CN102128523A - 热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供热交换器，其具有：管，包括第一管和第二管，上述第一管与流入的空气第一次接触，上述第二管与通过了上述第一管后的上述空气第二次接触；第一翅片，具有第一翅片套管和第一翅片主体，其中，至少一个上述第一翅片套管外插在上述第一管上，从而与上述第一管相结合，上述第一翅片主体与上述第一翅片套管相连接，并且具有交替弯折的波纹部；第二翅片，具有第二翅片套管和第二翅片主体，其中，至少一个上述第二翅片套管外插在上述第二管上，从而与上述第二管相结合，上述第二翅片主体与上述第二翅片套管相连接，并且具有将其一部分切开并弯折得到的百叶窗部，由此抑制霜的产生及附着，且能够提高传热性能，从而提高制冷制热效率。

Description

热交换器
技术领域
本发明涉及热交换器(Heat Exchanger)。
背景技术
一般，热交换器是一种设置在空调、制冷制热器等空气调节器中来执行冷媒和空气之间的热交换的设备，热交换器根据空气调节器的种类而具有各种形状和结构，但是在空调等中普遍使用翅片管(fin-tube)类型的热交换器。
冷媒循环的管可以配置成一排，或者为了进一步提高热交换性能而可以配置成两排以上。
设置于冷媒循环的管上的翅片(fin)的种类有开缝翅片(slit fin)、百叶窗式翅片(louver fin)以及波纹翅片(corrugete fin)等。
百叶窗式翅片具有切开翅片的一部分并使其倾斜弯曲的结构，波纹翅片具有将金属板等多次弯折成“W”字状的形状。百叶窗式翅片和波纹翅片以套在冷媒循环的管上的状态被固定，其结果，管和波纹翅片相互交换热量。
就仅将百叶窗式翅片和管相结合的热交换器而言，在百叶窗式叶片上容易产生霜，这会导致传热特性下降，而就将波纹翅片和管相结合的热交换器而言，在波纹翅片上不易产生霜，但是相反地，其传热系数减小，因此传热特性也同样降低。
发明内容
本发明提供一种热交换器，该热交换器抑制会导致传热性能降低的霜的产生及附着且提高传热性能，从而提高制冷制热效率。
本发明要解决的技术课题并不限于以上提及的技术课题，而本领域技术人员根据以下记载可明确地理解，本发明也能够解决在此未提及的其他技术课题。
作为一实施例，热交换器具有：管，其包括第一管和第二管，上述第一管与流入的空气第一次接触，上述第二管与通过了上述第一管后的上述空气第二次接触；第一翅片，其具有第一翅片套管和第一翅片主体，其中，至少一个上述第一翅片套管外插在上述第一管上，从而与上述第一管相结合，上述第一翅片主体与上述第一翅片套管相连接，并且具有交替弯折的波纹部；第二翅片，其具有第二翅片套管和第二翅片主体，其中，至少一个上述第二翅片套管外插在上述第二管上，从而与上述第二管相结合，上述第二翅片主体与上述第二翅片套管相连接，并且具有切开其一部分后弯折得到的百叶窗部。
作为一实施例，第一管具有第一直径，上述第二管具有比上述第一直径大的第二直径。
作为一实施例，第一翅片主体的宽度为第一宽度，上述第二翅片主体的宽度为比上述第一宽度宽的第二宽度。
作为一实施例，波纹部具有第一翅片部、相对于上述第一翅片部向顺时针方向弯折的第二翅片部、相对于上述第二翅片部向逆时针方向弯折的第三翅片部以及相对于上述第三翅片部向上述顺时针方向弯折的第四翅片部。
作为一实施例，当形成在第一翅片部和第二翅片部之间的第一弯折部的第一高度为HH且形成在上述第二翅片部和上述第三翅片部之间的第二弯折部的第二高度为HA时，上述第一高度与上述第二高度之比满足2.0≤HH/HA≤3.0。
作为一实施例，第一直径为4.0mm至6.5mm。
作为一实施例，在俯视时，第一翅片套管和上述第二翅片套管以及上述波纹部和上述百叶窗部排列成Z字形。
作为另一实施例，热交换器具有：管，其包括第一管和第二管，上述第一管与流入的空气第一次接触，上述第二管与通过了上述第一管后的上述空气第二次接触；第一翅片，其具有第一翅片套管和第一翅片主体，其中，至少一个上述第一翅片套管外插在上述第一管上，从而与上述第一管相结合，上述第一翅片主体与上述第一翅片套管相连接，并且在上述第一翅片主体上形成有至少弯折两次的第一波纹部；第二翅片，其具有第二翅片套管和第二翅片主体，其中，至少一个上述第二翅片套管外插在上述第二管上，从而与上述第二管相结合，上述第二翅片主体与上述第二翅片套管相连接，并且在上述第二翅片主体上形成有至少弯折两次的第二波纹部。
根据本发明的热交换器，则冷媒通过的至少两个管的直径彼此不同，不同种类的翅片以及相同种类的翅片与直径彼此不同的管结合，由此获得能够减少霜的附着且进一步提高传热性能的效果。
附图说明
图1是示出了本发明一实施例的热交换器的截面图。
图2是沿着图1的I-I线剖切的截面图。
图3是对图1所示的热交换器和现有的热交换器的制冷性能系数(Coefficient Of Performance，COP)进行比较的图表。
图4是示出了本发明另一实施例的热交换器的截面图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的实施例进行详细的说明。在此过程中，为了清楚地说明以及便于说明，附图中示出的结构要素的大小和形状等有可能会被夸张图示。而且，就考虑到本发明的结构以及作用而特别定义的技术术语而言，有可能会根据使用者、应用者的意图或惯例而改变。对于这样的技术术语的定义，应当以本说明书整体内容为基础做出。
图1是示出了本发明一实施例的热交换器的截面图，图2是沿着图1的I-I线剖切的截面图。
参照图1以及图2，热交换器600具有管(tube)100、第一翅片(first fin)200、第二翅片(second fin)300。
管100包括第一管110和第二管120。
第一管110可以具有导管(pipe)形状。第一管110配置在第二管120的前侧，从而与流入的空气第一次接触。可以向第一管110提供液态的冷媒。第一管110具有第一直径D1，第一直径D1例如可以为约4.0mm至约6.5mm。
第二管120可以具有导管形状。第二管120相对于第一管110配置在第一管110的后侧，从而与通过第一管110的上述空气第二次接触。可以向第二管120提供气态的冷媒。第二管120可以具有比第一管110的第一直径D1大的第二直径D2。
第一管110和第二管120相连接，第一管110的液态冷媒被气化后提供到第二管120。
在一实施例中，使第一管110的第一直径D1比第二管120的第二直径D2小，从而大幅度地减少通过第一以及第二管110、120时的空气的压力损失。
而且，通过将第一管110的第一直径D1形成为比第二管120的第二直径D2小，能够进一步减少冷媒量，并且通过减小第一管110的直径，能够进一步减少第一管110的材料费用。
第一翅片200具有波纹型翅片(corrugete type fin)。
第一翅片200具有第一翅片主体201。在本实施例中，第一翅片主体201例如具有薄的长方形金属板形状。第一翅片主体201具有第一宽度L1。
第一翅片主体201具有第一翅片套管(collar)210、第一薄板(sheet)220、第一倾斜部230以及波纹部(corrugate portion)280。
第一翅片套管210通过冲缘(burring)工序等被加工成从第一翅片主体201的背面向与上述背面相对的上表面突出，并使第一翅片套管210具有通过冲缘工序等形成的中空部。第一管110通过第一翅片套管210的中空部与之相结合。
在本实施例中，虽然图示并说明了三个第一翅片套管210，但是在第一翅片主体201上可以形成至少三个第一翅片套管210。
第一薄板220以环(doughnut)状形成在第一翅片套管210的下端。
第一倾斜部230与第一薄板220以及将在后面叙述的波纹部280相连接，第一倾斜部230与第一薄板220成钝角。第一倾斜部230以及第一薄板220使流入到第一翅片套管210周围的上述空气在通过第一翅片套管210的过程中不被第一翅片套管210分散而流入到后述的第二翅片300，从而进一步提高第一翅片200和第二翅片300的传热性能。
波纹部280具有多个翅片部，各个翅片部具有交替地向顺时针方向和逆时针方向弯折的形状。
在一实施例中，多个翅片部包括第一翅片部240、第二翅片部250、第三翅片部260以及第四翅片部270。第一至第四翅片部240、250、260、270分别弯折成在与第一翅片主体201的长度方向平行的方向上延伸。在本实施例中，第一至第四翅片部240、250、260、270可以具有彼此相同的宽度。
第二翅片部250相对于第一翅片部240向顺时针方向弯折，由此在第一以及第二翅片部240、250之间形成第一弯折部245。
第三翅片部260相对于第二翅片部250向逆时针方向弯折，由此在第二以及第三翅片部250、260之间形成第二弯折部255。
第四翅片部270相对于第三翅片部260向顺时针方向弯折，由此在第三以及第四翅片部260、270之间形成第三弯折部265。
相对于图2所示的基准面202，第一弯折部245和第三弯折部265具有第一高度HH；相对于基准面202，第二弯折部255具有第二高度HA。
在本实施例中，为了提高传热性能，可以将第一高度HH与第二高度HA之比设为约2.0至约3.0。即，可以将第一高度HH与第二高度HA之比定义为2.0≤HH/HA≤3.0。
在本实施例中，第一翅片200的波纹部280以及第一倾斜部230可以断续地配置在与第一翅片套管210的周边相对应的第一翅片主体201上。
再次参照图1，第二翅片300具有百叶窗式翅片(louver type fin)。
第二翅片300具有第二翅片主体301，第二翅片主体301具有第二翅片套管310和百叶窗部(louver portion)320。
第二翅片主体301具有薄的长方形金属板形状，而且沿着第二翅片主体301的长度方向形成有多个第二翅片套管310。第二翅片套管310通过冲缘(burring)工序等被加工成从第二翅片主体301的背面向与上述背面相对的上表面突出，第二翅片套管310具有通过冲缘工序等形成的中空部。具有比第一管110的第一直径D1大的第二直径D2的第二管120通过第二翅片套管310的中空部与之相结合。
在本实施例中，虽然图示并说明了三个第二翅片套管310，但是在第二翅片主体301上可以形成至少三个第二翅片套管310。
百叶窗部320配置在多个第二翅片套管310之间，而且，百叶窗部320具有如下形状：沿着与第二翅片主体301的长度方向平行的方向形成多个切开部，并将切开部相对第二翅片主体301倾斜弯折。
在本实施例中，将用于构成管100的第一及第二管110、120配置成Z字形(zigzag)，所以分别与第一及第二管110、120结合的第一翅片200的波纹部280和第二翅片300的百叶窗部320也被配置成Z字形。
图3是对图1所示的热交换器和现有的热交换器的制冷性能系数(Coefficient Of Performance，COP)进行比较的图表。
在图3的比较例中，第一管和第二管具有相同的直径，并且第一管和第二管分别与百叶窗式翅片结合；与比较例相比，在本发明的一实施例中，第一管具有约5Φ的直径，第二管具有比第一管的直径大的约7Φ的直径，并且第一管与波纹型翅片相结合，第二管与百叶窗式翅片相结合。
参照图3的实验结果，在比较例中，制冷以及制热时的上述COP分别为100％，而在本发明的一实施例中，制冷时的上述COP为99％，制热时的上述COP为104％。
通过对比较例和本发明一实施例的比较可知，在制冷时，比较例的上述COP和本发明的一实施例的上述COP彼此近似，但是在制热时，本发明的一实施例的上述COP比比较例的上述COP高。
图4是示出了本发明的另一实施例的热交换器的截面图。
参照图2以及图4，热交换器600具有管100、第一翅片200以及第二翅片400。
管100包括第一管110和第二管120。
第一管110可以具有导管(pipe)形状。第一管110配置在第二管120的前侧，从而与流入的空气第一次接触。可以向第一管110提供液态的冷媒。第一管110具有第一直径D1，第一直径D1例如可以为约4.0mm至约6.5mm。
第二管120可以具有导管形状。第二管120配置在第一管110的后侧，从而与通过第一管110的上述空气第二次接触。可以向第二管120提供气态的冷媒。第二管120可以具有比第一管110的第一直径D1大的第二直径D2。
第一管110和第二管120相连接，第一管110的液态冷媒被气化后提供到第二管120。
通过使第一管110的第一直径D1比第二管120的第二直径D2小，可以大幅度地减少通过第一以及第二管110、120时的空气的压力损失。
而且，通过使第一管110的第一直径D1比第二管120的第二直径D2小，能够进一步减少冷媒量，并且通过减小第一管110的直径，能够进一步减少第一管110的材料费用。
第一翅片200具有波纹型翅片(corrugete type fin)。
第一翅片200具有第一翅片主体201。在本实施例中，第一翅片主体201具有薄的长方形金属板形状。第一翅片主体201具有第一宽度L1。
第一翅片主体201具有第一翅片套管210、第一薄板220、第一倾斜部230以及第一波纹部(first corrugate portion)280。
第一翅片套管210通过冲缘(burring)工序等被加工成从第一翅片主体201的背面向与上述背面相对的上表面突出，第一翅片套管210具有通过冲缘工序等形成的中空部。第一管110通过第一翅片套管210的中空部与之相结合。
虽然图示并说明了三个第一翅片套管210，但是在第一翅片主体201上可以形成至少三个第一翅片套管210。
第一薄板220以环(doughnut)状形成在第一翅片套管210的下端。第一倾斜部230与第一薄板220以及后述的第一波纹部280相连接，并且第一倾斜部230与第一薄板220成钝角。
第一倾斜部230以及第一薄板220使流入第一翅片套管210周围的上述空气在通过第一翅片套管210的过程中不被第一翅片套管210分散而流入后述的第二翅片300，从而进一步提高第一翅片200的传热性能。
第一波纹部280具有多个翅片部，各个翅片部具有交替地向顺时针方向和逆时针方向弯折的形状。
多个翅片部包括第一翅片部240、第二翅片部250、第三翅片部260以及第四翅片部270。第一至第四翅片部240、250、260、270分别弯折成在与第一翅片主体201的长度方向平行的方向上延伸。
第一至第四翅片部240、250、260、270可以形成为彼此相同的宽度。
第二翅片部250相对于第一翅片部240向顺时针方向弯折，由此在第一以及第二翅片部240、250之间形成第一弯折部245。
第三翅片部260相对于第二翅片部250向逆时针方向弯折，由此在第二以及第三翅片部250、260之间形成第二弯折部255。
第四翅片部270相对于第三翅片部260向顺时针方向弯折，由此在第三以及第四翅片部260、270之间形成第三弯折部265。
相对于基准面，第一弯折部245和第三弯折部265具有第一高度HH，相对于基准面，第二弯折部255具有第二高度HA。
这样，为了提高传热性能，可以将第一高度HH与第二高度HA之比设为约2.0至约3.0。即，可以将第一高度HH与第二高度HA之比定义为2.0≤HH/HA≤3.0。
第一翅片200的第一波纹部280以及第一倾斜部230可以断续地配置在与第一翅片套管210的周边相对应的第一翅片主体201上。
再次参照图4，第二翅片400具有与第一翅片200类似的波纹型翅片。
第二翅片400具有第二翅片主体401。在本实施例中，第二翅片主体401具有薄的长方形金属板形状。第二翅片主体401的宽度为第二宽度L3。在本实施例中，第二翅片主体401的第二宽度L3比第一宽度L1宽。
在第一翅片200和第二翅片400分别使用波纹型翅片的情况下，可能会导致传热系数减小，所以为了防止传热系数的减小，优选地使第二翅片主体401的第二宽度L3比第一翅片主体201的第一宽度L1宽。
第二翅片主体401具有第二翅片套管410、第二薄板420、第二倾斜部430以及第二波纹部(second corrugate portion)480。
第二波纹部480的第二翅片套管410通过冲缘(burring)工序等被加工成从第二翅片主体401的背面向与上述背面相对的上表面突出，第二翅片套管410具有通过冲缘工序等形成的中空部。第二管120通过第二翅片套管410的中空部与之相结合。
虽然在图4中图示了两个第二翅片套管410，但是在第二翅片主体401上可以形成至少三个第二翅片套管410。
第二薄板420以环(doughnut)状形成在第二翅片套管410的下端。
第二倾斜部430与第二薄板420以及后述的第二波纹部480相连接，第二倾斜部430与第二薄板420成钝角。
第二倾斜部430以及第二薄板420使流入第二翅片套管410周围的上述空气在通过第二翅片套管410的过程中不被第二翅片套管410分散，从而进一步提高第二翅片400的传热性能。
与第一波纹部280类似地，第二波纹部480也具有多个翅片部，第二波纹部480的各个翅片部具有交替地向顺时针方向和逆时针方向弯折的形状。
第二波纹部480的多个翅片部包括第一翅片部440、第二翅片部450、第三翅片部460以及第四翅片部470。第一至第四翅片部440、450、460、470分别弯折成在与第二翅片主体401的长度方向平行的方向延伸。
第一至第四翅片部440、450、460、470具有彼此相同的宽度。
第二翅片部450相对于第一翅片部440向顺时针方向弯折，由此在第一以及第二翅片部440、450之间形成第一弯折部445。
第三翅片部460相对于第二翅片部450向逆时针方向弯折，由此在第二以及第三翅片部450、460之间形成第二弯折部455。
第四翅片部470相对于第三翅片部460向顺时针方向弯折，由此在第三以及第四翅片部460、470之间形成第三弯折部465。
第一波纹部280断续地配置在第一翅片套管210周边，而第二波纹部480可以连续地形成在第二翅片套管410的周边。
在具有彼此不同的直径的第一以及第二管110、120中，使第一管110和具有第一宽度的第一翅片主体201结合，而使第二管120和具有比第一宽度宽的第二宽度的第二翅片主体401结合，这样不仅能够防止霜的附着，而且能够进一步提高传热性能。
根据以上的详细说明，将冷媒通过的至少两个管的直径设为彼此不同，并且将不同种类的翅片和相同种类的翅片与直径彼此不同的管结合，从而得到能够减少霜的附着且进一步提高传热性能的效果。
以上说明了本发明的实施例，但是这些只不过是举例说明的内容，而各种变形以及等同范围内的实施例对于本领域技术人员来说是显而易见的。而且，本发明实际保护的范围通过权利要求书得以限定。

Claims (15)

1.一种热交换器，其特征在于，具有：
管，其包括第一管和第二管，上述第一管与流入的空气第一次接触，上述第二管与通过了上述第一管后的上述空气第二次接触；
第一翅片，其具有第一翅片套管和第一翅片主体，其中，至少一个上述第一翅片套管外插在上述第一管上，从而与上述第一管相结合，上述第一翅片主体与上述第一翅片套管相连接，并且具有交替弯折的波纹部；
第二翅片，其具有第二翅片套管和第二翅片主体，其中，至少一个上述第二翅片套管外插在上述第二管上，从而与上述第二管相结合，上述第二翅片主体与上述第二翅片套管相连接，并且具有切开其一部分后弯折得到的百叶窗部。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，上述第一管具有第一直径，上述第二管具有比上述第一直径大的第二直径。
3.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，上述第一翅片主体的宽度为第一宽度，上述第二翅片主体的宽度为比上述第一宽度宽的第二宽度。
4.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，上述波纹部具有第一翅片部、相对于上述第一翅片部向顺时针方向弯折的第二翅片部、相对于上述第二翅片部向逆时针方向弯折的第三翅片部以及相对于上述第三翅片部向上述顺时针方向弯折的第四翅片部。
5.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，当形成在上述第一翅片部和上述第二翅片部之间的第一弯折部的第一高度为HH且形成在上述第二翅片部和上述第三翅片部之间的第二弯折部的第二高度为HA时，上述第一高度与上述第二高度之比满足2.0≤HH/HA≤3.0。
6.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，上述第一直径为4.0mm至6.5mm。
7.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，在俯视时，上述第一翅片套管和上述第二翅片套管以及上述波纹部和上述百叶窗部排列成Z字形。
8.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，上述波纹部以上述第一翅片套管为基准断续地形成在上述第一翅片主体上。
9.一种热交换器，其特征在于，具有：
管，其包括第一管和第二管，上述第一管与流入的空气第一次接触，上述第二管与通过了上述第一管后的上述空气第二次接触；
第一翅片，其具有第一翅片套管和第一翅片主体，其中，至少一个上述第一翅片套管外插在上述第一管上，从而与上述第一管相结合，上述第一翅片主体与上述第一翅片套管相连接，并且在上述第一翅片主体上形成有至少弯折两次的第一波纹部；
第二翅片，其具有第二翅片套管和第二翅片主体，其中，至少一个上述第二翅片套管外插在上述第二管上，从而与上述第二管相结合，上述第二翅片主体与上述第二翅片套管相连接，并且在上述第二翅片主体上形成有至少弯折两次的第二波纹部。
10.根据权利要求9所述的热交换器，其特征在于，上述第一管具有第一直径，上述第二管具有比上述第一直径大的第二直径。
11.根据权利要求9所述的热交换器，其特征在于，上述第一翅片主体的宽度为第一宽度，上述第二翅片主体的宽度为比上述第一宽度宽的第二宽度。
12.根据权利要求9所述的热交换器，其特征在于，上述第一波纹部具有第一翅片部、相对于上述第一翅片部向顺时针方向弯折的第二翅片部、相对于上述第二翅片部向逆时针方向弯折的第三翅片部以及相对于上述第三翅片部向上述顺时针方向弯折的第四翅片部。
13.根据权利要求12所述的热交换器，其特征在于，当形成在上述第一翅片部和上述第二翅片部之间的第一弯折部的第一高度为HH且形成在上述第二翅片部和上述第三翅片部之间的第二弯折部的第二高度为HA时，上述第一高度与上述第二高度之比满足2.0≤HH/HA≤3.0。
14.根据权利要求10所述的热交换器，其特征在于，上述第一直径为4.0mm至6.5mm。
15.根据权利要求9所述的热交换器，其特征在于，上述第一波纹部以上述第一翅片套管为基准断续地形成在上述第一翅片主体上，上述第二波纹部连续地形成在上述第二翅片主体上。
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