CN113834129A - 一种空调器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调器，其换热系统包括翅管式换热器，翅管式换热器包括翅片和换热管，翅片上间隔地设有多个通孔，换热管穿设于通孔内，换热管内流通冷媒。翅片上间隔地设有多个凸起部，凸起部对流经翅片的气流进行导流并形成旋涡气流，以增强气流与翅片之间的热交换性能，提高空调器的换热效率。

Description

一种空调器

技术领域

本发明涉及空调器技术领域，尤其涉及一种换热性能佳的空调器。

背景技术

空调器的换热系统通常由压缩机、蒸发器、冷凝器以及节流部件组成，其中蒸发器和冷凝器又统称为换热器。

换热器有翅管式换热器、微通道换热器等多种类型。

本申请主要在于对翅管式换热器进行结构优化，以期提高翅管式换热器的换热性能，进而提高空调器整机的换热性能、提高能效。

翅管式换热器主要由翅片和换热管两部分组成，其中翅片分为开窗片、波纹片和平片三种类型。相比波纹片和平片，开窗片具有更高的对流换热系数，可以大幅节省材料成本，因此开窗片在翅管式换热器行业应用极为普遍。

按照制冷剂从空气吸热还是放热，翅管式换热器分为蒸发器（吸热）和冷凝器（放热）两种工作模式。对于蒸发器而言，当换热管内制冷剂温度低于0℃时，湿空气中的水蒸气遇冷在换热器表面凝结为霜或者冰，导致空气与制冷剂的热传递阻力增加，而且霜的存在导致空气流通阻力增加，在这两个因素的影响下换热器性能大幅衰减。此时相比波纹片和平片，开窗片由于换热系数高，水蒸气传质速率加快，而且翅片表面小缝隙容易发生堵塞，所以在低温工况下开窗片会恶化换热器的性能。

针对此问题，热泵型空调器以及低温冷冻冷藏行业的蒸发器已经开始将开窗片切换为波纹片或者平片，以更好地适应结霜工况下的换热需求。翅片切换成波纹片或者平片以后，由于对流换热系数下降，一般需要增大翅片换热面积（比如增加翅片宽度、缩小翅片间距），以维持冷凝器的性能。这种方案虽然保证了蒸发器和冷凝器的性能，但是付出的成本增加。

发明内容

本申请一些实施例中，提供了一种空调器其换热系统包括翅管式换热器，翅管式换热器包括翅片和换热管，翅片上间隔地设有多个通孔，换热管穿设于通孔内，换热管内流通冷媒。翅片上间隔地设有多个凸起部，凸起部对流经翅片的气流进行导流，在凸起部的外边延由于存在静压差，形成局部旋涡气流，旋涡气流继续向下游传递，使凸起部的下游区域形成压力震荡，气流扰动程度增加，从而有效增强气流与翅片之间的热交换性能，增强下游翅片的传热性能。

凸起部的设置，使得气流经凸起部前后具有明显的静压差、流动方向发生旋转、空气扰流程度以及流速明显增加，从而起到强化传热的效果。

本申请一些实施例中，所述凸起部由所述翅片冲压而成。

本申请一些实施例中，所述凸起部为三角翼凸起结构，所述凸起部包括冲压面Ⅰ、冲压面Ⅱ以及冲压面Ⅲ，所述冲压面Ⅰ、所述冲压面Ⅱ以及所述冲压面Ⅲ相汇于顶点P。

本申请一些实施例中，相邻两个所述翅片之间的间距为Fp，所述凸起部的顶点与所述翅片之间的间距为H，0.4Fp<H<0.8Fp。

本申请一些实施例中，沿垂直于气体的入流方向，位于同一排所述通孔的迎风侧和背风侧的所述凸起部对称设置。

本申请一些实施例中，在紧邻单个所述通孔的迎风侧和背风侧均分别设有所述凸起部，位于同一排所述通孔的同侧的多个所述凸起部处于同一直线上。

本申请一些实施例中，所述凸起部为三角翼凸起，沿气体的入流方向，位于所述通孔的上游的所述凸起部朝远离所述通孔的方向偏斜，位于所述通孔的下游的所述凸起部朝靠近所述通孔的方向偏斜。

本申请一些实施例中，所述凸起部靠近所述通孔的一条侧边与空气入流方向之间的夹角为α，所述凸起部远离所述通孔的的一条侧边与空气入流方向之间的夹角为β， 0°<α<45°，10°<β<70°。

本申请一些实施例中，沿气体的入流方向，位于所述通孔的上游和下游的两个所述凸起部的顶点之间的距离为D，相邻两个所述翅片之间的间距为Fp，5Fp<D<10Fp。

本申请一些实施例中，所述翅片上还冲压形成有波纹部，所述波纹部位于迎风侧和背风侧的所述凸起部之间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据实施例的翅管式换热器的结构示意图；

图2为根据实施例的翅管式换热器的俯视图；

图3为图2中A-A向剖视图；

图4为根据实施例的单个凸起部的结构示意图；

图5为根据实施例的多层翅片的主视图；

图6为根据实施例的凸起部与通孔之间的位置关系示意图。

附图标记：

10-翅片，11-通孔，20-凸起部，21-冲压面Ⅰ，22-冲压面Ⅱ，23-冲压面Ⅲ，30-波纹部。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“纵向”、“横向”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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，也可以通过中间媒介间接相连，可以是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申请中的具体含义。

[空调器基本运行原理]

本申请中空调器包括换热系统，换热系统通过使用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器来执行空调器的制冷循环，其中冷凝器和蒸发器统称为换热器。制冷循环包括一系列过程，涉及压缩、冷凝、膨胀和蒸发，并向已被调节和热交换的空气供应制冷剂。

压缩机压缩处于高温高压状态的制冷剂气体并排出压缩后的制冷剂气体。所排出的制冷剂气体流入冷凝器。冷凝器将压缩后的制冷剂冷凝成液相，并且热量通过冷凝过程释放到周围环境。

膨胀阀使在冷凝器中冷凝的高温高压状态的液相制冷剂膨胀为低压的液相制冷剂。蒸发器蒸发在膨胀阀中膨胀的制冷剂，并使处于低温低压状态的制冷剂气体返回到压缩机。蒸发器可以通过利用制冷剂的蒸发的潜热与待冷却的材料进行热交换来实现制冷效果。在整个循环中，空调器可以调节室内空间的温度。

空调器的室外单元是指制冷循环的包括压缩机和室外换热器的部分，空调器的室内单元包括室内换热器，并且膨胀阀可以提供在室内单元或室外单元中。室内换热器和室外换热器用作冷凝器或蒸发器。当室内换热器用作冷凝器时，空调器用作制热模式的加热器，当室内换热器用作蒸发器时，空调器用作制冷模式的冷却器。

[翅管式换热器]

本申请中换热器为翅管式换热器，其包括板式的翅片10，多个翅片10间隔地层叠，气流从相邻两个翅片10之间的缝隙流过。

参照图1至图3，每个翅片10上都间隔地开设有多个通孔11，用于流通冷媒的换热管(未图示)穿设于通孔11内，换热管的穿设方向与气体流动方向大致垂直，换热管上热量沿其周向传递给翅片10。

当气体从翅片10之间流过时，气体将与翅片10热交换，带走翅片10上的热量。

本申请中每个翅片10上都间隔地设有多个凸起部20，凸起部20对流经翅片10的气流进行导流，在凸起部20的外边延由于存在静压差，形成局部旋涡气流，旋涡气流继续向下游传递，使凸起部20的下游区域形成压力震荡，气流扰动程度增加，从而有效增强气流与翅片10之间的热交换性能，增强下游翅片10的传热性能。本申请中的凸起部20起到了纵向涡发生器的作用。

凸起部20的设置，使得气流经凸起部20前后具有明显的静压差、流动方向发生旋转、空气扰流程度以及流速明显增加，从而起到强化传热的效果。

凸起部20的设置，通过参数优化设计，在风阻很小的条件小，可以显著提高换热效率，相比于现有平片翅片和波纹翅片翅片具有明显的性能优势，且无需额外增大翅片换热面积（比如增加翅片宽度、缩小翅片间距），所以不会增加成本。

[凸起部的结构]

本申请一些实施例中，凸起部20由翅片10无缝冲压而成，相比于现有开窗翅片，蒸发器表面的冷凝水排水更快，翅片10风道不容易被霜堵塞，大大延长换热器的制热周期，提高用户舒适度。

冲压的加工方式也更加便于翅片10的加工，有利于提高翅片10的生产效率，便于批量化规模生产。

本申请一些实施例中，凸起部20为三角翼凸起结构，参照图4，凸起部20包括冲压面Ⅰ21、冲压面Ⅱ22以及冲压面Ⅲ23。冲压面Ⅰ21、冲压面Ⅱ22以及冲压面Ⅲ23相汇于顶点P，具体的，冲压面Ⅰ21与冲压面Ⅱ22相接交汇于棱线L1，冲压面Ⅱ22与冲压面Ⅲ23相接交汇于棱线L2，冲压面Ⅲ23与冲压面Ⅰ21相接交汇于棱线L3，棱线L1、棱线L2以及棱线L3交汇于顶点P。

三角翼凸起结构有助于提高凸起部20的结构稳固性，同时，通过合理设置三角翼凸起结构相对于气流的偏斜角度，其更加利于气体的导流及扰动。

本申请一些实施例中，参照图5，相邻两个翅片10之间的间距为Fp，凸起部20的顶点P与其所在翅片10之间的间距为H，0.4Fp<H<0.8Fp。

若H <0.4Fp，凸起部20所产生的旋涡的效果不明显；若H >0.8Fp，一方面凸起部20与临近翅片10之间的缝隙容易积灰，另一方面缝隙太近会限制旋涡的传递和转动，不利于换热效率的提升。

本申请一些实施例中，参照图2，沿垂直于气体的入流方向，位于同一排通孔11的迎风侧和背风侧的凸起部20对称设置，便于生产和安装。

本申请一些实施例中，在单个通孔11的迎风侧和背风侧均分别设有凸起部20，且凸起部20紧邻通孔11设置，以增强靠近通孔11位置处的气流扰动和旋涡，提高换热效率。

沿垂直于气体的入流方向，位于同一排通孔11的同侧（指迎风侧或背风侧）的多个凸起部20处于同一直线上，具体为多个凸起部20的顶点P处于同一直线上，便于加工和安装。

本申请一些实施例中，参照图6，设定通孔11具有横向中线X和纵向中线Y，横向中线X与翅片10的长度方向平行，纵向中线Y与气体的入流方向平行。沿气体的入流方向，也即沿纵向中线Y，位于通孔11的上游的凸起部20朝远离通孔11的方向偏斜，位于通孔11的下游的凸起部20朝靠近通孔11的方向偏斜。

如图6所示，紧邻通孔11的外周设有四个凸起部20，上游两个，下游两个，四个凸起部20环绕该通孔11设置。沿气体的入流方向，上游两个凸起部20的前端相互靠近、尾端相互远离，下游两个凸起部20的前端相互远离、尾端相互靠近。

凸起部20环绕通孔11偏斜设置，凸起部20对气流起到更好的导流效果，有助于提高换热效率。

本实施例中，凸起部20靠近通孔11的一条侧边（标记为侧边C1）与空气入流方向（也即纵向中线Y）之间的夹角为α，凸起部20远离通孔11的的一条侧边（标记为侧边C2）与空气入流方向之间的夹角为β， α和β可理解为上攻角，0°<α<45°，10°<β<70°，以减小气流经过凸起部20时的风阻。

本申请一些实施例中，沿气体的入流方向，位于通孔11的上游和下游的两个凸起部20的顶点P之间的距离为D，相邻两个翅片10之间的间距为Fp，5Fp<D<10Fp。在此范围内，迎风侧的凸起部20引起的涡流传递到背风侧的凸起部时，可以被背风侧的凸起部20进一步放大，进一步提高换热效率。

本申请一些实施例中，参照图1和图2，翅片10上还冲压形成有波纹部30，波纹部30位于迎风侧和背风侧的凸起部20之间，通过凸起部20和波纹部30的共同作用，进一步增强气流扰动，提高换热效率。

在上述实施方式的描述中，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。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种空调器，其特征在于，包括：

换热系统，其包括翅管式换热器；

所述翅管式换热器包括：

翅片，其上间隔地设有多个通孔；

换热管，其穿设于所述通孔内，所述换热管内流通冷媒；

其中，所述翅片上间隔地设有多个凸起部，所述凸起部对流经所述翅片的气流进行导流并形成旋涡气流，以增强气流与所述翅片之间的热交换性能。

2.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于,

所述凸起部由所述翅片冲压而成。

3.根据权利要求2所述的空调器，其特征在于,

所述凸起部为三角翼凸起结构，所述凸起部包括冲压面Ⅰ、冲压面Ⅱ以及冲压面Ⅲ，所述冲压面Ⅰ、所述冲压面Ⅱ以及所述冲压面Ⅲ相汇于顶点P。

4.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于,

相邻两个所述翅片之间的间距为Fp，所述凸起部的顶点与所述翅片之间的间距为H，0.4Fp<H<0.8Fp。

5.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于,

沿垂直于气体的入流方向，位于同一排所述通孔的迎风侧和背风侧的所述凸起部对称设置。

6.根据权利要求5所述的空调器，其特征在于,

在紧邻单个所述通孔的迎风侧和背风侧均分别设有所述凸起部，位于同一排所述通孔的同侧的多个所述凸起部处于同一直线上。

7.根据权利要求6所述的空调器，其特征在于,

所述凸起部为三角翼凸起，沿气体的入流方向，位于所述通孔的上游的所述凸起部朝远离所述通孔的方向偏斜，位于所述通孔的下游的所述凸起部朝靠近所述通孔的方向偏斜。

8.根据权利要求7所述的空调器，其特征在于,

所述凸起部靠近所述通孔的一条侧边与空气入流方向之间的夹角为α，所述凸起部远离所述通孔的的一条侧边与空气入流方向之间的夹角为β， 0°<α<45°，10°<β<70°。

9.根据权利要求5所述的空调器，其特征在于,

沿气体的入流方向，位于所述通孔的上游和下游的两个所述凸起部的顶点之间的距离为D，相邻两个所述翅片之间的间距为Fp，5Fp<D<10Fp。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的空调器，其特征在于,

所述翅片上还冲压形成有波纹部，所述波纹部位于迎风侧和背风侧的所述凸起部之间。

Images