專利名稱：用于冰箱的熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及翅片管式熱交換器，尤其涉及應(yīng)用在冰箱中，用于產(chǎn)生供給冷藏室和冷凍室的冷空氣的熱交換器。
背景技術(shù)：
除了彼此分開的冷藏室和冷凍室之外，在冰箱的下部還設(shè)置有所謂的機(jī)械室(machine room)，冷藏室和冷凍室后部的空氣管道連接到機(jī)械室。在空氣管道上裝配有熱交換器(蒸發(fā)器)和風(fēng)扇，用于與機(jī)械室中的壓縮機(jī)和冷凝器協(xié)作，向冷藏室和冷凍室提供冷空氣。也就是，在熱交換器中蒸發(fā)通過壓縮機(jī)和冷凝器供應(yīng)的高溫高壓制冷劑，從而借助蒸發(fā)時(shí)的潛熱來冷卻周圍的空氣。風(fēng)扇使冷卻的空氣遍及冰箱，將通過熱交換器冷卻的空氣持續(xù)供給冷藏室和冷凍室。
圖1和圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中用于冰箱的熱交換器，下面將參考


現(xiàn)有技術(shù)中的熱交換器。
如圖所示，熱交換器設(shè)置有用于使制冷劑流動(dòng)的制冷管1以及沿著制冷管1以固定間隔彼此平行設(shè)置的多個(gè)翅片2。
具體而言，制冷管1與翅片2連接，一行制冷管1形成熱交換器中的一列。圖2示出了由兩行制冷管1形成的兩列。
如圖2所示，基本上是小片形狀的翅片2具有用于與散熱管1連接的通孔2a。也就是，現(xiàn)有技術(shù)中的熱交換器具有分離的翅片2，從而沿著熱交換器的長(zhǎng)度方向形成分離的熱交換表面。
另外，在工作過程中，由于處于零度以下的環(huán)境溫度中，冰箱空氣中的大量水分凝結(jié)在熱交換器的表面，妨礙了空氣循環(huán)。因此，通常，在熱交換器上設(shè)置有用于除霜的除霜器3，用于進(jìn)行單獨(dú)的除霜工作。
熱交換器直立在空氣通道中，冰箱中的空氣從下方進(jìn)入熱交換器，從熱交換器的頂部排出，如箭頭所示。
目前，盡管前述熱交換器廣泛應(yīng)用于大多數(shù)冰箱，但是，事實(shí)上，這種熱交換器在結(jié)構(gòu)上有以下問題。
例如，因?yàn)槌崞?是分離的且具有單獨(dú)的形狀特征，所以需要一個(gè)接一個(gè)地將翅片2裝配在制冷管1上。翅片2沿著制冷管以彼此不同的間距裝配在制冷管的上部和下部之間。也就是，由于霜的增加而造成的流阻使得熱交換器的性能變差，翅片2安裝在下部(空氣入口側(cè))中，其下部間隔處的霜比上部多。
除霜產(chǎn)生的水留在翅片2的下緣2b，由于表面張力而形成相當(dāng)大的水滴，在冰箱的后續(xù)工作(制冷過程)中再次起到使霜增加的核心的作用。因此，為了抑制霜的增加，如所示出的，需要設(shè)置與每個(gè)下緣2b接觸的除霜器3。
最后，采用分離型翅片實(shí)際上使得現(xiàn)有技術(shù)的熱交換器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配困難。另外，由于熱交換器設(shè)置在相當(dāng)小的空氣流道中，所以，需要熱交換器具有較小尺寸并具有較高的性能。然而，上述結(jié)構(gòu)問題妨礙了對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的熱交換器進(jìn)行優(yōu)化的設(shè)計(jì)改變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于裝配的冰箱用熱交換器。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種熱交換性能改善的冰箱用熱交換器。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種用于冰箱的熱交換器，包括制冷管，用于使制冷劑流動(dòng)(傳送制冷劑)；以及多個(gè)長(zhǎng)度彼此不同的平直翅片，通過形成在其中的通孔以固定間隔彼此平行地與制冷管連接，從而形成翅片間距彼此不同的部分，具有最小翅片間距的部分小于整體尺寸的75％。
具有最小翅片間距的部分大于整體尺寸的5％，最小翅片間距在1mm-13mm的范圍內(nèi)。
優(yōu)選地，具有最小翅片間距的部分占整體尺寸的5％-65％，最小翅片間距在2mm-12mm的范圍內(nèi)。更優(yōu)選的是，具有最小翅片間距的部分占整體尺寸的15％-55％，最小翅片間距在4mm-10mm的范圍內(nèi)。
在設(shè)置部分比率中，翅片間距增加至最小翅片間距的2·2(n-1)倍，其中n≥1。
通過布置圖案(arrangement pattern，布置結(jié)構(gòu))形成通用的翅片間隔，該布置圖案具有一對(duì)最長(zhǎng)的翅片，中間長(zhǎng)度的翅片設(shè)置在這對(duì)最長(zhǎng)的翅片之間，最短的翅片設(shè)置在這對(duì)最長(zhǎng)的翅片和中間長(zhǎng)度的翅片之間的每一間隔中，其中，相鄰翅片之間的間隔的比為1∶2∶4。
翅片間距增加到具有最小翅片間距的部分的翅片間距的3·2(n-1)倍，具有最小翅片間距的部分占整體尺寸的15％-75％，其中n≥1，最小翅片間隔為3mm-13mm。
優(yōu)選地，具有最小翅片間距的部分占整體尺寸的25％-65％，最小翅片間距為5mm-12mm。
通過布置圖案形成翅片間隔，該布置圖案具有一對(duì)最長(zhǎng)的翅片，中間長(zhǎng)度的翅片設(shè)置在這對(duì)最長(zhǎng)的翅片之間，最短的翅片設(shè)置在這對(duì)最長(zhǎng)的翅片和中間長(zhǎng)度的翅片之間的每一間隔中，其中，相鄰翅片之間的間隔的比為1∶3∶6。
翅片間隔增加到具有最小翅片間隔的部分的翅片間隔的4·2(n-1)，具有最小翅片間隔的部分占整體尺寸的25％-75％，其中n≥1，最小翅片間隔為5mm-15mm。
優(yōu)選地，具有最小翅片間隔的部分占整體尺寸的35％-75％，最小的翅片間隔為6mm-13mm。
通過布置圖案形成翅片間隔，該布置圖案具有一對(duì)最長(zhǎng)的翅片，中間長(zhǎng)度的翅片設(shè)置在這對(duì)最長(zhǎng)的翅片之間，最短的翅片設(shè)置在這對(duì)最長(zhǎng)的翅片和中間長(zhǎng)度的翅片之間的每一間隔中，其中，相鄰翅片之間的間距比為1∶4∶8。
當(dāng)具有最小翅片間距的部分占整體尺寸的5％-75％，5％-65％，以及15％-55％時(shí)，具有最大翅片間距的部分占整體尺寸的18％，最小翅片間距是5.5mm-10mm，更優(yōu)選為6.1mm-9.1mm。
當(dāng)具有最小翅片間距的部分占整體尺寸的5％-75％，具有最大翅片間距的部分占整體尺寸的18％-25％，最小翅片間距是6.0mm-8.5mm，更優(yōu)選為6.2mm-7.7mm。
當(dāng)具有最小翅片間距的部分占整體尺寸的5％-65％，以及15％-55％時(shí)，具有最大翅片間距的部分占整體尺寸的18％-35％，最小翅片間距是6.1mm-8.2mm，更優(yōu)選為6.5mm-7.7mm。
優(yōu)選地，翅片具有上緣和下緣，兩者均以一定角度傾斜，更優(yōu)選地，上緣和下緣在相同方向傾斜。
更詳細(xì)地，下緣可以包括一個(gè)斜面或多個(gè)斜面。該斜面可具有一個(gè)底、或一個(gè)頂點(diǎn)、或多個(gè)頂點(diǎn)或底。
更優(yōu)選地，翅片上帶有斜面或者多個(gè)斜面的下緣的尖端彼此面對(duì)?？蛇x地，帶有單個(gè)斜面的下緣能夠彼此交叉?；蛘?，可選地，可以設(shè)置帶有單個(gè)尖端的下緣和帶有單個(gè)底的下緣。
優(yōu)選地，下緣的斜角在20°-30°的范圍內(nèi)，優(yōu)選為23°。
更優(yōu)選地，翅片包括沿著其長(zhǎng)度方向形成的多個(gè)縫隙和壁板。這些縫隙和壁板可以設(shè)置在翅片的一個(gè)面或兩個(gè)面上。在上述情況下，優(yōu)選在相鄰的翅片上設(shè)置縫隙和壁板。
同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的熱交換器還包括一對(duì)加強(qiáng)板，連接至制冷管的直部的相對(duì)端，與所設(shè)置的翅片平行。該加強(qiáng)板包括至少一個(gè)縫隙，與翅片中的縫隙連通，下緣以一定角度傾斜。
根據(jù)本發(fā)明的熱交換器還包括設(shè)置在熱交換器上的除霜器，距離翅片的下緣有一固定間距，用于除去制冷管和翅片上的霜。除霜器與翅片和加強(qiáng)板的中間部分接觸。為此，翅片和加強(qiáng)板帶有用于容納除霜器的凹口。
本發(fā)明實(shí)際上簡(jiǎn)化了熱交換器的結(jié)構(gòu)和裝置，改善了熱交換的性能。相應(yīng)地，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的熱交換器進(jìn)行了優(yōu)化，以適用于冰箱。

應(yīng)當(dāng)理解，上述概括說明和以下的詳細(xì)說明均是示意性的，僅用于對(duì)所要求的本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
附圖用于提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明的原理。
在附圖中圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中冰箱用熱交換器的前視圖；圖2示出了圖1中沿剖線I-I的剖面圖；圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的冰箱用熱交換器的前視圖；圖3B示出了沿圖3A中的剖線II-II的側(cè)視圖；圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，具有經(jīng)過改變的制冷管結(jié)構(gòu)的冰箱用熱交換器；圖4B示出了沿圖4A中的剖線III-III的側(cè)視圖；圖5示出了現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的翅片每單位面積的殘留的除霜水的量的對(duì)比圖；
圖6示出了現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的工作時(shí)間段對(duì)壓力損失的曲線圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的具有不同長(zhǎng)度的翅片的熱交換器的前視圖；圖8示出了顯示圖7中的翅片布置圖案的一部分熱交換器的透視圖；圖9A至圖9C示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例及其改變的布置圖案；圖10示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例的翅片布置圖案；圖11示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例的翅片布置圖案；圖12A示出了表示當(dāng)結(jié)構(gòu)圖案是P1型時(shí)最小翅片間距和翅片最小時(shí)的部分比率對(duì)性能評(píng)估系數(shù)的曲線圖；圖12B示出了當(dāng)結(jié)構(gòu)圖案是P2型時(shí)最小翅片間距和翅片最小時(shí)的部分比率對(duì)性能評(píng)估系數(shù)的曲線圖；圖12C示出了當(dāng)結(jié)構(gòu)圖案是P3型時(shí)最小翅片間距和翅片最小時(shí)的部分比率對(duì)性能評(píng)估系數(shù)的曲線圖；圖13示出了冰箱工作期間熱交換率對(duì)空氣體積流量的曲線圖；圖14示出了冰箱工作期間壓力損失對(duì)空氣體積流量的曲線圖；
圖15A示出了熱交換率對(duì)最小翅片間距的部分與最大翅片間距的截面的部分的曲線圖；圖15B示出了產(chǎn)生55Pa壓力降的時(shí)間段對(duì)最小翅片間距的部分與最大翅片間距的部分的比率的曲線圖；圖15C示出了啟動(dòng)后8分鐘的性能評(píng)估系數(shù)對(duì)最小翅片間距的截面與最大翅片間距的截面的比率的曲線圖；圖16示出了圖15A至圖15C的所有結(jié)果對(duì)最小翅片間距的截面與最大翅片間距的截面的比率的曲線圖；圖17示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的帶有斜頂和斜底的翅片的平面圖；圖18A和圖18B示出了每個(gè)帶有單個(gè)斜面的翅片的下緣的平面圖；圖19A至圖19C示出了每個(gè)帶有多個(gè)斜面的翅片的下緣的平面圖；圖20A至圖20E示出了圖18A至圖19E中的翅片的下緣的變化實(shí)施例的平面圖；圖21A和圖21B示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的下緣的結(jié)構(gòu)圖案的平面圖；圖22示出了殘留的除霜水的量與下緣的斜角的關(guān)系的示意圖；圖23示出了裝配到翅片下緣的傾斜組件的側(cè)視圖；
圖24示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的帶有縫隙和壁板的翅片的透視圖；圖25A和圖25B示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的縫隙和壁板的截面圖；圖26示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的熱交換器的加強(qiáng)板的前視圖；以及圖27A和圖27B示出了除霜器的裝配形式的透視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，附圖中示出了其實(shí)例。為了解釋本發(fā)明，相同的部分將使用相同的名稱和參考標(biāo)記，并且將省略重復(fù)的解釋。
圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的冰箱用熱交換器的前視圖，圖3B示出了沿圖3A中的剖線II-II的側(cè)視圖，下面將參考這兩個(gè)附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的熱交換器包括一個(gè)或多個(gè)制冷管10，用于形成向冷凝器供給制冷劑的流道；以及多個(gè)翅片(fin，散熱片)20，連接至制冷管10。該熱交換器還包括一對(duì)裝配在翅片20的背側(cè)的加強(qiáng)板30。
每根制冷管都包括以固定間距設(shè)置的多個(gè)直部11以及連接至這些直部11的多個(gè)彎部12。制冷管10，更特別的，其直部11被設(shè)置為基本上垂直于空氣流動(dòng)方向，如圖3B所示，一行制冷管形成熱交換器的長(zhǎng)度方向上一列。如圖3A和圖3B所示，在不同列的直部11彼此平行對(duì)齊。另外，如圖4A和圖4B所示，為了提高熱交換器的性能，優(yōu)選將直部11設(shè)置為穿過通孔21與翅片彼此垂直(直部11彼此平行)。這種垂直結(jié)構(gòu)能夠防止彼此橋接的兩個(gè)制冷管之間產(chǎn)生霜，從而防止增加流阻。
翅片20是具有固定長(zhǎng)度的平直板，在翅片20的長(zhǎng)度方向的一列或多列上具有多個(gè)通孔21，用于與制冷管10連接。更詳細(xì)地，如圖3B和圖4B所示，根據(jù)本發(fā)明的翅片20沿著直部11的長(zhǎng)度方向以固定間距彼此平行地與制冷管10的直部11連接，延伸使得在相同列的直部11順序連接。相應(yīng)地，除霜期間在制冷管10和翅片20處形成的水(以下稱之為“除霜水”)沿著翅片10從熱交換器的上部向下部順利排出。另外，還設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明的平直翅片20，從而能夠借助表面張力減少除霜水，原因在于和分離翅片相比，平直翅片20具有更少的下緣。
可以通過實(shí)際的試驗(yàn)驗(yàn)證這種趨勢(shì)。圖5示出了現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的翅片的每單位面積殘留的除霜水的量的示意圖，其中對(duì)分離翅片(現(xiàn)有技術(shù))和平直翅片(本發(fā)明)進(jìn)行比較。在從開始除霜通過特定的時(shí)間后，測(cè)量了殘留的除霜水的量。如圖5所示，平直翅片上有128.0g/m2的殘留除霜水，分離翅片上有183.8g/m2的殘留除霜水，高于平直翅片。更詳細(xì)地，平直翅片的殘留除霜水約為分離翅片的70％。
另外，殘留除霜水的減少直接涉及熱交換器的壓力損失，從示出壓力損失對(duì)操作時(shí)間段的圖6中可以清楚看出。在試驗(yàn)中，和圖5相同，對(duì)帶有分離翅片和平直翅片的熱交換器進(jìn)行對(duì)比，其中，壓力損失是空氣入口(熱交換器的底部)和空氣出口(熱交換器的頂部)之間的壓力差。在第一階段，在對(duì)干燥熱交換器進(jìn)行60分鐘的冷卻操作過程中，測(cè)量壓力變化，在第二階段，在從第一階段開始持續(xù)一定時(shí)間的除霜后再次進(jìn)行60分鐘的冷卻操作過程中，測(cè)量壓力變化。最后，在第三階段，從第二階段開始持續(xù)一定時(shí)間的除霜后再次進(jìn)行120分鐘的冷卻操作過程中，測(cè)量壓力變化。從圖6中可以看到，本發(fā)明的壓力損失整體上小于現(xiàn)有技術(shù)的壓力損失，用圖形中的斜線表示的壓力損失的增加率也更小。事實(shí)上，本發(fā)明在每一階段結(jié)束后的壓力損失僅為現(xiàn)有技術(shù)的壓力損失的約42％，原因在于，少量的殘留除霜水、霜的減少形成、以及霜的下降增長(zhǎng)率降低了流阻。同時(shí)，由于在減少形成霜的操作過程中實(shí)質(zhì)上沒有減少熱交換器的面積，從而沒有降低熱交換率。
另外，由于本發(fā)明的平直翅片20具有連續(xù)設(shè)置分離翅片的效果，和用于此處的具有相同熱交換面積的分離翅片的熱交換器相比，本發(fā)明的熱交換器能夠以更小的尺寸形成。通過應(yīng)用平直的翅片20，由于平直的翅片20能夠便于裝配地在相同的列與制冷管的直部連接，根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，便于安裝。
因此，通過應(yīng)用平直的翅片20，和具有分離翅片20的現(xiàn)有技術(shù)熱交換器相比，無論在結(jié)構(gòu)上還是在性能上，本發(fā)明的熱交換器更加有利。
同時(shí)，空氣中的濕氣在去往熱交換器的途中首先與熱交換器的下部接觸，相應(yīng)地，大部分濕氣凝聚在熱交換器的下部，也就是在凝聚在翅片20的下緣。因此，如圖17所示，翅片20的長(zhǎng)度優(yōu)選彼此不同，原因在于，翅片20下部的霜可能會(huì)塞滿翅片20之間的空間，不同長(zhǎng)度的翅片20連接至不同數(shù)量的制冷管直部11，翅片20的下緣設(shè)置在不同的高度，避免彼此相對(duì)。
伴隨著結(jié)構(gòu)的部分改變，不同長(zhǎng)度的翅片20的應(yīng)用使得熱交換器整體上具有翅片20結(jié)構(gòu)密度彼此不同的部分。更詳細(xì)地，在熱交換器中有最密集地設(shè)置翅片20的部分(部分“A”)和最松散地設(shè)置翅片20的部分(部分“C”)。通過調(diào)整翅片20結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度和順序，存在相對(duì)于高翅片密度部分和低翅片密度部分的中間翅片密度部分。另外，“B”部分的數(shù)量也能夠調(diào)整。
當(dāng)翅片20按照如圖7所示的固定圖案(pattern)“P”交替規(guī)則設(shè)置時(shí)，翅片密度的變化變得更加顯然。此外，由于翅片設(shè)置密度的變化不可避免地對(duì)熱交換器的性能產(chǎn)生影響，規(guī)則的翅片布置圖案“P”在翅片性能變化的數(shù)量趨勢(shì)的預(yù)測(cè)中是有利的。在此前提下，圖8示出熱交換器的部分的透視圖，以簡(jiǎn)化形式示出僅顯示特征部分的圖7的翅片布置圖案。
如所示出的，可注意到，翅片設(shè)置密度的變化實(shí)際上表現(xiàn)為在鄰近翅片之間單獨(dú)形成的氣流空間的變化。最大的氣流空間“V″”在翅片20最稀疏的部分(部分“C”)中的鄰近翅片20之間形成，最小的氣流空間“V”在翅片20最密集的部分(部分“A”)中的鄰近翅片20之間形成。相應(yīng)地，在此空間中流動(dòng)中導(dǎo)入最大氣流空間“V″”的空氣連續(xù)分成較小的空間“V′”和“V”。如所示出的，當(dāng)翅片20具有相同厚度時(shí)，空間“V”、“V′”和“V″”由寬度“a”、“a′”、“a″”和長(zhǎng)度“1”、“1′”和“1″”限定。因此，考慮到幾何形狀，翅片設(shè)置密度的變化的特征在于鄰近翅片20之間的間距“a”、“a′”、“a″”。也就是說，翅片最密集的部分(部分“A”)是鄰近翅片之間的空間最小的部分，翅片最稀疏的部分(部分“C”)是鄰近翅片之間的空間最大的部分。長(zhǎng)度“1”、“1′”和“1″”表示各個(gè)部分“A”、“B”、和“C”的尺寸。
同時(shí)，布置圖案“P”可由翅片20的長(zhǎng)度、翅片20的設(shè)置順序、和翅片20之間的間距限定?；旧希趫D7所示布置圖案“P”中，鄰近設(shè)置具有至少多于3個(gè)不同長(zhǎng)度的翅片。在圖9A所示的更多細(xì)節(jié)中，具有中間長(zhǎng)度的翅片20b設(shè)置在一對(duì)最長(zhǎng)的翅片20a之間，且具有最短長(zhǎng)度的翅片20c設(shè)置在最長(zhǎng)翅片20a和具有中間長(zhǎng)度的翅片20b之間的每個(gè)間隔中。如果翅片20等間距設(shè)置，則在鄰近翅片20之間形成獨(dú)立的流量空間的間距“a”、“a′”、“a″”具有1∶2∶4的比率。此外，通過添加比長(zhǎng)度在最長(zhǎng)翅片20a和鄰近最長(zhǎng)翅片20a的最短翅片20c之間的翅片20b長(zhǎng)的另一中間長(zhǎng)度的翅片20b′，通過在中間長(zhǎng)度(另一最長(zhǎng))翅片20b和另一中間長(zhǎng)度的翅片20b′之間(和在具有另一中間長(zhǎng)度的翅片20b′和最長(zhǎng)翅片20a之間)添加翅片，圖9A中的基本布置圖案P1可擴(kuò)展為圖9B中的布置圖案P1′。在如前所述的相同形式下，基本布置圖案P1從布置圖案P1′擴(kuò)展為圖9C中的圖案P1″，該圖案P1″還包括具有比具有另一中間長(zhǎng)度的翅片20b′長(zhǎng)的另一中間長(zhǎng)度的翅片20b″，類似地，可形成比這擴(kuò)展更多的布置圖案。而且，如圖9A至圖9C所示，在熱交換器中具有不同翅片間距的部分的數(shù)目隨著布置圖案P1的擴(kuò)展而增加。
更具體地，鄰近翅片之間的間距“a”、“a′”、“a″”、和“a”在圖9B中的布置圖案P1′中具有1∶2∶2*2(4)∶2*4(8)的比率，鄰近翅片之間的間距“a”、“a′”、“a″”、“a”、和“a″″”在圖9C所示布置圖案P1″中具有1∶2∶2*2(4)∶2*4(8)∶2*8(16)的比率。最終，翅片間距比率可歸納為最小翅片間距“a”的2·2(n-1)(n≥1)倍。
同樣，通過添加最短翅片20c的一個(gè)或多個(gè)到圖9A中的基本圖案P1中具有中間長(zhǎng)度的翅片20b和最長(zhǎng)翅片20a之間的每個(gè)間隔，可獲得分別在圖10和圖11中示出的其它布置圖案P2和P3，其中鄰近的翅片間距“a”、“a′”、和“a″”的比率分別是1∶3∶6和1∶4∶8，且以與圖9B和圖9C相同的方式擴(kuò)展。相應(yīng)地，布置圖案P2和P3的翅片間距比率可分別增加到最小翅片間距的3·2(n-1)(n≥1)倍和4·2(n-1)(n≥1)倍，相似地，前述翅片布置圖案的擴(kuò)展造成具有彼此不同的間距的部分的數(shù)目增加。
一般而言，布置圖案P1、P2、和P3的特征在于歸納的翅片間距比率2·2(n-1)、3·2(n-1)、和4·2(n-1)(n≥1)以及擴(kuò)展的圖案。布置圖案P1、P2、和P3是示范性的，且可根據(jù)需要應(yīng)用與此不同的其它布置圖案P的變化。
最終，不同長(zhǎng)度的應(yīng)用和根據(jù)其應(yīng)用的幾何形式的變化減少了由于本發(fā)明的平直翅片型熱交換器中的霜造成的翅片20間隔的堵塞，該平直翅片型熱交換器又減少了增加的流阻造成的壓力損失。另一方面，一些空間在熱交換器的下部中形成，該熱交換器降低了最初的流阻和由于最初空氣導(dǎo)入熱交換器時(shí)的流阻造成的壓力損失。
如所說明的，即使本發(fā)明的熱交換器一般而言具有較小的尺寸和改善的性能(與分離型翅片熱交換器相比)，較好的性能通過優(yōu)化設(shè)計(jì)是可獲得的。具體而言，當(dāng)考慮從具有不同長(zhǎng)度的翅片的應(yīng)用期望的熱交換器性能的變化時(shí)，進(jìn)一步要求設(shè)計(jì)優(yōu)化。為此，本發(fā)明通過以下測(cè)試和模擬確定可選圖案范圍。
通常的設(shè)計(jì)、制造方法、和材料均存在影響熱交換器性能的因素。具體而言，在設(shè)計(jì)因素中，已知的是，通過初步試驗(yàn)，翅片間距“a”、翅片布置圖案P、和具有最小翅片間距的部分(部分“A”)對(duì)性能的影響最大(參看圖7和圖8)。因此，為了在測(cè)試和模擬中的優(yōu)化，將設(shè)計(jì)因素“a”、“P”、和部分“A”作為測(cè)試對(duì)象，而其它設(shè)計(jì)因素(例如熱交換器的寬度“W”、長(zhǎng)度“L”、和厚度“t”)、制造方法/材料因素、和操作條件固定不變。
而且，作為評(píng)價(jià)熱交換器性能的參考，首先考慮以下最一般的系數(shù)。
(其中Q熱交換率W；ΔP壓降Pa)
已知，考慮到熱交換器操作，熱交換率和壓降是最重要的特征。熱交換率直接關(guān)系到其自身的性能變化，且當(dāng)壓降由于流速降低而增大時(shí)會(huì)使性能變差。也就是，當(dāng)工作期間壓降較高時(shí)，需要具有較高功率的風(fēng)扇來保持冰箱所要求的最小冷卻能力。
然而，由于廣泛分布(wide distribution)取決于測(cè)試條件，所以實(shí)際應(yīng)用的系數(shù)顯示出較低的相關(guān)性。因此，想到用以下的新性能評(píng)價(jià)系數(shù)確定性能等級(jí)，即使熱交換器(尤其是翅片)的幾何形式改變，也不受測(cè)試條件影響。
其中，Q熱交換率W，ΔP壓降Pa，以及ΔT空氣和制冷劑制冷機(jī)之間的對(duì)數(shù)平均溫度差℃。
為了獲得性能評(píng)價(jià)系數(shù)“F”，對(duì)多個(gè)因素進(jìn)行影響分析和回歸分析，以發(fā)現(xiàn)空氣溫度、制冷劑溫度、和空氣流量率是最重要的因素。在重要的因素中，將空氣和制冷劑之間的對(duì)數(shù)平均溫度差(logmean temperature difference)LMTD(ΔT)插入性能評(píng)價(jià)系數(shù)。已知LMTD越大，性能就越差，且LMTD越小，性能就越好?？紤]壓降和LMTD之間的交互作用，各個(gè)指數(shù)通過相應(yīng)的表面測(cè)試固定。因此，通過同時(shí)考慮空氣和制冷劑的溫度、重要的因素，性能評(píng)價(jià)系數(shù)“F”便于更精確地和靜態(tài)重要的性能評(píng)價(jià)。而且，從方程可發(fā)現(xiàn)，性能評(píng)價(jià)系數(shù)“F”越大，熱交換器的性能就越高，且證實(shí)了當(dāng)系數(shù)“F”大于20m3/s·℃時(shí)，熱交換器具有高于一般水平的性能。
基于上述因素的測(cè)試結(jié)果和如此選擇的性能評(píng)價(jià)參考在圖12A和圖12C中示出。即，由最小翅片間距“a”(此后簡(jiǎn)稱為“間距a”)和具有最小翅片間距(部分A)(此后簡(jiǎn)稱為“部分A”)引起的性能評(píng)價(jià)系數(shù)“F”變化在圖12A和圖12C中示出。對(duì)于上述布置圖案P1、P2、和P3(參看圖9至圖11)可分別進(jìn)行測(cè)試，其中圖12A用于布置圖案P1，圖12B用于布置圖案P2，圖12C用于布置圖案P3。
在每次測(cè)試中，部分A的比率用整個(gè)熱交換器的尺寸(體積)(即長(zhǎng)度L*寬度W*厚度T)的百分比％表示，該部分是圖7和圖8所示進(jìn)行實(shí)際的熱交換的部分。其它部分的比率可根據(jù)選擇的部分A的比率進(jìn)行調(diào)整。間距是鄰近翅片之間的間距。性能評(píng)價(jià)系數(shù)F中的變量Q、ΔP、和ΔT平均為50分鐘到60分鐘。
從圖12A至圖12C的等高線可發(fā)現(xiàn)，部分A的比率一般而言在性能評(píng)價(jià)系數(shù)F中比間距a更敏感。即，在固定圖案P中，與間距a相比，部分A的比率對(duì)于性能評(píng)價(jià)系數(shù)F是決定性的設(shè)計(jì)因素。而且，可發(fā)現(xiàn)，由于在圖12A中存在具有最大性能評(píng)價(jià)系數(shù)(F＝40m3/s·℃)的區(qū)域，所以布置圖案P1對(duì)于性能提高是最有利的。因此，參考圖12A(布置圖案P1)中的部分A的比率可獲得最有效的圖案范圍。
在圖12A中，性能提高的圖案范圍的下限是系數(shù)F大于20m3/s·℃區(qū)域，其中部分A的比率低于整個(gè)熱交換器的尺寸的75％。盡管在圖上，在區(qū)域F≥20m3/s·℃中部分A的比率的最小值接近零，實(shí)際上也要求部分A的比率大于5％。區(qū)域F≥20m3/s·℃中的間距約為1mm-13mm。
更優(yōu)選的圖案范圍是區(qū)域F≥30m3/s·℃，部分A的比率約為5％-65％，間距約為2mm-12mm?？纱_定，在圖中部具有F≥40m3/s·℃的區(qū)域是最優(yōu)選的圖案范圍。因此，在本發(fā)明中最優(yōu)選的圖案范圍落在約為15％-55％的部分A的比率和4mm-10mm的間距上。
另一方面，盡管其它布置圖案P2和P3的測(cè)試結(jié)果的最有效的圖案范圍未在圖12B和圖12C中相應(yīng)示出，性能評(píng)價(jià)系數(shù)F大于20的區(qū)域也同樣是有效的性能提高的圖案范圍。
在圖12B所示布置圖案P2的情形下，落在區(qū)域F≥20m3/s·℃上的部分A的比率和間距a分別是15％-75％和3mm-13mm。優(yōu)選地，落在區(qū)域F≥30m3/s·℃上的部分A的比率和間距a分別是25％-65％和5mm-12mm。
在圖12C所示布置圖案P3的情形下，有效的性能提高圖案范圍(F≥20m3/s·℃)分別落在大于25％的部分A的比率和5mm-15mm的間距a上。優(yōu)選的圖案范圍(F≥30m3/s·℃)落在大于35％的部分A的比率和6mm-13mm的間距a上。如所示出的，盡管區(qū)域F≥30m3/s·℃和F≥20m3/s·℃中的最大部分A是80％或更大，然而如果部分A的比率超過75％，則由于部分A比率的過度增加，使得霜可能過早阻塞翅片間隔。因此，要求布置圖案P3中的部分A的比率低于75％。
在前述圖案范圍中，布置圖案P2和P3中的所有部分A都在布置圖案P1中低于75％的部分A的比率的上限內(nèi)。因此，無論布置圖案如何，部分A比率75％都可應(yīng)用于熱交換器設(shè)計(jì)。
除此之外，對(duì)于擴(kuò)展的布置圖案即熱交換器(參看圖9至圖12)(其中在每個(gè)熱交換器中，具有不同翅片間距的部分的數(shù)目增加)有選擇地進(jìn)行測(cè)試和模擬，以發(fā)現(xiàn)之前選擇的所有圖案范圍再次以相同的方式進(jìn)行驗(yàn)證。
盡管熱交換器性能通過如此獲得的最佳圖案范圍最大化，但更重要的是，可保持最大性能不變。在熱交換器中，主要問題是無論怎樣抑制霜的生長(zhǎng)，在實(shí)際使用中霜還是連續(xù)生長(zhǎng)，從而使得熱交換器性能逐漸變差。因此，本發(fā)明提出另外通過用于保證操作可靠性(即使在惡劣工作條件下，即霜很多的條件下)的測(cè)試和模擬建立圖案范圍。
首先，將最小翅片間距“a”和具有最大翅片間距的部分(部分“C”)選擇作為影響可靠性的設(shè)計(jì)因素。與前述用于性能提高的測(cè)試相似，間距“a”確定為初步測(cè)試的重要因素，由于部分“C”是霜最嚴(yán)重的部分，所以部分“C”是重要的因素。
而且，作為評(píng)價(jià)熱交換器可靠性的參考，將說明熱交換率、55Pa壓降所用的時(shí)間間隔、和在選擇開始后8分鐘的性能評(píng)價(jià)系數(shù)F′。
1.熱交換率參看圖13，一般而言，在實(shí)際運(yùn)行中冰箱所需要的最小冷卻能力是325W，空氣體積流速為0.3m3/m。然而，為了在濃霜的嚴(yán)峻環(huán)境下保證穩(wěn)定的工作狀態(tài)，要求熱交換率為最小冷卻能力的2倍或2.5倍。因此，保證熱交換器的可靠性所要求的熱交換率大于800W。
2.55Pa壓降所用的時(shí)間間隔參看圖13，為了保證冰箱的最小冷卻能力，需要0.3m3/m的空氣體積流速。在示出冰箱工作期間壓力損失對(duì)空氣體積流速的曲線圖的圖14中，0.3m3/m空氣體積流速的壓降是47Pa。如圖14所示，由于壓降與空氣體積流速成反比，所以需要將壓降控制為低于47Pa，以獲得大于最小空氣體積流速的空氣體積流速。然而，在冰箱工作在惡劣工作條件下的情況下，一般而言，由于流速強(qiáng)烈增加，所以壓降的上限可提高到55Pa。同時(shí)，驗(yàn)證了在45±3.6分鐘內(nèi)達(dá)到上限值。當(dāng)在嚴(yán)峻條件下測(cè)試冰箱時(shí)，最小值41分鐘作為下限。因此，為了冰箱在嚴(yán)峻條件下的平穩(wěn)工作，55Pa壓降所用的時(shí)間間隔不小于41分鐘是必要的。
3.開始后8分鐘的性能評(píng)價(jià)系數(shù)F′如所說明的，霜的聚集極大地影響了操作可靠性，并且是對(duì)性能具有重要性的因素之一，與通過熱交換器的空氣流量率直接有關(guān)。而且，即使根據(jù)影響分析和回歸分析，也驗(yàn)證了在惡劣工作條件(濃霜)下，空氣流量率比空氣/制冷劑溫度(是同樣重要的性能因素)對(duì)性能的影響更重要。因此，為了應(yīng)用考慮到操作可靠性的性能評(píng)價(jià)系數(shù)，考慮空氣流量率，新的性能評(píng)價(jià)系數(shù)F′建議如下。
F′=QΔP·m·air]]>其中，Q熱交換率W，ΔP壓降Pa 空氣流量率g/s。
空氣流量率越大，熱交換器中的空氣流速就越大，由于使用翅片的熱交換時(shí)間間隔減小，熱交換率就越差。即，空氣流量率越大，性能就越差，空氣流量率越小，性能就越好。因此，使空氣流量率和性能評(píng)價(jià)系數(shù)F′具有反比例關(guān)系。最終，性能評(píng)價(jià)系數(shù)F′用輸入能與輸出能之比表示，且無量綱。
同時(shí)，冰箱的熱交換器中的實(shí)際壓降在常規(guī)的工作條件下不超過11Pa-14Pa。當(dāng)性能評(píng)價(jià)系數(shù)F′為0.76±0.055時(shí)，在惡劣條件測(cè)試開始后8分鐘達(dá)到這種壓降。考慮到操作可靠性，重要的是，即使在惡劣條件下也保持普通(常規(guī))的壓降(11Pa-14Pa)，這可通過開始后8分鐘的性能評(píng)價(jià)系數(shù)F′定量評(píng)價(jià)?？杉俣ó?dāng)開始后8分鐘的性能評(píng)價(jià)系數(shù)F′為0.705(這是在惡劣條件下的下限)時(shí)，(熱交換器的)操作是可靠的。
對(duì)選擇因素和可靠性評(píng)價(jià)參考的基本測(cè)試結(jié)果在圖15A至圖16中示出。圖15A至15C示出各個(gè)評(píng)價(jià)參考對(duì)間距“a”、具有最大翅片間距的部分(部分“C”)(此后稱為“部分C”)的比率的圖表。更具體地，圖15A示出熱交換率的圖標(biāo)，圖15B示出55Pa壓降的時(shí)間間隔的圖標(biāo)，圖15C示出開始后8分鐘的性能評(píng)價(jià)系數(shù)F′的圖標(biāo)。在所有的測(cè)試中，布置圖案P固定為P1，這對(duì)于性能提高是最有利的。
部分“C”的尺寸用整個(gè)熱交換器的尺寸的百分比表示，與上述性能提高測(cè)試相似，間距“a”是部分A中鄰近翅片之間的實(shí)際間距。
根據(jù)測(cè)試結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，在圖15A中，間距“a”和部分“C”的減少對(duì)增加的熱交換率是有利的，且具有大于800W的熱交換率的區(qū)域具有操作可靠性。在圖15B中可以注意到，間距“a”越小，55Pa壓降所用的時(shí)間間隔越短。即，壓降的增長(zhǎng)率變得更大，這意味著霜生長(zhǎng)造成的阻塞發(fā)展較快，表明間距“a”的過度減小直接影響可靠性。具有操作可靠性的區(qū)域存在于55Pa壓降所用的超過41分鐘的時(shí)間間隔中。在圖15C中，開始后8分鐘的性能評(píng)價(jià)系數(shù)F′隨著部分“C”比率和間距“a”的減小而增加。這是因?yàn)椋捎谧畛跛纬奢^少，所以壓降較小(即使間距“a”減小)。在大于0.705的性能評(píng)價(jià)系數(shù)F′的區(qū)域中的部分“C”比率和間距“a”是可靠的設(shè)計(jì)值。
為了找到具有所有考慮在內(nèi)的可靠性評(píng)價(jià)參考的圖案范圍，將所有測(cè)試結(jié)果一起放在圖16中。
更詳細(xì)地，熱交換率對(duì)圖15A中的間距“a”和部分“C”比率、圖15B中55Pa壓降所用時(shí)間間隔、圖15C中開始后8分鐘的性能評(píng)價(jià)系數(shù)F′的可靠區(qū)域在圖16中重疊。一般而言，間距“a”比部分“C”比率更對(duì)可靠性評(píng)價(jià)參考敏感。然而，由于參考用于性能提高的部分“A”比率建立圖案范圍，所以在確定考慮到設(shè)計(jì)的可靠圖案范圍中，優(yōu)先考慮與部分“A”比率有關(guān)的部分“C”比率。
參看圖16，白色區(qū)域表示滿足所有可靠性確定基準(zhǔn)的圖案范圍。盡管部分“C”比率的最小值在白色區(qū)域中是0％，但是只要應(yīng)用具有不同翅片長(zhǎng)度的翅片，則部分“C”將不可避免地占據(jù)一定比率。盡管沒有指定部分“C”的最大值，但是如果部分“C”比率超過35％，則由于實(shí)際的熱交換面積過度減小，造成能力下降。在部分“C”比率約為18％時(shí)白色區(qū)域尺寸急劇改變(圖中的上下方向)。因此，可用的部分“C”比率可相對(duì)于18％分成兩個(gè)區(qū)域，第一區(qū)域?yàn)?％-18％，第二區(qū)域?yàn)?8％-35％，在以下用于固定最終的圖案范圍的表上這些與預(yù)置部分“A”的比率進(jìn)行比較。在下表中，部分“C”比率的最大值相對(duì)于部分“A”比率的最大值固定，部分“A”和部分“C”比率可根據(jù)需要在如此固定的最大范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。
1.第一區(qū)域(部分“C”比率1％-18％)

*布置圖案P1
由于所有可用的最大部分“C”比率為18％，所以整個(gè)第一區(qū)域可用于所有的預(yù)置部分“A”的比率。即，在用于保證可靠性的圖案范圍中，部分“C”低于整個(gè)熱交換器尺寸的18％。根據(jù)如此設(shè)置的部分“C”，可從圖16的下部中用實(shí)線和虛線表示的區(qū)域獲得部分“a”。更詳細(xì)地，帶有虛線的區(qū)域是可用的圖案區(qū)域(沒有任何特殊問題)，盡管該區(qū)域(其中間距“a”范圍在5.5mm-10mm內(nèi))大于白色區(qū)域。帶有實(shí)線的區(qū)域是白色區(qū)域中最佳的圖案范圍，其間距“a”為8.1mm-9.1mm(7.6±1.5mm)。
2.第二區(qū)域(部分“C”比率18％-35％)

*布置圖案P1當(dāng)部分“A”比率具有上表中的最大值75％時(shí)，最大的可用部分“C”比率為25％，當(dāng)部分“A”比率具有上表中的最大值65％和55％時(shí)，最大的可用部分“C”比率為35％。因此，第二區(qū)域中的部分“C”比率具有兩個(gè)對(duì)立的可靠性范圍，即用于部分“A”圖案范圍的18％-25％，用于部分“A”圖案范圍的18％-35％、5％-65％、和15％-35％。
首先，對(duì)于18％-35％的部分“C”的比率，可用部分“a”為6mm-8.5mm，落在與第一區(qū)域相同的虛線上。實(shí)線中的最佳間距“a”是6.2-8.0mm。
對(duì)于18％-35％的部分“C”的比率，可用部分“a”為6.1mm-8.2mm(虛線)，最佳間距“a”是6.5-7.7mm(實(shí)線區(qū)域)。
同時(shí)，如圖17所示，翅片20具有傾斜的下緣22和傾斜的上緣23。傾斜的下緣22便于除霜水順利排出。即，除霜水不會(huì)由于表面張力停留在下緣22處，而是沿下緣22流下，聚集在下緣22的傾斜結(jié)束的尖端22a處，且由于重力作用滴下。在翅片20的實(shí)際制作過程中，切割機(jī)通過利用一對(duì)刀片連續(xù)切割薄板。因此，只要在制作過程中將一對(duì)刀片設(shè)定為傾斜，以獲得傾斜的下緣22，則不僅是下緣22傾斜，上緣23也傾斜。由于另外制作上緣23的需要額外的成本，所以上緣23優(yōu)選在其最初制作過程中就保持傾斜。從而，使得上緣23的傾斜方向與下緣22相同。
參看圖18A和圖18B，將詳細(xì)說明下緣22。
基本上，下緣22可僅具有一個(gè)斜面，或如圖19A至圖19C所示，下緣22可具有能加快排出除霜水的多個(gè)斜面。更詳細(xì)地，多個(gè)斜面可具有一個(gè)底端(圖19A)和一個(gè)頂點(diǎn)(圖19B)，或多個(gè)頂點(diǎn)和底端(圖19C)。另外，如圖20a至圖20e所示，上述不同的斜面可具有曲率，實(shí)際上，這種變化執(zhí)行與圖18A至圖19C中的斜面相同的功能。
即使當(dāng)下緣22傾斜時(shí)，除霜的水也難以完全排出。除霜的水密集地留在霜生長(zhǎng)的下緣22的尖端22a處。因此，下緣22優(yōu)選設(shè)置為使下緣22的尖端22a不會(huì)彼此面對(duì)。即，在圖21A所示的一個(gè)斜面的情形下，重復(fù)設(shè)置具有相反的傾斜方向的下緣22。在圖21B所示的多個(gè)斜面的情形下，交替設(shè)置一個(gè)具有頂點(diǎn)的下緣22(圖19B)和一個(gè)具有底端的下緣22(圖19A)。
同時(shí)，除霜水的排放能力可隨著斜面的角度變化，圖22示出實(shí)驗(yàn)上排量變化相對(duì)于除霜水的量的變化。如所示出的，可發(fā)現(xiàn)，殘留的除霜水在傾角為20°-30°時(shí)最小?？紤]其它圖案條件，證明當(dāng)下緣的傾角為23°時(shí)是最優(yōu)選的。
與此傾斜的下緣22一起，如圖23所示，本發(fā)明的熱交換器還可包括與下緣22的頂點(diǎn)22a接觸或接近的傾斜件40。傾斜件40與熱交換器一起固定到冰箱中的空氣流道上，用于引導(dǎo)在頂點(diǎn)22a處聚集的除霜水更有效地排放。
除此之外，如圖24所示，優(yōu)選的是，翅片20具有沿其長(zhǎng)度方向形成的多個(gè)壁板(louver)24和縫隙(slit)25。壁板24主要用于增加熱交換面積，并在翅片20之間形成湍流，以在空氣流動(dòng)過程中進(jìn)行熱交換?？p隙25用于形成橫過翅片20的氣流通道，以便于空氣平穩(wěn)流動(dòng)，即使鄰近翅片20的間距局部被生長(zhǎng)的霜阻塞。實(shí)際上，壁板24a及24b和縫隙25a及25b可僅形成在圖25A所示翅片20的一個(gè)面上，或在圖25B所示關(guān)于某一翅片的兩個(gè)面上。在圖25B中，優(yōu)選的是，壁板24a及24b和縫隙25a及25b交替設(shè)置，以便壁板24a及24b和縫隙25a及25b不是相對(duì)的。這是因?yàn)?，如果壁?4是相對(duì)的，則翅片20的間隔易于被霜堵塞。
在本發(fā)明的熱交換器中，加強(qiáng)板30具有用于保護(hù)翅片20的相對(duì)厚的厚度和比翅片20要長(zhǎng)用于將氣流導(dǎo)入熱交換器的長(zhǎng)度。具體而言，如圖26所示，由于加強(qiáng)板30與制冷劑管10結(jié)合，所以加強(qiáng)板30具有與翅片20相同的多個(gè)通孔31。優(yōu)選的是，加強(qiáng)板30還包括至少多于一個(gè)的縫隙32，該縫隙與翅片20中的縫隙24連通，用于保證額外的流道。由于加強(qiáng)板30還與冷卻期間導(dǎo)入的空氣熱交換，所以有霜和除霜水在加強(qiáng)板30表面上形成。因此，為了容易排放除霜水，可在與之前說明的翅片20的下緣22類似的加強(qiáng)板40的下緣33處形成斜面。
同時(shí)，本發(fā)明的熱交換器具有除霜器50，該除霜器50具有電阻絲，用于去除霜。如圖27A所示，即使除霜器50僅以固定距離裝到本發(fā)明的熱交換器的底面部分上，也可僅通過熱輻射和對(duì)流有效地進(jìn)行除霜。這是因?yàn)?，由于上述各種結(jié)構(gòu)特性，本發(fā)明的熱交換器使形成的霜顯著減少。而且，如圖27B所示，僅將除霜器50設(shè)置為僅穿過翅片20附近一次便于獲得進(jìn)一步增強(qiáng)的除霜效果。為了獲得均勻的熱輻射，優(yōu)選的是，除霜器50設(shè)置在翅片20中間附近。因此，翅片20還包括位于其中間的凹口26，用于容納除霜器50，且加強(qiáng)板30也具有相同的凹口34。
如所說明的，由于連續(xù)的平直翅片20和各種結(jié)構(gòu)特征的存在，可以采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的除霜器50，從而，熱交換器的總裝配變得容易，并減少了氣流的阻力。雖然在圖27A和圖27B中說明了除霜器50用于具有相同翅片長(zhǎng)度的熱交換器時(shí)的情形，但應(yīng)當(dāng)理解，除霜器50可用于翅片長(zhǎng)度彼此不同的熱交換器，并且具有相同的效果。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是，可對(duì)本發(fā)明的冰箱的熱交換器做出各種修改和變化，而不偏離本發(fā)明的精神或范圍。因此，本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求書及與其等價(jià)的技術(shù)方案限定。
工業(yè)應(yīng)用在本發(fā)明中，基本上，連續(xù)的平直翅片提高了除霜水的排量外，還能夠抑制霜在底部形成。翅片長(zhǎng)度和傾斜底部的不同能夠防止氣流通道被霜堵塞，并提高排水能力。而且，翅片上的縫隙和壁板為熱交換器的操作執(zhí)行補(bǔ)充功能。最終，在本發(fā)明中，防止流阻的壓力損失和熱交換面積減小，從而，提高熱交換性能。特別地，通過設(shè)置用于性能提高的最佳圖案范圍并保證熱交換器的可靠性，考慮較大的形狀特征變化和性能變化，期望有提高更大的熱交換性能。
與現(xiàn)有技術(shù)的離散型不連續(xù)翅片相比，本發(fā)明的翅片的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)允許容易地安裝熱交換器。從而，平直翅片的應(yīng)用簡(jiǎn)化了除霜器結(jié)構(gòu)。即，與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于不需要單獨(dú)形成而且不需要復(fù)雜的組裝過程，所以，根據(jù)本發(fā)明的熱交換器減少了組件數(shù)目，降低了生產(chǎn)成本，并提高了生產(chǎn)率。此外，通過采用平直翅片，即使用尺寸較小的熱交換器，本發(fā)明也可實(shí)現(xiàn)相同的熱交換性能。
最后，可以對(duì)本發(fā)明的熱交換器的上述改進(jìn)的熱交換性能和簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以使其適用于冰箱。
權(quán)利要求
1.一種用于冰箱的熱交換器，包括多個(gè)制冷管，用于傳送制冷劑；以及多個(gè)長(zhǎng)度彼此不同的平直翅片，通過形成在其中的通孔以固定間距彼此平行地與這些制冷管連接，從而形成翅片間距彼此不同的部分，其中，具有最小翅片間距的部分小于整體尺寸的75％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述具有最小翅片間距的部分大于整體尺寸的5％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述具有最小翅片間距的部分占整體尺寸的5％-65％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述具有最小翅片間距的部分占整體尺寸的15％-55％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一所述的熱交換器，其中翅片間距增加至最小翅片間距的2·2(n-1)倍，其中n≥1。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱交換器，其中通過布置圖案來形成所述翅片間距，所述布置圖案具有一對(duì)最長(zhǎng)的翅片，設(shè)置在這對(duì)最長(zhǎng)的翅片之間的中間長(zhǎng)度的翅片，設(shè)置在這對(duì)最長(zhǎng)的翅片和中間長(zhǎng)度的翅片之間的每一間隔中的最短翅片。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱交換器，其中相鄰翅片之間的間距的比率為1∶2∶4。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱交換器，其中所述最小翅片間距為1mm-13mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱交換器，其中所述最小翅片間距為2mm-12mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱交換器，其中所述最小翅片間距為4mm-10mm。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述翅片間距增加到具有最小翅片間距的部分的翅片間距的3·2(n-1)倍，具有最小翅片間距的部分占整個(gè)尺寸的15％-75％，其中n≥1。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱交換器，其中所述翅片間距增加到具有最小翅片間距的部分的翅片間距的3·2(n-1)倍，具有最小翅片間距的部分占整個(gè)尺寸的25％-65％，其中n≥1。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的熱交換器，其中通過布置圖案來形成所述翅片間距，所述布置圖案具有一對(duì)最長(zhǎng)的翅片，設(shè)置在這對(duì)最長(zhǎng)的翅片之間的中間長(zhǎng)度的翅片，和設(shè)置在這對(duì)最長(zhǎng)的翅片和中間長(zhǎng)度的翅片之間的每一間隔中的兩個(gè)最短的翅片。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的熱交換器，其中相鄰翅片之間的間距的比率為1∶3∶6。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱交換器，其中所述最小翅片間距為3mm-13mm。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的熱交換器，其中所述最小翅片間距為5mm-12mm。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中翅片間距增加到具有最小翅片間距的部分的翅片間距的4·2(n-1)倍，具有最小翅片間距的部分占整體尺寸的25％-75％，其中n≥1。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的熱交換器，其中翅片間距增加到具有最小翅片間距的部分的翅片間距的4·2(n-1)倍，具有最小翅片間距的部分占整體尺寸的35％-75％，其中n≥1。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的熱交換器，其中通過布置圖案來形成所述翅片間距，所述布置圖案具有一對(duì)最長(zhǎng)的翅片，設(shè)置在這對(duì)最長(zhǎng)的翅片之間的中間長(zhǎng)度的翅片，和設(shè)置在這對(duì)最長(zhǎng)的翅片和中間長(zhǎng)度的翅片之間的每一間隔中的三個(gè)最短的翅片。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的熱交換器，其中相鄰翅片之間的間距的比率為1∶4∶8。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的熱交換器，其中所述最小翅片間距為5mm-15mm。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的熱交換器，其中所述最小翅片間距為6mm-13mm。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中所述具有最大翅片間距的部分小于整個(gè)尺寸的18％。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的熱交換器，其中所述最小翅片間距為5.5mm-10mm。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的熱交換器，其中所述最小翅片間距為6.1mm-9.1mm。
26.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱交換器，其中所述具有最大翅片間距的部分占整體尺寸的18％-25％。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的熱交換器，其中所述最小翅片間距為6.0mm-8.5mm。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的熱交換器，其中所述最小翅片間距為6.2mm-8.0mm。
29.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的熱交換器，其中所述具有最大翅片間距的部分占整體尺寸的18％-35％。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的熱交換器，其中所述最小翅片間距為6.1mm-8.2mm。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的熱交換器，其中所述最小翅片間距為6.5mm-7.7mm。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述翅片包括上緣和下緣，所述上緣和所述下緣都具有傾角。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的熱交換器，其中所述上緣和所述下緣都具有相同的傾斜方向。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的熱交換器，其中所述翅片的下緣具有單個(gè)斜面。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的熱交換器，其中所述翅片的下緣具有多個(gè)斜面。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的熱交換器，其中所述斜面僅形成一個(gè)底端。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的熱交換器，其中所述斜面僅形成一個(gè)頂點(diǎn)。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的熱交換器，其中所述斜面形成一個(gè)或多于一個(gè)的頂點(diǎn)和底端。
39.根據(jù)權(quán)利要求34或35所述的熱交換器，其中所述下緣設(shè)置為下緣的尖端都不彼此相對(duì)。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的熱交換器，其中具有單個(gè)傾斜下緣的翅片交替設(shè)置在相對(duì)的傾斜方向。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的熱交換器，其中具有單個(gè)頂點(diǎn)的下緣和具有單個(gè)底端的下緣交替設(shè)置。
42.根據(jù)權(quán)利要求32所述的熱交換器，其中所述下緣的傾角在20°-30°的范圍內(nèi)。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的熱交換器，其中所述下緣的傾角為23°。
44.根據(jù)權(quán)利要求34或35所述的熱交換器，其中所述斜面是彎曲的。
45.根據(jù)權(quán)利要求32所述的熱交換器，還包括與所述下緣的尖端接觸或鄰近的傾斜件。
46.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述翅片包括沿其長(zhǎng)度方向形成的多個(gè)縫隙和壁板。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的熱交換器，其中所述縫隙和壁板位于所述翅片的任一面上。
48.根據(jù)權(quán)利要求46所述的熱交換器，其中所述縫隙和壁板位于所述翅片的兩個(gè)面上。
49.根據(jù)權(quán)利要求47或48所述的熱交換器，其中所述位于鄰近翅片上的縫隙和壁板交替設(shè)置。
50.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，還包括一對(duì)加強(qiáng)板，連接至所述制冷管的直部的相對(duì)端，與所設(shè)置的翅片平行。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的熱交換器，其中所述加強(qiáng)板包括至少一個(gè)用于與所述翅片中的縫隙連通的縫隙。
52.根據(jù)權(quán)利要求50所述的熱交換器，其中所述加強(qiáng)板包括以一角度傾斜的下緣。
53.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，還包括設(shè)置在所述熱交換器上的除霜器，離所述翅片的下緣有固定距離，用于除去所述制冷管和所述翅片上的霜。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的熱交換器，其中所述除霜器設(shè)置為穿過所述翅片和所述加強(qiáng)板的中間部分。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的熱交換器，其中，所述翅片和所述加強(qiáng)板包括用于容納所述除霜器的凹口。
56.一種用于冰箱的熱交換器，包括多個(gè)制冷管，用于制冷劑流動(dòng)；以及多個(gè)長(zhǎng)度彼此不同的平直翅片，通過形成在其中的通孔以固定間距彼此平行地與這些制冷管連接，從而形成翅片間距彼此不同的部分，以形成具有不同翅片長(zhǎng)度的三個(gè)翅片鄰近設(shè)置的布置圖案。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的熱交換器，其中所述布置圖案包括一對(duì)最長(zhǎng)的翅片；設(shè)置在這對(duì)最長(zhǎng)的翅片之間的中間長(zhǎng)度的翅片；以及設(shè)置在這對(duì)最長(zhǎng)的翅片和中間長(zhǎng)度的翅片之間的每一間隔中的最短翅片。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的熱交換器，其中相鄰翅片之間的間距的比率為1∶2∶4。
59.根據(jù)權(quán)利要求57所述的熱交換器，其中所述布置圖案通過以下進(jìn)行擴(kuò)展在一對(duì)最長(zhǎng)翅片的一個(gè)和鄰近這對(duì)最長(zhǎng)翅片的最短翅片之間添加具有比所述中等翅片長(zhǎng)的中間長(zhǎng)度的翅片，將設(shè)置在另一最長(zhǎng)翅片和具有另一中間長(zhǎng)度的翅片之間的翅片添加到具有另一中間長(zhǎng)度的翅片和一個(gè)最長(zhǎng)翅片之間的間隔中。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的熱交換器，其中所述翅片間距增加到最小翅片間距的2·2(n-1)倍，其中n≥1。
61.根據(jù)權(quán)利要求57所述的熱交換器，其中所述布置圖案還包括在所述中間翅片和所述最長(zhǎng)翅片之間的每個(gè)間隔中的最長(zhǎng)翅片的一個(gè)。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的熱交換器，其中所述鄰近翅片之間的間距的比率為1∶3∶6。
63.根據(jù)權(quán)利要求61所述的熱交換器，其中所述布置圖案通過以下進(jìn)行擴(kuò)展在一對(duì)最長(zhǎng)翅片的一個(gè)和鄰近這對(duì)最長(zhǎng)翅片的最短翅片之間添加具有比所述中等翅片長(zhǎng)的中間長(zhǎng)度的翅片，將設(shè)置在另一最長(zhǎng)翅片和具有另一中間長(zhǎng)度的翅片之間的翅片添加到具有另一中間長(zhǎng)度的翅片和一個(gè)最長(zhǎng)翅片之間的間距中。
64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的熱交換器，其中所述翅片間距增加到所述最小翅片間距的3·2(n-1)倍，其中n≥1。
65.根據(jù)權(quán)利要求57所述的熱交換器，其中所述布置圖案還包括在所述中間翅片和所述最長(zhǎng)翅片之間的每個(gè)間距中的最短翅片的兩個(gè)。
66.根據(jù)權(quán)利要求65所述的熱交換器，其中鄰近翅片之間的間距的比率為1∶4∶8。
67.根據(jù)權(quán)利要求65所述的熱交換器，其中所述布置圖案通過以下進(jìn)行擴(kuò)展在一對(duì)最長(zhǎng)翅片的一個(gè)和鄰近這對(duì)最長(zhǎng)翅片的最短翅片之間添加具有比所述中等翅片長(zhǎng)的中間長(zhǎng)度的翅片，將設(shè)置在另一最長(zhǎng)翅片和具有另一中間長(zhǎng)度的翅片之間的翅片添加到具有另一中間長(zhǎng)度的翅片和一個(gè)最長(zhǎng)翅片之間的間距中。
68.根據(jù)權(quán)利要求67所述的熱交換器，其中所述翅片間距增加到所述最小翅片間距的4·2(n-1)倍，其中n≥1。
69.一種用于冰箱的熱交換器，包括多個(gè)制冷管，用于制冷劑流動(dòng)；以及多個(gè)長(zhǎng)度彼此不同的平直翅片，通過形成在其中的通孔以固定間距彼此平行地與這些制冷管連接，從而形成翅片間距彼此不同的部分，其中所述翅片具有都以一角度傾斜的上緣和下緣。
70.根據(jù)權(quán)利要求69所述的熱交換器，其中所述上緣和所述下緣具有相同的傾斜方向。
71.一種用于冰箱的熱交換器，包括多個(gè)制冷管，用于使制冷劑流動(dòng)；以及多個(gè)長(zhǎng)度彼此不同的平直翅片，通過形成在其中的通孔以固定間距彼此平行地與這些制冷管連接，從而形成翅片間距彼此不同的部分，其中所述具有最小翅片間距的部分占整體尺寸的15％-55％。
72.根據(jù)權(quán)利要求71所述的熱交換器，其中相鄰翅片之間的間距的比率為1∶2∶4。
73.根據(jù)權(quán)利要求71所述的熱交換器，其中所述最小翅片間距為4mm-10mm。
74.根據(jù)權(quán)利要求71所述的熱交換器，其中所述具有最大翅片間距的部分低于整個(gè)尺寸的18％。
75.根據(jù)權(quán)利要求74所述的熱交換器，其中所述最小翅片間距為6.1mm-9.1mm。
76.根據(jù)權(quán)利要求71所述的熱交換器，其中所述具有最大翅片間距的部分小于整個(gè)尺寸的18％-35％。
77.根據(jù)權(quán)利要求74所述的熱交換器，其中所述最小翅片間距為6.5mm-7.7mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能改善的冰箱用熱交換器，其包括用于使制冷劑流動(dòng)的制冷劑管(10)；以及多個(gè)長(zhǎng)度彼此不同的平直翅片(20)，通過形成在其中的通孔(21)以固定間距彼此平行地裝到制冷劑管(10)上，該熱交換器包括具有不同翅片間距的部分(A，B，C)，其中具有最小翅片間距的部分(A)占整個(gè)尺寸的75％或更小。
文檔編號(hào)F28F13/04GK1623069SQ02828408
公開日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2002年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月28日
發(fā)明者辛鐘玟, 崔峰峻, 金鐵煥, 鄭成海, 高永桓, 鄭泳, 河三喆 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社