CN104246409B - 翅片管热交换器 - Google Patents

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CN104246409B CN201380021261.5A CN201380021261A CN104246409B CN 104246409 B CN104246409 B CN 104246409B CN 201380021261 A CN201380021261 A CN 201380021261A CN 104246409 B CN104246409 B CN 104246409B
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Abstract

本发明的翅片管热交换器包括多个翅片(1)和贯通多个翅片(1)、在内部流动流体的多个传热管(2)，翅片(1)具有在传热管(2)的周围形成的管周围部(4)和以包围管周围部(4)的方式形成的凸部(5)，在凸部(5)设置有将翅片(1)的正面背面连通的流体路径(9、9a、9b、10)。

Description

翅片管热交换器
技术领域
本发明涉及制冷剂的热交换中使用的翅片管热交换器。
背景技术
现有技术中，作为这种翅片管热交换器，例如已知有专利文献1(日本特开平9-203593号公报)中记载的技术。图14A是现有的翅片管热交换器所具备的翅片的局部俯视图。图14B是图14A的A-A线截面图。图14C是图14A的B-B线截面图。图14D是图14A的被虚线围成的区域C的局部放大图，是表示空气的流动方式的图。
现有的翅片管热交换器具备多个图14A所示的翅片101。多个翅片101以一定间隔平行地配置，以使得空气在彼此之间流动。在各翅片101，以在翅片101的厚度方向上贯通的方式设置有多个传热管102。在各传热管102的内部，流动用于与在多个翅片101间流动的空气进行热交换的制冷剂。
此外，在翅片101，形成有被插入传热管102的多个筒状的翅片套环(fin collar)103。在翅片套环103的周围，形成有平坦的管周围部104。在管周围部104的周围，形成有大致环状的凸部105。凸部105具有第1倾斜面105a和第2倾斜面105b，起引导空气流S的作用。如图14D所示，凸部105诱导绕入传热管102的尾流部的空气流Sa、Sb，由此减少死水区域D。第1倾斜面105a从凸部105的棱线向传热管2侧倾斜。第2倾斜面105b从凸部105的棱线向与传热管2相反一侧倾斜。此外，如图14A所示，相对于重力方向G在凸部105的下方的一部分设置有平坦部106。
例如，在现有的使用翅片管热交换器作为蒸发器的情况下，在翅片101的表面侧的传热管102的周围，如图15A所示那样，空气中的水分冷凝而产生冷凝水120。因为在凸部105的下方的一部分形成有平坦部106，所以冷凝水120如图15B所示那样通过平坦部106被排出。在现有的翅片管热交换器中，通过这样的结构，提高在翅片101的表面产生的水的排水性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-203593号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在上述现有的结构中，如图14D中以虚线箭头所示那样，产生从平坦部106漏出的空气流Sc，难以使传热管102的尾流部的风量增加。因此，存在传热管102的尾流部的传热性能的降低的课题。
此外，在现有结构中，由于设置平坦部106，传热面积减少，存在传热性能降低的问题。
本发明是用于解决上述现有课题而作出的，其目的在于提供不使在翅片的表面产生的水的排水性降低地提高传热管的尾流部的传热性能的翅片管热交换器。
用于解决问题的方式
为了解决上述现有的问题，本发明的上述翅片管热交换器构成为，包括：多个翅片；和贯通上述多个翅片、在内部流动流体的多个传热管，上述翅片具有形成在上述传热管的周围的管周围部和以包围上述管周围部的方式形成的凸部，在上述凸部设置有将上述翅片的正面背面连通的流体路径。
发明的效果
根据本发明的翅片管热交换器，能够提供能够不使在翅片的表面产生的水的排水性降低地提高传热管的尾流部的传热性能的翅片管热交换器。
附图说明
本发明的这些以及其它目的与特征从关于附图的与优选实施方式相关的以下记述能够明白。在该附图中，
图1是表示本发明的第1实施方式的翅片管热交换器的结构的立体图。
图2A是图1的翅片管热交换器所具备的翅片的局部俯视图。
图2B是图2A的A1-A1线截面图。
图2C是图2A的B1-B1线截面图。
图2D是图2A的以虚线围成的区域C1的放大图，是表示空气的流动方式的图。
图3A是表示在图2A的翅片的表面产生冷凝水的状态的局部放大图。
图3B是表示在图2A的翅片的表面产生的冷凝水经切口被排水至翅片的背面的样子的局部放大图。
图3C是表示在图2A的翅片的表面产生的冷凝水的大部分被排水的状态的局部放大图。
图4A是表示将图2A的翅片形成为波形形状的变形例的局部俯视图。
图4B是层叠多个图4A的翅片时的A2-A2线截面图。
图4C是层叠多个图4A的翅片时的B2-B2线截面图。
图5A是表示在图4A的翅片的表面产生冷凝水的状态的局部放大图。
图5B是表示在图4A的翅片的表面产生的冷凝水经切口被排水至翅片的背面的样子的局部放大图。
图5C是表示在图4A的翅片的表面产生的冷凝水的大部分被排水的状态的局部放大图。
图6是本发明的第2实施方式的翅片管热交换器所具备的翅片的局部俯视图。
图7是表示将图6的翅片形成为波形形状的变形例的局部俯视图。
图8A本发明的第3实施方式的翅片管热交换器所具备的翅片的局部俯视图。
图8B是图8A的A3-A3线截面图。
图8C是图8A的B3-B3线截面图。
图8D是图8A的以虚线围成的区域C2的放大图，是表示空气的流动方式的图。
图9A是表示在图8A的翅片的表面产生冷凝水的状态的局部放大图。
图9B是表示在图8A的翅片的表面产生的冷凝水经切口被排水至翅片的背面的样子的局部放大图。
图9C是表示在图8A的翅片的表面产生的冷凝水的大部分被排水的状态的局部放大图。
图10是表示在图8A的翅片、热传导呈放射状扩散的样子的印象图(示意图)。
图11A是表示将图8A的翅片形成为波形形状的变形例的局部俯视图。
图11B是层叠多个图11A的翅片时的A4-A4线截面图。
图11C是层叠多个图11A的翅片时的B4-B4线截面图。
图12A是表示在图10A的翅片的表面产生冷凝水的状态的局部放大图。
图12B是表示在图11A的翅片的表面产生的冷凝水经切口被排水至翅片的背面的样子的局部放大图。
图12C是表示在图11A的翅片的表面产生的冷凝水的大部分被排水的状态的局部放大图。
图13是表示图11A的翅片的切口的变形例的局部俯视图。
图14A是现有的翅片管热交换器的翅片的局部俯视图。
图14B是图14A的A-A线截面图。
图14C是图14A的B-B线截面图。
图14D是图14A的以虚线围成的区域C的放大图，是表示空气的流动方式的图。
图15A是表示在图14A的翅片的表面产生冷凝水的状态的局部放大图。
图15B是表示在图14A的翅片的表面产生的冷凝水经切口被排水至翅片的背面的样子的局部放大图。
图15C是表示在图14A的翅片的表面产生的冷凝水的大部分被排水的状态的局部放大图。
具体实施方式
本发明的翅片管热交换器构成为，包括：多个翅片；和贯通上述多个翅片、在内部流动流体的多个传热管，上述翅片具有形成在上述传热管的周围的管周围部和以包围上述管周围部的方式形成的凸部，在上述凸部设置有将上述翅片的正面背面连通的流体路径。
根据该结构，能够利用以包围管周围部的方式形成的凸部增加流入到传热管的尾流部的空气流，能够提高传热管的尾流部的传热性能。此外，利用在凸部形成的流体路径，能够将翅片的表面的水引导至翅片的背面，顺利地向重力方向的下方进行排水，所以能够抑制排水性的降低。
另外，优选如下方式：上述翅片包括相对于空气的流动方向呈波形形状倾斜的倾斜部，上述凸部具有在上述传热管侧倾斜的第1倾斜面和在与上述传热管相反侧倾斜的第2倾斜面，上述倾斜部和上述凸部通过上述第2倾斜面被连接。
根据该结构，从流体路径通过的水被诱导至波形形状的谷部，所以能够进一步提高在翅片的表面产生的水的排水性。
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外本发明并不被该实施方式限定。
(第1实施方式)
图1是表示本第1实施方式的翅片管热交换器的结构的立体图。本第1实施方式的翅片管热交换器例如装载于空气调节机、热泵热水器、热泵热水供暖等的室外机。
如图1所示，本第1实施方式的翅片管热交换器包括：多个翅片1；分别贯通多个翅片1的多个传热管2；和端板30，其用于将热交换器载置于室外机时的固定或将多个热交换器彼此接合。
多个翅片1以在空气的流动方向S形成流路的方式、隔开规定的间隔Fp大致平行地层叠。
多个传热管2在与多个翅片1的层叠方向交叉(例如，正交)的方向上相互并列地配置。在各传热管2的内部，流动制冷剂等流体。本第1实施方式的翅片管热交换器构成为，通过彼此相邻的翅片1、1间的空气与流过传热管2的内部的制冷剂进行热交换。作为在传热管2的内部流动的制冷剂，并无特别限定，例如适合使用R410A、丙烷、丙烯、二氧化碳等环境负荷少的制冷剂。另外，各传热管2也可以通过多个曲管相互连结，构成一根蛇形状(蜿蜒)的传热管。
端板30设置成与多个翅片1中的位于层叠方向的端部的翅片相邻。
图2A是翅片1的局部俯视图。图2B是图2A的A1-A1线截面图。图2C是图2A的B1-B1线截面图。图2D是图2A的虚线围成的区域C1的放大图，是表示空气的流动方向的图。
如图2A所示，翅片1呈大致平板状形成。在翅片1形成有多个筒状的翅片套环3。在翅片套环3，通过将传热管2机械扩管或液压扩管接合传热管2。在翅片套环3的周围，如图2A和图2C所示，形成有平坦的管周围部4。
在管周围部4的周围，以包围该管周围部4的方式形成有环状的凸部5。凸部5具有第1倾斜面5a和第2倾斜面5b，发挥引导空气流S的作用。此外，如图2D所示，凸部5诱导绕入传热管2的尾流部的空气流Sa、Sb，由此减少死水区域D。第1倾斜面5a从凸部5的棱线向传热管2侧倾斜。第2倾斜面5b从凸部5的棱线向与传热管2相反一侧倾斜。
在凸部5，沿凸部5的棱线形成有成为将翅片1的正面背面连通的流体路径的切口9。在本第1实施方式中，切口9形成在包括凸部5的上端的位置和包括凸部5的下端的位置的两处位置。
另外，优选各切口9的宽度为0.05mm～0.5mm程度。在这种情况下，能够利用毛细管现象将在翅片1的表面产生的水容易地诱导至翅片1的背面。
此外，优选各切口9的长度L1为翅片1的配置间隔Fp的0.5倍～1.5倍(0.5Fp～1.5Fp)程度。在这种情况下，能够抑制在翅片1的表面产生的水以跨越层叠的翅片1彼此的方式形成的现象(架桥现象)。
此外，优选各切口9的相对于与传热管2的重力方向G平行的中心线CL的角度θ在θ＝±45°程度的范围形成。在这种情况下，成为在翅片1的表面的水容易积存的位置形成切口9，所以能够顺利地将在翅片1的表面产生的水诱导至翅片1的背面。
接着，对翅片1的排水作用进行说明。
例如，在将翅片管热交换器用作蒸发器的情况下，在翅片1的表面侧的传热管2的周围，如图3A所示那样，空气中的水分冷凝而产生冷凝水20。因为在凸部5、沿其棱线形成有切口9，所以冷凝水20如图3B所示那样通过切口9从翅片1的表面被诱导至背面，沿翅片1的背面向重力方向G的下方被诱导(排水)。由此，如图3C所示，在翅片1的表面产生的冷凝水20的大部分被排出。
此外，沿翅片1的表面流动的冷凝水20通过在凸部5的上端形成的切口9被诱导至翅片1的背面。被诱导至翅片1的背面的冷凝水20沿凸部5的边缘向重力方向G的下方被诱导(排水)。
如上所述，根据本第1实施方式的翅片管热交换器，能够利用以包围管周围部4的方式形成的凸部5，对绕入传热管2的尾流部的空气流Sa、Sb进行诱导，减少死水区域D。由此，能够使流入到传热管2的尾流部的空气流Sa、Sb增加，能够提高传热管2的尾流部的传热性能。
此外，根据本第1实施方式的翅片管热交换器，能够利用在凸部5形成的切口9，将翅片1的表面的冷凝水20诱导至翅片1的背面，向重力方向G的下方顺利地排水。由此，能够抑制在翅片1的表面产生的水的排水性的降低。
此外，根据本第1实施方式的翅片管热交换器，因为沿凸部5的棱线设置有切口9，所以能够不依赖于翅片1的朝向地进行热交换器的组装。其结果是，能够缩短制造工序中的作业时间，能够降低生产成本。
另外，在本第1实施方式中，翅片1呈大致平板状形成，但是本发明并不限定于此。例如也可以如图4A～图4C所示那样，翅片1呈波形(corrugate)形状形成。即，翅片1也可以以相当于空气的流动方向S按谷部14a、峰部13、谷部14、峰部13、谷部14a的顺序连续的方式呈M字形形成。另外，峰部13、谷部14和谷部14a通过相当于空气的流动方向S倾斜的倾斜部15形成。
此外，如图4A所示，优选凸部5由以其棱线为边界向传热管2侧倾斜的倾斜面5a和向与传热管2相反侧倾斜的倾斜面5b形成，凸部5和倾斜部15通过倾斜面5b连接。
根据该结构，如图5A所示，在翅片1的表面产生的冷凝水20通过切口9被诱导至翅片1的背面。被诱导至该翅片1的背面的冷凝水20如图5B所示那样被诱导至峰部13(从翅片1的背面侧看时成为谷部)，向重力方向G的下方被随时诱导(排水)。由此，如图5C所示，在翅片1的表面产生的冷凝水20的大部分被排出。即，根据该结构，成为利用波形形状的翅片1和切口9形成冷凝水20流动的流体流路，所以，能够更进一步提高冷凝水20的排水性。
此外，根据该结构，如图4B所示，空气的流动成为曲折的空气流Sc那样，所以能够使温度边界层薄膜化，促进传热。由此，能够更进一步提高翅片管热交换器的传热性能。
另外，在上述说明中，将翅片1形成为M字形波形翅片，但也可以为在翅片1上仅形成一处峰部13的V字形波形翅片。
此外，传热管2并不限定于图2A所示那样的上述圆管，例如也可以为扁平管。
此外，凸部5的形状并不限定于图2A所示那样的圆形，例如也可以为多角形。
(第2实施方式)
图6是表示本发明的第2实施方式的翅片管热交换器的翅片的结构的局部俯视图。本第2实施方式的翅片管热交换器与上述第1实施方式的翅片管热交换器不同之处在于，代替切口9形成有成为将翅片1的正面背面连通的流体路径的小孔10。
小孔10以沿凸部5的棱线的方式形成。在本第2实施方式中，小孔10形成在包括凸部5的上端的位置和包括凸部5的下端的位置的两处位置。
根据本第2实施方式的翅片管热交换器，能够确保翅片1的刚性并提高冷凝水20的排水性，并且能够提高热交换器的组装性。
另外，优选各小孔10的直径为0.2mm～1.0mm程度。在这种情况下，能够利用毛细管现象将在翅片1的表面产生的水容易地诱导至翅片1的背面。
此外，如图7所示，翅片1也可以呈波形形状形成。在这种情况下，能够将温度边界层薄膜化，促进传热，能够更进一步提高翅片管热交换器的传热性能。
(第3实施方式)
图8A是本发明的第3实施方式的翅片管热交换器所具备的翅片的局部俯视图。图8B是图8A的A3-A3线截面图。图8C是图8A的B3-B3线截面图。图8D是图8A的以虚线围成的区域C2的放大图，是表示空气的流动方向的图。
本第3实施方式的翅片管热交换器与上述第1实施方式的翅片管热交换器的不同之处在于，在形成凸部5的倾斜面5a、5b分别形成有成为将翅片1的正面背面连通的流体路径的切口9a、9b。
如图8A所示，凸部5由以其棱线为边界向传热管2侧倾斜的倾斜面5a和向与传热管2相反侧倾斜且与倾斜部15连接的倾斜面5b形成。如图8D所示，凸部5对绕入传热管2的尾流部的空气流Sa、Sb进行诱导，由此减少死水区域D。
切口9a、9b形成在凸部5的下方和上方的两处。切口9a以向倾斜面5a的倾斜的方向延伸的方式形成，切口9b以向倾斜面5b的倾斜的方向延伸的方式形成。
另外，优选切口9a、9b的宽度为0.05mm～0.5mm程度。在这种情况下，能够利用毛细管现象将在翅片1的表面产生的水容易地诱导至翅片1的背面。
另外，切口9a、9b的长度并无特别限定。例如，切口9a也可以形成至凸部5与管周围部4相接的部分。此外，切口9b也可以形成至凸部5与翅片1的平板状的部位连接的部分。此外，切口9a、和切口9b也可以通过由凸部5的棱线连接而成为一体的方式形成。
接着，对翅片1的排水作用进行说明。
例如，在将翅片管热交换器用作蒸发器的情况下，在翅片1的表面侧的传热管2的周围，如图9A所示那样，空气中的水分冷凝而产生冷凝水20。因为在倾斜面5a形成有切口9a、在倾斜面5b形成有切口9b，所以冷凝水20如图9B所示那样通过切口9a、9b从翅片1的表面被诱导至背面，沿翅片1的背面向重力方向G的下方被诱导(排水)。由此，图9C所示，在翅片1的表面产生的冷凝水20大部分被排出。
此外，沿翅片1的表面流动的冷凝水20通过在凸部5的上方形成的切口9a、9b被诱导至翅片1的背面。被诱导至翅片1的背面的冷凝水20沿凸部5的边缘向重力方向G的下方被诱导(排水)。
如上所述，根据本第3实施方式的翅片管热交换器，能够利用以包围管周围部4的方式形成的凸部5，对绕入传热管2的尾流部的空气流Sa、Sb进行诱导，减少死水区域D。由此，能够使流入到传热管2的尾流部的空气流Sa、Sb增加，能够提高传热管2的尾流部的传热性能。
此外，根据本第3实施方式的翅片管热交换器，能够利用在凸部5形成的切口9a、9b，将在翅片1的表面产生的冷凝水20有诱导至翅片1的背面，向重力方向G的下方顺利地排水。由此，能够抑制在翅片1的表面产生的水的排水性的降低。
另外，优选切口9a、9b相对于凸部5的棱线垂直地形成。在这种情况下，如图10所示，翅片1的热传导以传热管2为中心呈放射状扩散。由此，能够更进一步抑制翅片1的热传递率的降低。
此外，如图11A～图11C所示，优选翅片1呈波形形状形成。根据该结构，空气的流动成为蛇形(蜿蜒)的空气流Sc那样，所以能够将温度边界层薄膜化，促进传热。由此，能够更进一步提高翅片管热交换器的传热性能。
此外，根据该结构，利用波形形状的翅片1和切口9a、9b形成冷凝水20流动的流体流路，所以能够更进一步提高冷凝水20的排水性。
此外，根据该结构，如图11B所示，空气的流动成为曲折的空气流Sc那样，所以能够使温度边界层薄膜化，促进传热。由此，能够更进一步提高翅片管热交换器的传热性能。
另外，在上述说明中，将翅片1形成为M字形波形翅片，但也可以为在翅片1上仅形成一处峰部13的V字形波形翅片。
此外，如图13所示，切口9a、9b也可以设置有多个。此时，优选切口9a、9b以使得切口9a、9b的与传热管2相反侧的端部位于谷部14的棱线的外侧的方式、以传热管2侧为中心呈放射状形成。由此，能够更多地将冷凝水20排出，更进一步提高传热性能。
本发明参照附图、使用优选实施方式充分地进行了记载，对熟悉该技术的人们而言各种变形和修正是明显的。这样的变形和修正只要不脱离所添付的权利要求的范围限定的本发明的范围，就应该理解为被包括在其中。
产业上的可利用性
如上所述，本发明的翅片管热交换器能够不使在翅片的表面产生的水的排水性降低地提高传热管的尾流部的传热性能，所以作为空气调节装置、供热水装置、供暖装置等中使用的热交换器是有用的。
附图标记的说明
1 翅片
2 传热管
4 管周围部
5 凸部
5a 第1倾斜面
5b 第2倾斜面
9、9a、9b 切口(流体路径)
10 小孔(流体路径)
13 峰部
14、14a 谷部
15 倾斜部
30 端板
S 空气的流动方向
Sa、Sb、Sc 空气流
G 重力方向

Claims (1)

1.一种翅片管热交换器，其特征在于，包括：
多个翅片；和贯通所述多个翅片、在内部流动流体的多个传热管，
所述翅片具有形成在所述传热管的周围的管周围部和以包围所述管周围部的方式形成的凸部，在所述凸部设置有将所述翅片的正面背面连通的流体路径，
所述翅片包括相对于空气的流动方向呈波形形状倾斜的倾斜部，所述凸部具有在所述传热管侧倾斜的第1倾斜面和在与所述传热管相反侧倾斜的第2倾斜面，所述倾斜部和所述凸部通过所述第2倾斜面被连接。
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