专利名称：热交换器和物品储藏装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在家用或者商用的冰箱等冷冻设备中作为冷却器等使用的热交换器， 和搭载有该热交换器的冰箱等物品储藏装置。
背景技术：
近年来，例如对于家用冰箱，倾向于不改变主体的外部尺寸而增加内部容量，因 此，要求冷却系统关联部件越来越紧凑化。另外，对于商用冰箱，也要求节能化以及冷却系 统关联部件的进一步高效率化。在这一情况下，对于作为实现冰箱的节能化中最大的因素 的热交换器，更加要求其紧凑化和高效率化。对于热交换器，由于原材料价格高涨，在部件材料的合理化的要求提高、热交换器 性能提高的同时，还要求实现材料的轻薄化等合理化。举个例子来说，已知(参照实公昭59-23961号公报)有所谓狗骨头方式的热交换 器，即，具备有利于除霜的、在冷却风路方向上不分离的一体型翅片(fin)，而且能够使用较 为经济的铝管。图9至图11表示了上述实公昭59-23961号公报所记载的现有的热交换器。图9 是现有热交换器的立体图，图10是该热交换器的正视图，图11是图10中X-X线的侧面截 面图。上述现有的热交换器101中，直管部和曲管部相连，多个列和层形成为棋盘格状。 即，热交换器101包括以一定间隔蜿蜒状弯曲加工的制冷剂管102 ；和板面上设有多个狗 骨头形状的长孔105的板式翅片103。此外，热交换器101中，多个板式翅片103相互隔开 间隔设置，且制冷剂管102贯通长孔105。以下，对如上构成的热交换器101的动作进行说明。首先，空气沿着气流104的方向流动，在蜿蜒状弯曲加工的制冷剂管102内，液态 制冷剂从入口侧流通。由于制冷剂管102内的液态制冷剂向着出口侧逐渐被蒸发，因而热 交换器101与空气进行热交换，空气被冷却。由于板式翅片103配置为与气流104平行，因 而长孔105也平行于气流104，贯通长孔105内的空气的流动较少。此外一般来说，由于铝容易氧化，所以在金属表面形成有坚固的氧化膜。因此在铝 的接合中需要除去氧化膜，与铜等相比，不易进行焊接。然而，现有技术的热交换器101中，能够在蜿蜒状弯曲加工而形成制冷剂管102 后，将其插入形成于板式翅片103上的狗骨头形状的长孔105中。因此，能尽量减少制冷剂 管102彼此的接合。也就是说，此时使用铝制的制冷剂管是可行的。但是，上述现有的结构中，与制冷剂管102接触、形成与板式翅片103的热交换路 径的是长孔105。在这样的结构中，由于制冷剂管102为圆管，制冷剂管102与长孔105的 接触部小于圆的圆周。此外，在使制冷剂管102贯通长孔105的状态下，板式翅片103的表 面积减少了因长孔105的成型而失去的空间量，热交换面积也因此减少。因此，与在板式翅片103上形成的多个和制冷剂管102相接触的孔为圆形的情况相比，上述现有的结构存在热交换性能差的问题。此外，按照直管部和曲管部相连、多个列和层形成为棋盘格状的方式，在板式翅片 103上形成有长孔105，并使长孔105的长度方向配置为与气流104平行。如此一来，气流 104的上游侧的制冷剂管102的死水域阻挡了下游侧的制冷剂管102，损害热交换特性。此 外，气流104很难通过长孔105内，也基本不能获得长孔105的边界层前缘效果。其结果为， 与在板式翅片103上形成的多个和制冷剂管102相接触的孔为圆形的情况相比，热交换性 能差。于是，在搭载了热交换器101的冰箱等中，不能进行高效的热交换，因此其节能效 果的提高也是有限的。
发明内容
因而，本发明的热交换器包括制冷剂管，其设置于促进传热的气流中，直管部和 曲管部相连，在与气流的方向平行的列方向和与列方向正交的层方向上被弯曲加工成多个 蜿蜒状；和隔开间隔地配置，在列方向和层方向设置有直管部所贯通的长孔的多个板式翅 片，该热交换器的特征在于，长孔的形状包括使曲管部通过的矩形部；和与矩形部的两端 相连地设置的用于容纳直管部的圆形部，板式翅片被弯曲加工，使得包含相邻的矩形部的 层方向的区域，在与通过板式翅片间的气流的方向交叉的方向突出。这样的热交换器中，通过板式翅片之间的气流容易通过长孔的矩形部。其结果为， 使长孔处的边界层前缘效果增大，并进一步通过使气流也流向相邻的板式翅片之间的空 间，能够促进紊流。于是，空气侧的热传递效率提升，热交换器的性能能够得到提高。
图1是本发明的实施方式1中的热交换器的立体图。
图2是该热交换器的正视图。
图3是图2中A-A线的侧面截面图。
图4是表示该热交换器的使用了模具的组装状态的正视图。
图5是在图4的B-B线的截面切去一部分的图。
图6是本发明的实施方式2的热交换器的侧面截面图。
图7是表示该热交换器的制冷剂管的不同排列状态的侧面截面图。
图8是表示本发明的实施方式3的物品储藏装置的结构的示意图。
图9是现有的热交换器的立体图。
图10是该热交换器的正视图。
图11是图10的X-X线的侧面截面图。
具体实施例方式以下参照
本发明的实施方式。但是，本发明并不限定于该实施方式。(实施方式1)图1是本发明实施方式1的热交换器的立体图。图2是该热交换器的正视图。图 3是图2的A-A方向侧面截面图。图4是表示本发明的实施方式1的热交换器的使用了模具的组装状态的正视图。图5是在图4的B-B线的截面切去一部分的图。在图1至图3中，热交换器1具有内部流动着制冷剂的制冷剂管2和隔开间隔地 设置并配置为层叠状态的多个板式翅片3。此外，热交换器1载置在促进传热的气流7中。制冷剂管2是由一根铝制或铝合金制的管体弯曲加工而成的蛇形管，其直管部2a 和曲管部2b相连，在列(图3中纸面的左右)方向X和层(图3中纸面的上下)方向Y上 为多个蜿蜒状。即，制冷剂管2并不使用形成曲管部2b的连接管，而是形成为一根制冷剂 流路。此处，热交换器1的列方向X是平行于气流7的方向，层方向Y是与列方向X正交的 方向。接着，通过使制冷剂管2的曲管部2b贯通形成于板式翅片3的长孔6，形成制冷剂 管2的直管部2a贴紧板式翅片3的结构。长孔6具有使曲管部2b通过的矩形部6a和容纳直管部2a的圆形部6b。长孔6 形成为与矩形部6a的两侧短边分别相连地形成有圆形部6b的小判(日本小金币)形，或 狗骨头形。此外，在板式翅片3中，包含相邻的长孔6的矩形部6a的层方向Y的区域，被弯曲 加工为矩形波形状，该矩形波形状包含在直管部2a的管轴方向上交替向不同方向倾斜的 倾斜部4、和夹在倾斜部4之间的层方向Y的区域即平面部5。换而言之，通过弯曲加工，使得板式翅片3中包含相邻的长孔6的矩形部6a的层 方向的区域，在与通过板式翅片3之间的气流7的方向交叉的方向突出。于是，处于层叠关系的板式翅片3的各平面部5，成为其位置在直管部2a的管轴方 向上交替偏移的配置下维持平行间隔的配置。接着，说明如上构成的热交换器的组装。如图4、图5所示，热交换器1组装时，用于决定板式翅片3的位置的模具8由多个 梳9和多个间隙10交替重合构成。梳9由多个梳齿(夕〉羽)部9a和连结多个梳齿部9a 的梳枝(”〉枝)部％构成，其中，多个梳齿部9a以隔着形成于板式翅片3的相邻长孔6 间的空间的方式并列设置。下面说明使用以上结构的用于定位的模具8来组装热交换器1的方法。 将事先弯曲加工为具备倾斜部4和平面部5的矩形波形状的板式翅片3，配置于由 梳9和间隙10所夹的各个空间内，并保持在维持各板式翅片3的间隔的状态。于是，各板 式翅片3的间隔决定于梳9和间隙10的重叠的厚度。即，使板式翅片3的弯曲加工的层方 向Y的区域的突出尺寸大致与板式翅片3的配置间隔尺寸相同。该板式翅片3的层叠配置的结果为，梳齿部9a配置在板式翅片3的平面部5的区 域，而被梳齿部9a所夹着的空间部位于包含长孔6的矩形部6a的倾斜部4的区域。于是，当板式翅片3的倾斜导致的偏移幅度(倾斜高度)h与相邻的板式翅片3的 间隔P相同时，梳9的梳齿部9a排列在一条直线上。此时，为了使制冷剂管2贯通长孔6， 模具8不用在每个板式翅片3倾斜之处改变间隔，因而能够简化模具8的构造，其中，该模 具8用于使多个板式翅片3相互具有间隔地配置。此外，在板式翅片3的间隔ρ较宽、即空气阻力较小的热交换器1的情况下，能够 增大倾斜角度。反之，在板式翅片3的间隔ρ较窄、即空气阻力较大的热交换器1的情况 下，必须减小倾斜角度。如同本实施方式1，使板式翅片3的倾斜导致的偏移幅度h大致等于相邻的板式翅片3的间隔p，因而能够使得热交换器1的通风阻力不会极端地上升，且能 提高热交换效率。此外如图4所示，当贯通板式翅片3的平面部5的制冷剂管2间的间距W2比贯通 倾斜部4的制冷剂管2间的间距Wl更大时，也可以采用先形成板式翅片3，之后再通过后 加工形成倾斜部4的制作方法。因此，需要倾斜部4的板式翅片3和没有倾斜部4的平板 状板式翅片3使用相同的金属模型制作。这里，制冷剂管2间的间距Wl是贯通长孔6的制 冷剂管2的间隔尺寸。而制冷剂管2间的间距W2是隔着被长孔6所夹的区域的制冷剂管 2的间距尺寸。板式翅片3在加工倾斜部4之前为平板状，并且长孔6的间隔形成为一定。 而且，因为倾斜部4的倾斜角度等能够在后加工时自由地设定，因而增加了设计的自由度。 此外，由于不需要不同规格的金属模具，所以能够进行在成本方面有利的加工。并且，当贯通板式翅片3的倾斜部4的制冷剂管2间的间距Wl与贯通平面部5的 制冷剂管2间的间距W2大致相同时，在制冷剂管2的弯曲加工时，能够使用相同曲率半径 的弯曲模进行连续弯曲加工。于是，即使在板式翅片3形成有倾斜部4的情况下，也可不使 用复杂的机构来进行制冷剂管2的弯曲加工，因而能够低廉地进行制作。在以如上方式构成的热交换器1中，通过热交换器1的气流7通过隔开间隔地配 置的板式翅片3之间。更详细地说，从离开制冷剂管2的部位通过的气流7如图2、图3的 气流7a所示，反复一面沿着平面部5流动一面沿倾斜部4弯曲流动，并进一步沿着后层的 平面部5、倾斜部4流动(蜿蜒)，通过板式翅片3之间。并且，在矩形部6a的整个区域进 行弯曲加工，形成板式翅片3。其结果为，能够使作为长孔6的开口部的矩形部6a整个区域 相对气流7的方向倾斜，因而能够进一步增大长孔6的边界层前缘效果和紊流促进效果。此外，从制冷剂管2的附近通过的气流7的大部分如图2、图3所示的气流7b所 示，在倾斜部4的位置贯通长孔6的矩形部6a，流入相邻的板式翅片3侧。此时，矩形部6a 成为了边界层前缘部，因而能够获得提高热传递效率的效果。而且，该气流7b碰撞到制冷剂管2而向左右分离，与在相邻的层的制冷剂管2处 分离的气流7b、和从离开制冷剂管2的部位通过的气流7a合流，形成了气流7的紊流。因 此，能促进紊流的形成，并进一步提高热传递效率。于是，由于气流7容易在长孔6的开口空间即矩形部6a流动，因而在长孔6部生成 的边界层前缘效果增强。此外，伴随着气流7a、7b向相邻的板式翅片3流动，能够得到紊流 促进作用，通过这些作用，能够提高空气侧的热传递效率，能够提高热交换器1的性能。而 且，由于板式翅片3只进行弯曲加工，所以其表面平整，不存在使结霜特性或除霜特性恶化 的因素。 另外，如图3所示，本实施方式1中的倾斜部4，其起点Pl和终点P2在包含矩形部 6a的列方向X的区域中，位于在制冷剂管2的边缘残留有微小的平面的位置。但是，通过以 矩形部6a的最外侧作为起点P1、终点P2来进行弯曲加工，能够使得长孔6的矩形部6a的 边界层前缘效果和紊流促进效果最大化，能够在使倾斜角度为最小限度的同时获得最大的 效果。(实施方式2)图6是本发明的实施方式2的热交换器的侧面截面图，图7是表示该热交换器的 制冷剂管的不同排列状态的侧面截面图。并且，对于与本发明的实施方式1相同的结构要素，标记相同的符号，以下说明与实施方式1的不同之处。图6所示的板式翅片3中，在通过热交换器1的气流7的方向上，由倾斜部4所夹 着的最前层的平面部5和由倾斜部4所夹着的最后层的平面部5，向图中面前突出。而且， 由下一层的倾斜部4所夹着的平面部5，被按照朝向图中深处方向的方式弯曲加工。这样，制冷剂管2的排列为交错状，S卩，对于在气流7的方向上处于重叠关系的直 管部2a，在层方向Y上后一层的直管部2a位于前一层的直管部2a之间。此处，邻接的直管 部2a按照在气流7的方向上不重叠的方式配置，这一点与实施例1不同。因此，通过热交换器1的气流7中，从离开制冷剂管2的部位通过的气流7如图6 的气流7a所示，一面沿着平面部5，一面沿倾斜部4曲折。进一步反复沿着后层的平面部 5、倾斜部4流动，沿纸面的上下和左右方向蜿蜒着通过板式翅片3之间。此外，通过制冷剂管2的附近的气流7的大部分如图6的气流7b所示，在倾斜部 4的位置贯通长孔6的矩形部6a，流入相邻的板式翅片3侧。此时，矩形部6a成为边界层 前缘部，因而能够得到提高热传递效率的效果。而且该气流7b的一部分碰撞到制冷剂管2而向左右分离，与在相邻的层的制冷剂 管2处分离的气流7b、和从离开制冷剂管2的部位通过的气流7a合流。其结果，形成与实 施方式1不同的气流7的紊流。从而促进紊流的形成，并进一步提高热传递效率。于是，由于气流7容易在长孔6的开口空间即矩形部6a流动，因而在长孔6生成 的边界层前缘效果增强。此外，由于伴随着气流7a、7b向相邻的板式翅片3流动而产生的 紊流促进作用，空气侧的热传递率提高，热交换器1的性能提高。而且，伴随着上述制冷剂管2的交错配置，矩形部6a按照与气流7a交叉的方式延 伸而出，因而能够得到边界层前缘部的效果的范围较广，能够期待热交换能力的提高。图7所示的板式翅片3中，在通过热交换器1的气流7的方向上，由倾斜部4所夹 着的最前层的平面部5和由倾斜部4所夹着的最后层的平面部5，向图中面前突出。而且， 由下一层的倾斜部4所夹着的平面部5，被按照朝向图中深处方向的方式弯曲加工。这样，制冷剂管2的排列为下述交错状，即，在气流7的方向上，直管部2a维持重 叠关系，在列方向X上，后一层的直管部2a位于前一层的处于重叠关系的直管部2a之间， 这一点与实施例1不同。因此，通过热交换器1的气流7中，从离开制冷剂管2的部位通过的气流7如图7 的箭头7a所示，一面沿着平面部5，一面沿倾斜部4曲折。进一步反复沿着后层的平面部 5、倾斜部4流动，沿纸面的上下和左右方向蜿蜒着通过板式翅片3之间。此外，通过制冷剂管2的附近的气流7的大部分如图7的气流7b所示，在倾斜部 4的位置贯通长孔6的矩形部6a，流入相邻的板式翅片3侧。此时，矩形部6a成为边界层 前缘部，因而能够得到提高热传递效率的效果。而且该气流7b的一部分碰撞到制冷剂管2而向左右分离，与在相邻的层的制冷剂 管2处分离的气流7b、和从离开制冷剂管2的部位通过的气流7a合流。其结果，形成与实 施方式1不同的气流7的紊流。从而促进了紊流的形成，并进一步提高热传递效率。于是，由于气流7容易在长孔6的开口空间即矩形部6a流动，因而在长孔6生成 的边界层前缘效果增强。此外，由于伴随着气流7a、7b向相邻的板式翅片3流动而产生的 紊流促进作用，空气侧的热传递率提高，热交换器1的性能提高。
(实施方式3)图8是表示本发明的实施方式3的物品储藏装置的结构的示意图。并且，此处使 用实施方式1中的热交换器作为蒸发器(冷却器)，与实施方式1相同的结构部件标记相同 的符号。图8中，储藏装置主体41具备内部正面开口、由绝热材料包围的物品储藏室，即第 一储藏室42a和第二储藏室42b。此外，在储藏装置主体41的正面，具有分别对应第一储藏 室42a和第二储藏室42b的用于开闭开口的、具有绝热性的第一门43a和第二门43b。并且，第一储藏室42a和第二储藏室42b经由连接通路44a、44b连通。并且，在储藏装置主体41的内部设置有致冷循环，该致冷循环由压缩机45、冷凝 器46、减压装置47、热交换器(蒸发器)1通过配管环状连结而成。此处，热交换器1配置 于第一储藏室42a。此外，在第一储藏室42a中设置有送风机48，该送风机48积极地使被 热交换器1冷却的冷气沿箭头a所示在第一储藏室42a内循环。如箭头b所示，经由连接 通路44a、44b流入的第一储藏室42a的一部分的冷气的循环，将第二储藏室42b冷却。因此，如实施方式1中所说明的，热交换器1的板式翅片3被弯曲加工成具有倾斜 部4和平面部5的矩形波形状。而且热交换器1的结构使得在长孔6生成的边界层前缘效 果增大，并对在板式翅片3之间流动的气流7产生紊流作用。因此，热交换能力得到提高， 能够进行高效的冷却运转。随之，能够得到抑制耗电量的物品储藏装置。
权利要求
一种热交换器，包括制冷剂管，其设置于促进传热的气流中，直管部和曲管部相连，在与所述气流的方向平行的列方向和与所述列方向正交的层方向上被弯曲加工成多个蜿蜒状；和隔开间隔地配置，在所述列方向和所述层方向设置有所述直管部所贯通的长孔的多个板式翅片，该热交换器的特征在于所述长孔的形状包括使所述曲管部通过的矩形部；和与所述矩形部的两端相连地设置的用于容纳所述直管部的圆形部，所述板式翅片被弯曲加工，使得包含相邻的所述矩形部的所述层方向的区域，在与通过所述板式翅片间的气流的方向交叉的方向突出。
2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于 在所述矩形部的全部区域弯曲加工所述板式翅片。
3.如权利要求1或2中任一项所述的热交换器，其特征在于 所述弯曲加工的突出尺寸与所述板式翅片的配置间隔尺寸相等。
4.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于隔着被所述长孔所夹的区域的所述制冷剂管的间隔尺寸比贯通所述长孔的所述制冷 剂管的间隔尺寸大。
5.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于隔着被所述长孔所夹的区域的所述制冷剂管的间隔尺寸与贯通所述长孔的所述制冷 剂管的间隔尺寸相等。
6.一种物品储藏装置，包括由绝热空间形成的物品储藏室；经由配管环状连结压缩机、冷凝器、减压装置和蒸发器而成的致冷循环；和 将所述蒸发器产生的冷却气流送入所述物品储藏室内的送风机，该物品储藏装置的特 征在于所述蒸发器是权利要求1所述的热交换器。
全文摘要
本发明提供一种热交换器，包括制冷剂管，其设置于促进传热的气流中，直管部和曲管部相连，在与气流的方向平行的列方向和与列方向正交的层方向上被弯曲加工成多个蜿蜒状；和隔开间隔地配置，在列方向和层方向设置有直管部所贯通的长孔的多个板式翅片，该热交换器的特征在于，长孔的形状包括使曲管部通过的矩形部；和与矩形部的两端相连地设置的用于容纳直管部的圆形部，板式翅片被弯曲加工，使得包含相邻的矩形部的层方向的区域，在与通过板式翅片间的气流的方向交叉的方向突出。
文档编号F28F1/30GK101929767SQ20101022406
公开日2010年12月29日 申请日期2010年6月22日 优先权日2009年6月22日
发明者砂田正树 申请人:松下电器产业株式会社