CN104285116A - 换热器、室内机和制冷循环装置 - Google Patents

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heat exchange
cold
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冈崎多佳志
石桥晃
李相武
松田拓也
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Abstract

将热交换单元加以组合，形成矩形形状，增加安装面积，从而能够有效率地进行热交换，所述热交换单元具有以规定的间隔排列且空气在其间流动的多个板翅(140)以及以制冷剂在管内沿板翅(140)排列的方向流动的方式插入板翅并通过弯曲加工形成L字形的多个扁平管(150)。

Description

换热器、室内机和制冷循环装置
技术领域
本发明涉及例如进行与对象空间的空气调节的室内机等。
背景技术
以往，有能够设置在空气调节对象空间的天花板的四方向盒式的室内机。在这样的室内机中，例如构成为用换热器包围涡轮风扇等鼓风机的外周部分(侧方)。并且，鼓风机将从下方吸入的空气向侧方排出，将通过换热器并进行了空气调节的空气向空气调节对象空间吹出。并且，在这样的室内机的换热器中，具有如下结构：在上下配置有集管，在集管之间沿上下方向(垂直方向)排列多个扁平管，并在扁平管之间配置有波纹翅片(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-147144号公报(第四图)
发明内容
在这样的四方向盒式的室内机中，形成矩形形状(四边形)的包围体，该包围体具有由换热器形成的四边。但是，如上述专利文献1的室内机那样，如果上下具有出于耐压等原因而坚固地构成的集管，则难以进行弯曲加工。
因此,在上述专利文献1的室内机中,四个换热器(热交换单元)成为各边,将四个方向包围。由于各单元具备集管等，因此在换热器中，作为实际有助于热交换的部分的安装面积(与空气相对的面积)减少，热交换性能下降。另外，为了确保热交换能力，配置多个短的扁平管。因此，制冷剂的分支数变多，在集管处的制冷剂分配变困难。
本发明是为了解决上述问题而做成的，目的在于提供一种换热器等，该换热器例如与多个方向的空气流动对应地配置，能够有效率地进行热交换。
本发明的换热器将热交换单元组合而形成为矩形，所述热交换单元具有：以规定的间隔排列且空气在其间流动的多个板翅；以制冷剂在管内沿板翅的排列方向流动的方式插入板翅，并通过弯曲加工形成L形的多个扁平管。
根据本发明，由于将把扁平管弯曲成L字形而构成的热交换单元加以组合而构成矩形形状的换热器，因此例如在四盒形的室内机中，与通过四个热交换单元而形成包围体的换热器相比，能够增大安装面积。另外，通过将L字形的热交换单元组合而形成矩形形状，能够减少流过流路的制冷剂的压力损失，因此，能够高效地进行热交换。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的室内机的纵剖视图。
图2是说明本发明的实施方式1的换热器100的结构的示意图。
图3是表示本发明的实施方式1的板翅140和扁平管150的关系的图。
图4是表示本发明的实施方式1的扁平管150中的连接关系的部件的图。
图5是表示本发明的实施方式2的扁平管150中的连接关系的部件的图。
图6是表示本发明的实施方式4的制冷循环装置的结构例的图。
具体实施方式
实施方式1
图1是表示本发明的实施方式1的室内机的纵剖视图。在本实施方式中，对能够嵌入天花板的四方向盒式的室内机进行说明。在此，将图1中的上方侧(铅垂方向)作为上侧，将下方侧作为下侧进行说明。室内机通过制冷剂配管与室外机连接，构成使制冷剂循环并进行制冷、空气调节等的制冷剂回路。
如图1所示，四方向盒式的室内机200相对于房间217以上方成为顶板210a的方向设置。在顶板210a的周围安装有侧板210b，以面向房间217开口的方式设置框体210。在室内机200的下方，面向房间217地安装有在俯视时大致呈四边形的装饰板211。在装饰板211的中央附近，具备作为向室内机200内吸入空气的吸入口的吸气格栅211a、和对通过吸气格栅211a后的空气进行除尘的过滤器212。另外，在装饰板211的各边，沿着装饰板211的各边形成有作为空气的吹出口的板吹出口211b。各板吹出口211b具有风向片213。
另外，在室内机200的下表面中央部，具有作为使空气流入主体内的吸入口的单元吸入口210c。另外，在单元吸入口210c的周围，具有作为使空气从主体内流出的吹出口的单元吹出口210d。并且，吸气格栅211a、单元吸入口210c、单元吹出口210d和板吹出口211b是连通的。
在室内机200的内部，具有涡轮风扇201、喇叭口214、风扇马达215和换热器100。涡轮风扇201是旋转轴沿铅垂方向配置的离心型的鼓风机。涡轮风扇201形成将经由吸气格栅211a吸入的空气向侧方(图1的左右方向)吹出的空气气流。在此，作为鼓风机使用涡轮风扇201，但本发明不限于此。也可以使用例如叶片式风扇、径流式风扇等。另外，喇叭口214形成涡轮风扇201的吸入风路并整流。风扇马达215使涡轮风扇201旋转驱动。
翅片管型的换热器100在涡轮风扇201的下游侧以包围涡轮风扇201的方式设置。例如在将本实施方式的室内机应用于空气调节装置时，换热器100在制冷运转时作为蒸发器发挥作用，在制热运转时作为冷凝器发挥作用。在此，在本实施方式中，构成换热器100的部件全部是铝、含铝的合金的部件。
图2是说明本发明的实施方式1的换热器100的结构的示意图。本实施方式的换热器100如后面所述，将与两个方向的空气气流对应的L字形的两个热交换单元组合，形成大致矩形的包围体，如图1所示的那样包围涡轮风扇201。热交换单元具有板翅140和扁平管150。并且，每个热交换单元至少具有配流器(分配器)110、流量调整用毛细管120、集管130。
配流器110及流量调整用毛细管120和集管130分别与扁平管150的制冷剂流入口和流出口连接，成为使制冷剂分支、合流的制冷剂分支合流机构。配流器110在换热器100作为蒸发器发挥作用的情况下，将从液体侧的制冷剂配管流入的气液二相制冷剂(也包含液态制冷剂)经由流量调整用毛细管120分配给扁平管150。另外，在换热器100作为冷凝器发挥作用的情况下，使从各扁平管150经由流量调整用毛细管120流入的液态制冷剂(也包含气液二相制冷剂)合流并向液体侧的制冷剂配管流出。流量调整用毛细管(毛细管)120分别位于配流器110和各扁平管150之间。流量调整用毛细管120进行流量调整，以便使配流器110分配的制冷剂均匀地流入各扁平管150。集管130在换热器100作为蒸发器发挥作用的情况下，使从扁平管150流出的气态的制冷剂(也包含气液二相制冷剂)合流，并向气体侧的制冷剂配管流出。另外，在换热器100作为冷凝器发挥作用的情况下，使来自气体侧的制冷剂配管的气态制冷剂分支，流入各扁平管150。在此，在本实施方式中，例如在换热器100作为蒸发器发挥作用的情况下，将扁平管150的制冷剂的流入口和配流器110及流量调整用毛细管120连接，将流出口和集管130连接。但本发明不限于此，例如也可以将集管与流入口、流出口两者连接。另外，在本实施方式中，每个热交换单元至少具有配流器(分配器)110、流量调整用毛细管120、集管130，但不限于此。例如也可以构成为一个配流器110向多个热交换单元的各扁平管150分配。另外，也可以使多个热交换单元的制冷剂向一个集管130合流。
图3是表示本发明的实施方式1的板翅140和扁平管150的关系的图。图3(a)是从来自涡轮风扇201的空气流动的方向观察时的图。图3(b)是将折回部分放大的图。另外，图3(c)表示以与板翅140平行的面切断时的局部放大图。扁平管150是截面的长边部分为直线，短边部分例如为半圆形等曲线的扁平状的导热管。并且，多个扁平管150沿与在管内流动的制冷剂的流路方向正交的方向，以一定的间隔平行地配置排列。在此，在本实施方式中，如图3(a)、图3(b)所示，扁平管150以如下方式形成，即，扁平管150通过自身的折回成为制冷剂的流入口和流出口在热交换单元中位于相同端部侧的结构(发卡结构)。在扁平管150中，如图3(c)所示，多个制冷剂流路151沿长边方向排列设置，在制冷剂流路151中，例如流动有用于与来自涡轮风扇201的空气进行热交换的制冷剂。
另外，板状的板翅140沿制冷剂的流路方向(与扁平管150的排列方向正交的方向)以一定的间隔平行地配置排列。在此，板翅140沿长度方向(扁平管150的排列方向，在图1中为上下方向)具有多个插入孔141。各插入孔141为了与各扁平管150对应，例如以与扁平管150相同的数量且相同的间隔(两端除外)设置。另外，在各插入孔141之间设置有将板翅140的一部分切起而形成的狭缝142。
在此，在室内机200中，将配流器110、流量调整用毛细管120和集管130集中地配置，能够有效地使用内部容积。因此，在本实施方式中，如图2所示，在室内机200内，将各热交换单元的配流器110、流量调整用毛细管120和集管130分别设置在集中的位置(在图2中是近前侧的位置)，并与制冷剂配管连接，以这种方式构成。并且，为了以这种方式构成，优选使扁平管150的制冷剂的流入口、流出口也位于同一侧。由此，室内机200内的配管可以不变复杂地集中。另外，根据以上的结构，能够简单地进行配管的接合、安装等、与制造相关的作业。
此时，在四方向盒式的室内机的换热器中，为了形成大致矩形形状的包围体并使扁平管的制冷剂的流入口、流出口位于同一侧，考虑将一个热交换单元在三个位置弯曲加工而形成。但是，必须将扁平管150进行多次弯曲加工。在此，通常扁平管和板翅通过钎焊接合，如果弯曲加工多则板翅可能压曲，因此要尽可能使弯曲加工的次数少。因此，在本实施方式的换热器100中，将两个L字形的热交换单元组合，形成大致矩形的包围体，包围涡轮风扇201，所述热交换单元，对于单个的热交换单元的扁平管150进行一次弯曲加工。并且，在各热交换单元中，为了使扁平管150的制冷剂的流入口、流出口位于同一侧，将另一端侧(在图2中为里侧)弯曲成U性而成为发卡结构。通过形成发卡结构，配管作业等制造时的作业只在热交换单元的一端侧进行即可(不必对两端进行作业)。另外，由于不进行作业，因此能够相应地多层积(排列)板翅140，能够增加安装面积的比例。并且，通过将L字形的热交换单元组合形成矩形形状的换热器，与将一个热交换单元形成为矩形形状而成的换热器相比，整体上流路的长度变为一半，能够将制冷剂的压力损失减少到约一半。
图4是表示本发明的实施方式1的扁平管150中的连接关系的部件的图。图4(a)的圆管接头160是用于连接扁平管150和具有圆形的配管的流量调整用毛细管120、集管130之间的连接器，具有与它们的形状相配合的开口部。
另外，图4(b)的U形弯管170是用于例如在热交换单元中，在不进行制冷剂的分配、合流而使制冷剂流路形成为一个的情况下，在图2的近前侧，将上侧的扁平管150的流出口与下侧的扁平管150连接的部件(参照图4(c))。例如，从最上部的扁平管150流入的制冷剂在近前侧和里侧反复折回，从热交换单元最下部的扁平管150流出。在此，在作为热交换单元整体用U形弯管170使制冷剂的流入口、流出口分别单个地形成的情况下，不需要设置所述配流器110、流量调整用毛细管120和集管130(分支合流机构)。
接下来，对实施方式1的换热器100中的制冷剂的流动进行说明。在此，对换热器100作为蒸发器发挥作用的情况进行说明。流入配流器110的气液二相制冷剂被流量调整用毛细管120中的流动阻力调整各分支流路的流量后，流入由圆管接头160连接的扁平管150。流入扁平管150的制冷剂流过制冷剂流路151。然后，在另一端(图2的里侧)的弯曲部分折回，在与流入侧相同的一侧流入集管130。在此，在流过制冷剂流路151期间，与利用涡轮风扇201通过换热器100的空气进行热交换，由此，制冷剂蒸发变成气态(气体状)。然后，在集管130合流并向气体侧的制冷剂配管流出。
如上述那样，根据实施方式1的室内机200，将把扁平管150弯曲成L字形而构成的两个热交换单元加以组合，构成换热器100，因此，与用四个热交换单元形成由换热器构成的包围体的情况相比，能够增加有助于热交换的安装面积的比例。另外，与用一个热交换单元多次弯曲而形成矩形形状的换热器相比，在整体上流路的长度变为约一半，能够将制冷剂的压力损失减少约一半。因此，能够提高空气调节的性能。
实施方式2
在上述的实施方式1中，说明了一列结构的热交换单元的例子，但也可以使用例如两列以上结构的热交换单元。
图5是表示本发明的实施方式2的扁平管150中的连接关系的部件的图。例如，为了连接各列扁平管，通过图5(a)所示的斜U形弯管180，在图2的近前侧，以跨过列的方式接合(参照图5(b))。图5(b)中显示的箭头表示制冷剂的流动。
实施方式3
在上述实施方式中，使用发卡结构的扁平管150构成换热器100(热交换单元)，但不限于该结构。例如也可以将两个扁平管用U形弯管接合，使扁平管的制冷剂流入口和流出口位于同一侧。另外，也可以做成在扁平管上安装将扁平管变换成圆管的接头，用圆管的U形弯管连接的这种结构。
另外，也可以将两个扁平管用集管连接，使扁平管的制冷剂流入口和流出口位于同一侧。此时，蒸发或冷凝过程中的气液二相制冷剂通过集管。因此，优选将集管内部分隔，以使通过各扁平管的制冷剂不发生混合。
实施方式4
图6是表示本发明的实施方式4的制冷循环装置的构成例的图。在此，在图6中作为制冷循环装置，示出了空气调节装置。在图6中，在图1等中说明了的部分进行相同的动作。图6的空气调节装置将室外机(室外单元)300和室内机(室内单元)200通过气体制冷剂配管400、液体制冷剂配管500进行配管连接。室外机300具有压缩机311、四通阀312、室外换热器313和膨胀阀314。另外，室内机200具有作为在实施方式1中说明的换热器100的室内换热器101、配流器110和流量调整用毛细管120。
压缩机311将吸入的制冷剂压缩并排出。在此，没有特别的限定，压缩机311可以通过例如变频电路等，任意地改变运转频率，从而能够改变压缩机311的容量(单位时间的制冷剂的排出量)。四通阀312是例如用于根据制冷运转时和制热运转时来切换制冷剂的流动的阀。
本实施方式中的室外换热器313进行制冷剂与空气(室外的空气)之间的热交换。例如，在制热运转时，作为蒸发器发挥作用，使制冷剂蒸发、气化。另外，在制冷运转时作为冷凝器发挥作用，使制冷剂冷凝液化。
节流装置(流量控制机构)等的膨胀阀314是将制冷剂减压并使其膨胀的机构。例如在由电子式膨胀阀等构成的情况下，根据控制机构(未图示)等的指示进行开度调整。室内换热器101进行例如作为空气调节对象的空气和制冷剂之间的热交换。在制热运转时作为冷凝器发挥作用，使制冷剂冷凝并液化。另外，在制冷运转时作为蒸发器发挥作用，使制冷剂蒸发并气化。
首先，关于制冷循环装置的制冷运转，按照制冷剂的流动进行说明。在制冷运转时，切换四通阀312，以便成为用实线表示的连接关系。由压缩机311压缩并排出的高温、高压的气体制冷剂通过四通阀312，流入室外换热器313。然后，通过室外换热器313内部并与室外的空气进行热交换而冷凝、液化了的制冷剂(液体制冷剂)流入膨胀阀314。由膨胀阀314减压而成为了气液二相状态的制冷剂从室外机300流出。
流出室外机300的气液二相制冷剂通过液体制冷剂配管500而流入室内机200。然后，通过配流器110和流量调整用毛细管120被分配，流入室内换热器101。如上述那样通过室内换热器101内部的扁平管150并与例如空气调节对象的空气进行热交换而蒸发、气化了的制冷剂(气体制冷剂)从室内机200流出。
从室内机200流出的气体制冷剂通过气体制冷剂配管400流入室外机300。然后，通过四通阀312再次被吸入压缩机311。如上述那样，空气调节装置的制冷剂循环并进行空气调节(制冷)。
接下来，关于制热运转，按照制冷剂的流动进行说明。在制热运转时，切换四通阀312，以便成为用虚线表示的连接关系。由压缩机311压缩并排出的高温、高压的气体制冷剂通过四通阀312，从室外机300流出。流出室外机300的气体制冷剂通过气体制冷剂配管400流入室内机200。
通过室内换热器101内部的扁平管150并与例如空气调节对象的空气进行热交换而冷凝、液化了的制冷剂，通过配流器110和流量调整用毛细管120从室内机200流出。
从室内机200流出的制冷剂通过液体制冷剂配管500流入室外机300。然后，由膨胀阀314减压而成为了气液二相状态的制冷剂流入室外换热器313。然后，通过室外换热器313内部并与室外的空气进行热交换而蒸发、气化了的制冷剂(液体制冷剂)，通过四通阀312被再次吸入压缩机311。如上述那样，空气调节装置的制冷剂循环并进行空气调节(制热)。
如上所述，在实施方式4的空气调节装置(制冷循环装置)中，通过使用上述室内机200，能够得到热交换效率高的空气调节装置。因此，能够实现节能。另外，能够实现室内机200的小型化。因此，能够降低制造等的成本。
工业实用性
在上述的实施方式中，说明了与四方向的空气流动相对应的换热器，但也可以适用于例如与两方向、三方向的空气流动相对应的换热器。另外，不仅适用于配置于室内机的换热器，也适用于配置于室外机的换热器。
附图标记说明
100  换热器
101  室内换热器
110  配流器
120  流量调整用毛细管
130  集管
140  板翅
141  插入孔
142  狭缝
150  扁平管
151  制冷剂流路
160  圆管接头
170  U形弯管
180  斜U形弯管
200  室内机
201  涡轮风扇
210  框体
210a 顶板
210b 侧板
210c 单元吸入口
210d 单元吹出口
211  装饰板
212a 吸气格栅
211b 板吹出口
212  过滤器
213  风向片
214  喇叭口
215  风扇马达
217  房间
300  室外机
311  压缩机
312  四通阀
313  室外换热器
314  膨胀阀
400  气体制冷剂配管
500  液体制冷剂配管

Claims (9)

1.一种换热器，其特征在于，将热交换单元组合而形成为矩形形状，所述热交换单元具有：
多个板翅，所述多个板翅以规定的间隔排列，空气在所述多个板翅之间流动；
形成为L字形状的多个扁平管，所述多个扁平管与各个板翅接合，以便形成沿着所述板翅的排列方向的制冷剂流路。
2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，以所述扁平管的制冷剂流入口和制冷剂流出口位于所述热交换单元的相同端部侧的方式将所述扁平管形成为发卡形状。
3.如权利要求2所述的换热器，其特征在于，在所述多个扁平管中，将某扁平管的制冷剂流出口和其它的扁平管的制冷剂流入口用U形弯管连接。
4.如权利要求2或3所述的换热器，其特征在于，在沿所述空气流动的方向将所述热交换单元排列成多个列的结构的换热器中，
将某列的扁平管的制冷剂流出口和其它列的扁平管的制冷剂流入口用斜U形弯管连接。
5.如权利要求1～4中任一项所述的换热器，其特征在于，将所述扁平管和圆管用圆管接头连接。
6.如权利要求1～5中任一项所述的换热器，其特征在于，还具有使流入或流出所述扁平管的制冷剂分支或合流的制冷剂分支合流机构。
7.如权利要求1～6中任一项所述的换热器，其特征在于，用铝或含有铝的材料构成各部件。
8.一种室内机，其特征在于，具有：
如权利要求1～7中任一项所述的换热器；
配置在所述换热器的内侧，使吸入的空气以放射状排出并通过所述换热器的鼓风机。
9.一种制冷循环装置，其特征在于，
构成制冷剂回路，该制冷剂回路通过配管将压缩并排出制冷剂的压缩机、通过热交换使所述制冷剂冷凝的冷凝器、用于使冷凝的制冷剂减压的节流装置、使减压的制冷剂与空气进行热交换并使所述制冷剂蒸发的蒸发器连接；
所述蒸发器、所述冷凝器的至少一方为权利要求1～7中的任一项所述的换热器。
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