[发明专利]热交换器和热交换系统

说明书

技术领域

本发明涉及翅片管式的热交换器和采用该热交换器的热交换系统。

背景技术

图28表示以往的翅片管式的热交换器。热交换器1在流通有流体的管2上安装多个薄板状的散热片3。通常，热传递率高的流体(例如水、CO₂、HCF类制冷剂等)在管2内流动，热传递率低的流体(例如空气)在管2的外侧流动。

散热片3并列设置在管2的延伸方向上，管2内流通的流体与提供到散热片3之间的箭头A1所示的流体进行热交换。在热导率低的管2的外侧通过散热片3来增大热交换面积，从而可以得到较大的热交换量。因此，通常采用翅片管式的热交换器来作为进行气体-气体之间或气体-液体之间的热交换的热交换器。

由于在上述以往翅片管式的热交换器1的散热片3的下游，在散热片3表面附近的流动边界层变厚，所以存在热传递率降低的问题。为了解决这种问题，专利文献1(日本专利公开公报特开平2-217792号(第1页-第4页、图1))公开了一种在散热片上设置有突起片的热交换器。利用设置在散热片上的突起片的前部边缘效果，可以使散热片表面附近的流动边界层厚度变薄。由此，可以防止散热片和流体之间的热导率降低，从而提高热交换效率。

然而，按照上述专利文献1公开的热交换器，由于伴随突起片的增加，使流路阻力也变大，所以限制了突起片的数量或配置方式。因此，难以遍布整个散热片使边界层的厚度变薄，不能充分地防止热导率降低。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供可以使散热片表面附近的流动边界层厚度变薄来提高热交换效率的热交换器和采用该热交换器的热交换系统。

为了实现上述目的，本发明的热交换系统包括：热交换器，具有使第一流体流通的管和多个散热片，所述多个散热片安装在所述管上，由并列设置在所述管的延伸方向上的薄板构成；以及风扇，向所述散热片之间引导第二流体；其特征在于，所述散热片通过弯折，周期性地形成连续的凹部和凸部，所述凹部和所述凸部配置成朝向与流过所述散热片之间的第二流体的流通方向交叉的方向延伸，并且流过所述散热片之间的第二流体的流量能周期性地变化。

按照这种结构，如果第一流体在管内流通，则第一流体的热量向散热片进行热传导。在管的延伸方向上并列设置有多个薄板状散热片，利用风扇的驱动向散热片之间提供第二流体。将散热片弯折，周期性地形成连续的凹部和凸部，并且凹部和凸部的延伸方向与第二流体的流通方向交叉。沿散热片流通的第二流体的一部分流入到凹部内，在凹部内形成旋涡。如果利用风扇送出的第二流体的流量能周期性地变化，则反复进行旋涡在凹部内停滞以及第二流体从凹部内流出。

此外，在上述结构的热交换系统中，流过所述散热片之间的第二流体的方向周期性地反转。按照这种结构，第二流体在散热片之间以规定的周期朝向相反方向流动。

此外，在上述结构的热交换系统中，导向所述散热片的第二流体的方向能周期性地变化。按照这种结构，当第二流体朝向散热片之间流动时，其方向周期性地变化，同时，流过热交换器的各部位的各个散热片之间时的速度大小也变化。

此外，在上述结构的热交换系统中，所述凹部和所述凸部配置成朝向与流过所述散热片之间的第二流体的流通方向垂直的方向延伸。

此外，在上述结构的热交换系统中，相邻的所述散热片的所述凹部之间和所述凸部之间分别相对。按照这种结构，第二流体沿凸部的表面流通，可以减少主流方向的流体的压力损失。

此外，在上述结构的热交换系统中，相邻的所述散热片的所述凹部与所述凸部相对。按照这种结构，即使在散热片的间隔变窄的情况下，由于第二流体曲折流动，所以可以不增加压力损失地使第二流体前进。

此外，在上述结构的热交换系统中，所述凸部具有平面部，所述平面部与流过所述散热片之间的第二流体的流通方向平行，所述平面部与所述凹部的侧壁连接，所述平面部和所述凹部的侧壁所形成的角度为直角或锐角。按照这种结构，沿平面部流通的第二流体的流动与凹部的侧壁垂直或呈锐角。因此，可以有效地使第二流体的流动脱离凹部的侧壁，并且有效地使第二流体旋入凹部内。

此外，在上述结构的热交换系统中，所述凹部的断面形状为矩形。按照这种结构，第二流体沿平面部流通，可以减少主流方向的流动的压力损失。并且，可以有效地使第二流体的流动脱离凹部的侧壁，且与凹部的侧壁相对于主流方向呈锐角的情况相比，可以更有效地进行凹部流体的更新。