CN100453950C

CN100453950C - 蜗旋型冷媒盘管及无鳍片冷凝器

Info

Publication number: CN100453950C
Application number: CNB2005100383851A
Authority: CN
Inventors: 丁兆元
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2005-02-16
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2025-02-16
Also published as: US20060179866A1; BRPI0600387A; CN1821699A; AU2006200631A1

Abstract

本发明涉及一种蜗旋型冷媒盘管(Spiral-curved medium coil)及其冷凝器，尤指一种冷气系统中无须鳍片的蒸发式冷媒冷凝器的室外机，使用整支流线型截面金属管一体盘曲而成的蜗旋型冷媒盘管的新结构，打破以往平行往复式盘管以一大群U型接头连接的传统，省去了一大群U形接头，也免除了该一大群接头的焊接工程，省工省料，且彻底消除了大群焊接缝可能产生的冷媒泄漏，更重要的是消除了固冷媒通过每一U型接头时，因摩擦力增加而产生的压降(pressure drop)，以免冷媒压缩机付出额外动力，以负担恢复此种压降的累积，从而提升EER值。

Description

蜗旋型冷媒盘管及无鳍片冷凝器

技术领域

本发明涉及一种冷媒盘管以及一种无鳍片冷凝器，尤指一种蜗旋型的冷媒盘管，及使用这种蜗旋型冷媒盘管的冷凝器。

背景技术

一般习用冷媒冷凝器中的冷媒盘管，不论其采用的金属管是圆形管或椭圆形管，也不论其采用的冷却方式是风冷或水冷，其结构都是千篇一律的，如图1所示，其冷媒盘管组70，均由一群相当长度的直管72，以同方向平行穿过一群鳍片80，以其两端分别固定于两相对的支架板82上，再用一群金属的U型接头74，分别焊接于两相邻直管72的端口，以连接成各组盘管，构成一长方体的往复式冷媒盘管组70。此种结构，自有冷气机问世以来，都被冷气界视为传统方式，从来无人怀疑过。即使后来有不使用鳍片的蒸发式冷凝器问世(如台湾专利第497704号，以包一层吸湿材料在盘管上的设计)，以及本发明人于2002年11月18日申请的台湾专利(申请号第91216512号)，以流线型截面的裸铜盘管的设计等，但都仍是沿用传统的往复平行式盘管群，而以一大群U型接头焊接构成。实际上，此种结构有很多缺点都是由于众多U型接头74所造成。其中，最主要的是由于冷媒流体通过每一个U型接头时，因摩擦力增加而产生压降，很多次压降所累积，使冷媒压缩积增加了大幅的额外负担，才能使冷媒在盘管内液化，而此种额外的负担使EER不升反降。其次，是众多U型接头74的一大群焊接缝76，难免会有一二外脆弱点(weak point)，此种脆弱点在测试时尚无瑕疵，但经一段时间使用，或由于震动，或由于侵蚀，而发生冷媒泄漏。此种情况屡见不鲜，且一大群鳍片造成隙缝间与盘管穿越处的水垢累积无法清除，其后果更为严重。

另外，由于习用的冷凝器中的冷媒盘管群，均构成一长方体，以至少一台风扇提供的气流为一中空的圆锥体，如图2所示，其中风扇吹送的中空圆锥风力截面90吹至一长方的冷媒盘管组70时，产生：1、中心702处无风；2、四角704处无风；3、风力截面90的风区902及风区904吹在冷媒盘管组70以外的空间，完全浪费。

发明内容

本发明人基于对无须鳍片而使用流线型截面盘管的蒸发式冷凝器的工作经验，针对上述平行往复式盘管使用U型接头的诸多缺点，研发出蜗旋型冷媒盘管以及使用这种蜗旋型冷媒盘管的冷凝器，其目的是彻底消除习用的平行管群冷凝器使用一大群U型接头的缺点，从而提升冷凝器的EER值。

为达到上述目的，本发明冷凝器采用的技术方案是：一种蜗旋型冷媒盘管的无鳍片冷凝器，其主要结构包括：

一冷媒盘管组，该冷媒盘管组由复数层蜗旋型盘管以上下间隔重叠，并通过一盘管支架固定而形成，其中，每层蜗旋型盘管由一根金属管蜗卷盘旋而形成一单体的冷媒金属盘管，各层蜗旋型盘管连接构成冷媒通道；

一供水系统，包括一水泵及复数个喷嘴，喷嘴针对蜗旋型盘管设置，以提供蜗旋型盘管外壁表面一层水膜，以供蒸发；

一风力系统，具有至少一台风扇，提供风力通过蜗旋型盘管群中的间隙，使蜗旋型盘管表面的水膜做常温蒸发，吸收大量蒸发热量，同时使蜗旋型盘管内的汽态冷媒得以液化；

所述蜗旋型盘管由一根流线型截面金属管蜗卷盘旋而成，复数层蜗旋型盘管构成复数层流线型管盘旋而成的冷媒盘管组；

所述复数层流线型管盘旋而成的冷媒盘管组，由奇数层蜗旋型盘管与偶数层蜗旋型盘管以犬牙相错方式重叠而成，每层蜗旋型盘管的盘圈之间留有空隙，以使风力能吹过每一蜗旋型盘管的表面；

在复数层蜗旋型盘管中，其奇数层蜗旋型盘管的汽态冷媒进口集中在蜗旋型盘管外围的一侧，并经一汽态冷媒分布管分送，而其液态冷媒的出口则集中在蜗旋型盘管中央空间对应进口一侧的另一侧，由一收集管收集；偶数层蜗旋型盘管的进出口则设置在与奇数层蜗旋型盘管的进出口相反侧的对称位置上。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述盘管支架，包括：

一圆环形底架，该底架具有一外环及一内环，外环与内环间以四支横条分四个象限连接成一体；

四支方形槽铁的外支柱分别竖立在外环与四支横条接合处的外缘，其槽口向内；

复数个外箍，以间隔焊固在四个外支柱的外缘；

四支方形槽铁的内支柱，分别竖立在内环与四支横条接合处的内缘，以其槽口向外，与每支外支柱的槽口遥遥相对；

复数个内箍，在与外箍的相对位置分别焊固在四个内支柱的内侧；

复数支斜弧形加强条，分别焊接在每两层外箍间，及每两层内箍间，以使整个支架坚实而稳固。

2、上述方案中，所述盘管支架在相邻两层蜗旋型盘管之间设有复数片卡板用于定位和固定蜗旋型盘管，复数片卡板分为四组，分设在四个象限；每片卡板的厚度略小于支架上内外支柱槽口宽度，其长度适可卡入支架的内外支柱两相对的槽口中，而其高度则等于相邻两层蜗旋型盘管的间距；卡板的上缘设有一群等距离的上卡口，上卡口的形状适合于放入一蜗旋型盘管的下半部；卡板的下缘则设有一群适合于卡住蜗旋型盘管上半部的下卡口，与上卡口犬牙相错；组装时先在四组相对的内外支柱槽口中各放入一片卡板形成第一层卡板，然后将第一层蜗旋型盘管放入盘管支架中以四个象限平放卡入四片卡板的上卡口中，平稳后再各放入第二层卡板，使第二层卡板的下卡口卡住第一层蜗旋型盘管的上半部，稳固后再放入第二层蜗旋型盘管，如此周而复始，以完成为一整个冷媒盘管组。

3、上述方案中，还包括一外箱，外箱的顶部设有一装置风扇的风口，外箱的下围四周设有一群百叶窗风口，以供风力的进出及热量与蒸气的排放，其中，该风扇为下吹式或上吹式，所述下吹式，则风扇提供下吹风力，通过盘管群中的间隙后，将热量及废气由外箱下围的百叶窗排放；所述上吹式，则风扇抽风向上排放热量及废气，风力由外箱下围四周的百叶窗吸入。

4、上述方案中，所述供水系统，包括一水泵，一进水分布管，及至少一组分设在盘管四周象限区的四个水雾喷嘴，如系下吹式则每组喷嘴设于盘管组的上方，向下喷淋水雾，若为上吹式则每组喷嘴设于盘管组的下方，向上喷淋水雾。

5、上述方案中，所述蜗旋型盘管为同一平面内盘旋而成一平铺式蜗旋型，或为一长腰圆形，其两端为蜗卷的半圆形，中间为一群平行直管，或为锥面盘旋的立体蜗卷弹簧形。

为达到上述目的，本发明蜗旋型冷媒盘管采用的技术方案是：一种蜗旋型盘管，该蜗旋型盘管由一根金属管蜗卷盘旋而形成一单体的冷媒金属盘管。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述蜗旋型盘管由一根流线型截面金属管蜗卷盘旋而成。

2、上述方案中，所述蜗旋型盘管为同一平面内盘旋而成一平铺式蜗旋型，或为一长腰圆形，其两端为蜗卷的半圆形，中间为一群平行直管，或为锥面盘旋的立体蜗卷弹簧形。

本发明工作原理是：一种蜗旋型冷媒盘管(Spiral-curved medium coil)的冷凝器，使用整支金属管一体盘曲而成的蜗旋型冷媒盘管的新结构，打破习用平行往复式盘管以一大群U型接头连接的传统，省用一大群U形接头，也免除此一大群接头的焊接工程，省工省料，且彻底消除了大群接缝可能产生的冷媒泄漏，更重要的是消除了因冷媒通过每一U型接头时，因摩擦力增加而产生的压降(pressure drop)，以免冷媒压缩机付出额外动力，以负担恢复此种压降的累积，从而提升EER值。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1、本发明蜗旋型冷媒盘管以及冷凝器，消除了使用U型接头时产生的压降，提升冷凝器的EER。

2、本发明蜗旋型冷媒盘管以及冷凝器，使整管无焊接点，以彻底免除焊缝泄漏的可能。

3、本发明蜗旋型冷媒盘管以及冷凝器，免除习用的U型接头及其焊工，以达到省料又省工而节省制造成本。

4、本发明蜗旋型冷媒盘管以及冷凝器，因其外围为圆形，其中心有一空间，完全与风扇的风力相配合，使风力全部发挥。

附图说明

附图1为传统式冷凝器立体示意图。

附图2为传统式长方形冷媒盘管组，不适于风扇风力的情况示意图。

附图3为本发明使用流线型截面冷媒盘管，盘曲而成的平铺式蜗旋型盘管的基本实施例图。

附图3A为图3的A-A剖面图。

附图4为本发明的多层蜗旋型盘管重叠成一整个盘管组的截面图。

附图5为组装本发明盘管的盘管支架结构示意图。

附图6为本发明的多层蜗旋型盘管组装在一盘管支架中的示意图。

附图7为本发明使用蜗旋型盘管组的整台下吹式冷媒冷凝器的较佳实施例示意图。

附图8为本发明另一较佳的上吹式冷凝器示意图。

附图9为本发明蜗旋型盘管盘曲成一蜗卷弹簧形的一种实施例示意图。

附图10为本发明蜗旋型盘管盘曲成一长腰圆形的另一种实施例示意图。

以上附图中，10，10’、流线型截面管盘旋而成的平铺式蜗旋型冷媒盘管；100、盘管组；12，12’、分布管；14，14’、收集管；16、蜗卷形半圆弧形；18、平行直管；20、盘管支架；22、底架；222、外圈；224、内圈；226、横条；24、外支柱；242、槽口；244、外箍；246、弧形加强斜条；26、内支柱；262、槽口；264、内箍；266、弧形加强斜条；30、卡板；32、上卡口；34、下卡口；40、风扇组；50、供水系统；52、进水分布管；54、水雾喷嘴；60、外箱；62、风口；64、百叶窗；70、冷媒盘管组；72、直管；74、U型接头；76、焊接缝；702、中心；704、四角；80、鳍片；82、支架板；90、中空圆锥风力截面；902、风区；904、风区。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：请参见图3所示，图示系本发明的较佳实施例之一，以一流线型截面管盘旋而成的平铺式蜗旋型冷媒盘管10(以下简称“冷媒盘管10”)为基础，其外围的进口端连接于一分布管12，汽态冷媒即由此分布管12进入冷媒盘管10，其内侧出口则连接至一收集管14，以搜集已液化的液态冷媒。本实施例系以流线型截面管为例，然而熟悉本发明领域的人员应当能了解本案范围并不受限于此。

图4为复数层冷媒盘管10及10’构成一群盘管组100的截面图。其中奇数层的冷媒盘管10，其汽态冷媒的进口分布管12位于管群左边的外侧，液态冷媒的收集管14则位于内部空间的右侧；而偶数层的冷媒盘管10’，其汽态冷媒进口分布管12’位于管群右边的外侧，液态冷媒的收集管14’则位于内部空间的左侧。实际上偶数层冷媒盘管10’与奇数层冷媒盘管10形状完全相同，只转过了180°而已(将图3转180°)，将冷媒盘管10与转过180°的冷媒盘管10’作奇偶相间的犬牙相错的安排，即成图4所示的结构，使风力的气流可以在犬牙相错的间隙中通过。

图5显示一盘管支架20，用以组装一群冷媒盘管10及10’成一盘管组，由一圆周形底架22，四支外支柱24及四支内支柱26构成。底架22由一外圈222及一内圈224，以及四支横条226，分别以四个象限连接外圈222及内圈224成为一体。四支外支柱24与四支内支柱26均为长方槽铁，分别竖立于底架22的四支横条226与外圈222及与内圈224的接合处，使每一对外内支柱24及26的槽口242及262相对，并以复数个外箍244焊固于四支外支柱24的外侧，每两个相邻的外箍244间设有弧形加强斜条246。同样以复数个内箍264之间，焊固于四支内支柱26内侧，再以斜条266焊接两内箍264之间，以加强整个支架20的稳固性。

图6显示图5中每一对外内支柱24与26的相对槽口242及262中嵌入复数层卡板30的情况，每片卡板30的厚度略小于支柱槽口242及262的宽度，其长度适可卡入两相对的两槽口242、262中，其高度则等于每两层冷媒盘管10与10’的间距，卡板30的上缘设有一群等距离的上卡口32，每一上卡口32的形状适合于设置一蜗旋型盘管的下半部；每层卡板30的下缘则设有一群与上卡口32犬牙相错的下卡口34，每一下卡口34的形状适合于一蜗旋型盘管的上半部。

当多层冷媒盘管10及10’，组装入盘管支架20时，先将四片卡板30分别嵌入支架20的四对外支柱24与内支柱26相对的槽口242与262中，平稳后，装入第一层冷媒盘管10，使冷媒盘管10的每一圈管子的下半部嵌入于卡板30的上卡口32中，再在四组相对槽口242与262中装入第二层卡板30，使该层卡板30的下卡口34，卡固冷媒盘管10的每一圈管的上半部，使第一层冷媒盘管10分四个象限卡定在四组卡板30间，而得以稳固，此后再放入第二层冷媒盘管10’，再嵌入一层卡板30，如此周而复始，即完成一高稳度的盘管组100。

请再参见图7，显示一下吹式蜗旋型盘管冷媒冷凝器的较佳实施例，图中有至少一群流线型截面的蜗旋型盘管组100(图示为两组式)，流线型截面管的大头向上，每一盘管组100由复数层冷媒盘管10及10’组装在支架20(未图示)中而成；一风扇组40，由上向下吹送气流(故称下吹式)；一供水系统50，包括一水泵(未图示)，一进水分布管52，及一群水雾喷嘴54，分四个象限作分区轮流的间歇性向下喷淋水雾，以提供冷媒盘管10及10’的表面有一层水膜，并以其间歇供水使水膜有充分蒸发的时间，以吸收大量蒸发热，而使冷媒快速降温；一外箱60，为一圆桶型或方形的外箱，顶部设有至少一风口62，口内装置风扇组40，箱的下围四周设有一群百叶窗64，以排放携带热量及水蒸气的气流；汽态冷媒分别由两分布管12及12’进入盘管组100，液化后的液态冷媒则由设于中心的收集管14及14’集中后再供使用。

图8显示一上吹式蜗旋型冷媒盘管冷凝器的最佳实施例。与图7的下吹式的风力气流方向相反，风扇组40成为一抽风机，百叶窗64成为进风口，装置风扇的风口62成为排出热量及蒸汽的排风口，盘管组100内的流线型截面冷媒盘管10及10’改成大头向下以迎风力，水雾喷嘴54则设于盘管100的下方而向上喷出水雾，其它结构均与图7雷同，故在图中省略。由于本实施例与图7所示实施例的排风方向不同，分别适用于不同的室外环境，下吹式只适合装用屋顶或空旷地区，否则其向四周排出的热量及废气将影响附近邻居的生活环境，而上吹式则固定向上排出热量及废气，对环境影响甚微，故适合装用室外空间窄小的环境。

图9显示本发明蜗旋型盘管的另一实施例，该冷媒盘管10为一蜗卷弹簧式，而多层的盘管组100可以仿照前述的平铺式盘管，以每层犬牙相错的方式做叠碗式配置而形成。

图10为本发明蜗旋型盘管变体的另一实施例，其冷媒盘管10的两端为蜗卷形两个半圆弧形16，中间则为一段平行直管18成一长腰圆形盘旋到底，以免使用另外的U形接头从而消除压降。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种蜗旋型冷媒盘管的无鳍片冷凝器，其特征在于主要结构包括：

所述复数层蜗旋型盘管中，其奇数层蜗旋型盘管的汽态冷媒进口集中在蜗旋型盘管外围的一侧，并经一汽态冷媒分布管分送，而其液态冷媒的出口则集中在蜗旋型盘管中央空间对应进口一侧的另一侧，由一收集管收集；偶数层蜗旋型盘管的进出口则设置在与奇数层蜗旋型盘管的进出口相反侧的对称位置上。

2、根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于：所述盘管支架，包括：

复数个外箍，以间隔焊固在四个外支柱的外缘；

3、根据权利要求2所述的冷凝器，其特征在于：所述盘管支架中，在相邻两层蜗旋型盘管之间设有复数片卡板用于定位和固定蜗旋型盘管，复数片卡板分为四组，分设在四个象限；每片卡板的厚度略小于支架上内外支柱槽口宽度，其长度适可卡入支架的内外支柱两相对的槽口中，而其高度则等于相邻两层蜗旋型盘管的间距；卡板的上缘设有一群等距离的上卡口，上卡口的形状适合于放入一蜗旋型盘管的下半部；卡板的下缘则设有一群适合于卡住蜗旋型盘管上半部的下卡口，与上卡口犬牙相错；组装时先在四组相对的内外支柱槽口中各放入一片卡板形成第一层卡板，然后将第一层蜗旋型盘管放入盘管支架中以四个象限平放卡入四片卡板的上卡口中，平稳后再各放入第二层卡板，使第二层卡板的下卡口卡住第一层蜗旋型盘管的上半部，稳固后再放入第二层蜗旋型盘管，如此周而复始，以完成为一整个冷媒盘管组。

4、根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于：所述蜗旋型盘管为同一平面内盘旋而成一平铺式蜗旋型，或为一长腰圆形，其两端为蜗卷的半圆形，中间为一群平行直管，或为锥面盘旋的立体蜗卷弹簧形。