专利名称：热交换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热交换装置，其中两热交换器在空气流动方向的上游和下游侧布置成两排的形式，热交换介质在两热交换器之间串联流动，尤其涉及一种适用于要求下述性能的情形的热交换装置，即在确保整个装置的换热性能良好的同时能降低空气流动阻力，且该装置可以安装在例如车辆空调的有限空间内。
背景技术：
有这样一种公知的热交换装置(例如日本专利3,371,071)，两热交换器在空气流动方向的上游侧和下游侧布置成两排的形式，通过使热交换介质在两热交换器之间串联流动，热交换介质的流动被分成两排。在上述日本专利描述的结构中，将热交换介质分流的两个平板型热交换器在空气流动方向的上游侧和下游侧布置成两排的形式，尽管换热管上用于流通热交换介质的孔的流动面积对于上游侧和下游侧的热交换器来说是相同的，但是上游侧热交换器的换热管的宽度设定地比下游侧换热管的宽度大，用于流通上游侧热交换器中的热交换介质的孔数设为偶数，而下游侧热交换器中的相应孔数设为上游侧热交换器中的孔数减去2。注意上述结构中的一个事实，即在一个将热交换介质分流为两排的热交换装置中，在空气流动方向上游侧的换热管中的热交换比下游侧换热管中的热交换更为活跃，上游侧换热管中热交换介质的流通量提高了，从而增强了整个热交换装置的换热能力。
另一方面，日本专利文献JP-A4-73599中揭示了这样一种结构，在一个平面管型热交换器中，换热管内部在空气流动的方向上分成上游侧和下游侧两个不同的流动通道，而且与上述专利(日本专利3,371,071)中所述结构相反的是，下游侧流程的流通面积比上游侧流程的流通面积大，通过提高下游侧流程中热交换介质的流通量，两个流程中的换热量达到了平衡。
但是，通常来说，与热交换介质在空气流动方向上以单排的形式流动的热交换器相比较，在热交换介质的流动在空气流动方向上被分成两排的热交换装置中，空气流动方向上的厚度增加了，流动压力损失也增大了。不仅如此，在日本专利3,371,071所述的结构中，由于换热管的形状为两种不同的类型，模型成本、管理费用和制造步骤的数目都增加了，因此制造成本提高了。
近来，制造更小的用于车用空调的热交换器的需求日益增长，同时还要求能够提高空气调节的性能和效率。为了提高空气调节的性能和效率，最需要提高热交换器的效率，但是热交换器效率的提高也是有限的。为此，可以增大热交换器的尺寸以满足上述要求，但是从在车辆中布置的角度来说不是那么容易。于是，作为其次的最好的方法就是增加热交换器的厚度。在这种情形下，有两种方法，一种是仅仅增加热交换器的厚度，另一种是将两个薄的热交换器在空气流动方向上布置成两排的形式，而且认为后一种方法更有效。但是，与单独一排的情形相比，在仅仅将两个薄的热交换器布置成两排的情形中，空气流动的阻力增大了两倍。例如在作为冷凝器的情况下，如果空气流动阻力增大了，会出现以下的问题，尤其是当车辆速度比较小的时候(当冷却风扇运转的时候，尤其是在空转的时候)(1)可能会给设置在冷凝器后面的散热器带来热损失。
(2)可能会给冷凝器本身带来热损失。
发明内容
因此，在采取将两个热交换器在空气流动方向上布置成两排的形式、热交换介质的流动被分成两排的结构的前提下，最好能提供这样一种热交换装置，它能在保持两排热交换器的期望的总最大换热量的同时降低整个装置的空气流动阻力。
为了实现上述目标，本发明所述的热交换装置将两个热交换器布置成沿空气流动方向的上游侧和下游侧的两排的形式，每个热交换器包括一对相对设置的集管，端部分别与各自相应的集管相连接且沿所述集管的轴向方向以预先设定的间隔设置的多个换热管，和设置在各自相邻的换热管之间以便在换热管延伸的方向上具有预先设定的间距的波纹型翅片，以及在两个热交换器之间串联流动的热交换介质，其特征在于，所述热交换介质的入口设在所述空气流动方向下游侧的所述热交换器上，而所述热交换介质的出口设在所述空气流动方向上游侧的所述热交换器上，并且所述空气流动方向上游侧的所述热交换器上的所述翅片的间距比所述空气流动方向下游侧的所述热交换器上的所述翅片的间距大(本发明的第一种情形)。也就是说，设置成两排的热交换器的波纹型翅片的间距互不相同，上游侧的翅片间距做得大一些(做得稀疏)，而下游侧的翅片间距做得小一些(做得密集)。
在这种热交换装置中，空气流动方向上游侧的热交换器的翅片间距和下游侧热交换器的翅片间距的比率优选设定在1.1～1.3的范围内。
此外，根据本发明的另一种热交换装置将两个热交换器布置成沿空气流动方向的上游侧和下游侧的两排的形式，每个热交换器包括一对相对设置的集管，端部分别与各自相应的集管相连接且沿所述集管的轴向方向以预先设定的间隔设置的多个换热管，设置在各自相邻的换热管之间以便在换热管延伸的方向上具有预先设定的间距的波纹型翅片，和布置在每个所述翅片上以便在所述沿空气流动的方向具有预先设定的间距的多个百叶开口，以及在两个热交换器之间串联流动的热交换介质，其特征在于，所述热交换介质的入口设在空气流动方向下游侧的热交换器上，而所述热交换介质的出口设在所述空气流动方向上游侧的所述热交换器上，并且设置在所述空气流动方向上游侧的所述热交换器的所述翅片上的所述百叶开口的间距比设置在所述空气流动方向下游侧的所述热交换器的所述翅片上的所述百叶开口的间距大(本发明的第二种情形)。也就是说，设置成两排的热交换器的翅片上的波纹波纹型翅片上的百叶开口间距互不相同，上游侧的百叶开口间距做得大一些(做得稀疏)，而下游侧的百叶开口间距做得小一些(做得密集)。
根据本发明的又一种热交换装置将两个热交换器布置成沿空气流动方向的上游侧和下游侧的两排的形式，每个热交换器包括一对相对设置的集管，端部分别与各自相应的集管相连接且沿所述集管的轴向方向以预先设定的间隔设置的多个换热管，设置在各自相邻的换热管之间以便在换热管延伸的方向上具有预先设定的间距的波纹型翅片，和布置在每个所述翅片上以便在所述沿空气流动的方向具有预先设定的间距的多个百叶开口，以及在两个热交换器之间串联流动的热交换介质，其特征在于，所述热交换介质的入口设在所述空气流动方向下游侧的所述热交换器上，而所述热交换介质的出口设在所述空气流动方向上游侧的所述热交换器上，并且设置在所述空气流动方向上游侧的所述热交换器的所述翅片上的所述百叶开口的仰角比所述空气流动方向下游侧的热交换器的所述翅片上的所述百叶开口的仰角小。(本发明的第三种情形)。也就是说，设置成两排的热交换器的波纹型翅片上的百叶开口仰角互不相同，上游侧的百叶开口仰角做得小一些，而下游侧的百叶开口仰角做得大一些。
根据本发明的又一种热交换装置将两个热交换器布置成沿空气流动方向的上游侧和下游侧的两排的形式，每个热交换器包括一对相对设置的集管，端部分别与各自相应的集管相连接且沿所述集管的轴向方向以预先设定的间隔设置的多个换热管，设置在各自相邻的换热管之间以便在换热管延伸的方向上具有预先设定的间距的波纹型翅片，和布置在每个所述翅片上以便在所述沿空气流动的方向具有预先设定的间距的多个百叶开口，以及在两个热交换器之间串联流动的热交换介质，其特征在于，所述热交换介质的入口设在所述空气流动方向下游侧的所述热交换器上，而所述热交换介质的出口设在所述空气流动方向上游侧的所述热交换器上，并且设置有下述(A)～(C)三种结构中的至少两种结构(A)所述空气流动方向上游侧的所述热交换器上的所述翅片的间距比所述空气流动方向下游侧的所述热交换器上的所述翅片的间距大的结构；(B)设置在所述空气流动方向上游侧的所述热交换器的所述翅片上的所述百叶开口的间距比设置在所述空气流动方向下游侧的所述热交换器的所述翅片上的所述百叶开口的间距大的结构；(C)设置在所述空气流动方向上游侧的所述热交换器的所述翅片上的所述百叶开口的仰角比所述空气流动方向下游侧的热交换器的所述翅片上的所述百叶开口的仰角小的结构。
在根据本发明的热交换装置中，通过将热交换介质的入口设在空气流动方向下游侧的热交换器上，将出口设在空气流动方向上游侧的热交换器上，且让热交换介质在两热交换器之间串联流动，使得两排热交换器的整体换热量可能达到令人满意的值。于是，在本发明的第一种情形中，通过将空气流动方向上游侧的翅片间距做得稀疏而将下游侧的翅片间距做得密集，使得在保持两排热交换器的整体换热量达到期望值的同时，降低整个装置中空气流动的阻力(空气流动时的压力损失)成为可能。尤其是当车辆速度低的时候，正如在下述的性能比较中所描述的那样，在保持其换热性能与当空气流动方向上游侧、下游侧翅片间距的比率为1∶1时的换热性能相当的同时，降低空气流动的阻力成为可能。
此外，在本发明的第二种情形中，通过使空气流动方向上游侧的百叶开口间距稀疏而下游侧的百叶开口间距密集，使得在保持两排热交换器整体的换热量达到令人满意的值的同时，降低整个装置中的空气流动阻力成为可能。另外，在本发明的第三种情形中，通过使空气流动方向上游侧的百叶开口仰角小一些而下游侧的百叶开口仰角大一些，使得在保持两排热交换器整体的换热量达到令人满意的值的同时，降低整个装置中的空气流动阻力成为可能。而且，如果本发明的第一、第二和第三种情形中的任何一种情形在设计上受到了限制，将上述三种情形两两组合或三者组合就成为可能。即使在这样的组合情形中，也可能在保持两排热交换器整体的换热量达到令人满意的值的同时降低整个装置中的空气流动阻力。
因此，在根据本发明的热交换装置中，通过将两个热交换器布置成在空气流动方向上的两排的形式，能够实现在保持两排热交换器整体的换热量达到令人满意的值的同时降低整个装置中的空气流动阻力的目标。特别是在本发明用于车辆空调的情况下，当车辆速度低的时候可能更有效地展示这一优良性能。尤其是当本发明用作冷凝器的时候，可能解决前述的对散热器和冷凝器本身造成热损失的问题。
下面将参照附图结合本发明的优选实施例对本发明的目的、特点和优点进行进一步的阐述。
现在参照附图对本发明的具体实施例进行描述，但是所述实施例仅仅作为例子给出，对本发明不起限制作用。
图1是根据本发明第一实施例的热交换装置的透视图。
图2是反映图1所示热交换装置中的热交换介质的流动示意图。
图3是反映图1所示热交换装置中上游侧热交换器的翅片间距随下游侧热交换器的翅片间距变化时迎面风速Vc和空气流动阻力Pa之间关系的曲线图。
图4是反映图1所示热交换装置中上游侧热交换器的翅片间距随下游侧热交换器的翅片间距变化时迎面风速Vc和换热性能Qc之间关系的曲线图。
图5是反映图1所示热交换装置中上游侧热交换器的翅片间距随下游侧热交换器的翅片间距变化时空气流动阻力Pa和换热性能Qc之间关系的曲线图。
图6是根据本发明第二实施例的反映在上游侧和下游侧热交换器翅片上都设置有百叶开口的热交换装置的侧视图。
图7是根据本发明第三实施例的热交换装置的局部放大截面图。
具体实施例方式
图1和图2所示的是根据本发明第一实施例的热交换装置1。第一实施例与前文中所述的本发明的第一种情形相对应。热交换装置1包括两个在空气流2流动方向的上游侧和下游侧布置成两排的热交换器，即上游侧热交换器3和下游侧热交换器4。热交换器3、4分别包括一对相对设置的集管5a、6a和5b、6b，数根两端分别与各自相应的集管5a、6a和5b、6b相连接、沿集管5a、6a和5b、6b轴向方向以预先设定的间隔设置的换热管7a、7b，设置在各自相邻的换热管7a、7b之间、以致在邻近的换热管7a、7b延伸的方向上形成一个预先设定的间距的波纹型翅片8a、8b。在布置成两排的热交换器3、4上，热交换介质的入口9设在空气流动方向下游侧热交换器4的集管6b上，而出口10设在空气流动方向上游侧热交换器3的集管6a上。流过热交换器4内部的热交换介质通过连接管11从集管5b流到上游侧热交换器3的集管5a中，且从热交换器4连续地流到热交换器3中。
在此实施例中的这个热交换装置1中，空气流动方向上游侧热交换器3的翅片8a的间距比空气流动方向下游侧热交换器4的翅片8b的间距大。也就是说，上游侧的翅片8a的间距做得相对稀疏一些，而下游侧的翅片8b的间距做得相对密集一些。
在上述热交换装置1中，将两个热交换器3、4在空气流动方向的上游侧和下游侧布置成两排的形式，热交换介质连续地从热交换器4流到热交换器3中，能保证整个装置的换热量达到令人满意的值。此外，在确保整个装置的换热量令人满意的同时，整个装置的空气流动阻力也能降低。
与上游侧(前排)的翅片间距和下游侧(后排)的翅片间距相同时(即1∶1)的情况进行比较，热交换装置1的热交换性能将根据图3至图5进行解释。图3是反映空气流动阻力的曲线图，揭示了前排、后排的翅片间距的比率分别为1∶1、1.15∶1和1.25∶1时，迎面风速Vc(即进入热交换器3的空气速度)和热交换装置1中的空气流动阻力Pa之间的关系。
此外，图4和图5是反映热交换性能的曲线图。图4揭示了前排、后排的翅片间距的比率分别为1∶1、1.15∶1和1.25∶1时迎面风速Vc和换热性能Qc之间的关系，图5揭示了前排、后排的翅片间距的比率分别为1∶1、1.15∶1和1.25∶1时，空气流动阻力Pa和换热性能Qc之间的关系。
从图3中明显可以看出，与翅片间距比率为1∶1时的情形相比较，翅片间距比率分别为1.15∶1和1.25∶1时的空气流动阻力Pa在整个迎面风速的范围内(即整个车辆速度范围内)都降低了。又，从图4中明显可以看出，与翅片间距比率为1∶1时的情形相比较，当翅片间距比率分别为1.15∶1和1.25∶1时，尽管当迎面风速Vc变大时，换热性能Qc和迎面风速Vc的比率略微小一些，但当迎面风速Vc变小时(例如空转时)，展示了几乎相同水平的换热性能Qc。此外，从图5中明显可以看出，与翅片间距比率为1∶1时的情形相比较，当翅片间距比率分别为1.15∶1和1.25∶1时，在整个空气流动阻力范围内换热性能Qc和空气流动阻力的比率增大了。
也就是说，在根据第一实施例的热交换装置1中，在保持两排热交换器3、4整体的换热量令人满意的同时，能降低整个热交换装置1的空气流动阻力。此外，当热交换装置1用于车辆空调中的时候，在低速运转或空转等时候能展示出更加优良的性能。尤其是当本发明用作冷凝器的时候，可以解决前文中所述的对散热器或对冷凝器本身造成热损失的问题。
图6所示的是根据本发明的第二实施例的热交换装置12，而第二实施例与前述的本发明的第二种情形相对应。热交换装置12包括设置在空气流2流动方向上游侧的热交换器13和设置在下游侧的热交换器14。热交换器13、14分别包括数根沿集管(未示出)轴向方向以预先设定的间隔设置的换热管15a、15b，设置在各自相邻的换热管15a、15b之间的波纹型翅片16a、16b。其他例如热交换介质的入口和出口的结构基本上与图1、2中所示的结构相同。
在每片翅片16a、16b上沿着空气流动方向2以预先设定的间距设置有多个百叶开口17a、17b。此外，在本实施例中，空气流动方向上游侧的热交换器13上的百叶开口17a的间距比下游侧热交换器14上的百叶开口17b的间距大。也就是说，上游侧的百叶开口17a的间距相对稀疏一些，而下游侧的百叶开口17b的间距相对密集一些。
在第二实施例中，将两个热交换器13、14在空气流2流动方向的上游侧和下游侧布置成两排的形式，热交换介质连续地从热交换器14中流到热交换器13中，能保证整个装置12的换热量达到令人满意的值。此外，在本实施例中，由于上游侧的百叶开口17a的间距稀疏一些而下游侧的百叶开口17b的间距密集一些，装置12入口处的空气压力损失降低了，因此整个装置12的空气流动阻力也能降低。此外，当热交换装置12用于车辆空调中的时候，在低速运转或空转等时候能展示出更加优良的性能。尤其是当本发明用于冷凝器的时候，可以解决前述的对散热器或对冷凝器本身造成热损失的问题。
图7示出了根据本发明第三实施例的空气流2流动方向上游侧和下游侧的翅片18a、18b的截面图。第三实施例与前述的本发明的第三种情形相对应。百叶开口19a、19b分别设置在翅片18a、18b上。其他结构基本上与图1、2中所示的结构相同。
在第三实施例中，虽然上游侧的百叶开口19a和下游侧的百叶开口19b的数目相同，两百叶开口的仰角却不同。即，如图7所示，设置在空气流2流动方向上游侧翅片18a上的百叶开口19a的仰角α比设置在空气流2流动方向下游侧翅片18b上的百叶开口19b的仰角β小(即α＜β)。
在第三实施例中，通过将两个热交换器在空气流2流动方向的上游侧和下游侧布置成两排的形式，热交换介质连续地从下游侧热交换器流到上游侧热交换器中，能保证整个换热装置的换热量达到令人满意的值。此外，在此实施例中，由于上游侧的百叶开口19a的仰角比下游侧的百叶开口19b的仰角小，整个装置的空气流动阻力也能降低。
在上述的第一至第三实施例中，尽管本发明的目的，即在保持两排热交换器整体的换热量令人满意的同时降低整个装置的空气流动阻力，即使通过单独的一个实施例就能达到，但是在将上述实施例适当地两两组合或三者组合后的组合中，能更有效地达到本发明的目的。此外，即使当任何一个实施例由于比如设计上的限制的原因不能实施时，通过适当地与其他实施例组合，一定能达到本发明的目的。
本发明可以用于将热交换器在空气流动方向布置成两排的形式、热交换介质串联流动的热交换装置，还特别适合用作车辆空调的制冷系统中的热交换装置。
权利要求
1.一种热交换装置，将两个热交换器布置成沿空气流动方向的上游侧和下游侧的两排的形式，每个热交换器包括一对相对设置的集管，端部分别与各自相应的集管相连接且沿所述集管的轴向方向以预先设定的间隔设置的多个换热管，和设置在各自相邻的换热管之间以便在换热管延伸的方向上具有预先设定的间距的波纹型翅片，以及在两个热交换器之间串联流动的热交换介质，其特征在于，所述热交换介质的入口设在所述空气流动方向下游侧的所述热交换器上，而所述热交换介质的出口设在所述空气流动方向上游侧的所述热交换器上，并且所述空气流动方向上游侧的所述热交换器上的所述翅片的间距比所述空气流动方向下游侧的所述热交换器上的所述翅片的间距大。
2.一种热交换装置，将两个热交换器布置成沿空气流动方向的上游侧和下游侧的两排的形式，每个热交换器包括一对相对设置的集管，端部分别与各自相应的集管相连接且沿所述集管的轴向方向以预先设定的间隔设置的多个换热管，设置在各自相邻的换热管之间以便在换热管延伸的方向上具有预先设定的间距的波纹型翅片，和布置在每个所述翅片上以便在所述沿空气流动的方向具有预先设定的间距的多个百叶开口，以及在两个热交换器之间串联流动的热交换介质，其特征在于，所述热交换介质的入口设在空气流动方向下游侧的热交换器上，而所述热交换介质的出口设在所述空气流动方向上游侧的所述热交换器上，并且设置在所述空气流动方向上游侧的所述热交换器的所述翅片上的所述百叶开口的间距比设置在所述空气流动方向下游侧的所述热交换器的所述翅片上的所述百叶开口的间距大。
3.一种热交换装置，将两个热交换器布置成沿空气流动方向的上游侧和下游侧的两排的形式，每个热交换器包括一对相对设置的集管，端部分别与各自相应的集管相连接且沿所述集管的轴向方向以预先设定的间隔设置的多个换热管，设置在各自相邻的换热管之间以便在换热管延伸的方向上具有预先设定的间距的波纹型翅片，和布置在每个所述翅片上以便在所述沿空气流动的方向具有预先设定的间距的多个百叶开口，以及在两个热交换器之间串联流动的热交换介质，其特征在于，所述热交换介质的入口设在所述空气流动方向下游侧的所述热交换器上，而所述热交换介质的出口设在所述空气流动方向上游侧的所述热交换器上，并且设置在所述空气流动方向上游侧的所述热交换器的所述翅片上的所述百叶开口的仰角比所述空气流动方向下游侧的热交换器的所述翅片上的所述百叶开口的仰角小。
4.一种热交换装置，将两个热交换器布置成沿空气流动方向的上游侧和下游侧的两排的形式，每个热交换器包括一对相对设置的集管，端部分别与各自相应的集管相连接且沿所述集管的轴向方向以预先设定的间隔设置的多个换热管，设置在各自相邻的换热管之间以便在换热管延伸的方向上具有预先设定的间距的波纹型翅片，和布置在每个所述翅片上以便在所述沿空气流动的方向具有预先设定的间距的多个百叶开口，以及在两个热交换器之间串联流动的热交换介质，其特征在于，所述热交换介质的入口设在所述空气流动方向下游侧的所述热交换器上，而所述热交换介质的出口设在所述空气流动方向上游侧的所述热交换器上，并且设置有下述(A)～(C)三种结构中的至少两种结构(A)所述空气流动方向上游侧的所述热交换器上的所述翅片的间距比所述空气流动方向下游侧的所述热交换器上的所述翅片的间距大的结构；(B)设置在所述空气流动方向上游侧的所述热交换器的所述翅片上的所述百叶开口的间距比设置在所述空气流动方向下游侧的所述热交换器的所述翅片上的所述百叶开口的间距大的结构；(C)设置在所述空气流动方向上游侧的所述热交换器的所述翅片上的所述百叶开口的仰角比所述空气流动方向下游侧的热交换器的所述翅片上的所述百叶开口的仰角小的结构。
全文摘要
在一种热交换装置中，将两个热交换器在空气流动方向的上游侧和下游侧布置成两排的形式，每个热交换器包括一对集管，多个换热管，和设置在各自相邻的换热管之间的波纹型翅片，热交换介质的入口设在空气流动方向下游侧的热交换器上，而出口设在空气流动方向上游侧的热交换器上，上游侧热交换器上翅片的间距比下游侧热交换器上翅片的间距大。在保持两排热交换器整体的换热量令人满意的同时，能降低整个装置的空气流动阻力。
文档编号F28D1/053GK1629590SQ20041009513
公开日2005年6月22日 申请日期2004年9月29日 优先权日2003年9月29日
发明者坂本武则, 饭野祐介 申请人:三电有限公司