CN103782123B - 并流式热交换器和安装有该热交换器的空气调节机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种侧流型并流式热交换器的结构，其提高了散热片的热交换效率，并且当将热交换器用作蒸发器时可以减少由结霜导致的不良影响。所述并流式热交换器(1)包括：两根垂直总管(2，3)；将所述总管连接在一起的多根水平扁平管(4)；以及安装在所述扁平管的扁平面上的多个散热片(6)。所述散热片的迎风端(6U)是朝向迎风侧伸出所述扁平管的迎风端(4U)之外的伸出部(6a)。所述散热片的表面在与所述扁平管的迎风端对齐的部分处及其附近是空白部，以及在除了所述空白部之外的部分上形成在与通过所述散热片的表面的气流交叉的方向上的多条狭缝(10)。所述各狭缝具有面向所述气流的前缘部(10a)。

Description

并流式热交换器和安装有该热交换器的空气调节机
技术领域
本发明涉及一种侧流型并流式热交换器和安装有该热交换器的空气调节机。
背景技术
具有以下构造的并流式热交换器广泛应用于汽车空气调节机或建筑物空气调节机的室外单元中：其中在多根总管之间设置多根扁平管，在扁平管内部的多条制冷剂通路与总管的内部连通，并且在扁平管之间设置有诸如波纹状散热片等散热片。
专利文献1描述了一种侧流型并流式热交换器，其包括两根垂直总管和将两根总管连接在一起的多根水平扁平管。这种热交换器在扁平管之间设置有波纹状散热片。波纹状散热片的端部伸出扁平管的端部之外，并且在波纹状散热片的表面上设置有提高与环境空气的热传导效率的锯齿状突起(散热百叶窗)。该锯齿状突起在波纹状散热片的迎风侧部分和背风侧部分上形成。该迎风侧部分和背风侧部分位于波纹状散热片的中央扁平部分的侧面。该中央扁平部分是形成波纹状散热片的不可避免的副产品。在迎风侧部分上的锯齿状突起和在背风侧部分上的锯齿状突起在朝着气流倾斜的方向上彼此相对。
专利文献2也描述了一种侧流型并流式热交换器。这种热交换器的散热片设置有增大热传导面积的切口。
专利文献3中描述的并流式热交换器不是侧流型的，而是顺流型的，并且扁平管是垂直设置的。波纹状散热片在从距离波纹状散热片的上游端沿气流方向一定长度的部分上设置有一对散热百叶窗。这对散热百叶窗由迎风侧散热百叶窗和背风侧散热百叶窗构成，并且各个散热百叶窗的倾斜方向彼此相对。波纹状散热片的迎风端在迎风侧伸出扁平管的迎风端之外。
文献列表
专利文献
专利文献1：JP-A-2008-101847
专利文献2：JP-A-2010-25481
专利文献3：JP-A-1994-147785
发明内容
技术问题
象专利文献1的情况那样，当散热片设置有伸出扁平管的迎风端之外的伸出部并且邻近扁平管的迎风端在散热片表面上也设置有狭缝时，霜可能聚集在狭缝中，并且霜可能使散热片变形而在其中产生裂缝。如果裂缝到达狭缝，那么伸出部就会断裂。
本发明的目的是提供一种能够提高散热片的热交换效率并且当将热交换器用作蒸发器时减少由结霜导致的不良影响的侧流型并流式热交换器的结构。
解决技术问题的技术方案
根据本发明的并流式热交换器包括：两根垂直总管，将所述总管连接在一起的多根水平扁平管，以及安装在所述扁平管的扁平面上的多个散热片，其中所述散热片的迎风端朝向迎风侧伸出所述扁平管的迎风端之外，所述散热片的表面在与所述扁平管的迎风端对齐的部分处及其附近设置有空白部，所述散热片的除了所述空白部之外的部分设置有在与通过所述散热片的表面的气流交叉的方向上的多条狭缝，以及所述各狭缝包括面向所述气流的前缘部。
在具有上述结构的并流式热交换器中，优选的是，在所述多个散热片中除了在所述空白部的背风的部分上设置有所述狭缝的散热片之外的散热片，在所述空白部的迎风的部分上设置有所述狭缝。
在具有上述结构的并流式热交换器中，优选的是，所述散热片是波纹状散热片，并且在制成所述散热片的带状片材的中心线两侧设置有所述狭缝。
根据本发明的空气调节机具有在室内单元或室外单元中安装有上述并流式热交换器的结构。
发明的有益效果
根据本发明，由于散热片的迎风端是朝向迎风侧伸出扁平管的迎风端之外的伸出部，并且散热片的表面在与扁平管的迎风端对齐的部分处及其附近设置有空白部，以及散热片的除了空白部之外的部分设置有多条狭缝，所以基本上不会发生在空白部上的霜的聚集。没有狭缝，空白部强度很高。这种构造降低了散热片被积聚到空白部上的霜变形而产生到达狭缝以使伸出部断裂的裂缝的风险。
附图说明
图1是侧流型并流式热交换器的示意图。
图2是示出扁平管和散热片的组合的部分断面图。
图3是沿着图2的线III-III的部分断面图。
图4是沿着图1的线IV-IV的断面图。
图5是用于说明形成波纹状散热片的方法的视图。
图6是示出散热片的另一个例子的与图4类似的断面图。
图7是安装有根据本发明的并流式热交换器的空气调节机的示意图，并示出了供暖操作的状态。
图8是安装有根据本发明的并流式热交换器的空气调节机的示意图，并示出了制冷操作的状态。
具体实施方式
侧流型并流式热交换器的基本结构如图1所示。在图1中，纸面的上侧相当于热交换器的上侧，纸面的下侧相当于热交换器的下侧。并流式热交换器1包括两根垂直总管2和3和设置在总管之间的多根水平扁平管4。总管2和3在水平方向上间隔开而彼此平行地配置。扁平管4以在垂直方向上预定的间距配置。在实际将热交换器添加到设备上的阶段中，热交换器1根据设计要求以各种角度安装。因此，本说明书中的“垂直方向”和“水平方向”不应当被严格解释。它们应当被解释为仅仅是方向的表示。
扁平管4是通过金属的挤出形成的细长部件，并且如图2所示，其中设置有制冷剂流通的制冷剂通路5。因为扁平管4以挤出方向(即，扁平管4的纵向方向)是水平方向的方式配置，所以制冷剂通路5的制冷剂流动方向也变为水平方向。断面形状和断面面积彼此相同的多条制冷剂通路5在图2的水平方向上配置，因此扁平管4的垂直断面具有口琴状。各制冷剂通路5与总管2和3的内部连通。
在扁平管4的扁平面上设置有散热片6。在这个实施方案中波纹状散热片用作散热片6，平板散热片也可以用作散热片6。在垂直配置的散热片6中，最上和最下散热片的外侧设置有侧板7。
总管2和3、扁平管4、散热片6以及侧板7都由诸如铝等具有良好热传导的金属形成。通过铜焊或焊接，扁平管4固定到总管2和3上，散热片6固定到扁平管4上，侧板7固定到散热片6上。
总管2的内部通过两个隔板P1和P2隔成三个隔间S1、S2和S3。隔板P1和P2将多根扁平管4隔成多个扁平管组。隔间S1与由总共24根中的四根扁平管4构成的扁平管组连通，隔间S2与由十五根扁平管4构成的另一个扁平管组连通，隔间S3与由五根扁平管4构成的另一个扁平管组连通。
总管3的内部通过一个隔板P3隔成两个隔间S4和S5。隔板P3将多根扁平管4隔成多个扁平管组。隔间S4与由总共24根中的十二根扁平管4构成的扁平管组连通，隔间S5与由十二根扁平管4构成的另一个扁平管组连通。
上述扁平管4的总数、在各总管中的隔板的数量、由隔板隔成的隔间数量和由隔板隔成的各扁平管组中扁平管4的数量都仅是例子，并且不限制本发明的范围。
制冷剂入口/出口管8连接到隔间S1上。制冷剂入口/出口管9连接到隔间S3上。
热交换器1的功能如下所述。当热交换器1用作冷凝器时，制冷剂经由制冷剂入口/出口管8供给到隔间S1。流入隔间S1中的制冷剂经由使隔间S1和隔间S4连接在一起的四根扁平管4前往隔间S4。由四根扁平管4组成的这组扁平管构成制冷剂通路A。制冷剂通路A由块形箭头表示。其他制冷剂通路也都由块形箭头表示。
流入隔间S4中的制冷剂从那折回，并经由使隔间S4和隔间S2连接在一起的八根扁平管4前往隔间S2。由八根扁平管4组成的这组扁平管构成制冷剂通路B。
流入隔间S2中的制冷剂从那折回，并经由使隔间S2和隔间S5连接在一起的七根扁平管4前往隔间S5。由七根扁平管4组成的这组扁平管构成制冷剂通路C。
流入隔间S5中的制冷剂从那折回，并经由使隔间S5和隔间S3连接在一起的五根扁平管4前往隔间S3。由五根扁平管4组成的这组扁平管构成制冷剂通路D。流入隔间S3中的制冷剂从制冷剂入口/出口管9流出。
当热交换器1用作蒸发器时，制冷剂经由制冷剂入口/出口管9供给到隔间S3。随后的制冷剂流经由与当热交换器1用作冷凝器时的方向相反的方向上的制冷剂通路前进。换句话说，制冷剂通过制冷剂通路D→制冷剂通路C→制冷剂通路B→制冷剂通路A的路线流入隔间S1中，并从制冷剂入口/出口管8流出。
热交换器1具有在散热片6的结构中的特征。基于图2～5说明该特征。
在图2中，图的右侧是通过热交换器1的气流的迎风侧，而左侧是背风侧。散热片6的迎风端6U朝向迎风侧伸出扁平管4的迎风端4U之外。从扁平管4的迎风端4U到散热片6的迎风端6U的区域限定散热片6的伸出部6a。同时，散热片6的背风端6D朝向背风侧也稍微伸出扁平管4的背风端4D之外。
对于散热片6的表面，在扁平管4的迎风端4U旁的附近部分和伸出部6a留作空白部(没有形成后述的狭缝的部分)，并且在除了空白部之外的部分上形成多条狭缝10。狭缝10在与通过散热片6的表面的气流交叉的方向上延伸。在图2中，狭缝10在垂直方向上延伸。换句话说，与气流方向成直角交叉的多条狭缝10以预定的间隔形成。同时，狭缝10和气流之间的交叉角可以是直角之外的角。
如图3所示，狭缝10形成有锯齿状突起。所有锯齿状突起都在相同的方向上倾斜。换句话说，各狭缝10具有面向气流的前缘部10a。
当气流通过包括以上结构的散热片6时，气流在狭缝10的前缘部10a处具有高的流速。在流速高的部分，空气的边界层变薄，并且热导率升高。由于各狭缝10都包括前缘部10a，所以热交换器1的热传导效率提高了。
由于散热片6的表面在与扁平管4的迎风端4U对齐的部分处及其附近的特定区域和伸出部6a留作空白部，并且空白部之外的部分设置有狭缝10，所以在空白部上几乎不会发生霜积聚。没有狭缝，空白部强度很高。这种构造降低了散热片6被积聚到空白部上的霜变形而产生到达狭缝以使伸出部6a断裂的裂缝的风险。
霜积聚不可能发生在散热片6的伸出部6a上，因为该部分没有狭缝10。然而，对该部分进行某种程度的空气除湿。某种程度除湿的空气与狭缝10进行热交换。因此，延迟了在狭缝10中的霜积聚，并且可以降低除霜操作的频率。
在图2和图3的例子中，狭缝10不仅避开伸出部6a而且避开与扁平管4的迎风端4U对齐的部分设置。换句话说，从远离扁平管4的迎风端4U的背风方向预定距离的位置开始设置狭缝10。这带来下述的效果。
如果在狭缝10中发生霜积聚，那么狭缝10就要承受源自霜冻的压力。这种压力很可能在散热片6中产生裂缝。在狭缝10配置在扁平管4的迎风端4U旁的情况下，裂缝容易到达散热片6的弯曲部分，并且散热片6很可能被损坏。如图2和图3所示，如果避开与扁平管4的迎风端4U对齐的部分设置狭缝10，那么就可以防止这种事故的发生。
可以将在散热片6的与扁平管4的迎风端4U对齐的部分处及其附近的表面上设置空白部并在空白部之外的部分设置狭缝10的设计仅应用到热交换器1的下部，也就是说，许多冷凝物聚集的散热片6。这种例子如图4所示。
在图4中，热交换器的直下方的六片散热片6避开存在于与扁平管4的迎风端4U对齐的部分处及其附近的空白部设置有狭缝10。至于其余的散热片6，保持“伸出部6a之外的其他部分设置有多条狭缝10”的限制。然而，与扁平管4的迎风端4U对齐的部分处及其附近的部分也设置有狭缝10。至于解冻水容易留在那并变成容易导致裂缝的霜的热交换器1的下部的散热片6，通过使在与散热片4的迎风端4U对齐的部分处及其附近的部分留作空白部，可以防止散热片6被损坏。此外，通过将这种措施限制到热交换器1的下部的散热片6，可以防止整个热交换器1的热传导效率显著劣化。
在散热片6是波纹状散热片的情况下，可以形成图5所示的散热片。波纹状散热片的材料是带状片材11。带状片材11制成通过未示出的齿轮形的旋转工具，并沿着凸折或凹折的折线11a折叠。同时，狭缝10通过切削工具形成。带状片材11沿着其本身的纵向方向引入旋转刀具中，并从其端部进行加工。同时，在图5中，所示出的双点划线4U和4D使得可容易理解当将波纹状散热片安装在热交换器中时扁平管4位于哪个位置。
狭缝10的栩置设计为使得狭缝10存在于带状片材11的中心线11C的两侧。如果狭缝10仅存在于中心线11C的一侧，那么当旋转刀具引入带状片材11时，在带状片材11中会发生扭曲。如果在带状片材11中发生扭曲，那么散热片6的形状误差就会变大，从而使热交换器的组装失败。热交换效率也劣化。如果在中心线11C的两侧都有狭缝10，那么就可以防止带状片材11的扭曲。
狭缝10的配置可以如图6所示进行。至于热交换器的直下方的六片散热片6，与图4的情况一样，伸出部6a和与扁平管4的迎风端4U对齐的部分处及其附近的部分留作空白部。至于其余的散热片6，与扁平管4的迎风端4U对齐的部分处及其附近的部分留作空白部，但是其他的迎风部分，也就是伸出部6a，设置有狭缝。在这种构造中，通过在整个热交换器的不可能发生霜积聚的部分(当热交换器用作蒸发器时，制冷剂流的上游侧)中形成狭缝10，不可能发生霜积聚的部分可以获得提高(虽然是稍微提高)的热交换效率。
热交换器1可以安装在分体式空气调节机中。分体式空气调节机由室外单元和室内单元组成，其中室外单元包括压缩机、四通阀、膨胀阀、室外热交换器和室外送风机，而室内单元包括室内热交换器和室内送风机。在供暖操作期间，室外热交换器起到蒸发器的作用，而在制冷操作期间起到冷凝器的作用。在供暖操作期间，室内热交换器起到冷凝器的作用，而在制冷操作期间，起到蒸发器的作用。
图7示出将热泵循环用作制冷循环的分体式空气调节机的基本结构。热泵循环101通过将压缩机102、四通阀103、室外热交换器104、减压膨胀设备105和室内热交换器106连接形成环。压缩机102、四通阀103、室外热交换器104和减压膨胀设备105收容在室外单元的壳体中，而热交换器106收容在室内单元的壳体中。室外热交换器104与室外送风机107组合，而热交换器106与室外送风机108组合。室外送风机107包括螺旋桨风扇，而室内送风机108包括横流风扇。
根据本发明的热交换器可用作室内单元的热交换器106的组成部分。热交换器106通过使三个热交换器106A、106B和106C像覆盖室内送风机108的屋顶一样组合形成，并可以将热交换器1用作热交换器106A、106B和106C的任一个。
根据本发明的热交换器也可用作室外单元的室外热交换器104。
图7示出在供暖操作期间的状态。在此期间，从压缩机102排出的高温和高压制冷剂流入室内热交换器106中并在那放热以冷凝。从热交换器106流出的制冷剂经由减压膨胀设备105流入室外热交换器104中并在那膨胀。然后，在从室外空气吸热之后，回到压缩机102。由室内送风机108产生的气流促进从热交换器106放热，而由室外送风机107产生的气流促进通过室外热交换器104的吸热。
图8示出在制冷操作或除霜操作期间的状态。在此期间，切换四通阀103，以使制冷剂流变为与供暖操作相反。换句话说，从压缩机102排出的高温和高压制冷剂流入室外热交换器104中并在那放热以冷凝。从室外热交换器104流出的制冷剂经由减压膨胀设备105流入室内热交换器106中并在那膨胀。然后，在从室外空气吸热之后，回到压缩机102。由室外送风机107产生的气流促进从室外热交换器104放热，而由室内送风机108产生的气流促进通过热交换器106的吸热。
在上文中，说明了本发明的实施方案。然而，本发明的范围不限于这些实施方案，并且在不超出本发明的精神的情况下可以进行各种修改并可以将其投入实际应用。
工业实用性
本发明可广泛用于侧流型并流式热交换器。
附图标记列表
1 热交换器
2，3 总管
4 扁平管
4U 扁平管的迎风端
4D 扁平管的背风端
5 制冷剂通路
6 散热片
6U 散热片的迎风端
6D 散热片的背风端
6a 伸出部
7 侧板
10 狭缝
10a 前缘部
11 带状片材
11C 中心线

Claims (3)

1.一种并流式热交换器，包括：
两根垂直总管；
将所述总管连接在一起的多根水平扁平管；以及
安装在所述扁平管的扁平面上的多个散热片，
其中
所述散热片的迎风端朝向迎风侧伸出所述扁平管的迎风端之外；
所述散热片的表面在与所述扁平管的迎风端对齐的部分处及其附近设置有空白部；
所述散热片避开所述空白部设置有在与通过所述散热片的表面的气流交叉的方向上的多条狭缝；
所述各狭缝包括面向所述气流的前缘部；以及
在所述多个散热片中，至少位于所述热交换器的下部的散热片在所述空白部的背风的部分上设置有所述狭缝。
2.根据权利要求1所述的并流式热交换器，其中
在所述多个散热片中除了在所述空白部的背风的部分上设置有所述狭缝的散热片之外的散热片，在所述空白部的迎风的部分上设置有所述狭缝。
3.一种空气调节机，具有在室内单元或室外单元中安装有权利要求1或2所述的并流式热交换器的结构。
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