CN102007361B - 热交换系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供热交换系统（10），该热交换系统（10）包括：热交换器（1），具有使第一流体流通的管（2）和多个散热片（3），该多个散热片（3）安装在管（2）上，由并列设置在管（2）的延伸方向上的薄板构成；以及风扇（4），向散热片（3）之间引导第二流体，散热片（3）通过弯折，周期性地形成连续的凹部（7）和凸部（8），凹部（7）和凸部（8）配置成朝向与流过散热片（3）之间的第二流体的流通方向交叉的方向延伸，并且流过散热片（3）之间的第二流体的流量能周期性地变化。

Description

热交换系统

技术领域

本发明涉及采用翅片管式的热交换器的热交换系统。

背景技术

图28表示以往的翅片管式的热交换器。热交换器1在流通有流体的管2上安装多个薄板状的散热片3。通常，热传递率高的流体（例如水、CO₂、HCF类制冷剂等）在管2内流动，热传递率低的流体（例如空气）在管2的外侧流动。

散热片3并列设置在管2的延伸方向上，管2内流通的流体与提供到散热片3之间的箭头A1所示的流体进行热交换。在热导率低的管2的外侧通过散热片3来增大热交换面积，从而可以得到较大的热交换量。因此，通常采用翅片管式的热交换器来作为进行气体—气体之间或气体—液体之间的热交换的热交换器。

由于在上述以往翅片管式的热交换器1的散热片3的下游，在散热片3表面附近的流动边界层变厚，所以存在热传递率降低的问题。为了解决这种问题，专利文献1（日本专利公开公报特开平2-217792号（第1页-第4页、图1））公开了一种在散热片上设置有突起片的热交换器。利用设置在散热片上的突起片的前部边缘效果，可以使散热片表面附近的流动边界层厚度变薄。由此，可以防止散热片和流体之间的热导率降低，从而提高热交换效率。

然而，按照上述专利文献1公开的热交换器，由于伴随突起片的增加，使流路阻力也变大，所以限制了突起片的数量或配置方式。因此，难以遍布整个散热片使边界层的厚度变薄，不能充分地防止热导率降低。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供采用可以使散热片表面附近的流动边界层厚度变薄来提高热交换效率的热交换器的热交换系统。

为了实现上述目的，本发明的热交换系统包括：热交换器，具有使第一流体流通的管和多个散热片，所述多个散热片安装在所述管上，由并列设置在所述管的延伸方向上的薄板构成；以及风扇，向所述散热片之间引导第二流体；其特征在于，所述散热片通过弯折，周期性地形成连续的凹部和凸部，所述凹部和所述凸部配置成朝向与流过所述散热片之间的第二流体的流通方向交叉的方向延伸，并且流过所述散热片之间的第二流体的流量能周期性地变化。

按照这种结构，如果第一流体在管内流通，则第一流体的热量向散热片进行热传导。在管的延伸方向上并列设置有多个薄板状散热片，利用风扇的驱动向散热片之间提供第二流体。将散热片弯折，周期性地形成连续的凹部和凸部，并且凹部和凸部的延伸方向与第二流体的流通方向交叉。沿散热片流通的第二流体的一部分流入到凹部内，在凹部内形成旋涡。如果利用风扇送出的第二流体的流量能周期性地变化，则反复进行旋涡在凹部内停滞以及第二流体从凹部内流出。

此外，在上述结构的热交换系统中，流过所述散热片之间的第二流体的方向周期性地反转。按照这种结构，第二流体在散热片之间以规定的周期朝向相反方向流动。

此外，在上述结构的热交换系统中，导向所述散热片的第二流体的方向能周期性地变化。按照这种结构，当第二流体朝向散热片之间流动时，其方向周期性地变化，同时，流过热交换器的各部位的各个散热片之间时的速度大小也变化。

此外，在上述结构的热交换系统中，所述凹部和所述凸部配置成朝向与流过所述散热片之间的第二流体的流通方向垂直的方向延伸。

此外，在上述结构的热交换系统中，相邻的所述散热片的所述凹部之间和所述凸部之间分别相对。按照这种结构，第二流体沿凸部的表面流通，可以减少主流方向的流体的压力损失。

此外，在上述结构的热交换系统中，相邻的所述散热片的所述凹部与所述凸部相对。按照这种结构，即使在散热片的间隔变窄的情况下，由于第二流体曲折流动，所以可以不增加压力损失地使第二流体前进。

此外，在上述结构的热交换系统中，所述凸部具有平面部，所述平面部与流过所述散热片之间的第二流体的流通方向平行，所述平面部与所述凹部的侧壁连接，所述平面部和所述凹部的侧壁所形成的角度为直角或锐角。按照这种结构，沿平面部流通的第二流体的流动与凹部的侧壁垂直或呈锐角。因此，可以有效地使第二流体的流动脱离凹部的侧壁，并且有效地使第二流体旋入凹部内。

此外，在上述结构的热交换系统中，所述凹部的垂直于其延伸的方向的断面的断面形状为矩形。按照这种结构，第二流体沿平面部流通，可以减少主流方向的流动的压力损失。并且，可以有效地使第二流体的流动脱离凹部的侧壁，且与凹部的侧壁相对于主流方向呈锐角的情况相比，可以更有效地进行凹部流体的更新。

此外，在上述结构的热交换系统中，当流过所述散热片之间的第二流体的流速为最大时，以流过所述散热片之间的第二流体的流动方向的所述凹部或所述凸部的长度作为代表长度的雷诺数比临界雷诺数大。按照这种结构，第二流体的流速为最大时非常快，使凹部内的旋涡的角速度增加，使旋涡停滞在凹部内。

此外，在上述结构的热交换系统中，当流过所述散热片之间的第二流体的流速为最小时，所述雷诺数比临界雷诺数小。按照这种结构，第二流体的流速为最小时非常慢，使凹部内的旋涡的角速度降低，使旋涡成为从凹部溢出的状态。

此外，在上述结构的热交换系统中，所述风扇由轴流风扇或贯流风扇构成，所述风扇的转动方向周期性地反转。按照这种结构，可以在热交换器的较大范围的区域内，利用一个风扇使第二流体的流过方向反转。

此外，在上述结构的热交换系统中，所述风扇由具有多个叶片的轴流风扇构成，所述多个叶片中的至少一部分配置成冲角相反。按照这种结构，由于不需要进行风扇电动机的正反转，所以可以使机构简化。此外，由于与风扇电动机的正反转的周期相比，风扇的转动周期变短，所以可以在同一时间内使流通方向更频繁地反转。因此，可以进一步提高凹部内的流体的停滞和更新的频率。

此外，在上述结构的热交换系统中，所述风扇分别配置在所述热交换器的上游和下游，并且交替驱动所述风扇。特别优选的是，所述风扇采用西洛克风扇等离心风扇。按照这种结构，对于较大的流路阻力，该风扇比轴流风扇或贯流风扇等其他种类的风扇的送风能力高。因此，特别适用于例如由于热交换器在流动方向上较长而使流路阻力大的热交换系统。

此外，在上述结构的热交换系统中，在所述风扇的上游或下游设置有引导第二流体的引导装置，利用所述引导装置使第二流体的方向能周期性地变化。按照这种结构，能够比风扇电动机的正反转切换或开关切换更快地切换流过热交换器各部位的散热片之间的第二流体的流动方向。

此外，在上述结构的热交换系统中，所述风扇由被箱体覆盖的贯流风扇或离心风扇构成，所述箱体具有流入口和流出口，且所述热交换器配置成包围所述风扇的周围，并且使所述箱体转动。按照这种结构，特别是在以包围风扇的方式设置热交换器的情况下，仅通过风扇箱体的转动，就可以实现使流过热交换器的散热片之间的第二流体的流动方向反转，可以使结构简化。

按照本发明，由于在散热片上设置有朝向与第二流体的流过方向交叉的方向延伸的凹部和凸部，所以利用流过散热片之间的第二流体的一部分在凹部内形成旋涡。此外，由于可以使第二流体的流量周期性地变化，所以可以获得由凹部的旋涡所产生的促进第二流体与散热片或管之间进行传热的效果。而且，通过反复进行凹部内第二流体的停滞或凹部内第二流体的更新，能可靠且有效地使热量移动。由此，不依赖散热片本身的热传导性能，就可以在散热片的整个表面上，使与散热片之间的流体进行热交换的区域扩大，从而可以提高热交换效率。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的热交换系统的简要结构图。

图2是表示本发明第一实施方式热交换系统的热交换器的立体图。

图3是说明第二流体流过本发明第一实施方式热交换系统的热交换器时的状态的俯视图。

图4是说明第二流体流过本发明第一实施方式热交换系统的热交换器时的状态的俯视图。

图5是说明第二流体流过本发明第一实施方式热交换系统的热交换器时的状态的俯视图。

图6是说明第二流体流过本发明第一实施方式热交换系统的热交换器时的状态的俯视图。

图7是说明第二流体流过本发明第一实施方式热交换系统的热交换器时的状态的俯视图。

图8是说明第二流体流过本发明第二实施方式热交换系统的热交换器时的状态的俯视图。

图9是说明第二流体流过本发明第二实施方式热交换系统的热交换器时的状态的俯视图。

图10是说明第二流体流过本发明第二实施方式热交换系统的热交换器时的状态的俯视图。

图11是说明第二流体流过本发明第二实施方式热交换系统的热交换器时的状态的俯视图。

图12是说明第二流体流过本发明第二实施方式热交换系统的热交换器时的状态的俯视图。

图13是表示本发明第三实施方式的热交换系统的简要结构图。

图14是表示本发明第三实施方式的热交换系统的简要结构图。

图15是表示本发明第四实施方式的热交换系统的简要结构图。

图16是表示本发明第四实施方式的热交换系统的简要结构图。

图17是表示本发明第五实施方式的热交换系统的简要结构图。

图18是表示本发明第五实施方式的热交换系统的简要结构图。

图19是表示本发明第六实施方式的热交换系统的简要结构图。

图20是表示本发明第六实施方式的热交换系统的简要结构图。

图21是表示本发明第七实施方式的热交换系统的简要结构图。

图22是表示本发明第八实施方式的热交换系统的简要结构图。

图23是表示本发明第九实施方式的热交换系统的简要结构图。

图24是表示本发明第九实施方式的热交换系统的简要结构图。

图25是表示本发明第十实施方式的热交换系统的简要结构图。

图26是表示本发明第十实施方式的热交换系统的简要结构图。

图27是表示本发明第十一实施方式的热交换系统的简要结构图。

图28是表示以往的热交换系统的热交换器的立体图。

附图标记说明

1              热交换器

2              管

3              散热片

4、31、33、34  风扇

5              电动机

6、6a、6b      叶片

7              凹部

7a、7b、7c     旋涡

8              凸部

8a             平面部

10～19         热交换系统

32、35、36、37 箱体

具体实施方式

第一实施方式

下面参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是表示第一实施方式的热交换系统的简要结构图。热交换系统10包括热交换器1和风扇4。翅片管式的热交换器1包括：管2，使水、CO₂、HCF类制冷剂等第一流体流通；以及散热片3，安装在管2上。

热交换系统10配置在空气等第二流体中。风扇4由螺旋桨式风扇等轴流风扇构成，并具有安装在电动机5的电动机轴5a上的叶片6。利用电动机5的驱动力使叶片6的转速以正弦函数变化，并且周期性地进行转速的增减和转动方向的反转。

由此，如果叶片6向箭头B1的方向转动，则产生沿箭头A1方向的第二流体的流动，如果叶片6向箭头B2的方向转动，则产生沿箭头A2方向的第二流体的流动。此外，由于利用叶片6的转速的增减来使第二流体的速度增减，所以在散热片3之间流通的第二流体的流量可变。通过使第二流体在散热片3之间流通，将从第一流体向散热片3传递的热量传递给第二流体，来进行热交换。

图2是详细表示热交换器1的立体图。在图中，管状的管2沿横向延伸，并且沿纵向和纵深方向并列设置。管2可以由一根管形成，也可以由多根管形成。散热片3由金属板等热导率高的薄板形成，且在管2的延伸方向上并列设置有多个。散热片3可以配置成与管2的延伸方向垂直，也可以倾斜配置。

通过弯折使散热片3呈周期性曲折状态，在一个方向上延伸的凹部7和凸部8连续地形成在散热片3的两个表面上。由此，相邻的凹部7和凸部8具有共通的侧壁，周期T为凹部7（凸部8）的宽度W的两倍。凸部8具有连接凹部7之间的平面部8a，平面部8a形成背面一侧凹部的底面。平面部8a与凹部7的侧壁垂直，凹部7的剖面为矩形，其一个方向为开口。此外，相邻的散热片3的凹部7配置成其开口一侧彼此相对。

此外，凹部7的宽度W比管2的直径稍大，管2的整个直径方向配置在一个凹部7内，并贯通平面部8a。如后所述，在凹部7内形成旋涡，如果横跨多个凹部7和凸部8来配置管2，则对于所希望的形状增加了紊乱的旋涡。通过在一个凹部7内配置管2，可以利用管2使紊乱的旋涡减少。

风扇4配置成其轴向与散热片3的凹部7和凸部8的周期变化方向平行。由此，风扇4产生的气流的流通方向（箭头A1、A2）与流过散热片3之间的第二流体的流过方向（以下有时称为“主流方向”）一致。虽然风扇4产生的气流的流通方向也可以相对于主流方向倾斜，但如果使它们一致则可以减小压力损失。此外，凹部7和凸部8配置成朝向与利用风扇4的驱动而流过散热片3之间的第二流体的流过方向（箭头A1、A2）垂直的方向（图2的上下方向）延伸。

图3～图7是说明第二流体流过热交换器1时的状态的俯视图。图3是表示流过散热片3之间的第二流体的流速为最大时的图。此时，把凹部7的宽度W（与凸部8的宽度一致）作为代表长度的雷诺数Re比临界雷诺数大。由此，散热片3之间在平面部8a附近产生紊流。

流过管2周围的第二流体的主流方向与风扇4送出的气流的流通方向一致，并与平面部8a平行。由此，可以使流动阻力减小，并且可以减少死水区域。

由于第二流体的速度足够快，使雷诺数Re超过临界雷诺数，所以散热片3之间的第二流体利用流动使热量迅速地向主流方向移动。另一方面，由于在凹部7内雷诺数Re超过临界雷诺数，所以产生具有大的角速度的旋涡7a。因此，使散热片3或管2的表面附近的热流束变大，从而大幅度促进了凹部7内的第二流体与散热片3或管2之间的热交换。此时，旋涡7a滞留在凹部7内（以下把这种现象称为“凹部流体的停滞”）。

如果流过散热片3之间的第二流体的速度降低，则成为图4所示的状态。此时，雷诺数Re变得比临界雷诺数小。在该状态下，在凹部7内形成角速度降低的旋涡7b，该旋涡7b的一部分从凹部7溢出。由此，相对于旋涡7a（参照图3），旋涡7b的中心位置移动。因此，使图3中的凹部7内的旋涡7a从散热片3夺取的热量的一部分与散热片3和散热片3之间的流体进行热交换。此外，使该热量向主流方向移动，并且使其一部分进一步与前进方向前方的凹部7的旋涡7b进行热交换。

如果流过散热片3之间的第二流体的速度降低，并且如箭头A2所示使方向反转，则成为图5所示的状态。在该状态下，由于在凹部7内残留稍许角速度的情况下，使主流方向反转，所以形成大体沿散热片3的凹凸的流动。由此，停留在凹部7内的第二流体与热量一起向主流方向移动，并且散热片3之间的流体与热量一起流入到凹部7内。由此，凹部7内的第二流体流出、并流入新的第二流体，使凹部7内的第二流体被更新（以下把该现象称为“凹部流体的更新”）。

如果再经过一定的时间，使第二流体的速度增加，则成为图6所示的状态。在该状态下，伴随速度的增加，第二流体的惯性和散热片3表面的切线阻力的影响变大，使流体逐渐难以沿散热片3的凹凸流动。因此，开始在凹部7的底面产生旋涡7c。

如果进一步使第二流体的速度增加，使其方向与上述图4相反且速度大小相同，则成为如图7所示的状态。在该状态下，图6中产生的旋涡7c扩大，形成与图4大小相同、且转动方向相反的旋涡7b。由此，向主流方向传递热量。

如果进一步使第二流体的速度增加，则成为与上述图3方向相反且速度大小相同的状态。由此，与上述相同，散热片3之间的第二流体利用流动使热量迅速地向主流方向移动。另一方面，在凹部7内产生具有大的角速度的旋涡7a。之后，重复图3～图7的状态，使第二流体的流动变化，并且使第二流体的速度大小（流量）可变且方向反转。

按照本实施方式，由于在散热片3上设置有朝向与第二流体的流过方向垂直的方向延伸的凹部7和凸部8，所以由流过散热片3之间的第二流体的一部分在凹部7内形成旋涡。此外，由于可以使第二流体的流量周期性地变化，所以可以得到由凹部7的旋涡7a、7b、7c产生的促进第二流体与散热片3或管2进行传热的效果。而且，通过反复进行凹部流体的停滞和凹部流体的更新，能够可靠且有效地使热量向主流方向A1、A2移动。由此，不依赖散热片3本身的热传导性能，就可以在散热片3的整个表面上，使与散热片3之间的第二流体的流动进行热交换的区域扩散，从而可以提高热交换效率。

因此，例如可以使第二流体的流过方向的散热片3的长度比以往长，或者可以使散热片3的材质的热传导性能比以往低。即使这样，也不会像以往那样使热传递性能降低，从而可以有效地提高热传递性能。

此外，由于使流过散热片3之间的第二流体的方向周期性地反转，所以可以使管2下游的死水区域比以往减少。因此，可以增加热交换器1的有效断面面积。

如果凹部7和凸部8朝向与第二流体的流过方向交叉的方向延伸，则同样可以形成旋涡7a、7b、7c，可以得到同样的效果。然而，如果凹部7和凸部8朝向与第二流体的流过方向垂直的方向延伸，则使第二流体的流动有效地脱离凹部7的侧壁。由此，第二流体有效地旋入凹部7内，形成强旋涡7a，从而可以有效地在凹部7内进行热传递。

此外，也可以相对于主流方向倾斜形成凹部7的侧壁。然而，通过相对于主流方向垂直形成凹部7的侧壁，可使第二流体的流动有效地脱离凹部7的侧壁。由此，形成更强的旋涡7a，从而可以更有效地在凹部7内进行热传递。如果使凹部7的侧壁与主流方向呈锐角，则可以使第二流体的流动更有效地脱离凹部7的侧壁，从而形成强旋涡7a。

此外，凹部7为矩形，并且形成有平面部8a。由此，第二流体沿平面部8a流通，可以减少主流方向的流动的压力损失。并且，如上所述，第二流体的流动有效地脱离凹部7的侧壁，且通过使凹部7的侧壁和主流方向呈直角，与呈锐角的情况相比，可以有效地进行凹部流体的更新。

此外，由于相邻的散热片3的凹部7的开口一侧彼此相对，所以不会使主流方向的流动变得曲折，可以减少压力损失。此外，通过使主流的流动不曲折，特别是主流处于高速时可以抑制主流进入到凹部7内。因此，可以进一步可靠地实现凹部7的流体的停滞。

此外，虽然风扇4也可以采用贯流风扇或离心风扇，但是如果采用轴流风扇，则会得到大风量，使流路断面面积大且压力损失小。因此，如本实施方式那样，在热交换器1的主流方向的距离与其他方向的尺寸相比相对较薄的情况下，可以容易形成主流方向的流动。此外，可以比较容易地利用风扇4的正反转，使流动方向也反转。

另外，虽然利用风扇4使叶片6的转动方向反转，来使第二流体的方向反转，但是也可以使叶片6的转动方向固定，而使转速增减。由此，第二流体的方向固定而流量可变，重复上述图3、图4的状态。因此，可以在散热片3的整个表面上，使与散热片3之间的流体进行热交换的区域扩大，从而可以提高热交换效率。

第二实施方式

接着，对第二实施方式的热交换系统10进行说明。本实施方式的结构与上述图1所示的第一实施方式相同，但散热片3的配置方式不同。图8～图12是说明第二流体流过热交换器1时的状态的俯视图。热交换器1配置成相邻的散热片3的凹部7与凸部8相对。其他部分与第一实施方式相同。

图8是表示流过散热片3之间的第二流体的流速为最大时的图。此时，把凹部7的宽度W（参照图2）作为代表长度的雷诺数Re比临界雷诺数大。

流过管2周围的第二流体的主流方向与风扇4送出的气流的流通方向一致，且与平面部8a平行。由此，可以使流动阻力变小，并且使死水区域减少。

由于第二流体的速度足够快，使雷诺数Re超过临界雷诺数，所以散热片3之间的第二流体利用流动使热量迅速地向主流方向移动。另一方面，由于在凹部7内雷诺数Re超过临界雷诺数，所以产生具有大的角速度的旋涡7a。因此，使散热片3或管2的表面附近的热流束变大，从而大幅度促进了凹部7内的第二流体与散热片3或管2之间的热交换。此时，旋涡7a滞留在凹部7内（凹部流体的停滞）。

如果流过散热片3之间的第二流体的速度降低，则成为图9所示的状态。此时，雷诺数Re变得比临界雷诺数小。在该状态下，在凹部7内形成角速度降低的旋涡7b，该旋涡7b的一部分从凹部7溢出。由此，相对于旋涡7a（参照图8），旋涡7b的中心位置移动。因此，使图8中的凹部7内的旋涡7a从散热片3夺取的热量的一部分与散热片3和散热片3之间的流体进行热交换。此外，使该热量向主流方向移动，并且使其一部分进一步与前方的凹部7的旋涡7b进行热交换。

如果流过散热片3之间的第二流体的速度降低，并且如箭头A2所示使方向反转，则成为图10所示的状态。在该状态下，由于使主流方向在凹部7内残留稍许角速度的情况下反转，所以形成大体沿散热片3的凹凸的流动。由此，停留在凹部7内的第二流体与热量一起向主流方向移动，并且散热片3之间的流体与热量一起流入到凹部7内。由此，凹部7内的第二流体流出、并流入新的第二流体，使凹部7内的第二流体被更新（凹部流体的更新）。

如果再经过一定的时间，使第二流体的速度增加，则成为图11所示的状态。在该状态下，伴随速度的增加，第二流体的惯性和散热片3表面的切线阻力的影响变大，使流体逐渐难以沿散热片3的凹凸流动。因此，开始在凹部7的底面产生旋涡7c。

如果进一步使第二流体的速度增加，使其方向与上述图9相反且速度大小相同，则成为图12所示的状态。在该状态下，图11中产生的旋涡7c扩大，形成与图9大小相同、且转动方向相反的旋涡7b。由此，向主流方向传递热量。

如果进一步使第二流体的速度增加，则成为与上述图8方向相反且速度大小相同的状态。由此，与上述相同，散热片3之间的第二流体利用流动使热量迅速地向主流方向移动。另一方面，在凹部7内产生具有大的角速度的旋涡7a。之后，重复图8～图12的状态，使第二流体的流动变化，并且使第二流体的速度大小（流量）可变且方向反转。

按照本实施方式，与第一实施方式相同，由于在散热片3上设置有朝向与第二流体的流过方向垂直的方向延伸的凹部7和凸部8，所以由流过散热片3之间的第二流体的一部分在凹部7内形成旋涡。此外，由于可以使第二流体的流量周期性地变化，所以可以得到由凹部7的旋涡7a、7b、7c产生的促进第二流体与散热片3或管2进行传热的效果。而且，通过反复进行凹部流体的停滞和凹部流体的更新，能够可靠且有效地使热量向主流方向A1、A2移动。由此，不依赖散热片3本身的热传导性能，就可以在散热片3的整个表面上，使与散热片3之间的流体进行热交换的区域扩散，从而可以提高热交换效率。

此外，由于使流过散热片3之间的第二流体的方向周期性地反转，所以可以使管2下游的死水区域比以往减少。因此，可以增加热交换器1的有效断面面积。

此外，由于相邻的散热片3的凹部7与凸部8相对，所以即使在散热片3之间变得狭小的情况下，也可以使第二流体曲折前进，而不增加压力损失。

而且，也可以使凹部7的侧壁相对于主流方向倾斜，更优选使凹部7的侧壁与平面部8a的角度为直角或锐角。此外，也可以使凹部7和凸部8的延伸方向相对于主流方向倾斜。而且，还可以使叶片6朝向同一方向转动并使转速增减。由此，第二流体的方向固定而流量可变，重复上述图8、图9的状态。

第三实施方式

图13是表示第三实施方式的热交换系统的简要结构图。为了方便说明，与上述图1所示的第一实施方式相同的组成部分采用相同的附图标记。本实施方式的热交换系统11的风扇4的叶片6与第一实施方式不同。其他部分与第一实施方式相同。

风扇4由轴流风扇构成，叶片6设置成：冲角（angles of attack）相反的叶片6a、6b沿转动方向相互间隔配置。以一定转速驱动风扇4，在与叶片6a相对的、图中左侧的热交换器1中，向箭头A3所示的方向引导第二流体。在与叶片6b相对的、图中右侧的热交换器1中，向箭头A4所示的方向引导第二流体。即，流过热交换器1的散热片3之间的第二流体的主流方向在与叶片6a、6b分别相对的位置上，成为方向相反的箭头A3、A4方向。

如果利用叶片6的转动成为图14所示的状态，则图中左侧的热交换器1与叶片6b相对，向箭头A4所示的方向引导第二流体。图中右侧的热交换器1与叶片6a相对，向箭头A3所示的方向引导第二流体。此外，当叶片6a、6b远离热交换器1的各部分时流量减少，如果叶片6a、6b接近则流量增加。即，利用风扇4的驱动，使流过热交换器1的第二流体的流量可变，并且使流通方向反转。

因此，可以得到与第一实施方式相同的效果。特别是在本实施方式中，由于没有必要使风扇电动机进行正反转，所以与第一实施方式相比可以使机构简化。此外，由于风扇电动机的正反转受惯性的影响，所以其周期比较长，而与之相比，使叶片6a或叶片6b通过热交换器的任意部位的周期则变短。因此，可以在同一时间内更频繁地使流通方向反转。其结果，与第一实施方式相比，可以提高凹部流体的停滞和更新的频率。另外，也可以采用与第二实施方式相同的热交换器1。

第四实施方式

图15是表示第四实施方式的热交换系统的简要结构图。为了方便说明，与上述图13、图14所示的第三实施方式相同的组成部分采用相同的附图标记。本实施方式的热交换系统12的风扇4的叶片6的安装方式与第三实施方式不同。其他部分与第三实施方式相同。

风扇4的叶片6具有冲角相反的叶片6a、6b。电动机轴5a设置成贯通热交换器1的散热片3之间，叶片6a、6b安装在电动机轴5a的两端，并隔着热交换器1配置。

以一定的转速驱动风扇4，在与叶片6a相对的、图中左侧的热交换器1中，向箭头A3所示的方向引导第二流体。在与叶片6b相对的、图中右侧的热交换器1中，向箭头A4所示的方向引导第二流体。即，通过热交换器1的散热片3之间的第二流体的主流方向在与叶片6a、6b分别相对的位置上，成为方向相反的箭头A3、A4方向。

如果利用叶片6的转动成为图16所示的状态，则图中左侧的热交换器1与叶片6b相对，向箭头A4所示的方向引导第二流体。图中右侧的热交换器1与叶片6a相对，向箭头A3所示的方向引导第二流体。此外，当叶片6a、6b远离热交换器1的各部分时流量减少，如果叶片6a、6b接近则流量增加。即，利用风扇4的驱动，使流过热交换器1的第二流体的流量可变，并且使流通方向反转。

因此，可以得到与第三实施方式相同的效果。而且，也可以采用与第二实施方式相同的热交换器1。

第五实施方式

图17是表示第五实施方式的热交换系统的简要结构图。为了方便说明，与上述图1、图2所示的第一实施方式相同的组成部分采用相同的附图标记。本实施方式的热交换系统13的风扇31由横流风扇等贯流风扇构成，在箱体32两端的开口部32a、32b上分别配置有与第一实施方式相同的热交换器1。

风扇31按正弦函数的规律转动，使转速增减且使转动方向反转。由此，如果风扇31向箭头B3的方向转动，则如箭头A5所示，第二流体从开口部32a向开口部32b流动。如图18所示，如果风扇31向箭头B4的方向转动，则如箭头A6所示，第二流体从开口部32a向开口部32b流动。

因此，可以得到与第一实施方式相同的效果。特别是如本实施方式所示，通过采用贯流风扇，可以使风扇31的轴向（与图17的纸面垂直的方向）上的风量和风速比轴流风扇或离心风扇均匀。由此，实现热交换器1的风扇轴向上的热交换性能的均匀化。

另外，也可以采用与第二实施方式相同的热交换器1。此外，也可以使风扇31的转动方向固定而使转动速度可变。由此，通过热交换器1的第二流体的方向固定而流量可变。

第六实施方式

图19是表示第六实施方式的热交换系统的简要结构图。为了方便说明，与上述图1、图2所示的第一实施方式相同的组成部分采用相同的附图标记。本实施方式的热交换系统14在与第一实施方式相同的热交换器1的两侧，分别配置有由西洛克风扇等离心风扇构成的风扇33、34。

交替驱动风扇33、34，当驱动开始时和停止时使转速增减。如果使风扇34停止并驱动风扇33，则第二流体从风扇34向风扇33沿箭头A7的方向流动。如图20所示，如果使风扇33停止并驱动风扇34，则第二流体从风扇33向风扇34沿箭头A8的方向流动。由此，使流过热交换器1的第二流体的流量增减、且使主流方向反转。

因此，可以得到与第一实施方式相同的效果。而且，虽然风扇33、34可以由贯流风扇或轴流风扇构成，但是优选由西洛克风扇等离心风扇构成。即，由于风扇33、34由离心风扇构成，所以即使因特性而使压力损失大，也可以进行所希望的流体送出。因此，即使在热交换系统14的热交换器1的主流方向变厚的情况下，也可以有效地获得热交换性能。而且，也可以采用与第二实施方式相同的热交换器1。

第七实施方式

图21是表示第七实施方式的热交换系统的简要结构图。为了方便说明，与上述图19、图20所示的第六实施方式相同的组成部分采用相同的附图标记。与第六实施方式相比，本实施方式的热交换系统15的热交换器1的管2的排列数量增多，热交换器1的主流方向变厚。其他部分与第六实施方式相同。

按照本实施方式，由于散热片3在主流方向上变长，所以可以使热交换面积变大。此外，由于风扇33、34由离心风扇构成，所以即使压力损失大，也可以进行所希望的流体送出。由此，可以获得较高的热交换性能。

第八实施方式

图22是表示第八实施方式的热交换系统的简要结构图。为了方便说明，与上述图19、图20所示的第六实施方式相同的组成部分采用相同的附图标记。与第六实施方式相比，本实施方式的热交换系统16的热交换器1的管2的排列数量增多，并且设置有两列相同的热交换器1。其他部分与第六实施方式相同。

两个热交换器1隔着间隔壁35a配置在箱体35内。间隔壁35a在图中下部开口，使两个热交换器1之间连通。由此，两个热交换器1的主流方向变长。在箱体35的上部设置有由间隔壁35a隔开的开口部35b、35c，在开口部35b，35c上分别配置有风扇33、34。

按照本实施方式，由于散热片3在主流方向上变长、且设置有两列热交换器1，所以可以使热交换面积变大。此外，由于风扇33、34由离心风扇构成，所以即使压力损失大，也可以进行所希望的流体送出。由此，可以获得较高的热交换性能。

此外，由于将风扇33、34集中配置在热交换系统16的一侧，所以可以有效地应用于需要在热交换系统的一侧进行吸入来自外部的第二流体和送出的情况。

第九实施方式

图23是表示第九实施方式的热交换系统的简要结构图。为了方便说明，与上述图19、图20所示的第六实施方式相同的组成部分采用相同的附图标记。本实施方式的热交换系统17使西洛克风扇等离心风扇构成的风扇33、34相对配置。此外，在风扇33、34的周向上配置有与第六实施方式相同的热交换器1。

风扇33、34的箱体36的一端开口，并且开口一侧形成有由间隔壁36a隔开的开口部36b、36c。热交换器1配置成横跨开口部36b、36c。风扇33、34配置在箱体36的另一端、且轴向相对，由间隔壁36a通过风扇33、34连通开口部36b、36c。风扇33、34向轴向吸引第二流体并向周向送出。

交替驱动风扇33、34，当驱动开始时和停止时使转速增减。如果使风扇34停止并驱动风扇33，则第二流体从风扇34向风扇33沿箭头A9的方向流动。如图24所示，如果使风扇33停止并驱动风扇34，则第二流体从风扇33向风扇34沿箭头A10的方向流动。由此，使流过热交换器1的第二流体的流量增减，并且使主流方向反转。

因此，可以得到与第一实施方式相同的效果。此外，由于风扇33、34由离心风扇构成，所以即使因特性而使压力损失大，也可以进行所希望的流体送出。由此，即使在热交换系统17的热交换器1的主流方向变厚的情况下，也可以有效地获得热交换性能。而且，也可以采用与第二实施方式相同的热交换器1。

第十实施方式

图25是表示第十实施方式的热交换系统的简要结构图。为了方便说明，与上述图23、图24所示的第九实施方式相同的组成部分采用相同的附图标记。与第九实施方式相比，本实施方式的热交换系统18省略了一个风扇34（参照图23）和间隔壁36a（参照图23），而设置有引导装置38。其他部分与第九实施方式相同。

引导装置38由配置在风扇33下游的转动自如的百叶板构成，并且可以使从风扇33送出的第二流体的方向周期性地变化。此外，引导装置38设置成与朝向垂直于纸面的方向延伸的热交换器1的一部分相对。

如果驱动风扇33，则如箭头A11所示，第二流体流过除了与引导装置38相对部分以外的热交换器1，并流入到箱体36内。风扇33向轴向吸引第二流体并向周向送出，第二流体被引导装置38引导，流过热交换器1的与引导装置38相对的部分。

如图26所示，如果改变引导装置38的方向，则从风扇33送出的第二流体被导向引导装置38的延伸方向。并且，通过引导装置38的延长线上的热交换器1，从箱体36流出。此时，当相对于散热片3倾斜地将第二流体从引导装置38导向热交换器1之后，再沿散热片3向主流方向流动。此外，第二流体从热交换器1的流出部分以外部分流入到箱体36内。

因此，利用引导装置38的转动，热交换器1的各部分使第二流体的流量和流过方向可变。所以，可以得到与第九实施方式相同的效果。此外，由于被导向热交换器1的散热片3的第二流体的方向可以周期性地变化，所以可以容易地使热交换器1的各部分中的第二流体的流量和流过方向变化。特别是具有如下优点：即，在比风扇电动机的正反转或开、关周期更频繁的时间间隔内，可以实现各部位中的流体的反转。另外，也可以采用与第二实施方式相同的热交换器1。

第十一实施方式

图27是表示第十一实施方式的热交换系统的简要结构图。为了方便说明，与上述图1、图2所示的第一实施方式相同的组成部分采用相同的附图标记。本实施方式的热交换系统19的风扇31由横流风扇等贯流风扇构成，以包围风扇31的箱体37周围的方式配置有多个与第一实施方式相同的热交换器1。

风扇31的箱体37在两端具有流入口37a和流出口37b，并且如箭头C所示进行转动。由此，如果驱动风扇31，则如箭头A13所示，第二流体流过与流入口37a相对的热交换器1，从流入口37a流入到箱体37内。并且，第二流体从流出口37b流出箱体37，流过与流出口37b相对的热交换器1。

如果利用转动将箱体37配置在虚线37’所示的位置上，则如箭头A14所示，第二流体流过与此时的流入口37a相对的热交换器1，从流入口37a流入到箱体37内。并且，第二流体从流出口37b流出箱体37，流过与流出口37b相对的热交换器1。

由于箱体37转动，所以各热交换器1的第二流体的流量周期性地增减，并且第二流体的方向周期性地反转。因此，可以得到与第一实施方式相同的效果。此外，由于被导向热交换器1的散热片3的第二流体的方向可以周期性地变化，所以可以容易地使流量可变。而且，也可以采用与第二实施方式相同的热交换器1。此外，也可以采用离心风扇来代替贯流风扇。此外，也可以使风扇31摆动。此时，如果使摆动角度为180゜以下，则流过热交换器1的第二流体的方向固定而流量可变。

如上所述，虽然利用第一～第十一实施方式对本发明的热交换系统进行了说明，但是本发明并不限定于上述实施方式，可以在不脱离本发明宗旨的范围内，以适当的变形方式实施本发明。

工业实用性

本发明可以应用于例如空气调节机、暖气设备、锅炉、汽车等的发动机或产生高温的电子元件的散热/冷却装置。

Claims (16)

1.一种热交换系统，包括：

热交换器，具有使第一流体流通的管和多个散热片，所述多个散热片安装在所述管上，由并列设置在所述管的延伸方向上的薄板构成；以及

风扇，向所述散热片之间引导第二流体，

所述热交换系统的特征在于，

所述散热片通过弯折，周期性地形成连续的凹部和凸部，所述凹部和所述凸部配置成朝向与流过所述散热片之间的第二流体的流通方向交叉的方向延伸，并且流过所述散热片之间的第二流体的流量能周期性地变化，且周期性地产生第一状态和第二状态，所述第一状态使旋涡滞留在所述凹部内，所述第二状态使所述旋涡因角速度下降而从所述凹部溢出，与在所述散热片之间流动的第二流体进行热交换。

2.根据权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，流过所述散热片之间的第二流体的方向周期性地反转，并且紧接所述第一、第二状态之后，周期性地产生第三状态和第四状态，所述第三状态使反转后的第二流体沿所述凹部流入所述凹部内，所述第四状态使所述凹部内产生与所述第一状态方向相反的旋涡。

3.根据权利要求2所述的热交换系统，其特征在于，导向所述散热片的第二流体的方向能周期性地变化。

4.根据权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，所述凹部和所述凸部配置成朝向与流过所述散热片之间的第二流体的流通方向垂直的方向延伸。

5.根据权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，相邻的所述散热片的所述凹部的开口一侧彼此相对。

6.根据权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，相邻的所述散热片的所述凹部与所述凸部相对。

7.根据权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，

所述凸部具有平面部，所述平面部与流过所述散热片之间的第二流体的流通方向平行，

所述平面部与所述凹部的侧壁连接，所述平面部和所述凹部的侧壁所形成角度为直角或锐角。

8.根据权利要求7所述的热交换系统，其特征在于，所述凹部的垂直于其延伸的方向的断面的断面形状为矩形。

9.根据权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，当流过所述散热片之间的第二流体的流速为最大时，以流过所述散热片之间的第二流体的流动方向的所述凹部或所述凸部的长度作为代表长度的雷诺数比临界雷诺数大。

10.根据权利要求9所述的热交换系统，其特征在于，当流过所述散热片之间的第二流体的流速为最小时，所述雷诺数比临界雷诺数小。

11.根据权利要求2所述的热交换系统，其特征在于，所述风扇由轴流风扇或贯流风扇构成，所述风扇的转动方向周期性地反转。

12.根据权利要求2所述的热交换系统，其特征在于，所述风扇由具有多个叶片的轴流风扇构成，所述多个叶片中的至少一部分配置成冲角相反。

13.根据权利要求2所述的热交换系统，其特征在于，所述风扇分别配置在所述热交换器的上游和下游，并且交替驱动所述风扇。

14.根据权利要求13所述的热交换系统，其特征在于，所述风扇由离心风扇构成。

15.根据权利要求2所述的热交换系统，其特征在于，在所述风扇的上游或下游设置有引导第二流体的引导装置，利用所述引导装置使第二流体的方向能周期性地变化。

16.根据权利要求2所述的热交换系统，其特征在于，所述风扇由被箱体覆盖的贯流风扇或离心风扇构成，所述箱体在两端具有第二流体的流入口和流出口，且所述热交换器配置成包围所述风扇的周围，并且使所述箱体转动。

Images