阅读说明：本技术 一种利用冷凝水的换热装置 (Heat exchange device utilizing condensed water ) 是由 徐华志 刘迎文 双婧婧 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种利用冷凝水的换热装置,包括渗透膜组、换热翅片、支撑板条、冷凝水进水管和冷凝水出水管；渗透膜组将IPM模块及其区域的换热翅片全部密封,空调运行时产生的冷凝水由冷凝水进水管进入渗透膜组,渗透膜组材料为负压渗透膜,冷凝水在渗透膜组中蒸发为水蒸汽后,水蒸汽从膜内高压侧渗透至膜外低压侧,将IPM模块工作产生的热量带走；同时由于膜内侧吸收高温IPM模块热量后升温,内外温度差所造成的饱和压力差正向促进膜内冷凝水渗透至膜外,利用空调冷凝水蒸发吸热为高温IPM模块散热,通过渗透膜组的渗透作用,将外机冷凝水蒸发,利用蒸发潜热进行换热元件的散热,换热装置结构简单,没有额外功耗。(The invention discloses a heat exchange device utilizing condensed water, which comprises a permeable membrane group, heat exchange fins, a support lath, a condensed water inlet pipe and a condensed water outlet pipe; the IPM module and the heat exchange fins in the region of the IPM module are completely sealed by the permeable membrane group, condensed water generated during the operation of the air conditioner enters the permeable membrane group through a condensed water inlet pipe, the permeable membrane group is made of a negative pressure permeable membrane, and after the condensed water is evaporated into water vapor in the permeable membrane group, the water vapor permeates from the high-pressure side in the membrane to the low-pressure side outside the membrane so as to take away heat generated by the operation of the IPM module; meanwhile, the inner side of the membrane absorbs the heat of the high-temperature IPM module and then is heated, the saturated pressure difference caused by the internal and external temperature difference positively promotes the condensed water in the membrane to permeate outside the membrane, the condensed water of the air conditioner is evaporated and absorbed for heat dissipation of the high-temperature IPM module, the condensed water of the external unit is evaporated through the permeation effect of the permeable membrane group, the heat dissipation of the heat exchange element is carried out by utilizing the latent heat of evaporation, and the heat exchange device is simple in structure and free of extra.)

一种利用冷凝水的换热装置

技术领域

本发明属于空调技术领域，设计一种利用冷凝水的强化换热装置及方法。

背景技术

位于变频空调外机内部的智能功率模块(简称IPM)将输出功率元件IGBT、驱动电路及多种保护电路集成在同一模块内，是一种高度集成的智能功率集成电路。IPM模块以其高可靠性，使用方便赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器和各种逆变电源，是变频调速，伺服驱动，变频家电的一种非常理想的电力电子器件。

然而，IPM模块在工作中发热量较大，器件表面温度常高于80℃，夏季运行制冷工况时表面温度甚至可以达到100℃。若没有外部冷源将其控制在合理温度范围内，IPM模块的性能可能会受高温影响，导致压缩机无法达到运行功率；严重时甚至可能烧毁IPM模块而使空调停机。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的在于提供一种利用冷凝水的换热装置，利用空调外机冷凝水蒸发散热，改善IPM模块运行中的温度环境，保证空调的正常运行。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种利用冷凝水的换热装置，包括渗透膜组、换热翅片、支撑板条、冷凝水进水管和冷凝水出水管；

所述换热翅片布置在电控板上分布于IPM模块周围，渗透膜组通过支撑板条支撑固定，将IPM模块及其区域的换热翅片全部密封包覆；渗透膜组连接有竖向设置的冷凝水进水管，冷凝水进水管一侧连接有与其连通冷凝水出水管，空调运行时产生的冷凝水由冷凝水进水管进入渗透膜组，充满渗透膜组后多余的水从旁路冷凝水出水管流出；所述渗透膜组材料为为负压渗透膜，冷凝水在渗透膜组中蒸发为水蒸汽后从膜内高压侧渗透至膜外低压侧，凝结水蒸发吸热将IPM模块工作产生的热量带走。

进一步，所述负压渗透膜为单层PFTE膜。

进一步，还包括吸气风扇，所述渗透膜组与换热翅片平行布置于吸气风扇前方。

进一步，所述吸气风扇出风方向与渗透膜组呈垂直布置。

进一步，所述冷凝水出水管连接有储液罐。

进一步，所述换热翅片为H型翅片，并与电控板贴合。

进一步，所述换热翅片为锯齿状翅片或Y型仿生翅片。

进一步，所述换热翅片为波纹状翅片。

进一步，所述支撑板条为铝合金材质。

进一步，所述吸气风扇为空调外机风扇。

本发明具有以下有益效果：

本发明利用冷凝水的换热装置，包括渗透膜组、换热翅片、支撑板条、冷凝水进水管和冷凝水出水管；渗透膜组将IPM模块及其区域的换热翅片全部密封包覆，空调运行时产生的冷凝水由冷凝水进水管进入渗透膜组，渗透膜组材料为为负压渗透膜，冷凝水在渗透膜组中蒸发为水蒸汽后从膜内高压侧渗透至膜外低压侧，凝结水蒸发吸热将IPM模块工作产生的热量带走。

由于膜内外水蒸汽分压差作用，水蒸汽从膜内高压侧渗透至膜外低压侧，蒸发过程吸收膜内侧IPM模块工作产生的热量，将其带走至膜外侧；同时由于膜内侧吸收高温IPM模块热量后升温，内外温度差所造成的饱和压力差正向促进膜内冷凝水渗透至膜外。利用空调冷凝水蒸发吸热为高温IPM模块散热，通过渗透膜组的渗透作用，将外机冷凝水蒸发，利用蒸发潜热进行换热元件的散热。换热装置结构简单，没有额外功耗。

本发明提供一种新颖的冷却方式，通过渗透膜组利用空调冷凝水蒸发吸热为IPM模块散热，通过渗透膜组的渗透作用，将外机冷凝水蒸发，利用蒸发潜热进行换热元件的散热，换热装置结构简单，没有额外功耗。

本发明可以利用空调外机运行过程中产生的低温冷凝水，将其用于空调外机内高温电控元件的降温，具有散热高效、安装容易等特点；同时，渗透膜组的特性可保证水分单向蒸发，避免与运行中的电控元件直接接触，保证机器的正常运行；膜内液态水吸收高温IPM产生的热量后升温，正向促进水蒸汽向膜外渗透

所述装置具有良好的水蒸汽透过量，以家用分体式空调1匹机计算，运行夏季制冷工况，膜内水温为50℃时，每小时水蒸汽透过量可达830g，以出口冷凝水温度为18度计算，每小时可提供约130W的冷量。

该装置还包括吸气风扇，吸气风扇鼓风于膜后在膜外产生负压，利于水蒸汽从渗透膜组内逸出，水蒸气散发更快，吸热效果突出。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图

图2为本发明中锯齿状翅片结构示意图

图3为本发明中Y型仿生翅片结构示意图

图4为本发明中波纹状翅片结构示意图

其中：1-渗透膜组，2-吸气风扇，3-换热翅片，4-支撑板条，5-冷凝水进水管，6-冷凝水出水管，7-IPM模块，8-外机换热器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

请参阅图1，本发明利用冷凝水的换热装置，包括渗透膜组1，吸气风扇2，换热翅片3，支撑板条4，冷凝水进水管5，冷凝水出水管6，IPM模块7，外机换热器8。

渗透膜组1四周有用于定型的支撑板条4，换热翅片3布置在电控板上分布于IPM模块7周围，渗透膜组1通过支撑板条4支撑将IPM模块7及其区域的换热翅片3全部密封包覆，渗透膜组1并与IPM模块7和换热翅片3贴合。渗透膜组1连接有竖向设置的冷凝水进水管5，冷凝水进水管5一侧连接有与其连通冷凝水出水管6，空调运行时产生的冷凝水由冷凝水进水管5进入渗透膜组1，充满渗透膜组1后多余的水从旁路冷凝水出水管6出口处流出。

所述渗透膜组为负压渗透膜，所用材料为单层PFTE膜，表面能促使水蒸发为水蒸气，当膜的两侧因水蒸气的分压力出现差别时，内侧的较高压力的水蒸气会穿透膜进入外侧，而因为此时膜内液态水吸收高温IPM热量后升温，再次促使水的蒸发，从而增大膜内外分压力差，促进水蒸汽向膜外渗透。

液态冷凝水进入渗透膜组1中蒸发为水蒸汽后从膜内高压侧渗透至膜外低压侧，凝结水蒸发吸热将IPM模块工作产生热量带走，保证IPM模块维持在正常工作温度。该布置可针对性的对电控板上高温IPM组件部分进行降温。当电控板整体温度较低时，换热翅片对流换热足以满足散热要求；随着空调运行时间增加，IPM组件局部温度过高时，通过渗透膜组中水蒸发速率的加快提供更好的局部散热效果。

渗透膜组1与换热翅片3均平行布置于吸气风扇2前方，吸气风扇为空调外机风扇，通过吸气风扇鼓风于膜上在膜外产生负压，利于水蒸汽从渗透膜组1逸出，吸气风扇与渗透膜组呈垂直布置，水蒸气散失快，此时换热效率最高。

除此设计方案外，旁通的冷凝水出水管6连接有储液罐，多余冷凝水从冷凝水出水管6排出后可贮存于储液罐内，当渗透膜组1中水不足时可回流至渗透膜组1内，以改善空调随工作时间的增加冷凝水产生量逐渐减少的问题。

所述换热翅片3为H型翅片，与发热电控板贴合，IPM模块处翅片做加密处理；支撑板条为铝合金材质。

如图2-4所示，所述换热翅片3为开窗翅片，换热翅片3也可设计为锯齿翅片，也可设计为Y型仿生翅片，也可设计为波纹翅片，增大与冷凝水的换热面积。

所述装置具有良好的水蒸汽透过量，以家用分体式空调1匹机计算，运行夏季制冷工况，膜内水温为50℃时，每小时水蒸汽透过量可达830g，以出口冷凝水温度为18度计算，每小时可提供约130W的冷量。

最后应该说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。