TWM468663U - 具微通道之熱交換器 - Google Patents

Description

具微通道之熱交換器

本創作係一種熱交換器，特別是一種具有微通道之熱交換器。

在經濟成長的帶動下，台灣的電力需求量不斷提昇，但由於環保意識提高，電源開發遲緩，電力供應無法與經濟發展同步成長。其中，由於國內產業型態改變使得冷氣用電高度成長，以致尖離峰負載差距拉大。。且基於夏季能源供應日趨吃緊，而冷凍空調用電又佔夏季總用電量35%以上等因素之考量。為求省電節能之目的，提升冷凍空調機組之能源效率比值(EER，Energy Efficiency Ratio)為首要努力之方向。

冷凍空調機組中有一熱交換器，用以調節溫度，使人感到涼爽與舒適。然，現今熱交換器多為盤管式設計，一冷媒銅管呈迂迴Z型線路並配合散熱片加強散熱。雖然該習知的冷凍空調機組之熱交換器，可達到降低室內溫度的要求，但其能源效率比值(EER，Energy Efficiency Ratio)不甚理想，熱交換器作功所消耗的冷媒量較大，除了浪費能源之外，長時間運作下來所耗費的電費，也常成為使用者在享受舒適後所應付出的痛苦代價。且冷凍空調機組必須安裝在固定的地方，對整個空間作空調，但熱交換器之重量重，使得維修人不易維修或搬移。

有鑑於此，本創作係針對上述習知技術之缺失，提出一種具微通道之熱交換器，藉以克服上述之問題。因此，本創作之目的係提昇熱交換器之能源效率比值(EER，Energy Efficiency Ratio)，進而有效降低冷媒之使用量，並使得熱交換器之結構輕量化。

為達以上之目的，本創作提出一種具微通道之熱交換器，具有一冷媒入口及一冷媒出口以供冷媒輸入與輸出，具微通道之熱交換器包括兩個冷媒主管、複數個冷媒支管與複數個散熱片。此外，每一個冷媒主管之內管通道間隔設置有至少一阻隔片，冷媒主管間形成一容置空間。所有的冷媒支管間隔設置於容置空間，且每一個冷媒支管之兩端分別焊接於該些冷媒主管，另外每一個冷媒支管之內管皆具有複數個微通道，且每一冷媒支管之微通道數量為冷媒支管截面寬度數值的60~120%。散熱片則設置於冷媒支管之間隔，冷媒支管厚度為散熱片高度的16~26%。其中，藉由阻隔片與微通道之設計，形成一降低冷媒使用量之管路，並可進一步提升散熱效能及能源效率比值(EER，Energy Efficiency Ratio)。

其中，冷媒支管與冷媒主管係以全鋁焊接方式接合。而且冷媒支管截面寬度數值之單位為毫米，微通道數量則以整數計。

為因應不同之需求，本創作更提出兩種具微通道之熱交換器應用於冷氣室外機、窗型冷氣或除溼機，其為串聯式具微通道之熱交換器及並聯式具微通道之熱交換器。串聯式具微通道之熱交換器包含如上所述之兩個熱具微通道之熱交換器及一個連通管，並聯式具微通道之熱交換器則包含如上所述之兩個具微通道之熱交換器、一個進口連通管以及一個出口連通管。

串聯式具微通道之熱交換器藉由連通管連通一具微通道之熱交換器之冷媒出口與另一具微通道之熱交換器之冷媒入口；而並聯式具微通道之熱交換器則是以進口連通管連通該些具微通道之熱交換器之冷媒進入口，出口連通管則連通該些具微通道之熱交換器之冷媒出口。

其中，串聯式具微通道之熱交換器及並聯式具微通道之熱交換器之一具微通道之熱交換器之散熱片的間距介於1.0~1.6毫米，另一具微通道之熱交換器之散熱片的間距介於1.2~1.8毫米。此外，該一具微通道之熱交換器之散熱片的間距小於另一該具微通道之熱交換器之散熱片的間距。

本創作的功效在於，透過冷媒主管內部通道之阻隔片與冷媒支管之微通道設計，可以有效降低冷媒之使用量，同時配合散熱片的使用，可大幅增加熱交換器之迴路結構的散熱效果，進而提升能源效率比值(EER，Energy Efficiency Ratio)達15~25%，整體效果使得產品的厚度更為薄型化，可以節省約30%的使用空間，重量減輕約20%。

以下，有關本創作的特徵、實作與功效，茲配合圖式做最佳實施例。

1‧‧‧具微通道之熱交換器

2‧‧‧串聯式具微通道之熱交換器

3‧‧‧並聯式具微通道之熱交換器

11‧‧‧第一冷媒主管

12‧‧‧第二冷媒主管

13‧‧‧冷媒支管

14‧‧‧散熱片

21‧‧‧第一具微通道之熱交換器

22‧‧‧第二具微通道之熱交換器

23‧‧‧連通管

31‧‧‧第三具微通道之熱交換器

32‧‧‧第四具微通道之熱交換器

33‧‧‧進口連通管

34‧‧‧出口連通管

110‧‧‧阻隔片

111、211、221、311、321‧‧‧冷媒入口

121、212、222、312、322‧‧‧冷媒出口

131‧‧‧微通道

a‧‧‧冷媒支管厚度

b‧‧‧散熱片高度

c‧‧‧冷媒支管截面寬度

第1圖為本創作第一實施例所揭露之具微通道之熱交換器的立體圖。

第2圖為本創作第一實施例所揭露之具微通道之熱交換器的局部平面圖。

第3圖為本創作第一實施例所揭露冷媒支管之內管截面圖。

第4圖為本創作第二實施例所揭露之串聯式具微通道之熱交換器的立體圖。

第5圖為本創作第三實施例所揭露之並聯式具微通道之熱交換器的立體圖。

請分別參照第1圖與第2圖，其係分別為本創作第一實施例所揭露之具微通道之熱交換器的立體圖與本創作第一實施例所揭露之具微通道之熱交換器的局部平面圖。本創作第一實施例之具微通道之熱交換器1具有一冷媒入口111及一冷媒出口121以供冷媒輸入與輸出，具微通道之熱交換器1包括一第一冷媒主管11、一第二冷媒主管12、複數個冷媒支管13與複數個散熱片14。此外，每一個冷媒主管11、12之內管通道間隔設置至少一阻隔片110，兩個冷媒主管11、12間形成一容置空間。所有的冷媒支管13間隔設置於容置空間中，且每一個冷媒支管13之兩端分別焊接於第一冷媒主管11與第二冷媒主管12上，每一個冷媒支管13之內管具有複數個微通道131(微通道繪製於第3圖)，散熱片14則分別對應排列設置於該些冷媒支管13之間隔。其中，藉由阻隔片110與微通道131之設計，形成一降低冷媒使用量之管路，可進一步提升散熱效能及能源效率比值(EER，Energy Efficiency Ratio)。

本創作之具微通道之熱交換器1適用於家電用產品，舉例可配置於冷氣室外機、窗型冷氣、除溼機或冰箱等家電產品，在該些產品運轉時進行散熱，俾降低壓縮機之運轉負載，同時更具備節能省電與綠能提升之功效。

具體而言，本創作之具微通道之熱交換器1用以提昇冷媒流動之效率，其目的在於增加散熱面積與降低冷媒之使用量，進而增加散熱功效。冷媒藉由冷媒入口111進入第一冷媒主管11，在阻隔片110的阻隔 下，冷媒經由冷媒支管13以類似S形的流動方向流至第二冷媒主管12之冷媒出口121。進一步言之，本創作第一實施例以第一冷媒主管11與第二冷媒主管12各有一個阻隔片110為例，當然在本創作之精神下，每一個冷媒主管11、12所具有的阻隔片110可以更多，惟其設置數量需搭配實際產品所需散熱效果而定。另外，補充說明，本創作以冷媒入口111與冷媒出口121分別在第一冷媒主管11與第二冷媒主管12為例，當然也可以冷媒入口111與冷媒出口121同在第一冷媒主管11或第二冷媒主管12之一側。

此外，本創作之冷媒主管11、12與冷媒支管13之材質為鋁，且冷媒主管11、12與冷媒支管13之接合方式即為業界所述之全鋁焊接，鋁的特性在於材料成本波動低，因而能有效控制生產成本。本創作具微通道之熱交換器1在每一個冷媒支管13之間，更設有散熱片14以進一步提升散熱效率，而且每一個冷媒支管厚度a為散熱片高度b的16~26%。

再者，請接續參照第3圖，其係為本創作第一實施例所揭露冷媒支管之內管截面圖。要言之，本創作之特點在於每一個冷媒支管13之內管皆具有複數個微通道131，微通道131的設置使得冷媒流經冷媒支管13內管時，可分流至每一微通道131，散熱面積得以增加同時可減少冷媒之使用量，最終冷媒得以進行快速的熱交換，進而提升散熱效率。重要的是，每一冷媒支管13之微通道131數量為冷媒支管截面寬度c數值的60~120%，其中冷媒支管截面寬度c的數值單位為毫米，也就是說若冷媒支管截面寬度c的值為10毫米，微通道131的數量就在6~12之間，當然若在計算時有小數點的部分，則取其整數值為主。

請繼續參照第4圖，其係為本創作第二實施例所揭露之串聯 式具微通道之熱交換器的立體圖。基本上，串聯式具微通道之熱交換器2包含一個第一具微通道之熱交換器21、一個第二具微通道之熱交換器22與一個連通管23。值得注意的是，第一具微通道之熱交換器21與第二具微通道之熱交換器22皆與第一實施例所揭露之具微通道之熱交換器1相同。連通管23連通第一具微通道之熱交換器21之冷媒出口212與第二具微通道之熱交換器22之冷媒入口221，使得冷媒得以由第一具微通道之熱交換器21之冷媒入口211流入，並由第一具微通道之熱交換器21之冷媒出口212流入第二熱具微通道之熱交換器22之冷媒入口221，最終由第二具微通道之熱交換器22之冷媒出口222流出。要言之，串聯式具微通道之熱交換器2可依實際狀況調配所需具微通道之熱交換器之數量，並不以兩個為限，藉由多個具微通道之熱交換器之串聯，可強化散熱功效。

其中，鄰近冷氣室外機、窗型冷氣、除溼機或冰箱的第一具微通道之熱交換器21之散熱片間距介於1.0~1.6毫米，而遠離冷氣室外機、窗型冷氣、除溼機或冰箱的第二熱微通道之熱交換器22之散熱片間距介於1.2~1.8毫米，且第一具微通道之熱交換器21之散熱片間距小於第二具微通道之熱交換器22之散熱片間距。也就是說，在設計上第一具微通道之熱交換器21之散熱片間距不僅要介於1.0~1.6毫米，更要滿足小於第二具微通道之熱交換器22之散熱片間距的條件，舉例而言若第一具微通道之熱交換器21之散熱片間距設定為1.5毫米、另一散熱片間距設定為1.3毫米，雖然皆符合第一具微通道之熱交換器21之散熱片間距介於1.0~1.6毫米與第二具微通道之熱交換器22散熱片間距介於1.2~1.8毫米的條件，但卻無法滿足第一具微通道之熱交換器21散熱片間距小於第二具微通道之熱交換器 22散熱片間距的條件，因此就需要重新設定散熱片的間距。反觀，若第一具微通道之熱交換器21散熱片間距設定為1.5毫米、第二具微通道之熱交換器22散熱片間距設定為1.6毫米，不僅符合第一具微通道之熱交換器21散熱片間距介於1.0~1.6毫米與第二具微通道之熱交換器22散熱片間距介於1.2~1.8毫米的條件，且滿足第一具微通道之熱交換器21散熱片間距小於第二具微通道之熱交換器22散熱片間距的條件，這樣的設計就達到本創作的精神。

請繼續參照第5圖，其係為本創作第三實施例所揭露之並聯式具微通道之熱交換器的立體圖。基本上，並聯式具微通道之熱交換器3包含一個第三具微通道之熱交換器31、一個第四具微通道之熱交換器32、一個進口連通管33及一個出口連通管34。值得注意的是，第三具微通道之熱交換器31與第四具微通道之熱交換器32皆與第一實施例所揭露之具微通道之熱交換器1相同。進口連通管33連通第三具微通道之熱交換器31之冷媒入口311與第四熱具微通道之熱交換器32之冷媒入口321，且出口連通管34連通第三具微通道之熱交換器31之冷媒出口312與第四具微通道之熱交換器32之冷媒出口322，使得冷媒得以分流至第三具微通道之熱交換器31之冷媒入口311與第四具微通道之熱交換器32之冷媒入口321，並由第三具微通道之熱交換器31之冷媒出口312與第四具微通道之熱交換器32之冷媒出口322合流而出。要言之，並聯式具微通道之熱交換器3可依實際狀況調配所需具微通道之熱交換器之數量，並不以兩個為限，藉由多個具微通道之熱交換器之並聯，可強化散熱功效。

同樣的，串聯式具微通道之熱交換器的散熱片間距的條件適 用於此並聯式具微通道之熱交換器3，也就是說鄰近冷氣室外機、窗型冷氣、除溼機或冰箱的第三具微通道之熱交換器31之散熱片間距介於1.0~1.6毫米，而遠離冷氣室外機、窗型冷氣、除溼機或冰箱的第四具微通道之熱交換器32之散熱片間距介於1.2~1.8毫米，且第三具微通道之熱交換器31之散熱片間距小於第四具微通道之熱交換器32之散熱片間距。

本創作之功效在於藉由冷媒主管內部通道阻隔片與冷媒支管微通道之設計，以形成一冷媒迂迴流動之管路，因而使用較少量的冷媒仍具有一樣甚至較高的散熱效能，從而有效降低冷媒之使用量。同時搭配散熱片的使用，更可再次提升整體結構的散熱效能。本創作可應用於冷氣室外機、窗型冷氣、除溼機或冰箱等家電產品，其中使用熱傳性良好的鋁製冷媒主管及冷媒支管，更可再一次強化了本創作熱交換器之迴路結構之散熱效能及達到結構輕量化之目的。

綜上所述，本創作具微通道之熱交換器，不僅具產品結構強度高與產品輕量化之特性，更能有效提升能源效率比(EER，Energy Efficiency Ratio)達15~25%。此外，本創作之冷媒在管路的滯留時間也較習知技術更短，通路阻抗也更低，冷媒的使用量也僅為習知技術的85%或更低，整體效果使得產品的厚度更為薄型化，可以節省約30%的使用空間，重量減輕約20%。

雖然本創作之實施例揭露如上所述，然並非用以限定本創作，任何熟習相關技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，舉凡依本創作申請範圍所述之形狀、構造、特徵及數量當可做些許之變更，因此本創作之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧具微通道之熱交換器

11‧‧‧第一冷媒主管

12‧‧‧第二冷媒主管

13‧‧‧冷媒支管

14‧‧‧散熱片

110‧‧‧阻隔片

111‧‧‧冷媒入口

121‧‧‧冷媒出口

Claims (10)

1. 一種具微通道之熱交換器，具有一冷媒入口及一冷媒出口以供冷媒輸入與輸出，該具微通道之熱交換器包括：二冷媒主管，該些冷媒主管間形成一容置空間；複數個冷媒支管，該些冷媒支管間隔設置於該容置空間，該些冷媒支管之兩端分別與該些冷媒主管連接，每一該些冷媒支管之內管具有複數個微通道，每一該些冷媒支管之該些微通道數量為該些冷媒支管截面寬度數值的60~120%；以及複數個散熱片，該些散熱片分別對應設置於該些冷媒支管之間隔，該些冷媒支管厚度為該些散熱片高度的16~26%。
2. 如請求項第1項所述之具微通道之熱交換器，其中每一該些冷媒主管之內管通道間隔設置至少一阻隔片。
3. 如請求項第1項所述之具微通道之熱交換器，其中該些冷媒支管與該些冷媒主管係以全鋁焊接方式接合。
4. 如請求項第1項所述之具微通道之熱交換器，其中該些冷媒支管截面寬度數值之單位為毫米，且該些微通道數量以整數計。
5. 一種串聯式具微通道之熱交換器，包含如請求項第1項之二該具微通道之熱交換器及一連通管，該連通管連通該具微通道之熱交換器之冷媒出口與另一該具微通道之熱交換器之冷媒入口。
6. 如請求項第5項所述之串聯式具微通道之熱交換器，其中該具微通道之熱交換器之該些散熱片之間距介於1.0~1.6毫米，另一該具微通道之熱交換器之該些散熱片之間距介於1.2~1.8毫米。
7. 如請求項第6項所述之串聯式具微通道之熱交換器，其中該具微通道之熱交換器之該些散熱片之間距小於另一該具微通道之熱交換器之該些 散熱片之間距。
8. 一種並聯式具微通道之熱交換器，包含如請求項第1項之二該具微通道之熱交換器、一進口連通管及一出口連通管，該進口連通管連通該些具微通道之熱交換器之該些冷媒入口，該出口連通管連通該些具微通道之熱交換器之該些冷媒出口。
9. 如請求項第8項所述之並聯式具微通道之熱交換器，其中該具微通道之熱交換器之該些散熱片之間距介於1.0~1.6毫米，另一該具微通道之熱交換器之該些散熱片之間距介於1.2~1.8毫米。
10. 如請求項第9項所述之並聯式具微通道之熱交換器，其中該具微通道之熱交換器之該些散熱片之間距小於另一該具微通道之熱交換器之該些散熱片之間距。