一种微通道换热器及空调器技术领域
本发明涉及一种换热部件，尤其涉及一种微通道换热器及空调器。
背景技术
目前，柜式空调机一般采用常规的铜管翅片式换热器，这种换热
器存在换热死区，且结构复杂，加工工序多，不利于生产效率的提高。
为了在简化结构、节约体积的同时进一步提高换热效率，现有技
术中提出了一种微通道换热器，如图1所示的结构示意图和图2所示
的工质流动方向示意图，包括两个集流管2a和垂直设置在集流管2a
之间的多根扁管1a，集流管2a的相对侧面上分别开有与多根扁管1a
相对应的平行槽，以供扁管1a的端部插入到集流管2a内部，扁管1a
外部还设有翅片8a以增大换热面积。每根扁管1a内部都纵向排列设
置多个微通道3a，并在扁管1a插入到集流管2a内的侧壁上开设有若
干流通孔4a，这样沿集流管2a流动的部分工质就可以顺着流动方向
直接从流通孔4a流入微通道3a中，而不必改变方向从扁管1a的端面
流入微通道3a中，以提高换热效率。另外，在集流管2a内部还设有
隔板5a，将多根扁管1a分隔为若干组，以使冷却工质可以按顺序在
不同组的扁管1a内依次流动(参见图2)。
当此种结构的微通道换热器用作蒸发器时，如图2所示的工质流
动方向示意图，通过工质入口6a向集流管2a内通入冷却工质，则冷
却工质会沿着扁管1a内的微通道3a流动，当流到该组扁管1a末端时，
会改变为相反的方向继续流动，最终从工质出口7a流出，这样通过冷
却工质的流动就可以与处在各个扁管1a外的空气进行换热，过程中产
生的冷凝水会顺着翅片8a流下。
该微通道换热器在实际使用时发现还存在一些缺点，一方面是其
结构不太紧凑，在安装时需要在空调器内占用较大的空间，同时也导
致单位体积内的换热效率较低。另一方面是其用作蒸发器时产生的冷
凝水没有合适的排水途径，翅片8a上分布的冷凝水不能很好地汇聚到
一起，待积累得足够多时受重力作用流下，从而导致排水不畅，这样
积聚的冷凝水会阻碍换热，使得目前的微通道换热器用于蒸发器时效
果不太理想。
发明内容
本发明的目的是提出一种微通道换热器及空调器，能够使整体结
构更加紧凑。
为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种微通道换热器，包
括换热主体，所述换热主体内设有多个供空气流动的空气通道和多个
供冷媒流动的冷媒通道，多个所述空气通道之间的间隙形成多个所述
冷媒通道，所述冷媒通道沿着每个所述空气通道的局部或整个外周布
置。
进一步地，还包括分别设在所述换热主体两端的第一集流箱和第
二集流箱，所述第一集流箱和所述第二集流箱用于收集或分配不同相
态的冷媒。
进一步地，还包括第一连接管和第二连接管，所述空气通道的两
端分别通过第一连接管和第二连接管贯穿所述第一集流箱和所述第二
集流箱的底部。
进一步地，所述第一集流箱和第二集流箱上分别设有第一连通管
和第二连通管，所述第一连通管和所述第二连通管分别用于所述微通
道换热器与外界交换冷媒。
进一步地，所述空气通道在所述换热主体内平行且均匀布置。
进一步地，所述空气通道在所述换热主体内按截面呈蜂窝状布置，
所述空气通道的截面形状为圆形或者多边形。
进一步地，相邻的所述空气通道之间设有多个隔板，所述多个空
气通道的外壁与所述多个隔板之间围成所述冷媒通道。
进一步地，在所述空气通道的内壁沿长度方向设有向内延伸的翅
片。
进一步地，所述换热主体为一体成型结构。
进一步地，所述微通道换热器能够用作蒸发器，所述多个空气通
道呈竖直或倾斜状态。
为实现上述目的，本发明第二方面提供了一种空调器，包括上述
实施例所述的微通道换热器。
进一步地，所述空调器为柜式空调，所述微通道换热器竖直设置
在所述空调器的壳体内，能够使所述微通道换热器用作蒸发器时产生
的冷凝水沿所述空气通道向下流出。
进一步地，还包括连接有排水管的储水槽，所述储水槽设置在所
述空调器的壳体内且位于所述微通道换热器下方的位置。
进一步地，所述空调器的壳体包括相互扣合的前壳体和后壳体，
所述微通道换热器上设有与外界交换冷媒的第一连通管和第二连通管，
所述后壳体上设有第一安装孔、第二安装孔和第三安装孔，分别用于
安装所述第一连通管、所述第二连通管和所述排水管。
进一步地，还包括风机和回风口，所述回风口设置在所述空调器
的壳体上且位于所述微通道换热器下方的位置，所述风机设置在所述
空调器的壳体内且位于所述微通道换热器上方的位置，用于引导从所
述回风口进入的空气向上流动。
基于上述技术方案，本发明实施例的微通道换热器，通过在换热
主体内设置多个空气通道，且多个空气通道之间的间隙形成多个冷媒
通道，冷媒通道沿着每个空气通道的外周布置。此种微通道换热器充
分利用了空气通道之间的间隙，无需占用额外的空间来设置冷媒通道，
而且空气通道也可以根据换热主体的截面形状紧密布置，从而使得整
体结构较为紧凑；另外，在该微通道换热器用作蒸发器的情况下，换
热产生的冷凝水可以很好地汇聚到一起沿着空气通道排出，从而使排
水更加顺畅，尽量避免换热器被冷凝水附着浸泡而阻碍换热，以提高
换热效率，因而此种微通道换热器在用作蒸发器和冷凝器时均可取得
良好的换热效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请
的一部分，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为现有技术中微通道换热器的结构示意图；
图2为现有技术中微通道换热器的工质流动方向示意图；
图3为本发明微通道换热器的一个实施例的结构示意图；
图4为本发明微通道换热器的一个实施例的分解示意图；
图5a、图5b、5c和5d为图3所示的微通道换热器A-A截面处
的四种结构形式示意图；
图6a和图6b为图3所示的微通道换热器B-B截面处的两种结构
形式示意图；
图7为本发明空调器的一个实施例的结构示意图；
图8a和图8b分别为图7所示空调器中的前壳体和后壳体的结构
示意图。
附图标记说明
1a－扁管；2a－集流管；3a－微通道；4a－流通孔；5a－隔板；
6a－工质入口；7a－工质出口；8a－翅片；
1－第一集流箱；2－第一连接管；3－第一冷媒流道；4－冷媒通
道；5－第一连通管；6－换热主体；7－空气通道；8－第二连通管；9
－第二集流箱；10－第二冷媒流道；11－第二连接管；12－风口端；
13－前壳体；14－第一凸缘；15－第二凸缘；16－支柱；17－储水槽；
18－底座；19－排水管；20－过滤网；21－第三凸缘；22－风机；23
－导流部件；24－后壳体；25－第一安装孔；26－第二安装孔；27－
第三安装孔。
具体实施方式
以下详细说明本发明。在以下段落中，更为详细地限定了实施例
的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面
组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任
何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征。
本发明中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，
以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、
“竖直”和“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或
位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发
明保护范围的限制。
为了解决现有技术中的微通道换热器不能用作蒸发器的问题，本
发明提出了一种改进的微通道换热器，如图3所示的结构示意图和图
4所示的分解示意图，包括换热主体6，换热主体6内设有多个供空气
流动的空气通道7和供冷媒流动的冷媒通道4，多个空气通道7之间
的间隙形成多个冷媒通道4，冷媒通道4沿着每个空气通道7的局部
或整个外周布置，以便能够通过冷媒通道4内流动的冷媒与空气通道
7内流动的空气进行换热。需要说明的是，这里的冷媒通道4作为微
通道，对其形状和尺寸并无限制，只要能够满足实际的需求即可。而
且，空气通道7优选为空气管道，即用于空气流通的圆形或六边形管
道，多个空气管道之间的间隙形成多个冷媒通道4。
本发明实施例的微通道换热器，通过在换热主体内设置多个空气
通道，且多个空气通道之间的间隙形成多个冷媒通道，能够通过冷媒
通道内流动的冷媒与空气通道内流动的空气进行换热。此种微通道换
热器至少具备下列所述的优点之一：
(1)充分利用了空气通道之间的间隙，无需占用额外的空间来
设置冷媒通道，而且空气通道可以根据换热器的截面形状紧密布置，
从而使得整体结构较为紧凑。
(2)在该微通道换热器用作蒸发器的情况下，换热产生的冷凝
水可以很好地汇聚到一起沿着空气通道排出，从而使排水更加顺畅，
尽量避免换热器被冷凝水附着浸泡而阻碍换热，以提高换热效率，因
而此种微通道换热器可以同时适用于蒸发器和冷凝器，克服了现有技
术的微通道换热器不适合用于蒸发器的局限性。
(3)多个空气通道之间的间隙形成多个冷媒通道，且冷媒通道
沿着每个空气通道的外周布置，这意味着冷媒通道全部或者部分包围
在相邻空气通道的周围，这种结构形式能够使冷媒与空气的接触较为
充分，进一步提高换热性能。
本实施例的微通道换热器在工作时，冷媒可以从冷媒通道4的任
意一端流入，当完成与空气的热交换后就会进行相变，最终从冷媒通
道4的另一端流出。下面将以用作蒸发器和冷凝器为例，来说明该微
通道换热器的换热过程。
当用作蒸发器时，为了使冷凝水能够依靠重力顺利地从空气通道
7内流出，换热主体6的设置方式能够使多个空气通道7呈竖直或倾
斜状态，优选地，将该微通道换热器竖直放置，可以促使冷凝水更顺
利地流出。在一种实现形式中，液态冷媒可以从冷媒通道4的下端流
入，热空气也从空气通道7的下端进入，当液态冷媒与热空气进行换
热后，就变成气态冷媒从冷媒通道4的上端流出，同时被降温后的空
气也从空气通道7的上端流出，就完成了换热过程。
另外，也可以调换冷媒的流动方向，不管选择哪种流动方向，都
需要在微通道换热器的进出口端建立足够的压差，从而维持冷媒在冷
媒通道4内能够顺畅地流动。如果冷媒从冷媒通道4的下端进入，则
下端压力大于上端压力，如果冷媒从冷媒通道4的上端进入，则上端
压力大于下端压力。在该微通道换热器用在柜式空调的实施例中，因
为一般来说空气向上流动，则优选地使冷媒流向与空气流向相反，这
样冷媒流动时就会受到重力的辅助作用，只需较小的压差即可维持冷
媒流动。
当用作冷凝器时，因为冷凝器在工作时不会产生冷凝水，就无需
考虑冷凝水排出的问题，因而该微通道换热器可以根据实际的安装空
间按照任意角度设置。在一种实现形式中，气态冷媒可以从冷媒通道
4的上端流入，冷空气从空气通道7的下端进入，当气态冷媒与冷空
气进行换热后，就变成液态冷媒从冷媒通道4的下端流出，同时温度
升高的空气也从空气通道7上端流出，就完成了换热过程。
在上述微通道换热器实施例的基础上，如图3所示，还可在换热
主体6的两端分别设置第一集流箱1和第二集流箱9，第一集流箱1
和第二集流箱9用于收集或分配不同相态的冷媒。而且，第一集流箱
1和第二集流箱9上可以分别密封连接有第一连通管5和第二连通管8，
第一连通管5和第二连通管8分别用于微通道换热器与外界交换冷媒。
进一步地，空气通道7的两端分别通过第一连接管2和第二连接
管11贯穿第一集流箱1和第二集流箱9的底部，换句话说，第一连接
管2的两端分别与空气通道7和第一集流箱1的底部密封连接，第二
连接管11的两端分别与空气通道7和第二集流箱9的底部密封连接。
因为空气通道7的两端需要与微通道换热器的外部连通，就需要在第
一集流箱1和第二集流箱9的底部相应地设置连通孔，为了阻止空气
进入冷媒通道4，如果不设置连接管，而直接将换热器主体6的端面
顶靠在第一集流箱1和第二集流箱9的底部，也就隔断了第一集流箱
1和第二集流箱9中的冷媒进入冷媒通道4的途径，因而通过设置第
一连接管2和第二连接管11，既能实现空气通道7内的空气与微通道
换热器的外部连通，又能在第一连接管2之间形成第一冷媒流道3，
在第二连接管11之间形成第二冷媒流道10，以使第一集流箱1和第
二集流箱9分别与冷媒通道4之间实现冷媒的顺利流通。
下面将对采用了集流箱的微通道换热器的工作原理进行阐述。
当用作蒸发器时，液态冷媒可以从第二连通管8通入第二集流箱
9，此时第二集流箱9用作分液箱，将液态冷媒通过第二冷媒流道10
分配给各个冷媒通道4，同时热空气从第二集流箱9下端的口进入，
此时液态冷媒与热空气均向上流动进行换热，换热完成后，液态冷媒
就变成气态冷媒，通过第一冷媒流道3进入到第一集流箱1，此时第
一集流箱1用作集气箱，再从第一连通管5流出，然后再经过压缩机
和冷凝器等循环向第二连通管8供应液态冷媒，同时温度降低后的空
气从第一集流箱1上端的口流出。
当用作冷凝器时，气态冷媒可以从第一连通管5通入第一集流箱
1，此时第一集流箱1用作分气箱，将冷媒气体通过第一冷媒流道3
分配给各个冷媒通道4，同时冷空气从第二集流箱9下端的口进入，
此时气态冷媒与冷空气反向流动进行换热，换热完成后，气态冷媒就
变成液态冷媒，通过第二冷媒流道10进入到第二集流箱9，此时第二
集流箱9用作集液箱，再从第二连通管8流出，然后再经过蒸发器和
压缩机等循环向第一连通管5供应气态冷媒，同时温度升高后的空气
从第一集流箱1上端的口流出。
根据上述描述的工作原理可知，这种实施例对应的微通道换热器
中，第一集流箱1用于容纳气态冷媒，而第二集流箱9用于容纳液态
冷媒，在实际中可以使容纳液态冷媒的集流箱的体积小于容纳气态冷
媒的集流箱的体积，这样在加工时可以节省材料。当然这两个集流箱
也可以设计为体积相同的形式，或者上下对调都可以实现本发明的技
术方案。
另外，本发明还在一些较为细节的结构方面进行了优化，这里将
给出一些实施例来说明这些改进为微通道换热器带来的技术效果。
在图3对应的实施例中，空气通道7在换热主体6内平行且均匀
布置，而且空气通道7呈直线设置。对于大体为圆柱形的换热主体6，
空气通道7可以在换热主体6内沿长度方向均匀排列，这样空气通道
7与冷媒通道4之间也呈平行状态，这种实施例的优点在于设计和加
工起来都较为简便，而且也能保证各个空气通道7内的换热量相近，
从而使各个空气通道7的出风口处的空气温度较为接近。如果用作冷
凝器，还可防止在空气通道7的后半截产生复热的影响。
空气通道7在换热主体6内的布局形式对换热效率有着较大的影
响，在其它的一些实施例中，空气通道7在换热主体6内的间隔不均
匀，或者相互之间不严格设计为平行的关系。另外，空气通道7也不
一定设计为直线结构，也可以设计为弯曲的结构，只要其截面形式保
持不变即可，例如，沿中心呈螺旋式布置的方式也是本领域技术人员
可以采纳的。
作为本发明一种优选的实施例，如图5a至图5d所示的A-A剖
视图，空气通道7在换热主体6内按截面呈蜂窝状布置，空气通道7
的截面形状为圆形或者多边形，多边形可以是三角形或者四边形以上
的多边形，只要使多边形与多边形的各个边之间组成冷媒流动的通道，
就能让冷媒包裹着空气通道7，从而尽量减少换热死区，使冷媒通道4
的各个角落都能与空气很好地进行接触换热。由于蜂窝状的设计可以
很好地利用圆柱形的截面积，因而这种结构的换热器非常适合于柱状
的柜式换热设备。而且，相邻的空气通道7之间设有多个隔板，多个
空气通道7的外壁与多个隔板之间围成冷媒通道4，其中隔板可以看
作是冷媒侧的翅片，其作用将冷媒流动的通道隔离开来，形成微通道，
并起到稳固整个换热主体6的结构的目的。
例如，图5a和图5b为空气通道7的截面形状为圆形的实施例，
相应地，为了与空气通道7相配合，如图6a所示的B-B截面剖视图，
第一连接管2和第二连接管11的截面形状也为圆形，在安装时可以插
在空气通道7内。另外，图5c和图5d为空气通道7的截面为正六边
形的实施例，相应地，为了与空气通道7相配合，如图6b所示的B-B
截面剖视图，第一连接管2和第二连接管11的截面形状也为正六边形，
在安装时可以插在空气通道7内。
对于图5b和图5d示的实施例，在空气通道7的内壁沿长度方向
设有向内延伸的翅片，该翅片与冷媒通道4内设置的隔板形成完整的
翅片。优选地，对于空气通道7为圆形的实施例，在同一个空气通道
7内一周均布六组翅片，对于空气通道7为六边形的实施例，在同一
个空气通道7内六边形的顶点处设置翅片，主要起到两方面的作用：
一是增加与空气侧的接触面积，和空气发生扰动，增强换热；二是因
为翅片根部的风速最小，对冷凝水下流的阻碍最小，可以让换热产生
的冷凝水更容易汇聚到各个翅片的根部流下，相当于形成了一条冷凝
水流道。
在上面给出的关于空气通道7布局的四种实施例中，可以看出，
除了位于外圈的空气通道7，其它的空气通道7均被冷媒通道4全部
包围，这样冷媒就会更多地包裹着空气，在其它的实施例中，也可以
设计为空气通道7被冷媒通道4部分包围的形式，这种布局思想可以
较大程度地消除换热死区，使换热面积的利用率较高，从而提高换热
效率，进而给换热器的能效提高提供上升空间。换热效率的提高意味
着可以使用体积更小的换热器，从而给换热设备中实现附加功能的部
件节省出安装空间。而且，这种蜂窝状截面的微通道换热器可以较方
便地随着换热设备壳体形状的变化而作相应的变化，其形状可以最大
程度地填充壳体的截面积，因而壳体内空间的利用率较高。
在了解了本发明微通道换热器的结构和所能达到的技术效果后，
其加工方法也是保证实现技术效果的重要方面。现有技术中的微通道
换热器需要对微通道和扁管进行组合，后期的换热主体还需要进行堆
叠并和翅片之间进行复杂且难于控制的钎焊工作，使得装配工序较为
繁琐。而在本发明中，优选地，换热主体6为一体成型结构，整体可
以是圆柱形或方柱形等，在加工时通过模具挤压等工序一体成型，也
就是说微通道换热器的主体为整体式结构。在换热主体6形成之后，
微通道换热器中的其它零部件，例如第一集流箱1、第一连接管2、第
二集流箱9和第二连接管11等都可以按照相应的配合关系进行装配，
使得整个加工和装配过程较为简单，组装工序少，制造效率高。而且，
整体式的微通道换热器也便于在换热设备中安装，并为维修工作带来
了极大的便利。如果用在空调器中，本发明的微通道换热器尤其适合
安装于体积较小或者柱状空调器的内部。
综上所述，本发明的微通道换热器具有换热性能好和面积利用率
高的优点，这使得冷媒的使用量减少，从而节约能耗；而且，该换热
器可以全部使用铝合金材料加工，材料成本低，而且加工工序简单，
生产效率高；另外，可形成整体式换热器以及面积利用率高的特点可
使整个换热设备的壳体相应地减小，从而减小整机的占用面积，也能
降低运输成本。
此外，本发明还提供了一种空调器，包括上述实施例所述的微通
道换热器。对于图3这种典型的实施例，如果用作蒸发器，当换热器
竖直放置时可以使换热产生的冷凝水顺利地流出，因而本发明的微通
道换热器尤其适合用于柜式空调器，并将微通道换热器竖直设置在空
调器的壳体内，能够使得微通道换热器用作蒸发器时产生的冷凝水沿
空气通道7向下流出。
下面将给出一个柜式空调器的具体实施例，来说明微通道换热器
在空调器内部的安装结构以及工作方式。如图7所示的结构示意图、
图8a和图8b所示的壳体结构示意图，空调器的壳体包括相互扣合的
前壳体13和后壳体24，壳体的中上部和中下部分别设有第二凸缘15
和第三凸缘21，当前壳体13和后壳体24组合后，第二凸缘15和第
三凸缘21组成一个完整的圆周凸缘，凸缘的位置需要根据风机22的
位置以及换热器的尺寸来设计。微通道换热器可以安装在第二凸缘15
和第三凸缘21之间，同来限位来实现卡紧，这样就无需设计额外的安
装配件。为了使从微通道换热器的空气通道7中流出的冷凝水能够排
出外界，在壳体内且位于微通道换热器下方靠近底座18的位置设有储
水槽17，并在壳体上与储水槽17相对应位置设有排水管19。
而且，微通道换热器上设有与外界交换冷媒的第一连通管5和第
二连通管8，后壳体24上设有第一安装孔25、第二安装孔26和第三
安装孔27，分别用于安装第一连通管5、第二连通管8和排水管19。
由于柜式空调的风口端12设置在壳体上方，且换热器是竖直放
置的，为了满足该方案中换热器的使用要求，本发明采用了下回风设
计，将回风口设置在空调器的壳体上且位于微通道换热器下方的位置，
即从空调器的下方进风，从上部出风。而目前的柜式空调机因为受到
换热器形式的限制，一般将回风口设计在壳体的侧面或者后面，本发
明中回风口的位置较现有技术来说位置更低，这样设计的一个好处在
于，可以在壳体下部安装空气净化模块，由于空气杂质更容易沉积在
下部，因而更容易被空气净化模块吸收过滤，从而使得房间的空气得
到净化。
而且，在第二凸缘15的上方还设有第一凸缘14，在第一凸缘14
处设有导流部件23，例如导流圈或者蜗壳部件等，在导流部件23内
设有风机22，风机22设置在空调器的壳体内且位于微通道换热器上
方的位置，用于引导从回风口进入的空气向上流动。
为了防止各类碎屑进入换热器内部并附着在空气通道7的表面，
导致增大风阻和热阻，以及大颗粒物进入并被吸到风机22处空间与风
叶碰撞产生磨损或异常噪音，在第三凸缘21与储水槽17上沿之间的
壳体内设有过滤网20，过滤网20主要用于对吸入的空气进行过滤，
其材质的选择没有特殊要求，只要能达到目的即可。为了使壳体结构
更加稳固，并且方便过滤网20的安装，在第三凸缘21与储水槽17
之间的区域内可设置若干条竖直布置的支柱16。
当图7所示的柜式空调用作制冷模式工作时，室内的热空气从回
风口进入蒸发器下方的区域，再通过各个空气通道7向上流动，在流
动的过程中与冷媒进行热交换，然后被冷却后的空气在风机22的引流
作用下，从壳体上方的风口端12供给室内，这样就形成了完整的空气
流动通道，并按此路径依次循环逐步对室内进行降温。
以上对本发明所提供的一种微通道换热器及空调器进行了详细
介绍。本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了
阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思
想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发
明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和
修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。