一种换热器、空调室内机和空调器的制作方法

文档序号:14895092发布日期:2018-07-07 23:25阅读:164来源:国知局

本发明涉及换热器技术领域,具体涉及一种换热器、空调室内机和空调器。



背景技术:

热泵空调在冬季制热运行时,室外机内的换热器不可避免地会发生结霜的问题。在结霜后,为避免空调性能恶化,需要对室外机换热器进行除霜处理。目前,通常的除霜方式是将空调系统的四通阀换向,将空调转入制冷模式,实现除霜。除霜过程会中断正常的制热,此时室内机换热器不仅无法输入热量,甚至会吸收一部分室内的热量,导致室内温度降低。频繁的结霜、除霜过程会使室内温度的波动较大,冷热分布在空间上不均匀,带来不舒适的使用体验。

为了减少不舒适的除霜使用体验,可采用蓄热除霜技术,缩短空调除霜时间。但是,由于空调器中的换热器自身不具有蓄热功能,现有技术采用独立设置的蓄热装置串联或并联在空调系统管路中,形成蓄热循坏回路,以提高空调除霜效率。但是,独立设置的蓄热装置通常需要配合额外的切换阀门,而且,为形成蓄热循环回路还需增加更多种类的其它零配件及耗材,大大增加了空调器结构及控制方法的复杂性,提高了空调装配难度及装配成本,组装得到的装置还存在运行可靠性不佳的问题。



技术实现要素:

为了解决现有技术存在的上述问题,本发明提供了一种换热器、空调室内机和空调器,目的在于,提供结构简单、自身具有蓄热能力的换热器,以简化空调系统结构。

本发明所采用的技术方案为:

根据本发明的一个方面,提供了一种换热器,包括:

冷媒管路;

蓄热结构,所述蓄热结构独立于所述冷媒管路,并包括用于填充蓄热材料的封闭腔体,所述蓄热结构能够积蓄至少部分由所述冷媒管路放出的热量。

优选地,所述换热器还包括设置于所述冷媒管路外壁上的换热翅片,所述蓄热结构固定于所述换热翅片上。

优选地,所述蓄热结构为蓄热管,所述蓄热管为两端封闭的盘管、或两端封闭的直管、或环形管。

优选地,所述环形管包括:

第一管段,所述第一管段呈u形;

第二管段,所述第二管段的两个管端与所述第一管段的两个管端一一对应、并密封连接。

优选地,所述第一管段的外壁处设置有焊环,和/或,所述第二管段的外壁处设置有焊环;

所述第一管段的管端与其对应的所述第二管段的管端相互插接、并通过所述焊环焊接相连。

优选地,所述冷媒管路呈盘管状,多排所述冷媒管路平行间隔设置;

所述蓄热结构的数量为多个,多个所述蓄热结构间隔排列于相邻两排所述冷媒管路之间。

优选地,所述冷媒管路包括多个直管段和多个弯管段,所述直管段和所述弯管段交替设置,并依次首尾串联;

当所述蓄热结构为环形管,所述环形管包括直管段时,所述环形管的直管段与所述冷媒管路的直管段错开设置。

优选地,所述蓄热材料为相变蓄热材料,所述相变蓄热材料的相变温度为10-45℃。

根据本发明的另一方面,提供了一种空调室内机,包括所述的换热器。

根据本发明的再一方面,提供了一种空调器,包括所述的空调室内机。

本发明的有益效果在于:

通过设置蓄热结构,增加换热器的热惰性,使蓄热结构能够在换热器制热的状态下储存热量,在换热器制冷(即,除霜)运行时,向冷媒管路放热,提高冷媒管路内循环冷媒的温度,从而缩短空调除霜过程所需时间、以及除霜结束后再次切换成制热状态的启动时间,提高室内温度在时间和空间上的均匀性,改善用户的使用体验;具有蓄热结构的换热器结构形式简单,组装效率较高,组装成本较低。

附图说明

图1是本发明所述换热器的结构示意图;

图2是本发明所述蓄热结构的分解结构示意图;

图中:1、冷媒管路;2、蓄热结构;21、第一管段;22、第二管段;23、焊环;3、换热翅片。

具体实施方式

为进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图以及较佳实施例,对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。在下述说明中,一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

需要说明的是,在本发明的描述中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系,这仅仅是为了便于描述,而不是指示或暗示所述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发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外,还需要说明的是,在本发明的描述中,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。对于本领域技术人员而言,可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图1-图2,对本发明进行说明:

根据本发明的一个方面,提供了一种换热器,包括:

冷媒管路1;

蓄热结构2,所述蓄热结构2独立于所述冷媒管路1,并包括用于填充蓄热材料的封闭腔体,所述蓄热结构2能够积蓄至少部分由所述冷媒管路1放出的热量。

具体地,与冷媒管路1相互独立的蓄热结构2可以靠近冷媒管路1设置,以方便二者之间进行热量交换。蓄热结构2可以包括外壳,由外壳包围形成所述封闭腔体,该外壳可以由导热性能良好,同时具有一定的结构强度的材料制成,不仅能够将热量快速传导至封闭腔体内的蓄热材料中,而且能够满足蓄热结构2的安装及使用需要,保持蓄热结构2的稳定可靠。当冷媒管路1的温度高于蓄热结构2的温度时,冷媒管路1向蓄热结构2放热,蓄热结构2吸收热量并将吸收的热量储存起来;当冷媒管路1的温度低于蓄热结构2的温度时,蓄热结构2将储存的热量放出,加热冷媒管路1及其内的冷媒,温度较高的冷媒有利于缩短空调除霜过程所需时间、以及除霜结束后再次切换成制热状态的启动时间,避免室内温度在除霜时有较大程度地下降,从而有利于提高室内温度在时间和空间上的均匀性,改善用户的使用体验。具有蓄热结构2的换热器结构形式简单,自身具有良好的热惰性,无需多种阀门以及零部件组成蓄热循环回路,材料及组装成本较低,组装效率高,且装配过程不易出错,有利于提高具有蓄热能力的换热器的可靠性。

作为一种较佳的实施方式,所述封闭腔体内填充的蓄热材料为相变蓄热材料,相变蓄热材料具有更强的蓄热能力,所述相变蓄热材料的相变温度为10-45℃。相变蓄热材料的选择与换热器冷媒管路1的运行温度有关,其在制热和除霜过程分别用作储热和放热,即,优先选择相变温度为冷媒管路1的最高运行温度和最低运行温度之间的相变蓄热材料,当换热器在进行制热运行时,温度高于蓄热材料的相变温度,材料发生相变(例如由固态变为液态),吸收大量热量;当换热器进行制冷(除霜)运行时,冷媒管路1的温度低于材料的相变温度,材料发生相变(例如由液态变为固态),放出大量热量,用于加热冷媒管路1。

换热器优选为翅片管式换热器,即,作为一种较佳的实施方式,所述换热器还包括设置于所述冷媒管路1外壁上的换热翅片3,所述蓄热结构2固定于所述换热翅片3上。具体地,冷媒管路1通常为铜管结构,换热翅片3的数量通常为多个,多个换热翅片3平行地设置于冷媒管路1的外壁上,并与冷媒管路1相垂直;在换热翅片3上设置与所述蓄热结构2相适配的开孔或者开槽结构,使蓄热结构2能够插入相应的开孔或开槽结构中,并通过胀管工艺与换热翅片3紧贴配合。蓄热结构2优选也与换热翅片3相垂直。

蓄热结构2设置于换热翅片3上,既能够与换热翅片3进行热量交换,也可以与冷媒管路1进行热量交换,有利于提高蓄热结构2与冷媒管路1之间的换热效率,即提高蓄热效率。而且,直接将蓄热结构2设置在换热翅片3上,将蓄热结构2与普通换热器的换热结构整合为一体,有利于节省材料成本及蓄热结构2安装成本,使得蓄热结构2不占据额外的安装空间,避免增大换热器体积。翅片可选用重量较轻、导热性能良好的铝翅片。

作为一种较佳的实施方式,所述蓄热结构2为蓄热管,所述蓄热管为两端封闭的盘管、或两端封闭的直管、或环形管,蓄热管内的管腔形成所述的封闭管腔,以容纳蓄热材料。蓄热管的具体形状可以根据冷媒管路1的形状、生产加工难度及成本、用户的实际需要等进行选择,例如,可以设置为与冷媒管路1的形状相同,以降低生产加工成本。同时,为加工方便,蓄热结构2的规格、材料均可以选用与冷媒管路1相同的规格材料进行制造,蓄热管和冷媒管路1的横截面的形状优选均为圆形或椭圆形,以提高管的有效换热面积。

作为一种较佳的实施方式,所述环形管包括:第一管段21,所述第一管段21呈u形;第二管段22,所述第二管段22的两个管端与所述第一管段21的两个管端一一对应、并密封连接。结合图2所示,呈u形的第一管段21可以包括两段直管结构以及连接于两段直管结构之间的弯管结构,加长直管结构的长度有利于提高蓄热管的容量,能够方便地将较多量的蓄热材料灌注在第一管段21内,再使用第二管段22进行对应密封连接,即可形成填充好蓄热材料的蓄热管。第二管段22也可以呈u形结构,但其u形结构的两臂管段的长度无需过长,能够起到与第一管段21相连接的目的即可,以避免形成的环形管的内腔中存在大量未利用空间。蓄热管的管体可以采用导热性能良好的金属材料制成,例如铜或铝等。

作为一种较佳的实施方式,所述第一管段21的外壁处设置有焊环23,和/或,所述第二管段22的外壁处设置有焊环23;

所述第一管段21的管端与其对应的所述第二管段22的管端相互插接、并通过所述焊环23焊接相连。

具体地,第一管段21的两个管端处均设置有第一开口,第二管段22的两个管端均设置有第二开口,当第一开口的尺寸大于第二开口的尺寸时(例如,对于管径相同的第一管段21和第二管段22,将第一管段21的管端设置为扩口结构),第二管段22的管端能够插入该第一开口处,形成插接结构,在该种情况下,需将焊环23设置于第二管段22上、靠近管端的外壁处。反之,当第一开口的尺寸小于第二开口的尺寸时,第一管段21的管端能够插入该第二开口处,形成插接结构,在该种情况下,需将焊环23设置于第一管段21上、靠近管端的外壁处。焊环23既起到定位作用,用于确定第一管段21与第二管段22之间相互插接的深度,同时,焊环23能够用作焊料,在进行钎焊操作时直接将相互插接的结构焊接相连,形成密封连接结构,从而提高焊接效率。

作为一种较佳的实施方式,所述冷媒管路1呈盘管状,多排所述冷媒管路1平行间隔设置;所述蓄热结构2的数量为多个,多个所述蓄热结构2间隔排列于相邻两排所述冷媒管路1之间,使得蓄热结构2能够同时从相邻两排冷媒管路1吸热,或同时向相邻两排冷媒管路1放热,以提高蓄热结构2与冷媒管路1之间的热量交换效率。在该情况下使用的蓄热结构2优选为环形管、两端封闭的直管等结构,蓄热结构2的具体数量以及具体设置位置可以根据实际情况进行选择,当蓄热结构2为两端密封的盘管结构时,在两排冷媒管路1之间设置一个长度与冷媒管路1相对应的蓄热盘管,即可达到良好的蓄热效果。

作为一种较佳的实施方式,所述冷媒管路1包括多个直管段和多个弯管段,所述直管段和所述弯管段交替设置,并依次首尾串联;当所述蓄热结构2为环形管,所述环形管包括直管段时,所述环形管的直管段与所述冷媒管路1的直管段错开设置。

冷媒管路1的直管段是与换热翅片3相配合连接的部分,该直管段与换热翅片3上的孔插接配合并相互固定,相类似地,环形管的直管段也是与换热翅片3配合连接的部分。使冷媒管路1的直管段与蓄热结构2的直管段错开设置,能够增大换热翅片3上用于安装冷媒管路1和蓄热结构2的孔之间的平均距离,避免两孔相距过近,导致换热翅片3局部强度过低,容易损坏的问题。

根据本发明的另一方面,提供了一种空调室内机,包括所述的换热器。所述的空调室内机种类较多,可以为挂壁机、柜机、天井机、风管机、汽车空调内机等多种空调室内机。所述的空调室内机生产制造过程中需要的零部件种类较少,结构简单,所耗费的材料成本及人工成本均较低。使用具有所述换热器的空调室内机可以实现快速化霜的效果,为室内环境提供稳定且温暖的温度分布,使用舒适性高。

根据本发明的再一方面,提供了一种空调器,包括所述的空调室内机。所述空调器具有快速化霜、结构简单、成本低廉等特点,具体地,其工作原理为:

在冬季或气温较低的环境下,用户开启空调器的制热模式,空调器室内机换热器用作冷凝器,冷媒管路1内的冷媒温度升高(例如可为45℃),向待供暖的环境供暖。此时,空调室内机换热器的蓄热结构2吸热,假定蓄热结构2内的蓄热材料的相变温度为25℃,蓄热材料会在45℃下发生相变,由固态融化为液态,储存大量热量;同时,空调器室外机换热器用作蒸发器,温度较低,空气中的水蒸气在换热器上凝固成霜;

当需要对室外换热器进行除霜处理时,开启除霜模式,此时空调器室内机换热器用作蒸发器,冷媒管路1内的冷媒温度降低(例如降低到0℃以下),假定蓄热结构2内的蓄热材料的相变温度为25℃,蓄热材料会在0℃下发生相变,由液态凝固成固态,向冷媒管路1内的冷媒放出大量的热,吸收了热量的冷媒通过压缩机压缩输送至用作冷凝器的室外换热器处,由于冷媒初始所含热量较多,温度相对较高,经压缩机压缩得到的冷媒具有更高的温度,能够向室外换热器上的霜层释放更多的热量,从而加速室外换热器的化霜过程,缩短化霜时间,避免在进行化霜操作时出现室内温度降低等不舒适的使用体验。

另外,在传统化霜过程中,室内换热器冷媒管路1的管壁温度会降到极低,甚至可达-20℃以下,化霜结束、重新进行制热运行后,等待室内换热器温度升高及建立高温度差会需要较长的时间。本发明提供的空调器还具有在化霜结束后能够快速启动制热的作用。具体地,在化霜结束时,蓄热结构2中储存的热量能够继续对室内换热器的冷媒管路1进行放热,整体加热冷媒管路1和换热翅片3,从而辅助提高室内换热器的温度,缩短重启制热的耗时,快速达到稳定制热效果。

综上,本领域技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各有利方式可以自由组合、叠加。

以上所述,仅为本发明的较佳实施方式,并非对本发明做任何形式上的限制。任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品,但不论在其形状或结构上作任何变化,凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案,均落在本发明的保护范围之内。

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