CN1303380C - 热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可提高制造性能、热交换性能及低温性能的热交换器。所述热交换器设有：以所定间隔并排设置、使在相互间的间隙内流动热交换空气的多个散热片(2)；贯穿于这些散热片之间、在与热交换空气的流动方向垂直的方向以所定的间隔设置一列、沿热交换空气的流动方向设置多列、构成内部流动热交换介质的的流路的换热管(3)，上述散热片设有设于沿热交换空气的流动方向的换热管列之间的圆弧状或弯曲状的切槽部(5A)，该切槽部至少通过2个截断部(6)连续或单独设置。

Description

热交换器

技术领域

本发明涉及一种用于空调机以及冷冻库、冰箱或商品陈列柜(showcase)等的、在热交换介质——制冷剂与在此流通的热交换空气间进行热交换的热交换器。

技术背景

被用于空调机、冷冻库、冰箱或商品陈列柜等的热交换器以一定间隔并排设置，设有在相互间隙使热交换空气流通的多个散热片(radiator fin)，以及贯穿设置于这些散热片间、其内部流通制冷剂(热交换介质)的换热管(heat-exchanging tube)。

对于采用此种构成的所谓翅片管(finned-tube)型的热交换器，人们一直进行各种努力以进一步提高其换热性能。

如：特许第2706497号曾提出了这样一种热交换器，其特征在于，由设置于导热管列间的、波状列截断线截断板状散热片(plate fin)，使截断形成的波状的边缘的凹凸相互啮合。

但是，在换热管列间完全分离构成的板状散热片，在与热交换空气流动方向垂直方向的换热管相互间的管层距(pitch)与其它散热片相比细小，由此，使散热片整体的刚性降低。

因此，存在的问题是，如果实际对板状散热片进行冲压加工(press work)，则由于刚性下降，无法很好地进行冲压加工，影响成品精度。

本发明着眼于上述情况，目的是：提供一种能够提高制造性能及热交换性能与低温性能(兼具结霜与除霜的制热性能)的热交换器。

发明内容

为实现上述目的，本发明的热交换器设有：以一定间隔并排设置、使热交换空气流过相互的间隙中的多个散热片；贯穿于这些散热片间、在与热交换空气流动方向垂直的方向上以一定间隔设置一列、沿热交换空气的流动方向设置多列、内部形成导通热交换介质的流路的换热管，上述散热片在跨接上述多列换热管一体形成的同时，设有沿热交换空气的流动方向设置于换热管列间的圆弧状或弯曲状的切槽部，该切槽部，可至少通过2个截断部连续，或单独设置。

再有，构成上述切槽部的圆弧形状或弯曲形状，其凸部从换热管的管列间的中间线向热交换气流的上风向突出，上述截断部设于与配列于上风向的换热管相对的下风向部位。

又，上述切槽部可全部单独设置，上述截断部以配设于热交换气流下风向的换热管的每个所定间隔，与排列于上风侧的换热管互为相对地设置。

又，在上述散热片的最下部设有截断部，以代替切槽部。

又，在上述散热片的最下部，在最下层的换热管至散热片下端面间的距离较远的那一列换热管的下部形成缺口。

又，位于热交换气流下风侧的那一列换热管的外径大于位于上风侧的那一列热交换管的外径。

又，如果将沿热交换气流流动方向的上述换热管的管列距(tube pitch)作为L1，与热交换空气的流动方向垂直方向的上述换热管的管层距为L2，从热交换气流的下风侧列的换热管中心线至上述切槽部的顶点的距离为H，切槽部的端缘相互间隔为W，则：

0.55×L1≤H≤0.95×L1

0.65×L2≤W≤0.95×L2。

通过采用解决此类课题的方法，可提高制造性能、热交换性能以及制热性能。

附图说明

图1为显示本发明第1实施形态的热交换器的剖视图。

图2为显示第1实施形态的变形例的热交换器的剖视图。

图3为显示第1实施形态另一不同变形例的热交换器的剖视图。

图4为显示本发明第2实施形态的热交换器的部分剖视图与作为比较例的热交换器的部分剖视图。

图5为显示本发明第3实施形态的热交换器的部分剖视图。

图6为显示本发明第4实施形态与第5实施形态的热交换器的剖视图。

图7为显示本发明第6实施形态的热交换器的部分剖视图。

图8为显示本发明第7实施形态的热交换器的剖视图。

图9为证明实施形态结果的各种不同的特性图。

图中，2、2A：散热片；3：换热管；5A～5J为切槽部；6、6A：截断部。

具体实施方式

下面，根据附图说明本发明的实施形态。

图1为第1实施形态。是所谓翅片管型(finned-tube type)的热交换器的剖视图。

上述热交换器1A以所定间隔平行排列，由相互间隙流过热交换空气的多个板状散热片2及在与这些散热片2的面的方向垂直方向上贯穿设置、其内部流动制冷剂(热交换介质)的换热管3构成。

热交换空气按图示箭头Z方向流动，上述散热片2上，在与热交换空气的流动方向垂直的方向上以所定间隔成一列、沿热交换空气的流动方向设有多列(这里为2)换热管3。

在与热交换空气流动方向垂直的方向上的上述换热管列3，换热管3相互间所定间隔称为管层距P，沿热交换空气的流动方向排列的换热管列称为管列La、Lb。

上述管列La是设于热交换气流的上流侧的换热管列3，上述管列Lb是设于热交换气流的下流侧的换热管列3。

各管列La、Lb的管层距P彼此相同，并且，各管列La、Lb上的换热管3偏离管层距P的二分之一位置配置，呈所谓的交叉配置。

这种热交换器1A上的上述散热片2上设有后面所述的切槽部5A。即，切槽部5A设于管列La、Lb之间，在这里呈圆弧形状。

上述切槽部5A上的圆弧形状的半径中心设定在沿热交换气流Z的风下侧管列Lb上的换热管3的热交换气流的中心线上。因此，各个圆弧状切槽5A呈朝上风侧突出的弯曲状，包围下风侧换热管3。

散热片2的上端部与下端部上的切槽部5A分别作为单独的切槽部5a设置，这些单独切槽部5a之间设有连续的切槽部5b。

进一步说明，设于上端部的切槽部5a的下端与设于下部的切槽5b的上端设有所定间隙。设于下端部的切槽部5a的上端与设于上部的切槽部5b的下端设有所定间隙。

连续的切槽部5b，其单独形状的切槽5a的端缘相互间藉由与热交换空气的流动方向垂直的方向为同一方向的直线状切槽c连接。因此，连续的切槽部5b呈近波状的形状。

由于这样构成的单独切槽部5a和与连续切槽部5b对向而置的端缘之间不进行任何加工部分，即，由于是对切槽部5a、5b进行截断的部位，所以将此处称为截断部6。

上述热交换器1A的特征是，散热片2处至少通过2个截断部6设有连续或单独形状的切槽部5A。

与上述散热片2设有切槽部5A的同时完全分离型的叶片构成相比，可提高散热片2整体的刚性，可进行良好的散热片冲压加工，提高制造性能。

并且，通过将切槽部5A与截断部6设置于换热管3的管列La、Lb相互之间，上风侧与下风侧的导热率减少，翅片散热效率(fin efficiency)提高，在散热面积(fin area)不改变的情况下提高了热交换性能。

图2为第1实施形态的变形例——热交换器1B的剖视图。设有基本上与前面利用图1所说明的相同的散热片2、换热管3的排列构成、及设于换热管3的管列La、Lb相互之间的、后面所述的切槽部5B与截断部6。

即，其特征是，前面说明的切槽5A呈圆弧形状，而这里所示的切槽部5B呈弯曲形状。

该切槽部5B由与下风侧管列Lb的换热管3中心对向而置、在与热交换空气流动方向垂直的方向上呈直线状、且经上下均等分离加工而成的部分、与从该直线状部分的上下端倾斜安装的部分构成，形成包围下风侧管列Lb的换热管3。

散热片2的上端部与下端部设有单独切槽部5c，这些单独切槽部5c相互之间设有连续切槽部5d。连续切槽部5d藉由与热交换空气的流动方向的垂直方向为同一方向的直线状切槽c而连接单独切槽部5c的相互端缘，呈近凹凸形状。

这样，所构成的单独切槽5c与连续切槽部5d的对向端缘间未进行任何加工，成为截断切槽部5c、5d的截断部6。

设有上述切槽部5B与截断部6的热交换器1B的作用效果与前面所述说明的完全相同，这里，请参照上面，不再阐述。

图3为第1实施形态的进一步变形例——热交换器1C的剖视图。

所述热交换器基本上采用上面图1说明的对向散热片2的换热管3的排列构成，设有设在换热管3的管列La、Lb相互之间、后面所述的切槽部5C与截断部6。

这里，特征在于：为上下方向特别长的长尺状散热片2A。即，上述散热片2A为长尺状，所以没有单独的切槽部，而是设有全部连续形成的切槽部5C。

具体来说，散热片2A的上下部的切槽部5e分别连续成2个圆弧形状，在其中间，呈连接5个连续圆弧状切槽部5f与4个连续圆弧切槽部5g的形状。

在相邻的连续圆弧状切槽部5e～5g间，设有未进行任何加工的截断部6。由于合计设有4个连续圆弧状切槽部5e～5g，所以这些相互间的截断部6共有3处。

这种散热片2A设有切槽部5C及截断部6的热交换器1C中的作用效果与前面所述完全相同，所以在此请参照上面，不再阐述。

图4(A)为作为本发明第2实施形态的热交换器1D的部分剖视图。

所述热交换器基本上设有前面图1说明的散热片2、换热管3的排列构成及设于换热管3的管列La、Lb相互之间、后面所述的切槽部5D以及截断部6。

其特征是，在这里，设有全部为圆弧形状、且为单独的切槽部5D。此外，构成上述切槽部5D的圆弧状的顶点部与其附近部分——凸部d从换热管3的管列La、Lb之间的中间线Lc向上风侧方向突出。

在上述换热器1D上，各自的切槽部5D的两端缘之间形成的截断部6设于与上风侧管列La的换热管3对向的下风侧部位。

现将设有采用此种构成的切槽部5D及截断部6的热交换器1D与设有图4所示构成的切槽部与截断部6的热交换器1Z进行比较，加以说明。

图4(B)的热交换器1Z设有全部为圆弧形状且单独的切槽部5Z，圆弧形状的顶点部与其附近部分——凸部d从管列La、Lb之间的中间线Lc向下风侧方向突出设置，截断部6设于与下风侧管列Lb的换热管3对向的上风侧部位。

即，设于图4(A)的热交换器1D的切槽部5D与设于图4(B)的热交换器1Z的切槽部5Z彼此突出方向相反，截断部6对向的换热管3位置不同。

将上述说明的热交换器1D作为空调机的冷冻循环路中的室外热交换器而加以使用，在此情况下，在低室外温度环境条件下不可避免出现结霜现象。

通常，上风侧的结霜量比下风侧多，所以从压缩机排出的热风设定首先导向上风侧管列La的换热管3，清除上风侧的结霜，然后将热风(hot-gas)导向下风侧管列Lb的换热管3。

因此，下风侧管列Lb的换热管3的温度低于上风侧管列La的换热管3的温度，根据该单纯构成的热交换器，下风侧部位的除霜效果低于上风侧部位的除霜效果。

作为比较例的切槽5Z，设置成围绕上风侧管列La的换热管3，所以即使热风的热量从上风侧管列La的换热管3传递至下风侧部位，但由于切槽部5Z使热供给被切断，下风侧管列Lb的换热管3与周边部的除霜效果下降。

与此对向，采用图4(A)的构成，则在下风侧管列Lb的换热管3相互之间形成截断部6，所以可通过截断部6从直接供给热风的上风侧管列La的换热管3良好地向散热片2的下风侧部位供热。

因此，可得出这样的结论，通过这样的热交换器1D，散热片2的下风侧部位的除霜效果要比比较例图4(B)的构成好。

图5为作为本发明第3实施形态的热交换器1E的部分剖视图。

所述热交换器设有基本与前面第1实施形态说明的对向散热片2的换热管3的排列构成相同、且设于第2实施形态中说明的换热管3的管列La、Lb之间的后面所述的切槽部5E及截断部6。

上述切槽部5E全部为单独、圆弧形状，各切槽部5E之间形成截断部6。并且，切槽部5E的凸部从管列La、Lb之间的中间线向上风侧突出设置，截断部6设于与上风侧管列La的换热管3对向的下风侧部位。

因此，通过这样的热交换器1E，可使热交换器1E整体上获得前面第2实施形态中可得到的提高除霜性的效果，除霜效果进一步提高。

图6(A)为作为本发明第4实施形态的热交换器1F的部分剖视图。

所述热交换器基本上设有前面第1实施形态(图1)、第2实施形态(图4(A))以及第3实施形态(图5)中均已做说明的散热片2与换热管3的排列以及切槽部5F、截断部6。

这里的特征是，在散热片2的最下部，代替切槽部5，设有截断部6A。即，散热片2的上端部设有圆弧形状且单独的切槽5a，隔着截断部6，下部侧设有连续的切槽部5b。

连续的切槽部5b的最下部侧从下风侧管列Lb的下面开始，与第二层的换热管3对向设置，与最下层的换热管3对向，未设置切槽部，取而代之为截断部6。

通过这样的热交换器1F，散热片2的上风侧部位与下风侧部位间的导热性将提高。特别是，除霜时从上部流下的除霜水堆积、易产生残霜与残冰的散热片2的最下部的除霜性提高。

并且，在上述构成中，与下风侧管列Lb最下层换热管3对向的部分为截断部6A，但并不限于此，通过热交换性能的提高以及兼具除霜性，不仅最下层，也可将截断部6A的范围扩大至与其上层的换热管3对向的部位。

图6(B)为作为本发明第5实施形态的热交换器1G的部分剖视图。

所述热交换器的结构基本上与前面第1实施形态(图1)至第4实施形态(图6(A))均加以说明的散热片2、换热管3的排列、切槽部5G以及截断部6的构成相同。

在这里的特征是，在散热片2的最下部，替代切槽5G，设有截断部6A，此外，在最下层的换热管3至散热片2下端面间的距离较远的那一列换热管3的下部还设有切口部7。

即，在切损前的状态下，下风侧管列Lb的最下层的换热管3与散热片2下端边缘的距离比上风侧管列La的换热管3与散热片2下端边缘的距离远。散热片2的下风侧管列Lb上的最下层换热管3下部缺损。

藉由作成这样的热交换器1G，可提高散热片2上换热管3至散热片2下端边缘的距离较远的那部分的除霜性，而这部分往往在除霜时会堆积从上部流下的除霜水，或容易产生残霜与残冰。

并且，上述切损部7仅设于对向热交换气流的下风侧，但并不仅限于此，根据换热管3A的排列构造不同，使上风侧形成缺口部也可得到相同的效果。

图7为作为本发明第6实施形态的热交换器1H的部分剖视图。基本上设有前面第1实施形态(图1)至第5实施形态(6(B))均说明的散热片2、换热管3A排列、切槽部5H以及截断部6。

在此的特征是，沿热交换气流的下风侧管列Lb设置的换热管3A的外径大于沿上风侧管列La设置的换热管3的外径。

也就是说，如前面所述，除霜时，下风侧管Lb的换热管3温度比上风侧管列La的换热管3低，在此单纯构成的热交换器中，沿下风侧管列Lb的换热管3周边部的除霜性下降。

因此，通过将下风侧管列Lb的换热管3的外径设定大于上风侧管列La的换热管3的外径，利用下风侧管列Lb的换热管3A导入大量的热风，这些周边部除霜性将提高。

图8为作为本发明实施形态7的热交换器1J的部分剖视图。

所述热交换器基本上设有前面第1实施形态(图1)至第6实施形态(图7)均说明的散热片2、换热管3的排列、切槽部5J及截断部6。

如果沿热交换空气流动方向的换热管3的管列距取为L1，与热交换空气的流动方向垂直的方向的换热管3的管层距为L2，下风侧管列Lb的换热管3中心线LL至切槽部5的顶点的距离为H，切槽部5的端边缘f之间的间隔为W，如下设定：

0.55×L1≤H≤0.95×L1

0.65×L2≤W≤0.95×L2

上述数值是以图8的构成为基础，准备下风侧管列Lb换热管中心线LL至切槽部5顶点的距离H和切槽部5的端缘f之间的间隔W各有变化的散热片，并对其分别进行特性试验时，从图9(A)(B)所示结果得出的。

图9(A)显示了换热管外径d、管列距L1、管层距L2、至切槽部5的圆弧状顶点的距离H发生各种变化时的低温性能Q的变化。并且，所谓低温性能是兼具结霜与除霜的制热性能。

根据该图的结果可以看出，对于管列距L1，约0.7倍时的低温性能Q最大，在此基础上，距离H越大，或距离H越小，则低温性能越小。

因此，如果对于低温性能Q的最高值，将约90％的距离H定为最佳使用限度，则如前面所述，可得出这样的结论，至切槽部5的圆弧状顶点的距离H最佳范围为：

0.55×L1≤H≤0.95×L1

并且，如图9(B)显示了换热管外径d、管列距L1、管层距L2、至切槽部5的圆弧状顶点的距离H固定，切槽部5的端缘f间的间隔(图中，脚部的长度)W各种变化时低温性能Q的变化。

根据该图的结果可以知道，对于管层距L2，约0.8倍时的低温性能Q最大，在此基础上，切槽部的端缘间的间隔W越长，或越短，则低温性能均将越低。

在这里，如果对于低温性能Q的最高值，将约90％的间隔W定为最佳使用范围，可得出这样的结论，如上所述，切槽部5的端缘f间的间隔(脚部长度)W的最佳范围是：

0.65×L2≤W≤0.95×L2

上述图3至图8的切槽部均为圆弧形状，但并不仅限于此，即使全部改为图2所示的弯曲状切槽部，也不会产生任何影响。

如上面所述，本发明具有提高散热片的制造性能，同时作为热交换器提高热交换性能以及低温性能(兼具结霜与除霜的制热性能)的效果。

Claims (7)

1.一种热交换器，其特征在于，所述热交换器设有：

以所定间隔并排设置的、使在相互的间隙内流动热交换空气的多个散热片；贯穿于这些散热片之间、在与热交换空气的流动方向垂直的方向以所定的间隔设置一列、在沿热交换空气的流动方向设置多列、构成内部流动热交换介质的流路的换热管，

上述散热片在跨接上述多列换热管一体形成的同时，设有沿热交换空气的流动方向的换热管列相互之间所设置的圆弧状或弯曲状的切槽部；

所述切槽部至少通过2个截断部连续或单独设置。

2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，形成上述切槽部的圆弧形状或弯曲形状的凸部，从换热管的管列相互之间的中间线向热交换气流的上风侧方向突出；

上述截断部设于与排列于上风侧的换热管相对的下风侧部位。

3.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，上述切槽部全部单独设置，上述截断部分别以排列于热交换气流的下风侧的换热管的所定间隔，与排列于上风侧的换热管互为相对地设置。

4.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，在上述散热片的最下部设有上述截断部。

5.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，在上述散热片的最下部，在最下层的换热管至散热片下端面间的距离较远的那一列换热管的下部形成缺口。

6.如权利要求1至权利要求5之任一项所述的热交换器，其特征在于，位于热交换气流下风侧的那一列换热管的外径大于位于上风侧的那一列换热管的外径。

7.如权利要求3所述的热交换器，其特征在于，沿热交换气流的流动方向的上述换热管的管列距取为L1，与热交换空气的流动方向垂直的方向的上述换热管的管层距为L2，热交换气流的下风侧列的换热管中心线至上述切槽部顶点的距离为H，切槽部的端缘间的间隔为W时，

0.55×L1≤H≤0.95×L1

0.65×L2≤W≤0.95×L2。

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