CN111829075A - 一种薄型空调室内换热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种薄型空调室内换热系统，包括风机、壳体、多个换热器、多个隔板等。换热器随隔板在壳体内部形成S型空气流道，壳体顶部设有进风口、底部设有出风口，最上方隔板与壳体顶部之间空间作为负压腔并安装风机，外部空气经风机从S型空气流道流经各个换热器并从出风口流出。本发明利用换热器的分组交错设计和S型空气流道，实现超薄设计和低风阻要求。为未来一些特殊空调的超薄设计提供一种解决方案。

Description

一种薄型空调室内换热系统
技术领域
本发明涉及空调换热装置领域，具体是一种薄型空调室内换热系统。
背景技术
随着机柜、方舱、驾驶室用的空调不断出新，其式样和功能也不断丰富，以满足不断增长的新需求。当前，舱室和机柜制冷主要有2种，第1种是直接采用蒸汽压缩式制冷原理，即利用制冷剂在冷凝器中散热相变成液体，在蒸发器中吸热相变成气体，来构成压缩机热力循环，其中蒸发器通过管外翅片获得低温实现制冷；第2种是采用二次低温载冷剂（冷却液）流过换热器，使管外翅片获得低温实现制冷。
在现实设计中，经常会遇到空调设备由于受到空间和结构的限制，很难完成设计。例如，当前一些电子机柜的散热，采用门式空调或内置换热器等方式进行散热，其中蒸发器或内置换热器在机柜内往往要求薄（如50 mm～90 mm）而窄（如300 mm～500 mm）的设计。这类换热器通常采用的是翅片管式换热器，管内流制冷剂或载冷剂，管外通过风机产生的风吹过翅片进行换热，考虑到换热效果和风阻，通常换热器延气流方向的排数在2～9排，但有时为了达到足够的换热面积，换热器延气流方向的排数远远超过这一数字，从而造成风阻特别大（如超过400Pa），一般换热方案很难实现。还有一些空调安装于驾驶室座位背部或贴与方舱内舱壁上，同样面临着以上问题。
如何利用狭窄而有限空间，兼顾换热风阻和内外部的空气循环，通过巧妙换热布置，对提升某些特殊空调的换热性能来说，其意义勿容置疑。
发明内容
本发明的目的是提供一种薄型空调室内换热系统，以解决现有技术存在的空调换热装置难以适用于狭窄空间安装的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种薄型空调室内换热系统，其特征在于：包括壳体，壳体内部位于两个相对的竖直侧面分别各自连接有多个隔板，且两个竖直侧面的隔板从上至下交错分布，即竖直方向相邻的两个隔板中的其中一者连接于一个竖直侧面、另一者连接于另一个竖直侧面，每个隔板与对面的竖直侧面之间具有间隔，竖直方向相邻的两个隔板之间分别安装换热器，由竖直方向隔板的交错分布使每个换热器与竖直方向均呈相同大小夹角，且竖直方向相邻的两个换热器与竖直方向的夹角方向不同，多个换热器中管道相互连接；
壳体顶部设有进风口、底部设有出风口，各个换热器的进风侧分别朝上，各个换热器的出风侧分别朝下，其中壳体内最上方的隔板和壳体顶部之间空间为负压腔，最上方的隔板下方为正压腔，负压腔内安装有风机，风机的进风口与负压腔内连通，风机的出风口连通至最上方的隔板与该隔板对面的竖直侧面之间间隔；
外部空气在风机作用下从壳体顶部进风口进入负压腔，并由风机出风口送向正压腔，风机的出风从上至下依次吹向各个换热器，由此形成从上至下左右交替的S型气流场，最终风机的出风从壳体底部的出风口吹出。
所述的一种薄型空调室内换热系统，其特征在于：所述壳体为整体结构，或者是组装结构。
所述的一种薄型空调室内换热系统，其特征在于：所述壳体两个竖直侧面中至少一者对应负压腔位置设有侧上进风口。
所述的一种薄型空调室内换热系统，其特征在于：所述壳体两个竖直侧面中至少一者对应正压腔靠近底部位置设有侧下出风口。
所述的一种薄型空调室内换热系统，其特征在于：各个隔板中除了最上方的隔板外，其余隔板均为上、下侧面为斜面的梯形结构，各个梯形结构中两斜面之间的夹角大小，均和换热器与竖直方向夹角大小相同；由此竖直方向相邻两个换热器中，上方的换热器表面产生的冷凝水能够顺流至该换热器下端的隔板，并延着隔板的斜面流向下方的换热器，依次过程最终各个换热器产生的冷凝水向下汇流。
所述的一种薄型空调室内换热系统，其特征在于：所述壳体内取消最下方的换热器下端的隔板，并以水槽代替，最下方的换热器下端伸入至水槽中，由此各个换热器产生的冷凝水向下汇流至水槽中。
所述的一种薄型空调室内换热系统，其特征在于：除了最上方的隔板外，其余隔板均为水平板，各个水平板中分别设有竖直贯通水平板的冷凝水通道，并且竖直相邻的两个隔板中下方隔板位于上方隔板的正下方，由此上下相邻两个隔板之间的换热器与竖直方向夹角为零；上方的换热器表面产生的冷凝水能够顺流至该换热器下端的隔板，并从隔板的冷凝水通道流向下方的换热器，依次过程最终各个换热器产生的冷凝水向下汇流至水槽中。
所述的一种薄型空调室内换热系统，其特征在于：所述换热器为空调的蒸发器或表冷器。
所述的一种薄型空调室内换热系统，其特征在于：多个换热器沿竖直方向依次串联。
所述的一种薄型空调室内换热系统，其特征在于：壳体内部位于换热器的进、出风侧外分别设置有导流条。
本发明的有益效果：
1、本发明充分利用换热器的分组交错设计和S型空气流道，实现超薄设计和低风阻要求。
2、本发明利用上部吸入热空气，下部吹出冷空气，负载端空气流更优。
3、本发明为立式超薄空调的设计，提供了一种新的设计思路。
4、本发明结构简洁、可靠、紧凑，易于设计。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明隔板为水平板时的特例结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，一种薄型空调室内换热系统，本实施例以三个换热器为例对结构进行说明，包括壳体12、风机2、第一换热器5、第二换热器7、第三换热器9、上隔板3、第一中隔板6、第二中隔板8、水槽10、进风口1、出风口11、若干导流条4。
上隔板3、第一中隔板6、第二中隔板8、水槽10按从上至下方向依次分布，其中：上隔板3的左端固定于壳体12的左侧竖直侧面，上隔板3的右端与壳体12的右侧竖直侧面之间有间隔。第一中隔板6的右端固定于壳体12的右侧竖直侧面，第一中隔板6的左端与壳体12的左侧竖直侧面之间有间隔。第二中隔板8的左端固定于壳体12的左侧竖直侧面，第二中隔板8的右端与壳体12的右侧竖直侧面之间有间隔。水槽10固定于壳体12的右侧竖直侧面。由此在壳体12内部形成S型的空气流道。
第一换热器5、第二换热器7和第三换热器9均为尺寸大小相同的翅片管式换热器，按上、中、下依次对中排列。其中第一换热器5固定于上隔板3、第一中隔板6之间；第二换热器5固定于第一中隔板6、第二中隔板8之间；第三换热器9上端固定于第二中隔板8，第三换热器9下端伸入至水槽10内。每个换热器的进风侧朝上、出风侧朝下。
每个换热器与竖直方向的夹角θ大小相同，但在竖直方向相邻换热器与竖直方向夹角θ的方向不同。每个换热器两侧留出近似三角空间。第三换热器9的管出口与第二换热器7的管入口相连，第二换热器7的管出口与第一换热器5的管入口相连，形成一个相对完整的串联换热管路结构。
上隔板3在第一换热器5上方，上隔板3与壳体12顶部之间的空间作为负压腔，上隔板3下方的壳体内部作为正压腔。负压腔内设置风机2，风机2的进风口与负压腔内连通，风机2的出风口连通至上隔板3右端与壳体右侧竖直侧面之间间隔。壳体顶部设有进风口1，壳体底部设有出风口11。风机2工作时，环境中空气进入负压腔并进入风机2的进风口，风机2出风口的出风依次吹向第一换热器5、第二换热器7和第三换热器9，形成至上而下、左右交替的S型气流场。即：风机2先吹向第一换热器5的进风侧，从第一换热器5的出风侧吹出后，向下转向第二换热器7的进风侧，从第二换热器7的出风侧吹出后，向下转向第三换热器9的进风侧，从第三换热器9的出风侧吹出后，转向出风口11吹出。
第一中隔板6和第二中隔板8是集挡水、导流、支撑和隔热为一体的组件，第一中隔板6、第二中隔板8均为上、下侧面为斜面的梯形结构，斜面之间夹角大小与换热器和竖直方向的夹角θ相吻合，当第一换热器5表面产生的冷凝水时，顺着翅片流到第一中隔板6上，并延着第一中隔板6的斜面流到第二换热器7，与第二换热器7表面产生的冷凝水混合后流到第二中隔板8上，并延着第二中隔板8的斜面流到第三换热器9，最后与第三换热器9表面产生的冷凝水混合后流到水槽10中，由水槽10是将冷凝水统一收集后排出。
第一换热器5、第二换热器7和第三换热器9为空调的蒸发器或表冷器，对应管内为制冷剂或载冷剂，其尺寸和管路分配等可依据换热需求来确定。
导流条4分别位于第一换热器5、第二换热器7和第三换热器9的两侧，具体数量和形状等可依据设计风阻、风量和空间而定。
本发明除了进风口1外，在负压腔对应的壳体12左侧竖直侧面还设有侧上进风口21；除了出风口22外，在正压腔对应的壳体左侧竖直侧面靠近底部位置设有侧下出风口22。当然侧上进风口21、侧下出风口22具体位置还可以根据外部空气流场需求而调整。通过侧上进风口21、侧下出风口22提高进、出风能力。
进一步的说明：
倾斜角θ的设计，要综合考虑第一换热器5、第二换热器7和第三换热器9的尺寸和室内侧换热总厚度要求，一般设计角度θ不超过25°。
在实际设计中，若3组换热器不够，可嫁接出4组、5组和6组等多组；若所选风机2的风压不够，可在出风口11增设风机，这些与本专利所保护的内容并不冲突。
另外，这里对隔热处理没有特别强调，也是因为不涉及本专利所要保护的核心内容，但在实际应用中应做相应处理。
如图2所示，图2为本发明结构原理应用特例示意图，即换热器与竖直方向的夹角θ为零度的特例。此时，第一换热器5、第二换热器7和第三换热器9为上下对直排布。上隔板3、第一中隔板6、第二中隔板8均包括水平板，并且三者水平板在竖直方向依次正相对。第一中隔板6和第二中隔板8中分别设有冷凝水通道，第一换热器5产生的冷凝水向下通过第一中隔板6的冷凝水通道并流向第二换热器7，与第二换热器7产生的冷凝水一起向下通过第二中隔板8的冷凝水通道并流向第三换热器9，与第三换热器9产生的冷凝水汇流至水槽10。同时为减小风阻，第一中隔板6、第二中隔板8的水平板均通过导流圆弧与壳体12的对应侧竖直侧面连接。
以上实施方式仅为本发明的优选实施方式，但本发明不限于上述实施方式，对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都属于本发明的构思和所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种薄型空调室内换热系统，其特征在于：包括壳体，壳体内部位于两个相对的竖直侧面分别各自连接有多个隔板，且两个竖直侧面的隔板从上至下交错分布，即竖直方向相邻的两个隔板中的其中一者连接于一个竖直侧面、另一者连接于另一个竖直侧面，每个隔板与对面的竖直侧面之间具有间隔，竖直方向相邻的两个隔板之间分别安装换热器，由竖直方向隔板的交错分布使每个换热器与竖直方向均呈相同大小夹角，且竖直方向相邻的两个换热器与竖直方向的夹角方向不同，多个换热器中管道相互连接；
壳体顶部设有进风口、底部设有出风口，各个换热器的进风侧分别朝上，各个换热器的出风侧分别朝下，其中壳体内最上方的隔板和壳体顶部之间空间为负压腔，最上方的隔板下方为正压腔，负压腔内安装有风机，风机的进风口与负压腔内连通，风机的出风口连通至最上方的隔板与该隔板对面的竖直侧面之间间隔；
外部空气在风机作用下从壳体顶部进风口进入负压腔，并由风机出风口送向正压腔，风机的出风从上至下依次吹向各个换热器，由此形成从上至下左右交替的S型气流场，最终风机的出风从壳体底部的出风口吹出。
2.根据权利要求1所述的一种薄型空调室内换热系统，其特征在于：所述壳体为整体结构，或者是组装结构。
3.根据权利要求1所述的一种薄型空调室内换热系统，其特征在于：所述壳体两个竖直侧面中至少一者对应负压腔位置设有侧上进风口。
4.根据权利要求1所述的一种薄型空调室内换热系统，其特征在于：所述壳体两个竖直侧面中至少一者对应正压腔靠近底部位置设有侧下出风口。
5.根据权利要求1所述的一种薄型空调室内换热系统，其特征在于：各个隔板中除了最上方的隔板外，其余隔板均为上、下侧面为斜面的梯形结构，各个梯形结构中两斜面之间的夹角大小，均和换热器与竖直方向夹角大小相同；由此竖直方向相邻两个换热器中，上方的换热器表面产生的冷凝水能够顺流至该换热器下端的隔板，并延着隔板的斜面流向下方的换热器，依次过程最终各个换热器产生的冷凝水向下汇流。
6.根据权利要求5所述的一种薄型空调室内换热系统，其特征在于：所述壳体内取消最下方的换热器下端的隔板，并以水槽代替，最下方的换热器下端伸入至水槽中，由此各个换热器产生的冷凝水向下汇流至水槽中。
7.根据权利要求1、5、6中任意一项所述的一种薄型空调室内换热系统，其特征在于：除了最上方的隔板外，其余隔板均为水平板，各个水平板中分别设有竖直贯通水平板的冷凝水通道，并且竖直相邻的两个隔板中下方隔板位于上方隔板的正下方，由此上下相邻两个隔板之间的换热器与竖直方向夹角为零；上方的换热器表面产生的冷凝水能够顺流至该换热器下端的隔板，并从隔板的冷凝水通道流向下方的换热器，依次过程最终各个换热器产生的冷凝水向下汇流至水槽中。
8.根据权利要求1所述的一种薄型空调室内换热系统，其特征在于：所述换热器为空调的蒸发器或表冷器。
9.根据权利要求1所述的一种薄型空调室内换热系统，其特征在于：多个换热器沿竖直方向依次串联。
10.根据权利要求1所述的一种薄型空调室内换热系统，其特征在于：壳体内部位于换热器的进、出风侧外分别设置有导流条。
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