專利名稱：具有波紋形鰭片的熱交換器和具有這種熱交換器的空調(diào)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由大量鰭片和制冷劑管構(gòu)成的熱交換器和具有這種熱交換器的空調(diào)機(jī)，其中，鰭片布置成多層結(jié)構(gòu)，制冷劑管插入在多層鰭片內(nèi)以便延伸成曲折形式。
在傳統(tǒng)的熱泵式空調(diào)機(jī)中，在制冷運行過程中，制冷劑按照壓縮機(jī)、熱源側(cè)(室外側(cè))熱交換器、四通切換閥、流量控制閥(膨脹閥)、用戶側(cè)(室內(nèi)側(cè))熱交換器和四通切換閥的順序回路，而在加熱過程中，制冷劑按照與制冷過程的相反方向進(jìn)行回路。熱源側(cè)的熱交換器在加熱過程中作為蒸發(fā)器，而在制冷過程中作為冷凝器。
為了提高這種熱交換器的熱交換效率，對鰭片的形狀提出了各種改進(jìn)意見。例如，已知的一種其上帶有二個截面均為三角形的突體的鰭片，并將鰭片沿空氣流動(送風(fēng))方向(鰭片的厚度方向)連續(xù)地布置。
然而，上述的傳統(tǒng)鰭片存在的一個問題是當(dāng)空氣流過鰭片與制冷劑管進(jìn)行熱交換時，在鰭片表面上不能建立足以促進(jìn)散熱的空氣紊流，因此，仍然存在空氣的熱邊界層，以致于熱交換效率不高。
考慮到上述問題，可以在鰭片上隨機(jī)地形成大量的突體以便于促進(jìn)流過鰭片表面的空氣產(chǎn)生紊流。但是在這種情況下，這些隨機(jī)設(shè)置的突體會增加空氣流動的阻力，從而顯著地降低熱交換的效率。
此外，上述傳統(tǒng)的空調(diào)機(jī)使用如R-12或R-50化合物作為制冷劑充填在制冷劑回路管線內(nèi)。然而，這種化合物因為它們含有氯族元素可能對大氣中臭氧層具有破壞作用。因此，為了保護(hù)環(huán)境，目前使用幾乎不含氯族的R-11(氯二氟甲烷)，沒有氯族的化合物如R-32(二氟甲烷)、R-125(五氟乙烷)和R-134a(四氟乙烷)，或者這些化合物的混合物(之后稱為“HFC基制冷劑(混合制冷劑)”)作為替代制冷劑。當(dāng)使用這種HFC基制冷劑作為制冷劑時，由于混合制冷劑的固有特性，制冷回路就需要保持在高壓和高溫狀態(tài)下。為了避免制冷回路進(jìn)入異常高壓和高溫狀態(tài)，熱交換器需要更高的熱交換效率。
本發(fā)明的一個目的是提供一種能增強(qiáng)其熱交換效率的熱交換器和一種使用這種熱交換器的空調(diào)機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種熱交換器，它包括多個以多層結(jié)構(gòu)方式配置的鰭片和插入在多層鰭片內(nèi)以便于彎曲設(shè)置的制冷劑管，該熱交換器使空氣和制冷劑之間實現(xiàn)熱交換，以便完成制冷和/或加熱運行，其特征在于，每一鰭片在氣流方向上具有波浪形部分，該波浪形部分至少具有二個能夠產(chǎn)生足以破壞空氣溫度邊界層的強(qiáng)度的空氣紊流的波紋段，而該波紋段對氣流的阻力為最小。
在本發(fā)明的第一方面的熱交換器中，波浪形部分可以包括沿氣流方向形成在每一鰭片上的三個波紋段，每個波紋段的截面大體上為三角形。
根據(jù)上述的熱交換器，由于在熱交換器的鰭片上沿氣流方向形成三個波紋段，從而能夠形成足以破壞溫度邊界層的紊流，致使熱交換效率提高。此外，所形成的紊流對氣流的阻力并不增加過高，因而未增加壓力損耗。因此，整個熱交換器的效率可以得到提高。
在上述的熱交換器中，每個鰭片的寬度設(shè)定為制冷劑管管徑的二到三倍，每個波紋段的寬度設(shè)定為基本上三等分鰭片寬度，而所述的波紋段的高度設(shè)定為所述的波紋段的寬度的1/7到1/8。
根據(jù)上述的熱交換器，由于鰭片寬度設(shè)定為制冷劑管管徑的二到三倍，因此鰭片寬度可以是最小而根據(jù)在熱交換中的空氣和鰭片之間的溫度差的熱交換效率為最高。即如果鰭片寬度小于制冷劑管管徑的二倍，則就不能得到足夠的熱交換面積。另一方面，如果鰭片寬度超過制冷劑管管徑的三倍，則鰭片寬度過大，不論空氣和鰭片之間的溫度差有多小。
此外，根據(jù)上述的熱交換器，波紋段的寬度設(shè)定為基本上三等分鰭片的寬度(即波紋段寬度基本等于鰭片寬度的三分之一)，而波紋段的高度設(shè)定為其寬度的1/7到1/8。因此能夠產(chǎn)生破壞空氣溫度邊界層的空氣紊流，而對氣流的阻力可為最小。
在本發(fā)明的第一方面的熱交換器中，波浪形部分可以包括沿氣流方向形成在每一鰭片上的二個波紋段和設(shè)置在波紋段之間的平直部分，每個梯形波紋段的截面為三角形。
根據(jù)上述的熱交換器，波浪形部分包括兩個波紋段和位于波紋段之間的平直部分，因此沿鰭片表面流動的空氣中能產(chǎn)生足以破壞空氣溫度邊界層的紊流，因此能夠提高熱交換效率。此外，對流動的空氣的阻力不是過高。從而能夠提高整個熱交換器的熱交換效率。
此外，每一鰭片本身的平直部分增加了防止鰭片表面結(jié)霜的排水效果。例如，當(dāng)上述的熱交換器作為室外熱交換器時，因為室外熱交換器具有良好的排水效果而能有效地完成除霜運行，而且能夠抑制室外熱交換器上的水的潛熱的效果。所以，即使除霜運行已關(guān)閉以恢復(fù)加熱運行，熱交換器效率仍能保持在一高水平上。
在上述的熱交換器中，每一鰭片的寬度設(shè)定為二到三倍的制冷劑管的管徑，平直部分的寬度設(shè)定為波紋段寬度的一半，而波紋段的高度設(shè)定為波紋段寬度的1/8到1/9。
根據(jù)上述的熱交換器，由于鰭片寬度設(shè)定為制冷劑管的管徑的二到三倍，因此鰭片寬度可以是最小而根據(jù)在熱交換中的空氣和鰭片之間的溫度差為基礎(chǔ)的熱交換效率為最高。即如果鰭片寬度小于制冷劑管管徑的二倍，則就不能得到足夠的熱交換面積。另一方面，如果鰭片寬度超過制冷劑管管徑的三倍，則鰭片寬度過大，不論空氣和鰭片之間的溫度差有多小。
根據(jù)上述的熱交換器，平直部分的寬度設(shè)定為波紋段寬度的一半，而波紋段的高度設(shè)定為波紋段寬度的1/8到1/9。因此，沿鰭片流動的空氣形成足以破壞溫度邊界層的紊流，然而，對氣流的阻力可被減到最小程度。
在本發(fā)明的第一方面的熱交換器中，波浪形部分可以包括沿氣流方向形成在每一鰭片上的二個梯形波紋段和設(shè)置在梯形波紋段之間的平直部分，每個梯形波紋段的截面大體為梯形。
根據(jù)上述的熱交換器，在每一鰭片上形成兩個波紋段和在氣流方向上位于波紋段之間的平直部分，因而在沿鰭片表面流動的空氣中能產(chǎn)生足以破壞空氣溫度邊界層的紊流，因此能夠提高熱交換效率。此外，對流動的空氣的阻力不是過高。從而，能夠提高整個熱交換器的熱交換效率。另外，梯形波紋段具有一上平直段，上平直段和在梯形波紋段之間的平直部分起到了增強(qiáng)排水的效果，因此能夠非常有效地防止了鰭片結(jié)霜。
在上述熱交換器中，每一鰭片的寬度設(shè)定為制冷劑管管徑的二到三倍，平直部分的寬度與梯形波紋段的寬度之比設(shè)定為2/3，梯形波紋段的高度設(shè)定為梯形波紋段寬度的1/4到1/5。
根據(jù)上述的熱交換器，由于鰭片寬度設(shè)定為制冷劑管管徑的二到三倍，因此鰭片寬度可以是最小而根據(jù)在熱交換中的空氣和鰭片之間的溫度差的熱交換效率為最高。即如果鰭片寬度小于制冷劑管管徑的二倍，則就不能得到足夠的熱交換面積。另一方面，如果鰭片寬度超過制冷劑管管徑的三倍，則鰭片寬度過大，不論空氣和鰭片之間的溫度差有多小。
此外，根據(jù)上述的熱交換器，平直部分的寬度與梯形波紋段的寬度之比設(shè)定為2/3，梯形波紋段的高度設(shè)定為梯形波紋段寬度的1/4到1/5。因此，沿鰭片流動的空氣形成足以破壞溫度邊界層的紊流，然而，對氣流的阻力可減到最小。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種具有制冷回路的空調(diào)機(jī)，制冷劑在由壓縮機(jī)、用戶側(cè)熱交換器、膨脹閥和熱源側(cè)熱交換器構(gòu)成的制冷回路中流動，其特征在于，至少是用戶側(cè)熱交換器和熱源側(cè)熱交換器中的一種包括多個以多層結(jié)構(gòu)方式布置的鰭片和插入在多層鰭片內(nèi)的以便于彎曲設(shè)置的制冷劑管，每一鰭片在氣流方向上形成波浪形部分，該波浪形部分至少具有二個能夠產(chǎn)生足以破壞空氣溫度邊界層的強(qiáng)度的空氣紊流的波紋段，但該波紋段對氣流的阻力并不過高。
在本發(fā)明的第二方面的空調(diào)機(jī)中，波浪形部分可以包括沿氣流方向形成在每一鰭片上的三個波紋段，每個波紋段具有三角形的截面。
在本發(fā)明的第二方面的空調(diào)機(jī)中，波浪形部分可以包括沿氣流方向形成在每一鰭片上的二個波紋段和設(shè)置在波紋段之間的平直部分，每個梯形波紋段具有三角形的截面。
在本發(fā)明的第二方面的空調(diào)機(jī)中，波浪形部分可以包括沿氣流方向形成在每一鰭片上的二個梯形波紋段和設(shè)置在梯形波紋段之間的平直部分，每個梯形波紋段的截面為梯形。
根據(jù)上述空調(diào)機(jī)，能夠提高熱交換效率，因而，利用安裝在空調(diào)機(jī)中的熱交換器的特定結(jié)構(gòu)的鰭片還可提高空調(diào)功效。此外，還可使用需要將制冷回路保持在高壓和高溫狀態(tài)下的HFC基制冷劑作為制冷劑。


圖1是表示本發(fā)明空調(diào)機(jī)的示意圖。
圖2是圖1所示的空調(diào)機(jī)的制冷回路。
圖3是圖2所示的制冷回路的控制電路的電路圖。
圖4是圖2所示的制冷回路中使用的第一實施例的熱交換器透視圖。
圖5是制冷回路的熱交換器中使用的鰭片的平面圖。
圖6是表示圖4的鰭片主體的放大了的截面圖，這是沿圖4中的A1-A1線剖開的。
圖7是表示圖4的鰭片主體部分的平面圖。
圖8是圖4所示的鰭片的截面圖。
圖9是表示鰭片寬度和流過鰭片的空氣溫度之間關(guān)系的曲線。
圖10是表示制冷回路的第二實施例的熱交換器透視圖。
圖11是第二實施例的熱交換器中使用的鰭片的平面圖。
圖12是表示圖11的鰭片的放大截面圖，這是沿圖11中的A1-A1線剖開的。
圖13表示圖11的部分鰭片的平面圖。
圖14是圖13所示的鰭片的截面圖。
圖15是表示制冷回路的第三實施例的熱交換器透視圖。
圖16是圖15所示的第三實施例的熱交換器中使用的鰭片的平面圖。
圖17是表示圖16所示的鰭片的放大截面圖，這是沿圖16中的A1-A1線剖開的。
圖18表示圖16的部分鰭片的平面圖。
圖19是圖18所示的鰭片的截面圖。
現(xiàn)在參照附圖，說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1是通常家用空調(diào)機(jī)的透視圖。這類空調(diào)機(jī)具有安裝在室內(nèi)的用戶側(cè)單元A(室內(nèi)單元)和安裝室外的熱源側(cè)單元B(室外單元)，室內(nèi)單元A和室外單元B通過制冷劑管300彼此相互聯(lián)通。圖2是表示圖1所示的空調(diào)機(jī)的制冷回路的制冷劑回路簡圖。
如圖2所示，制冷劑回路包括一臺由電機(jī)部分和電機(jī)驅(qū)動的壓縮部分構(gòu)成的壓縮機(jī)1；為抑制制冷劑從壓縮機(jī)1內(nèi)間斷地排出而引起的振動和噪音的消音器；切換制冷劑在制冷/加熱運行過程中的流動方向的四通切換閥3；熱源側(cè)的熱交換器(室外熱交換器)4；毛細(xì)管(膨脹閥)5；網(wǎng)式過濾器(濾網(wǎng))6；用戶側(cè)熱交換器(室內(nèi)熱交換器)7；消音器8；儲液罐9和電磁開關(guān)閥10。
圖2中，從壓縮機(jī)中排出的制冷劑的流動方向根據(jù)三種模式之一(即由實線箭頭指示的制冷運行模式、由虛線箭頭指示的加熱運行模式和由帶點的實線箭頭指示的除霜運行模式)有選擇地確定(由電磁開關(guān)閥10和四通切換閥3的切換位置決定)。
在制冷運行中，室外熱交換器4用作冷凝器，而室內(nèi)熱交換器7用作蒸發(fā)器。相反，在加熱運行中，室內(nèi)熱交換器7用作冷凝器，而室外熱交換器4用作蒸發(fā)器。在除霜運行中(在加熱運行下)，從壓縮機(jī)1排出的制冷劑中的一部分直接流入室外熱交換器4內(nèi)以增加室外熱交換器4的溫度，因此室外熱交換器的溫度升高就將結(jié)在室外熱交換器上的霜化掉。如果上述的除霜運行不能有效地進(jìn)行(例如當(dāng)室外溫度很低時)，則利用反向回路除霜運行強(qiáng)制進(jìn)行除霜(制冷劑朝著由實線箭頭指示的方向流動)。
圖3示出了本發(fā)明的空調(diào)機(jī)的控制電路的原理圖。圖3的電路原理圖根據(jù)圖中心的點劃線分成右側(cè)和左側(cè)兩個圖。左側(cè)圖表示室內(nèi)機(jī)組A的控制電路(此后稱為“室內(nèi)控制電路”)，而右側(cè)圖表示室外機(jī)組B的控制電路(此后稱為“室外控制電路”)。室內(nèi)和室外控制電路通過驅(qū)動導(dǎo)線100和控制導(dǎo)線200相互連接。
室內(nèi)機(jī)組A的室內(nèi)控制電路包括整流電路11、電機(jī)電源電路12、電源控制電路13、電機(jī)驅(qū)動電路15、開關(guān)板17、接收電路18a、顯示板18和風(fēng)向板電機(jī)19。
整流電路11對來自插頭10a的100V交流電壓進(jìn)行整流。電機(jī)電源電路12將供給到DC風(fēng)扇電機(jī)16的DC電壓調(diào)整為10到36V，DC風(fēng)扇電機(jī)16根據(jù)微處理器14輸出的信號將熱交換后的空氣(被冷卻或被加熱的)吹入待空調(diào)的房間內(nèi)。
電源控制電路13產(chǎn)生一個供給微處理器14的5伏DC電壓。電機(jī)驅(qū)動電路15根據(jù)來自微處理器14的信號控制供給到DC風(fēng)扇電機(jī)的定子線圈的供電定時，微處理器14根據(jù)DC風(fēng)扇電機(jī)16的旋轉(zhuǎn)位置信息而輸出信號。開關(guān)板17是固定在室內(nèi)機(jī)組A的操作面板上，該板17上設(shè)有通/斷開關(guān)，測試驅(qū)動開關(guān)等。接收電路18a接收各種遙控信號(例如，通/斷信號，制冷/加熱切換信號，室溫信號等等)。顯示板18顯示空調(diào)機(jī)的運行狀態(tài)。風(fēng)向板電機(jī)19控制移動風(fēng)向板來改變冷卻的或加熱的空氣的流動方向。
室內(nèi)控制電路還包括檢測室內(nèi)溫度(室溫)的室溫傳感器20，檢測室內(nèi)熱交換器溫度的熱交換器溫度傳感器21和檢測室內(nèi)濕度的濕度傳感器22。將由這些傳感器測出的數(shù)值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，然后，供給微處理器14。微處理器14的控制信號通過串聯(lián)電路23和接線板T3輸送到室外機(jī)組B。
室內(nèi)控制電路還包括三端雙向可控硅開關(guān)26和加熱器繼電器27。三端雙向可控硅開關(guān)26和加熱器繼電器27通過驅(qū)動器24受微處理器14的控制以便逐步控制供給加熱器25上的電源，該加熱器25用于到再加熱干燥運行中所用的被冷卻了的空氣。
附圖標(biāo)記30代表外部ROM(只讀存儲器)，表明空調(diào)機(jī)的類型和特性的特定數(shù)據(jù)存儲在該存儲器中。在電源開關(guān)接通和運行停止之后從該外部ROM中讀出這些特定數(shù)據(jù)。當(dāng)電源開關(guān)接通時，在完成特定數(shù)據(jù)讀出之前，不執(zhí)行無線遙控器60的輸入命令的檢測和通/斷開關(guān)或測試驅(qū)動開關(guān)(以后描述其運行)的檢測。
接著，對照圖3描述室外機(jī)組B的控制電路。
室外機(jī)組B包括接線板T1′、T2′和T3′，它們被連接到室內(nèi)機(jī)組A的接線板T1、T2和T3上；并聯(lián)地連接到T1′、T2′上的變阻器31；噪音過濾器32；扼流圈34；將輸入電壓加倍的電壓倍增器35；噪音過濾器36；以及從100V交流電壓得到大約280V的直流電壓的交流聲濾波器。
在室外機(jī)組B中，附圖標(biāo)記39是代表將來自室內(nèi)機(jī)組A的經(jīng)接線板T3′的控制信號轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的信號輸送給微處理器41的串聯(lián)電路。附圖標(biāo)記40是檢測供給到室外機(jī)組B內(nèi)的負(fù)載和變流器(CT)33的電流的電流檢測器，并且將電流整流成DC電壓并將DC電壓供給微處理器41。附圖標(biāo)記42是產(chǎn)生微處理器41的運行電源的電源開關(guān)電路，附圖標(biāo)記38是根據(jù)來自微處理器41的控制信號完成供給到壓縮機(jī)1的電源的PWM(脈寬調(diào)制)控制的電機(jī)驅(qū)動器。電機(jī)驅(qū)動器38具有六個功率晶體管，這六個晶體管相互連接成三相橋以構(gòu)成轉(zhuǎn)換器。附圖標(biāo)記43是驅(qū)動制冷回路壓縮機(jī)1的壓縮機(jī)電機(jī)，而附圖標(biāo)記44是檢測壓縮機(jī)1的排放側(cè)制冷劑溫度的排放側(cè)溫度傳感器。附圖標(biāo)記45是轉(zhuǎn)速分三級進(jìn)行逐級控制的風(fēng)扇電機(jī)，其作用在于將室外空氣吹向室外熱交換器。四通切換閥3和電磁閥10是如上所述，四通切換閥3和電磁閥10受到控制來切換制冷回路的制冷劑流動通道。
室外機(jī)組B還包括檢測室外溫度并被設(shè)在空氣吸入口附近的室外溫度傳感器48和檢測室外熱交換器溫度的室外熱交換器溫度傳感器49。由這些溫度傳感器48和49得到的檢測值先經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，然后輸送到微處理器41。
附圖標(biāo)記50是具有與室內(nèi)機(jī)組A的外部ROM30相同功能的外部ROM。室外機(jī)組B所固有的數(shù)據(jù)以及類似于存儲在外部ROM30內(nèi)的數(shù)據(jù)被存儲在外部ROM50內(nèi)。在室內(nèi)機(jī)組A和室外機(jī)組B中的參考符號F是代表熔絲。
每個微處理器(控制部件)14和41包括事先存儲程序的ROM，存儲參考數(shù)據(jù)的RAM(隨機(jī)存取存儲器)，和為控制在該機(jī)內(nèi)程序的中央處理器(例如Intel公司出售的87C 196MC(MCS-96系列)。
下面，詳細(xì)說明在本空調(diào)機(jī)中使用的制冷劑。
在本發(fā)明中可使用單一制冷劑和混合制冷劑。當(dāng)本發(fā)明中使用混合制冷劑時下面的描述是具代表性。在本說明中，“混合制冷劑”指的是將具有不同特性的兩種或更多種制冷劑混合而得到的制冷劑。
例如，R-410A或R-410B作為混合制冷劑使用。R-410A是一種由兩種組份混合而成的制冷劑，其中重量的50％為R-32，另外重量的50％為R-125。R-410A的沸點是-52.2℃，露點為-52.2℃。R-410B由45％的R-32(重量比)和55％的R-125(重量比)構(gòu)成。
當(dāng)在制冷回路中使用上述的混合制冷劑時，壓縮機(jī)的排出溫度對于R-410A為73.6℃(對HCFC-22為66.0℃)，冷凝壓力對于R-410A為27.30巴(HCFC-22為17.35巴)，蒸發(fā)壓力對于R-410A為10.86巴(HCFC-22為6.79巴)。此外，與傳統(tǒng)的單一HCFC-22制冷劑相比，本發(fā)明中所使用的混合制冷劑(R-410A)對整個制冷回路提供了高溫和高壓。
另外，當(dāng)使用由R-410A和R-410B或類似物形成的共沸混合制冷劑時，因為相應(yīng)組份的沸點大體上彼此相等，所以制冷劑組份幾乎不變，那么就不需要考慮“溫度下滑”問題。因此，能夠很容易地進(jìn)行空調(diào)運行的控制。
在圖2的制冷劑回路內(nèi)括弧中所示的值是制冷劑管的實際尺寸。即，在圖2的制冷劑回路中，在四通切換閥3和室內(nèi)熱交換器7之間的制冷劑管的尺寸設(shè)定為3/8″(英寸)，室內(nèi)熱交換器7和網(wǎng)式過濾器(濾網(wǎng))6之間的制冷劑管的尺寸設(shè)定為1/4″(英寸)，毛細(xì)管5和室外熱交換器4之間的制冷劑管的尺寸設(shè)定為1/4″(英寸)，室外熱交換器4的旁通管的尺寸設(shè)定為1/8″(英寸)，四通切換閥2和儲液罐9之間的制冷劑管的尺寸設(shè)定為3/8″或1/2″(英寸)，四通切換閥3和室外熱交換器4之間的制冷劑管的尺寸設(shè)定為3/8″(英寸)。制冷回路中的每根制冷劑管的尺寸并不限于特定值，然而，考慮到與插入熱交換器內(nèi)的制冷劑管的關(guān)系，將制冷回路中的每根制冷劑管的尺寸設(shè)定為上述的值就能提供最高效率的空調(diào)機(jī)(熱交換器)。
本發(fā)明的熱交換器可以用作用戶側(cè)(室內(nèi)熱交換器)7和熱源側(cè)(室外熱交換器)4任何一種，但是，下面是特指本發(fā)明的熱交換器用作為室內(nèi)熱交換器7的情況是從空氣流量角度考慮需要更高的熱交換效率。
圖4示出了本發(fā)明的熱交換器的第一個實施例。
如圖4所示，熱交換器7包括布置成多層結(jié)構(gòu)的多個鰭片件81(以下稱為“多層鰭片件”)，和插入多層鰭片件81內(nèi)的并被設(shè)置成彎曲形的制冷劑管82。
在本實施例中，使用了直徑為7mm的管作為制冷劑管，但管子的直徑并不限于該值。例如，可以使用管徑為9mm或類似尺寸的管。如圖5和圖7所示，彎曲的制冷劑管82的間距D并不特別限定，在本實施例中，間距D設(shè)定為約21mm，這是因為根據(jù)實驗結(jié)果在該值時可以得到最高的熱交換效率。
在本實施例中，每一鰭片件81是由兩塊鰭片81a和81b整體加工而成且為如圖4和圖5所示那樣的扁平體。換句話說，如圖5和圖6所示那樣將兩塊鰭片81a和81b并排設(shè)置形成每一鰭片件81。當(dāng)然，鰭片件81可以是由單一扁平鰭片構(gòu)成。這些鰭片件81以預(yù)定的間隔多層排列按箭頭A指示的氣流方向并排設(shè)置。
采用導(dǎo)熱性能極好的材料來制作鰭片件81，例如采用鋁材。
多層鰭片件81相互保持一定間距(鰭片間距)FP設(shè)置，鰭片的間距FP最好設(shè)定為1.2到1.7mm，因為該間距范圍經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)可提供最高的熱交換效率。此外，在每一鰭片件81的鰭片81a和81b上沿縱向加工出承插彎曲的制冷劑管82的兩排通孔84，以便如圖5所示在鰭片81a和81b上的制冷劑管82的設(shè)置在鰭片件81的縱向方向可晃動。由每個突起部分85對每個管承插孔84進(jìn)行限定和切割，突起部分的高度H如圖6和圖8所示地確定鰭片間距FP。
本發(fā)明的主要特征在于，每一鰭片的鰭片件的表面沿氣流方向(箭頭A所指方向)加工成如后述的波浪形，因此能夠提高熱交換效率。
圖6是第一實施例的鰭片件81的熱交換器上使用的鰭片件81的截面圖。在本實施例中，如圖6所示，在鰭片81a(81b)上沿氣流方向(鰭片的厚度方向)連續(xù)地形成三個波紋段(波浪形部分)，每個波紋段有一三角形截面。
這里，將描述本實施例的鰭片件81的每一部分的尺寸。
根據(jù)權(quán)衡提高熱交換效率和鰭片外形小型化設(shè)計的需要之間的關(guān)系確定每個鰭片81a、81b的寬度。在本實施例中，鰭片81a、81b的寬度最好設(shè)定為18-19mm，因為經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)該范圍能夠使熱交換效率達(dá)到最高。在本說明書中，“寬度”指的是鰭片在氣流方向上的尺寸(即箭頭A指示的方向)。
圖9是表示流過鰭片的空氣溫度(在圖9的縱座標(biāo)軸上)和從制冷劑管的中心到鰭片的邊緣部分在其厚度方向上的距離(鰭片寬度的一半)(在圖9的橫座標(biāo)上)之間的關(guān)系曲線。如從圖9中可明顯看出，當(dāng)鰭片的表面和流過的空氣之間的溫度差較小時熱交換效率減低。在圖9中，在遠(yuǎn)離位置T0的區(qū)域流過的空氣溫度不會進(jìn)一步下降，這是因為在該區(qū)域內(nèi)的鰭片溫度和空氣溫度之間的溫度差很小。因此，把從制冷劑管的中心到對應(yīng)于溫度T0的位置的距離最好設(shè)定為鰭片81a、81b的寬度的一半(S2)。如果鰭片的寬度小于距離S2的兩倍(例如，鰭片寬度設(shè)定為距離S1的兩倍)，則空氣溫度不能充分下降。另一方面，如果鰭片寬度大于距離S2的兩倍，則流過鰭片的空氣的溫度已充分降低，從而即使將鰭片寬度設(shè)定得更寬也不能期待熱交換效率進(jìn)一步提高(氣溫降低)。
在本實施例中，確定位置T0以使氣溫下降6℃，而此時采用距離S2。另外，采用鰭片81a(鰭片81b)的有效寬度S(＝18.19mm)為距離S2的兩倍。
下面，詳細(xì)描述本實施例的每個鰭片81a(81b)上形成的波紋段(波浪形部分)86的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
如圖6所示，有效寬度為S的每個鰭片81a、81b包括寬度為W的波浪形部分和平直邊部87，每一側(cè)的平直邊部的寬度為W1，且形成在鰭片的兩側(cè)邊緣處以便在鰭片的厚度方向上引導(dǎo)空氣流動。寬度為W的波浪形部分三等分成每個寬度為W2的三個波紋段(凸起)86。
在本實施例中，由于每個鰭片的有效寬度S設(shè)定為18.19mm，而每個邊部87的寬度設(shè)定為0.8mm，波浪形部分的寬度W設(shè)定為16.59mm(＝18.19-0.8×2)，每個波紋段86的寬度W2設(shè)定為5.53mm(＝16.59/3)。
形成在鰭片上的每個波紋段86的高度H1應(yīng)該這樣確定，以便使每個波紋段86起到氣流的擾流器的作用，產(chǎn)生足夠的紊流來破壞鰭片上形成的溫度邊界層。如果波紋段過高，壓力損失則會過大，從而熱交換效率相當(dāng)?shù)?。考慮到上述的相沖突的兩個條件，波紋段86的高度H1應(yīng)該這樣確定，即，應(yīng)將高度設(shè)定為能夠產(chǎn)生足夠的紊流來破壞溫度邊界層，與此同時，對氣流阻力減到最小。為了滿足上述要求，在本實施例中，每個波紋段86的高度H1與其寬度W2的比率(H1/W2)設(shè)定為1/7到1/8(即H1為W2的七分之一到八分之一)。尤其是波紋段86的高度H1優(yōu)選0.5到1.0mm，因為實驗發(fā)現(xiàn)能夠提供最高的熱交換效率，而最好是設(shè)定為0.7mm。
由于每個波紋段86的寬度W2如上所述地設(shè)定為5.53mm，高度H1與寬度W2的尺寸比率(H1/W2)設(shè)定為大約1/8。
每個波紋段86的頂峰和谷底可以倒圓角便于鰭片的加工處理。
下面，根據(jù)本實施例將描述使用該熱交換器的空調(diào)機(jī)的運行。
在制冷運行過程中，按實線所示那樣切換四通切換閥3，從壓縮機(jī)1排出的制冷劑通過消音器2，四通切換閥3，熱源側(cè)熱交換器(室外熱交換器)4，毛細(xì)管5，網(wǎng)式過濾器6，用戶側(cè)熱交換器(室內(nèi)熱交換器)7，消音器8，四通切換閥3和貯液罐9這樣的順序形成的制冷劑回路中流過。在此情況下，用戶側(cè)熱交換器7作為蒸發(fā)器，由毛細(xì)管5降低制冷劑的壓力。
另一方面，在加熱運行過程中，四通切換閥3按虛線所示的方向切換，從壓縮機(jī)1排出的制冷劑通過消音器2，四通切換閥3，消音器8，用戶側(cè)熱交換器(室內(nèi)熱交換器)7，網(wǎng)式過濾器6，毛細(xì)管5，熱源側(cè)熱交換器(室外熱交換器)4，四通切換閥3和貯液罐9這樣的順序形成的制冷劑回路中流過。在此情況下，熱源側(cè)熱交換器4作為蒸發(fā)器，由毛細(xì)管5降低制冷劑的壓力。
在制冷或加熱運行過程中，當(dāng)風(fēng)扇向室內(nèi)熱交換器7吹風(fēng)時，空氣與流過制冷劑管的制冷劑在室內(nèi)熱交換器7中進(jìn)行熱交換。在本實施例中，空氣是在流過多層鰭片件81之間的間隔時進(jìn)行熱交換。
流過鰭片件81之間的間隔的空氣形成能夠破壞溫度邊界層的足夠強(qiáng)度的紊流，但壓力損失不太大，以至于能夠得到很高的熱交換效率從而增強(qiáng)了空調(diào)機(jī)的空調(diào)能力。
根據(jù)本實施例，由于在熱交換器的鰭片上沿氣流方向形成了三個波紋段，能夠形成足以破壞溫度邊界層的紊流，從而能夠提高熱交換效率。此外，形成的紊流不會過分增加對空氣的阻力，壓力損失不會增加。因此，整個熱交換器的熱交換效率可以得到提高。
另外，根據(jù)本實施例，鰭片的寬度設(shè)定為二到三倍于制冷劑管的管徑，每個波紋段的寬度設(shè)定大體為三等分鰭片寬度，波紋段的高度設(shè)定為波紋段寬度的1/7到1/8，因此根據(jù)熱交換運行中空氣和鰭片之間的溫差，熱交換效率可得到最大，而同時鰭片的寬度可以最小。
再者，根據(jù)本實施例，上述的熱交換器用于空調(diào)機(jī)中。因此，可提供高熱交換效率的空調(diào)機(jī)，并能提高空調(diào)機(jī)能力。進(jìn)一步地，可將以高溫HFC為主的制冷劑特別地用于上述空調(diào)機(jī)中作為制冷劑。
下面，參照附圖10到圖15描述本發(fā)明的熱交換器第二實施例。
圖10表示本發(fā)明熱交換器的第二實施例的透視圖。如圖10所示，本實施例的熱交換器包括相互布置成多層結(jié)構(gòu)的多個鰭片件71(即，設(shè)成多層鰭片)，和插入多層鰭片件71內(nèi)的并被設(shè)置成彎曲形的制冷劑管82。本實施例中的鰭片件71類似于第一實施例的鰭片件81。
與第一實施例一樣，在本實施例中使用了直徑為7mm的管作為制冷劑管，但管子的直徑并不限于該值。例如，可以使用管徑為9mm或類似尺寸的管。如圖11和圖13所示，彎曲的制冷劑管82的間距D并不特別限定于某個值，然而在本實施例中，間距D設(shè)定為約21mm，這是因為根據(jù)實驗結(jié)果在該值時可以得到最高的熱交換效率。
在本實施例中，每一鰭片件71由兩塊鰭片71a和71b整體加工而成且為如圖10和圖11所示那樣的扁平體。換句話說，如圖10和圖11所示那樣將兩塊鰭片71a和71b并排設(shè)置形成每一鰭片件71。然而，鰭片件71可以由單一扁平鰭片構(gòu)成。這些鰭片件71以預(yù)定的間隔層狀排列按箭頭A指示的氣流方向并排設(shè)置。
采用導(dǎo)熱性能極好的材料來制作鰭片件71，例如采用鋁材。
多層鰭片件71相互保持一定間距(鰭片間距)FP，鰭片的間距FP最好設(shè)定為1.2到1.6mm，因為該間距范圍經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)可提供最高的熱交換效率。此外，在每一鰭片件71的鰭片71a和71b上沿縱向加工出承插彎曲的制冷劑管的兩排通孔74，以便如圖11所示在鰭片71a和71b上的制冷劑管82的設(shè)置在鰭片件71的縱向方向可晃動。如圖12所示由每個突起部分75對每個管承插孔74進(jìn)行限定和切割，突起部分75的高度H如圖12所示確定鰭片間距FP。
圖12是第一實施例的熱交換器中使用的鰭片件71的截面圖。在本實施例中，如圖12所示，每一鰭片71a(71b)沿氣流方向(鰭片的厚度方向)形成兩個波紋段(波浪形部分)76，并在波紋段76之間嵌入平直部分78，因而熱交換效率提高很多。
這里，將描述本實施例的鰭片件71的每一部分的尺寸。
根據(jù)權(quán)衡提高熱交換效率和鰭片外形設(shè)計小型化的需要之間的關(guān)系確定每個鰭片71a、71b的寬度。在本實施例中，鰭片71a、71b的寬度最好設(shè)定為18-19mm，該范圍經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)能夠使熱交換效率達(dá)到最高。
可從圖9中明顯看出，與第一實施例一樣，當(dāng)鰭片表面和流過的空氣之間的溫度差較小時熱交換效率也減少。如在第一實施例中描述的那樣，在遠(yuǎn)離位置T0的區(qū)域流過的空氣溫度不會進(jìn)一步下降，這是因為在該區(qū)域內(nèi)的鰭片溫度和空氣溫度之間的溫度差很小。因此，在本實施例中，把從制冷劑管的中心到對應(yīng)于溫度T0的位置的距離最好也設(shè)定為鰭片71a、71b的寬度的一半(S2)。如果鰭片的寬度小于距離S2的兩倍(例如，鰭片寬度設(shè)定為距離S1的兩倍)，則空氣溫度不能充分下降。另一方面，如果鰭片寬度大于距離S2的兩倍，則流過鰭片的空氣的溫度已充分降低，從而即使將鰭片寬度設(shè)定得更寬也不能期待熱交換效率進(jìn)一步提高(氣溫降低)。
在本實施例中，確定位置T0以使氣溫下降6℃，而此時采用距離S2。另外，采用鰭片71a(鰭片71b)的有效寬度S(＝18.19mm)為距離S2兩倍的長度。
下面，將描述在本實施例的每個鰭片71a(71b)上形成的波紋段(波浪形部分)76的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
如圖12所示，有效寬度為S的每個鰭片71a、71b包括寬度為W的波浪形部分和平直邊部77，每一側(cè)的平直邊部的寬度為W1，且形成在鰭片的兩側(cè)邊緣處以便在鰭片的厚度方向上引導(dǎo)空氣流動。寬度為W的波浪形部分包括每個寬度為W2的兩個波紋段(凸起)76和設(shè)置在波紋段76之間的平直部分78。
邊緣部分77的寬度W1例如設(shè)定為0.8mm，而波浪形部分的寬度設(shè)定為18.19-0.8×2＝16.59mm。
如上所述，在波浪形部分上形成二個波紋段76和位于兩個波紋段76之間的平直部分78。平直部分78的寬度W3設(shè)定為每個波紋段寬度W2的一半，即，W3＝W2/2，因為每一部分設(shè)定上述尺寸經(jīng)實驗證實可得到最高熱交換效率。
具體地，波紋段的寬度W2設(shè)定為6.636mm，而平直部分78的寬度W3設(shè)定為3.318mm。
與第一實施例類似，形成在鰭片上的每個波紋段76的高度H1應(yīng)該這樣確定，以便使每個波紋段76起到氣流擾流器的作用，產(chǎn)生足夠的紊流來破壞鰭片上形成的溫度邊界層。如果波紋段76過高，壓力損失則會過大，從而熱交換效率相當(dāng)?shù)汀?br> 考慮到上述的相沖突的兩個條件，波紋段76的高度H1應(yīng)該這樣確定，即，應(yīng)將高度H1設(shè)定為能夠產(chǎn)生足夠的紊流來破壞溫度邊界層，與此同時，對氣流阻力減到最小。為了滿足上述要求，在本實施例中，每個波紋段76的高度H1與其寬度W2的比率(H1/W1)設(shè)定為1/8到1/9(即H1為W2的八分之一到九分之一)。具體地，波紋段76的高度H1優(yōu)選為0.5到1.0mm，因為實驗發(fā)現(xiàn)能夠提供最高的熱交換效率，而最好設(shè)定為0.8mm(即，H1/W2設(shè)定為大約1/8)。
每個波紋段76的頂峰和谷底可以倒圓角以便于鰭片的加工處理。
使用本實施例的熱交換器的空調(diào)機(jī)的運行與第一實施例的運行相同，所以此處省略對其詳細(xì)的說明。
在制冷或加熱運行過程中，當(dāng)風(fēng)扇向室內(nèi)熱交換器7吹風(fēng)時空氣與流過制冷劑管的制冷劑在室內(nèi)熱交換器7中進(jìn)行熱交換。在本實施例中，空氣流過多層鰭片件71之間的間隔時進(jìn)行熱交換。
流過鰭片件71之間的間隔的空氣形成能夠破壞溫度邊界層的足夠強(qiáng)度的紊流，但壓力損失不太大，以至于能夠得到很高的熱交換效率從而增強(qiáng)了空調(diào)機(jī)的空調(diào)能力。
特另當(dāng)使用以HFC為主的制冷劑作為制冷劑時，制冷回路保持在高溫高壓狀態(tài)。然而，即使在這樣的嚴(yán)格條件下，熱交換器可將室內(nèi)空氣和室外空氣中任一種實現(xiàn)充分的熱交換。
此外，由于在波紋段76之間設(shè)置平直部分78，因此鰭片件76排水性能好從而幾乎不會結(jié)霜。
根據(jù)本實施例，由于在熱交換器的鰭片上沿氣流方向形成了二個波紋段和一個平直部分，能夠形成足以破壞溫度邊界層的紊流，從而能夠提高熱交換效率。此外，形成的紊流不會過分增加對氣流的阻力，因而壓力損失不會增加。所以，整個熱交換器的熱交換效率可以得到提高。
根據(jù)本實施例，鰭片的寬度設(shè)定為二到三倍于制冷劑管的管徑，平直部分的寬度設(shè)定為波紋段寬度的一半，而波紋段的高度設(shè)定為波紋段寬度的1/8到1/9，因此根據(jù)熱交換器運行時空氣和鰭片之間的溫差，熱交換效率可得到最大，而同時鰭片的寬度可以最小。
再者，根據(jù)本實施例，上述的熱交換器用于本空調(diào)機(jī)中。因此，可提供高熱交換效率的空調(diào)機(jī)，并能提高空調(diào)機(jī)能力。此外，如上所述，可將以高溫HFC為主的制冷劑特別地用于本空調(diào)機(jī)中作為制冷劑。
下面，參照附圖15到圖19描述本發(fā)明的熱交換器的第三實施例。
圖15表示本發(fā)明熱交換器的第三實施例的透視圖。如圖15所示，本實施例的熱交換器包括布置成多層結(jié)構(gòu)的多個鰭片件91(即，設(shè)成多層結(jié)構(gòu))，和插入多層鰭片件91內(nèi)的并被設(shè)置成彎曲形的制冷劑管82。本實施例中的鰭片件91類似于第一和第二實施例的鰭片件81和71。
與第一和第二實施例一樣，在本實施例中使用了直徑為7mm的管作為制冷劑管，但管子的直徑并不限于該值。例如，可以使用管徑為9mm或類似尺寸的管。如圖16和圖18所示，彎曲的制冷劑管82的間距D并不特別限定于某個值，然而在本實施例中，間距D設(shè)定為約21mm，這是因為根據(jù)實驗結(jié)果在該值時可以得到最高的熱交換效率。
此外，在本實施例中，每一鰭片件91由兩塊鰭片91a和91b整體加工而成且為如圖16和圖17所示那樣的扁平體。換句話說，如圖16和圖17所示那樣將兩塊鰭片91a和91b并排設(shè)置形成每一鰭片件91。然而，鰭片件91可以由單一扁平鰭片構(gòu)成。這些鰭片件91以預(yù)定的間隔層狀排列按箭頭A指示的氣流方向并排設(shè)置。
采用導(dǎo)熱性能極好的材料來制作鰭片件91，例如采用鋁材。
多層鰭片件91相互保持一定間距(鰭片間距)FP，鰭片間距FP最好設(shè)定為1.2到1.8mm，因為該間距范圍經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)可提供最高的熱交換效率。此外，在每一鰭片件91的鰭片91a和91b上沿縱向加工出承插彎曲的制冷劑管82的兩排通孔94，以便如圖16所示在鰭片91a和91b上的制冷劑管82的設(shè)置在鰭片件91的縱向方向可晃動(P37，1行，wobble)。由每個突起部分95對每個管承插孔94進(jìn)行限定和切割，突起部分95的高度H如圖17和圖19所示確定鰭片間距FP。
圖17是第三實施例的熱交換器中使用的鰭片件91的截面圖。在本實施例中，如圖17所示，在每一鰭片91a(91b)上沿氣流方向(鰭片的厚度方向)形成二個波紋段(波浪形部分)96和設(shè)置在波紋段之間的平直部分98，每個波紋段的頂峰被削平，從而波紋段的截面為梯形，因此能進(jìn)一步提高熱交換效率。在此情況下，之后將第三實施例的波紋段96稱作為″梯形波紋段″。每個梯形波紋段96由兩個(左和右)斜坡部分(上傾部分)96a和在斜坡96a之間的上部平直部分96b。
因此，在第二實施例和第三實施例之間的主要不同點在于每個波紋段的頂峰部分在第三實施例中被削平。
這里，將描述本實施例的鰭片件91的每一部分的尺寸。
根據(jù)權(quán)衡提高熱交換效率和鰭片外形小型化設(shè)計的需要之間的關(guān)系確定每個鰭片91a、91b的寬度。在本實施例中，鰭片91a、91b的寬度最好設(shè)定為18-19mm，因為該范圍經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)能夠使熱交換效率達(dá)到最高。
可從圖9中明顯看出，與第一和第二實施例一樣，當(dāng)鰭片表面和流過的空氣之間的溫度差較小時熱交換效率下降。如在第一和第二實施例中描述的那樣，在遠(yuǎn)離位置T0的區(qū)域流過的空氣溫度不會進(jìn)一步下降，這是因為在該區(qū)域內(nèi)的鰭片溫度和空氣溫度之間的溫度差很小。因此，在本第三實施例中，把從制冷劑管的中心到對應(yīng)于溫度T0的位置的距離最好也設(shè)定為鰭片91a、91b的寬度的一半(S2)。如果鰭片的寬度小于距離S2的兩倍(例如，鰭片寬度設(shè)定為距離S1的兩倍)，則空氣溫度不能充分下降。另一方面，如果鰭片寬度大于距離S2的兩倍，則流過鰭片的空氣的溫度已充分降低，從而即使將鰭片寬度設(shè)定得更寬也不能期待熱交換效率進(jìn)一步提高(氣溫降低)。
在本實施例中，確定位置T0以使氣溫下降6℃，而此時采用距離S2。另外，采用鰭片91a(鰭片91b)的有效寬度S(＝18.19mm)為距離S2兩倍的長度。
下面，將描述在本實施例的每個鰭片91a(91b)上形成的梯形波紋段(波浪形部分)96的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
如圖17所示，有效寬度為S的每個鰭片91a、91b包括寬度為W的波浪形部分和平直邊部97，每一側(cè)的平直邊部的寬度為W1，且形成在鰭片的兩側(cè)邊緣處以便在鰭片的厚度方向上引導(dǎo)空氣流動。寬度為W的波浪形部分包括左斜坡部分96a，二個梯形波紋段部分(凸起)96，每個波紋段的寬度為W2，一個設(shè)置在梯形波紋段部分之間的平直部分98和右斜坡部分96a。
邊緣部分97的寬度W1設(shè)定為0.8mm。邊緣部分97的形狀與梯形波紋段96的上部平直部分96b的一半相同，并且設(shè)置在距平面部分98為高度H1處。
斜坡部分96a的寬度W5和上部平直部分96b的寬度W3彼此相等，平直部分98的寬度W4設(shè)定為W5或W3的二倍(即W4＝2W5或2W3)。梯形波紋段96的寬度W2等于(W3+2×W5)＝3XW3(或3xW5)。這樣設(shè)定上述尺寸經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)可得到最高熱交換效率。
具體地，將梯形波紋段的寬度W2設(shè)定為4.1445mm，上部平直部分96b的寬度W3設(shè)定為1.3815mm，平直部分98的寬度W4設(shè)定為2.7636mm，而斜坡部分96a的寬度W5設(shè)定為1.3815mm。
與第一和第二實施例一樣，形成在鰭片上的每個梯形波紋段96的高度H1應(yīng)該這樣確定，以便使每個梯形波紋段96起到氣流的擾流器的作用，以產(chǎn)生足夠的紊流來破壞鰭片上形成的溫度邊界層。如果梯形波紋段96過高，壓力損失則會過大，從而熱交換效率相當(dāng)?shù)??？紤]到上述的相沖突的兩個條件，梯形波紋段96的高度H1應(yīng)該這樣確定，即，應(yīng)將高度設(shè)定為能夠產(chǎn)生足夠的紊流來破壞溫度邊界層，同時，對氣流阻力也是最小。為了滿足上述要求，在本實施例中，每個梯形波紋段96的高度H1與其寬度W2的比率(H1/W1)設(shè)定為1/4到1/5(即H1為W2的四分之一到五分之一)。具體是梯形波紋段96的高度H1優(yōu)選為0.3到0.8mm，因為實驗發(fā)現(xiàn)能夠提供最高的熱交換效率，而最好設(shè)定為0.6mm。
由于每個梯形波紋段96的寬度W2如上所述設(shè)定為4.445mm，因此高度H1和寬度W2的尺寸比(H1/W2)設(shè)定為約1/5。
每個梯形波紋段96的頂峰和谷底可以倒圓角以便于鰭片的加工處理。
因為使用本實施例的熱交換器的空調(diào)機(jī)的運行與第一實施例的運行相同，所以此處省略對其的詳細(xì)說明。
在制冷或加熱運行過程中，當(dāng)風(fēng)扇向室內(nèi)熱交換器7吹風(fēng)時空氣與流過制冷劑管的制冷劑在室內(nèi)熱交換器7中進(jìn)行熱交換。在本實施例中，空氣是在流過多層鰭片件91之間的間隔時進(jìn)行熱交換。
流過鰭片件91之間的間隔的空氣形成能夠破壞溫度邊界層的足夠強(qiáng)度的紊流，但壓力損失不太大，以至于能夠得到很高的熱交換效率從而增強(qiáng)了空調(diào)機(jī)的空調(diào)能力。
特別當(dāng)使用以HFC為主的制冷劑作為制冷劑時，制冷回路保持高溫高壓狀態(tài)。然而，即使在這樣的嚴(yán)格條件下，熱交換器可將室內(nèi)空氣和室外空氣中任一種實現(xiàn)充分的熱交換。
此外，由于梯形波紋段96的頂部和在梯形波紋段96之間的底部被設(shè)計成平面形狀，因此鰭片件91排水性能好于第二實施例，從而幾乎不會結(jié)霜。
根據(jù)本實施例，由于在熱交換器的鰭片上沿氣流方向形成了二個梯形波紋段和該平直部分，能夠形成足以破壞溫度邊界層的紊流，從而能夠提高熱交換效率。此外，形成的紊流不會過分增加對氣流的阻力，壓力損耗不會增加。因此，整個熱交換器的熱交換效率可以得到提高。
此外，由于梯形波紋段96的頂部和在梯形波紋段96之間的底部設(shè)計成平面形，因此鰭片件91排水性能好，從而幾乎不會結(jié)霜。
根據(jù)本實施例，鰭片的寬度設(shè)定為二到三倍于制冷劑管的管徑，平直部分的寬度設(shè)定為梯形波紋段寬度的一半，而梯形波紋段的高度設(shè)定為梯形波紋段寬度的1/4到1/5，因此根據(jù)熱交換器運行時空氣和鰭片之間的溫差，熱交換效率可得到最大，而同時鰭片的寬度可以為最小。
再者，根據(jù)本實施例，上述的熱交換器用于本空調(diào)機(jī)中。因此，可提供高熱交換效率的空調(diào)機(jī)，并能提高空調(diào)機(jī)能力。此外，可將以高溫HFC為主的制冷劑特別地用于上述空調(diào)機(jī)中作為制冷劑。
在上述的這些實施例中，本發(fā)明是用于空調(diào)機(jī)上，然而，本發(fā)明也可以用于其它一些機(jī)器上，例如，作為冰箱或類似裝置的制冷機(jī)上。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器，包括多個以多層結(jié)構(gòu)方式布置的鰭片和以彎曲方式插入在多層鰭內(nèi)的制冷劑管，該熱交換器使空氣和制冷劑之間實現(xiàn)熱交換，以便完成制冷和/或加熱運行，其特征在于，每一鰭片在氣流方向上具有波浪形部分，該波浪形部分至少具有二個能夠產(chǎn)生足以破壞空氣溫度邊界層的強(qiáng)度的空氣紊流的波紋段，而該波紋段對氣流的阻力為最小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，波浪形部分包括沿氣流方向形成在每一鰭片上的三個波紋段，每個波紋段的截面大體為三角形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱交換器，其特征在于，所述每個鰭片的寬度設(shè)定為所述制冷劑管管徑的二到三倍，每個波紋段的寬度設(shè)定為基本上三等分鰭片寬度，而所述的波紋段的高度設(shè)定為所述的波紋段寬度的1/7到1/8。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，波浪形部分包括沿氣流方向形成在每一鰭片上的二個波紋段和設(shè)置在所述波紋段之間的平直部分，每個所述的梯形波紋段的截面大體為三角形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱交換器，其特征在于，每一所述鰭片的寬度設(shè)定為二到三倍的制冷劑管的管徑，所述平直部分的寬度設(shè)定為波紋段寬度的一半，而所述波紋段的高度是波紋段寬度的1/8到1/9。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，所述波浪形部分包括沿氣流方向形成在所述每一鰭片上的二個梯形波紋段和設(shè)置在所述梯形波紋段之間的平直部分，每個梯形波紋段的截面大體為梯形。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱交換器，其特征在于，每一所述鰭片的寬度設(shè)定為所述制冷劑管管徑的二到三倍，所述平直部分的寬度與梯形波紋段的寬度之比設(shè)定為2/3，所述梯形波紋段的高度設(shè)定為所述梯形波紋段寬度的1/4到1/5。
8.一種具有制冷回路的空調(diào)機(jī)，制冷劑在由壓縮機(jī)、用戶側(cè)熱交換器、膨脹閥和熱源側(cè)熱交換器構(gòu)成的制冷回路中流動，其特征在于，至少是用戶側(cè)熱交換器和熱源側(cè)熱交換器中的一種包括多個多層的鰭片和以彎曲方式插入在多層鰭片內(nèi)的制冷劑管，每一鰭片在氣流方向上具有波浪形部分，該波浪形部分至少具有二個能夠產(chǎn)生足以破壞空氣溫度邊界層的強(qiáng)度的空氣紊流的波紋段，而該波紋段對氣流的阻力為最小。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于，所述波浪形部分包括沿氣流方向形成在所述每一鰭片上的三個波紋段，每個波紋段的截面大體為三角形。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于，所述每個鰭片的寬度設(shè)定為所述制冷劑管的管徑的二到三倍，所述每個波紋段的寬度設(shè)定為基本上三等分鰭片寬度，而所述的波紋段的高度設(shè)定為所述的波紋段寬度的1/7到1/8。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于，所述波浪形部分包括沿氣流方向形成在所述每一鰭片上的二個波紋段和設(shè)置在所述波紋段之間的平直部分，每個梯形波紋段的截面大體為三角形。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于，所述每一鰭片的寬度設(shè)定為二到三倍的所述制冷劑管的管徑，所述平直部分的寬度設(shè)定為波紋段寬度的一半，而所述波紋段的高度是波紋段寬度的1/8到1/9。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于，波浪形部分包括沿氣流方向形成在所述每個鰭片上的二個梯形波紋段和設(shè)置在所述梯形波紋段之間的平直部分，每個梯形波紋段的截面為梯形。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的空調(diào)機(jī)，其特征在于，每一所述鰭片的寬度設(shè)定為所述制冷劑管管徑的二到三倍，所述平直部分的寬度與所述梯形波紋段的寬度之比設(shè)定為2/3，所述梯形波紋段的高度設(shè)定為所述梯形波紋段寬度的1/4到1/5。
全文摘要
一種熱交換器和安裝了這種熱交換器的空調(diào)機(jī)，該熱交換器包括多個以多層結(jié)構(gòu)方式布置的鰭片和以彎曲方式插入在鰭片內(nèi)的制冷劑管，每一鰭片上沿氣流方向形成波浪形部分，該波浪形部分至少具有二個能夠產(chǎn)生足以破壞空氣溫度邊界層的強(qiáng)度的空氣紊流的波紋段，但該波紋段對氣流的阻力并不過高。每個波紋段可設(shè)計成三角形截面或梯形截面，而平直部分設(shè)置在波紋段之間。
文檔編號F28F1/32GK1153270SQ9611138
公開日1997年7月2日 申請日期1996年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月14日
發(fā)明者川鍋隆, 向田英明, 后藤剛伯, 遠(yuǎn)谷義德, 小林雅博, 石川敦弓, 原嘉孝 申請人:三洋電機(jī)株式會社