CN109073332A - 热交换器 - Google Patents
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Abstract
提供抑制性能降低的热交换器。在热交换器(21)中,在通过热交换空间(SP)的空气流(AF)与传热管(50)内的制冷剂之间进行热交换,其中,所述热交换空间(SP)由相邻的传热管(50)和相邻的传热翅片(60)形成。各传热翅片(60)具有在各热交换空间(SP)中在空气流动方向(dr1)上排列的多个突出部(70)。多个突出部(70)包括:第五突出部(75),其位于下风侧;和一端侧突出部(80),其位于上风侧。根据空气流动方向视角(v1),在各热交换空间(SP)中,第五突出部(75)的面积在基准面积(A2)(在空气流动方向视角(v1)中,以在翅片正侧面(611)中位于一端侧突出部(80)的边缘(70a)与离边缘(70a)最近的传热管(50)的主面(52)之间的部分为第一边(L1)、以翅片间距(P1)为第二边(L2)的基准四边形(R1)的面积)中所占的比例是0.2以上。
Description
技术领域
本发明涉及热交换器。
背景技术
以往,有一种热交换器,其具有多个扁平管和与扁平管交叉地延伸的多个传热翅片,所述热交换器使得在通过由相邻的扁平管和相邻的传热翅片形成的热交换空间的空气流与扁平管内的制冷剂之间进行热交换。在所述热交换器中,为了提高热传导率,在传热翅片上设置有与空气流的流动方向(空气流动方向)交叉地突出的突出部。
例如,在专利文献1(日本特许4845943号公报)中公开了一种空调室内机的热交换器,其具有切起多个突出部而成的传热翅片。在专利文献1中,通过被切起成位于上风侧的上风侧突出部与位于下风侧的下风侧突出部的形状(具体而言是相对于空气流的迎角与切起角度)不同,从而抑制了死角并抑制了通风阻力。
发明内容
发明要解决的课题
但是,本申请的发明人在进行锐意研究后发现,如专利文献1那样,在从空气流动方向观察的情况下在热交换空间中在各突出部与扁平管的主面之间较大地形成有间隙的热交换器中,关于通过热交换空间的空气流,容易产生如下的偏流现象:与通过突出部的周围的空气流的流速比较,通过所述间隙的空气流的流速显著增大。在产生了所述偏流现象的情况下,在空气流与扁平管内的制冷剂之间不易良好地进行热交换,招致热交换器的性能降低。
因此,本发明的课题在于,提供抑制性能降低的热交换器。
用于解决课题的手段
本发明的第一方面的热交换器是如下的热交换器:具有多个扁平管和多个传热翅片,使得在通过热交换空间的空气流与扁平管内的制冷剂之间进行热交换。扁平管在与第一方向交叉的第二方向上延伸。第一方向是空气流的流动方向。多个扁平管在第三方向上空开间隔地排列。第三方向是与第一方向和第二方向交叉的方向。传热翅片构成为板状。传热翅片沿着第三方向延伸。传热翅片沿着第二方向空开间隔地排列。热交换空间是由相邻的扁平管和相邻的传热翅片形成的空间。各传热翅片包括传热翅片正侧面和传热翅片背侧面。传热翅片正侧面是传热翅片的一方的主面。传热翅片背侧面是传热翅片的另一方的主面。各传热翅片具有多个突出部。突出部是从传热翅片正侧面或传热翅片背侧面沿着第二方向突出的鼓出部或切起部。多个突出部在各热交换空间中在第一方向上排列。多个突出部中包括下风侧突出部和上风侧突出部。下风侧突出部是位于下风侧的突出部。上风侧突出部是位于比下风侧突出部靠上风侧的突出部。根据空气流动方向视角,在各热交换空间中,另一方突出部的面积在基准面积中所占的比例是0.2以上。空气流动方向视角是从第一方向上的上风侧观察下风侧的视点。基准面积是在空气流动方向视角中以一方突出部突出的传热翅片正侧面或传热翅片背侧面中位于一方突出部的边缘与离一方突出部的边缘最近的扁平管的主面之间的部分为横边和纵边的一方、以传热翅片的间距为横边和纵边的另一方的四边形的面积。一方突出部是上风侧突出部和下风侧突出部中的一方。另一方突出部是上风侧突出部和下风侧突出部中的另一方。
在本发明的第一方面的热交换器中,根据空气流动方向视角,在各热交换空间中,另一方突出部的面积在基准面积(在空气流动方向视角中,以传热翅片正侧面或传热翅片背侧面中位于一方突出部的边缘与离一方突出部的边缘最近的扁平管的主面之间的部分为横边和纵边的一方、以传热翅片的间距为横边和纵边的另一方的四边形的面积)中所占的比例是0.2以上。由此,可抑制从空气流动方向观察时在各热交换空间中在另一方突出部与扁平管的主面之间较大地形成间隙。其结果是,关于通过热交换空间的空气流,不易产生如下的偏流现象:与通过突出部的周围的空气流的流速比较,通过所述间隙的空气流的流速显著增大。与之关联地,在空气流与扁平管内的制冷剂之间容易良好地进行热交换,可抑制性能降低。
本发明的第二方面的热交换器在第一方面的热交换器中,在从第三方向观察热交换空间时,另一方突出部被配置在如下的位置:在该位置处,另一方突出部的上风侧和下风侧的边缘中靠近扁平管的一方与扁平管的上风侧和下风侧的端部中靠近另一方突出部的一方之间的距离大于0。
由此,能够将另一方突出部的尺寸构成得较大。即,在将另一方突出部构成为从第三方向观察时另一方突出部的上风侧和下风侧的边缘中靠近扁平管的一方与扁平管的上风侧和下风侧的端部中靠近另一方突出部的一方之间的距离为0以下(即重叠)的情况下,很难将另一方突出部的上风侧和下风侧的边缘中靠近扁平管的一方设置(切起或鼓出)成在空气流动方向视角中与扁平管重叠。与之关联地,很难将另一方突出部较大地构成为如下程度:可抑制从空气流动方向观察各热交换空间时在另一方突出部与扁平管的主面之间较大地形成有间隙。
在这方面,在从第三方向观察时,另一方突出部被配置在如下的位置:在该位置处,另一方突出部的上风侧和下风侧的边缘中靠近扁平管的一方与扁平管的上风侧和下风侧的端部中靠近另一方突出部的一方之间的距离大于0,从而容易将另一方突出部的上风侧和下风侧的边缘中靠近扁平管的一方构成为在空气流动方向视角中与扁平管重叠。因此,容易将另一方突出部较大地构成为如下程度:可抑制从空气流动方向观察各热交换空间时在另一方突出部与扁平管的主面之间较大地形成有间隙。即,容易使另一方突出部的面积在基准面积中所占的比例为0.2以上。因此,能够进一步抑制性能降低。
本发明的第三方面的热交换器在第一方面或第二方面的热交换器中,在空气流动方向视角中,另一方突出部突出的长度为一方突出部突出的长度以上。由此,容易将另一方突出部构成得更大。即,容易使另一方突出部的面积在基准面积中所占的比例为0.2以上。因此,能够进一步抑制性能降低。
本发明的第四方面的热交换器在第一方面至第三方面中的任一方面的热交换器中,另一方突出部被配置在多个突出部中的最上风侧或最下风侧。由此,容易将另一方突出部构成得更大。即,容易使另一方突出部的面积在基准面积中所占的比例为0.2以上。因此,能够进一步抑制性能降低。
本发明的第五方面的热交换器在第一方面至第四方面中的任一方面的热交换器中,另一方突出部的面积在基准面积中所占的比例是0.5以上。由此,可进一步抑制从空气流动方向观察时在各热交换空间中在另一方突出部与扁平管的主面之间较大地形成有间隙。其结果是,关于通过热交换空间的空气流,更不易产生如下的偏流现象:与通过突出部的周围的空气流的流速比较,通过所述间隙的空气流的流速显著增大。与之关联地,在热交换空间中在空气流与扁平管内的制冷剂之间更容易良好地进行热交换,可进一步抑制性能降低。
本发明的第六方面的热交换器在第一方面至第五方面中的任一方面的热交换器中,多个突出部中还包括强度提高突出部。强度提高突出部从传热翅片的第一方向上的一端侧朝向另一端侧延伸。强度提高突出部增加传热翅片的强度。
由此,在对传热翅片施加载荷的情况(特别是在沿着第一方向或其相反方向施加载荷的情况)下,可抑制传热翅片的变形和压曲。其结果是,可抑制伴随着传热翅片的变形和压曲的热交换器的性能降低。因此,可进一步抑制性能降低。
本发明的第七方面的热交换器在第六方面的热交换器中,在传热翅片上形成有多个扁平管插入孔。扁平管插入孔从传热翅片的第一方向的一端侧朝向另一端侧延伸。扁平管插入孔是供扁平管插入的孔。在从第三方向观察时,强度提高突出部的末端比扁平管插入孔靠传热翅片的第一方向的一端侧。
由此,在特别是从与插入扁平管的一侧相反的一侧对传热翅片施加载荷的情况下,可抑制传热翅片的变形或压曲。其结果是,在例如弯曲加工等热交换器的制造工序及搬运时等,即使是在从与插入传热翅片的扁平管的一侧相反的一侧施加载荷的情况下,也可抑制传热翅片的变形或压曲,并可抑制热交换器的性能降低。
本发明的第八方面的热交换器在第六方面的热交换器中,在传热翅片上形成有多个扁平管插入孔。扁平管插入孔从传热翅片的第一方向的一端侧朝向另一端侧延伸。扁平管插入孔是供扁平管插入的孔。在从第三方向观察时,强度提高突出部的前端比扁平管插入孔靠传热翅片的第一方向的另一端侧。
由此,在特别是从与插入扁平管的一侧相反的一侧对传热翅片施加载荷的情况下,可抑制传热翅片的变形或压曲。其结果是,在例如弯曲加工等热交换器的制造工序及搬运时等,即使是在从与插入传热翅片的扁平管的一侧相反的一侧施加载荷的情况下,也可抑制传热翅片的变形或压曲,并可抑制热交换器的性能降低。
本发明的第九方面的热交换器在第六方面至第八方面中的任一方面的热交换器中,传热翅片中包括翅片主体部。翅片主体部是从传热翅片的第三方向的一端连续地延伸到另一端的部分。强度提高突出部的一部分或全部被配置在翅片主体部。
由此,在对传热翅片的特别是翅片主体部施加载荷的情况下,可抑制传热翅片的变形或压曲。其结果是,在例如弯曲加工等热交换器的制造工序及搬运时等,即使是在对翅片主体部施加载荷的情况下,也可抑制传热翅片的变形或压曲,并可抑制热交换器的性能降低。
本发明的第十方面的热交换器在第六方面至第九方面中的任一方面的热交换器中,在从第三方向观察时,强度提高突出部的一部分或全部被配置在一方突出部与另一方突出部之间。由此,能够在形成于一方突出部与另一方突出部之间的空间配置强度提高突出部。其结果是,能够在狭小的热交换空间中使强度提高突出部与其它突出部共存。
本发明的第十一方面的热交换器在第六方面至第十方面中的任一方面的热交换器中,强度提高突出部与另一方突出部一体地构成。由此,通过将强度提高突出部与另一方突出部一体地构成,从而能够在狭小的热交换空间中使强度提高突出部与另一方突出部共存。
发明效果
根据本发明的第一方面的热交换器,可抑制从空气流动方向观察时在各热交换空间中在另一方突出部与扁平管的主面之间较大地形成间隙。其结果是,关于通过热交换空间的空气流,不易产生如下的偏流现象:与通过突出部的周围的空气流的流速比较,通过所述间隙的空气流的流速显著增大。与之关联地,在空气流与扁平管内的制冷剂之间容易良好地进行热交换,可抑制性能降低。
根据本发明的第二方面至第四方面的热交换器,容易使另一方突出部的面积在基准面积中所占的比例为0.2以上。因此,能够进一步抑制性能降低。
根据本发明的第五方面的热交换器,在空气流与扁平管内的制冷剂之间更容易良好地进行热交换,可进一步抑制性能降低。
根据本发明的第六方面的热交换器,在对传热翅片施加载荷的情况(特别是在沿着第一方向或其相反方向施加载荷的情况)下,可抑制传热翅片的变形和压曲。其结果是,可抑制伴随着传热翅片的变形和压曲的热交换器的性能降低。因此,可进一步抑制性能降低。
根据本发明的第七方面或第八方面的热交换器,在特别是从与插入扁平管的一侧相反的一侧对传热翅片施加载荷的情况下,可抑制传热翅片的变形或压曲。其结果是,在例如弯曲加工等热交换器的制造工序及搬运时等,即使是在从与插入传热翅片的扁平管的一侧相反的一侧施加载荷的情况下,也可抑制传热翅片的变形或压曲,并可抑制热交换器的性能降低。
根据本发明的第九方面的热交换器,在对传热翅片的特别是翅片主体部施加载荷的情况下,可抑制传热翅片的变形或压曲。其结果是,在例如弯曲加工等热交换器的制造工序及搬运时等,即使是在对翅片主体部施加载荷的情况下,也可抑制传热翅片的变形或压曲,并可抑制热交换器的性能降低。
根据本发明的第十方面或第十一方面的热交换器,能够在狭小的热交换空间中使强度提高突出部与其它的突出部共存。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的热交换器的热交换部的立体图。
图2是热交换部的截面的示意图。
图3是示出从图1所示的热交换部的空气流动方向观察的状态的示意图。
图4是图3中的IV部分的放大立体图。
图5是概略地示出图4所示的热交换空间的从传热管延伸方向观察的状态的示意图。
图6是概略地示出图4所示的热交换空间的从空气流动方向观察的状态的示意图。
图7是示出热交换空间中突出面积在基准面积内所占的比例小于0.2的情况下的空气流的流速分布的一个示例的示意图。
图8是示出热交换空间中突出面积在基准面积内所占的比例为0.2以上的情况下的空气流的流速分布的一个示例的示意图。
图9是示出(由下风侧传热管构成的)热交换空间中突出面积在基准面积内所占的比例小于0.2的情况下热交换空间中的各区域的传热量的程度的一个示例的示意图。
图10是示出(由下风侧传热管构成的)热交换空间中突出面积在基准面积内所占的比例为0.2以上的情况下热交换空间中的各区域的传热量的程度的一个示例的示意图。
图11是表示热交换空间中突出面积在基准面积内所占的比例与热交换空间中的热传导率的相关关系的一个示例的图表。
图12是示出空气流动方向为反向的情况下的、从热交换部的空气流动方向观察的状态的示意图。
图13是概略地示出空气流动方向为反向的情况下的、热交换空间的从传热管延伸方向观察的状态的示意图。
图14是概略地示出在变形例E的方式中设置有第五突出部的情况下的、热交换空间的从传热管延伸方向观察的状态的示意图。
图15是概略地示出在变形例的H方式中设置有各突出部的情况下的、热交换空间的从空气流动方向观察的状态的示意图。
图16是从传热管延伸方向观察由变形例I的传热翅片构成的热交换空间的示意图。
图17是从空气流动方向观察图16的示意图。
图18是示意性地示出变形例I的传热翅片的压曲耐力与在从传热翅片延伸方向观察的情况下第八突出部与传热管重叠的长度的关系的图表。
图19是示出在变形例I的传热翅片未设置第七突出部的情况(即热交换空间中突出面积在基准面积内所占的比例小于0.2的情况)下的、空气流的流速分布的一个示例的示意图。
图20是示出在变形例I的传热翅片设置有第七突出部的情况(即热交换空间中突出面积在基准面积内所占的比例是0.2以上的情况)下的、空气流的流速分布的一个示例的示意图。
图21是从传热管延伸方向观察由变形例I的传热翅片的其它示例构成的热交换空间的示意图。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的一个实施方式的热交换器21进行说明。另外,下面的实施方式是本发明的具体示例,不限定本发明的技术范围,能够在不脱离发明主旨的范围内适当地变更。此外,在下面的实施方式中,图1至图10、图12至图17和图19至图21所示的x方向对应于左右方向,y方向对应于前后方向,z方向对应于上下方向。此外,将空气流AF通过热交换器21(更具体而言是后述的热交换空间SP)时流动的方向称为“空气流动方向dr1”。在本实施方式中,空气流动方向dr1(相当于权利要求书中所述的“第一方向”)对应于x方向(即左右方向)或y方向(即前后方向)。此外,将从空气流动方向dr1的上风侧朝向下风侧观察的视点称为“空气流动方向视角v1”。
(1)热交换器21
(1-1)热交换部40
热交换器21具有多个(这里是四个)使空气流AF与制冷剂进行热交换的热交换部40。各热交换部40是向与空气流AF的行进方向(即空气流动方向dr1)交叉的方向扩展的区域,在俯视时,沿着x方向或y方向延伸,并且在从侧面观察时,在z方向延伸(参照图1和图2)。在本实施方式中,各热交换部40与其它任一热交换部40连结,从而热交换器21一体地构成。
如图1至图6所示,各热交换部40包括供制冷剂流动的多个传热管50和促进传热管50内的制冷剂与空气流AF的热交换的多个传热翅片60。
这里,在下面的说明中,将热交换部40在俯视时(即从z方向观察的情况下)延伸的方向称为“传热管延伸方向dr2”,将热交换部40在从侧面观察时(即从x方向或y方向观察的情况下)延伸的方向称为“传热翅片延伸方向dr3”(参照图4~图6等)。这里,传热管延伸方向dr2(相当于权利要求书中所述的“第二方向”)是与空气流动方向dr1和传热翅片延伸方向dr3交叉的方向,其与y方向或x方向对应。此外,传热翅片延伸方向dr3(相当于权利要求书中所述的“第三方向”)是与空气流动方向dr1交叉的方向,其与z方向对应。
(1-2)传热管50
传热管50是在内部形成有多个制冷剂流路51的所谓的扁平多孔管。传热管50呈薄板状,包括两个主面52(具体而言是传热管正侧面521和传热管背侧面522)(参照图2等)。传热管50是铝制或铝合金制。传热管50沿着传热管延伸方向dr2延伸。即,在各传热管50内,制冷剂流路51沿着传热管延伸方向dr2延伸,制冷剂沿着传热管延伸方向dr2流动。
各传热管50在热交换部40中与其它传热管50一同沿着传热翅片延伸方向dr3空开间隔地排列(参照图1~图3等)。此外,各传热管50与其它传热管50沿着空气流动方向dr1空开间隔地排列成两列(参照图1和图2)。即,在热交换部40中,沿着传热管延伸方向dr2延伸的传热管50沿着空气流动方向dr1排列成两列,沿着空气流动方向dr1排列成两列的一组传热管50被配置成沿着传热翅片延伸方向dr3排列多个。另外,关于热交换部40中包括的传热管50的列及根数,可根据设计规格适当地变更。
这里,将排列成两列的传热管50中位于空气流AF的上风侧的传热管50称为上风侧传热管50a,将位于空气流AF的下风侧的传热管50称为下风侧传热管50b。
(1-3)传热翅片60
传热翅片60是使传热管50与空气流AF的传热面积增大的平板状的部件。传热翅片60是铝制或铝合金制。传热翅片60包括两个主面(具体而言是翅片正侧面611和翅片背侧面612)(参照图4~图6)。传热翅片60在热交换部40中以与传热管50交叉的方式沿着传热翅片延伸方向dr3(这里是z方向)延伸(参照图1~图3等)。在传热翅片60,沿着传热翅片延伸方向dr3空开间隔地排列形成有多个缝隙62,在各缝隙62中插入有传热管50(参照图2)。换言之,缝隙62是供传热管50插入的孔,其从传热翅片60的空气流动方向dr1的一端侧朝向另一端侧延伸。
各传热翅片60在热交换部40中与其它传热翅片60一同沿着传热管延伸方向dr2空开间隔(下面,称为“翅片间距P1”)地排列(参照图1~图6)。此外,各传热翅片60与其它传热翅片60沿着空气流动方向dr1空开间隔地排列成两列(参照图2)。即,在热交换部40中,沿着与传热管50延伸的方向(传热管延伸方向dr2)交叉的方向(传热翅片延伸方向dr3)延伸的传热翅片60沿着空气流动方向(空气流动方向dr1)排列成两列,沿着空气流动方向dr1排列成两列的一组传热翅片60被配置成沿着传热管延伸方向dr2排列多个。另外,关于热交换部40中包括的传热翅片60的数量,可根据传热管50的传热管延伸方向dr2上的长度尺寸来选择,能够根据设计规格适当地选择、变更。
如图2等所示,各传热翅片60包括翅片主体部63和多个传热促进部65,所述多个传热促进部65从翅片主体部63起从空气流动方向dr1的下风侧朝向上风侧延伸。
(1-3-1)翅片主体部63
翅片主体部63是从传热翅片60的传热翅片延伸方向dr3的一端连续地延伸到另一端的部分。翅片主体部63沿着传热翅片延伸方向dr3连续地延伸。翅片主体部63的传热翅片延伸方向dr3上的长度尺寸可选择为与热交换部40中包括的传热管50的根数相应的大小,相当于热交换部40的传热翅片延伸方向dr3上的长度尺寸。
在翅片主体部63中,沿着传热翅片延伸方向dr3空开间隔地配置与热交换部40中包括的传热管50的根数对应的数量的传热促进部65。
(1-3-2)传热促进部65
传热促进部65是在相邻的两个缝隙62之间(即,沿着传热翅片延伸方向dr3而相邻的两个传热管50之间)扩展的面部分。从传热管延伸方向dr2观察,传热促进部65在沿着传热翅片延伸方向dr3相邻的两个传热管50的主面52(即,一方的传热管50的传热管正侧面521与另一方的传热管50的传热管背侧面522)之间沿着空气流动方向dr1和传热翅片延伸方向dr3连续地延伸。传热促进部65在与缝隙62的边界部分(边缘部分)处与传热管50的主面52抵接。如图2及图4~图6所示,在传热促进部65设置有促进空气流AF与传热管50内的制冷剂的热交换的多个(这里是五个)突出部70。
各突出部70从翅片正侧面611朝向与该翅片正侧面611对置的其它传热翅片60的翅片背侧面612(即,朝向传热管延伸方向dr2)突出。通过沿着传热管延伸方向dr2(即,与空气流动方向dr1交叉的方向)将传热促进部65的一部分切起而构成各突出部70。
具体而言,在传热促进部65中,作为突出部70,从空气流动方向dr1的上风侧朝向下风侧顺次地设置有第一突出部71、第二突出部72、第三突出部73、第四突出部74和第五突出部75(参照图5)。根据空气流动方向视角v1,各突出部70呈梯形(参照图6)。
在从传热管延伸方向dr2观察时,第一突出部71、第二突出部72、第三突出部73、第四突出部74(下面,将这些称为“一端侧突出部80”)呈以传热翅片延伸方向dr3的尺寸为长边701、以空气流动方向dr1的尺寸为短边702的长方形状(参照图5)。各一端侧突出部80的、长边701的长度尺寸S1(参照图5和图6)和短边702的长度尺寸分别大致相同。因此,在从传热管延伸方向dr2观察时,各一端侧突出部80的大小(或者通过设置各一端侧突出部80而形成的缝隙SL1的大小)分别大致相同。此外,各一端侧突出部80朝向传热管延伸方向dr2突出的长度尺寸H1(参照图6)分别大致相同。
另外,在本实施方式中,一端侧突出部80(第一突出部71至第四突出部74)相当于权利要求书中所述的“一方突出部”。
在从传热管延伸方向dr2观察时,第五突出部75(相当于权利要求书中所述的“下风侧突出部”)呈如下的梯形:包括沿着传热翅片延伸方向dr3延伸的上边751(短边)和下边752(长边),上边751位于空气流动方向dr1的上风侧,下边752位于下风侧(参照图5)。与之关联地,根据空气流动方向视角v1,第五突出部75以在传热翅片延伸方向dr3上的两端附近具有面向空气流AF的上风侧方向的两个斜面753的方式朝向传热管延伸方向dr2突出。
在从传热管延伸方向dr2观察时,第五突出部75的大小(或者通过设置第五突出部75而形成的缝隙SL2的大小)大于各一端侧突出部80的大小(或者缝隙SL1的大小)。即,在空气流动方向视角v1中,第五突出部75被切起成,传热翅片延伸方向dr3上的长度尺寸比各一端侧突出部80的大。
此外,与之关联地,第五突出部75朝向传热管延伸方向dr2突出的长度尺寸H2(参照图6)大于长度尺寸H1。即,第五突出部75以突出的长度尺寸(H2)大于各一端侧突出部80的方式从翅片正侧面611沿着传热管延伸方向dr2较高地被切起。
此外,如图5所示,第五突出部75的长边(下边752)的长度尺寸S2大于各一端侧突出部80的长边701的长度尺寸S1。与之关联地,在从空气流动方向dr1观察时,第五突出部75的宽度大于各一端侧突出部80的宽度(参照图6)。
另外,在本实施方式中,第五突出部75相当于权利要求书中所述的“另一方突出部”。
(1-4)热交换空间SP
在各热交换部40中,形成有多个热交换空间SP(参照图3至图6等)。热交换空间SP是沿着空气流动方向dr1流过来的空气流AF通过的空间,并且是空气流AF与传热管50内的制冷剂进行热交换的空间。各热交换空间SP由在传热翅片延伸方向dr3上相邻的传热管50和在传热管延伸方向dr2上相邻的传热翅片60形成。
在各热交换空间SP中,传热促进部65分别沿着空气流动方向dr1和传热翅片延伸方向dr3延伸,传热促进部65的各突出部70从翅片正侧面611沿着传热管延伸方向dr2(与空气流动方向dr1交叉的方向)突出。在空气流AF通过热交换空间SP时,各突出部70承担起使传热面积增大以促进空气流AF与传热管50内的制冷剂的热交换的作用。
在热交换空间SP中,各传热翅片60的各突出部70从翅片正侧面611朝向与该翅片正侧面611对置的其它传热翅片60的翅片背侧面612(即,朝向与空气流动方向dr1交叉的传热管延伸方向dr2方向)突出(参照图6)。
如上所述,由于各一端侧突出部80(第一突出部71、第二突出部72、第三突出部73和第四突出部74)突出的长度尺寸H1分别大致相同,因此,根据空气流动方向视角v1,在热交换空间SP中第二突出部72、第三突出部73和第四突出部74与位于最上风侧的第一突出部71重叠。此外,由于第五突出部75突出的长度尺寸H2大于各一端侧突出部80突出的长度尺寸H1,因此,根据空气流动方向视角v1,在热交换空间SP中,第五突出部75比各一端侧突出部80朝向传热管延伸方向dr2较大地突出。
此外,在从传热管延伸方向dr2观察时,第五突出部75的下风侧的边缘(下边752的两端的边缘)75b位于比第五突出部75的上风侧的边缘(上边751的两端的边缘)75a靠外侧的位置。与之关联地,根据空气流动方向视角v1,在热交换空间SP中,第五突出部75的两个斜面753以在一端侧突出部80的外侧面向空气流AF的上风侧方向的方式突出。
根据这样的方式,由于在热交换空间SP中配置有各突出部70(特别是第五突出部75),因此,根据空气流动方向视角v1,各热交换空间SP中的第五突出部75(特别是斜面753)所占的面积(下面,称为“突出面积A1”)的比例大。具体而言,突出面积A1在热交换空间SP中形成的假想的基准四边形R1(参照图6)的面积(下面,称为“基准面积A2”)内所占的比例是0.5以上(即0.2以上)。
这里,在热交换空间SP中,基准四边形R1是以翅片正侧面611中位于一端侧突出部80的一方的边缘(长边701的一端的边缘)70a与离该边缘70a最近的传热管50的主面52之间的部分(参照图6中的标号“61a”)的长度尺寸作为第一边L1(纵边或横边的一方)、以翅片间距P1的长度尺寸作为第二边L2(纵边或横边的另一方)而构成的四边形。所述基准四边形R1是作为在空气流AF通过热交换空间SP时流速特别容易变大的部分(即,容易产生偏流现象的部分)而设想的区域。
此外,在从传热翅片延伸方向dr3观察热交换空间SP时,第五突出部75的上风侧的边缘75a与传热管50的最下风侧的端部501(即,传热翅片60的缝隙62的下风侧的边缘)之间的距离D1大于0。与之关联地,根据空气流动方向视角v1,在热交换空间SP中第五突出部75的下风侧的边缘75b被设置成位于比传热管50绕入到下风侧的位置(即,与传热管50重叠)(参照图5和图6)。
在热交换空间SP中以这样的方式配置有第五突出部75,是为了将第五突出部75构成得较大,使得基准面积A2中的突出面积A1较大(具体而言是0.2以上)。即,在从传热翅片延伸方向dr3观察热交换空间SP时,在第五突出部75的上风侧的边缘75a与传热管50的端部501(即缝隙62的下风侧的边缘)之间的距离D1是0以下的情况下,很难将第五突出部75构成得较大以使得基准面积A2中的突出面积A1较大。因此,以上述那样的方式构成了第五突出部75,使得容易将第五突出部75构成得较大(即,基准面积A2中的突出面积A1容易较大)。
(2)关于热交换器21的传热促进功能
这里,关于热交换器21的传热促进功能,与热交换空间SP中的空气流AF的偏流现象的产生原理一同地采用图7至图11来进行说明。另外,图7至图11所示的分析结果及数据是本申请发明人锐意研究后阐明的。
图7是示出热交换空间SP中突出面积A1在基准面积A2内所占的比例小于0.2的情况下的空气流AF的流速分布的一个示例的示意图。图8是示出热交换空间SP中突出面积A1在基准面积A2内所占的比例为0.2(更具体而言是0.5)以上的情况下的空气流AF的流速分布的一个示例的示意图。在图7和图8中示出了如下的情况:根据空气流AF的流速的程度而主要分成F1-F8的区域,按照F1>F2>F3>F4>F5>F6>F7>F8的顺序黑色的浓度(密度)示出得大而空气流AF的流速大。
图9是示出(由下风侧传热管50b构成的)热交换空间SP中突出面积A1在基准面积A2内所占的比例小于0.2的情况下热交换空间SP中的各区域的传热量的程度的一个示例的示意图。图10是示出(由下风侧传热管50b构成的)热交换空间SP中突出面积A1在基准面积A2内所占的比例为0.2(更具体而言是0.5)以上的情况下热交换空间SP中的各区域的传热量的程度的一个示例的示意图。在图9和图10中示出了如下的情况:根据传热量的程度而主要分成E1-E4的区域,按照E1>E2>E3>E4的顺序黑色的浓度(密度)示出得大而传热量的程度大。
如图7所示,在热交换空间SP中突出面积A1在基准面积A2内所占的比例小于0.2的情况下,在位于上风侧的热交换空间SP和位于下风侧的热交换空间SP的任一空间中,空气流AF的流速大的部分F1所占的比例均容易变大。这是因为,在热交换空间SP中突出面积A1在基准面积A2内所占的比例小于0.2的情况下,在从空气流动方向dr1观察热交换空间SP的状态下在第五突出部75与传热管50的主面52之间(特别是相当于基准四边形R1的位置)较大地形成有间隙,与之关联地,通过所述间隙(更具体而言是形成于各突出部71~75与传热管50的主面52之间的间隙)的空气流AF的流速特别大(参照图7中以单点划线表示的区域t1)。
即,在热交换空间SP中突出面积A1在基准面积A2内所占的比例小于0.2的情况下,容易产生如下的偏流现象:在热交换空间SP中产生与其它部分相比空气流AF的流速显著快的部分。当产生所述偏流现象时,在热交换空间SP(特别是下风侧的热交换空间SP)中,如图9所示,与其它部分相比,各突出部71~75与传热管50的主面52之间的部分处的传热量显著增大(参照图9中的单点划线所示的区域t1’)。即,在热交换空间SP中传热量大的部分会偏于一部分而形成。其结果是,在热交换空间SP中,在空气流AF与传热管50内的制冷剂之间不能良好地进行热交换,热交换器21的性能可能降低。
另一方面,如图8所示,在热交换空间SP中突出面积A1在基准面积A2内所占的比例为0.2以上的情况下,在位于上风侧的热交换空间SP和位于下风侧的热交换空间SP的任一空间中,均可抑制空气流AF的流速大的部分F1所占的比例变大。这是因为,在热交换空间SP中突出面积A1在基准面积A2内所占的比例为0.2以上的情况下,能够抑制在从空气流动方向dr1观察热交换空间SP的状态下在第五突出部75与传热管50的主面52之间较大地形成间隙,与之关联地,可抑制通过所述间隙(更具体而言是形成于各突出部71~75与传热管50的主面52之间的间隙)的空气流AF的流速变大(参照在图8中以单点划线表示的区域t1)。
即,在热交换空间SP中突出面积A1在基准面积A2内所占的比例为0.2以上的情况下,能够抑制在热交换空间SP中产生与其它部分相比空气流AF的流速显著快的部分的偏流现象。因此,如图10所示,能够抑制与其它部分相比各突出部71~75与传热管50的主面52之间的部分处的传热量显著增大(参照图10中的单点划线所示的区域t1’)。
即,在图10中,虽然传热量最大的区域E1所占的比例减少,但传热量次大的区域E2所占的比例增大,在整个热交换空间SP中,能够抑制传热量大的区域和小的区域分别偏于一方而形成。换言之,在图10中,在热交换空间SP中,与图9的情况相比,传热量最小的区域E4所占的比例减少,能够抑制传热量大的部分偏于一部分而形成。其结果是,在空气流AF与传热管50内的制冷剂之间不能良好地进行热交换的情况得以抑制。
此外,在热交换空间SP中突出面积A1在基准面积A2内所占的比例为0.2以上的情况下,能够抑制在从空气流动方向dr1观察热交换空间SP的状态下在第五突出部75与传热管50的主面52之间(特别是相当于基准四边形R1的位置)较大地形成有间隙,与之关联地,如图10所示,第五突出部75的斜面753处的传热量(即最下风侧的突出部70与空气流的传热量)增大。其结果是,空气流AF与传热管50内的制冷剂之间的热交换得以促进。
这样,在热交换空间SP中突出面积A1在基准面积A2内所占的比例为0.2以上的情况下,能够抑制热交换器21的性能降低。
这里,图11是表示热交换空间SP中突出面积A1在基准面积A2内所占的比例与热交换空间SP中的热传导率的相关关系的一个示例的图表。如图11所示,在热交换空间SP中突出面积A1在基准面积A2内所占的比例小于0.2的情况下,热传导率在百分之百附近停滞(即,空气流AF与传热管50内的制冷剂之间的热交换未良好地进行)。另一方面,在热交换空间SP中突出面积A1在基准面积A2内所占的比例为0.2以上(特别是0.2以上、小于0.6)的情况下,随着所述比例增大,热传导率飞跃地提高。
在热交换器21中,根据上述原理,构成为热交换空间SP中突出面积A1在基准面积A2内所占的比例为0.5以上(即0.2以上)。由此,在热交换器21中,在空气流AF通过各热交换空间SP时,可抑制空气流AF的偏流现象,可促进空气流AF与传热管50内的制冷剂之间的热交换,进而可抑制热交换器21的性能降低。
(3)特征
(3-1)
在上述实施方式的热交换器21中,在空气流AF与传热管50内的制冷剂之间容易良好地进行热交换,可抑制性能降低。
即,本申请的发明人在进行锐意研究后发现,如以往的热交换器那样,在从空气流动方向观察时在热交换空间中在下风侧突出部与扁平管(传热管)的主面之间较大地形成有间隙的热交换器中,关于通过热交换空间的空气流,容易产生如下的偏流现象:与通过突出部的周围的空气流的流速比较,通过所述间隙的空气流的流速显著增大。
在热交换器21中,根据所述发现,根据空气流动方向视角v1,在各热交换空间SP中第五突出部75(另一方突出部)的面积在基准面积A2(在空气流动方向视角v1中,以一端侧突出部80(一方突出部)突出的翅片正侧面611中位于一端侧突出部80的边缘70a与离一端侧突出部80的边缘70a最近的传热管50的主面52之间的部分为第一边L1、以翅片间距P1为第二边L2的基准四边形R1的面积)中所占的比例是0.2以上。
由此,可抑制在从空气流动方向dr1观察时在各热交换空间SP中在第五突出部75与传热管50的主面52之间(特别是相当于基准四边形R1的位置)较大地形成间隙。其结果是,关于通过热交换空间SP的空气流AF,不易产生如下的偏流现象:与通过突出部70的周围的空气流AF的流速比较,通过所述间隙的空气流AF的流速显著增大。与之关联地,在空气流AF与传热管50内的制冷剂之间容易良好地进行热交换,可抑制性能降低。
(3-2)
在上述实施方式的热交换器21中,在从传热翅片延伸方向dr3观察热交换空间SP时,第五突出部75(另一方突出部)被配置在如下的位置:在该位置处,第五突出部75的上风侧的边缘75a(上风侧和下风侧的边缘75a、75b中靠近扁平管50的一方)与传热管50的下风侧的端部501(传热管50的上风侧和下风侧的端部中靠近第五突出部75的一方)之间的距离D1大于0。由此,容易将第五突出部75的尺寸构成得较大。
即,在将第五突出部75构成为从传热翅片延伸方向dr3观察时的距离D1为0以下(即重叠)的情况下,很难将第五突出部75的下风侧的边缘75b设置成在空气流动方向视角v1中与传热管50重叠。与之关联地,很难将第五突出部75较大地构成为如下程度:可抑制在从空气流动方向dr1观察各热交换空间SP时在第五突出部75与传热管50的主面52之间较大地形成有间隙的程度。
在该方面,根据热交换器21,在从传热翅片延伸方向dr3观察时,第五突出部75被配置在如下的位置:在该位置处,第五突出部75的上风侧的边缘75a与传热管50的下风侧的端部501之间的距离D1大于0,由此,容易将第五突出部75的下风侧的边缘75b设置成在空气流动方向视角v1中与传热管50重叠。因此,容易将第五突出部75较大地构成为如下程度:可抑制在从空气流动方向dr1观察各热交换空间SP时在第五突出部75与传热管50的主面52之间较大地形成有间隙。容易将第五突出部75构成得较大。即,容易使第五突出部75的面积在基准面积A2中所占的比例为0.2以上。
(3-3)
在上述实施方式的热交换器21中,在空气流动方向视角v1中,第五突出部75(另一方突出部)从翅片正侧面611突出的长度尺寸H2为一端侧突出部80(一方突出部)从翅片正侧面611突出的长度尺寸H1以上。由此,容易将第五突出部75构成得更大。即,容易使第五突出部75的面积在基准面积A2中所占的比例为0.2以上。
(3-4)
在上述实施方式的热交换器21中,第五突出部75(另一方突出部)被配置在多个突出部70中最下风侧。由此,容易将第五突出部75构成得更大。即,容易使第五突出部75的面积在基准面积A2中所占的比例为0.2以上。
(3-5)
在上述实施方式的热交换器21中,第五突出部75(另一方突出部)的面积在基准面积A2中所占的比例是0.5以上。由此,可特别地抑制从空气流动方向dr1观察时在各热交换空间SP中在第五突出部75与传热管50的主面52之间较大地形成有间隙。其结果是,关于通过热交换空间SP的空气流AF,特别地不易产生如下的偏流现象:与通过突出部70的周围的空气流AF的流速比较,通过所述间隙的空气流AF的流速显著增大。
(4)变形例
上述实施方式可如下面的变形例那样适当地变形。另外,各变形例也可以在不产生矛盾的范围内与其它变形例组合起来应用。
(4-1)变形例A
在上述实施方式中,在热交换空间SP中,作为突出部70,从空气流动方向dr1的上风侧朝向下风侧顺次地设置有第一突出部71、第二突出部72、第三突出部73、第四突出部74和第五突出部75。即,第五突出部75(另一方突出部)被配置在热交换空间SP中最下风侧。但是,第五突出部的配置位置不一定限于所述方式,可适当地变更。
例如,在热交换空间SP中,第五突出部75也可以配置在比第一突出部71、第二突出部72、第三突出部73和第四突出部74中任一一端侧突出部80(一方突出部)靠空气流动方向dr1的上风侧的位置。
此外,例如,在热交换空间SP中,第五突出部75也可以配置在各突出部70中空气流动方向dr1的最上风侧。在所述情况下,第五突出部75相当于权利要求书中所述的“上风侧突出部”,各一端侧突出部80相当于权利要求书中所述的“下风侧突出部”。
这样,即使在热交换空间SP中第五突出部75不相当于被配置在最下风侧的突出部70的情况下,突出面积A1(第五突出部75的面积)在各热交换空间SP中的基准面积A2(在空气流动方向视角v1中,以一端侧突出部80突出的翅片正侧面611中位于一端侧突出部80的边缘70a与离一端侧突出部80的边缘70a最近的传热管50的主面52之间的部分为第一边L1、以翅片间距P1为第二边L2的基准四边形R1的面积))中所占的比例也可构成为0.2以上。如例如图12和图13所示,即使在热交换器21被设置成空气流AF流动的空气流动方向dr1与上述实施方式相反的情况下,也能够将基准面积A2中的突出面积A1的比例构成为0.2以上。
因此,即使在按所述方式配置第五突出部75的情况下,也能够实现与上述实施方式同样的作用效果。
(4-2)变形例B
在上述实施方式中,在热交换空间SP中,在从传热翅片延伸方向dr3观察热交换空间SP时,第五突出部75(另一方突出部)被配置在如下的位置:在该位置处,第五突出部75的上风侧的边缘75a与传热管50的最下风侧的端部501(传热管50的上风侧和下风侧的端部中靠近第五突出部75的一方)之间的距离D1大于0。将第五突出部75较大地构成为可抑制在从空气流动方向dr1观察各热交换空间SP时在第五突出部75与传热管50的主面52之间较大地形成有间隙的程度,从这样的观点上,优选的是,第五突出部75按所述方式配置。但是,在实现上述(6-1)所述的作用效果方面,第五突出部75无需一定按所述方式配置。
例如,在热交换空间SP中第五突出部75也可以被配置在从传热翅片延伸方向dr3观察的情况下的距离D1为0以下的位置(即,也可以被配置成第五突出部75的上风侧的边缘75a位于比传热管50的端部501靠上风侧)。另外,那时,在将第五突出部75构成得较大(即,第五突出部75的面积在基准面积A2中所占的比例是0.2以上)方面,优选的是,下风侧的边缘75b被配置成位于比传热管50的端部501靠下风侧的位置。
此外,在第五突出部75被配置在比一端侧突出部80靠上风侧的情况下,根据同样的观点,优选的是,在热交换空间SP中,在从传热翅片延伸方向dr3观察热交换空间SP时,第五突出部75被配置在如下的位置:在该位置处,第五突出部75的下风侧的边缘75a与传热管50的最上风侧的端部501(传热管50的上风侧和下风侧的端部中靠近第五突出部75的一方)之间的距离D1大于0。但是,在实现上述(6-1)所述的作用效果方面,第五突出部75无需一定按所述方式配置。
即,在热交换空间SP中第五突出部75也可以被配置在从传热翅片延伸方向dr3观察的情况下的距离D1为0以下的位置(即,也可以被配置成第五突出部75的下风侧的边缘75a位于比传热管50的上风侧的端部501靠下风侧)。另外,那时,在将第五突出部75构成得较大(即,第五突出部75的面积在基准面积A2中所占的比例为0.2以上)方面,优选的是,上风侧的边缘75b被配置成位于比传热管50的端部501靠上风侧的位置。
(4-3)变形例C
在上述实施方式中,根据空气流动方向视角v1,第五突出部75(另一方突出部)的面积在各热交换空间SP中的基准面积A2(在空气流动方向视角v1中,以翅片正侧面611中位于一端侧突出部80(一方突出部)的边缘70a与离一端侧突出部80的边缘70a最近的传热管50的主面52之间的部分为第一边L1、以翅片间距P1为第二边L2的基准四边形R1的面积)中所占的比例构成为0.5以上。在该方面,根据抑制热交换空间SP中的偏流现象以促进热交换的观点,优选的是,如图11所示,所述比例构成为0.5以上。
但是,热交换器21无需一定构成为所述比例在0.5以上,关于所述比例的值,能够适当地变更。即,在由于设计上的制约等很难使所述比例为0.5以上的情况下,也可以在0.2以上且0.5以下的范围适当地选择所述比例。
即,如图11所示,在热交换空间SP中突出面积A1在基准面积A2内所占的比例小于0.2的情况下,热传导率在百分之百附近停滞,在所述比例为0.2以上的情况下,随着所述比例增大,热传导率飞跃地提高。由此,在实现本发明的效果方面,所述比例无需一定在0.5以上,关于所述比例的值,可在0.2以上且0.5以下的范围适当地变更。
(4-4)变形例D
在上述实施方式中,各一端侧突出部80(第一突出部71、第二突出部72、第三突出部73和第四突出部74)的长边701的长度尺寸S1和短边702的长度尺寸构成为大致相同。但是,第一突出部71、第二突出部72、第三突出部73和第四突出部74中的任一方/全部根据与其它一端侧突出部80的关系无需将长边701的长度尺寸S1和短边702的长度尺寸一定构成为大致相同。在所述情况下,优选的是,在热交换空间SP中,基准四边形R1的第一边L1是位于翅片正侧面611中长边701的长度尺寸S1为最大的一端侧突出部80的边缘70a与离该边缘70a最近的传热管50的主面52之间的部分(与图6中的“61a”对应的部分)的长度尺寸。
(4-5)变形例E
在上述实施方式中,根据空气流动方向视角v1,各突出部70构成为呈梯形。但是,关于各突出部70的构成方式,可适当地变更。例如,各突出部70也可以构成为,在空气流动方向视角v1中呈四边形或五边形。
此外,例如,如图14所示,也可以是,在从传热管延伸方向dr2观察时,第五突出部75构成为上边751(上风侧的边)比下边752(下风侧的边)大的梯形。即,也可以是,在从传热管延伸方向dr2观察时,第五突出部75构成为,下风侧的边缘(下边752的两端的边缘)75b位于比上风侧的边缘(上边751的两端的边缘)75a靠内侧的位置。在按所述方式构成第五突出部75的情况下,也可实现与上述实施方式同样的作用效果。
(4-6)变形例F
在上述实施方式中,通过将传热翅片60(传热促进部65)切起,从而构成了各突出部70。但是,各突出部70无需一定通过切起而构成,也可以利用其它方法以沿着传热管延伸方向dr2突出的方式构成。
例如,也可以是,任一方/全部突出部70构成为,通过使翅片背侧面612朝向翅片正侧面611鼓出从而沿着传热管延伸方向dr2突出(即,突出部70的周缘从翅片正侧面611连续地延伸而突出)。
此外,例如,也可以是,任一方/全部突出部70构成为,通过将翅片正侧面611切弯而构成百叶窗状,从而沿着传热管延伸方向dr2突出。
此外,例如,也可以是,通过使翅片正侧面611附着传热翅片60以外的其他部件(障碍板等)而设置任一方/全部突出部70。
(4-7)变形例G
在上述实施方式中,在第五突出部75的上风侧,作为一端侧突出部80而设置有四个突出部70(第一突出部71、第二突出部72、第三突出部73和第四突出部74)。关于所述一端侧突出部80的数量及构成方式,不特别限定,可根据设计规格适当地变更。
例如,关于一端侧突出部80中第一突出部71、第二突出部72、第三突出部73和第四突出部74的任一方,可适当省略。此外,也可以将第一突出部71、第二突出部72、第三突出部73和第四突出部74中的任一方组合起来而构成为一体。此外,例如,在传热促进部65中,也可以在最下风侧的突出部70(第五突出部75)的上风侧设置与第一突出部71、第二突出部72、第三突出部73和第四突出部74分体的又一一端侧突出部80。
(4-8)变形例H
在上述实施方式中,在热交换空间SP中,各突出部70(71~75)从翅片正侧面611朝向与该翅片正侧面611对置的其它传热翅片60的翅片背侧面612(即,朝向传热管延伸方向dr2)突出。即,在上述实施方式中,在热交换空间SP中,各突出部70构成为从翅片正侧面611朝向同一方向突出。
但是,在热交换空间SP中,各突出部70无需一定按所述方式构成。即,在热交换空间SP中,各突出部70(71~75)也可以构成为朝向与其它突出部70不同的方向突出。即,各突出部70也可以构成为,在热交换空间SP中,任一方或全部的一端侧突出部80(一方突出部)与第五突出部75(另一方突出部)朝向相反方向突出。
例如,各突出部70也可以如图15所示那样构成。在图15中,在热交换空间SP中,各一端侧突出部80构成为从翅片背侧面612朝向与该翅片背侧面612对置的其它传热翅片60的翅片正侧面611突出。另一方面,第五突出部75构成为,从翅片正侧面611朝向与该翅片正侧面611对置的其它传热翅片60的翅片背侧面612突出。即,在图15中,在热交换空间SP中,一端侧突出部80与第五突出部75构成为朝向不同的方向突出。更具体而言,在图15中,在热交换空间SP中,在构成该热交换空间SP的两个传热翅片60中、从一方的传热翅片60突出的一端侧突出部80与从另一方传热翅片60突出的第五突出部75以在空气流动方向dr1上交叉的方式彼此向相反的方向突出。
即使在按所述方式构成各突出部70的情况下,突出面积A1(第五突出部75的面积)在各热交换空间SP中的基准面积A2(在空气流动方向视角v1中,以一端侧突出部80突出的翅片正侧面611中位于一端侧突出部80的边缘70a与离一端侧突出部80的边缘70a最近的传热管50的主面52之间的部分为第一边L1、以翅片间距P1为第二边L2的基准四边形R1的面积)中所占的比例也可构成为0.2以上。因此,即使是按所述方式配置第五突出部75的情况下,也可实现与上述实施方式同样的作用效果。
另外,与图15所示的方式不同,在热交换空间SP中,任一方或全部的一端侧突出部80构成为从翅片正侧面611突出、并且第五突出部75构成为从翅片背侧面612突出的情况下,也是同样。
(4-9)变形例I
上述实施方式中的传热翅片60也可以如图16所示的传热翅片60a那样构成。图16是从传热管延伸方向dr2观察由传热翅片60a构成的热交换空间SP的示意图。图17是从空气流动方向dr1观察图16的示意图。另外,在图17中,突出面积A1’是在空气流动方向视角v1下各热交换空间SP中的第七突出部77(后述)所占的面积。
在传热翅片60a中,与传热翅片60同样地,在传热促进部65中设置有一端侧突出部80(71~74)。另一方面,在传热翅片60a中,代替第五突出部75而与各传热促进部65对应地设置有第六突出部76、多个(这里是两个)第七突出部77和多个(这里是两个)第八突出部78。
第六突出部76以与第五突出部75同样的方式在一端侧突出部80的下风侧从翅片正侧面611沿着传热管延伸方向dr2被切起。第六突出部76在从传热管延伸方向dr2观察时呈大致长方形状(参照图16),根据空气流动方向视角v1,呈大致梯形(参照图17)。
第六突出部76与第五突出部75不同,从传热管延伸方向dr2观察的情况下的大小小于各一端侧突出部80的大小。具体而言,在空气流动方向视角v1中,与各一端侧突出部80相比,第六突出部76的传热翅片延伸方向dr3上的长度尺寸小。因此,在从空气流动方向dr1观察时,第六突出部76的宽度小于各一端侧突出部80的宽度(参照图17)。
第七突出部77(相当于权利要求书中所述的“下风侧突出部”和“另一方突出部”)在比一端侧突出部80和第六突出部76靠下风侧处从翅片正侧面611沿着传热管延伸方向dr2鼓出。第七突出部77在从传热管延伸方向dr2观察时呈大致梯形(参照图16),在从传热翅片延伸方向dr3观察时呈大致三角形状,根据空气流动方向视角v1呈大致梯形。
在从传热管延伸方向dr2观察时,第七突出部77的大小小于各一端侧突出部80的大小。即,在空气流动方向视角v1中,与各一端侧突出部80相比,第七突出部77的传热翅片延伸方向dr3上的长度尺寸小。因此,在从空气流动方向dr1观察时,第七突出部77的宽度小于各一端侧突出部80的宽度。
第七突出部77位于各突出部70中最下风侧。第七突出部77被配置于翅片主体部63。在空气流动方向视角V1中,第七突出部77位于一端侧突出部80与各传热管50的主面52之间。在传热翅片60a中,在从传热管延伸方向dr2观察时,在热交换空间SP中,一对第七突出部77被配置成,隔着第六突出部76而朝向比一端侧突出部80的边缘70a靠外侧的方向沿着传热翅片延伸方向dr3延伸。
第七突出部77朝向传热管延伸方向dr2突出的长度尺寸H3(参照图17)大于长度尺寸H1。即,第七突出部77以突出的长度尺寸(H3)比各一端侧突出部80大的方式从翅片正侧面611沿着传热管延伸方向dr2鼓出。
由于配置有所述方式的第七突出部77,因而可抑制在空气流动方向视角V1下一端侧突出部80与各传热管50的主面52之间的间隙增大。具体而言,在空气流动方向视角V1下突出面积A1’(第七突出部77的面积)在热交换空间SP中的基准面积A2内所占的比例为0.2(更具体而言是0.5)以上。
第八突出部78(相当于权利要求书中所述的“强度提高突出部”)使传热翅片60a的强度增加。第八突出部78在比一端侧突出部80靠下风侧处从翅片正侧面611沿着传热管延伸方向dr2鼓出。从传热管延伸方向dr2观察,第八突出部78被配置在一端侧突出部80与第七突出部77之间,其大部分位于比第七突出部77靠上风侧的位置。
在从传热管延伸方向dr2观察时,第八突出部78呈大致梯形(参照图16),根据空气流动方向视角v1呈大致三角形状。在空气流动方向视角v1中,与各一端侧突出部80相比,第八突出部78的传热翅片延伸方向dr3上的长度尺寸小。因此,在从空气流动方向dr1观察时,第八突出部78的宽度小于各一端侧突出部80的宽度。
第八突出部78在各一端侧突出部80的下风侧从传热翅片60a的空气流动方向dr1的一端侧朝向另一端侧延伸。第八突出部78被配置在翅片主体部63。即,第八突出部78在翅片主体部63中沿着空气流动方向dr1延伸。
在从传热翅片延伸方向dr3观察时,第八突出部78的末端782比缝隙62(即传热管50的端部501)靠空气流动方向dr1的上风侧(传热翅片60a的一端侧)。此外,在从传热翅片延伸方向dr3观察时,第八突出部78的前端781比缝隙62(即传热管50的端部501)靠空气流动方向dr1的下风侧(传热翅片60a的另一端侧)。此外,在从传热翅片延伸方向dr3观察时,第八突出部78的大部分位于一端侧突出部80(一方突出部)与第七突出部77(另一方突出部)之间。此外,在从传热管延伸方向dr2观察时,第八突出部78位于第六突出部76的外侧。在传热翅片60a中,在从传热管延伸方向dr2观察时,在热交换空间SP中,一对第八突出部78被配置成,隔着第六突出部76而朝向下风方向沿着空气流动方向dr1延伸。
由于配置有这样的方式的第八突出部78,因此,在对传热翅片60a施加载荷的情况(特别是沿着空气流动方向dr1或其相反方向施加载荷的情况)下,可抑制传热翅片60a的变形和压曲。更具体而言,在未设置第八突出部78的情况下,由于通过弯曲加工等施加的力而使构成缝隙62的边缘中与传热管50的端部501之间的部分容易发生压曲。为了提高所述部分的压曲耐力,还可考虑利用杨氏模量大的材料构成传热翅片60a、或将传热翅片60a形成为截面二次矩大的厚壁,但在采用这些方法的情况下,会招致成本增大或制造性降低。因此,在传热翅片60a中,设置有第八突出部78以抑制成本增大、制造性降低并提高压曲耐力。进而,可抑制伴随着传热翅片60a的变形或压曲的热交换器21的性能降低。
特别是,在传热翅片60a中,第八突出部78配置在翅片主体部63,在对翅片主体部63从与插入传热管50的一侧相反的一侧(这里是下风侧)施加载荷的情况下,可抑制传热翅片60a的变形和压曲。其结果是,在例如弯曲加工等热交换器的制造工序及搬运时等,在从传热翅片60a的与插入扁平管的一侧相反的一侧对翅片主体部63施加载荷的情况下也可抑制传热翅片60a的变形和压曲,并可抑制热交换器21的性能降低。
此外,如图16所示,在从传热翅片延伸方向dr3观察时,第八突出部78的一部分与传热管50(缝隙62的边缘部分)重叠,其末端782位于比缝隙62(传热管50的端部501)靠空气流动方向dr1的上风侧(传热翅片60a的一端侧)相当于长度d1的长度量的位置。由此,可特别地促进上述效果。即,传热翅片60a的压曲耐力(特别是构成缝隙62的边缘中与传热管50的端部501对置的部分)随着长度d1变大而变大。即,通过第八突出部78被配置成在从传热翅片延伸方向dr3观察时与传热管50重叠,从而该部分的截面二次矩的提高效果增大,传热翅片60a的压曲耐力进一步提高。
图18是示意性地示出传热翅片60a的压曲耐力与长度d1的关系的图表。如图18所示,随着从传热翅片延伸方向dr3观察的情况下的第八突出部78的比缝隙62(传热管50的端部501)向上风侧(传热翅片60a的一端侧)延伸的长度d1增大,传热翅片60a的压曲耐力提高。特别是,在图18中示出了如下情况:关于第八突出部78,与长度d1是0mm的情况比较,长度d1确保1mm以上的情况下的传热翅片60a的压曲耐力提高2倍以上。根据这样的数据,在传热翅片60a中,关于第八突出部78,被设置成确保长度d1较大。
此外,由于第八突出部78在传热翅片60a中被配置在形成于一端侧突出部80与第七突出部77(另一突出部)之间的空间中,因此,在狭小的热交换空间SP中,能够使强度提高用第八突出部78与偏流抑制用第七突出部77及一端侧突出部80共存。
此外,在传热翅片60a中,第八突出部78与第七突出部77(另一方突出部)一体地构成,从传热管延伸方向dr2观察,前端781(下风侧的端部)与第七突出部77连接。这样,由于第八突出部78与第七突出部(另一方突出部)一体地构成,因此,能够在狭小的热交换空间SP中使强度提高用第八突出部78与偏流抑制用第七突出部77(另一方突出部)共存。
此外,即使在热交换器21具有传热翅片60a的情况下,也能够实现与上述实施方式同样的作用效果。这里,采用图19和图20对具有传热翅片60a的情况下的热交换器21的传热促进功能进行说明。另外,图19和图20所示的分析结果及数据是本申请发明人锐意研究后阐明的。
图19是示出在未设置第七突出部77的情况(即在热交换空间SP中突出面积A1’在基准面积A2内所占的比例小于0.2的情况)下的、空气流AF的流速分布的一个示例的示意图。图20是示出在设置有第七突出部77的情况(即在热交换空间SP中突出面积A1’在基准面积A2内所占的比例为0.2(更具体而言是0.5)以上的情况)下的、空气流AF的流速分布的一个示例的示意图。在图19和图20中示出了如下的情况:与空气流AF的流速的程度相应地,黑色的浓度(密度)示出得大而空气流AF的流速大。
如图19所示,在未设置第七突出部77的情况下,在位于上风侧的热交换空间SP和位于下风侧的热交换空间SP的任一方中,空气流AF的流速大的部分所占的比例也容易大。这是因为,在热交换空间SP中突出面积A1’在基准面积A2内所占的比例小于0.2的情况下,在从空气流动方向dr1观察热交换空间SP的状态下在各突出部70与传热管50的主面52之间(特别是相当于基准四边形R1的位置)较大地形成有间隙,与之关联地,通过所述间隙(更具体而言是形成在各突出部70与传热管50的主面52之间的间隙)的空气流AF的流速特别大(参照在图19中单点划线t2所示的区域)。
即,在热交换空间SP中突出面积A1’在基准面积A2内所占的比例小于0.2的情况下,容易产生如下的偏流现象:在热交换空间SP中产生空气流AF的流速比比其它部分显著快的部分。若产生所述偏流现象,则在热交换空间SP(特别是下风侧的热交换空间SP)中,各突出部70与传热管50的主面52之间的部分处的传热量比其它部分显著增大。即,在热交换空间SP中传热量大的部分偏于一部分而形成。其结果是,在热交换空间SP中,在空气流AF与传热管50内的制冷剂之间无法良好地进行热交换,热交换器21的性能可能降低。
另一方面,如图20所示,在热交换空间SP中突出面积A1’在基准面积A2内所占的比例为0.2以上的情况下,在位于上风侧的热交换空间SP和位于下风侧的热交换空间SP的任一方中,均可抑制空气流AF的流速大的部分所占的比例增大。这是因为,在突出面积A1’在热交换空间SP中的基准面积A2内所占的比例在0.2以上的情况下,可抑制在从空气流动方向dr1观察热交换空间SP的状态下在第七突出部77与传热管50的主面52之间较大地形成有间隙,与之关联地,可抑制通过所述间隙(更具体而言是形成在各突出部70与传热管50的主面52之间的间隙)的空气流AF的流速增大(参照在图20中单点划线所示的区域t1)。
即,在热交换空间SP中突出面积A1’在基准面积A2内所占的比例为0.2以上的情况下,可抑制如下的偏流现象:在热交换空间SP中产生空气流AF的流速比比其它部分显著快的部分。因此,可抑制在各突出部70与传热管50的主面52之间的部分处的传热量比其它部分显著增大。
即,可抑制在整个热交换空间SP中传热量大的区域和小的区域分别偏置地形成。其结果是,可抑制在空气流AF与传热管50内的制冷剂之间无法良好地进行热交换的情况。
此外,在热交换空间SP中突出面积A1’在基准面积A2内所占的比例为0.2以上的情况下,能够抑制在从空气流动方向dr1观察热交换空间SP的状态下在第七突出部77与传热管50的主面52之间(特别是相当于基准四边形R1的位置)较大地形成有间隙,与之关联地,第七突出部77中的传热量(即最下风侧的突出部70与空气流的传热量)增大。其结果是,空气流AF与传热管50内的制冷剂之间的热交换得以促进。
这样,在热交换空间SP中突出面积A1’在基准面积A2内所占的比例为0.2以上的情况下,能够与上述实施方式同样地抑制热交换器21的性能降低。
另外,关于强度提高用第八突出部78的形状、尺寸、形成方式及配置位置,能够根据设计规格及环境适当地变更。
具体而言,第八突出部78也可以构成为从翅片主体部63脱离。例如,第八突出部78的一部分或全部也可以被配置于传热促进部65。此外,第八突出部78的一部分或全部也可以构成为,在从传热翅片延伸方向dr3观察时,其前端781比缝隙62(传热管50的端部501)靠传热翅片60a的上风侧。
此外,第八突出部78无需一定被配置在比第七突出部77(另一方突出部)靠上风侧的位置,也可以是其一部分或全部被配置在比第七突出部77靠下风侧的位置。
此外,根据在狭小的热交换空间SP中使第八突出部78与第七突出部77及一端侧突出部80共存的观点,优选的是,第八突出部78以配置在传热翅片60a中的方式被配置在形成于一端侧突出部80与第七突出部77(另一方突出部)之间的空间中。但是,只要在热交换空间SP中能够配置各突出部70,则第八突出部78无需一定被配置在形成于一端侧突出部80与第七突出部77(另一方突出部)之间的空间中,也可以被配置在其它位置。
此外,根据在狭小的热交换空间SP中使第八突出部78与第七突出部77(另一方突出部)共存的观点,优选的是,第八突出部78与第七突出部77以配置在传热翅片60a中的方式一体地构成。但是,只要能够配置在热交换空间SP中,则第八突出部78与第七突出部77无需一定一体地构成,也可以分体地构成。即,第八突出部78与第七突出部77也可以分离。
此外,在空气流AF向与图16所示的方向相反的方向流动的情况(即,空气流AF按与图12、图13同样的方式流动的情况)下,第八突出部78被配置在比一端侧突出部80靠上风侧的位置,其大部分被配置在比第七突出部77靠下风侧的位置。此外,长度d1是比从传热翅片延伸方向dr3观察的情况下的第八突出部78的比缝隙62(传热管50的端部501)向下风侧(传热翅片60a的一端侧)延伸的长度。
此外,关于第六突出部76,也可以适当地省略。
此外,根据进一步促进传热翅片60a的压曲耐力的提高的观点,优选的是,第八突出部78按确保较大长度d1的方式设置。但是,如图18所示,即使在长度d1是0以下的情况下,也可实现具有传热翅片60a的压曲耐力提高这样的效果的程度,因此,第八突出部78不一定需要以从传热翅片延伸方向dr3观察时一部分与缝隙62或传热管50重叠的方式设置。即,第八突出部78也可以如图21所示地被设置成不确保长度d1(即,在从传热翅片延伸方向dr3观察时,未一部分与缝隙62或传热管50重叠)。
(4-10)变形例J
在上述实施方式中,对热交换器21包括多个(四个)热交换部40的情况进行了说明。但是,关于热交换器21中所包括的热交换部40的数量,不特别地限定,也根据设计方法适当地变更,既可以是单数,也可以是少于四个的多个,也可以是五个以上。
(4-11)变形例K
在上述实施方式中,热交换器21构成为,空气流动方向dr1对应于x方向(左右方向)或y方向(前后方向),传热管延伸方向dr2对应于y方向或x方向,传热翅片延伸方向dr3对应于z方向(上下方向)。但是,关于各方向的对应关系,可根据设计规格适当地变更。
例如,热交换器21也可以构成为,空气流动方向dr1或传热管延伸方向dr2对应于z方向(上下方向)。此外,热交换器21也可以构成为,传热翅片延伸方向dr3对应于x方向或y方向。
(4-12)变形例L
在上述实施方式中,在热交换部40中包括上风侧传热管50a和下风侧传热管50b。即,热交换部40被配置成包括多个由两列传热管50构成的层。但是,关于热交换部40中包括的传热管50的配置方式,可适当地变更。
例如,在热交换部40中,传热管50也可以配置成仅具有上风侧传热管50a和下风侧传热管50b中的一方。即,在热交换部40中,一列传热管50也可以以排列成多层的方式配置。
此外,例如,在热交换部40中,传热管50也可以配置成除了上风侧传热管50a和下风侧传热管50b以外还具有又一传热管50。即,热交换器21也可以构成为,在热交换部40中,三列以上传热管50排列成多层。
(4-13)变形例M
在上述实施方式中,传热管50是内部形成有多个制冷剂流路51的扁平多孔管。但是,关于传热管50的构成方式,能够适当地变更。例如,也可以采用内部形成有一个制冷剂流路的扁平管作为传热管50。
(4-14)变形例N
本发明也可以被应用于被配置在空调机的室外机内的室外热交换器或被配置在室内机内的室内热交换器。在所述情况下,通过同样被配置在室外机内的室外风扇或被配置在室内机内的室内风扇生成的空气流相当于上述实施方式中的空气流AF。此外,本发明也可以作为空调机(空调)以外的其它的冷冻装置(例如包括制冷剂回路和送风机的热水器、制冰机、冷水机或除湿机等)的热交换器来应用。
产业上的可利用性
本发明可用于热交换器。
标号说明
21:热交换器
40:热交换部
50:传热管
50a:上风侧传热管
50b:下风侧传热管
51:制冷剂流路
52:主面
60、60a:传热翅片
62:缝隙(扁平管插入孔)
63:翅片主体部
65:传热促进部
70:突出部
70a:边缘(一方突出部的边缘)
71:第一突出部
72:第二突出部
73:第三突出部
74:第四突出部
75:第五突出部(下风侧突出部/上风侧突出部、另一方突出部)
75a:边缘
75b:边缘
76:第六突出部
77:第七突出部(下风侧突出部/上风侧突出部、另一方突出部)
78:第八突出部(强度提高突出部)
80:一端侧突出部(上风侧突出部/下风侧突出部、一方突出部)
501:端部(扁平管的下风侧的端部)
521:传热管正侧面
522:传热管背侧面
611:翅片正侧面(传热翅片正侧面)
612:翅片背侧面(传热翅片背侧面)
701:长边
702:短边
751:上边
752:下边
753:斜面
781:第八突出部的前端
782:第八突出部的末端
A1、A1’:突出面积
A2:基准面积
AF:空气流
D1:距离
H1:尺寸(一方突出部从传热翅片突出的长度)
H2、H3:尺寸(另一方突出部从传热翅片突出的长度)
L1:第一边(横边和纵边的一方)
L2:第二边(横边和纵边的另一方)
P1:翅片间距
R1:基准四边形(四边形)
SP:热交换空间
dr1:空气流动方向(第一方向)
dr2:传热管延伸方向(第二方向)
dr3:传热翅片延伸方向(第三方向)
v1:空气流动方向视角
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许4845943号公报
Claims (11)
1.一种热交换器(21),该热交换器(21)具有:多个扁平管(50),它们在与空气流(AF)的流动方向即第一方向(dr1)交叉的第二方向(dr2)上延伸,并在与所述第一方向和所述第二方向交叉的第三方向(dr3)上空开间隔地排列;和多个板状的传热翅片(60、60a),它们沿着所述第三方向延伸并沿着所述第二方向空开间隔地排列,所述热交换器(21)使得在通过热交换空间(SP)的所述空气流与所述扁平管内的制冷剂之间进行热交换,其中,所述热交换空间(SP)由相邻的所述扁平管和相邻的所述传热翅片形成,其中,
各所述传热翅片包括一方的主面即传热翅片正侧面(611)和另一方的主面即传热翅片背侧面(612),并具有多个突出部(70),所述多个突出部(70)是从所述传热翅片正侧面或所述传热翅片背侧面沿着所述第二方向突出的鼓出部或切起部,
多个所述突出部在各所述热交换空间中在所述第一方向上排列,包括位于下风侧的下风侧突出部(75·77、/80)和位于比所述下风侧突出部靠上风侧的上风侧突出部(80、/75·77),
根据从所述第一方向上的上风侧观察下风侧的空气流动方向视角(V1),在各所述热交换空间中,基准面积(A2)是以所述上风侧突出部和所述下风侧突出部中的一方即一方突出部(80)突出的所述传热翅片正侧面或所述传热翅片背侧面中位于所述一方突出部的边缘(70a)与离所述一方突出部的边缘最近的所述扁平管的主面(52)之间的部分(61a)为横边和纵边的一方(L1)、以所述传热翅片的间距(P1)为横边和纵边的另一方(L2)的四边形(R1)的面积,所述上风侧突出部和所述下风侧突出部中的另一方即另一方突出部的面积(A1、A1’)在所述基准面积(A2)中所占的比例是0.2以上。
2.根据权利要求1所述的热交换器(21),其中,
在从所述第三方向观察所述热交换空间时,所述另一方突出部被配置在如下的位置:在该位置处,所述另一方突出部的上风侧和下风侧的边缘(75a、75b)中靠近所述扁平管的一方与所述扁平管的上风侧和下风侧的端部(501)中靠近所述另一方突出部的一方之间的距离(D1)大于0。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器(21),其中,
在所述空气流动方向视角中,所述另一方突出部突出的长度(H2、H3)为所述一方突出部突出的长度(H1)以上。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的热交换器(21),其中,
所述另一方突出部被配置在多个所述突出部中的最上风侧或最下风侧。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的热交换器(21),其中,
所述另一方突出部的面积在所述基准面积中所占的比例是0.5以上。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的热交换器(21),其中,
多个所述突出部中还包括强度提高突出部(78),所述强度提高突出部(78)从所述传热翅片(60a)的所述第一方向的一端侧朝向另一端侧延伸,增加所述传热翅片的强度。
7.根据权利要求6所述的热交换器(21),其中,
在所述传热翅片上形成有多个扁平管插入孔(62),所述多个扁平管插入孔(62)从所述传热翅片的所述第一方向的一端侧朝向另一端侧延伸,供所述扁平管插入,
在从所述第三方向观察时,所述强度提高突出部的末端(782)比所述扁平管插入孔靠所述传热翅片的所述第一方向的一端侧。
8.根据权利要求6所述的热交换器(21),其中,
在所述传热翅片上形成有多个扁平管插入孔(62),所述多个扁平管插入孔(62)从所述传热翅片的所述第一方向的一端侧朝向另一端侧延伸,供所述扁平管插入,
在从所述第三方向观察时,所述强度提高突出部的前端(781)比所述扁平管插入孔靠所述传热翅片的所述第一方向的另一端侧。
9.根据权利要求6至8中的任一项所述的热交换器(21),其中,
所述传热翅片包括翅片主体部(63),所述翅片主体部(63)是从所述传热翅片的所述第三方向的一端连续地延伸到另一端的部分,
所述强度提高突出部的一部分或全部被配置在所述翅片主体部。
10.根据权利要求6至9中的任一项所述的热交换器(21),其中,
在从所述第三方向观察时,所述强度提高突出部的一部分或全部被配置在所述一方突出部与所述另一方突出部之间。
11.根据权利要求6至10中的任一项所述的热交换器(21),其中,
所述强度提高突出部与所述另一方突出部一体地构成。
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