CN113048577B - 用于加速换热的装置以及换热设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于加速换热的装置以及换热设备。其中，用于加速换热的装置，包括合成射流激励器以及控制器；所述合成射流激励器具有通过交流电可控的改变容积大小的射流腔，所述射流腔具有进风口和出风口，所述进风口内设置有进风单向阀，所述出风口内均设置有出风单向阀；所述控制器还与所述进风单向阀和所述出风单向阀电连接，以在改变射流腔容积大小的同时控制所述进风单向阀和出风单向阀的通断。换热设备包括风机、热交换器以及上述用于加速换热的装置，所述装置设置在所述风机和所述热交换器之间。本发明用于加速换热的装置，通过合成射流激励器对空气的快速抽吸作用，可以加速空气流动，然后加速从热交换器流过，以提高换热效率。

Description

用于加速换热的装置以及换热设备

技术领域

本发明涉及一种用于加速换热的装置以及换热设备，属于热交换技术领域。

背景技术

风冷换热设备，例如空调器或者新风系统，通常都会设置诸如冷凝器或者蒸发器之类的热交换器来使空气与冷媒进行换热，从而实现对室内的制冷或者制热。

以空调器的室外机为例，其通常包括壳体，在壳体上间隔设置有进风口和出风口，沿着风的流向依次布置有冷凝器和风扇。工作时，风扇将壳体外的空气从进风口抽入壳体内，然后经过冷凝器并与冷凝器的管道内流动的冷媒进行换热后，再流过风扇并从出风口流出壳体，如此不断的循环以实现制冷或者制热的目的。具体而言，当需要空调器制冷时，主控板控制风扇启动，在风扇的作用下，进风口周围的空气被吸入壳体内，然后经过冷凝器并与冷凝器的管道内流动的气态冷媒进行换热，使得气态冷媒的热量传递到空气中而凝结成液体，升温后的空气从出风口排出壳体；当需要空调器制热时，主控板控制风扇启动，在风扇的作用下，进风口周围的空气被吸入壳体内，然后经过冷凝器并与冷凝器的管道内流动的液态冷媒进行换热，使得空气的热量传递到液体冷媒中而使液体冷媒相变为气态冷媒，降温后的空气从出风口排出壳体。

但是，由于安装位置和进出风口布局的原因，进风口往往会有些许的遮挡，例如，现在空调器的室外机通常会被安装在百叶窗内，这样就会导致进风量受到影响，导致换热效率不高。

发明内容

为了至少在一定程度上解决现有技术中存在的上述或其他潜在问题，本发明提供了一种用于加速换热的装置以及换热设备。

根据本发明的一些实施例，提供一种用于加速换热的装置，包括合成射流激励器以及控制器；所述合成射流激励器具有通过交流电可控的改变容积大小的射流腔，所述射流腔具有进风口和出风口，所述进风口内设置有进风单向阀，所述出风口内均设置有出风单向阀；所述控制器还与所述进风单向阀和所述出风单向阀电连接，以在改变射流腔容积大小的同时控制所述进风单向阀和出风单向阀的通断。

在上述装置的可选技术方案中，所述合成射流激励器包括壳体以及压电振子；所述壳体内限定出所述射流腔，并且所述壳体设置有所述进风口和出风口，所述压电振子的一端为与所述壳体紧固连接的紧固端，所述压电振子的另一端为伸入所述壳体内的自由端，所述压电振子将所述射流腔分隔成第一腔体和第二腔体；所述控制器与所述压电振子电连接，用于控制所述压电振子振动以改变所述第一腔体和第二腔体的容积大小，并且所述第一腔体和第二腔体的容积往相反方向变化。

在上述装置的可选技术方案中，所述射流腔至少有部分由所述压电振子限定；所述控制器与所述压电振子电连接，用于控制所述压电振子振动以改变所述射流腔的容积大小。

在上述装置的可选技术方案中，所述射流腔全部由所述压电振子限定而成。

在上述装置的可选技术方案中，所述射流腔具有多个进风口和多个出风口，每个所述进风口内均设置有一个进风单向阀，每个所述出风口内均设置有一个出风单向阀。

在上述装置的可选技术方案中，所述进风口和所述出风口相对设置。

在上述装置的可选技术方案中，所述进风口和所述出风口的尺寸相同或者不同。

在上述装置的可选技术方案中，所述进风口和所述出风口中至少有一个的横截面为圆形、椭圆形或者多边形中的一个。

在上述装置的可选技术方案中，所述装置包括多个合成射流激烈器，多个所述合成射流激励器呈线性布置、阵列式布置、环形布置、放射状布置或者随机布置。

在上述装置的可选技术方案中，全部的所述合成射流激励器共面设置。

在上述装置的可选技术方案中，全部的所述合成射流激励器设置在同一平面或者同一弧面上。

根据本发明的一些实施例，提供一种换热设备，其包括风机、热交换器以及上述用于加速换热的装置，所述装置设置在所述风机和所述热交换器之间。

本领域技术人员能够理解的是，本发明用于加速换热的装置以及换热设备，通过合成射流激励器对空气的快速抽吸作用，可以加速空气流动，然后加速从热交换器流过，以提高换热效率。

本发明的附加方面的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

通过参照附图的以下详细描述，本发明实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本发明的多个实施例进行说明，其中：

图1为本发明一实施例提供的室外机的结构示意图；

图2为图1的爆炸图，其省略了背板；

图3为图1的剖视图；

图4为本发明一实施例提供的射流激励器的结构示意图；

图5为本发明另一实施例提供的射流激励器的结构示意图；

图6为本发明再一实施例提供的射流激励器的结构示意图；

图7为本发明一实施例提供的用于加速换热的装置的结构示意图。

附图标记：

10-外壳；101-底座；102-上盖；103-左侧板；104-右侧板；105-前面板；106-背板；107-出风格栅；108-支架；20-蒸发器；30-压缩机；40-隔板；50-电机支架；60-电机；70-风扇；80-电路板；90-用于加速换热的装置；910-合成射流激励器；911-壳体；912-射流腔；9121-上腔体；9123-下腔体；913-压电振子；9131-压电陶瓷片；9135-金属薄片；915-出风口；916-出风单向阀；917-进风口；918-进风单向阀。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，该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“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

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，除非另有明确的限定。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。

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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，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以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

风冷设备是工业和日常生活中使用非常普遍的换热设备。例如，现代家庭中常见的空调器就是一种典型的风冷换热设备。空调器包括安装在室内的室内机(例如柜机或者壁挂机)以及安装在室外的室外机，二者之间通过管道和线缆连接。

在制冷时，室外空气在风扇的作用下从室外机的进风口进入室外机内，然后流经室外机的热交换器并与该热交换器管道内流动的气态冷媒进行换热，使得气态冷媒冷凝成液态的冷媒，然后，液态的冷媒进入室内机的热交换器并与从该热交换器流过的室内空气进行热交换，使得液态冷媒相变成气态冷媒，最后，气态冷媒再回流到室外机的热交换器中，而升温后的室外空气从室外机的出风口排出到外界大气中，降温后的室内空气从室内机的出风口排出到室内，如此循环，以实现室内空气的制冷作用。

在制热时，室外空气在风扇的作用下从室外机的进风口进入室外机内，然后流经室外机的热交换器并与该热交换器管道内流动的液态冷媒进行换热，使得液态冷媒气化成气态的冷媒，然后，气态的冷媒进入室内机的热交换器并与从该热交换器流过的室内空气进行热交换，使得气态冷媒相变成液态冷媒，最后，液态冷媒再回流到室外机的热交换器中，而降温后的室外空气从室外机的出风口排出到外界大气中，升温后的室内空气从室内机的出风口排出到室内，如此循环，以实现室内空气的制热作用。

但是，空调器的室外机通常安装在百叶窗内，使得室外机的进风量受到影响，严重的降低了室外机的换热效率。如此，本发明在室外机的风扇和热交换器之间配置了用于加速换热的装置，该装置包括合成射流激励器和控制器，其中，控制器可以是单独为合成射流激励器配置的，也可以与空调器共用同一个控制主板。合成射流激励器具有射流腔，该射流腔通过交流电可控的改变容积大小，并且射流腔沿着风流的方向布置有进风口和出风口，在进风口内设置有进风单向阀，在出风口内设置有出风单向阀。控制器与进风单向阀和出风单向阀电连接连接，以在改变射流腔容积大小的同时控制进风单向阀和出风单向阀的通断，以便将空气快速吸入射流腔然后再加速吹出射流腔。

基于此，通过合成射流激励器对空气的快速抽吸作用，可以加速空气从室外机的进风口进入室外机内，然后加速从热交换器流过，以提高换热效率。

下文结合附图详细介绍室外机使用加速换热的装置的具体方案，以便本领域技术人员能更好的了解技术方案的细节。但应当理解，在诸如空调器的室内机、新风机、空气能热水器、空调扇等其他风冷换热设备也能够直接或者经过简单变换后加以使用。

图1为本实施例提供的室外机的结构示意图；图2为图1的爆炸图(省略了背板)；图3为图1的剖视图。

示例性地，如图1至图3所示，室外机包括外壳10以及安装在外壳内的电器部件。外壳10包括底座101、上盖102、左侧板103、右侧板104、前面板105和背板106，底座101和上盖102相对设置，左侧板103、右侧板104、前面板105和背板106设置在底座101和上盖102之间并与底座101及上盖102限定出用于安装电器部件的安装腔。在左侧板103和背板106上开设有多个水平的进风口，在前面板105上则安装有出风格栅107，在出风格栅107上设置有网状的出风口，从而进风口和出风口之间形成供空气流动的风道。在底座101的底面上安装有用于支撑在地面上的支架108。应当理解，在另一些示例中，室外机的进风口和出风口也可以设置在外壳10的任意合适位置，例如可以将进风口设置在上盖102、背板106、左侧板103和右侧板104中的一个或者多个上；同理的，出风口只需要间隔于进风口设置即可，不限于设置在前面板105上。

继续参见图2，蒸发器20靠近背板106设置，并且在本实施例中，蒸发器20形成为类似L形的形状，以便其短边可以正对设置在左侧板103上的进风口。当然，在其他示例中，蒸发器20的形状可以根据实际需要设置，并不限于本实施例的L形。在蒸发器20的右侧设置压缩机30，并且压缩机30和蒸发器20之间通过隔板40隔开。

在蒸发器20的前方通过电机支架50安装有电机60，在电机60的输出轴上套装有风扇70，该风扇70正对前面板105的出风格栅107设置，以便当电机60驱动风扇70旋转时能够将室外的空气从左侧板103的进风口吸入到外壳10内，然后在蒸发器20与冷媒换热以后从出风格栅107排出室外机。

在蒸发器20和风扇70之间设置有用于加速换热的装置90(以下简称“装置90”)，该装置90具有一个或者多个合成射流激励器，在下文中将会详细描述到，该合成射流激励器包括沿着风流方向布置有进风口和出风口的射流腔，通过该装置90的控制器控制射流腔进风口内设置的进风单向阀以及出风口内设置的出风单向阀并控制射流腔容积的变化，可以加速室外的空气从左侧板103设置的进风口进入室外机内部，然后经过蒸发器20吸入射流腔内，并在随后的过程中吹出射流腔，再从出风格栅107上的出风口排出室外机。

在本实施例中，控制器可以是单独设置的或者也可以与固定在底座101上的电路板80集成。

图4示出了一种合成射流激励器的结构。如图4所示，该合成射流激励器901包括壳体911，该壳体911包括相对设置的顶壁和底壁以及位于顶壁和底壁之间的侧壁。顶壁、底壁和侧壁限定出射流腔912，在顶壁上设置有出风口915，在出风口915内设置有出风口单向阀916，在底壁上设置有进风口917，在进风口917内设置有进风单向阀918。在壳体911的侧壁上固定有压电振子913，从而将射流腔912分隔成上腔体9121和下腔体9123。压电振子913的自由端与壳体911的侧壁之间具有间隙，从而空气可以再上腔体9121和下腔体9123之间流动。压电振子包括金属薄片9135，在该金属薄片9135的上表面和下表面贴设有压电陶瓷片9131。当压电陶瓷片9131受到交流电的激励时，金属薄片9135发生振动，从而改变上腔体9121和下腔体9123的容积大小。明显的，当压电振子913振动时，上腔体9121和下腔体9123的容积变化状态往相反方向变化。

在工作时，当进风口917内的进风单向阀918和出风口915内的出风单向阀916打开时，压电振子913往上变形，使得上腔体9121的容积变小，而下腔体9123的容积变大，使得空气从壳体911外经进风单向阀918进入下腔体9123内，然后从压电振子913与壳体911侧壁之间的间隙进入上腔体9121内，并经出风单向阀916排出上腔体9121。

图5示出了另一种合成射流激励器的结构。如图5所示，该合成射流激励器901包括壳体911，该壳体911限定出射流腔912。射流腔912的全部或者一部分由压电振子913限定，也即是说，壳体911的一部分或者全部由压电振子912构成。控制器与压电振子912电连接，从而当控制器控制压电振子912振动即可改变射流腔912的容积大小，以便将空气快速吸入射流腔912内，然后再加速吹出射流腔912。通过将壳体911的一部分或者全部由压电振子912构成，可以减少射流激励器910的装配过程，提高生产效率。

在工作时，压电振子913往射流腔912外变形，使得射流腔912的容积变大，此时若进风单向阀918打开，则空气会经进风单向阀918快速吸入射流腔912内；当压电振子913往射流腔912内变形，使得射流腔912的容积变小，此时若出风单向阀916打开，则空气会经出风单向阀916加速吹出射流腔912。

图6示出了再一种射流激励器结构。如图6所示，该射流激励器910包括部分或者全部由压电振子913构成的壳体911，该壳体911限定出射流腔912。射流腔912具有多个进风口917和出风口915，每个进风口917内均设置有一个进风单向阀918，每个出风口915内均设置有一个出风单向阀916。通过将射流腔912设置多个进风口917和多个出风口915，可以根据实际需要控制多个进风口917和多个出风口915的部分或者全部打开，以实现风量的调整。

需要指出的是，合成射流激励器910的射流腔912的进风口917和出风口915可以相对设置。射流腔912的进风口917和出风口915的尺寸可以相同或者不同。在一些可能的实现方式中，射流腔912的进风口917和出风口915中至少有一个的横截面为圆形、椭圆形或者多边形中的一个。

此外，在工作时，控制器还可以通过控制压电陶瓷片9131诸如振动频率和振动幅度以及振动周期在内的一个或者多个振动参数来调整从合成射流激励器910的进风口917和/或出风口915的风量和风速。基于此，可以调整蒸发器20的换热效率。

在本实施例中，控制器可以通过控制输入给两个压电陶瓷片9131的交流电参数，包括但不限于幅值、相位以及频率等，来改变压电陶瓷片9131的振动参数，以便在合成射流激励器910的射流腔912的进风口917和出风口915的风量和风速，这样就可以调整室外机的换热风量和风速，从而调整蒸发器20的换热效率。

例如，在某些示例中，控制器能够基于蒸发器20中冷媒的温升情况以及室内温度的变化自动控制输入给两个压电陶瓷9013的交流电参数，故而可以适配于室内的温度来得到与之相适配的风量和风速，从而使得散热效率得到有效提高。具体配置时，可以通过传感器采集蒸发器20管道内冷媒进出口的温度差值以及室内的温度；然后控制器根据室内的目标温度值以及蒸发器20管道内冷媒进出口的温度差值计算所需要的换热风量和风速；然后根据换热风量和风速计算得到射流腔的进风口和出风口的风量和风速；再根据风量和风速计算出压电振子913的振动参数(包括但不限于振动幅度、相位及频率等)；接着再根据压电振子913的振动参数计算出需要输入给两个压电陶瓷片9131的交流电的参数(包括但不限于交流电的幅度、相位和频率等)；最后，控制器根据计算得到的交流电的参数实时改变输入给两个压电陶瓷片9131的交流电的参数。

容易理解，为了控制输入给压电陶瓷9013的电压参数，装置90可以包括变压模块，该变压模块的输入端与市电电连接，其输出端与两个压电陶瓷片9131电连接，其信号端与控制器通信连接，从而该变压模块可以根据控制器传输来的控制指令将市电的参数改变成控制器计算得到的交流电的参数并输出给两个压电陶瓷片9131，继而改变压电振子913的振动参数，进而在射流腔912的进风口917和出风口915处获得所需的风量和风速，以便提高进入室外机的风量和风速，从而提高蒸发器20的换热效率。

此外，还需要说明的是，在另外一些示例中，本领域技术人员还可以通过控制器采用其他合适的方式来控制压电振子913的振动参数，以便提高进入室外机的风量和风速，从而提高蒸发器20的换热效率。

图7示出了另一种用于加速换热的装置的结构，其省略了控制器。如图7所示，该装置90包括多个合成射流激励器910，以便进一步提高进入室外机的风量和风速。

具体的，当装置90包括多个合成射流激励器910时，控制器还可以通过控制多个合成射流激励器910的启停顺序、启停时间以及一个或者多个合成射流激励器910的风速和风量，以提高进入室外机的风量和风速，从而提高蒸发器20的换热效率。换句话说，控制器可以蒸发器20管道内冷媒进出口的温度差值以及室内的温度，控制多个合成射流激励器910的风速和风量，以提高进入室外机的风量和风速，从而提高蒸发器20的换热效率。

应当理解，装置90中的多个合成射流激励器910可以是线性布置的，也可以是阵列式布置的、环形布置的、放射状布置的，或者还可以是是随机布置的。例如，在一些可能的实现方式中，装置90包括两个呈线性布置合成射流激励器910；在一些可能的实现方式中，装置90可以包括四个呈矩阵式布置的合成射流激励器910；在一些可能的实现方式中，装置90可以包括八个呈环形布置的合成射流激励器910；在一些可能的实现方式中，装置90可以包括九个呈放射状布置的合成射流激励器910；在一些可能的实现方式中，装置90可以包括了七个呈随机状布置的合成射流激励器910。

应当理解，在本实施例中，无论装置90有多少个合成射流激励器910，可以为每个合成射流激励器910均配置单独的变压模块，以便单独控制输入每个合成射流激励器910的交流电参数；或者，也可以让这些合成射流激励器910共用一个变压模块，从而使得每个合成射流激励器910都输入具有相同参数的交流电，当然，在一些示例中，在所有的合成射流激励器910共用一个变压模块的时候为每个合成射流激励器910配置单独的电子开关，从而也可以达到单独改变一个或者一些合成射流激励器910输入的交流电的目的。

下面以装置90包括四个呈矩阵式布置的合成射流激励器910为例，简要讲述可选的控制策略，假设这四个合成射流激励器910均单独配置有变压模块。当然，本领域技术人员应该理解，通过下述不同的控制策略，装置90可以产生不同风量和风速的合成风，从而可以使室外机具有不同的风量和风速，以提高蒸发器20的换热效率。

温度传感器实时采集蒸发器20管道内冷媒进出口的温度差值以及室内的温度电路板80的温度并将这些信息发送给控制器，控制器根据这些信息计算得到每一个合成射流激励器910的交流电参数并生成控制指令，该控制指令被发送到四个合成射流激励器910各自的变压模块，通过变压模块生成特定的交流电输出给各自的合成射流激励器910，从而调整四个合成射流激励器910的进风口917和出风口915的风量和风速，从而控制进入室外机的风量和风速，以调整蒸发器20的换热效率。具体在控制时，这四个合成射流激励器910的进风口917和出风口915的风量和风速可以完全相同，也可以完全不同或者是部分相同。

继续参考图7，全部的合成射流激励器910可以共面设置，这些合成射流激励器可以按照实际需要设置在同一平面上或者同一弧面上。

基于上述，可以理解，本实施例还提供一种换热设备，该换热设备包括风机、热交换器以及上述用于加速换热的装置，该装置设置在风机和热交换器之间。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本发明已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施方式技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种用于加速换热的装置，其特征在于，包括合成射流激励器以及控制器；

所述合成射流激励器具有通过交流电可控的改变容积大小的射流腔，所述射流腔具有进风口和出风口，所述进风口内设置有进风单向阀，所述出风口内设置有出风单向阀；

所述控制器还与所述进风单向阀和所述出风单向阀电连接，以在改变射流腔容积大小的同时控制所述进风单向阀和出风单向阀的通断，将空气快速吸入射流腔然后再加速吹出射流腔；

所述合成射流激励器包括壳体以及压电振子；所述压电振子包括金属薄片，所述金属薄片的上表面和下表面贴设有压电陶瓷片；

所述壳体内限定出所述射流腔，并且所述壳体设置有所述进风口和出风口，所述压电振子的一端为与所述壳体紧固连接的紧固端，所述压电振子的另一端为伸入所述壳体内的自由端，所述压电振子将所述射流腔分隔成第一腔体和第二腔体；所述压电振子的自由端与所述壳体的侧壁之间具有间隙，以使空气在所述第一腔体与所述第二腔体之间流动；

所述控制器与所述压电振子电连接，用于控制所述压电振子振动以改变所述第一腔体和第二腔体的容积大小，并且所述第一腔体和第二腔体的容积往相反方向变化。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述射流腔具有多个进风口和多个出风口，每个所述进风口内均设置有一个进风单向阀，每个所述出风口内均设置有一个出风单向阀。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进风口和所述出风口相对设置；和/或，

所述进风口和所述出风口的尺寸相同或者不同；和/或，

所述进风口和所述出风口中至少有一个的横截面为圆形、椭圆形或者多边形中的一个。

4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括多个合成射流激励器，多个所述合成射流激励器呈线性布置、阵列式布置、环形布置、放射状布置或者随机布置。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，全部的所述合成射流激励器共面设置。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，全部的所述合成射流激励器设置在同一平面或者同一弧面上。

7.一种换热设备，其特征在于，包括风机、热交换器以及权利要求1-6任一项所述的用于加速换热的装置，所述装置设置在所述风机和所述热交换器之间。

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