并流式熱交換器和安裝有該熱交換器的空氣調(diào)節(jié)的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種側(cè)流型并流式熱交換器的結(jié)構(gòu)，其提高了散熱片的熱交換效率，并且當將熱交換器用作蒸發(fā)器時可以減少由結(jié)霜導(dǎo)致的不良影響。所述并流式熱交換器(1)包括：兩根垂直總管(2，3)；將所述總管連接在一起的多根水平扁平管(4)；以及安裝在所述扁平管的扁平面上的多個散熱片(6)。所述散熱片的迎風端(6U)是朝向迎風側(cè)伸出所述扁平管的迎風端(4U)之外的伸出部(6a)。所述散熱片的表面在與所述扁平管的迎風端對齊的部分處及其附近是空白部，以及在除了所述空白部之外的部分上形成在與通過所述散熱片的表面的氣流交叉的方向上的多條狹縫(10)。所述各狹縫具有面向所述氣流的前緣部(10a)。
【專利說明】并流式熱交換器和安裝有該熱交換器的空氣調(diào)節(jié)機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種側(cè)流型并流式熱交換器和安裝有該熱交換器的空氣調(diào)節(jié)機。
【背景技術(shù)】
[0002]具有以下構(gòu)造的并流式熱交換器廣泛應(yīng)用于汽車空氣調(diào)節(jié)機或建筑物空氣調(diào)節(jié)機的室外單元中:其中在多根總管之間設(shè)置多根扁平管，在扁平管內(nèi)部的多條制冷劑通路與總管的內(nèi)部連通，并且在扁平管之間設(shè)置有諸如波紋狀散熱片等散熱片。
[0003]專利文獻I描述了一種側(cè)流型并流式熱交換器，其包括兩根垂直總管和將兩根總管連接在一起的多根水平扁平管。這種熱交換器在扁平管之間設(shè)置有波紋狀散熱片。波紋狀散熱片的端部伸出扁平管的端部之外，并且在波紋狀散熱片的表面上設(shè)置有提高與環(huán)境空氣的熱傳導(dǎo)效率的鋸齒狀突起(散熱百葉窗)。該鋸齒狀突起在波紋狀散熱片的迎風側(cè)部分和背風側(cè)部分上形成。該迎風側(cè)部分和背風側(cè)部分位于波紋狀散熱片的中央扁平部分的側(cè)面。該中央扁平部分是形成波紋狀散熱片的不可避免的副產(chǎn)品。在迎風側(cè)部分上的鋸齒狀突起和在背風側(cè)部分上的鋸齒狀突起在朝著氣流傾斜的方向上彼此相對。
[0004]專利文獻2也描述了一種側(cè)流型并流式熱交換器。這種熱交換器的散熱片設(shè)置有增大熱傳導(dǎo)面積的切口。
[0005]專利文獻3中描述的并流式熱交換器不是側(cè)流型的，而是順流型的，并且扁平管是垂直設(shè)置的。波紋狀散熱片在從距離波紋狀散熱片的上游端沿氣流方向一定長度的部分上設(shè)置有一對散熱百葉窗。這對散熱百葉窗由迎風側(cè)散熱百葉窗和背風側(cè)散熱百葉窗構(gòu)成，并且各個散熱百葉窗的傾斜方向彼此相對。波紋狀散熱片的迎風端在迎風側(cè)伸出扁平管的迎風端之外。
[0006]文獻列表
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻I JP-A-2008-101847
[0009]專利文獻2 JP-A-2010-25481
[0010]專利文獻3:JP-A-1"4-147785

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]技術(shù)問題
[0012]象專利文獻I的情況那樣，當散熱片設(shè)置有伸出扁平管的迎風端之外的伸出部并且鄰近扁平管的迎風端在散熱片表面上也設(shè)置有狹縫時，霜可能聚集在狹縫中，并且霜可能使散熱片變形而在其中產(chǎn)生裂縫。如果裂縫到達狹縫，那么伸出部就會斷裂。
[0013]本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高散熱片的熱交換效率并且當將熱交換器用作蒸發(fā)器時減少由結(jié)霜導(dǎo)致的不良影響的側(cè)流型并流式熱交換器的結(jié)構(gòu)。
[0014]解決技術(shù)問題的技術(shù)方案
[0015]根據(jù)本發(fā)明的并流式熱交換器包括:兩根垂直總管，將所述總管連接在一起的多根水平扁平管，以及安裝在所述扁平管的扁平面上的多個散熱片，其中所述散熱片的迎風端朝向迎風側(cè)伸出所述扁平管的迎風端之外，所述散熱片的表面在與所述扁平管的迎風端對齊的部分處及其附近設(shè)置有空白部，所述散熱片的除了所述空白部之外的部分設(shè)置有在與通過所述散熱片的表面的氣流交叉的方向上的多條狹縫，以及所述各狹縫包括面向所述氣流的前緣部。
[0016]在具有上述結(jié)構(gòu)的并流式熱交換器中，優(yōu)選的是，在所述多個散熱片中，至少位于所述熱交換器的下部的散熱片在所述空白部的背風的部分上設(shè)置有所述狹縫。
[0017]在具有上述結(jié)構(gòu)的并流式熱交換器中，優(yōu)選的是，所述散熱片是波紋狀散熱片，并且在制成所述散熱片的帶狀片材的中心線兩側(cè)設(shè)置有所述狹縫。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)機，包括室內(nèi)單元和室外單元，其中具有上述結(jié)構(gòu)的并流式熱交換器安裝在所述室內(nèi)單元和所述室外單元的任一個中。
[0019]發(fā)明的有益效果
[0020]根據(jù)本發(fā)明，由于散熱片的迎風端是朝向迎風側(cè)伸出扁平管的迎風端之外的伸出部，并且散熱片的表面在與扁平管的迎風端對齊的部分處及其附近設(shè)置有空白部，以及散熱片的除了空白部之外的部分設(shè)置有多條狹縫，所以基本上不會發(fā)生在空白部上的霜的聚集。沒有狹縫，空白部強度很高。這種構(gòu)造降低了散熱片被積聚到空白部上的霜變形而產(chǎn)生到達狹縫以使伸出部斷裂的裂縫的風險。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是側(cè)流型并流式熱交換器的示意圖。
[0022]圖2是示出扁平管和散熱片的組合的部分斷面圖。
[0023]圖3是沿著圖2的線II1-1II的部分斷面圖。
[0024]圖4是沿著圖1的線IV-1V的斷面圖。
[0025]圖5是用于說明形成波紋狀散熱片的方法的視圖。
[0026]圖6是示出散熱片的另一個例子的與圖4類似的斷面圖。
[0027]圖7是安裝有根據(jù)本發(fā)明的并流式熱交換器的空氣調(diào)節(jié)機的示意圖，并示出了供暖操作的狀態(tài)。
[0028]圖8是安裝有根據(jù)本發(fā)明的并流式熱交換器的空氣調(diào)節(jié)機的示意圖，并示出了制冷操作的狀態(tài)。
【具體實施方式】
[0029]側(cè)流型并流式熱交換器的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。在圖1中，紙面的上側(cè)相當于熱交換器的上側(cè)，紙面的下側(cè)相當于熱交換器的下側(cè)。并流式熱交換器I包括兩根垂直總管2和3和設(shè)置在總管之間的多根水平扁平管4?？偣?和3在水平方向上間隔開而彼此平行地配置。扁平管4以在垂直方向上預(yù)定的間距配置。在實際將熱交換器添加到設(shè)備上的階段中，熱交換器I根據(jù)設(shè)計要求以各種角度安裝。因此，本說明書中的“垂直方向”和“水平方向”不應(yīng)當被嚴格解釋。它們應(yīng)當被解釋為僅僅是方向的表示。
[0030]扁平管4是通過金屬的擠出形成的細長部件，并且如圖2所示，其中設(shè)置有制冷劑流通的制冷劑通路5。因為扁平管4以擠出方向(即，扁平管4的縱向方向)是水平方向的方式配置，所以制冷劑通路5的制冷劑流動方向也變?yōu)樗椒较?。斷面形狀和斷面面積彼此相同的多條制冷劑通路5在圖2的水平方向上配置，因此扁平管4的垂直斷面具有口琴狀。各制冷劑通路5與總管2和3的內(nèi)部連通。
[0031]在扁平管4的扁平面上設(shè)置有散熱片6。在這個實施方案中波紋狀散熱片用作散熱片6，平板散熱片也可以用作散熱片6。在垂直配置的散熱片6中，最上和最下散熱片的外側(cè)設(shè)置有側(cè)板7。
[0032]總管2和3、扁平管4、散熱片6以及側(cè)板7都由諸如鋁等具有良好熱傳導(dǎo)的金屬形成。通過銅焊或焊接，扁平管4固定到總管2和3上，散熱片6固定到扁平管4上，側(cè)板7固定到散熱片6上。
[0033]總管2的內(nèi)部通過兩個隔板Pl和P2隔成三個隔間S1、S2和S3。隔板Pl和P2將多根扁平管4隔成多個扁平管組。隔間SI與由總共24根中的四根扁平管4構(gòu)成的扁平管組連通，隔間S2與由十五根扁平管4構(gòu)成的另一個扁平管組連通，隔間S3與由五根扁平管4構(gòu)成的另一個扁平管組連通。
[0034]總管3的內(nèi)部通過一個隔板P3隔成兩個隔間S4和S5。隔板P3將多根扁平管4隔成多個扁平管組。隔間S4與由總共24根中的十二根扁平管4構(gòu)成的扁平管組連通，隔間S5與由十二根扁平管4構(gòu)成的另一個扁平管組連通。
[0035]上述扁平管4的總數(shù)、在各總管中的隔板的數(shù)量、由隔板隔成的隔間數(shù)量和由隔板隔成的各扁平管組中扁平管4的數(shù)量都僅是例子，并且不限制本發(fā)明的范圍。
[0036]制冷劑入口 /出口管8連接到隔間SI上。制冷劑入口 /出口管9連接到隔間S3上。
[0037]熱交換器I的功能如下所述。當熱交換器I用作冷凝器時，制冷劑經(jīng)由制冷劑入口 /出口管8供給到隔間SI。流入隔間SI中的制冷劑經(jīng)由使隔間SI和隔間S4連接在一起的四根扁平管4前往隔間S4。由四根扁平管4組成的這組扁平管構(gòu)成制冷劑通路A。制冷劑通路A由塊形箭頭表示。其他制冷劑通路也都由塊形箭頭表示。
[0038]流入隔間S4中的制冷劑從那折回，并經(jīng)由使隔間S4和隔間S2連接在一起的八根扁平管4前往隔間S2。由八根扁平管4組成的這組扁平管構(gòu)成制冷劑通路B。
[0039]流入隔間S2中的制冷劑從那折回，并經(jīng)由使隔間S2和隔間S5連接在一起的七根扁平管4前往隔間S5。由七根扁平管4組成的這組扁平管構(gòu)成制冷劑通路C。
[0040]流入隔間S5中的制冷劑從那折回，并經(jīng)由使隔間S5和隔間S3連接在一起的五根扁平管4前往隔間S3。由五根扁平管4組成的這組扁平管構(gòu)成制冷劑通路D。流入隔間S3中的制冷劑從制冷劑入口/出口管9流出。
[0041]當熱交換器I用作蒸發(fā)器時，制冷劑經(jīng)由制冷劑入口 /出口管9供給到隔間S3。隨后的制冷劑流經(jīng)由與當熱交換器I用作冷凝器時的方向相反的方向上的制冷劑通路前進。換句話說，制冷劑通過制冷劑通路D —制冷劑通路C —制冷劑通路B —制冷劑通路A的路線流入隔間SI中，并從制冷劑入口 /出口管8流出。
[0042]熱交換器I具有在散熱片6的結(jié)構(gòu)中的特征?；趫D2?5說明該特征。
[0043]在圖2中，圖的右側(cè)是通過熱交換器I的氣流的迎風側(cè)，而左側(cè)是背風側(cè)。散熱片6的迎風端6U朝向迎風側(cè)伸出扁平管4的迎風端4U之外。從扁平管4的迎風端4U到散熱片6的迎風端6U的區(qū)域限定散熱片6的伸出部6a。同時,散熱片6的背風端6D朝向背風側(cè)也稍微伸出扁平管4的背風端4D之外。
[0044]對于散熱片6的表面，在扁平管4的迎風端4U旁的附近部分和伸出部6a留作空白部(沒有形成后述的狹縫的部分)，并且在除了空白部之外的部分上形成多條狹縫10。狹縫10在與通過散熱片6的表面的氣流交叉的方向上延伸。在圖2中，狹縫10在垂直方向上延伸。換句話說，與氣流方向成直角交叉的多條狹縫10以預(yù)定的間隔形成。同時，狹縫10和氣流之間的交叉角可以是直角之外的角。
[0045]如圖3所示，狹縫10形成有鋸齒狀突起。所有鋸齒狀突起都在相同的方向上傾斜。換句話說，各狹縫10具有面向氣流的前緣部10a。
[0046]當氣流通過包括以上結(jié)構(gòu)的散熱片6時，氣流在狹縫10的前緣部IOa處具有高的流速。在流速高的部分，空氣的邊界層變薄，并且熱導(dǎo)率升高。由于各狹縫10都包括前緣部10a，所以熱交換器I的熱傳導(dǎo)效率提高了。
[0047]由于散熱片6的表面在與扁平管4的迎風端4U對齊的部分處及其附近的特定區(qū)域和伸出部6a留作空白部，并且空白部之外的部分設(shè)置有狹縫10，所以在空白部上幾乎不會發(fā)生霜積聚。沒有狹縫，空白部強度很高。這種構(gòu)造降低了散熱片6被積聚到空白部上的霜變形而產(chǎn)生到達狹縫以使伸出部6a斷裂的裂縫的風險。
[0048]霜積聚不可能發(fā)生在散熱片6的伸出部6a上，因為該部分沒有狹縫10。然而，對該部分進行某種程度的空氣除濕。某種程度除濕的空氣與狹縫10進行熱交換。因此，延遲了在狹縫10中的霜積聚，并且可以降低除霜操作的頻率。
[0049]在圖2和圖3的例子中，狹縫10不僅避開伸出部6a而且避開與扁平管4的迎風端4U對齊的部分設(shè)置。換句話說，從遠離扁平管4的迎風端4U的背風方向預(yù)定距離的位置開始設(shè)置狹縫10。這帶來下述的效果。
[0050]如果在狹縫10中發(fā)生霜積聚，那么狹縫10就要承受源自霜凍的壓力。這種壓力很可能在散熱片6中產(chǎn)生裂縫。在狹縫10配置在扁平管4的迎風端4U旁的情況下，裂縫容易到達散熱片6的彎曲部分，并且散熱片6很可能被損壞。如圖2和圖3所示，如果避開與扁平管4的迎風端4U對齊的部分設(shè)置狹縫10，那么就可以防止這種事故的發(fā)生。
[0051]可以將在散熱片6的與扁平管4的迎風端4U對齊的部分處及其附近的表面上設(shè)置空白部并在空白部之外的部分設(shè)置狹縫10的設(shè)計僅應(yīng)用到熱交換器I的下部，也就是說，許多冷凝物聚集的散熱片6。這種例子如圖4所示。
[0052]在圖4中，熱交換器的直下方的六片散熱片6避開存在于與扁平管4的迎風端4U對齊的部分處及其附近的空白部設(shè)置有狹縫10。至于其余的散熱片6，保持“伸出部6a之外的其他部分設(shè)置有多條狹縫10”的限制。然而，與扁平管4的迎風端4U對齊的部分處及其附近的部分也設(shè)置有狹縫10。至于解凍水容易留在那并變成容易導(dǎo)致裂縫的霜的熱交換器I的下部的散熱片6，通過使在與散熱片4的迎風端4U對齊的部分處及其附近的部分留作空白部，可以防止散熱片6被損壞。此外，通過將這種措施限制到熱交換器I的下部的散熱片6，可以防止整個熱交換器I的熱傳導(dǎo)效率顯著劣化。
[0053]在散熱片6是波紋狀散熱片的情況下，可以形成圖5所示的散熱片。波紋狀散熱片的材料是帶狀片材11。帶狀片材11制成通過未示出的齒輪形的旋轉(zhuǎn)工具，并沿著凸折或凹折的折線Ila折疊。同時，狹縫10通過切削工具形成。帶狀片材11沿著其本身的縱向方向引入旋轉(zhuǎn)刀具中，并從其端部進行加工。同時，在圖5中，所示出的雙點劃線4U和4D使得可容易理解當將波紋狀散熱片安裝在熱交換器中時扁平管4位于哪個位置。
[0054]狹縫10的栩置設(shè)計為使得狹縫10存在于帶狀片材11的中心線IlC的兩側(cè)。如果狹縫10僅存在于中心線IlC的一側(cè)，那么當旋轉(zhuǎn)刀具引入帶狀片材11時，在帶狀片材11中會發(fā)生扭曲。如果在帶狀片材11中發(fā)生扭曲，那么散熱片6的形狀誤差就會變大，從而使熱交換器的組裝失敗。熱交換效率也劣化。如果在中心線Iic的兩側(cè)都有狹縫10，那么就可以防止帶狀片材11的扭曲。
[0055]狹縫10的配置可以如圖6所示進行。至于熱交換器的直下方的六片散熱片6，與圖4的情況一樣，伸出部6a和與扁平管4的迎風端4U對齊的部分處及其附近的部分留作空白部。至于其余的散熱片6，與扁平管4的迎風端4U對齊的部分處及其附近的部分留作空白部，但是其他的迎風部分，也就是伸出部6a，設(shè)置有狹縫。在這種構(gòu)造中，通過在整個熱交換器的不可能發(fā)生霜積聚的部分(當熱交換器用作蒸發(fā)器時，制冷劑流的上游側(cè))中形成狹縫10，不可能發(fā)生霜積聚的部分可以獲得提高(雖然是稍微提高)的熱交換效率。
[0056]熱交換器I可以安裝在分體式空氣調(diào)節(jié)機中。分體式空氣調(diào)節(jié)機由室外單元和室內(nèi)單元組成，其中室外單元包括壓縮機、四通閥、膨脹閥、室外熱交換器和室外送風機，而室內(nèi)單元包括室內(nèi)熱交換器和室內(nèi)送風機。在供暖操作期間，室外熱交換器起到蒸發(fā)器的作用，而在制冷操作期間起到冷凝器的作用。在供暖操作期間，室內(nèi)熱交換器起到冷凝器的作用，而在制冷操作期間，起到蒸發(fā)器的作用。
[0057]圖7示出將熱泵循環(huán)用作制冷循環(huán)的分體式空氣調(diào)節(jié)機的基本結(jié)構(gòu)。熱泵循環(huán)101通過將壓縮機102、四通閥103、室外熱交換器104、減壓膨脹設(shè)備105和室內(nèi)熱交換器106連接形成環(huán)。壓縮機102、四通閥103、室外熱交換器104和減壓膨脹設(shè)備105收容在室外單兀的殼體中，而熱交換器106收容在室內(nèi)單兀的殼體中。室外熱交換器104與室外送風機107組合，而熱交換器106與室外送風機108組合。室外送風機107包括螺旋槳風扇，而室內(nèi)送風機108包括橫流風扇。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的熱交換器可用作室內(nèi)單元的熱交換器106的組成部分。熱交換器106通過使三個熱交換器106AU06B和106C像覆蓋室內(nèi)送風機108的屋頂一樣組合形成，并可以將熱交換器I用作熱交換器106A、106B和106C的任一個。
[0059]根據(jù)本發(fā)明的熱交換器也可用作室外單元的室外熱交換器104。
[0060]圖7示出在供暖操作期間的狀態(tài)。在此期間，從壓縮機102排出的高溫和高壓制冷劑流入室內(nèi)熱交換器106中并在那放熱以冷凝。從熱交換器106流出的制冷劑經(jīng)由減壓膨脹設(shè)備105流入室外熱交換器104中并在那膨脹。然后，在從室外空氣吸熱之后，回到壓縮機102。由室內(nèi)送風機108產(chǎn)生的氣流促進從熱交換器106放熱，而由室外送風機107產(chǎn)生的氣流促進通過室外熱交換器104的吸熱。
[0061]圖8示出在制冷操作或除霜操作期間的狀態(tài)。在此期間，切換四通閥103，以使制冷劑流變?yōu)榕c供暖操作相反。換句話說，從壓縮機102排出的高溫和高壓制冷劑流入室外熱交換器104中并在那放熱以冷凝。從室外熱交換器104流出的制冷劑經(jīng)由減壓膨脹設(shè)備105流入室內(nèi)熱交換器106中并在那膨脹。然后，在從室外空氣吸熱之后，回到壓縮機102。由室外送風機107產(chǎn)生的氣流促進從室外熱交換器104放熱，而由室內(nèi)送風機108產(chǎn)生的氣流促進通過熱交換器106的吸熱。
[0062]在上文中，說明了本發(fā)明的實施方案。然而，本發(fā)明的范圍不限于這些實施方案，并且在不超出本發(fā)明的精神的情況下可以進行各種修改并可以將其投入實際應(yīng)用。
[0063]工業(yè)實用性
[0064]本發(fā)明可廣泛用于側(cè)流型并流式熱交換器。
[0065]附圖標記列表
[0066]I 熱交換器
[0067]2,3 總管
[0068]4 扁平管
[0069]4U 扁平管的迎風端
[0070]4D 扁平管的背風端
[0071]5制冷劑通路
[0072]6散熱片
[0073]6U 散熱片的迎風端
[0074]6D 散熱片的背風端
[0075]6a 伸出部
[0076]7側(cè)板
[0077]10 狹縫
[0078]IOa 前緣部
[0079]11 帶狀片材
[0080]IlC 中心線
【權(quán)利要求】
1.一種并流式熱交換器，包括: 兩根垂直總管； 將所述總管連接在一起的多根水平扁平管；以及 安裝在所述扁平管的扁平面上的多個散熱片， 其中 所述散熱片的迎風端朝向迎風側(cè)伸出所述扁平管的迎風端之外； 所述散熱片的表面在與所述扁平管的迎風端對齊的部分處及其附近設(shè)置有空白部；所述散熱片的除了所述空白部之外的部分設(shè)置有在與通過所述散熱片的表面的氣流交叉的方向上的多條狹縫；以及 所述各狹縫包括面向所述氣流的前緣部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并流式熱交換器,其中 在所述多個散熱片中，至少位于所述熱交換器的下部的散熱片在所述空白部的背風的部分上設(shè)置有所述狹縫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并流式熱交換器,其中 所述散熱片是波紋狀散熱片，并且在制成所述散熱片的帶狀片材的中心線兩側(cè)設(shè)置有所述狹縫。
4.一種空氣調(diào)節(jié)機，包括室內(nèi)單元和室外單元，其中根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的并流式熱交換器安裝在所述室內(nèi)單元和所述室外單元的任一個中。
【文檔編號】F28F1/32GK103782123SQ201280042990
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月5日
【發(fā)明者】上野円, 三代一壽 申請人:夏普株式會社