翅片管熱交換器的制造方法
翅片管熱交換器的制造方法
【專利摘要】翅片管熱交換器（100）具有翅片（31）和導(dǎo)熱管（21）。翅片（31）具有平坦部（35）、第一傾斜部（36）和第二傾斜部（38）。定義氣流方向上的翅片（31）的長度為S1、段方向上的導(dǎo)熱管（21）的中心間距離為S2、平坦部（35）的直徑為D1、通過氣流方向上的翅片（31）的上游端和下游端的平面為基準(zhǔn)平面（H1）、基準(zhǔn)平面（H1）和第一傾斜部（36）所成的角度為θ1、基準(zhǔn)平面（H1）和第二傾斜部（38）所成的角度為θ2、從基準(zhǔn)平面（H1）至平坦部（35）的距離為α。翅片管熱交換器（100）滿足tan-1{(S1·tanθ1±2α)/(S2-D1)}≤θ2＜80°-θ1的關(guān)系。
【專利說明】翅片管熱交換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及翅片管熱交換器。
【背景技術(shù)】
[0002]翅片管熱交換器包括以規(guī)定間隔排列的多個翅片和貫通多個翅片的導(dǎo)熱管。空氣在翅片和翅片之間流動來與導(dǎo)熱管中的流體進(jìn)行熱交換。
[0003]圖9A~圖9D分別是現(xiàn)有的翅片管熱交換器所使用的翅片的平面圖、沿IXB-1XB線的截面圖、沿IXC-1XC線的截面圖和沿IXD-1XD線的截面圖。翅片10形成為在氣流方向上峰部4和谷部6交替出現(xiàn)。這種翅片通常稱為“波紋翅片(corrugated fin)”。采用波紋翅片，不僅能夠獲得增加導(dǎo)熱面積的效果，而且能夠獲得通過使氣流3蛇行(彎彎曲曲地前進(jìn))而使溫度邊界層變薄的效果。
[0004]此外，已知如圖1OA~圖1OC所示，通過在波紋翅片設(shè)置切斷成形部來改善導(dǎo)熱性能的技術(shù)(專利文獻(xiàn)I)。在翅片I的翅片傾斜面42a、42b、42c和42d設(shè)置有切斷成形部41a、41b、41c和41d。當(dāng)令相鄰的翅片I的距離為Fp時，切斷成形部41a、41b、41c和41d的高度 H1、H2、H3 和 H4 滿足 1/5.Fp ≤(HI，H2，H3，H4) ( 1/3.Fp 的關(guān)系。
[0005]在專利文獻(xiàn)I中也記載有構(gòu)成為極力減少結(jié)霜運(yùn)轉(zhuǎn)時的通風(fēng)阻力的其他的翅片。如圖1lA~圖1lC所示，在翅片I的翅片傾斜面12a和12b設(shè)置有滿足上述關(guān)系的切斷成形部Ila和lib。由于翅片I的折彎次數(shù)較少，所以翅片傾斜面12a和12b的傾斜角度比較緩和。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開平11 - 125495號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]發(fā)明想要解決的技術(shù)問題
[0010]然而，即使切斷成形部足夠低，在結(jié)霜運(yùn)轉(zhuǎn)時流路的截面積也局部地減少至20%以上。因此，在設(shè)置有切斷成形部的情況下，即使將折彎次數(shù)限制為一次來使傾斜角度緩和，也不能避免通風(fēng)阻力的大幅的增加。為了將圖1lA~圖1lC所示的翅片I的通風(fēng)阻力降低至與圖9A~圖9D所示的翅片10相同的程度，需要將翅片I的傾斜角度無限地接近0°。
[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種與結(jié)霜運(yùn)轉(zhuǎn)時和非結(jié)霜運(yùn)轉(zhuǎn)時無關(guān)地具有優(yōu)良的基本性能的翅片管熱交換器。
[0012]用于解決技術(shù)問題的技術(shù)方案
[0013]即，本發(fā)明提供一種翅片管熱交換器，其特征在于，包括:
[0014]為了形成氣體的流路而平行地排列的多個翅片；和
[0015]貫通上述多個翅片，與上述氣體進(jìn)行熱交換的介質(zhì)在內(nèi)部流動的導(dǎo)熱管，
[0016]上述翅片是以在氣流方向上僅出現(xiàn)一處峰部的方式成形的波紋翅片，其具有:嵌入上述導(dǎo)熱管的多個貫通孔；形成于上述貫通孔的周圍的平坦部；相對于上述氣流方向傾斜以形成上述峰部的第一傾斜部；和將上述平坦部和上述第一傾斜部連接的第二傾斜部，
[0017]上述多個貫通孔沿著與上述多個翅片的排列方向和上述氣流方向這兩個方向垂直的段方向形成，
[0018]當(dāng)定義上述氣流方向上的上述翅片的長度為S1、上述段方向上的上述導(dǎo)熱管的中心間距離為S2、上述平坦部的直徑為D1、通過上述氣流方向上的上述翅片的上游端和下游端的平面為基準(zhǔn)平面、上述基準(zhǔn)平面和上述第一傾斜部所成的角度為Θ 1、上述基準(zhǔn)平面和上述第二傾斜部所成的角度為Θ 2、從上述基準(zhǔn)平面至上述平坦部的距離為α?xí)r，滿足tanKSl.tan 0 1 ±2 a ) / (S2-D1)}≤ θ2 < 80。- θ 1 的關(guān)系。
[0019]發(fā)明效果
[0020]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，提供一種能夠充分抑制通風(fēng)阻力并且具有高熱交換量(熱交換能力)的翅片管熱交換器。
【專利附圖】
【附圖說明】[0021]圖1是本發(fā)明的一實(shí)施方式的翅片管熱交換器的立體圖。
[0022]圖2Α是圖1的翅片管熱交換器使用的翅片的平面圖。
[0023]圖2Β是圖2Α所示的翅片的沿IIB-1IB線的截面圖。
[0024]圖2C是圖2Α所示的翅片的沿IIC-1IC線的截面圖。
[0025]圖2D是圖2Α所示的翅片的沿IID-1ID線的截面圖。
[0026]圖3Α是表示第二傾斜角度Θ 2和翅片的表面積的關(guān)系的圖表。
[0027]圖3Β是表示第二傾斜角度Θ 2和表面積比(V形波紋翅片的表面積/ M形波紋翅片的表面積)的關(guān)系的圖表。
[0028]圖4Α是表示相鄰的第二傾斜部接觸的狀態(tài)的概略圖。
[0029]圖4Β是表示閾值角度Θ 2L的計算方法的概略圖。
[0030]圖4C是表示距離α的最大值a max的計算方法的概略圖。
[0031]圖5A是表示圖2A所示的翅片中具有高熱傳導(dǎo)率的部分的平面圖。
[0032]圖5B是表示現(xiàn)有的翅片中具有高熱傳導(dǎo)率的部分的平面圖。
[0033]圖6A是表示空氣的流動的解析區(qū)域的截面圖。
[0034]圖6B是表示第一傾斜角度Θ I與第二傾斜角度Θ 2的和為36°時的空氣的流動的概略圖。
[0035]圖6C是表示第一傾斜角度Θ I與第二傾斜角度Θ 2的和為66°時的空氣的流動的概略圖。
[0036]圖6D是表示第一傾斜角度Θ I與第二傾斜角度Θ 2的和為76。時的空氣的流動的概略圖。
[0037]圖6E是表示第一傾斜角度Θ I與第二傾斜角度Θ 2的和為86°時的空氣的流動的概略圖。
[0038]圖6F是表示第一傾斜角度Θ I與第二傾斜角度Θ 2的和為96°時的空氣的流動的概略圖。
[0039]圖7是表示第二傾斜角度Θ 2和翅片管熱交換器的性能(熱交換量和壓力損失)的關(guān)系的圖表。
[0040]圖8A是第二實(shí)施方式的翅片的平面圖。
[0041]圖8B是圖8A所示的翅片的沿VIIIB-VIIIB線的截面圖。
[0042]圖8C是圖8A所示的翅片的沿VIIIC-VIIIC線的截面圖。
[0043]圖8D是圖8A所示的翅片的沿VIIID-VIIID線的截面圖。
[0044]圖8E是表示閾值角度Θ 2L的計算方法的概略圖。
[0045]圖9A是現(xiàn)有的翅片管熱交換器中使用的翅片的平面圖。
[0046]圖9B是圖9A所示的翅片的沿IXB-1XB線的截面圖。
[0047]圖9C是圖9A所示的翅片的沿IXC-1XC線的截面圖。
[0048]圖9D是圖9A所示的翅片的沿IXD-1XD線的截面圖。
[0049]圖1OA是現(xiàn)有的翅片管熱交換器中使用的其他的翅片的平面圖。
[0050]圖1OB是圖1OA所示的翅片的沿XB-XB線的截面圖。
[0051]圖1OC是圖1OA所示的翅片的沿XC-XC線的截面圖
[0052]圖1lA是現(xiàn)有的翅片管熱交換器中使用的另外其他的翅片的平面圖。
[0053]圖1lB是圖1lA所示 的翅片的沿XIB-XIB線的截面圖。
[0054]圖1lC是圖1lA所示的翅片的沿XIC-XIC線的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0055]本發(fā)明的第一方面提供一種翅片管熱交換器，其包括:
[0056]為了形成氣體的流路而平行地排列的多個翅片；和
[0057]貫通上述多個翅片，與上述氣體進(jìn)行熱交換的介質(zhì)在內(nèi)部流動的導(dǎo)熱管，
[0058]上述翅片是以在氣流方向上僅出現(xiàn)一處峰部的方式成形的波紋翅片，其具有:嵌入上述導(dǎo)熱管的多個貫通孔；形成于上述貫通孔的周圍的平坦部；相對于上述氣流方向傾斜以形成上述峰部的第一傾斜部；和將上述平坦部和上述第一傾斜部連接的第二傾斜部，
[0059]上述多個貫通孔沿著與上述多個翅片的排列方向和上述氣流方向這兩個方向垂直的段方向形成，
[0060]當(dāng)定義上述氣流方向上的上述翅片的長度為S1、上述段方向上的上述導(dǎo)熱管的中心間距離為S2、上述平坦部的直徑為D1、通過上述氣流方向上的上述翅片的上游端和下游端的平面為基準(zhǔn)平面、上述基準(zhǔn)平面和上述第一傾斜部所成的角度為Θ 1、上述基準(zhǔn)平面和上述第二傾斜部所成的角度為Θ 2、從上述基準(zhǔn)平面至上述平坦部的距離為α?xí)r，滿足tanKSl.tan Θ I ±2 a ) / (S2-D1)}≤ θ 2 < 80。- θ I 的關(guān)系。
[0061]本發(fā)明的第二方面提供一種翅片管熱交換器，在第一方面的基礎(chǔ)之上，上述角度Θ 2 滿足 tanKSl.tan Θ I ±2 a ) / (S2-D1)}≤ θ 2 < 70。- θ I 的關(guān)系。
[0062]本發(fā)明的第三方 面提供一種翅片管熱交換器，在第一或者第二方面的基礎(chǔ)之上，上述翅片在除了上述多個貫通孔之外的其他區(qū)域禁止上述氣體從該翅片的正面向背面的流動。
[0063]本發(fā)明的第四方面提 供一種翅片管熱交換器，其包括:
[0064]為了形成氣體的流路而平行地排列的多個翅片；和
[0065]貫通上述多個翅片，與上述氣體進(jìn)行熱交換的介質(zhì)在內(nèi)部流動的導(dǎo)熱管，[0066]上述翅片是以在氣流方向上僅出現(xiàn)一處峰部的方式成形的波紋翅片，具有:嵌入上述導(dǎo)熱管的多個貫通孔；在上述貫通孔的周圍與上述導(dǎo)熱管貼緊的圓筒狀的翅片套環(huán)；相對于上述氣流方向傾斜以形成上述峰部的第一傾斜部；和將上述翅片套環(huán)和上述第一傾斜部連接的第二傾斜部，
[0067]上述多個貫通孔沿著與上述多個翅片的排列方向和上述氣流方向這兩個方向垂直的段方向形成，
[0068]當(dāng)定義上述氣流方向上的上述翅片的長度為S1、上述段方向上的上述導(dǎo)熱管的中心間距離為S2、上述翅片套環(huán)的外徑為D2、通過上述氣流方向上的上述翅片的上游端和下游端的平面為基準(zhǔn)平面、上述基準(zhǔn)平面和上述第一傾斜部所成的角度為Θ 1、上述基準(zhǔn)平面和上述第二傾斜部所成的角度為0 2時，滿足七&11-1{(51*七&110 1)/(52-02)}≤Θ 2<80° -Θ1的關(guān)系。[0069]本發(fā)明的第五方面提供一種翅片管熱交換器，在第四方面的基礎(chǔ)之上，上述角度0 2滿足七&1^{(51.七&110 1)/(52-02)}≤ Θ 2 < 70。-Θ1 的關(guān)系。
[0070]本發(fā)明的第六方面提供一種翅片管熱交換器，在第四或第五方面的基礎(chǔ)之上，上述翅片在除了上述多個貫通孔之外的其他區(qū)域禁止上述氣體從該翅片的正面向背面的流動。
[0071]以下，參照【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，本發(fā)明不限于以下的實(shí)施方式。
[0072](第一實(shí)施方式)
[0073]如圖1所示，本實(shí)施方式的翅片管熱交換器100包括為了形成空氣A (氣體)的流路而平行地排列的多個翅片31和貫通這些翅片31的導(dǎo)熱管21。翅片管熱交換器100構(gòu)成為使在導(dǎo)熱管21的內(nèi)部流動的介質(zhì)B和沿翅片31的表面流動的空氣A進(jìn)行熱交換。介質(zhì)B例如為二氧化碳、氫氟烴等制冷劑。導(dǎo)熱管21可以連接為一根，也可以分為多根。
[0074]翅片31具有前緣30a和后緣30b。前緣30a和后緣30b分別為直線狀。本實(shí)施方式中，翅片31具有關(guān)于導(dǎo)熱管21的中心左右對稱的結(jié)構(gòu)。因而，在組裝熱交換器100時，不需要考慮翅片31的方向。
[0075]本說明書中，定義翅片31的排列方向為高度方向、與前緣30a平行的方向為段方向、與高度方向和段方向垂直的方向為氣流方向(空氣A的流動方向)。換言之，段方向為與高度方向和氣流方向這兩個方向垂直的方向。氣流方向與翅片31的長邊方向垂直。氣流方向、高度方向和段方向分別對應(yīng)X方向、Y方向和Z方向。
[0076]如圖2A~圖2D所示，翅片31典型性地具有長方形且平板的形狀。翅片31的長邊方向與段方向一致。本實(shí)施方式中，翅片31以固定的間隔(翅片節(jié)距FP)排列。但是，關(guān)于高度方向，相互相鄰的兩個翅片31的間隔并不需要固定，可以不同。翅片節(jié)距FP例如在
1.0~1.5mm的范圍調(diào)整。如圖2B所示，翅片節(jié)距FP由相鄰的兩個翅片31的距離表示。
[0077]包括前緣30a的固定寬度的部分和包括后緣30b的固定寬度的部分與氣流方向平行。但是，這些部分是在成形時為了將翅片31固定于模具而使用的部分，對翅片31的性能沒有大的影響。
[0078]作為翅片31的材料能夠適合使用沖孔加工后的壁厚0.05~0.8mm的鋁制的平板?？梢詫Τ崞?1的表面實(shí)施勃姆石處理(boehmite treatment)、親水性涂料的涂敷等親水性處理。替代親水性處理，也可以進(jìn)行撥水處理。[0079]在翅片31上沿段方向以一列且等間隔形成有多個貫通孔37h。通過多個貫通孔37h的各中心的直線與段方向平行。在多個貫通孔37h各個之中嵌入有導(dǎo)熱管21。在貫通孔37h的周圍由翅片31的一部分形成有圓筒狀的翅片套環(huán)37，該翅片套環(huán)37和導(dǎo)熱管21貼緊。貫通孔37h的直徑例如為I?20mm,可以為4mm以下。貫通孔37h的直徑與導(dǎo)熱管21的外徑一致。在段方向上相互相鄰的兩個貫通孔37h的中心間距離(管節(jié)距)例如為貫通孔37h的直徑的2?3倍。此外，氣流方向上的翅片31的長度例如為15?25mm。
[0080]如圖2A和圖2B所示，翅片31形成為在氣流方向上峰部34僅出現(xiàn)一處。峰部34的棱線與段方向平行。即，翅片31是被稱為波紋翅片的翅片。當(dāng)定義在與翅片套環(huán)37的突出方向相同的方向上突出的部分為“峰部34”時，在本實(shí)施方式中，翅片31在氣流方向上僅具有一個峰部34。前緣30a和后緣30b與谷部對應(yīng)。氣流方向上，峰部34的位置與導(dǎo)熱管21的中心的位置一致。
[0081]本實(shí)施方式中，翅片31構(gòu)成為在除了多個貫通孔37h之外的其他區(qū)域禁止空氣A從該翅片31的正面(上面?zhèn)?向背面(下面?zhèn)?的流動。這樣，優(yōu)選在翅片31不設(shè)置貫通孔37h以外的開口部。當(dāng)開口部不存在時，也不產(chǎn)生因結(jié)霜而導(dǎo)致堵塞的問題，因此在壓力損失的方面是有利的。另外，“不設(shè)置開口部”是指不設(shè)置切口、通風(fēng)窗(louver)，即不設(shè)置貫通翅片的孔。
[0082]翅片31還具有平坦部35、第一傾斜部36和第二傾斜部38。平坦部35是與翅片套環(huán)37相鄰的部分，是形成于貫通孔37h的周圍的圓環(huán)狀的部分。平坦部35的表面與氣流方向平行且與高度方向垂直。第一傾斜部36是為了形成峰部34而相對于氣流方向傾斜的部分。第一傾斜部36在翅片31中占有最大的面積。第一傾斜部38的表面是平坦的。第一傾斜部36在段方向平行且位于通過導(dǎo)熱管21的中心的基準(zhǔn)線的左右。即，由風(fēng)上側(cè)的第一傾斜部36和風(fēng)下側(cè)的第一傾斜部36形成峰部34。第二傾斜部38是將平坦部35和第一傾斜部36圓滑地連接的部分，以消除平坦部35和第一傾斜部36之間的高度的不同。第二傾斜部38的表面由緩和的曲面構(gòu)成。平坦部35和第二傾斜部39在翅片套環(huán)37和貫通孔37h的周圍形成凹狀的部分。
[0083]此外，可以對第一傾斜部36和第二傾斜部38的邊界部分實(shí)施適當(dāng)?shù)牡箞A角(例如R0.5mm?R2.0mm)。同樣,可以對峰部34和第二傾斜部38的邊界部分實(shí)施適當(dāng)?shù)牡箞A角(例如R0.5mm?R2.0mm)。這樣的倒圓角改善翅片31的排水性。
[0084]如圖2A?圖2D所示，定義氣流方向上的翅片31的長度為SI。定義段方向上的導(dǎo)熱管21的中心間距離(管節(jié)距)為S2。定義平坦部35的直徑為Dl。定義氣流方向上的通過翅片31的上游端和下游端的平面為基準(zhǔn)平面H1。翅片31的上游端和下游端分別與前緣30a和30b對應(yīng)。定義基準(zhǔn)平面Hl和第一傾斜部36所成的角度為Θ I。定義基準(zhǔn)平面Hl和第二傾斜部38所成的角度為Θ 2。角度Θ I為基準(zhǔn)平面H1和第一傾斜部36所成的角度中銳角側(cè)的角度。同樣，角度Θ 2為基準(zhǔn)平面Hl和第二傾斜部38所成的角度中銳角側(cè)的角度。本說明書中，將角度Θ1和角度Θ 2分別稱為“第一傾斜角度Θ I”和“第二傾斜角度Θ 2”。此外，定義從基準(zhǔn)平面Hl至平坦部35的距離為α。在圖2A?圖2D所示的實(shí)施方式中，距離α為零。S卩，在高度方向上，平坦部35的位置、前緣30a的位置和后緣30b的位置一致。此時，基準(zhǔn)平面Hl與包括平坦部35的表面的平面一致。
[0085]如上所述，當(dāng)定義了 S1、S2、D1、Θ1、Θ2和α?xí)r，翅片管熱交換器100滿足下述公式(I )。
[0086]tanKSl.tan θ 1±2α )/(S2_Dl)}≤ Θ 2 < 80。-Θ1...(1)
[0087]在高度方向上，平坦部35的位置可以與前緣30a的位置和后緣30b的位置不同。具體而言，當(dāng)平坦部35位于比基準(zhǔn)平面Hl更靠峰部34的棱線的附近的位置時，公式(I)的左邊為tar^KSl.tan Θ 1-2 a ) / (S2-D1)}。當(dāng)平坦部35位于比基準(zhǔn)平面Hl更靠峰部34的棱線的附近的位置時，第一傾斜部36和第二傾斜部38所成的角度變大，因此翅片31的表面積減少，但是壓力損失減少。即，能夠獲得壓力損失低的翅片31。
[0088]另一方面，當(dāng)平坦部35比基準(zhǔn)平面Hl更離開峰部34的棱線時，公式(I)的左邊為tarT1 {(SI.tan Θ 1+2 a ) / (S2-D1)}。當(dāng)平坦部35比基準(zhǔn)平面Hl更離開峰部34的棱線時，第一傾斜部36和第二傾斜部38所成的角度變小，因此壓力損失增加，但是翅片31的表面積增加。此外，第二傾斜部38的角度Θ 2增加，由此也能夠期待使在導(dǎo)熱管21的后方產(chǎn)生的死水區(qū)域減少的效果。即，能夠獲得熱交換能力高的翅片31。
[0089]此外，第二傾斜部38的整體為曲面，但是在圖2C或圖2D所示的截面中，能夠特別指定第二傾斜角度Θ2。圖2C的截面是用與段方向垂直且通過導(dǎo)熱管21的中心的平面切斷翅片31時觀察到的截面。圖2D的截面是用與流動方向垂直且通過導(dǎo)熱管的中心的平面切斷翅片31時觀察到的截面。
[0090]以下詳細(xì)說明公式(I)的技術(shù)的意義。
[0091](關(guān)于第二傾斜角度Θ2的下限值)
[0092]假定氣流方向的長度固定時，波紋翅片的表面積一定比平直翅片(不折彎的翅片)的表面積大。而且，當(dāng)?shù)谝粌A斜角度ΘI固定時，折彎次數(shù)限制為一次的波紋翅片(V形波紋翅片)的表面積比具有2次或其以上的折彎次數(shù)的波紋翅片(Μ形波紋翅片)的表面積大。其理由能夠通過將本實(shí)施方式的翅片31的截面與現(xiàn)有的翅片10的截面進(jìn)行比較而理解。
[0093]為了比較圖2Β和圖9Β時能夠理解，圖2Β所示的截面的輪廓的長度與圖9Β所示的截面的輪廓的長度相等。由于圖2C所示的截面與圖9C所示的截面一致，所以兩者的輪廓的長度相等。與此相對，為了比較圖2D和圖9D時能夠理解，圖2D所示的截面的輪廓的長度大于圖9D所示的截面的輪廓的長度。原因在于，因為根據(jù)本實(shí)施方式的翅片31，圖2D所示的截面包括具有第二傾斜角度Θ 2的第二傾斜部38。根據(jù)現(xiàn)有的翅片10，在圖9D所示的截面中不包括傾斜部8，僅包括平坦部5和谷部6。由于基于第二傾斜部38的表面積的增加，本實(shí)施方式的翅片31的表面積大于現(xiàn)有的折彎2次的翅片10的表面積。
[0094]為了證明上述的事實(shí)，一邊使第二傾斜角度Θ 2變化，一邊分別計算出V形波紋翅片的表面積和M形波紋翅片的表面積。圖3Α和圖3Β表示結(jié)果。計算中使用的其他條件如下所述。
[0095].翅片的長度 SI = 18.9mm
[0096].導(dǎo)熱管的中心間距離S2 = 18.3mm
[0097].平坦部的直徑Dl = 1lmm
[0098].第一傾斜角度Θ 1 = 16。
[0099].翅片節(jié)距 FP = 1.3mm
[0100]如圖3A所示，不依賴于折彎次數(shù)，伴隨第二傾斜角度Θ 2的增加，翅片的表面積增加。但是，V形波紋翅片的表面積相對于第二傾斜角度Θ 2的增加率大于M形波紋翅片相對于第二傾斜角度Θ 2的增加率。如圖3B所示，當(dāng)?shù)诙A斜角度Θ2接近0°時，V形波紋翅片的表面積與M形波紋翅片的表面積大致一致。即，表面積的比率約為100%。第二傾斜角度Θ 2越大時,表面積的差越擴(kuò)大。
[0101]詳細(xì)解析，當(dāng)?shù)诙A斜角度Θ2從80°向40°減少時，表示表面積的比率的曲線的斜率逐漸變得緩和。但是，在圖3B所示的點(diǎn)A的附近，曲線的斜率急劇變大。對應(yīng)該點(diǎn)A的閾值角度Θ 2L如圖4A所示，是V形波紋翅片中在段方向上相互相鄰的第二傾斜部38接觸的角度。在第二傾斜角度Θ 2比閾值角度0 2L小的區(qū)域，進(jìn)行相鄰的第二傾斜部38彼此的侵蝕，所以能夠加速表面積的比率的減少。在此，閾值角度9 2L使用翅片31的長度S1、導(dǎo)熱管21的中心間距離S2、平坦部35的直徑D1、第一傾斜角度Θ I和距離α由下述公式(2)表示。
[0102]Θ SI^tarT1 {(SI.tan Θ I ±2 a ) / (S2-D1)}...(2)
[0103]閾值角度Θ 2L是利用以下的方法算出的角度。如圖4Β所示，峰部34的高度由(S1/2).?&ηθ1±α表示。相鄰的第二傾斜部38剛好接觸時的第二傾斜角度Θ2(=閾值角度0 2L)的正切由{(S1/2).tan0 1± a}/{(S2-Dl)/2}表示。因而，閾值角度Θ 2L能夠由公式(2)表不。
[0104]此外，第二傾斜角度Θ 2小于閾值角度0 2L時，通過相鄰的第二傾斜部38彼此侵蝕，峰部34消失，第二傾斜部38彼此的接觸部與水平大致平行。當(dāng)通過接觸部的水平面上時，空氣減速，引起熱傳導(dǎo)率的降低。因此，第二傾斜角度Θ 2小于閾值角度0 2L時，在由表面積的急劇減少導(dǎo)致的熱交換能力的降低上，另外追加由熱傳導(dǎo)率的降低導(dǎo)致的熱交換能力的降低。結(jié)果是，翅片管熱交換器的熱交換能力顯著降低。
[0105]所以，為了提高翅片管熱交換器的熱交換能力，重要的是第二傾斜角度Θ2為閾值角度Θ 2L以上。
`[0106]此外，作為通過使用僅具有I個峰部34的翅片31而能夠期待改善熱交換能力的另外的理由，能夠列舉平均熱傳導(dǎo)率的提高。圖5A表示由僅具有I個峰部的V形波紋翅片的數(shù)值解析得到的結(jié)果。圖5B表示由具有2個峰部的M形波紋翅片的數(shù)值解析得到的結(jié)果。具有高熱通量(熱交換量)的部分用粗線表示。如圖5A所示，在前緣30a和峰部34的熱通量非常高。同樣，如圖5B所示，在前緣9和峰部4的熱通量非常高。但是，當(dāng)比較粗線的全長時，圖5A所示的粗線的全長大于圖5B所示的粗線的全長。即，V形波紋翅片能夠確保高熱通量的區(qū)域更長。因而，在熱傳導(dǎo)率的側(cè)面，本實(shí)施方式的翅片31也相對于現(xiàn)有的翅片10有利。
[0107](關(guān)于第二傾斜角度Θ2的上限值)
[0108]作為伴隨第二傾斜角度Θ 2的增加的缺點(diǎn)，能夠列舉“流動的剝離”。如圖6A中用虛線D所示，在翅片管熱交換器100中，空氣A的蛇行角度最大的區(qū)間存在于第一傾斜部36和第二傾斜部38的邊界附近。用虛線D表示的區(qū)間中的氣流的蛇行角度能夠由第一傾斜角度Θ I與第二傾斜角度Θ 2的和(Θ I + Θ 2)表示。
[0109]為了調(diào)查蛇行角度(Θ I + Θ 2)對氣流帶來的影響，使用具有在表面積的計算中使用的條件的波紋翅片的模型來實(shí)施氣流解析。具體而言，一邊使蛇行角度(Θ I + Θ2)變化，一邊調(diào)查蛇行部分中的剝離區(qū)域的大小和剝離區(qū)域內(nèi)的氣流方向。前面風(fēng)速為1.3米/秒。圖6B~圖6F表示代表性的結(jié)果。[0110]如圖6B所示，蛇行角度(Θ I + Θ 2)為36°時，在蛇行部分的外周壁的附近產(chǎn)生剝離區(qū)域。但是，其厚度非常薄，內(nèi)部的流動也沿著主流在順方向上流動。如圖6C所示，蛇行角度(Θ I + Θ 2)為66°時，在蛇行部分的外周壁的附近產(chǎn)生剝離區(qū)域。剝離區(qū)域比較厚，但是剝離區(qū)域中的流動基本上為順方向。表示與主流不同的矢量的流動也僅存在得較少。蛇行角度(Θ1+ Θ2)為76°時，與蛇行角度(Θ1+ Θ2)為66°時相同，表示與主流不同的矢量的流動也僅存在得較少。蛇行角度(Θ I + Θ 2)為86°時，表示與主流不同的矢量的流動明確地增加。蛇行角度(Θ1+ Θ2)為96°時，蛇行部分的外周壁的附近由寬廣的范圍且非常厚的剝離區(qū)域覆蓋。此外，剝離區(qū)域內(nèi)的流動的大半成為包含與主流相反方向的矢量的渦流。剝離區(qū)域中的渦流不僅成為使通風(fēng)阻力大幅增加的原因，也導(dǎo)致有效導(dǎo)熱面積的減少。即，蛇行角度(Θ1+ Θ 2)過大時，能夠抵消表面積的增加導(dǎo)致的熱交換量的增加。因而，優(yōu)選蛇行角度(Θ I + Θ 2)處于不會導(dǎo)致通風(fēng)阻力的大幅增加的范圍。
[0111]在上述解析結(jié)果中，蛇行角度(Θ I + Θ2)為76°時，表示與主流不同的矢量的流動也僅存在得較少。與此相對，蛇行角度(Θ I + Θ2)為86°時，表示與主流不同的矢量的流動明確地增加。由此，通過將蛇行角度(Θ I + Θ 2)限制為不滿80°，優(yōu)選限制為不滿70°，能夠抑制剝離區(qū)域中的渦流的產(chǎn)生，進(jìn)而能夠抑制通風(fēng)阻力。
[0112]根據(jù)以上的結(jié)果，第二傾斜角度Θ 2的適當(dāng)?shù)姆秶缮鲜龅墓?I)表示。
[0113]第一傾斜角度Θ I不特別限定，但優(yōu)選不滿40°。第一傾斜角度Θ I為40°以上的情況下，峰部34的彎曲角度為80°以上。在該情況下，在峰部34產(chǎn)生厚的剝離區(qū)域，可能產(chǎn)生包含與主流相反方向的矢量的渦流。因而，第一傾斜角度Θ I優(yōu)選不滿40°。第一傾斜角度Θ I的下限沒有特別限定。在波紋翅片中，第一傾斜角度Θ1大于0°。
[0114]圖7是表示第二傾斜角度Θ 2和翅片管熱交換器的性能(熱交換量和壓力損失)的關(guān)系的圖表。熱交換量的變化率以閾值角度9 2L為邊界較大地變化。即，第二傾斜角度Θ 2在閾值角度Θ 2L以上時，能夠確保充分的熱交換量。另一方面，通風(fēng)阻力的變化率以角度Θ2Η (=80° — Θ1或70° — Θ I)為邊界較大地變化。S卩，第二傾斜角度Θ2比角度θ 2H小時，能夠充分抑制通風(fēng)阻力。
[0115]研究公式(I)中的距離α的上限值和下限值。根據(jù)圖4Β能夠理解，平坦部35逐漸靠近峰部34的棱線時，從平坦部35至峰部34的棱線的距離(S1/2).tan θ l-α中的α的值逐漸增加。為了使平坦部35進(jìn)一步靠近峰部34的棱線，需要在某時刻在平坦部35和第一傾斜部36之間設(shè)置階差。這種階差顯著阻礙平坦部35的周圍的空氣的流動，使通風(fēng)阻力大幅增加。不產(chǎn)生這種階差的α的最大值a max，根據(jù)圖4C能夠理解，由tan Θ I.(Sl-Dl)/2 表示。
[0116]另一方面，當(dāng)平坦部35從峰部34的棱線逐漸遠(yuǎn)離時，從平坦部35至峰部34的棱線的距離(Sl/2) *tan0 l+α中的α的值逐漸增加。在該情況下，能夠根據(jù)公式(2)理解，α的值越大，閾值角度92L變得越大。但是，翅片的結(jié)構(gòu)上不出現(xiàn)新的階差。因而，當(dāng)處于在剝離區(qū)域不產(chǎn)生顯著的渦流的范圍內(nèi)(Θ 2 < 80。_01或02<70。-01)時，0的值沒有制限。
[0117](第二實(shí)施方式)
[0118]如圖8Α?圖8D所示，本實(shí)施方式的翅片41除了在翅片套環(huán)37的周圍不具有平坦部35這點(diǎn)之外,具有與第一實(shí)施方式的翅片31相同的結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式的翅片41和第一實(shí)施方式的翅片31中，對通用的要素標(biāo)注相同的參照附圖標(biāo)記，省略其說明。
[0119]翅片41具有翅片套環(huán)37、第一傾斜部36和第二傾斜部38。翅片套環(huán)37是在貫通孔37h的周圍與導(dǎo)熱管21貼緊的圓筒狀的部分。第二傾斜部38是將翅片套環(huán)37和第一傾斜部36連接的部分。當(dāng)定義翅片套環(huán)37的外徑為D2時，翅片41 (詳細(xì)而言翅片管熱交換器100 )滿足下述公式(3 )。
[0120]tan-1 {(SI.tan θ I) / (S2-D2)} ^ θ 2 < 80。-Θ1...(3)
[0121]本實(shí)施方式中，翅片套環(huán)37的下端的位置與基準(zhǔn)平面Hl的位置一致，如第一實(shí)施方式的平坦部35那樣不變動。如圖8E所示，峰部34的高度由(SI.tan Θ I)/2表示。此外，由于翅片41不具有平坦部35，所以在段方向上相互相鄰的第二傾斜部38接觸時，第二傾斜部38在段方向上的長度由(S2-D2)/2表示。并且，根據(jù)圖6A~圖6F所示的氣流解析的結(jié)果推測，認(rèn)為平坦部35的有無對通風(fēng)阻力的增減沒有大的影響。根據(jù)以上的理由，關(guān)于公式(I)的全部的說明，也能夠引用于公式(3)。當(dāng)滿足公式(3)時，具有翅片41的翅片管熱交換器100具有低通風(fēng)阻力和高熱交換能力。此外，與第一實(shí)施方式相同，第二傾斜角度Θ 2優(yōu)選不滿(70° - Θ I)。
[0122]工業(yè)上的可利用性
[0123]本發(fā)明的翅片管熱交換器在空氣調(diào)節(jié)裝置、供熱水裝置、供暖裝置等中使用的熱泵中是有用的。特別是在用于使制冷劑蒸發(fā)的`蒸發(fā)器中是有用的。
【權(quán)利要求】
1.一種翅片管熱交換器，其特征在于，包括: 為了形成氣體的流路而平行地排列的多個翅片；和 貫通所述多個翅片，與所述氣體進(jìn)行熱交換的介質(zhì)在內(nèi)部流動的導(dǎo)熱管， 所述翅片是以在氣流方向上僅出現(xiàn)一處峰部的方式成形的波紋翅片，具有:嵌入所述導(dǎo)熱管的多個貫通孔；形成于所述貫通孔的周圍的平坦部；相對于所述氣流方向傾斜以形成所述峰部的第一傾斜部；和將所述平坦部和所述第一傾斜部連接的第二傾斜部， 所述多個貫通孔沿著與所述多個翅片的排列方向和所述氣流方向這兩個方向垂直的段方向形成， 當(dāng)定義所述氣流方向上的所述翅片的長度為S1、所述段方向上的所述導(dǎo)熱管的中心間距離為S2、所述平坦部的直徑為D1、通過所述氣流方向上的所述翅片的上游端和下游端的平面為基準(zhǔn)平面、所述基準(zhǔn)平面和所述第一傾斜部所成的角度為Θ 1、所述基準(zhǔn)平面和所述第二傾斜部所成的角度為Θ 2、從所述基準(zhǔn)平面至所述平坦部的距離為α?xí)r，滿足tar^KSl.tan Θ I ±2 a ) / (S2-D1)}≤ θ 2 < 80。- θ I 的關(guān)系。
2.如權(quán)利要求1所述的翅片管熱交換器，其特征在于: 所述角度 Θ 2 滿足 tanKSl.tan Θ I ±2 a ) / (S2-D1)}≤ θ 2 < 70° -θ I 的關(guān)系。
3.如權(quán)利要求1所述的翅片管熱交換器，其特征在于: 所述翅片在除了所述多個貫通孔之外的其他區(qū)域禁止所述氣體從該翅片的正面向背面的流動。
4.一種翅片管熱交換器,其特征在于,包括: 為了形成氣體的流路而平行地排列的多個翅片；和 貫通所述多個翅片，與所述氣體進(jìn)行熱交換的介質(zhì)在內(nèi)部流動的導(dǎo)熱管， 所述翅片是以在氣流方向上僅出現(xiàn)一處峰部的方式成形的波紋翅片，具有:嵌入所述導(dǎo)熱管的多個貫通孔；在所述貫通孔的周圍與所述導(dǎo)熱管貼緊的圓筒狀的翅片套環(huán)；相對于所述氣流方向傾斜以形成所述峰部的第一傾斜部；和將所述翅片套環(huán)和所述第一傾斜部連接的第二傾斜部， 所述多個貫通孔沿著與所述多個翅片的排列方向和所述氣流方向這兩個方向垂直的段方向形成， 當(dāng)定義所述氣流方向上的所述翅片的長度為S1、所述段方向上的所述導(dǎo)熱管的中心間距離為S2、所述翅片套環(huán)的外徑為D2、通過所述氣流方向上的所述翅片的上游端和下游端的平面為基準(zhǔn)平面、所述基準(zhǔn)平面和所述第一傾斜部所成的角度為Θ 1、所述基準(zhǔn)平面和所述第二傾斜部所成的角度為Θ2<80° -Θ1的關(guān)系。
5.如權(quán)利要求4所述的翅片管熱交換器，其特征在于: 所述角度 0 2滿足七&11-1{(514&110 1)/(52-02)}≤ Θ 2 < 70° -Θ1 的關(guān)系。
6.如權(quán)利要求4所述的翅片管熱交換器，其特征在于: 所述翅片在除了所述多個貫通孔之外的其他區(qū)域禁止所述氣體從該翅片的正面向背面的流動。
【文檔編號】F28F1/32GK103890527SQ201280050084
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月11日
【發(fā)明者】名越健二, 本間雅也, 岡市敦雄, 長谷川寬, 大坪周平 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社
【專利摘要】翅片管熱交換器（100）具有翅片（31）和導(dǎo)熱管（21）。翅片（31）具有平坦部（35）、第一傾斜部（36）和第二傾斜部（38）。定義氣流方向上的翅片（31）的長度為S1、段方向上的導(dǎo)熱管（21）的中心間距離為S2、平坦部（35）的直徑為D1、通過氣流方向上的翅片（31）的上游端和下游端的平面為基準(zhǔn)平面（H1）、基準(zhǔn)平面（H1）和第一傾斜部（36）所成的角度為θ1、基準(zhǔn)平面（H1）和第二傾斜部（38）所成的角度為θ2、從基準(zhǔn)平面（H1）至平坦部（35）的距離為α。翅片管熱交換器（100）滿足tan-1{(S1·tanθ1±2α)/(S2-D1)}≤θ2＜80°-θ1的關(guān)系。
【專利說明】翅片管熱交換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及翅片管熱交換器。
【背景技術(shù)】
[0002]翅片管熱交換器包括以規(guī)定間隔排列的多個翅片和貫通多個翅片的導(dǎo)熱管。空氣在翅片和翅片之間流動來與導(dǎo)熱管中的流體進(jìn)行熱交換。
[0003]圖9A~圖9D分別是現(xiàn)有的翅片管熱交換器所使用的翅片的平面圖、沿IXB-1XB線的截面圖、沿IXC-1XC線的截面圖和沿IXD-1XD線的截面圖。翅片10形成為在氣流方向上峰部4和谷部6交替出現(xiàn)。這種翅片通常稱為“波紋翅片(corrugated fin)”。采用波紋翅片，不僅能夠獲得增加導(dǎo)熱面積的效果，而且能夠獲得通過使氣流3蛇行(彎彎曲曲地前進(jìn))而使溫度邊界層變薄的效果。
[0004]此外，已知如圖1OA~圖1OC所示，通過在波紋翅片設(shè)置切斷成形部來改善導(dǎo)熱性能的技術(shù)(專利文獻(xiàn)I)。在翅片I的翅片傾斜面42a、42b、42c和42d設(shè)置有切斷成形部41a、41b、41c和41d。當(dāng)令相鄰的翅片I的距離為Fp時，切斷成形部41a、41b、41c和41d的高度 H1、H2、H3 和 H4 滿足 1/5.Fp ≤(HI，H2，H3，H4) ( 1/3.Fp 的關(guān)系。
[0005]在專利文獻(xiàn)I中也記載有構(gòu)成為極力減少結(jié)霜運(yùn)轉(zhuǎn)時的通風(fēng)阻力的其他的翅片。如圖1lA~圖1lC所示，在翅片I的翅片傾斜面12a和12b設(shè)置有滿足上述關(guān)系的切斷成形部Ila和lib。由于翅片I的折彎次數(shù)較少，所以翅片傾斜面12a和12b的傾斜角度比較緩和。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開平11 - 125495號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]發(fā)明想要解決的技術(shù)問題
[0010]然而，即使切斷成形部足夠低，在結(jié)霜運(yùn)轉(zhuǎn)時流路的截面積也局部地減少至20%以上。因此，在設(shè)置有切斷成形部的情況下，即使將折彎次數(shù)限制為一次來使傾斜角度緩和，也不能避免通風(fēng)阻力的大幅的增加。為了將圖1lA~圖1lC所示的翅片I的通風(fēng)阻力降低至與圖9A~圖9D所示的翅片10相同的程度，需要將翅片I的傾斜角度無限地接近0°。
[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種與結(jié)霜運(yùn)轉(zhuǎn)時和非結(jié)霜運(yùn)轉(zhuǎn)時無關(guān)地具有優(yōu)良的基本性能的翅片管熱交換器。
[0012]用于解決技術(shù)問題的技術(shù)方案
[0013]即，本發(fā)明提供一種翅片管熱交換器，其特征在于，包括:
[0014]為了形成氣體的流路而平行地排列的多個翅片；和
[0015]貫通上述多個翅片，與上述氣體進(jìn)行熱交換的介質(zhì)在內(nèi)部流動的導(dǎo)熱管，
[0016]上述翅片是以在氣流方向上僅出現(xiàn)一處峰部的方式成形的波紋翅片，其具有:嵌入上述導(dǎo)熱管的多個貫通孔；形成于上述貫通孔的周圍的平坦部；相對于上述氣流方向傾斜以形成上述峰部的第一傾斜部；和將上述平坦部和上述第一傾斜部連接的第二傾斜部，
[0017]上述多個貫通孔沿著與上述多個翅片的排列方向和上述氣流方向這兩個方向垂直的段方向形成，
[0018]當(dāng)定義上述氣流方向上的上述翅片的長度為S1、上述段方向上的上述導(dǎo)熱管的中心間距離為S2、上述平坦部的直徑為D1、通過上述氣流方向上的上述翅片的上游端和下游端的平面為基準(zhǔn)平面、上述基準(zhǔn)平面和上述第一傾斜部所成的角度為Θ 1、上述基準(zhǔn)平面和上述第二傾斜部所成的角度為Θ 2、從上述基準(zhǔn)平面至上述平坦部的距離為α?xí)r，滿足tanKSl.tan 0 1 ±2 a ) / (S2-D1)}≤ θ2 < 80。- θ 1 的關(guān)系。
[0019]發(fā)明效果
[0020]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，提供一種能夠充分抑制通風(fēng)阻力并且具有高熱交換量(熱交換能力)的翅片管熱交換器。
【專利附圖】
【附圖說明】[0021]圖1是本發(fā)明的一實(shí)施方式的翅片管熱交換器的立體圖。
[0022]圖2Α是圖1的翅片管熱交換器使用的翅片的平面圖。
[0023]圖2Β是圖2Α所示的翅片的沿IIB-1IB線的截面圖。
[0024]圖2C是圖2Α所示的翅片的沿IIC-1IC線的截面圖。
[0025]圖2D是圖2Α所示的翅片的沿IID-1ID線的截面圖。
[0026]圖3Α是表示第二傾斜角度Θ 2和翅片的表面積的關(guān)系的圖表。
[0027]圖3Β是表示第二傾斜角度Θ 2和表面積比(V形波紋翅片的表面積/ M形波紋翅片的表面積)的關(guān)系的圖表。
[0028]圖4Α是表示相鄰的第二傾斜部接觸的狀態(tài)的概略圖。
[0029]圖4Β是表示閾值角度Θ 2L的計算方法的概略圖。
[0030]圖4C是表示距離α的最大值a max的計算方法的概略圖。
[0031]圖5A是表示圖2A所示的翅片中具有高熱傳導(dǎo)率的部分的平面圖。
[0032]圖5B是表示現(xiàn)有的翅片中具有高熱傳導(dǎo)率的部分的平面圖。
[0033]圖6A是表示空氣的流動的解析區(qū)域的截面圖。
[0034]圖6B是表示第一傾斜角度Θ I與第二傾斜角度Θ 2的和為36°時的空氣的流動的概略圖。
[0035]圖6C是表示第一傾斜角度Θ I與第二傾斜角度Θ 2的和為66°時的空氣的流動的概略圖。
[0036]圖6D是表示第一傾斜角度Θ I與第二傾斜角度Θ 2的和為76。時的空氣的流動的概略圖。
[0037]圖6E是表示第一傾斜角度Θ I與第二傾斜角度Θ 2的和為86°時的空氣的流動的概略圖。
[0038]圖6F是表示第一傾斜角度Θ I與第二傾斜角度Θ 2的和為96°時的空氣的流動的概略圖。
[0039]圖7是表示第二傾斜角度Θ 2和翅片管熱交換器的性能(熱交換量和壓力損失)的關(guān)系的圖表。
[0040]圖8A是第二實(shí)施方式的翅片的平面圖。
[0041]圖8B是圖8A所示的翅片的沿VIIIB-VIIIB線的截面圖。
[0042]圖8C是圖8A所示的翅片的沿VIIIC-VIIIC線的截面圖。
[0043]圖8D是圖8A所示的翅片的沿VIIID-VIIID線的截面圖。
[0044]圖8E是表示閾值角度Θ 2L的計算方法的概略圖。
[0045]圖9A是現(xiàn)有的翅片管熱交換器中使用的翅片的平面圖。
[0046]圖9B是圖9A所示的翅片的沿IXB-1XB線的截面圖。
[0047]圖9C是圖9A所示的翅片的沿IXC-1XC線的截面圖。
[0048]圖9D是圖9A所示的翅片的沿IXD-1XD線的截面圖。
[0049]圖1OA是現(xiàn)有的翅片管熱交換器中使用的其他的翅片的平面圖。
[0050]圖1OB是圖1OA所示的翅片的沿XB-XB線的截面圖。
[0051]圖1OC是圖1OA所示的翅片的沿XC-XC線的截面圖
[0052]圖1lA是現(xiàn)有的翅片管熱交換器中使用的另外其他的翅片的平面圖。
[0053]圖1lB是圖1lA所示 的翅片的沿XIB-XIB線的截面圖。
[0054]圖1lC是圖1lA所示的翅片的沿XIC-XIC線的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0055]本發(fā)明的第一方面提供一種翅片管熱交換器，其包括:
[0056]為了形成氣體的流路而平行地排列的多個翅片；和
[0057]貫通上述多個翅片，與上述氣體進(jìn)行熱交換的介質(zhì)在內(nèi)部流動的導(dǎo)熱管，
[0058]上述翅片是以在氣流方向上僅出現(xiàn)一處峰部的方式成形的波紋翅片，其具有:嵌入上述導(dǎo)熱管的多個貫通孔；形成于上述貫通孔的周圍的平坦部；相對于上述氣流方向傾斜以形成上述峰部的第一傾斜部；和將上述平坦部和上述第一傾斜部連接的第二傾斜部，
[0059]上述多個貫通孔沿著與上述多個翅片的排列方向和上述氣流方向這兩個方向垂直的段方向形成，
[0060]當(dāng)定義上述氣流方向上的上述翅片的長度為S1、上述段方向上的上述導(dǎo)熱管的中心間距離為S2、上述平坦部的直徑為D1、通過上述氣流方向上的上述翅片的上游端和下游端的平面為基準(zhǔn)平面、上述基準(zhǔn)平面和上述第一傾斜部所成的角度為Θ 1、上述基準(zhǔn)平面和上述第二傾斜部所成的角度為Θ 2、從上述基準(zhǔn)平面至上述平坦部的距離為α?xí)r，滿足tanKSl.tan Θ I ±2 a ) / (S2-D1)}≤ θ 2 < 80。- θ I 的關(guān)系。
[0061]本發(fā)明的第二方面提供一種翅片管熱交換器，在第一方面的基礎(chǔ)之上，上述角度Θ 2 滿足 tanKSl.tan Θ I ±2 a ) / (S2-D1)}≤ θ 2 < 70。- θ I 的關(guān)系。
[0062]本發(fā)明的第三方 面提供一種翅片管熱交換器，在第一或者第二方面的基礎(chǔ)之上，上述翅片在除了上述多個貫通孔之外的其他區(qū)域禁止上述氣體從該翅片的正面向背面的流動。
[0063]本發(fā)明的第四方面提 供一種翅片管熱交換器，其包括:
[0064]為了形成氣體的流路而平行地排列的多個翅片；和
[0065]貫通上述多個翅片，與上述氣體進(jìn)行熱交換的介質(zhì)在內(nèi)部流動的導(dǎo)熱管，[0066]上述翅片是以在氣流方向上僅出現(xiàn)一處峰部的方式成形的波紋翅片，具有:嵌入上述導(dǎo)熱管的多個貫通孔；在上述貫通孔的周圍與上述導(dǎo)熱管貼緊的圓筒狀的翅片套環(huán)；相對于上述氣流方向傾斜以形成上述峰部的第一傾斜部；和將上述翅片套環(huán)和上述第一傾斜部連接的第二傾斜部，
[0067]上述多個貫通孔沿著與上述多個翅片的排列方向和上述氣流方向這兩個方向垂直的段方向形成，
[0068]當(dāng)定義上述氣流方向上的上述翅片的長度為S1、上述段方向上的上述導(dǎo)熱管的中心間距離為S2、上述翅片套環(huán)的外徑為D2、通過上述氣流方向上的上述翅片的上游端和下游端的平面為基準(zhǔn)平面、上述基準(zhǔn)平面和上述第一傾斜部所成的角度為Θ 1、上述基準(zhǔn)平面和上述第二傾斜部所成的角度為0 2時，滿足七&11-1{(51*七&110 1)/(52-02)}≤Θ 2<80° -Θ1的關(guān)系。[0069]本發(fā)明的第五方面提供一種翅片管熱交換器，在第四方面的基礎(chǔ)之上，上述角度0 2滿足七&1^{(51.七&110 1)/(52-02)}≤ Θ 2 < 70。-Θ1 的關(guān)系。
[0070]本發(fā)明的第六方面提供一種翅片管熱交換器，在第四或第五方面的基礎(chǔ)之上，上述翅片在除了上述多個貫通孔之外的其他區(qū)域禁止上述氣體從該翅片的正面向背面的流動。
[0071]以下，參照【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，本發(fā)明不限于以下的實(shí)施方式。
[0072](第一實(shí)施方式)
[0073]如圖1所示，本實(shí)施方式的翅片管熱交換器100包括為了形成空氣A (氣體)的流路而平行地排列的多個翅片31和貫通這些翅片31的導(dǎo)熱管21。翅片管熱交換器100構(gòu)成為使在導(dǎo)熱管21的內(nèi)部流動的介質(zhì)B和沿翅片31的表面流動的空氣A進(jìn)行熱交換。介質(zhì)B例如為二氧化碳、氫氟烴等制冷劑。導(dǎo)熱管21可以連接為一根，也可以分為多根。
[0074]翅片31具有前緣30a和后緣30b。前緣30a和后緣30b分別為直線狀。本實(shí)施方式中，翅片31具有關(guān)于導(dǎo)熱管21的中心左右對稱的結(jié)構(gòu)。因而，在組裝熱交換器100時，不需要考慮翅片31的方向。
[0075]本說明書中，定義翅片31的排列方向為高度方向、與前緣30a平行的方向為段方向、與高度方向和段方向垂直的方向為氣流方向(空氣A的流動方向)。換言之，段方向為與高度方向和氣流方向這兩個方向垂直的方向。氣流方向與翅片31的長邊方向垂直。氣流方向、高度方向和段方向分別對應(yīng)X方向、Y方向和Z方向。
[0076]如圖2A~圖2D所示，翅片31典型性地具有長方形且平板的形狀。翅片31的長邊方向與段方向一致。本實(shí)施方式中，翅片31以固定的間隔(翅片節(jié)距FP)排列。但是，關(guān)于高度方向，相互相鄰的兩個翅片31的間隔并不需要固定，可以不同。翅片節(jié)距FP例如在
1.0~1.5mm的范圍調(diào)整。如圖2B所示，翅片節(jié)距FP由相鄰的兩個翅片31的距離表示。
[0077]包括前緣30a的固定寬度的部分和包括后緣30b的固定寬度的部分與氣流方向平行。但是，這些部分是在成形時為了將翅片31固定于模具而使用的部分，對翅片31的性能沒有大的影響。
[0078]作為翅片31的材料能夠適合使用沖孔加工后的壁厚0.05~0.8mm的鋁制的平板?？梢詫Τ崞?1的表面實(shí)施勃姆石處理(boehmite treatment)、親水性涂料的涂敷等親水性處理。替代親水性處理，也可以進(jìn)行撥水處理。[0079]在翅片31上沿段方向以一列且等間隔形成有多個貫通孔37h。通過多個貫通孔37h的各中心的直線與段方向平行。在多個貫通孔37h各個之中嵌入有導(dǎo)熱管21。在貫通孔37h的周圍由翅片31的一部分形成有圓筒狀的翅片套環(huán)37，該翅片套環(huán)37和導(dǎo)熱管21貼緊。貫通孔37h的直徑例如為I?20mm,可以為4mm以下。貫通孔37h的直徑與導(dǎo)熱管21的外徑一致。在段方向上相互相鄰的兩個貫通孔37h的中心間距離(管節(jié)距)例如為貫通孔37h的直徑的2?3倍。此外，氣流方向上的翅片31的長度例如為15?25mm。
[0080]如圖2A和圖2B所示，翅片31形成為在氣流方向上峰部34僅出現(xiàn)一處。峰部34的棱線與段方向平行。即，翅片31是被稱為波紋翅片的翅片。當(dāng)定義在與翅片套環(huán)37的突出方向相同的方向上突出的部分為“峰部34”時，在本實(shí)施方式中，翅片31在氣流方向上僅具有一個峰部34。前緣30a和后緣30b與谷部對應(yīng)。氣流方向上，峰部34的位置與導(dǎo)熱管21的中心的位置一致。
[0081]本實(shí)施方式中，翅片31構(gòu)成為在除了多個貫通孔37h之外的其他區(qū)域禁止空氣A從該翅片31的正面(上面?zhèn)?向背面(下面?zhèn)?的流動。這樣，優(yōu)選在翅片31不設(shè)置貫通孔37h以外的開口部。當(dāng)開口部不存在時，也不產(chǎn)生因結(jié)霜而導(dǎo)致堵塞的問題，因此在壓力損失的方面是有利的。另外，“不設(shè)置開口部”是指不設(shè)置切口、通風(fēng)窗(louver)，即不設(shè)置貫通翅片的孔。
[0082]翅片31還具有平坦部35、第一傾斜部36和第二傾斜部38。平坦部35是與翅片套環(huán)37相鄰的部分，是形成于貫通孔37h的周圍的圓環(huán)狀的部分。平坦部35的表面與氣流方向平行且與高度方向垂直。第一傾斜部36是為了形成峰部34而相對于氣流方向傾斜的部分。第一傾斜部36在翅片31中占有最大的面積。第一傾斜部38的表面是平坦的。第一傾斜部36在段方向平行且位于通過導(dǎo)熱管21的中心的基準(zhǔn)線的左右。即，由風(fēng)上側(cè)的第一傾斜部36和風(fēng)下側(cè)的第一傾斜部36形成峰部34。第二傾斜部38是將平坦部35和第一傾斜部36圓滑地連接的部分，以消除平坦部35和第一傾斜部36之間的高度的不同。第二傾斜部38的表面由緩和的曲面構(gòu)成。平坦部35和第二傾斜部39在翅片套環(huán)37和貫通孔37h的周圍形成凹狀的部分。
[0083]此外，可以對第一傾斜部36和第二傾斜部38的邊界部分實(shí)施適當(dāng)?shù)牡箞A角(例如R0.5mm?R2.0mm)。同樣,可以對峰部34和第二傾斜部38的邊界部分實(shí)施適當(dāng)?shù)牡箞A角(例如R0.5mm?R2.0mm)。這樣的倒圓角改善翅片31的排水性。
[0084]如圖2A?圖2D所示，定義氣流方向上的翅片31的長度為SI。定義段方向上的導(dǎo)熱管21的中心間距離(管節(jié)距)為S2。定義平坦部35的直徑為Dl。定義氣流方向上的通過翅片31的上游端和下游端的平面為基準(zhǔn)平面H1。翅片31的上游端和下游端分別與前緣30a和30b對應(yīng)。定義基準(zhǔn)平面Hl和第一傾斜部36所成的角度為Θ I。定義基準(zhǔn)平面Hl和第二傾斜部38所成的角度為Θ 2。角度Θ I為基準(zhǔn)平面H1和第一傾斜部36所成的角度中銳角側(cè)的角度。同樣，角度Θ 2為基準(zhǔn)平面Hl和第二傾斜部38所成的角度中銳角側(cè)的角度。本說明書中，將角度Θ1和角度Θ 2分別稱為“第一傾斜角度Θ I”和“第二傾斜角度Θ 2”。此外，定義從基準(zhǔn)平面Hl至平坦部35的距離為α。在圖2A?圖2D所示的實(shí)施方式中，距離α為零。S卩，在高度方向上，平坦部35的位置、前緣30a的位置和后緣30b的位置一致。此時，基準(zhǔn)平面Hl與包括平坦部35的表面的平面一致。
[0085]如上所述，當(dāng)定義了 S1、S2、D1、Θ1、Θ2和α?xí)r，翅片管熱交換器100滿足下述公式(I )。
[0086]tanKSl.tan θ 1±2α )/(S2_Dl)}≤ Θ 2 < 80。-Θ1...(1)
[0087]在高度方向上，平坦部35的位置可以與前緣30a的位置和后緣30b的位置不同。具體而言，當(dāng)平坦部35位于比基準(zhǔn)平面Hl更靠峰部34的棱線的附近的位置時，公式(I)的左邊為tar^KSl.tan Θ 1-2 a ) / (S2-D1)}。當(dāng)平坦部35位于比基準(zhǔn)平面Hl更靠峰部34的棱線的附近的位置時，第一傾斜部36和第二傾斜部38所成的角度變大，因此翅片31的表面積減少，但是壓力損失減少。即，能夠獲得壓力損失低的翅片31。
[0088]另一方面，當(dāng)平坦部35比基準(zhǔn)平面Hl更離開峰部34的棱線時，公式(I)的左邊為tarT1 {(SI.tan Θ 1+2 a ) / (S2-D1)}。當(dāng)平坦部35比基準(zhǔn)平面Hl更離開峰部34的棱線時，第一傾斜部36和第二傾斜部38所成的角度變小，因此壓力損失增加，但是翅片31的表面積增加。此外，第二傾斜部38的角度Θ 2增加，由此也能夠期待使在導(dǎo)熱管21的后方產(chǎn)生的死水區(qū)域減少的效果。即，能夠獲得熱交換能力高的翅片31。
[0089]此外，第二傾斜部38的整體為曲面，但是在圖2C或圖2D所示的截面中，能夠特別指定第二傾斜角度Θ2。圖2C的截面是用與段方向垂直且通過導(dǎo)熱管21的中心的平面切斷翅片31時觀察到的截面。圖2D的截面是用與流動方向垂直且通過導(dǎo)熱管的中心的平面切斷翅片31時觀察到的截面。
[0090]以下詳細(xì)說明公式(I)的技術(shù)的意義。
[0091](關(guān)于第二傾斜角度Θ2的下限值)
[0092]假定氣流方向的長度固定時，波紋翅片的表面積一定比平直翅片(不折彎的翅片)的表面積大。而且，當(dāng)?shù)谝粌A斜角度ΘI固定時，折彎次數(shù)限制為一次的波紋翅片(V形波紋翅片)的表面積比具有2次或其以上的折彎次數(shù)的波紋翅片(Μ形波紋翅片)的表面積大。其理由能夠通過將本實(shí)施方式的翅片31的截面與現(xiàn)有的翅片10的截面進(jìn)行比較而理解。
[0093]為了比較圖2Β和圖9Β時能夠理解，圖2Β所示的截面的輪廓的長度與圖9Β所示的截面的輪廓的長度相等。由于圖2C所示的截面與圖9C所示的截面一致，所以兩者的輪廓的長度相等。與此相對，為了比較圖2D和圖9D時能夠理解，圖2D所示的截面的輪廓的長度大于圖9D所示的截面的輪廓的長度。原因在于，因為根據(jù)本實(shí)施方式的翅片31，圖2D所示的截面包括具有第二傾斜角度Θ 2的第二傾斜部38。根據(jù)現(xiàn)有的翅片10，在圖9D所示的截面中不包括傾斜部8，僅包括平坦部5和谷部6。由于基于第二傾斜部38的表面積的增加，本實(shí)施方式的翅片31的表面積大于現(xiàn)有的折彎2次的翅片10的表面積。
[0094]為了證明上述的事實(shí)，一邊使第二傾斜角度Θ 2變化，一邊分別計算出V形波紋翅片的表面積和M形波紋翅片的表面積。圖3Α和圖3Β表示結(jié)果。計算中使用的其他條件如下所述。
[0095].翅片的長度 SI = 18.9mm
[0096].導(dǎo)熱管的中心間距離S2 = 18.3mm
[0097].平坦部的直徑Dl = 1lmm
[0098].第一傾斜角度Θ 1 = 16。
[0099].翅片節(jié)距 FP = 1.3mm
[0100]如圖3A所示，不依賴于折彎次數(shù)，伴隨第二傾斜角度Θ 2的增加，翅片的表面積增加。但是，V形波紋翅片的表面積相對于第二傾斜角度Θ 2的增加率大于M形波紋翅片相對于第二傾斜角度Θ 2的增加率。如圖3B所示，當(dāng)?shù)诙A斜角度Θ2接近0°時，V形波紋翅片的表面積與M形波紋翅片的表面積大致一致。即，表面積的比率約為100%。第二傾斜角度Θ 2越大時,表面積的差越擴(kuò)大。
[0101]詳細(xì)解析，當(dāng)?shù)诙A斜角度Θ2從80°向40°減少時，表示表面積的比率的曲線的斜率逐漸變得緩和。但是，在圖3B所示的點(diǎn)A的附近，曲線的斜率急劇變大。對應(yīng)該點(diǎn)A的閾值角度Θ 2L如圖4A所示，是V形波紋翅片中在段方向上相互相鄰的第二傾斜部38接觸的角度。在第二傾斜角度Θ 2比閾值角度0 2L小的區(qū)域，進(jìn)行相鄰的第二傾斜部38彼此的侵蝕，所以能夠加速表面積的比率的減少。在此，閾值角度9 2L使用翅片31的長度S1、導(dǎo)熱管21的中心間距離S2、平坦部35的直徑D1、第一傾斜角度Θ I和距離α由下述公式(2)表示。
[0102]Θ SI^tarT1 {(SI.tan Θ I ±2 a ) / (S2-D1)}...(2)
[0103]閾值角度Θ 2L是利用以下的方法算出的角度。如圖4Β所示，峰部34的高度由(S1/2).?&ηθ1±α表示。相鄰的第二傾斜部38剛好接觸時的第二傾斜角度Θ2(=閾值角度0 2L)的正切由{(S1/2).tan0 1± a}/{(S2-Dl)/2}表示。因而，閾值角度Θ 2L能夠由公式(2)表不。
[0104]此外，第二傾斜角度Θ 2小于閾值角度0 2L時，通過相鄰的第二傾斜部38彼此侵蝕，峰部34消失，第二傾斜部38彼此的接觸部與水平大致平行。當(dāng)通過接觸部的水平面上時，空氣減速，引起熱傳導(dǎo)率的降低。因此，第二傾斜角度Θ 2小于閾值角度0 2L時，在由表面積的急劇減少導(dǎo)致的熱交換能力的降低上，另外追加由熱傳導(dǎo)率的降低導(dǎo)致的熱交換能力的降低。結(jié)果是，翅片管熱交換器的熱交換能力顯著降低。
[0105]所以，為了提高翅片管熱交換器的熱交換能力，重要的是第二傾斜角度Θ2為閾值角度Θ 2L以上。
`[0106]此外，作為通過使用僅具有I個峰部34的翅片31而能夠期待改善熱交換能力的另外的理由，能夠列舉平均熱傳導(dǎo)率的提高。圖5A表示由僅具有I個峰部的V形波紋翅片的數(shù)值解析得到的結(jié)果。圖5B表示由具有2個峰部的M形波紋翅片的數(shù)值解析得到的結(jié)果。具有高熱通量(熱交換量)的部分用粗線表示。如圖5A所示，在前緣30a和峰部34的熱通量非常高。同樣，如圖5B所示，在前緣9和峰部4的熱通量非常高。但是，當(dāng)比較粗線的全長時，圖5A所示的粗線的全長大于圖5B所示的粗線的全長。即，V形波紋翅片能夠確保高熱通量的區(qū)域更長。因而，在熱傳導(dǎo)率的側(cè)面，本實(shí)施方式的翅片31也相對于現(xiàn)有的翅片10有利。
[0107](關(guān)于第二傾斜角度Θ2的上限值)
[0108]作為伴隨第二傾斜角度Θ 2的增加的缺點(diǎn)，能夠列舉“流動的剝離”。如圖6A中用虛線D所示，在翅片管熱交換器100中，空氣A的蛇行角度最大的區(qū)間存在于第一傾斜部36和第二傾斜部38的邊界附近。用虛線D表示的區(qū)間中的氣流的蛇行角度能夠由第一傾斜角度Θ I與第二傾斜角度Θ 2的和(Θ I + Θ 2)表示。
[0109]為了調(diào)查蛇行角度(Θ I + Θ 2)對氣流帶來的影響，使用具有在表面積的計算中使用的條件的波紋翅片的模型來實(shí)施氣流解析。具體而言，一邊使蛇行角度(Θ I + Θ2)變化，一邊調(diào)查蛇行部分中的剝離區(qū)域的大小和剝離區(qū)域內(nèi)的氣流方向。前面風(fēng)速為1.3米/秒。圖6B~圖6F表示代表性的結(jié)果。[0110]如圖6B所示，蛇行角度(Θ I + Θ 2)為36°時，在蛇行部分的外周壁的附近產(chǎn)生剝離區(qū)域。但是，其厚度非常薄，內(nèi)部的流動也沿著主流在順方向上流動。如圖6C所示，蛇行角度(Θ I + Θ 2)為66°時，在蛇行部分的外周壁的附近產(chǎn)生剝離區(qū)域。剝離區(qū)域比較厚，但是剝離區(qū)域中的流動基本上為順方向。表示與主流不同的矢量的流動也僅存在得較少。蛇行角度(Θ1+ Θ2)為76°時，與蛇行角度(Θ1+ Θ2)為66°時相同，表示與主流不同的矢量的流動也僅存在得較少。蛇行角度(Θ I + Θ 2)為86°時，表示與主流不同的矢量的流動明確地增加。蛇行角度(Θ1+ Θ2)為96°時，蛇行部分的外周壁的附近由寬廣的范圍且非常厚的剝離區(qū)域覆蓋。此外，剝離區(qū)域內(nèi)的流動的大半成為包含與主流相反方向的矢量的渦流。剝離區(qū)域中的渦流不僅成為使通風(fēng)阻力大幅增加的原因，也導(dǎo)致有效導(dǎo)熱面積的減少。即，蛇行角度(Θ1+ Θ 2)過大時，能夠抵消表面積的增加導(dǎo)致的熱交換量的增加。因而，優(yōu)選蛇行角度(Θ I + Θ 2)處于不會導(dǎo)致通風(fēng)阻力的大幅增加的范圍。
[0111]在上述解析結(jié)果中，蛇行角度(Θ I + Θ2)為76°時，表示與主流不同的矢量的流動也僅存在得較少。與此相對，蛇行角度(Θ I + Θ2)為86°時，表示與主流不同的矢量的流動明確地增加。由此，通過將蛇行角度(Θ I + Θ 2)限制為不滿80°，優(yōu)選限制為不滿70°，能夠抑制剝離區(qū)域中的渦流的產(chǎn)生，進(jìn)而能夠抑制通風(fēng)阻力。
[0112]根據(jù)以上的結(jié)果，第二傾斜角度Θ 2的適當(dāng)?shù)姆秶缮鲜龅墓?I)表示。
[0113]第一傾斜角度Θ I不特別限定，但優(yōu)選不滿40°。第一傾斜角度Θ I為40°以上的情況下，峰部34的彎曲角度為80°以上。在該情況下，在峰部34產(chǎn)生厚的剝離區(qū)域，可能產(chǎn)生包含與主流相反方向的矢量的渦流。因而，第一傾斜角度Θ I優(yōu)選不滿40°。第一傾斜角度Θ I的下限沒有特別限定。在波紋翅片中，第一傾斜角度Θ1大于0°。
[0114]圖7是表示第二傾斜角度Θ 2和翅片管熱交換器的性能(熱交換量和壓力損失)的關(guān)系的圖表。熱交換量的變化率以閾值角度9 2L為邊界較大地變化。即，第二傾斜角度Θ 2在閾值角度Θ 2L以上時，能夠確保充分的熱交換量。另一方面，通風(fēng)阻力的變化率以角度Θ2Η (=80° — Θ1或70° — Θ I)為邊界較大地變化。S卩，第二傾斜角度Θ2比角度θ 2H小時，能夠充分抑制通風(fēng)阻力。
[0115]研究公式(I)中的距離α的上限值和下限值。根據(jù)圖4Β能夠理解，平坦部35逐漸靠近峰部34的棱線時，從平坦部35至峰部34的棱線的距離(S1/2).tan θ l-α中的α的值逐漸增加。為了使平坦部35進(jìn)一步靠近峰部34的棱線，需要在某時刻在平坦部35和第一傾斜部36之間設(shè)置階差。這種階差顯著阻礙平坦部35的周圍的空氣的流動，使通風(fēng)阻力大幅增加。不產(chǎn)生這種階差的α的最大值a max，根據(jù)圖4C能夠理解，由tan Θ I.(Sl-Dl)/2 表示。
[0116]另一方面，當(dāng)平坦部35從峰部34的棱線逐漸遠(yuǎn)離時，從平坦部35至峰部34的棱線的距離(Sl/2) *tan0 l+α中的α的值逐漸增加。在該情況下，能夠根據(jù)公式(2)理解，α的值越大，閾值角度92L變得越大。但是，翅片的結(jié)構(gòu)上不出現(xiàn)新的階差。因而，當(dāng)處于在剝離區(qū)域不產(chǎn)生顯著的渦流的范圍內(nèi)(Θ 2 < 80。_01或02<70。-01)時，0的值沒有制限。
[0117](第二實(shí)施方式)
[0118]如圖8Α?圖8D所示，本實(shí)施方式的翅片41除了在翅片套環(huán)37的周圍不具有平坦部35這點(diǎn)之外,具有與第一實(shí)施方式的翅片31相同的結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式的翅片41和第一實(shí)施方式的翅片31中，對通用的要素標(biāo)注相同的參照附圖標(biāo)記，省略其說明。
[0119]翅片41具有翅片套環(huán)37、第一傾斜部36和第二傾斜部38。翅片套環(huán)37是在貫通孔37h的周圍與導(dǎo)熱管21貼緊的圓筒狀的部分。第二傾斜部38是將翅片套環(huán)37和第一傾斜部36連接的部分。當(dāng)定義翅片套環(huán)37的外徑為D2時，翅片41 (詳細(xì)而言翅片管熱交換器100 )滿足下述公式(3 )。
[0120]tan-1 {(SI.tan θ I) / (S2-D2)} ^ θ 2 < 80。-Θ1...(3)
[0121]本實(shí)施方式中，翅片套環(huán)37的下端的位置與基準(zhǔn)平面Hl的位置一致，如第一實(shí)施方式的平坦部35那樣不變動。如圖8E所示，峰部34的高度由(SI.tan Θ I)/2表示。此外，由于翅片41不具有平坦部35，所以在段方向上相互相鄰的第二傾斜部38接觸時，第二傾斜部38在段方向上的長度由(S2-D2)/2表示。并且，根據(jù)圖6A~圖6F所示的氣流解析的結(jié)果推測，認(rèn)為平坦部35的有無對通風(fēng)阻力的增減沒有大的影響。根據(jù)以上的理由，關(guān)于公式(I)的全部的說明，也能夠引用于公式(3)。當(dāng)滿足公式(3)時，具有翅片41的翅片管熱交換器100具有低通風(fēng)阻力和高熱交換能力。此外，與第一實(shí)施方式相同，第二傾斜角度Θ 2優(yōu)選不滿(70° - Θ I)。
[0122]工業(yè)上的可利用性
[0123]本發(fā)明的翅片管熱交換器在空氣調(diào)節(jié)裝置、供熱水裝置、供暖裝置等中使用的熱泵中是有用的。特別是在用于使制冷劑蒸發(fā)的`蒸發(fā)器中是有用的。
【權(quán)利要求】
1.一種翅片管熱交換器，其特征在于，包括: 為了形成氣體的流路而平行地排列的多個翅片；和 貫通所述多個翅片，與所述氣體進(jìn)行熱交換的介質(zhì)在內(nèi)部流動的導(dǎo)熱管， 所述翅片是以在氣流方向上僅出現(xiàn)一處峰部的方式成形的波紋翅片，具有:嵌入所述導(dǎo)熱管的多個貫通孔；形成于所述貫通孔的周圍的平坦部；相對于所述氣流方向傾斜以形成所述峰部的第一傾斜部；和將所述平坦部和所述第一傾斜部連接的第二傾斜部， 所述多個貫通孔沿著與所述多個翅片的排列方向和所述氣流方向這兩個方向垂直的段方向形成， 當(dāng)定義所述氣流方向上的所述翅片的長度為S1、所述段方向上的所述導(dǎo)熱管的中心間距離為S2、所述平坦部的直徑為D1、通過所述氣流方向上的所述翅片的上游端和下游端的平面為基準(zhǔn)平面、所述基準(zhǔn)平面和所述第一傾斜部所成的角度為Θ 1、所述基準(zhǔn)平面和所述第二傾斜部所成的角度為Θ 2、從所述基準(zhǔn)平面至所述平坦部的距離為α?xí)r，滿足tar^KSl.tan Θ I ±2 a ) / (S2-D1)}≤ θ 2 < 80。- θ I 的關(guān)系。
2.如權(quán)利要求1所述的翅片管熱交換器，其特征在于: 所述角度 Θ 2 滿足 tanKSl.tan Θ I ±2 a ) / (S2-D1)}≤ θ 2 < 70° -θ I 的關(guān)系。
3.如權(quán)利要求1所述的翅片管熱交換器，其特征在于: 所述翅片在除了所述多個貫通孔之外的其他區(qū)域禁止所述氣體從該翅片的正面向背面的流動。
4.一種翅片管熱交換器,其特征在于,包括: 為了形成氣體的流路而平行地排列的多個翅片；和 貫通所述多個翅片，與所述氣體進(jìn)行熱交換的介質(zhì)在內(nèi)部流動的導(dǎo)熱管， 所述翅片是以在氣流方向上僅出現(xiàn)一處峰部的方式成形的波紋翅片，具有:嵌入所述導(dǎo)熱管的多個貫通孔；在所述貫通孔的周圍與所述導(dǎo)熱管貼緊的圓筒狀的翅片套環(huán)；相對于所述氣流方向傾斜以形成所述峰部的第一傾斜部；和將所述翅片套環(huán)和所述第一傾斜部連接的第二傾斜部， 所述多個貫通孔沿著與所述多個翅片的排列方向和所述氣流方向這兩個方向垂直的段方向形成， 當(dāng)定義所述氣流方向上的所述翅片的長度為S1、所述段方向上的所述導(dǎo)熱管的中心間距離為S2、所述翅片套環(huán)的外徑為D2、通過所述氣流方向上的所述翅片的上游端和下游端的平面為基準(zhǔn)平面、所述基準(zhǔn)平面和所述第一傾斜部所成的角度為Θ 1、所述基準(zhǔn)平面和所述第二傾斜部所成的角度為Θ2<80° -Θ1的關(guān)系。
5.如權(quán)利要求4所述的翅片管熱交換器，其特征在于: 所述角度 0 2滿足七&11-1{(514&110 1)/(52-02)}≤ Θ 2 < 70° -Θ1 的關(guān)系。
6.如權(quán)利要求4所述的翅片管熱交換器，其特征在于: 所述翅片在除了所述多個貫通孔之外的其他區(qū)域禁止所述氣體從該翅片的正面向背面的流動。
【文檔編號】F28F1/32GK103890527SQ201280050084
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月11日
【發(fā)明者】名越健二, 本間雅也, 岡市敦雄, 長谷川寬, 大坪周平 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社
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