CN1116584C - 热交换器及使用它的空调器 - Google Patents

Abstract

一种通过叠加多个热交换器单元组成的热交换器，每一个热交换器单元通过在一根或多根传热管上插入多个翅片而形成。加工翅片，从而使重叠热交换器单元的每一对相对翅片在一点或多点处彼此接触。当在重力方向上叠加热交换器单元时构成一个空调器。

Description

热交换器及使用它的空调器

技术领域

本发明涉及一种热交换器，例如要用于致冷器/空调器的热交换器，更具体地说，是一种装有散热片的传热管，其外表面上装有诸翅片以促进热交换器和致冷器/空调器的热传导。

背景技术

日本专利审查出版物No.52-42255(文献1)和日本专利未审查出版物No.63-197886(文献2)作为常规技术是众所周知的，对此我们称之为一种独立的翅片管热交换器，其中每个都具有一个通孔的多个翅片插入在一个传热管的上面。文献1公开了一种方法：通过在一种带状长条材料中形成通孔、在诸通孔周围形成凸缘、通过切除通孔之间的长条材料形成具有相同形状的翅片、通过叠加多个翅片构成诸块、在并排布置诸块之后把一根传热管穿过通孔、以及通过在诸块之间依次弯曲形成这根曲折的传热管，来制造一种热交换器。而且，文献2公开了一种装有大量小翅片的热交换器，其中通过在行间间距之间插入两个热交换器形成预定的行间间距，这两个热交换器装有小翅片和穿过小翅片的传热管，并且通过弯曲该传热管形成，以便在小翅片的气流方向至少以一个翅片宽度两倍大小的间距曲折。

此外，由日本实用新型未审查出版物No.61-26977(文献3)、日本实用新型未审查出版物No.3-31230(文献4)和日本实用新型未审查出版物No.63-74983(文献5)公开的技术作为用来提高分体式热交换器的滴水性能的先有技术是众所周知的。文献3公开了一种倾斜的热交换器，该热交换器在一个分成上级和下级的装有散热片的热交换器中具有一个倾斜的接合表面；文献4公开了一种热交换器，其中独立形成的分立上下翅片的下端是倾斜的；以及文献5公开了一种热交换器，其中翅片的下端沿以交替行布置的传热管的行布置成之字形。

上述文献1和文献2公开的热交换器使用彼此分离的翅片，但造成这样的问题：当在重力方向上叠加成热交换器时其强度降低，而当用作蒸发器时其滴水性能较低。

另一方面，上述文献3至5公开的热交换器配置成得到提高的滴水性能，但产生这样一个问题：简单地通过倾斜翅片的下端或把下端配置成之字形状，不能充分地提高滴水性能。

发明内容

本发明的一个目的在于，提供一种带有为每根传热管配置的翅片的独立翅片热交换器，其中在保持希望滴水性能的同时提高了热交换器的强度。

本发明的另一个目的在于，提供一种当其壳体具有各种形式时能具有希望性能的空调器。

根据本发明，提供一种通过叠加多个热交换器单元提供的热交换器，每一个热交换器单元通过以一根或多根传热管穿过多个翅片而形成，其中，对翅片的加工是使翅片端部产生厚度方向的弯曲，以使所述叠加的热交换器单元的每一对翅片在一点或多点处彼此接触，而在传热管和槽缝的周围保持平坦形状。

通过借助于叠加多个热交换器单元构成一种热交换器，能实现上述目的，通过在重力方向在一个或多根传热管上插入多个翅片和在上一级处布置一个热交换器单元，提供每一个热交换器单元，使其在下一级处从一个热交换器单元偏离。

从其他权利要求书和如下描述，将明白本发明的其他特征。

附图说明

图1是一种根据本发明实施例的独立翅片管式热交换器的立体图，其中翅片具有彼此相交的接触部分；

图2A是图1中所示独立翅片的放大图；

图2B是沿图2A中IIB-IIB线取出的剖视图；

图3A至3D表明图1中所示独立翅片的一种制造方法：图3A和3B是平面视图，表示制造过程中的独立翅片，图3C是独立翅片的立体图，而图3D是沿图3B中IIB-IIB线取出的剖视图；

图4A和4B是立体图，表明图1所示独立翅片管式热交换器的一种制造方法；

图5A是根据本发明第二实施例的独立翅片管式热交换器的放大图，其中不弯曲但倾斜翅片的上端和下端；

图5B是沿图5A中VB-VB线取出的剖视图；

图6A是根据本发明第三实施例的独立翅片管式热交换器的放大图，其中翅片的上部和下部凹入和凸出地形成，以便彼此相交；

图6B是沿图6A中VIB-VIB线取出的剖视图；

图7A至图7C说明图6A和6B所示的独立翅片管式热交换器的制造方法；

图8A是根据本发明第四实施例的独立翅片管式热交换器的放大图，其中上翅片的下端咬住下翅片；

图8B是图8A中上下翅片咬住部分的放大图；

图9表示一种成套空调器的室内单元，该空调器使用根据本发明第五

实施例的热交换器；

图10A是一种成套空调的室外单元的俯视图，该空调器使用根据本发明第六实施例的热交换器；

图10B是图10A中所示成套空调器的室外单元的侧纵向剖视图；

图10C是图10A中所示成套空调器的室外单元的后视图；及

图11是当根据本发明的热交换器用作蒸发器时该热交换器中的通风阻力的比值图。

具体实施方式

现在，参照附图描述本发明的实施例。

图1至4表示本发明的一个第一实施例。图1、2A和2B表示根据本发明第一实施例的一种独立翅片管式热交换器100的结构，图1是该热交换器的立体图，而图2A和2B是该热交换器的放大图。

在图1中，一根传热管2穿过形成在独立翅片101中的凸缘103，在独立翅片101中形成狭缝105。翅片101的下端101L和上端101U在翅片厚度方向上弯向彼此相反的方向。更具体地说，只弯曲上端101U和下端101L，以便沿连接翅片较短侧中心的直线形成峰和谷。把围绕凸缘103和狭缝105的部分留作平的。通过以彼此相反的方向弯曲布置在上一级处翅片的下端101L和布置在下一级处翅片的上端101U，提供一种其中翅片在重力方向看按图2A和2B所示相交的结构。

在上述文献1和2中公开的热交换器中，布置在用来构成热交换器的上一级和下一级处的翅片不总是保持相互接触。因而，冷凝水不沿翅片流动，但由翅片保持，由此当热交换器用作蒸发器时，加大通风阻力和减小交换的热量。

另一方面，在文献3至5中公开的、配置成提高滴水性能的热交换器中，倾斜或配置翅片的下端，以便具有之字形。然而，即使当倾斜或配置翅片的下端以便具有之字形时，冷凝水也由在上级处布置的翅片的下端处的凸状物保持，并且也不能把滴水性能恢复到如此程度，因为在上级处的翅片不与在下级处的翅片完全接触。

当在文献1和2中公开的热交换器中，为了提高滴水性能，试图使上级和下级处的翅片彼此紧密接触时，上级处的翅片可以咬住在下级处传热管上相邻翅片之间，由此产生诸如前表面面积变窄、传热管扭曲和咬合处通风阻力增大的问题。而且，热交换器具有由翅片不加强的、而只取决于传热管强度的结构强度，并且该结构强度低于其中多根传热管穿过翅片的一种十字翅片管型热交换器的强度。在这些情形中，文献1和2中公开的热交换器可能产生这样的问题：在运输或产生振动和噪声期间损坏。

与此不同，本发明的第一实施例允许翅片彼此紧密地接触，同时通过布置翅片防止彼此咬住，从而使他们在重力方向看时在其接触部分上相交，或者配置翅片从而使在上一级处布置的翅片下端至少在一个点处与布置在下一级处的翅片上端相交，由此能够得到一种具有提高的滴水性能并在重力方向上加强的热交换器。

希望把翅片弯曲一个相应于至少为一个翅片间距的1/2的长度，翅片间距是沿传热管2布置的两个相邻翅片之间的距离。如果弯曲翅片的长度短于间距的1/2，则不可能完全防止翅片彼此咬住。当按上述布置或配置翅片时，总是使翅片在多点处接触，并且水途经接触点流下，由此提高滴水性能。而且，在上级处翅片的下端与在下级处弯曲翅片的上端之间形成间隙。沿上级处翅片的水流在翅片下部长成水滴。当这些水滴的颗粒尺寸变得大于诸间隙时，与下级处翅片的上端接触，移位到下级处的翅片上并流下。这一功能也提高了滴水性能。通过下述的实施例也得到这一功能。简单地通过叠加不象在本发明第一实施例中所用翅片那样弯曲的直翅片，不能预想这一效果。

此外，通过在一定的压力下压下上翅片和下翅片，能够限制翅片的水平运动，并能够提高热交换器的强度。

在第一实施例中，翅片具有在重力方向细长的矩形形状。从翅片效率的观点来看，配置翅片以便具有较浅深度是有利的，从而使由传热管支撑的面积在一定深度处较小。希望选择独立翅片的高度h和深度w，以便满足关系h≥1.5w。不用说，即使不满足该关系时，也能在滴水性能和热交换器的强度方面得到类似的效果。

尽管翅片的端部弯曲成V形，但翅片可以弯曲成W形，或者如此弯曲使之具有更多的凹凸。而且，可以不把翅片弯成V形，而弯成弧形(弯曲的)。在这种情形中也得到十分类似的效果。

一种最佳第一实施例的热交换器100的制造方法表明在图3A、3B、4A和4B中。在切去连续的和对应于其中如图3A和3B(图3B的阴影部分)所示形成的凸缘103和狭缝105的一个翅片3的端部的一部分之后，通过压制工作形成凹凸。这样得到一个如图3中所示其上端和下端弯曲的独立翅片。在压制工作的情形下，不必在其中心处以锐角弯曲翅片，但是，即使以钝角到一定程度的角度弯曲翅片，也能得到类似的效果。而且，可以把翅片作为一个包括上端和下端的整体弯曲。重要的是，翅片在上端和下端处具有其厚度方向上的深度。

通过准备一个具有对应于翅片弯曲部分的凹谷的模具、定位这一模具尖端处附近要切入的翅片部分、并用具有与该凹谷有相同角度的边缘的刀具通过压制该模具切削翅片，能够进行翅片的切削和弯曲工作。

尽管在装入一种空调器等内的阶段加工形成翅片上端和下端的部分，但通过仅加工上端和下端也能得到类似的有利效果。在这种情形中，如果翅片不弯曲的长度超过作为沿传热管布置的相邻翅片之间距离的间距，上翅片将咬住在下翅片之间。

接着，通过把传热管2插入翅片101的凸缘103中，如图4A中所示，形成几个翅片块104(热交换器单元)。在膨胀传热管之后，通过弯曲该管构成热交换器100，从而使翅片彼此接触，如图4B所示。通过重复这一步骤能制造较大的热交换器。得到一种具有这样一种结构的热交换器是可能的，其中通过在同一弯曲方向在传热管2上插入和布置所有翅片、并弯曲传热管而不改变翅片方向，使上翅片和下翅片相接触，如图2A和2B所示。

尽管在上述第一实施例中弯曲所有的翅片，但当允许强度和滴水性能的稍微下降时，可以不弯曲所有翅片。这对于下面的实施例也是正确的。

参照图5A和5B将描述本发明的第二实施例。在上述的第一实施例中，在翅片的上端和下端在其厚度方向弯曲翅片。在第二实施例中，在翅片的厚度方向上以彼此相反的方向倾斜翅片的上端201U和下端201L(扭曲第一实施例中弯曲的部分)，以便不垂直于传热管，从而使翅片的端部相接触，如图5B所示，并且彼此不咬住。在其他方面，第二实施例具有与第一实施例相同的结构。在第二实施例中，通过不仅倾斜上端和下端而且倾斜作为整体的翅片，也得到类似的有利效果。在这种情形下，插入一根传热管的通孔必须预先以预定角度扭曲。

参照图6A和6B将描述本发明的第三实施例。在上述的第一和第二实施例中，弯曲或扭曲翅片直的下端和上端。在第三实施例中，把直端301U和301L切成V形，然后弯曲或扭曲。在其他方面，第三实施例具有与第一和第二实施例相同的结构。能够不以V形而以W形或之字形形成翅片的端部，从而使翅片具有较大量的凹凸。当以较大数目形成凹凸时，能够在深度方向或提高其布置自由度的方向，在偏离的位置处布置上翅片和下翅片。

凹凸限制翅片的水平运动，由此显著地提高热交换器的滴水性能和强度。而且，在两点处使每一对翅片彼此接触，并且上翅片接合或咬住或咬入一个下翅片，如图6B中所示，由此进一步提高热交换器的强度。

参照图7A至图7C将描述具有凹凸的热交换器的一种制造方法。通过一种与制造具有图3A至3C所示直端的翅片十分相同的方法，能制造独立翅片。尽管从插入传热管到形成几个翅片块304的步骤类似于上述制造方法的步骤，但在该实施例中，必须在交替地倒转翅片块之后膨胀传热管2，并且如图7B所示弯曲传热管2(管子)。当交替地倒转翅片块时，能够如此布置从而当如图7C中所示叠加翅片块时，上翅片块和下翅片彼此相交。

参照图8A和8B将描述本发明的一个第四实施例。第四实施例是一实例，其中进一步增大了热交换器的强度。形成第四实施例中所用独立翅片的下端401L，以便具有突出的V形部分，不规则部分包括V形切口或之字形，而在翅片的厚度方向，以翅片下端凹凸间距的两倍大小间距弯曲翅片的上端401U。当在上一级和下一级处布置具有上述端部的翅片，从而使他们彼此接触时，在交替地咬住下翅片弯曲上端401U的前表面和后表面的条件下，固定具有V形凹凸的下端401L。在这种情形下，不仅在水平方向而且在翅片的厚度方向限制翅片，由此显著地提高热交换器的强度。由于流下上翅片的冷凝水被引导进下翅片的弯曲后部中，所以滴水性能也十分良好。

尽管配置在上述第一至第四实施例中所用的翅片，以便具有象狭缝翅片的表面形状，但不用说，当用于具有其他表面形状的翅片，如这样表面形状的翅片，例如，网状条纹翅片或具有湍流加速器的翅片时，本发明呈现出十分类似的效果。

现在，参照图9将描述一个实施例，其中把最好作为第一实施例的独立翅片管式热交换器100用于成套空调器的室内单元。不用说，在成套空调器的室内单元中不仅能使用最好作为第一实施例的热交换器，而且能使用最好作为第二、第三和第四实施例的热交换器。

布置热交换器100以便围绕着一风扇。空气从室内单元下部吸入，流经风扇和热交换器，并吹出排风口。由于空气在吹风的同时经一个窄单元流动，所以产生一个通风阻力增大的问题。具体地说，位于排风口上方风道的横截面积产生问题。而且，产生这样一个问题：当以较短距离安装热交换器和风扇时，由于两者之间的干扰增大了噪声。为了开发高性能、低噪声的空调器，希望成形风道以便具有尽可能大的横截面积，并尽可能远地安装风扇和热交换器。

当使用独立翅片管式热交换器时，能够如上述那样以弯曲状态布置热交换器，以便在保持风道横截面积较大的同时，保持离开风扇的较长距离。而且，独立翅片管式热交换器允许自由地选择一种之字形布置或一种方格式布置，由此能够得到一种减小了取决于风速分布的通风损耗的高性能空调器。而且，通过弯曲独立翅片管能以各种形式配置的独立翅片管式热交换器，提供了消除必须制造与所用室内单元的体积相匹配的不同热交换器的效果。

图10A和10B表示一种成套空调器的一个室外单元，该成套空调器使用最好作为第一实施例的独立翅片管式热交换器100。不用说，不仅最好作为第一实施例的热交换器，而且最好作为第二、第三和第四实施例的热交换器都可用于成套空调器的室外单元。

当以相对于单元600的倾斜位置布置时，能容易地形成热交换器100。当倾斜热交换器100时，它具有加大的传热面积和改进的性能，由此能够使常规制造的热交换器均匀化，以便与其具有不同体积和较低制造成本的室外单元匹配。而且，热交换器100具有加大的前表面积，由此减慢了通过热交换器的风速并有助于降低噪声。

最后，参照图11将描述根据本发明的独立翅片管式热交换器用作蒸发器时的性能。由于空气中所含的湿汽冷凝在蒸发器中翅片的表面上，所以当热交换器具有低的滴水性能时，在热交换器中保持冷凝水，由此增大通风阻力。图11表示常规独立翅片管式热交换器和根据本发明的独立翅片管式热交换器在湿润状态下通风阻力相对于在干燥状态下通风阻力的比值。通风阻力的较低比值表示热交换器较高的滴水性能或较高性能。将会理解，根据本发明的独立翅片管式热交换器具有在1.4量级上的通风阻力比值，该比值几乎等于使用连续翅片的十字翅片管式热交换器的通风阻力比值。

尽管在上述实施例每一个中，通过在一根传热管上插入多个翅片和弯曲的传热管形成热交换器，但本发明可用于这样提供的热交换器：在每一个用来插入多根传热管的翅片中形成多个通孔，在多根传热管上插入多个翅片，及弯曲这些传热管，以便如上述的那样使上翅片的下端与下翅片的上端相接触。

尽管在上述的每个实施例中，通过在一根传热管上插入多个翅片以形成多个翅片块和在翅片块之间把传热管弯成U形来形成热交换器，但本发明也可用于这样形成的一种热交换器：在一根或多根传热管上插入多个翅片以便形成一个翅片块，在重力方向叠加这样的翅片块，并通过用连接管连接传热管形成冷却剂流道。

本发明能够得到这样一种独立翅片热交换器：具有独立为每一根传热管布置的翅片和提高的强度，同时保持希望的滴水性能。而且，即使空调器装有各种形状的壳体，也能提供同时保持希望性能的空调器。

Claims (6)

1.一种通过叠加多个热交换器单元提供的热交换器，每一个热交换器单元通过以一根或多根传热管穿过多个翅片而形成，

其中，对翅片的加工是使翅片端部产生厚度方向的弯曲，以使所述叠加的热交换器单元的每一对翅片在一点或多点处彼此接触，而在传热管和槽缝的周围保持平坦形状。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其中，通过弯曲传热管或在所述热交换器单元之间的管以便叠加所述热交换器单元。

3.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述翅片具有几乎在其中心处在所述热交换器单元重叠侧的所述翅片厚度方向弯曲的端部，从而在彼此相反的方向弯曲并在两点处保持彼此接触的条件下，定位重叠热交换器单元的一对相对翅片。

4.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述翅片在要叠加的一端具有突出的V形而在另一端具有V形切口，并且在其厚度方向被弯曲，从而使所述叠加热交换器单元的一对翅片的V形端在两点处彼此接触。

5.根据权利要求4所述的热交换器，

其中，在所述翅片端部处形成多个所述突出V形和所述V形切口，从而使所述突出V形和所述V形切口在重叠状态下彼此啮合。

6.根据权利要求1所述的热交换器，

其中，布置在上一级处重叠的所述热交换器单元，使其偏离在下一级处重叠的所述热交换器单元。

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