專利名稱：熱交換器及空調(diào)機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及熱交換器及包括該熱交換器的空調(diào)機，尤其涉及在構成熱 交換器的翅片上形成的切起片的形狀。
背景技術：
例如，作為空調(diào)機的制冷循環(huán)的構成零部件，包括熱交換器。在空調(diào)機包 括室內(nèi)機和室外機時，這任一單元均需要熱交換器。這些熱交換器大多使用所 謂翅片管式的熱交換器，這種熱交換器包括空開規(guī)定間隙并排設置、供熱交 換空氣在上述間隙內(nèi)流通的多片翅片；以及貫穿這些翅片設置、供制冷劑(熱 交換介質(zhì))在內(nèi)部導通的傳熱管。
為了提高熱交換器的熱交換效率，近來傾向于在上述翅片上設置切起片。 由于翅片的板厚極薄，因此，例如在通過沖壓加工來沖裁成形翅片時，同時進 行上述切起片的切起加工。該切起片設置在沿與熱交換空氣的流通方向正交的 方向相鄰設置的傳熱管的相互之間。
像這樣，在空調(diào)機等的熱交換器中，通過在翅片上設置許多切起片來提高 熱交換效率。另外，還對上述切起片進行了各種改進。例如，已知有一種技術 方案，將切起片設置成使其寬度越靠氣流下游側的傳熱管越短，并使其片數(shù)越 靠下游側傳熱管越多(例如參照專利文獻l)。
另外，還已知有一種將風上游側的切起片的寬度設置成比風下游側的切起 片的寬度寬的技術方案(例如參照專利文獻2)。此外，還已知有一種將切起 片的寬度形成為翅片套環(huán)(fin collar)外徑的1/4 1/3的技術方案(例如 參照專利文獻3)。
專利文獻1:日本專利特開昭63-003181號公報
專利文獻2:日本專利特開2001-133179號公報專利文獻3:日本專利特開2003-035497號公報
在上述熱交換器中，不一定能獲得充分的傳熱性能，人們期望能進一步提 高傳熱性能。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種在抑制通風阻力增加的同時可提高傳熱 性能的熱交換器及包括該熱交換器的空調(diào)機。
為了解決上述技術問題并實現(xiàn)上述目的，本實用新型的熱交換器及空調(diào)機 如下構成。
(1) 一種熱交換器，其特征在于，包括空開規(guī)定間隙并排設置、供熱 交換空氣在它們的間隙內(nèi)流通的多片翅片；在與各翅片間的熱交換空氣的流通 方向正交的方向上貫穿翅片并相鄰、供熱交換介質(zhì)在內(nèi)部導通的傳熱管；以及 設置在上述相鄰的傳熱管相互之間的切起片，上述切起片至少設置在上述翅片 的風上游側端緣與將上述各傳熱管的中心彼此連結的中心線之間的范圍內(nèi)，且 在熱交換空氣的流通方向上的寬度形成為上述傳熱管外徑的1/2以上。
(2) —種空調(diào)機，包括壓縮機、室外側熱交換器、膨脹裝置、室內(nèi)側 熱交換器，在上述室外側熱交換器及室內(nèi)側熱交換器中，多個翅片空開規(guī)定間 隙并排設置，使熱交換空氣在它們的間隙內(nèi)流通。另外，還并排設置在與熱交 換空氣的流通方向正交的方向上貫穿這些翅片并供熱交換介質(zhì)在內(nèi)部導通的 傳熱管。在上述翅片上，在相鄰的傳熱管相互之間形成切起片。上述切起片的 特征在于至少設置在上述翅片的風上游側端緣與將上述各傳熱管的中心彼此 連結的中心線之間的范圍內(nèi)，且在熱交換空氣的流通方向上的寬度形成為上述 傳熱管外徑的1/2以上。
若采用本實用新型，則可在抑制通風阻力增加的同時進一步提高傳熱性


圖1是表示本實用新型一實施例的熱交換器及裝有該熱交換器的空調(diào)機的結構的說明圖。
圖2A是表示構成上述熱交換器的翅片的一部分的俯視圖。
圖2B是表示上述翅片及傳熱管的側視圖。 圖2C是上述熱交換器的局部立體圖。
圖3是表示切起片的數(shù)目與熱傳導率及通風阻力之間的關系的曲線圖。 圖4A是表示作為比較例的翅片的一部分的立體圖。
圖4B是表示上述翅片的熱傳導效率較高的部分的等值面上的壓力損失大 小的說明圖。
圖5A是表示作為比較例的翅片的一部分的立體圖。
圖5B是表示上述翅片的熱傳導效率較高的部分的等值面上的壓力損失大 小的說明圖。
圖6A是表示作為比較例的翅片的一部分的立體圖。
圖6B是表示上述翅片的熱傳導效率較高的部分的等值面上的壓力損失大 小的說明圖。
圖7A是表示構成本實施例的熱交換器的翅片的一部分的立體圖。 圖7B是表示上述翅片的熱傳導效率較高的部分的等值面上的壓力損失大 小的說明圖。
圖8是表示本實用新型的變形例的俯視圖。 (符號說明) 10空調(diào)機 20熱交換器 30翅片 31底板
32傳熱管插入孔 33 36切起片 40傳熱管
具體實施方式
圖1表示本實用新型一實施例的熱交換器20及裝有該熱交換器20的空調(diào) 機10的結構的說明圖，圖2A是表示構成熱交換器20的翅片30的一部分的主 視圖，圖2B是側視圖，圖2C是熱交換器20的局部立體圖。另外，圖2B中， 為了方便說明，翅片30僅表示了一片。
空調(diào)機10利用制冷劑配管11將壓縮機12、四通閥13、室外側熱交換器 14、膨脹閥15、第一室內(nèi)側熱交換器16、除濕節(jié)流裝置17、第二室內(nèi)側熱交 換器18、四通閥13、壓縮機12依次連接。另外，圖1中，符號14a表示送風 風扇，符號16a表示橫流風扇。
如圖2A、圖2B及圖2C所示，代表室外側熱交換器14、第一室內(nèi)側熱交 換器16及第二室內(nèi)側熱交換器18示出的本實用新型的熱交換器20是翅片管 式的熱交換器，在空開狹小間隙并排設置的許多片翅片30上貫穿設置有傳熱 管40。上述翅片30呈上下方向即縱向長的長方形，被內(nèi)部供制冷劑(熱交換 介質(zhì))流通的傳熱管40在上下方向上以規(guī)定的間距貫穿。在翅片30上，上述 傳熱管40在熱交換空氣的流通方向F上設置有兩排。另外，既可以是翅片30 對應各排傳熱管40進行分割的結構，也可以是設置有一排或者三排以上的傳 熱管的結構。
翅片30包括板狀的底板(base) 31、以規(guī)定的間距設置在該底板31 上的傳熱管插入孔32、以及在這些傳熱管插入孔32之間從底板31切起形成的 切起片33、 34、 33'及34'。傳熱管40在與熱交換空氣的沿翅片30的流通方 向F正交的方向上貫穿翅片30進行配置。傳熱管插入孔32的內(nèi)徑尺寸一開始 形成為稍大于傳熱管40的外徑尺寸，通過將傳熱管40貫穿傳熱管插入孔32 并對傳熱管40進行擴管加工，使傳熱管40以牢固的狀態(tài)與翅片30嵌合。
切起片33、 34及33'、 34'沿著熱交換空氣的流通方向以規(guī)定的間隙并排 設置。另外，各切起片33、 34、 33'及34'的長度方向均為與熱交換空氣的流 通方向正交的方向，且各切起片33、 34、 33'及34'相對于底板31僅朝同一方 向突出形成。
在設于風上游側的第一排傳熱管40之間的切起片中，風上游側的切起片 33至少設置在翅片30的風上游側端緣31a與將第一排各傳熱管40的中心彼此連結的中心線C之間的范圍(風上游側)內(nèi)，且在熱交換空氣的流通方向F上
的寬度L形成為傳熱管40外徑D的1/2以上。另外，切起片33較為理想的是 風下游側的端部33a設置成與將各傳熱管40的中心彼此連結的中心線C對齊， 且風上游側的端部33b設置在各傳熱管40的風上游側，并且，豎起部33c形 成為與傳熱管40相對的曲面。在設于風上游側的第一排傳熱管40之間的切起 片中，風下游側的切起片34也同樣地形成有豎起部34c。由此，切起片33、 34與傳熱管40之間的距離保持一定值。由于切起片33設置在傳熱管40的中 心的風上游側，因此，若用直線來形成豎起部33c，則切起片面積會變小。通 過將豎起部33c形成為曲面，以與傳熱管40保持同一距離，可擴大切起片的 面積，并可使氣流沿傳熱管40流動，可進一步提高傳熱性能。
另外，在設于風下游側的第二排傳熱管40之間的切起片中，風上游側的 切起片33'設置在翅片30的第一排與第二排傳熱管40之間的中心Y和將第二 排各傳熱管40的中心彼此連結的中心線之間的范圍(風上游側)內(nèi)，且在熱 交換空氣的流通方向F上的寬度L形成為傳熱管40外徑D的1/2以上。此外， 切起片33'較為理想的是風下游側的端部33a設置成與將各傳熱管40的中心彼
此連結的中心線對齊。
此處，對將翅片30形成為這種形狀的理由進行說明。 一般而言，切起片 是通過攪拌熱交換空氣的氣流來提高傳熱性能的，因此，數(shù)目越大，傳熱性能 就越好。但是，與數(shù)目成比例，通風阻力也增加，因此，數(shù)目越大，并不一定 傳熱量就越大。
圖3表示了切起片的數(shù)目與熱傳導率及通風阻力之間的關系。隨著切起片 數(shù)目的增加，熱傳導率及通風阻力增大，但熱傳導率的增加量比通風阻力的增 加量小。由此可知，即使過度增加切起片的數(shù)目，也會因通風阻力的增大而導 致性能無法提高。
圖4A、 4B、圖5A、 5B、圖6A、 6B表示了各種翅片的通過分析計算出的熱 傳導效率較高的部分的等值面(iso-plane)上的壓力損失的大小。圖中顏色 的深淺表示了壓力損失的大小。因此，顏色淺的部分是壓力損失較小的部分。
在圖4A、 4B中的沒有切起片的翅片(下面稱作平翅片)50的情況下，熱傳導效率從底板51的前端部51a到傳熱管插入孔52間的中心線附近(雙點劃 線框Q內(nèi))較高。這推測是由傳熱管的縮流作用而引起的。前端部51a對熱交 換空氣流進行攪拌，熱傳導效率高，但通風阻力也大。另外，可以知道，在傳 熱管插入孔52的中心部附近，熱傳導效率較高的部分遠離傳熱管插入孔52， 熱交換空氣流從傳熱管插入孔52也就是從傳熱管40脫流(雙點劃線S內(nèi)的陰 影深的部分遠離傳熱管插入孔52)。
圖5A、 5B的翅片60在底板61上設置有兩片切起片63。這種情況下，可 以知道，傳熱管周圍的熱交換空氣流的脫流得到改善，但平翅片50時因縮流 而形成的熱傳導效率較高的部分因切起片63的前端部對熱交換空氣流的攪拌 而消失。這在圖6A、 6B所示的翅片70時也一樣。在圖6A、 6B中，符號71表 示底板，符號73表示三片切起片。
根據(jù)這樣的結果，為了維持平翅片50時因縮流而形成的效率高的部分(壓 力損失小且熱傳導效率高的部分)，需要盡量減少翅片前端部對空氣流的攪拌。 同時，為了改善平翅片50時傳熱管周圍的熱交換空氣流的脫流，需要在傳熱 管中心的風上游側設置切起片。
因此，通過與縮流形成的傳熱效率高的部分的結束部分即傳熱管40間的 中心(將在與熱交換空氣的流通方向F正交的方向上相鄰設置的各傳熱管40 的中心彼此連結的中心線C)大致對齊地設置切起片33的風下游側的端部33a， 在縮流開始前的部分(傳熱管40的風上游側)上設置風上游側的端部33b，并 將切起片33的寬度形成為D/2以上，可促進更高效的傳熱。但是，將切起片 33的寬度形成為D/2以上并將切起片33設置在從翅片30的風上游側端緣31a 到將各傳熱管40的中心彼此連結的中心線C之間的范圍內(nèi)，也可以得到相同 的效果。
另外，由于在傳熱管40間的中心線C的風下游側熱傳導效率較低，因此， 較為理想的是以規(guī)定間隔設置狹縫。但是，為了使通風阻力減小，較為理想的 是僅設置一片切起片34。圖7B表示了圖7A所示的本實用新型的實施方式的分 析結果。從圖7B可知，與圖5A、 5B及圖6A、 6B所示的實施方式相比，在本 實用新型的實施方式中，熱傳導效率較高的部分大幅擴大。這樣構成的空調(diào)機10如下動作。即，在制冷/除濕運行時，使壓縮機12
工作，制冷劑沿圖1中實線箭頭K方向流通。從壓縮機12出來后的高溫高壓 的制冷劑蒸氣經(jīng)由四通閥13流入室外側熱交換器14，被外部氣體奪走熱量而 冷凝、液化。從室外側熱交換器14出來后的高壓液體制冷劑流入膨脹閥15而 被減壓，成為低壓的氣液兩相制冷劑并流入第一室內(nèi)側熱交換器16。接著，制 冷劑通過除濕節(jié)流裝置17流入第二室內(nèi)側熱交換器18，利用橫流風扇16a朝 室內(nèi)吹出冷氣。在第一室內(nèi)側熱交換器16及第二室內(nèi)側熱交換器18的傳熱管 40內(nèi)流動期間，制冷劑被室內(nèi)空氣加熱，低壓的液體制冷劑大部分成為蒸氣， 經(jīng)由四通閥13而再次被壓縮機12吸入。
另一方面，在供暖運行時，制冷劑沿圖1中虛線箭頭方向流通。從壓縮機 12出來后的高溫高壓的制冷劑蒸氣經(jīng)由四通閥13流入第二室內(nèi)側熱交換器 18。接著，制冷劑通過除濕節(jié)流裝置17流入第一室內(nèi)側熱交換器16。流入了 第二室內(nèi)側熱交換器18及第一室內(nèi)側熱交換器16的傳熱管40的制冷劑被室 內(nèi)空氣冷卻而冷凝、液化。從第一室內(nèi)側熱交換器16出來后的高壓液體制冷 劑流入膨脹闊15而被減壓，成為低壓的氣液兩相制冷劑，朝作為蒸發(fā)器動作 的室外側熱交換器14流入。該低壓的氣液兩相制冷劑在室外側熱交換器14中 從外部氣體奪取熱量而蒸發(fā)，成為低壓蒸氣制冷劑并流出室外側熱交換器14。 該低壓的蒸氣制冷劑經(jīng)由四通閥13而再次被壓縮機12吸入。
在這樣的動作中，在室外側熱交換器14、第一室內(nèi)側熱交換器16及第二 室內(nèi)側熱交換器18內(nèi)如下地進行熱交換。另外，下面以熱交換器20為代表來 說明這些熱交換器14、 16、 18。
在制冷劑從制冷劑配管11流通到傳熱管40內(nèi)的同時，熱交換空氣流過熱 交換器20，由此在熱交換空氣與翅片30之間進行熱交換。如上所述，熱交換 空氣在切起片33處進行高效的傳熱。另外，由于在切起片33的風下游側僅設 置有一片切起片34，因此可在通風阻力不會極度增大的情況下進一步利用切起 片34進行傳熱。可在不會大幅增大通風阻力的情況下提高傳熱性能。
如上所述，在本實施例的熱交換器20及裝有該熱交換器20的空調(diào)機10 中，可在不會大幅增大通風阻力的情況下提高傳熱性能。另外，本實用新型既可分別應用于室內(nèi)側熱交換器16、 18及室外側熱交換器14，也可應用于其中 的任意的兩個或一個熱交換器。
圖8是表示構成上述實施例的熱交換器20的翅片30的變形例的翅片30A 的俯視圖。在圖8中，對功能與圖2相同的部分標記相同的符號并省略其詳細 說明。
在翅片30A上，設置有切起片35、 36以代替切起片33、 34。在切起片35、 36上，將豎起部35c、 36c形成為直線狀。在這樣形成時，傳熱性能稍微下降， 但可簡化加工。
另外，本實用新型并不局限于上述實施例，當然可以在不脫離本實用新型 的主旨的情況下進行各種變形實施。
權利要求1.一種熱交換器，其特征在于，包括多片翅片，該多片翅片空開規(guī)定間隙并排設置，供熱交換空氣在所述多片翅片的間隙內(nèi)流通；傳熱管，該傳熱管在與各翅片間的熱交換空氣的流通方向正交的方向上貫穿翅片并相鄰，供熱交換介質(zhì)在內(nèi)部導通；以及切起片，該切起片設置在所述相鄰的傳熱管相互之間，所述切起片至少設置在所述翅片的風上游側端緣與將所述各傳熱管的中心彼此連結的中心線之間的范圍內(nèi)，且在熱交換空氣的流通方向上的寬度形成為所述傳熱管的外徑的1/2以上。
2. 如權利要求1所述的熱交換器，其特征在于，所述切起片的風下游側 緣部設置成與將所述各傳熱管的中心彼此連結的中心線對齊，豎起部形成為與 所述傳熱管相對的曲面。
3. —種空調(diào)機，包括壓縮機、室外側熱交換器、膨脹裝置、室內(nèi)側熱交 換器，其特征在于，所述室外側熱交換器及室內(nèi)側熱交換器中的至少一個熱交換器包括 多片翅片，該多片翅片空開規(guī)定間隙并排設置，供熱交換空氣在所述多片翅片的間隙內(nèi)流通；傳熱管，該傳熱管在與各翅片間的熱交換空氣的流通方向正交的方向上貫穿翅片并相鄰，供熱交換介質(zhì)在內(nèi)部導通；以及切起片，該切起片設置在所述相鄰的傳熱管相互之間， 所述切起片至少設置在所述翅片的風上游側端緣與將所述各傳熱管的中心彼此連結的中心線之間的范圍內(nèi)，且在熱交換空氣的流通方向上的寬度形成為所述傳熱管的外徑的1/2以上。
專利摘要一種熱交換器及空調(diào)機，可在不會大幅增加通風阻力的情況下提高傳熱性能。熱交換器包括空開規(guī)定間隙并排設置、供熱交換空氣在它們的間隙內(nèi)流通的多片翅片(30)；在與翅片(30)間的熱交換空氣的流通方向(F)正交的方向上貫穿翅片(30)并相鄰、供制冷劑在內(nèi)部導通的傳熱管(40)；以及設置在相鄰的傳熱管(40)相互之間的切起片(33)，切起片(33)至少設置在翅片(30)的風上游側端緣(31a)與將各傳熱管(40)的中心彼此連結的中心線(C)之間的范圍內(nèi)，且在熱交換空氣的流通方向上的寬度形成為傳熱管(40)的外徑(D)的1/2以上。
文檔編號F28F1/32GK201387182SQ20092000214
公開日2010年1月20日 申請日期2009年1月9日 優(yōu)先權日2008年1月15日
發(fā)明者北野龍児 申請人:東芝開利株式會社