CN102192619A - 空调用换热器 - Google Patents

Abstract

本发明提供通过管的结构和排列能够使热传递量增大的空调用换热器。该空调用换热器具有：管，其在两个侧壁之间，沿着该侧壁的长度方向隔开间隔地配置有多个；冷媒流入管，其使冷媒在上述侧壁的一侧流入；冷媒流入管的第一、第二流入管，其与上述管连通地连接；在从第一流入管起在管的全长的0.4～0.9的地点处，管进行汇合。在这样的本发明中，通过恰当地设置与室外换热器的管汇合的管，从而能够恰当地保持因冷媒的流动而形成的工作流体的不同的状态(过热蒸气、两相状态、过冷状态)下的冷媒流速。

Description

空调用换热器

技术领域

本发明涉及空调用换热器，更详细地说，涉及能够使热传递效率增大的空调用换热器。

背景技术

一般而言，空调中，冷/暖兼用的燃气热泵系统分为室内机和室外机。室内机具有膨胀阀和室内机用换热器。另一方面，室外机具有：压缩机，其用于压缩冷媒；燃气发动机，其用于驱动该压缩机；室外机用换热器，其使由压缩机喷出的冷媒和由燃气发动机喷出的冷却水进行热交换。在供冷模式时，室外机用换热器作为冷凝器发挥作用，室内机用换热器作为蒸发器发挥作用；在供暖模式时，室外机用换热器作为蒸发器发挥作用，室内机用换热器作为冷凝器发挥作用。

在这样的燃气热泵系统中，冷媒一边通过膨胀阀一边成为低压状态，并流入到室内机用换热器(作为蒸发器而发挥作用时)中，在室内机用换热器中，饱和状态的冷媒从周围接受蒸发热而蒸发。蒸发后的低温低压的过热蒸气受到来自外部的功(压缩机的功)而被压缩，从而变为高温高压的过热蒸气状态，这样，压缩后的高温高压的过热蒸气流入到室外机用换热器(作为冷凝器而发挥作用时)而冷凝。

冷凝后的冷媒回到最初状态后流入膨胀阀，由此完成一个循环。

作为如该燃气热泵系统的蒸气压缩制冷循环的必备的构成要素，具有压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等，其中，上述压缩机使压力上升以易于在常温下进行冷凝，上述冷凝器使压缩后的蒸气放热从而还原为液体，上述膨胀阀使由冷凝器液化后的高压的液体减压并膨胀到与所需低温相当的饱和压力，上述蒸发器通过液体的蒸发而从周围吸热来发挥制冷作用。

利用了上述蒸气压缩制冷循环的燃气热泵系统，在夏季，将室内机用换热器作为蒸发器使用，将室外机用换热器作为冷凝器使用，从而供冷运转，在冬季，反过来将室内机用换热器作为冷凝器使用，将室外机用换热器作为蒸发器使用，从而供暖运转。

近年来，能够根据使用者的要求选择性地供冷或供暖的冷暖兼用的热泵系统正在普及。

在这样的空调中，对于换热器而言，广泛使用翅片管(fin-tube)方式的换热器。上述翅片管式换热器由多个翅片和多个管(也称作导热管)构成，其中，上述多个翅片成隔开规定的间隔地排列配置，上述多个管贯通该多个翅片而设置，而且冷媒在管的内部流动。

在这样的翅片管式换热器中，空气在翅片与管之间通过，从而在管内流动的冷媒与空气之间进行热交换，翅片和管的排列将影响换热器的热传递量。而且，管的结构和设定也对热传递量以及热传递方式带来影响。

在上述翅片管式换热器中，在换热器的内部，存在冷媒以气体状态流动的部分、以两相状态(液体和气体)流动的部分及以液体流动的部分。附图1A是表示作为冷凝器使用时的换热器管内的流动方式的图，表示气体冷媒在沿着管的长度方向流动的过程中一边相变为液体一边向周围放热的过程。

另外，图1B是表示作为蒸发器使用时的换热器管内的流动方式的图，表示两相状态(液体和气体)的冷媒在沿着管的长度方向流动的过程中一边相变为气体一边蒸发从而从周围吸热的过程。

通常，为了抑制换热器内的压力损失(压力下降)，以气体进行流动的附近的冷媒流速为基准，在从气体到液体的整个区域，将换热器的管的管径设计成适合气体侧的管径。因此，对于液体侧，有将管的管径设定为大径的倾向。

但是，如果从换热器管内的热传递的观点来看，优选换热器的管径为小径。因此，如果考虑换热器的压力下降(压力损失)的观点和换热器管内的热传递方式，优选将换热器的液体侧的管的管径设计为小于气体侧的管径。

专利文献1：日本公开专利特开2010-203726号公报；

专利文献2：日本公开专利特开2010-197008号公报；

专利文献3：日本公开专利特开2010-127612号公报。

发明内容

因此，本发明是为了解决如上所述的现有的问题点而做出的，其目的在于提供一种空调用换热器，借助管的结构和排列来使热传递量增大。

为了实现上述目的，本发明的空调用换热器具有：管，其在两个侧壁之间，沿着该侧壁的长度方向隔开间隔地设置有多个，冷媒流入管，其使冷媒在上述侧壁的一侧流入，第一、第二流入管，其从上述冷媒流入管延伸，与上述管连通地连接，排出管，其将从上述第一、第二流入管流入的冷媒混合并且使相变之后的冷媒排出，上述第一、第二流入管和排出管构成为一组，该成为一组的第一、第二流入管和排出管沿着冷媒流入管及侧壁的长度方向配置有多组；在从上述一组的第一流入管至上述排出管之间的管的全长的0.4～0.9的地点处，管进行汇合。

另外，在本发明中，优选管进行汇合之后的管内的液体区域/气体区域的总截面积的比为0.25～0.5。

发明的效果

这样，在利用本发明的蒸气压缩式制冷循环的制冷机或者空调中，通过恰当地设置与空冷式室外换热器的管汇合的管，能够获得通过冷媒的流动改变工作流体的状态(过热蒸气、两相状态、过冷状态)而且保持最佳的冷媒流速的效果。

附图说明

图1A是表示通常的换热器用管的冷凝过程的说明图。

图1B是表示通常的换热器用管的蒸发过程的说明图。

图2是表示本发明的换热器的立体图。

图3是图2的主视图。

图4是图2的侧视图。

图5是图3的俯视图。

图6是图4的A部放大图。

具体实施方式

以下，基于附图来详细地说明用于实施本发明的具体的内容。

图2是表示本发明的换热器的立体图。如图2所示，本发明的换热器100在两侧的侧壁110a、110b之间且沿着该侧壁110a、110b的长度方向隔开间隔地设置有多个管120，并且在该侧壁110的长度方向(图2中的纵向)上设置有冷媒流入管130。

在上述冷媒流入管130上沿着长度方向设置有多个成为一组的第一流入管131和第二流入管132，换言之，具有在第一、第二流入管131、132的下部设置有成为另一组的第一、第二流入管133、134的结构，并且以这样的排列方式设置多组第一、第二流入管。

气体状态的冷媒(冷凝器的情况)经过上述成为一组的第一流入管131、133和第二流入管132、134流入到管120内。

如图6所示，经过上述第一流入管131、133和第二流入管132、134而流入的气体状态的冷媒，一边通过多个管和汇合部121、122一边混合并发生相变，相变后的冷媒由排出管141、142排出。

每一组第一、第二流入管分别连接形成有上述汇合部121、122，在第一、第二流入管131、132上形成汇合部121，在另外的第一、第二流入管133、134上形成汇合部122，沿着冷媒流入管130和侧壁110a的长度方向反复设置有多个这样的第一、第二流入管和汇合部。另外，每个汇合部形成有一根排出管141，该排出管141将通过了汇合部121、122的冷媒排出。

换言之，第一、第二流入管131、132、连接该第一、第二流入管131、132而形成的汇合部121以及排出管141成为一组，反复设置多个这样的组。

以在空调中作为蒸发器和冷凝器使用的空冷式的翅片管式换热器为例说明本实施方式的换热器。

这里，如图6所示，本发明的从第一流入管131到排出管141之间的管的全长是将汇合前的与上述第一流入管131连接的管的全长(L1×N1)、汇合后的连接至上述排出管141的管的全长(L2×N2)以及连接上述各管所使用的曲管部的全长(C×N3)加在一起的值。如果将其用算式表示，则如下算式1所示。

算式1：L＝L1×N1+L2×N2+C×N3

上述算式中，L是从第一流入管131到排出管141之间的管的全长，L1是汇合前的管的长度(在图5中横方向设置的一列管的长度)，L2是汇合后的管的长度，这里，L1的长度和L2的长度相同。另外，N1是L1的根数，N2是L2的根数。

参照图6进一步具体说明上述算式1，通过第一流入管131流入的冷媒通过管120中的贯穿附图并连接在里侧的管a1到达相对侧的侧壁110b。接着，冷媒从相对侧的侧壁110b通过曲管部C再通过管a2，并且通过曲管部C流向接下来的管a3。经由第一流入管131流入的冷媒以这样的方式，依次通过管a1、a2、……、a12，到达汇合部121。

另一方面，经由第二流入管132流入的冷媒，通过贯穿附图并连接在里侧的管b1，到达相对侧的侧壁110b。接着，冷媒从相对侧的侧壁110b通过曲管部C再通过管b2，并且再通过曲管部C流向接下来的管b3。经由第二流入管132流入的冷媒以这样的方式，依次通过管b1、b2、……、b8，到达汇合部121。

经由第一流入管131和第二流入管132流入的冷媒，在汇合部121混合并发生相变(在作为冷凝器使用时，从气体状态变为液体状态；在作为蒸发器使用时，与冷凝器相反地变化)，并且流向排出管141。混合后的冷媒以与如上上述相同的方式通过管c1、c2、……、c10的内部，并由排出管141排出。

在上述算式1中，管的长度L1和L2相同，能够从图5确认。另外，在参照图6时，与a1至a12相符N1为12；与c1至c10相符N2为10。另外，曲管部的根数N3是分别连接汇合前的管a1、a2、……、a12的部分和分别连接汇合后的管c1、c2、……、c10的部分的总根数。

图6所示的第一流入管131、第二流入管132、排出管141的位置以及曲管部C的配置是为了说明而任意作成的，所以能够进行各种变形。

与上述冷媒流入管130的第一流入管131及第二流入管132连接的管延伸至汇合处的管的根数可以不同。

另外，与上述第一、第二流入管131、132连接的管是气体管。

另外，在本发明中，在供冷运转时室外换热器作为冷凝器使用的情况下，优选设置成在从第一流入管131到排出管141之间的管的全长的0.4～0.9的地点处汇合。

另外，汇合后的管内的液体区域/气体区域的总截面积的比为0.25～0.5的值。

在上述实施方式中，重点说明了第一流入管131、第二流入管132以及排出管141各为一根的情况，但本发明的技术思想并不限定于此，也可以使用多根第一流入管、第二流入管以及排出管。

如之前的简略说明，在换热器发挥冷凝器作用时，冷媒在管内一边从气体状态变化为液体状态一边流动，在换热器作为蒸发器发挥作用时，冷媒一边从液体状态相变为气体状态一边流动，另外，气体冷媒在换热器管内流动时的压力损失明显比液体状态的冷媒流动时的压力大。这是由于，气体状态的比容远远大于液体状态的比容，所以在相同面积的管内流动时，气体的流速远大于液体的流速。

因此，能够通过使液体流动的液管的总截面积小于气体流动的气体管的流动面积来获得最佳设计，而且，如果换热器的管为小径，则热交换效率变好，因此优选在如上述的条件(管的汇合地点、液体区域/气体区域的总截面积的比)下制造换热器。

本发明为了方便而基于附图来说明本发明的实施方式，但本发明并不限定于此，在本发明的技术思想的范围内能够进行各种变形及修正，这样的变形及修正包含在本发明要求保护的范围内是不言自明的事实。

Claims (2)

1.一种空调用换热器，具有：

管，其在两个侧壁之间，沿着该侧壁的长度方向隔开间隔地设置有多个，

冷媒流入管，其使冷媒在上述侧壁的一侧流入，

第一、第二流入管，其从上述冷媒流入管延伸，与上述管连通地连接，

排出管，其将从上述第一、第二流入管流入的冷媒混合并且使相变之后的冷媒排出；

上述第一、第二流入管和排出管构成为一组，该成为一组的第一、第二流入管和排出管沿着冷媒流入管及侧壁的长度方向配设有多组；

其特征在于，

在从上述一组的第一流入管至上述排出管之间的管的全长的0.4～0.9的地点处，管进行汇合，

在此，上述管的全长是将进行汇合前的与上述第一流入管连接的管的全长、汇合之后连接至上述排出管的管的全长以及用于连接上述各管的曲管部的全长加在一起的值。

2.根据权利要求1记载的空调用换热器，其特征在于，

管进行汇合之后的管内的液体区域/气体区域的总截面积的比为0.25～0.5。

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