專利名稱：帶翅片的換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在空調(diào)機(jī)或冷凍機(jī)領(lǐng)域廣泛使用的帶翅片的換熱器。
近年來，隨著空調(diào)設(shè)備的小型化和薄型化，越來越需要帶翅片的換熱器提高熱交換能力。
圖7A和圖7B是致力于改善熱交換能力的帶翅片的換熱器傳統(tǒng)示例的俯視圖和剖視圖，在日本發(fā)明專利公開1990-217792號公報中公開。圖中11是板狀翅片，12是翅片墊圈，在與翅片11垂直的方向內(nèi)緣翻邊，并以規(guī)定間隔形成。13是傳熱管，插入翅片墊圈12內(nèi)，擴(kuò)張后與翅片12密合。箭頭B表示氣流的主方向。在相鄰的翅片墊圈12之間，在翅片11的一面形成3行立起部組14a、14b、14c。3行立起部組由1個立起部14a、2個立起部14b、3個立起部14c組成。立起部的寬度Wf約為立起部之間的翅片平坦部分的寬度Wb的1/3。
然而采用圖7A和圖7B所示的帶翅片的換熱器，雖然可以減少通風(fēng)阻力，熱交換能力有較大改善，但當(dāng)在傳熱管13中流動的流體間存在溫度差時，會通過具有較大面積的翅片平坦部進(jìn)行熱傳導(dǎo)，從而引起熱交換，使熱交換能力不能充分提高。換言之，圖7A和圖7B所示的帶翅片的換熱器采用多行傳熱管，當(dāng)在相鄰的各傳熱管內(nèi)部流動的流體間存在溫度差時，在各傳熱管內(nèi)部流動的流體之間即通過具有較大面積的翅片平坦部進(jìn)行熱傳導(dǎo)，從而引起熱交換。因此，即使使用多行圖7A和圖7B的帶翅片的換熱器，仍不能十分有效地提高熱交換能力。
本發(fā)明的目的在于即使在相鄰的傳熱管內(nèi)流動的流體間存在溫度差，也能抑制通過翅片進(jìn)行的熱傳導(dǎo)，提高熱交換能力。
概括地說，本發(fā)明的帶翅片的換熱器具有翅片、與翅片垂直設(shè)立的翅片墊圈、插入翅片墊圈的傳熱管、設(shè)于相鄰傳熱管之間的翅片表面的一面且其寬度設(shè)定為在相鄰的立起部之間具有較大面積的翅片平坦部寬度的1/3的多個立起部、以及在相鄰的傳熱管內(nèi)部流動的流體間存在溫度差的部分且在相鄰的傳熱管的中央部附近的翅片表面設(shè)置的切入部或切除部或立起部等隔熱裝置。
附圖的簡單說明。
圖1是本發(fā)明第1實施例的帶翅片的換熱器的俯視圖。
圖2是本發(fā)明第2實施例的帶翅片的換熱器的俯視圖。
圖3A是本發(fā)明第3實施例的帶翅片的換熱器的俯視圖，圖3B是沿圖3A的A-A線的剖視圖。
圖4A是本發(fā)明第4實施例的帶翅片的換熱器的俯視圖，圖4B是沿圖4A的A-A線的剖視圖。
圖5A是本發(fā)明第5實施例的帶翅片的換熱器的俯視圖，圖5B是沿圖5A的A-A線的剖視圖。
圖6A是表示本發(fā)明各實施例的帶翅片的換熱器共同構(gòu)造的俯視圖，圖6B是沿圖6A的A-A線的剖視圖。
圖7A是傳統(tǒng)示例，是日本發(fā)明專利公開1990-217792號公報中公開的帶翅片的換熱器的俯視圖，圖7B是沿圖7A的D-D線的剖視圖。
以下結(jié)合


本發(fā)明實施例的帶翅片的換熱器。
首先用圖6A和圖6B說明本發(fā)明各實施例的共同構(gòu)造。
圖6A是表示本發(fā)明各實施例的帶翅片的換熱器共同構(gòu)造的俯視圖，圖6B是沿圖6A的A-A線的剖視圖。
如圖6A所示，11是多個翅片，以翅片節(jié)距Pf的一定間隔平行排列，氣流在其間流動。氣流的主方向B沿箭頭方向、即與翅片前緣垂直地流動。為了便于說明，把翅片面上的與氣流主方向B垂直的方向稱為階梯方向。12是多個翅片墊圈，通過在與前述翅片垂直的方向內(nèi)緣翻邊而形成。多個翅片墊圈12以規(guī)定節(jié)距在階梯方向沿一條直線排成行。在氣流的主方向B以規(guī)定節(jié)距排列多行翅片墊圈。13是傳熱管，插入翅片墊圈12中，經(jīng)擴(kuò)張后與翅片墊圈12密合，在階梯方向排成傳熱管行。在階梯方向相鄰的2個傳熱管13之間，形成對著氣流主方向B開口、用金屬模形成的3行立起部組，該立起部組形成于翅片11表面的同一面，且可以處于與翅片墊圈12相反的一面。3行立起部組具有由1個立起部24a、1個立起部24b、2個立起部24c組成的立起部組，稱為主要立起部。3行立起部組在氣流主方向B的寬度Wf最好是翅片11的無立起部形成的連續(xù)平坦部在氣流主方向的寬度Wb的大致1/3。立起部24a、24b、24c的靠近傳熱管13一側(cè)的上升部25a、25b、25c最好設(shè)置在大致沿傳熱管13外周的方向和位置。立起部24c的不靠近傳熱管13一側(cè)的上升部25d最好大致沿氣流主方向B形成。立起部24a、24b、24c的高度h最好是翅片節(jié)距Pf的大致1/2。
以下用圖1的俯視圖說明本發(fā)明第1實施例的帶翅片的換熱器。從圖1到圖5A、圖5B，凡與圖6A、圖6B共同的部分均未標(biāo)以編號。31是窄槽、即切入部，形成于相鄰的翅片墊圈行之間，并處于在氣流主方向相鄰的傳熱管13之間的中央部附近的翅片上，其長度最好沿階梯方向延伸。切入部31的長度最好大于傳熱管直徑，且小于階梯方向傳熱管節(jié)距的2倍。另外切入部31貫穿翅片厚度方向的正反兩面，寬度極窄。
以下用圖2的俯視圖說明本發(fā)明第2實施例的帶翅片的換熱器。32是寬度大于切入部的槽、即切除部，形成于相鄰的翅片墊圈行之間，并處于在氣流主方向相鄰的傳熱管13之間的中央部附近的翅片上，其長度最好沿階梯方向延伸。切除部32的長度最好大于傳熱管直徑，且小于階梯方向傳熱管節(jié)距的2倍。另外切除部32貫穿翅片厚度方向的正反兩面，寬度大于切入部。
以下用圖3A的俯視圖和圖3B的剖視圖說明本發(fā)明第3實施例的帶翅片的換熱器。在翅片11上，在階梯方向相鄰的2個傳熱管13之間設(shè)有對著氣流主方向B開口的6行立起部。除了已用圖6A和圖6B說明的3行立起部24a、24b、24c外，還設(shè)有1個立起部33a、1個立起部33b、2個立起部33c，立起部33a、33b、33c在氣流主方向相鄰的2個傳熱管13之間設(shè)于與立起部24a、24b、24c的立起部分相反的一面，其寬度Wf與立起部24a、24b、24c相同，且位于各立起部24a、24b、24c之間的中央部，即呈正反面交錯狀。立起部33a、33b、33c的靠近傳熱管13一側(cè)的上升部34a、34b、34c最好設(shè)置在大致沿傳熱管13外周的方向和位置。立起部33c的不靠近傳熱管13一側(cè)的上升部34d最好大致沿氣流主方向B。立起部33a、33b、33c的高度h最好是翅片節(jié)距Pf的大致1/2。
圖4A是本發(fā)明第4實施例的帶翅片的換熱器的俯視圖。圖4B是沿圖4A的A-A線剖視圖。
35是2個立起部，形成于相鄰的翅片墊圈行之間，設(shè)于在氣流主方向相鄰的傳熱管13之間的中央部附近的翅片11表面，位于與主要立起部24a、24b、24c的立起部分相反的一面，寬度Wf與立起部24a、24b、24c相同。立起部35的靠近傳熱管13一側(cè)的上升部36c最好設(shè)置在大致沿傳熱管13外周的方向和位置。立起部35的不靠近傳熱管13一側(cè)的上升部36d最好大致沿氣流主方向B形成。立起部35的高度h最好是翅片節(jié)距Pf的大致1/2。
圖5A是本發(fā)明第5實施例的帶翅片的換熱器的俯視圖。圖5B是沿圖5A的A-A線剖視圖。
37是2個立起部，形成于相鄰的翅片墊圈行之間，設(shè)于在氣流主方向相鄰的傳熱管13之間的中央部附近的翅片11表面，位于與主要立起部24a、24b、24c的立起部分相同的一面，寬度Wf與立起部24a、24b、24c相同。立起部37的靠近傳熱管13一側(cè)的上升部38c最好設(shè)置在大致沿傳熱管13外周的方向和位置。立起部37的不靠近傳熱管13一側(cè)的上升部38d最好大致沿氣流主方向B形成。立起部37的高度h最好是翅片節(jié)距Pf的大致1/2。
另外，本發(fā)明的第1-5實施例的帶翅片的換熱器的翅片形狀均用于在氣流主方向相鄰的傳熱管13中流動的流體存在溫度差的部分，其他部分則使用圖6A和圖6B所說明的共同構(gòu)造的翅片形狀。但第4和第5實施例的帶翅片的換熱器的翅片形狀也可用于所有領(lǐng)域。
采用上述構(gòu)造，具有以下效果。
(1)由于只在階梯方向相鄰的傳熱管13之間的翅片11表面的一面設(shè)置多個主要立起部24a、24b、24c，立起部24a、24b、24c在氣流主方向的寬度Wf為在氣流主方向相鄰的立起部之間距離Wb的大致1/3，在氣流主方向相鄰的傳熱管13內(nèi)部流動的流體存在溫度差的部分，在氣流主方向相鄰的傳熱管13之間的中央部附近的翅片11的表面設(shè)置切入部31或切除部32或立起部33c、35、37等隔熱裝置。從而可在氣流主方向相鄰的各傳熱管13內(nèi)部流動的流體之間，抑制通過翅片而進(jìn)行的熱傳導(dǎo)，有效地提高多行的熱交換能力，同時由于切入部31、切除部32、或立起部33c、35、37的存在，可有效地進(jìn)行散熱，翅片的前緣部與空氣溫度大致相同，可利用溫度邊界層前緣效果提高傳熱性能。
另外，如果僅是設(shè)置多個立起部，當(dāng)流過傳熱管13的流體之間存在溫度差時，即會通過具有較大面積的翅片平坦部而進(jìn)行熱傳導(dǎo)，從而引起熱交換，以致不能充分提高熱交換能力。而若增加立起部數(shù)量以減少平坦部面積，又會使通風(fēng)阻力增大，也不能充分提高熱交換能力。
若在氣流主方向相鄰的傳熱管13之間的中央部附近的翅片11表面只設(shè)置切入部31或切除部32或立起部33c、35、37等隔熱裝置，則熱交換能力低，性能不充分。然而本發(fā)明是把多個立起部與隔熱裝置相互結(jié)合，故可如前述那樣有效地提高熱交換能力。
(2)由于在氣流主方向相鄰的翅片墊圈行之間的中央部附近的翅片11表面形成的切入部31或切除部32或立起部33c、35、37等隔熱裝置的長度方向與翅片墊圈行平行，故可在氣流主方向相鄰的各傳熱管13內(nèi)部流動的流體之間有效地抑制通過翅片平坦部進(jìn)行的熱傳導(dǎo)。
(3)由于使隔熱裝置在階梯方向的長度大于傳熱管直徑，且小于階梯方向傳熱管節(jié)距的2倍，故不僅可確保翅片強(qiáng)度，且可在氣流主方向相鄰的各傳熱管內(nèi)部流動的流體之間有效地抑制通過翅片基體進(jìn)行的熱傳導(dǎo)。
(4)由于在氣流主方向相鄰的傳熱管13的附近設(shè)有多個主要立起部24a、24b、24c的翅片11表面、在與多個主要立起部24a、24b、24c的立起部分相反的一面，用與多個主要立起部24a、24b、24c相同的寬度Wf把多個立起部33a、33b、33c設(shè)置在主要立起部24a、24b、24c之間的中央，亦即呈正反面交錯狀設(shè)置，故在氣流主方向相鄰的各傳熱管13的內(nèi)部流動的流體存在溫度差的部分，可抑制流體間通過翅片進(jìn)行的熱傳導(dǎo)，有效地提高多行的熱交換能力，而且可利用設(shè)在與多個主要立起部24a、24b、24c的立起部分相反的一面、即與其呈正反面交錯狀設(shè)置的多個立起部33a、33b、33c的溫度邊界層前緣效果提高傳熱性能。
(5)由于只在階梯方向相鄰的傳熱管13之間的翅片11表面的一面設(shè)置多個主要立起部24a、24b、24c，且立起部24a、24b、24c在氣流主方向的寬度Wf設(shè)為在氣流主方向相鄰的立起部之間距離Wb的大致1/3，并在氣流主方向相鄰的傳熱管13內(nèi)部流動的流體存在溫度差的部分、在該氣流主方向相鄰的傳熱管13之間的中央部附近的翅片11表面設(shè)置由切入部31或切除部32等槽部構(gòu)成的隔熱裝置，故可在氣流主方向相鄰的各傳熱管13內(nèi)部流動的流體之間抑制通過翅片進(jìn)行的熱傳導(dǎo)，有效地提高多行的熱交換能力，同時通過切入部31或切除部32的溫度邊界前緣效果提高傳熱性能。
(6)由于只在階梯方向相鄰的傳熱管13之間的翅片11表面的一面設(shè)置多個主要立起部24a、24b、24c，且立起部24a、24b、24c在氣流主方向的寬度Wf設(shè)為在氣流主方向相鄰的立起部之間距離Wb的大致1/3，并在氣流主方向相鄰的傳熱管13內(nèi)部流動的流體存在溫度差的部分、在該氣流主方向相鄰的傳熱管13之間的中央部附近的翅片11表面設(shè)置立起部33c、35、37，故可在氣流主方向相鄰的各傳熱管13內(nèi)部流動的流體之間抑制通過翅片進(jìn)行的熱傳導(dǎo)，有效地提高多行的熱交換能力，同時在整個熱交換器上通過立起部33c、35、37的溫度邊界前緣效果提高傳熱性能。
如果僅是設(shè)置大量立起部，會使通風(fēng)阻力增大，不能充分提高熱交換能力。
然而，通過將立起部24a、24b、24c在氣流主方向的寬度Wf設(shè)為在氣流主方向相鄰的立起部間距離Wb的大致1/3，使立起部數(shù)量及其配置最佳化，可抑制通風(fēng)阻力，提高熱交換能力。另外，立起部33c、35、37的設(shè)置位置處于在氣流主方向相鄰的傳熱管13之間的中央部附近的翅片11的表面，且處于在氣流主方向相鄰的傳熱管13內(nèi)部流動的流體存在溫度差的部分，故可有效提高熱交換能力。
(7)通過在氣流主方向相鄰的傳熱管13的行間中央部附近的翅片11表面、在與多個主要立起部24a、24b、24c的立起部分相反的一面，設(shè)置與多個主要立起部24a、24b、24c相同寬度Wf的立起部35，在氣流主方向相鄰的各傳熱管13內(nèi)部流動的流體存在溫度差的部分，可抑制流體之間通過翅片進(jìn)行的熱傳導(dǎo)，有效地提高多行的熱交換能力，同時可利用設(shè)在與多個主要立起部24a、24b、24c的立起部分相反一面的立起部35的溫度邊界層前緣效果提高傳熱性能，而且只需對多個立起部正反面交錯設(shè)置的金屬模略加改造即可得到所需金屬模。
(8)通過在氣流主方向相鄰的傳熱管13的行間中央部附近的翅片11表面的與多個主要立起部24a、24b、24c的立起部分相同的一面，設(shè)置與多個主要立起部24a、24b、24c相同寬度Wf的立起部37，可在氣流主方向相鄰的各傳熱管13內(nèi)部流動的流體存在溫度差的部分抑制流體之間通過翅片進(jìn)行的熱傳導(dǎo)，有效地提高多行的熱交換能力，同時可利用設(shè)在與多個主要立起部24a、24b、24c的立起部分相同一面的立起部37的溫度邊界層前緣效果提高傳熱性能，而且因全部立起部均設(shè)于同一面，故金屬模的維護(hù)管理容易。
(9)從與連接階梯方向相鄰傳熱管13中心的直線靠近的立起部起，順序設(shè)各立起部24a、24b、24c、33a、33b、33c、35、37的數(shù)量為n1、n2、n3…時，通過使n1≤n2≤n3≤…，可使氣流下游的局部速度分布難以產(chǎn)生，減少送風(fēng)噪音的上升。
(10)通過使立起部24a、24b、24c、33a、33b、33c、35、37的靠近傳熱管一側(cè)的上升部25a、25b、25c、34a、34b、34c、36c、38c大致在沿傳熱管13外周的方向和位置形成，可減少傳熱管13尾流一側(cè)發(fā)生的死水區(qū)，增大有效傳熱面積，同時由于傳熱管13到上升部的距離縮短，使翅片效率提高，而各立起部的長度總和延長，故能更多地確保溫度邊界層前緣效果大的部分，且可增大傳熱性能。
(11)通過使立起部24c、33c、35、37的不靠近傳熱管13一側(cè)的上升部25d、34d、36d、38d大致沿在翅片11間流動的氣流主方向B形成，故能發(fā)揮氣流的整流效果，既不會明顯增大通風(fēng)阻力，又可減少送風(fēng)噪音的上升。
(12)由于立起部24a、24b、24c、33a、33b、33c、35、37的高度h設(shè)定為翅片節(jié)距Pf的大致1/2，故翅片間的氣流速度均勻，可減少通風(fēng)阻力的上升。
權(quán)利要求
1.一種帶翅片的換熱器，其特征在于，由以一定間隔平行排列且氣體在其間流動的多個翅片、垂直地插入所述翅片且在與氣流主方向垂直的方向以規(guī)定節(jié)距排列成直線行且各行以規(guī)定節(jié)距在氣流主方向排列的多個傳熱管行構(gòu)成，在階梯方向相鄰的所述傳熱管之間的所述翅片表面的一面設(shè)有多個主要立起部，所述立起部在氣流主方向的寬度為在氣流主方向相鄰的所述立起部之間距離的大致1/3，在氣流主方向相鄰的所述傳熱管的內(nèi)部流動的流體存在溫度差的部分、在氣流主方向相鄰的所述傳熱管行之間的中央部附近的所述翅片的表面設(shè)有多個隔熱裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶翅片的換熱器，其特征在于，在氣流主方向相鄰的傳熱管行之間的中央部附近的翅片表面設(shè)有在階梯方向延伸的隔熱裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶翅片的換熱器，其特征在于，在氣流主方向相鄰的傳熱管行之間的中央部附近的翅片表面設(shè)有在階梯方向延伸的隔熱裝置，隔熱裝置在階梯方向的長度大于傳熱管直徑，小于階梯方向傳熱管節(jié)距的2倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶翅片的換熱器，其特征在于，在氣流方向相鄰的傳熱管附近設(shè)有多個主要立起部的翅片表面、在與所述多個主要立起部的立起部分相反的一面、在所述多個主要立起部之間的中央，正反面交錯地設(shè)有與所述多個主要立起部寬度相同的多個立起部。
5.一種帶翅片的換熱器，其特征在于，由以一定間隔平行排列且氣體在其間流動的多個翅片、垂直地插入所述翅片且在與氣流主方向垂直的方向以規(guī)定節(jié)距排列成直線行且各行以規(guī)定節(jié)距在氣流主方向排列的多個傳熱管行構(gòu)成，在階梯方向相鄰的所述傳熱管之間的所述翅片表面的一面設(shè)有多個主要立起部，所述立起部在氣流主方向的寬度設(shè)為在氣流主方向相鄰的所述立起部之間距離的大致1/3，在氣流主方向相鄰的所述傳熱管的內(nèi)部流動的流體存在溫度差的部分、在氣流主方向相鄰的所述傳熱管行之間的中央部附近的所述翅片的表面設(shè)有多個槽。
6.一種帶翅片的換熱器，其特征在于，由以一定間隔平行排列且氣體在其間流動的多個翅片、垂直地插入所述翅片且在與氣流主方向垂直的方向以規(guī)定節(jié)距排列成直線行且各行以規(guī)定節(jié)距在氣流主方向排列的多個傳熱管行構(gòu)成，在階梯方向相鄰的所述傳熱管之間的所述翅片表面的一面設(shè)有多個主要立起部，所述立起部在氣流主方向的寬度設(shè)為在氣流主方向相鄰的所述立起部之間距離的大致1/3，在氣流主方向相鄰的所述傳熱管的內(nèi)部流動的流體存在溫度差的部分，在氣流主方向相鄰的所述傳熱管行之間的中央部附近的所述翅片的表面設(shè)有多個立起部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的帶翅片的換熱器，其特征在于，在氣流主方向相鄰的傳熱管行之間的中央部附近的翅片表面、在與多個主要立起部的立起部分相反的一面，設(shè)有與所述多個主要立起部寬度相同的多個立起部。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的帶翅片的換熱器，其特征在于，在氣流主方向相鄰的傳熱管行之間的中央部附近的翅片表面、在與多個主要立起部的立起部分相同的一面，設(shè)有與所述多個主要立起部寬度相同的多個立起部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的帶翅片的換熱器，其特征在于，從與連接階梯方向相鄰的傳熱管13中心的直線靠近的立起部起，順序設(shè)主要立起部的數(shù)量為n1、n2、n3…時，使n1≤n2≤n3≤…。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的帶翅片的換熱器，其特征在于，立起部的靠近傳熱管一側(cè)的上升部地大致沿傳熱管外周的方向和位置形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項所述的帶翅片的換熱器，其特征在于，立起部的不靠近傳熱管一側(cè)的上升部大致沿在翅片間流動的氣流的主方向形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項所述的帶翅片的換熱器，其特征在于，立起部的高度為翅片節(jié)距的大致1/2。
全文摘要
一種帶翅片的換熱器，在階梯方向相鄰的傳熱管之間的翅片表面的一面設(shè)有多個立起部，該立起部在氣流主方向的寬度為在氣流主方向相鄰的立起部間距離的大致1/3，在氣流主方向相鄰的傳熱管內(nèi)部的流體存在溫度差的部分、在氣流主方向相鄰的傳熱管之間中央部附近的翅片表面，設(shè)有切入部等隔熱裝置，從而可在氣流主方向相鄰的各傳熱管內(nèi)部的流體間抑制通過翅片進(jìn)行的熱傳導(dǎo)，可提高多行的熱交換能力，且可利用隔熱裝置的溫度邊界層前緣效果提高傳熱性能。
文檔編號F28F1/32GK1152705SQ9611443
公開日1997年6月25日 申請日期1996年11月6日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月9日
發(fā)明者橫山昭一, 茂木仁 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社