CN1014632B

CN1014632B - 热交换器

Info

Publication number: CN1014632B
Application number: CN86102670A
Authority: CN
Inventors: 田中博由; 安立正明; 津田善行; 安藤智朗; 西协文俊; 青山繁男
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-04-19
Filing date: 1986-04-18
Publication date: 1991-11-06
Also published as: CA1269975A; AU5613186A; KR900006245B1; AU585970B2; KR860008434A; US4715437A; CN86102670A

Abstract

一种热交换器，由多片以一定间隔平行设置的散热片和多根垂直穿过散热片的传热管构成，位于上游的传热热管沿上述空气流方向的投影与下游传热管部分重叠，从而使上述相邻的传热管在与上述空气流垂直方向的相互间隔比沿空气流方向的相互间隔小，按照本发明，上述散热片还包括若干朝气流方向开口和相应于传热管设置的栅片组，上述栅片组位于传热管的相邻排列之间，上述栅片组和散热片接合的脚部分与空气流的方向斜交，并且进入各传热管的后流区。

Description

本发明是关于用于空调、冷冻等方面的热交换器。在这种热交换器中，热量的交换是在制冷介质和空气等流体之间进行的。

现有的这类热交换器由铜管和散热片构成，铜管借助于U形弯头相互连接，散热片是用铝等材料制成的，在铜管内部流动的制冷介质与散热片之间流动的空气进行热量交换。如日本专利申请公开说明书83158496，8156590和美国专利说明书US1，739，672，都在不断改进热交换效率。近年来，对这样的热交换器提出了小型化和高效率的要求。但是，由于从噪音等观点考虑，使散热片之间的空气流速降低了，所以，空气的热阻比管内的热阻大。因此，现在人们设法借助于扩大空气的传热面积，以达到减小与管内热阻的差距。但是，传热面积的扩大是有一定限度的，同时，从经济性和节约空间等方面考虑，也存在一定问题，因此，就这类热交换器而论，降低空气的热阻就成了重要的课题。另外，近年来，为了进一步提高这类热交换器的性能，在散热片表面加工沟槽和孔，但是，如果作为热泵室外机的热交换器使用，到了冬季，由于着霜严重，和平面散热片相比，必须频繁地除霜。因此，室内的温度变化太大，舒适性欠佳。另外，从经济方面考虑，由于除霜状态转换时有能量损失，季节效率不高。因此，对于热泵冷气设备和暖气设备的室内机，使用表面加工有沟槽和孔的散热片，而对于室外机所用的热交换器，则使用平面散热片。使用平面散热片时，由于室外机的体积变大，成本也高，所以，期望获得某种改善。

图1至图2是带平面散热片的热交换器的结构示意图。氟里昂等制冷介质在铜管内部循环，该制冷介质的热量从铜管传送给散热片上与铜管配装的凸环，然后传递到散热片。空气从散热片的前方流来，通过散热片的间隙时，通过温度不同的散热片的表面与制冷介质进行热量交换。依靠这种作用，制冷介质和空气的热交换可以连续地进行。这样的散热器虽然效率较低，但是着霜性能好。也就是说，由着霜所引起的性能降低的程度很小，因此，通常用在热泵冷气设备和暖气设备的室外机上。但是，如果把用这样的平面散热器构成的热交换器与在散热器上加工沟槽和孔的热交换器进行比较，那么，前者的缺点是效率低，与单位效率对应的重量或者体积很大。因此，尽管试图用各种办法提高它的着霜性能，但是，仍然难于找到着霜性能和效率两者兼顾的性能优良的散热片构造。

图4-5是现有技术中散热片上有桥式栅片组的热交换器，氟里昂等制冷介质在铜管内部循环，该制冷介质的热量从铜管传递给散热片上与铜管配装的凸环，然后传递给散热片和其上的桥形栅片组。另一方面，由散热片前方沿箭头方向流来的空气通过散热片的间隙时，与温度不同的散热片表面进行热量交换。

通过实验，这种带桥形栅片组的散热片。与表面未加工过的平面散热片进行比较，这种散热片表面的热阻大约降低了40～50%。但是，根据理论计算，在散热片表面设置这样的桥形栅片组，由于层流的起始段区传热率很高，散热片表面的热阻抗值应该能够降低50%以上。造成实验值与理论值不一致的原因有各种因素，其中主要的有以下几点：（1）通过桥形栅片组的空气流的流动阻力大，则通过桥形栅片组以外部分的空气量增加，而通过桥形栅片组的空气量减少，传热效果未能充分发挥。（2）由于死水区较宽，减小了有效传热面积。特别是由于位于空气流上游的铜管的死水区影响到其后部的桥形栅片组，所以，这些桥形栅片组的热阻增大，从而使散热片的平均热阻增大。（3）由于铜管交错地排列成锯齿形，在铜管的前边或后边设置桥形栅片组，影响铜管的传热，使散热片的效率降低。

但是，由于这种有桥形栅片组的散热片的性能比平面散热片高得多，因此，目前室内用的热泵冷气设备和暖气设备或者冷气专用机器中仍然广泛使用。如前所述，尽管具有这种桥形栅片组结构的散热片的性能不错，但是着霜性能不佳。

日本公开说明书58-158496揭示了一种由多片平行设备的散热片和多根穿过散热片的热管构成的热交换器。美国专利说明书1，739，672公开了这种带散热片的热交换器，位于上游传热管沿空气流方向的投影与相邻的下游传热管部分重叠，采用这两种结构均可减少传热管后部的死水区，提高传热效率。

本发明的目的是在上述热交换器的基础上作改进，进一步提高传热管群内部的传热效果，改善其着霜性能。

为达到本发明的上述目的，本发明提供了一种热交换器，由多片以一定间隔平行设置的散热片和多根垂直穿过散热片的传热管构成，位于上游的传热管沿上述空气流方向的投影与下游传热管部分重叠，从而使上述相邻传热管在与上述空气流垂直方向的相互间隔比沿空气流方向的相互间隔小，按照本发明，上述散热片还包括若干朝气流方向开口和相应于传热管设置的栅片组，上述栅片组位于传热管的相邻排列之间，上述栅片组和散热片接合的脚部与空气流的方向斜交，并且进入各传热管的后流区。

按照本发明热交换器这样设置的栅片组使气流更好地进入传热管的后流区，减小了死流区，增加了有效传热面积，使传热管群内的传热效果进一步提高。

下面通过附图及实施例对本发明进行详细的说明，附图中：

图1是现有技术中带平面散热片的热交换器的透视图;

图2是图1所示的热交换器的正视剖面图;

图3是图1所示的热交换器的侧视图;

图4是现有技术中散热片上有桥形栅片组的热交换器的正视剖面图;

图5是图4所示的热交换器的侧视图;

图6是本发明的热交换器的正视剖面图;

图7是图6所示的本发明的热交换器的侧视剖面图。

在附图6及7中示出了本发明的热交换器的一个最佳实施例。图6是该热交换器的正视剖面图;图7是图6所示热交换器的侧视剖面图。图中，铜管31a、31b和31c，这些铜管与散热片33的配装处加工出凸环32。散热片上有桥形栅片组34。制冷介质在铜管31a、31b和31c内部流动，该制冷介质的热量依次传递给铜管31、散热片凸环32、散热片33和桥形栅片组34。另外，当空气流35沿箭头方向流过散热片间隙时，通过与空气接触的面与制冷介质间接进行热交换。

铜管31b及31c有一半与用斜线表示的位于空气流上游的铜管31a沿气流方向的投影36重迭。由于该铜管31b和31c的作用，气流经铜管31a绕流后在投影面36内流动，所以，死流区显著地减小。铜管31c的位置也可以再向铜管31b的下游区内挪动一下，这和本发明的权利要求不矛盾，但是，死流区的减小效果就会比本实施例差些。另外，本实施例的铜管31b和31c与投影面36的重迭部分恰好是铜管直径的1/2，但是，如果象没有桥形栅片组结构的散热片那样只重迭一小部分，也是有效果的。本实施例的情况是铜管31使用了三根铜管，但是，超过了三根或少于三根也可以。

本实施例的桥形栅片组34被围在铜管31a、31b、和31c当中，并且其与散热片33接合的脚部与空气流35的方向斜交，并且该脚部也进入铜管31的后流区，因此，该脚部具有把空气导入铜管群31内的作用，从而使死流区减小，增加有效传热面积，提高了传热性能。

Claims

1、一种热交换器，由多片以一定间隔平行设置的散热片和多根垂直穿过散热片的传热管构成，位于上游的传热热管沿上述空气流方向的投影与下游传热管部分重叠，从而使上述相邻的传热管在与上述空气流垂直方向的相互间隔比沿空气流方向的相互间隔小，其特征在于：上述散热片还包括若干朝气流方向开口和相应于传热管设置的栅片组，上述栅片组位于传热管的相邻排列之间，上述栅片组和散热片接合的脚部分与空气流的方向斜交，并且进入各传热管的后流区。