专利名称：热交换器以及使用该热交换器的热泵装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及为了空气调节、冷冻、冷藏、热水供应等而在制冷剂和空气等气体之间进行热交换的热交换器，特别涉及使用二氧化碳制冷剂的冷冻回路中的热交换器、以及使用该热交换器的热泵装置。
背景技术：
最近，对于这种热交换器，随着对适用设备的高性能化和小型化的要求，要求增加其热交换量，并且进一步改良使其实现小型化和轻量化，为此，提出一种改良了上述方面的翅片管型热交换器(例如参照专利文献1、2)。专利文献I的热交换器具有平行配置的多个板状翅片，在这些翅片之间流动有气体；外径为D (3mm ^ D ^ 7mm)的导热管，该导热管垂直地插入各个板状翅片中，工作流体通过该导热管的内部，且在与气体流过的方向垂直的行方向设置有多行该导热管，在气体流过方向的列方向上设置有多列该导热管；以及设置在所述板状翅片上表面的切口，该切口与气体的流向相对且具有开口部，所述导热管的行方向的行间距Dp设为2D < Dp < 3D,所述板状翅片的翅片间距Fp设为O. 5D ^ Fp ^ O. 7D。由此，能够实现通风阻抗较小且热传导性能良好的热交换器。另外，在专利文献2中，翅片管型热交换器中具有隔开间隔且大致平行排列的多个翅片，在这些翅片之间流动有流体A ；以及大致垂直地插入所述翅片中的多个导热管，在这些导热管的内部流动有流体B，在由此构成的翅片管型热交换器中，将所述导热管的管外径D设为Imm <D〈5mm，将所述导热管的流体A的流动方向上各管的列间距LI设为2. 5D〈L1 ( 3. 4D，将与流体A的流动方向垂直的方向上各管的行间距L2设为3. OD< L2 ^ 3. 9D，并且在由此构成的翅片管型热交换器的流体B中使用二氧化碳。由此，与以往的翅片管型热交换器相比，能够得到热交换量和耐霜性能的平衡良好、紧凑且耐高压的热交换器。而且，在流体B中使用了二氧化碳，由此使该流体B的制冷剂性能变得高压且高密度，因此能够减小导热管内的压力损耗对温度变化的影响，且得到较大的热交换量。现有技术专利文献专利文献I :日本专利特开2000-274982号公报专利文献2 日本专利特开2005-9827号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题然而，在专利文献I中，为了得到导热性能良好的热交换器，将热交换器的导热管的外径D、导热管的行方向的行间距Dp、导热管的列方向的列间距Lp、板状翅片的翅片间距Fp各自的尺寸值限定在规定的范围内，但是例如关于行间距的范围，可以将行间距作为参数，其它的尺寸值未必在最佳值的范围内，并通过计算热交换量将其它的尺寸值限定成定值。因此，当限定为定值的其它尺寸值变为其它值时，由于不清楚行间距和热交换量之间的关系，因此当限定为定值的其它尺寸值变为其它值时，即使行间距在规定范围内也不清楚热交换量是否较大。另外，在专利文献2中，为了得到热交换量和耐霜性能的平衡足够好的翅片管型热交换器，在将管外径D设在Imm ( D<5mm的范围内的情况下，进行范围设定以将管列间距LI设为2. 5D〈L1 ( 3. 4D，将管行间距L2设为3. 0D〈L2 ( 3. 9D。热交换器的结构即翅片间距、翅片板厚等会影响热交换器的热交换量，但是在对比文件2中并未包括翅片间距、翅片板厚的参数，因此不清楚仅通过规定范围的管外径D、管列间距LI、管行间距的组合是否能够得到适当的热交换量，而且也不清楚当翅片间距、翅片板厚的参数发生变化时管外径D、管列间距LI、管行间距L2的设定范围。总之，现有技术文献仅考虑到能分别对导热管的外径、导热管的间距、板状翅片的翅片间距等单独地进行优化。但是，实际上，关于热交换量各个参数之间存在某种关系，某参数的最佳值是随着其它参数的变化而变化的。而且，在现有技术文献中，不清楚如何为了实现热交换量最佳的热交换器而求出各个参数。另外，在考虑了制造热交换器的成本、以及将热交换器安装到热泵装置时的操作性的情况下，每单位重量的热交换量也是重要的因素，但是每单位重量的热交换量也不清
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/E. ο本发明是鉴于上述问题而设计的，其目的在于提供一种热交换器和使用该热交换器的热泵装置，在该热交换器中，通过考虑各参数彼此的关系来设定使翅片管型的热交换器每单位重量的热交换性能最大的各参数的最佳值，由此实现小型、轻量且具有最佳热交换量的热交换器。解决技术问题所采用的技术方案本发明为了实现上述目的，本发明所涉及的热交换器的特征在于，具有在径向上互相隔开间隔且分别排列在上下方向及前后方向上的多个导热管；以及导热管的轴向上互相隔开间隔而配置的多个导热波状翅片，而且用于连接上下方向及前后方向上相邻的这些导热管彼此的中心的线围成为正三角形，在该热交换器中，将所述导热管的外径设为VI，将所述导热管上下方向的间距设为V2，将所述导热波状翅片的翅片间距设为V3，将所述导热波状翅片的翅片板厚设为V4，将所述导热波状翅片的波状高度设为V5，将所述V2、V3、V5之中的任一个参数设定在包含除了该参数以外的所述Vl V5的规定表达式的范围内。在给予所述V1、V3、V4、V5任意值的情况下，优选将所述V2设定在(数学式I)的范围内。数学式I
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AmSm此处，作为系数的各个Cx是由(表I)所确定的数值。[表I]
9
权利要求
1.一种热交换器，具有在径向上互相隔开间隔且分别排列在上下方向及前后方向上的多个导热管；以及导热管的轴向上互相隔开间隔而配置的多个导热波状翅片，而且用于连接上下方向及前后方向上相邻的这些导热管彼此的中心的线围成为正三角形，该热交换器的特征在于，将所述导热管的外径设为VI，将所述导热管上下方向的间距设为V2，将所述导热波状翅片的翅片间距设为V3，将所述导热波状翅片的翅片板厚设为V4，将所述导热波状制片的波状高度设为V5，将所述V2、V3、V5之中的任一个参数设定在包含除了该参数以外的所述Vl V5的规定表达式的范围内。
2.如权利要求I中所述的热交换器，其特征在于，在给予所述￥1、￥3、￥4、￥5任意值的情况下，将所述￥2设定在(数学式I)的范围内。数学式1
3.如权利要求I中所述的热交换器，其特征在于，在给予所述￥1、￥2、￥4、￥5任意值的情况下，将所述￥3设定在(数学式2)的范围内。数学式2
4.如权利要求I中所述的热交换器，其特征在于，在给予所述￥1、￥2、￥3、￥4任意值的情况下，将所述￥5设定在(数学式3)的范围内。数学式3
5.如权利要求I中所述的热交换器，其特征在于，在给予所述V1、V4、V5任意值的情况下，将所述V2及V3分别设定在(数学式I)、(数学式2)的范围内。数学式I
6.如权利要求I中所述的热交换器，其特征在于，在给予所述V1、V2、V4任意值的情况下，将所述V3及V5分别设定在(数学式2)、(数学式3)的范围内。数学式2
7.如权利要求I中所述的热交换器，其特征在于，在给予所述V1、V3、V4任意值的情况下，将所述V2及V5分别设定在(数学式I)、(数学式3)的范围内。数学式I
8.如权利要求I中所述的热交换器，其特征在于，在给予所述V1、V4任意值的情况下，将所述V2、V3、V5分别设定在(数学式I)、(数学式2)、(数学式3)的范围内。数学式I
9.如权利要求I至8中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述导热管的外径Vl在(数学式4)的范围内。数学式44 [mm] ^ Vl ^ 8 [mm]
10.如权利要求I至9中的任一项所述的热交换器，其特征在于，在所述导热管中流过二氧化碳制冷剂。
11.一种热泵装置，其特征在于，将如权利要求I至10中的任一项所述的热交换器作为冷冻回路的蒸发器来使用。
全文摘要
本发明提供了一种热交换器和使用该热交换器的热泵装置，在该热交换器中，通过考虑各参数彼此的关系来设定使翅片管型的热交换器每单位重量的热交换性能最大的各参数的最佳值，由此实现小型、轻量且具有最佳热交换量的热交换器。该热交换器具有在径向上互相隔开间隔且分别排列在上下方向及前后方向上的多个导热管；以及导热管的轴向上互相隔开间隔而配置的多个导热波状翅片，而且用于连接上下方向及前后方向上相邻的这些导热管彼此的中心的线围成为正三角形，在该热交换器中，将所述导热管的外径设为V1，将所述导热管上下方向的间距设为V2，将所述导热波状翅片的翅片间距设为V3，将所述导热波状翅片的翅片板厚设为V4，将所述导热波状翅片的波状高度设为V5，将所述V2、V3、V5之中的任一个参数设定在规定表达式的范围内。
文档编号F28F1/32GK102918348SQ20118002672
公开日2013年2月6日 申请日期2011年5月30日 优先权日2010年5月31日
发明者岩泽直孝, 山口幸雄, 门浩隆 申请人:三电有限公司