專利名稱：熱交換器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠用在空調(diào)，尤其用于機(jī)動(dòng)車的熱交換器。另外，本發(fā)明還涉及到制造這種熱交換器的方法。
本申請(qǐng)基于在日本提交的專利申請(qǐng)平11-153022，該申請(qǐng)的內(nèi)容在此引作參考。
熱交換器管道一般用在安裝于例如機(jī)動(dòng)車的空調(diào)中的熱交換器。熱交換器主要分為兩類管道，分別示于

圖19和圖20。
圖19示出的是一個(gè)稱之為“縫焊管道”的例子，用標(biāo)號(hào)1來(lái)表示?？p焊管道1由扁平狀的管道2和波紋狀的內(nèi)翅片4構(gòu)成。其中，波紋狀內(nèi)翅片4通過(guò)管道2的兩個(gè)開口3插進(jìn)管道2中。波紋狀內(nèi)翅片4的形狀為波紋形，其波峰部分4a通過(guò)焊接等手段接合于管道2的內(nèi)表面。
圖20所示的是一個(gè)擠壓管道的例子，用標(biāo)號(hào)5來(lái)表示。擠壓管道5具有管道部6和分隔壁7，這些部分經(jīng)擠壓模塑一體成型。
如果熱交換器用圖19所示的縫焊管道1設(shè)計(jì)，則其優(yōu)點(diǎn)是由于波紋狀內(nèi)翅片4插進(jìn)管道2中，擴(kuò)大了整個(gè)的加熱面積，提高了傳熱速率。但是，其缺點(diǎn)是，生產(chǎn)這種熱交換器在將波紋狀內(nèi)翅片4插進(jìn)管道2并接合到管道2的內(nèi)表面上時(shí)需要大量的工時(shí)。工人的這些工作帶來(lái)了生產(chǎn)成本增加的問(wèn)題。
如果熱交換器用圖20所示的擠壓管道5來(lái)設(shè)計(jì)，則其優(yōu)點(diǎn)是，由于分隔壁7將擠壓管道5的內(nèi)部空間分隔成多個(gè)管道部6，所以擴(kuò)大了整個(gè)的加熱面積，提高了傳熱速率。而因?yàn)閿D壓管道5用擠壓模塑技術(shù)生產(chǎn)，所以，很難將管道部6作得很小，也很難使分隔壁7的厚度足夠地薄。另外，擠壓模塑技術(shù)需要大量的材料用于形成擠壓管道5，因此，增加了生產(chǎn)成本。而且，由于分隔壁7的厚度較大，所以不可能提高熱交換能力太大。
本發(fā)明的目的是提供一種熱交換器，能夠提高其承壓強(qiáng)度和熱交換能力，而不會(huì)使生產(chǎn)成本增加很大。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種生產(chǎn)這種熱交換器的方法。
一種由裝配在一起的管道、波紋狀翅片和集流管構(gòu)成的熱交換器，其中，管道是通過(guò)彎曲一個(gè)表面覆蓋有釬焊材料的平板形成第一壁和第二壁構(gòu)成的，第一壁和第二壁相對(duì)設(shè)置，其間有預(yù)定的間隔，形成致冷劑通道。在彎曲前，通過(guò)施壓形成多個(gè)從平板內(nèi)表面突出的凸起部分。通過(guò)彎曲，這些凸起部分在第一壁和第二壁之間沿高度方向成對(duì)對(duì)應(yīng)，因此，它們的頂部相互接觸，形成具有預(yù)定截面形狀的支柱。該截面形狀與由一個(gè)短軸和一個(gè)長(zhǎng)軸構(gòu)成的橢圓或長(zhǎng)圓對(duì)應(yīng)。這些支柱設(shè)置成在與致冷劑流動(dòng)方向一致的管道的長(zhǎng)度方向沿著其長(zhǎng)軸對(duì)齊，于是，相對(duì)于管道長(zhǎng)度方向斜向相鄰設(shè)置的斜向相鄰支柱，從垂直于管道長(zhǎng)度方向的寬度方向看，設(shè)置在不同的位置上，并且沿著長(zhǎng)度方向相互部分重疊。這些管道、波紋狀翅片和集流管裝配在一起，然后放在熱爐中加熱預(yù)定時(shí)間。
因?yàn)楣艿乐兄е倪@種布置和形狀，能夠提高管道的整個(gè)熱交換速率，也可能提高管道的抗壓強(qiáng)度。
其中，每一個(gè)支柱都有一個(gè)由下述關(guān)系式定義的預(yù)定截面形狀2.0≤d2/d1≤3.0另外，利用沿管道寬度方向在斜向相鄰的支柱間測(cè)量的第一中心距離p1和沿管道長(zhǎng)度方向在斜向相鄰的支柱間測(cè)量的第二中心距離p2，支柱被設(shè)置于管道內(nèi)部，滿足下述關(guān)系式1.5≤p1/d1≤3.00.5≤p2/d2≤1.5下面參照附圖，詳細(xì)地描述本發(fā)明的上述和其它目的、情況和實(shí)施例。其中，圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器的前視圖；圖2是圖1的熱交換器主要部件管道詳細(xì)結(jié)構(gòu)的放大透視圖；圖3是沿圖2中III-III線的管道剖視圖；圖4是沿圖2中IV-IV線的管道剖視圖；圖5是插進(jìn)集流管中的管道端部部分剖開的平面圖；圖6A是平板的立體圖；圖6B是平板受壓時(shí)的立體圖；圖6C是平板彎成管道的立體圖；圖6D是管道和波紋翅片同集流管裝配在一起的立體圖；圖7是放在流場(chǎng)中具有橢圓形和圓形截面的的支柱體間，表面流動(dòng)長(zhǎng)度和表面局部熱交換率間關(guān)系的比較曲線；
圖8是支柱體間雷諾數(shù)和阻力系數(shù)間關(guān)系的比較曲線；圖9是具有橢圓形支柱的管道和擠壓管間，致冷劑循環(huán)量與熱交換率間關(guān)系的比較曲線；圖10是具有橢圓形支柱的管道和擠壓管間，致冷劑循環(huán)量與壓損關(guān)系的比較曲線；圖11A是內(nèi)有支柱的管道11A的剖視圖；圖11B是內(nèi)有支柱的管道11B的剖視圖；圖11C是內(nèi)有支柱的管道11C的剖視圖；圖11D是內(nèi)有支柱的管道11D的剖視圖；圖12是管道11A、11B、11C和11D間關(guān)于致冷劑循環(huán)量和熱交換率關(guān)系的比較曲線；圖13是管道11A、11B、11C和11D間關(guān)于致冷劑循環(huán)量和壓損關(guān)系的比較曲線；圖14是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例用于熱交換器的裝有支柱的管道的剖視圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的用于熱交換器的裝有支柱和半支柱的管道的剖視圖；圖16是第三實(shí)施例用于熱交換器的管道的變例；圖17是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例用于熱交換器的裝有不同形狀和尺寸的支柱的管道透視圖；圖18是作為本發(fā)明第五實(shí)施例的熱交換器的主要部件的致冷劑通路平面圖；圖19是目前用于熱交換器的縫焊管道的一個(gè)例子的立體圖；圖20是目前用于熱交換器的擠壓管道的一個(gè)例子的立體圖。
下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。第一實(shí)施例下面參照附圖1-13描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例設(shè)計(jì)的熱交換器10的前視圖。其中，熱交換器10由扁平形狀的管道11、一對(duì)集流管12和13、波紋翅片14構(gòu)成。集流管12和13設(shè)置成與管道11的兩端接觸，并分別與管道11內(nèi)的致冷劑通路連通。各個(gè)波紋翅片14設(shè)在管道11之間，其波峰部分與管道11接觸。
集流管12的內(nèi)部空間被分隔板15分成了兩個(gè)部分(下文稱上部和下部)。分隔板15位于集流管12中心高度稍下的地方。致冷劑入口管16安裝成與集流管12的上部連通，而致冷劑出口管17安裝成與集流管12的下部連通。
熱交換器10的整個(gè)前部的面積被分隔板15分成了兩個(gè)區(qū)(即上區(qū)a和下區(qū)b)。導(dǎo)入的致冷劑在兩個(gè)區(qū)中沿不同的方向A在管道11中流動(dòng)。在上區(qū)a，致冷劑沿著從集流管12到集流管13的方向流動(dòng)；而在下區(qū)b，致冷劑沿著從集流管13到集流管12的另一個(gè)方向流動(dòng)。
各個(gè)管道11的結(jié)構(gòu)如圖2所示。管道11通過(guò)彎曲平板20形成第一壁21和第二壁22來(lái)構(gòu)成。第一壁21和第二壁2設(shè)置成彼此相對(duì)并平行。這樣，在壁21和22包圍成的空間中形成致冷劑通道。
在管道11的外表面通過(guò)向壁21和22施加外部壓力形成了多個(gè)凹坑24，在選定的位置處凹下。因?yàn)樾纬闪税伎?4，所以相應(yīng)地形成了多個(gè)凸起部分25，在致冷劑通道23內(nèi)從管道11的內(nèi)表面突出來(lái)。
俯視看，凸起部分25的頂部25a為橢圓形，由一個(gè)短軸(或短徑)和一個(gè)長(zhǎng)軸(或長(zhǎng)徑)定義，并沿著管道11的長(zhǎng)度方向(即圖2的A向)放置。鑒于兩個(gè)凸起部分25設(shè)置成彼此相對(duì)，它們的頂部25a相互接觸，如圖3所示。即，頂部25a相互接觸的兩個(gè)凸起部分25連接在一起形成了一個(gè)支柱26。支柱26位于第一、二壁21和22之間，其截面為橢圓形。順便提一下，支柱26的截面形狀并不一定要限制為橢圓形，例如，也可以是長(zhǎng)圓形。另外，支柱26不一定非要制成中空的形狀，也可以將支柱制成實(shí)心的。
如圖4所示，凸起部分25設(shè)置成彼此相鄰。其中，相對(duì)于方向A斜向相鄰設(shè)置的相鄰?fù)蛊鸩糠忠灾中蔚姆绞皆O(shè)置，沿著垂直于方向A的方向看時(shí)，部分地重疊。因此，支柱26相應(yīng)地按著與凸起部分25一致的之字形方式設(shè)置。
在圖2中，導(dǎo)入氣體來(lái)完成熱交換的氣體入口方向與管道11的寬度方向B一致。管道11有一個(gè)前端部30和后端部31，二者沿著氣體入口方向隔開設(shè)置。另外，分流板32和33分別與前端部30和后端部31結(jié)合在一起。每個(gè)分流板32和33有預(yù)定的厚度，該厚度較薄，用作整流器，使管道11周圍的入口氣流展平。
如圖1所示，管道11的兩端分別插入集流管12和13中。具體地說(shuō)，圖5示出了插入集流管13的管道11的一端。為了進(jìn)行插入，通過(guò)部分地切除管道11的分流板32和33形成了切割部34和35。也就是說(shuō)，管道11的每端都有預(yù)定的形狀，利用該形狀可將其插入集流管12或13。
在集流管12和13的選定位置處形成有多個(gè)管道插孔36。各個(gè)管道插孔36與管道11的端部形狀一致，使管道11能夠插在里面。為了引導(dǎo)管道11的插入，在管道插孔36的兩端形成槽37(見圖6D)，使管道11的分流板32和33的切除端插在里面。
管道插孔36為細(xì)長(zhǎng)狀，其寬度w1基本上與形成切除部分34和35的管道11端部寬度w2一致。另外，包括分流板32和33的管道11的整個(gè)寬度w3大于管道插孔36的寬度w1。因此，當(dāng)管道11的端部插入管道插孔36時(shí)，管道11分流板32和33的切除端部與集流管(12或13)頂觸，防止管道11進(jìn)一步插入管道插孔36中。
下面，參照?qǐng)D6A到6D對(duì)熱交換器10的制造方法進(jìn)行描述。
首先，制備圖6A所示的用來(lái)制造管道11的平板(或金屬片)20。在平板20的表面覆蓋釬焊材料，用作待制造的管道11的內(nèi)、外表面。另外，事先從平板20的選定端部切除預(yù)定的部分，其中，這些部分表示為切除部分34和35。
接著，平板20進(jìn)行壓操作或碾壓操作，形成與致冷劑通道23相關(guān)聯(lián)的凸起部分25，如圖6B所示。另外，形成了與前端部30相關(guān)聯(lián)的彎曲重疊寬度40，同時(shí)形成了與后端部31相關(guān)聯(lián)的釬焊接頭41。然后，沿著彎曲重疊寬度40的中線彎曲平板20，如圖6C所示。當(dāng)彎曲平板20時(shí)，折疊彎曲重疊寬度40，使其兩部分相互連接，同時(shí)，釬焊部分41相互接近并相互接觸。接著，凸起部分25的端部25a相互接觸。于是形成了扁平狀的管道11。
接著，制備如圖6D所示的具有管道插孔36的集流管12(或13)。這里，管道11的端部插入集流管12(或13)的管道插孔36中。另外，波紋翅片14沿高度方向設(shè)置在相鄰的管道間，于是裝配成一個(gè)熱交換器10。隨后，將裝配成的熱交換器10放入熱爐(未示出)中，在預(yù)定溫度下加熱一定時(shí)間。因此，覆蓋在平板20(即管道11)的表面上的釬焊材料熔化，對(duì)熱交換器10的各部分進(jìn)行焊接。也就是說(shuō)，在兩個(gè)部分的彎曲重疊寬度40上、釬焊部分41和凸起部分25的頂部25a上進(jìn)行焊接，使所有的這些部分分別結(jié)合在一起，另外，在管道11的端部和管道插孔36間進(jìn)行焊接，將它們結(jié)合起來(lái)。在管道11和波紋翅片14的波峰部分之間還進(jìn)行焊接，使它們結(jié)合起來(lái)，當(dāng)波紋翅片14與前端部30連接時(shí)，管道11和波紋翅片14相互接觸。
在上述的熱交換器10中，設(shè)置于致冷劑通道23內(nèi)的各個(gè)支柱26具有預(yù)定的截面形狀，該形狀與長(zhǎng)軸同方向A匹配的橢圓形一致。因此，可以改善傳熱速率，減少流動(dòng)阻力。具體地說(shuō)，致冷劑流首先碰到曲率沿著側(cè)面變小的支柱26的前端部。于是，促進(jìn)了致冷劑流的流速，而從支柱26的前端部沿著其側(cè)面前進(jìn)。因此，能夠提高局部的傳熱速率。然后，致冷劑流經(jīng)過(guò)前端部，到達(dá)支柱26的后端部。這時(shí)，對(duì)于支柱26的后端部，曲率沿著側(cè)面變大。這就很難發(fā)生流動(dòng)分離。發(fā)生流動(dòng)分離時(shí)，渦流會(huì)從致冷劑流的主流分離出去。也就是說(shuō)，可以將支柱26的形狀阻力抑制到很小，因此能夠減少流動(dòng)阻力。
下面，對(duì)置于流場(chǎng)中的截面形狀分別對(duì)應(yīng)圓形和橢圓形的支柱體進(jìn)行比較。這里，橢圓形截面的支柱體置于流場(chǎng)中，其長(zhǎng)軸方向與流動(dòng)方向一致。另外，沿著支柱體側(cè)面的表面流長(zhǎng)度由數(shù)學(xué)式s/d2給出，其中，s代表從支柱體頂端的臨界點(diǎn)沿著側(cè)面的長(zhǎng)度，而表面的局部傳熱速率由數(shù)學(xué)式Nu/Re1/2給出，其中，Nu代表努塞爾數(shù)，而Re代表雷諾數(shù)。
圖7表示上述支柱體關(guān)于表面流長(zhǎng)度和表面局部傳熱速率間關(guān)系的比較結(jié)果。圖8是支柱體關(guān)于雷諾書Re和代表流動(dòng)阻力的阻力系數(shù)CD間關(guān)系的比較結(jié)果。順便地說(shuō)，具有橢圓形截面的支柱體稱為橢圓形的支柱體，而具有圓形截面的支柱體稱為圓形支柱體。
參見圖7，橢圓形支柱體前端部(靠近臨界點(diǎn))的表面局部傳熱速率與圓形支柱體相比，具有大得多的值。另外，橢圓形支柱體的表面局部傳熱速率隨著致冷劑流經(jīng)過(guò)前端部到達(dá)后端部而減小，但是一般高于圓形支柱體的表面局部傳熱速率。
圖8表明了橢圓形支柱體的阻力系數(shù)一般小于圓形支柱體，不管雷諾數(shù)Re如何變化。大致講，橢圓形支柱體的阻力系數(shù)大約是圓形支柱體的一半。
最好，支柱26的橢圓形截面滿足下面的不等式2.0≤d2/d1≤3.0.....(1)其中，d1表示短軸，d2表示長(zhǎng)軸，如圖4所示。
在不等式(1)中，當(dāng)d2/d1的值小于2.0，支柱26的截面形狀從橢圓形逐漸變化到圓形，因此，表面局部傳熱速率減少，而阻力系數(shù)增加。相反地，當(dāng)d2/d1的值大于3.0時(shí)，支柱體前端部附近的曲率變得太小，不能產(chǎn)生前述的流動(dòng)分離，結(jié)果降低了表面局部傳熱速度。
另外，將熱交換器10設(shè)計(jì)成在致冷劑通道23內(nèi)以之字形方式設(shè)置支柱26。這里，致冷劑在致冷劑通道23內(nèi)通過(guò)網(wǎng)狀的支路流動(dòng)，其中，支柱26位于致冷劑流的支路交叉處。即，致冷劑流能夠有效地與支柱26的前端部碰撞。因此，可以提高熱交換器10的傳熱速率。
下面，對(duì)管道11(其形狀與管道11A一致，見圖11A)和用擠壓模塑法制造的傳統(tǒng)擠壓管的熱交換性能進(jìn)行比較。其中，管道11中形成多個(gè)有截面形狀滿足不等式(1)的支柱。這里，提供了兩種曲線來(lái)表示二者的比較結(jié)果。具體地說(shuō)，圖9示出了致冷劑循環(huán)量和熱交換速率間的關(guān)系，圖10示出了致冷劑循環(huán)量與壓損間的關(guān)系。這些曲線表示，帶有支柱的管道11和擠壓管道的壓損隨著致冷劑循環(huán)量的增加類似地增加。但可清楚地看出，與擠壓管道相比，隨著致冷劑循環(huán)量的增加，管道11能顯著地增加傳熱速率。
在圖4中，p1代表沿方向B(對(duì)應(yīng)于管道的寬度方向)斜向相鄰設(shè)置的兩個(gè)支柱間的中心距離(或間距)，p2代表沿方向A斜向相鄰設(shè)置的兩個(gè)支柱間的中心距離。根據(jù)發(fā)明人的試驗(yàn)結(jié)果，中心距離p1和p2應(yīng)該按預(yù)定關(guān)系分別與短軸d1和長(zhǎng)軸d2相關(guān)，這些關(guān)系用下述的不等式(2)、(3)表示1.5≤p1/d1≤3.0....(2)0.5≤p2/d2≤1.5....(3)也就是說(shuō)，支柱按之字形方式設(shè)置，以滿足上述的關(guān)系。
不等式(2)是按下述理由確定的。
如果p1/d1的值小于1.5，則沿著方向B斜向相鄰的支柱間的間距變窄，增加了致冷劑通道23中的流動(dòng)阻力。如果p1/d1的值大于3.0，則沿著方向B斜向相鄰的支柱間的間距變寬，減小了致冷劑通道23中的流動(dòng)阻力，但是支柱間的致冷劑流速減小，降低了傳熱速率。
不等式(3)是按下述理由確定的。
如果p2/d2的值小于0.5，則沿著方向A斜向相鄰的支柱間的間距變窄，使支柱周圍的致冷劑支流相互干擾。如果p2/d2的值大于1.5，則沿著方向A斜向相鄰的支柱間的間距變寬，減小了支柱后側(cè)致冷劑的支流，也降低了傳熱速率。
下面對(duì)圖11A、11B、11C和11D所示的支柱排列不相同的四種類型的管道11A、11B、11C和11D(即管道A、B、C、D)進(jìn)行比較。
用兩種曲線來(lái)表示它們間的比較結(jié)果。具體地說(shuō)，圖12示出的是致冷劑循環(huán)量和傳熱速率間的關(guān)系。圖13示出的是致冷劑循環(huán)量和壓損間的關(guān)系。在四種類型的管道中，所有的支柱都具有相同的截面形狀，其中d1＝3.0，d2＝6.1。
圖12表明對(duì)于管道A(其中，p1＝4.5，d1＝3.0，p2＝3.65，d2＝6.1，p1/d1≈1.5，p2/d2≈0.6)、管道B(其中，p1＝4.5，d1＝3.0，p2＝7.0，d2＝6.1，p1/d1≈1.5，p2/d2≈1.15)和管道C(其中，p1＝6.0，d1＝3.0，p2＝7.0，d2＝6.1，p1/d1≈2.0，p2/d2≈1.15)，測(cè)出的針對(duì)致冷劑循環(huán)量的傳熱速率值基本相同。與這些管道A、B和C相比，管道D(其中，p1＝3.8，d1＝3.0，p2＝7.0，d2＝6.1，p1/d1≈1.27，p2/d2≈1.15)針對(duì)致冷劑循環(huán)量的傳熱速率值一般更大些。
圖13表明對(duì)于管道A、B和C，測(cè)出的針對(duì)致冷劑循環(huán)量的壓損值基本相同，與這些管道A、B和C相比，管道D針對(duì)致冷劑循環(huán)量的壓損值更大些。其中，管道D和其它管道(A、B、C)間的傳熱速率的差較小。
在熱交換器10(見圖4)中，所有的支柱26設(shè)置成相互分開，其中斜向相鄰的支柱設(shè)置成沿方向A相互部分重疊。支柱的這種布局提高了管道11整體上的傳熱速率和抗壓強(qiáng)度。具體地說(shuō)，沿著支柱側(cè)面測(cè)量的表面局部傳熱速率在前端部取得最大值，而沿著向后端部的方向變小。發(fā)明人對(duì)沿方向A設(shè)置的兩個(gè)斜向相鄰的支柱進(jìn)行了研究，這兩個(gè)斜向相鄰的支柱一個(gè)為上游支柱，一個(gè)為下游支柱，沿著致冷劑流動(dòng)方向設(shè)置在不同的位置。這里，上游支柱和下游支柱沿方向A設(shè)置成部分重疊。即，下游支柱的前端部位于上游支柱的上游側(cè)而不是其后端部。這時(shí)，下游支柱的前端部補(bǔ)償了上游支柱后端部處的表面局部傳熱速率的降低。因此，能夠平均地提高管道11的整個(gè)傳熱速率。
在上述斜向相鄰的支柱中，下游支柱的前端部位于上游支柱的上游側(cè)而不是其后端部。換句話說(shuō)，這些支柱沿方向A在排列上部分重疊。所以，沿著垂直于方向A的一條直線得到的任何一個(gè)剖面一般都有一個(gè)或多個(gè)支柱。如圖3所示，通過(guò)用焊接的方法將第一、二壁21、22上分別形成的凸起部分25的頂部25a結(jié)合在一起，制成了各個(gè)支柱。換句話說(shuō)，各支柱作為第一、二壁21、22間的結(jié)合部。因?yàn)檫@些支柱沿方向A按一定規(guī)律設(shè)置，所以能夠保證凸起部分25的頂部25a間寬的結(jié)合部分。因此，管道11沿方向A的任何剖面都含有第一、二壁21、22的凸起部分25間的粘結(jié)部分。于是，能夠增加管道11第一、二壁21、22間的結(jié)合強(qiáng)度，從而能夠保證管道11足夠高的抗壓強(qiáng)度，即使是平板20的厚度很薄。第二實(shí)施例下面參照?qǐng)D14描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例設(shè)計(jì)的有管道11的熱交換器。其中與第一實(shí)施例相同的零件使用相同的標(biāo)號(hào)，并略去其描述。
如圖14所示，在管道11的內(nèi)表面，按照與方向A相傾斜的方式設(shè)置有凸起部分42，其截面形狀與有長(zhǎng)軸和短軸的橢圓一致。即，各個(gè)凸起部分的設(shè)置方式是，其長(zhǎng)軸設(shè)置成相對(duì)于對(duì)應(yīng)方向A的水平線傾斜預(yù)定角度θ。與前述第一實(shí)施例相似，每對(duì)凸起部分42設(shè)置成沿高度方向相互對(duì)準(zhǔn)，使二者的頂部能夠相互接觸。于是，通過(guò)把成對(duì)的凸起部分42結(jié)合在一起，在管道11內(nèi)制成了支柱43。另外，支柱43也是相對(duì)方向A按之字形設(shè)置。即，沿方向A斜向相鄰設(shè)置的斜向相鄰?fù)蛊鸩糠窒嗷オ?dú)立設(shè)置，但是沿方向A相互部分重疊。因此，按照與凸起一致的方式對(duì)應(yīng)地設(shè)置支柱43。
與前述第一實(shí)施例相似，設(shè)計(jì)第二實(shí)施例的熱交換器時(shí)，在管道11中斜向相鄰的支柱43設(shè)置成沿方向A相互部分重疊。因此，能夠提高管道11的傳熱速率和抗壓強(qiáng)度。另外，第二實(shí)施例的特征是構(gòu)成支柱43的各個(gè)凸起部分42按傾斜方式設(shè)置，其長(zhǎng)軸相對(duì)于方向A傾斜一個(gè)角度θ。下面結(jié)合兩個(gè)支柱43詳細(xì)描述第二實(shí)施例的技術(shù)特征。這兩個(gè)支柱一個(gè)是上游支柱，一個(gè)是下游支柱，彼此相鄰設(shè)置，但在致冷劑流內(nèi)設(shè)置在不同的位置處。這里，下游支柱的前端部的位置稍稍不同于上游支柱的后端部，沿方向B(垂直于方向A，但圖14中沒(méi)有示出)存在預(yù)定的偏離。因此，對(duì)于致冷劑流，下游支柱的前端部不會(huì)成為“陰影區(qū)”。這增加了與各個(gè)支柱43前端部碰撞的致冷劑量。所以，能夠提高管道11整體上的傳熱速率。
順便地說(shuō)，最好將傾斜角θ設(shè)置在±7°的范圍內(nèi)。該范圍由下述的理由確定。
如果傾斜角從0°逐漸增加，則傳熱速率相應(yīng)地增加，所以，第二實(shí)施例就能夠顯示出熱交換性質(zhì)上的顯著效果。但是，當(dāng)傾斜角大于或者小于±7°的范圍時(shí)，在致冷劑流中就很容易出現(xiàn)流動(dòng)分離，降低了傳熱速率。第三實(shí)施例下面參照?qǐng)D15就16描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例設(shè)計(jì)的具有管道11的熱交換器。其中，與第一實(shí)施例等效的零部件用相同的標(biāo)號(hào)表示，并略去其描述。
與前述的第一實(shí)施例相似，設(shè)計(jì)第三實(shí)施例時(shí)，主要是管道11由第一、二壁21、22構(gòu)成，在第一、二壁間形成有由凸起部分25形成的支柱26，支柱26斜向相鄰設(shè)置。在圖15中，第三實(shí)施例的特征是側(cè)壁44與第一、二壁21、22的側(cè)端部一體形成。因此，致冷劑通道23由這些壁21、22、44包圍形成。另外，在側(cè)壁44上設(shè)置有半支柱46，其預(yù)定形狀與前述截面形狀為橢圓形的支柱26半個(gè)的形狀一致。每個(gè)半支柱46由一對(duì)頂部相互接觸的半凸起部分45形成。這里，通過(guò)向第一、二壁21、22的外表面施加外力使其在選定位置凹進(jìn)，而形成了半凸起部分45。
截面形狀與半橢圓形一致的各個(gè)半支柱46結(jié)合截面形狀與橢圓形一致并按之字形設(shè)置的支柱26進(jìn)行設(shè)置。即，在側(cè)壁44的預(yù)定位置設(shè)置一個(gè)支柱46，該位置大致對(duì)應(yīng)于支柱26中沿方向A相鄰設(shè)置的兩個(gè)支柱(用標(biāo)號(hào)26a表示)間的中心位置。另外，半支柱46也設(shè)置成與支柱26b相鄰，支柱26b沿方向B與支柱26a斜向相鄰設(shè)置。
根據(jù)具有管道11的第三實(shí)施例的熱交換器，其中具有支柱26的半個(gè)形狀的半支柱46設(shè)置在側(cè)壁44上，能夠提高管道11的傳熱速率和抗壓強(qiáng)度。具體地說(shuō)，截面形狀為橢圓形的支柱26在管道11內(nèi)沿方向A按之字形設(shè)置，其中，在沿著方向B的每個(gè)剖面內(nèi)都有一或兩個(gè)支柱26。換句話說(shuō)，沿方向B能夠取得兩種剖面，即列有兩個(gè)支柱26a的第一剖面和列有一個(gè)支柱26b的第二剖面。這些剖面在管道11中沿方向A交替設(shè)置。與具有兩個(gè)支柱26a的第一剖面相比，具有支柱26b的第二剖面的結(jié)合強(qiáng)度降低了，因?yàn)橛芍е?6b結(jié)合在一起的第一、二壁21、22間形成的總的結(jié)合面積小。換句話說(shuō)，與具有兩個(gè)支柱26a的第一剖面相比，具有支柱26b的第二剖面的抗壓強(qiáng)度降低了。為了補(bǔ)償抗壓強(qiáng)度的降低，具有支柱26的半個(gè)形狀的半支柱46結(jié)合具有支柱26b的第二剖面設(shè)置，增加了由支柱26b結(jié)合在一起的第一、二壁21、22間形成的總的結(jié)合面積。因此，能夠增加第二剖面的抗壓強(qiáng)度，而基本等效于具有兩個(gè)支柱26a的第一剖面的抗壓強(qiáng)度。
通過(guò)提供半支柱46，沿著側(cè)壁44在致冷劑流中產(chǎn)生了紊流，因?yàn)樵黾恿宋闪餍?yīng)，所以能夠提高管道11的整個(gè)傳熱速率。
圖16示出了第三實(shí)施例的熱交換器的一個(gè)改進(jìn)的例子，其設(shè)計(jì)成一個(gè)用于蒸發(fā)器的層狀熱交換器。這里，圖16的熱交換器具有一個(gè)致冷劑通道單元47，致冷劑通道單元47上設(shè)置有U形的致冷劑通道50，致冷劑通道50的上端具有致冷劑入口48和致冷劑出口49。即，致冷劑引入致冷劑入口48并流進(jìn)U形致冷劑通道50的里面，致冷劑首先向下流到下端，然后向上流向致冷劑出口49。U形致冷劑通道50的形狀不象前述的致冷劑通道23那樣是直的，但是，其基本設(shè)計(jì)還是具有支柱，類似于圖15所示的管道11內(nèi)的致冷劑通道23。也就是說(shuō)，沿著致冷劑通道50的側(cè)壁設(shè)有半支柱。因此，能夠提高致冷劑通道單元47的抗壓強(qiáng)度和傳熱速率。第四實(shí)施例下面參照?qǐng)D17描述根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例設(shè)計(jì)的帶有管道11的熱交換器。其中，與第一實(shí)施例等效的零部件用相同的標(biāo)號(hào)表示，因此略去其描述。
第四實(shí)施例設(shè)計(jì)成一個(gè)冷凝器，通過(guò)向外部空氣輻射熱量來(lái)冷卻致冷劑。該熱交換器使用圖17所示的管道11。該管道11的特征是各凸起部分25沿著方向A尺寸逐漸變大，同時(shí)保持截面形狀相似。沿著方向A較小的凸起部分25設(shè)置于上游側(cè)，而相對(duì)較大的凸起部分設(shè)置于下游側(cè)。因此，凸起部分在上游側(cè)的密度(或占據(jù)面積)相對(duì)較小，而凸起部分在下游側(cè)相互緊密地設(shè)置。所以，支柱26按與凸起部分25一致的方式設(shè)置。結(jié)果，沿方向A從管道11的上游側(cè)到下游側(cè)，沿垂直于方向A截取的致冷劑通道23的截面積變小。
在熱交換器被設(shè)計(jì)成冷凝器的情況下，致冷劑從上游側(cè)流向下游側(cè)而前進(jìn)時(shí)，干燥度減小。換句話說(shuō)，在致冷劑前進(jìn)時(shí)，與氣相相比，液相增加。因此，沿著方向A致冷劑施加到管道11內(nèi)壁面上壓力逐漸減小。為了補(bǔ)償壓力的減小，設(shè)計(jì)第四實(shí)施例的熱交換器所用的管道11時(shí)，隨著壓力的減小，致冷劑通道23的截面積也逐漸減小。于是，能夠提供作用于管道11內(nèi)壁表面上的基本不變的壓力。于是，在長(zhǎng)度方向，在整個(gè)管道的面積內(nèi)，保證較高的穩(wěn)定的傳熱率。另外，在管道11的整個(gè)區(qū)域內(nèi)沿其長(zhǎng)度方向能夠減小壓損，而使壓損保持較小。
如上所述，第四實(shí)施例的管道11的特征是沿著方向A從上游側(cè)到下游側(cè)，支柱26的尺寸逐漸增大，同時(shí)保持相似的一定形狀。因此，沿著方向A從上游側(cè)到下游側(cè)，沿著垂直于方向A的直線截取的致冷劑通道23的截面積逐漸變小。第四實(shí)施例也可以修改成，支柱26的尺寸及形狀都發(fā)生變化，而不再保持形狀的相似?；蛘?，可以修改成，沿著方向A，支柱26尺寸不變，但排列(或密度)變化。第五實(shí)施例下面參照?qǐng)D18描述根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例設(shè)計(jì)的熱交換器10。
第五實(shí)施例的熱交換器設(shè)計(jì)成蒸發(fā)器，從外界氣體中吸收熱，來(lái)使致冷劑汽化。該熱交換器由層狀的致冷劑通道單元53構(gòu)成，通過(guò)將大致為矩形的平板51和52疊加在一起，如圖18所示，構(gòu)成了各個(gè)致冷劑通道單元53。這里，通過(guò)將平板51和52的邊緣部分和中央部分結(jié)合在一起而將它們裝配起來(lái)。因此，在致冷劑通道單元53中形成了形狀象扁平管道的U形致冷劑通道56，其上端具有致冷劑入口54和致冷劑出口55。這樣，致冷劑被導(dǎo)入致冷劑入口54，并流進(jìn)U形致冷劑通道56內(nèi)，向下流向底部，然后向上流向致冷劑出口55。
當(dāng)平板51和52的中央部分結(jié)合在一起時(shí)，形成了分隔部分57，將致冷劑通道56分成兩個(gè)部分(即圖18的右部和左部)。其中，分隔部分57以傾斜方式形成。即，分隔部分57的下端57b大致設(shè)置在中心，從平板51和52的兩端測(cè)量的距離相等，而分隔部分57的上端靠近致冷劑入口54而不是出口55設(shè)置。結(jié)果，沿垂直于致冷劑流動(dòng)方向的直線截取的致冷劑通道56的截面積在上游側(cè)變小，在下游側(cè)變大。即，沿著致冷劑流動(dòng)方向從上游側(cè)到下游側(cè)，致冷劑通道56的截面形狀逐漸增大。
另外，平板51和52的相對(duì)設(shè)置的外壁表面在選定位置處受壓而凹進(jìn)，形成了多個(gè)凸起部分58。因此，通過(guò)將對(duì)應(yīng)的凸起部分58的頂部結(jié)合起來(lái)形成了多個(gè)支柱59。這些凸起部分形成于平板51和52的內(nèi)壁表面上，彼此相關(guān)地設(shè)置。
在致冷劑通道56中，支柱59均勻地設(shè)置，在致冷劑流動(dòng)方向和垂直方向上保持不變的距離。即，在致冷劑流動(dòng)方向上，相鄰支柱59間的距離不變。另外，在垂直于致冷劑流動(dòng)方向的方向上，相鄰支柱間的距離也不變。由于支柱59的這種均勻排列以及分隔部分57的傾斜設(shè)置，沿著從上游側(cè)到下游側(cè)的方向，沿垂直于致冷劑流動(dòng)方向的直線截取的致冷劑通道56的截面積就會(huì)變大。
在熱交換器設(shè)計(jì)成蒸發(fā)器的情況下，在致冷劑從上游側(cè)流向下游側(cè)而前進(jìn)時(shí)，干燥度增加，換句話說(shuō)，隨著致冷劑的前進(jìn)，與液相相比，汽相增加。因此，在致冷劑通道單元53中，作用于致冷劑通道56內(nèi)壁表面上的壓力逐漸增加。為了處理壓力的增加，使用致冷劑通道單元53的第五實(shí)施例的熱交換器設(shè)計(jì)成，隨著壓力的增加，致冷劑通道56的截面積逐漸變大。這樣，在致冷劑通道56的整個(gè)區(qū)域內(nèi)沿著其致冷劑流動(dòng)方向，能夠保持具有較高值的傳熱速率不變。另外，在致冷劑通道56的整個(gè)區(qū)域內(nèi)沿著其致冷劑流動(dòng)方向，能夠減小壓損，使其保持低值。
在前述的致冷劑通道單元53中，支柱59均勻地設(shè)置在致冷劑通道56中，而使相鄰的支柱間的距離不變，因此，沿著致冷劑流動(dòng)方向從上游側(cè)到下游側(cè)致冷劑通道56的截面積逐漸增加。第五實(shí)施例能夠修改成，支柱59均勻排列，但沿著致冷劑流動(dòng)方向向著下游側(cè)其尺寸逐漸增大?；蛘?，能夠修改成，支柱59的尺寸不變，但沿著致冷劑流動(dòng)方向向著下游側(cè)其數(shù)量逐漸增多。換句話說(shuō)，沿著致冷劑流動(dòng)方向向著下游側(cè)支柱59的密度逐漸增大。
如上所述，本發(fā)明具有多個(gè)技術(shù)特征和效果，總結(jié)如下(1)本發(fā)明的熱交換器主要地利用了管道，每個(gè)管道設(shè)計(jì)成在致冷劑通道內(nèi)設(shè)置有多個(gè)支柱，這些支柱是通過(guò)將第一、二壁的凸起部分的頂部結(jié)合在一起制成的，第一、二壁相對(duì)設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的一種情形，相鄰支柱沿致冷劑流動(dòng)方向設(shè)置在不同的位置，下游支柱的前端部與上游支柱的后端部相比設(shè)置于上游側(cè)。這里，下游支柱的前端部補(bǔ)償了上游支柱在后端部的表面局部傳熱速率的減小。因此，能夠平均地提高管道的整個(gè)傳熱速率。
(2)因?yàn)橄噜徶еO(shè)置成下游支柱的前端部與上游支柱的后端部相比設(shè)置于上游側(cè)，所以沿著垂直于管道長(zhǎng)度方向的直線截取的任何一個(gè)截面上，直線支柱相互部分重疊，換句話說(shuō)，第一、二壁的凸起部分在管道的任何一個(gè)截面上都結(jié)合在一起。因此，提高了第一、二壁結(jié)合的結(jié)合強(qiáng)度，并提高了管道整體上的抗壓強(qiáng)度。
(3)根據(jù)本發(fā)明第二種情形，在由第一、二壁構(gòu)成的管道側(cè)壁上設(shè)有半支柱，這些半支柱是將半凸起部分的頂部結(jié)合在一起而制成的。這樣，增加了第一、二壁的結(jié)合面積，因此能夠增加第一、二壁間整個(gè)的結(jié)合強(qiáng)度。通過(guò)在管道側(cè)壁上設(shè)置半支柱，沿著側(cè)壁在致冷劑流中產(chǎn)生了紊流。這增加了紊流效應(yīng)，因此能夠提高管道的整個(gè)傳熱速率。
(4)根據(jù)本發(fā)明的第三種情形，各個(gè)支柱具有橢圓形的截面，并具有一個(gè)長(zhǎng)軸和一個(gè)短軸。這些支柱按傾斜方式設(shè)置，使其長(zhǎng)軸相對(duì)于管道的長(zhǎng)度方向傾斜一定的傾斜角。這就沿管道的寬度方向在下游支柱的前頂部和上游支柱的后頂部之間形成了偏離。換句話說(shuō)，下游支柱的前頂部不會(huì)作為致冷劑流的陰影區(qū)。也就是說(shuō)，能夠增加致冷劑與支柱前頂部的撞擊量，因此能夠提高管道整個(gè)的傳熱速率。
(5)為了將熱交換器用作冷凝器，管道內(nèi)設(shè)置的支柱沿著致冷劑流動(dòng)方向數(shù)量或密度逐漸增加，這樣，隨著壓力的減小，沿垂直于管道長(zhǎng)度方向的直線截取的致冷劑通道的截面積逐漸減小。壓力作用于管道內(nèi)壁表面上，沿著致冷劑流動(dòng)方向從上游側(cè)到下游側(cè)逐漸減小。因此，能夠穩(wěn)定壓力，使其基本保持不變。這樣，就能夠在管道在整個(gè)區(qū)域上沿著其長(zhǎng)度方向，保證具有較高值的傳熱速率不變。另外，能夠在管道在整個(gè)區(qū)域上沿著其長(zhǎng)度方向，減少壓損，使其保持低值。
(6)為了將熱交換器用作蒸發(fā)器，管道內(nèi)設(shè)置的支柱沿著致冷劑流動(dòng)方向數(shù)量或密度逐漸減小，使致冷劑通道的截面積隨著壓力的增加而逐漸變大。壓力作用于管道內(nèi)壁表面，沿著致冷劑流動(dòng)方向從上游側(cè)到下游側(cè)逐漸增加。因此，能夠穩(wěn)定壓力，使其基本保持不變。這樣，就能夠在管道在整個(gè)區(qū)域上沿著其長(zhǎng)度方向，保證具有較高值的傳熱速率不變。另外，能夠在管道在整個(gè)區(qū)域上沿著其長(zhǎng)度方向，減少壓損，使其保持低值。
由于在不脫離本發(fā)明基本特征精神的情況下，可以按照不同的方式實(shí)施本發(fā)明，所以，本發(fā)明的實(shí)施例是解釋性的，而不是限制性的。既然本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書而不是前面的說(shuō)明書來(lái)限定，所以，落入權(quán)利要求的界限內(nèi)的所有變形以及界限內(nèi)的等效物都應(yīng)該包括在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器，包括扁平管道(11)，其由相對(duì)設(shè)置的第一壁和第二壁構(gòu)成，第一壁(21)和第二壁(22)相互平行，其間有預(yù)定的間隔，二者裝配在一起形成致冷劑通道(23)；形成在扁平管道內(nèi)的多個(gè)支柱(26)，其中，多個(gè)支柱(26)中的每一個(gè)都是通過(guò)將凸起部分(25)的頂部(25a)結(jié)合在一起而形成的，這些凸起部分通過(guò)向第一壁和第二壁的外表面施加外部壓力而凹進(jìn)，并從第一壁和第二壁的內(nèi)表面突出來(lái)，這些凸起部分在扁平管道內(nèi)彼此關(guān)聯(lián)地相對(duì)設(shè)置，每一個(gè)支柱具有對(duì)應(yīng)于橢圓形或長(zhǎng)圓形的預(yù)定截面形狀，其中，橢圓形或長(zhǎng)圓形由短軸(d1)和長(zhǎng)軸(d2)定義，其中，這些支柱設(shè)置成在扁平管道的長(zhǎng)度方向(A)沿著其長(zhǎng)軸對(duì)齊，使相對(duì)于管道長(zhǎng)度方向斜向相鄰設(shè)置的斜向相鄰支柱，設(shè)置在不同的位置上，并且從垂直于管道長(zhǎng)度方向的寬度方向(B)看，沿著長(zhǎng)軸相互部分重疊。
2.如權(quán)利要求1的熱交換器，其特征在于，扁平管道由側(cè)壁(44)構(gòu)成，這些側(cè)壁設(shè)置在第一壁和第二壁的側(cè)端，在其上面與所述多個(gè)支柱相關(guān)聯(lián)地形成有多個(gè)形狀為支柱的半個(gè)形狀的半支柱(46)，每個(gè)半支柱與預(yù)定的支柱(26a)斜向相鄰設(shè)置，并與其前端部或后端部部分重疊。
3.一種熱交換器，包括扁平管道(11)，其由相對(duì)設(shè)置的第一壁和第二壁構(gòu)成，第一壁(21)和第二壁(22)相互平行，其間有預(yù)定的間隔，二者裝配在一起形成致冷劑通道(23)；多個(gè)支柱(26)，每一個(gè)支柱具有對(duì)應(yīng)于橢圓形或長(zhǎng)圓形的預(yù)定截面形狀，其中，橢圓形或長(zhǎng)圓形由短軸d1和長(zhǎng)軸d2定義，其中，這些支柱設(shè)置在第一壁和第二壁之間，在扁平管道的長(zhǎng)度方向(A)沿著其長(zhǎng)軸對(duì)齊，使相對(duì)于管道長(zhǎng)度方向斜向相鄰設(shè)置的斜向相鄰支柱，設(shè)置在不同的位置上，并且從垂直于管道長(zhǎng)度方向的寬度方向(B)看，沿著長(zhǎng)軸相互部分重疊，其中，各個(gè)支柱的預(yù)定的截面形狀由關(guān)系式2.0≤d2/d1≤3.0定義，其中，利用沿管道寬度方向在斜向相鄰的支柱間測(cè)量的第一中心距離p1和沿管道長(zhǎng)度方向在斜向相鄰的支柱間測(cè)量的第二中心距離p2，所述多個(gè)支柱的設(shè)置滿足下述關(guān)系式1.5≤p1/d1≤3.0 0.5≤p2/d2≤1.5。
4.一種熱交換器，包括扁平管道(11)，其由相對(duì)設(shè)置的第一壁和第二壁構(gòu)成，第一壁(21)和第二壁(22)相互平行，其間有預(yù)定的間隔，二者裝配在一起形成致冷劑通道(23)；設(shè)置在第一壁和第二壁之間的多個(gè)支柱(26)，每一個(gè)支柱具有對(duì)應(yīng)于橢圓形或長(zhǎng)圓形的預(yù)定截面形狀，其中，橢圓形或長(zhǎng)圓形由短軸和長(zhǎng)軸定義，這些支柱沿長(zhǎng)軸對(duì)齊，這些支柱的長(zhǎng)軸相對(duì)于扁平管道的長(zhǎng)度方向(A)傾斜，使長(zhǎng)軸相對(duì)于扁平管道的長(zhǎng)度方向傾斜預(yù)定的傾斜角(θ)。
5.如權(quán)利要求4的熱交換器，其特征在于，預(yù)定傾斜角設(shè)置在±7°的范圍內(nèi)。
6.一種熱交換器，包括扁平管道(11)，其由相對(duì)設(shè)置的第一壁和第二壁構(gòu)成，第一壁(21)和第二壁(22)相互平行，其間有預(yù)定的間隔，二者裝配在一起形成致冷劑通道(23)；多個(gè)支柱(26)，每一個(gè)支柱具有對(duì)應(yīng)于橢圓形或長(zhǎng)圓形的預(yù)定截面形狀，其中，橢圓形或長(zhǎng)圓形由短軸d1和長(zhǎng)軸d2定義，其中，多個(gè)支柱(26)中的每一個(gè)都是通過(guò)將凸起部分的頂部結(jié)合在一起而形成的，這些凸起部分通過(guò)分別向第一壁和第二壁的外表面施加外部壓力而凹進(jìn)，并從第一壁和第二壁的內(nèi)表面突出來(lái)，這些凸起部分在扁平管道內(nèi)彼此關(guān)聯(lián)地相對(duì)設(shè)置，在扁平管道的長(zhǎng)度方向(A)沿著其長(zhǎng)軸對(duì)齊，使相對(duì)于管道長(zhǎng)度方向斜向相鄰設(shè)置的斜向相鄰支柱，設(shè)置在不同的位置上，并且從垂直于管道長(zhǎng)度方向的寬度方向(B)看，沿著長(zhǎng)軸相互部分重疊，其中，各個(gè)支柱的預(yù)定的截面形狀由關(guān)系式2.0≤d2/d1≤3.0定義，其中，利用沿管道寬度方向在斜向相鄰的支柱間測(cè)量的第一中心距離p1和沿管道長(zhǎng)度方向在斜向相鄰的支柱間測(cè)量的第二中心距離p2，所述多個(gè)支柱的設(shè)置滿足下述關(guān)系式1.5≤p1/d1≤3.0 0.5≤p2/d2≤1.5。
7.一種熱交換器，包括扁平管道(11)，其由相對(duì)設(shè)置的第一壁和第二壁構(gòu)成，第一壁(21)和第二壁(22)相互平行，其間有預(yù)定的間隔，二者裝配在一起形成致冷劑通道(23)；多個(gè)支柱(43)，每一個(gè)支柱具有對(duì)應(yīng)于橢圓形或長(zhǎng)圓形的預(yù)定截面形狀，其中，橢圓形或長(zhǎng)圓形由短軸和長(zhǎng)軸定義，其中，多個(gè)支柱(26)中的每一個(gè)都是通過(guò)將凸起部分的頂部結(jié)合在一起而形成的，這些凸起部分通過(guò)分別向第一壁和第二壁的外表面施加外部壓力而凹進(jìn)，并從第一壁和第二壁的內(nèi)表面突出來(lái)，這些凸起部分在扁平管道內(nèi)彼此關(guān)聯(lián)地相對(duì)設(shè)置，其中，這些支柱沿長(zhǎng)軸對(duì)齊，這些支柱的長(zhǎng)軸相對(duì)于扁平管道的長(zhǎng)度方向(A)傾斜，使長(zhǎng)軸相對(duì)于扁平管道的長(zhǎng)度方向傾斜預(yù)定的傾斜角(θ)。其中，這些支柱相鄰設(shè)置，使相對(duì)于管道長(zhǎng)度方向斜向相鄰設(shè)置的斜向相鄰支柱，設(shè)置在不同的位置上，并且從垂直于管道長(zhǎng)度方向的寬度方向看，沿著長(zhǎng)軸相互部分重疊。
8.如權(quán)利要求7的熱交換器，其特征在于，預(yù)定傾斜角設(shè)置在±7°的范圍內(nèi)。
9.一種熱交換器，包括扁平管道(11)，其由相對(duì)設(shè)置的第一壁和第二壁構(gòu)成，第一壁(21)和第二壁(22)相互平行，其間有預(yù)定的間隔，二者裝配在一起形成致冷劑通道(23)；多個(gè)支柱(26)，每一個(gè)支柱具有對(duì)應(yīng)于橢圓形或長(zhǎng)圓形的預(yù)定截面形狀，其中，橢圓形或長(zhǎng)圓形由短軸和長(zhǎng)軸定義，其中，這些支柱設(shè)置在第一壁和第二壁之間，在扁平管道的長(zhǎng)度方向(A)沿著其長(zhǎng)軸對(duì)齊，這些支柱沿著對(duì)應(yīng)于扁平管道長(zhǎng)度方向的致冷劑流動(dòng)方向，按照逐漸密集的方式設(shè)置。
10.如權(quán)利要求9的熱交換器，其特征在于，所述多個(gè)支柱按照沿著致冷劑流動(dòng)方向數(shù)量、尺寸或密度逐漸增加的方式設(shè)置。
11.一種熱交換器，包括扁平管道(11)，其由相對(duì)設(shè)置的第一壁和第二壁構(gòu)成，第一壁(21)和第二壁(22)相互平行，其間有預(yù)定的間隔，二者裝配在一起形成致冷劑通道(23)；多個(gè)支柱(26)，每一個(gè)支柱具有對(duì)應(yīng)于橢圓形或長(zhǎng)圓形的預(yù)定截面形狀，其中，橢圓形或長(zhǎng)圓形由短軸和長(zhǎng)軸定義，其中，這些支柱設(shè)置在第一壁和第二壁之間，在扁平管道的長(zhǎng)度方向(A)沿著其長(zhǎng)軸對(duì)齊，這些支柱沿著對(duì)應(yīng)于扁平管道長(zhǎng)度方向的致冷劑流動(dòng)方向，按照逐漸稀疏的方式設(shè)置。
12.如權(quán)利要求11的熱交換器，其特征在于，所述多個(gè)支柱按照沿著致冷劑流動(dòng)方向數(shù)量、尺寸或密度逐漸減小的方式設(shè)置。
13.一種熱交換器，包括多個(gè)管道(11)，每個(gè)管道都為扁平形，里面有多個(gè)支柱(26)，每個(gè)支柱具有對(duì)應(yīng)于橢圓形或長(zhǎng)圓形的預(yù)定截面形狀，其中，橢圓形或長(zhǎng)圓形由短軸(d1)和長(zhǎng)軸(d2)定義，其中，多個(gè)支柱中的每一個(gè)都設(shè)置成在扁平管道的長(zhǎng)度方向(A)沿著其長(zhǎng)軸對(duì)齊，使相對(duì)于管道長(zhǎng)度方向斜向相鄰設(shè)置的斜向相鄰支柱，設(shè)置在不同的位置上，并且從垂直于管道長(zhǎng)度方向的寬度方向(B)看，沿著長(zhǎng)軸相互部分重疊；多個(gè)波紋翅片(14)，每個(gè)翅片設(shè)置在管道之間，使翅片的波峰波峰與管道的外表面接觸；兩個(gè)集流管，彼此間隔開預(yù)定距離地分開設(shè)置，二者間設(shè)置有多個(gè)管道和多個(gè)波紋翅片，使管道內(nèi)形成的致冷劑通道(23)與兩個(gè)集流管分別連通。
14.如權(quán)利要求13的熱交換器，其特征在于，各管道是通過(guò)彎曲一個(gè)平板(20)形成第一壁(21)和第二壁(22)構(gòu)成的，第一壁和第二壁相對(duì)設(shè)置，其間有預(yù)定的間隔，形成致冷劑通道，其中，通過(guò)分別向第一壁和第二壁施加外部壓力，形成了從第一壁和第二壁的內(nèi)表面突出的凸起部分，這些凸起部分設(shè)置在預(yù)定的位置，它們的頂部相互接觸，形成支柱。
15.如權(quán)利要求14的熱交換器，其特征在于，通過(guò)將第一壁和第二壁在預(yù)定位置處用焊接的方法結(jié)合在一起而形成了管道，這些凸起的端部通過(guò)焊接的方法結(jié)合在一起而形成了支柱。
16.一種制造熱交換器的方法，包括下述步驟彎曲表面覆蓋有釬焊材料的平板(20)來(lái)形成多個(gè)具有扁平形狀的管道(11)，其中，多個(gè)凸起部分(25)從管道的內(nèi)表面突出而成，這些凸起部分的頂部(25a)成對(duì)對(duì)應(yīng)，并相互接觸而在管道內(nèi)形成多個(gè)支柱(26)；提供多個(gè)波紋翅片(14)，并將這些翅片分別設(shè)在多個(gè)管道之間；用兩個(gè)集流管(12，13)將多個(gè)管道和多個(gè)翅片裝配在一起，使多個(gè)管道和多個(gè)波紋翅片沿著高度方向交替設(shè)置，并水平地固定在兩個(gè)集流管之間，其中，每個(gè)管道都有與兩個(gè)集流管分別連通的致冷劑通道(23)；將裝配在一起的多個(gè)管道、多個(gè)波紋翅片和兩個(gè)集流管放進(jìn)加熱爐中，加熱預(yù)定時(shí)間。
17.如權(quán)利要求16的熱交換器的制造方法，還包括提供施壓，在平板的預(yù)定位置處形成多個(gè)從平板內(nèi)表面突出來(lái)的凸起部分(25)；彎曲平板(20)形成第一壁(21)和第二壁(22)，第一壁和第二壁相對(duì)設(shè)置，其間有預(yù)定的間隔，從而形成管道(11)，其中，調(diào)節(jié)第一壁和第二壁的位置，使多個(gè)凸起部分沿著高度方向彼此成對(duì)對(duì)應(yīng)，其頂部相互接觸，而在管道內(nèi)部形成多個(gè)支柱(26)。
18.如權(quán)利要求16的熱交換器的制造方法，其中，多個(gè)支柱都具有對(duì)應(yīng)于橢圓形或長(zhǎng)圓形的預(yù)定截面形狀，橢圓形或長(zhǎng)圓形由短軸d1和長(zhǎng)軸d2定義，這些支柱設(shè)置成在扁平管道的長(zhǎng)度方向(A)沿著其長(zhǎng)軸對(duì)齊，使相對(duì)于管道長(zhǎng)度方向斜向相鄰設(shè)置的斜向相鄰支柱，設(shè)置在不同的位置上，并且從垂直于管道長(zhǎng)度方向的寬度方向(B)看，沿著長(zhǎng)軸相互部分重疊，其中，各個(gè)支柱的預(yù)定的截面形狀由關(guān)系式2.0≤d2/d1≤3.0定義，其中，利用沿管道寬度方向在斜向相鄰的支柱間測(cè)量的第一中心距離p1和沿管道長(zhǎng)度方向在斜向相鄰的支柱間測(cè)量的第二中心距離p2，所述多個(gè)支柱的設(shè)置滿足下述關(guān)系式1.5≤p1/d1≤3.0 0.5≤p2/d2≤1.5。
全文摘要
一種熱交換器,其管道通過(guò)彎曲一個(gè)平板形成第一壁和第二壁構(gòu)成。多個(gè)凸起部分通過(guò)向平板施壓形成,其頂部相互接觸,形成具有預(yù)定截面形狀的支柱。該截面形狀與由短軸和長(zhǎng)軸定義的橢圓或長(zhǎng)圓一致。這些支柱設(shè)置成在管道的長(zhǎng)度方向沿著其長(zhǎng)軸對(duì)齊,使斜向相鄰支柱從管道寬度方向看,設(shè)置在不同的位置上,并且沿著長(zhǎng)度方向相互部分重疊。這些管道、波紋狀翅片和集流管裝配在一起,然后放在熱爐中加熱預(yù)定時(shí)間。
文檔編號(hào)F28D1/03GK1275708SQ0011761
公開日2000年12月6日 申請(qǐng)日期2000年5月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月31日
發(fā)明者渡邊吉典, 吉越明, 鈴木敦, 安井清登, 五百川博, 古藤広之, 渡部真, 井上正志, 仲戶宏治 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社