專利名稱：熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱交換器，更具體地說，涉及一種有效地引導(dǎo)空氣沿設(shè)置在管間的翅片流動到管的后端的熱交換器。
背景技術(shù)：
一般說來，熱交換器安裝在空調(diào)器內(nèi)，并起使制冷劑和空氣之間進(jìn)行熱交換的蒸發(fā)器或冷凝器的作用。在各種不同的熱交換器中廣泛采用了翅片管式熱交換器。
在翅片管式熱交換器中，安裝在管上并用于空氣流動的翅片分成細(xì)長翅片(slit fin)、百葉窗翅片和形成W形的波紋翅片。
圖1表示傳統(tǒng)的具有波紋翅片的熱交換器。
參照圖1，熱交換器1包括多個彼此以預(yù)定距離間隔開并形成W形的翅片10及多根以垂直角度貫穿波紋翅片10并使制冷劑流過的管30。
這里，翅片10設(shè)有管未被貫穿并且以預(yù)定角度相互交叉的峰部12和谷部14、多個限定用于插入管的插管孔的翅片項圈(fin collars)16、和多個與項圈形成在一個同心圓上、用以支撐翅片項圈16的底座18。
下面將參照圖1至4描述傳統(tǒng)的具有波紋翅片的熱交換器。
參照圖1，熱交換器1是一種翅片管式熱交換器，多個翅片10和多根管沿垂直方向相互交叉。排列成兩排的管30以垂直方向貫穿多個翅片10。圖中箭頭A1表示空氣流向。
每個翅片10都是波紋翅片(下文簡稱為翅片)。各翅片10都具有多個圓圈形平直部分和多個傾斜部分，傾斜部分為W形并具有多個峰部和谷部。翅片10沿管30的縱向安裝在管30上，并以預(yù)定距離相互間隔開。
參照圖2和3，圖中示出了翅片10的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。翅片10為具有交替形成的峰部和谷部12和14的W形狀。即，翅片10具有分別由谷部14a和14c限定的兩個側(cè)端。在采用多個翅片10的情況下，管30以之字形設(shè)置成兩排，以提高熱交換效率。圖中箭頭F表示氣流方向。
也就是說，安裝在管30上的各翅片10都具有兩個峰部12a和12b及三個谷部14a、14b和14c，它們交替地排列并由傾斜表面連接。翅片10的形狀相對于縱向谷部14b對稱。之字形排列的管30的中心軸線穿過谷部14b的縱向中心。
翅片10設(shè)有多個插管孔16a，插管孔的中心軸線與之字形管30的各中心軸線一致。翅片項圈16從翅片10上突起，以限定插入之字形管30的插管孔16a。管30與各項圈16的內(nèi)周面表面接觸。
底座18以同心圓的形狀包圍翅片項圈16的外周面的下端，用以支撐翅片項圈16并使空氣以包圍管30和翅片項圈16的方式流動。
在翅片20上的底座18周圍形成傾斜部分20，以防止圍繞管30流動的空氣從管30的周圍流出。傾斜部分20從底座18向上傾斜到相鄰的峰部12。
底座18與谷部14處于同一水平面上。峰部和谷部12和14的高度及深度H1及H2彼此相同。也就是說，H1表示從谷部14至相鄰峰部12的高度，H2表示從峰部12至相鄰谷部14的深度。另外，傾斜表面以相同的角度(θ)將谷部連接到峰部。
圖4a和4b分別是翅片的前視圖和后視圖，其中圖4a中所示的峰部12和谷部14分別與圖4b中所示的谷部14和峰部12一致。
當(dāng)空氣流入熱交換器1時，在翅片10的外表面上結(jié)的霜與翅片10的外表面上的傳熱量成正比。因此，氣流速度在管區(qū)及沿縱向設(shè)置在管30間的翅片區(qū)處增大，從而形成高速氣流。結(jié)果使傳熱系數(shù)增大并在翅片10的表面快速地形成霜層。
在翅片10的表面形成霜層的情況下，由于相鄰翅片10之間的距離減小，所以空氣流通面積也減小。由于面積減小，使氣流速度大大增加。結(jié)果，隨著時間的推移，空氣的壓降以拋物線的形狀增加。此外，熱交換器的傳熱量也大大減小。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明旨在提供一種可基本上消除由于現(xiàn)有技術(shù)的局限性和缺陷造成的一個或多個問題的熱交換器。
本發(fā)明的第一個目的是提供一種熱交換器，通過將波紋翅片設(shè)計成使得形成在垂直地通過管的中心軸線的翅片中心部分的基準(zhǔn)線左側(cè)或右側(cè)的峰部和谷部之間的波紋翅片的高度彼此不同可提高其的換熱效率。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種熱交換器，它包括彎曲成之字形、使得外側(cè)峰部和谷部的高度和深度大于內(nèi)側(cè)峰部和谷部的高度和深度的翅片。
本發(fā)明的第三個目的是提供一種熱交換器，它包括彎曲成之字形、使得外側(cè)峰部的高度大于內(nèi)側(cè)峰部的高度、以提高沿管之間流動的氣流速度的翅片。
本發(fā)明的第四個目的是提供一種熱交換器，它包括中心峰部的內(nèi)角大于外側(cè)峰部的內(nèi)角的翅片。
在下文的描述中將給出本發(fā)明的其它優(yōu)點、目的和特性，這些優(yōu)點、目的和特性中的一部分對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在閱讀了下文后可明顯得知，或也可從本發(fā)明的實施中得知。本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點可通過說明書的文字部分、權(quán)利要求及附圖中具體給出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和達(dá)到。
為了實現(xiàn)上述目的和其它優(yōu)點，按照本發(fā)明的目的和下面具體和概括的描述，本發(fā)明所提供的熱交換器包括多根供制冷劑流動的管，這些管相互間隔開；被管垂直插過的翅片，所述翅片具有支撐插入的管的翅片項圈、用于支撐所述翅片項圈下端的外周面的底座、及交替設(shè)置在限定于管之間的區(qū)域內(nèi)的三個或更多的峰部和三個或更多的谷部，以便在限定于翅片項圈之間的區(qū)域內(nèi)引起氣流變化，至少兩個峰部的高度或至少兩個谷部的深度彼此不同。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種熱交換器，它包括多個供制冷劑流動的管，這些管相互間隔開；及多個相互間隔開預(yù)定距離的翅片，各翅片都包括一個被管垂直插過的翅片項圈，交替設(shè)置并傾斜的峰部和谷部，所述峰部的內(nèi)側(cè)水平面的高度小于外側(cè)水平面的高度，以便可以改變限定于翅片項圈之間的區(qū)域內(nèi)的氣流方向。
可理解到，上述一般說明和下面對本發(fā)明的詳細(xì)描述都只是舉例說明，它們可用于進(jìn)一步解釋本發(fā)明的權(quán)利要求。


對本發(fā)明提供進(jìn)一步說明并構(gòu)成該申請一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施方式，并與說明書文字部分一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中
圖1是傳統(tǒng)熱交換器的透視圖；圖2是圖1所示翅片的透視圖；圖3是沿圖2的A-A′線剖開的剖視圖；圖4a圖2所示翅片的前視圖；圖4b是圖2所示翅片的后視圖；圖5是本發(fā)明一優(yōu)選實施方式的熱交換器的透視圖；圖6是圖5所示翅片的透視圖；圖7是沿圖6的B-B′線剖開的剖視圖；圖8a是圖6所示翅片的前視圖；圖8b是圖6所示翅片的后視圖；圖9是與圖7的實例類似的改型實例的視圖；圖10和11示出了本發(fā)明一優(yōu)選實施方式的熱交換器中的氣流狀態(tài)。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，即在附圖中所示的實例。如果可能，在全部附圖中，相同附圖標(biāo)記代表相同或類似的部件。
圖5至11示出了本發(fā)明一優(yōu)選實施方式，圖中箭頭A1、F表示空氣流動方向。
參照圖5至7，本發(fā)明的熱交換器101包括多個相互隔開預(yù)定距離的翅片110和多個以垂直角度貫穿翅片110設(shè)置的供制冷劑流動的管130。
翅片110呈倒W形。也就是說，翅片110包括第一、第二、第三峰部112(112a1、112b和112c)，第一、第二、第三和第四谷部114(114a、114b、114c和114d)；形成限定使管130垂直穿過的插管孔116a的翅片項圈116；用于支撐翅片項圈116下端外周面的底座118；及從底座118的外周面向峰部112傾斜的傾斜部分120。
峰部112和谷部交替地形成在翅片項圈116之間并通過以彼此不同的預(yù)定傾斜角θ1和θ2傾斜的表面相互連接。
為了改變氣流，可將第二峰部112b的高度(H12)設(shè)計成低于第一和第三峰部112a和112c的高度(H11)，換言之，將第一和第三峰部112a和112c的高度(H11)設(shè)計成高于第二峰部112b的高度(H12)。由于設(shè)有改變氣流的波形部件，可將在管間流動的空氣更有效地引導(dǎo)到管30的后端。
下面將描述本發(fā)明該優(yōu)選實施方式的熱交換器的運行效果。
如圖5至8所示，熱交換器101是翅片管式熱交換器，其中多個分別以W形狀形成的波紋翅片相對于管130垂直設(shè)置并相互隔開預(yù)定距離。
各翅片110被分成一個由管130貫穿的翅片項圈區(qū)和一個限定在翅片項圈116之間的傾斜表面區(qū)。峰部和谷部的高度和深度互不相同，以改變流入熱交換器的空氣的流動。
也就是說，連接交替設(shè)置的峰部112和谷部114的傾斜表面的傾斜角θ1和θ2互不相同。為了更有效地使空氣流入和流出，翅片110具有由第一和第四谷部114a和114d限定的兩個側(cè)端。即，翅片110沿橫向起始于谷部114a，終止于谷部114d。
此外，翅片110相對于中心峰部112b對稱。即，相對于中心峰部112b的左部和右部對稱，并且形成在左部和右部的每一部分的峰部和谷部的高度和深度互不相同。
如圖7所示，谷部114a至114d位于同一水平面上，峰部112a至112c位于不同的水平面上。
第一峰部112a與以預(yù)定角度θ1傾斜的面113a和113b相連，該角度位于翅片起始的第一谷部114a和第二谷部114b之間。第二峰部112b以不同的角度θ2與處于第二谷部114b和第三谷部114c之間的傾斜面113c和113d相連。第三峰部112c以不同的角度θ1與處于第三谷部114c和翅片終止的第四谷部114d之間的傾斜面113e和113f相連。
因此，內(nèi)側(cè)的峰部112b的高度不同于外側(cè)的峰部112a和112c的高度。
也就是說，如圖6和7所示，谷部114位于同一水平面上，而峰部112處在不同的高度H11和H12上。即，中心峰部112b的高度H12低于外側(cè)峰部112a和112c的高度H11。
此處，相對于中心峰部112b的左部和右部是對稱的，并且形成在左部和右部的每一部分的峰部112a和112c的高度和谷部(114a、114b和114c、114d)的深度互不相同。
例如，將從內(nèi)側(cè)峰部112b所處的水平面到內(nèi)側(cè)的谷部114b和114c的高度H12設(shè)計成小于從該水平面到外側(cè)谷部114a和114d的深度H11。
也就是說，第一和第三峰部112a和112c的高度H11彼此相同，而第二峰部112b的高度H12與高度H11不同。因此，第二峰部112b的高度H12小于第一和第三峰部112a和112c的高度。
利用上述結(jié)構(gòu)，由于內(nèi)側(cè)的峰部112b低于外側(cè)的峰部112a和112c可改變引入限定在翅片110之間的區(qū)域中的氣流。即，與現(xiàn)有技術(shù)相比，可顯著改變流入然后再流出限定在翅片110之間的區(qū)域中的氣流。因而可更有效地將空氣引導(dǎo)到管30的后端。此外，高速氣流可使壓降減小，并使傳熱量增大。
更詳細(xì)地說，當(dāng)從第一谷部114a所處水平面的高度H11到第一和第三峰部112a和112c的高度彼此相同時，從第一谷部114a所處水平面到第二峰部112b的高度H12低于第一和第三峰部112a的和112c的高度H11。
同時，翅片項圈沿翅片110的縱向相距預(yù)定距離，并被每根管130貫穿。翅片項圈116限定插管孔116a，各插管孔都具有與管的外徑相適應(yīng)的直徑，以支承插入其內(nèi)的管130。
此外，形成在翅片項圈116外周邊下端周圍的底座118具有預(yù)定寬度，以支承翅片項圈116。底座118設(shè)置在與第二和第三谷部114b和114c所處水平面相同的水平面上。
傾斜部分120從底座的外周邊向上朝峰部112傾斜。即，通過將各峰部112a連接到與底座118的外周邊接觸并與峰部112a相鄰的谷部114b和114c上可限定各傾斜部分120，因而傾斜部分形成三角形。傾斜部分120引導(dǎo)空氣沿翅片項圈116的外周方向流動。
此外，傾斜部分120還可通過將各外側(cè)的峰部(第一和第三峰部112a和112c)的兩點連接到與底座118接觸的各相鄰的內(nèi)側(cè)的谷部(第二和第三谷部114b和114c)的兩點而形成。在這種情況下，傾斜部分120形成矩形。
傾斜部分120的作用分別像一個包圍翅片項圈116的壁。
在對本發(fā)明的以上描述中，從谷部114所處的水平面到內(nèi)側(cè)的峰部112b的高度H12小于外側(cè)的峰部112a和112c的高度H11。例如，一個或多個內(nèi)側(cè)峰部在高度上低于外側(cè)峰部。
圖8a和8b分別為本發(fā)明優(yōu)選實施方式的翅片的前、后視圖。
圖8a中示出的峰部和谷部分別為在圖8b中示出的谷部和峰部。也就是說，當(dāng)從圖8b觀察，從峰部所處的水平面到谷部的深度彼此不同。
圖9示出了本優(yōu)選實施方式的一變型例。
在該變型例中，第一、第二和第三峰部152(152a、152b和152c)位于同一水平面上。從峰部152所處的水平面到內(nèi)側(cè)谷部154b和154c的深度H13小于外側(cè)谷部154a和154d的深度。即，H11′大于H13。此外，第一峰部152a的內(nèi)角θ1′小于內(nèi)角θ2′。
因此，與H11等于H12的情況相比，當(dāng)H11不等于H12和H11’不等于H13時，本發(fā)明分別具有壓降減小和傳熱量相對增加的效果。
例如，可以形成這樣的傾斜結(jié)構(gòu)，使指定的谷部或峰部處于同一水平面上，且使從該同一水平面到峰部或谷部的高度沿進(jìn)入翅片之間所限定的區(qū)域方面逐漸減小，而沿離開翅片之間所限定的區(qū)域的方向逐漸增加。
在上述優(yōu)選實施方式中，由于峰部或谷部具有不同的高度或深度，所以與空氣的接觸面積增大，并增大了氣流的變化。
圖10和11示出了本優(yōu)選實施方式的熱交換器的氣流狀態(tài)。圖10是由單翅片結(jié)構(gòu)組成的翅片的情況，而圖11是由雙翅片結(jié)構(gòu)組成的翅片的情況。
如圖10所示，當(dāng)將外部空氣引入熱交換器時，由于空氣在管間快速流動，同時沿峰部和谷部112和114反復(fù)上升和下降，所以增大了空氣和翅片之間的接觸面積。
也就是說，空氣通過第一谷部114a和第一峰部112a進(jìn)入。通過第一峰部112a進(jìn)入的空氣在沿內(nèi)側(cè)谷部114b和114c流動時，其流動狀況發(fā)生改變。結(jié)果，提高了氣流流速，致使氣流被傳送到出口側(cè)的峰部112c和谷部114d，從而提高了傳熱效率。
此外，由于分別位于空氣入口側(cè)和出口側(cè)的第一和第三峰部112a和112c的高度H11高于第二峰部112b的高度H12，所以相鄰翅片110之間的距離增加，從而增大了空氣流通面積。結(jié)果，使高速氣流的壓降減小，從而提高了熱交換器的傳熱量，減小了熱交換器的總壓降。
此外，由于翅片項圈、底座和傾斜部分形成在用于插入管的插管孔的周圍，所以可引導(dǎo)空氣沿管和傾斜部分的曲線流動到管的后端。
更詳細(xì)地說，當(dāng)空氣高速流過管130之間時，高速氣流增大了熱傳遞并減緩了霜層的生成。因此，即使在形成霜的條件下，也能維持高水平的熱容量，從而可提高熱交換能力并可使熱交換器運行許多小時。
圖11示出了當(dāng)翅片為雙翅片結(jié)構(gòu)、管以之字形垂直地安裝在翅片上時的氣流狀態(tài)。由于管以之字形設(shè)置，所以當(dāng)空氣通過管區(qū)域和非管區(qū)域(管間的區(qū)域)時，氣流可達(dá)到翅片為單翅片情況下的狀態(tài)。
在上述優(yōu)選實施方式中，由于內(nèi)側(cè)的峰部和谷部的高度或深度小于設(shè)置在空氣入口側(cè)和出口側(cè)的外側(cè)的峰部和谷部的高度或深度，所以空氣能快速地在管間流動，并且能有效地將空氣引導(dǎo)到管后端。此外，由于空氣在管間快速流動使壓降減小，同時使傳熱量和熱交換量提高，從而提高了熱交換器的總效率。
如上所述，借助于改變翅片的設(shè)計，可提高總傳熱效率。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可對本發(fā)明進(jìn)行各種變型和改變。因此，本發(fā)明包含了對本發(fā)明所作出的、落入由權(quán)利要求書和它們的等同物限定的保護(hù)范圍內(nèi)的那些變型和改變。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器，包括多根供制冷劑流過的管，所述管相互隔開；以及被所述管垂直插過的翅片，所述翅片具有支撐插入的所述管的翅片項圈、用于支撐所述翅片項圈下端的外周面的底座、以及交替設(shè)置在限定于所述管之間的區(qū)域內(nèi)的三個或更多的峰部和三個或更多的谷部，以便在限定于所述翅片項圈之間的區(qū)域內(nèi)引起氣流變化，至少兩個峰部的高度或至少兩個谷部的深度相互不同。
2.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，所述翅片是呈倒W形狀的波紋翅片。
3.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，所述翅片沿限定于所述翅片項圈之間的區(qū)域中的氣流方向起始于一側(cè)的外側(cè)谷部并終止于另一側(cè)的外側(cè)谷部，至少兩個所述峰部的高度或至少兩個所述谷部的深度相互不同，以在所述外側(cè)谷部之間引起氣流變化。
4.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，所述谷部相對于空氣流動方向處于一水平面上，且從該水平面到處于所述谷部之間的所述峰部的高度相互不同。
5.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，通過相對于外側(cè)谷部以一定角度傾斜的表面連接的外側(cè)峰部的高度小于內(nèi)側(cè)峰部的高度。
6.如權(quán)利要求5所述的熱交換器，其中，一單一的內(nèi)側(cè)峰部處于所述外側(cè)峰部之間，且所述內(nèi)側(cè)峰部的內(nèi)角小于所述外側(cè)峰部的內(nèi)角。
7.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，所述峰部處于一水平面上，且從所述水平面到處于所述峰部之間的谷部的深度相互不用。
8.如權(quán)利要求7所述的熱交換器，其中，設(shè)置在空氣入口和出口處的所述外側(cè)谷部的深度小于所述內(nèi)側(cè)谷部的深度。
9.如權(quán)利要求8所述的熱交換器，其中，所述多個內(nèi)側(cè)谷部處于所述外側(cè)谷部內(nèi)，且所述內(nèi)側(cè)谷部的高度彼此相同。
10.如權(quán)利要求8所述的熱交換器，其中，所述多個內(nèi)側(cè)谷部處于所述外側(cè)谷部之間，且所述內(nèi)側(cè)谷部的高度相互不同。
11.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，所述翅片的縱向中心線由所述谷部之一限定，所述翅片的左右兩半部相對于所述縱向中心線對稱，所述谷部的深度朝外側(cè)增加。
12.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，所述翅片的縱向中心線由所述谷部之一限定，所述翅片的左右兩半部相對于所述縱向中心線對稱，所述峰部的高度朝外側(cè)增加。
13.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，所述翅片包括多個底座，每個底座設(shè)置在所述翅片項圈的外周面的下端；以及一以預(yù)定角度連接到所述內(nèi)峰部和谷部、以使空氣沿所述管的外周面流動的空氣流動導(dǎo)引部分。
14.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，所述底座處于與所述谷部所處的水平面相同的水平面上，所述底座具有預(yù)定寬度。
15.一種熱交換器，包括多根供制冷劑流過的管，所述管相互隔開；以及按預(yù)定距離相互隔開的多個翅片，每一個翅片包括垂直插入所述管的翅片項圈、以及交替設(shè)置且傾斜的峰部和谷部，所述峰部的內(nèi)側(cè)水平面的高度小于外側(cè)水平面的高度，以改變限定于所述翅片項圈之間的區(qū)域內(nèi)的氣流方向。
16.如權(quán)利要求15所述的熱交換器，其中，內(nèi)側(cè)水平面高度小于外側(cè)水平面的高度的所述谷部和所述峰部交替設(shè)置，致使氣流波形的變化在所述限定于翅片項圈之間的區(qū)域內(nèi)沿所述翅片的縱向中心線增大。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱交換器，包括多根供制冷劑流動的管，所述管相互分隔開；以及被所述管垂直插過的翅片。所述翅片具有支撐插入的管的翅片項圈、用于支撐翅片項圈下端的外周面的底座、以及交替設(shè)置在限定于管之間的區(qū)域內(nèi)的三個或更多的峰部和三個或更多的谷部，以便在限定于述翅片項圈之間的區(qū)域內(nèi)引起氣流變化。至少兩個峰部的高度或至少兩個谷部的深度相互不同。
文檔編號F28F13/12GK1598434SQ200410003919
公開日2005年3月23日 申請日期2004年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月15日
發(fā)明者吳世基, 高喆洙, 張東延, 史容澈, 吳世允, 鄭百永 申請人:Lg電子株式會社