热交换器 本发明涉及一种热交换器，特别是具有制冷剂流动路径的改进的铜管排列的热交换器。
热交换器通常用在空调器和热泵中，用于冷凝或蒸发制冷剂，如R-22和水。如图1所示，相关领域的热交换器具有形成制冷剂流动路径的管2和插在管2上用于增加热交换面积的多个散热片3，其中管2设置成固定间隔的多层，及用于分流制冷剂流动路径的多排。在热交换器1作为冷凝器的空调器应用中，压缩通过压缩机的制冷剂流入管2，在制冷剂的流动过程中与进入热交换器的低温外部空气进行热交换并被冷凝。在热交换器作为蒸发器的空调器应用中，挤压通过毛细管的制冷剂流入管2，与进入热交换器的高温室内空气进行热交换，并蒸发成低温制冷剂气体。当在具有多排管的热交换器1中进行制冷剂和空气之间的热交换时，随着空气流过前管排2，空气与前管排2中流动并首先与空气接触的制冷剂进行主要的热交换并吸收大量地热，随着空气绕后排管2流过并离开热交换器1，空气与前排后面的后管排2进行辅助热交换。然而，在热交换器中设置多排管用于提高热交换效率的情况下，例如，当9000Btu/h级别室外机要压缩到7000Btu/h级别室外机的尺寸同时保持制冷能力不变时，现有7000Btu/h级别热交换器的管的排数增加，而同时7000Btu/h级别室外机的高度保持不变，以增加热交换面积。随着热交换器尺寸的增加，空调器室外机的覆盖机架的尺寸变化，而削弱了室外机机架可互换情况下产生的降低成本的效果。因为铜较昂贵，多排铜管增加了成本。管排数的增加也过分地增大了热交换的性能，使得热交换器能力和空调器系统能力之间不匹配。
因此，本发明涉及基本上解决由于相关技术的局限和缺陷所引发的一个或多个问题的热交换器。
本发明的目的在于提供一种热交换器，其中设置无管部以建立流动路径，用于优化热交换性能并提高系统效率。
本发明的另一目的在于提供一种可以降低生产成本并易于安装的热交换器。
本发明的其它特征和优点在下面的说明书中提出，并且其部分通过说明书将更加明显，或者可以通过本发明的实践而体会。本发明的目的和其它优点通过在书面描述、权利要求书及所附附图中具体指出的结构可以实现和获得。
为实现这些和其它一些优点并根据本发明的目的，如所体现和广泛描述的，热交换器包括用于形成制冷剂流动路径的管，安装在管的外周的散热片，其中管包括空气首先与其接触的前管排中的管，以及通过前管排的空气与其接触的至少一个后管排中的管，前管排或后管排包括无管部。
前管排和后管排包括无管部，前管排的无管部和后管排的无管部不重叠。
可以理解：前面的大致描述和后面的详细描述是示例性和说明性的，并试图提供所要求保护的本发明的进一步解释。
提供对本发明的进一步理解并结合而构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且和说明书一起解释本发明的原理。
在附图中：
图1为相关技术流动路径的透视图；
图2-5示出了本发明实施例的管排列的部分；
图6示出了热交换器带有多个管排的部分，用于示意性示出空气流过热交换器的流速；及
图7示出了本发明弯曲热交换器的透视图。
下面将详细参照本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在本发明的说明中，同样的元件赋予相同的名称和附图标记，省略额外的说明。本发明建议提供一种具有多个管排的热交换器，用于在压缩热交换器尺寸的同时获得相同的热交换量，其中无管部设置在空气首先与其接触的前管排中，和/或通过前管排的空气与其接触的至少一个后管排中。
也就是说，本发明第一实施例的热交换器包括在前管排或后管排之一中的无管部，除无管部以外的管相互连接而形成流动路径，这在图中未示出。
参考图2，与第一实施例的热交换器不同，本发明第二实施例的热交换器在前管排和后管排都包括无管部。在该例中，无管部在前管排和后管排中的高度不重叠，导致在热交换器1的右下部和左上部具有多个无管部4。
参照图3，本发明第三实施例的热交换器在前管排和后管排中都包括无管部，其中无管部在前管排中的数量小于在后管排中的数量，以在热交换器1的右下部提供无管部4，其中一个管不插入热交换器1的散热片3，并且在热交换器1的左上部提供无管部4，其中多个管不插入热交换器1的散热片3。
参照图4，本发明第四实施例的热交换器在前管排和后管排包括相同数量的无管部，但其在高度上彼此不重叠。
参照图5，本发明第五实施例的热交换器在前管排和后管排都包括无管部，其中无管部在前管排中的数量大于无管部在后管排中的数量，导致在热交换器1的右上部连续提供三个无管部4及在三个无管部4下的至少一个无管部4，并且热交换器1的左部中无管部4的数量小于前管排中的无管部，且不与前管排重叠。
在本发明的热交换器中形成流动路径的原因可以如下解释：当该热交换器应用于空调器的室外机作为蒸发器时，空气的交换热量经过热交换器。在该例中，空调器的室外机包括：用于压缩制冷剂的压缩机、本发明散热片管型热交换器、吹动外部空气以使制冷剂的热量与外部空气交换的风扇、驱动风扇的驱动装置。热交换器1位于室外机壳体的一侧，风扇位于热交换器的另一侧，空气通过室外机内形成的孔进入和排出。蒸发器和类似装置位于空调器的室内机中，用于通过蒸发热量来冷却室内温度。在上述空调器开始工作后，通过利用电机的旋转力，压缩机将制冷剂压缩成高温高压并朝着用作冷凝器的热交换器1排出。处于高加热状态的高温和高压制冷剂通过一个入口或两个或多于两个入口进入本发明的热交换器，并进入膨胀阀，随着制冷剂转换经过气液两相状态和低温冷却状态，制冷剂在流过管的过程中进行热交换。若制冷剂的压降小，则制冷剂从压缩机通过一个入口进入冷凝器；若制冷剂的压降大，则制冷剂通过多个入口进入冷凝器。在制冷剂流过热交换器的多排铜管的过程中，在管2和制冷剂之间进行热交换，随着风扇转动，其热量与吹向热交换器的空气中的热量热交换。在图6中示出了热交换器中的气流，其中流入热交换器1的空气与前管排接触，并以高速从前管排中的管的上下通过，同时在各管2的后部形成没有气流的静止区5。据此，流过与前管排中的管成一定角度设置的后管排中的管的空气的流速变快，这是由于在前管排中的管2的45°左右形成快速气流。
同时，由于在本发明热交换器1的前后管排中存在无管部4，在空气流过前管排时由热交换器引起的温度升高小于相关技术中由热交换器引起的温度升高。前管排中的无管部4降低了在前管排处空气与制冷剂的热交换量，随着通过前管排的空气以高于其进入热交换器时的流速流经后管排，在后管排处进行热交换。因此，制冷剂与后管排空气之间的热交换量等于或大于在前管排的热交换量，这表明没有制冷剂在前管排的铜管中流过的情况下的热交换效率高于没有制冷剂在后管排的铜管中流过的情况下的热交换效率，这是因为后管排处的热交换效率由于散热片、管子和空气之间的温差相同时产生的涡流而较高。本发明各实施例中获得的热交换量如下。
图2示出本发明的第二实施例，其在前管排和后管排中具有相同数量的无管部，流过无管部的空气热通量为零，而同时在有管插入部分的温度约为332K。因此，通过发明第二实施例的热交换器的空气热交换量作为空气质量流速和比热乘积计算，结果是7499BTU/h。热交换量是从热交换器的理想区域获得的数值，在该理想区域，制冷剂形成气相和液相的混合相。
图3示出本发明的第三实施例，其在后管排中具有多个无管部，理想区域的空气热交换量为7575BTU/h。
图4示出了本发明的第四实施例，其在前管排和后管排中具有相同的无管部而彼此相互不重叠，理想区域的空气热交换量相对较高，为7581BTU/h。当制冷剂初始从压缩机进入热交换器并作为高加热蒸汽流过时的空气热交换量为1409BTU/h。当制冷剂流过理想区域并流过制冷剂过分冷却区域时的空气热交换量为1854BTU/h。最终，空气从所有区域获得的热交换总量在10844BTU/h的范围内，这一试验数据表明与实际构造的热交换器所获得的热交换量的差值在10％的范围内。
图5示出了本发明的第五实施例，首先与空气接触的前管排中无管部的数量多于后管排，空气与制冷剂的热交换量最高，为7612BTU/h。
也就是说，如实施例所示，由于制冷剂与空气流速较快的后管排中空气之间的热交换量大，所以空气首先与其接触的前管排中的无管部越多，热交换效率就越高。
同时，当热交换器1弯曲成“□”和“”形式以安装其要安装的空调器中的位置和形式时，在前管排中无管部较多的热交换器1的第五实施例的情况下，如果在没有管的散热片部分中的间隙大大加宽，则由于散热片3的变化间隙引起的较差热交换效率使得该实施例的热交换效率较差。在后管排中无管部也较多的热交换器1的第三实施例的情况下，散热片3由于施加的弯曲力而受压，使得热交换器存在缺陷。与此相反，如图7所示，在前管排和后管排具有同样数量的无管部且彼此不重叠的第四实施例的情况下，其提供了良好的弯曲加工强度，本发明第四实施例的热交换器作为需要弯曲的热交换器是较好的。
同时，在过压缩的制冷剂从压缩机进入热交换器的情况下，设置多个管排用于增加热交换区域，并且只去除一个管，而其它的管互连。与此不同，在加热器安装在压缩机和室内膨胀阀之间的情况下，为了接收来自膨胀阀的低温、低压制冷剂并通过与室内空气的热交换蒸发制冷剂，热交换器只在一个管排中具有管2，用于形成制冷剂的流动路径，其中混合有气相和液相。当需要小尺寸且轻质的空调器时，热交换器的高度降低而管排减少，并且通过调节无管部，解决了热交换量的不匹配问题。根据所需的热交换量，铜管可以从相关技术的热交换器中去除而形成新的流动路径，其可以通过使用相关技术的热交换器来降低生产成本。在弯曲过程中，因为保持了热交换器的弯曲强度，所以从弯曲而装配到空调器的安装位置形式的热交换器的各排管中交替去除铜管来防止损坏热交换器。
对于本发明的技术人员来说，在不脱离本发明精神和范围的前提下对本发明的热交换器可以进行各种变形和改变。因此，本发明试图覆盖所附权利要求书范围内的各种变形和改变及其等价物。