翅片管式熱交換器以及具備它的制冷循環裝置的制造方法
【專利摘要】本發明涉及翅片管式熱交換器以及具備該翅片管式熱交換器的制冷循環裝置。翅片管式熱交換器具備：長方形的板狀翅片(2)，其具有間隔地層疊；以及扁平管(3)，其相對于層疊的板狀翅片(2)成直角地插入于該板狀翅片，且沿板狀翅片(2)的長邊方向設置有多層，在板狀翅片(2)、且在相鄰的扁平管(3)之間的區域具備導熱促進部(6)，棱線沿該板狀翅片(2)的長邊方向延伸的突起部(4)與凹陷部(5)交替地排列而形成該導熱促進部(6)，在導熱促進部(6)、且在突起部(4)的下風側形成有將板狀翅片(2)的表里連通的切口(7)。
【專利說明】
翅片管式熱交換器以及具備它的制冷循環裝置
技術領域
[0001]本發明涉及使用扁平管的翅片管式熱交換器、特別是不會使耐結霜能力受損而能夠改善結露水的排出的翅片管式熱交換器以及具備該翅片管式熱交換器的制冷循環裝置。
【背景技術】
[0002]現有的這種翅片管式熱交換器使用管的截面形狀為扁平狀的導熱管即扁平管，在板狀翅片表面具備以突起部與凹陷部交替排列的方式而形成的導熱促進部，由此促進導熱(例如，參照專利文獻I)。
[0003]另外，還存在如下結構:在板狀翅片表面的導熱促進部具備相對于氣流在上風側開口的切口，由此促進在板狀翅片表面產生的冷凝水的排出(例如，參照專利文獻2)。
[0004]專利文獻1:日本特開2012 —163318號公報(圖10、圖11)
[0005]專利文獻2:日本特開2014 — 35122號公報(權利要求1，圖2、圖3)
[0006]在現有的翅片管式熱交換器、即扁平管與板狀翅片的組合中，由于扁平管為平坦的形狀，所以在扁平管的表面與板狀翅片的表面產生的冷凝水滯留于扁平管的上表面與板狀翅片的表面，除此之外，因水的表面張力而使得水還被保持于扁平管的下表面。因此，存在如下問題:產生在扁平管的表面流動的氣體與扁平管內的流體之間的熱阻力的增加、以及通風阻力的增加，從而導致熱交換效率明顯受損。
[0007]另外，在制冷循環裝置、例如空調機中，制熱運轉時成為蒸發器的室外機的室外熱交換器中形成為霜容易附著的狀態。而且，在將相對于氣流在上風側開口的切口作為導水路徑而促進冷凝水的排出的情況下，因溫度邊界層的前緣效應而使得霜在切口不均勻地結霜。因此，存在通風阻力增加而導致制熱能力受損的問題。
[0008]這里，溫度邊界層的前緣效應是指如下效應:當將平板置于流體內時，邊界層的厚度在平板的前緣(這里為切口的上風側的開口的邊緣)較薄，并且隨著趨向下游而變厚，從而使得導熱率在平板的前緣部分(切口的上風側的開口的邊緣部分)良好，導熱得到促進。
【發明內容】
[0009]本發明是為了解決上述那樣的課題而提出的，其目的在于獲得不使耐結霜能力受損而能夠促進導熱管與板狀翅片表面的排水的翅片管式熱交換器以及具備該翅片管式熱交換器的制冷循環裝置。
[0010]本發明所涉及的翅片管式熱交換器具備:長方形的板狀翅片，其具有間隔地層疊；以及扁平管，其相對于層疊的所述板狀翅片成直角地插入于所述板狀翅片，且沿著所述板狀翅片的長邊方向設置有多層，在所述板狀翅片、且在相鄰的扁平管之間的區域具備導熱促進部，棱線沿該板狀翅片的長邊方向延伸的突起部與凹陷部交替地排列而形成該導熱促進部，并且在所述板狀翅片設置有用于確保相鄰的所述板狀翅片之間的間隙亦即翅片間距的折返部，在所述導熱促進部、且在所述突起部的下風側形成有將所述板狀翅片的表里連通的切口，所述折返部的前端形成為銳角，該形成為銳角的前端的位置與相鄰的所述板狀翅片的所述導熱促進部的所述切口的位置至少在一處部位一致。
[0011]優選地，在所述板狀翅片的所述導熱促進部的所述突起部以及所述凹陷部與相鄰的所述扁平管之間，設置有非加工部。
[0012]另外，本發明所涉及的制冷循環裝置至少具備壓縮機、冷凝器、膨脹單元以及蒸發器，利用制冷劑配管將上述部件連接為環狀而構成制冷劑回路，并且在制冷劑回路內填充有制冷劑，在上述制冷循環裝置中，將上述翅片管式熱交換器用作蒸發器。
[0013]在本發明所涉及的翅片管式熱交換器中，在板狀翅片的導熱促進部的突起部的下風側形成有將板狀翅片的表里連通的切口，因此，在扁平管下表面與板狀翅片的切口附近產生的冷凝水因切口的毛細現象而順著切口被朝向下方引導，從而排水得到促進。因此，通風阻力的增大得到抑制，從而改善了導熱性能。
[0014]并且，風難以與在板狀翅片的導熱促進部的突起部的下風側形成的切口接觸，從而抑制了氣流的混合攪拌。因此，通風阻力的增加得到抑制。因此，切口的溫度邊界層的前緣效應得到抑制，從而霜在切口的上風側的端部不均勻結霜的情況得到抑制。
[0015]另外，本發明所涉及的制冷循環裝置將上述的翅片管式熱交換器用作蒸發器，因此能夠防止不均勻結霜。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明的實施方式I所涉及的翅片管式熱交換器的立體圖。
[0017]圖2是示出圖1的翅片管式熱交換器中所使用的板狀翅片的扁平管貫通部的俯視圖。
[0018]圖3是圖2的A—A線向視剖視圖。
[0019]圖4是示出本發明的實施方式2所涉及的翅片管式熱交換器中所使用的板狀翅片的扁平管貫通部的立體圖。
[0020]圖5是示出本發明的實施方式2所涉及的翅片管式熱交換器中所使用的板狀翅片的扁平管貫通部的俯視圖。
[0021]圖6是示出從圖4的B—B線方向觀察的板狀翅片的扁平管貫通部的側視圖。
[0022]圖7是示出作為本發明的實施方式I與實施方式2所涉及的制冷循環裝置的一個例子的空調機的制冷劑回路圖。
[0023]附圖標記的說明
[0024]1...熱交換器(翅片管式熱交換器)；2、2a、2b...板狀翅片；3...扁平管(導熱管)；
4...突起部；5...凹陷部；6、6a、6b...導熱促進部；7...切口 ；8...下表面；9...上表面；
10...前緣部；11...上端部；12...上風側的端部；13、13a、13b...折返部；14、14a、14b.?.前端；15...下端部；20...切口部;21、22...非加工部；501...壓縮機;502...四通閥；503...室外側熱交換器;504...膨脹閥；505...室內側熱交換器。
【具體實施方式】
[0025]實施方式1.
[0026]圖1是本發明的實施方式I所涉及的翅片管式熱交換器的立體圖。圖2是示出圖1的翅片管式熱交換器中所使用的板狀翅片的扁平管貫通部的俯視圖。圖3是圖2的A—A線向視剖視圖。
[0027]如圖1?圖3所示，本實施方式I的翅片管式熱交換器(以下，簡稱為“熱交換器”)1具有:長方形的多個板狀翅片2，它們平行配置有多個，氣體在它們之間流動；以及截面形狀為扁平狀的導熱管(以下稱為“扁平管”)3，其以成直角的方式插入于上述板狀翅片2的切口部20并沿板狀翅片2的長邊方向(=層方向)設置有多層，工作流體在該導熱管3的內部通過。
[0028]板狀翅片2具有導熱促進部6。導熱促進部6具有:突起部4，其棱線沿著板狀翅片2的長邊方向即沿著翅片面在與風向正交的方向上延伸、且并列有多個；以及凹陷部5，其形成于各突起部4之間，上述突起部4與凹陷部5在風向方向上交替地排列而形成為波形。另夕卜，導熱促進部6在各突起部4的下風側分別形成有將板狀翅片2的表里連通的切口7。突起部4與凹陷部5例如能夠通過拉深加工而成型。此外，圖2中的附圖標記8表示扁平管3的下表面，附圖標記9表示扁平管3的上表面，附圖標記10表示板狀翅片2的前緣部，附圖標記11表示切口 7的上端部，附圖標記12表示切口 7的上風側的端部，附圖標記15表示切口 7的下端部。
[0029]接下來，對具有上述那樣的翅片管式熱交換器的制冷循環裝置的一個例子進行說明。圖7是示出作為本發明的實施方式I所涉及的制冷循環裝置的一個例子的空調機的制冷劑回路圖。
[0030]如圖7所示，該空調機具備制冷劑回路，該制冷劑回路利用配管按照壓縮機501、四通閥502、搭載于室外機的室外側熱交換器503、作為膨脹單元的膨脹閥504、以及搭載于室內機的室內側熱交換器505的順序將它們依次連接，制冷劑在該制冷劑回路中循環。
[0031 ]四通閥502通過對制冷劑回路內的制冷劑流動的方向進行切換來進行制熱運轉、以及制冷運轉的切換。此外，在設為制冷專用或者制熱專用的空調機的情況下，也可以省略四通閥502。
[0032]室外側熱交換器503相當于上述翅片管式熱交換器亦即熱交換器I，其在制冷運轉時作為利用制冷劑的熱對氣體(外部空氣)進行加熱的冷凝器而發揮功能，在制熱運轉時作為使制冷劑蒸發并利用其氣化熱對氣體(外部空氣)進行冷卻的蒸發器而發揮功能。
[0033]壓縮機501對從蒸發器排出的制冷劑進行壓縮，使該制冷劑變為高溫并將其向冷凝器供給。
[0034]膨脹閥504使從冷凝器排出的制冷劑膨脹，使該制冷劑變為低溫并將其向蒸發器供給。
[0035]接下來，基于圖1?圖3以及圖7對本實施方式I的熱交換器I的動作進行說明。
[0036]在以上述方式構成的熱交換器I中，當將熱交換器I用作氣體(外部空氣)的冷卻器(蒸發器)時，在扁平管3的下表面8與板狀翅片2產生的冷凝水因在導熱促進部6的突起部4的下風側形成的切口 7的毛細現象而順著切口 7被朝向下方引導。
[0037]另外，切口7以與板狀翅片2的表里連通的方式而形成，因此在冷凝水順著切口 7流動并落下時，附著于板狀翅片2的表里的冷凝水通過切口 7而聚集，從而基于重力的朝向下方的流動得到促進。
[0038]順著切口7流動并落下的冷凝水滯留于扁平管3的上表面9，然后若冷凝水存積至恒定量，則順著板狀翅片2的前緣部10流動并落下。另外，一部分冷凝水因表面張力而滯留于扁平管3的下表面8。迂回至扁平管3的下表面8的冷凝水被在板狀翅片2的導熱促進部6的突起部4形成的切口 7引導。
[0039]與導熱促進部6的突起部4的棱線相比，導熱促進部的切口7位于相對于氣體所通過的方向更靠下風側的位置，因此，難以與風接觸而抑制了氣流的混合攪拌。因此，通風阻力的增加得到抑制。因此，在空調機的制熱運轉時容易導致霜附著的室外機的室外側熱交換器503(=熱交換器I)中，切口 7的溫度邊界層的前緣效應得到抑制，從而霜在切口 7的上風側的端部12不均勻結霜的情況得到抑制。
[0040]在扁平管3的下表面8與切口7的上端部11之間的距離近的情況下能夠獲得更加優異的排水促進效果，但并未對切口 7的位置進行特別的限定。在切口 7的下端部15與扁平管3的上表面9近的情況下，因毛細現象而向切口 7吸起冷凝水，從而導致排水受到阻礙。因此，切口 7的下端部15與扁平管3的上表面9之間的距離優選設為即使冷凝水滯留于扁平管3的上表面9也不會向切口 7吸起冷凝水而能夠使該冷凝水流出的距離。另外，若扁平管3的下表面8與切口 7的上端部11之間的距離、以及切口 7的下端部15與扁平管3的上表面9之間的距離短，則難以進行切口部20、導熱促進部6的加工。因此，在本實施方式I的熱交換器I中，在扁平管3的下表面8與切口 7的上端部11之間、以及切口 7的下端部15與扁平管3的上表面9之間設置有非加工部21、22。由此，即使冷凝水滯留于扁平管3的上表面9也不會向切口7吸起冷凝水，另外還確保了導熱促進部6的加工性。
[0041]如上，本實施方式I的熱交換器I在板狀翅片2的導熱促進部6的各突起部4的下風側分別形成有將板狀翅片2的表里連通的成為排水路徑的切口7，因此能夠順暢地排出冷凝水，從而能夠提高導熱性能。并且，通過使制冷循環裝置(例如空調機的室外機)具備該熱交換器I，還能夠防止制熱運轉時的不均勻結霜。因此，能夠抑制制熱能力的降低。
[0042]在以上的實施方式I中，僅利用板狀翅片2的切口7來促進排水，但在還具有用于確保翅片間距的板狀翅片2的折返部13的熱交換器的情況下，能夠獲得更加優異的排水效果。通過以下的實施方式2對此進行說明。
[0043]實施方式2.
[0044]圖4是示出本發明的實施方式2所涉及的翅片管式熱交換器中所使用的板狀翅片的扁平管貫通部的立體圖。圖5是示出本發明的實施方式2所涉及的翅片管式熱交換器中所使用的板狀翅片的扁平管貫通部的俯視圖。圖6是示出從圖4的B—B線方向觀察的板狀翅片的扁平管貫通部的側視圖。此外，對于各圖中與前述實施方式I相當的部分標注相同的附圖標記。另外，在說明時參照前述的圖1。
[0045]如圖4?圖6所示，對于本發明的實施方式2所涉及的翅片管式熱交換器即熱交換器I而言，為了確保相鄰的板狀翅片2之間的間隙亦即翅片間距(FP)，在板狀翅片2形成有前端為銳角的(例如三角形狀的)折返部13。折返部13配置為三角形狀的前端14的位置與相鄰的板狀翅片2的導熱促進部6的切口 7的位置至少在一處部位一致。
[0046]對此進行更加詳細的敘述，折返部13由彎折片構成，該彎折片從在板狀翅片2的突起部4以及凹陷部5與配置于它們的上下方的扁平管3之間設置的非加工部21、22伸出。對板狀翅片2進行層疊，從而折返部13a、13b與相鄰的板狀翅片2a、2b抵接而能夠保持規定的間隔。位于扁平管3的下表面8的板狀翅片2a的導熱促進部6a的折返部13a的前端14a的位置，與相鄰的板狀翅片2b的導熱促進部6b的切口 7的位置至少在一處部位一致。板狀翅片2b的折返部13b的前端14b的位置也一樣。除此以外的結構與前述實施方式I的熱交換器I相同，因此省略其說明。
[0047]接下來，基于圖4?圖6以及圖7對本實施方式2的熱交換器I的動作進行說明。
[0048]即使在以上述方式構成的熱交換器I中，當將熱交換器I用作氣體(外部空氣)的冷卻器(蒸發器)時，在扁平管3的下表面8與板狀翅片2產生的冷凝水也因在導熱促進部6的突起部4的下風側形成的切口 7的毛細現象而順著切口 7被向下方引導。
[0049]另外，即使在本實施方式2的熱交換器I中，切口7也以與板狀翅片2的表里連通的方式而形成，因此，當冷凝水順著切口 7流動并落下時，附著于板狀翅片2的表里的冷凝水通過切口 7而聚集，從而基于重力的朝向下方的流動得到促進。
[0050]另外，即使在本實施方式2的熱交換器I中，順著切口7流動并落下的冷凝水也滯留于扁平管3的上表面9，然后若冷凝水存積至恒定量，則順著板狀翅片2的前緣部10而流動并落下。另外，一部分冷凝水因表面張力而滯留于扁平管3的下表面8。迂回至扁平管3的下表面8的冷凝水被在板狀翅片2的導熱促進部6的突起部4形成的切口 7引導。
[0051]另外，即使在本實施方式2的熱交換器I中，也是在扁平管3的下表面8與切口7的上端部11之間的距離近的情況下獲得更加優異的排水促進效果，但未對切口 7的位置進行特別的限定。在切口7的下端部15與扁平管3的上表面9近的情況下，因毛細現象而向切口7吸起冷凝水，從而導致排水受到阻礙。因此，切口 7的下端部15與扁平管3的上表面9之間的距離優選設為即使冷凝水滯留于扁平管3的上表面9也不會向切口 7吸起冷凝水而能夠使該冷凝水流出的距離。
[0052]另外，即使在本實施方式2的熱交換器I中，與導熱促進部6的突起部4的棱線相比，導熱促進部的切口 7也位于相對于氣體所通過的方向更靠下風側的位置，因此，難以與風接觸而抑制了氣流的混合攪拌。因此，通風阻力的增加得到抑制。因此，在空調機的制熱運轉時容易導致霜附著的室外機的室外側熱交換器503( =熱交換器I)中，切口7的溫度邊界層的前緣效應得到抑制，從而霜在切口 7的上風側的端部12不均勻結霜的情況得到抑制。
[0053]特別是在本實施方式2的熱交換器I中，使位于扁平管3的下表面8的板狀翅片2a的三角形狀的折返部13a的前端14a、與相鄰的板狀翅片2b的導熱促進部6的切口 7的位置一致。因此，滯留于扁平管3的下表面8的冷凝水通過板狀翅片2a的折返部13a及其前端14a而被向相鄰的板狀翅片2b的導熱促進部6b的切口7引導。此外，為了獲得排水促進效果，未必一定要使位于扁平管3的下表面8的板狀翅片2a的折返部的前端14a的位置、與相鄰的板狀翅片2b的導熱促進部6a的切口 7的位置一致，只要使它們至少在一處部位一致即可。
[0054]如上，本實施方式2的熱交換器I在板狀翅片2形成有成為排水路徑的切口7，因此能夠順暢地排出冷凝水，從而能夠提高導熱性能。另外，通過使制冷循環裝置(例如空調機的室外機)具備該熱交換器I，還能夠防止制熱運轉時的不均勻結霜。因此，能夠抑制制熱能力的降低。并且，通過使板狀翅片2的折返部13形成為導水路徑，能夠獲得更加優異的排水性能，并能夠提尚導熱性能。
【主權項】
1.一種翅片管式熱交換器，其特征在于， 所述翅片管式熱交換器具備: 長方形的板狀翅片，其具有間隔地層疊；以及 扁平管，其相對于層疊的所述板狀翅片成直角地插入于所述板狀翅片，且沿所述板狀翅片的長邊方向設置有多層， 在所述板狀翅片、且在相鄰的扁平管之間的區域具備導熱促進部，棱線沿該板狀翅片的長邊方向延伸的突起部與凹陷部交替地排列而形成該導熱促進部，并且在所述板狀翅片設置有用于確保相鄰的所述板狀翅片之間的間隙亦即翅片間距的折返部， 在所述導熱促進部、且在所述突起部的下風側形成有將所述板狀翅片的表里連通的切P, 所述折返部的前端形成為銳角，該形成為銳角的前端的位置與相鄰的所述板狀翅片的所述導熱促進部的所述切口的位置至少在一處部位一致。2.根據權利要求1所述的翅片管式熱交換器，其特征在于， 在所述板狀翅片的所述導熱促進部的所述突起部以及所述凹陷部與相鄰的所述扁平管之間，設置有非加工部。3.—種制冷循環裝置，其至少具備壓縮機、冷凝器、膨脹單元以及蒸發器，利用制冷劑配管將所述壓縮機、所述冷凝器、所述膨脹單元以及蒸發器連接為環狀而構成制冷劑回路，并且在該制冷劑回路內填充有制冷劑， 所述制冷循環裝置的特征在于， 將權利要求1或2所述的翅片管式熱交換器用作所述蒸發器。
【文檔編號】F25B41/00GK105937816SQ201610099863
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年2月23日
【發明人】丹田翼, 石橋晃, 中村伸, 上山智嗣, 河島綾
【申請人】三菱電機株式會社