[其他]热交换器

说明书

本发明是关于用于空调、冷冻等方面的热交换器。在这种热交换器中，热量的交换是在制冷媒介和空气等流体之间进行的。

如第4图所示，现有的这类热交换器由铜管1和散热片2构成，铜管1借助于U形弯头相互连接，散热片2是用铝等材料制成的，在铜管1内部流动的制冷媒介与散热片2之间流动的空气3进行热量交换。近年来，对这样的热交换器提出了小型化和高效率的要求。但是，从噪音等观点考虑，由于使散热片之间的空气流速降低了，所以，空气的热阻抗比管内的热阻抗增大了。因此，现在人们设法借助于扩大空气的传热面积，以达到减小与管内热阻抗的差别。但是，传热面积的扩大是有一定限度的，同时，从经济性和节约空间等方面考虑，也存在一定问题，因此，就这类热交换器而论，降低空气的热阻抗就成了重要的课题。另外，近年来，为了进一步提高这类热交换器的性能，在散热片表面加工沟槽和放热孔，但是，如果作为热泵室外机的热交换器使用，到了冬季，由于着霜严重，和平面散热片相比，必须频繁地除霜。因此，室内的温度变化太大，舒适性欠佳。另外，从经济方面考虑，由于除霜状态转换时有能量损失，季节效率不高。因此，对于热泵冷气设备和暖气设备的室内机，使用表面加工有沟槽和放热孔的散热片，而对于室外机所用的热交换器，则使用平面散热片。使用平面散热片时，由于室外机的体积变大，成本也高，所以，期望获得某种改善。

第2a图和第2b图是现有未加工沟槽的热交换器的一个例子。第2a图是平面图，第2b图是侧面图。氟里昂等制冷媒质在铜管4内部循环，该制冷媒质的热量从铜管4传递给散热片轴环5，然后传递到散热片6。空气7从散热片6的前方流动，通过散热片6的间隙时，从温度不同的散热片6的表面与制冷媒质进行热量交换。依靠这种作用，制冷媒质和空气的热交换可以连续地进行。这样的散热器虽然效率较低，但是着霜性能好。也就是说，由着霜所引起的性能降低的程度很小，因此，通常用在热泵冷气设备和暖气设备的室外机上。但是，如果把用这样的平面散热器构成的热交换器与在散热器上加工沟槽和放热孔的热交换器进行比较，那么，前者的缺点是效率低，与单位效率对应的重量或者体积很大。因此，尽管试图用各种办法提高它的着霜性能，但是，仍然难于找到着霜性能和效率两者兼顾的性能优良的散热片构造。

此外，第3a图和第3b图是现有的具有凸带8的典型的热交换器的例子。第3a图是平面图，第3b图是沿Ⅲa-Ⅲa线的散热片剖面图。氟里昂等制冷媒质在铜管内部循环，该制冷媒质的热量从铜管5传递给散热片轴环6，然后传递给散热片7和凸带8。另一方面，从箭头9方向由散热片送来的空气通过散热片的间隙时，与温度不同的散热片表面进行热量交换。

这个例子叫做散热片7上具有凸带8的沟槽散热片，通过实验，和散热片表面没有加工过的平面散热片进行比较，这种散热片表面的热阻抗大约降低了40～50%。但是，根据理论计算，在散热片表面设置这样的凸带时，由于层流的起始段区间的传热效率很高，散热片表面的热阻抗值应该能够降低50%以上。造成实验值与理论值不一致的原因有各种因素，但是，其中主要的有以下几点：（1）通过凸带8的空气流的通风阻抗高，由于通过凸带8以外部分的空气量增加，而通过凸带部的空气量减少，所以，热性能未能充分发挥。（2）由于积水域较宽，所以减小了有效传热面积。特别是由于位于空气流9上流区的铜管5后流的积水域复盖了后部的凸带，所以，这些凸带8的热阻抗增大，从而使散热片的平均热阻抗增大。（3）由于铜管5交错地排列成锯齿形，在铜管5的前边或后边设有凸带8，妨碍来自铜管5的热流传导，致使散热片的效率降低。

但是，由于这种有凸带的散热片的性能比平面散热片高得多，因此，目前室内用的热泵冷气设备和暖气设备或者冷气专用机器中仍然广泛使用。如前所述，尽管具有这种凸带结构的散热片的性能不错，但是着霜性能不佳。

本发明的热交换器中设有平板散热片和传热管，平板散热片按一定间隔平行地排列，气流在其间流通，传热管与该放散热片垂直地装配，流体在管内流动，传热管的装配使相邻传热管之间的连线与空气流方向交叉，同时，位于空气流上流区的传热管在空气流方向的投影面都和位于下流区的传热管的位置有一部重迭，所以，传热管在与空气流正交方向的间隔小于在空气流方向的间隔。