CN103930744B - 双重管式热交换器及包括该双重管式热交换器的空调装置 - Google Patents

双重管式热交换器及包括该双重管式热交换器的空调装置 Download PDF

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Abstract

一种双重管式热交换器，能构成得紧凑，并能抑制气液两相制冷剂中含有的液态制冷剂从内管流出，从而能防止回液现象的发生。双重管式热交换器(31)包括：外管(32)，该外管使高压液态制冷剂流动；以及内管(33)，该内管具有供将所述高压液态制冷剂减压而获得的低压的气液两相制冷剂流入的入口侧端部(33A)和与压缩机的吸入侧连接的出口侧端部(33B)。双重管式热交换器(31)由沿上下方向配置的多根纵管(34A、34B)和将多根纵管(34A、34B)的端部彼此连接的曲管(35)构成，内管(33)的出口侧端部(33B)设于一纵管(34B)的上端部，内管(33)的入口侧端部(33A)设于另一纵管(34A)的上端部。

Description

双重管式热交换器及包括该双重管式热交换器的空调装置
技术领域
本发明涉及双重管式热交换器及包括该双重管式热交换器的空调装置。
背景技术
在空调装置中，已知一种制冷剂回路，其包括对流入膨胀阀之前的高压液态制冷剂进行过冷却的过冷却热交换器。另外，作为该过冷却热交换器，如下述专利文献1所公开的那样，存在包括供高压液态制冷剂流动的外管和供将高压液态制冷剂减压而获得的低压的气液两相制冷剂流动的内管的双重管式热交换器。具体而言，在该专利文献1中，公开了沿上下方向配置的纵管形状的双重管式热交换器和倒U字形状的双重管式热交换器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2003-75026号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
纵管形状的双重管式热交换器需在空调装置中的室外机的壳体内确保沿上下方向较大的配置空间，并且必须在其上端部和下端部分别连接制冷剂配管，因此，需在该制冷剂配管的连接作业时进行使双重管式热交换器上下反转的工序，从而存在作业烦杂这样的缺点。
与此相对，倒U字形状的双重管式热交换器能在上下方向上紧凑地配置，两端部均配置于同一侧(下侧)，因此，存在制冷剂配管的连接作业也变得容易这样的优点。然而，从内管的一个端部(入口侧端部)流入的气液两相制冷剂在朝上方流动之后，经由U字状的弯曲部朝下流动，并从另一个端部(出口侧端部)流出，因此，在内管的内部气液两相制冷剂未被充分蒸发的情况下，当气液两相制冷剂中含有的液态部分(液态制冷剂)超过弯曲部时，容易在内管内朝下流动并从出口侧端部流出，从而可能流入压缩机。上述现象被称为“回液现象”，是压缩机性能降低的原因，因此，不理想。
本发明鉴于上述实际情况而作，其目的在于提供一种双重管式热交换器及空调装置，该双重管式热交换器能构成得紧凑，并能抑制气液两相制冷剂中含有的液态制冷剂从内管流出，从而能防止回液现象的发生。
解决技术问题所采用的技术方案
(1)本发明的双重管式热交换器包括：外管，该外管使高压液态制冷剂流动；内管，该内管具有供将上述高压液态制冷剂减压而获得的低压的气液两相制冷剂流入的入口侧端部和与压缩机的吸入侧连接的出口侧端部，其特征是，上述双重管式热交换器由沿上下方向配置的多根纵管和将多根纵管的端部彼此连接的曲管构成，上述内管的出口侧端部设于一纵管的上端部，上述内管的入口侧端部设于另一纵管的上端部。
根据该结构，从内管的入口侧端部流入的气液两相制冷剂在内管中流动的期间与在外管中流动的高压液态制冷剂进行热交换而蒸发，成为气态制冷剂并从内管的出口侧端部流出。此时，内管的出口侧端部形成于一纵管的上端部，因此，即便在气液两相制冷剂未被充分蒸发而残留有液态部分(液态制冷剂)的情况下，该液态部分也不易在一纵管的内管内上升，因此，不易从出口侧端部流出。因此，能防止液态制冷剂被吸入压缩机的“回液现象”。
另外，内管的入口侧端部和出口侧端部均设于纵管的上端部，因此，不用使双重管式热交换器反转就能连接制冷剂配管，从而能容易地进行配管连接作业。
(2)在上述结构中，较为理想的是，上述双重管式热交换器包括两根上述纵管，并且这些纵管的下端部彼此利用上述曲管连接。
根据上述结构，能简单地构成双重管式热交换器，并能通过减少曲管部分来减小制冷剂的压力损失。
(3)本发明的空调装置的特征是，包括：压缩机；冷凝器，该冷凝器对由上述压缩机压缩后的高压气态制冷剂进行冷凝；减压机构，该减压机构对冷凝后的高压液态制冷剂进行减压；蒸发器，该蒸发器使减压后的低压制冷剂蒸发；以及上述(1)或(2)所述的双重管式热交换器，该双重管式热交换器在利用上述减压机构对由上述冷凝器冷凝后的高压液态制冷剂进行减压之前，对该高压液态制冷剂进行过冷却。
(4)在上述空调装置中，较为理想的是，上述双重管式热交换器中的与多根纵管的下端部连接的曲管通过支承构件支承于该空调装置的壳体的底框架上。
根据上述结构，能在强度比较高的曲管的部分稳定地支承双重管式热交换器。
发明效果
根据本发明，能构成得紧凑，并能抑制气液两相制冷剂中含有的液态制冷剂从内管流出，从而能防止回液现象的发生。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的空调装置的制冷剂回路的示意图。
图2是设于图1所示的空调装置的制冷剂回路的双重管式热交换器的示意图。
图3是表示本发明第二实施方式的双重管式热交换器的变形例的示意图。
图4是表示空调装置的制冷剂回路的变形例的示意图。
具体实施方式
图1是表示具有本发明第一实施方式的室外机的空调装置的制冷剂回路的示意图。
空调装置1是例如高楼用的多联式空调装置，相对于一个或多个室外机2并联连接有多个室内机3，并以能供制冷剂流通的方式形成有制冷剂回路10。
在室外机2中设有压缩机11、四通切换阀12、室外热交换器13、室外膨胀阀14、过冷却热交换器31等，上述构件被制冷剂配管连接在一起，从而构成制冷剂回路。另外，在室外机2中设有送风风扇23。在室内机3中设有室内膨胀阀15及室内热交换器16等。四通切换阀12和室内热交换器16被气体侧制冷剂连通配管17a连接在一起，室外膨胀阀14和室内膨胀阀15被液体侧制冷剂连通配管17b连接在一起。在室外机2的内部制冷剂回路的末端部设有气体侧截止阀18和液体侧截止阀19。气体侧截止阀18配置于四通切换阀12侧，液体侧截止阀19配置于室外膨胀阀14侧。气体侧制冷剂连通配管17a与气体侧截止阀18连接，液体侧制冷剂连通配管17b与液体侧截止阀19连接。
在上述结构的空调装置1中，在进行制冷运转的情况下，四通切换阀12被保持在图1中实线所示的状态。从压缩机11排出的高温高压的气态制冷剂经由四通切换阀12而流入室外热交换器(冷凝器)13，并通过送风风扇23的工作与室外空气进行热交换而冷凝、液化。液化后的制冷剂流过全开状态的室外膨胀阀14，并经由液体侧制冷剂连通配管17b而流入各室内机3。室内机3中，制冷剂在室内膨胀阀(减压机构)15中被减压到规定的低压，继而在室内热交换器(蒸发器)16中与室内空气进行热交换而蒸发。然后，通过制冷剂的蒸发而被冷却后的室内空气由未图示的室内风扇吹出至室内，以对该室内进行制冷。另外，在室内热交换器16中蒸发的制冷剂经由气体侧制冷剂连通配管17a返回至室外机2，并经由四通切换阀12被吸入压缩机11。
另一方面，在进行制热运转的情况下，四通切换阀12被保持在图1中虚线所示的状态。从压缩机11排出的高温高压的气态制冷剂经由四通切换阀12而流入各室内机3的室内热交换器(冷凝器)16，并与室内空气进行热交换而冷凝、液化。通过制冷剂冷凝而被加热的室内空气由室内风扇吹出至室内，以对该室内进行制热。室内热交换器16中液化后的制冷剂从全开状态的室内膨胀阀15经由液体侧制冷剂连通配管17b而返回至室外机2。返回至室外机2的制冷剂在室外膨胀阀(减压机构)14中被减压到规定的低压，继而在室外热交换器(蒸发器)13中与室外空气进行热交换而蒸发。然后，室外热交换器13中蒸发后的制冷剂经由四通切换阀12而被吸入压缩机11。
本实施方式的过冷却热交换器31用于在上述制冷运转时，在利用室内膨胀阀15对从室外热交换器13流出的高压的液态制冷剂进行减压之前，对该高压的液态制冷剂进行过冷却。在本实施方式中，过冷却热交换器31设于室外膨胀阀14与液体侧截止阀19之间的制冷剂配管(此处称为主制冷剂配管25)。
另外，制冷剂回路具有旁通制冷剂回路26，该旁通制冷剂回路26将室外热交换器13中冷凝后的制冷剂(高压液态制冷剂)的一部分从主制冷剂配管25分支，朝过冷却热交换器31供给作为冷却源的冷却制冷剂，然后，使冷却制冷剂返回至压缩机11的吸入侧。具体而言，旁通制冷剂回路26具有：分支配管27，该分支配管27使制冷剂从室外膨胀阀14与过冷却热交换器31之间的主制冷剂配管25分支，并与过冷却热交换器31中的冷却制冷剂的入口连接；以及合流配管28，该合流配管28从过冷却热交换器31中的冷却制冷剂的出口与压缩机11的吸入侧的配管合流。
在分支配管27上设有对制冷剂进行减压的旁通膨胀阀29。旁通膨胀阀29由电动阀等构成，对在分支配管27中流动的高压液态制冷剂进行减压，以形成低压的气液两相制冷剂。此外，从室外热交换器13朝室内膨胀阀15流动的高压液态制冷剂在过冷却热交换器31中被低压的气液两相制冷剂过冷却。气液两相制冷剂中含有的液态部分(液态制冷剂)通过与高压液态制冷剂进行热交换而蒸发，成为气态制冷剂并被吸入压缩机11。
图2是设于图1所示的空调装置的制冷剂回路的过冷却热交换器(双重管式热交换器)的示意图。本实施方式的过冷却热交换器31被设为双重管式的热交换器。即，如图1及图2所示，过冷却热交换器31由双重管构成，该双重管由外管32和内管33构成，其中，上述外管32与制冷剂回路的主制冷剂配管25连接，并使从室外热交换器13流出的高温高压的液态制冷剂流动，上述内管33与旁通制冷剂回路26连接，并使由旁通膨胀阀29减压后的冷却制冷剂流动。更具体而言，内管33的一端部(入口侧端部)33A与分支配管27连接，另一端部(出口侧端部)33B与合流配管28连接。此外，通过外管32中流动的高压液态制冷剂和内管33中流动的气液两相制冷剂彼此进行热交换，高压液态制冷剂被过冷却，气液两相制冷剂的液态部分蒸发而形成气态制冷剂。
过冷却热交换器31形成为弯曲成U字状的结构。具体而言，过冷却热交换器31由两个纵管34A、34B和将这两个纵管34A、34B的端部彼此连接的曲管35构成。曲管35将两个纵管34A、34B的下端部彼此连接。因此，制冷剂的入口侧端部32A、33A及出口侧端部32B、33B设于两个纵管34A、34B的上端部。
由旁通膨胀阀29减压后的气液两相冷却制冷剂从入口侧端部33A流入过冷却热交换器31的内管33，在内管33中流动的过程中与在外管32中流动的高压液态制冷剂进行热交换而成为气态制冷剂，并从出口侧端部33B。然而，在与高压液态制冷剂的热交换未完全将气液两相制冷剂的液态部分蒸发的情况下，当该液态部分从出口侧端部33B流出时，其会被吸入压缩机11而产生回液现象，形成压缩机11性能降低的原因。
在本实施方式中，内管33的出口侧端部33B设于纵管34B的上端部，因此，即便气液两相制冷剂的液态部分未蒸发而残留着，也不易朝内管33的出口侧端部33B上升，且不易从该端部33B流出。因此，能抑制朝压缩机11的回液现象。另外，气液两相制冷剂的液态部分在残存于曲管35的期间与外管32内的高压液态制冷剂之间进行热交换，不久就变成气态制冷剂，并从出口侧端部33B流出。另一方面，两根纵管34A、34B利用不包括水平部分的曲管35连接，因此，能尽可能抑制气液两相制冷剂在两根纵管34A、34B之间的偏流(液态部分与气态部分的上下分离)。
另外，过冷却热交换器31的外管32的入口侧端部32A及出口侧端部32B和内管33的入口侧端部33A及出口侧端部33B均在上下方向上设于相同的一侧(上侧)，因此，不用使过冷却热交换器31上下反转就能进行制冷剂配管与上述端部的连接。因此，能作业性较佳地进行制冷剂配管与过冷却热交换器31的连接作业。
过冷却热交换器31通过支承构件40安装于室外机2的壳体的底框架43上。该支承构件40由橡胶、合成树脂等形成，并利用由螺栓及螺母等构成的固定件42固定于底框架43。在支承构件40的上表面上形成有弯曲状凹陷的嵌合凹部41。过冷却热交换器31通过使曲管35与嵌合凹部41嵌合并利用紧固带等将支承构件40和曲管35固定在一起，而支承于支承构件40。过冷却热交换器31在曲管35的部分强度较高，因此，能利用支承构件40稳定地支承过冷却热交换器31。
图3是表示第二实施方式的过冷却热交换器(双重管式热交换器)的示意图。
图3所示的过冷却热交换器31包括四根纵管34A～34D和三根曲管35A～35C。此外，相邻的纵管34A～34D的端部彼此分别利用曲管35A～35C连接，并在整体上形成为大致W字状。另外，外管32及内管33的入口侧端部32A、33A及出口侧端部32B、33B设于纵管34A、34D的上端部。另外，配置于过冷却热交换器31的下部侧的曲管35A、35C通过支承构件40支承于壳体的底框架43。因此，本实施方式的过冷却热交换器31起到了与图2所示的过冷却热交换器31相同的作用效果。此外，与第一实施方式的过冷却热交换器31相比，本实施方式的过冷却热交换器31能在配管长度相同的情况下沿上下方向构成得更为紧凑。然而，在本实施方式中，曲管35A～35C的数量较多，相应地容易产生制冷剂的压力损失，因此，在这点上第一实施方式较为有利。
本发明并不限定于上述各实施方式，其可在权利要求书所记载的发明的范围内适当地进行变更。
例如，本发明的过冷却热交换器(双重管式热交换器)31也能应用于图4所示的制冷剂回路。在该制冷剂回路中，过冷却热交换器31在从室外热交换器13流出的高压液态制冷剂与被室内膨胀阀15减压并在室内热交换器16中一部分蒸发后的气液两相制冷剂之间进行热交换。另外，在该制冷剂回路中，在制热运转时也能良好地利用过冷却热交换器31进行高压液态制冷剂的过冷却。
图3所示的过冷却热交换器31的多个纵管34A～34D及曲管35A～35C俯视观察时被配置成一直线状，但例如也可在俯视观察时被配置成四边形或大致Z字状。另外，过冷却热交换器31也可包括六根以上的纵管(五根以上的曲管)。
符号说明
1空调装置
2室外机
10制冷剂回路
11压缩机
12四通切换阀
13室外热交换器
14室外膨胀阀
15室内膨胀阀
16室内热交换器
31过冷却热交换器(双重管式热交换器)
32外管
33内管
33A入口侧端部
33B出口侧端部
34A～34D纵管
35曲管
35A～35C曲管
40支承构件
43底框架

Claims (4)

1.一种双重管式热交换器(31)，包括：外管(32)，该外管(32)使高压液态制冷剂流动；以及内管(33)，该内管(33)具有供将所述高压液态制冷剂减压而获得的低压的气液两相制冷剂流入的入口侧端部(33A)和与压缩机的吸入侧连接的出口侧端部(33B)，所述双重管式热交换器使高压液态制冷剂与气液两相制冷剂进行热交换，并使气液两相制冷剂蒸发，其特征在于，
所述双重管式热交换器(31)由沿上下方向配置的多根纵管(34A、34B、34C、34D)和将多根纵管(34A、34B、34C、34D)的端部彼此连接的曲管(35、35A、35B、35C)构成，
所述内管(33)的出口侧端部(33B)设于一纵管(34B、34D)的上端部，
所述内管(33)的入口侧端部(33A)设于另一纵管(34A)的上端部。
2.如权利要求1所述的双重管式热交换器，其特征在于，
所述双重管式热交换器包括两根所述纵管(34A、34B)，并且这些纵管(34A、34B)的下端部彼此利用所述曲管(35)连接。
3.一种空调装置，其特征在于，包括：
权利要求1或2所述的双重管式热交换器(31)；
具体底框架(43)的壳体；以及
用于支承所述双重管式热交换器(31)的支承构件(40)，
所述双重管式热交换器(31)中的与多根纵管(34A、34B、34C、34D)的下端部连接的曲管(35)通过支承构件(40)支承于所述壳体的底框架(43)上。
4.如权利要求3所述的空调装置，其特征在于，
所述支承构件(40)由橡胶或合成树脂构成，在该支承构件(40)的上表面形成有嵌合所述曲管(35)的嵌合凹部(41)。
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