CN1445503A - 翅片管子型热交换器 - Google Patents

Abstract

一种翅片管子型热交换器，包括：配置于气流方向的多列传热管(2)、具有所定间隔地与该多列传热管重合的一体型翅片组(3)以及将传热管的各列(2a)分割重合的分割型翅片组(4)，将这些构件组合设置在传热管(2)的延设方向上，其特征在于，一体型翅片组(3)的重合比例与分割型翅片组(4)的重合比例是4对6至6对4。由此可提供提高热交换效率、外观优良、翅片冲压加工性良好、无温度传感器误检测并可解消残霜状态的翅片管子型热交换器。

Description

翅片管子型热交换器

技术领域

本发明涉及翅片管子型热交换器，具体涉及一种设有一体型翅片组和分割型翅片组的翅片管子型热交换器。

背景技术

在以往的翅片管子型热交换器中，已知有如日本专利特开昭62-192086号公报、特开平1-61570号公报所记载的结构，这种结构与由传热管的延设方向上所有各传热管列分割的分割翅片组构成的翅片管子型热交换器相比较，其特征是在传热管的延设方向上组合设置有与各传热管列一体安装的一体型翅片组和各列分割的分割型翅片组，这种传统的翅片管子型热交换器由于可减小通过一体型翅片组侧的通风阻力，因此能改良综合热交换性能。

然而，传统组合型的翅片管子型热交换器不能十分明确该一体型翅片组与分割型翅片组的使用比例以及与热交换性能的关系等，故不能充分发挥热交换性能，使用受到限制。

又，由于传统的翅片管子型热交换器由一体型翅片组和分割型翅片组构成，因此，在两翅片组之间的交界处会发生翅片的变形，存在影响外观品质的问题。

并且，分割型翅片组与一体型翅片组相比较，因翅片宽度狭小，翅片刚性低，故在分割型翅片组的翅片冲压加工中存在翅片冲压加工性差的问题。

又，在将传统的翅片管子型热交换器作为室外热交换器使用的场合，虽然在贯通分割型翅片组的传热管中安装使用了热交换器制冷剂温度检测传感器，但在安装于贯通一体型翅片组的传热管中使用的场合，除霜运转时一旦热交换器制冷剂温度检测传感器安装位置与高温气体流入的管子位置邻近，则会从高温管子位置通过一体型翅片向传感器安装位置产生大的热传导，存在传感器误检测而形成残霜状态的问题。

为此，希望开发可提高热交换效率且外观优良的翅片管子型热交换器。又，希望开发出翅片冲压加工性良好、无温度传感器的误检测并可解消残霜状态的翅片管子型热交换器。

本发明有鉴于此，其目的在于提供可提高热交换效率且外观性优良的翅片管子型热交换器。又一目的在于提供翅片冲压加工性良好、无温度传感器的误检测并可解消残霜状态的翅片管子型热交换器。

发明内容

为了实现上述目的，本发明第1技术方案的翅片管子型热交换器的结构是，包括：配置于气流方向的多列传热管、具有所定间隔地与该多列传热管重合的一体型翅片组、以及将所述多列的传热管的各列分割重合的分割型翅片组，将这些构件组合设置在所述传热管的延设方向上，其特征在于，所述一体型翅片组的重合比例与所述分割型翅片组的重合比例是4对6至6对4。由此，可提供提高热交换效率且外观优良的翅片管子型热交换器。

在较佳的一例中，在所述一体型翅片组的与气流方向垂直的方向上设置有1个或多个切起或切缝。由此可抑止着霜时的霜的成长，可在抑止低外气温时的性能降低的同时提高对气流的传热性能。

又，在较佳的一例中，在所述分割型翅片组的翅片的两端设置有卷边。由此，可提高比一体型翅片的翅片宽度狭小的分割型翅片的刚性，可获得该分割型翅片良好的翅片冲压加工性。

又，在较佳的一例中，传热管与所述翅片组的密合由收缩率2％以下的机械扩管来进行。由此，在一体型翅片与分割型翅片边界处的分割型翅片上不会发生变形。

又，在较佳的一例中，将检测热交换器制冷剂温度的传感器的安装位置与除霜运转时成为高温的管子位置的距离设定为管段间距的1.5倍以上，并作为室外热交换器使用。由此，可防止传感器的误检测，不会发生残霜现象。

又，在较佳的一例中，在将所述传热管的外径作为D、将与所述传热管的与气流方向的垂直方向列的这段间距作为L1、沿着所述传热管的气流方向的管列间距作为L2时，设定为

                    7.0mm≤D≤10.5mm

                    3.7×D≤L1≤5.0×D

                    1.6×D≤L2≤2.6×D

由此，可实现由一体型翅片组和分割型翅片组构成的组合型翅片管子型热交换器的传热性能的提高及其低噪音化。

又，在较佳的一例中，沿着气流的上游侧列的传热管外径设定为小于下游侧列的传热管外径。由此可减小整个热交换器的通风阻力，并可提高送风性能，降低送风噪音。

又，在较佳的一例中，传热管导通热交换媒体的流路设定为2流路(通道)以下。由此可减少分流管的个数，降低成本。

又，在较佳的一例中，将与沿着气流的方向正交的方向列的传热管开口端相互间连接的连接件至少有1个是由呈コ字状的弯管构成。由此可减小凸出量，使整个热交换器小型化。

采用本发明，可提高热交换效率，提供外观优良的翅片管子型热交换器。又，可提供翅片冲压加工性良好的、不会出现温度传感器的误检测并可解消残霜现象的翅片管子型热交换器。进一步可提供提高传热性能、实现低噪音化的翅片管子型热交换器。

附图的简单说明

图1为表示本发明的翅片管子型热交换器第1实施例的立体图。

图2为表示本发明的翅片管子型热交换器的一体型翅片第1变形例的俯视图。

图3为从箭头a方向看图2的一体型翅片的图。

图4为表示本发明的翅片管子型热交换器的一体型翅片第2变形例的俯视图。

图5为从箭头a方向看图4的一体型翅片的图。

图6为表示本发明的翅片管子型热交换器的一体型翅片第3变形例的俯视图。

图7为表示本发明的翅片管子型热交换器的一体型翅片第4变形例的俯视图。

图8为表示本发明的翅片管子型热交换器的一体型翅片第4变形例的侧视图。

图9为沿着图8的c-c线的展开剖视图。

图10为表示本发明的翅片管子型热交换器第2实施例的立体图。

图11为表示实施例的试验结果的图表。

图12为表示实施例的试验结果的表。

图13为表示实施例的试验结果的立体图。

图14为表示本发明的翅片管子型热交换器第3实施例的局部剖视图。

图15为表示同一实施例的传热管特性数据的图表。

图16为表示本发明第3实施例的第1变形例的热交换器局部剖视图。

图17为表示本发明第3实施例的第2变形例的、相互不同的热交换器的制冷剂流路的说明图和作为比较例的传统的制冷剂流路的说明图。

图18为表示本发明第3实施例的第3变形例的、相互不同的热交换器的连接件的说明图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的翅片管子型热交换器的第1实施例。

图1为本发明的翅片管子型热交换器的立体图。

如图1所示，翅片管子型热交换器1包括：配置于图中箭头所示的气流方向上的多列传热管2；由具有所定间隔地与该多列传热管2一体重合的一体型翅片3a组成的一体型翅片组3；以及由传热管2的各列2a分割重合的分割型翅片4a组成的分割型翅片组4。

所述传热管2与一体型翅片3a及分割型翅片4a的传热性密合是通过将所述传热管2与穿设于一体型翅片3a及分割型翅片4a的贯通孔(未图示)嵌合来进行的。所述传热性密合最好是采用机械扩管方法，收缩率设定为2％以下。通过将收缩率设定为2％以下，使一体型翅片与分割型翅片边界处的分割型翅片不发生变形。一旦收缩率超过2％，边界处的分割型翅片会发生变形。另外，实现收缩率在2％以下的机械扩管方法最好是将U字管的底部(发夹部)与管开口部固定，将扩管用的心轴从该管开口部插入来进行扩管。

相对于分割型翅片组4的重合比例，所述一体型翅片组3的重合比例是4对6至6对4，最好是5对5。即，翅片间距相同时的翅片个数以4对6至6对4为适中，最好是5对5。通过将其重合比例设定为4对6至6对4，可实现制冷能力与低温能力(是指与着霜和除霜相对应的制暖性能)的平衡性良好的翅片管子型热交换器。一旦重合比例小于4对6，则虽然增大了制冷能力，但会降低低温能力，破坏其平衡性，若超过6对4，则反而使低温能力增大，但降低了制冷能力，破坏该平衡性。

另外，如图1所示，传热管2的各列2a的个数不限定2列，也可是3列或4列等，可获得同样的效果。

下面对上述第1实施例中使用的一体型翅片组的翅片的第1变形例进行说明。

相对于上述第1实施例中使用的一体型翅片表面形状呈平坦面，本第1变形例的一体型翅片在其表面上形成有多个切起。

例如，如图2和图3所示，在贯通并嵌合有多个传热管2A的一体型翅片3Aa的表面形成有位于所有传热管2A之间的、从侧面看呈台形拱状的多列的切起3Aa1。由此，可进一步提高对气流的传热性能。

另外，在图2所示的第1变形例中，在与气流方向正交的立向上邻接的传热管之间形成有由多列组成的切起，但即使只形成了1列切起，也可获得传热性能的相应提高。

再对上述第1实施例中使用的一体型翅片组的翅片的第2变形例作出说明。

相对于上述第1实施例中使用的一体型翅片表面形状呈平坦面，本第2变形例的一体型翅片在其表面上设置有切割成气流向里侧流出形状的多个切缝。

例如，如图4和图5所示，本第2变形例的一体型翅片组3B的一体型翅片3Ba中，在与该气流方向正交的方向上邻接的传热管2B之间，设置有切割成气流向里侧流出形状的多个切缝3Bal。

由此，可抑止着霜时的霜的成长，在抑止低外气温时的性能下降的同时，可提高对气流的传热性能。

另外，在图4所示的第2变形例中，在与气流方向正交的方向上邻接的传热管之间形成有由多列组成的切起，但即使只形成了1列切起，也可获得传热性能的相应提高。

下面再对上述第1实施例中使用的一体型翅片组的翅片的第3变形例作出说明。

相对于上述第1实施例中使用的一体型翅片表面形状呈平坦面，本第3变形例的一体型翅片在其表面的传热管的列之间设置有多个切缝。

例如，如图6所示，本第3变形例的一体型翅片组3C的一体型翅片3Ca中，在与该气流方向正交的方向上邻接的传热管2C的列之间设置有切割成气流向里侧流出的多个切缝3Ca1。由此，可抑止着霜时的霜的成长，在抑止低外气温时的性能下降的同时，可提高对气流的传热性能。

另外，在图4所示的第2变形例或图6所示的第3变形例中对直线形状的切缝例作了说明，但也可如图7所示，多个切缝3Da1的形状也可是倾斜配置的直线、＜字形、圆弧形或台形拱状，或者也可将其组合。

下面再对上述第1实施例中使用的分割型翅片的第4变形例作出说明。

相对于上述第1实施例中使用的一体型翅片表面形状呈平坦面，本第4变形例的分割型翅片在其分割型翅片的两端面设置有卷边。

例如，如图8和图9所示，在分割型翅片组4E的分割型翅片4Ea的两端设置有卷边4Ea1。另外，与分割型翅片4Ea同时使用的一体型翅片可以是上述一体型翅片的第1变形例至第3变形例中的任一种。由此，可提高比一体型翅片的翅片宽度狭小的分割型翅片4Ea的刚性，可获得该分割型翅片4Ea良好的翅片冲压加工性。

下面参照附图说明本发明的第2实施例。

本第2实施例的翅片管子型热交换器是在上述第1实施例的翅片管子型热交换器的特定位置上添加了检测热交换器制冷剂温度的传感器。

例如，如图10所示，传感器6F设置在翅片管子型热交换器1F的与贯通一体型翅片组3F的传热管2F连通的配管2F1中，用于检测热交换器制冷剂温度，所述传感器6F的安装位置与除霜运转时成为高温的管子7F的位置之间的距离L是管段间距P的1.5倍以上。由此，即使将传感器6F不安装于分割型翅片组F而是安装于一体型翅片组3F侧，也不会产生从高温管位置通过一体型翅片3F向传感器6F的大的热传导，可解决传感器6F的误检测以及形成残霜状态的问题。

[实施例]

(试验1)

试验方法：使用图1所示的本发明中的翅片管子型热交换器1，改变一体型翅片组的比例和分割型翅片组的比例，调查了热交换性能。

结果：详见图11。将一体型翅片组的比例从0(所有的分割型翅片组的场合)至10(所有的一体型翅片组的场合)，按照比例逐一使其变化，在测定制冷能力Q(左轴)和低温能力Q(右轴)后作了绘图，此时可以看出，一体型翅片组的比例越大则制冷能力越是下降而低温能力越高。

这就表示了在将本发明的翅片管子型热交换器用于散热器时，将风上和风下完全遮断热(图1中的一体型翅片组比例为0)的一方制冷时的热交换性能最好，随着各列分割后的翅片组的比例减少而使制冷时的热交换性能降低。又，在将本发明品用于蒸发器时，风上和风下的热传导完全未阻止(图1中的一体成形翅片组的比例为10)的一方低温时的热交换性能最好、随着一体成形的翅片组的比例减少而使低温时的热交换性能降低。

又，从图11中可以看出，制冷能力和低温能力平衡性最好的一体型翅片组的比例是5，若将使用限度设定为实用上无障碍的、最高值的约90％，则一体型翅片组的比例是4至6。即，一体型翅片组与分割型翅片组的比例最好是4对6至6对4。

(试验2)

为了制造图1所示的翅片管子型热交换器，采用一般的机械管扩大方法进行传热管的扩管，并调查了收缩率与边界处的分割型翅片的变形发生的相互关系。

结果：详见图12和图13。如图12所示，可以看出若收缩率在2％以下，则在边界处的分割型翅片上无变形发生。反之，如图13的立体图所示，可以看出若收缩率超过2％，则在边界处的分割型翅片上发生变形。

下面再对本发明的第3实施例作出说明。

本第3实施例的翅片管子型热交换器是将上述第1实施例的翅片管子型热交换器的传热管的外径、与传热管的气流方向垂直方向列的管段间距、沿着传热管的气流方向的管列间距设定为最佳的关系。

在图14所示的翅片管子型热交换器10中，11是将一体型翅片和分割型翅片统称表示的翅片，12是传热管。相对翅片管子型热交换器10的气流方向如箭头Z所示在图中是从左侧向右方向，将传热管12的外径作为D，将与传热管12的气流方向垂直方向列的管段间距作为L1，将沿着传热管12的气流方向的管列间距作为L2。

所述传热管12沿着气流方向Z配置成2列。并且，从气流的流通方向Z数起，将第1列和第2列的传热管12配置成相互以管段间距L1的二分之一位置错开。由此配置成所谓的锯齿状。

传热管12贯通于所述翅片11，改变传热管12的外径D、与传热管12的气流方向垂直方向列的管段间距L1以及沿着传热管12的气流方向的管列间距L2的各种形态进行制作，在对其各种形态进行特性试验时可获得以下所述的结果。另外，一体型翅片组的重合比例和分割型翅片组的重合比例是以5对5作为代表，但4对6至6对4的场合也能获得相同的效果。

图15(B)表示在将传热管12的管段间距L1作各种变化场合的同一噪音时传热量(为使噪音相同而进行风量调节时的传热量)Q的变化。

可以看出传热管12的外径D约4.3倍时的同一噪音时传热量Q最大，在此前提下，管段间距L1越小、或者管段间距L1越大，则同一噪音时传热量Q越小。

其中，若对同一噪音时传热量Q处于最高值的约90％时的关系设定为适用的限度，则可得出结论，作为管段间距L1应设定在以下范围。

                  3.7×D≤L1≤5.0×D

并且，即使对传热管12的外径D和沿着传热管12的气流方向的管列间距L2作了各种变化，传热管12的外径D与管段间距L1的关系也获得同一的结果。

如图15(A)所示，先以得到的传热管12的管段间距L1处于3.7×D≤L1≤5.0×D的范围作为前提，将传热管12的外径D从6mm至12mm之间，以0.5mm的差异分别对同一噪音时传热量Q(W)进行测定，并绘出图表。

可以看出，结果是传热管12的外径D为9mm时的同一噪音时传热量Q最大，在此前提下，外径D越小、或者外径D越大，则同一噪音时传热量Q就越小。

其中，若对同一噪音时传热量Q处于最高值的约90％时的关系设定为适用的限度，则可得出结论，作为传热管12的外径D应设定在以下范围。

                  7.0mm≤D≤10.5mm

图15(C)表示先在带有结论的传热管12的外径D和管段间距L1的范围内设定传热管的外径D和管段间距L1，对传热管的管列间距L2作了各种变化的场合的同一噪音时传热量Q的变化。

可以看出在传热管外径D的约2.1倍时的同一噪音时传热量Q最大，在此前提下，管列间距L2越小、或者管列间距L2越大，则同一噪音时传热量Q越小。

其中，若对同一噪音时传热量Q处于最高值的约90％时的关系设定为适用的限度，则可得出结论，作为管列间距L2应设定在以下范围。

                  1.6×D≤L2≤2.6×D

下面再对上述第3实施例中使用的翅片管子型热交换器的第1变形例作出说明。

本第3实施例的第1变形例的翅片管子型热交换器是将沿着气流的上游侧列的传热管外径设定得比下游侧列的传热管外径小。

图16为表示本发明第3实施例的第1变形例热交换器的局部剖视图。

其中表示的热交换器10A是以满足第3实施例中已说明的、传热管12的外径D、管段间距L1和管列间距L2的范围设定的结构作为前提。

并且，其特征是在将从气流的流通方向Z的第1列n1的传热管外径作为D1，将第2列n2的传热管外径作为D2时具有下列关系。

                 D1＜D2

在此场合，管段间距L1、管列间距L2只要根据外径最小的第1列n1的传热管的外径进行设定即可。

这样，由于沿着气流的流通方向Z的最风上侧(上游侧)的第1列n1的传热管12成为最细的外径D1，因此，可减小整个热交换器10A的通风阻力，并可提高送风性能，降低送风噪音。

下面再对上述第3实施例中使用的翅片管子型热交换器的第2变形例作出说明。

本第3实施例的第2变形例的翅片管子型热交换器是将导通热交换媒体的流路(通道)设定为2流路(通道)以下。

图17(A)、(B)为本发明第3实施例的第2变形例的、在翅片管子型热交换器上形成的流路(通道)的说明图，图17(C)为作为比较例的传统的热交换器的流路(通道)的说明图。

其中，所述热交换器同样是以第3实施例中已说明的D、L1、L2范围设定作为前提。

图17(A)所示的热交换器10G在气流的风下侧以及热交换器下端部设置有制冷剂流路的导入部15。一旦从此处导向风上侧，则由设于该风上侧下部的分流管16a分流为2方向。

在向各方向分流后上升，在设于热交换器10G上端部的分流管16b中合流，并从与该分流管连接的导管17向外部导出。导入部15为1处，在途中分流为2方向，故形成于该热交换器10G的制冷剂流路为1-2通道。

图17(B)的热交换器10H在气流风下侧的大致中间部的2处设置有制冷剂流路的导入部15。制冷剂从各自的导入部15导向上部侧和下部侧，并移向最上端和最下端的风上侧。

然后，制冷剂在设于风上侧的中间部的分流管16中合流之后通过与其连接的导管17向外部导出。由于导入部为2处并以原样的分流状态进行引导，故形成于该热交换器10H的制冷剂流路为2通道。

即，即使在任一种构成的热交换器10G、10H中，其特征之一都是制冷剂流路被设定在2通道以下。

对此，作为图17(C)所示的比较例的传统的热交换器10Z，是从中间部向上部侧和下部侧形成了完全2分开的制冷剂流路。在各自的制冷剂流路中，风下侧的大致中间部设有导入部15，一旦从此处下降至下部侧，则围绕风下侧流动。

在风上侧的中间部设置的分流管16，并向2方向分流。再在其上部的风上侧和风下侧形成交叉，然后在设于各自最上部的分流管16中合流，并向外部导出。

导入部15设置有2个，并由分流管16在各制冷剂流路的途中形成分流，合计成为了4个系统，故形成于该热交换器10D的制冷剂流路为2-4通道。

这样，作为比较例的热交换器10Z由于每1台的管子数需要很多。因此制冷剂流路(通道)多，高价格的分流管16也多。

对此，上述热交换器10G、10H因以第3实施例中已说明的D、L1、L2的范围设定作为前提，故实质上增大了管段间距L1，可减少管子数。由此，可构成2通道以下，减少分流管16的数量，降低管子的成本。

下面再对上述第3实施例中使用的翅片管子型热交换器的第3变形例进行说明。

本第3实施例的第3变形例的翅片管子型热交换器是采用大致呈コ字状的弯管构成将与沿着气流方向的垂直方向列的传热管开口端相互连接的至少1个连接件。

图18(A)表示本第3实施例的第3变形例翅片管子型热交换器的局部侧视图，图18(B)表示作为另一变形例的热交换器的局部侧视图。

其中也一样，所述热交换器10J、10K是以第3实施例中已说明的D、L1、L2范围设定作为前提。

与沿着气流方向的垂直方向列的所述传热管12开口端相互之间通过大致呈コ字状的弯管(连接件)18连通。即，其特征是连接传热管12的管段间距L1的所有的弯管18都使用了大致コ字状。

如前所述，作为本第3实施例发明的特征在于，传热管12的管段间距L1比传统结构有所扩大，作为连接该开口端的连接件若使用弯曲成半圆状的弯管，则从热交换器端面的凸出量也变大。

在确保连接配管空间与以往相同的前提下，将热交换器搭载于框体上时，有可能因热交换器端面的凸出量太大而不能收纳于框体内。为此，作为连接件，可替代为大致呈コ字状的弯管18，可尽量抑止从热交换器端面的凸出量，顺利地收纳于框体内。

又，如图18(B)所示，除了弯曲成半圆状的弯管19之外，若能确保与以往相同的配管空间，则也可只使用1个大致呈コ字状的弯管18，如进一步在逐一增加数量的情况下也不会发生变化，则也可。

Claims (9)

1.一种翅片管子型热交换器，包括：配置于气流方向的多列传热管、具有所定间隔地与该多列传热管重合的一体型翅片组、以及将所述多列的传热管的各列分割重合的分割型翅片组，将这些构件组合设置在所述传热管的延设方向上，其特征在于，所述一体型翅片组的重合比例与所述分割型翅片组的重合比例是4对6至6对4。

2.如权利要求1所述的翅片管子型热交换器，其特征在于，在所述一体型翅片组中与气流方向垂直的方向上设置有1个或多个切起或切缝。

3.如权利要求1所述的翅片管子型热交换器，其特征在于，在所述分割型翅片组的翅片的两端设置有卷边。

4.如权利要求1所述的翅片管子型热交换器，其特征在于，所述传热管与所述翅片组的密合由收缩率2％以下的机械扩管来进行。

5.如权利要求1至4任一项所述的翅片管子型热交换器，其特征在于，将检测热交换器制冷剂温度的传感器的安装位置与除霜运转时成为高温的管子位置的距离设定为管段间距的1.5倍以上，并作为室外热交换器使用。

6.如权利要求1所述的翅片管子型热交换器，其特征在于，在将所述传热管的外径作为D、将与所述传热管的与气流方向的垂直方向列的这段间距作为L1、沿着所述传热管的气流方向的管列间距作为L2时，设定为如下关系：

                    7.0mm≤D≤10.5mm

                    3.7×D≤L1≤5.0×D

                    1.6×D≤L2≤2.6×D

7.如权利要求6所述的翅片管子型热交换器，其特征在于，将沿着所述气流的上游侧列的所述传热管外径设定为小于下游侧列的传热管外径。

8.如权利要求6所述的翅片管子型热交换器，其特征在于，所述传热管导通所述热交换媒体的流路设定为2流路(通道)以下。

9.如权利要求6所述的翅片管子型热交换器，其特征在于，将与所述沿着气流的方向正交的方向列的所述传热管开口端相互间连接的连接件至少有1个是由呈コ字状的弯管构成。

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