[发明专利]翅片管式热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种翅片管式热交换器，其在许多层叠在一起的平板状的翅片之间流动的空气等气体和在传热管内流动的水或制冷剂等流体之间传递热。特别是涉及用于室内空调、柜式空调、汽车空调等空气调节机、热泵式供热水机、冷藏库、冷冻库等的翅片管式热交换器。

背景技术

装入室内空调等空气调节机或冷藏库等的热交换器，大部分为翅片管式热交换器。

图4是用于说明一般的翅片管式热交换器1的局部剖面概略主视图。

翅片管式热交换器1包括以规定间隔相互平行排列的多个传热翅片31和传热管33，该传热管33设置为与上述传热翅片31的平面大致正交地立起，与大致圆筒状的翅片套环扩管贴紧。而且，通过使水或制冷剂在该传热管33的内部流动，经由上述传热管33和上述传热翅片31，与外部的空气之间进行热交换。

该翅片管式热交换器1一般由下面的工序制造。

首先，对铝或铝合金等制造的薄板进行冲压加工，形成具有与上述薄板的平面大致正交地立起的大致圆筒状的翅片套环的上述传热翅片31。接着，将铜或钢合金等制造的上述传热管33折弯加工成U字型，形成为发卡（U字）状。然后，将多个上述传热翅片31平行地层叠，使上述传热管33穿过连接的上述翅片套环。再用适当的方法对上述传热管33进行扩管，由此上述传热管33的外表面和上述翅片套环的内表面贴紧，上述传热管33被固定在上述传热翅片31上。最后，对上述传热管33的开放端进行扩管并插入U型管35，通过钎焊而连通上述传热管33。

近年来，在空气调节机和冷藏库中，也要求能量消耗效率大幅度提高。因此，要求装入这些设备的翅片管式热交换器提高传热性能。

作为影响翅片管式热交换器的传热性能的因素，公知的有上述传热管33与在其内部流动的水或制冷剂等流体之间的导热系数、上述传热管与上述翅片套环之间的接触热阻、上述传热翅片31的热传导的翅片效率和空气与上述传热翅片31之间的导热系数。

要上述传热管33与在其内部流动的流体之间的导热系数提高，有效的是促进管内的沸腾传热、凝结传热或对流传热，因此正在推进上述传热管33的内表面积的增加和使制冷剂的搅拌效果增大的最佳内面槽形状的开发。

另外，作为提高空气和上述传热翅片31之间的导热系数的方法，已开发出在上述传热翅片31的表面设置用于抑制空气的温度边界层的形成的起伏，或设置称为切口（slit）或百叶板的切断成形部的方法。正在推进这些起伏和切口或百叶板的尺寸、形状的最佳化。另外，翅片效率由上述传热翅片31的板厚和导热系数以及上述传热管33的直径和排列来根本性地决定，因此进行了注意到这些的设计。

另一方面，上述传热管33和上述翅片套环之间的接触热阻，受上述传热管33和上述翅片套环的贴紧程度影响。

图5是现有技术的一个例子的翅片管式热交换器的翅片套环主要部分的剖视图。如图5所示，一般地，翅片管式热交换器的传热翅片101的翅片套环102，顶端具有剖面为圆弧状的凸缘部103，根部具有边缘向上述翅片套环102的半径方向的外侧扩展的R部104。因此，即使层叠上述传热翅片101，在上述翅片套环102中插入传热管105，然后进行扩管，也产生不能与上述翅片套环102贴紧的间隙空间107，因此成为使接触热阻恶化的原因。

另外，例如，在传热翅片的材料使用铝或铝合金，传热管的材料使用铜或铜合金的情况下，在对传热管进行扩管来使其固定在翅片套环时，翅片套环产生塑性变形而维持扩管后的孔径。与此相反，弹性系数更大的传热管在扩管后略微缩径，在其与翅片之间形成极小的空隙部。一般认为，该空隙部造成的热交换器的性能损失（热阻）是热交换器整体的5％左右（例如，参照非专利文献1）。

图6是现有技术的另一个例子的翅片管式热交换器的翅片套环主要部分的剖视图。如图6所示，已提出一种技术，即，为了减小间隙空间和空隙部107，提高热交换器的传热性能，而采用向间隙空间或空隙部107填充有机被膜、金属粉末等热传导性微粉末、涂料、树脂等来填补间隙空间和空隙部的结构108（参照专利文献1－6）。另外还提出一种技术，即，不对传热管进行扩管，而是通过将低融点的非金属材料加热融化，使传热管和翅片贴紧（粘合）的技术（参照专利文献7）。另外，还提案有利用粘接剂使传热管和翅片贴紧（粘合）（参照专利文献8）。