CN102338592B - 用于空调热泵的热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于空调热泵的热交换器，包含风冷盘管(102a～102d)，风冷盘管(102a～102d)包括换热铜管(115)、翅片(116)和挡板(117)，换热铜管(115)迂回设置，并通过翅片(116)相互连接，挡板(117)上设置有通孔，换热铜管(115)通过穿过通孔固定，风冷盘管(102a～102d)还包括至少一个挡水板(210)，挡水板(210)的两端相应与挡板(117)固定连接。根据本发明的热交换器可以有效防止化霜水在风冷盘管底部结冰。从而可以有效地缩短化霜时间，有效地提升风冷热泵型空调器的风冷热泵***的性能。还可以节约能源，降低空调器的损耗，延长其使用寿命。

Description

用于空调热泵的热交换器

技术领域

本发明涉及空调的冷热交换技术，特别涉及一种空调热泵使用的风冷盘管。

背景技术

目前，风冷热泵型空调器是经常使用的一种冷暖空调器，其广泛应用于家庭、办公室等室内环境中。空调制冷***工作在高温环境和低温环境中，在其制冷循环***中，通过制冷剂的循环流动将低温环境中热量排放到高温环境中。在风冷热泵型空调器的热泵循环***中，通过制冷剂的循环流动将低温环境中的低品位的热量及输入功率一同转化为高品位的热量，并将其排放到高温环境中。

图1A是现有技术的风冷热泵型空调器的风冷热泵***的结构图。如图1A所示，其中，风冷热泵型空调器的风冷热泵***主要由水冷热交换器101和风冷热交换器。该风冷热交换器包含风冷盘管102a～102d。热泵***还包含压缩机103和节流机构104a和104b。当***制冷运行时，压缩机103通过吸气管105和四通换向阀106吸入换热器101排出的低温低压气态制冷剂，并将其压缩成高温高压的过热气态制冷剂。压缩后的高温高压的气态制冷剂依次通过排气角阀107、排气管路108和四通换向阀106后，进入风冷盘管102a～102d中与外界空气换热，使其冷凝成高压的液态制冷剂。冷凝后的高压液态制冷剂相应依次通过分流头109a～109d、单向阀110和干燥过滤器111后，再通过节流机构(制冷膨胀阀)104a进行节流降压。经节流降压后的气液两相混合制冷剂进入换热器101与冷冻水换热，制冷剂吸收冷冻水的热量后蒸发为低压的气态制冷剂，气态低压制冷剂依次通过四通换向阀106和吸气管105返回压缩机103。这样就完成了一个制冷循环，并且相应进入下一个制冷循环。

当***制热运行时，压缩机103通过吸气管105吸入风冷盘管102a～102d排出的低温低压气态制冷剂，并相应将其压缩成高温高压的过热气态制冷剂。压缩后的高温高压气态制冷剂依次通过排气角阀107、排气管路108和四通换向阀106，排入到换热器101中，这些高温高压气态制冷剂在换热器101中与热水换热，气态制冷剂冷凝为液态并释放潜热。高压的液态制冷剂离开换热器101后，依次通过储液器112、单向阀113和干燥过滤器111后，进入节流机构104b进行节流，液态制冷剂经节流机构104b节流后变为低压的气液两相混合制冷剂。该气液两相制冷剂通过分流头109a～109d平均分配后流入各个风冷盘管102a～102d，相应在各个风冷盘管102a～102d中蒸发为低压气态制冷剂并吸收周围环境的热量，蒸发后的气态制冷剂依次通过四通换向阀106和吸气管105回到压缩机103。这样就完成了一个制热循环，并且相应进入下一个制热循环。

而在冬季，风冷热泵***在进行制热运行时，一定湿度的空气在风冷盘管102a～102d附近被冷却。当环境温度较低，即风冷盘管102a～102d表面温度低于空气露点温度时，其翅片表面会出现凝露。而当翅片温度低于0℃时，这些凝露会固化成霜。由于霜的形成和逐渐增多，会使空气流通面积相应减小，相应增加了空气流动阻力和传热热阻。同时随着霜层厚度的增加，换热器101的传热效率也有很大的降低，严重时会使换热通道完全阻塞，从而使热泵无法正常工作。为了有效地维持风冷热泵的热泵循环和制热能力，必须进行周期性的除霜。

空调除霜一般通过四通换向阀106的转向实现，即当机组控制器判断当前运行状态满足除霜条件时，四通换向阀106断电换向，改为制冷运行。压缩机103排出的高温高压气态制冷剂将热量释放至风冷盘管102a～102d的翅片表面的霜层，使之吸热融化。为充分利用冷凝热，除霜期间风机114a和114b停止运转。

图1B是现有技术的风冷盘管的结构图。如图1A和图1B所示，其中，风冷盘管102a～102d包括多个迂回设置的换热铜管115。为使风冷盘管102a～102d的结构更加清晰简明，图1B中仅画出几根换热铜管115来更好地展示风冷盘管102a～102d的结构。图1B中所示的A区域为展示换热铜管113和翅片116之间的连接关系的透视放大图，其中，换热铜管115之间安装有翅片116，翅片116只使换热铜管115之间连接而并不联通。这些换热铜管115和翅片116通过与外界空气对流来进行换热。风冷盘管102a～102d的两端装有用于固定换热铜管115的第一挡板117，第一挡板117上设置有第一通孔，换热铜管115通过穿过第一通孔固定。

由于风冷热泵型空调器的风冷盘管102a～102d在竖直方向上(两个第一挡板117的平行方向)的高度较高，在冬季制热除霜时，化霜水需要向下流到风冷盘管102a～102d的底部，并从底部流出风冷盘管102a～102d所需的时间较长。另外，风冷盘管102a～102d底部的热量还会被受重力作用自上而下流动的化霜水吸收，从而造成热量的浪费。而当室外环境低于0℃时，在风冷盘管102a～102d底部的化霜水由于没有来得及完全排出或完全蒸发，而存积在风冷盘管102a～102d底部时。如果此时风冷热泵***转换为制热运行，会导致风冷盘管102a～102d底部存积的化霜水在排出风冷盘管102a～102d前迅速结冰。而化霜水在风冷盘管102a～102d的底部存积并结冰的过程是一个往复循环的过程，时间一长，风冷盘管102a～102d底部被化霜水结成的冰所覆盖。在这个位置上，换热铜管115中的液态制冷剂无法与空气换热，流过这部分液态制冷剂与其他支路的气态制冷剂混合后，会使蒸发器出口的过热度降低，且使节流机构104a和104b关小，进而使压缩机103的吸气压力进一步下降，从而影响整个风冷盘管102a～102d的性能。严重时会使风冷热泵型空调器的风冷热泵***频繁化霜，从而降低空调器的压缩机103的寿命。

因此，如何防止化霜水在风冷盘管底部结冰就成为亟待解决的问题。

发明内容

在发明内容部分引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为解决现有技术无法防止化霜水在风冷盘管底部结冰的问题，本发明提供了一种可以提防止化霜水在风冷盘管底部结冰的热交换器，包含风冷盘管(102a～102d)，所述风冷盘管(102a～102d)包括换热铜管(115)、翅片(116)和挡板(117)，所述换热铜管(115)迂回设置，并通过所述翅片(116)相互连接，所述挡板(117)上设置有通孔，所述换热铜管(115)通过穿过所述通孔固定，其特征在于，所述风冷盘管(102a～102d)还包括至少一个挡水板(210)，所述挡水板(210)的两端相应与所述挡板(117)固定连接。

进一步的，所述挡水板(210)在与所述换热铜管(115)平行的方向上具有挡水沿(211)和/或滴水沿(212)，所述挡水沿(211)位于所述风冷盘管(102a～102d)的靠近风机(114a、114b)的一侧，所述滴水沿(212)位于另一侧。

进一步的，所述挡水板(210)的所述挡水沿(211)所在的平面与所述挡水板(210)所在的平面间的夹角为锐角、直角或钝角。

进一步的，所述挡水板(210)的所述滴水沿(212)所在的平面与所述挡水板(210)所在的平面间的夹角为锐角或直角。

进一步的，所述挡水板(210)的两端相应通过焊接与所述挡板(117)固定连接。

进一步的，所述挡水板(210)的两端具有翻边(213)，所述挡水板(210)通过所述翻边(213)与所述挡板(117)固定连接。

进一步的，所述翻边(213)上具有供所述换热铜管(115)穿过的安装孔(214)。

进一步的，所述翻边(213)通过焊接或铆接与所述挡板(117)固定连接。

进一步的，所述挡水板(210)的两端具有挂钩(215)，所述挡板(117)上相应具有与所述挂钩(215)匹配的沟槽或沟道(216)，所述挡水板(210)通过所述挂钩(215)和相应的所述沟槽或沟道(216)与所述挡板(117)固定连接。

进一步的，所述挡水板(210)与所述换热铜管(115)间的夹角为0度至10度。

本发明的用于空调热泵的热交换器可以有效防止化霜水在风冷盘管底部结冰。从而可以有效地缩短化霜时间，有效地提升风冷热泵型空调器的风冷热泵***的性能。还可以节约能源，降低空调器的损耗，延长其使用寿命。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1A是现有技术的风冷热泵型空调器的风冷热泵***的结构图；

图1B是现有技术的风冷盘管的结构图；

图2A是根据本发明的一个实施例的用于空调热泵的热交换器的结构图；

图2B是根据本发明的一个实施例的用于空调热泵的热交换器的图2A所示的B区域的局部放大图；

图2C是根据本发明的一个实施例的用于空调热泵的热交换器的图2A所示的C区域的局部放大图；

图2D是根据本发明的一个优选实施例的用于空调热泵的热交换器的挡水板的结构图；

图2E是根据本发明的一个优选实施例的用于空调热泵的热交换器的挡水板的侧视图；

图2F是根据本发明的一个优选实施例的用于空调热泵的热交换器的安装了换热铜管的图2A所示的B区域的局部放大图；

图2G是根据本发明的一个优选实施例的用于空调热泵的热交换器的安装了换热铜管的图2A所示的C区域的局部放大图；

图2H是根据本发明的一个优选实施例的用于空调热泵的热交换器的具有挂钩的挡水板相应与具有沟槽或沟道的挡板的连接示意图。

其中在所有附图中相同的元件/部件用相同的附图标记来表示。

附图标记说明

101：热交换器            102a～102d：风冷盘管    103：压缩机

104a和104b：节流机构     105：吸气管             106：四通换向阀

107：排气角阀            108：排气管路           109a～109d：分流头

110：单向阀              111：干燥过滤器         112：储液器

113：单向阀              114a和114b：风机        115：换热铜管

116：翅片                117：挡板               210：挡水板

211：挡水沿    212：滴水沿    213：翻边

214：安装孔    215：挂钩      216：沟槽或沟道

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。附图中，具有相同附图标记的部件表示相同或相近似的部件。

为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便说明本发明是如何解决化霜水在风冷盘管底部结冰的问题。显然，本发明的施行并不限定于空调冷热交换技术领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

图2A是根据本发明的一个实施例的用于空调热泵的热交换器的结构图，图2B是根据本发明的一个实施例的用于空调热泵的热交换器的图2A所示的A区域的局部放大图，图2C是根据本发明的一个实施例的用于空调热泵的热交换器的图2A所示的B区域的局部放大图。如图1A、图1B、图2A、图2B和图2C所示，本实施例的热交换器包含一个以上风冷盘管102a～102d，该风冷盘管102a～102d包括：换热铜管115、翅片116和挡板117，换热铜管115迂回设置，并通过翅片116相互连接，挡板117上设置有通孔，换热铜管115通过穿过通孔固定。本实施例的风冷盘管102a～102d还包括：至少一个挡水板210，挡水板210的两端相应与挡板117固定连接。需要说明的是，为对本实施例的风冷盘管102a～102d的结构进行更清楚地说明，在图2A、图2B和图2C中未画出换热铜管115和翅片116。挡水板210的两端相应与挡板117的固定连接方式可以是本领域技术人员常用的焊接方式。

挡水板210上部所产生的化霜水受重力作用顺着换热铜管115和翅片116向下流淌的过程中，会先存积在挡水板210上，并通过挡水板210从挡板117处排出风冷盘管102a～102d，相比现有技术来说，增加挡水板210后，化霜水在风冷盘管102a～102d中的流淌距离有了较大的减小(不需顺着换热铜管115和翅片116流过挡水板210与风冷盘管102a～102d底部的距离)。这样也就相应减小了化霜水在风冷盘管底部存积和结冰的机会，一方面可以有效地缩短化霜时间，另一方面可以有效地提升风冷热泵型空调器的风冷热泵***的性能。还可以节约能源，降低空调器的损耗，延长其使用寿命。

为进一步减小化霜水在风冷盘管102a～102d中的流淌距离，可以平行安装两个或两个以上个挡水板210，这些挡水板210可以相应将风冷盘管102a～102d在竖直方向上分为若干区域，从而有效地相应减小化霜水在风冷盘管102a～102d中的流淌距离。其中，当这些挡水板210相应将风冷盘管102a～102d等分为若干区域时，减小化霜水在风冷盘管102a～102d中的流淌距离的效果最佳。

风冷盘管102a～102d还可以包括至少3个挡板117，在现有技术的相应位于风冷盘管102a～102d的两端的两个挡板117的基础上，在该两个挡板117间增加至少一个挡板117，并且使全部的挡板117之间相互平行。需要说明的是，各个挡板117之间无本质区别，可以是完全一样的结构，其作用都是用于支撑换热器以增强其结构的稳定性和强度。其中，考虑到使挡水板210的安装更加方便快捷，当各挡板117的间距相等时效果较佳。

在风冷盘管102a～102d包括至少3个挡板117的情况下，挡水板210安装在相邻的两个挡板117之间，其一端与任意挡板117连接，另一端与距离该挡板117最近的另一挡板117连接，挡板117上设置有通孔，换热铜管115通过穿过通孔固定。通过增加至少一个挡板117，一方面可以增大整个风冷盘管102a～102d的结构的强度，另一方面还可以使化霜水沿挡板117向下流至风冷盘管102a～102d的底部，并且从底部快速排出风冷盘管102a～102d。这样可以进一步减小化霜水在风冷盘管102a～102d中的流淌距离。

为进一步保证化霜水排出风冷盘管102a～102d的效率，挡水板210的个数a与挡板117的个数b应满足以下关系：

a≥b-1

如果挡水板210的个数小于b-1，则会导致至少有两个挡板117与间没有安装挡水板210。因此，为达到本发明的技术效果，需要使挡水板210的个数a满足a≥b-1。为使化霜水尽快由挡水板210流至风冷盘管102a～102d的底部，并从其底部排出。挡水板210与换热铜管115间的夹角为0度至10度。这样在重力的作用下，由于挡水板的倾斜，在沿挡水板210的安装方向上会产生一个向下的重力的矢量分量。从而可以加快化霜水的流速，进而有效地缩短化霜水存积在风冷盘管102a～102d中的时间。由于挡水板210与换热铜管115间的夹角越大，化霜水的流速就越快，因此，当挡水板210与换热铜管115间的夹角为6度至10度时效果较佳。同时考虑到挡水板210与换热铜管115间的夹角不能过大，否则会影响换热铜管115的数量，从而减小换热效率。因此，挡水板210与换热铜管115间的夹角为4度至6度是较佳的既能有效加快化霜水的流速，又不至影响换热铜管115的数量的角度值。

图2D是根据本发明的一个优选实施例的用于空调热泵的热交换器的挡水板的结构图。如图2D所示，本优选实施例的挡水板210在与换热铜管115平行的方向上具有挡水沿211和/或滴水沿212，挡水沿211位于风冷盘管102a～102d的靠近风机114a和114b的一侧，滴水沿212位于另一侧。

该挡水板210的宽度可以小于整个换热器的厚度，也可以等于或大于换热器的厚度。就技术效果来说，挡水板210的宽度等于或大于换热器的厚度的技术效果较佳。

图2E是根据本发明的一个优选实施例的用于空调热泵的热交换器的挡水板的侧视图。如图2E所示，安装了挡水沿211的挡水板210可以有效地收集由其上方滴下的化霜水。挡水板210的挡水沿211所在的平面与挡水板210所在的平面间的夹角为α，α可以是锐角也可以是直角或钝角，α的具体的角度值可以由技术人员根据空调的工作环境的实际情况选择。当空调的实际工作环境中所产生的化霜水较多时，α最好为钝角，这样可以更好地收集化霜水。当空调的实际工作环境中所产生的化霜水较少时，α为锐角就可以满足要求。这样，化霜水可以很顺利地从挡水板210上滴下，直接滴到风冷盘管102a～102d的底部，并从风冷盘管102a～102d的底部流出。这样就有效地减小了化霜水在风冷盘管102a～102d中的流淌距离和流淌时间。

挡水板210的滴水沿212所在的平面与挡水板210所在的平面间的夹角β可以为锐角或直角。为防止由挡水板210滴下的化霜水落到风冷盘管102a～102d的换热铜管115和翅片116上，从而使挡水板210失去作用。滴水沿可按上述方式安装，这样就可以保证化霜水可以直接由滴水沿212滴入风冷盘管102a～102d地底部，并从风冷盘管102a～102d的底部流出。这样就有效地保证了减小化霜水在风冷盘管102a～102d中的流淌距离和流淌时间的技术效果。当滴水沿212所在的平面与挡水板210所在的平面间的夹角β为10度至30度的锐角时，技术效果较佳。当滴水沿212所在的平面与挡水板210所在的平面间的夹角β为15度的锐角时，技术效果最佳。

图2E是根据本发明的一个优选实施例的用于空调热泵的热交换器的挡水板的侧视图。如图2D和图2E所示，其中，挡水板210的两端具有翻边213，挡水板210通过翻边213与挡板117固定连接。

为使挡水板210与挡板117的固定连接更加简单和牢固，便于技术人员安装和定位，在挡水板210的两端具有翻边213，该翻边213可通过金属冲压工艺制成，也可以通过金属弯折工艺制成。此时，可通过将翻边213焊接或铆接至挡板117上以有效地进行固定，来使挡水板210与挡板117牢固地固定连接。

优选地，翻边213上具有供换热铜管115穿过的安装孔214，安装孔214位于与通孔对应的位置，翻边213通过穿过安装孔214和相应的通孔的换热铜管115进行固定。为便于技术人员通过翻边214将挡水板210与挡板117固定连接，同时保证换热铜管115的排布不受挡水板210的安装的影响。在翻边213上设置了供换热铜管115穿过的安装孔214。这样通过换热铜管115就可以将翻边213稳固地固定在挡板117上。安装孔214的数量可以为一个，也可以为一个以上。为了使翻边213的固定更加牢固，安装孔214的个数最好为两个以上。这样可以防止当安装孔214只有一个时可能发生的挡水板210的旋转，可以进一步提高挡水板210的安装的稳定性和便捷性。

图2F是根据本发明的一个优选实施例的用于空调热泵的热交换器的安装了换热铜管的图2A所示的B区域的局部放大图，图2G是根据本发明的一个优选实施例的用于空调热泵的热交换器的安装了换热铜管的图2A所示的C区域的局部放大图。如图2F和2G所示，其中，为对本实施例的风冷盘管的结构进行更清楚地说明，在图2F和图2G中未画出翅片116。可以看出，挡水板210通过换热铜管115很好地固定连接在挡板117上，并且不会发生挡水板210的旋转。采用这种安装方式不需进行焊接或铆接，就可以使挡水板210牢固地与挡板117固定连接，从而使挡水板210的安装更加简单和方便。

其中，挡板117在其垂直安装方向上的横截面可以呈凹形，挡水板210可以以图2F所示的方式或图2G所示的方式固定连接在挡板117上。

图2H是根据本发明的一个优选实施例的用于空调热泵的热交换器的具有挂钩的挡水板相应与具有沟槽或沟道的挡板的连接示意图。如图2H所示，挡水板210也可以以与前述实施例不同的方式固定连接在挡板117上，例如当挡水板210的两端没有设置翻边213时，挡水板210的两端可以具有挂钩215或其类似物，同时，在挡板117上相应具有与挂钩215匹配的沟槽或沟道216，挡水板210可通过挂钩215和相应的沟槽或沟道215与挡板117固定连接。挂钩和沟槽或沟道可根据如图2H所示的本领域技术人员常用的方法和设计工艺，由于通过挂钩和沟槽或沟道将挡水板与挡板117固定连接属于现有技术范畴，因此为防止与本发明产生混淆，不对挂钩和沟槽或沟道的具体形状和参数进行详细说明。

本发明的用于空调热泵的热交换器可以有效防止化霜水在风冷盘管底部结冰。从而可以有效地缩短化霜时间，有效地提升风冷热泵型空调器的风冷热泵***的性能。还可以节约能源，降低空调器的损耗，延长其使用寿命。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内，此外，本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种用于空调热泵的热交换器，所述热交换器包含风冷盘管(102a~102d)，所述风冷盘管(102a~102d)包括换热铜管(115)、翅片(116)和挡板(117)，所述换热铜管(115)迂回设置，并通过所述翅片(116)相互连接，所述挡板(117)上设置有通孔，所述换热铜管(115)通过穿过所述通孔固定，其特征在于，所述风冷盘管(102a~102d)还包括平行安装的两个或两个以上挡水板(210)，所述挡水板(210)的两端相应与所述挡板(117)固定连接，并将所述风冷盘管（102a～102d）在竖直方向上分为若干区域。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述挡水板(210)在与所述换热铜管(115)平行的方向上具有挡水沿(211)和/或滴水沿(212)，所述挡水沿(211)位于所述风冷盘管(102a~102d)的靠近风机(114a、114b)的一侧，所述滴水沿(212)位于另一侧。

3.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，所述挡水板(210)的所述挡水沿(211)所在的平面与所述挡水板(210)所在的平面间的夹角为锐角、直角或钝角。

4.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，所述挡水板(210)的所述滴水沿(212)所在的平面与所述挡水板(210)所在的平面间的夹角为锐角或直角。

5.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述挡水板(210)的两端相应通过焊接与所述挡板(117)固定连接。

6.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述挡水板(210)的两端具有翻边(213)，所述挡水板(210)通过所述翻边(213)与所述挡板(117)固定连接。

7.根据权利要求6所述的热交换器，其特征在于，所述翻边(213)上具有供所述换热铜管(115)穿过的安装孔(214)。

8.根据权利要求6所述的热交换器，其特征在于，所述翻边(213)通过焊接或铆接与所述挡板(117)固定连接。

9.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述挡水板(210)的两端具有挂钩(215)，所述挡板(117)上相应具有与所述挂钩(215)匹配的沟槽或沟道(216)，所述挡水板(210)通过所述挂钩(215)和相应的所述沟槽或沟道(216)与所述挡板(117)固定连接。

10.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述挡水板(210)与所述换热铜管(115)间的夹角为0度至10度。

Images