CN210135825U - 集流管、换热器及空气能热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于换热器技术领域，涉及集流管、具有该集流管的换热器及具有该换热器的空气能热水器。通过将相邻两个插入口在集流管的轴向上的间距范围设置为5.8mm至10mm，将插入口的长度范围设置为15.4mm至16mm，在将换热管安装在集流管上后，换热管的宽度和间距和上述插入口的长度和间距相关，其尺度与上述相应参数相同或者相近似，换热管的宽度和间距的较佳匹配使得换热效率得以提升、水温均衡；同时，插入口的长度和间距的配置使得在既定长度内能够设置尽量多的换热管，且保证插入口焊接处面积不会过大，即兼顾了换热效率和耐压性。具有上述换热器的空气能热水器，具有换热效率高、可靠性好且水温分布均匀等优点。

Description

集流管、换热器及空气能热水器

技术领域

本实用新型属于换热器技术领域，更具体地说，是涉及集流管、具有该集流管的换热器及具有该换热器的空气能热水器。

背景技术

空气能热水器也称“空气源热泵热水器”，其工作原理是：利用逆卡诺原理，通过介质将热量从低温热源传递到高温热源的设备。热泵装置可以使介质(例如，冷媒)相变，变成比低温热源更低，从而自发吸收低温热源热量，回到压缩机后的介质又被压缩成高温(温度高于高温水的温度)高压气体，从而自发放热到高温热源，实现从低温热源搬运热量到高温热源的功能。

由于多通道换热器节能环保的优点，目前越来越多的热泵热水器开始采用微通道换热器，应用于热泵热水器的微通道换热器包括换热扁管和集流管两个主要部件，微通道换热器包裹在水箱内胆外侧，使换热管与水箱内胆接触。但相关技术中应用于热泵热水器的换热器，要么耐压性能较差，无法满足工作要求，要么单位面积换热效率较低，影响换热效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种集流管，以解决现有热泵热水器的换热器耐压性能较差、单位面积换热效率较低而影响换热效果的技术问题。

本实用新型实施例提供一种集流管，所述集流管的侧壁上沿其轴向间隔分布有若干插入口，所述插入口的长度方向平行于所述集流管的轴向，所述插入口用于供换热管的端部插设，相邻两个所述插入口在所述集流管的轴向上的间距范围是5.8mm至10mm，所述插入口在所述集流管的轴向上的长度范围为15.4mm至16mm。

可选地，所述插入口在所述集流管的轴向上的长度为15.4mm。

可选地，相邻两个所述插入口在所述集流管的轴向上的间距范围是6.6mm至8.6mm。

可选地，相邻两个所述插入口在所述集流管的轴向上的间距是6.6mm。

可选地，所述集流管的当量直径范围是16mm至18mm。

可选地，所述集流管的当量直径是16mm。

可选地，所述集流管的壁厚大于或等于1.5mm。

可选地，所述集流管的壁厚等于1.8mm。

可选地，所述插入口的宽度大于或等于1.44mm。

本实用新型实施例提供一种换热器，包括上述的集流管以及若干个换热管，所有所述换热管的端部分别插设于所述集流管的插入口。

可选地，所述换热管为扁管，若干个所述换热管平行且等间距设置，所述换热管的宽度范围是16mm至18mm；相邻两根所述换热管的间距范围是6mm至8mm，所述换热管的厚度大于或等于1.44mm。

可选地，所述换热管的宽度是16mm；相邻两根所述换热管的间距是6mm。

可选地，所述换热管的端部设有缩口，所述缩口在所述集流管的轴向上的宽度与所述集流管的插入口的长度相当。

可选地，所述插入口的长度为15.4mm，相邻两个所述插入口的间距是6.6mm，所述换热管的避开所述缩口的部分的宽度是16mm，所述集流管的当量直径为16mm。

可选地，所述换热管的端部平直，所述换热管的宽度与所述集流管的插入口的长度相当。

本实用新型实施例提供一种空气能热水器，包括水箱内胆以及上述的换热器，所述换热器缠绕在所述水箱内胆外侧。

本实用新型提供的集流管、换热器及空气能热水器中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：通过将相邻两个插入口在集流管的轴向上的间距范围设置为5.8mm至10mm，将插入口的长度范围设置为15.4mm至16mm，在将换热管安装在集流管上后，换热管的宽度和间距和上述插入口的长度和间距相关，其尺度与上述相应参数相同或者相近似，换热管的宽度和间距的较佳匹配使得换热效率得以提升、水温均衡；同时，插入口的长度和间距的配置使得在既定长度内能够设置尽量多的换热管，且保证插入口焊接处面积不会过大，即兼顾了换热效率和耐压性。具有上述换热器的空气能热水器，具有换热效率高、可靠性好且水温分布均匀等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的换热器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的集流管的结构示意图；

图3为图2的集流管的主视示意图；

图4为本实用新型另一实施例提供的换热器的局部结构示意图；

图5为图4的换热器的剖视示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型实施例和简化描述，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实用新型实施例的限制。

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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型实施例中，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或两个元件的相互作用关系。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实用新型实施例中的具体含义。

在用于空气能热水器的换热器中，换热管通常采用扁管，扁管的宽度方向与集流管的轴向平行，换热器的沿扁管长度方向的尺寸称为换热器长度，换热器的沿集流管轴向的尺寸称为换热器高度。

在换热器长度和高度一定的条件下，随着扁管宽度的减小，扁管内流通面积减小，提升冷媒的流速，强化换热提高了换热量；另一方面如果扁管宽度过小，会过度增加扁管数量，造成换热器上焊点过多，影响换热器的耐压强度及可靠性。

在换热器长度和高度一定的条件下，随着扁管间距的增大，换热器的耐压强度逐渐增大，增强了换热器的可靠性；另一方面如果扁管间距过大，使得扁管数量过少，造成换热器换热面积不足，影响换热能力。

随着集流管外径的减小，换热器的耐压强度增加；另一方面如果集流管外径过小，造成换热器内流通面积变小，冷媒流动阻力增加，影响换热能力。

随着扁管厚度的增大，提高了换热器的耐腐蚀性能；另一方面如果扁管厚度过大，会造成换热器导热热阻的增加，影响换热器效果。

请参阅图2、图3、图5，对集流管10与换热管20不同参数标记如下：

相邻两个插入口11在集流管10的轴向上的间距为A，相邻两个插入口11在集流管10的轴向上的间距A是指相邻两个插入口11内壁之间的最小距离；

集流管10的当量直径为D，集流管的当量直径D是指集流管的外轮廓的当量直径；

集流管的壁厚为T，集流管的壁厚T是指集流管的侧壁厚度；

插入口11的宽度为W，插入口的宽度W是指插入口在垂直于集流管轴向的方向上的最大宽度；

插入口11的长度为L，插入口的长度L是指在插入口在集流管轴向上的长度；

换热管20的宽度为L’，在换热管采用扁管时，换热管的宽度L’就是扁管宽度；

相邻两根换热管20的间距为A’，相邻两根换热管20的间距A’是指相邻两根换热管20外壁之间的最小距离；

换热管20缩口21的宽度L”。

当换热管20的外形尺寸、换热管20端口的尺寸插入口11的尺寸相当时，插入口11的宽度W与换热管20的厚度相当，插入口11的长度L与换热管20的宽度L相当’。相当是指相等或相接近。换热管20的厚度是指在换热管20为扁管时扁管两个外表面的间距。

请参阅图1至图5，本实用新型实施例提供一种集流管10，应用于空气能热水器的微通道平行流换热器100或其它场合，用于收集或分配冷媒。集流管10的侧壁上沿其轴向间隔分布有若干插入口11，插入口11的长度方向平行于集流管10的轴向，插入口11用于供换热管20的端部插设，相邻两个插入口11在集流管10的轴向上的间距A范围是5.8mm至10mm，插入口11在集流管10的轴向上的长度L范围为15.4mm至16mm。

通过将相邻两个插入口11在集流管10的轴向上的间距A范围设置为5.8mm至10mm，将插入口11的长度L范围设置为15.4mm至16mm，在将换热管20安装在集流管10上后，换热管20的宽度L’和间距A’和上述插入口11的长度L和间距A相关，其尺度与上述相应参数相同或者相近似，换热管20的宽度L’和间距A’的较佳匹配使得换热效率得以提升、水温均衡；同时，插入口11的长度L和间距A的配置使得在既定长度内能够设置尽量多的换热管20，且保证插入口11焊接处面积不会过大，即兼顾了换热效率和耐压性。具有上述换热器100的空气能热水器，具有换热效率高、可靠性好且水温分布均匀等优点。

相邻两个插入口11在集流管10的轴向上的间距A与相邻两根换热管20的间距A’相当，两者可以相等或相接近。相邻两个插入口11在集流管10的轴向上的间距A范围是5.8mm至10mm，换热管20的端部是插设在集流管10插入口11，大致地，相邻两根换热管20的间距A’范围也是5.8mm至10mm。换热管20的端部插设在集流管10插入口11后，两者可通过焊接或其它方式实现连接。

相邻两个插入口11在集流管10的轴向上的间距A越小，可以布置更多的换热管20，能更好地提高换热效率。但是间距A小到5.8mm以下，集流管10的强度不够而变得脆弱，而且集流管10与换热管20不容易装配，将相邻两个插入口11在集流管10的轴向上的间距A下限设置为5.8mm。如果间距A设置过大，集流管10有限长度范围内布置更少的换热管20，换热效率会降低，将相邻两个插入口11在集流管10的轴向上的间距A上限设置为10mm。

为了验证该集流管10的效果，进行了关于集流管10的制热量和能效的比较实验，实验对象是容量为150L的空气能热水器，集流管10的当量直径D为16mm，换热管20为扁管，换热管20的宽度L’为16mm。在改变换热管20的间距A’(即改变相邻两个插入口11在集流管10的轴向上的间距A)时，观察空气能热水器的制热量与能效的变化情况，实验结果如下表：

	相邻两个换热管间距	制热量	能效
				方案一	8mm	3080W	4.23
方案二	7mm	3095W	4.25
				方案三	6mm	3105W	4.26
现有技术一	11mm	3014W	4.20

可见，本实用新型提供的集流管10，相较于现有技术的集流管，单位面积换热效率更高、换热效果更好且水温分布更均匀。

在本实用新型另一实施例中，集流管10可以为圆形管、D形管或横截面为其他形状的管道，按需选用。

在本实用新型另一实施例中，集流管10的插入口11等间隔分布，容易成型，便于装配换热管20，并能确保换热效率。

在本实用新型另一实施例中，插入口11在集流管10的轴向上的长度L为15.4mm。该实施例提供的集流管10耐压性能更强、单位面积换热效率更高、换热效果好且水温分布均匀。

在本实用新型另一实施例中，相邻两个插入口11在集流管10的轴向上的间距A范围是6.6mm至8.6mm。该实施例提供的集流管10耐压性能更强、单位面积换热效率更高、换热效果好且水温分布均匀。具体地，相邻两个插入口11在集流管10的轴向上的间距A可以是6.6mm、7mm、7.6mm、8mm、8.6mm，按需设置。

在本实用新型另一实施例中，集流管10的当量直径D范围是12mm至20mm。该实施例提供的集流管10耐压性能更强、单位面积换热效率更高、换热效果好且水温分布均匀。具体地，集流管10的当量直径D可以是12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm，按需设置。

在本实用新型另一实施例中，集流管10的当量直径D范围是16mm至18mm。该实施例提供的集流管10耐压性能更强、单位面积换热效率更高、换热效果好且水温分布均匀。具体地，集流管10的当量直径D可以是16mm、16.5mm、17mm、17.5mm、18mm，按需设置。

在本实用新型另一实施例中，集流管10的壁厚T大于1.5mm。该实施例提供的集流管10容易成型，获得足够的强度、良好的耐腐蚀性能，并能确保耐压与换热效果。优选地，集流管10的壁厚T为1.8mm。能获得更好的强度、更好的耐腐蚀性能，并能确保耐压与换热效果。

在本实用新型另一实施例中，插入口11的宽度W大于或等于1.44mm。由该集流管10制作的换热器100耐腐蚀性能好，换热效果好。

在本实用新型另一实施例中，相邻两个插入口11在集流管10的轴向上的间距A大于集流管10的当量直径D的三分之一，即A>D/3。该方案不仅可以保证换热管20与集流管10的焊接质量，而且可以进一步分散局部压力，从而进一步提高集流管10与换热器100的耐压性能。

在本实用新型另一实施例中，相邻两个插入口11在集流管10的轴向上的间距A大于集流管10的壁厚T的三倍，即A>3T。在换热器100的安装面积不变的情况下，通过对插入口11的间距A与集流管10的壁厚T的参数关系进行限定，一方面可以降低集流管10的内容积以减少换热器100的流动阻力；另一方面增大换热面积以提升换热效率。因此，参数关系在以上范围内可以提高单位面积的换热效率以及耐压性能，而且可以合理分布焊点，降低泄漏风险。

在本实用新型另一实施例中，相邻两个插入口11在集流管10的轴向上的间距A与插入口11的宽度W的比值大于4，即A/W>4。插入口11的宽度W与换热管20厚度相当，两者可以相等或相接近。在换热器100的安装面积不变的情况下，通过进一步对插入口11的间距A与换热管20厚度的参数关系进行限定，一方面能够保证换热器100的耐压性能，提升其可靠性；另一方面能够保证换热器100的耐腐蚀性能，降低泄露风险，进一步提高可靠性。

在本实用新型另一实施例中，插入口11的横截面积与相邻两个插入口11在集流管10的轴向上的间距A的比值在2至4之间，插入口11的横截面积等于插入口11的长度L与插入口11的宽度W的乘积，对应于换热管20的横截面积。即2<(L*W)/A<4。插入口11的横截面积是指垂直于插入口11的轴线的横截面的面积。相邻两个插入口11在集流管10的轴向上的间距A与相邻两根换热管20间距A’相当，两者可以相等或相接近。由此，插入口11的面积与相邻两根换热管20间距A’的参数关系，一方面可以提高单位面积的换热效率；另一方面可以保证材料和焊接的强度，降低焊接不良及换热管20损坏，从而提高换热器100的可靠性。

在本实用新型另一实施例中，集流管10的当量直径D与相邻两个插入口11在集流管10的轴向上的间距A和集流管10的壁厚T的乘积的比值小于1.7，即D/(A*T)<1.7。该方案一方面可以降低焊点数量，提高换热器100的耐压强度，进而降低泄漏风险；另一方面能够增大换热器100的换热面积，提升换热效果。

在本实用新型另一实施例中，集流管10的当量直径D和集流管10的壁厚T的乘积与插入口11的长度L的比值大于1.5，即(D*T)/L>1.5。该方案一方面能够提高换热器100的耐压强度，从而提高可靠性；另一方面可以降低集流管10的内容积，减少制冷剂的充注量，从而进一步增加换热器100运行可靠性。

在本实用新型另一实施例中，提供一种换热器100，包括上述的集流管10以及若干个换热管20，所有换热管20的端部分别插设于集流管10的插入口11。

换热管20的端部插设于集流管10的插入口11，形成换热器100。由于采用上述的集流管10，换热器100同样具有耐压性能强、单位面积换热效率高、换热效果好且水温分布均匀等优点。该换热器100在将单位面积换热效率发挥到极致的同时兼顾耐压性，达到换热效率和耐压性的平衡。

在本实用新型另一实施例中，集流管10的数量至少为二，集流管10平行间隔设置，换热管20的两端分别插设于不同集流管10的插入口11，形成一个完整的换热器100。

在本实用新型另一实施例中，换热管20为扁管，换热管20的宽度L’范围是16mm至18mm；相邻两根换热管20的间距A’范围是6mm至8mm，换热管的厚度大于或等于1.44mm。在相邻两根换热管20的间距A’最优的情况下实现整机收益最大化。该换热器在将单位面积换热效率发挥到极致的同时兼顾耐压性，达到换热效率和耐压性的平衡。具体地，换热管20的宽度L’可以是16mm、16.5mm、17mm、17.5mm、18mm，按需设置。相邻两根换热管20的间距A’可以是6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm，按需设置。

在本实用新型另一实施例中，换热管20为扁管，换热管20的宽度L’是16mm；相邻两根换热管20的间距A’是6mm。该实施例提供的换热器耐压性能更强、单位面积换热效率更高、换热效果好且水温分布均匀。

在本实用新型另一实施例中，插入口11的长度L是15.4mm，相邻两个插入口11在集流管10的轴向上的间距A是6.6mm，换热管20避开缩口的部分的宽度L’是16mm，集流管10的当量直径D是16mm。在相邻两根换热管20的间距A’最优的情况下实现整机收益最大化。该换热器在将单位面积换热效率发挥到极致的同时兼顾耐压性，达到换热效率和耐压性的平衡。经过验证上述换热管20和集流管10尺寸在实际生产过程中能够达到换热效率和耐压性能的平衡。

在本实用新型另一实施例中，换热管20的端部设有缩口21，缩口21在集流管10的轴向上的的宽度L”与集流管10的插入口11的长度L相当。缩口21容易成型，在将缩口21插设于集流管10的插入口11时能实现换热管20的定位。需要说明的是，缩口21的宽度L”与集流管10的插入口11的长度L相当，是指缩口21的宽度与集流管10的插入口11的长度L相等或相接近。

换热管20的宽度L’大于插入口11的长度L，换热管20的厚度大于插入口11的宽度W，相邻换热管20的间距A’小于相邻两个插入口11的间距A，此时需根据缩口21的大小适应性改变插入口11的尺寸参数，保证以下参数：相邻两根换热管20的间距A’与换热管20的厚度的比值大于4；换热管20的横截面积与相邻两根换热管20的间距A’的比值在2至4之间；集流管10的当量直径D和集流管10的壁厚T的乘积与换热管20的宽度L’的比值在1至2之间。

在本实用新型另一实施例中，换热管20的端部平直，没有缩口，换热管20的横截面相同，换热管20的端部的宽度与集流管10的插入口11的长度L相当。只要满足相邻两个插入口11在集流管10的轴向上的间距A范围是5.8mm至10mm，在集流管10的轴向上插入口11的长度L范围为15.4mm至16mm，换热器就能耐压性能强、单位面积换热效率高、换热效果好且水温分布均匀。

在本实用新型另一实施例中，换热管20的壁厚大于或等于1.44mm。该实施例提供的换热管20容易成型，获得足够的强度、良好的耐腐蚀性能，并能确保耐压与换热效果。

在本实用新型另一实施例中，提供一种空气能热水器，包括水箱内胆(图未示)以及上述的换热器100，换热器100缠绕在水箱内胆外侧。具有上述换热器100的空气能热水器，同样具有耐压性能强、单位面积换热效率高、换热效果好且水温分布均匀等优点。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (16)

1.集流管，其特征在于，所述集流管的侧壁上沿其轴向间隔分布有若干插入口，所述插入口的长度方向平行于所述集流管的轴向，所述插入口用于供换热管的端部插设，相邻两个所述插入口在所述集流管的轴向上的间距范围是5.8mm至10mm，所述插入口在所述集流管的轴向上的长度范围为15.4mm至16mm。

2.如权利要求1所述的集流管，其特征在于，所述插入口在所述集流管的轴向上的长度为15.4mm。

3.如权利要求1所述的集流管，其特征在于，相邻两个所述插入口在所述集流管的轴向上的间距范围是6.6mm至8.6mm。

4.如权利要求3所述的集流管，其特征在于，相邻两个所述插入口在所述集流管的轴向上的间距是6.6mm。

5.如权利要求1至4任一项所述的集流管，其特征在于，所述集流管的当量直径范围是16mm至18mm。

6.如权利要求5所述的集流管，其特征在于，所述集流管的当量直径是16mm。

7.如权利要求1至4任一项所述的集流管，其特征在于，所述集流管的壁厚大于或等于1.5mm。

8.如权利要求7所述的集流管，其特征在于，所述集流管的壁厚等于1.8mm。

9.如权利要求1至4任一项所述的集流管，其特征在于，所述插入口的宽度大于或等于1.44mm。

10.换热器，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的集流管以及若干个换热管，所述换热管的端部插设于所述集流管的插入口。

11.如权利要求10所述的换热器，其特征在于，所述换热管为扁管，若干个所述换热管平行且等间距设置，所述换热管的宽度范围是16mm至18mm；相邻两根所述换热管的间距范围是6mm至8mm，所述换热管的厚度大于或等于1.44mm。

12.如权利要求11所述的换热器，其特征在于，所述换热管的宽度是16mm；相邻两根所述换热管的间距是6mm。

13.如权利要求10至12任一项所述的换热器，其特征在于，所述换热管的端部设有缩口，所述缩口在所述集流管的轴向上的宽度与所述集流管的插入口的长度相当。

14.如权利要求13所述的换热器，其特征在于，所述插入口的长度为15.4mm，相邻两个所述插入口的间距是6.6mm，所述换热管的避开所述缩口的部分的宽度是16mm，所述集流管的当量直径为16mm。

15.如权利要求10至12任一项所述的换热器，其特征在于，所述换热管的端部平直，所述换热管的宽度与所述集流管的插入口的长度相当。

16.空气能热水器，其特征在于，包括水箱内胆以及如权利要求10至15任一项所述的换热器，所述换热器缠绕在所述水箱内胆外侧。

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