CN113007923A - 换热器及具有其的空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种换热器及具有其的空调器，换热器设置在空调器的机壳内，换热器包括换热部，换热部倾斜于机壳的侧壁设置，换热部沿机壳内的气流流动方向分为m个换热区，m≥3，换热部包括：多条换热管段，多条换热管段与多个换热区一一对应地设置；沿靠近空调器的支持基面的方向，第n个换热区的换热管路与第(m‑n+1)个换热区的换热管路之间通过连接管段连通，其中，1≤n≤m，且(m‑n+1)≠n。本发明的换热器解决了现有技术中的空调器的换热器内各个流路换热不均匀的问题。

Description

换热器及具有其的空调器

技术领域

本发明涉及换热器领域，具体而言，涉及一种换热器及具有其的空调器。

背景技术

随着家用空调器的发展，离心风机的应用越来越广泛，由于离心风机的气流流通特性，会使换热器处的迎风气流流速存在分布不均匀的问题，导致换热器内各个流路换热不均匀，从而导致换热性能下降。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种换热器及具有其的空调器，以解决现有技术中的空调器的换热器内各个流路换热不均匀的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种换热器，换热器设置在空调器的机壳内，换热器包括换热部，换热部倾斜于机壳的侧壁设置，换热部沿机壳内的气流流动方向分为m个换热区，m≥3，换热部包括：多条换热管段，多条换热管段与多个换热区一一对应地设置；沿靠近空调器的支持基面的方向，第n个换热区的换热管路与第(m-n+1)个换热区的换热管路之间通过连接管段连通，其中，1≤n≤m，且(m-n+1)≠n。

进一步地，换热区为三个，三个换热区包括中间换热区和位于中间换热区两侧的第一换热区和第二换热区；换热管路为三条，三条换热管路与三个换热区一一对应地设置；第一换热区的换热管段和第二换热区的换热管段之间通过连接管段连接。

进一步地，换热部为两个，两个换热部呈V型结构设置，V型结构的开口朝向远离空调器的支撑基面的一侧；第一换热区位于中间换热区远离空调器的支撑基面的一侧，第二换热区位于中间换热区靠近空调器的支撑基面的一侧。

进一步地，换热部与机壳的侧壁之间的夹角的取值范围为15度至35度。

进一步地，换热部的壳体的板面的长度为L，在壳体的板面上，中间换热区所占的长度为L0，其中，L0/L＝0.5。

进一步地，在壳体的板面上，第一换热区所占的长度为L1，第二换热区的所占的长度为L2，当换热部与机壳的侧壁之间的夹角在15度至25度，且不包括25度时，L1/L2的取值范围为1至1.4；当换热部与机壳的侧壁之间的夹角在25度至35度，且包括25度时，L1/L2的取值范围为0.7至1。

进一步地，换热部包括壳体，各条换热管段的至少部分位于壳体内；换热部包括沿垂直于壳体的板面的方向依次布置的多个换热管排，任意一个换热管排均包括各条换热管段的一部分。

进一步地，各条换热管段均包括多个首尾依次连接的U形管体部；U形管体部包括两个直管段和用于连接两个直管段的弯管段；两个U形管体部之间通过一个弯管段连接。

进一步地，相邻两个换热管排中，一个换热管排的换热管段在壳体的板面上的投影与另一个换热管排的换热管段在壳体的板面上的投影交错布置。

根据本发明的另一方面，提供了一种空调器，包括换热器，换热器为上述的换热器。

进一步地，空调器包括机壳和设置在机壳上的上风口和下风口；机壳内设置有位于上风口和下风口之间的风道，风道内设置有风机，换热器位于上风口和风机之间。

应用本发明的技术方案，本发明的换热器通过将倾斜于机壳的侧壁设置的换热部沿机壳内的气流流动方向分为m个换热区，m≥3，并将换热部内的流路分为多条与多个换热区一一对应地的换热管段，沿靠近空调器的支持基面的方向，第n个换热区的换热管路与第(m-n+1)个换热区的换热管路之间通过连接管段连通，其中，1≤n≤m，且(m-n+1)≠n。这样，通过设置换热器流路使之与空调器的风机的气流分布相适应，并使之与空调器的上出风制冷和下出风制热两种不同工作模式的气流流动方向的变化导致的换热器迎风气流流速的变化相适应，以使各个流路的循环流量在制冷和制热时与换热器的迎风气流流速分布相适应，相应地提高各个流路的换热性能，保证换热器的各个流路的进出口温差的均匀性，使得换热器在制冷和制热时各个流路的出口温度较为均匀，均衡换热器的制冷和制热效果，提高换热器的制冷和制热性能，解决了现有技术中的空调器的换热器内各个流路换热不均匀的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了具有本发明的换热器的实施例的空调器处于制冷工况时的气体流动示意图；

图2示出了图1所示的处于制冷工况时的空调器的换热器的流路结构及冷媒流向示意图；

图3示出了图1所示的空调器处于制热工况时的气体流动示意图；

图4示出了图3所示的处于制热工况时的空调器的换热器的流路结构及冷媒流向示意图；以及

图5示出了图1所示的空调器的换热器的多个U形管体部的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、换热部；100、壳体；10、中间换热区；11、第一换热区；12、第二换热区；101、第一换热管路；1011、第一进出口；1012、第二进出口；102、第二换热管路；1021、第三进出口；1022、第四进出口；103、U形管体部；1031、直管段；1032、弯管段；104、换热管段；105、连接管段；2、机壳；21、上风口；3、风机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图5所示，本发明提供了一种换热器，换热器设置在空调器的机壳2内，换热器包括换热部1，换热部1倾斜于机壳2的侧壁设置，换热部1沿机壳2内的气流流动方向分为m个换热区，m≥3，换热部1包括：多条换热管段104，多条换热管段104与多个换热区一一对应地设置；沿靠近空调器的支持基面的方向，第n个换热区的换热管路与第(m-n+1)个换热区的换热管路之间通过连接管段105连通，其中，1≤n≤m，且(m-n+1)≠n。

本发明的换热器通过将倾斜于机壳2的侧壁设置的换热部1沿机壳2内的气流流动方向分为m个换热区，m≥3，并将换热部1内的流路分为多条与多个换热区一一对应地的换热管段104，沿靠近空调器的支持基面的方向，第n个换热区的换热管路与第(m-n+1)个换热区的换热管路之间通过连接管段105连通，其中，1≤n≤m，且(m-n+1)≠n。这样，通过设置换热器流路使之与空调器的风机3的气流分布相适应，并使之与空调器的上出风制冷和下出风制热两种不同工作模式的气流流动方向的变化导致的换热器迎风气流流速的变化相适应，以使各个流路的循环流量在制冷和制热时与换热器的迎风气流流速分布相适应，相应地提高各个流路的换热性能，保证换热器的各个流路的进出口温差的均匀性，使得换热器在制冷和制热时各个流路的出口温度较为均匀，均衡换热器的制冷和制热效果，提高换热器的制冷和制热性能，解决了现有技术中的空调器的换热器内各个流路换热不均匀的问题。

具体地，机壳2内的气流流动方向即为靠近或远离空调器的支持基面的方向。

优选地，换热区为三个，三个换热区包括中间换热区10和位于中间换热区10两侧的第一换热区11和第二换热区12；换热管路为三条，三条换热管路与三个换热区一一对应地设置；第一换热区11的换热管段104和第二换热区12的换热管段104之间通过连接管段105连接。

中间换热区10的换热管段104单独形成第一换热管路101，第一换热管路101的冷媒仅在中间换热区10进行换热；第一换热区11和第二换热区12的两个换热管段104和连接管段105共同组成第二换热管路102。第二换热管路102的冷媒要由先流经气流流速较低的区域进行换热，然后通过横跨中间换热区10的连接管段105流至气流流速较高的区域进行换热。

其中，第一换热管路101和第二换热管路102相互并联。

具体地，换热部1为两个，两个换热部1呈V型结构设置，V型结构的开口朝向远离空调器的支撑基面的一侧；第一换热区11位于中间换热区10远离空调器的支撑基面的一侧，第二换热区12位于中间换热区10靠近空调器的支撑基面的一侧。

具体地，换热器在机壳2内的设置保证了进入机壳2内的气流必须经过换热器换热后才能流出至机壳2外。两个呈V型结构设置的换热部1将机壳2的上风口21和风机3之间的区域划分为分别位于两个换热部1和风机3之间的A区和B区以及位于上风口21和换热器之间的C区。

优选地，换热部1与机壳2的侧壁之间的夹角的取值范围为15度至35度。这样，通过换热部1与机壳2的侧壁之间的倾斜设置能够增大换热器的换热面积。当换热部1与机壳2的侧壁之间的夹角小于15度时，会导致换热部1的壳体100的板面的气流流速分布严重不均匀，换热效果较差，当换热部1与机壳2的侧壁之间的夹角大于35度时，会因水平方向的尺寸的增大而导致空调器的体积增大。

优选地，换热部1的壳体100的板面的长度为L，在壳体100的板面上，中间换热区10所占的长度为L0，其中，L0/L＝0.5。

优选地，在壳体100的板面上，第一换热区11所占的长度为L1，第二换热区12的所占的长度为L2，当换热部1与机壳2的侧壁之间的夹角在15度至25度，且不包括25度时，L1/L2的取值范围为1至1.4；当换热部1与机壳2的侧壁之间的夹角在25度至35度，且包括25度时，L1/L2的取值范围为0.7至1。

根据换热部1与机壳2的侧壁之间的夹角的不同，会在换热部1的壳体100的板面产生不同的气流流速分布，当夹角较小时(换热部1与机壳2的侧壁之间更接近于相互平行)，中间换热区10更加偏向相应的换热部1靠近空调器的支撑基面的一侧，当夹角较大时(换热部1与机壳2的侧壁之间更接近于相互垂直)，中间换热区10更加偏向相应的换热部1远离空调器的支撑基面的一侧。

本发明利用Fluent软件来仿真换热器的迎风气流流速分布情况，按照迎风气流流速的大小变化将换热部划分为三个换热区，以确保气流流速较高的换热区的风量和气流流速较低的换热区的风量之和与气流流速中等的换热区的风量尽可能相等(即第一换热区11的风量和第二换热区12的风量之和与中间换热区10的风量尽可能相等)，并且气流流速较高的换热区的U形管体部103的数量和气流流速较低的换热区的U形管体部103的数量之和与气流流速中等的换热区的U形管体部103的数量也相等或相差1个(即第一换热区11U形管体部103的数量和第二换热区12U形管体部103的数量之和与中间换热区10U形管体部103的数量尽可能相等)，以尽可能保证各个换热区的换热量相等。

具体地，换热部1包括壳体100，各条换热管段104的至少部分位于壳体100内；换热部1包括沿垂直于壳体100的板面的方向依次布置的多个换热管排，任意一个换热管排均包括各条换热管段104的一部分。

多个换热管排的设置能够尽可能保证经过换热部1的气流都与换热部1的换热管进行了换热，从而使流过换热部1之后的气流的温度较为均匀，提高了换热器的换热效果。

如图5所示，各条换热管段104均包括多个首尾依次连接的U形管体部103；U形管体部103包括两个直管段1031和用于连接两个直管段1031的弯管段1032；两个U形管体部103之间通过一个弯管段1032连接。

优选地，相邻两个换热管排中，一个换热管排的换热管段104在壳体100的板面上的投影与另一个换热管排的换热管段104在壳体100的板面上的投影交错布置。

具体地，本发明的换热部1包括两个换热管排，一个换热管排的U形管体部103的直管段1031在壳体100的板面上的投影与另一个换热管排的U形管体部103的直管段1031在壳体100的板面上的投影交错布置，以使从一个换热管排的两个直管段1031之间的缝隙处通过的气流能够与另一个换热管排的直管段1031的管外壁接触以进行换热，尽可能保证经过换热部1的气流都能够与换热部1的换热管进行换热，从而使流过换热部1之后的气流的温度较为均匀。

本发明还提供了一种空调器，包括换热器，换热器为上述的换热器。

具体地，空调器包括机壳2和设置在机壳2上的上风口21和下风口；机壳2内设置有位于上风口21和下风口之间的风道，风道内设置有风机3，换热器位于上风口21和风机3之间。

风机3包括位于风机3的转动轴线方向两端的吸气口和位于风机3上方的上出口和位于风机3下方的下出口，上出口与上风口21对应设置，下出口与下风口对应设置，吸气口与上风口21和下风口之间均设置有可运动的挡板结构，以使吸气口与上风口21和下风口连通或断开，从而实现上风口21进风且下风口出风和下风口进风且上风口21出风两种工作模式。

具体地，风机3为离心风机，本发明的换热器的流路设置对使用离心风机的空调器尤为适用，它能够使换热器的流路与离心风机的气流分布相适应，以更好地发挥换热器的换热性能。

具体地，第一换热管路101包括设置在中间换热区10的第一进出口1011和第二进出口1012；第二换热管路102包括第三进出口1021和第四进出口1022，第三进出口1021位于第二换热区12，第四进出口1022位于第一换热区11。由于制冷工作模式和制热工作模式的气流流动方向相反导致的结果是迎风侧和背风侧的位置交换以及气流流速分布情况的交换，因此，第一进出口1011、第二进出口1012、第三进出口1021和第四进出口1022均是即可作为冷媒进口也可作为冷媒出口，具体要依据工作模式的切换而切换。

在换热器中，除中间换热区10外，冷媒均是先流经气流流速较低的区域，后流经气流流速较高的区域。

如图1所示，当空调器处于制冷工作模式时，换热器处于出风区域内，气流经风机3加速增压后，从风机3的上出口排出并到达机壳2内的A区或B区，之后继续向上流动与换热器进行换热后得到的低温气流到达机壳2内的C区，之后从机壳2的与C区连通的上风口21排出至机壳2外，用于使室内降温。

如图2所示，根据气流的流动特性，在换热器的换热部1的迎风面的气流流速分布中，换热部1的气流流速沿远离空调器的支撑基面的方向逐渐增大，即第一换热区11处的气流流速大于中间换热区10处的气流流速，中间换热区10处的气流流速大于第二换热区12处的气流流速，第一换热管路101中的冷媒由第一进出口1011流入并由第二进出口1012流出；第二换热管路102中的冷媒由第三进出口1021流入，先流经第二换热区12再流经第一换热区11，最后由第四进出口1022流出。

如图3所示，当空调器处于制热工作模式时，气流流动方向与制冷相工作模式相反，换热器处于进风区域内，气流从机壳2的上风口21进入到机壳2内的C区，经过换热器后得到的高温气流到达机壳2内的A区或B区，之后从风机3的吸气口处进入风机3内部，经风机3加速增压后从空调器的下风口排出至机壳2外，用于使室内升温。

如图4所示，由于换热器的换热部1倾斜放置，换热部1的壳体100的板面上的各点与风机3的吸气口的距离不同，在空调器处于制热工作模式时，换热部1的气流流速沿远离空调器的支撑基面的方向逐渐减小，即第一换热区11处的气流流速小于中间换热区10处的气流流速，中间换热区10处的气流流速小于第二换热区12处的气流流速，第一换热管路101中的冷媒由第二进出口1012流入并由第一进出口1011流出；第二换热管路102中的冷媒由第四进出口1022流入，先流经第一换热区11再流经第二换热区12，最后由第三进出口1021流出。

本发明的换热器通过设置上述流路，充分利用各个流速区域，使换热器的各个流路的换热效果更加均衡，同时能够解决因制冷和制热两种不同的工作模式时的气流流动方式的不同而导致的换热器的迎风气流流速分布不均的问题，与现有技术中的换热器的流路相比，其制冷能力和制热能力明显有所提升。

这里所说的现有技术中的换热器的流路是指冷媒流过的路线从换热器的侧面看去是呈为“n”型或“u”型或“n”型加“u”型的流路等，如下文中的对比流路一和对比流路二。

如下表所示，为本发明的换热器的流路与现有技术中的换热器的对比流路一和对比流路二的制冷量或制热量以及各个流路的进出口的冷媒温差的对照表。

具体地，对比流路一可以看作上“u”下“n”型组合流路，其具备传统流路的特点，即在具有对比流路一的换热器中，包括两个呈V型结构设置的换热部，各个换热部的流路均包括第一换热管路和第二换热管路，第一换热管路为上部流路，第二换热管路为下部流路，且各个换热部均包括两个换热管排，各个换热管排均包括上部流路的一部分和下部流路的一部分，从换热部的侧面看去，上部流路的多个U型管体部组成类“u”型的结构，下部流路的多个U型管体部组成类“n”型的结构。

具体地，对比流路二针对气流流速分布不均匀的情况，在设计流路时将内外侧流路交叉，即在具有对比流路二的换热器中，包括两个呈V型结构设置的换热部，各个换热部的流路均包括第一换热管路和第二换热管路，且各个换热部均包括两个换热管排，第一换热管路的上半部分位于第一换热管排处，第一换热管路的下半部分位于第二换热管排处，第二换热管路的上半部分位于第二换热管排处，第二换热管路的下半部分位于第一换热管排处，这在一定程度上提高了制冷和制热的能力，但并未针对各个气流流速区的不同进行调整。

在下表中，能力是指当前流路的制冷量或制热量，单位W；P11表示制冷时左侧的换热部的第一换热管路的出口处的冷媒温度；P12表示制冷时左侧的换热部的第二换热管路的出口处的冷媒温度；P21表示制冷时右侧的换热部的第一换热管路的出口处的冷媒温度；P22表示制冷时右侧的换热部的第二换热管路的出口处的冷媒温度；Q11表示制热时左侧的换热部的第一换热管路的出口处的冷媒温度；Q12表示制热时左侧的换热部的第二换热管路的出口处的冷媒温度；Q21表示制热时右侧的换热部的第一换热管路的出口处的冷媒温度；Q22表示制热时右侧的换热部的第二换热管路的出口处的冷媒温度；其对应的数值的单位为℃，当出口温度较为均匀(即差值较小)时，换热器换热性能较好。

由上表可知，与现有技术中的对比流路一和对比流路二相比，本发明的换热器的流路的制冷能力和制热能力均有所提升，各个冷媒出口的温差也有所减小。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明的换热器通过将倾斜于机壳2的侧壁设置的换热部1沿机壳2内的气流流动方向分为m个换热区，m≥3，并将换热部1内的流路分为多条与多个换热区一一对应地的换热管段104，沿靠近空调器的支持基面的方向，第n个换热区的换热管路与第(m-n+1)个换热区的换热管路之间通过连接管段105连通，其中，1≤n≤m，且(m-n+1)≠n。这样，通过设置换热器流路使之与空调器的风机3的气流分布相适应，并使之与空调器的上出风制冷和下出风制热两种不同工作模式的气流流动方向的变化导致的换热器迎风气流流速的变化相适应，以使各个流路的循环流量在制冷和制热时与换热器的迎风气流流速分布相适应，相应地提高各个流路的换热性能，保证换热器的各个流路的进出口温差的均匀性，使得换热器在制冷和制热时各个流路的出口温度较为均匀，均衡换热器的制冷和制热效果，提高换热器的制冷和制热性能，解决了现有技术中的空调器的换热器内各个流路换热不均匀的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种换热器，所述换热器设置在空调器的机壳(2)内，其特征在于，所述换热器包括换热部(1)，所述换热部(1)倾斜于所述机壳(2)的侧壁设置，

所述换热部(1)沿所述机壳(2)内的气流流动方向分为m个换热区，m≥3；

所述换热部(1)包括多条换热管段(104)，多条所述换热管段(104)与多个所述换热区一一对应地设置；

沿靠近所述空调器的支持基面的方向，第n个所述换热区的换热管路与第(m-n+1)个所述换热区的换热管路之间通过连接管段(105)连通，其中，1≤n≤m，且(m-n+1)≠n。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，

所述换热区为三个，三个所述换热区包括中间换热区(10)和位于所述中间换热区(10)两侧的第一换热区(11)和第二换热区(12)；

所述换热管路为三条，三条所述换热管路与三个所述换热区一一对应地设置；所述第一换热区(11)的换热管段(104)和所述第二换热区(12)的换热管段(104)之间通过所述连接管段(105)连接。

3.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述换热部(1)为两个，两个所述换热部(1)呈V型结构设置，所述V型结构的开口朝向远离所述空调器的支撑基面的一侧；所述第一换热区(11)位于所述中间换热区(10)远离所述空调器的支撑基面的一侧，所述第二换热区(12)位于所述中间换热区(10)靠近所述空调器的支撑基面的一侧。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的换热器，其特征在于，所述换热部(1)与所述机壳(2)的侧壁之间的夹角的取值范围为15度至35度。

5.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述换热部(1)的壳体(100)的板面的长度为L，在所述壳体(100)的板面上，所述中间换热区(10)所占的长度为L0，其中，L0/L＝0.5。

6.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于，在所述壳体(100)的板面上，所述第一换热区(11)所占的长度为L1，所述第二换热区(12)的所占的长度为L2，

当所述换热部(1)与所述机壳(2)的侧壁之间的夹角在15度至25度，且不包括25度时，L1/L2的取值范围为1至1.4；

当所述换热部(1)与所述机壳(2)的侧壁之间的夹角在25度至35度，且包括25度时，L1/L2的取值范围为0.7至1。

7.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述换热部(1)包括壳体(100)，各条所述换热管段(104)的至少部分位于所述壳体(100)内；所述换热部(1)包括沿垂直于所述壳体(100)的板面的方向依次布置的多个换热管排，任意一个所述换热管排均包括各条所述换热管段(104)的一部分。

8.根据权利要求1或7所述的换热器，其特征在于，各条所述换热管段(104)均包括多个首尾依次连接的U形管体部(103)；所述U形管体部(103)包括两个直管段(1031)和用于连接所述两个直管段(1031)的弯管段(1032)；两个所述U形管体部(103)之间通过一个所述弯管段(1032)连接。

9.根据权利要求7所述的换热器，其特征在于，相邻两个所述换热管排中，一个所述换热管排的换热管段(104)在所述壳体(100)的板面上的投影与另一个所述换热管排的换热管段(104)在所述壳体(100)的板面上的投影交错布置。

10.一种空调器，包括换热器，其特征在于，所述换热器为权利要求1至9中任一项所述的换热器。

11.根据权利要求10所述的空调器，其特征在于，所述空调器包括机壳(2)和设置在所述机壳(2)上的上风口(21)和下风口；所述机壳(2)内设置有位于所述上风口(21)和所述下风口之间的风道，所述风道内设置有风机(3)，所述换热器位于所述上风口(21)和所述风机(3)之间。

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