CN103890527B - 翅片管热交换器 - Google Patents

Abstract

翅片管热交换器（100）具有翅片（31）和导热管（21）。翅片（31）具有平坦部（35）、第一倾斜部（36）和第二倾斜部（38）。定义气流方向上的翅片（31）的长度为S1、段方向上的导热管（21）的中心间距离为S2、平坦部（35）的直径为D1、通过气流方向上的翅片（31）的上游端和下游端的平面为基准平面（H1）、基准平面（H1）和第一倾斜部（36）所成的角度为θ1、基准平面（H1）和第二倾斜部（38）所成的角度为θ2、从基准平面（H1）至平坦部（35）的距离为α。翅片管热交换器（100）满足tan^-1{(S1·tanθ1±2α)/(S2-D1)}≤θ2＜80°-θ1的关系。

Description

翅片管热交换器

技术领域

本发明涉及翅片管热交换器。

背景技术

翅片管热交换器包括以规定间隔排列的多个翅片和贯通多个翅片的导热管。空气在翅片和翅片之间流动来与导热管中的流体进行热交换。

图9A～图9D分别是现有的翅片管热交换器所使用的翅片的平面图、沿IXB-IXB线的截面图、沿IXC-IXC线的截面图和沿IXD-IXD线的截面图。翅片10形成为在气流方向上峰部4和谷部6交替出现。这种翅片通常称为“波纹翅片（corrugatedfin）”。采用波纹翅片，不仅能够获得增加导热面积的效果，而且能够获得通过使气流3蛇行（弯弯曲曲地前进）而使温度边界层变薄的效果。

此外，已知如图10A～图10C所示，通过在波纹翅片设置切断成形部来改善导热性能的技术（专利文献1）。在翅片1的翅片倾斜面42a、42b、42c和42d设置有切断成形部41a、41b、41c和41d。当令相邻的翅片1的距离为Fp时，切断成形部41a、41b、41c和41d的高度H1、H2、H3和H4满足1/5·Fp≤（H1，H2，H3，H4）≤1/3·Fp的关系。

在专利文献1中也记载有构成为极力减少结霜运转时的通风阻力的其他的翅片。如图11A～图11C所示，在翅片1的翅片倾斜面12a和12b设置有满足上述关系的切断成形部11a和11b。由于翅片1的折弯次数较少，所以翅片倾斜面12a和12b的倾斜角度比较缓和。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11－125495号公报

发明内容

发明想要解决的技术问题

然而，即使切断成形部足够低，在结霜运转时流路的截面积也局部地减少至20％以上。因此，在设置有切断成形部的情况下，即使将折弯次数限制为一次来使倾斜角度缓和，也不能避免通风阻力的大幅的增加。为了将图11A～图11C所示的翅片1的通风阻力降低至与图9A～图9D所示的翅片10相同的程度，需要将翅片1的倾斜角度无限地接近0°。

本发明的目的在于提供一种与结霜运转时和非结霜运转时无关地具有优良的基本性能的翅片管热交换器。

用于解决技术问题的技术方案

即，本发明提供一种翅片管热交换器，其特征在于，包括：

为了形成气体的流路而平行地排列的多个翅片；和

贯通上述多个翅片，与上述气体进行热交换的介质在内部流动的导热管，

上述翅片是以在气流方向上仅出现一处峰部的方式成形的波纹翅片，其具有：嵌入上述导热管的多个贯通孔；形成于上述贯通孔的周围的平坦部；相对于上述气流方向倾斜以形成上述峰部的第一倾斜部；和将上述平坦部和上述第一倾斜部连接的第二倾斜部，

上述多个贯通孔沿着与上述多个翅片的排列方向和上述气流方向这两个方向垂直的段方向形成，

当定义上述气流方向上的上述翅片的长度为S1、上述段方向上的上述导热管的中心间距离为S2、上述平坦部的直径为D1、通过上述气流方向上的上述翅片的上游端和下游端的平面为基准平面、上述基准平面和上述第一倾斜部所成的角度为θ1、上述基准平面和上述第二倾斜部所成的角度为θ2、从上述基准平面至上述平坦部的距离为α时，满足tan^-1{(S1·tanθ1±2α)/(S2-D1)}≤θ2＜80°-θ1的关系。

发明效果

根据上述结构，提供一种能够充分抑制通风阻力并且具有高热交换量（热交换能力）的翅片管热交换器。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的翅片管热交换器的立体图。

图2A是图1的翅片管热交换器使用的翅片的平面图。

图2B是图2A所示的翅片的沿IIB-IIB线的截面图。

图2C是图2A所示的翅片的沿IIC-IIC线的截面图。

图2D是图2A所示的翅片的沿IID-IID线的截面图。

图3A是表示第二倾斜角度θ2和翅片的表面积的关系的图表。

图3B是表示第二倾斜角度θ2和表面积比（V形波纹翅片的表面积／M形波纹翅片的表面积）的关系的图表。

图4A是表示相邻的第二倾斜部接触的状态的概略图。

图4B是表示阈值角度θ2L的计算方法的概略图。

图4C是表示距离α的最大值αmax的计算方法的概略图。

图5A是表示图2A所示的翅片中具有高热传导率的部分的平面图。

图5B是表示现有的翅片中具有高热传导率的部分的平面图。

图6A是表示空气的流动的解析区域的截面图。

图6B是表示第一倾斜角度θ1与第二倾斜角度θ2的和为36°时的空气的流动的概略图。

图6C是表示第一倾斜角度θ1与第二倾斜角度θ2的和为66°时的空气的流动的概略图。

图6D是表示第一倾斜角度θ1与第二倾斜角度θ2的和为76°时的空气的流动的概略图。

图6E是表示第一倾斜角度θ1与第二倾斜角度θ2的和为86°时的空气的流动的概略图。

图6F是表示第一倾斜角度θ1与第二倾斜角度θ2的和为96°时的空气的流动的概略图。

图7是表示第二倾斜角度θ2和翅片管热交换器的性能（热交换量和压力损失）的关系的图表。

图8A是第二实施方式的翅片的平面图。

图8B是图8A所示的翅片的沿VIIIB-VIIIB线的截面图。

图8C是图8A所示的翅片的沿VIIIC-VIIIC线的截面图。

图8D是图8A所示的翅片的沿VIIID-VIIID线的截面图。

图8E是表示阈值角度θ2L的计算方法的概略图。

图9A是现有的翅片管热交换器中使用的翅片的平面图。

图9B是图9A所示的翅片的沿IXB-IXB线的截面图。

图9C是图9A所示的翅片的沿IXC-IXC线的截面图。

图9D是图9A所示的翅片的沿IXD-IXD线的截面图。

图10A是现有的翅片管热交换器中使用的其他的翅片的平面图。

图10B是图10A所示的翅片的沿XB-XB线的截面图。

图10C是图10A所示的翅片的沿XC-XC线的截面图

图11A是现有的翅片管热交换器中使用的另外其他的翅片的平面图。

图11B是图11A所示的翅片的沿XIB-XIB线的截面图。

图11C是图11A所示的翅片的沿XIC-XIC线的截面图。

具体实施方式

本发明的第一方面提供一种翅片管热交换器，其包括：

为了形成气体的流路而平行地排列的多个翅片；和

贯通上述多个翅片，与上述气体进行热交换的介质在内部流动的导热管，

上述翅片是以在气流方向上仅出现一处峰部的方式成形的波纹翅片，其具有：嵌入上述导热管的多个贯通孔；形成于上述贯通孔的周围的平坦部；相对于上述气流方向倾斜以形成上述峰部的第一倾斜部；和将上述平坦部和上述第一倾斜部连接的第二倾斜部，

上述多个贯通孔沿着与上述多个翅片的排列方向和上述气流方向这两个方向垂直的段方向形成，

当定义上述气流方向上的上述翅片的长度为S1、上述段方向上的上述导热管的中心间距离为S2、上述平坦部的直径为D1、通过上述气流方向上的上述翅片的上游端和下游端的平面为基准平面、上述基准平面和上述第一倾斜部所成的角度为θ1、上述基准平面和上述第二倾斜部所成的角度为θ2、从上述基准平面至上述平坦部的距离为α时，满足tan^-1{(S1·tanθ1±2α)/(S2-D1)}≤θ2＜80°-θ1的关系。

本发明的第二方面提供一种翅片管热交换器，在第一方面的基础之上，上述角度θ2满足tan^-1{(S1·tanθ1±2α)/(S2-D1)}≤θ2＜70°-θ1的关系。

本发明的第三方面提供一种翅片管热交换器，在第一或者第二方面的基础之上，上述翅片在除了上述多个贯通孔之外的其他区域禁止上述气体从该翅片的正面向背面的流动。

本发明的第四方面提供一种翅片管热交换器，其包括：

为了形成气体的流路而平行地排列的多个翅片；和

贯通上述多个翅片，与上述气体进行热交换的介质在内部流动的导热管，

上述翅片是以在气流方向上仅出现一处峰部的方式成形的波纹翅片，具有：嵌入上述导热管的多个贯通孔；在上述贯通孔的周围与上述导热管贴紧的圆筒状的翅片套环；相对于上述气流方向倾斜以形成上述峰部的第一倾斜部；和将上述翅片套环和上述第一倾斜部连接的第二倾斜部，

上述多个贯通孔沿着与上述多个翅片的排列方向和上述气流方向这两个方向垂直的段方向形成，

当定义上述气流方向上的上述翅片的长度为S1、上述段方向上的上述导热管的中心间距离为S2、上述翅片套环的外径为D2、通过上述气流方向上的上述翅片的上游端和下游端的平面为基准平面、上述基准平面和上述第一倾斜部所成的角度为θ1、上述基准平面和上述第二倾斜部所成的角度为θ2时，满足tan^-1{(S1·tanθ1)/(S2-D2)}≤θ2＜80°-θ1的关系。

本发明的第五方面提供一种翅片管热交换器，在第四方面的基础之上，上述角度θ2满足tan^-1{(S1·tanθ1)/(S2-D2)}≤θ2＜70°-θ1的关系。

本发明的第六方面提供一种翅片管热交换器，在第四或第五方面的基础之上，上述翅片在除了上述多个贯通孔之外的其他区域禁止上述气体从该翅片的正面向背面的流动。

以下，参照附图说明本发明的实施方式。另外，本发明不限于以下的实施方式。

（第一实施方式）

如图1所示，本实施方式的翅片管热交换器100包括为了形成空气A（气体）的流路而平行地排列的多个翅片31和贯通这些翅片31的导热管21。翅片管热交换器100构成为使在导热管21的内部流动的介质B和沿翅片31的表面流动的空气A进行热交换。介质B例如为二氧化碳、氢氟烃等制冷剂。导热管21可以连接为一根，也可以分为多根。

翅片31具有前缘30a和后缘30b。前缘30a和后缘30b分别为直线状。本实施方式中，翅片31具有关于导热管21的中心左右对称的结构。因而，在组装热交换器100时，不需要考虑翅片31的方向。

本说明书中，定义翅片31的排列方向为高度方向、与前缘30a平行的方向为段方向、与高度方向和段方向垂直的方向为气流方向（空气A的流动方向）。换言之，段方向为与高度方向和气流方向这两个方向垂直的方向。气流方向与翅片31的长边方向垂直。气流方向、高度方向和段方向分别对应X方向、Y方向和Z方向。

如图2A～图2D所示，翅片31典型性地具有长方形且平板的形状。翅片31的长边方向与段方向一致。本实施方式中，翅片31以固定的间隔（翅片节距FP）排列。但是，关于高度方向，相互相邻的两个翅片31的间隔并不需要固定，可以不同。翅片节距FP例如在1.0～1.5mm的范围调整。如图2B所示，翅片节距FP由相邻的两个翅片31的距离表示。

包括前缘30a的固定宽度的部分和包括后缘30b的固定宽度的部分与气流方向平行。但是，这些部分是在成形时为了将翅片31固定于模具而使用的部分，对翅片31的性能没有大的影响。

作为翅片31的材料能够适合使用冲孔加工后的壁厚0.05～0.8mm的铝制的平板。可以对翅片31的表面实施勃姆石处理（boehmitetreatment）、亲水性涂料的涂敷等亲水性处理。替代亲水性处理，也可以进行拨水处理。

在翅片31上沿段方向以一列且等间隔形成有多个贯通孔37h。通过多个贯通孔37h的各中心的直线与段方向平行。在多个贯通孔37h各个之中嵌入有导热管21。在贯通孔37h的周围由翅片31的一部分形成有圆筒状的翅片套环37，该翅片套环37和导热管21贴紧。贯通孔37h的直径例如为1～20mm，可以为4mm以下。贯通孔37h的直径与导热管21的外径一致。在段方向上相互相邻的两个贯通孔37h的中心间距离（管节距）例如为贯通孔37h的直径的2～3倍。此外，气流方向上的翅片31的长度例如为15～25mm。

如图2A和图2B所示，翅片31形成为在气流方向上峰部34仅出现一处。峰部34的棱线与段方向平行。即，翅片31是被称为波纹翅片的翅片。当定义在与翅片套环37的突出方向相同的方向上突出的部分为“峰部34”时，在本实施方式中，翅片31在气流方向上仅具有一个峰部34。前缘30a和后缘30b与谷部对应。气流方向上，峰部34的位置与导热管21的中心的位置一致。

本实施方式中，翅片31构成为在除了多个贯通孔37h之外的其他区域禁止空气A从该翅片31的正面（上面侧）向背面（下面侧）的流动。这样，优选在翅片31不设置贯通孔37h以外的开口部。当开口部不存在时，也不产生因结霜而导致堵塞的问题，因此在压力损失的方面是有利的。另外，“不设置开口部”是指不设置切口、通风窗（louver），即不设置贯通翅片的孔。

翅片31还具有平坦部35、第一倾斜部36和第二倾斜部38。平坦部35是与翅片套环37相邻的部分，是形成于贯通孔37h的周围的圆环状的部分。平坦部35的表面与气流方向平行且与高度方向垂直。第一倾斜部36是为了形成峰部34而相对于气流方向倾斜的部分。第一倾斜部36在翅片31中占有最大的面积。第一倾斜部36的表面是平坦的。第一倾斜部36在段方向平行且位于通过导热管21的中心的基准线的左右。即，由风上侧的第一倾斜部36和风下侧的第一倾斜部36形成峰部34。第二倾斜部38是将平坦部35和第一倾斜部36圆滑地连接的部分，以消除平坦部35和第一倾斜部36之间的高度的不同。第二倾斜部38的表面由缓和的曲面构成。平坦部35和第二倾斜部38在翅片套环37和贯通孔37h的周围形成凹状的部分。

此外，可以对第一倾斜部36和第二倾斜部38的边界部分实施适当的倒圆角（例如R0.5mm～R2.0mm）。同样，可以对峰部34和第二倾斜部38的边界部分实施适当的倒圆角（例如R0.5mm～R2.0mm）。这样的倒圆角改善翅片31的排水性。

如图2A～图2D所示，定义气流方向上的翅片31的长度为S1。定义段方向上的导热管21的中心间距离（管节距）为S2。定义平坦部35的直径为D1。定义气流方向上的通过翅片31的上游端和下游端的平面为基准平面H1。翅片31的上游端和下游端分别与前缘30a和30b对应。定义基准平面H1和第一倾斜部36所成的角度为θ1。定义基准平面H1和第二倾斜部38所成的角度为θ2。角度θ1为基准平面H1和第一倾斜部36所成的角度中锐角侧的角度。同样，角度θ2为基准平面H1和第二倾斜部38所成的角度中锐角侧的角度。本说明书中，将角度θ1和角度θ2分别称为“第一倾斜角度θ1”和“第二倾斜角度θ2”。此外，定义从基准平面H1至平坦部35的距离为α。在图2A～图2D所示的实施方式中，距离α为零。即，在高度方向上，平坦部35的位置、前缘30a的位置和后缘30b的位置一致。此时，基准平面H1与包括平坦部35的表面的平面一致。

如上所述，当定义了S1、S2、D1、θ1、θ2和α时，翅片管热交换器100满足下述公式（1）。

tan^-1{(S1·tanθ1±2α)/(S2-D1)}≤θ2＜80°-θ1···（1）

在高度方向上，平坦部35的位置可以与前缘30a的位置和后缘30b的位置不同。具体而言，当平坦部35位于比基准平面H1更靠峰部34的棱线的附近的位置时，公式（1）的左边为tan^-1{(S1·tanθ1-2α)/(S2-D1)}。当平坦部35位于比基准平面H1更靠峰部34的棱线的附近的位置时，第一倾斜部36和第二倾斜部38所成的角度变大，因此翅片31的表面积减少，但是压力损失减少。即，能够获得压力损失低的翅片31。

另一方面，当平坦部35比基准平面H1更离开峰部34的棱线时，公式（1）的左边为tan^-1{(S1·tanθ1+2α)/(S2-D1)}。当平坦部35比基准平面H1更离开峰部34的棱线时，第一倾斜部36和第二倾斜部38所成的角度变小，因此压力损失增加，但是翅片31的表面积增加。此外，第二倾斜部38的角度θ2增加，由此也能够期待使在导热管21的后方产生的死水区域减少的效果。即，能够获得热交换能力高的翅片31。

此外，第二倾斜部38的整体为曲面，但是在图2C或图2D所示的截面中，能够特别指定第二倾斜角度θ2。图2C的截面是用与段方向垂直且通过导热管21的中心的平面切断翅片31时观察到的截面。图2D的截面是用与流动方向垂直且通过导热管的中心的平面切断翅片31时观察到的截面。

以下详细说明公式（1）的技术的意义。

（关于第二倾斜角度θ2的下限值）

假定气流方向的长度固定时，波纹翅片的表面积一定比平直翅片（不折弯的翅片）的表面积大。而且，当第一倾斜角度θ1固定时，折弯次数限制为一次的波纹翅片（V形波纹翅片）的表面积比具有2次或其以上的折弯次数的波纹翅片（M形波纹翅片）的表面积大。其理由能够通过将本实施方式的翅片31的截面与现有的翅片10的截面进行比较而理解。

为了比较图2B和图9B时能够理解，图2B所示的截面的轮廓的长度与图9B所示的截面的轮廓的长度相等。由于图2C所示的截面与图9C所示的截面一致，所以两者的轮廓的长度相等。与此相对，为了比较图2D和图9D时能够理解，图2D所示的截面的轮廓的长度大于图9D所示的截面的轮廓的长度。原因在于，因为根据本实施方式的翅片31，图2D所示的截面包括具有第二倾斜角度θ2的第二倾斜部38。根据现有的翅片10，在图9D所示的截面中不包括倾斜部8，仅包括平坦部5和谷部6。由于基于第二倾斜部38的表面积的增加，本实施方式的翅片31的表面积大于现有的折弯2次的翅片10的表面积。

为了证明上述的事实，一边使第二倾斜角度θ2变化，一边分别计算出V形波纹翅片的表面积和M形波纹翅片的表面积。图3A和图3B表示结果。计算中使用的其他条件如下所述。

·翅片的长度S1＝18.9mm

·导热管的中心间距离S2＝18.3mm

·平坦部的直径D1＝11mm

·第一倾斜角度θ1＝16°

·翅片节距FP＝1.3mm

如图3A所示，不依赖于折弯次数，伴随第二倾斜角度θ2的增加，翅片的表面积增加。但是，V形波纹翅片的表面积相对于第二倾斜角度θ2的增加率大于M形波纹翅片相对于第二倾斜角度θ2的增加率。如图3B所示，当第二倾斜角度θ2接近0°时，V形波纹翅片的表面积与M形波纹翅片的表面积大致一致。即，表面积的比率约为100％。第二倾斜角度θ2越大时，表面积的差越扩大。

详细解析，当第二倾斜角度θ2从80°向40°减少时，表示表面积的比率的曲线的斜率逐渐变得缓和。但是，在图3B所示的点A的附近，曲线的斜率急剧变大。对应该点A的阈值角度θ2L如图4A所示，是V形波纹翅片中在段方向上相互相邻的第二倾斜部38接触的角度。在第二倾斜角度θ2比阈值角度θ2L小的区域，进行相邻的第二倾斜部38彼此的侵蚀，所以能够加速表面积的比率的减少。在此，阈值角度θ2L使用翅片31的长度S1、导热管21的中心间距离S2、平坦部35的直径D1、第一倾斜角度θ1和距离α由下述公式（2）表示。

θ2L=tan^-1{(S1·tanθ1±2α)/(S2-D1)}···（2）

阈值角度θ2L是利用以下的方法算出的角度。如图4B所示，峰部34的高度由(S1/2)·tanθ1±α表示。相邻的第二倾斜部38刚好接触时的第二倾斜角度θ2（＝阈值角度θ2L）的正切由{(S1/2)·tanθ1±α}/{(S2-D1)/2}表示。因而，阈值角度θ2L能够由公式（2）表示。

此外，第二倾斜角度θ2小于阈值角度θ2L时，通过相邻的第二倾斜部38彼此侵蚀，峰部34消失，第二倾斜部38彼此的接触部与水平大致平行。当通过接触部的水平面上时，空气减速，引起热传导率的降低。因此，第二倾斜角度θ2小于阈值角度θ2L时，在由表面积的急剧减少导致的热交换能力的降低上，另外追加由热传导率的降低导致的热交换能力的降低。结果是，翅片管热交换器的热交换能力显著降低。

所以，为了提高翅片管热交换器的热交换能力，重要的是第二倾斜角度θ2为阈值角度θ2L以上。

此外，作为通过使用仅具有1个峰部34的翅片31而能够期待改善热交换能力的另外的理由，能够列举平均热传导率的提高。图5A表示由仅具有1个峰部的V形波纹翅片的数值解析得到的结果。图5B表示由具有2个峰部的M形波纹翅片的数值解析得到的结果。具有高热通量（热交换量）的部分用粗线表示。如图5A所示，在前缘30a和峰部34的热通量非常高。同样，如图5B所示，在前缘9和峰部4的热通量非常高。但是，当比较粗线的全长时，图5A所示的粗线的全长大于图5B所示的粗线的全长。即，V形波纹翅片能够确保高热通量的区域更长。因而，在热传导率的侧面，本实施方式的翅片31也相对于现有的翅片10有利。

（关于第二倾斜角度θ2的上限值）

作为伴随第二倾斜角度θ2的增加的缺点，能够列举“流动的剥离”。如图6A中用虚线D所示，在翅片管热交换器100中，空气A的蛇行角度最大的区间存在于第一倾斜部36和第二倾斜部38的边界附近。用虚线D表示的区间中的气流的蛇行角度能够由第一倾斜角度θ1与第二倾斜角度θ2的和（θ1＋θ2）表示。

为了调查蛇行角度（θ1＋θ2）对气流带来的影响，使用具有在表面积的计算中使用的条件的波纹翅片的模型来实施气流解析。具体而言，一边使蛇行角度（θ1＋θ2）变化，一边调查蛇行部分中的剥离区域的大小和剥离区域内的气流方向。前面风速为1.3米／秒。图6B～图6F表示代表性的结果。

如图6B所示，蛇行角度（θ1＋θ2）为36°时，在蛇行部分的外周壁的附近产生剥离区域。但是，其厚度非常薄，内部的流动也沿着主流在顺方向上流动。如图6C所示，蛇行角度（θ1＋θ2）为66°时，在蛇行部分的外周壁的附近产生剥离区域。剥离区域比较厚，但是剥离区域中的流动基本上为顺方向。表示与主流不同的矢量的流动也仅存在得较少。蛇行角度（θ1＋θ2）为76°时，与蛇行角度（θ1＋θ2）为66°时相同，表示与主流不同的矢量的流动也仅存在得较少。蛇行角度（θ1＋θ2）为86°时，表示与主流不同的矢量的流动明确地增加。蛇行角度（θ1＋θ2）为96°时，蛇行部分的外周壁的附近由宽广的范围且非常厚的剥离区域覆盖。此外，剥离区域内的流动的大半成为包含与主流相反方向的矢量的涡流。剥离区域中的涡流不仅成为使通风阻力大幅增加的原因，也导致有效导热面积的减少。即，蛇行角度（θ1＋θ2）过大时，能够抵消表面积的增加导致的热交换量的增加。因而，优选蛇行角度（θ1＋θ2）处于不会导致通风阻力的大幅增加的范围。

在上述解析结果中，蛇行角度（θ1＋θ2）为76°时，表示与主流不同的矢量的流动也仅存在得较少。与此相对，蛇行角度（θ1＋θ2）为86°时，表示与主流不同的矢量的流动明确地增加。由此，通过将蛇行角度（θ1＋θ2）限制为不满80°，优选限制为不满70°，能够抑制剥离区域中的涡流的产生，进而能够抑制通风阻力。

根据以上的结果，第二倾斜角度θ2的适当的范围由上述的公式（1）表示。

第一倾斜角度θ1不特别限定，但优选不满40°。第一倾斜角度θ1为40°以上的情况下，峰部34的弯曲角度为80°以上。在该情况下，在峰部34产生厚的剥离区域，可能产生包含与主流相反方向的矢量的涡流。因而，第一倾斜角度θ1优选不满40°。第一倾斜角度θ1的下限没有特别限定。在波纹翅片中，第一倾斜角度θ1大于0°。

图7是表示第二倾斜角度θ2和翅片管热交换器的性能（热交换量和压力损失）的关系的图表。热交换量的变化率以阈值角度θ2L为边界较大地变化。即，第二倾斜角度θ2在阈值角度θ2L以上时，能够确保充分的热交换量。另一方面，通风阻力的变化率以角度θ2H（＝80°－θ1或70°－θ1）为边界较大地变化。即，第二倾斜角度θ2比角度θ2H小时，能够充分抑制通风阻力。

研究公式（1）中的距离α的上限值和下限值。根据图4B能够理解，平坦部35逐渐靠近峰部34的棱线时，从平坦部35至峰部34的棱线的距离(S1/2)·tanθ1-α中的α的值逐渐增加。为了使平坦部35进一步靠近峰部34的棱线，需要在某时刻在平坦部35和第一倾斜部36之间设置阶差。这种阶差显著阻碍平坦部35的周围的空气的流动，使通风阻力大幅增加。不产生这种阶差的α的最大值αmax，根据图4C能够理解，由tanθ1·(S1-D1)/2表示。

另一方面，当平坦部35从峰部34的棱线逐渐远离时，从平坦部35至峰部34的棱线的距离(S1/2)·tanθ1+α中的α的值逐渐增加。在该情况下，能够根据公式（2）理解，α的值越大，阈值角度θ2L变得越大。但是，翅片的结构上不出现新的阶差。因而，当处于在剥离区域不产生显著的涡流的范围内（θ2＜80°-θ1或θ2＜70°-θ1）时，α的值没有制限。

（第二实施方式）

如图8A～图8D所示，本实施方式的翅片41除了在翅片套环37的周围不具有平坦部35这点之外，具有与第一实施方式的翅片31相同的结构。本实施方式的翅片41和第一实施方式的翅片31中，对通用的要素标注相同的参照附图标记，省略其说明。

翅片41具有翅片套环37、第一倾斜部36和第二倾斜部38。翅片套环37是在贯通孔37h的周围与导热管21贴紧的圆筒状的部分。第二倾斜部38是将翅片套环37和第一倾斜部36连接的部分。当定义翅片套环37的外径为D2时，翅片41（详细而言翅片管热交换器100）满足下述公式（3）。

tan^-1{(S1·tanθ1)/(S2-D2)}≤θ2＜80°-θ1···（3）

本实施方式中，翅片套环37的下端的位置与基准平面H1的位置一致，如第一实施方式的平坦部35那样不变动。如图8E所示，峰部34的高度由(S1·tanθ1)/2表示。此外，由于翅片41不具有平坦部35，所以在段方向上相互相邻的第二倾斜部38接触时，第二倾斜部38在段方向上的长度由(S2-D2)/2表示。并且，根据图6A～图6F所示的气流解析的结果推测，认为平坦部35的有无对通风阻力的增减没有大的影响。根据以上的理由，关于公式（1）的全部的说明，也能够引用于公式（3）。当满足公式（3）时，具有翅片41的翅片管热交换器100具有低通风阻力和高热交换能力。此外，与第一实施方式相同，第二倾斜角度θ2优选不满（70°－θ1）。

工业上的可利用性

本发明的翅片管热交换器在空气调节装置、供热水装置、供暖装置等中使用的热泵中是有用的。特别是在用于使制冷剂蒸发的蒸发器中是有用的。

Claims (6)

1.一种翅片管热交换器，其特征在于，包括：

为了形成气体的流路而平行地排列的多个翅片；和

贯通所述多个翅片，与所述气体进行热交换的介质在内部流动的导热管，

所述翅片是以在气流方向上仅出现一处峰部的方式成形的波纹翅片，具有：嵌入所述导热管的多个贯通孔；形成于所述贯通孔的周围的平坦部；相对于所述气流方向倾斜以形成所述峰部的第一倾斜部；和将所述平坦部和所述第一倾斜部连接的第二倾斜部，

所述多个贯通孔沿着与所述多个翅片的排列方向和所述气流方向这两个方向垂直的段方向形成，

当定义所述气流方向上的所述翅片的长度为S1、所述段方向上的所述导热管的中心间距离为S2、所述平坦部的直径为D1、通过所述气流方向上的所述翅片的上游端和下游端的并且与所述多个翅片的排列方向垂直的平面为基准平面、所述基准平面和所述第一倾斜部所成的角度为θ1、所述基准平面和所述第二倾斜部所成的角度为θ2、从所述基准平面至所述平坦部的距离为α时，满足tan^-1{(S1·tanθ1±2α)/(S2-D1)}≤θ2＜80°-θ1的关系。

2.如权利要求1所述的翅片管热交换器，其特征在于：

所述角度θ2满足tan^-1{(S1·tanθ1±2α)/(S2-D1)}≤θ2＜70°-θ1的关系。

3.如权利要求1所述的翅片管热交换器，其特征在于：

所述翅片在除了所述多个贯通孔之外的其他区域禁止所述气体从该翅片的正面向背面的流动。

4.一种翅片管热交换器，其特征在于，包括：

为了形成气体的流路而平行地排列的多个翅片；和

贯通所述多个翅片，与所述气体进行热交换的介质在内部流动的导热管，

所述翅片是以在气流方向上仅出现一处峰部的方式成形的波纹翅片，具有：嵌入所述导热管的多个贯通孔；在所述贯通孔的周围与所述导热管贴紧的圆筒状的翅片套环；相对于所述气流方向倾斜以形成所述峰部的第一倾斜部；和将所述翅片套环和所述第一倾斜部连接的第二倾斜部，

所述多个贯通孔沿着与所述多个翅片的排列方向和所述气流方向这两个方向垂直的段方向形成，

当定义所述气流方向上的所述翅片的长度为S1、所述段方向上的所述导热管的中心间距离为S2、所述翅片套环的外径为D2、通过所述气流方向上的所述翅片的上游端和下游端的并且与所述多个翅片的排列方向垂直的平面为基准平面、所述基准平面和所述第一倾斜部所成的角度为θ1、所述基准平面和所述第二倾斜部所成的角度为θ2时，满足tan^-1{(S1·tanθ1)/(S2-D2)}≤θ2＜80°-θ1的关系。

5.如权利要求4所述的翅片管热交换器，其特征在于：

所述角度θ2满足tan^-1{(S1·tanθ1)/(S2-D2)}≤θ2＜70°-θ1的关系。

6.如权利要求4所述的翅片管热交换器，其特征在于：

所述翅片在除了所述多个贯通孔之外的其他区域禁止所述气体从该翅片的正面向背面的流动。