CN103791660B - 翅片管热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够抑制因结霜和冷凝水所导致的热交换性能的下降的翅片管热交换器。该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），其在层叠方向贯通多个翅片（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）具有至少一处以上的使上述气流的流动方向弯曲的倾斜面（4），在倾斜面中的位于最下风侧的倾斜面，具有以仅在下风侧具有开口部（5a）的方式切开成形的单侧翻起切口部（5）。

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7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。

作为具有这种结构的翅片管热交换器，例如，公开在专利文献1（日本特开2001-091101号公报）中。

图8A是现有的翅片管热交换器所具备的翅片的部分平面图。图8B是图8A的A0-A0线截面图。图8C是表示图8B所示的翅片的层叠状态的截面图。

在现有的翅片管热交换器所具备的翅片111，在铅垂方向上设置有多个用于贯通并扩管固定传热管112的圆筒状的翅片套环114。另外，在相对于图8A的箭头所示的热交换用的气流113、以翅片111的宽度方向的中央部为界的上风侧的部分，如图8B所示，设置有以出现山部的方式而弯折的弯折部115。而且，在相对于气流113以翅片111的宽度方向的中央部为界的下风侧且彼此相邻的传热管112之间的部分，如图8B所示，设置有切开成形切口部116。现有的翅片管热交换器如图8C所示，具有层叠多个咦上述方式构成的翅片111的结构。

在上述现有的翅片管热交换器例如用于空气调节机的室外机的情况下，特别是在外部空气温度低时的供暖运转过程中，容易在翅片111的上风侧的部分发生结霜。根据现有的翅片管热交换器，在该翅片111的上风侧的部分仅设置有弯折部115，所以在彼此相邻的翅片111之间形成大致等间隔的气流113的流路。由此，如图8C所示，即使在翅片111的前缘部（上风侧的端部）111a形成霜层117，也能够抑制彼此相邻的翅片111之间被该霜层117堵塞。另外，在发生结霜的可能性低的翅片111的下风侧的部分设置有切开成形切口部116，所以能够提高对气流113的热传递，从而能够提高热交换性能。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-091101号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在上述现有的结构中，在翅片111的上风侧的部分难以完全除去气流113的湿气，所以在切开成形切口部116的前缘部116a形成霜层118，彼此相邻的翅片111之间有可能被该霜层118堵塞。在这种情况下，气流113的流动受到阻碍，热交换性能下降。

另外，通常，在供暖运转时，冷凝水容易覆盖翅片111的整个表面。在上述现有的结构中，在设置于翅片111的下风侧的切开成形切口部116的前缘部116a附近，产生冷凝水的桥（bridge）以使得堵塞彼此相邻的翅片111之间，热交换性能有可能大幅下降。

本发明的目的在于，解决上述现有的课题，提供一种能够抑制因结霜和冷凝水导致的热交换性能下降的翅片管热交换器。

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，

上述翅片具有至少一处以上的使上述气流的流动方向弯曲的倾斜面，在上述倾斜面中的位于最下风侧的倾斜面，具有以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。

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，能够抑制因结霜和冷凝水导致的热交换性能的下降。

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2A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2B是图2A的A1-A1线截面图。

图2C是在图2A的A1-A1线截面图中表示气流的流动方向的说明图。

图3A是在图2A的翅片中，表示流过彼此相邻的传热管之间的气流的流动、与在传热管的下风侧产生的死水区域的大小的说明图。

图3B是在未具备单侧翻起切口部的比较例的翅片中，表示流过彼此相邻的传热管之间的气流的流动、与在传热管的下风侧产生的死水区域的大小的说明图。

图4A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4B是在图4A的A2-A2线截面图中表示冷凝水滞留的状态的说明图。

图4C是在图4A的放大平面图中表示冷凝水的排水情况的说明图。

图5A是本发明的第3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5B是图5A的A3-A3线截面图。

图5C是在图5A的A3-A3线截面图中表示气流的流动方向的说明图。

图6A是表示将图5A的翅片的形状变形为倒V字形的例子的部分平面图。

图6B是表示在图6A的翅片的传热管的下方附近部设置有排水用切口的例子的部分平面图。

图7是现有的翅片管热交换器的概略立体图。

图8A是现有的翅片管热交换器所具备的翅片的部分平面图。

图8B是图8A的A0-A0线截面图。

图8C是表示图8A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，

上述翅片具有至少一处以上的使上述气流的流动方向弯曲的倾斜面，在上述倾斜面中的位于最下风侧的倾斜面，具有以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，在位于最下风侧的倾斜面设置有单侧翻起切口部，所以能够使整个翅片形成为有利于热交换的弯折形状（所谓的波纹（corrugated）形状）。由此，能够确保高的传热性能，并且能够提高热交换性能。另外，在单侧翻起切口部的上风侧不存在开口部，所以与现有技术相比能够抑制结霜所导致的热交换性能下降。

另外，优选上述翅片具有立起片，该立起片以将形成于上述单侧翻起切口部的铅垂方向的下端部的立起面与上述翅片的下风侧的端部连接的方式，从位于上述最下风侧的倾斜面立起设置。

根据该结构，利用流过所层叠的翅片之间的气流的动能，能够将滞留在单侧翻起切口部的开口部附近的冷凝水引导至翅片的下风侧的端部。即，立起片能够用作排水路起作用，促进冷凝水向翅片的下风侧的端部移动。由此，防止单侧翻起切口部的开口部被冷凝水堵塞，能够抑制通风阻力的增加，能够抑制因冷凝水所导致的热交换性能的下降。

另外，优选上述立起片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，从而能够进一步抑制因冷凝水所导致的热交换性能的下降。

另外，优选位于上述单侧翻起切口部的下风侧的带状翅片部，与在上述单侧翻起切口部的铅垂方向延伸的主面平行。

由此，由于带状翅片部与单侧翻起切口部的主面平行，所以能够利用带状翅片部的上风侧的端部将由单侧翻起切口部引导的气流平行地分割。由此，能够尽可能地抑制通风阻力，且促进传热，能够进一步提高热交换性能。

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2A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2B是图2A的A1-A1线截面图。图2C是在图2A的A1-A1线截面图中表示气流的流动情况的说明图。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气调节机和冷冻机。

翅片1具有至少一处以上的使气流3的流动方向弯曲的倾斜面6a～6d。在本第1实施方式中，翅片1如图2C所示，具有4个以上的使气流3的流动方向弯曲的倾斜面6a～6d。在4个倾斜面6a～6d中的位于最下风侧的倾斜面4，设置有以仅在下风侧具有开口部5a的方式切开成形的单侧翻起切口部5。在本第1实施方式中，单侧翻起切口部5具有：以仅在下风侧形成开口部5a的方式，将下风侧的部分从倾斜面4向上方抬起的形状。另外，单侧翻起切口部5在铅垂方向上配置于彼此相邻的传热管2之间。

根据本第1实施方式，单侧翻起切口部5形成于倾斜面4，所以能够将整个翅片1形成为有利于热交换的弯曲形状（所谓的波纹形状）。由此，能够确保高的传热性能，并且能够提高热交换性能。

另外，根据本第1实施方式，如图2C所示，在单侧翻起切口部5的上风侧不存在开口部，所以不存在产生霜层的前缘部（上风侧的端部）。因此，与现有技术相比，能够抑制因结霜所导致的热交换性能的下降。

另外，如图2B和图2C所示，在位于单侧翻起切口部5的下风侧的带状翅片部10存在前缘部10a。该前缘部10a可能成为产生冷凝水的桥和霜层的主要原因。但是，在本第1实施方式中，将单侧翻起切口部5设置于位于最下风侧的倾斜面4，所以能够抑制因设置单侧翻起切口部5而导致的通风阻力的增加。另外，前缘部10a位于气流3的流路最大、且平均流速变低的翅片1的最下风侧。因此，即使在前缘部10a附着有冷凝水和霜的情况下，也能够避免气流3的流路被完全堵塞。因此，与现有技术相比，能够抑制热交换性能的下降。

另外，根据本第1实施方式，通过在翅片1设置单侧翻起切口部5，该单侧翻起切口部5成为通风阻力的因素，如图3A所示，能够使通过彼此相邻的传热管2、2之间的气流33更加沿着传热管2的表面流动。由此，能够缩小在传热管2的下风侧（背面侧）产生的死水区域7。另外，如图3B所示，在未设置单侧翻起切口部5的情况下，通过彼此相邻的传热管2、2之间的气流33容易从传热管2的表面离开，大致笔直地前进。其结果是，在传热管2的下风侧产生的死水区域7变大。

如上所述，根据本第1实施方式的翅片管热交换器，具有上述效果，所以无论供冷/供暖的运转种类，都能维持高水准的热交换性能。

（第二实施方式）

以下，参照图4A～图4C，对本发明的第2实施方式的翅片管热交换器进行说明。

图4A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。图4B是在图4A的A2-A2线截面图中表示冷凝水滞留的状态的说明图。图4C是在图4A的放大平面图中表示冷凝水的排水情况的说明图。

本第2实施方式的翅片管热交换器与上述第1实施方式的翅片管热交换器的不同点在于，如图4C所示，具有立起片8a，该立起片8a以将形成于单侧翻起切口部5的铅垂方向的下端部的立起面5b与翅片1的后缘部（下风侧的端部）1b连接的方式，从位于最下风侧的倾斜面4立起设置。另外，在本第2实施方式中，立起片8a如图4C所示，设置成在气流3的流动方向上，随着向下风侧去向下方倾斜。

根据本第2实施方式，如图4C所示，利用冷凝水9的势能、和流过所层叠的翅片1之间的气流3的动能，能够将滞留在单侧翻起切口部5的开口部5a附近的冷凝水9引导至翅片1的后缘部1b。即，立起片8a作为排水路发挥作用，能够促进向翅片1的后缘部1b的移动。由此，防止单侧翻起切口部5的开口部5a被冷凝水堵塞，能够抑制通风阻力的增加，能够控制冷凝水9所导致的热交换性能的下降。

另外，根据本第2实施方式，通过设置单侧翻起切口部5，如图4B所示，在开口部5a的下风侧形成前缘部（带状翅片部10的上风侧的端部）10a。使气流3接触该前缘部10a，由此，利用所谓的前缘效应能够促进热传递。

另外，根据本第2实施方式，在翅片1的下风侧的部分，与铅垂方向平行仅在一处设置有开口部5a，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，本第2实施方式的翅片管热交换器如图4C所示，也可以在通过翅片套环4的中心部的水平面h1上呈面对称地形成。即，也可以设置立起片8b以将形成于单侧翻起切口部5的铅垂方向的上端部的立起面5d与翅片1的后缘部1b连接。在这种情况下，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。

（第3实施方式）

以下，参照图5A～图5C，对本发明的第3实施方式的翅片管热交换器进行说明。

图5A是本发明的第3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5B是图5A的A3-A3线截面图。图5C是在图5A的A3-A3线截面图中表示气流的流动方向的说明图。

本第3实施方式的翅片管热交换器与上述第2实施方式的翅片管热交换器的不同点在于，如图5B或图5C所示，位于单侧翻起切口部5的下风侧的带状翅片部10，与在单侧翻起切口部5的铅垂方向延伸的主面5c平行。

根据本第3实施方式，带状翅片部10与单侧翻起切口部5的主面5c平行，所以如图5C所示，利用带状翅片部10的上风侧的端部10a，能够平行地分割由单侧翻起切口部5引导的气流33。由此，能够尽可能地抑制通风阻力，且促进传热，能够进一步提高热交换性能。

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，在上述第2实施方式中，立起片8a设置成在气流3的流动方向，随着向下风侧去向下方倾斜，但本发明并不限于此。立起片8a只要作为利用气流3的动能能够排出冷凝水9的流路起作用即可，例如，也可以形成为在水平方向延伸。

另外，例如，在上述第3实施方式中，以具备两个以山部与谷部交替出现的方式弯折的弯折部的方式（倒W字形）构成翅片1，但本发明并不限于此。例如，如图6A所示，也可以以具备一个弯折部（倒V字形）的方式构成翅片1。由此，能够降低通风阻力，实现更低的压力损失。另外，在这种情况下，最下风侧的倾斜面4变得比上述第3实施方式更宽，所以单侧翻起切口部5的配置自由度增大，容易进行翅片1的最适化。

另外，如图6B所示，也可以在传热管2的下方附近部设置在厚度方向贯通翅片1的排水用切口11。在此情况下，能够提高容易产生冷凝水等的传热管2的下方附近部的排水性，特别是在供暖运转时能够大幅提高热交换性能。

其中，通过适当组合上述的各种实施方式当中的任意的实施方式，能够使各自所具有的效果奏效。

产业上的利用可能性

本发明的翅片管热交换器能够抑制结霜和冷凝水所导致的热交换能力的下降，所以作为在热水器、冷冻/空调机等各种热泵设备中使用的热交换器是有用的。

附图符号说明

1 翅片

1b 后缘部

2 传热管

3、33 气流

4 倾斜面

5 单侧翻起切口部

5a 开口部

5b、5d 立起面

5c 主面

7 死水区域

8a、8b 立起片

9 冷凝水

10 带状翅片部

10a 前缘部

11 排水用切口

h1 水平方向

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，

所述翅片具有至少一处以上的使所述气流的流动方向弯曲的倾斜面，在所述倾斜面中的位于最下风侧的倾斜面，具有以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。

2.如权利要求1所述的翅片管热交换器，其特征在于：

所述翅片具有立起片，该立起片以将形成于所述单侧翻起切口部的铅垂方向的下端部的立起面与所述翅片的下风侧的端部连接的方式，从位于所述最下风侧的倾斜面立起设置。

3.如权利要求2所述的翅片管热交换器，其特征在于：

所述立起片在所述气流的流动方向，随着向下风侧去向下方倾斜。

4.如权利要求1～3中任一项所述的翅片管热交换器，其特征在于：

位于所述单侧翻起切口部的下风侧的带状翅片部，与在所述单侧翻起切口部的铅垂方向延伸的主面平行。