熱交換器和安裝有該熱交換器的空氣調節機的製作方法

2023-09-15 15:32:15

專利名稱：熱交換器和安裝有該熱交換器的空氣調節機的製作方法
技術領域：
本發明涉及橫流型並流式熱交換器和安裝有該熱交換器的空氣調節機。
背景技術：
並流式熱交換器在多根總管之間配置多根扁平管，使扁平管內部的多個製冷劑通路與總管的內部連通，並且在扁平管之間配置波紋狀散熱片等散熱片，該並流式熱交換器廣泛應用於汽車空調或建築物用空氣調節機的室外側單元等。圖11表示以往的橫流型並流式熱交換器的一個例子。在圖11中，紙面上側為豎直方向的上側，紙面下側為豎直方向的下側。熱交換器1在水平方向上隔開間隔平行配置兩根豎直的總管2、3，在總管2、3之間沿豎直方向以規定間距配置多根水平的扁平管4。扁平管4是細長的成型品，由金屬擠壓成形，在扁平管4的內部形成有使製冷劑流通的製冷劑通路5。由於扁平管4配置成長邊方向亦即擠壓成形方向為水平方向，所以製冷劑通路5的製冷劑流通方向也是水平方向。在圖11的縱深方向上排列多個斷面形狀和斷面面積相等的製冷劑通路5，因此，扁平管4的垂直斷面呈口琴狀。各製冷劑通路5與總管2、3的內部連通。在相鄰的扁平管4之間配置波紋狀散熱片6。總管2、3、扁平管4和波紋狀散熱片6都是由鋁等高導熱性的金屬製成，通過釺焊或熔焊，分別將扁平管4固定在總管2、3上，將波紋狀散熱片6固定在扁平管4上。在熱交換器1中，製冷劑出入口 7、8僅設置在總管3 —側。在總管3的內部，在上下方向上隔開間隔設置有兩個隔板9a、9c，在總管2的內部、且在與隔板9a、9c的中間高度對應的位置上，設置有隔板％。在把熱交換器1作為蒸發器使用的情況下，如圖11中實線箭頭所示，製冷劑從下側的製冷劑出入口 7流入。從製冷劑出入口 7流入的製冷劑被隔板9a阻擋、經由扁平管4 流向總管2。該製冷劑的流動方向由朝左的中空箭頭表示。進入到總管2中的製冷劑被隔板9b阻擋，經由另外的扁平管4流向總管3。該製冷劑的流動方向由朝右的中空箭頭表示。 進入到總管3中的製冷劑被隔板9c阻擋，再經由另外的扁平管4再次流向總管2。該製冷劑的流動方向由朝左的中空箭頭表示。進入到總管2中的製冷劑折返，再經由另外的扁平管4再次流向總管3。該製冷劑的流動方向由朝右的中空箭頭表示。進入到總管3中的製冷劑從製冷劑出入口 8流出。由此，製冷劑沿之字形路徑從下向上流動。在此，雖然表示的是隔板數量為三個的情況，但這只是一個例子，可以根據需要，將隔板的數量和由此產生的製冷劑流動的折返次數設定為任意數值。在把熱交換器1作為冷凝器使用的情況下，製冷劑的流動方向相反。即，如圖11 中虛線箭頭所示，製冷劑從製冷劑出入口 8流入總管3，被隔板9c阻擋，經由扁平管4流向總管2，在總管2中被隔板9b阻擋，經由另外的扁平管4流向總管3，在總管3中被隔板9a 阻擋，再經由另外的扁平管4再次流向總管2，在總管2中折返，再經由另外的扁平管4再次流向總管3，並如虛線箭頭所示，從製冷劑出入口 7流出，從而沿之字形路徑從上向下流動。在把熱交換器作為蒸發器使用的情況下，在處於低溫的熱交換器表面上，大氣中的水分凝結，產生冷凝水。在並流式熱交換器中，如果冷凝水積存在扁平管或波紋狀散熱片的表面上，則因水使空氣通路的斷面面積變窄，從而導致熱交換性能降低。如果氣溫低，則冷凝水在熱交換器的表面上結成霜。有時霜會進一步結成冰。在本說明書中，術語「冷凝水」是指這種霜或冰融化成的水，也包括所謂除霜生成的水。特別是在橫流型並流式熱交換器中冷凝水的滯留是一個大問題。專利文獻1提出了一種促進橫流型並流式熱交換器排水的方案。在專利文獻1記載的熱交換器中，在冷凝水的聚集側配置有與波紋狀散熱片接觸的排水導向構件。該排水導向構件由線形構件構成，並且相對於扁平管傾斜配置，該排水導向構件兩端中的至少一端朝向熱交換器的下端一側或側端一側。專利文獻1 日本專利公開公報特開2007-285673號

發明內容
專利文獻1記載的排水導向構件本身會遮擋通過波紋狀散熱片之間的空氣的流動，從而成為熱交換性能下降的要因。鑑於上述問題，本發明的目的在於提供一種橫流型並流式熱交換器，其不會妨礙熱交換器的冷凝水的排水性、通風性，並能提高上述排水性、通風性。此外，本發明的目的還在於提供一種安裝有上述橫流型並流式熱交換器的能力高的空氣調節機。為了實現上述目的，本發明的橫流型並流式熱交換器包括多根總管，隔開間隔平行配置；多根扁平管，配置在所述多根總管之間，設置在所述扁平管內部的製冷劑通路與所述總管的內部連通；以及波紋狀散熱片，配置在所述扁平管之間，所述熱交換器的特徵在於，所述熱交換器的冷凝水聚集側一面的所述波紋狀散熱片的端部從所述扁平管的端部伸出，線狀的導水構件插入到在所述伸出部分之間所形成的間隙中，所述導水構件從所述波紋狀散熱片的端部向所述扁平管一側插入到冷凝水的表面張力能夠起作用的範圍內。按照這種結構，積存在波紋狀散熱片端部的冷凝水的表面張力作用於扁平管一側的導水構件，破壞了在波紋狀散熱片的端部形成的冷凝水的架橋。通過連鎖性地產生破壞架橋的現象，從而迅速地排出冷凝水。由此，不會因冷凝水妨礙波紋狀散熱片的通風性，可以得到良好的熱交換性能。此外，由於導水構件進入到在波紋狀散熱片的伸出部分之間所形成的間隙中，所以導水構件本身也不會遮擋通風。在上述結構的熱交換器中，優選的是，所述導水構件由吸水性構件構成，並且所述導水構件與所述波紋狀散熱片的端部接觸。按照這種結構，可以容易地得到導水構件，此外，容易使冷凝水的表面張力起作用。在上述結構的熱交換器中，優選的是，所述導水構件由非吸水性構件構成，所述表面張力起作用的部分不從所述波紋狀散熱片的端部伸出。按照這種結構，提高了冷凝水的排水性，並且即使運送時的振動或制冷機的振動傳遞給導水構件，也難以使導水構件從間隙脫落。在上述結構的熱交換器中，優選的是，所述導水構件具有從所述間隙的入口延伸到內部的縱深度。按照這種結構，由於僅通過將導水構件按壓到間隙的內部，就能夠以使導水構件與波紋狀散熱片的端部接觸的方式來安裝導水構件，從而容易進行組裝。此外，導水構件的體積變大，強化了引導冷凝水的性能。並且，即使運送時的振動或制冷機的振動傳遞給導水構件，也難以使導水構件從間隙脫落。此外，本發明提供一種空氣調節機，在所述空氣調節機的室外機中安裝有上述結構的熱交換器。按照這種結構，冷凝水很難影響到室外機的熱交換器的通風性，從而可以提供能力高的空氣調節機。此外，本發明還提供一種空氣調節機，在所述空氣調節機的室內機中安裝有上述結構的熱交換器。按照這種結構，冷凝水很難影響到室內機的熱交換器的通風性，從而可以提供能力高的空氣調節機。按照本發明，積存在波紋狀散熱片的端部的冷凝水的表面張力作用於扁平管一側的導水構件，破壞了在波紋狀散熱片的端部形成的冷凝水的架橋。由於連鎖性地產生破壞架橋的現象，從而迅速地排出冷凝水。並且，由於導水構件本身位於不會遮擋波紋狀散熱片通風的位置上，所以即使產生了冷凝水，也難以使波紋狀散熱片的通風性降低，從而可以始終確保良好的熱交換性能。


圖1是本發明實施方式的熱交換器的局部主視圖。圖2是圖1的熱交換器的局部放大斷面圖。圖3是圖1的熱交換器的局部放大立體圖。圖4是表示圖1的熱交換器的變形方式的局部放大斷面圖。圖5是表示導水構件的其他例子的立體圖。圖6是表示導水構件的另一個其他例子的立體圖。圖7是表示導水構件的再一個其他例子的立體圖。圖8是表示導水構件的又一個其他例子的立體圖。圖9是安裝有本發明熱交換器的空氣調節機的室外機的簡要斷面圖。圖10是安裝有本發明熱交換器的空氣調節機的室內機的簡要斷面圖。圖11是表示以往的橫流型並流式熱交換器的簡要結構的垂直斷面圖。附圖標記說明1熱交換器2、3 總管4扁平管5製冷劑通路6波紋狀散熱片G 間隙7、8製冷劑出入口10導水構件20室外機
30室內機
具體實施例方式下面，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。另外，對於與圖11的以往結構和功能相同的結構要素採用了與圖11相同的附圖標記，並省略了說明。圖1至圖3表示了橫流型並流式熱交換器1的局部結構。在熱交換器1的冷凝水聚集側的一面，以規定間隔配置有多根線狀的導水構件10。導水構件10由纖維(優選合成纖維)集合體、即所謂的繩構成。如圖2、圖3所示，波紋狀散熱片6的端部從扁平管4的端部伸出。導水構件10插入到該伸出部分之間所形成的間隙G中。插入深度為在積存于波紋狀散熱片6端部的水和導水構件10之間能夠保持表面張力的程度。另外，在本實施方式中，在波紋狀散熱片6的伸出部分之間所形成的全部間隙G中都插入有導水構件10。通過以這種方式配置導水構件10，聚集在波紋狀散熱片6上的冷凝水被導嚮導水構件10，並從波紋狀散熱片6迅速排出。其機理如下。如果冷凝水積存在波紋狀散熱片6的端部，則因水的表面張力，在波紋狀散熱片6 的端面上產生架橋現象(覆蓋有水膜)。不僅在波紋狀散熱片6的端面上，而且在插入到波紋狀散熱片6下方的導水構件10和波紋狀散熱片6的端部之間也產生架橋現象。此外， 在導水構件10和積存在位於其下方的波紋狀散熱片6端部上的冷凝水之間也產生架橋現象。利用這種架橋現象的連鎖效應，形成從上部到下部連續的導水通路，從而能夠使在波紋狀散熱片6之間架橋的冷凝水流下來。冷凝水的表面張力在波紋狀散熱片6之間以及波紋狀散熱片6的端部和導水構件 10之間起作用，上述冷凝水表面張力以波紋狀散熱片6的間距、扁平管4的排列間距和波紋狀散熱片6的伸出量等為參數，可以取各種值。優選的是基於實驗來確定導水構件10的插入量，以使冷凝水的表面張力能夠可靠地在波紋狀散熱片6的端部和導水構件10之間起作用。利用如上所述的排水機理，不會因冷凝水妨礙波紋狀散熱片6的通風性，從而可以得到良好的熱交換性能。此外，由於導水構件10進入到在波紋狀散熱片6的伸出部分之間所形成的間隙中，所以導水構件10本身也不會遮擋通風。在導水構件10是纖維集合體的情況下，如果各纖維具有吸水性，則當乾燥狀態的纖維與水接觸時，水被吸收到纖維內部。其結果，產生纖維表觀線徑變粗的現象。即使纖維本身不具有吸水性，如果導水構件10是毛線那樣的束，則也可以通過纖維之間間隙的毛細管現象而具有吸水性。由此，如果利用纖維本身的性質、或作為纖維束的性質而具有吸水性的導水構件10吸水，則在纖維表面上產生水膜。在導水構件10的纖維表面上形成有水膜的狀態下，如果冷凝水積存在波紋狀散熱片6的端部並產生架橋現象，則產生了架橋現象的冷凝水與導水構件10纖維表面的水膜因表面張力而結合在一起。即，能夠破壞在波紋狀散熱片6上產生了架橋現象的冷凝水的表面張力。即使在位於導水構件10下方的波紋狀散熱片6上，如果在其端部產生冷凝水的架橋現象，則產生了架橋現象的冷凝水與導水構件10纖維表面的水膜也因表面張力而結合在一起。由此，藉助導水構件10纖維表面的水膜，形成了架橋的水膜一個接一個地連接在一起，從而形成水的通道。其結果，儘管冷凝水產生架橋現象，但其水膜被迅速破壞，從而順暢地被排出。導水構件10並不限定於纖維束，也可以由吸水性構件(例如具有連續氣泡的發泡樹脂)構成導水構件10，如果由吸水性構件構成的導水構件10吸水，則在其表面上產生水膜。由此，與由纖維束構成的導水構件10相同，對產生了架橋現象的冷凝水起到了破壞水膜的作用，從而可以順暢地排出冷凝水。如上所述，在通過由吸水性構件構成的導水構件10進行排水的機理中，重要的是導水構件10吸收水、並且水膜覆蓋在其表面上。由此，在吸水性的導水構件10中，優選的是，如圖2所示導水構件10與波紋狀散熱片6的端部接觸。此外，也可以使導水構件10從波紋狀散熱片6的端部稍稍伸出。由此，可以增加導水構件10與波紋狀散熱片6的接觸面積，從而可以容易吸收水。此外，導水構件10也容易與在波紋狀散熱片6的端部產生了架橋的水接觸。導水構件10並不限定於吸水性構件。即使是非吸水性構件，只要滿足能夠使在波紋狀散熱片6的端部產生了架橋現象的冷凝水的表面張力起作用這樣的條件，就可以用作導水構件10。圖5至圖8中表示了這種導水構件10的例子。圖5所示的導水構件10是將金屬或合成樹脂的線材捲曲成雙螺旋形狀。由像金屬那樣的非吸水性構件構成的導水構件10與由吸水性構件構成的導水構件10的排水機理稍許不同。以圖5的導水構件10作為代表例，對不同點進行說明。圖5的導水構件10也是通過作用於導水構件10的冷凝水的表面張力來破壞架橋的水膜。但是，圖5的導水構件10是非吸水性材料，水不會被吸收到其內部。由此，導水構件10的位置不必是能夠容易吸收水的位置，只要是冷凝水的表面張力能作用于波紋狀散熱片6端部的架橋水膜的位置即可。在使用圖5的導水構件10的情況下，表面張力作用於雙螺旋的螺旋槽，從而形成導水通路。如上所述，圖5的導水構件10不需要與波紋狀散熱片6的端部接觸。由此，在滿足使冷凝水的表面張力能夠作用于波紋狀散熱片6端部的架橋水膜的位置這種條件的範圍內，可以將導水構件10插入到間隙G的內部。通過將導水構件10插入到間隙G的內部， 表面張力起作用的部分不從波紋狀散熱片6的端部伸出，不僅提高了冷凝水的排水性，而且即使運送時的振動或制冷機的振動傳遞給導水構件10，也難以使導水構件10從間隙G脫落。作用於導水構件10的冷凝水的表面張力以螺旋槽的寬度或導水構件10的直徑等為參數，可取各種值。優選的是基於實驗來確定導水構件10的插入量，以使冷凝水的表面張力能夠可靠地在波紋狀散熱片6的端部和導水構件10之間起作用。圖6所示的導水構件10是將金屬或合成樹脂的線材捲曲成螺旋彈簧形狀。在該形狀的導水構件10中，冷凝水的表面張力作用於螺旋彈簧的間隙。圖7所示的導水構件10是把金屬或合成樹脂的板材製成褶間距小的波紋板。在該形狀的導水構件10中，冷凝水的表面張力作用于波紋板間距之間的間隙。圖8所示的導水構件10通過在金屬或合成樹脂杆的外周上刻出螺旋槽而成為鑽頭形狀。在該形狀的導水構件10中，冷凝水的表面張力作用於螺旋槽。
除了如上所述的吸水性構件和非吸水性構件以外，還可以是海綿等多孔性物質 (吸水性構件)、將繩編成三股的構件、鏈條等其它各種吸水性構件或非吸水性構件，只要使冷凝水的表面張力起作用的構件就能夠用作導水構件。在圖4所示的變形方式中，導水構件10具有從間隙G的入口延伸到內部的縱深度。由此，僅通過將導水構件10按壓到間隙G的內部，就可以將導水構件10安裝到能夠使在波紋狀散熱片6的端部產生了架橋現象的冷凝水的表面張力起作用的位置上，所以不需要考慮導水構件10的插入深度，容易進行組裝作業。此外，表觀上導水構件10的體積變大， 冷凝水的表面張力容易起作用。此外，即使運送時的振動或制冷機的振動傳遞給導水構件 10，也難以使導水構件10從間隙脫落。上述熱交換器1可以安裝在分離式空氣調節機的室外機或室內機中。圖9中表示了安裝在室外機中的例子，圖10中表示了安裝在室內機中的例子。圖9的室外機20具有平面形狀為大體矩形的金屬板制箱體20a，把箱體20a的長邊一側作為正面20F和背面20B，把短邊一側作為左側面20L和右側面20R。在正面20F上形成有排氣口 21，在背面20B上形成有背面吸氣口 22，在左側面20L上形成有側面吸氣口 23。排氣口 21由多個水平狹口狀開口的集合構成，背面吸氣口 22和側面吸氣口 23由格子狀的開口構成。由正面20F、背面20B、左側面20L和右側面20R四塊金屬板構件、以及未圖示的頂板和底板形成六面體形狀的箱體20a。在箱體20a的內部、且在緊靠背面吸氣口 22和側面吸氣口 23的內側，配置有平面形狀為L形的熱交換器1。為了在熱交換器1和室外空氣之間強制進行熱交換，在熱交換器 1和排氣口 21之間配置有送風機M。送風機M是把螺旋槳式風扇24b組裝在電動機2 上。為了提高送風效率，在箱體20a的正面20F的內表面上安裝有包圍螺旋槳式風扇24b 的喇叭口構件(bell mouth) 25。箱體20a的右側面20R內側的空間被間隔壁26隔成與從背面吸氣口 22向排氣口 21流動的空氣流分離，且在此處收容有壓縮機27。如果在室外機20的熱交換器1上產生冷凝水，則由於冷凝水使空氣通路的面積變窄，不僅使熱交換性能降低，而且在外部空氣溫度為冰點以下的情況下，有時甚至因冷凝水凍結導致熱交換器1破損。因此，在室外機20中，排出來自熱交換器1的冷凝水是重要課題。在室外機20中，熱交換器1的上風側為冷凝水的聚集側。理由如下因為在室外機20中，不使熱交換器1傾斜、大體垂直直立設置熱交換器1，所以在把熱交換器1作為蒸發器使用的情況下(例如與暖氣裝置運轉時相當)，與下風側相比在上風側進行大量的熱交換，冷凝水積存在此處。因此，上風側是冷凝水的聚集側。在上風側冷凝的冷凝水幾乎不會向下風側流動。在外部空氣溫度低的情況下，冷凝水成為霜附著在熱交換器1上。雖然如果霜的量增加則必須進行除霜運轉，但是由於除霜運轉過程中送風機M停止，所以霜融化成的水不會受到風的影響而因重力直接流下來。 由此，通過在上風側一面配置導水構件10，可以迅速地排出冷凝水，從而可以防止熱交換性能降低。圖10的室內機30具有在上下方向上扁平的長方體形狀的箱體30a。箱體30a利用固定在其背面上的基座31，安裝在未圖示的室內牆面上。箱體30a在正面具有吹出口 32， 在上表面上具有吸入口 33，該吸入口 33由多個狹口的集合或劃分成格子狀的開口構成。在吹出口 32上設置有蓋34和風向板35。蓋34和風向板35均在豎直平面內轉動，運轉時為圖10所示的水平姿勢(打開狀態)，運轉停止時為豎直姿勢(關閉狀態)。在吸入口 33的內側配置有過濾裝置36，該過濾裝置36過濾包含在吸入的空氣中的塵埃。在吹出口 32的內側以軸線為水平的方式配置有橫流風扇40，該橫流風扇40用於形成吹出氣流。橫流風扇40收容在風扇外殼41內，通過未圖示的電動機向圖10的箭頭方向轉動，形成從吸入口 33流入、從吹出口 32吹出的氣流。在橫流風扇40的背後配置有熱交換器1。熱交換器1以橫流風扇40 —側高的傾斜狀態配置在風扇外殼41的上下寬度範圍內。在室內機30中，熱交換器1的下風側、即位於下側的一面為冷凝水的聚集側。導水構件10配置在上述下風側一面。以上，雖然對本發明的各實施方式進行了說明，但是本發明的範圍並不限定於此， 可以在不脫離本發明主旨的範圍內以各種變形方式來實施本發明。
權利要求
1.一種橫流型並流式熱交換器，包括多根總管，隔開間隔平行配置；多根扁平管，配置在所述多根總管之間，設置在所述扁平管內部的製冷劑通路與所述總管的內部連通；以及波紋狀散熱片，配置在所述扁平管之間，所述熱交換器的特徵在於，所述熱交換器的冷凝水聚集側一面的所述波紋狀散熱片的端部從所述扁平管的端部伸出，線狀的導水構件插入到在所述伸出部分之間所形成的間隙中，所述導水構件從所述波紋狀散熱片的端部向所述扁平管一側插入到冷凝水的表面張力能夠起作用的範圍內。
2.根據權利要求1所述的熱交換器，其特徵在於，所述導水構件由吸水性構件構成，並且所述導水構件與所述波紋狀散熱片的端部接觸。
3.根據權利要求1所述的熱交換器，其特徵在於，所述導水構件由非吸水性構件構成， 所述表面張力起作用的部分不從所述波紋狀散熱片的端部伸出。
4.根據權利要求1所述的熱交換器，其特徵在於，所述導水構件具有從所述間隙的入口延伸到內部的縱深度。
5.一種空氣調節機，其特徵在於，在所述空氣調節機的室外機中安裝有權利要求1至4 中任意一項所述的熱交換器。
6.一種空氣調節機，其特徵在於，在所述空氣調節機的室內機中安裝有權利要求1至4 中任意一項所述的熱交換器。
全文摘要
本發明提供熱交換器和安裝有該熱交換器的空氣調節機。該熱交換器(1)包括兩根總管(2、3)，隔開間隔平行配置；多根扁平管(4)，配置在總管(2、3)之間，設置在該扁平管內部的製冷劑通路(5)與總管(2、3)的內部連通；以及波紋狀散熱片(6)，配置在扁平管(4)之間。熱交換器(1)的冷凝水聚集側一面的波紋狀散熱片(6)的端部從扁平管(4)的端部伸出，線狀的導水構件(10)插入到在該伸出部分之間所形成的間隙(G)中。導水構件(10)從波紋狀散熱片(6)的端部向所述扁平管一側插入到表面張力能夠起作用的範圍內。
文檔編號F28F1/32GK102395854SQ20098015866
公開日2012年3月28日 申請日期2009年9月14日 優先權日2009年4月22日
發明者上野円 申請人:夏普株式會社