平行流换热器、水箱、及空气能热水器 |
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| 申请号 | CN201710548652.2 | 申请日 | 2017-07-06 | 公开(公告)号 | CN107289795A | 公开(公告)日 | 2017-10-24 |
| 申请人 | 合肥美的暖通设备有限公司; 美的集团股份有限公司; | 发明人 | 陈有文; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种平行流换热器、 水 箱、及空气能 热水器 ，其中，平行流换热器包括：相对设置的第一集 流管 和第二集流管；若干间隔排列的换 热管 ，每一换热管的两端分别与第一集流管和第二集流管连通；二冷媒输入管，一冷媒输入管连通第一集流管或第二集流管，另一冷媒输入管连通第一集流管或第二集流管，平行流换热器具有沿若干换热管排列方向布置的两端，二冷媒输入管分别位于平行流换热器的两端；一冷媒输出管，冷媒输出管连通于第一集流管或第二集流管，冷媒输出管设于平行流换热器的两端之间的中部，冷媒输出管与每一冷媒输入管之间均形成一冷媒流路。本发明可缩短冷媒流路，降低冷媒流通阻 力 ，提升换热效率及能效，使得内胆中上下 水体 的温差减小。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种平行流换热器，应用于空气能热水器的水箱，包括： |
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| 说明书全文 | 平行流换热器、水箱、及空气能热水器技术领域[0001] 本发明涉及空气能热水器技术领域，特别涉及一种平行流换热器、应用该平行流换热器的水箱、及应用该水箱的空气能热水器。 背景技术[0002] 目前，对于市场上的空气能热水器而言，其水箱大多采用在内胆的外表面绕制平行流换热器的方式实现加热。但是，当下的平行流换热器的冷媒流路绝大多数采用的是由上至下的单一流通方式。显然，这样的方式存在冷媒流路过长、流通阻力较大的缺陷，从而易导致内胆中水体上下温差大、空气能热水器能耗高的情形出现。 发明内容[0003] 本发明的主要目的是提供一种平行流换热器，旨在缩短冷媒流路，降低冷媒流通阻力，提升换热效率及能效，同时使得内胆中上下水体的温差减小。 [0004] 为实现上述目的，本发明提出的平行流换热器，包括： [0005] 第一集流管； [0006] 第二集流管，所述第二集流管与所述第一集流管相对设置； [0007] 若干换热管，所述换热管的一端与所述第一集流管连通，另一端与所述第二集流管连通，若干所述换热管间隔排列； [0008] 所述平行流换热器还包括： [0009] 二冷媒输入管，一所述冷媒输入管连通于所述第一集流管或所述第二集流管，另一所述冷媒输入管连通于所述第一集流管或所述第二集流管，且所述平行流换热器具有沿若干所述换热管排列方向布置的两端，二冷媒输入管分别位于所述平行流换热器的两端； [0010] 一冷媒输出管，所述冷媒输出管连通于所述第一集流管或所述第二集流管，且所述冷媒输出管设于所述平行流换热器的两端之间的中部，所述冷媒输出管与每一所述冷媒输入管之间均形成一冷媒流路。 [0011] 可选地，所述平行流换热器还包括至少一挡板，所述挡板设于所述第一集流管和/或所述第二集流管内，将所述第一集流管和/或所述第二集流管分隔成多段管段，所述冷媒输入管、所述管段、所述换热管、及所述冷媒输出管共同形成二所述冷媒流路，每一冷媒输入管连通对应的集流管位于其端部的管段。 [0012] 可选地，所述第一集流管内的挡板数量与所述第二集流管内的挡板数量相同，二冷媒输入管分别连通所述第一集流管和所述第二集流管。 [0013] 可选地，所述第一集流管内的挡板数量比所述第二集流管内的挡板数量多，二冷媒输入管分别连通所述第一集流管的位于其两端的二管段。 [0014] 可选地，所述第一集流管内的挡板数量比所述第二集流管内的挡板数量多一，所述冷媒输出管连通所述第二集流管。 [0015] 可选地，所述第一集流管内的挡板数量比所述第二集流管内的挡板数量多二，所述冷媒输出管连通所述第一集流管的位于其两端之间的管段。 [0016] 可选地，二所述冷媒流路相对于若干所述换热管的排列方向对称设置。 [0017] 本发明还提出一种水箱，该水箱包括内胆和平行流换热器，所述平行流换热器包括： [0018] 第一集流管； [0019] 第二集流管，所述第二集流管与所述第一集流管相对设置； [0020] 若干换热管，所述换热管的一端与所述第一集流管连通，另一端与所述第二集流管连通，若干所述换热管间隔排列； [0021] 所述平行流换热器还包括： [0022] 二冷媒输入管，一所述冷媒输入管连通于所述第一集流管或所述第二集流管，另一所述冷媒输入管连通于所述第一集流管或所述第二集流管，且所述平行流换热器具有沿若干所述换热管排列方向布置的两端，二冷媒输入管分别位于所述平行流换热器的两端； [0023] 一冷媒输出管，所述冷媒输出管连通于所述第一集流管或所述第二集流管，且所述冷媒输出管设于所述平行流换热器的两端之间的中部，所述冷媒输出管与每一所述冷媒输入管之间均形成一冷媒流路； [0024] 所述平行流换热器的换热管与所述内胆相抵接。 [0025] 可选地，所述平行流换热器的第一集流管和第二集流管均沿所述内胆的高度方向延伸设置。 [0026] 本发明还提出一种空气能热水器，该空气能热水器包括水箱，该水箱包括内胆和平行流换热器，所述平行流换热器包括： [0027] 第一集流管； [0028] 第二集流管，所述第二集流管与所述第一集流管相对设置； [0029] 若干换热管，所述换热管的一端与所述第一集流管连通，另一端与所述第二集流管连通，若干所述换热管间隔排列； [0030] 所述平行流换热器还包括： [0031] 二冷媒输入管，一所述冷媒输入管连通于所述第一集流管或所述第二集流管，另一所述冷媒输入管连通于所述第一集流管或所述第二集流管，且所述平行流换热器具有沿若干所述换热管排列方向布置的两端，二冷媒输入管分别位于所述平行流换热器的两端； [0032] 一冷媒输出管，所述冷媒输出管连通于所述第一集流管或所述第二集流管，且所述冷媒输出管设于所述平行流换热器的两端之间的中部，所述冷媒输出管与每一所述冷媒输入管之间均形成一冷媒流路； [0033] 所述平行流换热器的换热管与所述内胆相抵接。 [0034] 本发明的技术方案，通过于平行流换热器中设置二冷媒输入管，并使二冷媒输入管分别位于该平行流换热器沿若干换热管排列方向的两端，且将冷媒输出管设置于该平行流换热器的两端之间的中部，可在该平行流换热器内形成两条冷媒流路，使得冷媒可分别由该平行流换热器的两端进入、后流通至中部而排出，从而缩短了冷媒流路，降低了冷媒流通阻力，进而降低了压缩机的运行功率及能耗，提高了能效，同时，两段式换热还可有效提升换热效率，进一步提升能效。并且，由于两条冷媒流路的存在，还可使得平行流换热器的两端的温差得以减小，从而使得内胆中上下水体的温差得以减小，使得内胆中可用热水量得以增加，进而提升了内胆的一次供水量，提升了内胆的利用率。附图说明 [0035] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。 [0036] 图1为本发明平行流换热器第一实施例的结构示意图； [0037] 图2为本发明平行流换热器第二实施例的结构示意图； [0038] 图3为本发明平行流换热器第三实施例的结构示意图。 [0039] 附图标号说明： [0040]标号 名称 标号 名称 100 平行流换热器 30 换热管 10a 第一集流管 50 冷媒输入管 10b 第二集流管 70 冷媒输出管 11 挡板 [0041] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。 具体实施方式[0042] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0043] 需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。 [0044] 另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。 [0045] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0046] 另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。 [0047] 本发明提出一种平行流换热器100，其主要应用于空气能热水器的水箱，其盘绕于水箱内胆的外表面，通过热传递的方式对内胆及其中的水体进行加热。 [0048] 以下将就本发明平行流换热器100的具体结构进行描述，如图1所示，在本发明平行流换热器100的第一实施例中，所述平行流换热器100包括： [0049] 第一集流管10a； [0050] 第二集流管10b，所述第二集流管10b与所述第一集流管10a相对设置； [0051] 若干换热管30，所述换热管30的一端与所述第一集流管10a连通，另一端与所述第二集流管10b连通，若干所述换热管30间隔排列； [0052] 所述平行流换热器100还包括： [0053] 二冷媒输入管50，一所述冷媒输入管50连通于所述第一集流管10a或所述第二集流管10b，另一所述冷媒输入管50连通于所述第一集流管10a或所述第二集流管10b，且所述平行流换热器100具有沿若干所述换热管30排列方向布置的两端，二冷媒输入管50分别位于所述平行流换热器100的两端； [0054] 一冷媒输出管70，所述冷媒输出管70连通于所述第一集流管10a或所述第二集流管10b，且所述冷媒输出管70设于所述平行流换热器100的两端之间的中部，所述冷媒输出管70与每一所述冷媒输入管50之间均形成一冷媒流路。 [0055] 本实施例中，第一集流管10a和第二集流管10b相互平行，且第一集流管10a和第二集流管10b均沿竖直方向延伸设置。若干换热管30相互平行，且若干换热管30沿竖直方向由上至下(或由下至上)排列，即若干换热管30沿第一集流管10a(或第二集流管10b)的延伸方向排列。每一换热管30均沿水平方向延伸设置，且每一换热管30的两端分别与第一集流管10a和第二集流管10b连通。 [0056] 进一步地，二冷媒输入管50均连通于第一集流管10a，且二冷媒输入管50分别位于第一集流管10a的两端。于此同时，冷媒输出管70连通于第二集流管10b，且该冷媒输出管70在竖直方向上位于二冷媒输入管50之间。如此，可在该平行流换热器100内形成两条冷媒流路，其中之一为冷媒由位于上方的冷媒输入管50进入平行流换热器100，经在第一集流管10a、换热管30、第二集流管10b中的流通，到达位于中部的冷媒输出管70而排出该平行流换热器100，从而完成与该平行流换热器100上部的热交换过程(冷媒自上而下流通)，此时，平行流换热器100上部中冷媒与内胆中水体呈现逆流布置状态，可以有效加大换热效率；其中另一为冷媒由位于下方的冷媒输入管50进入平行流换热器100，经在第一集流管10a、换热管30、第二集流管10b中的流通，到达位于中部的冷媒输出管70而排出该平行流换热器100，从而完成与该平行流换热器100下部的热交换过程(冷媒自下而上流通)，此时，平行流换热器100下部与内胆中位于下部的低温水体进行换热，换热温差大，换热效率高，能够使水体形成更大的密度差，从而增加内胆中水体的流动和扰动，破坏或减少换热的层流边界层，提高换热效率。 [0057] 因此，可以理解的，本发明的技术方案，通过于平行流换热器100中设置二冷媒输入管50，并使二冷媒输入管50分别位于该平行流换热器100沿若干换热管30排列方向的两端，且将冷媒输出管70设置于该平行流换热器100的两端之间的中部，可在该平行流换热器100内形成两条冷媒流路，使得冷媒可分别由该平行流换热器100的两端进入、后流通至中部而排出，从而缩短了冷媒流路，降低了冷媒流通阻力，进而降低了压缩机的运行功率及能耗，提高了能效，同时，两段式换热还可有效提升换热效率，进一步提升能效。并且，由于两条冷媒流路的存在，还可使得平行流换热器100的两端的温差得以减小，从而使得内胆中上下水体的温差得以减小，使得内胆中可用热水量得以增加，进而提升了内胆的一次供水量，提升了内胆的利用率。 [0058] 请进一步参阅图1，所述平行流换热器100还包括至少一挡板11，所述挡板11设于所述第一集流管10a和/或所述第二集流管10b内，将所述第一集流管10a和/或所述第二集流管10b分隔成多段管段，所述冷媒输入管50、所述管段、所述换热管30、及所述冷媒输出管70共同形成二所述冷媒流路，每一冷媒输入管50连通对应的集流管位于其端部的管段。 [0059] 本实施例中，第一集流管10a中设置有五个挡板11，对应将第一集流管10a分隔成了六个管段，于此同时，第二集流管10b中设置有四个挡板11，对应将第二集流管10b分隔成了五个管段。第一集流管10a的管段与第二集流管10b的管段之间通过若干换热管30连通，并且，位于第一集流管10a两端的二管段和二冷媒输入管50一一对应连通，以形成上下两条冷媒流路。两条冷媒流路由于各挡板11的导向作用各自于该平行流换热器100中流通并于中部汇合，汇合处连通有冷媒输出管70。 [0060] 这样，可使得冷媒在平行流换热器100中的热交换过程进行得更加充分，从而有效提升了换热效率，避免了热量损失，提升了能效。同时，还可有效增加平行流换热器100的换热面积，进一步提升换热效率。 [0061] 在本发明平行流换热器100的一些实施例中，所述第一集流管10a内的挡板11数量比所述第二集流管10b内的挡板11数量多，二冷媒输入管50分别连通所述第一集流管10a的位于其两端的二管段。并且， [0062] 当所述第一集流管10a内的挡板11数量比所述第二集流管10b内的挡板11数量多一时，所述冷媒输出管70连通所述第二集流管10b。 [0063] 具体地，如图1所示，在本发明平行流换热器100的第一实施例中，第一集流管10a中设置有五个挡板11，对应将第一集流管10a分隔成了六个管段，于此同时，第二集流管10b中设置有四个挡板11，对应将第二集流管10b分隔成了五个管段。第一集流管10a的管段与第二集流管10b的管段之间通过若干换热管30连通，并且，位于第一集流管10a两端的二管段和二冷媒输入管50一一对应连通，以形成上下两条冷媒流路。两条冷媒流路由于各挡板11的导向作用各自于该平行流换热器100中流通，并于位于第二集流管10b中部的管段汇合，冷媒输出管70与该管段连通，即冷媒输出管70连通第二集流管10b。 [0064] 当所述第一集流管10a内的挡板11数量比所述第二集流管10b内的挡板11数量多二时，所述冷媒输出管70连通所述第一集流管10a的位于其两端之间的管段。 [0065] 具体地，如图2所示，在本发明平行流换热器100的第二实施例中，第一集流管10a中设置有四个挡板11，对应将第一集流管10a分隔成了五个管段，于此同时，第二集流管10b中设置有两个挡板11，对应将第二集流管10b分隔成了三个管段。第一集流管10a的管段与第二集流管10b的管段之间通过若干换热管30连通，并且，位于第一集流管10a两端的二管段和二冷媒输入管50一一对应连通，以形成上下两条冷媒流路。两条冷媒流路由于各挡板11的导向作用各自于该平行流换热器100中流通，并于位于第一集流管10a中部的管段汇合，冷媒输出管70与该管段连通，即冷媒输出管70连通第一集流管10a的位于其两端之间的管段。 [0066] 在本发明平行流换热器100的另一些实施例中，所述第一集流管10a内的挡板11数量与所述第二集流管10b内的挡板11数量相同，二冷媒输入管50分别连通所述第一集流管10a和所述第二集流管10b。 [0067] 具体地，如图3所示，在本发明平行流换热器100的第三实施例中，第一集流管10a中设置有两个挡板11，对应将第一集流管10a分隔成了三个管段，于此同时，第二集流管10b中设置有两个挡板11，对应将第二集流管10b分隔成了三个管段。一冷媒输入管50与位于第一集流管10a上端的管段连通，另一冷媒输入管50与位于第二集流管10b下端的管段连通，并且，冷媒输出管70与位于第一集流管10a中部的管段连通(或冷媒输出管70与位于第二集流管10b中部的管段连通)。两条冷媒流路由于各挡板11的导向作用各自于该平行流换热器100中流通，并于位于第一集流管10a(或第二集流管10b)中部的管段汇合而由冷媒输出管 70排出。 [0068] 如此，可使得平行流换热器100的管路设置形式更加灵活、多变，从而可更好地满足实际安装需求和管路布置需求，进而有效提升平行流换热器100的实用性。 [0069] 优选地，二所述冷媒流路相对于若干所述换热管30的排列方向对称设置。即，所述平行流换热器100沿所述第一集流管10a或所述第二集流管10b的延伸方向对称设置。这样，可使得上下两条冷媒流路的长度相同、流通阻力相同，从而可使得两条冷媒流路的换热效率相等，使得对二冷媒输入管50的输出压力相等，进而使得平行流换热器100的换热效率得以提高，冷媒流路的设置和控制更加简单、方便，实用性更高。 [0070] 本发明还提出一种水箱，该水箱包括内胆和如前所述的平行流换热器100，该平行流换热器100的具体结构参照前述实施例，由于本水箱采用了前述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有前述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，平行流换热器100的换热管30与内胆相抵接。 [0071] 优选地，所述平行流换热器100的第一集流管10a和第二集流管10b均沿所述内胆的高度方向延伸设置。 [0072] 具体地，第一集流管10a设于内胆的外表面，且沿内胆的外表面呈竖直方向延伸设置，第二集流管10b亦设于内胆的外表面，且与第一集流管10a平行设置。每一换热管30均设于内胆的外表面，且沿内胆的外表面呈水平方向延伸设置。每一换热管30的两端均分别连通于第一集流管10a和第二集流管10b。并且，若干换热管30平行且间隔设置。 [0073] 需要说明的是，当内胆呈圆柱形时，换热管30可设置为弧形，以更好地贴合于内胆的外表面，实现更高的换热效率。并且，换热管30可采用微通道扁管，以进一步增大换热面积(冷媒与换热管30的换热面积、以及换热管30与内胆的换热面积)，从而进一步提高换热效率。此外，可以理解的，当内胆呈棱柱形时，换热管30亦可相应地设置为多段直管两两连通的形式。 [0074] 如此，利用上下两条冷媒流路于平行流换热器100中的流通过程，可使得内胆沿高度方向的温差有效减小，从而使得内胆中水体的上下温差得以减小，一次供水量得以增加，内胆的利用率得以提高。 [0075] 本发明还提出一种空气能热水器，该空气能热水器包括如前所述的水箱，该水箱的具体结构参照前述实施例，由于本空气能热水器采用了前述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有前述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。 |
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