CN101809400B - 热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热交换器，在并流式热交换器中，可以提高热交换性能，并且可以将除霜生成的水或露水顺畅地排出。热交换器(1)包括：水平的总管(2)、(3)，在垂直方向上隔开间隔平行配置；多根垂直的扁平管(4)，在总管(2)、(3)之间沿水平方向隔开间隔配置，设置在各根扁平管内部的垂直制冷剂通路(5)与总管的内部连通；以及波纹状散热片(6)，配置在扁平管(4)之间。波纹状散热片(6)包括：上风侧波纹状散热片(6U)，其散热片表面为朝向下风侧的向下倾斜面；以及下风侧波纹状散热片(6D)，其散热片表面为朝向下风侧的向上倾斜面。上风侧波纹状散热片(6U)的下风侧端部和下风侧波纹状散热片(6D)的上风侧端部抵接在设置于扁平管(4)侧面的肋(12)上。

Description

热交换器
技术领域
本发明涉及一种并流式热交换器。 
背景技术
一种广泛应用于汽车空调器等的并流式热交换器，该并流式热交换器在多根总管之间配置多根扁平管，使扁平管内部的制冷剂通路与总管的内部连通，并且在扁平管之间配置波纹状散热片。该例子可以参照专利文献1、2(专利文献1：日本专利公开公报特开2005-24187号；专利文献2：日本专利公开公报特开2001-66083号)。 
专利文献1记载的热交换器水平配置有多根总管，并且垂直配置有多根扁平管，扁平管之间的波纹状散热片是把热交换器的纵深方向中央部作为底部的山谷形状。在波纹状散热片的谷底部分，与扁平管连接的位置上设置有贯通孔，如果进行除霜运转使附着在热交换器上的霜融化，则霜融化生成的水从贯通孔排出。 
专利文献2记载的热交换器通过在波纹状散热片的平板部的一个表面和另一个表面上凸设多个舌片，来提高波纹状散热片的热交换效率。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过对波纹状散热片的形状进行改进来提高热交换性能的并流式热交换器。此外，本发明的目的还在于提供一种可以将除霜生成的水或露水顺畅地排出的并流式热交换器。 
为了实现上述目的，本发明的热交换器包括：多根水平的总管，隔开间隔平行配置；多根垂直的扁平管，在所述多根总管之间以规定间距配置，设置在各根所述扁平管内部的垂直制冷剂通路与所述总管的内部连通；以及波纹状散热片，配置在所述扁平管之间；其特征在于，所述波纹状散热片包括：上风侧波纹状散热片，其散热片表面为朝向下风侧的向下倾斜面；以及下风侧波纹状散热片，其散热片表面为朝向下风侧的向上倾斜面；其中，通过所述上风侧波纹状散热片的下风侧端部和所述下风侧波纹状散热片的上风侧端部抵接在沿所述扁平管长边方向设置于所述扁平管侧面的肋上，使所述上风侧波纹状散热片和所述下风侧波纹状散热片之间设置成规定的间隙。
按照这种结构，通过使上风侧波纹状散热片具有向下坡度、下风侧波纹状散热片具有向上坡度，使上风侧波纹状散热片和下风侧波纹状散热片与空气接触的长度比扁平管的纵深方向的长度长，从而可以提高热交换性能。此外，由于上风侧波纹状散热片的下风侧端部和下风侧波纹状散热片的上风侧端部抵接在设置于扁平管侧面的肋上，所以可以准确地定位扁平管、上风侧波纹状散热片和下风侧波纹状散热片，从而可以减小组装误差。此外，可以从上风侧波纹状散热片和下风侧波纹状散热片的接缝处间隙有效地排出除霜生成的水或露水。 
在上述结构的热交换器中，优选的是所述肋连续延伸。 
按照这种结构，可以通过挤压成形同时形成肋和扁平管。 
按照本发明，可以使波纹状散热片与空气接触的长度变长，从而可以充分地进行热交换，并且可以准确地定位扁平管和波纹状散热片，以便进行组装。此外，可以将除霜生成的水或露水迅速地排出。 
图1是表示热交换器的简要结构的示意性垂直剖视图。 
图2是沿图1的A-A线剖切的剖视图。 
图3是热交换器的局部放大水平剖视图。 
图4是沿B-B线观察图3所示部分的主视图。 
图5是表示第二实施方式的与图3相同的热交换器局部放大水平剖视图。 
附图标记说明 
1热交换器 
2、3总管 
4扁平管 
5制冷剂通路 
6波纹状散热片 
6U上风侧波纹状散热片 
6D下风侧波纹状散热片 
9间隙 
12肋 
具体实施方式
下面基于附图对本发明的实施方式进行说明。热交换器1在上下方向上隔开间隔平行配置有两根水平的总管2、3，在总管2、3之间以规定间距配置有多根垂直的扁平管4。扁平管4是细长成形品，通过对铝等高热传导性金属进行挤压而成形，在扁平管4的内部形成使制冷剂流动的制冷剂通路5。如图3所示，在扁平管4的内部排列有剖面形状和剖面面积相同的多个制冷剂通路5，所以扁平管4的剖面呈口琴状。此外，制冷剂通路5的剖面形状和剖面面积并没有必要相同，也可以混杂有不同剖面形状或剖面面积的制冷剂通路5。 
由于扁平管4配置成挤压成形方向为垂直方向，所以制冷剂通路5的制冷剂流动方向也为垂直方向。各制冷剂通路5与总管2、3的内部连通。而且，在图1中纸面上侧为垂直方向的上侧，纸面下侧为垂直方向的下侧，在上侧的总管2和下侧的总管3之间，以规定间距配置有多根扁平管4，使其长边方向为垂直方向。 
通过焊接来固定总管2、3和扁平管4。在扁平管4之间配置有波纹状散热片6，同样，通过焊接来固定扁平管4和波纹状散热片6。与扁平管4相同，总管2、3和波纹状散热片6也由高热传导性金属(例如铝)制成。 
在下侧总管3的一端设置有制冷剂流入口7，在上侧总管2的一端、且在与制冷剂流入口7成对角的位置上设置有制冷剂流出口8。 
按照这种方式，由于在总管2、3之间设置有多根扁平管4，并且在扁平管4之间设置有波纹状散热片6，所以热交换器1的散热(吸热)面积增大，可以有效地进行热交换。 
接着，基于图2、图3和图4对波纹状散热片6的结构进行说明。在图2、图3中纸面左侧为上风侧，纸面右侧为下风侧。 
如图2、图3所示，波纹状散热片6分为上风侧波纹状散热片6U和下风侧波纹状散热片6D。上风侧波纹状散热片6U的散热片表面为朝向下风侧的向下倾斜面。下风侧波纹状散热片6D的散热片表面为朝向下风侧的向上倾斜面。上风侧波纹状散热片6U的向下坡度和下风侧波纹状散热片6D的向上坡度具有相等角度。在空气流动方向上的上风侧波纹状散热片6U和下风侧波纹状散热片6D的长度相等。 
上风侧波纹状散热片6U的向下坡度和下风侧波纹状散热片6D的向上坡度并不是必须具有相等角度，也可以角度不同。在空气流动方向上的上风侧波纹状散热片6U和下风侧波纹状散热片6D的长度也并不是必须相等，也可以长度不同。 
如果从与空气流动方向成直角的方向观察上风侧波纹状散热片6U和下风侧波纹状散热片6D，则可以看到上下排列的多个V字形。但是，V字的底部并没有闭合而是敞开的。也就是说，上风侧波纹状散热片6U和下风侧波纹状散热片6D并没有紧密地接触，而是配置成隔着间隙9。间隙9的尺寸设定为能使附着在上风侧波纹状散热片6U的下风侧端部的水滴和附着在下风侧波纹状散热片6D的上风侧端部的水滴结合在一起。 
在扁平管4的上风侧端部设置有山脊状的肋10U，该肋10U朝向与空气流动方向平行(换句话说，朝向上风侧)的方向突出，在扁平管4的下风侧端部设置有山脊状的肋10D，该肋10D朝向与空气流动方向平行(换句话说，朝向下风侧)的方向突出。而且，本实施方式中，肋10U、10D利用挤压成形与扁平管4一体成形，并且，沿着垂直配置的扁平管的长边方向，从比扁平管上端稍低的位置连续延伸到比扁平管下端稍高的位置。 
如上所述，由于使肋10U、10D的长度与扁平管4的长度不相等， 而是在扁平管4的上端和下端与肋10U、10D的上端和下端之间分别设置少许距离，所以总管2、3的直径尺寸只要能够收容扁平管4的主体部分即可，与同时收容肋10U、10D的情况相比，可以减小总管2、3的直径。 
而且，上风侧波纹状散热片6U的上风侧端部延伸至与设置在扁平管4上风侧端部的肋10U前端并排位置的附近(在本实施方式中，上风侧波纹状散热片6U的上风侧端部与肋10U的前端大体并排)，下风侧波纹状散热片6D的下风侧端部延伸至与设置在扁平管4下风侧端部的肋10D前端并排位置的附近(在本实施方式中，下风侧波纹状散热片6D的下风侧端部与肋10D的前端大体并排)。 
按照这种方式，既可以使上风侧波纹状散热片6U的上风侧端部与肋10U的前端并排，下风侧波纹状散热片6D的下风侧端部与肋10D的前端并排(处于同一平面)，也可以使上风侧波纹状散热片6U的上风侧端部没有到达与肋10U的前端并排的位置，下风侧波纹状散热片6D的下风侧端部也没有到达与肋10D的前端并排的位置，还可以使上风侧波纹状散热片6U的上风侧端部从与肋10U的前端并排的位置伸出，下风侧波纹状散热片6D的下风侧端部也从与肋10D的前端并排的位置伸出。此外，也可以对上述结构进行各种组合。 
从正面看，肋10U、10D的宽度比扁平管4的宽度窄。因此，在肋10U和上风侧波纹状散热片6U之间产生间隙，该间隙构成垂直的排水槽11U。在肋10D和下风侧波纹状散热片6D之间也产生间隙，该间隙构成垂直的排水槽11D。 
在扁平管4的侧面中央形成沿扁平管4的长边方向(在本实施方式中为垂直方向)连续延伸的肋12。上风侧波纹状散热片6U的下风侧端部和下风侧波纹状散热片6D的上风侧端部抵接在该肋12上。由此，间隙9的宽度形成为仅包括肋12的厚度。而且，肋12也通过挤压成形与扁平管4一体成形，并且，沿着垂直配置的扁平管的长边方向，从比扁平管上端稍低的位置连续延伸至比扁平管下端稍高的位置。由此，没有必要在总管2、3上形成用于插入肋12的孔部，从而无需在总管2、3上设置用于插入扁平管4的孔部，使工序变得简单。 
肋12的位置并不是必须与扁平管4的侧面中央位置一致，也可以相对于中央位置偏移。在这种情况下，如果需要使上风侧波纹状散热片6U和下风侧波纹状散热片6D处于扁平管4的空气流动方向上的宽度内，则分别对它们在空气流动方向上的长度进行调整。如果可以使上风侧波纹状散热片6U和下风侧波纹状散热片6D从扁平管4的空气流动方向上的宽度伸出，则可以使它们在空气流动方向上的长度彼此相等，也可以使它们的长度不相等。 
此外，在本实施方式中，肋12沿垂直方向连续延伸，但是也可以使肋为断续式，还可以仅设置在几个位置上(例如，对应于波纹状散热片的上部、中部和下部、共计三个位置，或者是对应于波纹状散热片的上部和下部、共计两个位置)。为了形成这种不连续形状的肋12，可以考虑以下方法：把作为单独部件的肋12焊接安装在扁平管主体上；对通过挤压成形与扁平管4一体成形的连续形状的肋12的必要位置进行切削；或者通过对扁平管4进行切削而形成肋12。 
如果利用图中没有表示的风扇来进行送风，并且使制冷剂在热交换器1内流动，则在把热交换器1作为蒸发器使用的运转模式(例如，在由室内机和室外机构成的分离式空气调节机的室外机中采用热交换器1，如果暖气装置运转，则热交换器1作为蒸发器起作用)的情况下，热交换器1从空气中吸收热量，并与之相反向空气中放出冷风。由于上风侧波纹状散热片6U和下风侧波纹状散热片6D的散热片表面分别具有坡度，所以与波纹状散热片没有坡度而是水平的情况相比，整个波纹状散热片6在空气流动方向上延伸得更长，从而可以得到良好的热交换性能。 
如果持续从空气中吸收热量，则空气中的水分不论在上风侧波纹状散热片6U的表面和下风侧波纹状散热片6D的表面上，还是在扁平管4的表面上均会结露。如果最初细微的水滴结合成大水滴，则它们从扁平管4的上风侧的排水槽11U和下风侧的排水槽11D排出。在这些位置上，由于空气流动对破坏水的表面张力起促进作用，所以难以因表面张力而使水形成水膜，即，难以产生架桥(bridging)现象，从而可以使水迅速地流出。 
水滴的一部分沿着上风侧波纹状散热片6U或下风侧波纹状散热片 6D的倾斜面流下，在间隙9处汇合。由于间隙9的尺寸设定为能使附着在上风侧波纹状散热片6U的下风侧端部的水滴和附着在下风侧波纹状散热片6D的上风侧端部的水滴结合在一起，所以如果上风侧波纹状散热片6U的水滴和下风侧波纹状散热片6D的水滴在间隙9处汇合，则相互破坏彼此的表面张力而结合，从而不会产生架桥现象而会迅速地从间隙9流出。 
在把热交换器1作为蒸发器使用的运转模式(热交换器1从室外空气中吸收热量的运转模式)中，根据周围空气的温度条件或运转条件，有时空气中的水分会结成霜，附着在扁平管4或波纹状散热片6的表面上。随着时间推移，由于霜的厚度增加使热交换性能降低，所以必须时常进行把热交换器1转换为冷凝器的除霜运转，以使霜融化。霜融化后生成的水也和露水相同，从排水槽11U、11D和间隙9顺畅地排出。因此，当从除霜运转恢复到正常运转时，不会发生因没有被排出的残留水滴冻结而损害热交换性能的情况。由此，也可以达到能够将除霜生成的水或露水顺畅地排出的目的。 
当在扁平管4上焊接上风侧波纹状散热片6U和下风侧波纹状散热片6D时，通过使上风侧波纹状散热片6U的下风侧端部和下风侧波纹状散热片6D的上风侧端部抵接在扁平管4侧面的肋12上，可以准确地定位扁平管4、上风侧波纹状散热片6U和下风侧波纹状散热片6D，从而可以减小组装误差。此外，提高了生产效率。 
上风侧波纹状散热片6U的向下坡度和下风侧波纹状散热片6D的向上坡度可以在5°～40°的范围内选择。如果坡度变陡，则热交换面积增大且容易排水，但另一方面会阻碍空气的流通，所以可以通过实验来确定合适的数值。其他数值可以例举如下：扁平管4之间的间隔为5.5mm，扁平管4的厚度为1.3mm，在空气流动方向上的上风侧波纹状散热片6U和下风侧波纹状散热片6D的水平方向长度分别为18mm，上风侧波纹状散热片6U和下风侧波纹状散热片6D的峰谷间距分别为2mm～3mm，间隙9的尺寸最大为0.5mm。当然，这些数值只是举例说明，并不用于限定发明内容。例如，由于只要把间隙9的尺寸设定为能使附着在上风侧波纹状散热片6U的下风侧端部的水滴和附着在下风侧波纹状散热片6D 的上风侧端部的水滴结合在一起即可，所以间隙9的尺寸能够设定为最大到4mm的范围内。 
图5是表示本发明的第二实施方式。在第一实施方式中，由于肋12的厚度直接成为间隙9的宽度，所以为了使间隙9的尺寸最大为0.5mm，需要使肋12的厚度为0.5mm以下。在第二实施方式中，在上风侧波纹状散热片6U的下风侧角部和下风侧波纹状散热片6D的上风侧角部上，形成收容肋12的切口部13。由此，可以使间隙9的宽度比肋12的厚度小，所以即使由于模具制作上的原因使肋12的厚度变大，也可以使间隙9的尺寸为能使附着在上风侧波纹状散热片6U的下风侧端部的水滴和附着在下风侧波纹状散热片6D的上风侧端部的水滴结合在一起。 
而且，如果肋12的厚度稍大(例如2mm)，则容易通过挤压成形来形成肋12。在可以使间隙9扩大(例如2mm)的情况下，由于可以直接利用肋12的厚度，所以没有必要设置切口部13。 
以上，虽然对本发明的各实施方式进行了说明，但是本发明的范围并不限定于此，可以在不脱离本发明主旨的范围内对本发明进行各种变更。 
工业实用性
本发明能够广泛地应用于并流式热交换器。 

Claims (2)

1.一种热交换器，包括：多根水平的总管，隔开间隔平行配置；多根垂直的扁平管，在所述多根总管之间以规定间距配置，设置在各根所述扁平管内部的垂直制冷剂通路与所述总管的内部连通；以及波纹状散热片，配置在所述扁平管之间；其特征在于，
所述波纹状散热片包括：
上风侧波纹状散热片，其散热片表面为朝向下风侧的向下倾斜面；以及
下风侧波纹状散热片，其散热片表面为朝向下风侧的向上倾斜面；其中，
通过所述上风侧波纹状散热片的下风侧端部和所述下风侧波纹状散热片的上风侧端部抵接在沿所述扁平管长边方向设置于所述扁平管侧面的肋上，使所述上风侧波纹状散热片和所述下风侧波纹状散热片之间设置成规定的间隙。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述肋连续延伸。
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