专利名称：无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无鳍片以流线型剖面管作冷媒盘管的冷凝器，尤指一种不具鳍片采用裸管设计的蒸发式冷凝器。
背景技术：
冷气已成为现代生活中不可或缺的重要设施之一，但为节省能源，使提高冷气机EER的诉求与日俱增，设计者与生产商均以此为标的，乃由气冷式、水冷式进而演变至蒸发式，然而以目前市上常见的所谓蒸发式，一般都未脱离气冷式、水冷式的巢臼，一台号称蒸发式冷气机，往往只是气冷式、水冷式与蒸发式的综合式而已，其蒸发效果所占份量甚小，于是舍本逐末，徒以发展省电的压缩机着手而有涡卷式压缩机的诞生，却不知号称蒸发式者不能大幅发挥蒸发效能的主因所在。
蒸发式冷凝器发展至今，具有高效率者代表有二台湾专利第087213097号，该专利主要是在冷媒盘管外部包覆吸湿材，籍该吸湿材吸取蒸发冷却水，增加该水分与盘管间交互作用的时间，而使给水能充分蒸发。
再者，台湾专利第089219201号，该专利主体主要是藉如气冷式的鳍片结构，藉由鳍片增加间接散热面积。
但是，虽然蒸发式冷凝器的问世已久，前述两种方式的冷凝器亦表现出不错的高EER值，但蒸发式冷凝器却一直无法打破僵局普及推广，其主要原因就是在于后续的维护问题。
由于蒸发式的原理主要是利用给水于冷媒管表面，利用1公克水完全汽化时须吸收539卡蒸发潜热的原理，以大幅提高其冷却效率。
然由于所提供的冷凝水非纯H2O，而是自来水，因此其中含有金属盐类及杂质，在热交换过程中，H2O吸收热量汽化后，将使得该等金属盐类沉积冷媒管及鳍片上，形成所谓的水垢，不仅使得冷凝效果大幅降低、并会缩短冷媒盘管及鳍片的寿命，尤其是前述包覆吸湿材的方式，其水垢将使吸湿材硬化，问题更为严重，而前述采用鳍片式设计，为了能维持高EER效能，鳍片的间距一般为约13片/寸左右，而当于鳍片及盘管上形成水垢时，虽可以采用酸剂清除，但是由于鳍片间距极小，因此非常难以彻底清除，而且也由于鳍片间距极小因此很难以目测抓取清除的时机，但是如果过度清洗，则又会损及鳍片及盘管的金属材质，因此在后续维护清洁上可谓是极端困难。
台湾第73202991号专利，该案虽提出一种流线型散热管，然实际上并没有提出一具体实施之道，更未能提出不使用鳍片的特点，至今将近二十年间亦无人能应用或发展出一套实际有效的实施方案。
本设计人以从事冷气界十数年的经验，发现未能发挥蒸发效果的主因有二其一，未能运用空气动力学原理，沿用传统的圆剖面管作冷媒盘管，使盘管本身表面的水膜无法产生完全蒸发作用，全部依赖鳍片。其二，由于过份仰赖鳍片，以增加鳍片密度，缩小鳍片间的间距为手段，一般采用每寸13片(间距为2.0mm)，亦有增加鳍片散热面积而采用每寸17片(间距为1.5mm)的，其结果造成两鳍片间不是两层水膜而形成整条水槽，使水份根本无蒸发空间，而变成为100％的水冷式，且使水垢更易堆积而产生腐蚀，问题更为严重。
本实用新型设计人思及改进的思维，期望仍藉由运用空气动力学原理，研究流线型散热管于蒸发式冷凝器系统内，发展出一套可解决目前蒸发式冷凝器发展史上最大障碍一水垢问题的方案。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种使用流线型剖面的无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，以盘管本身的蒸发散热为主，打破传统，完全无须设置鳍片，以彻底解决长久以来蒸发式冷凝器的水垢问题。
本实用新型的技术方案是一种无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，其包含
一冷凝主体，包括复数层横向穿设于两金属板间的流线型剖面冷媒管盘管组，其中该流线型剖面冷媒管具有一大头部及一尾部；以及一供水系统，于该冷媒管表面设置一层水膜，一排风扇为其产生气流通过该热交换器的空气通道的排风扇，该流线型剖面冷媒管为可使风力可依流线型管壁自大头部向流线缩小的尾部掠过的流线型剖面冷媒管。
如上所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，该流线型剖面冷媒管由两椭圆形组成。
如上所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，该流线型剖面冷煤管尾部更具有一尾翼。
如上所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，其中该供水系统包含复数个以高压喷出的水雾润湿该盘管表面的给水喷雾头；一用以承接该冷凝主体上的经过热交换后的剩余水的承水盘，位于冷凝主体的下方；及一使剩余水滴回该承水盘后进入其中的水槽，该水槽设有一供给该喷雾头水源的高压的水泵，及设有一由一自来水管取得补充水的浮球进水阀。
如上所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，该用以向上喷洒水雾的喷雾头设置于该冷凝主体下方。
如上所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，该冷凝主体为一盆形的盘管组，其中该流线型剖面冷媒管的大头部朝下。
如上所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，该用以向上抽风排出水蒸气、空气及热量的排风扇设于冷凝主体的上方开口处。
如上所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，该排风扇下方设置有一使多余的水雾与气体分离的水气分离层。
如上所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，该用以向下喷洒水雾的喷雾头设置于该冷凝主体上方。
如上所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，该冷凝主体为一盆形的盘管组，其中该流线型剖面冷媒管的大头部朝上。
如上所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，该排风扇设于冷凝主体的上方开口处，且其为下吹式风扇。
如上所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，该冷凝主体下方设置有一使多余的水雾与气体分离的水气分离层。
如上所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，该喷雾头设于该盘管间。
如上所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，该冷凝主体下方，该承水盘上方，设置有一使经该冷凝主体热交换后的剩余水先经由该降温层与该空气进行热交换降温后再滴入该承水盘中的剩余水降温层。
如上所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，该降温层包含有复数个塑胶鳍片。
如上所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，该塑胶鳍片具有凹凸不平的表面。
本实用新型的特点及优点是本实用新型提出的无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，其使用流线型剖面铜管作冷媒盘管，构成无鳍片裸金属盘管的蒸发式冷凝器，使风力依流线循管壁自大头部向流线缩小的尾部全表面掠过，在流线缩小部表面非特风速变快且在管壁表面产生侧(横)向负压力，使管壁表面的水膜力加速作常温蒸发，大量吸收蒸发潜热，使无须采用鳍片增加散热面积即可大幅降低冷媒温度以使在较低的临界压力下可以液化，充分发挥蒸发式冷却系统高EER的功能，且彻底解决鳍片式冷凝器鳍片间的水垢堆积及其导致的腐蚀问题。
本实用新型的无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器除使用流线型剖面的冷媒盘管外，尚包括一给水系统及风扇。
图1A及1B为风力吹过圆剖面管及吹过流线型剖面管的气流情况的比较示意图；图2为本实用新型流线型冷媒管一实施例截面图；图3为本实用新型流线型冷媒管另一实施例截面图；图4为本实用新型流线型冷媒管又一实施例截面图；
图5为本实用新型蒸发式冷凝器本体一实施例立体图；图6及6A为本实用新型一系统实施例的正面示意图及侧视示意图；图7及7A为本实用新型另一系统实施例的正面示意图及侧视示意图；图8为本实用新型又一系统实施例的侧视示意图。
附图标号说明100、冷凝器本体 110、110’、圆形剖面管120、120’、流线型剖面管122、尾翼 124、流线型剖面盘管组 130、金属板201、301、盆形的流线型盘管组202、302、喷雾头203、303、排风扇 204、304、水气分离层 205、百叶窗206、承水盘 207、水槽 209、降温层210、空气流箱体具体实施方式
如图1A及1B所示，首先，从空气动力学原理上说明圆形管M流线型管的不同。
图1A所示，风力W吹过一圆形剖面管110时，风力沿管壁通过直径DD’后至F及F’，然后成直线前进，其中圆管后端的FF’弧面上，无风力吹过，损失约圆周1/3的冷却面积。而且，在FF’弧后方的空间，产生局部真空而生成漩涡C造成紊流，减缓向后的风速，减弱了后排管110’冷却功能。
再看图1B，与图1A相比较，图中显示当气流W横向吹向流线型剖面管120端A点，气流W分向两边，顺弧面通过流线型头部的最大直径DD’后，依据空气动力气流通过流线型体的特性，气流W不会离开流线型后段的弧面，一定顺其后段的长弧面，沿弧面流向其后端的E点会合，消除图1A中约三分之一蒸发面的损失，再因气流W分经流线型截面也顺弧面到达其后端E点后重新汇合，在E点后方不会产生紊流区，不致减弱气流W对后排盘管120’的风力影响其冷却功效。而且，依据空气动力学原理，当气流W流过流线型截面的后半段DE弧面时，其流速加快，且由于此流速的加快可对该DE弧面段产生一负数的侧压力PN(Negative sidepressure)，(注此种负侧压即为使飞机能升空的举升力lift的来源)，此加速气流及负压力P均可大幅提升管壁表面上水膜在常温低压下的蒸发速度，使本实用新型的冷却效果倍增，其蒸发散热效果理论上可达圆形管的一倍以上。
请参看图2，图中显示为本实用新型较佳实施例采用的流线型截面管的截面，其流线型弧面的形成涉及高等数学复变函数(Complex Variable)由Z平面(X，Y)中的圆形转移到W平面(U，V)中的流线型的高等微积方程，于此无法亦无须详细介绍，实际上，可选用两个宽度相同长度不同的半椭圆形拼合而成。
但其主要参数为图中流线型的长径L与短径T之比，此比值越大则其风阻系数越小，对本实用新型而言则其冷却效果越高。但铜管材料增加，挤拉成型(Extrusion)的施工亦较为困难，且管内冷媒与管壁的摩擦力增高，经多次实验证实，长短径的比值在1.15与1.25之间为本案实施的较佳范围。
且前端A点至长短径交点O的距离AO应略大于短径T的半径，即AO线段略大于T/2，在本实用新型上述的长短径比值较佳范围时AO线段的长度与短径T的比值在0.53-0.7之间，即0.53＜AO线段/T＜0.7。
图3中较佳实施例采用的实际参数为L/T＝1.8，AO线段/T＝0.55，以上尺度仅是提供较佳实施例的范围，并非设定限制，若因实际情况需要，自可采用其它更大或更小的比值。
另外，请参图4，本案的流线型冷媒管更可在尾部增设一尾翼122，以在不影响气流的前提下增加散热面。
请参看图5，显示本实用新型蒸发式冷凝器本体100的基本型体，图中为四排流线型剖面盘管组124，其由复数层横向穿设于两金属板130间的流线型剖面冷媒管120所形成。其中每一流线型剖面管120的斜度可依实际设计时风向而调整，且每一个流线型剖面管120由两椭圆形组成，形成有一尾部及一大头部。
为使本实用新型的蒸发式冷凝器达到最佳的功效，搭配本案流线型剖面冷媒盘管的供水系统，最好是采用无冲压力式给水方式，使水在流线型剖面冷媒盘管上仅有重力胜过表面摩擦力时才会顺流而下，增加水份在盘管上逗留的时间，而有较足够的时间在风力吹过下作常温蒸发，因而更能有效吸收冷煤管的热量。
请参看图6及6A，显示应用本实用新型的一系统实施例，图6为一由下方给水方式的蒸发式冷凝器的正面示意图，图6A为其侧视示意图，图中一盆形的流线型盘管组201，由若干组盘管并联组成，每支盘管其流线型的大头部朝下，迎接复数个喷雾头202向上以高压喷出的水雾，以润湿各盘管的表面，同时由一设于上方开口处的一排风扇203向上抽风，空气自空气流箱体210下段四周的百叶窗205进入而向上吹送，当风力掠过盘管组201的每支流线型管时，将管表面以喷水雾润湿的水分作快速的低压常温蒸发，如此循环不已，吸收大量蒸发热以大幅降低盘管201内冷媒温度，使在较低的临界压力下能凝结成液体，不必使用高压，节省压缩机的消耗能量，以达到高EER目的。排风扇203向上抽风以排出水蒸气、空气及热量，再排出前先经过一层塑胶片构成的水气分离层204，使多余的水雾在此与气体(空气及水蒸气)分离，形成小水滴与盘管201上的剩余水先经过一排降温层209后一起滴回底部的承水盘206而进入一水槽207中，同时也使水雾不致喷入空气中。水槽207藉一高压的小水泵(未图示)供给喷雾头202的水源，并藉一浮球进水阀(未图示)由一自来水管取得补充水，并使槽内保持一固定的水面(量)，使完成一完整的循环供水及补充系统。
在本实施例中，由于剩余水将滴回水槽207中循环使用，因此为避免循环累积温升，降温层209是利用一排塑胶鳍片所形成，塑胶鳍片上具有凹凸不平的表面，藉以减缓剩余水滴下的速度，而与空气进行热交换进而降低水温。
再请参阅图7及7A，显示为本实用新型另一适合于大型中央冷气系统的大型室外冷凝器的较佳实施例。图中显示为一下喷式，与图6方向相反，一群流线型盘管组301中每支流线型管的大头部向上迎接喷雾头302向下喷的水雾而润湿其表面，复数个下吹式风扇303，向下吹风，气流掠过已润湿的流线型盘管301的表面，使盘管301上润湿的水膜作加速的常温蒸发，向下吹送的水蒸气、风及热量，经由一气水分离层304，使气体及热量在四支角架间的大空档向四周排出于大气中，使剩余的水滴落下至承水盘206而至集水槽207，集水槽207与前述(如图6所示)同样方式供给循环水。由于大型中央系统的式外机多设于屋顶，不致影响居住环境，故其热量及气体可由较低的四周排放，小型(10吨、20吨)的式外机都设置在墙外院子等处，故以向上吹送排放废气及热量方式为佳，才不至于影响居住环境。此为二者使用场合不同的区别。
再者，若考虑剩余水循环使用累积温升的问题，气水分离层304可由一排塑胶鳍片所形成，塑胶鳍片上具有凹凸不平的表面，除具有使凝聚水雾，及使多余的水雾在此与气体(空气及水蒸气)分离的作用外，尚具有减缓剩余水滴下速度而与空气进行热交换降低水温的降温功效。也就是说，气水分离层304同时亦可作为剩余水降温层。
最后请参阅图8，其是将给水喷雾头202设于盘管间分层给水，以使盘管皆得以形成水膜，改善由上或由下统一给水，使得远端盘管组受水量较小甚至无水膜形成，造成热交换率下降的缺点，且由于分层给水，非统一由上淋水或由下喷水，因此，可降低并改善冷却水累积升温。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本实用新型所主张的权利范围自应以权利要求书所述为准，举凡其雷同或近似结构均应为本实用新型的范畴，而非仅限于上述实施例。
权利要求1.一种无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，其特征在于包含一冷凝主体，包括复数层横向穿设于两金属板间的流线型剖面冷媒管盘管组，其中该流线型剖面冷媒管具有一大头部及一尾部；以及一供水系统，于该冷媒管表面设置一层水膜，一排风扇为其产生气流通过该热交换器的空气通道的排风扇，该流线型剖面冷媒管为可使风力可依流线型管壁自大头部向流线缩小的尾部掠过的流线型剖面冷媒管。
2.如权利要求1所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，其特征在于该流线型剖面冷媒管由两椭圆形组成。
3.如权利要求1所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，其特征在于该流线型剖面冷煤管尾部更具有一尾翼。
4.如权利要求1所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，其特征在于该供水系统包含复数个以高压喷出的水雾润湿该盘管表面的给水喷雾头；一用以承接该冷凝主体上的经过热交换后的剩余水的承水盘，位于冷凝主体的下方；及一使剩余水滴回该承水盘后进入其中的水槽，该水槽设有一供给该喷雾头水源的高压的水泵，及设有一由一自来水管取得补充水的浮球进水阀。
5.如权利要求4所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，其特征在于该用以向上喷洒水雾的喷雾头设置于该冷凝主体下方。
6.如权利要求5所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，其特征在于该冷凝主体为一盆形的盘管组，其中该流线型剖面冷媒管的大头部朝下。
7.如权利要求5所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，其特征在于该用以向上抽风排出水蒸气、空气及热量的排风扇设于冷凝主体的上方开口处。
8.如权利要求7所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，其特征在于该排风扇下方设置有一使多余的水雾与气体分离的水气分离层。
9.如权利要求4所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，其特征在于该用以向下喷洒水雾的喷雾头设置于该冷凝主体上方。
10.如权利要求9所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，其特征在于该冷凝主体为一盆形的盘管组，其中该流线型剖面冷媒管的大头部朝上。
11.如权利要求9所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，其特征在于该排风扇设于冷凝主体的上方开口处，且其为下吹式风扇。
12.如权利要求11所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，其特征在于该冷凝主体下方设置有一使多余的水雾与气体分离的水气分离层。
13.如权利要求4所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，其特征在于该喷雾头设于该盘管间。
14.如权利要求4所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，其特征在于该冷凝主体下方，该承水盘上方，设置有一使经该冷凝主体热交换后的剩余水先经由该降温层与该空气进行热交换降温后再滴入该承水盘中的剩余水降温层。
15.如权利要求14所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，其特征在于该降温层包含有复数个塑胶鳍片。
16.如权利要求15所述无鳍片裸冷媒盘管的冷凝器，其特征在于该塑胶鳍片具有凹凸不平的表面。
专利摘要一种无鳍片裸金属盘管的蒸发式冷凝器，尤指一种以流线型剖面管作冷媒盘管的冷凝器，主要是一组使用流线型剖面铜管作冷媒盘管及一给水及风扇系统，使风力可依流线循管壁自大头部向流线缩小的尾部全表面掠过，使在缩小部表面非特风速变快且在管壁表面产生侧(横)向负压力，使管壁表面的水膜加速作常温蒸发，大量吸收蒸发潜热，使无须采用鳍片增加散热面积即可大幅降低冷媒温度以使在较低的临界压力下可以液化，充分发挥蒸发式冷却系统高EER的功能，且彻底解决鳍片式冷凝器鳍片间的水垢堆积及其导致的腐蚀问题。
文档编号F28F1/02GK2639832SQ03276379
公开日2004年9月8日 申请日期2003年8月18日 优先权日2003年8月18日
发明者吴和信 申请人:和信国际有限公司