CN103797326A - 波纹片式热交换器的排水结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种波纹片式热交换器的排水结构，该排水结构在考虑了热交换管的厚度和波纹片的间距后，能提高排水性。上述波纹片式热交换器是通过如下方式形成的：将相互平行的多个扁平状热交换管(3)沿水平方向设置在相对的一对总管(2a、2b)之间，将以交替地反复进行凸部－凹部折回的方式形成的波纹片(4)接合到热交换管(3)之间，并且利用将在热交换管(3)的宽度方向的端部上延伸设置的凸缘部呈倾斜状切起而形成的切起片(8)，来形成流水路径(10)，其中，沿着热交换管(3)的长度方向隔着适当间隔排列设置有多个形成于各热交换管(3)的切起片(8)，并且波纹片在凸部顶点和凹部顶点间的间距(P)、切起片在上下方向上的宽度(L)及热交换管的厚度(T）之间的关系为P×2≥L≥T。

Description

波纹片式热交换器的排水结构
技术领域
本发明涉及一种波纹片式热交换器的排水结构，更具体地说涉及波纹片与扁平状热交换管交替配置的、能提高平行流型（日文：パラレルフロー型）热交换器的排水性的排水结构。
背景技术
广泛使用如下结构的波纹片式热交换器，该波纹片式热交换器通常是将相互平行的多个扁平状的热交换管沿水平方向配置在一对相对的总管之间，并将波纹片接合在这些热交换管之间而形成的。在将这种波纹片式热交换器用作蒸发器的情况下，冷凝水（露水）会附着在表面上，而使通气阻力增大，进而附着在波纹片表面上的水膜成为阻力而阻碍传热，藉此，存在会导致热交换性能降低的问题。
此外，在这种波纹片式热交换器中，若考虑到波纹片的保水性，则最好是增大翅片间距，但若增大翅片间距，则会使空气侧传热面积缩小，由于存在上述自相矛盾的问题，因此，需要考虑翅片间距和空气侧传热面积。
为了解决上述问题，发明人进行了积极研究后的结果是提出如下一种排水结构：将在热交换管的宽度方向的端部上延伸设置的凸缘部呈倾斜状地切起来形成流水路径，并且将上述流水路径在热交换管的长度方向上隔着适当间距设置（例如，参照专利文献1）。
根据专利文献1中记载的技术，通过将凸缘部呈倾斜状切起，来形成对保持在和热交换管的上下侧相邻的波纹片之间的水进行抽吸的流水路径，藉此，能够将附着在热交换器表面上的冷凝水（露水）排出。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2010－243147号公报（权利要求书、图1～图3）
发明内容
发明所要解决的技术问题
在专利文献1记载的技术中，关于将在扁平状热交换管的宽度方向端部上延伸设置的凸缘部呈倾斜状切起来形成的流水路径的形状（尺寸），设定为波纹片的间距的4倍以下的范围内。
但是，仅限定为上述范围是不够的，例如在凸缘部的切起角度较小、而热交换管的厚度相对较厚的情况下，虽然具有一定的排水性，但存在排水速度极度降低的担忧，进而仍留有改善排水性的余地。
本发明鉴于上述问题而作，其目的是提供一种波纹片式热交换器的排水结构，这种排水结构在考虑了热交换管的厚度和波纹片的间距后，能提高排水性。
解决技术问题所采用的技术手段
为了解决上述问题，在本发明的波纹片式热交换器的排水结构中，该波纹片式热交换器是通过如下方式形成的：将相互平行的多个扁平状热交换管沿水平方向设置在相对的一对总管之间，将以交替地反复进行凸部－凹部折回的方式形成的波纹片接合到上述热交换管之间，并且利用将在沿着上述热交换管的宽度方向的端部上延伸设置的凸缘部呈倾斜状地切起而形成的切起片，来形成流水路径，其特征是，沿着热交换管的长度方向隔着适当间隔排列设置有多个形成于各上述热交换管的上述切起片，并且上述波纹片在凸部顶点和凹部顶点之间的间距（P）、上述切起片在上下方向上的宽度（L）及上述热交换管的厚度（T）之间的关系为P×2≥L≥T。
在本发明中，最好将上述切起片的上述宽度（L）、上述热交换管的厚度（T）及切起片的角度（θ）之间的关系设定为L×sinθ＝T。
此外，在本发明中，较为理想的是，所述切起片的宽度为2mm以上。若切起片的宽度小于2mm，则加工会变得困难。
除此以外，在本发明中，较为理想的是，上述切起片的厚度为0.2mm～0.8mm。若切起片的厚度比0.2mm薄，则由于加工刀具的合适间隙微小，因此，很难进行剪切加工，此外，若切起片的厚度比0.8mm厚，则需要较大的剪切力，从而使加工刀具的强度及加工方法受到限制。
根据如上所述构成的发明，当处于在波纹片表面上冷却、成为水滴的冷凝水（露水）保持在和热交换管的上下侧相邻的波纹片之间的状态下，通过使切起片的端部与所保持的水接触，便成为流下的起点，从而能够引导水并将水向下方侧的波纹片排出，以下同样地，能够向下方的波纹片排出。
此外，在本发明中，较为理想的是，该排水结构具有侧板，该侧板接合到最下端的上述波纹片的下部开放侧，且在上述侧板的中央部设置有沿着该侧板的长度方向的排水用切槽。此外，作为替代，较为理想的是，上述侧板由与上述波纹片接触的水平片和从该水平片的一端部呈直角地弯曲的下垂片形成，在上述下垂片的从下垂片的下端到该下垂片与上述水平片的相交部的范围内，沿着上述侧板的长度方向隔着间隔地形成有排水用槽，该排水用槽的宽度比上述波纹片的间距小。
通过如上所述构成，能够将滞留在最下端部的波纹片之间的水向下方排出。
发明效果
根据本发明，当处于附着在热交换器上的水滴保持在波纹片之间的状态下，通过使切起片的端部与所保持的水接触，便成为流下的起点，从而能够引导水并将水可靠地向下方侧的波纹片排出。因此，即便在将扁平状热交换管水平配置的情况下，也能够提高排水速度并且能够提高排水性。
附图说明
图1（a）是表示本发明的波纹片式热交换器的排水结构的一例的主视图，图1（b）是图1（a）的I部放大主视图。
图2（a）是用剖面表示本发明排水结构的一部分的立体图，图2（b）是本发明的波纹片的局部放大立体图。
图3是表示本发明的具有流水路径的热交换管的立体图。
图4是表示本发明的热交换管、波纹片及切片的关系的示意主视图。
图5是表示本发明的波纹片热交换器中的、将排水结构设置在下部侧板上的一实施方式的主要部分剖视立体图。
图6是表示本发明的波纹片热交换器中的、将排水结构设置在下部侧板上的另一实施方式的主要部分剖视立体图。
具体实施方式
以下，基于附图，对用于实施本发明的实施方式进行详细说明。
如图1所示，本发明的波纹片式热交换器1是将一对总管2a、2b、多个扁平状的热交换器3以及波纹片4钎焊而形成的，其中，上述一对总管2a、2b分别由铝（包括铝合金）制成并左右相对，上述多个扁平状的热交换管3在水平方向上相互平行地架设（连接）在上述总管2a、2b之间，上述波纹片4设置在相邻的热交换管3之间。
在这种情况下，在热交换管3中形成有划分为多个的热介质流路3a。此外，在上下端的波纹片4的上部外侧及下部开放侧分别钎焊有铝制的侧板5。此外，在总管2a、2b的上下开口端钎焊有铝制的端盖6。
在如上所述构成的热交换器1中，波纹片4是以交替地反复进行凸部－凹部折回（日文：山―谷折り）的方式形成，从而使薄板具有规定的高度，从热交换器正面的视角观察，能够看到波纹管4为连续的V字形。另外，波纹片4的形状并非必须是连续的V字形，也可以是连续的U字形。
如图1至图3所示，在如上所述构成的热交换器1中，在热交换管3的宽度方向的侧端部，沿着热交换管3的长度方向延伸设置有凸缘部7，并且并排设置有多个切起片8，这些切起片8是通过切入的方式在上述凸缘部7上隔着适当间距呈倾斜状切起的，同时使各切起片8的上下端部与和热交换管3的上下侧相邻的波纹片4接触，藉此来形成对保持在波纹片4之间的水进行抽吸的流水路径10。
作为形成构成流水路径10的切起片8的方法，如图3所示，当将在两端部处延伸设置有凸缘部7的热交换管3挤压成型之后，通过切入的方式对凸缘部7实施切起加工等来形成切起片8。在这种情况下，若切起片8在上下方向上的宽度（长度）非常短，则加工会变得困难，因此，较为理想的是，切起片8的宽度（长度）为2mm以上。
另外，对于切起片8的厚度，从剪切加工性的观点来看，较为理想的是设定为0.2mm～0.8mm。若切起片的厚度比0.2mm薄，则由于加工刀具的合适间隙微小，因此很难进行剪切加工，此外，若切起片的厚度比0.8mm厚，则需要较大的剪切力，从而使加工刀具的强度及加工方法受到限制。
作为本发明中的排水机理，由于在V字形（凹部折回）的翅片表面上冷凝的冷凝水（露水）没有朝下层的水路径，因此，冷凝水通过将在波纹片4的宽度方向上相互并排设置的多纵向切槽切起而形成的百叶窗翅片4a（参见图2（b））而移动到相邻的倒V字形（凸部折回）部，积聚在倒V字形部的冷凝水通过顺畅地反复进行从下方的开口部经由形成于热交换管3的流水路径10流入下方侧的波纹片4这样的机理，来促进排水。
另外，通过在波纹片4上设置百叶窗翅片4a，能够提高热交换能力，也就是说，通过在空气通路上设置以规定角度成型的规定数量的百叶窗，就能利用湍流效应等来提高传热性能。
在上述排水机理中，作为形成于热交换管3的流水路径10的理想配置，将位于流水路径10的两旁、即热交换管3的长度方向的两侧的波纹片4连接。因此，切起片8的宽度便受到热交换管3的厚度的限制。此外，较为理想的是，切起片8的宽度为波纹片的凸部顶点和凹部顶点间的间距的2倍以下。
基于上述关系，便能表示出热交换管3、波纹片4及切起片8的各部分的尺寸/角度的最佳范围。
即，在参照图4进行说明时，能够将波纹片4在凸部顶点和凹部顶点间的间距（P）、切起片8的宽度（L）及热交换管3的厚度（T）之间的关系以P×2≥L≥T进行表示。此外，在将切起片8相对于热交换管3的中心线的角度设定为θ时，则能够以L×sinθ＝T进行表示。
（评价试验）
接着，对用于研究本发明中的热交换管3、波纹片4及切起片8的各部分的尺寸/角度的最佳范围的评价试验进行说明。
在图4所示的波纹片4的凸部顶点和凹部顶点间的间距（P）为1.2mm、1.4mm、1.6mm及1.8mm、切起片8的宽度（L）为1.2mm、1.6mm、2mm、2.4mm、2.8mm、3.2mm、3.6mm及4mm、厚度为0.5mm、热交换管3的厚度（T）为1.2mm、1.6mm及2mm的情况下，在L≥T时，将角度（θ）设定为L×sinθ＝T，而在L＜T时，将角度（θ）设定为L×sinθ＝最大值，藉此来进行四级的评价试验，其中，上述四级为排水速度较快且排水性良好（◎）、排水性良好（○）、具有排水功能但速度较慢（△）、排水性较差或无法排水（×）。其结果是，能够得到在表1中示出的结果。
[表1]
◎排水速度较快且排水性良好
○排水性良好
△具有排水功能但速度较慢
×排水性较差或无法排水
上述评价试验的结果可知，P×2≥L≥T的范围为最佳范围。基于上述结果，作为实用的示例，在热交换器的表面上比较难产生冷凝水的条件下，可采用如下组合：在翅片间距（P）＝1.3mm、管的厚度（T）＝1.93mm的情况下，切起片的宽度（L）＝2.6mm且切起片的角度（θ）＝48°。
此外，在热交换器的表面上容易产生冷凝水的条件下，需重视对于波纹片4的保水性，因此，最好是使间距（P）＝1.6mm左右，在这种情况下，可采用如下组合：在管的厚度（T）＝1.93mm的情况下，切起片的宽度（L）＝2.6mm且切起片的角度（θ）＝48°。
根据上述实施方式的排水结构，若热交换器的表面处于湿润的状态下，则在波纹片4的表面上冷凝、成为水滴的冷凝水（露水）便处于保持在和热交换管3的上下侧相邻的波纹片4之间的状态，在这种状态下，通过使切起片8（流水路径10）的、与波纹片4接触的边缘部和所保持的水相接触，便成为流下的起点，从而能够引导水并将其朝下方侧的波纹片4排出。以下同样地，在波纹片4的表面上冷凝、成为水滴的冷凝水（露水）依次朝下方侧的波纹片4排出。此外，对于波纹片4的一个凸部配置至少一个以上的切起片8，从而能够顺畅地排水。藉此，即便是将扁平状热交换管3水平配置的情况下，也能够提高排水速度并能够提高排水性。
另外，在本发明的波纹片式热交换器1中，为了将附着并滞留在位于最下端的波纹片4上的水高效地排出，最好采用如下所述的结构。
例如，如图5所示，采用如下结构：将沿着位于最下端的下部侧板5的长度方向的排水用切槽5a设置在上述侧板5的中央部。通过这样，由于将沿着位于最下端的下部侧板5的长度方向的排水用切槽5a设置在上述下部侧板5上，因此，能够形成在波纹片4的横向上连通的水路径，从而能够利用排水用切槽5a将滞留在最下端部的波纹片4间的水朝下部引导。
此外，作为另一结构，如图6所示，利用由铝制挤压型材形成的角钢状的侧向通道，来形成本发明的波纹片式热交换器1的位于最下端的波纹片4下部的下部侧板20，其中，上述角钢状的侧向通道由与最下端的波纹片4的下端接触的水平片21和从该水平片21的一端呈直角地弯曲的下垂片22构成，在下垂片22的从下垂片22的下端到该下垂片22与水平片21的相交部的范围内，沿着侧板20的长度方向隔着适当间隔地形成有多个排水用槽23。在这种情况下，排水用槽23的宽度形成为比波纹片4的间距小。
在图6中，虽然设置在下部侧板20上的下垂片22位于空气A的背风侧，但如双点划线所示，也可以使下垂片22位于空气A的迎风侧，或者也可以将侧向通道形成为コ字状来使下垂片22同时位于空气A的迎风侧、背风侧。
根据如上所述构成的结构，通过在侧向通道20的下垂片22的从下垂片22的下端到该下垂片22与水平片21的相交部的范围内形成并设置有多个排水用槽23，藉此，能够利用毛细管现象将附着并滞留在最下部的波纹片4的波形部上的水引导到排水用槽23内，并利用势能（重力）将引导到排水用槽23内的水从排水用槽23朝下方排出。
另外，在上述实施方式中，对将本发明的排水结构适用于蒸发器的情况进行了说明，但是在蒸发器以外的平行流型波纹片式热交换器中，即便在将热交换管水平配置的情况下，本发明也充分具有将附着在表面上的水滴排出的排水性，并能够抑制对通气阻力及热交换效率带来的不良影响。
符号说明
1热交换器
2a、2b总管
3热交换管
4波纹片
4a百叶窗翅片
7凸缘部
8切起片
9壁厚部
10流水路径
P波纹片的间距
L切起片的宽度
T热交换管的厚度
θ切起片的角度

Claims (6)

1.一种波纹片式热交换器的排水结构，该波纹片式热交换器是通过如下方式形成的：将相互平行的多个扁平状热交换管沿水平方向设置在相对的一对总管之间，将以交替地反复进行凸部－凹部折回的方式形成的波纹片接合到所述热交换管之间，并且利用将在所述热交换管的宽度方向的端部上延伸设置的凸缘部呈倾斜状地切起而形成的切起片，来形成流水路径，其特征在于，沿着热交换管的长度方向隔着适当间隔排列设置有多个形成于各所述热交换管的所述切起片，并且所述波纹片在凸部顶点和凹部顶点间的间距（P）、所述切起片在上下方向上的宽度（L）及所述热交换管的厚度（T）之间的关系为P×2≥L≥T。
2.如权利要求1所述的波纹片式热交换器的排水结构，其特征在于，所述切起片的宽度（L）、所述热交换管的厚度（T）及切起片的角度（θ）之间的关系为L×sinθ＝T。
3.如权利要求1或2所述的波纹片式热交换器的排水结构，其特征在于，所述切起片的宽度为2mm以上。
4.如权利要求1至3中任一项所述的波纹片式热交换器的排水结构，其特征在于，所述切起片的厚度为0.2mm～0.8mm。
5.如权利要求1至4中任一项所述的波纹片式热交换器的排水结构，其特征在于，所述排水结构具有侧板，所述侧板接合到最下端的所述波纹片的下部开放侧，并且在所述侧板的中央部设置有沿着所述侧板的长度方向的排水用切槽。
6.如权利要求1至4中任一项所述的波纹片式热交换器的排水结构，其特征在于，所述排水结构具有侧板，所述侧板接合到最下端的所述波纹片的下部开放侧，并且所述侧板由与所述波纹片接触的水平片和从所述水平片的一端部呈直角地弯曲的下垂片构成，在所述下垂片的从下垂片的下端到该下垂片与所述水平片的相交部的范围内，沿着所述侧板的长度方向隔着间隔地形成有排水用槽，所述排水用槽的宽度比所述波纹片的间距小。
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