CN211451460U - 一种用于循环式空气源热泵热水机的微通道冷凝器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于循环式空气源热泵热水机的微通道冷凝器，其采用制冷剂微通道扁管平行设置于制冷剂第一集流管和制冷剂第二集流管之间，水第一集流管和水第二集流管均与若干水分流管连通；每根水扁管套在每根制冷剂微通道扁管的外侧，形成套管式结构，端盖穿过制冷剂微通道扁管，焊接在每根水扁管两端，使环形状水流道两端被封闭；制冷剂进气管和制冷剂出液管分别与空气源热泵系统中的相应管路连接。本实用新型结构简单，易于加工，安装方便；全铝材料轻量化设计更易回收，循环使用；微通道扁管结构增强了制冷剂侧换热系数，使制冷剂充注量减少，可用于更高压力系统；套管式结构能使水和制冷剂形成纯逆流换热，从而提高了传热温差，增大了传热量。

Description

一种用于循环式空气源热泵热水机的微通道冷凝器

技术领域

本实用新型涉及热泵设备技术领域，更具体地说涉及一种用于循环式空气源热泵热水机的微通道冷凝器。

背景技术

空气能是风能、太阳能、潮汐能之后被人类开发并广泛利用的新能源，它不仅能效比高而且低碳环保，利用后不会产生有害气体，也不会排放二氧化碳，更重要的是其具有可再生性，取之无尽，用之不竭，有很高的利用价值，是国内积极鼓励开发利用的重点新能源。利用空气能的空气源热泵热水机能效高，节能效果显著，运行费用远远低于其他传统热源热备（煤锅炉、油锅炉、电锅炉）。用空气能在相同环境下加热同等重量的水，其成本仅仅是电热水器的四分之一，是燃气热水器的三分之一，运行能效甚至比电辅助加热的太阳能热水器还高。

空气源热泵热水机有两种热水加热方式，一种是静态式加热，大多将加热管包裹在水箱内胆外侧，水箱中的水通过自然对流吸收加热管内制冷剂释放的冷凝热；另一种是循环式加热，热泵与储水水箱相连通，水箱中的水在水泵的驱动下，循环不断地流经热泵冷凝器，与制冷剂进行热量交换，直到加热至设定温度，热泵冷凝器大多采用壳管换热器或板式换热器。静态加热方式大多应用于家用热泵热水器，循环加热方式大多应用于商用热泵热水机，如工厂、酒店、游泳馆等建筑每天需要大量的生活热水，必须采用循环加热方式。

目前市场上已经出现了一种用于上述静态式加热热泵热水机的全铝冷凝器，其由若干平行的微通道扁管组成，包覆在水箱内胆外侧。全铝设计减轻了换热器重量，节约了成本，可回收循环使用；每根扁管包含多个微型通道，显著增大了制冷剂侧冷凝对流换热系数；除此之外，微通道结构承压能力高，可适用于更高压力系统，并且降低了制冷剂充注量。

然而，现有技术中的微通道换热器与水之间隔有水箱内胆壁，导热热阻大，换热效率低。另外，现有的微通道冷凝器结构多数情况下仅用于上述静态式加热热泵热水机，不能用于循环式热泵热水机，使用场合受到严重限制，导致微通道扁管结构的优势无法在循环式空气源热泵热水机中得以实现。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种用于循环式空气源热泵热水机的微通道冷凝器，解决现有微通道换热器换热效率低、使用场合受限等问题。

按照本实用新型提供的技术方案，一种用于循环式空气源热泵热水机的微通道冷凝器，

包括制冷剂第一集流管、制冷剂第二集流管、制冷剂进气管、制冷剂出液管及制冷剂微通道扁管，所述制冷剂第一集流管和制冷剂第二集流管分别与每根制冷剂微通道扁管两端相连接，所述制冷剂第一集流管上分别连接制冷剂进气管和制冷剂出液管；特征在于，还包括水第一集流管、水第二集流管、水扁管、水分流管及端盖；水第一集流管和水第二集流管均与若干水分流管连通，每根水分流管与对应水扁管连接；所述制冷剂微通道扁管平行设置于制冷剂第一集流管和制冷剂第二集流管之间，并分别与制冷剂第一集流管和制冷剂第二集流管相连通，以供制冷剂完成冷凝过程；所述水扁管套在每根制冷剂微通道扁管的外侧，形成套管式结构，使水在制冷剂微通道扁管外侧和水扁管形成的环形缝隙通道中循环流动；所述端盖穿过制冷剂微通道扁管，焊接在每根水扁管两端密封，使环形状水流道两端被封闭；所述制冷剂进气管和制冷剂出液管分别与空气源热泵系统中的相应管路连接，使制冷剂在系统中循环流动。

优选地，制冷剂隔板分布在制冷剂第一集流管和/或制冷剂第二集流管内部，阻挡制冷剂流动，将若干制冷剂微通道扁管分割成多个流程，使制冷剂在其中形成往复迂回的蛇形流动；最终从制冷剂出液管流出。

优选地，水隔板分布在水第一集流管和/或水第二集流管内部，阻挡水流动，将若干水扁管分割成多个流程，从而使水往复迂回流动，与微通道扁管中的制冷剂形成纯顺流、纯逆流或者顺流和逆流混合流动。

优选地，所述水隔板为三块，其中两块位于水第一集流管内部，一块位于水第二集流管内部，将15根水扁管分割成四个流程。

优选地，水分流管连接于水扁管水第一集流管或水第二集流管之间，将集管中的水分流至每根水扁管中。

优选地，所述制冷剂第二集流管上分别连接有冷水进口管和热水出口管。

优选地，所述制冷剂微通道扁管横截面呈矩形，包含多个微型通道，每根扁管厚度为1.4mm~2mm，宽度为12mm~36mm。

优选地，所述制冷剂微通道扁管间距设置，每根间距均为5~10mm；每个微型通道水力直径为0.5mm~1.2mm。

优选地，所述环形缝隙通道的尺寸为1mm~2mm。

优选地，所述的制冷剂第一集流管、制冷剂第二集流管、制冷剂进气管、制冷剂出液管、制冷剂微通道扁管、制冷剂隔板；水第一集流管、水第二集流管、冷水进口管、热水出口管、水扁管、水隔板、水分流管及端盖材料均为铝合金制成。

本实用新型的有益效果：从上述方案可以看出，本实用新型是一种用于循环式空气源热泵热水机的微通道冷凝器，其主要包括制冷剂微通道扁管、水扁管、制冷剂隔板和水隔板。对于制冷剂微通道扁管而言，其包含的微型通道显著增大了制冷剂冷凝对流换热系数，强化了传热；同时减少了系统制冷剂充注量，提高了换热器承压能力，可用于充注制冷剂冷凝压力较高（如R410A、CO₂）的热泵系统。对于水扁管而言，其与制冷剂微通道扁管形成套管式结构，形成了环形状的循环水流道，实现了水和加热管的直接接触，增强了换热效果。对于制冷剂隔板和水隔板而言，其使制冷剂和水在若干扁管中往复迂回流动，改变其数量和分布位置可使水和制冷剂形成纯顺流、纯逆流或者顺流和逆流混合流动，纯逆流流动可提高传热温差，增大换热量。除此之外，本实用新型结构简单，易于加工，安装方便；采用全铝设计，降低了成本，更易回收循环利用，同时减轻了换热器重量。

附图说明

图1是本实用新型的整体三维结构示意图；

图2是本实用新型的环形状循环水流道结构示意图；

图3是本实用新型的端盖结构示意图。

图中：1、制冷剂第一集流管；2、制冷剂第二集流管；3、制冷剂进气管；4、制冷剂出液管；5、制冷剂微通道扁管；6、制冷剂隔板；7、水第一集流管；8、水第二集流管；9、冷水进口管；10、热水出口管；11、水扁管；12、水隔板；13、水分流管；14、端盖；15、制冷剂流动方向；16、水流动方向。

具体实施方式

下面结合附图和一个用于循环式空气源热泵热水机的微通道冷凝器的具体实施例对本实用新型做进一步描述。

实施例：

如图1至图3所示，图1是本实施例一种用于循环式空气源热泵热水机的微通道冷凝器的整体三维结构示意图，包括制冷剂第一集流管1、制冷剂第二集流管2、制冷剂进气管3、制冷剂出液管4、制冷剂微通道扁管5、制冷剂隔板6；水第一集流管7、水第二集流管8、冷水进口管9、热水出口管10、水扁管11、水隔板12、水分流管13、端盖14。对于制冷剂侧流道：所述制冷剂第一集流管1和制冷剂第二集流管2分别与每根制冷剂微通道扁管5两端相连接，水第一集流管7和水第二集流管8均与若干水分流管13连通，每根水分流管13与对应水扁管11连接；所述制冷剂进气管3和制冷剂出液管4分别与制冷剂第一集流管1连接；所述制冷剂进气管3和制冷剂出液管4分别与空气源热泵系统中的相应管路连接，使制冷剂在.系统中循环流动。所述制冷剂微通道扁管5平行设置于制冷剂第一集流管1和制冷剂第二集流管2之间，并分别与制冷剂第一集流管1和制冷剂第二集流管2均相连通，以供制冷剂完成冷凝过程。所述制冷剂隔板6分）布在制冷剂第一集流管1和制冷剂第二集流管2内部，阻挡制冷剂流动，将若干制冷剂微通道扁管5分割成多个流程，使制冷剂在其中形成往复迂回的蛇形流动，最终从制冷剂出液管4流出。图1中实线箭头代表制冷剂微通道扁管5中制冷剂的流动方向。对于水侧流道：所述水分流管13连接于水扁管11与水第一集流管7或水第二集流管8之间，将水分流至每根水扁管11中。所述水隔板12分布在水第一集流管7和水第）二集流管8内部，阻挡水流动，将若干水扁管11分割成多个流程，从而使水往复迂回流动，最终从热水出口管10流出。所述制冷剂第二集流管2上分别连接有冷水进口管9和热水出口管10。

图1中：虚线箭头代表水扁管11中水的流动方向，箭头代表制冷剂流动方向15及水流动方向16。

图2是环形状循环水流道结构示意图，所述水扁管11套在制冷剂微通道扁管5的外侧，形成套管式结构，水在制冷剂微通道扁管5外侧和水扁管11形成的环形缝隙通道中循环流动，吸收制冷剂释放出的冷凝热。环形流道使水和制冷剂微通道扁管5直接接触，提高了换热效率。从图中可以看出，所述制冷剂微通道扁管5截面形状近似于矩形，包含多个微型通道，使制冷剂冷凝对流换热系数显著增大，提高了换热效率。另外，微通道结构使系统制冷剂充注量减少，换热器承压能力提高，可用于更高压力系统。

图3是所述端盖14的结构示意图，其呈环状形，穿过制冷剂微通道扁管5，焊接在每根水扁管11两端，使环形水流道两端被封闭。

实施例中，制冷剂微通道扁管5横截面呈矩形，共15根间距设置，间距均为10mm；每根厚度为1.4mm，宽度为12mm，包括12个水力直径为0.75mm的微型通道。

实施例中，水扁管11共15根间距设置，间距均为6mm，每根厚度为4.4mm，宽度为15mm。

实施例中，制冷剂微通道扁管5外侧与水扁管11之间形成的供循环水流动的环形缝隙大小为1.5mm。

实施例中，制冷剂隔板6共有三个，其中两个位于制冷剂第一集流管1，一个位于制冷剂第二集流管2，将15根制冷剂微通道扁管5分割成四个流程，使制冷剂从制冷剂进气管3进入后依次流经5-4-3-3根制冷剂微通道扁管5。这样布置可使制冷剂流通面积逐渐减小，与制冷剂在冷凝过程中体积逐渐减小相匹配。

实施例中，水隔板12共有三块，其中两块位于水第一集流管7，一块位于水第二集流管8，将15根水扁管11分割成四个流程，使水从冷水进口管9进入后依次流经5-4-3-3根水扁管11。

实施例中，在制冷剂隔板6和水隔板12的阻挡作用下，每个流程中的水和制冷剂均形成了纯逆流流动，提高了传热温差，增大了换热量。

实施例中，所有部件的材料均为铝合金，更易回收循环利用，不仅降低了成本，而且减轻了换热器重量。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化，例如改变扁管数量、隔板数量和位置。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (12)

1.一种用于循环式空气源热泵热水机的微通道冷凝器，包括制冷剂第一集流管（1）、制冷剂第二集流管（2）、制冷剂进气管（3）、制冷剂出液管（4）及制冷剂微通道扁管（5），所述制冷剂第一集流管（1）和制冷剂第二集流管（2）分别与每根制冷剂微通道扁管（5）两端相连接，所述制冷剂第一集流管（1）上分别连接制冷剂进气管（3）和制冷剂出液管（4）；其特征在于，还包括水第一集流管（7）、水第二集流管（8）、水扁管（11）、水分流管（13）及端盖（14）；水第一集流管（7）和水第二集流管（8）均与若干水分流管（13）连通，每根水分流管（13）与对应水扁管（11）连接；所述制冷剂微通道扁管（5）平行设置于制冷剂第一集流管（1）和制冷剂第二集流管（2）之间，并分别与制冷剂第一集流管（1）和制冷剂第二集流管（2）相连通，以供制冷剂完成冷凝过程；所述水扁管（11）套在每根制冷剂微通道扁管（5）的外侧，形成套管式结构，使水在制冷剂微通道扁管（5）外侧和水扁管（11）形成的环形缝隙通道中循环流动；所述端盖（14）穿过制冷剂微通道扁管（5），焊接在每根水扁管（11）两端密封，使环形状水流道两端被封闭；所述制冷剂进气管（3）和制冷剂出液管（4）分别与空气源热泵系统中的相应管路连接，使制冷剂在系统中循环流动。

2.根据权利要求1所述的一种用于循环式空气源热泵热水机的微通道冷凝器，其特征在于，制冷剂隔板（6）分布在制冷剂第一集流管（1）和/或制冷剂第二集流管（2）内部，阻挡制冷剂流动。

3.根据权利要求1所述的一种用于循环式空气源热泵热水机的微通道冷凝器，其特征在于，水隔板（12）分布在水第一集流管（7）和/或水第二集流管（8）内部，阻挡水流动。

4.根据权利要求3所述的一种用于循环式空气源热泵热水机的微通道冷凝器，其特征在于，所述水隔板（12）为三块，其中两块位于水第一集流管（7）内部，一块位于水第二集流管（8）内部，将水扁管（11）分割成四个流程。

5.根据权利要求1所述的一种用于循环式空气源热泵热水机的微通道冷凝器，其特征在于，水分流管（13）连接于水扁管（11）与水第一集流管（7）或水第二集流管（8）之间，将集管中的水分流至每根水扁管中。

6.根据权利要求1所述的一种用于循环式空气源热泵热水机的微通道冷凝器，其特征在于，所述制冷剂第二集流管（2）上分别连接有冷水进口管（9）和热水出口管（10）。

7.根据权利要求1所述的一种用于循环式空气源热泵热水机的微通道冷凝器，其特征在于，所述制冷剂微通道扁管（5）横截面呈矩形，包含多个微型通道，每根扁管厚度为1.4mm~2mm，宽度为12mm~36mm。

8.根据权利要求7所述的一种用于循环式空气源热泵热水机的微通道冷凝器，其特征在于，所述制冷剂微通道扁管（5）间距设置，每根间距均为5~10mm；每个微型通道水力直径为0.5mm~1.2mm。

9.根据权利要求1所述的一种用于循环式空气源热泵热水机的微通道冷凝器，其特征在于，所述环形缝隙通道的尺寸为1mm~2mm。

10.根据权利要求1所述的一种用于循环式空气源热泵热水机的微通道冷凝器，其特征在于，所述的制冷剂第一集流管、制冷剂第二集流管、制冷剂进气管、制冷剂出液管、制冷剂微通道扁管；水第一集流管、水第二集流管、水扁管、水分流管及端盖材料均为铝合金制成 。

11.根据权利要求2所述的一种用于循环式空气源热泵热水机的微通道冷凝器，其特征在于，所述的制冷剂隔板为铝合金制成 。

12.根据权利要求6所述的一种用于循环式空气源热泵热水机的微通道冷凝器，其特征在于，所述冷水进口管和热水出口管均为铝合金制成 。

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