CN109906351B - 热交换器、热交换器的制造方法及翅片组装品 - Google Patents

Abstract

热交换器(1)具备翅片(10)和金属制线(30)。翅片(10)具有并行的多个平板部(11)，并与制冷剂配管(20)热连接。金属制线(30)贯通多个平板部(11)中的至少一个。多个平板部(11)中的至少一个具有向层叠方向的一方弯曲的第一弯曲形状部(12)和向层叠方向的另一方弯曲的第二弯曲形状部(13)。第一弯曲形状部(12)和第二弯曲形状部(13)是在俯视多个平板部(11)的情况下相互排列的状态，并由金属制线(30)支撑。

Description

热交换器、热交换器的制造方法及翅片组装品

技术领域

本发明涉及热交换器、热交换器的制造方法及翅片组装品。

背景技术

空调机、热泵式热水器、冰箱等具备热交换器作为制冷循环的构成要素。热交换器具备：具有多个平板部的翅片和与翅片热连接的制冷剂配管。热交换器构成为外部空气流入翅片的平板部的间隙，在外部空气与制冷剂之间产生热交换。外部空气例如是由送风机送风的空气。

在空调机的热交换器中，通常使用由厚度0.1mm左右的铝材料构成的翅片，翅片的间距设计为1～2mm左右，翅片的间隙的空气的速度设计为1m/s左右。在该情况下，翅片的间隙中的空气的流动由于雷诺数较低而成为层流状态，沿着翅片的表面形成温度交界层。当该温度交界层的厚度较大时，阻碍由空气的流动引起的热对流，从翅片向外部空气的热传递率下降。因此，热交换的效率下降。

这样，为了使热交换的效率提高，需要使形成在翅片的表面上的温度交界层薄壁化。近年来，为了使温度交界层薄壁化，提出了一种热交换器，其构成为在外部空气通过翅片的表面附近时外部空气的气流形成纵漩涡而扰乱温度交界层。

例如，专利文献1公开了将翅片形成为山部和谷部交替地连续的波状而成的热交换器。在该翅片上，通过在谷部形成切口，将谷部的一部分在层方向(翅片的层叠方向的一方)上折弯，从而形成立起三角片和开口部。在专利文献1中记载了如下内容：在气体通过开口部时产生纵漩涡，在开口部的下风侧，纵漩涡能够扰乱翅片的表面附近的温度交界层。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-20580号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1的热交换器中，没有设置用于支撑翅片的立起三角片的结构。因此，在施加外力、由于时效而刚性下降等情况下，难以维持立起三角片的立起状态。当立起三角片的立起状态走样时，利用纵漩涡扰乱温度交界层的效果下降。

另外，在专利文献1的热交换器中，设置有向翅片的层叠方向的一方折弯的立起三角片，但没有设置向层叠方向的另一方折弯的立起三角片。在该情况下，即使在翅片的层叠方向的一方产生纵漩涡，在翅片的层叠方向的另一方也不产生纵漩涡。因此，不能够扰乱形成在翅片的层叠方向的另一方的温度交界层。

此外，专利文献1没有详细地公开翅片的成型方法。翅片通常通过利用模具将铝板挤出成型而成形。在通过挤出成型形成专利文献1的立起三角片的情况下，在折弯部分铝板会延伸。因此，立起三角片需要设为在折弯部分不产生切断或开裂的大小或形状。在使立起三角片的大小增大或将立起三角片的形状设为细长的形状的情况下，存在制造上的困难。例如，由于当立起三角片较小时不能够产生较大的纵漩涡，所以不能够充分地扰乱温度交界层。

这样，在专利文献1的热交换器中，扰乱温度交界层的效果不充分，也难以维持扰乱温度交界层的效果。其结果是，形成的温度交界层变厚，热交换器的热交换性能变低。

本发明鉴于上述实际情况而作出，其目的在于提供能够提高热交换性能的热交换器等。

用于解决课题的手段

为了达成上述目的，本发明的热交换器具备：

翅片，所述翅片具有并行的多个平板部并与制冷剂配管热连接；及

金属制线，所述金属制线贯通多个所述平板部中的至少一个，

多个所述平板部中的至少一个具有向层叠方向的一方弯曲的第一弯曲形状部和向所述层叠方向的另一方弯曲的第二弯曲形状部，

所述第一弯曲形状部和所述第二弯曲形状部是在俯视多个所述平板部的情况下相互排列的状态，并由所述金属制线支撑。

发明的效果

根据本发明，利用第一弯曲形状部和第二弯曲形状部在翅片的平板部的两面侧产生纵漩涡。另外，通过与金属制线的干涉，纵漩涡变大。因此，扰乱温度交界层的效果提高。由于第一弯曲形状部和第二弯曲形状部由金属制线支撑，所以维持了第一弯曲形状部和第二弯曲形状部的弯曲状态。因此，能够维持扰乱温度交界层的效果。由于扰乱温度交界层的效果提高，所以形成的温度交界层变薄。因此，根据本发明，能够提供可以提高热交换性能的热交换器等。

附图说明

图1是表示第一实施方式的热交换器的外观的图。

图2是第一实施方式的热交换器的局部立体图。

图3是表示比较例的翅片的平板间的热传递的示意图。

图4是表示第一实施方式的翅片的平板间的热传递的示意图。

图5是表示第一实施方式的热交换器的制造方法的流程图。

图6是表示第一实施方式的翅片的切口工序的立体图。

图7是表示第一实施方式的翅片的第一弯曲形成工序的立体图。

图8是表示第一实施方式的翅片的第二弯曲形成工序的立体图。

图9是第二实施方式的热交换器的局部立体图。

图10是表示第二实施方式的翅片的切口工序的立体图。

图11是表示第三实施方式的热交换器的外观的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式的热交换器、热交换器的制造方法及翅片组装品。

(第一实施方式)

首先，说明本实施方式的热交换器1的结构。图1是从上风侧观察热交换器1的情况下的立体图，箭头40表示在使用热交换器1时外部空气流动的方向。

热交换器1具备用于向外部空气传递热的翅片10和贯通翅片10的金属制线30。例如通过将送风机(未图示)配置在翅片10的近前，并且送风机从近前向深处送风，从而外部空气沿箭头40的方向流动。

翅片10具有多块平板11，多块所述平板11以按一定间距并行的方式排列。平板11利用铜、铝等热传递率较高的金属材料构成。多块平板11在上风侧的缘部具有向层叠方向的一方弯曲的第一弯曲形状部12和向层叠方向的另一方弯曲的第二弯曲形状部13。在本实施方式中，平板11形成平板部。此外，由于平板11的厚度较薄，所以在本申请的附图中用一条线表示。

制冷剂配管20在翅片10的多块平板11中贯通。由此，翅片10与制冷剂配管20热连接。此外，制冷剂在制冷剂配管20的内部流动。根据该结构，制冷剂经由翅片10与外部空气进行热交换。

在制冷剂配管20中，制冷剂从流入部21流入，经由折返部22从流出部23流出。制冷剂配管20与冷凝器及蒸发器连接，从流出部23流出的制冷剂经由未图示的冷凝器、蒸发器、压缩机及膨胀阀等返回流入部21。利用这种制冷剂的循环构成制冷循环。

金属制线30是细长的线状构件，由铜、铝等金属材料构成。金属制线30支撑第一弯曲形状部12和第二弯曲形状部13。金属制线30具有适合于将多块平板11贯通的长度。

以下，参照图2说明金属制线30、第一弯曲形状部12及第二弯曲形状部13的详细的位置关系。此外，为了容易理解，在图2中仅表示热交换器1的构成要素中的一块平板11和金属制线30，省略其他构成要素。

在平板11的上风侧的缘部(即外部空气的流入位置)，第一弯曲形状部12向层叠方向的一方(图中下方)弯曲，第二弯曲形状部13向层叠方向的另一方(图中下方)弯曲。另外，第一弯曲形状部12和第二弯曲形状部13在俯视多块平板11的情况下相互排列，成为前端相互分离的状态。

金属制线30插入到第一弯曲形状部12与第二弯曲形状部13之间并被焊接。由此，金属制线30支撑第一弯曲形状部12和第二弯曲形状部13。此外，在平板11上设置有用于供制冷剂配管20贯通的四个开口15。

以上说明了热交换器1的结构。以下说明具有该结构的热交换器1的功能。

首先，如图2所示，当外部空气沿箭头40的方向流动时，在平板11的上风侧的缘部，外部空气的方向由第一弯曲形状部12和第二弯曲形状部13扰乱。其结果是，在第一弯曲形状部12及第二弯曲形状部13的下风侧产生纵漩涡S。另外，纵漩涡S通过与金属制线30的干涉而变大。

另一方面，在不与第一弯曲形状部12及第二弯曲形状部13干涉的区域中，在下风侧不产生纵漩涡S。例如，在图中的第一弯曲形状部12的右侧、图中的第二弯曲形状部13的左侧，外部空气沿着平板11的面流动。

在此，说明这种外部空气的流动如何影响从平板11向外部空气的热传递。以下，与平板91仅以按一定间距并行的方式排列的比较例的翅片进行比较，说明本实施方式的翅片10。

图3是表示比较例的翅片的平板91间的热传递的示意图。该图是仅取出翅片的一块平板91并从与平板91垂直的方向观察到的图。严密地说，多块平板91从纸面的近前到深处层叠，但在该图中，仅着眼于其中的一块平板91。

在此，当外部空气沿箭头40的方向流动时，外部空气沿着平板91的表面流动。其结果是，在平板91的上风侧的缘部附近，形成较薄的温度交界层。因此，用单点划线表示的区域A1是向外部空气的热传递率较高的区域。另一方面，在该区域A1的下风侧，形成较厚的温度交界层。因此，区域A1的下风侧的区域是向外部空气的热传递率较低的区域。

此外，区域A1是随着往下风侧去而温度交界层逐渐变厚的区域，该区域的下风侧的区域是温度交界层的厚度饱和的区域。

图4是表示本实施方式的翅片10的平板11间的热传递的示意图。与图3所示的比较例的区域A1相比，在图4中用单点划线表示的区域A2向下风侧扩张。这是由于，通过纵漩涡S扰乱温度交界层，从而使温度交界层薄壁化。

如以上说明那样，根据本实施方式的热交换器1，利用第一弯曲形状部12和第二弯曲形状部13，在翅片10的平板11的两面侧产生纵漩涡S。另外，通过与金属制线30的干涉而纵漩涡S变大。因此，扰乱温度交界层的效果提高。由于第一弯曲形状部12和第二弯曲形状部13由金属制线30支撑，所以维持了第一弯曲形状部12和第二弯曲形状部13的弯曲状态。因此，能够维持扰乱温度交界层的效果。由于扰乱温度交界层的效果提高，所以形成的温度交界层变薄。因此，根据热交换器1，能够提高热交换性能。

以上说明了热交换器1的结构及功能等。以下说明具有上述结构的热交换器1的制造方法。

如图5所示，首先，进行平板11的制造工序(步骤S100)。在该工序中，使用模具制造具有开口15的平板11。平板11采用铜、铝等金属材料。

接着，进行在翅片10的平板11上设置切口14的切口工序(步骤S101)。在该工序中，如在图6中用单点划线表示那样，在平板11上形成V字形的切口14。切口14由与平板11的缘部平行的直线状的切断线和与平板11的缘部成锐角的直线状的切断线构成。

接着，进行第一弯曲形成工序(步骤S102)。在该工序中，如图7所示，通过冲压加工，使平板11的一部分从通过切口工序设置的切口14向层叠方向的一方(图中上方)弯曲而形成两个弯曲形状部(即，第一弯曲形状部12和第二弯曲形状部13)。

接着，进行组装热交换器1的组装工序(步骤S103)。在该工序中，以并行的方式配置形成有两个弯曲形状部的多块平板11，并将制冷剂配管20插入开口15。

接着，进行第二弯曲形成工序(步骤S104)。在该工序中，如图8所示，将金属制线30推入到通过第一弯曲形成工序形成的两个弯曲形状部中的第一弯曲形状部12，使第一弯曲形状部12向层叠方向的另一方(图中下方)弯曲。此外，在图8中，省略制冷剂配管20的图示。

在此，在第二弯曲形成工序中，在金属制线30较细的情况下，在将金属制线30推入时，利用夹具进行保护以使金属制线30不切断或弯曲。在该情况下，在金属制线30贯通多块平板11后拆下夹具。此外，如果金属制线30为较粗的棒状，则也可以不使用夹具。金属制线30既可以预先切断为适合于贯通多块平板11的长度，也可以在贯通多块平板11后被切断。

接着，进行焊接工序(步骤S105)。在该工序中，以在平板11的第一弯曲形状部12及第二弯曲形状部13间被保持的方式使金属制线30移动，并将金属制线30焊接于第一弯曲形状部12及第二弯曲形状部13。此外，既可以焊接于全部多块平板11，也可以仅焊接于一部分平板11。

根据这种制造方法，能够容易地制造热交换器1。例如，在第二弯曲形成工序中，能够在使金属制线30贯通平板11时使第一弯曲形状部12弯曲。因此，无需独立地设置使金属制线30贯通平板11的工序和使第一弯曲形状部12弯曲的工序。

(第二实施方式)

以下，参照附图详细说明本发明的第二实施方式的热交换器2。此外，对在本实施方式的热交换器2中与第一实施方式的热交换器1通用的构成要素标注同一附图标记。

在第一实施方式的热交换器1中，在平板11的缘部配置有第一弯曲形状部12和第二弯曲形状部13。与此相对，在本实施方式的热交换器2中，如图9所示，第一弯曲形状部52和第二弯曲形状部53配置在平板51的中央部。此外，在本申请中，“中央部”是指不包含缘部的区域，并不仅仅指中心位置或重心位置。

在本实施方式的热交换器2的制造方法中，如在图10中用单点划线表示那样，在切口工序中，在平板51的中央部的位置形成Z字形的切口54。切口54由与平板51的缘部平行的直线状的两条切断线和将该两条切断线的一端及另一端间连结并与平板的缘部成锐角的直线状的切断线构成。切口工序以外的工序与第一实施方式的热交换器1的制造方法相同。

如图3所示的比较例那样，即使没有第一弯曲形状部12和第二弯曲形状部13，在平板91的上风侧的缘部也形成较薄的温度交界层。另一方面，根据图4所示的第一实施方式，第一弯曲形状部12、第二弯曲形状部13的下风侧的温度交界层被薄壁化。换句话说，第一弯曲形状部12、第二弯曲形状部13在原本形成较薄的温度交界层的平板11的上风侧的缘部附近无助于温度交界层的薄壁化。

与此相对，在本实施方式中，第一弯曲形状部52和第二弯曲形状部53位于平板51的中央部，与第一实施方式的第一弯曲形状部12和第二弯曲形状部13相比，形成在从平板51的缘部分离的位置。因此，根据本实施方式的热交换器2，与第一实施方式的热交换器1相比，能够将温度交界层被薄壁化的区域向下风侧扩张。

(第三实施方式)

以下，参照图11详细说明本发明的第三实施方式的热交换器3。此外，对在本实施方式的热交换器3中与第一实施方式的热交换器1通用的构成要素标注同一附图标记。

本实施方式的热交换器3在具备贯通翅片10的两根金属制线31、32这一点上与第一实施方式的热交换器1不同。金属制线31以支撑第二弯曲形状部13的方式插入，并焊接于第二弯曲形状部13。金属制线32以支撑第一弯曲形状部12的方式插入，并焊接于第二弯曲形状部13。

根据本实施方式的热交换器3，金属制线31和金属制线32分别支撑第一弯曲形状部12和第二弯曲形状部13。因此，与第一实施方式的热交换器1相比，维持第一弯曲形状部12和第二弯曲形状部13的弯曲状态的效果、即维持扰乱温度交界层的效果的效果变高。另外，由于具备两根金属制线31、32，所以使纵漩涡S增大的效果变高。

此外，本发明不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的构思的范围内，能够进行各种变形及应用。

(变形例)

在上述实施方式的热交换器1、2、3中，在全部多块平板11、51上形成第一弯曲形状部12、52和第二弯曲形状部13、53，金属制线30、31、32贯通全部多块平板11、51。但是，本发明不限于这种结构。

例如，也可以仅在多块平板11、51中的一部分平板11、51上形成第一弯曲形状部12、52和第二弯曲形状部13、53。金属制线30、31、32也可以仅贯通一部分平板11、51。即，金属制线30、31、32可以不贯通翅片10。

在第一实施方式及第三实施方式的热交换器1、3中，在平板11、51的上风侧的缘部(即外部空气的流入位置)形成有第一弯曲形状部12、52和第二弯曲形状部13、53。但是，也可以在平板11、51的下风侧的缘部(即外部空气的流出位置)形成有第一弯曲形状部12、52和第二弯曲形状部13、53。在该情况下，例如，在热交换器1、3的下风侧进一步配置其他热交换器或翅片等的情况下，能够使形成在该其他热交换器或翅片等上的温度交界层薄壁化。

在上述实施方式的热交换器1、2、3中，金属制线30、31、32焊接于平板11、51。但是，也可以是，热交换器1、2、3设为金属制线30、31、32与平板11、51的第一弯曲形状部12、52和第二弯曲形状部13、53抵接的结构而不是焊接有金属制线30、31、32的结构。在该情况下，金属制线30、31、32通过抵接来支撑第一弯曲形状部12、52和第二弯曲形状部13、53。

此外，在该情况下，金属制线30、31、32无需与全部多块平板11、51的第一弯曲形状部12、52和第二弯曲形状部13、53抵接。金属制线30、31、32也可以与多块平板11、51中的一部分的第一弯曲形状部12、52和第二弯曲形状部13、53抵接。

在上述实施方式中，翅片10具有多块平板11、51，多块所述平板11、51以按一定间距并行的方式排列。因此，平板11、51形成平板部。但是，本发明不限于这种结构。

例如，翅片10也可以通过将一块平板折弯成方波状、三角波状等构成，而不是具有多块平板11、51的结构。例如，也可以以波纹散热片的方式构成。在该情况下，在翅片10中，平板的折弯部分以外的部分形成多个平板部。

在上述实施方式中，说明了在外部空气与制冷剂之间进行热交换的热交换器1、2、3，但本发明不限于此。例如，热交换器1、2、3可以设为将翅片10和金属制线30、31、32组装而成的翅片组装品。翅片组装品在热交换器1、2、3中既可以是与制冷剂配管20热连接前的状态，也可以是不与制冷剂配管20热连接的结构。

该翅片组装品能够广泛地应用而不限定于与制冷剂配管20热连接的热交换器1、2、3。例如，该翅片组装品既可以作为电子电路基板的散热用散热器应用，也可以作为汽车用的散热器应用。

本发明能够在不脱离本发明的广义的精神及范围的情况下实现各种实施方式及变形。而且，上述实施方式用于说明本发明，而并不限定本发明的范围。即，本发明的范围由权利要求书表示而不是由实施方式表示。而且，权利要求书内及在与之同等的发明的意义的范围内实施的各种变形视为本发明的范围内。

产业上的可利用性

本发明能够应用于与外部空气进行热交换的热交换器、热交换器的制造方法及翅片组装品。

附图标记的说明

1、2、3热交换器(翅片组装品)，10翅片，11、51、91平板(平板部)，12、52第一弯曲形状部，13、53第二弯曲形状部，14、54切口，20制冷剂配管，30、31、32金属制线。

Claims (7)

1.一种热交换器，其中，具备：

翅片，所述翅片具有并行的多个平板部并与制冷剂配管热连接；及

金属制线，所述金属制线贯通多个所述平板部中的至少一个，

多个所述平板部中的至少一个具有向层叠方向的一方弯曲的第一弯曲形状部和向所述层叠方向的另一方弯曲的第二弯曲形状部，

所述第一弯曲形状部和所述第二弯曲形状部是在俯视多个所述平板部的情况下相互排列的状态，并由所述金属制线支撑。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其中，

所述第一弯曲形状部和所述第二弯曲形状部设置于多个所述平板部中的至少一个的缘部。

3.根据权利要求2所述的热交换器，其中，

所述翅片以外部空气流入多个所述平板部之间的方式配置，

所述第一弯曲形状部和所述第二弯曲形状部设置于所述外部空气的流入位置或流出位置。

4.根据权利要求1所述的热交换器，其中，

所述第一弯曲形状部和所述第二弯曲形状部设置于多个所述平板部中的至少一个的中央部。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器，其中，

多根所述金属制线贯通所述平板部。

6.一种热交换器的制造方法，其中，包括：

切口工序，在所述切口工序中，在翅片的平板部设置切口；

第一弯曲形成工序，在所述第一弯曲形成工序中，使所述平板部的一部分从通过所述切口工序设置的切口向层叠方向的一方弯曲而形成两个弯曲形状部；及

第二弯曲形成工序，在所述第二弯曲形成工序中，将金属制线推入到通过所述第一弯曲形成工序形成的两个弯曲形状部中的任一方，并使该两个弯曲形状部中的任一方向所述层叠方向的另一方弯曲。

7.一种翅片组装品，其中，具备：

翅片，所述翅片具有并行的多个平板部；及

金属制线，所述金属制线贯通多个所述平板部中的至少一个，

多个所述平板部中的至少一个具有向层叠方向的一方弯曲的第一弯曲形状部和向所述层叠方向的另一方弯曲的第二弯曲形状部，

所述第一弯曲形状部和所述第二弯曲形状部是在俯视多个所述平板部的情况下相互排列的状态，并由所述金属制线支撑。

Images