CN103791750B - 翅片管热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够提高冷凝水的排水性，从而能够提高热交换性能的翅片管热交换器。翅片管热交换器包括：相互隔开间隔层叠的多个翅片（1）；和多个传热管（2），其贯通多个翅片（1），在该多个传热管（2）的内部流通有与流过多个翅片（1）之间的气流进行热交换的流体，翅片（1）具有：在气流（3）的流动方向山部（8a）与谷部（8b）交替出现的波纹形状部（8）；使传热管（2）插入的筒状的翅片套环（3）；和形成于翅片套环（3）的周围的平坦部（1c），波纹形状部（8）在翅片（1）的上风部（1a）和下风部（1b）两者具有山部（8a），平坦部（1c）的位于下风部（1b）的部分延伸至翅片（1）的下风侧的端部（15b）。

Description

翅片管热交换器

技术领域

本发明涉及一种用于制冷剂的热交换的翅片管热交换器。

背景技术

现有技术中，这种翅片管热交换器如图8所示包括：相互隔开间隔层叠的多个翅片101；和以在层叠方向贯通多个翅片101的方式设置的多个传热管102。

在该翅片管热交换器中，由送风机（未图示）送来的空气等气流103流过彼此相邻的翅片101之间，由此，与流过传热管102的内部的流体进行热交换。

如图9A所示，在翅片101，在铅垂方向设置有多个用于贯通并扩管固定传热管102的圆筒状的翅片套环104。翅片套环104如图9B所示，其端部114a与相邻的翅片101的背面接触，由此，发挥将翅片101彼此的间隔Fp0保持在规定距离的作用。

另外，翅片101形成在气流103的流动方向上山部与谷部交替出现的波纹（corrugated）形状。由此，气流103与翅片101的传热面积扩大。

作为形成波纹形状的翅片，例如公开在专利文献1（日本特开平11－125495号公报）中的结构。

在专利文献1的翅片111，如图10A和图10B所示，分别在上风侧的倾斜面111a与下风侧的倾斜面111b设置有多个切开成形切口部115。切开成形切口部115通过在铅垂方向切入两道切口，使由该两道切口夹着的部分在从倾斜面离开的方向上立起而形成。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11－125495号公报

发明内容

发明要解决的课题

如果采用上述现有的翅片101、111的结构，因翅片101、101形成波纹形状，所以冷凝水滞留在翅片套环104、114的周围，通风阻力增大，传热性能下降。

本发明的目的在于解决上述现有的课题，提供一种能够提高冷凝水的排水性，从而能够进一步提高热交换性能的翅片管热交换器。

用于解决课题的方法

为了解决上述现有的课题，本发明的翅片管热交换器包括：

相互隔开间隔层叠的多个翅片；和

多个传热管，其在层叠方向贯通上述多个翅片，在该多个传热管的内部流通有与流过上述多个翅片之间的气流进行热交换的流体，

上述翅片具有：

在上述气流的流动方向山部与谷部交替出现的波纹形状部；

使上述传热管插入的筒状的翅片套环；和

形成于上述翅片套环的周围的平坦部，

上述波纹形状部在上述翅片的上风部与下风部两者具有上述山部，

上述平坦部的位于上述下风部的部分延伸至上述翅片的下风侧的端部。

发明效果

根据本发明的翅片管热交换器，通过具有上述结构，能够提高冷凝水的排水性，从而能够提高热交换性能。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的翅片管热交换器的立体图。

图2是图1所示的翅片管热交换器所具备的翅片的部分平面图。

图3是表示在图2所示的翅片中产生的冷凝水的排水情况的说明图。

图4是表示设置于图2所示的翅片中的单侧翻起切口部的开口部为三角形状的例子的立体图。

图5是表示设置于图2所示的翅片的单侧翻起切口部的开口部为圆弧状的例子的立体图。

图6是表示设置于图2所示的翅片中的单侧翻起切口部的开口部为梯形的例子的立体图。

图7是本发明的第2实施方式的翅片管热交换器所具备的翅片的部分平面图。

图8是现有的翅片管热交换器的概略立体图。

图9A是现有的翅片管热交换器所具备的翅片的部分平面图。

图9B是表示图9A所示的翅片的层叠状态的截面图。

图10A是专利文献1的翅片管热交换器所具备的翅片的部分平面图。

图10B是表示图10A所示的翅片的层叠状态的截面图。

具体实施方式

本发明的翅片管热交换器包括：

相互隔开间隔层叠的多个翅片；和

多个传热管，其在层叠方向贯通上述多个翅片，在该多个传热管的内部流通有与流过上述多个翅片之间的气流进行热交换的流体，

上述翅片具有：

在上述气流的流动方向山部与谷部交替出现的波纹形状部；

使上述传热管插入的筒状的翅片套环；和

形成于上述翅片套环的周围的平坦部，

上述波纹形状部在上述翅片的上风部与下风部两者具有上述山部，

上述平坦部的位于上述下风部的部分延伸至上述翅片的下风侧的端部。

根据该结构，波纹形状部以在翅片的上风部与下风部上均具有山部的方式形成，所以翅片与气流的接触面积大，能够获得高的传热性能。

另外，根据上述结构，位于平坦部的下风部的部分延伸至翅片的下风侧的端部，所以即使在翅片套环与波纹形状部之间产生冷凝水的情况下，利用流过所层叠的翅片之间的气流的动能，也能够使冷凝水通过平坦部被引导至翅片的下风侧的端部。由此，能够提高冷凝水的排水性，从而能够进一步提高热交换性能。

另外，优选上述平坦部的延伸至上述端部的部分的下端，在上述气流的流动方向，随着向下风侧去向下方倾斜。

根据该结构，利用冷凝水的势能和流过层叠的翅片之间的气流的动能，能够将冷凝水引导至翅片的下风侧的端部。由此，能够进一步提高冷凝水的排水性，从而能够进一步提高热交换性能。

另外，优选在上述平坦部的延伸至上述端部的部分设置有，以在上述气流的流动方向仅在下风侧具有开口部的方式切开成形的单侧翻起切口部。

根据该结构，利用单侧翻起切口部能够促进气流的湍流。另外，根据该结构，由于单侧翻起切口部设置于在外部空气温度低的运转条件下也难以结霜的翅片的下风部，所以能够抑制因在通过设置单侧翻起切口部而形成的前缘部形成霜层而导致的热交换性能的下降。其结果是，能够进一步提高热交换性能。

另外，优选上述翅片在通过上述传热管的中心部的水平面上形成为面对称。

根据该结构，能够提供一种即使将翅片的上下方向反着安装也能获得同等效果且设计自由度高的翅片，并且能够提供一种加工性高的翅片管热交换器。

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，本发明并不限于该实施方式。

（第1实施方式）

图1是本发明的第1实施方式的翅片管热交换器的立体图。图2是图1所示的翅片管热交换器所具备的翅片的部分平面图。本第1实施方式的翅片管热交换器例如装载于空气调节机、热泵热水器、热泵热水供暖等室外机中。

如图1所示，本第1实施方式的翅片管热交换器包括：为了形成气流3的流路而相互隔开间隔Fp层叠的多个翅片1；和在层叠方向贯通多个翅片1的多个传热管2。

在传热管2的内部流过流体，该流体与由送风机（未图示）送出到多个翅片1之间的空气等气流3进行热交换。另外，如图1所示，多个传热管2也可以彼此连结成为一根传热管。流过传热管2的内部的流体一般是液相与气相的两相状态，通过与气流3的热交换液相蒸发变成过热气体，流出到翅片管热交换器的外部。

作为流过传热管2的内部的流体，可以使用HFC制冷剂、HFO制冷剂、HC制冷剂、CO₂制冷剂、或者它们的混合制冷剂。通过使用这些制冷剂，能够抑制臭氧层的破坏。另外，在使用HC制冷剂和CO₂制冷剂的情况下，全球变暖系数小，所以能够实现环保型的空调机和冷冻机。

如图2所示，翅片1具有：在气流3的流动方向上山部8a与谷部8b交替出现的波纹形状部8（也称作华夫饼（waffle）形状等）。在本第1实施方式中，波纹形状部8形成倒W字形状。即，波纹形状部8在以翅片1的宽度方向（图2的左右方向）的中央部为界分成上风部1a与下风部1b的情况下，形成为在上风部1a与下风部1b中分别具备一个山部8a。

另外，翅片1在气流3的流动方向上沿着最上风侧的端部具有平坦部15a。另外，翅片1在气流3的流动方向上沿着最下风侧的端部具有平坦部15b。平坦部15a、15b最大宽度分别为数mm，形成为向翅片1的铅垂方向（图2的上下方向）伸长。

另外，翅片1具有使传热管2插入的多个翅片套环4。传热管2在被插入到翅片套环4内后，进行从内部扩大传热管2的直径的扩管作业，由此与翅片套环4紧贴。

在本第1实施方式中，多个翅片套环4在铅垂方向以规定间隔配置。另外，各个翅片套环4形成圆筒形状。在各个翅片套环4的周围设置有平坦部1c。平坦部1c设置成遍及翅片1的上风部1a和翅片1的下风部1b的区域。在本第1实施方式中，平坦部1c的外形形成圆形。

平坦部1c通过平坦部15c与平坦部15b连接。平坦部15c从位于比传热管2更靠下方的平坦部1c的下风侧的下部向斜下方形成。平坦部1c、15b、15c和波纹形状部8的谷部8b形成相同平面状。换言之，形成于翅片套环4的周围的平坦部1c延伸形成平坦部15c，平坦部1c、15b、15c形成一体。

另外，平坦部15c与平坦部15c的铅垂下方的波纹形状部16经由倾斜面18连接。平坦部15c与倾斜面18的边界线（平坦部15c的下端）17在气流3的流动方向上，随着向下风侧去而向下方倾斜。

另外，在平坦部15c中设置有单侧翻起切口部21，该单侧翻起切口部21以在气流3的流动方向仅在下风侧具有开口部20的方式切开成形。单侧翻起切口部21通过在铅垂方向上在平坦部15c切入切口，使相对于该切口上风侧的部分在从平坦部15c离开的方向立起而形成。

下面，对于以以上方式构成的本第1实施方式的翅片管热交换器，说明其动作和作用。

图3是表示在本第1实施方式的翅片管热交换器所具备的翅片中产生的冷凝水的排水情况的说明图。

在本第1实施方式的翅片管热交换器用作蒸发器的情况下，流体一边蒸发一边流过传热管2的内部。此时，翅片1的热量被夺走，翅片1的表面温度变成比气流3低的温度。如果翅片1的表面温度比气流3的露点温度低，则在翅片1的表面产生冷凝水22。该冷凝水22尤其是在翅片套环4的周围大量地产生，并且抵抗翅片1的表面的表面张力，因自重而向铅垂下方流动。

在本第1实施方式中，位于作为平坦部1c与边界线17的接点的最下端部17c附近的冷凝水22如图3所示，利用冷凝水22的势能和气流3的动能，沿着边界线17向下风侧流向斜下方。之后，到达平坦部15b的冷凝水沿着平坦部15b向铅垂下方流动。即，平坦部15c是排出冷凝水22的流路，能够抑制冷凝水22滞留在平坦部1c中的情况。由此，能够提高冷凝水22的排水性，减少通风阻力，从而能够提高热交换性能。

另外，平坦部15c的结构，不仅在上述的翅片1产生冷凝水的运转条件下有用，在翅片1发生结霜的运转条件（例如翅片1的温度不到0℃的运转条件）下也有用。即，在翅片1发生结霜的情况下，通常进行除霜运转。此时，霜融化生成融解水，该融解水可能滞留于平坦部1c。根据本第1实施方式，利用平坦部15c能够将该融解水向翅片1的外部排出，所以在从除霜运转的复原时，滞留于平坦部1c的融解水再结冰，由此，能够抑制通风阻力增大。

另外，根据本第1实施方式，波纹形状部8以在翅片1的上风部1a与下风部1b两者均具有山部8a的方式形成，所以翅片1与气流3的接触面积大，能够获得高的传热性能。

另外，根据本第1实施方式，在平坦部15c设置有单侧翻起切口部21，由此，气流3通过开口部20时产生纵漩涡，能够扰乱温度边界层。由此，能够提高热传递率。另外，能够使沿着翅片1的表面流动的气流、与从翅片1的背面侧通过开口部20流向翅片1的表面侧的气流碰撞混合，所以能够进一步提高传热性能。

另外，根据本第1实施方式，通过设置单侧翻起切口部21，在开口部20的下风侧形成前缘部（上风侧端部）。使气流3接触该前端部，由此，利用所谓的前缘效应能够促进热传递。

另外，根据本第1实施方式，在翅片1的下风部1b，与铅垂方向平行仅在一处设置有开口部20，所以热传递不会被过度遮挡，能够使翅片1的整个表面有助于传热。

另外，单侧翻起切口部21的开口部20并不限于图4所示的三角形状的开口部20a，既可以是图5所示的圆弧状的开口部20b，也可以是图6所示的梯形的开口部20c。在单侧翻起切口部21的开口部20采用圆弧状的开口部21b和梯形的开口部21c的情况下，加工容易。

（第2实施方式）

下面，使用图7，对本发明的第2实施方式的翅片管热交换器进行说明。图7是本第2实施方式的翅片管热交换器所具备的翅片的部分平面图。本第2实施方式的翅片管热交换器与所述第1翅片管热交换器的不同点在于，如图7所示，平坦部15c在通过翅片套环4的中心部的水平面L上形成为面对称。

根据本第2实施方式，能够提供一种即使将翅片1的上下方向反着安装也能获得同等的效果的设计自由度高的翅片，并且能够提供加工性高的翅片管热交换器。

另外，本发明并不限于所述实施方式，能够采用其他各种方式来实施。例如，在上述说明中，翅片套环4和传热管2的形状采用圆筒形，但翅片套环4和传热管2的形状也可以是筒状。例如，传热管2也可以是扁平管。

另外，在上述说明中，平坦部15c从位于比传热管2更靠下方的平坦部1c的下风侧的下部向斜下方形成，但是本发明并不限于此。平坦部15c只要是能够利用气流3的动能对冷凝水22排水的流路即可，例如，也可以从位于比传热管2更靠下方的平坦部1c的下风侧的下部至翅片1的平坦部15b在水平方向上形成。

产业上的利用可能性

本发明的翅片管热交换器能够提高热交换性能，所以作为在空气调节装置、供热水装置、供暖装置等中使用的各种制冷循环装置的热交换器是有用的。

附图符号说明

1 翅片

1a 上风部

1b 下风部

1c、15a、15b、15c 平坦部

2 传热管

3 气流

4 翅片套环

8、16 波纹形状部

8a 山部

8b 谷部

17 边界线

17c 最下端部

18 倾斜面

20、20a、20b、20c 开口部

21 单侧翻起切口部

L 水平面

Claims (4)

1.一种翅片管热交换器，其特征在于，包括：

相互隔开间隔层叠的多个翅片；和

多个传热管，其在层叠方向贯通所述多个翅片，在该多个传热管的内部流通有与流过所述多个翅片之间的气流进行热交换的流体，

所述翅片具有：

在所述气流的流动方向山部与谷部交替出现的波纹形状部；

使所述传热管插入的筒状的翅片套环；和

形成于所述翅片套环的周围的平坦部，

所述波纹形状部在所述翅片的上风部与下风部两者具有所述山部，

所述平坦部的位于所述下风部的部分延伸至所述翅片的下风侧的端部。

2.如权利要求1所述的翅片管热交换器，其特征在于：

所述平坦部的延伸至所述端部的部分的下端，在所述气流的流动方向，随着向下风侧去向下方倾斜。

3.如权利要求1或2所述的翅片管热交换器，其特征在于：

在所述平坦部的延伸至所述端部的部分设置有，以在所述气流的流动方向仅在下风侧具有开口部的方式切开成形的单侧翻起切口部。

4.如权利要求1或2所述的翅片管热交换器，其特征在于：

所述翅片在通过所述传热管的中心部的水平面上形成为面对称。