TWI741931B - 氣冷式鰭管型冷凝器加強熱傳導系統 - Google Patents
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Abstract
一種氣冷式鰭管型冷凝器加強熱傳導系統,包括:一冷凝器包括有一散熱風扇及一冷凝管,該冷凝器裝置平行間隔有複數個散熱鰭片,且散熱鰭片貫穿有複數個呈圓直管狀的冷凝管,該冷凝管形成有一冷媒入口與一冷媒出口,複數個散熱條設有一圓心桿與複數個翼片,上述散熱條穿設於該冷凝管於靠近該冷媒出口前,讓該翼片抵觸於該冷凝管內壁,該冷凝管穿設有該散熱條的比例佔整體長度的五分之一至四分之三之間,利用該散熱條植入該冷凝管內空間,該冷凝管內流動之冷媒到散熱條前大部分已散熱凝結成液態,氣態冷媒已成高密度液態,故無壓損疑慮,更能進一步增加冷媒與散熱條的接觸面積,俾以有效提高該冷凝器之散熱及過冷卻效果。
Description
本發明係關於一種冷凍系統之冷凝器結構改良,尤指一種能有效提高製冷能力、降低運轉電流、減少冷媒用量、縮小零部件體積的氣冷式鰭管型冷凝器加強熱傳導系統。
按,習知之一種鰭管型冷凝器裝置,該冷凝器裝置平行間隔有複數個散熱鰭片,且該散熱鰭片貫穿有複數個呈圓直管狀的銅管,又該銅管內壁形成有複數條螺旋狀螺紋,透過該螺紋提高面積進而提升冷媒散熱效率,詳觀上述習知結構不難發覺其尚存有些許不足之處,主要原因係歸如下:該螺紋之深度一般為0.15mm,因此面積部分增加有限,且冷媒無論液、氣態熱傳系數皆小於0.1W/mK,該螺紋對越接近管內圓心冷媒並無太大實質散熱幫助,又若加深螺紋深度則管厚必須增加,將造成銅管熱傳系數降低,對冷媒散熱幫助仍為有限,且大幅增加材料成本,故此法存在有冷媒散熱效率不佳之缺點。又該鰭管型冷凝器之冷凝管內為中空,為避免壓降及維持管外徑熱傳面積,因此管徑不宜太小,當高壓高溫氣態冷媒進入冷凝器後,經過冷凝管的降溫冷卻逐漸產
生相變,最後在冷凝器出口前完全相變成體積小、密度高的高壓液態冷媒,但因管路中空關係,故冷凝器出口前部分管路變成『儲液器』,使冷媒的流動性變差,造成很大部分冷媒積存卻無法有效利用的嚴重缺失。
有鑑於此,本發明人於多年從事相關產品之製造開發與設計經驗,針對上述之目標,詳加設計與審慎評估後,終得一確具實用性之本發明。
本發明所欲解決之技術問題在於針對現有技術存在的上述缺失,提供一種氣冷式鰭管型冷凝器加強熱傳導系統。
一冷凝器包括有一散熱風扇及一冷凝管,該冷凝器裝置平行間隔有複數個散熱鰭片,且散熱鰭片貫穿有複數個呈圓直管狀的冷凝管,該冷凝管往復繞設於該散熱風扇正面處,且該冷凝管形成有一冷媒入口與一冷媒出口,複數個散熱條一體成型有一位於軸向中心的圓心桿與由該圓心桿向外放射延伸的複數個翼片,上述散熱條穿設於該冷凝管於靠近該冷媒出口前,讓該翼片抵觸於該冷凝管內壁,而該圓心桿位於該冷凝管圓心位置,又該冷凝管穿設有該散熱條的比例佔整體長度的五分之一至四分之三之間。
其中上述翼片皆由該圓心桿向外延伸有一第一弧面與一第二弧面,且該第一弧面與該第二弧面於延伸的末
端形成有一接觸弧面,複數個該接觸弧面以該圓心桿中心線構成一虛擬圓,且該虛擬圓的直徑略大於該些冷凝管的內徑,又該第一弧面的弧面半徑大於該第二弧面的弧面半徑,且該第一弧面的弧面圓心相對該第二弧面的弧面圓心較遠離該圓心桿中心線。
其中上述翼片皆由該圓心桿向外延伸有一第一平面與一第二平面,且該第一平面與該第二平面於延伸的末端形成有一接觸弧面,複數個該接觸弧面以該圓心桿中心線構成一虛擬圓,且該虛擬圓的直徑略大於該些冷凝管的內徑,又該第一平面與該第二平面互相對稱。
其中該圓心桿沿著軸向開設有一剖槽,且該剖槽朝向兩該翼片之間形成有一開口,又該剖槽能提高該散熱條之撓性,讓該散熱條容易植入該冷凝管內,且翼片末端亦能緊貼冷凝管內壁,確實發揮熱傳功效。
本發明的第一主要目的在於解決高壓高溫的氣態冷媒由該冷媒入口進入該冷凝管內時,該散熱風扇以空氣冷卻方式對該冷凝管吹風,藉此對冷媒進行降溫,然而,散熱過程隨溫差縮小效率會逐漸下降,又位於圓心位置的冷媒因為未接觸該冷凝管內壁,其散熱效果更是不足問題,本創作強調於該冷凝管靠近該冷媒出口側裝設有該散熱條,佔該冷凝管長度的五分之一至四分之三範圍,藉由高壓氣態冷媒於散熱降溫後可相變成高密度液態特性,流經散熱條亦無壓
損疑慮,更利用該冷凝管內設置高熱傳係數之撓性鋁擠型的該散熱條,即能透過該翼片之間空隙分流冷媒,提供有更大的熱傳導面積,徹底解決該冷凝管之管內圓心處的液態冷媒熱傳散熱不佳之缺失。
本發明的第二主要目的在於,該冷凝器於該冷媒出口前的部分管路裝設有該散熱條,除有效提升散熱效率增加過冷卻溫度外,同時因散熱效果良好有助於降低系統高壓壓力,隨之壓縮機輸出扭力減小則電流降低,且過冷卻溫度增加提升冷凍效果,有效縮短運轉時間,故具有省電優勢。
本發明的第三主要目的在於,該冷凝器於該冷媒出口前的部分管路裝設有該散熱條,當高壓氣態冷媒到散熱條前已相變成高壓液態冷媒,此時高壓冷媒因密度變高且體積小,該散熱條的裝設不會造成壓損,而該散熱條佔據該冷凝管內的部分空間,使冷凝器出口前液態冷媒不會過度積存,因此本發明具有「管外徑熱傳面積不變、管內徑熱傳面積增大、直接減少冷媒用量」之優勢。
本發明的第四主要目的在於,該冷凝器於該冷媒出口前的部分管路裝設有該散熱條,解決該冷凝管之管內圓心處的液態冷媒熱傳散熱不佳之缺失,大幅提升冷凝器散熱效率,同理亦具有縮小該冷凝器體積之功效。
其他目的、優點和本創作的新穎特性將從以下詳細的描述與相關的附圖更加顯明。
〔本發明〕
10:冷凝器
11:散熱風扇
12:冷凝管
121:冷媒入口
122:冷媒出口
13:散熱鰭片
20:散熱條
21:圓心桿
22:翼片
221:第一弧面
222:第二弧面
223:接觸弧面
223A:虛擬圓
224:第一平面
225:第二平面
23:剖槽
231:開口
A:冷凍循環
B:冷凍循環
△hA:冷凍效果
△hB:冷凍效果
〔第1圖〕係本發明之冷凝器之示意圖。
〔第2圖〕係本發明裝設散熱條之示意圖。
〔第3圖〕係本發明散熱條之斷面剖視圖(一)。
〔第4圖〕係本發明散熱條裝入冷凝管之斷面剖視圖。
〔第5圖〕係本發明之冷媒莫理耳線圖圖。
〔第6圖〕係本發明散熱條之斷面剖視圖(二)。
〔第7圖〕係本發明散熱條之斷面剖視圖(三)。
為使 貴審查委員對本發明之目的、特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識,以下茲請配合【圖式簡單說明】詳述如後:
先請由第1圖連續至第5圖所示觀之,一種氣冷式鰭管型冷凝器加強熱傳導系統,包括:一冷凝器10及複數個散熱條20,一冷凝器10包括有一散熱風扇11及一冷凝管12,該冷凝器10裝置平行間隔有複數個散熱鰭片13,且散熱鰭片13貫穿有複數個呈圓直管狀的冷凝管12,該冷凝管12往復繞設於該散熱風扇11正面處,且該冷凝管12形成有一冷媒入口121與一冷媒出口122,複數個散熱條20皆一體成型有一位於軸向中心的圓心桿21與由該圓心桿21向外放射延伸的複數個翼片22,上述翼片22皆由該圓心桿21向外延伸有一第一弧面221與一第二
弧面222,且該第一弧面221與該第二弧面222於延伸的末端形成有一接觸弧面223,複數個該接觸弧面223以該圓心桿21中心線構成一虛擬圓223A,且該虛擬圓223A的直徑略大於該些冷凝管12的內徑,又該第一弧面221的弧面半徑大於該第二弧面222的弧面半徑,且該第一弧面221的弧面圓心相對該第二弧面222的弧面圓心較遠離該圓心桿21中心線,上述散熱條20穿設於該冷凝管12於靠近該冷媒出口122處,讓該翼片22抵觸於該冷凝管12內壁,而該圓心桿21位於該冷凝管12圓心位置,又該冷凝管12穿設有該散熱條20的比例佔整體長度的五分之一至四分之三之間,藉由高壓氣態冷媒於散熱降溫後可相變成高密度液態特性,流經散熱條20無壓損疑慮,即不會影響冷媒的流動性,更能進一步增加冷媒與散熱條20的接觸面積,並將熱量傳遞到冷凝管12,並再傳遞散熱鰭片13,俾以有效提高該冷凝器10之散熱效果。
再進一步說明其功效,再請由第1圖連續至第6圖所示觀之,該冷凝器10於該散熱風扇11正前方設有該冷凝管12,且該冷凝管12包含有直桿部分與彎桿部分,其中,該冷凝管12之直桿部分皆互相平行,而彎桿部分則是連接於直桿部分的兩端,又該散熱條20由該圓心桿21向外放射狀形成有該翼片22,且該翼片22由該圓心桿21中心向在最外緣的該接觸弧面223構成有該虛擬圓223A,使該虛擬圓223A的直徑略大於該冷凝管12之直徑,讓該散熱條20以擠壓方向置入該冷凝管
12之直桿部分,此狀態下該第一弧面221與該第二弧面222形成該翼片22的適當收縮撓性,並提供適當張力讓該接觸弧面223緊壓於該冷凝管12內壁,且翼片22末端亦能緊貼冷凝管12內壁,藉此達到該散熱條20與該冷凝管12的緊密接觸,確實發揮熱傳功效,然而,本創作的技術特點主要在於該散熱條20僅裝設於該冷凝管12靠近該冷媒出口122位置,即該冷凝管12裝設有該散熱條20之長度,只佔該冷凝管12沒有裝設該散熱條20之長度的五分之一至四分之三範圍,當高壓高溫的氣態冷媒由該冷媒入口121進入該冷凝管12內時,該散熱風扇11以空氣冷卻方式對該冷凝管12吹風,藉此對冷媒進行降溫,然而,為解決冷媒於溫度下降過程中與外界空氣溫度之溫差逐漸縮小造成散熱效率會逐漸下降,又位於圓心位置的冷媒因為未接觸該冷凝管12,其散熱效果更是不足的問題,本創作強調於該冷凝管12靠近該冷媒出口122處裝設有該散熱條20,利用該冷凝管12內設置高熱傳係數之撓性鋁擠型的該散熱條20,即能透過該翼片22之間空隙分流冷媒,提供有更大的熱傳導面積,徹底解決該冷凝管12之管內圓心處的液態冷媒熱傳散熱不佳之缺失。
又請由第1圖觀之,該冷凝器10於該冷媒出口122前的部分管路裝設有該散熱條20,除能有效提升過冷溫度之熱傳效率外,由第5圖冷媒莫理耳線圖所示,其為實際測試該冷凝器10工作效率之曲線圖,該X座標為焓值,該Y座標為壓
力,其左弧線為液態飽和線、右弧線為氣態飽和線、兩弧線中間為兩相區、兩線交會處為臨界點,於圖中可見有一冷凍循環A(實線部分)與一冷凍循環B(虛線部分),該實線部分表示未於該冷凝器10內加裝有該散熱條20之變化曲線,而該虛線部分表示有在該冷凝器10內加裝有該散熱條20之變化曲線,由圖示得知,冷凍循環B高壓低於冷凍循環A,且冷凍循環B之冷凍效果△hB大於冷凍循環A之冷凍效果△hA,因良好散熱效果有助於降低系統高壓壓力,隨之壓縮機輸出扭力減小則電流降低,且過冷卻溫度增加提升冷凍效果,有效縮短運轉時間,故具有省電優勢。
再請由第1圖觀之,該冷凝器10於該冷媒出口122前的部分管路裝設有該散熱條20,除能有效提升過冷溫度之熱傳效率外,當高壓氣態冷媒到該散熱條20前已相變成高壓液態冷媒,此時高壓冷媒因密度變高且體積小,該散熱條20的裝設不會造成壓損,而該散熱條20佔據該冷凝管12內的部分空間,使冷凝器10出口前液態冷媒不會過度積存,因此本發明在裝設有該散熱條20位置具有「管外徑熱傳面積不變、管內徑熱傳面積增大、直接減少冷媒用量」之優勢。
最後再由第1圖觀之,該冷凝器10於該冷媒出口122前的部分管路裝設有該散熱條20,解決該冷凝管12之管內圓心處的液態冷媒熱傳散熱不佳之缺失,大幅提升冷凝器10散熱效率,同理亦具有縮小該冷凝器10體積之功效。
再請由第6、7圖所示觀之,其中上述翼片22皆由該圓心桿21向外延伸有一第一平面224與一第二平面225,且該第一平面224與該第二平面225於延伸的末端形成有一接觸弧面223,複數個該接觸弧面223以該圓心桿21中心線構成一虛擬圓223A,且該虛擬圓223A的直徑略大於該些冷凝管12的內徑,又該第一平面224與該第二平面225互相對稱,其中該圓心桿21沿著軸向開設有一剖槽23,且該剖槽23朝向兩該翼片22之間形成有一開口231,又該剖槽23能提高該散熱條20之撓性,讓該散熱條20容易植入該冷凝管12內,藉此達到容易組裝之功效。
綜上所述,本發明確實已達突破性之結構設計,而具有改良之發明內容,同時又能夠達到產業上之利用性與進步性,且本發明未見於任何刊物,亦具新穎性,當符合專利法相關法條之規定,爰依法提出發明專利申請,懇請 鈞局審查委員授予合法專利權,至為感禱。
唯以上所述者,僅為本發明之一較佳實施例而已,當不能以之限定本發明實施之範圍;即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾,皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
10:冷凝器
11:散熱風扇
12:冷凝管
121:冷媒入口
122:冷媒出口
20:散熱條
Claims (4)
- 一種氣冷式鰭管型冷凝器加強熱傳導系統,包括:一冷凝器,其包括有一散熱風扇及一冷凝管,該冷凝器裝置平行間隔有複數個散熱鰭片,且散熱鰭片貫穿有複數個呈圓直管狀的該冷凝管,該冷凝管往復繞設於該散熱風扇正面處,且該冷凝管形成有一冷媒入口與一冷媒出口;以及複數個散熱條,其一體成型有一位於軸向中心的圓心桿與由該圓心桿向外放射延伸的複數個翼片,上述散熱條穿設於該冷凝管於靠近該冷媒出口前,讓該翼片抵觸於該冷凝管內壁,而該圓心桿位於該冷凝管圓心位置,又該冷凝管穿設有該散熱條的比例佔整體長度的五分之一至四分之三之間,在冷媒於該冷媒出口處相變成液態而體積變小時,利用該散熱條植入該冷凝管內空間,使該冷凝管靠近該冷媒出口處不會產生壓損,即不會影響冷媒的流動性,更能進一步增加冷媒與散熱條的接觸面積,俾以有效提高該冷凝器之散熱效果。
- 如請求項1之氣冷式鰭管型冷凝器加強熱傳導系統,其中上述翼片皆由該圓心桿向外延伸有一第一弧面與一第二弧面,且該第一弧面與該第二弧面於延伸的末端形成有一接觸弧面,複數個該接觸弧面以該圓心桿中心線構成一虛擬圓,且該虛擬圓的直徑略大於該些冷凝管的內 徑,又該第一弧面的弧面半徑大於該第二弧面的弧面半徑,且該第一弧面的弧面圓心相對該第二弧面的弧面圓心較遠離該圓心桿中心線。
- 如請求項1之氣冷式鰭管型冷凝器加強熱傳導系統,其中上述翼片皆由該圓心桿向外延伸有一第一平面與一第二平面,且該第一平面與該第二平面於延伸的末端形成有一接觸弧面,複數個該接觸弧面以該圓心桿中心線構成一虛擬圓,且該虛擬圓的直徑略大於該些冷凝管的內徑,又該第一平面與該第二平面互相對稱。
- 如請求項2或請求項3之氣冷式鰭管型冷凝器加強熱傳導系統,其中該圓心桿沿著軸向開設有一剖槽,且該剖槽朝向兩該翼片之間形成有一開口,又該剖槽能提高該散熱條之撓性,讓該散熱條容易植入該冷凝管內,且翼片末端亦能緊貼冷凝管內壁,確實發揮熱傳功效。
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