專利名稱：雙向相平衡換熱器、空調器及熱泵熱水器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種換熱器，尤其涉及一種雙向相平衡換熱器，以及采用該雙向相平衡換熱器的空調器和熱泵式熱水器。
背景技術：
當前，節(jié)能已成為時代主題，受到人們高度關注。提高空調器(例如，家用空調器、中央空調器等)及熱泵熱水器(例如，空氣源、水源及地源熱泵等)的能效，一般可采用增大換熱器的換熱面積、增加風量、加大箱體及風道尺寸、增大風葉直徑等措施，但是這些措施的實施或大大增加產品的成本，或增大產品噪音等，從而降低了產品舒適性，以及大大降低了產品的性價比。在提高產品性能的同時，降低、維持或稍微增加產品成本，提高產品性價比，自然是人們所向往。在此基礎上，提高現有產品各部件的利用率不失為一種上佳途徑，對于空調器及熱泵熱水器等產品，提高換熱器的利用率是最常見且相對較為經濟的一種提高產品能效的途徑。提高換熱器利用率最常見的手段之一就是平衡換熱器內阻，實現均勻分流(一般以換熱器進出口溫度為參考)。目前，常見的換熱器分流方法都是從流體的入口端入手，利用“分配器+小管徑整流+延長低效區(qū)域流程”來實現流體合理分配，提高換熱器的整體換熱效率。相對于換熱器分流不均造成的嚴重內損，采取上述方法進行分流是可以減少部分損失，獲取一定效應。但是，從本質上講，上述這種常見的分流方法還是比較片面，理由如下:第一，采用小管徑整流必然會造成一定的內阻損失；第二，小管徑整流的效果會因流體的相屬性而發(fā)生很大改變，對于液態(tài)流體，采用小管徑整流要產生效應，則整流管的管徑縮小比例及管長必須放大很多，這樣一來，內損也相應地會增大很多；第三，通過延長低效換熱區(qū)的流程來平衡內阻，來減少流入該區(qū)域的流體流量，實質上是變相地放大了低效換熱區(qū)域的面積，損失了換熱器的部分潛力；第四，對于蒸發(fā)、冷凝的兩用系統(tǒng)，以上的分流方法則更會顯示出其先天不足的局限性，對于換熱器，于蒸發(fā)狀態(tài)時分流相對均勻，但將系統(tǒng)反向使換熱器用作冷凝時，該換熱器就可能是分流很不均勻，這樣只能通過損失部分蒸發(fā)性能以彌補反向冷凝性能，其結果是原本相對較好的蒸發(fā)也被削弱，導致蒸發(fā)、冷凝效果均不理想。

實用新型內容本實用新型的主要目的在于提供一種雙向相平衡換熱器、以及采用所述雙向相平衡換熱器的空調器和熱泵式熱水器，旨在平衡正向蒸發(fā)與反向冷凝的流體阻力，實現蒸發(fā)、冷凝雙聞效，從而提聞?chuàng)Q熱器利用率。為了實現上述目的，本實用新型提供一種雙向相平衡換熱器，包括翅片組、第一換熱管、第二換熱管、第一進出口管及第二進出口管，所述第一換熱管及第二換熱管插設于所述翅片組中，所述翅片組包括第一換熱區(qū)與第二換熱區(qū)，所述第一換熱管位于所述第一換熱區(qū)，所述第二換熱管位于所述第二換熱區(qū)，所述雙向相平衡換熱器在使用時，所述第一換熱區(qū)的換熱效率高于所述第二換熱區(qū)的換熱效率，所述第二換熱管具有分別與所述第一進出口管及第二進出口管相連接的第一端及第二端，所述雙向相平衡換熱器工作在蒸發(fā)狀態(tài)時，所述第一端與第二端分別作為所述第二換熱管的進口端與出口端，所述雙向相平衡換熱器工作在冷凝狀態(tài)時，所述第一端與第二端分別作為所述第二換熱管的出口端與進口端，由所述第二換熱管的第二端通向所述第二進出口管的流道內設有阻流結構，用以對由所述第二換熱管經所述第二端流向所述第二進出口管的流體進行阻擾。優(yōu)選地，所述阻流結構是通過對所述第二進出口管的端部進行縮口或向內翻邊形成，所述縮口或翻邊處的口徑小于所述第二換熱管的第二端的管徑。優(yōu)選地，所述阻流結構為設于所述流道內的擋板。優(yōu)選地，所述阻流結構設于所述第二換熱管的第二端內或所述第二進出口管內。優(yōu)選地，所述第二進出口管的管徑小于所述第二換熱管的第二端的管徑，所述阻流結構是通過對所述第二進出口管的端部進行擴口形成。優(yōu)選地，所述第一換熱區(qū)的面積大于或等于所述第二換熱區(qū)的面積，所述第一換熱區(qū)內的第一換熱管的總流程大于或等于所述第二換熱區(qū)內的第二換熱管的總流程。優(yōu)選地，所述第一換熱區(qū)內所設第一換熱管的數量為一條或多條，所述第二換熱區(qū)內所設第二換熱管的數量為一條或多條。優(yōu)選地，所述第一換熱管包括數根長U管，所述第一換熱管的相鄰兩根長U管之間通過彎頭連接，所述第二換熱管包括數根長U管，所述第二換熱管的相鄰兩根長U管之間通過彎頭連接。本實用新型還提供一種空調器，所述空調器包括前述的雙向相平衡換熱器。本實用新型還提供一種熱泵熱水器，所述熱泵熱水器包括前述的雙向相平衡換熱器。本實用新型的雙向相平衡換熱器，充分考慮氣態(tài)流體阻力遠大于液態(tài)流體阻力的特性，確定以氣態(tài)平衡為主進行分流，通過在由所述第二換熱管的第二端通向所述第二進出口管的流道內設置阻流結構，以對所述流道內的流體(全部或大部分為氣態(tài))進行阻擾，實現蒸發(fā)、冷凝狀態(tài)的雙向分流的均勻性與平衡性，從而提高雙向相平衡換熱器的換熱效率；利用渦流阻力來減小低效換熱區(qū)域的面積，增加高效換熱區(qū)域的換熱面積及流經該高效換熱區(qū)域的流體流量，實現雙向相平衡換熱器的換熱效率最大化；雙向相平衡分流可以有效改善蒸發(fā)、冷凝不平衡的瓶頸問題，實現蒸發(fā)、冷凝雙高效的最佳效果，大幅度提升產品品質，特別是對于目前偏重于制冷的系統(tǒng)，所述雙向相平衡換熱器能夠實現在有效提升制冷性能的基礎上大幅度提升產品的制熱性能；另外，雙向相平衡換熱器還具有可操作性強、工藝性好、一致性好、實施簡單，成本低等特點，具有極高的推廣價值。

圖1為本實用新型雙向相平衡換熱器的一較佳實施例的結構示意圖，其中標示所述雙向相平衡換熱器工作在蒸發(fā)狀態(tài)的流體方向。圖2為圖1所示雙向相平衡換熱器工作在冷凝狀態(tài)的流體流向示意圖。圖3為圖1所示雙向相平衡換熱器中阻流結構的一實施例的結構及其內部流體流動狀態(tài)示意圖。[0020]圖4為圖1所示雙向相平衡換熱器中阻流結構的另一實施例的結構及其內部流體流動狀態(tài)示意圖。圖5為圖1所示雙向相平衡換熱器中阻流結構的再一實施例的結構及其內部流體流動狀態(tài)示意圖。圖6為本實用新型雙向相平衡換熱器另一較佳實施例的結構示意圖，其中標示出所述雙向相平衡換熱器工作在蒸發(fā)狀態(tài)的流體方向。本實用新型目的的實現、功能特點及優(yōu)點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施方式
應當理解，此處所描述的具體實施方式
僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖1至圖3所示，為本實用新型雙向相平衡換熱器的一較佳實施例。所述雙向相平衡換熱器，包括翅片組10、第一換熱管20、第二換熱管30、第一進出口管40及第二進出口管50。所述第一換熱管20及第二換熱管30插設于所述翅片組10中，所述翅片組10包括第一換熱區(qū)A與第二換熱區(qū)B，所述第一換熱管20位于所述第一換熱區(qū)A，所述第二換熱管30位于所述第二換熱區(qū)B，所述雙向相平衡換熱器在使用時，所述第一換熱區(qū)A的換熱效率高于所述第二換熱區(qū)B的換熱效率，也就是說，所述第一換熱區(qū)A處于風量較大或風速相對較高的位置，所述第二換熱區(qū)B則處于風量較小或風速相對較低的位置。所述第二換熱管30具有分別與所述第一進出口管40及第二進出口管50相連接的第一端31及第二端32。如圖1所示，所述雙向相平衡換熱器工作在蒸發(fā)狀態(tài)時，所述第一端31與第二端32分別作為所述第二換熱管30的進口端與出口端。如圖2所示，所述雙向相平衡換熱器工作在冷凝狀態(tài)時，所述第一端31與第二端32則分別作為所述第二換熱管30的出口端與進口端。由所述第二換熱管30的第二端32通向所述第二進出口管50的流道內設有阻流結構60，用以對由所述第二換熱管30經所述第二端32流向所述第二進出口管50的流體進行阻擾。所述第一換熱管20兩端的進出口處可采用與所述第一換熱管20的管徑相同的進出口管70進行連接。所述第一換熱區(qū)A的面積大于所述第二換熱區(qū)B的面積，所述第一換熱區(qū)A內的第一換熱管20的總流程大于所述第二換熱區(qū)B內的第二換熱管30的總流程。在本實施例中，所述第一換熱區(qū)A內所設第一換熱管20的流程為一，即第一換熱管20的數量為一條，所述第二換熱區(qū)B內所設第二換熱管30的流程同樣為一，即第二換熱管30的數量同樣為一條。所述雙向相平衡換熱器總流程數為二。所述第一換熱管20包括數根長U管21，所述第一換熱管20的相鄰兩根長U管21之間通過彎頭22 (例如短U管或半圓管)連接，所述第二換熱管30包括數根長U管33，所述第二換熱管30的相鄰兩根長U管33之間通過彎頭34 (例如短U管或半圓管)連接。所述翅片組10由多片單翅片疊加在一起組成，翅片組10中沖有通孔，第一換熱管20的長U管21及第二換熱管30的長U管33通過所述通孔穿插于翅片組10中，并通過脹管的方式將第一換熱管20的長U管21及第二換熱管30的長U管33與翅片組10緊密結合在一起，再通過彎頭34 (例如短U管或半圓管)將所述第一換熱管20的相鄰兩長U管21相連接以及將所述第二換熱管30的兩相鄰長U管33相連接。所述第一換熱管20與第二換熱管30的材質可為銅、鋁、鐵等，管道形狀可為圓形、橢圓形、方形等。所述翅片組10的翅片可為平片、沖縫片、波紋片等，翅片的材質可為鋁、銅、鐵等。如圖3所示，在本實施例中，所述阻流結構60是通過對所述第二進出口管50的端部進行縮口形成，所述縮口處的口徑小于所述第二換熱管30的第二端32的管徑。如圖1所示，所述雙向相平衡換熱器工作在蒸發(fā)狀態(tài)時，流體于雙向相平衡換熱器的進口端為液態(tài)或汽液共存狀態(tài)，而于出口端基本上是汽態(tài)，通過在第二換熱區(qū)B內的第二換熱管30的第二端32 (蒸發(fā)狀態(tài)為出口端)附近設置阻流結構60，利用阻流結構60形成的氣渦流及內阻，有效減少第二換熱區(qū)B內流程的流體流量，簡單而迅速地實現平衡目的，以保證第一換熱區(qū)A (高效區(qū)域)的換熱面積及流體流量，同時相對減小第二換熱區(qū)B(低效區(qū)域)的換熱面積及流體流量。如圖2所示，所述雙向相平衡換熱器工作在冷凝狀態(tài)時，流體于雙向相平衡換熱器的進口端是汽態(tài)，而于出口端是液態(tài)，此時第二換熱管30的第二端32變成進口端。此時，進口端流入的流體多為汽態(tài)，第二換熱管30的第二端32 (冷凝狀態(tài)為進口端)附近所設阻流結構60同樣可減小流經第二換熱區(qū)B內的第二換熱管30內的流體流量，因此所述雙向相平衡換熱器用作冷凝時，亦可獲得較為理想的平衡效果，冷凝換熱效率同樣理想。本實施例中，所述阻流結構60通過對所述第二進出口管50的端部進行縮口形成，所述第一換熱區(qū)A內所設第一換熱管20及所述第二換熱區(qū)B內所設第二換熱管30的流程數量均為一條。在其它實施例中，所述阻流結構60也可以通過其它方式形成，例如通過對所述第二進出口管50的端部向內翻邊形成，所述翻邊處的口徑小于所述第二換熱管30的第二端32的管徑；所述第一換熱區(qū)A內所設第一換熱管20及所述第二換熱區(qū)B內所設第二換熱管30的流程數也可以為多條。如圖4所示，為所述雙向相平衡換熱器的阻流結構另一實施例的結構示意圖。在本實施例中，阻流結構60a為設于所述流道內的擋板或擋環(huán)，并由所述第二進出口管50a的端部的周緣向內并朝向所述第二換熱管30的第二端32傾斜延伸。如圖5所示，為所述雙向相平衡換熱器中阻流結構再一實施例的結構示意圖。在本實施例中，所述第二進出口管50b的管徑小于所述第二換熱管30的第二端32的管徑，所述阻流結構60b通過對所述第二進出口管50b的端部進行擴口形成。圖6為本實用新型雙向相平衡換熱器另一較佳實施例的結構示意圖，其中標示所述雙向相平衡換熱器工作在蒸發(fā)狀態(tài)的流體方向。本實施例的雙向相平衡換熱器的結構與圖1所示的雙向相平衡換熱器的結構基本相同，兩者之間的差別在于:在本實施例中，雙向相平衡換熱器的總流程數為三，其中翅片組IOa的第一換熱區(qū)Al內所設第一換熱管20的流程數為二，即第一換熱管20的數量為兩根，翅片組IOa的第二換熱區(qū)BI內所設第二換熱管30的流程數為一，即第二換熱管30的數量為一根，從而形成三進三出的流路。本實施例中，根據換熱效率的差異將翅片組IOa劃分第一換熱區(qū)Al (高效換熱區(qū))與第二換熱區(qū)BI(低效換熱區(qū))，盡可能多地將中間過渡區(qū)域劃歸高效流程區(qū)，以相對縮小低效流程區(qū)，從而實現雙向相平衡換熱器的換熱效率最大化。上述雙向相平衡換熱器中，充分考慮氣態(tài)流體阻力遠大于液態(tài)流體阻力的特性，確定以氣態(tài)平衡為主進行分流，通過在由所述第二換熱管的第二端通向所述第二進出口管的流道內設置阻流結構，以對所述流道內的流體(全部或大部分為氣態(tài))進行阻擾，實現蒸發(fā)、冷凝狀態(tài)的雙向分流的均勻性與平衡性，從而提高雙向相平衡換熱器的換熱效率；利用渦流阻力來減小低效換熱區(qū)域的面積，增加高效換熱區(qū)域的換熱面積及流經該高效換熱區(qū)域的流體流量，實現雙向相平衡換熱器的換熱效率最大化；雙向相平衡分流可以有效改善蒸發(fā)、冷凝不平衡的瓶頸問題，實現蒸發(fā)、冷凝雙高效的最佳效果，大幅度提升產品品質，特別是對于目前偏重于制冷的系統(tǒng)，所述雙向相平衡換熱器能夠實現在有效提升制冷性能的基礎上大幅度提升產品的制熱性能；另外，雙向相平衡換熱器還具有可操作性強、工藝性好、一致性好、實施簡單，成本低等特點，具有極高的推廣價值。所述雙向相平衡換熱器可用于空調器及熱泵熱水器中，用以替換空調器及熱泵熱水器中的現有蒸發(fā)、冷凝兩用換熱器，通過采用所述雙向相平衡換熱器，空調器及熱泵熱水器的換熱效率可能得到有效提升。本實用新型并不局限于以上實施方式，在上述實施方式公開的技術內容下，還可以進行各種變化。凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。
權利要求1.一種雙向相平衡換熱器，包括翅片組、第一換熱管、第二換熱管、第一進出口管及第二進出口管，所述第一換熱管及第二換熱管插設于所述翅片組中，所述翅片組包括第一換熱區(qū)與第二換熱區(qū)，所述第一換熱管位于所述第一換熱區(qū)，所述第二換熱管位于所述第二換熱區(qū)，所述雙向相平衡換熱器在使用時，所述第一換熱區(qū)的換熱效率高于所述第二換熱區(qū)的換熱效率，所述第二換熱管具有分別與所述第一進出口管及第二進出口管相連接的第一端及第二端，所述雙向相平衡換熱器工作在蒸發(fā)狀態(tài)時，所述第一端與第二端分別作為所述第二換熱管的進口端與出口端，所述雙向相平衡換熱器工作在冷凝狀態(tài)時，所述第一端與第二端分別作為所述第二換熱管的出口端與進口端，其特征在于，由所述第二換熱管的第二端通向所述第二進出口管的流道內設有阻流結構，用以對由所述第二換熱管經所述第二端流向所述第二進出口管的流體進行阻擾。
2.如權利要求1所述的雙向相平衡換熱器，其特征在于，所述阻流結構是通過對所述第二進出口管的端部進行縮口或向內翻邊形成，所述縮口或翻邊處的口徑小于所述第二換熱管的第二端的管徑。
3.如權利要求1所述的雙向相平衡換熱器，其特征在于，所述阻流結構為設于所述流道內的擋板或擋環(huán)。
4.如權利要求3所述的雙向相平衡換熱器，其特征在于，所述阻流結構設于所述第二換熱管的第二端內或所述第二進出口管內。
5.如權利要求1所述的雙向相平衡換熱器，其特征在于，所述第二進出口管的管徑小于所述第二換熱管的第二端的管徑，所述阻流結構是通過對所述第二進出口管的端部進行擴口形成。
6.如權利要求1所述的雙向相平衡換熱器，其特征在于，所述第一換熱區(qū)的面積大于或等于所述第二換熱區(qū)的面積，所述第一換熱區(qū)內的第一換熱管的總流程大于或等于所述第二換熱區(qū)內的第二換熱管的總流程。
7.如權利要求6所述的 雙向相平衡換熱器，其特征在于，所述第一換熱區(qū)內所設第一換熱管的數量為一條或多條，所述第二換熱區(qū)內所設第二換熱管的數量為一條或多條。
8.如權利要求1所述的雙向相平衡換熱器，其特征在于，所述第一換熱管包括數根長U管，所述第一換熱管的相鄰兩根長U管之間通過彎頭連接，所述第二換熱管包括數根長U管，所述第二換熱管的相鄰兩根長U管之間通過彎頭連接。
9.一種空調器，其特征在于，所述空調器包括如權利要求1至8項中任意一項所述的雙向相平衡換熱器。
10.一種熱泵熱水器，其特征在于，所述熱泵熱水器包括如權利要求1至8項中任意一項所述的雙向相平衡換熱器。
專利摘要本實用新型提供一種雙向相平衡換熱器，包括翅片組、插設于翅片組中的第一換熱管與第二換熱管、第一進出口管及第二進出口管，第一、第二換熱管分別位于翅片組的第一換熱區(qū)與第二換熱區(qū)，使用時，第一換熱區(qū)的換熱效率高于第二換熱區(qū)的換熱效率，第二換熱管具有分別與第一、第二進出口管相連接的第一端及第二端，所述第一端與第二端在蒸發(fā)狀態(tài)時分別作為進口端與出口端，在冷凝狀態(tài)時分別作為出口端與進口端，由第二換熱管的第二端通向第二進出口管的流道內設有阻流結構。本實用新型雙向相平衡換熱器能夠平衡正向蒸發(fā)與反向冷凝的流體阻力，實現蒸發(fā)、冷凝雙高效，從而提高換熱器利用率。本實用新型還提供一種采用所述雙向相平衡換熱器的空調器和熱泵式熱水器。
文檔編號F25B39/00GK203163346SQ201320100769
公開日2013年8月28日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權日2013年3月5日
發(fā)明者廖清高 申請人:廣東美的電器股份有限公司, 廣東美的制冷設備有限公司