CN112179164B - 一种翅片式换热器及制冷设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制冷技术领域，公开了一种翅片式换热器及制冷设备，包括翅片组及若干换热管，各翅片上开有第一通孔和第二通孔，各换热管一体弯折成型，若干换热管从翅片左侧或右侧穿过第一通孔和第二通孔，若干相反地从翅片右侧或左侧穿过第二通孔。需同时穿过第一通孔和第二通孔的换热管管路之和比只需穿过第二通孔的若干换热管管路之和多出一个平面层，各换热管彼此独立或通过连接件连通。通过在原来翅片基础上增加开孔，多个换热管从翅片两侧反向穿过，形成交叉或交错的管路排布，提高了有限空间内的管路排布率，有效解决了如何在有限空间加大翅片式换热器换热面积的难题；且各换热管的进出口连接方式可根据实际需求灵活选择，实现管路的多用途。

Description

一种翅片式换热器及制冷设备

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种翅片式换热器及一种制冷设备。

背景技术

自商用制冷产品实施能效等级制度以来，商用冷柜的能效等级作为产品竞争力的一个重要指标，备受重视。换热器作为制冷系统的一部分，其换热效率的高低影响着产品的能效水平。与普通制冷管路换热器相比，目前产品采用的翅片式换热器的换热效率已经比较高，但仍有待进一步改进提升。

翅片式换热器的换热与制冷管路材质、管内外表面积、翅片表面积、传热温差、管内外介质换热系数等因素相关。现有产品中，出于成本考虑，一般采用铝管作为翅片式换热器的制冷管路，在传热温差以及管内外介质换热系数不变的情况下，可从翅片表面积或管内外表面积方面进行改进。翅片的总表面积可通过增加翅片数量来增加，但考虑到翅片间距过小会造成换热器积灰(作为冷凝器)、结冰(作为蒸发器)以及风阻大等，换热器的翅片数量并不是越多越好，而应控制在一个适当的数量；当然也可以通过优化翅片结构，比如在表面设计纹路或者将翅片做成波纹型，但这增加了加工难度。而增加制冷管路的内外表面积，可以通过增加制冷管路的长度、加大制冷管路内径或者采用内螺纹管路。内螺纹管由于其加工工艺较为复杂，成本一直居高不下，在竞争激烈的商用冷柜行业中并无优势；如果采用加大管径的方案，则会带来其他的问题。众所周知，现在翅片式换热器的加工工艺一般为：将翅片在模具上排布好，然后将折弯成型好的制冷管路通过翅片中对应的通孔插入，将翅片串在一起，最后两端用安装板固定。由于制冷管路折弯半径与管径相关，折弯半径一般需要满足制冷管路管直径的1.8倍以上才能满足折弯要求，否则会造成管扁和管折，大管径意味着需要将折弯半径增大，造成在有限的空间内的排管数量减少，管路总长度变小，总内外表面积有可能还会不增反减。

如果在有限空间内增加制冷管路的长度，则可以增加制冷管路的内外表面积。如何在现有结构、空间的基础上，在一定管径前提下，增加制冷管路的长度，从而增加换热器的换热面积，实现换热效率的进一步提升，是本发明的研究方向。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷和不足，提出一种在有限空间内优化管路排布，增加制冷管路长度，从而加大换热面积，提升换热器换热效率的翅片式换热器，是一种多管交叉或交错排布、组合形式灵活多样的翅片式换热器。

本发明的目的是提出一种翅片式换热器。

本发明另一目的是提出一种制冷设备。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种翅片式换热器，包括翅片组及若干换热管，所述翅片组由若干相互平行间隔一定距离排列的翅片组成；

各所述换热管一体弯折成型，其具体弯折方法为：先对中弯折形成U型，以U型所在面定义为参考面，然后自U型底端起沿U型开口延伸方向间隔一定距离后以相对于所述参考面夹角为a倾斜向上弯折，形成平行于所述参考面的平面层，继续沿着开口延伸方向间隔相同距离后以相对于所述参考面夹角为180°-a倾斜向上弯折，形成平面层，依此反复交替弯折，形成若干间隔均匀且平行于所述参考面的平面层，处于所述平面层中的部分为直管部，相邻两个平面层间的部分为弯管部，所述弯管部形状一致，处于同一侧的弯管部相互平行，其中，30°＜a＜90°；

各所述翅片上开设有第一通孔和第二通孔，以所述翅片所在平面定义为参考面，所述第一通孔开设的位置及形状与所述换热管的入口端及出口端在所述参考面上的正投影相匹配，所述第二通孔开设的位置及形状与所述弯管部在所述参考面上的正投影相匹配；

若干所述换热管从所述翅片的左侧或右侧穿过所述第一通孔和第二通孔，其余若干换热管相反地从所述翅片的右侧或左侧穿过所述第二通孔，形成相互交错的管路排布，其中，需要同时穿过所述第一通孔和第二通孔的若干换热管的管路之和比只需穿过所述第二通孔的若干换热管的管路之和多出一个所述平面层，若干所述换热管彼此独立或通过连接件连通。

本技术方案在保证现有换热器产品(如图1所示)的空间尺寸基本不变、管径不变及翅片数量不变的条件下，通过在原来翅片基础上增加开孔，多个换热管从翅片两侧相互反向穿过，形成交叉或交错的管路排布，提高了有限空间内的管路排布率，有效解决了如何在有限空间加大翅片式换热器换热面积的难题。并且，各换热管的进出口连接方式可根据实际需求灵活选择，无需更改模具；斜排管路管间距、斜排角度、上下的斜排排数也可根据实际情况选择。

优选的，所述换热管共两个，包括第一换热管和第二换热管，所述第一换热管的管路比所述第二换热管的管路多出一个所述平面层，所述第一换热管从所述翅片的左侧穿过所述第一通孔和第二通孔，所述第二换热管从所述翅片的右侧穿过所述第二通孔，所述第一换热管和第二换热管的入口及出口均在同一平面层的同侧，以所述翅片所在平面定义为参考面，所述第一换热管的弯管部和第二换热管的弯管部在所述参考面上的投影相互交叉。

在该技术方案中，制冷管路包括两个换热管，两个换热管从翅片两侧反向穿过，形成交叉或交错的管路排布，制冷管路长度几乎成倍增加，有效增大了制冷管路内外表面积，该方案的优势在于不需要改变现有模具设备，只需要将翅片和安装端板调转一定角度，以原有模具多冲一组通孔即可。

在上述技术方案中，进一步的，所述连接件为三通管，所述第一换热管的入口和第二换热管的入口通过所述三通管连通，制冷剂通过所述三通管分流到所述第一换热管和第二换热管。通过三通管分流后，可以降低制冷剂在制冷管路内的流动阻力，提高蒸发温度，从而实现产品节能。

在又一技术方案中，所述连接件为U型连接管，所述第一换热管的入口和第二换热管的出口通过所述U型连接管连通，形成单管式制冷管路，有效增加了制冷管路长度，提升了换热效率。

在又一技术方案中，所述第一换热管和第二换热管彼此独立，分别作为两个子制冷系统的制冷管路。同一个空间，制冷系统设有两个独立的子制冷系统，一方面，可根据需要选择同时启动制冷，提高产品冷速；或根据实际情况仅选择其一启动制冷，实现节能；另一方面，当其中一个子制冷系统出现故障时，另一个可确保制冷继续，提高了整个制冷系统的可靠性。

优选的，所述换热管共三个，包括第一换热管、第三换热管和第四换热管，所述第一换热管的管路比所述第三换热管和第四换热管的管路之和多出一个所述平面层，所述第一换热管从所述翅片左侧穿过所述第一通孔和第二通孔，所述第三换热管和第四换热管从所述翅片右侧穿过所述第二通孔，且所述第三换热管整体在所述第四换热管整体的下方，所述第一换热管和第四换热管的入口及出口均在同一平面层的同侧，以所述翅片所在平面定义为参考面，所述第一换热管的弯管部与第三换热管、第四换热管的弯管部在所述参考面上的投影分别相互交叉。在该技术方案中，制冷管路包括三个换热管，可以根据实际需求借助连接件等对各个换热管进行组合使用，形式灵活多样。

上述三个换热管中，进一步的，所述第三换热管作为热气化霜通道或者电加热丝通道；所述第四换热管的入口与所述第一换热管的出口通过U型连接管连通作为制冷系统的制冷管路。在该技术方案中，同一个空间的管路排布实现了管路多用途，既具有增大换热面积的效果，又为产品化霜提供了有利条件，便于解决由于结冰(作为蒸发器)而导致的制冷不良问题。

优选的，所述a＝45°，可使管路空间排布尽可能地均匀。

优选的，所述换热管为铝管、铜管、钢管中的一种，可根据不同工作环境、不同需求选择。

与现有技术相比，本发明的翅片式换热器，突破了目前单管式翅片换热器空间布管率低的问题，采用多管交叉或交错的方式从翅片两侧穿过翅片，提高了有限空间内的管路排布率。各换热管可通过三通管连通，使制冷剂分流后在多个换热管流通，提高了换热效率；也可以用U型连接管连通为单管式制冷管路，有效增加了制冷管路长度，提高了换热效率；还可以一部分管路作为热气化霜系统的旁路或者作为电加热丝的通道，以解决由于结冰(作为蒸发器)而导致的制冷不良问题，另一部分管路作为制冷管路，实现整个管路的多用途；还可以各管路独立作为子制冷系统的制冷管路，提高整个制冷系统的可靠性。总之，可以根据实际需求对各管路进行组合，形式灵活多样。本发明在现有的单管式翅片换热器斜排排布基础上，只需在原来翅片上增加开孔，可借用现有模具，结构简单，容易实现，并且通用化，具有很高的经济效益，具有显著进步。

本发明还提出了一种制冷设备，包括：如上述技术方案中任一项所述的翅片式换热器，其具有上述技术方案中提供的翅片式换热器的全部有益效果。

附图说明

图1现有技术的翅片式换热器管路排布示意图

图2第一换热管示意图

图3第二换热管示意图

图4第一换热管穿过翅片示意图

图5第二换热管穿过翅片示意图

图6第一换热管和第二换热管穿片后成型示意图

图7实施例1的三通管连通示意图

图8实施例2的U型连接管连通示意图

图9实施例3的两管独立示意图

图2-图9，图中：第一换热管1、第二换热管2、翅片3、弯管部4、第一通孔5、第二通孔6、三通管7、U型连接管8

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；

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“设置”、“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，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说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的具体含义。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1:

根据本发明的第一个目的，本实施例提供了一种翅片式换热器，如图2-7所示，包括翅片组及两个换热管，所述翅片组由若干相互平行间隔一定距离排列的翅片3组成。所述换热管为铝管、铜管、钢管中的一种，其截面形状可为圆形或方形或椭圆形，可根据不同工作环境、不同需求选择，本实施例中为圆形铝管。所述两个换热管分别为第一换热管1和第二换热管2，各所述换热管一体弯折成型，其具体弯折方法为：先对中弯折形成U型，以U型所在面定义为参考面，然后自U型底端起沿U型开口延伸方向间隔一定距离后以相对于所述参考面夹角为a倾斜向上弯折，形成平行于所述参考面的平面层，继续沿着开口延伸方向间隔相同距离后以相对于所述参考面夹角为180°-a倾斜向上弯折，形成平面层，依此反复交替弯折，形成若干间隔均匀且平行于所述参考面的平面层，处于所述平面层中的部分为直管部，相邻两个平面层间的部分为弯管部4，所述弯管部4形状一致，处于同一侧的弯管部4相互平行，其中，30°＜a＜90°，优选的，a＝45°，可使管路空间排布尽可能地均匀。

各所述翅片3上开设有第一通孔5和第二通孔6，以所述翅片3所在平面定义为参考面，所述第一通孔5开设的位置及形状与所述第一换热管的入口端及出口端在所述参考面上的正投影相匹配，所述第二通孔6开设的位置及形状与所述第一换热管1和第二换热管2的弯管部4在所述参考面上的正投影相匹配，第二通孔6相对于水平面的夹角亦即所述a，如图4中所示。

在本实施例中，如图2所示，所述第一换热管1的U型开口朝右(最底下U型所在平面层开口朝右)；如图3所示，所述第二换热管2的U型开口朝左(最底下U型所在平面层开口朝左)。如图4所示，所述第一换热管1从所述翅片3的左侧穿过所述第一通孔5和第二通孔6；如图5所示，所述第二换热管2从所述翅片3的右侧穿过所述第二通孔6，形成相互交错的管路排布，如图6所示。以所述翅片3所在平面定义为参考面，所述第一换热管1的弯管部4和第二换热管2的弯管部4在所述参考面上的投影相互交叉。为了配合上述管路排布，所述第一换热管1的管路比所述第二换热管2的管路多出一个所述平面层。所述第一换热管1和第二换热管2的入口及出口均在同一平面层的同侧，便于对所述第一换热管1和第二换热管2进行多样组合，本实施例中，如图7所示，所述第一换热管1的入口和第二换热管2的入口通过三通管7连通，制冷剂通过所述三通管7分流到所述第一换热管1和第二换热管2，通过三通管7分流后，可以降低制冷剂在制冷管路内的流动阻力，提高蒸发温度，从而实现产品节能。

本实施例在保证现有换热器产品(如图1所示)的空间尺寸基本不变、管径不变及翅片数量不变的条件下，通过在原来翅片基础上增加开孔，两个换热管从翅片两侧反向穿过，形成交叉或交错的管路排布，提高了有限空间内的管路排布率，制冷管路长度几乎成倍增加，有效增大了制冷管路内外表面积，解决了如何在有限空间加大翅片式换热器换热面积的难题，该方案的优势在于不需要改变现有模具设备，只需要将翅片和安装端板调转一定角度，以原有模具多冲一组通孔即可。

实施例2:

本实施例是在实施例1的基础上，对其进行替换而产生的结果。如图8所示，所述连接件为U型连接管8，所述第一换热管1的入口和第二换热管2的出口通过所述U型连接管8连通，形成单管式制冷管路，有效增加了制冷管路长度，提升了换热效率。

实施例3:

本实施例是在实施例1的基础上，对其进行替换而产生的结果。如图9所示，所述第一换热管1和第二换热管2彼此独立，分别作为两个子制冷系统的制冷管路。同一个空间，制冷系统设有两个独立的子制冷系统，一方面，可根据需要选择同时启动制冷，提高产品冷速；或根据实际情况仅选择其一启动制冷，实现节能；另一方面，当其中一个子制冷系统出现故障时，另一个可确保制冷继续，提高了整个制冷系统的可靠性。

实施例4:

本实施例提供一种翅片式换热器，其中，所述换热管共三个，包括第一换热管1、第三换热管和第四换热管，所述第一换热管1的管路比所述第三换热管和第四换热管的管路之和多出一个所述平面层，所述第一换热管1的U型开口朝右(最底下U型所在平面层开口朝右)，所述第三换热管和第四换热管的U型开口朝左(最底下U型所在平面层开口朝左)，所述第一换热管1从所述翅片3左侧穿过所述第一通孔5和第二通孔6，所述第三换热管和第四换热管从所述翅片3右侧穿过所述第二通孔6，且所述第三换热管整体在所述第四换热管整体的下方，所述第一换热管1和第四换热管的入口及出口均在同一平面层的同侧，以所述翅片3所在平面定义为参考面，所述第一换热管1的弯管部4与第三换热管、第四换热管的弯管部4在所述参考面上的投影分别相互交叉。所述第一换热管、第三换热管和第四换热管可以根据实际需求独立工作或借助连接件进行组合使用，形式灵活多样。本实施例中，所述第三换热管作为热气化霜通道或者电加热丝通道；所述第四换热管的入口与所述第一换热管的出口通过U型连接管8连通作为制冷系统的制冷管路。这样，同一个空间的管路排布实现了管路多用途，既具有增大换热面积的效果，又为产品化霜提供了有利条件，便于解决由于结冰(作为蒸发器)而导致的制冷不良问题。

实施例5:

本发明还提出了一种制冷设备，包括：如上述实施例中任一项所述的翅片式换热器，其具有上述实施例提供的翅片式换热器的全部有益效果，在此不再赘述。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种翅片式换热器，其特征在于：

包括翅片组及若干换热管，所述翅片组由若干相互平行间隔一定距离排列的翅片组成；

各所述换热管一体弯折成型，其具体弯折方法为：先对中弯折形成U型，以U型所在面定义为参考面，然后自U型底端起沿U型开口延伸方向间隔一定距离后以相对于所述参考面夹角为a倾斜向上弯折，形成平行于所述参考面的平面层，继续沿着开口延伸方向间隔相同距离后以相对于所述参考面夹角为180°-a倾斜向上弯折，形成平面层，依此反复交替弯折，形成若干间隔均匀且平行于所述参考面的平面层，处于所述平面层中的部分为直管部，相邻两个平面层间的部分为弯管部，所述弯管部形状一致，处于同一侧的弯管部相互平行，其中，30°＜a＜90°；

各所述翅片上开设有第一通孔和第二通孔，以所述翅片所在平面定义为参考面，所述第一通孔开设的位置及形状与所述换热管的入口端及出口端在所述参考面上的正投影相匹配，所述第二通孔开设的位置及形状与所述弯管部在所述参考面上的正投影相匹配；

若干所述换热管从所述翅片的左侧或右侧穿过所述第一通孔和第二通孔，其余若干换热管相反地从所述翅片的右侧或左侧穿过所述第二通孔，形成相互交错的管路排布，其中，需要同时穿过所述第一通孔和第二通孔的若干换热管的管路之和比只需穿过所述第二通孔的若干换热管的管路之和多出一个所述平面层，若干所述换热管彼此独立或通过连接件连通；

所述换热管共两个，包括第一换热管和第二换热管，所述第一换热管的管路比所述第二换热管的管路多出一个所述平面层，所述第一换热管从所述翅片的左侧穿过所述第一通孔和第二通孔，所述第二换热管从所述翅片的右侧穿过所述第二通孔，所述第一换热管和第二换热管的入口及出口均在同一平面层的同侧，以所述翅片所在平面定义为参考面，所述第一换热管的弯管部和第二换热管的弯管部在所述参考面上的投影相互交叉。

2.如权利要求1所述的翅片式换热器，其特征在于，所述连接件为三通管，所述第一换热管的入口和第二换热管的入口通过所述三通管连通，制冷剂通过所述三通管分流到所述第一换热管和第二换热管。

3.如权利要求1所述的翅片式换热器，其特征在于，所述连接件为U型连接管，所述第一换热管的入口和第二换热管的出口通过所述U型连接管连通，形成单管式制冷管路。

4.如权利要求1所述的翅片式换热器，其特征在于，所述第一换热管和第二换热管彼此独立，分别作为两个子制冷系统的制冷管路。

5.如权利要求1所述的翅片式换热器，其特征在于，所述换热管共三个，包括第一换热管、第三换热管和第四换热管，所述第一换热管的管路比所述第三换热管和第四换热管的管路之和多出一个所述平面层，所述第一换热管从所述翅片左侧穿过所述第一通孔和第二通孔，所述第三换热管和第四换热管从所述翅片右侧穿过所述第二通孔，且所述第三换热管整体在所述第四换热管整体的下方，所述第一换热管和第四换热管的入口及出口均在同一平面层的同侧，以所述翅片所在平面定义为参考面，所述第一换热管的弯管部与第三换热管、第四换热管的弯管部在所述参考面上的投影分别相互交叉。

6.如权利要求5所述的翅片式换热器，其特征在于，所述第三换热管作为热气化霜通道或者电加热丝通道；所述第四换热管的入口与所述第一换热管的出口通过U型连接管连通作为制冷系统的制冷管路。

7.如权利要求1-6任一项所述的翅片式换热器，其特征在于，所述a＝45°。

8.如权利要求1-6任一项所述的翅片式换热器，其特征在于，所述换热管为铝管、铜管、钢管中的一种。

9.一种制冷设备，其特征在于，包括：如上述权利要求1-8中任一项所述的翅片式换热器。

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