專利名稱：電冰箱用熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電冰箱用熱交換器，更具體地說，涉及一種應(yīng)用于電冰箱以產(chǎn)生提供給冷藏室和冷凍室的冷卻空氣的熱交換器。
背景技術(shù)：
除了相互隔開的冷藏室和冷凍室外，電冰箱還設(shè)有位于其下部的所謂的設(shè)備腔及位于冷藏室和與之相連的冷凍室的后部的空氣通道。熱交換器(蒸發(fā)器)與風(fēng)扇一起裝配在空氣通道上，用以向設(shè)備腔內(nèi)與壓縮機和冷凝器相聯(lián)的冷藏室和冷凍室提供冷卻空氣。也就是說，流過壓縮機和冷凝器的高溫高壓制冷劑在熱交換器內(nèi)汽化，從而利用汽化潛熱冷卻周圍的空氣。風(fēng)扇使空氣循環(huán)流經(jīng)電冰箱，用以不斷地向冷藏室和冷凍室提供經(jīng)熱交換器冷卻后的空氣。
圖1和圖2示出了現(xiàn)有的相關(guān)電冰箱用熱交換器，下面結(jié)合此兩圖對現(xiàn)有的相關(guān)熱交換器進行說明。
如圖所示，熱交換器設(shè)有用于制冷劑流動的制冷劑管1，以及沿制冷劑管相互平行地以固定間隔配置的多個翅片2。
更詳細地說，制冷劑管1與翅片2相連，同時在熱交換器內(nèi)，在一條直線上的制冷劑管1形成一個管柱。圖2表示出由兩個直線部分上的制冷劑管1形成的兩個管柱。
如圖2所示，實際應(yīng)用中，小塊板形式的翅片2具有與制冷劑管1相連的通孔2a。也就是說，現(xiàn)有的相關(guān)熱交換器具有分散的翅片2，以沿熱交換器長度方向形成分散的熱交換表面。
但在運行期間，由于環(huán)境溫度在零度以下，所以在電冰箱內(nèi)的空氣中的大量水分將在熱交換器表面上結(jié)霜，從而阻礙了空氣的循環(huán)。因此，一般說來，需要為熱交換器設(shè)置用于除霜的除霜裝置3，用以進行獨立的除霜過程。
熱交換器豎直地設(shè)置在空氣通道中，如箭頭所示，電冰箱中的空氣從下部引入熱交換器，并從熱交換器頂部排出。
目前，盡管在大多數(shù)電冰箱上都采用上述熱交換器，但實際應(yīng)用中這類熱交換器的結(jié)構(gòu)存在如下問題。
例如，由于翅片2是分散的并具有單件形狀特征，所以要將它們一片片地裝配到制冷劑管1上。翅片2在上、下部之間相互以不同的間隔裝配在制冷劑管上。也就是說，由于霜的增加而形成的流動阻力使熱交換器性能變差，所以裝配在結(jié)霜較多的下部的翅片2、即空氣入口側(cè)的翅片比裝配在上部的翅片的間隔大。
除霜時水駐留在翅片2的下沿2b，并且由于表面張力而形成較大的水滴，這些水在電冰箱再次運行(冷卻過程)時，起著生成霜的霜核的作用。因此，如圖所示，為了抑制結(jié)霜，就需要設(shè)置與每個下沿2b接觸的除霜裝置3。
最后，使用分離形式的翅片使現(xiàn)有的相關(guān)熱交換器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以裝配。此外，由于熱交換器設(shè)置在較小的空氣通道內(nèi)，最好使熱交換器的尺寸小且效率高。然而，上述結(jié)構(gòu)上的問題在對現(xiàn)有的相關(guān)熱交換器進行優(yōu)化時，妨礙了設(shè)計的改變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，并提供一種電冰箱用的熱交換器，這種熱交換器結(jié)構(gòu)簡單，易于裝配。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種熱交換性能得到改善的電冰箱用熱交換器。
通過提供下述的電冰箱用熱交換器可實現(xiàn)本發(fā)明的目的，這種電冰箱用熱交換器包括一個或多個垂直的制冷劑管的管柱(columns ofrefrigerating tube)，每個管柱具有多個直線部分及多個與直線部分相連的彎曲部分；多個直板式翅片(straight plate type fins)，每個翅片上具有多個通孔，這些孔形成在制冷劑管的直線部分相連的長度方向上的一個或多于一個管柱上；以及一對與制冷劑管的直線部分相連并處于翅片的相對側(cè)的加強板，其中ST＝D/N，這里“D”代表加強板的寬度，ST代表在同一管柱上制冷劑管中心線之間的距離，N代表制冷劑管的管柱數(shù)。
優(yōu)選a＝ST/2，這里“a”代表在最外部的管柱上的制冷劑管的中心線到加強板側(cè)沿之間的距離。
優(yōu)選ST/SL＝1，這里SL代表在同一管柱上制冷劑管的直線部分的中心線之間的距離。
據(jù)此，本發(fā)明簡化了熱交換器的結(jié)構(gòu)和裝配過程，并提高了熱交換性能。所以本發(fā)明的熱交換器可使電冰箱優(yōu)化。


不難理解，上面的概述和下面的詳述都只是為了示例性說明，而在權(quán)利要求書中將對本發(fā)明作出進一步解釋。
用于進一步理解本發(fā)明并構(gòu)成本說明書一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施方式，這些附圖與說明書文字部分一起對本發(fā)明的原理進行了解釋。
附圖中圖1是現(xiàn)有的相關(guān)電冰箱用熱交換器的正視圖；圖2是沿圖1中I-I線剖切的側(cè)剖視圖；圖3A是本發(fā)明一優(yōu)選實施方式的電冰箱用熱交換器的正視圖；圖3B是沿圖3A中II-II線剖切的側(cè)剖視圖；圖4A是本發(fā)明一優(yōu)選實施方式的具有不同的制冷劑管布置的電冰箱用熱交換器的正視圖；圖4B是沿圖4A中III-III線剖切的側(cè)剖視圖；圖5是表示相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明的翅片每單位面積的除霜水量的曲線圖；圖6是表示相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明的運行時間周期-壓力損失的曲線圖；圖7是表示本發(fā)明的熱交換器中的加強板和制冷劑管的幾何關(guān)系的側(cè)視圖；圖8A-8C是制冷劑管線的管柱間距變化的測試結(jié)果；圖9A-9C是同一制冷劑管線的直線部分的間距變化的測試結(jié)果。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，即附圖中所示的一些實例。在對本發(fā)明的實施方式進行描述時，相同的部件使用相同的名稱和附圖標記，并省略重復(fù)的描述。
圖3A是本發(fā)明一優(yōu)選實施方式的電冰箱用熱交換器的正視圖，圖3B是沿圖3A中II-II線剖切的側(cè)剖視圖，下面將參照這些附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)進行詳細說明。
總之，本發(fā)明的熱交換器包括一根或多根用于形成來自冷凝器的制冷劑的流動通路的制冷劑管10和多個裝配到制冷劑管10上的翅片20。該熱交換器具有一對平行的加強板30，加強板30位于裝配到熱交換器上的翅片20兩側(cè)。
制冷劑管10的一條管線包括多個具有固定間隔的直線部分11和多個與直線部分11相連的曲線部分12。制冷劑管10、更具體地說是直線部分11大體設(shè)置在垂直于空氣流動方向上，如圖3B所示，制冷劑管10的一條管線在沿熱交換器的長度方向形成了一個管柱。如圖3A和3B所示，其它管柱中的熱交換器管的另一管線的直線部分11可沿水平方向相互對齊。但是，如圖4A，4B所示，為了提高熱交換器的性能，優(yōu)選使直線部分11相互垂直，并都穿過通孔21。垂直布置可防止相鄰兩個制冷劑管10之間結(jié)的霜發(fā)生橋接，從而可避免流動阻力增大。
翅片20是具有固定長度的平直板，并且一個或多個管柱在翅片20的長度方向上具有多個通孔21，這些通孔用于與制冷劑管10接合。更詳細地說，如圖3B和4B所示，本發(fā)明的翅片20沿直線部分11的長度方向與制冷劑管10的直線部分11相連，并以固定的間隔相互平行地延伸，從而使同一管柱上的直線部分11一個接一個地連接。因此，在除霜過程中形成在制冷劑管10和翅片20上的水[下文稱之為“除霜水(defrosted water)”]沿翅片10被順利地從熱交換器的上部排放到下部。顯然，與分散的翅片相比，由于本發(fā)明的直翅片20的下沿數(shù)量很少，所以這里采用的本發(fā)明的直翅片20使由于表面張力而存留的除霜水減少。
這種趨勢可通過實際測試得到驗證。圖5示出了相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)或本發(fā)明的每單位面積的翅片的存留除霜水量，其中將分散的翅片(相關(guān)現(xiàn)有技術(shù))與直翅片(本發(fā)明)進行比較。測量從開始除霜到經(jīng)過一定時間后所存留的除霜水量。如圖5所示，直翅片存留的除霜水量為128.0g/m2，而分散翅片存留的除霜水量為183.8g/m2，其存留的除霜水比直翅片存留的除霜水多。更詳細地說，直翅片存留的除霜水差不多是分散翅片的70％。
而且，這種存留的除霜水的減少與熱交換器的壓力損失直接相關(guān)，這可從圖6所示的壓力損失-運行時間周期的變化明顯看出。在測試時，與圖5相同，將具有分散翅片的熱交換器與這里采用的直翅片的熱交換器進行比較，其中壓力損失為空氣入口(熱交換器的底部)與空氣出口(熱交換器的頂部)之間的壓力差。在第一階段，在干式熱交換器冷卻運行60分鐘期間，測量壓力損失的變化；在第二階段，從第一階段開始連續(xù)進行一段時間的除霜后，測量再冷卻運行60分鐘期間的壓力變化；最后，在第三階段，從第二階段起連續(xù)除霜后測量再進行120分鐘的冷卻運行期間的壓力變化。從圖6中可注意到，總體上說，本發(fā)明的壓力損失小于相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的壓力損失，而且由曲線的斜率表示的壓力損失的增長率也較小。實際上，由于存留的除霜水較少，所以在各階段結(jié)束時，本發(fā)明的壓力損失只是相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的壓力損失的42％，同時結(jié)的霜減少，霜的增長率降低，從而減小了流動阻力。另外，由于結(jié)霜的減少，所以在運行過程中，傳熱面積不會大幅度減小，從而不會降低熱交換速率(heat exchange rate)。
另外，由于本發(fā)明的直翅片20比順次排列的分散翅片更有效，所以本發(fā)明的熱交換器的尺寸比采用相同熱交換面積的分散翅片的熱交換器尺寸小。采用直翅片20時，由于直翅片20易于裝配并同時可與相同管柱上的制冷劑管的直線部分以組裝的方式迅速相連，所以本發(fā)明的熱交換器的結(jié)構(gòu)簡單，容易制造。
總之，由于采用直翅片20，從結(jié)構(gòu)和性能上看，本發(fā)明的熱交換器比具有分散翅片20的相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的熱交換器更為有利。
同時，在本發(fā)明的熱交換器中，較厚的加強板30對翅片20起保護作用，并且由于長度大于翅片20，所以可誘導(dǎo)空氣流入熱交換器的內(nèi)部。由加強板引入的空氣在垂直于比翅片20厚的加強板30的制冷劑管10之間、更具體地說在直線部分11之間受到的流動阻力比在平行于加強板30的翅片20之間的流動阻力更大。因此，制冷劑管的布置對熱交換性能而言是一個重要因素，為了進行解釋，圖7示意地表示出加強板30與制冷劑管10之間的幾何關(guān)系，這里“D”代表加強板30的寬度，ST代表在同一管柱上的制冷劑管的中心線之間的距離，SL代表在同一管柱上的制冷劑管的直線部分11的中心線之間的距離，并且“a”代表從最外邊的管柱上的制冷劑管10的中心線至加強板30的側(cè)沿之間的距離。
布置制冷劑管時，需要根據(jù)加強板30的寬度“D”將距離ST設(shè)定為具有適當?shù)淖枇蛪毫p失的數(shù)值，事實上所述寬度等于垂直于制冷劑管的各管柱的流動區(qū)域的寬度。因此，在設(shè)定距離ST時，最好使其滿足由下列等式表達的關(guān)系，這里，“N”代表制冷劑管的管柱數(shù)。
ST＝D/N這一最佳距離ST在實際測試中被驗證是有效的，并且圖8A-8C示出了對距離ST的測試結(jié)果。在測試中，寬度“D”定為60mm，距離ST定為30mm。當改變具有兩個管柱(N＝2)的熱交換器的距離ST時，測量翅片20的熱交換效率和壓力損失。首先，如圖8A所示，當ST＜D/N(ST＝20mm，D/N＝30mm)時，翅片20的熱交換效率為75.1％，壓力損失為1.566mmH2O；如圖8B所示，當ST＝D/N(ST＝30mm，D/N＝30mm)時，翅片20的熱交換效率為81.4％，壓力損失為0.686 mmH2O；如圖8C所示，當ST＞D/N(ST＝40mm，D/N＝30mm)時，翅片20的熱交換效率為75.1％，壓力損失為0.562mmH2O。將測試結(jié)果進行比較可發(fā)現(xiàn)，雖然在距離ST增大時壓力損失減小(即空氣流量增加)，但相反，在距離ST＝30mm(ST＝D/N)之后，熱交換效率將降低。一般說來，雖然熱交換器的性能取決于翅片的熱交換效率等以及熱交換后排放的空氣流量，但在上述測試結(jié)果中可以看到，它們在一定的范圍之外呈現(xiàn)出相反的關(guān)系。也就是說，雖然由于制冷劑管10與翅片20之間的熱交換面積及熱交換的時間周期的增加而使熱交換效率提高，但這也將引起壓力損失增大，于是，由于流動阻力的增大而減小了熱交換排放流量。與此相反，即使因為流動阻力減小而使壓力損失減小，熱交換效率仍可能降低。因此，考慮到這種關(guān)系，由于熱交換效率和壓力損失在ST＝30mm處分別具有適當?shù)拈撝?，所以可得知，當ST＝D/N時，ST是最佳的。即使管柱數(shù)“N”增加(N＝3，4或5)，或其它尺寸D或SL被改變，這種趨勢也是相同的。
而且，在各加強板30的側(cè)沿和最外邊的制冷劑管柱之間需要保證有足夠的流動空間，以防止空氣流從各個最外邊的管柱的制冷劑管10流散到熱交換器外側(cè)。為此，距離“a”最好為ST/2。
最后，距離SL可參照距離ST從圖9A-9C所示的測試結(jié)果中獲得。在測試時，寬度D和距離ST被分別定為60mm和30mm，以滿足ST＝D/N，對于具有兩個制冷劑管10的管柱(N＝2)的熱交換器而言，改變距離SL時，測量其實際的熱交換速率。首先，如圖9A所示，當距離SL＝20mm時，測量到在翅片20處的熱交換速率為548.9kcal/h。如圖9B所示，當距離SL＝30mm時，熱交換速率為564.2kcal/h，如圖9C所示，當距離SL＝40mm時，熱交換速率為554.1kcal/h。從測量中得知，在所有情況下，壓力減小值幾乎都相同。從測試結(jié)果中可看到，在SL＝30mm時可獲得最大的熱交換值。因此，ST/SL＝1即距離ST設(shè)定為與距離SL相等是最為合適的。
因此，如上所述，在本發(fā)明的熱交換器中，設(shè)定的各距離ST，SL和“a”可使制冷劑管10的布置最優(yōu)。
顯然，在不超出本發(fā)明的構(gòu)思和保護范圍的前提下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可對本發(fā)明的電冰箱用熱交換器進行各種改型和變換。因此，本發(fā)明包括了落入所附的權(quán)利要求書要求保護的范圍內(nèi)的改型和變換及它們的等同物。
工業(yè)實用性在本發(fā)明中，采用連續(xù)的直翅片從根本上提高了實際的除霜水排放特性，并基本上抑制了霜的形成。而且制冷劑管線之間的距離和同一管柱的制冷劑管的直線部分之間的距離被優(yōu)化了。因此，在本發(fā)明中，壓力損失減小了(流量提高)、熱交換效率提高了，從而使熱交換器的性能得到改善。
與相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的分散翅片相比，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單的翅片使熱交換器的裝配變得容易。同時，采用直翅片也簡化了除霜裝置的結(jié)構(gòu)。也就是說，本發(fā)明的熱交換器與相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)相比，部件數(shù)量少、成本低，而且由于不需要分離的加工和裝配步驟，所以提高了生產(chǎn)率。
采用所述的直翅片可以較小的尺寸具備同樣的熱交換性能。除了這些特點，上述的熱交換性能的改進和簡單的結(jié)構(gòu)優(yōu)化了本發(fā)明的熱交換器，因而更適用于電冰箱。
權(quán)利要求
1.一種電冰箱用熱交換器，包括一個或多個垂直的制冷劑管的管柱，每個管柱具有多個直線部分及多個與所述直線部分相連的彎曲部分；多個直板式翅片，每個翅片上具有多個通孔，這些孔形成在與制冷劑管的直線部分相連的長度方向上的一個或多于一個的管柱上；以及一對與制冷劑管的直線部分相連并處于所述翅片的相反側(cè)的加強板，其中ST＝D/N，這里“D”代表加強板的寬度，ST代表在同一管柱上制冷劑管中心線之間的距離，N代表制冷劑管的管柱的數(shù)量。
2.按照權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，a＝ST/2，這里“a”代表在最外部的管柱上的制冷劑管的中心線到加強板側(cè)沿之間的距離。
3.按照權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，ST/SL＝1，這里SL代表在同一管柱上制冷劑管的直線部分的中心線之間的距離。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電冰箱內(nèi)的熱交換器，它具有簡單的結(jié)構(gòu)和改進的熱交換性能。為此，本發(fā)明的熱交換器包括多根制冷劑管(10)，它們具有多個直線部分(11)和多個連接在直線部分之間的彎曲部分(12)，并形成相互垂直的一個或多個管柱；多個直板式翅片(20)，它們通過其上的多個通孔(21)裝配在制冷劑管(10)的直線部分(11)上，從而形成一個或多個沿長度方向排列的管柱；及一對加強板(30)，它們裝配在制冷劑管直線部分的翅片兩側(cè)，其中S
文檔編號F28D1/04GK1509400SQ02809786
公開日2004年6月30日 申請日期2002年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月28日
發(fā)明者河三喆, 辛鐘玟, 崔峰峻, 金鐵煥, 高永桓, 鄭泳, 鄭成海, 亞歷克西·V·蒂科諾夫, 河三 , 西 V 蒂科諾夫 申請人:Lg電子株式會社