專利名稱：冷凍空調(diào)設(shè)備用熱交換器機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于空氣調(diào)節(jié)設(shè)備部件，特別是一種冷凍空調(diào)設(shè)備用熱交換器機(jī)組。
在空調(diào)冷凍設(shè)備中其主要是藉由液態(tài)冷媒先于蒸發(fā)器中與引入的室外空氣進(jìn)行熱交換作用，冷卻空氣進(jìn)行室內(nèi)，而本身氣化為氣態(tài)冷媒，此氣態(tài)冷媒需經(jīng)熱交換機(jī)組中的壓縮機(jī)先壓縮成高密度的氣體，再經(jīng)熱交換器冷卻成液態(tài)冷媒，如此往復(fù)循環(huán)作用。然，在整體冷卻循環(huán)過程中其耗電量主要系來自于熱交換機(jī)組本身，而若其中的熱交換器冷卻散熱效率得以提高，亦即冷媒溫度得以大大降低，則使用很低的臨界壓力就可使其凝結(jié)，故壓縮機(jī)于系統(tǒng)中運(yùn)轉(zhuǎn)亦因輕載而得以增加冷凍效果，并可變更壓縮機(jī)內(nèi)部電機(jī)出力達(dá)到節(jié)約能源的目的。
如


圖1所示，習(xí)用的鰭片式熱交換器冷凍空調(diào)設(shè)備，其熱交換機(jī)組主要以鰭片并排，由冷媒管橫向穿入漲管密接而構(gòu)成，冷媒管并排直立一管到底迂回其中，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮的高壓氣體冷媒則由上方導(dǎo)入各排冷媒管使其由上而下順流冷凝，冷凝過程中藉風(fēng)扇電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)扇，引入外部空氣子熱交換器內(nèi)部冷媒管間的空氣通道間隙，使空氣與冷媒管及鰭片進(jìn)行熱交換，吸收熱交換器冷媒液化的排放熱量后得以被快速帶離。
然，此種氣冷式熱交換器具有以下缺失1、因采用單一管到底，高壓氣態(tài)冷媒由上灌入的方式，侍冷媒至盤管后段(約1/6或1/4)時(shí)幾乎已經(jīng)是液化的液體冷媒，無謂消耗冷卻能量，且管子過長(zhǎng)將使管壁摩擦力消耗的能量亦增加。
2、管子來回使用的彎頭太多，其摩擦力消耗能量累積更多。
3、因單利用空氣的對(duì)流產(chǎn)生冷卻效果，當(dāng)空氣溫度高以致冷媒冷凝壓力提高時(shí)，由于冷凝溫度亦提高，散熱效果較差的緣故，增加其傳熱面積與風(fēng)量是為必要，故體積較大，噪音高，耗用能源也最大。
長(zhǎng)久以來業(yè)界根據(jù)前述原理更傾心努力開發(fā)多種水冷式及蒸發(fā)式冷凝器，其皆是加入水作為熱交換的另一媒介，使之提升效能。然發(fā)展至今，E.E.R值仍多局限于2.3左右甚難突破。
本實(shí)用新型包括熱交換器及給水系統(tǒng)；熱交換器包括復(fù)數(shù)散熱鰭片及橫向穿設(shè)于散熱鰭片間的冷媒管；冷媒管與散熱鰭片間形成令由風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流通過的空氣通道；冷媒管形成復(fù)數(shù)層冷媒盤管；各層冷媒盤管的進(jìn)口系以并聯(lián)方式與以底端連接壓縮機(jī)的冷媒導(dǎo)入管相連接；給水系統(tǒng)的冷卻水以重力由上向下滴流于鰭片式熱交換器上。
其中給水系統(tǒng)設(shè)有位于鰭片式熱交換器上端滴水箱；滴水箱一端與引入水源的水管連接；滴水箱底面穿設(shè)數(shù)排水孔，其中至少設(shè)置有一具有水孔的隔層，且隔層的水孔與底面水孔相互錯(cuò)開。
給水系統(tǒng)設(shè)有連接于與滴水箱引入水源的水管連接的蓄水箱；蓄水箱設(shè)有集結(jié)經(jīng)熱交換器后剩余冷卻及引入外部補(bǔ)充水的集水口及進(jìn)水管。
給水系統(tǒng)還包括位于散熱鰭片上段的對(duì)給水先行預(yù)冷降溫的第一散熱區(qū)；第一散熱區(qū)系由貫穿散熱鰭片上段的水管構(gòu)成。
給水系統(tǒng)還包括對(duì)熱交換后剩余的水冷卻降溫的第二散熱區(qū)。
第二散熱區(qū)位于散熱鰭片下段；第二散熱區(qū)由穿設(shè)定位于散熱鰭片下段并作支撐作的金屬管構(gòu)成；并引入由風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流。
鰭片式熱交換器為兩組以上串聯(lián)的鰭片式熱交換器；串聯(lián)的各鰭片式熱交換器的各層冷媒盤管同時(shí)連接冷媒導(dǎo)入管及冷媒導(dǎo)出管。
由于本實(shí)用新型包括熱交換器及給水系統(tǒng)；熱交換器包括復(fù)數(shù)散熱鰭片及橫向穿設(shè)于散熱鰭片間的冷媒管；冷媒管與散熱鰭片間形成令由風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流通過的空氣通道；冷媒管形成復(fù)數(shù)層冷媒盤管；各層冷媒盤管的進(jìn)口系以并聯(lián)方式與以底端連接壓縮機(jī)的冷媒導(dǎo)入管相連接；給水系統(tǒng)的冷卻水以重力由上向下滴流于鰭片式熱交換器上。使用時(shí)，壓縮機(jī)推動(dòng)的高壓高溫冷媒由下推入導(dǎo)入管而至各層并聯(lián)方式與導(dǎo)入管連接的冷媒盤管，使得各層冷媒盤管冷媒管中的冷媒同時(shí)冷凝，增加單位時(shí)間的冷凝量，從而不須提高壓力便可提高冷凝速度，即增加單位時(shí)間內(nèi)的冷凝量來節(jié)省能源；高壓冷媒系由下往上進(jìn)入各層分布管，并配合由上而下給水方式的設(shè)計(jì)，使每組并聯(lián)的冷媒盤管的冷媒得到同樣的冷凝效果，亦即不分先后的同時(shí)冷凝，從而不需提高壓力，這也是節(jié)省能源的關(guān)鍵之一以重力滴落于鰭片式熱交換器，增加水分在散熱鰭片逗留的時(shí)間，更能有效吸收散熱鰭片及冷媒管的熱量，大大降低冷媒的溫度，增加冷凝效果，不僅減少無謂能耗、節(jié)省能源，而且提高效率，從而達(dá)到本實(shí)用新型的目的。
圖2、為本實(shí)用新型的系統(tǒng)示意圖。
圖3、為本實(shí)用新型的熱交換器組結(jié)構(gòu)示意立體圖。
圖4、為本實(shí)用新型單層冷媒盤管結(jié)構(gòu)示意立體圖。
圖5、為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意正視圖。
圖6、為本實(shí)用新型滴水箱分解結(jié)構(gòu)示意立體圖。
圖7、為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意立體圖。
熱交換器10包括復(fù)數(shù)散熱鰭片110及復(fù)數(shù)層橫向穿設(shè)于散熱鰭片110間的冷媒盤管120；冷媒盤管120與散熱鰭片110間形成空氣通道。
熱交換器10接收壓縮機(jī)40推入的高壓冷媒以進(jìn)行冷媒液化的工作，配合利用給水系統(tǒng)20供應(yīng)給水以加速提升其液化效能，并藉風(fēng)扇34電機(jī)32帶動(dòng)風(fēng)扇34于熱交換器10的空氣走道間氣流，一方面進(jìn)行熱交換帶走冷媒熱量，另一方面將經(jīng)熱交換而蒸發(fā)的蒸氣帶離。
如圖3所示，為本實(shí)用新型的主體的熱交換器10系為鰭片式結(jié)構(gòu)，由冷媒管122穿入縱向排列的散熱鰭片110間漲管密接而構(gòu)成。散熱鰭片110組的上、下兩端分別向外延伸在冷媒盤管120區(qū)以外形成兩個(gè)額外第一、二散熱區(qū)230、240，以增加散熱面積，提高冷卻效果。如圖4所示，其中，冷媒管122主要系經(jīng)橫向串接的方式形成各層冷媒盤管120。各層冷媒盤管120的進(jìn)口系以并聯(lián)方式與以底端連接壓縮機(jī)40的冷媒導(dǎo)入管124相連接，壓縮機(jī)40推動(dòng)的高壓高溫冷媒由下推入此導(dǎo)入管124而至各層冷媒盤管120，亦就是，冷媒盤管120系以并聯(lián)方式取代傳統(tǒng)的單一到底的設(shè)計(jì)，使得各層冷媒盤管120的諸冷媒管122中的冷媒同時(shí)冷凝，增加單位時(shí)間的冷凝量，亦即增加冷凝速度，而又不需提高壓力。此種以提高冷凝速度，即以提高單位時(shí)間內(nèi)的冷凝量來節(jié)省能源。
如圖4所示，本實(shí)用新型冷媒盤管120系以三排散熱鰭片110為例，(孔、排數(shù)可依實(shí)際狀態(tài)而調(diào)整)，因局限于排數(shù)較少，為使有適當(dāng)且足夠長(zhǎng)度進(jìn)行冷媒液化。本實(shí)用新型中系先將上下兩冷媒管122連接后再橫向與鄰排冷媒管122連接，如此經(jīng)三次繞設(shè)而完成各層冷媒盤管120。此繞設(shè)手法可隨熱交換器孔排數(shù)不同而變化。例如，當(dāng)排數(shù)增加時(shí)，當(dāng)可改采用直接橫向串接各排同層冷媒管而形成，其主要系依據(jù)各冷媒盤管所需長(zhǎng)度而決定。
如圖2所示，給水系統(tǒng)20系搭配為進(jìn)一步提高熱交換器的冷凝效率。
如圖5所示，給水系統(tǒng)20包括滴水箱210、蓄水箱220及位于散熱鰭片110上、下段的第一、二散熱區(qū)230、240。藉由滴水箱210將冷卻水滴入鰭片式熱交換器10中。蓄水箱210主要以經(jīng)鰭片式熱交換器10后剩余冷卻水并佐以引入外部供水以補(bǔ)充消耗的水量來作為冷卻水的來源。熱交換剩余的冷卻水系藉第二散熱區(qū)240先行降溫，而導(dǎo)入至滴水箱210的冷卻水再先以第一散熱區(qū)230來預(yù)冷，藉這樣的設(shè)計(jì)以解決并防止經(jīng)往復(fù)循環(huán)利用的冷卻水因吸收冷媒的熱量而累積升溫的現(xiàn)象，確保冷卻散熱效果的穩(wěn)定性。
滴水箱210系位于鰭片式熱交換器10上端，使冷卻水得以由上而下流入。冷凝過程中藉風(fēng)扇34電機(jī)32帶動(dòng)風(fēng)扇34，以向鰭片式熱交換器10內(nèi)部空氣通道間隙注入外部空氣，藉空氣將進(jìn)行熱交換而蒸發(fā)的水分快速帶離。本實(shí)用新型壓縮機(jī)40推入的冷媒由下往上進(jìn)入各層冷媒盤管120的導(dǎo)入管124。依巴斯卡原理，在純無摩擦力情況下，各層冷媒盤管120進(jìn)口冷媒壓力P1＝P2＝……＝Pn，但由于管壁存在摩擦力，故實(shí)際為P1＞P2＞……＞Pn，差異雖然不會(huì)太大，但在節(jié)省能源的考慮下必須錙銖必較。再加上配合滴水箱210的冷卻水是由上向下滴流，上排的冷卻水溫度必略低于下排的冷卻水，由于溫度愈低液化所需的臨界壓愈低，溫度略高則所需的臨界壓也略高。于是此種冷媒進(jìn)入分布管由下而上的設(shè)計(jì)正是配合冷卻水是由上向下滴的冷卻效果，使每組并聯(lián)的冷媒盤管120冷媒得以同樣的冷凝效果，亦即不分先后的同時(shí)冷凝，從而不需提高壓力。
如圖6所示，滴水箱210一端與引入水源的水管234連接；滴水箱210底面穿設(shè)數(shù)排水孔212，其中設(shè)置有具有水孔216的隔層214，且隔層214的水孔216與底面水孔212相互錯(cuò)開，藉此層層相錯(cuò)的水孔212、216的設(shè)計(jì)，降低引入水的壓力及沖擊力再緩慢滴入至散熱鰭片110及冷媒管122上，使水供至散熱鰭片110頂端時(shí)完全在無壓力或低壓力狀態(tài)的近距下滴，從而使水在散熱鰭片110上僅有重力超過表面摩擦力時(shí)才會(huì)順流而下，增加水分在散熱鰭片110逗留的時(shí)間，使之有足夠的時(shí)間在風(fēng)力吹過下作充分的常溫蒸發(fā)，因而更能有效吸收散熱鰭片110及冷媒管122的熱量。當(dāng)然，亦可因?qū)嶋H狀況增加隔層214的數(shù)量，各隔層214的水孔216亦可互相錯(cuò)開，使引入水的壓力及沖擊力得以再降低。
另外，在較佳的實(shí)施例中，散熱鰭片110的間距為13片/，以使水滴可同時(shí)與兩片散熱鰭片110接觸而順流滴下，如此一來，水滴可同時(shí)與兩側(cè)散熱鰭片110進(jìn)行熱交換，從而再一次提高冷凝效果。
如圖5所示，給水系統(tǒng)20的第一散熱區(qū)230及第二散熱區(qū)240利用加長(zhǎng)散熱鰭片110上下段而構(gòu)成。其中第一散熱區(qū)230位于散熱鰭片110上段部，為貫穿散熱鰭片110的串接水管232，利用與散熱鰭片110進(jìn)行熱交換同時(shí)藉由風(fēng)扇34的氣流將熱量帶走以達(dá)到冷卻水預(yù)冷降溫的目的。各排水管232貫穿第一散熱區(qū)230的方式可為并聯(lián)方式，亦可為一管到底的串聯(lián)方式。第二散熱區(qū)240可由保留加長(zhǎng)散熱鰭片110長(zhǎng)度的下段部分形成，即為利用保留末端兩排孔部分形成第二散熱區(qū)240，其間穿設(shè)固定支撐用金屬管242。經(jīng)熱交換后剩余的水分流至散熱鰭片110下方所預(yù)設(shè)的第二散熱區(qū)240，同樣藉風(fēng)扇34引出的外部空氣與之進(jìn)行熱交換，以使剩余水得以稍稍冷卻降溫。
經(jīng)初步冷卻后的剩余水再導(dǎo)入蓄水箱220，導(dǎo)入方式可由底部直接與蓄水箱220承接，亦可利用集水盤222集結(jié)后再導(dǎo)入蓄水箱220中。蓄水箱220的一端與進(jìn)水管221連接，用以自外部引水以補(bǔ)充水量。蓄水箱220藉由水泵226將水引入第一散熱區(qū)230中。蓄水箱220內(nèi)可安裝檢測(cè)液面高度為浮球開關(guān)的液面檢測(cè)開關(guān)224及水溫檢測(cè)器228。首先，因蓄水箱220的冷卻水會(huì)在鰭片式熱交換器10中蒸發(fā)而減少，當(dāng)液面水位通過液面檢測(cè)開關(guān)224檢測(cè)達(dá)到設(shè)定的下限值，即啟動(dòng)進(jìn)水動(dòng)作，經(jīng)由進(jìn)水管221引水直到補(bǔ)足至液面檢測(cè)開關(guān)224檢測(cè)到液面高度為預(yù)設(shè)值。當(dāng)液面達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，啟動(dòng)水泵226將蓄水箱220的冷卻水抽出至第一散熱區(qū)230。另外，可藉由水溫檢測(cè)器228偵測(cè)水溫值以了解鰭式熱交換器10的冷卻程度。當(dāng)水溫降于達(dá)到代表要求的冷卻程度預(yù)設(shè)值時(shí)，即關(guān)閉水泵226的抽水動(dòng)作。
如圖7所示，本實(shí)用新型于實(shí)際應(yīng)用時(shí)可藉由分別設(shè)第一、二鰭片式熱交換器10、10’，壓縮機(jī)40將高壓氣態(tài)冷媒推入第一鰭片式熱交換器10，經(jīng)其冷凝后的冷媒再倒入第二鰭片式熱交換器10’持續(xù)冷凝液化。
本實(shí)用新型的鰭片式熱交換器10的各層冷媒盤管120冷媒導(dǎo)出的方式，可如第一鰭片式熱交換器10，各層冷媒盤管120出口同時(shí)并聯(lián)于冷媒導(dǎo)出管126用以集結(jié)導(dǎo)出各層經(jīng)冷凝液化的冷媒；亦可如第二鰭片式熱交換器10’，各層冷媒盤管120’系分群組，各群組的冷媒盤管120出口各自先并聯(lián)至群組冷媒導(dǎo)出管126’，各群組的冷媒導(dǎo)出管126’再集結(jié)導(dǎo)出。
綜上所述，本實(shí)用新型具有下列特點(diǎn)1、以并聯(lián)的數(shù)組冷媒盤管取代單一盤管，使各層冷媒盤管中的冷媒同時(shí)冷凝，增加單位時(shí)間的冷凝量，亦即增加冷凝速度，從而又不須提高壓力便可提高冷凝速度，即增加單位時(shí)間內(nèi)的冷凝量來節(jié)省能源，不同于習(xí)知的榜以降低壓縮機(jī)壓力節(jié)省能源，完全是一種新穎的提高E.E.R的新方法。
2、高壓冷媒系由下往上進(jìn)入各層分布管，并配合由上而下給水方式的設(shè)計(jì)，使每組并聯(lián)的冷媒盤管的冷媒得到同樣的冷凝效果，亦即不分先后的同時(shí)冷凝，從而不需提高壓力，這也是節(jié)省能源的關(guān)鍵之一。
3、散熱鰭片組向上、下延伸至冷媒管區(qū)以外，形成上、下兩個(gè)額外散熱區(qū)，增加散熱面積，提高冷卻效果。
4、滴水箱中分層以密孔逐層向下補(bǔ)給，使水供至散熱鰭片頂端時(shí)完全在無壓力或低壓力狀態(tài)的近距下滴，從而使水在散熱鰭片上僅有重力超過表面摩擦力時(shí)才會(huì)順流而下，增加水分在散熱鰭片逗留的時(shí)間，使有較足夠的時(shí)間在風(fēng)力吹過下作常溫蒸發(fā)，因而，更能有效吸收散熱鰭片及冷媒管的熱量，大大降低冷媒的溫度，增加冷凝效果。
5、冷卻蒸發(fā)水系先進(jìn)行預(yù)冷降溫及剩余回水的預(yù)冷設(shè)計(jì)，不同于傳統(tǒng)直接給水方式。本實(shí)用新型藉由第二散熱區(qū)先行將剩余回水降溫，并且在進(jìn)入鰭片式熱交換器之前再一次利用第一散熱區(qū)降溫，使得本實(shí)用新型利用較低且穩(wěn)定溫度的冷卻水與散熱鰭片及冷媒管進(jìn)行熱交換，且解決冷卻蒸發(fā)水在往復(fù)循環(huán)利用后回累積升溫的問題，具有穩(wěn)定整個(gè)熱交換器冷凝的效果。
本實(shí)用新型經(jīng)試作樣機(jī)后委由環(huán)能科技股份有限公司關(guān)至財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院能源與資源研究所熱流技術(shù)組空調(diào)研究室測(cè)試，測(cè)試結(jié)構(gòu)E.E.R值高達(dá)3.311kcal/h.w(COP3.850)，報(bào)告編號(hào)600D400-RI-9013(請(qǐng)參附件)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前市售產(chǎn)品及中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
權(quán)利要求1.一種冷凍空調(diào)設(shè)備用熱交換器機(jī)組，它包括熱交換器及給水系統(tǒng)；熱交換器包括復(fù)數(shù)散熱鰭片及橫向穿設(shè)于散熱鰭片間的冷媒管；冷媒管與散熱鰭片間形成令由風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流通過的空氣通道；其特征在于所述的冷媒管形成復(fù)數(shù)層冷媒盤管；各層冷媒盤管的進(jìn)口系以并聯(lián)方式與以底端連接壓縮機(jī)的冷媒導(dǎo)入管相連接；給水系統(tǒng)的冷卻水以重力由上向下滴流于鰭片式熱交換器上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍空調(diào)設(shè)備用熱交換器機(jī)組，其特征在于所述的給水系統(tǒng)設(shè)有位于鰭片式熱交換器上端滴水箱；滴水箱一端與引入水源的水管連接；滴水箱底面穿設(shè)數(shù)排水孔，其中至少設(shè)置有一具有水孔的隔層，且隔層的水孔與底面水孔相互錯(cuò)開。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷凍空調(diào)設(shè)備用熱交換器機(jī)組，其特征在于所述的給水系統(tǒng)設(shè)有連接于與滴水箱引入水源的水管連接的蓄水箱；蓄水箱設(shè)有集結(jié)經(jīng)熱交換器后剩余冷卻及引入外部補(bǔ)充水的集水口及進(jìn)水管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍空調(diào)設(shè)備用熱交換器機(jī)組，其特征在于所述的給水系統(tǒng)還包括位于散熱鰭片上段的對(duì)給水先行預(yù)冷降溫的第一散熱區(qū)；第一散熱區(qū)系由貫穿散熱鰭片上段的水管構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍空調(diào)設(shè)備用熱交換器機(jī)組，其特征在于所述的給水系統(tǒng)還包括對(duì)熱交換后剩余的水冷卻降溫的第二散熱區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷凍空調(diào)設(shè)備用熱交換器機(jī)組，其特征在于所述的第二散熱區(qū)位于散熱鰭片下段；第二散熱區(qū)由穿設(shè)定位于散熱鰭片下段并作支撐作的金屬管構(gòu)成；并引入由風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍空調(diào)設(shè)備用熱交換器機(jī)組，其特征在于所述的鰭片式熱交換器為兩組以上串聯(lián)的鰭片式熱交換器；串聯(lián)的各鰭片式熱交換器的各層冷媒盤管同時(shí)連接冷媒導(dǎo)入管及冷媒導(dǎo)出管。
專利摘要一種冷凍空調(diào)設(shè)備用熱交換器機(jī)組。為提供一種減少無謂能耗、節(jié)省能源、提高效率的空氣調(diào)節(jié)設(shè)備部件,提出本實(shí)用新型,它包括熱交換器及給水系統(tǒng);熱交換器包括復(fù)數(shù)散熱鰭片及橫向穿設(shè)于散熱鰭片間的冷媒管;冷媒管與散熱鰭片間形成令由風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流通過的空氣通道;冷媒管形成復(fù)數(shù)層冷媒盤管;各層冷媒盤管的進(jìn)口系以并聯(lián)方式與以底端連接壓縮機(jī)的冷媒導(dǎo)入管相連接;給水系統(tǒng)的冷卻水以重力由上向下滴流于鰭片式熱交換器上。
文檔編號(hào)F28D1/04GK2491796SQ0125880
公開日2002年5月15日 申請(qǐng)日期2001年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月28日
發(fā)明者吳和信 申請(qǐng)人:和信國(guó)際有限公司