CN101270943B - 换热器和具有换热器的空调机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过改进切起的形状和排列使换热空气的流动最优化、因此换热空气与制冷剂之间的传热性能高的换热器、以及因具有该换热器而具有较高的空调能力的空调机。换热器(8)包括：彼此隔开规定间隙并排设置、使换热空气在彼此之间的间隙内流通的多片散热片(F)；以及将与换热空气流方向大致正交的散热片在其长度方向上以规定间距反复贯穿、并形成有供换热介质流通的流路的传热管(D)，在与换热空气流方向大致正交的方向上的传热管彼此之间，在气流方向上隔开间隙地并排设置三个以上的切起，将相对于气流最靠风上游侧的第一切起(K1)的风上游侧端缘(a)及风下游侧端缘(b)形成为直线状，并将其风下游侧的第二切起(K2)的风上游侧端缘(a)及风下游侧端缘(b)做成直线状之外的波纹形状或弯曲形状。

Description

换热器和具有换热器的空调机

技术领域

本发明涉及一种换热器和具有该换热器的空调机，尤其涉及在构成换热器的翅片(fin)上形成的切起的改进。

背景技术

例如，作为构成空调机的制冷循环(refrigeration cycle)的零件，除了压缩机和阀类等之外，还包括换热器。所述空调机分为室内单元(indoorunit)和室外单元(outdoor unit)，在用制冷剂管来连结这些单元的空调机中，任一个单元都需要换热器。

作为所述换热器，大多使用翅片管式(fin-tube type)换热器，这种换热器包括：隔开规定间隙并排设置、使换热空气沿着所述间隙流通的多片翅片；以及以贯穿这些翅片的形态设置、使换热介质即制冷剂在其内部流通的传热管。

另外，作为用于应对节能(energy saving)的要求并进一步提高换热效率的一种方法，在所述翅片上实施了切起加工的结构成了主流。最初只是狭窄的切起，但近来进行了各种形状限定，不仅实现了换热效率的提高，还实现了换热器的进一步紧凑化(downsizing)。

例如，在下面的专利文献1中公开了一种带翅片的换热器，在该换热器中，朝着翅片的表面方向和背面方向分别进行了切起加工，并设置有多个百叶窗(louver)状切起，这些切起形成有在空气流通方向的上游侧和下游侧分别开口的两个开口部，这些切起的上游侧开口部的前缘部和下游侧开口部的后缘部中的任一方或双方形成为凹凸状。

另外，在下面的专利文献2中公开了：仅在翅片表面的被传热管夹持的部分上设置有朝着空气的主流方向开口的切起且该切起的相对于空气主流方向的前缘部或后缘部形成为凹凸形状的带翅片的换热器、以及前缘部和后缘部双方形成为凹凸形状的带翅片的换热器。

专利文献1：日本专利特开2003-156295号公报

专利文献2：日本专利特开2002-90085号公报

在专利文献1的换热器中，由于切起分别朝着翅片的表面方向和背面方向突出，因此在密集地并排设置翅片时，所述切起的通风阻力会变得很大。若因此而使翅片彼此之间的间隔扩大一定程度，则由于换热器的整体尺寸已被设定，因此翅片的必要片数会减少，导致换热器整体无法获得足够的换热效率。

另外，由于制冷剂热量从传热管向翅片传递，因此需要将换热空气流集中地向传热管周围部位引导。然而，由于设置朝着翅片的表面方向和背面方向突出的切起，因此开口面积变大。导致气流容易被集中地向不构成通风阻力的开口部引导而不容易被向构成通风阻力的传热管周围部位引导。

在专利文献2的换热器中，作为一个实施例，对于最靠风上游侧的切起，仅将后缘部形成为凹凸状，对于其风下游侧的切起，将前缘部和后缘部形成为凹凸状，对于比其更靠风下游侧的切起，仅将前缘部形成为凹凸状。

由于所述切起仅设置在翅片的表面侧，因此通风阻力并不高，但对于任一个切起，与位于其两侧端部附近的传热管最为接近的两侧端部在气流方向上的宽度尺寸比中间部位的宽度尺寸长。因此，气流容易集中到宽度尺寸小的中间部位而不容易流向两侧端部，在传热管周围流动的空气流量减少，传热性能下降。

另外，作为专利文献2的换热器的另一实施例，所有的切起均以仅朝着翅片的表面侧突出的形态设置，这与前面的实施例一样，但在所有的切起中，前缘部和后缘部相对于气流形成为曲折(zigzag)状。

此时，朝着最靠风上游侧的切起引导的空气被切起前缘的曲折状部分引导，从而朝着多个方向流出。其结果是，主要在远离传热管的部位上形成空气流，与前面的实施例一样，在传热管周围流动的空气流量减少，传热性能下降。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种因改进了切起的形状而具有较高的换热效率和传热性能的换热器、以及因具有该换热器而具有较高的空调能力的空调机。

为了实现上述目的，本发明的换热器包括：彼此隔开规定间隙并排设置、使换热空气在彼此之间的间隙内流通的多片散热片(heat radiation fin)；以及将与换热空气的气流方向正交的散热片在其长度方向上以规定间距(pitch)反复贯穿、并形成有供换热介质流通的流路的传热管，在所述散热片上的传热管贯穿部彼此之间在气流方向上隔开间隙地并排设置三个以上的切起，相对于所述气流最靠气流方向上游侧的第一切起的气流方向上游侧端缘及气流方向下游侧端缘形成为直线状，位于所述第一切起的气流方向下游侧的第二切起的气流方向上游侧端缘及气流方向下游侧端缘形成为连续的弯曲形状，最接近规定传热管的所述第一切起的端部与最接近所述规定传热管的所述第二切起的端部之间的间隔被设定成比位于所述第二切起的气流方向下游侧的最接近所述规定传热管的第三切起的端部与所述第二切起的所述端部之间的间隔窄。

为了实现上述目的，本发明的空调机包括上述结构的换热器和送风机。

采用本发明，可提供一种换热空气与制冷剂之间的传热性能高的换热器、以及因具有该换热器而空调能力高的空调机。

附图说明

图1是具有本发明的换热器的空调机室内单元的概略纵剖视图。

图2是本发明第1实施例的散热片的局部主视图和侧视图。

图3是对上述实施例的散热片上的气流情况进行说明的图。

图4是本发明第2实施例的散热片的局部主视图和对该散热片上的气流情况进行说明的图。

图5是本发明第3实施例的散热片的局部主视图和对该散热片上的气流情况进行说明的图。

(符号说明)

F、Fa、Fb、Fc散热片

D传热管

8换热器

K1第一切起

K2、K2a第二切起

K3、K3a第三切起

a风上游侧端缘

b风下游侧端缘

10室内送风机

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施例进行说明。

图1是构成空调机的室内单元的概略纵剖视图。

构成该室内单元的外轮廓的框体1包括前面板(front panel)2和后板3，相对于上下方向在宽度方向上呈横长状。在框体1的前表面侧和上部分别设置有吸入口。在前表面侧开设有前表面吸入口4，在上部设置有嵌入了横条的框架状的上表面吸入口5。

在所述框体1的前表面下部开设有吹出口6，在该处并行设置有两个通风板(vent louver)7a、7b。各通风板7a、7b分别可以根据空调机的运行条件改变转动姿态，对所述吹出口6进行开闭，或对换热空气的吹出方向进行设定。

在框体1内配置有换热器8，该换热器8通过将前侧换热器部8A和后侧换热器部8B以V字状组合而成。

所述前侧换热器部8A形成为弯曲状，与前表面吸入口4和上表面吸入口5的一部分相对地设置。所述后侧换热器部8B与上表面吸入口5倾斜相对地设置。

在被所述换热器8的前侧换热器部8A和后侧换热器部8B夹持的空间内配置有室内送风机10。所述室内送风机10例如由横流风扇(cross flow fan)构成，一方的支撑轴与配置在横流风扇一侧端的风扇电动机(fan motor)的转轴以机械方式连结，另一方的支撑轴支撑在轴承件上。

所述前侧换热器部8A的下端部载放在前排水盘(front drain pan)12a上，所述后侧换热器部8B的下端部载放在后排水盘(rear drain pan)12b上。前、后排水盘12a、12b接纳从各换热器部8A、8B滴下的排出水(drainwater)，并将排出水经由未图示的排水管(drain hose)向机外排出。

前排水盘12a和后排水盘12b构成了与室内送风机10相对的凸头(nose)的一部分。构成凸头的前后排水盘12a、12b的侧壁部分与吹出口6利用壳体(casing)14连结，被该壳体14包围的空间形成了将凸头和吹出口6连结的吹出侧通风路径15。

在所述壳体14上支撑着突出到所述吹出侧通风路径15内的左右摆动板(sway louver)16。设置在所述吹出口6内的两个通风板7a、7b用于设定从吹出口6吹出的换热空气的上下方向的风向，与此相对，左右摆动板16用于设定左右方向的风向。

在所述吹出侧通风路径15的凸头的上游侧并没有壳体，通向所述室内送风机10的通风路径经由换热器8与所述前表面吸入口4和上表面吸入口5连通。即，在所述前表面吸入口4及上表面吸入口5与所述吹出口6之间形成有通风路径，在该通风路径中配置换热器8和室内送风机10。

在所述前面板2与换热器8之间设置有空气过滤器(air filter)17和作为二次空气过滤器的电气集尘器18。所述电气集尘器18包括：对流通空气中的尘埃赋予电荷的荷电侧电极、以及捕捉被赋予了电荷的尘埃的集尘侧电极，具有集尘功能和除臭功能。

下面对所述换热器8进行详细说明。

所述换热器8包括：在纸面的前后方向上彼此隔开规定间隔地并排设置的多片散热片F、以及沿着该散热片F的长度方向以规定间距反复贯穿的传热管D。所述传热管D的两端部与未图示的从室外单元伸出的制冷剂管相连，在内部形成供换热介质即制冷剂流通的流路。

在包括所述换热器8的情况下，通过驱动所述室内送风机10，从前表面吸入口4、上表面吸入口5吸入的室内空气在所述散热片F彼此之间的间隙内流通。另外，室内空气还与在所述散热片F彼此之间露出的传热管D部分接触。

如参照图2～图5详细描述的那样，在所述散热片F上设置有各种形态的切起K，这些切起K分别通过特殊加工来提高传热性能。

图2(A)是表示第1形态的实施例的散热片Fa的局部的主视图，图2(B)是该散热片Fa的侧视图。

在所述散热片Fa上设置有安装用孔d，所述传热管D在与从室内收集到室内单元中的空气(换热空气)的气流方向大致正交的方向上以规定间距弯曲折返多次地贯穿并嵌合固定在所述安装用孔d内。同一列安装用孔d和相邻列的安装用孔d的设置位置被设定成彼此交错排列。

在所述安装用孔d彼此之间设置有沿着换热空气流方向隔开规定间隔排列的三个切起K1、K2、K3。所有的切起K1～K3都向散热片Fa的表面侧突出，而并不向背面侧突出。另外，在本发明中，设置三个以上的所述切起K1～K3是必须的，是本发明的特征。

由于各切起K1～K3，因此在散热片Fa上开设有与其形状相同的开口部(未图示)。下面将相对于用箭头表示的换热空气流最靠风上游侧的切起K1称为“第一切起”，将位于中间部位的切起K2称为“第二切起”，并将位于最靠风下游侧的切起K3称为“第三切起”。

在所述第一切起K1中，相对于气流为风上游侧的端缘a和风下游侧的端缘b与垂直于气流方向的散热片F的大致长度方向平行地形成为直线状。第一切起K1的与安装用孔d最为接近的端部m沿着安装用孔d的切线方向倾斜地形成。其结果是，风上游侧端缘a的两侧端间隔比风下游侧端缘b的两侧端间隔长。

在所述第二切起K2中，相对于气流为风上游侧的端缘a和风下游侧的端缘b沿着垂直于气流方向的散热片F的大致长度方向弯曲形成为曲折状。另外，并不局限于该曲折状的弯曲形状，例如也可以是弯曲成连续的波纹形状，简而言之，只要是直线状之外的形状即可。

所述第二切起K2的与所述安装用孔d最为接近的端部n沿着安装用孔d的切线方向设置，在此沿着垂直于散热片F的大致长度方向的方向形成。具体而言，风上游侧端缘a的两侧端间隔与风下游侧端缘b的两侧端间隔彼此相等。

在所述第三切起K3中，相对于气流为风上游侧的端缘a和风下游侧的端缘b与垂直于气流方向的散热片F的大致长度方向平行地形成为直线状。与安装用孔d最为接近的端部p朝着与第一切起K1的端部m相反的倾斜方向形成。其结果是，风上游侧端缘a的两侧端间隔比风下游侧端缘b的两侧端间隔短。

再如图1所示，若驱动具有这种换热器8的室内单元的室内送风机10来进行制冷循环运行，室内空气沿着箭头方向从前表面吸入口4和上表面吸入口5被引入到框体1内。该空气(换热空气)的一部分流过过滤器17而被引向换热器8，其余空气被引向电气集尘器18。

被引入到电气集尘器18内的(换热)空气在其所含的尘埃被除去并被除臭后向换热器8流动。在所述换热器8中，(换热)空气在分别构成前侧换热器部8A和后侧换热器部8B的散热片F彼此之间流动，并与传热管D相撞。

制冷剂在所述传热管D内流动，制冷剂热量从传热管D传递给散热片F。因此，制冷剂热量与室内空气进行换热，换热后的空气从吹出口6向室内吹出，从而实现室内的空调作用。制冷剂被引向室外单元，在此被再次压缩，之后进行冷凝，并在减压的状态下被引向室内单元，从而构成制冷循环。

下面参照图3对所述散热片Fa上的换热空气流情况进行说明。

被引入到散热片Fa的换热空气与相对于气流最靠风上游侧的第一切起K1相撞。由于第一切起K1其风上游侧端缘a和风下游侧端缘b垂直于换热空气流方向并直线状延伸，因此换热空气原样地流过第一切起K1。接着，流过第一切起K1的气流到达第二切起K2。

由于第二切起K2的风上游侧端缘a形成为曲折状，因此换热空气受该形状的影响而像图3、图4b中的小箭头所示的那样朝着阻力较小的部位汇聚流动。由于第二切起K2的风下游侧端缘b也形成为曲折状，因此换热空气受该形状的影响而像图4b所示的那样朝着阻力较小的部位扩散流动，到达第三切起K3。

即，若有序且并行地到达第一切起K1的风上游侧端缘a的换热空气流经由第二切起K2流过第三切起K3的风下游侧端缘b，则气流方向复杂地变化而得到搅拌。由此，可在构成换热器8的散热片F与换热空气之间进行高效的换热。

另一方面，由于相对于气流最靠风上游侧的第一切起K1从散热片Fa的表面突出，因此对气流赋予一定程度的通风阻力。但是，在第一切起K1的两侧端部m与嵌入固定在安装用孔d内的传热管D的周面之间不存在任何物体。

因此，像图中粗箭头所示的那样，到达散热片Fa的换热空气大部分被引向通风阻力较小的第一切起K1的两侧端部m与传热管D的周面之间。另外，第一切起K1的端部m与第二切起K2的端部n之间的间隔较为狭窄，但在第二切起K2的端部n与传热管D的周面之间不存在任何物体。

换热空气原样地流过第二切起K2的端部n与传热管D的周面之间，并被引向第三切起K3与传热管D的周面之间。另外，由于第二切起K2呈曲折状排列，且两侧部朝向传热管D的方向，因此，若换热空气流过第二切起K2的风下游侧端缘b，则其大部分会流入到传热管D与第三切起K3的端部p之间。

从第二切起K2的两侧部引出的室内空气的一部分与从第一切起K1的两侧端部m与传热管D的周面之间被引入到第二切起K2的两侧端部n与传热管D的周面之间的换热空气汇合。因此，被引向第三切起K3的两侧端部p与传热管D的周面之间的空气流量增加，可提高对传热管D的换热效率。

图4(A)是表示第2实施例的散热片Fb的局部的主视图，图4(B)是对该散热片Fb上的气流情况进行说明的图。

在此，第一切起K1至第三切起K3也沿着气流方向隔开间隙地并排设置。另外，第一切起K1和第三切起K3的相对于气流为风上游侧的端缘a和风下游侧的端缘b与散热片Fb的长度方向平行地形成为直线状。

但是，在第二切起K2a中，相对于气流为风上游侧的端缘a和风下游侧的端缘b沿着散热片Fb的长度方向形成为角度比第1实施例的折弯角度大的弯曲状。即，第二切起K2a形成为平缓弯曲的W字形状。

在这种结构中，到达散热片Fb的换热空气流过第一切起K1而到达第二切起K2a的风上游侧端缘a。此时，气流容易集中到风上游侧端缘a的大致W字状的顶点部c的背面侧。另外，在流过风下游侧端缘b时，换热空气容易从顶点部c放射状地扩散。

在第二切起K2a的顶点部形成所谓的“密集流部”，另外，密集流部位于靠近传热管D的位置。因此，流过密集流部的气流的一部分与被引向第二切起K2a与传热管D的周面之间的气流汇合。因此，被引向第三切起K3与传热管D的周面之间的空气流量增加，可进一步提高换热效率。

图5(A)是表示第3实施例的散热片Fc的局部的主视图，图5(B)是对该散热片Fc上的气流情况进行说明的图。

在制冷剂流过传热管D内形成的流路、且换热空气流过散热片Fc彼此之间时，传热管D的热量向散热片Fc移动，散热片Fc的热量向换热空气移动，从而进行换热。此时，从传热管D向散热片的热量移动容易在上述两者之间的温度差大且散热片Fc的面积(不包括切起的面积)大的部分上发生。因此，在各切起之间的间隔相等的场合(各切起之间的散热片Fc的面积相等的场合)，由于与换热空气之间的温度差大，因此热量容易向与传热管D之间的温度差变大的散热片Fc的风上游侧移动，热量的移动会变得不均匀。

因此，如图5(B)所示，将第二切起K2a的端部n与第三切起K3a的端部p之间的间隔Lb设定成比第一切起K1的端部m与第二切起K2a的端部n之间的间隔La大(La＜Lb)。另外，将第二切起K2a与第三切起K3a彼此之间的间隔设置成从端部n、p朝着远离传热管D的方向逐渐变窄。

具体而言，将第一切起K1的相对于气流为风上游侧的端缘a和风下游侧的端缘b沿着散热片Fc的大致长度方向形成为直线。在第二切起K2a中，与第2实施例一样，将相对于气流为风上游侧的端缘a和风下游侧的端缘b弯曲形成为大致W字状。

不过，第三切起K3a的相对于气流为风上游侧的端缘a和风下游侧的端缘b从端部p朝着中间方向一定程度地形成为沿着散热片Fc的大致长度方向的直线，但在中间部弯曲形成为V字状。即，第三切起K3a是在两侧端部与第一切起K1平行、在中间部与第二切起K2a平行弯曲的形状。

采用这种结构，与散热片Fc的相对于气流的上游侧相比，下游侧的切起之间的散热片Fc的传热面积大，使热量的移动变得均匀，从而可提高传热性能。另外，在散热片Fc上，与远离传热管D的部位相比，越是靠近传热管D的部位，与传热管D之间的间隔越大，从而气流更容易流动，可进一步提高传热性能。

另外，本发明并不局限于上述实施例，可在不脱离其主旨的范围内进行变更。另外，还可将上述各实施例所公开的各种构成要素适当组合后进行实施。

Claims (4)

1.一种换热器，包括：多片散热片，该散热片彼此隔开规定间隙并排设置，使换热空气在彼此之间的间隙内流通；以及传热管，该传热管在与换热空气的气流方向正交的散热片的长度方向上以规定间距反复贯穿，并在内部形成有供换热介质流通的流路，其特征在于，

在所述散热片上的传热管贯穿部彼此之间，在气流方向上隔开间隙地并排设置有三个以上的切起，

相对于所述气流最靠气流方向上游侧的第一切起的气流方向上游侧端缘及气流方向下游侧端缘形成为直线状，

位于所述第一切起的气流方向下游侧的第二切起的气流方向上游侧端缘及气流方向下游侧端缘形成为连续的弯曲形状，

所述第一切起和第二切起邻近同一传热管的端部之间的间隔被设定成比位于所述第二切起的气流方向下游侧的第三切起的邻近所述同一传热管的端部与所述第二切起的所述端部之间的间隔窄。

2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述第二切起与所述第三切起彼此之间的间隔被设定成随着远离位于所述第二切起和第三切起两端的传热管而逐渐变窄。

3.一种空调机，其特征在于，包括：权利要求1所述的换热器或权利要求2所述的换热器、以及送风机。

4.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述第二切起的气流方向上游侧端缘及气流方向下游侧端缘的连续的弯曲形状是连续的波纹形状。

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