CN1633578A - 热交换器、热交换器的制造方法及空气调节机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种使热交换器的液体侧的传热管的管径小于气体侧的传热管的管径，同时抑制管外的热传递效率的降低，并且提高热传递效率的热交换器，以及与其相适应的热交换器的制造方法。热交换器(1)具有：在板厚方向隔开规定间隔配置的多个散热片(2)；和使多个散热片贯通板厚方向而安装的多个传热管(3)。散热片(2)如图4和图5所示，具有其宽度从一侧朝向另一侧连续地由(W1)变小为(W2)的形状。多个传热管(3)由两种或两种以上的异径管构成，在热交换器(1)的上部配置大径的传热管，在热交换器(1)的下部配置小径的传热管。

Description

热交换器、热交换器的制造方法及空气调节机
技术领域
本发明涉及一种热交换器、热交换器的制造方法及空气调节机。
背景技术
作为以往的热交换器的一种，有横跨鳍片(crossfin)型热交换器。横跨鳍片型热交换器多用于空气调节机的室内机和室外机，作为其一例，有如图1所示配置在空气调节机的室外机的L形热交换器51。
热交换器51的用途是，与通过螺旋桨式鼓风机61从室外机壳体62的背面侧向前面侧鼓风形成的空气流(参照箭头A0和B0)进行热交换，使在传热管的管内侧流动的制冷剂蒸发或冷凝。
热交换器51具有：在板厚方向隔开规定间隔配置的多个散热片52；和安装成在板厚方向上贯通多个散热片52的多个传热管53。散热片52如图1和图2所示，通常为散热片宽度W0一定的长方形状的薄板，并沿着其纵长方向设有用于使多个传热管53贯通的多个孔52a。多个传热管53的一端具有发夹(hairpin)形状的发夹部53a，在热交换器51共计配置12根传热管53。另外，传热管53中的发夹部53a的相反侧的管端部通过U字管54连接相邻的传热管53的管端部。
下面，说明热交换器51的制造方法。热交换器51的制造步骤具有：用来制造多个散热片52的散热片制造步骤；将多个传热管53在散热片52的板厚方向上贯通所述散热片进行安装并装配热交换器的装配步骤。
以往制造散热片52的散热片制造步骤，在一个方向输送由薄板构成的板状坯料，使用模具模制(型取り)成规定的散热片形状。具体而言，散热片制造步骤如图3所示，为了把向一方向(箭头E0方向)输送的板状坯料X0制造成长方形状的散热片52，作为各散热片52的模制方式采用下述方式，把E0方向(板状坯料X0的纵长方向)作为散热片52的长边，把与E0方向垂直的方向(板状坯料X0的宽度方向)作为散热片52的短边(以下称为纵向输送方式)。并且，一面在E0方向输送一面对板状坯料X0顺序进行内缘翻边(burring)加工步骤、切断线加工步骤、侧切(sidecut)加工步骤和切断(cut off)加工步骤，制造多个散热片52。
内缘翻边加工步骤是在板状坯料X0上分阶段地模制使传热管贯通的多个贯通孔52a的步骤。切断线加工步骤是在板状坯料X0上的与散热片52的短边尺寸(散热片宽度W0)对应的位置加入切断线(ミシン目)59的步骤。侧切加工步骤是在切断线55的位置切断板状坯料X0的步骤。切断加工步骤是在侧切加工步骤中被切断的部分的长度达到散热片52的长边尺寸后，在与E0方向垂直的方向切断板状坯料X0，制造具有规定的长边和短边尺寸(散热片宽度W0)的多个散热片52的步骤。
下面，使用图1说明热交换器51的动作。热交换器51在空气调节机的室内机(未图示)进行制冷运转时发挥作为制冷剂的冷凝器的功能，在空气调节机的室内机(未图示)进行制热运转时发挥作为制冷剂的蒸发器的功能。在热交换器51发挥冷凝器的功能的情况下，气体状态的制冷剂从管端部C0流入传热管53的管内，在传热管53内流动，与在传热管53的管外侧流动的空气进行热交换并冷凝，成为液体状态的制冷剂从管端部D0流出。反之，在热交换器51发挥蒸发器的功能的情况下，液体状态的制冷剂从管端部D0流入传热管53的管内，在传热管53内流动，与在传热管53的管外侧流动的空气进行热交换并蒸发，成为气体状态的制冷剂并从管端部C0流出。
如上所述，在热交换器发挥冷凝器或蒸发器的功能的任一情况下，在热交换器的传热管的管内侧，形成制冷剂作为气体流动的部分(气体侧)和制冷剂作为液体流动的部分(液体侧)。此处，为了抑制热交换器的压力损耗，热交换器的传热管的管径以气体侧部分的制冷剂的流速为基准设计，使得从气体侧到液体侧的所有传热管都成为适合气体侧的管径。因此，传热管的管径相对液体侧成为较大的管径。并且，从热交换器的管内的热传递的观点考虑，希望传热管的管径较小。所以，如果考虑热交换器的压力损耗和传热管的管内的热传递，希望使热交换器的液体侧的传热管的管径小于气体侧的传热管的管径。
另一方面，在以往的热交换器中，考虑到管外的热传递，传热管的管径和散热片的宽度被设计成最佳尺寸比。因此，在以往的热交换器中，仅通过使液体侧的传热管的管径小于气体侧的传热管的管径，由于散热片的宽度在整个纵长方向是一定的，所以传热管的管径和散热片的宽度的关系达不到最佳尺寸比，有可能降低管外的热传递效率。为此，希望使热交换器的液体侧的传热管的管径小于气体侧的传热管的管径，同时抑制管外的热传递效率的降低，并且提高热交换器整体的热传递效率。
另外，为了制造上述的液体侧的传热管的管径小于气体侧的传热管的管径的热交换器，必须在散热片上根据传热管的管径并沿着散热片的长边方向来模制不同孔径的贯通孔。但是，以往的散热片的制造方法由于采用纵向输送方式，所以难以沿着散热片的长边方向加工不同孔径的贯通孔。
发明内容
本发明目的是，提供一种使热交换器的液体侧的传热管的管径小于气体侧的传热管的管径，同时抑制管外的热传递效率的降低，并且提高热传递效率的热交换器，以及与其相适应的热交换器的制造方法。
如权利要求1所述的热交换器，具有：在板厚方向隔开规定间隔配置的多个散热片；和安装成在板厚方向上贯通所述多个散热片的多个传热管。散热片具有其宽度从一侧向另一侧连续或分阶段地变小的形状。多个传热管由两种或两种以上的异径管构成。并且，在散热片的宽度较大的部分配置大直径的传热管，在散热片的宽度较小的部分配置小直径的传热管。
在该热交换器中，由于散热片具有其宽度从一侧朝向另一侧连续或分阶段地变小的形状，在散热片的宽度较大的部分配置大直径的传热管，在散热片的宽度较小的部分配置小直径的传热管，所以可以尽可能地使传热管的管径和散热片的宽度的尺寸比保持一定。由此，可以使热交换器的液体侧的传热管的管径小于气体侧的传热管的管径，同时抑制管外的热传递效率的降低，并且提高热交换器整体的热传递效率。
如权利要求2所述的本发明是在如权利要求1所述的热交换器中，散热片的宽度较小的部分相对宽度较大的部分的比在大于等于0.25小于等于0.67的范围内。
在该热交换器中，由于散热片的宽度较小的部分相对宽度较大的部分的比在大于等于0.25且小于等于0.67的范围内，所以抑制管外的热传递效率的降低、并且提高热交换器整体的热传递效率的效果更加显著。
如权利要求3所述的本发明是在如权利要求1或2所述的热交换器中，散热片具有：在模制时，在将所述多个散热片在所述散热片的宽度方向上进行排列的情况下，可以使各个所述散热片在散热片宽度方向上彼此不重叠且在散热片宽度方向上无间隙地排列的形状。
在该热交换器中，在利用板状坯料模制散热片时，可以减少板状坯料的材料损耗。
如权利要求4所述的本发明是在如权利要求3所述的热交换器中，散热片具有：通过使相邻的散热片旋转180度进行排列，可以使各个所述散热片在散热片宽度方向上彼此不重叠且在散热片宽度方向上无间隙地排列的形状。
如权利要求5所述的热交换器的制造方法是如权利要求3或4所述的热交换器的制造方法，具有以下步骤：
散热片制造步骤，在一方向输送板状坯料，把散热片的模制方向作为与所述板状坯料的输送方向垂直的方向顺序地模制，制造散热片；
装配步骤，将多个传热管在所述散热片的板厚方向上贯穿所述散热片进行安装，装配热交换器。
在该热交换器的制造方法中，由于把散热片的模制方向作为与板状坯料的输送方向垂直的方向顺序地进行模制制造(以下成为横向输送方式)，所以能够使用模制用模具的形状与散热片的形状相适合的模具。由此，可以形成从一侧朝向另一侧孔径不同的贯通孔，并且可以模制出散热片宽度连续或分阶段地变小的散热片形状。
如权利要求6所述的空气调节机具有如权利要求1～4中任一项所述的热交换器。
在该空气调节机中，由于热交换器的热传递效率得到提高，所以能够提高空气调节机整体的空调性能。
附图说明
图1是表示采用以往的热交换器的空气调节机的室外机的概略立体图。
图2是从板厚方向观看以往的热交换器的散热片的图。
图3是表示以往的热交换器的散热片的制造步骤的图。
图4是表示采用本发明的第一实施方式的热交换器的空气调节机的室外机的概略立体图。
图5是从板厚方向观看本发明的第一实施方式的热交换器的散热片的图。
图6是表示本发明的第一实施方式的热交换器的散热片的制造步骤的图。
图7是从板厚方向观看本发明的第二实施方式的热交换器的散热片的图。
图8是从板厚方向观看本发明的第三实施方式的热交换器的散热片的图。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下，参照附图说明本发明的第一实施方式。
(1)热交换器结构
图4是表示采用本发明的第一实施方式的热交换器1的空气调节机的室外机的概略立体图。热交换器1呈L字形状，其用途是，与通过螺旋桨式鼓风机11从室外机壳体12的背面侧向前面侧鼓风形成的空气流(参照箭头A1和B1)进行热交换，使在传热管的管内侧流动的制冷剂蒸发或冷凝。
热交换器1具有：在板厚方向隔开规定间隔配置的多个散热片2；和安装成在板厚方向上贯通多个散热片2的多个传热管3。散热片2如图4和图5所示，具有其宽度从一侧朝向另一侧(具体讲是从室外机的上方朝向下方)连续地由W1变小为W2的形状。并且，在散热片2上设置用于使多个传热管3贯通的多个贯通孔。多个贯通孔由两种以上的异径孔构成，在散热片的宽度较大的部分配置大径的贯通孔，在散热片的宽度较小的部分配置小径的贯通孔。在本实施方式中，多个贯通孔由三种异径孔2a、2b、2c构成。异径孔2a是从散热片2的上端部(W1侧)向下方配置的8个孔。异径孔2b是直径小于异径孔2a的8个孔，并且配置在异径孔2a的下方。异径孔2c是直径小于异径孔2b的8个孔，并且配置在最下端部(W2侧)。
多个传热管3由两种以上的异径管构成，在热交换器1的上部配置大径的传热管，在热交换器1的下部配置小径的传热管。在本实施方式中，多个异径管由三种异径管13、14、15构成。异径管13、14、15在其一端分别具有发夹形状的发夹部13a、14a、15a。各异径管13、14、15分别对应形成于散热片2的异径孔2a、2b、2c各配置有4根。即，异径管13的管径最大，异径管14的管径小于异径管13，异径管15的管径小于异径管14。异径管13中的发夹部13a的相反侧的管端部通过U字管4连接在相邻的异径管13的管端部。并且，与异径管14的管端部相邻的异径管13的管端部通过U字管5连接在异径管14的管端部。此处，U字管5具有异径接头，其用于在具有与异径管13对应的管径的U字管的一端对应异径管14的管径。异径管14的管端部通过U字管6连接在相邻的异径管14的管端部。与异径管15的管端部相邻的异径管14中的发夹部14a的相反侧的管端部通过和U字管5一样具有异径接头的U字管7连接异径管15的管端部。异径管15的管端部通过U字管8连接相邻的异径管15的管端部。
由此，热交换其1具有散热片2的宽度从上部朝向下部变小的形状，并且配置与其相对应的由异径管13、14、15构成的多个传热管3的管径。
下面，说明散热片2的宽度尺寸的具体示例。散热片宽度W1(宽度较大的部分)和W2(宽度较小的部分)根据所使用的多个传热管3的管径而设定。例如，散热片宽度W1采用从12mm到30mm的宽度，散热片宽度W2采用从3mm到20mm的宽度。即，散热片宽度W2相对散热片宽度W1的比(W2/W1)在0.25～0.67的尺寸范围内。
(2)热交换器的制造
下面，说明热交换器1的制造方法。热交换器1的制造步骤具有：制造多个散热片2的散热片制造步骤，和将由异径管13、14、15构成的多个传热管3贯通散热片2的板厚方向来安装并装配热交换器1的装配步骤。
制造散热片2的散热片制造步骤，是在一个方向输送由薄板构成的板状坯料，使用冲压模具模制成规定的散热片形状。具体而言，散热片制造步骤如图6所示，为了将在一个方向(箭头E1方向)输送的板状坯料X1制造成散热片2，作为各散热片2的模制方式采用下述的横向输送方式，即，把与E1方向垂直的方向(板状坯料X1的宽度方向)作为散热片2的长边，把E1方向(板状坯料X1的纵长方向)作为散热片2的短边(散热片宽度W1和W2)。并且，一方面在E1方向输送板状坯料X1，一方面对板状坯料X1顺序进行内缘翻边的加工步骤、切断线加工步骤、侧切加工步骤和切断加工步骤，制造多个散热片2。
内缘翻边加工步骤是在板状坯料X1上模制使传热管贯通的异径孔2a、2b、2c的步骤。具体而言，把图5所示形状的散热片2无间隙地排列在散热片宽度方向来进行模制。具体讲，使相邻的散热片2形成旋转180度的配置。此处，内缘翻边加工用模具采用每次加工出多个(在本实施方式中为每次两个)散热片2的模具。
切断线加工步骤是在与板状坯料X1的散热片2的形状对应的位置加入切断线9的步骤。
侧切加工步骤是在切断线9中对应散热片纵长方向的端部的位置切断板状坯料X1的步骤。
切断加工步骤是在与板状坯料X1的输送方向交叉的方向将其切断，使成为散热片2的宽度方向的端部的部分具有规定的散热片形状，来制造多个散热片2的步骤。
然后，在装配步骤，把由异径管13、14、15构成的多个传热管3贯通多个散热片2的板厚方向来安装，利用U字管连接传热管3的各个管端部，装配热交换器1。
(3)热交换器的动作
下面，使用图4说明热交换器1的动作。热交换器1在空气调节机的室内机(未图示)进行制冷运转时发挥作为制冷剂的冷凝器的功能，在空气调节机的室内机(未图示)进行制热运转时发挥作为制冷剂的蒸发器的功能。在热交换器1发挥冷凝器的功能的情况下，制冷剂气体从管端部C1流入传热管3的管内并在传热管3内流动，与在传热管3的管外侧流动的空气进行热交换并冷凝，形成制冷剂液体从管端部D1流出。反之，在热交换器1发挥蒸发器的功能的情况下，制冷剂液体从管端部D1流入传热管3的管内并在传热管3内流动，与在传热管3的管外侧流动的空气进行热交换并蒸发，形成制冷剂气体从管端部C1流出。
(4)热交换器及制造方法的特征
本实施方式的热交换器及制造方法具有以下特征。
①提高热传递效率
本实施方式的热交换器1，具有散热片2的宽度从一侧朝向另一侧连续变小的形状，在散热片2的宽度较大的部分配置大径的传热管13，在散热片的宽度较小的部分配置小径的传热管15，所以可以尽可能地使由异径管13、14、15构成的传热管3的管径和散热片2的宽度的尺寸关系的保持成最佳状态。由此，可以使热交换器1的液体侧的传热管15的管径小于气体侧的传热管13的管径，抑制管外的热传递效率的降低，并且提高热交换器整体的热传递效率。另外，在具有这种热交换器的空气调节机中，提高空调性能。
②传热管的管外侧的压力损耗的降低
本实施方式的热交换器1如图5所示，散热片2的气体侧的宽度W1与以往的热交换器51的散热片宽度W0相同或稍大(具体讲，散热片宽度W0在10mm～30mm的尺寸范围内)，但液体侧的宽度W2小于以往的热交换器51。由此，与以往相比，可以降低热交换器1的管外侧的压力损耗。
③采用横向输送方式的散热片制造方法
在本实施方式的热交换器1的制造方法中，在制造散热片2时，采用把散热片2的模制方向作为与板状坯料X1的输送方向垂直的方向来顺序地进行模制的横向输送方式。所以，能够使用模制用模具的形状与散热片2的形状相适合的模具。由此，可以使散热片2的形状形成为具有孔径从一侧朝向另一侧而不同的贯通孔，并且散热片宽度连续变小的散热片形状。
并且，散热片2具有：将多个散热片2在散热片2的散热片宽度方向上排列时，可以使各个散热片2在散热片宽度方向彼此不重叠且无间隙地在散热片宽度方向上排列，所以能够减少板状坯料X1的材料损耗。可以每次加工多个散热片2，所以提高生产效率。
(第二实施方式)
在第一实施方式中，如图5所示，使散热片2的宽度连续变化，但也可以如图7所示的散热片22那样，形成宽度从一侧朝向另一侧分阶段地由W1变小为W2的形状。在该情况时，也能获得和第一实施方式相同的效果。
(第三实施方式)
在第一和第二实施方式中，如图5和图7所示，散热片2形成为相对散热片宽度方向的中心(中心)对称的形状，但也可以如图8所示的散热片32那样，形成当将两个散热片在散热片宽度方向上排列时成为长方形的形状。在该情况时，与第一和第二实施方式相比，可以进一步减少板状坯料的材料损耗。
(其他实施方式)
以上，根据附图说明了本发明的实施方式，但具体结构不限于这些实施方式，可以在不脱离本发明宗旨的范围内进行变更。
例如，热交换器的传热管的数量和异径管的种类不限定于前述的三个实施方式。
如果采用本发明，热交换器具有散热片的宽度从一侧朝向另一侧连续或分阶段地变小的形状，在散热片的宽度较大的部分配置大直径的传热管，在散热片的宽度较小的部分配置小直径的传热管，所以可以尽可能地将传热管的管径和散热片的宽度的尺寸比保持一定。由此，可以使热交换器的液体侧的传热管的管径小于气体侧的传热管的管径，同时抑制管外的热传递效率的降低，并且提高热交换器整体的热传递效率。

Claims (6)

1.一种热交换器，具有：
多个散热片(2、22、32)，具有其宽度从一侧向另一侧连续或分阶段地变小的形状，并配置成在板厚方向上隔开规定间隔；和
多个传热管(3)，由安装成在板厚方向上贯通所述多个散热片(2、22、32)的两种或两种以上的异径管(13、14、15)构成，
在所述散热片(2、22、32)的散热片宽度较大的部分配置大直径的传热管，在散热片宽度较小的部分配置小直径的传热管。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述散热片(2、22、32)的散热片宽度较小的部分(W2)相对散热片宽度较大的部分(W1)的比(W2/W1)在大于等于0.25小于等于0.67的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于，所述散热片(2、22、32)具有：在模制时，在将所述多个散热片(2、22、32)在所述散热片(2、22、32)的散热片宽度方向上进行排列的情况下，可以使各个所述散热片(2、22、32)在散热片宽度方向上彼此不重叠且在散热片宽度方向上无间隙地排列的形状。
4.根据权利要求3所述的热交换器，其特征在于，所述散热片(2、22、32)具有：通过使相邻的散热片(2、22、32)旋转180度进行排列，可以使各个所述散热片(2、22、32)在散热片宽度方向上彼此不重叠且在散热片宽度方向上无间隙地排列的形状。
5.一种热交换器的制造方法，是权利要求3或4所述的热交换器的制造方法，具有以下步骤：
散热片制造步骤，在一方向输送板状坯料(X1)，把散热片(2、22、32)的模制方向作为与所述板状坯料(X1)的输送方向垂直的方向顺序地模制，制造散热片(2、22、32)，
装配步骤，将多个传热管(3)在所述散热片(2、22、32)的板厚方向上贯通所述散热片进行安装，装配热交换器。
6.一种空气调节机，具有权利要求1～4任一项所述的热交换器。
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