热交换器制造技术

本发明专利技术公开了一种热交换器，它由多片平行设置的散热片和多根垂直插入该散热片的传热管组成。在该平板散热片上的传热管之间的位置上设有栅片群，该栅片面对气流方向的两侧边开口，该栅片群与上述散热片相连接处的栅片片脚，与散热片前缘或后缘的法线方向成一个角度，栅片沿气流方向连续设置，因此，在流动于散热片之间的气流中可产生带有旋转成分的气流和紊流，并可显著地达到混合气流、促进紊流、减少死区以及气流速度均匀化带来的边界层前缘效果，从而提高散热片的传热性能。（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于空调、冷冻等方面的、流体之间间接进行热传递的热交换器。JP56-56590公开了一种热交换器，这类热交换器由铜管和散热片组成，由U形弯管将铜管相互连接起来的，散热片由铝一类材料制成。在热交换器中，铜管内部流动的冷却介质和在散热片之间流动的空气进行热交换。近年来，人们希望这种热交换器向小型化、高性能化发展，但由于噪音等问题的存在，现在散热片间的空气流速一直被限制得很低，同管内部的热阻相比，空气的热阻极高。因此，虽然采用大幅度扩大空气的传热面积，可以减少空气热阻与管内部热阻之差距，但是，由于受到传热面积不能无限增大的限制，至今空气的热阻还是大大超过管内的热阻。因此，近年来，人们正试图将散热片的表面进行适当的加工，使空气和散热片间的热阻减少。现有技术中经改进过的热交换器中如附图说明图1和图2所示。在这种热交换器中，对散热片表面进行加工，加工部位呈栅片状(即在散热片上切口并将其突起)，因此，这种散热片比普通的平板散热片的表面热阻要低40～50%。冷却介质在铜管的内部流动，其中的热量从与铜管相配合的散热片套圈传到散热片及桥形栅片上。另一方面，按箭头方向由风扇传送过来的空气在散热片之间通过，同时和与其具有温度差的散热片表面进行热交换。在这一作用条件下，冷却介质与空气的热交换便持续进行下去。但是，虽然这种具有栅片的散热片同表面未加工的散热片相比较，表面热阻减少了，但仍然遗留下一些尚未彻底解决的问题。如(1)由于下游的铜管传出的热流，受到位于其正上方或正下方的桥形栅片的阻碍，因此使整个散热片的热阻增加，散热片的效率降低，(2)桥形栅片以及散热片与空气流动方向是平行的，而且其结构并不能造成较大的紊流，因此，流动在散热片之间的空气流很难混合，使散热片表面的热阻增加;(3)由于传热管处的尾流而产生的死区，在桥形栅片中占了很大的面积，从而使本来热阻很低的桥形栅片的有效面积降低，并使单位面积的热阻增加;(4)空气流在传热管之间流动，但由于受到其间桥形栅片的片脚的阻挡，使空气流动阻力增大等等。鉴于如上所述，本专利技术的目的是提供一种由带百叶窗形或桥形栅片组的散热片和传热管组成的热交换器，这种热交换器的结构不妨碍散热片内热流的流动，但气流中产生涡流和紊流，促使气流混合，降低散热片的热阻，改进传热效果。为达到上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案，即在本专利技术的热交换器中，装有以一定间隔平行设置的其间有气流流动的平板散热片，以及垂直插入该平板散热片且内部有流体流动的传热管，在上述散热片上横跨在上述传热管之间和列之间，设有多组由多个连续地沿气流方向设有开口的窗形或桥形栅片组成的栅片群，而且，上述栅片同上述散热片相连接处的片脚连线的延长线，与上述散热片的前缘或后缘相交成垂直以外的角度。现将采用上述技术方案的热交换器的工作情况叙述如下(1)由于栅片是连续地设在传热管之间及列之间，特别是当栅片为桥形栅片时，流入散热片之间的气流中，其流动在栅片内部的气流和流动在栅片外部的气流的流动方向不同，因此气流之间会产生侧滑，出现紊流;(2)由于栅片的片脚同气流方向保持一个角度，形成二维流动造成涡流，使气流发生旋转的同时，便可使散热片间的气流得到混合;(3)由于栅片在传热管管间及列间都有倾角，故栅片不会对其前后传热管的热流产生妨碍，从而使散热片效率的降低少。(4)气流中产生紊流，使气体流向传热管的尾流部分，从而减少了死区。因此，这种带散热片的热交换器，具有比现有的热交换器更低的热阻。在本专利技术的第二种热交换器中，装有以一定间隔平行设置的，其间有气流流动的平板散热片;装有垂直插入该平板散热片且其内部有流体流动的传热管;在该平板散热片上的上述传热管之间，设有迎着气流方向两侧边开口的桥形或窗形栅片群A，所说各栅片群中栅片的片脚连线与上述平板散热片的前缘的法线方向成一个角度，在上述传热管的气流上游及下游未设上述栅片群A的上述平板散热片的位置上，设有迎着气流方向的两侧边进行开口加工，另外两侧为片脚的桥形或窗形栅片群B、C，位于上述传热管的气流上游侧的栅片群B中的各栅片的片脚沿气流方向而相互靠近，使其连线与上述平板散热片的前缘法线成一个角度，而位于气流下游的栅片群C中的各栅片的片脚沿气流方向相互远离，使其连线亦与上述平板散热片的前缘法线成一个角度。采用上述技术方案，可减少气流下游的栅片落入温度边界层中的部分，其中温度边界层是由上方栅片所产生的，这样便可使栅片上的边界层前缘效果非常明显，从而提高了散热片的传热性能。而且，由于栅片片脚同气流方向有一个角度，使流动在栅片内部的气流同流动在外部的气流相混合，这种混合效果可促进传热的进行。进一步地说，片脚可造成旋转的气流，携带着这种旋转成分的气流可提高上述的混合效果，同时还可明显减少传热管尾流部分的死区，从而增大了散热片面积，大大提高了传热性能。因此，在带有散热片的热交换器的小型高性能化方面，获得了非常明显的效果。同现有技术相比较，本专利技术的特点和积极的效果如下在本专利技术中，在散热片上传热管之间装有多列连续地沿气流方向开口的窗形或桥形栅片，而且栅片的片脚延长线同散热片的前缘或后缘相交成一个角度，因此，本专利技术的热交换器具有如下效果(1)在流动于散热片间的气流中造成紊流和涡流，使散热片表面热阻显著减少;(2)栅片在传热管之间及栅片列之间均有一倾角，减小了由于栅片截断热流带来散热片效率的降低;(3)栅片片脚对气流的阻碍很小，使压力损失降低;(4)在气流中造成紊流，使气流向传热管尾流部分流动，从而减少死区，增加了有效传热面积。由于如上所述的积极效果使得在制造与以前的热交换器具有相同换热能力的带散热片的热交换器时，可大幅度减少散热片的传热面积，实现明显的小型化，且成本也可大幅度降低。另外，如果按照本专利技术制作一种具有与现有换热器传热面积相同的热交换器，便可以显著提高其热交换能力。因此，如果把本专利技术的带散热片的热交换器应用在热泵上的话，则可提高EER(能量的效率比)。因此，实施本专利技术可以获得高性能小型化的带散热片的热交换器，其效果明显。下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步描述。附面简单说明如下图1为现有技术的热交换器的透视图;图2中的图(a)为该热交换器中的散热片的平面图，图(b)为该热交换器中的散热片的沿E-E线的剖视图;图3为本专利技术的一个实施例的一种热交换器，其中图(a)为平面图，图(b)为该图(a)的C-C剖面图，图(c)为该图(a)的D-D剖面图;图4为本专利技术的另一个实施例的热交换器的平面图;图5为图4中的F-F′面的剖面图;图6为图4的G-G′面剖面图。图3所示为本专利技术的一个实施例，图3(a)为热交换器的平面图，图3(b)为C-C剖面图，图3(c)为D-D剖面图，16a、16b、16c为铜管，17为散热片上经过内缘翻边加工过的散热片套圈，19、20为桥形栅片。铜管16a、16b、16c的内部流动着冷却介质，该冷却介质中的热，向铜管16a、16b、16c，散热片套圈17、散热片18及桥形栅片19或20传导。另一方面，沿21方向流动的空气在通过散热片之间时，与冷却介质通过散热片18(包括栅片19、20、散热片套圈17)间接进行热交换。由于栅片19从上游向下游连续地设置，因此，气流分为在栅片19的内部和在栅片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热交换器，其中装有以一定间隔平行设置的、其间有气流流动的平板散热片，以及垂直插入该平板散热片，且内部有流体流动的传热管，本专利技术的特征是：在上述散热片上，设有多组由多个连续的窗形或桥形栅片组成的栅片组，上述窗形或桥形栅片横跨在上述传热管之间和传热管的排与排之间，且在气流方向上有开口，而且上述栅片与上述散热片相连接处的片脚的连线，与上述散热片的气流侧或气流尾侧的边线形成一个倾角。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：田中博由，安立正明，津田善行，青山繁男，丹野聪，加藤薰，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，松下冷机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]