换热翅片以及风管式空调装置

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体涉及一种换热翅片以及风管式空调装置。

背景技术

风管式空调装置(简称风管机)是空调室内机的一种，因为其安装方式隐蔽，易于实现家装的美观性而占据了家用空调市场的一席之地。

目前，在风管式空调装置中，多采用基于换热翅片的换热器来实现换热功能。具体来说，将换热管穿设于间隔排布的多个换热翅片，以换热管作为换热介质的流动通道，并以换热翅片之间的间隙作为气流通道，使得风机产生的气流在该气流通道的流动过程中，与换热介质间进行换热。

因此，换热翅片的优化是提升空调装置的整机性能的一个重要因素。

发明内容

本发明提供一种换热翅片以及空调装置，以通过对换热翅片的轮廓线型进行优化，来提高换热翅片的排水性能和换热性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种换热翅片。换热翅片包括彼此间隔的第一侧轮廓线和第二侧轮廓线，第二侧轮廓线向朝向第一侧轮廓线的方向弯曲设置，第一侧轮廓线向背离第二侧轮廓线的方向弯曲设置，第一侧轮廓线和第二侧轮廓线中的至少一个的至少部分区域为单拱摆线中的连续段。

通过上述方式，可以使换热翅片上的冷凝水以最快的速度下滑，解决了目前换热翅片的冷凝水排除不畅或缓慢的问题，提升了换热器的换热效果。且由于摆线是曲线轮廓，能够在有限空间内，增大换热翅片与气流的接触面积，进而提升换热效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图，其中：

图1是根据本发明一实施例的风管式空调装置的截面示意图；

图2是根据本发明一实施例的换热翅片的侧视图；

图3是根据本发明另一实施例的换热翅片的侧视图；

图4是根据本发明又一实施例的换热翅片的侧视图。

具体实施方式

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做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。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

请参阅图1和图2，图1是本申请一实施例中的风管式空调装置的截面示意图，图2是根据本发明一实施例的换热翅片的侧视图。如图1所示，本实施例的风管式空调装置主要包括壳体10、风机组件20以及换热器30。壳体10用于形成一容置腔11，换热器30设置于容置腔11内。在本实施例中，换热器30包括彼此间隔设置的多个换热翅片31以及穿设于换热翅片31上的换热管32。由于图1所示的截面为由换热翅片31的主表面所在平面形成的参考截面，因此在图1中仅显示一个换热翅片31，其余的换热翅片31沿图1所在纸面的垂直方向与图1所示的换热翅片31间隔排列。换热翅片31一般由片材冲压成型，换热翅片31的主表面为沿换热翅片31的厚度方向彼此间隔设置且表面积最大的两侧表面。

风机组件20包括蜗壳21以及设置于蜗壳21内的风机22，风机20产生的气流在蜗壳21的作用下经蜗壳21的出风口211流入容置腔11，并吹扫于换热器30上。换热管32中流动的换热介质通过换热管32和换热翅片31与流经换热器30的气流进行换热，进而根据需要对流经换热器30的气流进行冷却或加热。经换热器30换热后的气流进一步经壳体10的出风口101流出。

本申请进一步在上文描述的风管式空调装置的整体结构的基础上进行以下几方面的优化：

1.蜗壳出风角

在本实施例中，风机22与换热翅片31沿方向D1间隔设置。蜗壳21包括第一扩压板212和第二扩压板213，第一扩压板212和第二扩压板213沿方向D2间隔设置。方向D2垂直于方向D1且平行于换热翅片31的主表面。进一步，在从风机22到换热翅片31的方向上，第一扩压板212向朝向第二扩压板213的方向倾斜，第二扩压板213向背离第一扩压板212的方向倾斜。

值得注意的是，在本申请的风管式空调装置的正常安装及使用状态下，方向D1一般为水平方向，方向D2一般为竖直方向(即，重力方向)，且第一扩压板212位于第二扩压板213的上侧。本申请中所提到的“上”、“下”、“前”、“后”等相对位置关系亦是风管式空调装置在正常安装及使用状态下的相对位置关系。

第一扩压板212和第二扩压板213的作用是导引风机22所产生的气流经蜗壳21的出风口211流入容置腔11，并通过第一扩压板212和第二扩压板213之间的流动通道的形状变化将气流的速度能转换成压力能，进而增加出风口211处的气流压力。因此，第一扩压板212和第二扩压板213的角度参数直接影响到流经换热翅片31的气流的流速分布的均匀性。

因此，在本实施例中，为了获得更好的流速分布均匀性，在由换热翅片31的主表面所在平面形成的参考截面上，将第一扩压板212与方向D1之间的夹角β1设置为6-9度，将第二扩压板213与方向D1之间的夹角β2设置为20-24度。在一具体实施例方式中，夹角β1设置为6-8度，β2设置为21-23度。值得注意的是，除特殊说明，本申请中所提到的数值范围均包括端值。

通过将本实施例的角度设置方式(β1为7度，β2为22度)与对比例的角度设置方式(β1为5度，β2为19度)进行对比，发现流经换热翅片31的风速在从一端到另一端过渡的过程中，对比例的风速变化的差异明显大于本实施例，因此本实施例的风速均匀性明显优于对比例。

值得注意的是，当第一扩压板212或第二扩压板213为平板或主体部分为平板时，其与方向D1的夹角β1、β2为第一扩压板212或第二扩压板213的平板部分在上述参考截面上形成的直线段的延长线与方向D1之间的夹角。当第一扩压板212或第二扩压板213为弧形板或主体部分为弧形板时，其与方向D1的夹角β1、β2为第一扩压板212或第二扩压板213在上述参考截面上形成的整体线条的两端的连线与方向D1之间的夹角。

进一步，当第一扩压板212或第二扩压板213在上述参考截面上形成的整体线条中对应于平板的直线段的长度与整体线条的总长度的比例大于或等于60％时，则认为第一扩压板212或第二扩压板213的主体部分为平板，对应于平板的直线段的长度与整体线条的总长度的比例小于60％时，则认为第一扩压板212或第二扩压板213的主体部分为弧形板。

2.整机尺寸

参阅图1，在风管式空调装置中，若换热器30距离蜗壳21的出风口211过近，则气流的直吹面积小，流经换热器30的局部流速大，换热不充分，噪声大。若换热器30距离蜗壳21的出风口211过远，则气流从蜗壳21的相对较小的空间进入容置腔11的相对较大的空间，气流会在容置腔11内相互撞击，造成较大的局部损失。同时，导致整机尺寸增大，不利于空调与家居一体化设计，并且成本高。

因此，在本实施例中，为了实现换热性能和整机尺寸的平衡，在由换热翅片31的主表面所在平面形成的参考截面上，将风管式空调装置进一步设置成满足以下公式：

L2＝ξ×(L1+L3×tgθ)；

其中,θ为第一扩压板212和第二扩压板213之间的夹角，tg为正切三角函数，L1为蜗壳21的出风口211沿方向D2的高度，L2为换热翅片31沿方向D2的高度，L3为换热翅片31靠近出风口211的端部与出风口211沿方向D1的距离，ξ为1.3-1.6的预设系数。

结合上文的描述，针对于不同的板形，通过第一扩压板212和第二扩压板213的延长线和/或两端连线来定义第一扩压板212和第二扩压板213与方向D1之间的夹角。因此，在本实施中，第一扩压板212和第二扩压板213之间的夹角θ指的是第一扩压板212和第二扩压板213的上述延长线和/或两端连线之间的夹角。具体地，第一扩压板212和第二扩压板213之间的夹角θ为第一扩压板212与方向D1之间的夹角β1和第二扩压板213与方向D1之间的夹角β2的差值，即，θ＝β2-β1。蜗壳21的出风口211沿方向D2的高度L1具体是指蜗壳21的出风口211的彼此相对的两侧边缘沿方向D2的距离。

通过上述方式，可以使得风管式空调装置的换热性能和整机尺寸能够达到有效的平衡。在相同风量下，流经换热器30的气流更加均匀，具有更好的换热效果、更低的噪声。在相同噪声下，可以使得风管式空调装置具有更大的风量，满足更大空间的空气调节。同时，风管式空调装置具有更小的体积，满足家居空调一体化更宽泛的需要。

可选地，在一具体实施方式中，将第一扩压板212和第二扩压板213之间的夹角θ设置为10-20度，进而优化直吹主流区A对换热翅片31的覆盖面积。

可选地，在一具体实施方式中，将L1与L2之间的比值设置为0.4到0.6，将ξ设置为1.4-1.5，进而提高风管式空调装置的上下两端出风顺畅度，提升换热翅片31的末端的换热效果。

可选地，在一具体实施方式中，换热翅片31沿方向D2的高度L2为150-190mm，蜗壳21的出风口211沿方向D2的高度L1设置为80-100mm，并进一步根据上述公式计算出换热翅片31靠近出风口211的端部与出风口211沿方向D1的距离L3，由此实现换热性能和整机尺寸的平衡。

需要进一步说明的是，在上文描述的针对风管式空调装置的整机结构的两种优化方案可以单独或组合使用，并且所使用的换热翅片31不限于图1和图2所示的镰刀形换热翅片31，也可以是V形、直条形、月牙形、C形、U形等换热翅片31。

参阅图2，下文将对图1和图2所示的换热翅片31的具体形状进行详细描述。

在本实施例中，图1和图2所示的换热翅片31包括第一侧轮廓线311、第二侧轮廓线312以及两个端部轮廓线314和315。

在本申请中，轮廓线是指用于定义换热翅片31的外形轮廓的具有预定线型的两条或多条轮廓线条的组合。第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312是指在换热翅片31工作时沿来风方向D3间隔设置的两条轮廓线条。第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312中的一个作为迎风侧轮廓线，另一个作为背风侧轮廓线。进一步，迎风侧轮廓线是指第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312中朝向来风方向D3一侧的侧轮廓线，背风侧轮廓线是指第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312中的背离来风方向D3一侧的侧轮廓线。在本实施例中，第一侧轮廓线311作为迎风侧轮廓线，第二侧轮廓线312作为背风侧轮廓线。在其他实施例中，可以以第二侧轮廓线312作为迎风侧轮廓线，第一侧轮廓线311作为背风侧轮廓线。

端部轮廓线314和315是指用于连接第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312的相邻末端的轮廓线条。值得注意的是，当换热翅片31的边缘由于工艺或安装需要形成有缺口时，该缺口处的轮廓线应该理解为由缺口两侧的轮廓线过渡形成。此外，当端部轮廓线314和315与第一侧轮廓线311和/或第二侧轮廓线312的连接处存在切角317时，切角317处的轮廓线条应看作是端部轮廓线314和315的一部分。

在本实施例中，第二侧轮廓线312向朝向第一侧轮廓线311的方向弯曲设置，第一侧轮廓线311向背离第二侧轮廓线312的方向弯曲设置，且第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312分别朝靠近风机20的方向弯曲设置，进而使得换热翅片31整体镰刀形设置。

在风管式空调装置进行制冷的过程中，气流流经换热翅片31的表面时，气流中的水蒸气会遇冷凝结，产生冷凝水。冷凝水在重力的作用下沿换热翅片31往下流，冷凝水在换热翅片31的下半部分积聚较多，粘附在换热翅片31上的冷凝水不仅会导致换热翅片31的下半部分的风阻大于上半部分的风阻，进而导致换热翅片31的换热不均匀，而且冷凝水也会降低换热翅片31的换热性能。

目前，风管式空调装置中通常采用V形换热翅片或者直条形的换热翅片，当采用V形换热翅片时，换热器的中间需要添加密封挡板、密封棉等额外的零部件，导致V形换热翅片上的冷凝水排除不顺畅，进而影响换热效果。当采用直条形换热翅片时，由于风管式空调装置的机身空间限制，为了提高换热效果，则直条形换热翅片的翅片宽度需要设置的较宽，且直条形换热翅片的倾斜角度需要设置的较大，但是如此设置会导致换热翅片上的冷凝水排除较慢。

因此，在本实施例中，为了使得换热翅片31排水更加顺畅，可以设置第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312中的至少一个的至少部分区域为单拱摆线中的连续段。

其中，摆线是指一个滚圆在一条定直线l4上滚动时，圆周上一个定点P的轨迹。当滚圆滚动一周，滚圆上定点P描画出的轨迹即为一拱摆线。摆线的拱高为2a(即圆的直径)，拱宽为2πa(即圆的周长)。

根据最速曲线原理，两点之间一个质点在重力作用下，沿摆线下滑的时间最短。因此，通过上述方式，可以使换热翅片31上的冷凝水以最快的速度下滑，解决了目前换热翅片31的冷凝水排除不畅或缓慢的问题，提升了换热器30的换热效果。且由于摆线是曲线轮廓，能够在有限空间内，增大换热翅片31与气流的接触面积，进而提升换热效果。

可选地，在一具体实施方式中，可以设置第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312均为单拱摆线上的连续段，以最大化连续段在第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312上的占比，以提升换热翅片31的排水性能。

或者，在另一实施方式中，如图3所示，第一侧轮廓线311还可以包括在从上端部到下端部方向上顺次连接的直线段S1-S2、弧段S2-S3和直线段S3-S4。值得注意的是，本申请提的“顺次连接”包括直接连接或通过其他线条进行过渡连接。

通过上述方式，通过在弧段S2-S3的两侧分别设置直线段S1-S2和直线段S3-S4，可以增大换热翅片31的末端与方向D1之间的夹角，进而提升换热翅片31端部区域内的出风顺畅度。

进一步地，在本实施例中，可以设置弧段S2-S3与直线段S1-S2和直线段S3-S4直接连接，并在连接点位置与直线段S1-S2和直线段S3-S4相切，通过上述方式，可保证第一侧轮廓线311的连续性，便于冲压裁切。

进一步地，在本实施例中，第二侧轮廓线312还可以包括在从上端部到下端部方向上顺次连接的直线段S1'-S2'、弧段S2'-S3'和直线段S3'-S4'。

在本实施例中，如图2所示，第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312进一步设置成平移重合。具体地，当将第二侧轮廓线312沿方向D4向第一侧轮廓线311平移后，第二侧轮廓线312所形成的平移曲线312'与第一侧轮廓线311的至少部分区域重合。在一具体实施方式中，平移曲线312'与第一侧轮廓线311的重合部分的长度占第二侧轮廓线312的总长度的比例大于或等于90％。换热翅片31一般是由片材冲压裁切形成，通过上述方式可以使得材料的利用率最大，进而节省材料，降低生产成本。

进一步，端部轮廓线314、315包括与方向D4平行的直线段。在冲压过程中，方向D4一般沿片材的长度方向设置，通过上述方式可以使得端部轮廓线314、315的部分区域与片材的边缘平齐，以进一步减少废料。

可选地，在一具体实施方式中，第二侧轮廓线312的相对两端分别与对应侧的端部轮廓线314、315之间形成有切角317，如此，使得换热翅片31在边角的位置处不容易出现倒片，而影响换热效果，也可以避免在换热器30组装的过程中产生划伤。

可选地，在一具体实施方式中，可以设置方向D4与连续段的两末端端点连线之间的夹角α1为85-95度，以使得在从换热翅片31的上端部到下端部的方向上，换热翅片31的翅片宽度大致相等，以便于换热管32的排布。

在本申请中，在第二侧轮廓线312上选取一参考点，该参考点的法线(切线的垂线)相交于第一侧轮廓线311，并形成一交点，则该参考点和该交点之间的直线距离为该参考点处的翅片宽度，例如图2中所示的W1、W2等。值得注意的是，当该参考点所处轮廓线的线型为直线时，则该参考点的法线即为该直线的垂线。

可选地，在一具体实施方式中，可以设置方向D4与连续段的两末端端点连线之间的夹角为90度，并可以设置方向D4与端部轮廓线的延伸方向平行，使得换热翅片31的翅片宽度处处相等，不仅便于换热管32均匀排布，而且能保证在连续冲裁翅片时，不产生废料。

结合上文的描述，如图2所示，单拱摆线包括沿预设的对称轴l3呈轴对称设置的上半部分和下半部分。在上半部分，摆线与定直线l4之间的距离逐渐增大，摆线的切线相对于对称轴l3的夹角逐渐变大。在下半部分，摆线与定直线l4之间的距离逐渐减小，摆线的切线相对于对称轴l3的夹角逐渐变小。

可选地，在一具体实施方式中，可以设置第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312上的连续段位于摆线的下半部分上，以在从换热翅片31的上端部到下端部的方向上，第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312的切线与对称轴l3之间的夹角逐渐变小，以便于为冷凝水加速。

其中，本申请中的对称轴l3为滚圆滚动半周时，过滚圆上的定点P并垂直于定直线l4的直线。在本实施例中，可以将对称轴l3沿方向D1设置。在其他实施例中，对称轴l3可以相对于方向D1倾斜设置，且对称轴l3与方向D1之间的夹角小于或等于10度。

在换热翅片31的整体高度H1相同的情况下，第二侧轮廓线312上的连续段的两末端端点连线与对称轴l3之间的夹角α2决定了换热翅片31沿方向D1的纵深，即换热翅片31的整体宽度H2。若第二侧轮廓线312上的连续段的两末端端点连线与对称轴l3之间的夹角α2过大，则换热翅片31的纵深相对较小，进而换热翅片31的主表面的面积相对较小，换热翅片31的整体换热性能变差。若第二侧轮廓线312上的连续段的两末端端点连线与对称轴l3之间的夹角α2过小，则换热翅片31的末端的气流顺畅度不足，导致换热翅片31的末端的换热性能变差。其中，当换热翅片31的对称轴l3沿方向D1设置时，换热翅片31沿方向D2的高度L2即为换热翅片31的整体高度H1，换热翅片31沿方向D1的宽度L4即为换热翅片31的整体宽度H2。当换热翅片31的对称轴l3与方向D1呈夹角设置时，则换热翅片31沿方向D2的高度L2和沿方向D1的宽度为换热翅片31的整体高度H1和整体宽度H2在方向D2和D1的投影，并可根据三角函数计算获得。

因此，在一具体实施方式中，可以设置对称轴l3与连续段的两末端端点连线之间的夹角α2为60-65度，连续段的两末端端点在对称轴l3上的投影之间的直线距离与用于形成单拱摆线的滚圆的直径的比值为0.54-0.66。

如此，可以确保换热翅片31在方向D1上的纵深，确保换热翅片31的末端的换热性能。

进一步地，在一具体实施方式中，可以设置第二侧轮廓线312到第一侧轮廓线311的平移距离d3与滚圆的直径D5的比值为0.19-0.24，如此，可以确保换热翅片31具有合理的宽高比，确保换热翅片31的末端的换热性能。

请参阅图4，图4在图2所示的换热翅片31的基础上进一步显示了管孔316，以使得换热管32能够穿设在换热翅片31上。

如图4所示，换热翅片31上的管孔316成排设置。具体来说，在本实施例中，每排管孔316沿第一侧轮廓线311或第二侧轮廓线312沿方向D4平移后形成的排列曲线间隔排列，且每排管孔316中的各管孔316的中心到对应的排列曲线的最短距离与管孔316的半径的比值小于或等于1.5。

进一步地，每排管孔316中的各管孔316的中心到对应的排列曲线的最短距离之和小于每排管孔316中的各管孔316的中心到第一侧轮廓线311或第二侧轮廓线312经平移后形成的其他平移曲线的最短距离之和。

进一步地，不同排的管孔316沿与换热翅片31的峰值宽度所在直线l3平行形成的排列直线间隔设置。

通过上述方式，使得每排管孔316的走向与第一侧轮廓线311或第二侧轮廓线312的走向大致相同，以充分利用换热翅片31的表面空间，提高换热器30的整体换热性能。在其他实施例中，管孔316也可以采用其他排列方式。

进一步地，在本实施例中，翅片宽度设置为K×n×D，其中，n1为换热翅片上的管孔316的排数，D为管孔排间距，K是变化系数，取值范围在0.8-1.2。

管孔排间距D是指在靠近第一侧轮廓线311的一排管孔316中，选取最靠近端部轮廓线314或315的管孔316，过该管孔316的中心E3做直线，该直线与第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312或者二者的延长线相较于交点E4和E5，直线为交点E4处的法线。当管孔316排数为2排或2排以上时(图4所示为2排)，该直线进一步与相邻的一排管孔316的排列曲线或排列曲线的延长线相交于交点E6。此时，管孔排间距D为所选取的管孔316的管孔中心E3与交点E6之间的直线距离。当管孔316排数为1排时，管孔排间距D为交点E4和E5的直线距离。通过上述方式可以确保插入到管孔316中的每根换热管32均能够发挥出最佳的换热性能。

可选地，在一具体实施方式中，管孔316的半径与管孔排间距D的比值为0.23-0.29，由此进一步确保每根换热管32均能够发挥出最佳的换热性能。

其中最靠近端部轮廓线314，315的管孔316的中心到端部轮廓线314，315的最短距离d4为0.25×D-0.75×D，其中D为上述管孔排间距。

进一步地，在本实施例中，将最靠近端部轮廓线314、315的管孔316的中心到端部轮廓线314、315的最短距离d4设置为管孔排间距D的0.4-0.6。通过上述方式，不仅便于充分发挥插入到最靠近端部轮廓线314、315的管孔316的换热管32的换热性能，而且可以避免在装配的过程中磕伤换热管32。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。