CN86101493A

CN86101493A - 换热器

Info

Publication number: CN86101493A
Application number: CN86101493A
Authority: CN
Inventors: 佐久间清; 谷村佳昭; 梅村博之; 山田信; 濑下裕; 藤井雅雄; 塚本郁夫
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-03-07
Filing date: 1986-03-07
Publication date: 1987-04-08
Also published as: GB2173585A; CN86101493B; HK95789A; US4775007A; AU5430886A; GB8605681D0; PH23829A; AU585946B2; GB2173585B

Abstract

由具有多个通孔的沿着流体流动方向周期地台形波状弯曲的翼片堆积成层并在翼片间的流体流路中配置有管子的热交换器，用凸缘把堆积成层的翼片和管子接合起来，该凸缘的升高起点在台形形状高度方向的中心线上。用拉伸成型方式制出凸缘和波状凸台。翼片上在凸缘的外径外面一定的距离设有多个通孔，而设有凸缘环的无通孔部分放在台形形状高度方向的中心线上。管子在翼片间的流体流动方向上较狭些呈椭圆或扁平形，但保持有与正圆形管子相等的表面积。

Description

本发明关系到空调装置中所使用的换热器的结构。

作为与此有关的先有技术，有如下具体的实例，即：美国专利U.S.P.3796258及英国专利U.K.Patent APPlication GB2023798A等。与这些技术相比较，具有非常高的热传导特性的换热器，是由本专利申请人在日本提出了专利申请（特愿昭59-264087号）。下面，将特愿昭59-264087号作为本发明申请的基础技术来进行说明。

图1是由特愿昭59-264087号所提出的具有数个通孔的，且弯成台形波状散热片和管子所构成的换热器的结构图。图中：（1）表示具有数个通孔且弯成台形波状的散热片;（2）表示其内部是流体（B）的通路的管子。管子的设置以阻碍在层叠安装的散热片间流动的流体（A）的流动为目的，以跨过流体（A）的流路的方式安装;（13）是在上述散热片（1）上所设置的通孔。在本图中，散热片是以将加工成同一间隔的台形波状弯曲的壁部（101）相位错开的形式层叠安装在一起的。

图1所示的换热器的纵向剖面的形状如图2所示。管子（2）的剖面形状为圆形。在图2中管道（2）是沿纵向以列状方式排列的，其在横向方向，相邻的两列管道是以相互交错的方式排列的，这样，这些管道在该剖面上是以相互错开的方式排列的。

另一方面，散热片（1）的外形如图3所示，在散热片（1）之间形成了流体（A）的通路，该流体是沿图3中的箭头A的方向流动的。

这种结构换热器的作用和效果，可以根据图4所示的散热片的剖面图来考虑。即：把在图4中散热片（1a）和（1b）之间形成的流路作为第一流路（51），把散热片（1b）和（1c）之间形成的流路作为第二流路（52）。如果同时考虑流过第一流路（51）和第二流路（52）的流体流量和总压，就会注意到，在和图中流体（A）流动方向（A）相垂直的各剖面（例如X-X）中，第一流路（51）和第二流路（52）的横截面积是不同的。例如，如果来研究剖面X-X就会看到，由于第一流路（51）的横截面积比第二流路（52）大，所以在该截面上流过第一流路（51）的流体的流速就比第二流路（52）的流体的流速小。因而，在第一流路（51）和第二流路（52）之间产生静压差，这样，一部分流体（空气）通过通孔（13）从第一流路（51）流动第二流路（52）。这时，可以看到散热片（1b）沿其台形波状的长度方向，产生了流体从第一流路（51）流到第二流路（52），从第二流路（52）流到第一流路（51）的周期性的流体流动。即：按照该结构安装的散热片（1），其流体流入面和流体流出面是沿着流体的流动方向顺序排列的。因此，在流体流入部分的传热面，边界层变得非常薄，取得了大幅度地加快传热的效果;在流体流出面，由于流动不稳定区的反复作用的结果，同样可以具有很高的传热性能;而且，位于管子（2）后面的死水域中的流体（空气），通过通孔（13）移动，所以不会产生流体的停滞不流的现象。由于死水区部分的热传导特性的改善，可以得到具有以往从未想到的非常高的传热特性的换热器。

在压力损失方面，至少由于散热片没有被分成一段一段的形状，因此不会产生散热片前缘部分引起的流体阻力，与具有这种前缘阻力的换热器相比较，其减少压力损失的效果也是很大的。

1.本发明所要解决的问题：

如上所述的特愿昭59-264087号的换热器，只谈到了其性能方面的特点，诸如提高了其热传导性能，减少了压力损失，但是并没有涉及到换热器制造方面的方法，例如散热片的层叠安装，以及散热片和管子的接合等等。

本发明就是基于上述观点，设法使高效率地制造传热等性能好、效率高的换热器的设想成为现实。

2.解决问题的方法：

为使散热片和管子热接合，采取了下述方法，即：将管子穿过在散热片上加工的凸缘孔，然后将管子胀开，使其和散热片紧密接合。这种方法在这种换热器的制造中是普遍采用的。为了保证凸缘孔的加工可靠，防止降低散热片与管子的紧密接合程度和降低散热片的效率，就要在加工散热片上的通孔时，避开散热片上的凸缘孔，并且要距其外径的一定距离之外。

为使散热片之间的距离保持一定，所采取的散热片层叠安装的方法如下：将散热片凸缘孔的凸缘高度的起始点，作为台形高度的中心线。由于凸缘高度为一确定的高度，因而，能够保持散热片间距为确定值，可以自动地进行层叠安装。

3.作用：

本发明的换热器加工出来的散热片凸缘孔，其高度起点要作为台形凸台高度方向的中心线，而且在距离凸缘外径一定距离之外加工通孔的方法进行散热片加工。因此，能够自动地进行散热片的层叠安装，且能够保证散热片和管子接合紧密。所以，制造出的换热器能保持很高的传热特性，又具有令人满意的高效率。

实施例：

图5是本发明一实施例的换热器的轴测图。图中（1）为具有数个通孔的传热散热片;（2）为管子。

图6为根据本发明制造的传热散热片的平面图;图7为图6中Ⅶ-Ⅶ剖面的剖面图，图4为按照图2制造的散热片层叠安装时，散热片和管子接合部的剖面图;图9表示将图6的散热片层叠安装后的Ⅸ-Ⅸ剖面的剖面图。

在图6中，（3）为散热片凸缘孔;（4）为凸缘孔（3）四周的无通孔区域;（13）为通孔。在图7所示的剖面中，沿着空气即流体的流动方向，加工出周期性弯曲的壁部（101），构成了具有台形波状的结构。并且，以散热片凸缘孔（3）的凸缘起点作为台形凸台高度方向的中心线，并使凸缘高度恰好等于换热器散热片间距H。同时，无通孔区域（4）和台形凸台处高度的加工，以及散热片凸缘孔（3）的加工，要根据挤压加工，保持散热片凸缘孔（3）的高度起始基点。

关于本发明的作用和效果，可以根据图7、图8以及图9来进行说明。

如上所述，散热片凸缘孔（3）的台形形状，是以无通孔区域（4）为基准，其形状尺寸是由散热片凸缘孔（3）的上升高度尺寸H以及周期性的台形波状凸台的高度（例如取为0.5mm），利用挤压成形的方法加工成波状的。因此，正如图3中所示的散热片层叠安装的剖面之一部那样，由于具有无通孔区域（4），所以能够保证散热片凸缘孔成形加工所需的强度，并且能够进行成形加工。而且，散热片（1a）、散热片（1b）都可以以其凸缘孔（3）上凸缘和另一散热片接触，实现层叠安装。这时，散热片（1）之间即散热片的间距可以保持为散热片凸缘孔凸起的高度尺寸H，因此，可以自动地保证散热片间距来进行层叠安装。另外，为了在散热片（1a）、（1b）所形成的流体流路中设置障碍，可以在散热片凸缘孔中插入管子（2），然后进行胀管加工，使得散热片（1）和管子（2）在散热片凸缘孔处热接合。在性能方面，可以利用图9所示的散热片的结构来说明。在提高性能方面，与特愿昭59-264087所述的换热器是相同的，其详细说明在这里不再赘述。我们规定，散热片（1a）和散热片（1b）形成空气第一流路（51），散热片（1b）和（1c）形成第二流路（52），且第一流路（51）和第二流路（52）所流过的空气流量及总压相同。在与图示流体流动方向（A）垂直的各截面（例如Ⅹ-Ⅹ面）上，第一流路（51）和第二流路（52）的横截面积是不同的。因此，流过第一流路（51）的空气流速，要比第二流路（52）的空气流速低。所以，在第一流路（51）和第二流路（52）之间产生静压差，第一流路（51）中的一部分流体就会经过通孔流入到第二流路（52）中去。其结果是，在流入区域的传热面上，边界层变得非常薄，使传热效果获得大幅度地提高;在流出面处，由于流动起始不稳定区域的反复作用，也可以具有很高的传热性能。此外，如图8所示，在管子（2）后面所形成的流体停滞现象，由于无通孔区域（4）的平坦区域极小，并且由于台形凸台是挤压成形以及流体流动的反复作用，发生空气流动停滞现象的区域比较小。同时，通过通孔（13），也会促使停滞的流体流动。由于上述原因的相互影响，流体停滞区域的传热特性也得到了改善。

此外，图10表示的是实施例2。其中，在无通孔区域加工有很小的环形沟（6），因此，在保证散热片凸缘孔加工的强度方面效果更好，而且对于减少管子（2）后面的流体停滞区的产生，具有更有效的作用。

下面，根据图11再来说明实施例3。

在该实施例中，流通管子的外表面积和圆形管子的外表面积相同，在流过散热片之间的流体的流动方向上，采取了使其正面面积更窄的特殊变形，以减少流过散热片之间的流体流动的阻力。

即：在流体流动的方向上，处于流体（A）流动的上游位置的流通管子（2a），以及处于流体（A）流动的下流位置的流通管子（2b），为使其正面面积更窄，而且和采用圆形管子时的外表面积相同，可以采用诸如具有椭圆形或者偏平形等外形的管子。

由于具有上述结构，位于流体（A）流动的上游位置及下游位置的前一个流通管子（2a）与后一个流通管子（2b）之间的流路宽度扩大，因而，可以减小压力损失，而且还可以防止在流通管子（2a）、（2b）与流体（A）流动方向相对应的管子后侧产生紊流。

本发明如上说明所述，在具有周期性弯曲的台形波状的散热片上，具有数个通孔，且在散热片和管子的接合部，散热片凸缘孔周围具有无通孔区域。该区域位于台形凸台高度方向的中心线上。而且由于散热片凸缘孔及台形凸台是挤压成形加工而成，所以，散热片凸缘孔的成形加工和台形凸台的周期无关，只需要将散热片层叠安装，便可以保证散热片之间的间距。因此，可以高效率地制造换热器。此外，还具有能够保证散热片和管子之间的热接合的可靠性的作用。在性能方面，还具有下列特点：1）由于滞流区的消除以及流体反复流动的作用;2）由于通孔使得边界层变薄的作用;3）具有高的传热特性的散热片和管子能够可靠接合;因此，可以获得具有优良的传热特性的换热器。

4.附图的简单说明：

图1表示作为本发明的前提技术的换热装置的主要部分;图2是图1所示的换热装置的横剖面图;图3是图1所示的换热装置的散热片的轴测图;图4是图1所示换热装置的散热片的剖面图。

图5是表示本发明实施例1的换热器的轴测图;图6是本发明实施例的换热器的散热片平面图;图7是图6中Ⅶ-Ⅶ剖面的剖面图;图8是散热片和管子接合部的剖面图;图9是图6中的Ⅸ-Ⅸ剖面的剖面图。图10是本发明实施例2的散热片凸缘孔的剖面图;图11是本发明实施例3的换热器的平面图。

此外，各图中以同一符号表示相同或相似部分，其中：（1）为散热片;（2）为管子;（3）为散热片凸缘孔;（4）为无通孔区域;（5）为小的环形沟;（13）为通孔;（51）为第一流路;（52）为第二流路。

Claims

1、本发明所述的换热器，其特征是：将具有一定数量的通孔，且沿着流体的流动方向弯成具有周期性的台形波状的散热片层叠安装，并且在散热片之间所形成的流体流路中装有管子。层叠安装的散热片和与管子接合的凸缘孔的高度起始点，作为台形波状凸台的高度方向的中心线；散热片凸绿孔以及台形凸台是以挤压成形的方法加工的；

2、权利要求1所述换热器，其特征是：在散热片上距离散热片凸缘孔外径一定距离之外，加工有一定数量的通孔，且以无通孔区域作为台形凸台的高度方向的中心线;

3、权利要求1及权利要求2所述的换热器，其特征是：在无通孔区域加工有凸起的环形沟槽;

4、权利要求1至权利要求3所述的换热器，其特征是：沿散热片之间流体流动的方向上，管子的面积变窄，但仍使其具有和圆形管子相同的外表面积;

5、权利要求4所述的换热器，其特征是：管子的剖面形状为椭圆形或偏平形。