CN119915117A - 一种换热芯体、空气换热器及电气柜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热芯体、空气换热器及电气柜，换热芯体设有若干沿Y轴方向交替布设的内循环风道和外循环风道，内循环风道设有若干个管道，管道两端均开口于换热芯体沿X轴方向的第一侧并分别形成供风端和回风端，每个内循环风道的各供风端和各回风端均沿Z轴方向布设；外循环风道沿Z轴方向贯穿换热芯体且其两端分别形成进风端和出风端。空气换热器包括上述换热芯体。电气柜包括上述空气换热器。本申请换热效率高。

Description

一种换热芯体、空气换热器及电气柜

技术领域

本发明涉及散热领域，具体涉及一种换热芯体、空气换热器及电气柜。

背景技术

电气柜里通常放置大量的电气设备，这些电气设备无法在高温环境中长期工作，而电气柜为了减少外部粉尘对内部电气设备的影响，多使用封闭结构。空气换热器可以通过热交换将电气柜内部的热量释放到外部环境中，因此电气柜多采用空气换热器对电气柜内部散热。空气换热器包括换热芯体，换热芯体具有与机柜内部连通的内循环风道和与外部连通的外循环风道，内循环风道和外循环风道交替布设，内循环风道一般为顶部进风侧面出风，外循环风道则为底部进风侧面出风，风流在内循环风道和外循环风道内沿相反方向流动实现换热，但这种换热器的换热效率仍无法满足电气柜的换热需求。

发明内容

本发明的目的在于克服背景技术中存在的上述缺陷或问题，提供一种换热芯体、空气换热器及电气柜，其换热效率高。

为达成上述目的，本发明及其优选实施例采用如下技术方案但实施例不限于下述方案：

技术方案一及其相关实施例提供一种换热芯体，所述换热芯体设有若干沿Y轴方向交替布设的内循环风道和外循环风道，所述内循环风道设有若干个管道，所述管道两端均开口于换热芯体沿X轴方向的第一侧并分别形成供风端和回风端，每个内循环风道的各供风端和各回风端均沿Z轴方向布设；所述外循环风道沿Z轴方向贯穿所述换热芯体且其两端分别形成进风端和出风端。

基于技术方案一，还设有技术方案二，技术方案二及其相关实施例中，所述管道呈U形，其设有与供风端连通的第一段、与回风端连通的第二段和连通第一段和第二段的第三段；所述第一段和第二段均沿X轴方向延伸，所述第三段沿Z轴方向延伸；每个内循环风道内的各第一段和第二段均沿Z轴方向布设，各第三段沿X轴方向布设。

基于技术方案二，还设有技术方案三，技术方案三及其相关实施例中，所述第一段内设有若干个彼此平行的第一子内风道，所述第二段内设有若干个彼此平行的第二子内风道，所述第三段内设有若干个彼此平行的第三子内风道。

基于技术方案三，还设有技术方案四，技术方案四及其相关实施例中，所述第一子内风道、第二子内风道和第三子内风道的数量相等且一一对应，所述第一子内风道和对应的第三子内风道连通，所述第二子内风道和对应的第三子内风道连通。

基于技术方案三，还设有技术方案五，技术方案五及其相关实施例中，所述第一子内风道和第三子内风道之间形成间隙，所述第二子内风道和第三子内风道之间形成间隙。

基于技术方案一，还设有技术方案六，技术方案六及其相关实施例中，所述外循环风道内设有若干个彼此平行的沿Z轴方向延伸的子外风道。

技术方案七及其相关实施例提供一种空气换热器，用于安装于电气柜的柜体，所述柜体设有垂直于X轴方向的第一侧壁，包括换热芯体，其如技术方案一至六中任一项所述；各内循环风道的各供风端和各回风端分别形成供风口和回风口，各外循环风道的各进风端和各出风端分别形成进风口和出风口；壳体，其嵌设于第一侧壁并用于容置换热芯体，其位于柜体内的部分设有与供风口连通的第一风口和与回风口连通的第二风口，其位于柜体外的部分设有与进风口连通的第三风口和与出风口连通的第四风口；第一散热风机，其相对壳体固定并用于驱动风自回风口流向供风口；和第二散热风机，其相对壳体固定并用于驱动风自进风口流向出风口。

基于技术方案七，还设有技术方案八，技术方案八及其相关实施例中，所述壳体与换热芯体沿Z轴方向的底端和顶端分别形成第一间隔和第二间隔，所述第三风口和第四风口分别与第一间隔和第二间隔连通；所述第三风口位于壳体沿Z轴方向的底部，所述第四风口位于壳体的外侧；所述第二散热风机置于第二间隔，所述第一散热风机固接于壳体的第一风口处。

基于技术方案八，还设有技术方案九，技术方案九及其相关实施例中，所述第三风口位于第一间隔的底端和外侧部，所述第四风口位于第二间隔的外侧部且高于第二散热风机。

技术方案十及其相关实施例提供一种电气柜，其包括柜体和如技术方案七至九中任一项所述的空气换热器；所述柜体设有垂直于X轴方向的第一侧壁，所述壳体嵌设于第一侧壁；所述第一风口和第二风口均位于柜体内，所述第三风口和第四风口均位于柜体外。

由上述对本发明及其优选实施例的描述可知，相对于现有技术，本发明的技术方案及其优选实施例由于采用如下技术手段从而具备如下有益效果：

申请人经不断观察、实验和研究可知，现有技术方案中，导致产生“换热器的换热效率差”技术问题的原因在于，换热器长时间换热后，外循环风道的顶部拐角处容易积灰，且内循环风道的换热时间短，换热不充分。

技术方案一及其优选实施例中，外循环风道沿Z轴方向贯穿换热芯体且其两端分别形成进风端和出风端，因而外循环风道风阻小，外循环风道不易积尘；内循环风道包括若干个管道，管道两端均开口于换热芯体沿X轴方向的第一侧并分别形成供风端和回风端，每个内循环风道的各供风端和各回风端均沿Z轴方向布设，管道的风阻大，风流经过内循环风道时在内循环风道内停留的时间更长，但应理解，虽然管道的风阻增大，管道内的风流的风速仍然是较快的，由于内循环风道和外循环风道沿Y轴方向交替布设，因而内循环风流可以和外循环风流充分地进行换热，从而提高了换热效率；其中，内循环风道设有若干个管道以及管道的结构设计还使得风流在经过内循环风道时可以流经内循环风道的各个部分，避免了远离换热芯体沿X轴方向第一侧的部分不过风，从而进一步提高了内循环风道和外循环风道的换热效率；因此，本技术方案的外循环风道不易积尘，内循环风道与外循环风道的换热效率高。(影响换热效果，换热系数和换热面积，风速高一些更好)

技术方案二及其优选实施例中，管道的结构设置相比于管道呈其他复杂的形状一方面有利于生产加工，另一方面，更有利于实现风阻和风速的平衡，从而增加内循环风道和外循环风道的换热效率。

技术方案三及其优选实施例中，第一段内设有若干个彼此平行的第一子内风道，第二段内设有若干个彼此平行的第二子内风道，第三段内设有若干个彼此平行的第三子内风道，相比于管道内不设置子内风道的方案而言，管道的换热面积更大，进一步增加了内循环风道和外循环风道的换热效率。

技术方案四及其优选实施例中，第一子内风道和对应的第三子内风道连通，第二子内风道和对应的第三子内风道连通，有利于避免风阻过大。

技术方案五及其优选实施例中，第一子内风道和第三子内风道之间形成间隙，第二子内风道和第三子内风道之间形成间隙，相比于技术方案四而言，不必使得第一子内风道和第三子内风道连通，也不必使得第三子内风道和第二子内风道连通，省去了拼接步骤，有利于加工，且内循环风流在经过各第一子内风道后进入第一子内风道和第二子内风道的间隙时由层流变紊流并在该间隙内混合均温，而后又经过各第三子内风道变为层流，再又经过第三子内风道和第二子内风道的间隙由层流变为紊流并在该间隙内混合均温，最后经过各第二子内风道变为层流，间隙处的紊流增大了U形管道拐角处的换热效率，并提高了各出风端处内循环风流的均温性。

技术方案六及其优选实施例中，外循环风道内设有若干个彼此平行的沿Z轴方向延伸的子外风道，相比于外循环风道内仅形成一个子外风道的方案而言，外循环风道的换热面积更大，进一步增加了内循环风道和外循环风道的换热效率。

技术方案七及其优选实施例具有技术方案一至六中任一项技术方案的技术优势。

技术方案八及其优选实施例中，壳体与换热芯体沿Z轴方向的底端和顶端分别形成第一间隔和第二间隔，第三风口和第四风口分别与第一间隔和第二间隔连通，第一间隔的设置有利于各外循环风道的进风端进风，第二间隔的设置则有利于安置第二散热风机，如此设置使得第三风口和第四风口分别位于壳体的底端和顶端，第四风口的出风向上排出，不易进入第三风口内导致热岛效应。

技术方案九及其优选实施例中，第三风口位于第一间隔的底端和外侧部，有利于增大进风量，第四风口位于第二间隔的外侧部且高于第二散热风机，有利于形成壳体位于柜体外的部分形成底部进风侧部出风的结构，提高了外循环风道的防护性，使得外循环风道不易积尘。

技术方案十具有技术方案七至九中任一项的技术优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来说，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。

图1为本申请实施例电气柜的示意图；

图2为本申请实施例换热芯体的示意图；

图3为图1的左视图；

图4为图3在A-A方向的剖视图；

图5为图3在B-B方向的剖视图；

图6为图5在C-C方向的剖视图；

图7为图5在D-D方向的剖视图。

主要附图标记说明：

柜体100；第一侧壁101；空气换热器200；换热芯体10；内循环风道11；管道110；第一段111；第一子内风道1111；第二段112；第二子内风道1121；第三段113；第三子内风道1131；供风端114；回风端115；供风口01；回风口02；外循环风道12；子外风道121；进风端122；出风端123；进风口03；出风口04；壳体20；第一风口21；第二风口22；第三风口23；第四风口24；第一间隔25；第二间隔26；第一散热风机30；第二散热风机40。

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，所描述的实施例是本发明的优选实施例，且不应被看作对其他实施例的排除。基于本发明实施例，本领域的普通技术人员在不作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。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本发明的具体保护范围。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“固接”或“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸地固定连接、可拆卸地固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。

权利要求书和除实施例外的说明书中，术语“X轴方向”、“Y轴方向”和“Z轴方向”仅是指具有上述方向之一的特征与具有另一方向的特征彼此垂直，并不要求其必须按照实施例中介绍的“X轴方向”、“Y轴方向”和“Z轴方向”实施。在实施例中，X轴方向垂直于Y轴方向也垂直于Z轴方向。其中，X轴方向可分为左和右，Y轴方向可分为前和后，Z轴方向可分为上和下。

参见图1，图1示出了一种电气柜，包括柜体100和空气换热器200，实际应用中，电气柜中还包括置于柜体100中的电气设备，柜体100内部形成密闭结构以提高电气设备的防护性，空气换热器200安装于柜体100上并用于对电气设备散热。柜体100整体呈长方体体状，其长度方向为X轴方向，其宽度方向为Y轴方向，其高度方向为Z轴方向，柜体100设有垂直于X轴方向的第一侧壁101。

参见图1-7，空气换热器200安装于第一侧壁101，其包括换热芯体10、壳体20、第一散热风机30和第二散热风机40。

参见图2，换热芯体10呈长方体状，换热芯体10设有若干沿Y轴方向交替布设的内循环风道11和外循环风道12。

参见图3-4、图6-7，内循环风道11设有若干个管道110，管道110两端均开口于换热芯体10沿X轴方向的第一侧并分别形成供风端114和回风端115，每个内循环风道11的各供风端114和各回风端115均沿Z轴方向布设；各内循环风道11的各供风端114和各回风端115分别形成供风口01和回风口02。

管道110呈U形，其设有与供风端114连通的第一段111、与回风端115连通的第二段112和连通第一段111和第二段112的第三段113；第一段111和第二段112均沿X轴方向延伸，第三段113沿Z轴方向延伸；每个内循环风道11内的各第一段111和各第二段112均沿Z轴方向布设，各第三段113沿X轴方向布设。

第一段111内设有若干个彼此平行的第一子内风道1111，第二段112内设有若干个彼此平行的第二子内风道1121，第三段113内设有若干个彼此平行的第三子内风道1131。实际应用中，第一段111、第二段112和第三段113分别设置换热翅片以形成各第一子内风道1111、各第二子内风道1121和各第三子内风道1131。本实施例中，第一子内风道1111和第三子内风道1131之间形成间隙，第二子内风道1121和第三子内风道1131之间形成间隙。但应理解，在其他实施方式中，第一子内风道1111、第二子内风道1121和第三子内风道1131的数量相等且一一对应，第一子内风道1111和对应的第三子内风道1131连通，第二子内风道1121和对应的第三子内风道1131连通。

参见图5-7，外循环风道12沿Z轴方向贯穿换热芯体10且其两端分别形成进风端122和出风端123，各外循环风道12的各进风端122和各出风端123分别形成进风口03和出风口04，外循环风道12内设有若干个彼此平行的沿Z轴方向延伸的子外风道121。实际应用中，每个外循环风道12内固定换热翅片以形成多个子外风道121。

参见图1、图4-5，壳体20嵌设于第一侧壁101并用于容置换热芯体10，其位于柜体100内的部分设有与供风口01连通的第一风口21和与回风口02连通的第二风口22，其位于柜体100外的部分设有与进风口03连通的第三风口23和与出风口04连通的第四风口24。本实施例中，壳体20呈长方体状，壳体20沿X轴方向的长度与换热芯体10沿X轴方向的长度相近，壳体20沿Y轴方向的长度与换热芯体10沿Y轴方向的长度相近，但壳体20沿Z轴方向的高度高于换热芯体10，壳体20与换热芯体10沿Z轴方向的底端和顶端分别形成第一间隔25和第二间隔26，第三风口23和第四风口24分别与第一间隔25和第二间隔26连通；第三风口23位于第一间隔25的底端和外侧部，第四风口24位于第二间隔26的外侧部。

第一散热风机30相对壳体20固定并用于驱动风自回风口02流向供风口01，本实施例中，第一散热风机30固接于壳体20的第一风口21处。

第二散热风机40相对壳体20固定并用于驱动风自进风口03流向出风口04，本实施例中，第二散热风机40置于第二间隔且低于第四风口24，也即第四风口24高于第二散热风机40。

本实施例中，外循环风道12沿Z轴方向贯穿换热芯体10且其两端分别形成进风端122和出风端123，因而外循环风道12风阻小，外循环风道12不易积尘；内循环风道11包括若干个管道110，管道110两端均开口于换热芯体10沿X轴方向的第一侧并分别形成供风端114和回风端115，每个内循环风道11的各供风端114和各回风端115均沿Z轴方向布设，管道110的风阻大，风流经过内循环风道11时在内循环风道11内停留的时间更长，但应理解，虽然管道110的风阻增大，管道110内的风流的风速仍然是较快的，由于内循环风道11和外循环风道12沿Y轴方向交替布设，因而内循环风流可以和外循环风流充分地进行换热，从而提高了换热效率；其中，内循环风道11设有若干个管道110以及管道110的结构设计还使得风流在经过内循环风道11时可以流经内循环风道11的各个部分，避免了远离换热芯体10沿X轴方向第一侧的部分不过风，从而进一步提高了内循环风道11和外循环风道12的换热效率；因此，本技术方案的外循环风道12不易积尘，内循环风道11与外循环风道12的换热效率高。

本实施例中，管道110的结构设置相比于管道110呈其他复杂的形状一方面有利于生产加工，另一方面，更有利于实现风阻和风速的平衡，从而增加内循环风道11和外循环风道12的换热效率。

本实施例中，第一段111内设有若干个彼此平行的第一子内风道1111，第二段112内设有若干个彼此平行的第二子内风道1121，第三段113内设有若干个彼此平行的第三子内风道1131，相比于管道110内不设置子内风道的方案而言，管道110的换热面积更大，进一步增加了内循环风道11和外循环风道12的换热效率。

本实施例中，第一子内风道1111和第三子内风道1131之间形成间隙，第二子内风道1121和第三子内风道1131之间形成间隙，不必使得第一子内风道1111和第三子内风道1131连通，也不必使得第三子内风道1131和第二子内风道1121连通，省去了拼接步骤，有利于加工，且内循环风流在经过各第一子内风道1111后进入第一子内风道1111和第二子内风道的间隙时由层流变紊流并在该间隙内混合均温，而后又经过各第三子内风道1131变为层流，再又经过第三子内风道1131和第二子内风道1121的间隙由层流变为紊流并在该间隙内混合均温，最后经过各第二子内风道1121变为层流，间隙处的紊流增大了U形管道110拐角处的换热效率，并提高了各出风端123处内循环风流的均温性。在其他实施方式中，第一子内风道1111和对应的第三子内风道1131连通，第二子内风道1121和对应的第三子内风道1131连通，有利于避免风阻过大。

本实施例中，外循环风道12内设有若干个彼此平行的沿Z轴方向延伸的子外风道121，相比于外循环风道12内仅形成一个子外风道121的方案而言，外循环风道12的换热面积更大，进一步增加了内循环风道11和外循环风道12的换热效率。

本实施例中，壳体20与换热芯体10沿Z轴方向的底端和顶端分别形成第一间隔25和第二间隔26，第三风口23和第四风口24分别与第一间隔25和第二间隔26连通，第一间隔25的设置有利于各外循环风道12的进风端122进风，第二间隔25的设置则有利于安置第二散热风机40，如此设置使得第三风口23和第四风口24分别位于壳体20的底端和顶端，第四风口24的出风向上排出，不易进入第三风口23内导致热岛效应。第三风口23位于第一间隔25的底端和外侧部，有利于增大进风量，第四风口24位于第二间隔26的外侧部且高于第二散热风机40，有利于形成壳体20位于柜体外的部分形成底部进风侧部出风的结构，提高了外循环风道的防护性，使得外循环风道不易积尘。

上述说明书和实施例的描述，用于解释本发明保护范围，但并不构成对本发明保护范围的限定。通过本发明或上述实施例的启示，本领域普通技术人员结合公知常识、本领域的普通技术知识和/或现有技术，通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验可以得到的对本发明实施例或其中一部分技术特征的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换热芯体(10)，其特征是，所述换热芯体(10)设有若干沿Y轴方向交替布设的内循环风道(11)和外循环风道(12)，所述内循环风道(11)设有若干个管道(110)，所述管道(110)两端均开口于换热芯体(10)沿X轴方向的第一侧并分别形成供风端(114)和回风端(115)，每个内循环风道(11)的各供风端(114)和各回风端(115)均沿Z轴方向布设；所述外循环风道(12)沿Z轴方向贯穿所述换热芯体(10)且其两端分别形成进风端(122)和出风端(123)。

2.如权利要求1所述的一种换热芯体(10)，其特征是，所述管道(110)呈U形，其设有与供风端(114)连通的第一段(111)、与回风端(115)连通的第二段(112)和连通第一段(111)和第二段(112)的第三段(113)；所述第一段(111)和第二段(112)均沿X轴方向延伸，所述第三段(113)沿Z轴方向延伸；每个内循环风道(11)内的各第一段(111)和各第二段(112)均沿Z轴方向布设，各第三段(113)沿X轴方向布设。

3.如权利要求2所述的一种换热芯体(10)，其特征是，所述第一段(111)内设有若干个彼此平行的第一子内风道(1111)，所述第二段(112)内设有若干个彼此平行的第二子内风道(1121)，所述第三段(113)内设有若干个彼此平行的第三子内风道(1131)。

4.如权利要求3所述的一种换热芯体(10)，其特征是，所述第一子内风道(1111)、第二子内风道(1121)和第三子内风道(1131)的数量相等且一一对应，所述第一子内风道(1111)和对应的第三子内风道(1131)连通，所述第二子内风道(1121)和对应的第三子内风道(1131)连通。

5.如权利要求3所述的一种换热芯体(10)，其特征是，所述第一子内风道(1111)和第三子内风道(1131)之间形成间隙，所述第二子内风道(1121)和第三子内风道(1131)之间形成间隙。

6.如权利要求1所述的一种换热芯体(10)，其特征是，所述外循环风道(12)内设有若干个彼此平行的沿Z轴方向延伸的子外风道(121)。

7.一种空气换热器(200)，用于安装于电气柜的柜体(100)，所述柜体(100)设有垂直于X轴方向的的第一侧壁(101)，其特征是，包括

换热芯体(10)，其如权利要求1-6中任一项所述；各内循环风道(11)的各供风端(114)和各回风端(115)分别形成供风口(01)和回风口(02)，各外循环风道(12)的各进风端(122)和各出风端(123)分别形成进风口(03)和出风口(04)；

壳体(20)，其嵌设于第一侧壁(101)并用于容置换热芯体(10)，其位于柜体(100)内的部分设有与供风口(01)连通的第一风口(21)和与回风口(02)连通的第二风口(22)，其位于柜体(100)外的部分设有与进风口(03)连通的第三风口(23)和与出风口(04)连通的第四风口(24)；

第一散热风机(30)，其相对壳体(20)固定并用于驱动风自回风口(02)流向供风口(01)；和

第二散热风机(40)，其相对壳体(20)固定并用于驱动风自进风口(03)流向出风口(04)。

8.如权利要求7所述的一种空气换热器(200)，其特征是，所述壳体(20)与换热芯体(10)沿Z轴方向的底端和顶端分别形成第一间隔(25)和第二间隔(26)，所述第三风口(23)和第四风口(24)分别与第一间隔(25)和第二间隔(26)连通；所述第二散热风机(40)置于第二间隔(26)，所述第一散热风机(30)固接于壳体(20)的第一风口(21)处。

9.如权利要求8所述的一种空气换热器(200)，其特征是，所述第三风口(23)位于第一间隔(25)的底端和外侧部，所述第四风口(24)位于第二间隔(26)的外侧部且高于第二散热风机(40)。

10.一种电气柜，其特征是，其包括柜体(100)和如权利要求7-9中任一项所述的空气换热器(200)；所述柜体(100)设有垂直于X轴方向的第一侧壁(101)，所述壳体(20)嵌设于第一侧壁(101)；所述第一风口(21)和第二风口(22)均位于柜体(100)内，所述第三风口(23)和第四风口(24)均位于柜体(100)外。