CN103502765A - 热交换器 - Google Patents

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CN103502765A CN201280021250.2A CN201280021250A CN103502765A CN 103502765 A CN103502765 A CN 103502765A CN 201280021250 A CN201280021250 A CN 201280021250A CN 103502765 A CN103502765 A CN 103502765A
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Abstract

本发明提供一种即使附着了霜仍能继续进行制冷剂与空气之间的热交换的热交换器。本发明公开的热交换器(1)是在制冷剂与空气之间进行热交换的热交换器(1)，其具备：沿着制冷剂流动的内流方向延伸的多个传热管(3)；波形构件(4)，其具有包括翅片(5)和折回部(6)的波形状，翅片(5)以相对大的第一间距(P1)和相对小的第二间距(P2)的至少这两种间距沿着内流方向排列，折回部(6)沿着内流方向交替地与相邻的传热管(3)接合。

Description

热交换器
技术领域
本发明涉及在制冷剂与空气之间进行热交换的热交换器。
背景技术
目前，在空气调节装置等中，使用在制冷剂与空气之间进行热交换的热交换器。例如，在专利文献1中公开了在供制冷剂于内部流动的扁平管之间配置有波形构件的热交换器。波形构件具有沿着扁平管的延伸方向排列的平面部及将平面部彼此连结的顶部，从而划分出供空气流动的流路。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2004—317002号公报
【发明概要】
【发明要解决的课题】
在专利文献1的热交换器中，平面部以均等的间距排列。因此，在该热交换器被用作空气调节装置的室外热交换器，进行供暖运转时附着了霜的情况下，全部的平面部之间的空气流路同时被闭塞，可能无法继续进行制冷剂与空气之间的热交换。
发明内容
本发明鉴于上述情况而作成，其目的在于提供一种即使附着了霜也能够继续进行制冷剂与空气之间的热交换的热交换器。
为了解决所述课题，本发明的热交换器在制冷剂与空气之间进行热交换，其特征在于，具备：多个传热管，该多个传热管沿着制冷剂流动的内流方向延伸；波形构件，所述波形构件具有包括多个翅片及多个折回部的波形状，所述多个翅片以相对大的第一间距和相对小的第二间距的至少这两种间距沿着所述内流方向排列，所述多个折回部沿着所述内流方向交替地与相邻的所述传热管接合。
【发明效果】
根据上述结构，翅片以不均等的间距排列。因此，即使例如供暖运转时在室外热交换器上附着了霜而使间距小的翅片间的窄幅空气流路闭塞，间距大的翅片间的宽幅空气流路也不易被闭塞。反而是在间距小的翅片间的窄幅空气流路被闭塞时，在间距大的翅片间空气的流速上升，从而不易产生宽幅空气流路的闭塞。即，霜在空气流路中以高流速流动的空气的作用下没有充分地成长就被从空气流路除去。因而，能够继续制冷剂与空气之间的热交换。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式涉及的热交换器的主视图。
图2是图1所示的热交换器的主要部分放大后的立体图。
图3A是图1所示的热交换器的主要部分放大后的主视图。
图3B是沿着图3A的A—A线的剖视图。
图4是用于说明结霜时的作用的图。
图5是本发明的第一实施方式涉及的波形构件的立体图。
图6A是本发明的第一实施方式的变形例涉及的热交换器的主要部分放大后的主视图。
图6B是沿着图6A的B—B线的剖视图。
图7A是本发明的第二实施方式涉及的热交换器的主要部分放大后的主视图。
图7B是沿着图7A的C—C线的剖视图。
图8是本发明的第二实施方式涉及的波形构件的立体图。
图9A是用于说明结霜时的作用的图。
图9B是用于说明对溶解水的作用的图。
图10A是本发明的第二实施方式的变形例涉及的热交换器的主要部分放大后的主视图。
图10B是沿着图10A的D—D线的剖视图。
图11是第二实施方式的变形例涉及的波形构件的立体图。
图12A是第二实施方式的其它变形例涉及的热交换器的主要部分放大后的主视图。
图12B是沿着图12A的E—E线的剖视图。
图13是说明结霜时的作用及对溶解水的作用的图。
图14是第二实施方式的其它变形例涉及的波形构件的立体图。
具体实施方式
本发明的第一技术方案提供一种热交换器，其在制冷剂与空气之间进行热交换，所述热交换器具备：
多个传热管，所述多个传热管沿着制冷剂流动的内流方向延伸；
波形构件，所述波形构件具有包括多个翅片及多个折回部的波形状，所述多个翅片以相对大的第一间距和相对小的第二间距至少这两种间距沿着所述内流方向排列，所述多个折回部沿着所述内流方向交替地与相邻的所述传热管接合。
本发明的第二技术方案提供一种以第一技术方案为基础的热交换器，其中，所述多个翅片各自由沿着外流方向呈锯齿状或台阶状排列的多个平面部构成，所述外流方向与所述内流方向及所述多个传热管排列的方向正交，在所述多个平面部彼此之间形成有向所述外流方向开口的开口。根据第二技术方案，因霜的溶解而产生的水通过多个平面部之间的开口而流落，因此排水性良好。
本申请的第三技术方案提供一种以第二技术方案为基础的热交换器，其中，所述翅片以沿着内流方向平行移动而重叠的方式配置。根据第三技术方案，在相邻的翅片之间，以使多个平面部彼此在内流方向上的间隔在外流方向上的任意位置处都相同的方式使多个平面部彼此在内流方向上对置。另外，由于空气通路中的空气的流速容易固定，因此能够形成紊乱少的空气的流动。而且，容易进行波形构件的制造。
本申请的第四技术方案提供一种以第二技术方案或第三技术方案为基础的热交换器，其中，所述多个平面部的所述外流方向上的宽度相同。根据第四技术方案，由于各平面部的表面积与体积的比率都相同，因此翅片的传热效率得以最佳化。
本申请的第五技术方案提供一种以第二～第四技术方案中任一技术方案为基础的热交换器，其中，所述多个平面部由沿着所述外流方向呈锯齿状排列的第一平面部及第二平面部构成。根据第五技术方案，能够在第一平面部与第二平面部之间形成比较大的开口。另外，能够沿着外流方向形成笔直的空气流路。而且，由于翅片的上端及下端直接与传热管接触，因此与设有窗板的翅片等相比能够实现更高的翅片效率。
本申请的第六技术方案提供一种以第五技术方案为基础的热交换器，其中，在所述第一平面部与所述第二平面部之间形成的开口的所述内流方向上的尺寸为所述第二间距的1/2以下。根据第六技术方案，能够确保尽可能大的空气通路。
本申请的第七技术方案提供一种以第二～第四技术方案中任一技术方案为基础的热交换器，其中，所述多个平面部形成为朝向相对于所述外流方向及所述内流方向倾斜的方向下降的台阶。根据第七技术方案，能够促进因霜的溶解而产生的溶解水的排出。
本申请的第八技术方案提供一种以第一～第七技术方案中任一技术方案为基础的热交换器，其中，所述翅片以所述第二间距出现在所述第一间距的两侧的方式排列。根据第八技术方案，能够抑制结霜沿着内流方向扩散的情况。
本申请的第九技术方案提供一种以第一～第七技术方案中任一技术方案为基础的热交换器，其中，所述第一间距和所述第二间距交替出现。根据第九技术方案，能够抑制结霜沿着内流方向扩散的情况。
本申请的第十技术方案提供一种以第一～第七技术方案中任一技术方案为基础的热交换器，其中，在沿着所述内流方向连续排列的奇数个所述翅片中，在将从上数位于第奇数个位置的所述翅片定义为第一翅片，将从上数位于第偶数个位置的所述翅片定义为第二翅片时，所述第一翅片与在下方和所述第一翅片相邻的所述翅片之间的所述间距的总和等于所述第二翅片与在下方和所述第二翅片相邻的所述翅片之间的所述间距的总和。根据第十技术方案，相邻的传热管中的一方与波形构件的接合面积的总和等于或近似于相邻的传热管中的另一方与波形构件的接合面积的总和。因此，在相邻的各传热管中，传热管和波形构件的传热面积相同或近似。
本申请的第十一技术方案提供一种以第一～第十技术方案中任一技术方案为基础的热交换器，其中，所述第一间距为所述第二间距的1.2倍以上且3.0倍以下。根据第十一技术方案，能够抑制结霜引起的空气流路的闭塞，并同时充分地确保波形构件整体的传热面积。
本申请的第十二技术方案提供一种以第一～第十一技术方案中任一技术方案为基础的热交换器，其中，具有四个以上的所述传热管，两个相同形状的所述波形构件以沿着任意的方向平行移动而彼此重合的方式与和两个所述传热管相邻的所述传热管的两侧接合。根据第十二技术方案，在和两个传热管相邻的各热管中，与波形构件接合的接合面积的总和相等或近似。因此，各传热管和波形构件的传热面积相等或近似。
本申请的第十三技术方案提供一种以第一～第十二技术方案中任一技术方案为基础的热交换器，其中，相邻的所述传热管为彼此平行的扁平管。
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，以下的说明涉及的是本发明的一例，本发明并不局限于此。
<第一实施方式>
图1表示本发明的第一实施方式涉及的热交换器1。该热交换器1在制冷剂与空气之间进行热交换，例如用作室内空气调节器或车载空气调节器。作为制冷剂，可以利用HFC系、HC系、CO2等。
具体而言，热交换器1具备供制冷剂在内部流动的多个传热管3、与传热管3的两端连接的一对集管2。传热管3沿着特定方向延伸，且沿着与所述特定方向正交的方向排列。这里，制冷剂在传热管3中沿着所述特定方向流动。一对集管2沿着传热管3的排列方向延伸。以下，为了便于说明，将所述特定方向(本发明的内流方向)称作X方向，将传热管3的排列方向称作Y方向，将与X方向及Y方向正交的方向(本发明的外流方向)称作Z方向。
在本实施方式中，Y方向及Z方向为水平方向，X方向为铅垂方向。换言之，一对集管2沿着水平方向延伸，在这一对集管2之间配置的传热管3沿着铅垂方向延伸。但是，传热管3未必一定要沿着铅垂方向延伸，也可以沿着倾斜方向或水平方向延伸。另外，一对集管2也未必一定要沿着水平方向延伸，也可以沿着铅垂方向延伸。
如图2所示，相邻的传热管3为彼此平行的扁平管，各传热管3具有在Z方向上延展的截面形状。并且，在所有的传热管3之间都配置有波形构件4。
如图3A及图3B所示，各波形构件4具有包括沿着X方向排列的翅片5及与相邻的传热管3择一地接合的折回部6的波形状。即，折回部6沿着X方向交替地与相邻的传热管3接合。即，在翅片5之间形成有面向相邻的传热管3中的某一个并同时在Z方向上连续的空气流路41、42。在本实施方式中，如图5所示，各翅片5具有在Z方向上连续的笔直形状。换言之，各翅片5具有在Y方向及Z方向上扩展的平坦的平面形状。
另外，翅片5沿着X方向以相对大的第一间距P1和相对小的第二间距P2的至少这两种间距排列。如图3A及图3B所示，在本实施方式中，各翅片5以第二间距P2出现在第一间距P1的两侧的方式排列。需要说明的是，“间距”是指相邻的翅片5的中心间距离，在本实施方式中，翅片5的中心是指平面形状的翅片5的厚度方向(X方向)的中心线。
上述的第一间距P1和第二间距P2根据将相邻的翅片5连结的折回部6的X方向上的大小来规定。在本实施方式中，如图3A所示，与一方(在图3A中为左侧或中央)的传热管3接合的折回部6比与另一方(在图3A中为中央或右侧)的传热管3接合的折回部6在X方向上扩大。因此，第一间距P1和第二间距P2交替地出现。换言之，面向一方的传热管3的空气流路42成为窄幅，面向另一方的传热管3的空气流路41成为宽幅。
在本实施方式的热交换器1中，翅片5以不均等的间距排列。因此，如图4所示，即使例如供暖运转时在室外热交换器上附着了霜而导致窄幅空气流路42闭塞，宽幅空气流路41也难以被闭塞。反而是在窄幅空气流路42被闭塞时，在宽幅空气流路41中空气的流速加快，从而不易产生闭塞。因而，能够继续进行制冷剂与空气之间的热交换。
优选第一间距P1为第二间距P2的1.2倍以上且3.0倍以下。当P1/P2为1.2以上时，能够充分地减少宽幅空气流路41因霜闭塞的可能性。另外，当P1/P2为3.0以下时，能够充分地确保波形构件4整体的传热面积。从这些观点出发，优选1.5≤P1/P2≤1.8。
如图1所示，热交换器1具有四个以上的传热管3(在图1中为七个)。如图2或图3A所示，两个相同形状的波形构件4以沿着Y方向平行移动而彼此重合的方式与和两个传热管3相邻的传热管3(图2或图3A的中央的传热管3)的两侧接合。因此，在和两个传热管3相邻的各传热管3(在图1中为五个)中，与波形构件4接合的接合面积的总和相同或近似。由此，在和两个传热管3相邻的各传热管3中，传热管3和波形构件4的传热面积相同或近似。因此，在各传热管3中流动的制冷剂能够被空气均匀地加热。
需要说明的是，两个相同形状的波形构件4只要以通过沿着任意的方向平行移动而彼此重合的方式与和两个传热管3相邻的传热管3的两侧接合即可。例如，两个相同形状的波形构件4可以以通过沿着X方向及Y方向平行移动而彼此重合的方式与和两个传热管3相邻的传热管3的两侧接合。另外，两个相同形状的波形构件4还可以以通过沿着Y方向及Z方向平行移动而彼此重合的方式与和两个传热管3相邻的传热管3的两侧接合。进而，两个相同形状的波形构件4还可以以通过沿着X方向、Y方向及Z方向平行移动而彼此重合的方式与和两个传热管3相邻的传热管3的两侧接合。在这些结构中，在和两个传热管3相邻的各传热管3中，传热管3和波形构件4的传热面积相同或近似。因此，在各传热管3中流动的制冷剂能够被空气均匀地加热。
(变形例)
第一实施方式的热交换器1可以基于各种各样的观点而变更。例如，可以在各翅片5上沿着Z方向排列设置相对于该翅片5倾斜的窗板(louvers)。
翅片5也可以不以第二间距P2出现在第一间距P1的两侧的方式排列。为了抑制结霜时的空气流路的闭塞，翅片5只要以出现至少一个第一间距P1的方式排列即可。
另外，第一间距P1和第二间距P2也不一定非要交替地出现，也可以在第一间距的单侧或两侧连续出现多个第二间距。例如，翅片5可以如图6A及图6B所示那样排列。在X方向上连续排列的奇数个翅片5(在图6B中为七个)中，将从位于上数第奇数个位置的翅片5定义为第一翅片，将从上数位于第偶数个位置的翅片5定义为第二翅片。在这种情况下，如图6B所示，在该奇数个翅片5中，第一翅片与在下方和第一翅片相邻的翅片之间的间距的总和等于第二翅片与在下方和第二翅片相邻的翅片之间的间距的总和。在图6B中，这些间距的总和均为2×P2+P1。根据该结构，在与该奇数个翅片5对应的位置处，相邻的传热管3中的一方与波形构件4的接合面积的总和等于或近似于相邻的传热管3中的另一方与波形构件4的接合面积的总和。由此，各传热管3与波形构件4的传热面积相同或近似。因此，在各传热管3中流动的制冷剂能够被空气均匀地加热。在这种情况下，优选在波形构件4整体中以满足上述的关系的方式形成翅片5。然而，也可以在波形构件4的一部分以满足上述的关系的方式形成翅片5。
翅片5不一定非要以两种间距排列，也可以以三种以上的间距排列。例如在翅片5以三种间距排列的情况下，可以将最小的间距看作本实施方式的第二间距，将中间的间距或最大的间距看作本实施方式的第一间距，另外，也可以将中间的间距看作本实施方式的第二间距，将最大的间距看作本实施方式的第一间距。
另外，翅片5的间距不均等的波形构件4不一定非要配置在所有的传热管3之间，只要配置在至少一对相邻的传热管3之间即可。例如，可以在通过热交换器的空气的风速最快的部分(例如中央)的两根传热管3之间配置翅片5的间距均等的波形构件，在剩余的传热管3之间配置翅片5的间距不均等的波形构件4。
<第二实施方式>
接着，对本发明的第二实施方式进行说明。第二实施方式在无特别说明的情况下可以与第一实施方式同样地构成。对与第一实施方式相同或对应的结构要素标注同一符号，而省略其说明。
如图7A及图7B所示，各翅片5由沿着Z方向呈锯齿状排列的多个平面部构成。换言之，多个平面部以在彼此之间形成向Z方向开口的开口的方式沿着Z方向排列。具体而言，各翅片5在X方向上具有起伏，由沿着Z方向呈锯齿状排列的第一平面部51及第二平面部52构成。第一平面部51及第二平面部52与X方向正交，且在第一平面部51与第二平面部52之间形成向Z方向开口的开口53。并且，翅片5以沿着X方向平行移动的方式配置。因此，以在Z方向上的任何位置处相邻的翅片5彼此之间的间隔都相同的方式使第一平面部51彼此及第二平面部52彼此在X方向上对置。需要说明的是，优选第一平面部51及第二平面部52的Z方向上的宽度相同。
如图7A及图7B所示，各翅片5以第一间距P1和第二间距P2这两种间距沿着X方向排列。在本实施方式中，翅片5的中心是指位于第一平面部51与第二平面部52之间的、翅片5的起伏的基准线。
上述结构的波形构件4可以通过在平坦的金属底板(例如铝制)上切入用于形成第一平面部51及第二平面部52的切口，之后对金属底板进行冲压成形或者使金属底板通过一对转印轮之间来制造。在通过这样的方法制造而成的波形构件4中，翅片5的第一平面部51及第二平面部52的厚度与折回部6的厚度大致相等。
在本实施方式中，翅片5也以不均等的间距排列。因此，即使例如在供暖运转时的室外运转时在室外热交换器上附着了霜而导致窄幅空气流路42闭塞，宽幅空气流路41也不易被闭塞。反而在窄幅空气流路42被闭塞时，在宽幅空气流路41中空气的流速加快，从而不易产生闭塞。因而，能够继续进行制冷剂与空气之间的热交换。
并且，在本实施方式中，各翅片5由第一平面部51和第二平面部52构成，且在第一平面部51与第二平面部52之间形成有开口53。因此，如图9A所示，即使窄幅空气流路42的入口侧被霜闭塞，也能够在其下游侧通过开口53向窄幅空气流路42内导入空气。其结果是，能够抑制供暖能力的降低。而且，在使附着的霜溶化的除霜时，如图9B所示，因霜的溶解而产生的溶解水通过开口53而流落，因此排水性也良好。另外，第一平面部51及第二平面部52沿着Z方向呈锯齿状排列，由此能够通过开口53而在Z方向上产生笔直的空气流动。因此，通过笔直的空气流动，能够将因霜的溶解而产生的溶解水沿着Z方向压出。
另外，从尽可能大地确保窄幅空气流路42的观点出发，优选在第一平面部51与第二平面部52之间形成的开口53的X方向上的尺寸L(参照图7B)为第二间距P2的1/2以下。另外，优选尺寸L为第一平面部51的厚度以上或者第二平面部52的厚度以上。例如，可以使开口53的X方向上的尺寸L等于由规定第二间距P2的折回部6连结的翅片5的第一平面部51和第二平面部52之间的最小距离。
(变形例)
第二实施方式的热交换器1可以基于各种各样的观点而变更。例如，可以基于在第一实施方式中作为变形例来说明的观点而变更。
在各翅片中，多个平面部可以沿着Z方向呈两级以上的台阶状地排列。例如，如图10A、图10B及图11所示，各翅片5可以由上平面部55、中间平面部56及下平面部57这三个平面部构成。上平面部55形成最上级。下平面部57形成最下级。中间平面部56形成在上平面部55与下平面部57的中间的位置。在上平面部55与中间平面部56之间及中间平面部56与下平面部57之间形成有向Z方向开口的开口58。上平面部55、中间平面部56及下平面部57以在X方向上升的部分和下降的部分交替地出现的方式沿着Z方向配置。然而，不一定非要按照这样的顺序配置。
在本变形例中，翅片5的中心为上平面部53与下平面部55的中间的位置，和中间平面部54的厚度方向的中心线一致。在本变形例中，如图10B所示，各翅片5以不均等的间距(第一间距P1及第二间距P2)沿着X方向排列。另外，在上平面部53、中间平面部54及下平面部55之间形成有开口58。因此，根据本变形例，能够起到与本实施方式同样的效果。
另外，如图12A、图12B及图14所示，各翅片5的多个平面部也可以形成为朝向相对于Z方向及X方向倾斜的方向下降的台阶。在各翅片5中，如图12B所示，多个平面部51A～51F(在图示中为六个)配置成从空气通路41、42的入口侧朝向出口侧下降的台阶状。在多个平面部51A～51F之间形成有向Z方向开口的开口53A。
在本变形例中，翅片5的中心为位于在空气通路41、42的入口侧配置的平面部51A与在空气通路41、42的出口侧配置的平面部51F的中间的基准线。如图12B所示，各翅片5以不均等的间距(第一间距P1及第二间距P2)沿着X方向排列。另外，在多个平面部51A～51F之间形成有开口53A。因此，根据本变形例，能够起到与本实施方式同样的效果。而且，除霜时因霜的溶解而产生的水如图13所示那样被进入到空气通路41、42中的空气压出，依次沿着多个平面部51A～51F下降而被引导至空气通路41、42的出口。因此，根据本变形例，能够促进因霜的溶解而产生的水的排出。

Claims (13)

1.一种热交换器，其在制冷剂与空气之间进行热交换，其中，
所述热交换器具备：
多个传热管，所述多个传热管沿着制冷剂流动的内流方向延伸；
波形构件，所述波形构件具有包括多个翅片及多个折回部的波形状，所述多个翅片以相对大的第一间距和相对小的第二间距的至少这两种间距沿着所述内流方向排列，所述多个折回部沿着所述内流方向交替地与相邻的所述传热管接合。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其中，
所述多个翅片各自由沿着外流方向呈锯齿状或台阶状排列的多个平面部构成，所述外流方向与所述内流方向及所述多个传热管排列的方向正交，
在所述多个平面部彼此之间形成有向所述外流方向开口的开口。
3.根据权利要求2所述的热交换器，其中，
所述翅片以沿着内流方向平行移动的方式配置。
4.根据权利要求2所述的热交换器，其中，
所述多个平面部的所述外流方向上的宽度相同。
5.根据权利要求2所述的热交换器，其中，
所述多个平面部由沿着所述外流方向呈锯齿状排列的第一平面部及第二平面部构成。
6.根据权利要求5所述的热交换器，其中，
在所述第一平面部与所述第二平面部之间形成的开口的所述内流方向上的尺寸为所述第二间距的1/2以下。
7.根据权利要求2所述的热交换器，其中，
所述多个平面部形成为朝向相对于所述外流方向及所述内流方向倾斜的方向下降的台阶。
8.根据权利要求1所述的热交换器，其中，
所述翅片以所述第二间距出现在所述第一间距的两侧的方式排列。
9.根据权利要求1所述的热交换器，其中，
所述第一间距和所述第二间距交替出现。
10.根据权利要求1所述的热交换器，其中，
在沿着所述内流方向连续排列的奇数个所述翅片中，在将从上数位于第奇数个位置的所述翅片定义为第一翅片，将从上数位于第偶数个位置的所述翅片定义为第二翅片时，所述第一翅片与在下方和所述第一翅片相邻的所述翅片之间的所述间距的总和等于所述第二翅片与在下方和所述第二翅片相邻的所述翅片之间的所述间距的总和。
11.根据权利要求1所述的热交换器，其中，
所述第一间距为所述第二间距的1.2倍以上且3.0倍以下。
12.根据权利要求1所述的热交换器，其中，
具有四个以上的所述传热管，
两个相同形状的所述波形构件以沿着任意的方向平行移动而彼此重合的方式与和两个所述传热管相邻的所述传热管的两侧接合。
13.根据权利要求1所述的热交换器，其中，
相邻的所述多个传热管为相互平行的扁平管。
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