CN101995172B - 微通道换热器以及应用该微通道换热器的设备 - Google Patents

Abstract

一种微通道换热器，包括沿垂直于通风方向平行设置的复数个扁管以及在扁管的两端设置的中空集流管；所述扁管的内部设置有热交换介质通道，每一扁管的端部均插入中空集流管中，所述扁管的热交换介质通道与中空集流管的中空通道相连通；其中，在相邻两扁管之间还设置有导水板或导水片，在所述导水板或者导水片上设置有冷凝水流动通道；在所述导水板或导水片与相邻扁管之间设置波纹翅片。本发明的微通道换热器能明显的改善排水效果。本发明还提供及一种应用该微通道换热器的设备。

Description

微通道换热器以及应用该微通道换热器的设备

技术领域

本发明涉及热交换器技术领域，具体涉及一种微通道换热器。本发明还涉及一种应用该微通道换热器的设备，例如风冷空调或者热泵机等。

背景技术

在风冷空调系统中，换热器用于蒸发器时，空气中的水蒸气会在换热器表面凝结，凝结的水聚集到一定程度会降低换热器的传热性能、增大风阻，同时也有可能造成空调器发生“滴水”现象。在换热器用于热泵机的室外机时，制热工况下室外换热器表面也会凝水或结霜。当结霜到一定程度，空调器需启动除霜模式，将室外换热器的霜融化，融化后的水也需要及时排除，否则会重新凝结，加重结霜程度。可见，所以风冷空调系统的蒸发器和热泵型空调的室外机均需要具有良好的排水性能。

目前典型的微通道换热器用于空调系统的换热器时，若涉及到换热器排水，需要将换热器的扁管竖直放置，冷凝水需要从开窗翅片的缝隙中向下流动的方式进行排水。图1为现有的一种典型的微通道换热器的结构示意图；图2为图1的局部示意图，用于说明其排水方式。请参考图1和图2，所述微通道换热器主要由下列部件及方式如下：沿垂直于通风方向布置多排平行的扁管1，扁管1内设置有热交换介质(也称为制冷剂)流通的通道，在相邻扁管1之间焊接有波纹开窗翅片2。扁管1的两端插入中空集流管3上，在两集流管3上分别连接的有进口管4和出口管5，在最外侧的扁管1之外还设置有边管6，用于保护换热器。换热器放置时，使得扁管1保持竖直，在排水时，冷凝水从波纹开窗翅片2的缝隙中垂直向下流动，达到排水的目的。

然而，上述图1和图2所示的换热器中，由于排水需沿着开窗间隙，位于上部翅片上的冷凝水需顺次流过其下部每一片翅片的开窗，使得排水非常困难。而且翅片的大部分表面被厚厚的冷凝水所包覆，也降低了换热性能，增大了空气阻力。受排水不良的限制，微通道换热器较少用于蒸发器或热泵机室外换热器，这限制了微通道换热器的应用范围。微通道换热器的排水是目前亟待解决的问题。

在专利号为US64399300B1的美国专利文献中，公布了一种微通道换热器，其也由平行的扁管和翅片组成，相邻扁管间距为c，翅片具有很小的根部内半径r，翅片开窗的长度为l；其满足下列关系，0＜＝r/c＜0.057，0.89＜＝l/c＜＝1.01和0.29＜＝p/c＜＝0.43。但是该形式的翅片仍然需要从波纹翅片的开窗缝隙中排水，仍然受到波纹翅片的结构限制，排水效果并没有本质上的提升。

在公开号为CN1504699A的中国专利文献中，公布了一种微通道换热器，其中的波纹状翅片的波形槽线和棱线在换热器的向内方向上倾斜，翅片与水平方向呈一定角度，改善换热器的排水。但是该形式的翅片加工难度非常大，难以批量用于换热器。

发明内容

本发明提供一种微通道换热器，以解决现有的微通道换热器中冷凝水排出不畅的问题。本发明另外提供一种应用该微通道换热器的设备，例如风冷空调或者热泵机等。

本发明提供的一种微通道换热器，包括沿垂直于通风方向平行设置的复数个扁管以及在扁管的两端设置的中空集流管；每一扁管的内部均设置有热交换介质通道，每一扁管的两端均插入中空集流管中，每一扁管的热交换介质通道均与中空集流管的中空通道相连通；其中，

在相邻两扁管之间还设置有导水板或导水片，在所述导水板或者导水片上设置有冷凝水流动通道；

在所述导水板或导水片与相邻扁管之间设置波纹翅片；所述波纹翅片与所述导水板或导水片之间夹角为锐角；所述波纹翅片上设置有通风窗，该翅片称为开窗翅片；

一端的中空集流管用于向每一扁管中分配热交换介质，另一端的中空集流管用于收集流过每一扁管的热交换介质。

可选的，所述导水板或导水片平行所述扁管设置。

可选的，所述导水板或导水片在通风方向的宽度小于、大于或等于所述扁管的宽度。

可选的，在所述导水板或导水片外表面设置有尖角凸起。

可选的，相邻扁管之间的导水板或导水片沿通风方向设置有多个，且相邻导水片或导水板之间设置有间隙，作为所述的冷凝水流动通道。

可选的，所述导水板或导水片为一片或两片以上组合结构。

可选的，所述导水板或者导水片沿通风方向的截面呈三角形波纹状、弧形波纹状或者梯形波纹状，形成的波纹状沟槽作为冷凝水流动通道。

可选的，在相邻两扁管之间设置有导水板时，所述导水板为中空板，在所述中空板的与波纹翅片接触的表面上开设有排水孔。

可选的，所述排水孔的形状为圆形、椭圆形、正方形或长边沿竖直方向的长方形。

此外，本发明还提供一种空调设备，包括上述任一所述的微通道换热器。

可选的，该设备为风冷空调或热泵型空调。

与现有技术相比，本发明的其中一个方面具有以下优点：微通道换热器的两相邻扁管之间设置导水片或导水板，且导水片或导水板与翅片相连接；在工作过程中，凝结的冷凝水在重力的作用下汇集到导水片或导水板的位置，从导水片(或导水板)上或导水片(或导水板)与翅片间的空隙向下滑落，以进行排水；与现有的换热器相比，能明显的改善排水效果；此外，导水片(或导水板)同时起到了增加换热面积的作用，能加强换热器的换热效果；而且，本发明的微通道换热器的各部件结构简单，易于加工；换热器整体结构形式简单，易于批量生产。

附图说明

图1是现有的一种典型的微通道换热器的结构示意图；

图2为图1的局部示意图，用于说明其排水方式；

图3为本发明的微通道换热器的实施例的结构示意图；

图4为图3的局部示意图，用于说明其排水方式；

图5为具有波纹型导水片或导水板的微通道换热器的局部示意图；

图6为三角形波纹导水片或导水板的截面示意图；

图7为弧形波纹导水片或导水板的截面示意图；

图8为梯形波纹导水片或导水板的截面示意图；

图9中为组合式导水片或导水板的微通道换热器局部结构示意图；

图10中为具有中空式导水板的微通道换热器局部的结构示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

下面结合附图对本发明的微通道换热器进行说明。

图3为本发明的微通道换热器的实施例的结构示意图，图4为图3的局部示意图，用于说明其排水方式。

请参考图3，本发明的实施例中，微通道换热器包括扁管1、波纹翅片8、导水片或者导水板7、中空集流管3、进水管4、出水管5以及边板6。

其中，所述扁管1为复数个。在每一述扁管1中均设置有中空的通道。该通道用于流过热交换介质，例如冷媒(也称为制冷剂)，称为热交换介质通道。所述复数个扁管1沿垂直于通风方向平行排列，相邻扁管之间设置有一定的距离，用于设置所述导水片或者导水板7以及波纹翅片8并进行通风。以便于在热交换介质流过该扁管1中时可以与外部的空气进行热交换。

在使用状态下，所述扁管1一般为竖直设置。所有扁管1具有相同或大致的高度和宽度。

所述中空集流管3为两个，分设于所述扁管1的两端。所述中空集流管3内部设置有中空的通道，用于向扁管1中分配热交换介质，以及收集流过扁管1的热交换介质。按照热交换介质流动方向，位于两端的中空集流管3分别起上述的分配或收集的作用。每一扁管1的端部均插入所述中空集流管3中，使得扁管1中的热交换介质通道与所述中空集流管3的中空通道相连通。

所述波纹翅片8用于增加空气侧的换热面积，提升换热器的热交换性能。特别的，在本发明的实施例中，其还具有加速排水的作用。波纹翅片8可以是现有的任何结构，在波纹翅片8上也可以设置有利于冷凝水流动的结构，例如设置通风窗。这里不再对此赘述。

所述导水片或导水板7设置于相邻的两扁管1之间，在所有两两相邻的扁管1之间均设置有所述的导水片或导水板7。所述导水板或导水片7可平行所述扁管设置。所述导水板或导水片7在通风方向的宽度可小于或等于所述扁管的宽度。

每一导水片或者导水板7与相邻的扁管之间又设置有波纹翅片8。其中，所述波纹翅片8可以通过焊接的方式将其两端固定于扁管1和导水片或导水板7上。从而使得波纹翅片8、导水片或导水板7以及扁管1称为一整体。在导水片或导水板7上设置有冷凝水流动通道，其主要作用是导向冷凝水。

此外，在本发明的微通道换热器的实施例中，在所述中空集流管上还设置有进口管4和出口管5。在工作时，热交换介质通过所述进口管4被引入中空集流管3，经扁管1之后，并通过另外端部的中空集流管3收集，由出口管5引出换热器。此外，为避免被损坏，在设置于边缘的扁管1的外侧还设置有边板6，用于对换热器进行保护。

图4为图3所示的微通道换热器的实施例中的局部的放大示意图。请参考图4，在工作过程中，冷凝水会在扁管1以及波纹翅片8表面凝结，由于重力作用，冷凝水会沿着波纹翅片8滑落，并最终汇集在所述导水片或导水板7上，并沿着导水片或导水板7上的冷凝水流动通道向下流动，最终被排出热交换器之外。

由于每一波纹翅片8均与所述导水片或导水板7相接触，在冷凝水沿导水片或导水板7的冷凝水流动通道向下流动过程中，由于粘性力的作用，可将各个波纹翅片8与导水片或导水板7相连接的根部的冷凝水“粘”走，从而达到加速排水的作用。

此外，为确保冷凝水可沿波纹翅片8表面流向导水片或导水板7，所述波纹翅片8与导水片或导水板7之间的夹角设置为向上的锐角，为增大排水的效果，可以调整该锐角的角度，使其尽可能的小。

此外，为进一步增大排水效果，可以在所述导水片或导水板7外表面设置多个具有尖角的突起，使得冷凝水在流动过程中，突起的尖角可刺穿冷凝水的液膜，降低对导水片或导水板7表面的附着力。

上述的实施例中的导水片或导水板7可以具有多种形式，下面具体说明。

图5为具有波纹型导水片或导水板的微通道换热器的局部示意图。

请参考图5，导水片7-2沿通风方向的截面呈波纹状，沿竖直方向行程竖直向下的凹槽和凸起，称为波纹型导水片或导水板7-2。所述的凹槽作为冷凝水流动通道，而所述凸起可以设置为尖棱形，用于穿刺液膜，提高排水能力。

图6、图7和图8分别为三角形波纹导水片或导水板、弧形波纹导水片或导水板以及梯形波纹导水片或导水板的截面示意图。其中，对于梯形波纹导水板或导水片，包括平段(即梯形底)和倾斜段(即梯形的腰)，在焊接时，可将平段与波纹翅片8(参见图3)焊接起来，这有利于增大导水片或导水板与波纹翅片8的接触面积，不但有利于提高微通道换热器的整体强度和刚度，而且还可以减小导水片或导水板与波纹翅片8之间的热阻，有利于增强换热效果。其中，在梯形波纹导水片或导水板中，梯形轮廓的通道即为冷凝水流动通道。

图9中示出了另外一种导水板或导水片。请参考图9，导水板或导水片7-1在沿通风方向设置有两个(也可以为两个以上)，相邻导水板或导水片7-1之间设置有间隙，该间隙作为冷凝水流动通道。而且，每一导水板或导水片7-1为多片组合结构。

图10中为具有中空式导水板的微通道换热器局部的结构示意图。请参考图10，导水板7-3为中空板，在所述中空板7-3的与波纹翅片8接触的表面上开设有排水孔7-4，所述排水孔7-4连通所述的中空管7-3的中空通道，使得波纹翅片8上的冷凝水能够由排水孔7-4流入中空管7-3的内部通道中，并沿该内部通道排出，所述中空管7-3的中空通道的作为冷凝水流动通道。其中，所述排水孔的形状为圆形、椭圆形、正方形或长边沿竖直方向的长方形。图10中示出的为长方形的情形。

所述的导水板或导水片7还可以具有其它的结构，这里不再一一进行描述，本领域技术人员可以根据本发明的说明书的教导得出相应的变化结构。但任何设置于两相邻扁管1之间、连接相邻扁管之间所有波纹翅片并且具有排水功能的结构均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明的微通道换热器可应用于空调设备中，例如风冷空调或热泵型空调中。应用于本发明的微通道换热器的空调设备具有良好的排水效果

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种微通道换热器，其特征在于包括沿垂直于通风方向平行设置的复数个扁管以及在扁管的两端设置的中空集流管；每一扁管的内部均设置有热交换介质通道，每一扁管的两端均插入中空集流管中，每一扁管的热交换介质通道均与中空集流管的中空通道相连通；其中，

在相邻两扁管之间还设置有导水板，在所述导水板上设置有冷凝水流动通道；

在所述导水板与相邻扁管之间设置波纹翅片；所述波纹翅片与所述导水板之间夹角为向上的锐角；所述波纹翅片上设置有通风窗，该翅片称为开窗翅片；

一端的中空集流管用于向每一扁管中分配热交换介质，另一端的中空集流管用于收集流过每一扁管的热交换介质。

2.根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于，所述导水板平行所述扁管设置。

3.根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于，所述导水板在通风方向的宽度小于或等于所述扁管的宽度。

4.根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于，在所述导水板外表面设置有尖角凸起。

5.根据权利要求1至4任一所述的微通道换热器，其特征在于，相邻扁管之间的导水板沿通风方向设置有多个，且相邻导水板之间设置有间隙，作为所述的冷凝水流动通道。

6.根据权利要求1至4任一所述的微通道换热器，其特征在于，所述导水板为一片或两片以上组合结构。

7.根据权利要求1至4任一所述的微通道换热器，其特征在于，所述导水板沿通风方向的截面呈三角形波纹状、弧形波纹状或者梯形波纹状，形成的波纹状沟槽作为冷凝水流动通道。

8.根据权利要求1至4任一所述的微通道换热器，其特征在于，所述导水板为中空板，在所述中空板的与波纹翅片接触的表面上开设有排水孔。

9.根据权利要求8所述的微通道换热器，其特征在于，所述排水孔的形状为圆形、椭圆形、正方形或长边沿竖直方向的长方形。

10.一种空调设备，其特征在于，包括上述权利要求1至9任一所述的微通道换热器。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，该设备为风冷空调或热泵型空调。

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