CN2525465Y

CN2525465Y - 热交换器

Info

Publication number: CN2525465Y
Application number: CN01234077U
Authority: CN
Inventors: 青柳治; 横山昭一
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2002-12-11
Anticipated expiration: 2011-08-31
Also published as: JP2002081882A; JP3700562B2; KR20020018046A

Abstract

在热交换器的扩管工序中一边进行槽加工一边扩管时，会产生加工速度降低及切屑问题。另外，当使用具有复合槽的传热管时加工复杂且成本上升。本实用新型的特征是:传热管的相对中心轴的垂直截面形状为多角形。

Description

热交换器

技术领域

本发明涉及主要用于空调机等的热交换器。

背景技术

现结合图8、图9说明以往的技术。图8是热交换器100的立体图，由以规定间隔排列的散热片组101、大致与该散热片组101垂直地插入贯通的传热管102构成。在热交换器的外部流动的气流向箭头110方向流动。在传热管102内流动的制冷剂向箭头111方向流动，从上部的A侧流入而向下部的B侧流出。将热交换器100作为冷凝器使用时，制冷剂以气相状态流入并经气液二相状态后以液相状态流出。另外，将热交换器100作为蒸发器使用时，制冷剂以气液二相状态流入而以气液二相状态或气相状态流出。

图9是表示散热片组101与传热管102固定化方法的示图。如图9所示，在设于散热片组101的贯通口106中穿过传热管102，然后，在所述传热管102的内部通过将比传热管102的内径大的大致正圆的扩管坯段(billet)104压入并将棒杆105向箭头107方向移动扩大所述传热管102的直径进行扩管而与散热片组101的散热片紧密接合。

又，在日本专利JP A56-66341号公报中记载的热交换器的制造方法，是通过使表面上具有凹凸的槽的扩管坯段一边旋转一边插入传热管，在将热交换管扩管的同时、同样地在内周面形成相对管中心轴倾斜的槽。

又，在日本专利JP A10-5910号公报中记载的热交换器的制造方法，是预先在传热管的内周面上形成前端部尖的凹凸部，并在扩管坯段的表面上形成与传热管内面的凹凸部相对应的凸凹部，使传热管的凹凸部与扩管坯段的凸凹部相对应地将扩管段插入传热管，通过使扩管坯段一边旋转一边压入使传热管的内周面的内、前端部的尖的凸部变形而压扩传热管的直径进行扩管。

又，在日本专利JP A62-64421号公报中记载的传热管的制造方法，是在用拉丝模和浮塞(floating plug)拉拔加工传热管时，采用带多条槽的浮塞在传热管内形成多条交叉的槽，通过促进管内流动的制冷剂的紊流提高传热性能。

但是，在上述以往的结构中，存在以下的问题。

首先说明传热管内的传热性能的问题。在管内流动的制冷剂的流速慢的情况下，气液二相状态中容易变为以气液分离的状态制冷剂流动的所谓分离流的流动状态，尤其蒸发时的传热性能降低。图10是表示在传热管内面平滑的传热管内流动的制冷剂的状态的剖视图。102是传热管、108是制冷剂的液相部、109是制冷剂的气相部。由于制冷剂在液相部108中蒸发在与该液相部108接触的传热管内面上进行潜热变化，故能更有效地进行热的移动并使热传导率非常高。另一方面，在与气相部109接触的传热管内面由于没有蒸发的制冷剂，只有气体的显热变化，热传导率显著降低。这样，在制冷剂的分离流的流动状态下，传热性能大幅度降低，导致热交换能力显著降低。

又，在制冷剂的流速快的情况下，在管内流动的液相的制冷剂在密度低流速快的气相部被剥离而变为滴状并在气相中流动。因此，液相的制冷剂在不是在传热管的管路而是在中央附近蒸发并产生被称为过速干燥的现象，比在管壁蒸发更显著地降低传热性能。这些现象，尤其在传热管内面上未进行槽加工的平滑管的情况下容易频繁地产生。

下面说明制造方法方面的问题。在以往的一边扩管一边形成槽的方法中，由于扩管段担负对传热管扩管的作用和形成槽的2个作用，故在传热管内推进扩管坯段的推力变得较大，装置也变得较庞大，成为成本上升的主要原因。另外，在拉削管内壁形成槽时产生不需要的切屑，当混入制冷循环内时，就容易产生毛细管等的节流部分的堵塞及压缩机的故障等因切屑引起的动作不良。要防止该现象就必须在扩管内追加管内的清洁工序，从而使成本进一步提高。

又，在配合凹凸使扩管坯一边旋转一边向传热管内压入的扩管方法中，扩管耗费时间(扩管坯段向前方推进所需的时间)多而效率低，并且，使扩管段向前方推进后，还必须进行用于配合凹凸向后方拉拔的微妙的调整。

又，在传热管内加工复杂的槽的场合，由于使用多个浮塞加工速度大幅度地降低，加工成本显著上升。

发明内容

为了解决上述以往存在的问题，本实用新型提出利用促进紊流提高热交换器的性能和用容易且有效的扩管方法制造该热交换器的方法。

为了解决上述问题的本实用新型，将热交换器的传热管变形成多角形状。采用该结构，能使在传热管内流动的制冷剂紊乱而促进在传热管内面上的热传递，显著提高热交换能力。并且，扩管所需的时间与以往几乎不变，可容易且有效地进行扩管。

即，本实用新型的第1技术方案的热交换器，具有隔开规定间隔平行地排列设置并在其间气体流动而进行热交换的散热片组和贯通该散热片组并在内部制冷剂流动的传热管组，通过使相对传热管中心轴的垂直截面形状形成多角形状的截面，可促进在管内流动的制冷剂的紊流、提高热传导率。

本实用新型第2技术方案的热交换器，在相对传热管的中心轴的垂直截面形状中，通过以相对传热管的中心轴倾斜扭转成螺旋状的状态形成多角形状，可促进在管内流动制冷剂的紊流，进一步提高热传导率。

本实用新型的第3技术方案的热交换器，传热管的垂直截面形状在圆弧与弦或圆弧与圆弧的边界上形成棱线。用该圆弧部分可与设在散热片上的正圆的传热管插通孔可靠地紧密接合。并且，在管内流动的制冷剂因表面张力的影响，与平面相比容易集中在凹凸面或折曲的角部，由此容易流动集中至圆弧与弦或圆弧与圆弧的边界的棱线部分，可促进在管内流动的制冷剂的紊流，进一步提高热传导率。

本实用新型的第4技术方案的热交换器，在相对传热管的中心轴的垂直截面形状中，通过在传热管内形成至少1个弦的长度与另1个弦的长度不同，可促进在管内流动的制冷剂的紊流，进一步提高热传导率。

本实用新型的第5技术方案的热交换器，通过传热管的内面具有槽，可增大传热管内面的传热面积并促进在管内流动的制冷剂的紊流，进一步提高热传导率。

本实用新型的第6技术方案的热交换器，通过使用传热管的内面具有平滑的面的多角形状的传热管，尤其在扭转成螺旋状的多角形状的传热管的情况下，平滑管内流动的气液二相的致冷剂一面扭转成螺旋一面流动，可促进紊流、并可抑制气液的分离、提高热传导率。

本实用新型的第7技术方案的热交换器的制造方法，在将传热管插通形成于散热片上的插通孔后，将具有比传热管的内径大的直径的、具有旋转机构的扩孔器具压入将传热管扩管，并使散热片与传热管紧密接合。因此可制造相对传热管的中心轴垂直的截面形状为由圆弧与弦形成的棱线相对传热管的中心轴倾斜并具有扭转成螺旋状的多角形状的传热管的热交换器。

本实用新型的第8技术方案的热交换器的制造方法，是在传热管跟前设置形成孔的扩管器具旋转用板，所述孔具有以比扩管器具的最短径大而比最大径小的距离相隔的平行的相对面，由于采用在将扩管器具通过该板的孔后插通传热管的扩管器具，由此，可将扩管器具扭入传热管入口，在扩管器具通过该板后，即使不强制地加以旋转，扩管器具也能模仿入口扭入的螺旋形状进行旋转。由此，可容易地设置旋转的机构。

从上述说明可清楚地看出，本实用新型利用多角形状的传热管可促进在传热管内流动的制冷剂的紊流、提高热交换器的传热性能。

并且，通过使用螺旋状且多角形状的扩管器具可容易地形成具有螺旋状的多角形传热管的热交换器。另外，通过使用简单的扩管器具旋转用板能可靠地且稳定地形成具有螺旋状的多角形传热管的热交换器。

附图简单说明

图1a是本实用新型实施例1中相对传热管中心轴垂直方向的剖视图。

图1b是该热交换器的传热管中心轴方向的剖视图。

图2a是本实用新型实施例2中相对传热管中心轴垂直方向的剖视图。

图2b是该热交换器的传热管中心轴方向的剖视图。

图3a是本实用新型实施例3中相对传热管中心轴垂直方向的剖视图。

图3b是该热交换器的传热管中心轴方向的剖视图。

图4a是本实用新型实例4中相对传热管中心轴垂直方向的剖视图。

图4b是该热交换器的传热管中心轴方向的剖视图。

图5是说明本实用新型实施例5中传热管的扩管方法的图。

图6a是本实用新型实施例6中扩管部结构的主视图。

图6b是该扩管部结构的侧视图。

图7a-图7d是说明本实用新型实施例6中传热管的扩管方法的示图。

图8是热交换器的立体图。

图9是说明传热管的扩管方法的图。

图10是说明管内流动的制冷剂的流动状态的图。

具体实施方式

以下，结合附图详细说明本实用新型的热交换器及其制造方法的实施例。

(实施例1)

图1(a)是相对热交换器中心轴垂直的方向的剖视图，(b)是该热交换器中心轴方向的剖视图。

在图1(a)、(b)中，11表示散热片组，在并排地配置多个散热片的散热片组11中相连地形成贯通孔，多角形传热管12b插通该贯通孔。沿散热片组11的贯通孔的外周设有散热片套环11b，该散热片套环11b部分紧密接合固定传热管12b的外周。多角形传热管12b的外形为每90°相面对地配置圆弧14、该圆弧14分别用弦15连接，该两者14、15的边界形成多条棱线16，作成整体形状为带圆角的大致8角形。并且，在传热管12b的内面具有许多条螺旋状的凹状槽13，谷部18可以在传热管12b的内面上除该槽13以外与管外面的棱线16相对应的管内面侧。在本实施例1中，谷部18与棱线16同样为8条，而与传热管12b的中心轴平行地笔直地伸展着。

采用这样的结构，象所述日本专利JP A62-64421号公报中所示的那样，在用拉丝模和浮塞拉拔加工传热管时，将具有不同的2个槽的槽加工浮塞配置在二个台阶处，可作成在传热管内面上用形成互相交叉的螺旋状的槽的方法所加工的与带复合槽管接近的形状。采用这样的结构，在传热管12b内流动的制冷剂利用许多条的螺旋状槽和多个谷部，而在不使用成本高的复合的情况下促进在管内流动的制冷剂的紊流、增加液相对多角形传热管的接触、提高传热性能。并且，仅使传热管的截面变形成多角形状，不产生象以往那样因扩管时的槽加工引起的切屑，且不会降低加工速度。

另外，虽然图1的多角形状作成用4个圆弧14和4个弦15形成的大致8角形，但多角形的具体数目并不这样地限定。即使成为12角形或24角形等接近正圆的形状，只要不阻碍散热片与传热管的紧密接合性也能获得同样的效果。并且，弦15即使是比圆弧14半径大的圆弧也形成棱线16，只要能形成传热管内面的谷部18即能获得同样的效果。另外，在上述实施例中虽然是用圆弧和弦将传热管的垂直截面形状形成棱线，也可以用圆弧与圆弧的边界形成棱线。

(实施例2)

下面，用图2来说明实施例2。本实施例2与实施例1的不同点在于使在管内面上形成的谷部28相对多角形传热管22b的中心轴仅倾斜角度α，并以比凹状的槽缓慢的周期扭转成螺旋状地绕圈。

采用这样的结构，与实施例1相比，可增大在管内流动的制冷剂的紊流、增加液相相对多角形传热管22b的接触，进一步提高传热性能。关于其他的效果可获得与实施例1同样的效果。

(实施例3)

下面，用图3说明本实用新型实施例3。虽然实施例1及实施例2如图1及图2所示的圆弧24的4处的长度都相同，弦25的4处的长度都相同，但在本实施例3中，如图3所示，圆弧34的长度都相同，而弦长则不同，弦35a的长度作成比弦35b的长度更长。由此，传热管32b的距离L1与距离L2的长度不同，根据距离L1与距离L2的比率可作成接近椭圆的形状。

采用这样的结构，如图3所示，在谷部38相对传热管中心轴倾斜角度α的螺旋状的多角形传热管中，对于在传热管内流动的制冷剂可产生在实施例2中见不到的大的波纹，可进一步加速促进紊流，提高传热效率。另外，在棱线不扭转的多角形的传热管的场合，通过将纵横比的短的一方的中心线与通过散热片组的气流配置成垂直方向可降低作为与椭圆管类似效果的通风阻力。关于其他效果可获得与实施例1、2同样的效果。

另外，虽然在图3中表示了弦35a、35b的长度不同的情况，但即使将圆弧34的长度配置成不同的状态也可获得同样的效果。另外，即使弦及圆弧都作成不一样也可获得同样的效果。

(实施例4)

下面，用图4说明本实用新型的实施例4。如图4所示，本实施例4与实施例3的不同点在于，使用在管内面上不形成凹状槽的平滑管。在与形成于管外面上的棱线46相对应的管内面上螺旋状地形成谷部48。

采用该结构，在传热管内流动的气液二相状态的制冷剂沿螺旋状的谷部48流动，即使是平滑管，制冷剂也一边螺旋状地旋转一边被上压至管上部。另一方面，容易受重力影响的制冷剂流至传热管下面。利用该2个作用将制冷剂搅拌并将气液混合，可提高传热效率。并且，由于在传热管内面上没有槽加工，故可实现大幅度的轻量化或低成本化。

(实施例5)

下面，用图5说明本实用新型的实施例5。在散热片组11中相连形成的插通孔510中插通传热管52a后，将具有比传热管52a的内径大的直径的扩管器具511压入而将传热管52a扩管，通过使散热片套环11b部与扩管后的传热管52b紧密接合而将传热管52a固定在散热片组11上。

扩管器具511的扩管部511A用比传热管52硬的钢制成并作成大致8角形，成为面与面的边界的棱线511a相对心轴512的中心轴倾斜。该扩管器具511，虽然将螺母513不脱落地安装在心轴512前端的轴部上，但由于在螺母513与扩管器具511之间具有微小的间隙514，故扩管器具511被安装成可以心轴512的轴部为中心自由地旋转。

当使用这样的扩管器具511时，利用倾斜的棱线511a在传热管52b上形成螺旋状的谷部58。即，当将扩孔器具向箭头515方向压入时，扩管部511A以棱线511a的部分与传热管52a的内壁压接，通过一边旋转一边向箭头515方向推进，可对传热管52a的内壁一边形成螺旋状的谷部58一边将传热管52b扩管、可将螺旋状且多角形的传热管52b固定在散热片组上。

另外，当使用该可旋转的扩管器具对带凹状槽的传热管进行扩管时，扩管的速度不会降低，可容易地形成实施例1-4的形状的传热管。

(实施例6)

下面，用图6和图7说明本实用新型的实施例6。图6(a)是扩管部的主视图，图6(b)是其侧视图。在图6(a)、(b)中，扩管器具611的扩管部611(A)与所述实施例5同样形成大致8角形，在面与面的边界上具有棱线611a。扩管器具611用螺母613安装在心轴612的前端的轴部上，扩管器具611在与心轴612之间具有微小的间隙614，成为可绕心轴612旋转的结构。

在扩管器具611上具有扩管器具旋转用板617。在扩管器具旋转用板617上形成有用比扩管部611A的最短直径LB1长而比最大直径LB2短的距离LG1相隔的平行的相对面以及用比扩管部611A的最大直径LB2长的距离LG2相隔的圆弧面所围成的导向孔616。当将扩管部A插入该导向孔时，扩管部611A不能在导向孔616中自由旋转。但是，由于扩管部A的棱线611a相对心轴612的中心轴具有倾斜角α的倾斜，故扩管部A能一边通过导向孔616一边可靠告地进行旋转。

图7(a)、(b)、(c)、(d)是表示扩管器具依次推进的状态的说明图。通过在传热管62a的入口跟前设置扩孔器具回转用板617，在传热管62a的入口附近能可靠地一边旋转一边进行扩管，在扩管部A通过导向孔616后，可与实施例5同样地进行螺旋状的扩管。

这样，由于在传热管跟前设置扩管器具旋转用板617，通过使扩管器具611一边压入传热管62a一边向箭头615方向推进，故能在使扩管器具611推进的同时可靠地转动扩管部611A，仅用这样简单的扩管器具旋转用板就能容易且稳定地制造具有螺旋状的多角形状传热管的热交换器。

在上述实施例中，虽然对将扩管部作成大致8角形的情况进行说明，但对多角形的具体数目并不这样地限定。当然也可以是8角形以上或以下的数目。例如也可以是12角形或24角形等接近正圆的形状。

Claims

1.一种热交换器，具有隔有规定间隔平行地排列设置并在其间流动气体并进行热交换的散热片组和贯通散热片组并在内部流动制冷剂的传热管组，其特征在于，

所述传热管的相对中心轴的垂直截面形状由多角形状形成。

2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述多角形状的传热管以相对传热管的中心轴倾斜且扭转成螺旋状的状态形成。

3.如权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于，所述传热管的垂直截面形状为在圆弧与弦或圆弧与圆弧的边界形成棱线，并利用所述棱线形成所述多角形状。

4.如权利要求3所述的热交换器，其特征在于，所述传热管的至少1个弦的长度与另一个弦的长度不同。

5.如权利要求1或2中任一项所述的热交换器，其特征在于，使用在所述传热管的内面具有槽的结构。

6.如权利要求1或2中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述传热管使用内面具有平滑的面的管。