CN112413931A - 换热器及热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种换热器及热泵系统，换热器包括第一换热分段、第二换热分段以及多个连接组件；第一换热分段具有第一接口、第二接口以及连通第一接口和第二接口的第一换热通道；第二换热分段包括多个换热组件，各个换热组件均具有第一端口、第二端口以及连接第一端口和第二端口的第二换热通道；多个第二换热通道的第一端口均与第三接口连通；多个连接组件与多个换热组件一一对应地设置；各个连接组件的一端分别与相应的换热组件的第二端口连通，各个连接组件的另一端均与第二接口连通。本发明的换热器解决了现有技术中的换热器的换热效率低的问题。

Description

换热器及热泵系统

技术领域

本发明涉及换热设备领域，具体而言，涉及一种换热器及热泵系统。

背景技术

换热器在空调等热泵设备中有着防范的应用，提高换热器的换热效率对提高热泵的能效具有重要作用。

现有的换热器在作蒸发器使用时，其内部的冷媒分布仍然存在不均匀的问题，导致换热器的部分区域容易出现“干蒸”的情况，从而使换热器的换热能力变差，影响换热器的换热效率。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种换热器及热泵系统，以解决现有技术中的换热器的换热效率低的问题。

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，包括：第一换热分段，第一换热分段具有第一接口、第二接口以及连通第一接口和第二接口的第一换热通道；第二换热分段，第二换热分段包括多个换热组件，各个换热组件均具有第一端口、第二端口以及连接第一端口和第二端口的第二换热通道；多个第二换热通道的第一端口均与第三接口连通；多个连接组件，多个连接组件与多个换热组件一一对应地设置；各个连接组件的一端分别与相应的换热组件的第二端口连通，各个连接组件的另一端均与第二接口连通。

进一步地，换热组件包括多根第二换热管，多根第二换热管的管腔组成第二换热通道；连接组件包括分流管，分流管具有进口和多个出口，分流管的进口与第二接口连通，分流管的多个出口与相应的换热组件的多根第二换热管的第一端一一对应地连通；其中，分流管的多个出口沿分流管的延伸方向依次间隔布置。

进一步地，换热组件的多根第二换热管均为扁管；连接组件包括多个沿水平方向延伸设置的连接管，多个连接管均与分流管连通，各个连接管的管壁上均设有沿其轴向延伸设置的开口，多根第二换热管一一对应地穿设在多个连接管的开口内。

进一步地，连接管的两端封闭，连接管的管壁上设有通孔，连接管通过通孔与第二接口连通。

进一步地，连接管的一端封闭，连接管的另一端与第二接口连通。

进一步地，第一换热分段包括：多根第一换热管，多根第一换热管的管腔组成第一换热通道；第一集流管，多根第一换热管的第一端均与第一集流管连通，第二接口与第一集流管连通；第二集流管，多根第一换热管的第二端均与第二集流管连通，第一接口与第二集流管连通；第三集流管，多个换热组件的第二换热管的第二端均与第三集流管连通；其中，第一集流管的流通截面的面积、第二集流管的流通截面的面积以及第三集流管的流通截面的面积均大于分流管的流通截面的面积。

进一步地，第二集流管与第三集流管一体设置，第二集流管的内腔与第三集流管的内腔之间通过第一隔板分隔。

进一步地，第一集流管和第二集流管均沿第一方向延伸设置，多根第一换热管均沿第二方向延伸设置且多根第一换热管均沿第一方向间隔设置；第一集流管内设有第二隔板，第二隔板将第一集流管的管腔分隔为沿第一方向间隔设置的第一管腔和第二管腔；第二集流管内设有第三隔板，第三隔板将第二集流管的管腔分隔为沿第一方向间隔设置的第三管腔和第四管腔；其中，第一接口与第四管腔连通，第二接口与第一管腔连通；沿第一方向，第二隔板到第一接口的距离大于第三隔板到第一接口的距离。

进一步地，沿第一方向，位于第三隔板的远离第二隔板的一侧的第一换热管的数量为A，位于第二隔板与第三隔板之间的第一换热管的数量为B，位于第二隔板的远离第三隔板的一侧的第一换热管的数量为C；其中，A＜B＜C。

根据本发明的另一方面，提供了一种热泵系统，热泵系统包括压缩机、第一换热器、第二换热器、节流装置以及四通阀；第一换热器为上述的换热器；其中，第一换热器的第三接口、第二换热器的第一端口以及压缩机的进口和压缩机的出口分别与四通阀的四个接口一一对应地连接；第一换热器的第一接口通过节流装置与第二换热器的第二端口连通。

应用本发明的技术方案的换热器包括第一换热分段、第二换热分段以及多个连接组件；第一换热分段具有第一接口、第二接口以及连通第一接口和第二接口的第一换热通道；第二换热分段包括多个换热组件，各个换热组件均具有第一端口、第二端口以及连接第一端口和第二端口的第二换热通道；多个第二换热通道的第一端口均与第三接口连通；多个连接组件与多个换热组件一一对应地设置；各个连接组件的一端分别与相应的换热组件的第二端口连通，各个连接组件的另一端均与第二接口连通。这样，冷媒由第一接口进入第一换热分段后，在第一换热通道内进行第一流程的换热，此时，液态冷媒的量较多，能够较充分地覆盖第一通道内的各个区域，从而保证第一流程的换热效果。当第一流程换热结束后，气液混合的冷媒经过多个连接组件分流，能够较均匀地分布到第二换热分段的多个换热组件内进行第二流程的换热，从而确保冷媒在第二换热分段内分部的均匀性，保证第二流程的换热效果。这样，能够保证冷媒在第一换热流程和第二换热流程中均能实现均匀地分布，避免出现换热器局部区域“干蒸”的情况，解决了现有技术中的换热器的换热效率低的问题。

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示出了根据本发明的换热器的实施例的第一视角的结构示意图；

图2示出了根据图1中的换热器的实施例的局部区域的放大结构示意图；

图3示出了根据图2中的换热器的实施例的第一部分的放大结构示意图；

图4示出了根据图2中的换热器的实施例的第二部分的放大结构示意图；

图5示出了根据本发明的换热器的实施例的第二视角的结构示意图；

图6示出了根据本发明的换热器的实施例去除换热翅片后的第二视角的结构示意图；

图7示出了根据图6中的换热器的实施例的局部区域的放大结构示意图；

图8示出了根据本发明的换热器的第一个实施例的连接组件的结构示意图；

图9示出了根据本发明的换热器的第一个实施例的连接管的剖视结构示意图；

图10示出了根据本发明的换热器的第二个实施例的连接组件的结构示意图；

图11示出了根据本发明的换热器的第二个实施例的连接管的剖视结构示意图；

图12示出了根据本发明的换热器的实施例内部的冷媒流动过程示意图；

图13示出了根据本发明的热泵系统的实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、第一换热分段；11、第一换热管；2、第二换热分段；21、换热组件；211、第二换热管；3、连接组件；31、分流管；32、连接管；321、开口；322、通孔；10、第一接口；20、第二接口；30、第三接口；40、第一隔板；50、第二隔板；60、第三隔板；100、第一集流管；200、第二集流管；300、第三集流管；1000、压缩机；2000、第一换热器；3000、第二换热器；4000、节流装置；5000、四通阀。

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。

请参考图1至图12，本发明提供了一种换热器，其包括：第一换热分段1，第一换热分段1具有第一接口10、第二接口20以及连通第一接口10和第二接口20的第一换热通道；第二换热分段2，第二换热分段2包括多个换热组件21，各个换热组件21均具有第一端口、第二端口以及连接第一端口和第二端口的第二换热通道；多个第二换热通道的第一端口均与第三接口30连通；多个连接组件3，多个连接组件3与多个换热组件21一一对应地设置；各个连接组件3的一端分别与相应的换热组件21的第二端口连通，各个连接组件3的另一端均与第二接口20连通。

本发明的换热器包括第一换热分段1、第二换热分段2以及多个连接组件3；第一换热分段1具有第一接口10、第二接口20以及连通第一接口10和第二接口20的第一换热通道；第二换热分段2包括多个换热组件21，各个换热组件21均具有第一端口、第二端口以及连接第一端口和第二端口的第二换热通道；多个第二换热通道的第一端口均与第三接口30连通；多个连接组件3与多个换热组件21一一对应地设置；各个连接组件3的一端分别与相应的换热组件21的第二端口连通，各个连接组件3的另一端均与第二接口20连通。这样，冷媒由第一接口10进入第一换热分段1后，在第一换热通道内进行第一流程的换热，此时，液态冷媒的量较多，能够较充分地覆盖第一通道内的各个区域，从而保证第一流程的换热效果。当第一流程换热结束后，气液混合的冷媒经过多个连接组件3分流，能够较均匀地分布到第二换热分段2的多个换热组件21内进行第二流程的换热，从而确保冷媒在第二换热分段2内分部的均匀性，保证第二流程的换热效果。这样，能够保证冷媒在第一换热流程和第二换热流程中均能实现均匀地分布，避免出现换热器局部区域“干蒸”的情况，解决了现有技术中的换热器的换热效率低的问题。

具体地，换热组件21包括多根第二换热管211，多根第二换热管211的管腔组成第二换热通道；连接组件3包括分流管31，分流管31具有进口和多个出口，分流管31的进口与第二接口20连通，分流管31的多个出口与相应的换热组件21的多根第二换热管211的第一端一一对应地连通；其中，分流管31的多个出口沿分流管31的延伸方向依次间隔布置。

为了提高冷媒进入多个第二换热管211的均匀性，分流管31的进口到分流管31的两端的距离相等。

需要说明的是，分流管31的多个出口与多根第二换热管211一一对应地连通，其中两者可以直接连接，也可以通过其他元件来实现过渡连接。例如下述的分流管31就是通过多个连接管32来间接地与多根第二换热管211连通。

具体地，换热组件21的多根第二换热管211均为扁管；连接组件3包括多个沿水平方向延伸设置的连接管32，多个连接管32均与分流管31连通，各个连接管32的管壁上均设有沿其轴向延伸设置的开口321，多根第二换热管211一一对应地穿设在多个连接管32的开口321内。

由于连接管32上设有沿其轴向延伸的开口321，且第二换热管211穿设在开口321内，这样，连接管32内的冷媒能够更均匀地输入到扁管内，从而提高冷媒在扁管内分布的均匀性，提高换热器的第二换热分段的换热效果。

具体地，连接管32的两端封闭，连接管32的管壁上设有通孔322，连接管32通过通孔322与第二接口20连通。

具体地，连接管32的一端封闭，连接管32的另一端与第二接口20连通。

具体地，第一换热分段1包括：多根第一换热管11，多根第一换热管11的管腔组成第一换热通道；第一集流管100，多根第一换热管11的第一端均与第一集流管100连通，第二接口20与第一集流管100连通；第二集流管200，多根第一换热管11的第二端均与第二集流管200连通，第一接口10与第二集流管200连通；第三集流管300，多个换热组件21的第二换热管211的第二端均与第三集流管300连通；其中，第一集流管100的流通截面的面积、第二集流管200的流通截面的面积以及第三集流管300的流通截面的面积均大于分流管31的流通截面的面积。

流通截面的面积即与相应的管的延伸方向垂直的截面的面积。通过使分流管31的流通截面的面积小于第一集流管100、第二集流管200以及第三集流管300的流通截面的面积，能够增大冷媒在分流管31内的流速，从而改善冷媒在各个第二换热管211内分配的均匀性，提高换热器的换热效率。在本实施例中，第一集流管100、第二集流管200、第三集流管300以及分流管31均为圆管，第一集流管100、第二集流管200以及第三集流管300的管径均大于分流管31的管径。

具体地，第二集流管200与第三集流管300一体设置，第二集流管200的内腔与第三集流管300的内腔之间通过第一隔板40分隔。

具体地，第一集流管100和第二集流管200均沿第一方向延伸设置，多根第一换热管11均沿第二方向延伸设置且多根第一换热管11均沿第一方向间隔设置；第一集流管100内设有第二隔板50，第二隔板50将第一集流管100的管腔分隔为沿第一方向间隔设置的第一管腔和第二管腔；第二集流管200内设有第三隔板60，第三隔板60将第二集流管200的管腔分隔为沿第一方向间隔设置的第三管腔和第四管腔；其中，第一接口10与第四管腔连通，第二接口20与第一管腔连通；沿第一方向，第二隔板50到第一接口10的距离大于第三隔板60到第一接口10的距离。

这样，将第一换热分段1划分为三个流程，具体地，冷媒由第一接口10流入第四管腔，经过多个第一换热管11流向第二管腔，从而完成第一个流程；再经过多个第一换热管11流向第三管腔，从而完成第二个流程；然后，第三管腔内的冷媒经过多个第一换热管11流向第一管腔，实现第三个流程。通过采用上述设置，冷媒在第一换热分段1内经过三个流程的换热能够充分地进行换热，从而提高换热器的第一换热分段1的换热效率。

具体地，沿第一方向，位于第三隔板60的远离第二隔板50的一侧的第一换热管11的数量为A，位于第二隔板50与第三隔板60之间的第一换热管11的数量为B，位于第二隔板50的远离第三隔板60的一侧的第一换热管11的数量为C；其中，A＜B＜C。

这样，从第一流程到第三流程，第一换热管11的数量逐渐增加，能够随着冷媒的气化而逐渐增大换热空间，从而保证冷媒与外部介质充分地进行换热，提高第一换热分段1的换热效率。

另外，换热器包括换热翅片，换热翅片与多个第一换热管11和多个第二换热管211连接，从而提高第一换热管11和第二换热管211与外部介质的换热效率。

另外，请参考图13，本发明还提供了一种热泵系统，热泵系统包括压缩机1000、第一换热器2000、第二换热器3000、节流装置4000以及四通阀5000；第一换热器2000为上述的换热器；其中，第一换热器2000的第三接口30、第二换热器3000的第一端口以及压缩机1000的进口和压缩机1000的出口分别与四通阀5000的四个接口一一对应地连接；第一换热器2000的第一接口10通过节流装置4000与第二换热器3000的第二端口连通。

当第一换热器2000作冷凝器时，四通阀5000的a口与b口连通，c口与d口连通，从压缩机1000排出的冷媒经过四通阀5000，然后进入第一换热器2000进行冷凝放热，而后进入节流装置4000进行节流，然后进入第二换热器3000进行蒸发吸热，再经过四通阀5000回到压缩机1000，完成循环。

当第一换热器2000作蒸发器时，四通阀5000的a口和c口连通，b口和d口连通，从压缩机1000排出的冷媒经过四通阀5000进入第二换热器3000进行冷凝放热，然后进入节流装置4000进行节流，而后进入第一换热器2000进行蒸发吸热，然后经过四通阀5000回到压缩机1000，完成循环。

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：

本发明的换热器包括第一换热分段1、第二换热分段2以及多个连接组件3；第一换热分段1具有第一接口10、第二接口20以及连通第一接口10和第二接口20的第一换热通道；第二换热分段2包括多个换热组件21，各个换热组件21均具有第一端口、第二端口以及连接第一端口和第二端口的第二换热通道；多个第二换热通道的第一端口均与第三接口30连通；多个连接组件3与多个换热组件21一一对应地设置；各个连接组件3的一端分别与相应的换热组件21的第二端口连通，各个连接组件3的另一端均与第二接口20连通。这样，冷媒由第一接口10进入第一换热分段1后，在第一换热通道内进行第一流程的换热，此时，液态冷媒的量较多，能够较充分地覆盖第一通道内的各个区域，从而保证第一流程的换热效果。当第一流程换热结束后，气液混合的冷媒经过多个连接组件3分流，能够较均匀地分布到第二换热分段2的多个换热组件21内进行第二流程的换热，从而确保冷媒在第二换热分段2内分部的均匀性，保证第二流程的换热效果。这样，能够保证冷媒在第一换热流程和第二换热流程中均能实现均匀地分布，避免出现换热器局部区域“干蒸”的情况，解决了现有技术中的换热器的换热效率低的问题。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

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 (10)

1.一种换热器，其特征在于，包括：

第一换热分段(1)，所述第一换热分段(1)具有第一接口(10)、第二接口(20)以及连通所述第一接口(10)和所述第二接口(20)的第一换热通道；

第二换热分段(2)，所述第二换热分段(2)包括多个换热组件(21)，各个所述换热组件(21)均具有第一端口、第二端口以及连接所述第一端口和所述第二端口的第二换热通道；多个所述第二换热通道的所述第一端口均与第三接口(30)连通；

多个连接组件(3)，多个所述连接组件(3)与多个所述换热组件(21)一一对应地设置；各个所述连接组件(3)的一端分别与相应的所述换热组件(21)的第二端口连通，各个所述连接组件(3)的另一端均与所述第二接口(20)连通。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述换热组件(21)包括多根第二换热管(211)，多根所述第二换热管(211)的管腔组成所述第二换热通道；

所述连接组件(3)包括分流管(31)，所述分流管(31)具有进口和多个出口，所述分流管(31)的进口与所述第二接口(20)连通，所述分流管(31)的多个出口与相应的所述换热组件(21)的多根所述第二换热管(211)的第一端一一对应地连通；

其中，所述分流管(31)的多个出口沿所述分流管(31)的延伸方向依次间隔布置。

3.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述换热组件(21)的多根所述第二换热管(211)均为扁管；所述连接组件(3)包括多个沿水平方向延伸设置的连接管(32)，多个所述连接管(32)均与所述分流管(31)连通，各个所述连接管(32)的管壁上均设有沿其轴向延伸设置的开口(321)，多根所述第二换热管(211)一一对应地穿设在多个所述连接管(32)的所述开口(321)内。

4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述连接管(32)的两端封闭，所述连接管(32)的管壁上设有通孔(322)，所述连接管(32)通过所述通孔(322)与所述第二接口(20)连通。

5.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述连接管(32)的一端封闭，所述连接管(32)的另一端与所述第二接口(20)连通。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的换热器，其特征在于，所述第一换热分段(1)包括：

多根第一换热管(11)，多根所述第一换热管(11)的管腔组成所述第一换热通道；

第一集流管(100)，多根所述第一换热管(11)的第一端均与所述第一集流管(100)连通，所述第二接口(20)与所述第一集流管(100)连通；

第二集流管(200)，多根所述第一换热管(11)的第二端均与所述第二集流管(200)连通，所述第一接口(10)与所述第二集流管(200)连通；

第三集流管(300)，多个所述换热组件(21)的所述第二换热管(211)的第二端均与所述第三集流管(300)连通；

其中，所述第一集流管(100)的流通截面的面积、所述第二集流管(200)的流通截面的面积以及所述第三集流管(300)的流通截面的面积均大于所述分流管(31)的流通截面的面积。

7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述第二集流管(200)与所述第三集流管(300)一体设置，所述第二集流管(200)的内腔与所述第三集流管(300)的内腔之间通过第一隔板(40)分隔。

8.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述第一集流管(100)和所述第二集流管(200)均沿第一方向延伸设置，多根所述第一换热管(11)均沿第二方向延伸设置且多根所述第一换热管(11)均沿所述第一方向间隔设置；所述第一集流管(100)内设有第二隔板(50)，所述第二隔板(50)将所述第一集流管(100)的管腔分隔为沿所述第一方向间隔设置的第一管腔和第二管腔；所述第二集流管(200)内设有第三隔板(60)，所述第三隔板(60)将所述第二集流管(200)的管腔分隔为沿所述第一方向间隔设置的第三管腔和第四管腔；

其中，所述第一接口(10)与所述第四管腔连通，所述第二接口(20)与所述第一管腔连通；沿所述第一方向，所述第二隔板(50)到所述第一接口(10)的距离大于所述第三隔板(60)到所述第一接口(10)的距离。

9.根据权利要求8所述的换热器，其特征在于，沿所述第一方向，位于所述第三隔板(60)的远离所述第二隔板(50)的一侧的所述第一换热管(11)的数量为A，位于所述第二隔板(50)与所述第三隔板(60)之间的所述第一换热管(11)的数量为B，位于所述第二隔板(50)的远离所述第三隔板(60)的一侧的所述第一换热管(11)的数量为C；

其中，A＜B＜C。

10.一种热泵系统，其特征在于，所述热泵系统包括压缩机(1000)、第一换热器(2000)、第二换热器(3000)、节流装置(4000)以及四通阀(5000)；所述第一换热器(2000)为权利要求1至9中任一项所述的换热器；

其中，所述第一换热器(2000)的第三接口(30)、所述第二换热器(3000)的第一端口以及所述压缩机(1000)的进口和所述压缩机(1000)的出口分别与所述四通阀(5000)的四个接口一一对应地连接；所述第一换热器(2000)的第一接口(10)通过所述节流装置(4000)与所述第二换热器(3000)的第二端口连通。

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