换热组件及换热系统的制作方法

文档序号:14935033发布日期:2018-07-13 19:07阅读:139来源:国知局

本申请涉及热交换领域,尤其涉及换热组件及换热系统。



背景技术:

换热系统(比如空调)的高压侧多采用换热器和风机配合实现强制对流散热,将换热系统中的气态冷媒冷却为液态冷媒。但是,在恶劣的高温工况下,空气与换热器中冷媒的温差减小,系统的冷凝温度增大、性能降低。



技术实现要素:

本申请提供一种换热组件及换热系统,其可通过提供液体至换热芯体的表面来提高系统性能。

根据本申请的第一方面,提供一种换热组件。所述换热组件包括换热器以及散液装置;所述换热器包括至少一个换热芯体,所述换热芯体包括集流管、连接在集流管上的多个换热管,所述多个换热管沿所述集流管的轴向排列;

所述散液装置包括设置于所述换热器顶部的散液盘,所述散液盘设置有用以将所述散液盘中的液体流向所述换热芯体侧面的出液口,所述出液口沿所述换热管的长度方向设置。

可选的,所述出液口包括沿所述换热管的长度方向排列的多个流液孔;或,

所述出液口包括沿所述换热管的长度方向开设的流液槽。

可选的,所述出液口的高度不低于换热芯体上最上端的换热管的高度。

可选的,所述换热器包括相互连通的第一换热芯体和第二换热芯体两个换热芯体,所述第一换热芯体和第二换热芯体相对设置。

可选的,所述第二换热芯体的换热管包括第一流通部、第二流通部以及连接所述第一流通部和第二流通部的折弯部,所述第一流通部与所述第二流通部平行设置。

可选的,所述第一换热芯体和第二换热芯体中相互邻近的集流管之间设置有连接所述第一换热芯体和第二换热芯体的连接部;所述第二换热芯体中远离所述第一换热芯体的集流管上设置有第一外接口,所述第一换热芯体的两集流管之一上设置有第二外接口。

可选的,所述第二换热芯体所包括换热管的个数多于所述第一换热芯体所包括换热管的个数,且所述第二外接口为介质入口,所述第一外接口为介质出口。

可选的,所述换热器包括一个换热芯体,所述换热芯体两侧中的至少一侧设有所述出液口,所述出液口的高度不低于换热芯体上最上端的换热管的高度。

可选的,相邻的换热管之间设置有换热翅片,所述换热翅片的个数为两个或两个以上;

自所述换热芯体的顶部至底部,所述两个或两个以上的换热翅片的宽度依次增加。

可选的,所述换热芯体包括平行设置的两个集流管,所述集流管的轴向与所述换热管的长度方向垂直。

可选的,所述换热管为扁管,所述集流管上设置有用于连接所述扁管的插槽。

可选的,所述插槽的长度方向与所述集流管的轴向垂直,所述扁管的宽度方向与所述集流管的轴向垂直。

可选的,沿所述插槽的长度方向,所述插槽包括相对第一端和第二端;其中所述第二端相对于第一端远离所述换热芯体的顶部,且所述第二端相对于第一端远离所述换热芯体的所述侧面。

可选的,所述散液装置还包括设置于所述换热器底部的集液盘、位于所述集液盘的抽液泵、以及连接抽液泵与散液盘的连接管。

可选的,所述集液盘上凹陷设有用以与所述抽液泵配合的凹槽。

可选的,所述换热器还包括导液件,所述导液件设置于所述出液口的下方,并且所述导液件的一部分嵌入所述换热芯体。

可选的,所述换热管为扁管;所述导液件包括多个安装部以及多个导液片,所述安装部上设置有与所述扁管配合的扁管槽。

根据本申请的第二方面,提供一种换热系统。所述换热系统包括如前面所述的换热组件。

本申请技术方案的换热组件及换热系统中,散液盘上的液体可沿换热芯体侧面自上而下流出,依次与换热芯体的各换热管接触,实现对换热芯体内介质温度的调节,提高系统的性能。

附图说明

图1是本申请一示例性实施例换热组件的结构示意图;

图2是可应用在图1换热组件中的一种换热器实施例的结构示意图;

图3与图4是换热组件的两种变更例的结构示意图;

图5与图6是换热组件的另一实施例的结构示意图;

图7至图9是换热组件中换热器的一种变更例的结构示意图;

图10至图13是具有导液件的换热组件的结构示意图;

图14至图15是换热组件又一实施例的结构示意图;

图16是换热芯体的一个变更实施例的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解,本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制,而是表示存在至少一个;类似的,“多个”表示两个及两个以上的数量。除非另行指出,“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明,而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同,并不排除其他元件或者物件。

下面结合附图,对本申请示例型实施例进行详细说明。在不冲突的情况下,下述的实施例及实施方式中的特征可以相互补充或相互组合。

图1是本申请一示例性实施例换热组件的结构示意图。图2是可应用在图1换热组件中的一种换热器实施例的结构示意图。如图1与图2所示,换热组件100包括由一个或多个换热芯体10组成的换热器,以及用于提供低温液体(比如,水)至换热芯体10表面、以改善换热效率的散液装置。

在如图实施例中,换热芯体10有两个:间隔设置的第一换热芯体101与第二换热芯体102,它们沿空气流动方向(图中箭头所示的风向)排列。空气在流动过程中,先后与第一换热芯体101与第二换热芯体102接触并发生热交换。

每一换热芯体10通常包括集流管与插接在集流管上的多个换热管,所述多个换热管沿集流管的轴向(即集流管的长度方向)排列。相邻的换热管之间通常可设置换热翅片。在图2所示实施例中,第一换热芯体101包括平行且间隔设置的两集流管50与沿集流管50长度方向排列的多个换热管11。每一换热管11呈直线型,一端插接在一个集流管50上,另一端插接在另一集流管50上。两个集流管50的内腔通过换热管11的内腔连通。相邻换热管11之间均设置有波浪形的换热翅片12,以增大热交换面积。

第二换热芯体102包括紧邻设置的两个集流管50。对应的,其换热管11不为直线型,包括三段:设置在换热管11两端、直接连接集流管50的第一流通部111与第二流通部(在图中其被第一流通部111遮盖),以及连接第一流通部111与第二流通部的折弯部113。其中,第一流通部111与第二流通部均呈平板状,且平行设置;折弯部113呈翻折弯曲状。相邻换热管11之间均设置有波浪形的换热翅片12,以增大热交换面积。

第一换热芯体101和第二换热芯体102中相互邻近的集流管50之间可以设置连接第一换热芯体101和第二换热芯体102的连接部55(或称连接管55)。第二换热芯体102中远离第一换热芯体101的集流管50上设置有第一外接口51,第一换热芯体101的两集流管50之一上设置有第二外接口52。第一外接口51与第二外接口52中的一个可作为介质入口,另一个可作为介质出口。在工作过程中,通过第一、二外接口51、52与连接部55,介质可顺次在第一换热芯体101和第二换热芯体102中传输。

为进一步改善换热组件,可使第二换热芯体102所包含的换热管11个数多于第一换热芯体101所包含的换热管11个数,并且将第二外接口52作为介质入口,第一外接口51作为介质出口。

散液装置包括设置于换热器顶部的散液盘21,如图1。散液盘21上设置有用以将散液盘21中的液体流向换热芯体10侧面的出液口2111。出液口2111可以是沿换热管11长度方向设置的多个流液孔,也可以是沿换热管11长度方向开设的流液槽。本说明书及权利要求书中,“换热管的长度方向”对应的是换热管内冷媒的流动方向或与该流动方向相反的方向。“换热管的宽度方向”与“换热管的长度方向”垂直。

由于重力的作用,散液盘21内的低温(相对换热管11的温度而言)液体可通过作为出液口2111的流液孔或流液槽流向换热芯体10的表面。通过与换热翅片12与换热管11的接触,所述液体可实现降低换热芯体10温度的作用。

出液口2111可邻近换热芯体10的上端设置。假如出液口2111设置得太靠下的话,自出液口2111流出的液体将不能直接接触、冷却上端处的换热管11及其内的介质。优选的,出液口2111的高度不低于最上端的换热管11的高度。

散液盘21可包括底部211以及连接在底部211前后两端的两个台阶部213。两台阶部213高于底部211,并与底部211共同形成一用于容纳液体的凹坑。台阶部213的下部轮廓与换热芯体10的上端相配,使得台阶部213可很好地配接在换热芯体10的上方。对应的,出液口2111优选设置在底部211与台阶部213的交汇处,以使出液口2111紧贴换热芯体10的表面。图中实施例中,一个出液口2111紧贴第一换热芯体101的内侧面101a,另一出液口2111紧贴第二换热芯体102的内侧面102a。

除散液盘21外,散液装置还可包括设置于换热器底部的集液盘22、位于集液盘22处的抽液泵23,以及连接抽液泵23与散液盘21的连接管24。汇聚在集液盘22内的液体可通过抽液泵23、连接管24回收至集液盘22内,从而形成一个可循环液体回路,既节约了液体使用量,也防止了集液盘22内液体的溢出风险。

进一步地,集液盘22上可凹陷形成一用以与抽液泵23配合的凹槽221。

换热组件100还可设置补液系统。如图3所示,所述补液系统可包括液位传感器73、补给泵74、供液箱76以及控制器72。液位传感器73设置在集液盘22内,用于探测集液盘22的液面高度。补给泵74通过管道与供液箱76与集液盘22相连,启动补给泵74可将供液箱76内的液体输送至集液盘22。控制器72可通过导线a、b、c与补给泵74、液位传感器73以及抽液泵23等电性连接。

在换热系统运行中,当液位传感器73检测到的液面高度低于某一预设值时,控制器72启动补给泵74,补充液体至集液盘22内;或者,控制器72关闭抽液泵23,使其不再自集液盘22抽取液体至散液盘21。当液位传感器73检测到的液面高度大于某一预设值时,控制器72关闭补给泵74,使其停止工作。

除用于收集来自换热芯体10处的液体外,集液盘22也可被用来收集来自其它部件的液体,最好是同种液体。比如,来自蒸发器处的液体就可通过导管75汇聚于集液盘22。

在有些工况下,在换热系统启动之初,作为冷凝器的换热芯体10的温度可能会比集液盘22内的液体的温度低。此时如果启动散液流程,会给系统带来不稳定性。为避免这些负面影响,可在换热芯体10与集液盘22上设置温度传感器,采集换热芯体10表面的温度Tc以及集液盘22内液体的温度Tw。如图4所示,补液系统可包括液位传感器73、补给泵74、供液箱76以及控制器72。液位传感器73设置在集液盘22内,用于探测集液盘22的液面高度。补给泵74通过管道与供液箱76与集液盘22相连,启动补给泵74可将供液箱76内的液体输送至集液盘22。控制器72可通过导线a、c与补给泵74、抽液泵23电性连接,控制它们的启动与关闭。控制器72可通过导线b’与集液盘22上的温度传感器、液位传感器73电性连接,以获得集液盘22内液体的温度Tw以及集液盘22的液面高度。控制器72可通过导线d与换热芯体10上的温度传感器电性连接,以获得换热芯体10表面的温度Tc。

需启动散液及补液流程时,控制器72可先获取当前换热芯体10表面的温度Tc与集液盘22内液体的温度Tw,并判断两者的大小。当Tc-Tw<0(Tc小于Tw)时,控制器72关闭抽液泵23与补给泵74或者禁止抽液泵23与补给泵74的开启。

当Tc不小于Tw,同时液位传感器73检测到的液面高度低于某一预设值时,控制器72启动补给泵74,补充液体至集液盘22内;或者,控制器72关闭抽液泵23,使其不再自集液盘22抽取液体至散液盘21。当液位传感器73检测到的液面高度大于某一预设值时,控制器72关闭补给泵74,使其停止工作。

为进一步提高液体对换热芯体10的冷却效果,可优化换热翅片12的结构。如图5与图6所示,散液盘21的一个出液口2111设置在邻近第一换热芯体101内侧面101a的上端处,自该出液口2111流出的液体会沿该内侧面101a自上而下滑落或滴落;散液盘21的另一个出液口2111设置在邻近第二换热芯体102内侧面102a的上端处,自该出液口2111流出的液体会沿该内侧面102a自上而下滑落或滴落。

每一换热芯体10(第一换热芯体101或第二换热芯体102)自上而下设置有多个换热翅片12。换热翅片12所在的位置越靠下,其自内侧面101a或102a向外凸出的程度越明显。将该凸出的方向定义为换热翅片12的宽度方向,向外凸出的程度越明显可视为换热翅片12的宽度越大。上述结构可简单表述为,沿自上而下的方向,换热芯体10的宽度逐渐增大。

上述设置使得,自上方换热管11与换热翅片12处滑落或滴落的液体几乎必然会到达其下方处的换热管11与换热翅片12上,有效提高液体与换热芯体10的接触时间与接触面积,强化液体对换热芯体10的温度调节作用。

继续参照图5与图6,两个换热芯体10上的换热管11可均呈直线型。每一换热芯体10上,设置于换热管11两端的两个集流管50平行设置。并且,集流管50的轴向(长度方向)可与换热管11的轴向(长度方向)相垂直。

其中,换热管11可以是扁管,比如微通道扁管。业内常用的扁管通常内部设有多个供液体流动的通道。相邻的通道彼此隔离。多个通道排成一列,共同影响扁管的宽度。扁管整体通常呈扁平状,其长度通常远大于宽度,宽度又明显大于其厚度。这里所说的扁管并不局限于此种类型,也可以是其它形态。比如,相邻的通道可不完全隔离。又比如,所有的通道可以排成两列,只要其宽度仍明显大于厚度即可。

集流管50上可设置供所述扁管插接的插槽。所述插槽的长度方向(对应于换热管的宽度方向)可与集流管50的轴向垂直,所述扁管的宽度方向可与集流管50的轴向垂直。

不仅如此,也可通过优化换热管11的设置来改善液体对换热芯体10的温度调节作用。如图7至图9所示,换热管11为扁管,对应的,集流管50上设置有供所述扁管插接的插槽54。沿插槽54的长度方向(对应于换热管的宽度方向),插槽54包括相对的第一端54a和第二端54b,其中,第一端54a位于换热芯体10的内侧(第一端54a是靠近内侧面101a、102a的一端),第二端54b位于换热芯体10的外侧(第二端54b是靠近外侧面101b、102b的一端),并且第二端54b比第一端54a更远离换热芯体10的顶端。这使得换热管11在插入插槽54后,由内(内侧面101a、102a)向外(外侧面101b、102b)其高度逐步降低。

液体沿第一换热芯体101的内侧面101a与第二换热芯体102的内侧面102a自上而下滑动。由于换热管11的上述倾斜设置,使得内侧面101a、102a处的液体在接触换热管11的内侧(换热管11靠近内侧面101a、102a的部分)后可被很好地导引至换热管11的中部区域以及外侧(换热管11远离内侧面101a、102a的部分)。这可明显提高液体与换热芯体10的接触时间与接触面积,强化液体对换热芯体10的温度调节作用。

进一步地,换热器上还可设置单独的导液件30将换热芯体10表面的液体导引至换热芯体10内部,如图10至图13所示。导液件30设置在出液口2111(参照图1)的下方,并且导液件30的部分嵌入换热芯体10。

导液件30可由一板状金属片剪切、弯折而成,包括多个安装部31以及多个导液片32。所述多个安装部31与所述多个导液片32连接在一长条形的基部35上。基部35将多个安装部31、导液片32连接成一个整体,因而也可称为连接部35。

在同一导液件30上,安装部31与导液片32错位配置在基部35上。即,相邻的两个安装部31之间配置一导液片32。相邻安装部31之间形成有空隙,该空隙是在裁剪弯折原本处于该空隙处的金属片以制备该相邻安装部31之间的导液片32时所顺带形成的。安装部31与基部35位于或大体位于同一平面内,导液片32不在该平面内。不仅如此,相邻导液片32可相对该平面错位配置,比如,假如一个导液片32位于该平面的一侧时,则其相邻的导液片32则优选位于其另一侧,这有利于改善温度调节的均匀性。

安装部31上设置有与作为换热管11的扁管相配合的扁管槽311,换热管11的侧边可插接在扁管槽311内,藉此可将导液件30安装固定在换热芯体10。

装配时,保持基部35的长度方向与换热管11的长度方向垂直,将导液件30自内侧面101a、102a嵌入第一、二换热芯体101、102。通过扁管槽311与换热管11的配接,可将导液件30安装在多个换热管11上。装配完成后,基部35以及导液片32的内侧部分(导液片32靠近基部35的部分)仍保留在换热芯体10的内侧面101a、102a一侧,并比换热管11与换热翅片12更靠内(相对第一、二换热芯体101、102之间的空隙G而言),即,基部35以及导液片32的内侧部分自内侧面101a、102a突出的程度更甚于换热管11与换热翅片12突出的程度,如图11所示;安装部31与导液片32的外侧部分(导液片32远离基部35的部分)则深入换热管11与换热翅片12的内部。这有利于将来自内侧面101a、102a处的液体导引至换热管11与换热翅片12的内部,改善液体对换热芯体10的温度调节作用。说明一点,上述结构中,不仅导液片32,插入换热管11以及换热翅片12的安装部31也有导液作用。导液片32上的导液面320既可与水平面(换热管11的长度方向)平行,也可与水平面有个夹角,大小范围是0度到90度(含)。

在前面实施例中,包含散液盘21的散液装置设置在多个换热芯体10的上方并同时为它们提供液体,在其它实施例中,其也可仅为一个换热芯体10提供液体及温度调节功能。如图14与图15所示,换热器仅包括一个换热芯体10。换热芯体10的上方设置有散热盘21。散热盘21两侧开设的出液口2111可提供液体给换热芯体10的侧面10a、10b,进而为换热芯体10提供温度调节功能。

说明一点,以上各实施例中的不同组件可任意组合,只要它们不相互冲突或者经简单的适应性变更后不相互冲突即可。比如,图5与图6中的换热翅片12、图7至图9中的换热管11以及图10至图13的导液件30就可两两组合或全部组合在一起使用,共同加强液体与换热芯体10的接触时间与接触面积。不仅如此,上述用于改善液体与换热芯体接触的各结构,既可配合如图1所示的散液装置使用,也可应用在其它形式的散液装置上,其均可起到类似的作用。

在前面各实施例中,每一换热芯体10均包括至少两个集流管50。在其它实施例中,一个换热芯体10可只包括一个集流管50,如图16所示。换热芯体10包括一个集流管50与插接在集流管50上的多个换热管11,所述多个换热管11沿集流管50的轴向排列。集流管50被分隔为独立的两个腔:发射腔56与收集腔58。换热管11包括三部分:大体水平的第一流通部111与第二流通部112,以及连接第一、二流通部111、112的折弯部113。第一流通部111插接在发射腔56上,第二流通部112插接在收集腔58上。折弯部113可抵靠在一竖直放置的支承板80上。

介质可顺次在发射腔56、第一流通部111、折弯部113、第二流通部112以及收集腔58之间传输。

将与前面实施例中类似的包含散热盘21的散液装置和/或导液件30等应用在该换热芯体10上时,同样可获得预期的效果。

本申请还提供一种换热系统。所述换热系统可包括前面任一实施例中的换热组件。所述换热系统可以是空调、冰箱冷柜、制冰机等。所述换热组件可作为冷凝器工作。

以上所述仅是本申请的较佳实施例而已,并非对本申请做任何形式上的限制,虽然本申请已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本申请,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本申请技术方案的范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本申请技术方案的内容,依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本申请技术方案的范围内。

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