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CN1723379A - 制造热交换器用交叉翅片管的方法和交叉翅片型热交换器 - Google Patents

制造热交换器用交叉翅片管的方法和交叉翅片型热交换器 Download PDF

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CN1723379A
CN1723379A CNA2003801054494A CN200380105449A CN1723379A CN 1723379 A CN1723379 A CN 1723379A CN A2003801054494 A CNA2003801054494 A CN A2003801054494A CN 200380105449 A CN200380105449 A CN 200380105449A CN 1723379 A CN1723379 A CN 1723379A
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Abstract

一种有利制造交叉翅片管以及交叉翅片型热交换器的方法，该交叉翅片型热交换器具有由这种方法得到的交叉翅片管，在由这种方法得到的交叉翅片管中，在通过机械式管扩张操作扩张内表面沟槽的直径以将传热管和散热翅片成一体时，即没有降低蒸发特性也没有降低冷凝特性，在扩管塞(18)的外表面上形成切口的突起(28)，在缺口的突起的外圆周表面形成上并且每一圈/条圆周具有60－160个沿着与主沟槽(20)相交的方向的切口突起(28)，该主沟槽(20)预先形成在传热管(10)的内圆周表面上。在传热管(10)和板翅片(12)通过机械式管扩张操作一体形成一个构件。与主沟槽(20)交叉的第二沟槽(24)被如此形成，即，第二沟槽的深度(d2)处于主沟槽(20)的深度(d1)的10－40％的范围内。

Description

制造热交换器用交叉翅片管的方法和交叉翅片型热交换器
技术领域
本发明涉及一种制造热交换器用交叉翅片管的方法和交叉翅片型热交换器，特别涉及一种制造这样一种交叉翅片管的有利方法，即，所述交叉翅片管被构造成将内部开有沟槽的传热管插入到散热翅片中的规定装配孔，接着使传热管扩张并且牢固地固定；以及本发明还特别涉及一种包括根据该制造方法获得的交叉翅片管的交叉翅片型热交换器。
背景技术
通常，将用作蒸发器或者冷凝器的热交换器应用于诸如家用空调器、车用空调器、整体空调器等的空气调节设备以及电冰箱等中。其中，交叉翅片型热交换器在家用的室内空调器和商用的整体空调器中最常使用。交叉翅片型热交换器设有交叉翅片管，该交叉翅片管的构造是这样的，即，使在空气侧的铝板翅和在制冷剂侧的传热管(铜管)相互固定成一体。众所周知，上述的交叉翅片管是这样制造的，即，首先，根据压机成型或类似手段制备其中形成有多个规定的装配孔的铝板翅；然后，堆叠放置所得到的铝板翅；接着，将单独制造的传热管插入到装配孔的内部；随后以一种扩张的方式将传热管牢固地固定在铝板翅上。
作为在上述的交叉翅片型传热交换器中所用的传热管，可使用所谓的内部开有沟槽的传热管。即，内部开有沟槽的传热管在管的内表面上具有多条沟槽，例如相对于管轴线以规定的螺旋角延伸的多条螺旋型沟槽，从而在沟槽之间形成具有规定高度的内翅片或者凸脊。近年来，为了满足热交换器的高性能要求，已经提出了多种结构，其中将传热管的内沟槽做得较深以及将内翅片做得较窄。另外，为了进一步提高性能，已经提出对沟槽深度、沟槽深度/内径、翅片的顶角、螺旋角、沟槽部分的横截面面积/沟槽深度等进行优化。
例如，在JP-A-3-234302和JP-A-8-303905中披露了一种内部开有沟槽的传热管，所述内部开有沟槽的传热管在其内表面上具有沿管轴线的方向螺旋状延伸的多条主沟槽和沿着与主沟槽相交的方向延伸的多条副沟槽，以形成一种交叉的沟槽结构效果。更具体地说，以这样的方式形成主沟槽，即，使主沟槽沿管轴线方向移位(偏置)，并且将交叉部分保持在其的副沟槽上。在使用上述的内部开有沟槽的传热管作为冷凝器中的冷凝管的情况下，凝聚浓度边界层在位于主沟槽和副沟槽之间的交叉部分中被可靠地更新，该凝聚边界层由被冷凝以便液化的传热介质和还未被冷凝并且处于气态的传热介质形成。因此，由于可降低凝聚的扩散阻力，所以可达到高的冷凝性能。
当利用内部开有沟槽的传热管组装热交换器时，需要使传热管在设置于散热翅片中的固定孔内扩张，以便使传热管与散热翅片紧密接触。作为扩张传热管的方法，例如，液压式扩管方法和机械式扩管方法都是公知的。即，液压式扩管方法为通过将诸如水、油等的液体充填到传热管中并且在充填的液体上施加压力来扩张传热管，而机械扩管方法为通过将直径大于传热管内径的扩管塞或者工具插入到传热管的内部并且驱动扩管塞来扩张传热管。
在扩管方法中，由于利用扩管塞的机械式扩管方法与液压式扩方法相比不需要专门的技术，所以机械扩管方法在大规模生产性能方面是极好的，因此是常用的。但是，根据利用扩管塞的机械式扩管方法，当使内部开有沟槽的传热管和散热翅相互固定以组装目标热交换器时，由于机械管扩张效应，特别是由于插入在管中的扩管塞，将预先形成于传热管的内表面上的内翅片或者凸脊沿径向和管轴线方向压在外侧上。因此，使内翅片不理想地经受变形过程，并被压扁并且倒塌，由此翅片的高度变低。因此，使与在管内流动的制冷剂的接触区域不理想地减小，从而存在这样一个问题，即，对传热性能产生不利影响。相反，根据液压式扩管方法，不存在上述的使内翅片在扩张管时压扁的问题。但是，由于将液体充填到传热管中并且在充填的液体上施加压力需要复杂的配置，因此该方法存在大规模生产性能较差的问题。
另一方面，在JP-A-2-137631中披露了一种在管扩张操作的同时获得在其内表面上形成有交叉沟槽的冷凝传热管的方法。更具体地说，当通过将扩管塞插入到传热管的内部而使在其内表面上具有螺旋形沟槽或者垂直于管轴线的沟槽的传热管扩张时，设置在扩管塞的外表面上的凸起连续地分隔在管的内表面上的沟槽，以在管的内表面上形成交叉沟槽。即，根据扩管方法，在扩张传热管的同时，由设置在扩管塞的外表面上的凸起分隔设置在传热管的内表面上的主沟槽，并且形成沟槽深度大于主沟槽的深度的第二沟槽，以便与杏管的内表面上的主沟槽相交。
但是，在根据上述制造方法制造的交叉翅片管中，预前形成在传热管的内表面上的主沟槽被设置在插入的扩管塞的外表面上的凸起分隔，换言之，位于相邻的主沟槽之间的凸脊或者肋部被完全分开，并且形成以与主沟槽相交的方式延伸的第二沟槽，其具有大于主沟槽深度的沟槽深度。因而，可大大抑制制冷剂溶液的扫除现象，从而提高冷凝性能。但是，由于制冷剂和传热管之间的接触区域因主沟槽的分隔而减小，因此制冷剂存在着蒸发性能降低的问题。
另外，由于第二沟槽是通过利用设置在扩管塞的外表面上的凸起完全分隔设置在管内表面上的主沟槽而形成的，所以使翅片的倒塌量不理想地增大，从而形成毛边以伸到主沟槽的内侧。毛边使得压力下降增大，由此存在使换热性能降低的问题，特别是，使受压力下降很大影响的蒸发性能降低。
发明内容
在上述情况下提出了本发明。因此，本发明的一个目的在于提供一种适于制造交叉翅片管的方法，其中当根据机械式管扩张操作而使内部开有沟槽的传热管扩张并且使其整体地固定在散热翅片上时，蒸发性能和冷凝性能不会降低，本发明的目的还在于提供一种包括根据这样一种制造方法得到的交叉翅片管的交叉翅片型热交换器。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种制造用于热交换器的交叉翅片管的方法，所述交叉翅片管包括内部开有沟槽的传热管和散热翅片，所述传热管在其内表面中形成有多条主沟槽，该传热管和散热翅片被相互固定成一整体，从而利用扩管塞使传热管被机械扩张，所述扩管塞被插入在传热管中并且传热管处于这样一个状态，即，将传热管插入在散热翅片的固定孔中，其特征在于：扩管塞具有形成切口的突起，该形成切口的突起在扩管塞的外圆周表面上形成，并且每一圈圆周具有60-160个所述突起，从而形成切口的突起沿着与主沟槽相交的方向延伸，当将扩管塞插入到所述传热管中时，传热管和散热翅片相互之间紧密接触，并且形成切口的突起将位于相邻的两个主沟槽之间的凸脊分成多个部分以形成凹口，由此形成相对于主沟槽为交叉沟槽的第二沟槽，第二沟槽的深度被保持在是位于所述两个相邻的主沟槽之间的所述凸脊高度的10-40％的范围内。
即，根据基于本发明的制造热交换器用交叉翅片管的方法，利用在扩管塞的外圆周表面上形成的形成切口的突起，使内部开有沟槽的传热管扩张，从而使传热管和散热翅片相互之间固定成一整体。同时，形成切口的突起将位于预前形成在传热管的内表面上的多条主沟槽之间的凸脊分成多个部分以形成切口或者凹口，由此形成第二沟槽，所述第二沟槽相对于主沟槽是交叉沟槽。因此，能够容易地使传热管与散热翅片成整体地紧密接触，从而能够有利地改善热交换器的生产率。另外，由于在主沟槽中除了被形成为交叉沟槽的部分以外的其他部分中，将内翅片在没有根据管扩张压扁的情况下保持在被扩张之前的状态，将内翅片的压扁限制部分。因此，能够有效地阻止由于换热性能的降低而导致的蒸发性能的降低，特别是，在管内流动的制冷剂和内翅片之间的接触区域的减小。
此外，在根据本发明的方法中，利用在扩管塞的外圆周表面上形成的形成切口的突起，将形成在位于主沟槽之间的凸脊中的第二沟槽的数量设定为管内圆周表面的每一圈圆周有60-160个。因此，由于交叉沟槽，能够有效地实现制冷剂溶液的湍流加速效应。在这种情况下，翅片压扁、翅片倒塌等问题不会出现，而在利用具有光滑表面的扩管塞进行管扩张的情况下会出现这样的问题。因此，能够有利地保证制冷剂和传热管之间的接触区域并且可提高传热性能，从而可有效地提高蒸发性能和冷凝性能。
另外，根据本发明，利用扩管塞，将在主沟槽之间的凸脊分成多个部分以形成凹口，以便形成深度被保持在10-40％的范围内的第二沟槽。在这种情况下，与通过完全地分隔主沟槽而形成第二沟槽的常规情况相比，几乎不产生伸向主沟槽内侧的毛边。这样，能够有效地避免增大由于形成毛边而导致的压力下降的危险，并且能够有利地阻止制冷剂和传热管之间的接触区域减小，由此可有利地实现高的冷凝性能和高的蒸发性能。
在根据本发明的制造热交换器用交叉翅片管的方法的一种优选形式中，主沟槽是螺旋形沟槽，所形成的螺旋形沟槽相对于传热管的管轴线以规定的螺旋角延伸，而第二沟槽是基本上为线性的沟槽，所形成的基本上为线性的沟槽沿着管轴线的方向延伸。采用上述结构，可更好地实现本发明的目的。
此外，根据本发明，考虑到传热面积等，将内部开有沟槽的传热管的主沟槽的数量最好保持在每一圈圆周有30-80个的范围内。
另外，在根据本发明的用于制造热交换器用交叉翅片管的方法的另一种优选形式中，主沟槽具有沿着垂直于传热管的管轴线方向的平面切割的横截面形状，并且该横截面形状为梯形或者U形。
另外，在根据本发明的用于制造热交换器用交叉翅片管的方法的又一种优选形式中，将主沟槽相对于传热管的管轴线的螺旋角保持在10-50度的范围内，以便保证有效的换热性能并且容易根据成形辊轧形成沟槽。
此外，在根据本发明的用于制造热交换器用交叉翅片管的方法中，内部开有沟槽的传热管最好具有4-10毫米的外径，主沟槽最好具有0.10-0.30毫米的深度，并且传热管最好在其形成主沟槽并且限定主沟槽的底部的部分处具有0.20-0.30毫米的厚度。
另外，在根据本发明的用于制造热交换器用交叉翅片管的方法中，在相邻的两个主沟槽之间的凸脊最好具有被保持在15-50度的范围内的顶角，以便保证有效的换热性能并且根据成形辊轧容易实现沟槽的成形。
另外，在根据本发明的用于制造热交换器用交叉翅片管的方法中，作为传热管的材料，最好使用铜或者铜合金。作为散热翅片的材料，最好使用铝或者铝合金。
此外，在根据本发明的用于制造热交换器用交叉翅片管的方法的再一种优选形式中，将的第二沟槽制成V形沟槽、U形沟槽或者梯形沟槽的形状。
另外，根据本发明，提供了一种交叉翅片型热交换器，其包括根据上述的制造热交换器用交叉翅片管的方法获得的交叉翅片管。在根据该制造方法获得的交叉翅片型热交换器中，如上所述，能够提高蒸发性能和冷凝性能，并且无需利用特别的技术制造交叉翅片型热交换器。因此，可有利地提高大规模生产的性能。
附图说明
图1是示意性地示出根据机械式管扩张操作制造交叉翅片管的步骤的说明性横截面图；
图2是表示用在根据本发明的制造交叉翅片管的方法中的内部开有沟槽的传热管的一个示例的局部放大的说明性横截面图；
图3a和图3b是表示用于根据本发明的制造交叉翅片管的方法中的内部开有沟槽的传热管中的内沟槽布置图案的一个示例的展开图，其中图3a示出了在管轴线方向上(图中的横向)以预定的螺距角延伸的螺旋形沟槽的图案，而图3b示出了一种Z字形沟槽的图案，其通过在管周边方向上(图中的垂直方向)组合在每一个预定区域中倾斜方向相反的V形沟槽图案而获得；
图4a和图4b是表示用在根据本发明的制造交叉翅片管的方法中的扩管塞的一个示例的示意图，其中图4a是主视图，而图4b是沿着图4a中的线A-A剖切扩管塞并且将扩管塞的一部分被放大的说明性横截面图；
图5是以展开形式表示根据本发明的制造方法制造的交叉翅片管的管内表面的一部分的示意图；
图6是根据本发明的制造方法制造的交叉翅片管的局部放大的说明性横截面图，并且示出了沿着图5中的线B-B的横截面；
图7是表示实施例2中的在根据本发明进行管扩张操作后的传热管内表面的特征的扫描电子显微镜(SEM)照片；
图8是表示在用于测量该实施例中的热交换器的单体性能的测试设备中制冷剂的循环状态的示意图；以及
图9是表示与比较例1相比，在示例中得到的各种热交换器中的蒸发性能和冷凝性能的性能比的图表。
具体实施方式
为了具体阐明本发明，下面将参照附图对根据本发明的制造热交换器用交叉翅片管的方法以及使用由此方法得到的交叉翅片管的交叉翅片型热交换器进行详细的说明。
首先，图1示意性地示出了在制造交叉翅片型热交换器的情况下的机械方式扩张内部开有沟槽的传热管并将内部开有沟槽的传热管整体地固定在散热翅片上从而获得交叉翅片管的步骤。换言之，在图1中，传热管10是一种由规定的金属材料和构造成的内部开有沟槽的传热管，所述规定的金属材料根据所需的传热性能和所采用的传热介质从铜、铜合金等中适当地选择。在这种情况下，传热管10采用U形。另一方面，对应于板形散热翅片的板翅12是由诸如铝、铝合金等的规定金属材料制成。另外，将板翅12形成为这样一种结构，即，其中具有大于传热管10的外径的预定尺寸的固定孔14整体地设有包围其的翅套环16。使多个板翅12在使各固定孔14相互对准(在图中以便沿垂直方向穿过)的状态下重叠或者堆叠，并且将传热管10插入并布置在对准的固定孔14中。
在将传热管10插入到板翅12的固定孔14中的状态下(图1中的左侧部分的状态)，根据一种公知的方式，通过将扩管塞18从传热管10的敞开端部插入到传热管10中并且使被插入的扩管塞18在传热管10内向前移动来执行或者实现机械式扩管操作。因此，使传热管10与固定孔14紧密接触，具体地，使传热管10与翅套环16的内圆周表面紧密接触(指的是在图1中表示在扩管塞18穿过后的状态的右侧部分中，传热管10在固定孔14内的固定状态)，同时扩张传热管10，由此使得传热管10和板翅12相互固定在一起。这样，能够形成其中将传热管10和板翅12整体结合的交叉翅片管。
在根据本发明的制造交叉翅片管的方法中，对于传热管10，可使用各种已知的内部开有沟槽的传热管，在其内表面上具有多个主沟槽以及在主沟槽之间形成具有规定高度的凸脊(内翅)。这样的内部开有沟槽的传热管10是利用一种已知的成形辊轧方法、轧制方法或类似方法制造的，例如如在JP-A-2002-5588等中描述的。在这方面，在利用如该公开文献的图4中所示的成形辊轧设备的情况下，当使连续的未加工管通过成形辊轧设备时，该未加工管被压在插入未加工管的内部中的带沟槽的插塞和布置在管的外圆周部分中的圆形压模之间。这样，在缩小直径的同时在管的内圆周表面上连续地形成规定的沟槽。另一方面，在利用轧制方法制造内部开有沟槽的传热管的情况下，利用具有如该公开文献的图7所示结构的加工设备，根据规定的轧制操作在连续带板的材料上施加开沟槽的操作和管成形操作，同时使带板在纵向上移动。因此，可制造所需的内部开有沟槽的传热管。
此外，对应于在本发明中所用的内部开有沟槽的传热管的传热管10具有这样的构造，即，在管的内表面上形成多个具有梯形形状并由底边构成短边的主沟槽20，其在管的圆周方向上延伸并且相对于管轴线有规定的螺旋角地延伸，而在相邻的两个主沟槽之间形成具有规定高度的内翅22，如图2中举例说明的，该图2以放大的方式示出了通过由沿着相对于管轴线的垂直表面切割传热管10而获得的端面的一部分。在上述的传热管10中，适当地选择传热管10的管直径、主沟槽20和内翅22的形状和深度，并且通常，管外径最好被保持在4-10毫米的范围内；沟槽深度(d1)最好被保持在0.10-0.30毫米的范围内；以及在沟槽形成部分处的管深度(t)最好被保持在0.20-0.30毫米的范围内。对于预前形成在内部开有沟槽的传热管中的主沟槽20，可以有利地采用这样一种结构，其中，考虑到保证有效的传热性能和根据成形辊轧形成沟槽的容易程度，将主沟槽20相对于管轴线的螺旋角保持在10-50度的范围内，并且将内翅22的顶角(α)保持在15-50度的范围内。另外，考虑到传热面积等，将形成在的内表面上的多个主沟槽20的数量有利地保持在每圈圆周30-80个的范围内。另外，作为主沟槽20的形状，除图2中的梯形之外还可采用诸如U形的多种形状。
此外，本发明中的内部开有沟槽的传热管10可从各种类型的内部开有沟槽的传热管中适当选择，例如，如图3a中的管内表面的展开图所示的具有螺旋形沟槽结构的内部开有沟槽的传热管，其中形成主沟槽20以相对于管轴线方向(在图中的横向)以规定的螺旋角延伸以及如图3b中所示的具有Z字形沟槽结构的内部开有沟槽的传热管，所述Z字形沟槽结构是通过以其中将主沟槽20的倾斜方向在相邻区域中设定为彼此相反的方向的具有V形沟槽图案的主沟槽20组合而获得的。本发明可被优选地用于任何选择的内部开有沟槽的传热管。
在本发明中，当根据机械式扩管方法使传热管10和散热翅片12相互之间或整体地固定在一起时，利用沿轴线方向以相互平行的方式设置在如图4中所示的扩管塞18的外圆周表面上的多个形成切口的突起28使传热管10扩张。同时，形成切口的突起28将内翅22的顶部分成多个部分以形成缺口或者凹口，由此在内翅22的上部中形成其数量等于形成切口的突起28的数量的多个第二沟槽24，如图5和图6中所示。在这种情况下，第二沟槽24的形状可从诸如V沟槽、U沟槽、梯形沟槽等的各种形状中选择。因此，形成切口的突起28形成对应于第二沟槽24的形状。
如上所述，除了预前形成在传热管10的内表面上的多个主沟槽20以外，形成多个第二沟槽24以与主沟槽20相交。因此，可充分地实现促进在传热管10内的制冷剂湍流的效果，因此可有效地提高蒸发性能和冷凝性能。此外，当扩张传热管10时，传热管10，更具体地描述，与扩管塞的外圆周表面接触的内翅22的上部仅受扩管塞18的形成切口的突起28压迫。因此，可有利地阻止可能在扩张管时出现的内翅22的破坏和变形。因此，能够有利地避免使蒸发性能和冷凝性能降低的问题，该问题是由于在流过管的内表面的制冷剂和传热管之间的接触面积减小而产生的。
根据本发明，为了提高传热输性能以及有效地阻止根据机械式扩管方法可能在将传热管10固定在板翅12上时产生的形成于传热管10的内表面上的内翅的诸如翅片破损、翅片倒塌等的翅片变形，将设置在扩管塞18的外圆周表面上的形成切口的突起28的数量设定为每一圈圆周为60-160个。因此，也将在以机械方式扩张管的同时形成的第二沟槽24的数量设定为每一圈圆周为60-160个。如果第二沟槽24的数量小于每一圈圆周60个，由于主沟槽20和第二沟槽24形成的交叉沟槽部分较少，因此不能获得充分的湍流促进效果。相反，如果第二沟槽24的数量大于每一圈圆周160个，尽管交叉沟槽部分较多，但由于内翅22的上部的大部分都具有交叉沟槽，从而形成与利用具有平滑外表面的扩管塞进行机械式管扩张的情况极其类似的沟槽形状，并且使制冷剂和传热管之间的接触面积减小。因此，导致使蒸发性能和冷凝性能降低，并且不能充分地实现本发明的目的。
另外，根据本发明，在由设置在扩管塞18的外表面上的形成切口的突起28形成在内翅22的上部的相对于主沟槽20形成交叉沟槽的第二沟槽24具有这样的深度d2，其被保持在为主沟槽20的深度d1(内翅22的高度)的10-40％的范围内。如果所形成的第二沟槽24的深度d2小于预前形成的主沟槽20的深度d1的10％，那么由于第二沟槽24的深度太浅，不能获得充分的湍流促进效果。另一方面，如果第二沟槽24的深度d2大于主沟槽20的深度d1的40％，那么由于形成第二沟槽24而使位于相邻的两个主沟槽20之间的内翅22极大地损坏，并且使在制冷剂和传热管之间的接触面积减小，从而降低传热管10的蒸发性能和冷凝性能。特别是，当所形成的第二沟槽24具有较深的深度时，在压扁内翅22以便形成第二沟槽24时，较大的毛边伸到位于内翅22和内翅22之间的部分，换言之，延伸到每一个主沟槽20的内侧。因此，尤其使蒸发性能降低。
对根据本发明的交叉翅片型热交换器进行组装，以具有与传统的交叉翅片型热交换器相同的结构，并且包括以上述方式获得的交叉翅片管和安装在交叉翅片管上的诸如分水器等的各个已知部件。这一种交叉翅片型热交换器作为热交换器可获得极好的特性，这是由于使用了能够达到上述性能的交叉翅片管。
如上所述，已经对根据本发明的制造热交换器用交叉翅片管的方法以及进一步使用所得到的交叉翅片管的根据本发明的交叉翅片型热交换器的代表性实施例进行了详细描述。但是，对于本领域的技术人员来说，可以其他的各种变化、变型和改进来实施本发明。应该理解的是，这些实施形式包括在本发明的保护范围内，只要这些实施形成不脱离本发明的精神。
示例
为了进一步阐明本发明的概念，将描述本发明的代表性实施例。应该理解的是，本发明不限于所述示例的细节。
首先，作为内部开有沟槽的传热管，制备热交换器(磷脱氧铜管：JIS H3300 C1220)，其中在以机械方式扩张管之前管外径为7.0毫米，管厚度(t)为0.25毫米，主沟槽深度(d1)为0.24毫米，主沟槽的螺旋角为15度，翅片顶角(α)为15度，并且主沟槽20的数量为50个。接着，使传热管10和已经过表面处理的铝板翅12结合，以便制造具有430毫米宽度、250毫米高度、20毫米厚度和两排、12级结构的交叉翅片型测试热交换器。
具体地说，如图1中所示，进行机械式管扩张操作，以便使传热管10和铝板翅12彼此整体地固定。根据上述方式，在管扩张操作时，通过使用各种具有设置在其外圆周表面上并且数量为60-160个的突起的扩管塞18制造多个这样的热交换器，从而制造设有主沟槽20和第二沟槽24并且具有如在下列表1的示例1至6中所示的数值的各种热交换器。另外，作为相对于根据本发明的示例的比较例，制造下列热交换器。通过使用将其外表面形成为平滑表面的扩管塞以与传统热交换器相同的方式制造比较例1的热交换器。比较例2的热交换器被制造成具有数量为40个的第二沟槽24，即，其数量小于示例1至6的数量。比较例3的热交换器被制造成具有数量为180个的第二沟槽24，即，其数量大于示例1至6的数量。在表1中还列出了其多个更具体的数据。在表1中，主沟槽20的每一个数值表示在以机械方式扩张预先形成在管的内表面上的内翅后的尺寸，并且第二沟槽24的每一个数值表示由扩管塞的突起形成的沟槽的尺寸。
表1
  外径(毫米) 管厚度(t)(毫米)                   主沟槽            第二沟槽
  深度(毫米)   顶角(度) 螺旋角(度) 沟槽数量(每圈圆周的沟槽)     深度(1)(毫米) 沟槽数量(2)(每圈圆周的沟槽)
  示例 1 7.4 0.26 0.24 15 17 50     0.16(33％) 60
2 7.4 0.26 0.24 15 17 50     0.17(29％) 80
3 7.4 0.26 0.24 15 17 50     0.18(25％) 100
4 7.4 0.26 0.24 15 17 50     0.19(21％) 120
5 7.4 0.26 0.24 15 17 50     0.20(17％) 140
6 7.4 0.26 0.24 15 17 50     0.21(13％) 160
  比较例   1   7.4   0.26   0.22     15     17     50     -     -
2 7.4 0.26 0.24 15 17 50     0.14(42％) 40
3 7.4 0.26 0.24 15 17 50     0.22(8％) 180
(1)圆括号中的数值表示由所施加的管扩张开成的沟槽的深度与预先前形成的主沟槽的深度的比值。
(2)与施加在扩管塞的外圆周表面上的突起的数量相同的数量。
在根据示例2的管扩张操作后传热管的内表面的状态在图7中以扫描电子显微镜(SEM)照片的形式示出。在该照片中可以看出，形成沿着垂直方向延伸的第二沟槽24，以便与从左上侧延伸到右下侧的主沟槽20交叉。
接着，对每一个所获得的热交换器进行下列测试。换言之，如图8中所示，将风洞设备设置在正常的制冷循环的旁通回路中，在恒定温度和湿度环境下将经过上述测试的传热管放置在测试室内的该风洞设备中，在下面所述的表2中的测试条件下对每一个热交换器进行性能测试，并且将其结果显示在图9中。在这种情况下，制冷剂使用R410A，并且根据上和下两级流动，以便在泠凝时相对于空气侧形成逆流。
表2
    蒸发测试   冷凝测试
空气侧   干球温度     27℃   20℃
  湿球温度     19℃   15℃
  正面速度     1.0m/s
制冷剂侧   饱和温度     5℃   43℃
  入口     蒸汽量0.15   过热度29℃
  出口     过热度2℃   过冷度1℃
图9示出了通过将比较例1的热交换器的性能设定为参考(＝1.0)而得到的示例1至6以及比较例2和3相对于比较例1的性能比。从图9中可以看出，所有的示例1至6与其中利用光滑插塞进行管扩张的比较例1相比拥有高的蒸发性能和高的冷凝性能。应该认识的是，冷凝性能最大提高了大约3％，蒸发性能最大提高了大约2％。这是因为在示例1-6中，由于管的带有交叉沟槽的内表面，使制冷剂之间的碰撞能量与比较例1相比增大，从而提高了湍流促进效应。其中，特别地使在其中第二沟槽的数量在每一圈圆周为100和120个之间的示例3和4中的性能大大提高，这是因为由扩管塞开出的沟槽的数量和深度具有极好的平衡，并且使湍流促进效应明显。因此，可以认为表现出极好的性能。
相反，在数量少于根据本发明的那些示例的其中第二沟槽24的沟槽数量为圈圆周40个的比较例2中，由于交叉沟槽部分被减小并且不能获得充分的湍流促进效应，所以性能没有得到提高。另外，由于第二沟槽24的深度d2太深，使制冷剂和传热管之间的接触面积减小，并且使蒸发性能和冷凝性能降低。特别是，由于第二沟槽的深度d2太深，在形成第二沟槽24时，较大的毛边伸到主沟槽20的内侧，从而使压力下降大大加快，并且使蒸发性能明显降低。另外，由于施加在扩管塞上的突起的数量太小，每一个突起在管扩张时施加在内翅上的压力太大，从而趋于产生诸如插塞磨损和断裂的问题，并且从大规模生产的角度该结构是不实际的。
另一方面，在数量大于本发明的那些示例的其中第二沟槽24的数量为每圈圆周180个的比较例3中，尽管交叉沟槽部分增大，但由于开槽的第二沟槽24的深度很浅，不可能获得湍流促进效应以提高性能，相反，使性能被降低。由于通过形成大量的第二沟槽使在翅片前端部分中的不规则性显著增大，所以使压力下降加快，从而极大地降低了蒸发的性能。
从上述内容中可以看出，根据基于本发明的制造热交换器用交叉翅片管的方法，能够有利地制造蒸发性能和冷凝性能得到提高的交叉翅片管，其中在于传热管内流动的制冷剂和传热管之间的接触面积可由事前形成在内部开有沟槽的传热管内的主沟槽保证，并且可通过规定数量和规定深度的与主沟槽交叉形成的第二沟槽来有利地实现制冷剂的湍流促进效应。还能够提供包括根据本发明的制造方法制造的交叉翅片管的交叉翅片型热交换器。

Claims (11)

1.一种制造热交换器用交叉翅片管的方法，所述交叉翅片管包括内部开有沟槽的传热管和散热翅片，所述传热管在其内表面上形成有多个主沟槽，所述传热管和所述散热翅片相互整体地固定，从而通过扩管塞以机械方式扩张所述传热管，所述扩管塞被插入在所述传热管中，并且所述传热管处于这样一种状态，即，所述传热管被插入在所述散热翅片的固定孔中，所述方法其特征在于：
所述扩管塞具有形成切口的突起，该形成切口的突起在扩管塞的外圆周表面上形成并且每圈圆周具有60-160个，从而所述形成切口的突起沿着与所述主沟槽相交的方向延伸，当将所述扩管塞插入到所述传热管中时，使所述传热管和所述散热翅片相互之间紧密接触，并且所述形成切口的突起将位于相邻的两个主沟槽之间的凸脊分成多个部分以形成凹口，由此形成相对于所述主沟槽为交叉沟槽的第二沟槽，所述第二沟槽的深度被保持在位于所述两个相邻的主沟槽之间的所述凸脊高度的10-40％的范围内。
2.如权利要求1所述的制造热交换器用交叉翅片管的方法，其特征在于，所述主沟槽是螺旋形沟槽，所形成的螺旋形沟槽相对于所述传热管的管轴线以规定的螺旋角延伸，而所述第二沟槽是基本线性的沟槽，其被制成沿着所述管轴线的方向延伸。
3.如权利要求1或2所述的制造热交换器用交叉翅片管的方法，其特征在于，将所述主沟槽的数量保持在每圈圆周30-80个的范围内。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的制造热交换器用交叉翅片管的方法，其特征在于，所述主沟槽具有沿着垂直于所述传热管的所述管轴线的方向的平面切割的横截面形状，并且所述横截面形状为梯形或者U形。
5.如权利要求1至4中任何一项所述的制造热交换器用交叉翅片管的方法，其特征在于，所述主沟槽相对于所述传热管的所述管轴线的所述螺旋角被保持在10-50度的范围内。
6.如权利要求1至5中任何一项所述的制造热交换器用交叉翅片管的方法，其特征在于，所述传热管具有4-10毫米的外径，所述主沟槽具有0.10-0.30毫米的深度，并且所述传热管在其的形成所述主沟槽并且限定所述主沟槽的底部的部分处具有0.20-0.30毫米的厚度。
7.如权利要求1至6中任何一项所述的制造热交换器用交叉翅片管的方法，其特征在于，在所述相邻的两个主沟槽之间的所述凸脊具有被保持在15-50度范围内的顶角。
8.如权利要求1至7中任何一项所述的制造热交换器用交叉翅片管的方法，其特征在于，所述传热管的材料是铜或者铜合金。
9.如权利要求1至8中任何一项所述的制造热交换器用交叉翅片管的方法，其特征在于，所述散热翅片的材料是铝或者铝合金。
10.如权利要求1至9中任何一项所述的制造热交换器用交叉翅片管的方法，其特征在于，将所述第二沟槽制成为V形沟槽、U形沟槽或者梯形沟槽。
11.一种交叉翅片型热交换器，包括根据如权利要求1至10中任何一项的方法制造的交叉翅片管。
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