CN104136876B - 并流式热交换器和安装有该并流式热交换器的空气调节机 - Google Patents

Abstract

本发明的并流式热交换器(50)包括：隔开间隔平行配置的两根垂直方向的总管(51)(52)和连接总管的多根水平方向的扁平管(53)。在热交换器的上部形成有与扁平管平行的接水槽(60)，从形成在接水槽上的导水孔(61)滴下的水沿热交换器的表面流下。沿接水槽的长度方向以规定间隔配置有多个导水孔。安装在波纹状散热片上的侧板(56a)形成为接水槽，该波纹状散热片位于安装在扁平管上的波纹状散热片(55)中的最上层。

Description

并流式热交换器和安装有该并流式热交换器的空气调节机

技术领域

本发明涉及并流式热交换器和安装有该并流式热交换器的空气调节机。

背景技术

并流式热交换器在多个总管之间配置有多个扁平管，使扁平管内部的多个制冷剂通道与总管的内部连通，并且在扁平管间配置有波纹状散热片等散热片，上述并流式热交换器广泛应用于车载空调和建筑物用空气调节机的室外侧单元等。

在专利文献1中记载了一种横流型的并流式热交换器，其包括两根垂直方向总管和连接两根总管的多根水平方向扁平管。在上述热交换器中，在扁平管之间配置有波纹状散热片。

另一方面，房屋用的空气调节机采用热泵方式，此外，以分为室外机和室内机的分离式为主流。在这种空气调节机中，如果进行制冷运转，则在室内机一侧产生排出水。通常，排出水仅向屋外排出，但是也提出了一种使上述排出水有助于提高室外机侧热交换器的冷凝性能的方案。在专利文献2中记载了上述例子。

在专利文献2记载的空气调节机中，使在室内机中产生的排出水贮存在室外机的储水桶中。在贮存了规定量的排出水时，使储水桶从贮存姿势向释放姿势进行姿势变更，将释放的排出水暂时接收到箱体后使其向下方流去，通过使排出水沿室外机侧热交换器的空气吸入面滴下，实现制冷时的运转节能化。

专利文献1：日本专利公开公报特开2010-249388号

专利文献2：日本专利第3861219号

发明内容

本发明使横流型的并流式热交换器成为使水容易落向其表面的结构，并且发挥其结构上的特征，使在室内机中产生的排出水有助于提高室外机侧热交换器的冷凝性能。

本发明提供一种并流式热交换器，该并流式热交换器为横流型，其包括两根垂直方向的总管和连接所述两根总管的多个水平方向的扁平管，该并流式热交换器在上部形成有与所述扁平管平行的接水槽，从形成在所述接水槽上的导水孔滴下的水沿该并流式热交换器的表面流下，安装在波纹状散热片上的侧板形成为接水槽，所述波纹状散热片位于安装在所述扁平管上的波纹状散热片中的最上层。

在上述结构的并流式热交换器中，优选的是，沿所述接水槽的长度方向以规定间隔配置有多个所述导水孔。

在上述结构的并流式热交换器中，优选的是，所述接水槽的长度覆盖所述扁平管的全长。

在上述结构的并流式热交换器中，优选的是，安装在波纹状散热片上的侧板形成为接水槽，该波纹状散热片位于安装在所述扁平管上的波纹状散热片中的最上层。

本发明还提供一种空气调节机，该空气调节机包括室外机和室内机，在室外机上安装有上述结构的并流式热交换器，由所述室内机产生的排出水导向该并流式热交换器的所述接水槽。

按照本发明，通过向上部的接水槽注入水，可以使水均匀地落到并流式热交换器的表面上。并且通过将上述并流式热交换器安装在空气调节机的室外机上，将由室内机产生的排出水导向所述接水槽，可以提高制冷运转时用作冷凝器的所述并流式热交换器的冷凝性能。

附图说明

图1是本发明的空气调节机的简要结构图，表示制冷运转时的状态。

图2是本发明的空气调节机的简要结构图，表示制热运转时的状态。

图3是本发明实施方式的空气调节机的控制框图。

图4是表示本发明的并流式热交换器的实施方式的简要结构图。

图5是沿图4的V-V线的断面图。

图6是图5的局部放大断面图。

图7是表示形成在接水槽上的导水孔的第一实施方式的俯视图。

图8是表示形成在接水槽上的导水孔的第二实施方式的俯视图。

图9是表示形成在接水槽上的导水孔的第三实施方式的俯视图。

图10是表示形成在接水槽上的导水孔上的第四实施方式的俯视图。

图11是表示形成在接水槽上的导水孔上的第五实施方式的俯视图。

图12是表示形成在接水槽上的导水孔上的第六实施方式的俯视图。

图13是表示形成在接水槽上的导水孔上的第七实施方式的俯视图。

图14是表示形成在接水槽上的导水孔上的第八实施方式的俯视图。

图15是表示形成在接水槽上的导水孔上的第九实施方式的俯视图。

图16是表示形成在接水槽上的导水孔上的第十实施方式的俯视图。

图17是表示形成在接水槽上的导水孔上的第十一实施方式的俯视图。

图18是表示形成在接水槽上的导水孔上的第十二实施方式的俯视图。

图19是表示形成在接水槽上的导水孔上的第十三实施方式的俯视图。

图20是表示形成在接水槽上的导水孔上的第十四实施方式的俯视图。

图21是与图5同样的放大断面图，表示接水槽的断面的变形方式。

图22是表示接水槽的断面形状的另一种变形方式的断面图。

图23是表示接水槽的断面形状的另一种变形方式的断面图。

图24是表示接水槽的断面形状的另一种变形方式的断面图。

图25是表示接水槽的断面形状的另一种变形方式的断面图。

图26是表示接水槽的断面形状的另一种变形方式的断面图。

附图标记说明

1空气调节机

10室外机

11箱体

12压缩机

13切换阀

14室外侧热交换器

15膨胀阀

16室外侧送风机

30室内机

31箱体

32室内侧热交换器

33室内侧送风机

35排水软管

40控制部

50热交换器

51、52总管

53扁平管

55波纹状散热片

56，56a侧板

60接水槽

61导水孔

具体实施方式

基于图1至图7，说明本发明的并流式热交换器50和在室外机上安装有该并流式热交换器50的空气调节机1。

图4表示横流型的并流式热交换器50的基本结构。图4中纸面上侧为热交换器的上侧，纸面下侧为热交换器的下侧。并流式热交换器50包括两根垂直方向总管51、52和配置在它们之间的多根水平方向扁平管53。总管51、52沿水平方向隔开间隔平行配置，扁平管53沿垂直方向隔开规定间距配置。由于在实际安装到机器上的阶段中，热交换器50按照设计的要求安装成各种角度，所以本说明书中的“垂直方向”、“水平方向”不应该解释为严格意义上的“垂直方向”、“水平方向”。应该理解为仅是大体的方向。

扁平管53是对金属进行挤压成形而成的细长的成型品，如图5所示，在内部形成有使制冷剂流通的制冷剂通道54。扁平管53配置成使作为长边方向的挤压成形方向为水平方向，所以制冷剂通道54的制冷剂流通方向也为水平方向。制冷剂通道54沿图5的左右方向排列多个断面形状和断面面积相等的通道，因此，扁平管53的垂直断面呈口琴状。各制冷剂通道54与总管51、52的内部连通。

在扁平管53的扁平面上安装有波纹状散热片55。上下排列的波纹状散热片55中在最上层的散热片和最下层的散热片的外侧配置有侧板56。另外，上部侧板的附图标记为“56a”。侧板56a的结构与下部的侧板56不同，将在后面对此进行说明。此外，散热片55的形状并不限于波纹状。可以是其他形状。

总管51、52，扁平管53、波纹状散热片55和侧板56、56a都由铝等高导热性金属制成，扁平管53相对于总管51、52、波纹状散热片55相对于扁平管53、侧板56、56a相对于波纹状散热片55分别利用钎焊或焊接固定。

总管51的内部被一个分隔部P1分隔为两个区域S1、S2。分隔部P1将多根扁平管53划分为多个扁平管组。区域S1与合计24根扁平管53中的12根构成的扁平管组连接，区域S2也与12根扁平管53构成的扁平管组连接。

总管52的内部被两个分隔部P2、P3分隔为三个区域S3、S4、S5。分隔部P2、P3将多根扁平管53划分为多个扁平管组。区域S3与合计24根扁平管53中的4根构成的扁平管组连接，区域S4与15根扁平管53构成的扁平管组连接，区域S5与5根扁平管53构成的扁平管组连接。

上述扁平管53的总数、各总管内部的分隔部的数量、被分隔部分隔的区域的数量、以及被分隔部划分的每个扁平管组的扁平管53的数量都仅为举例说明，并不是用于限定发明。

区域S3与制冷剂出入管57连接。区域S5与制冷剂出入管58连接。

热交换器50的功能如下所述。当热交换器50用作冷凝器时，制冷剂通过制冷剂出入管57向区域S3供给。进入区域S3后的制冷剂通过连接区域S3和区域S1的4根扁平管53朝向区域S1流动。由上述4根扁平管53组成的扁平管组构成制冷剂路径A。制冷剂路径A由中空箭头表示。除此以外的制冷剂路径也由中空箭头表示。

进入区域S1后的制冷剂在那里折返，并且通过连接区域S1和区域S4的8根扁平管53朝向区域S4流动。由上述8根扁平管53组成的扁平管组构成制冷剂路径B。

进入区域S4后的制冷剂在那里折返，并且通过连接区域S4和区域S2的7根扁平管53朝向区域S2流动。由上述7根扁平管53组成的扁平管组构成制冷剂路径C。

进入区域S2后的制冷剂在那里折返，并且通过连接区域S2和区域S5的5根扁平管53朝向区域S3流动。由上述5根扁平管53组成的扁平管组构成制冷剂路径D。进入区域S5后的制冷剂通过制冷剂出入管58流出。

当热交换器50用作蒸发器时，制冷剂通过制冷剂出入管58向区域S5供给。这以后制冷剂的流动与热交换器50用作冷凝器时的制冷剂路径反向。即，制冷剂以制冷剂路径D→制冷剂路径C→制冷剂路径B→制冷剂路径A的路线进入区域S1，并且通过制冷剂出入管57流出。

图1表示将上述热交换器50用作热泵循环的结构要素的分离式空气调节机1的简要结构。空气调节机1由室外机10和室内机30构成。

室外机10在由金属板制部件和合成树脂制部件构成的箱体11的内部收纳有：压缩机12、切换阀13、室外侧热交换器14、膨胀阀15和室外侧送风机16等。切换阀13是四通阀。室外侧热交换器14使用热交换器50。膨胀阀15使用能够进行开度控制的阀。室外侧送风机由螺旋桨式风扇与电动机组合而成。

室外机10通过2根制冷剂配管17、18与室内机30连接。制冷运转时液体制冷剂在制冷剂配管17内流动，制冷剂配管18使用比较细的管。因此，制冷剂配管17有时称为“液管”、“细管”等。制冷运转时气体制冷剂在制冷剂配管18内流动，制冷剂配管17使用比较粗的管。因此，制冷剂配管18有时称为“气管”、“粗管”等。制冷剂例如使用HFC系列的R410A或R32等。

在室外机10内部的制冷剂配管上、且在与制冷剂配管17连接的制冷剂配管上设置有二通阀19，并且在与制冷剂配管18连接的制冷剂配管上设置有三通阀20。二通阀19和三通阀20在从室外机10上取下制冷剂配管17、18时关闭，从而防止制冷剂从室外机10向外部泄漏。当需要从室外机10、或从包含室内机30的整个制冷循环系统回收制冷剂时，通过三通阀20来进行回收。

室内机30在由合成树脂制部件构成的箱体31的内部收纳有室内侧热交换器32和室内侧送风机33等。室内侧热交换器32以覆盖室内侧送风机33的顶部的方式组合三个热交换器32A、32B、32C。也能够由热交换器50构成热交换器32A、32B、32C中的任意一个或全部。室内侧送风机33由横流风扇与电动机组合而成。

在进行空气调节机1的运转控制的基础上，需要检测各部位的温度。因此，在室外机10和室内机30内配置有温度检测器。在室外机10内、且在室外侧热交换器14上配置有温度检测器21，在压缩机12的作为喷出部的喷出管12a上配置有温度检测器22，在压缩机12的作为吸入部的吸入管12b上配置有温度检测器23，在膨胀阀15和二通阀19之间的制冷剂配管上配置有温度检测器24，在箱体11内部的规定部位配置有外部气温测量用的温度检测器25。在室内机30内、且在室内侧热交换器32上配置有温度检测器34。温度检测器21、22、23，24，25，34都由热敏电阻构成。

进行空气调节机1的总体控制的是图3所示的控制部40。控制部40进行控制，以使室内温度到达使用者设定的目标值。

控制部40向压缩机12、切换阀13、膨胀阀15、室外侧送风机16和室内侧送风机33发出动作指令。此外，控制部40从温度检测器21～25和温度检测器34分别接收检测温度的输出信号。控制部40参照来自温度检测器21～25和温度检测器34的输出信号，向压缩机12、室外侧送风机16和室内侧送风机33发出运转指令，并且向切换阀13和膨胀阀15发出状态切换指令。

图1表示空气调节机1进行制冷运转或除霜运转的状态。此时压缩机12以制冷时循环、即从压缩机12喷出的制冷剂先进入室外侧热交换器14的循环方式，使制冷剂循环。

从压缩机12喷出的高温高压的制冷剂进入室外侧热交换器14，在那里与室外空气进行热交换。制冷剂向室外空气散热而冷凝。冷凝成为液态的制冷剂从室外侧热交换器14进入膨胀阀15并在那里被减压。减压后的制冷剂向室内侧热交换器32输送，膨胀而成为低温低压，从而使室内侧热交换器32的表面温度下降。表面温度下降后的室内侧热交换器32从室内空气吸热，由此，室内空气被冷却。吸热后，低温的气态的制冷剂返回压缩机12。由室外侧送风机16生成的气流促进来自室外侧热交换器14的散热，由室内侧送风机33生成的气流促进室内侧热交换器32的吸热。

图2表示空气调节机1进行制热运转的状态。此时，对切换阀13进行切换，使制冷剂的流动与制冷运转时相反。压缩机12以制热时循环、即从压缩机12喷出的制冷剂先进入室内侧热交换器32的循环方式，使制冷剂循环。

从压缩机12喷出的高温高压的制冷剂进入室内侧热交换器32，在那里与室内空气进行热交换。制冷剂向室内空气散热，使室内空气变热。散热并冷凝为液态的制冷剂从室内侧热交换器32进入膨胀阀15，并在那里被减压。减压后的制冷剂向室外侧热交换器14输送，膨胀而成为低温低压，使室外侧热交换器14的表面温度下降。表面温度下降后的室外侧热交换器14从室外空气吸热。吸热后，低温气态的制冷剂返回压缩机12。由室内侧送风机33生成的气流促进来自室内侧热交换器32的散热，由室外侧送风机16生成的气流促进由室外侧热交换器14进行的吸热。

在构成室外侧热交换器14的并流式热交换器50的上部设置有接收从外部供给的水的接水槽60。接水槽60与扁平管53平行延伸，其长度覆盖扁平管53的全长。接水槽60只要与扁平管53为大体相同的长度即可，并且也可以是从扁平管53稍许伸出的长度、或比扁平管53稍短的长度。

在接水槽60的底部形成有导水孔61。沿接水槽60的长度方向以规定间隔配置有多个导水孔61。在图4至图6所示的并流式热交换器50中，上部的侧板56a为方形的流槽形的断面，上述侧板56a构成接水槽60。由于生产率的原因，侧板为并流式热交换器所需要的构件，所以通过使接水槽与侧板一体化能够节省资源。此外，可以通过使侧板为流槽形等的断面形状来提高强度，并且可以得到提高热交换器自身可靠性的效果。

制冷运转时，由室内侧热交换器32产生的排出水经由排水软管35注入接水槽60。从注入了排出水的接水槽60通过导水孔61向其正下方的波纹状散热片55的多个部位注入水。水从注入排出水的波纹状散热片55的正面侧边缘和背面侧边缘流出。上述水向下方的波纹状散热片55落下。

在送风方向的上游侧和下游侧，热交换器50的波纹状散热片55的端部都从扁平管53的边缘突出，从最上层波纹状散热片55的边缘落下的排出水淋湿送风方向上游侧的波纹状散热片55的端部和送风方向下游侧的波纹状散热片55的端部两者。排出水沿上下层叠的波纹状散热片55从上层侧向下层侧依次流下。排出水在流下中途蒸发，利用汽化热对热交换器50进行冷却。由此，制冷运转时作为冷凝器发挥功能的热交换器50的冷凝压力大幅度下降，从而大幅度提高冷凝性能。

由于侧板56a构成的接水槽60的长度与总管51、52的间隔相等，所以可以均匀地使水落到热交换器50的表面。

优选的是，沿热交换器50的表面流下的排出水在到达热交换器50下端之前全部蒸发，但是到热交换器50的下端为止也存在保持液体的形状从热交换器50的下端滴下的排出水。可以将接收这种排出水的排水盘配置在室外机10的箱体11的内部，并适当地将接收到的排出水向外部排出。

此外，可以将接水槽60的内部底面倾斜设置，以使经由排水软管35注入接水槽60的排出水流过整个接水槽60。此时，可以改变接水槽60的底部厚度而使内部底面带有倾斜角度，也可以将热交换器50整体倾斜，使排水软管35一侧的总管52比另一个总管51高，此外，还可以使室外机10整体同样倾斜。但是，任意一种情况的倾斜程度只要是排出水能够流动的程度即可，没有必要倾斜成能够视觉辨认的程度。

图7至图19表示导水孔61的各种实施方式。

在图7所示的第一实施方式中，导水孔61为长轴方向与接水槽60的长度方向一致的椭圆形，沿接水槽60的长度方向以固定间隔配置多个上述导水孔61。另外，椭圆形可以为长圆形(田径跑道的形状)。椭圆形可以为长圆形在以后的实施方式中也同样。

在图8所示的第二实施方式中，导水孔61为长轴方向与接水槽60的长度方向成直角的椭圆形，沿接水槽60的长度方向以固定间隔配置有多个上述导水孔61。

在图9所示的第三实施方式中，导水孔61为圆形，沿接水槽60的长度方向以固定间隔配置有多个上述导水孔61。

在图10所示的第四实施方式中，导水孔61为三角形，沿接水槽60的长度方向以固定间隔配置有多个上述导水孔61。

在图11所示的第五实施方式中，导水孔61为正方形，沿接水槽60的长度方向以固定间隔配置有多个上述导水孔61。

在图12所示的第六实施方式中，导水孔61为与第一实施方式同样的椭圆形，沿接水槽60的长度方向将多个上述导水孔61配置成两列。各列的导水孔61的间隔固定。

在图13所示的第七实施方式中，导水孔61为与第二实施方式同样的椭圆形，沿接水槽60的长度方向将多个上述导水孔61配置成两列。各列的导水孔61的间隔固定。

在图14所示的第八实施方式中，导水孔61为与第三实施方式同样的圆形，沿接水槽60的长度方向将多个上述导水孔61配置为两列。各列的导水孔61的间隔固定。

在图15所示的第九实施方式中，导水孔61为与第四实施方式同样的三角形，沿接水槽60的长度方向将多个上述导水孔61配置为两列。各列的导水孔61的间隔固定。

在图16所示的第十实施方式中，导水孔61为与第五实施方式同样的正方形，沿接水槽60的长度方向将多个上述导水孔61配置为两列。各列的导水孔61的间隔固定。

在图17所示的第十一实施方式中，以长轴方向与接水槽60的长度方向一致的椭圆形和圆形交替的方式，沿接水槽60的长度方向以固定间隔配置有导水孔61。椭圆形的导水孔61和圆形的导水孔61的间隔固定。

在第一到第十一实施方式中，导水孔61的大小在任何位置都相同(第十一实施方式中，椭圆形的导水孔61彼此之间比较大小，圆形的导水孔61彼此之间比较大小)。此外，每列内的导水孔61的间隔为等间隔。但是，可以伴随远离排水软管35使导水孔61变大、或使导水孔61的间隔变窄等，从而能够与距排水软管35的距离无关地使等量的水滴下。

在图18所示的第十二实施方式中，在接近排水软管35的一侧、即图的右侧配置有两列圆形的导水孔61，并且在远离排水软管35的一侧、即图的左侧配置有两列椭圆形的导水孔61。由于椭圆形的导水孔61与圆形的导水孔61相比面积大，所以仅通过上述结构，就能够补偿距排水软管35的距离差，从而实现滴下水量的均等化。此外，可以在圆形的导水孔61彼此之间、椭圆形的导水孔61彼此之间，越远离排水软管35，越使导水孔61变大或越使导水孔61的间隔变窄等，从而进一步实现滴下水量的均等化。

在图19所示的第十三实施方式中，在接近排水软管35的一侧、即图的右侧配置有一列三角形的导水孔61，并且在远离排水软管35的一侧、即图的左侧配置有两列三角形的导水孔61。即使仅通过这种结构，也能够补偿距排水软管35的距离差，从而实现滴下水量的均等化。此外，在各列中，越远离排水软管35，越使导水孔61变大或使导水孔61的间隔变窄等，从而可以进一步实现滴下水量的均等化。

在图20所示的第十四实施方式中，作为导水孔61沿接水槽60的长度方向设置有狭缝。按照这种结构，在狭缝内产生细管现象。即，即使流入接水槽60的排出水量较少，也可以利用在狭缝内产生的细管现象使排出水到达更大范围。图20中狭缝的数量为一个，但是也能够以并列状态设置多个狭缝。此外，为了确保接水槽60的强度，也可以在狭缝的各部位上设置桥状的部分。

接水槽60的断面形状并不限于方形。可以是图21所示的半圆形。即使同样为方形，也可以如图22所示使单侧边缘的高度变低。也可以如图23所示为L形。图24的接水槽60为图23的接水槽60的变形，成为使水平的底边倾斜且前端稍许抬起的形状。图25的接水槽60为图24的接水槽60的另一变形，使一直到中途为水平的底边成为从中途倾斜抬起的形状。图26的接水槽60为图21的接水槽60的变形，为浅的圆弧断面。

至此，仅说明了向接水槽60注入排出水的情况，但是也可以向接水槽60注入自来水或雨水。此外，可以由上部的侧板56a以外的构件构成接水槽60。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明的范围并不限于此，可以在不脱离发明宗旨的范围内进行各种变更来实施本发明。

工业实用性

本发明能够广泛应用于横流型的并流式热交换器和安装有该并流式热交换器的空气调节机。

Claims (4)

1.一种并流式热交换器，所述并流式热交换器为横流型，其包括两根垂直方向的总管和连接所述两根总管的多个水平方向的扁平管，

在上部形成有与所述扁平管平行的接水槽，从形成在所述接水槽上的导水孔滴下的水沿所述并流式热交换器的表面流下，

所述并流式热交换器的特征在于，

安装在波纹状散热片上的侧板形成为接水槽，所述波纹状散热片位于安装在所述扁平管上的波纹状散热片中的最上层。

2.根据权利要求1所述的并流式热交换器，其特征在于，沿所述接水槽的长度方向以规定间隔配置有多个所述导水孔。

3.根据权利要求1所述的并流式热交换器，其特征在于，所述接水槽的长度覆盖所述扁平管的全长。

4.一种空气调节机，其特征在于，

所述空气调节机包括室外机和室内机，

在所述室外机上安装有权利要求1至3中任意一项所述的并流式热交换器，由所述室内机产生的排出水导向所述并流式热交换器的所述接水槽。