大换热器100的体积。由此，通过将散热肋片22的高度h设置在上述范围内，在换热器100的具有较大的换热面积的同时，使得换热器100的体积也相对较小，减少占用空间。
根据本发明第二方面实施例的空调器，包括：根据本发明上述第一方面实施例的换热器100。
可选地，空调器可以为分体壁挂式空调器，也可以为分体落地式空调器，或者也可以为移动式空调器。该换热器100可以作为空调器的与室内空气换热的部件，在空调器制冷时，换热器100作为蒸发器使用；在空调器制热时，换热器100作为冷凝器使用。
在空调器为分体壁挂式空调器或分体落地式空调器时，换热器100可以作为空调室内机的室内换热器，由于换热器100的换热效率高且换热效果好，换热器100用于整机时，可以不带风机，实现无风或零风，极大的提高了舒适性，并且可以减少空调室内机的零部件数量，从而可以减小空调室内机的体积，减少空调室内机的占用空间。
在空调器为移动式空调器时，该换热器100可以作为空调器的与室内空气换热的部件，由于换热器100的换热效率高且换热效果好，换热器100用于整机时，可以不带风机，实现无风或零风，极大的提高了舒适性，并且可以减少空调器的零部件数量，从而可以减小空调器的体积，减少空调器的占用空间。
根据本发明实施例的空调器，通过设置上述的换热器100，换热效率较高且换热效果较好，有利于提高整机的制热效率和/或制冷效率；换热器100可以不带风机，实现无风或零风，极大的提高了舒适性。
下面参照图1-图3描述根据本发明一个实施例的换热器100及升降温测试结果。
参照图1、图2，换热器100包括上述的微通道芯体1、两个散热件2和两个集流管3。微通道芯体1包括多个沿第一方向(例如左右方向)排布的扁管11，每个扁管11内具有可供换热介质流动的介质通道。两个散热件2设在微通道芯体1的厚度方向上的相对两侧，两个集流管3设置在沿微通道芯体1的扁管11的长度方向上的两侧，每个集流管3的延伸方向与扁管11的延伸方向大致垂直，多个扁管11沿集流管3的长度方向等距排列，且扁管11宽度平面大致保持竖直，其中一个集流管3上设有输入管31和输出管32，集流管3内置隔流板用于换热介质分流以实现更充分的换热。每个散热件2包括散热板21和散热肋片22，散热板21与微通道芯体1直接接触且贴合，散热肋片22设在散热板21的远离微通道芯体1的一侧，两个散热件2的散热板21通过螺钉固定以将微通道芯体1夹紧在两个散热件2之间，两个散热件2与微通道芯体1组成三层夹心式结构。
参照图3，每个散热件2包括多个散热肋片22，多个散热肋片22沿第二方向排布，第二方向与第一方向垂直设置，相邻两个散热肋片22之间的间距d为1.0mm，散热肋片22的高度h为1.5mm。散热件2的散热肋片22上设有辐射吸收层，该辐射吸收层为黑色石墨烯层。
在该换热器100用于整机时，换热器100不带风机，实现无风或零风，并且换热器100使用时保持散热肋片22的延伸方向沿上下方向。
对该实施例中的换热器100在下述表1的条件下进行了测试试验，在测试时换热器100是挂设在墙壁上，因此以墙壁的温度以及室内空气温度作为换热器100的周围环境的温度。
表1：温升/温降试验测试条件
温降 室内36℃/60％ 室外43℃/60％ 墙壁34℃
温升 室内0℃/100％ 室外-5℃/60％ 墙壁4℃
温降：换热器100作为蒸发器使用，试验初始，室内温度为36℃、室内湿度为60％、墙壁温度为34℃，室外温度为43℃、室外湿度为60％。
温升：换热器100作为冷凝器使用，试验初始，室内温度为0℃、室内湿度为100％、墙壁温度为4℃，室外温度为-5℃、室外湿度为60％。
下述表2和表3为温升试验测试数据及温降试验测试数据。
表2：温升试验测试数据
时间/min 初始 20 40 60 80 100
气温/℃ 5 8.78 10.46 11.38 11.52 11.67
墙平温/℃ 4.97 6.28 6.94 7.46 7.51 7.63
表3：温降试验测试数据
时间/min 0 20 40 60 80 100
气温/℃ 36.3 31.45 30.39 29.76 29.23 29.21
墙平温/℃ 33.97 33.43 33.11 33.16 33.19 32.76
参照表2并结合图7，换热器100作为冷凝器使用，换热器100开始工作，此时换热器100表面的温度较高，通过热辐射及对流的方式与周围环境换热，从而升高了室内的温度，使得室内空气及换热器100对应的墙壁温度均升高。在该试验中，每隔20min记录一次室内空气温度以及墙壁温度，从试验数据和曲线可以看出，在最初的40min内，本发明提供的换热器100使室内的温度达到了较为明显的升高，而在随后的时间里，室内温度变化的幅度变小并逐渐趋于平稳。
参照表3并结合图8，换热器100作为蒸发器使用，换热器100开始工作，此时换热器100表面的温度较低，通过热辐射及对流的方式与周围环境换热，从而降低了室内的温度，使得室内空气及换热器100对应的墙壁温度均降低。在该试验中，每隔20min记录一次室内空气温度以及墙壁温度，从试验数据和曲线可以看出，在最初的20min内，本发明提供的换热器100使室内的温度达到了较为明显的降低，而在随后的时间里，室内温度变化的幅度变小并逐渐趋于平稳。
由此表明，本发明提供的换热器100可以实现较快速的升温或降温并维持该温度。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“高度”、“宽度”、“厚度”、“竖直”、“平行”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。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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一定指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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种换热器，其特征在于，包括：
微通道芯体，所述微通道芯体具有多个可供换热介质流动的介质通道；
两个散热件，两个所述散热件设在所述微通道芯体的厚度方向上的相对两侧，每个所述散热件包括散热板和散热肋片，所述散热肋片设在所述散热板的远离所述微通道芯体的一侧。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述散热板与所述微通道芯体直接接触且贴合。
3.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，两个所述散热件的所述散热板通过连接件相连以将所述微通道芯体夹紧在两个所述散热件之间。
4.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述散热板与所述微通道芯体通过导热胶相连。
5.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述散热件为一体成型件。
6.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，每个所述散热件包括多个所述散热肋片，多个所述散热肋片并排且间隔排布。
7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述散热肋片的延伸方向与所述介质通道的延伸方向平行或呈夹角设置，所述夹角的取值范围为75°-105°。
8.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，相邻两个所述散热肋片之间的间距范围为0.2mm-1.5mm。
9.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述散热肋片的高度范围为1mm-2mm。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的换热器，其特征在于，所述散热件的至少所述散热肋片上设有辐射吸收层。
11.根据权利要求10所述的换热器，其特征在于，所述辐射吸收层为黑色石墨烯层。
12.一种空调器，其特征在于，包括：根据权利要求1-11中任一项所述的换热器。
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