CN104884891B - 热交换器 - Google Patents

Abstract

热交换器(10)在热交换时发生相变的制冷剂与其它热介质之间进行热交换，其中，该热交换器具备制冷剂集管(50)、多个扁平多孔管(40)和多个扁平管(20)。制冷剂在制冷剂集管(50)的内部流动。扁平多孔管(40)沿与制冷剂集管(50)的长度方向交叉的方向延伸。此外，在扁平多孔管(40)形成有制冷剂在其内部流动的多个制冷剂流路。扁平管(20)与多个扁平多孔管(40)交替地层叠。此外，扁平管(20)的内部供其它热介质流动。并且，制冷剂集管(50)被配置成沿水平方向延伸。

Description

热交换器

技术领域

本发明涉及热交换器。

背景技术

以往，有一种热交换器，其由内部形成有多个制冷剂流路的多个扁平多孔管和内部供其它热介质流动的多个扁平管交替地层叠而构成。在这样的热交换器中，例如，如专利文献1(日本特开2007-17133号公报)公开的那样，各扁平多孔管的端部与集管连接，所述集管沿与扁平多孔管的长度方向交叉的方向延伸，各扁平多孔管的制冷剂流路为经集管的内部空间而连通的结构。

发明内容

发明要解决的课题

然而，在采用热交换时发生相变的制冷剂作为在扁平多孔管的制冷剂流路流动的制冷剂的情况下，有时由于在冷凝时制冷剂从气体变化成液体而使液体制冷剂积存在集管内部。此时，若集管配置成沿铅垂方向延伸，则形成于与集管连接的多个扁平多孔管中位于下部的扁平多孔管的制冷剂流路被液体制冷剂埋没。这样，存在如下问题：由于多个扁平多孔管中位于下部的扁平多孔管处的热交换量降低，因而整个热交换器的性能降低。

因此，本发明的课题在于，提供能够减少性能降低的热交换器。

用于解决课题的手段

本发明的第一方面的热交换器是如下的热交换器：在热交换时发生相变的制冷剂与其它热介质之间进行热交换，其中，该热交换器具备集管、多个扁平多孔管和多个扁平管。制冷剂在集管的内部流动。扁平多孔管沿与集管的长度方向交叉的方向延伸。此外，在扁平多孔管形成有内部供制冷剂流动的多个制冷剂流路。扁平管与多个扁平多孔管交替地层叠。此外，在扁平管的内部供其它热介质流动。并且，集管被配置成沿水平方向延伸。

在本发明的第一方面的热交换器中，由于集管配置成沿水平方向延伸，因此，与同样结构的热交换器的集管配置成沿铅垂方向延伸的情况相比，即使在制冷剂冷凝时产生的液体制冷剂积存在集管内部，也能够降低所积存的液体制冷剂的液面高度。因此，能够减少一部分的扁平多孔管的制冷剂流路被液体制冷剂埋没的可能，其结果是，能够抑制扁平多孔管中的制冷剂偏流。

由此，能够抑制热交换器的性能降低。

本发明的第二方面的热交换器为：在第一方面的热交换器中，扁平多孔管被配置成沿水平方向延伸。

这里，扁平多孔管分成多个路径，并且，在配置成沿铅垂方向延伸的情况下，需要使冷凝的液体制冷剂逆着重力而上升。

因此，在本发明的第二方面的热交换器中，通过将扁平多孔管配置成沿水平方向延伸，从而无需如扁平多孔管配置成沿铅垂方向延伸的情况那样使液体制冷剂逆着重力上升，因此，相比于扁平多孔管配置成沿铅垂方向延伸，能够抑制扁平多孔管中的制冷剂的压力损失增加。

本发明的第三方面的热交换器为：在第二方面的热交换器中，形成于扁平多孔管的多个制冷剂流路被配置成沿铅垂方向排列。因此，在该热交换器中，即使制冷剂冷凝而产生液体制冷剂，由于液体制冷剂在沿铅垂方向排列的多个制冷剂流路中配置在下方的制冷剂流路中流动，因此能够抑制液体制冷剂在集管内部滞留。

本发明的第四方面的热交换器为：在第三方面的热交换器中，在扁平多孔管嵌入到集管中的状态下，在集管内部的下表面与扁平多孔管的下端之间存在间隙。因此，在该热交换器中，能够确保用于将液体制冷剂积存在集管下部的空间。

本发明的第五方面的热交换器为：在第三或第四方面的热交换器中，多个制冷剂流路中位于最下方的最下段制冷剂流路的流路截面大于位于比最下段制冷剂流路靠上方的位置的上段制冷剂流路的流路截面。因此，在该热交换器中，能够减小最下段制冷剂流路的流路阻力。由此，能够使积存在集管内的液体制冷剂顺畅地流动。

本发明的第六方面的热交换器为：在第五方面的热交换器中，在构成上段制冷剂流路的面形成有促进传热用的槽。此外，在构成最下段制冷剂流路的面未形成上述槽。因此，与在构成最下段制冷剂流路的面形成有槽的情况相比，能够减小最下段制冷剂流路的流路阻力。

本发明的第七方面的热交换器为：在第二至第六方面的任一方面的热交换器中，集管包括制冷剂的入口部分和制冷剂的出口部分。多个扁平管通过连通部连通，所述连通部包括其它热介质的入口部分和其它热介质的出口部分。此外，连通部沿集管延伸的方向延伸。并且，集管被配置成，制冷剂的出口部分侧位于比制冷剂的入口部分侧靠下方的位置。在该热交换器中，由于集管被配置成制冷剂的出口部分侧位于比制冷剂的入口部分侧靠下方的位置，因此，即使在冷凝时制冷剂从气体变化成液体，液体制冷剂也容易从出口部分流出。

由此，能够减少液体制冷剂积存进入到热交换器内的可能。

本发明的第八方面的热交换器为：在第七方面的热交换器中，扁平管包括与扁平多孔管接触的传热部。并且，连通部配置在比传热部靠下方的位置。因此，与连通部配置在比传热部靠上方的位置的情况相比，其它热介质不容易积存进入到传热部内，能够容易将积存在热交换器内的其它热介质排出。

本发明的第九方面的热交换器为：在第一方面的热交换器中，扁平多孔管被配置成沿铅垂方向延伸。因此，即使液体制冷剂滞留在集管内部，各扁平多孔管的入口与液体制冷剂的液面也大致平行，液体制冷剂容易被均等地分配至各扁平多孔管。

因此，能够抑制制冷剂偏流。

发明效果

根据本发明的第一方面的热交换器，能够抑制热交换器的性能降低。

根据本发明的第二方面的热交换器，能够抑制扁平多孔管中的制冷剂的压力损失增加。

根据本发明的第三方面的热交换器，能够抑制液体制冷剂在集管内部滞留。

根据本发明的第四方面的热交换器，能够确保用于将液体制冷剂积存在集管下部的空间。

根据本发明的第五方面的热交换器，能够使积存在集管内的液体制冷剂顺畅地流动。

根据本发明的第六方面的热交换器，能够减小最下段制冷剂流路的流路阻力。

根据本发明的第七方面的热交换器，能够减少液体制冷剂积存进入到热交换器内的可能。

根据本发明的第八方面的热交换器，能够容易将积存在热交换器内的其它热介质排出。

根据本发明的第九方面的热交换器，能够抑制多个扁平多孔管内的制冷剂偏流。

附图说明

图1是示出具备热交换器的热泵式热水供给装置的图。

图2是示出冷冻装置的内部结构的图。

图3是示出热交换器的外观的一部分的图。

图4是热交换器的概略构成图，并且是示出按本实施方式的设置手段设置的状态的图。

图5是热交换器的剖视图。

图6是热交换器的剖视图。

图7是制冷剂集管的剖视图。

图8A是用于说明液体制冷剂积存在制冷剂集管内部的状态的图。

图8B是制冷剂集管的剖视图。

图9是热交换器的概略构成图，并且是示出按以往的设置手段设置的状态的图。

图10是用于说明液体制冷剂积存在制冷剂集管内部的状态的图。

图11是示出制冷剂及水的温度分布的图。

图12是热交换器的概略构成图，并且是示出按变形例A的设置手段设置的状态的图。

图13是用于说明液体制冷剂积存在配置在上方的制冷剂集管内部的状态的图。

图14是用于说明液体制冷剂积存在配置在下方的制冷剂集管内部的状态的图。

图15是变形例B的热交换器具备的制冷剂集管的剖视图。

图16是变形例B的热交换器具备的制冷剂集管的剖视图。

图17是在变形例B的热交换器具备的制冷剂集管中，(a)为制冷剂集管的剖视图，(b)为示出从制冷剂集管去除掉侧板的状态的图。

图18是变形例B的热交换器具备的制冷剂集管的剖视图。

图19是变形例C的热交换器具备的扁平多孔管的剖视图。

图20是热交换器的概略图，并且是示出按变形例D的设置手段设置的状态的图。

图21是变形例D的热交换器具备的制冷剂集管的剖视图。

图22是在变形例D的热交换器中用于说明扁平管的传热部的图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，本发明的热交换器的实施方式不限于下面说明的实施方式，可以在不脱离发明主旨的范围内进行变更。

本发明的热交换器10是在包括R407C、R410A、R134a和R32的HFC制冷剂、包括2,3,3,3-四氟-1-丙烷(HFO-1234yf)的HFO制冷剂等在热交换时发生相变的制冷剂与其它热介质之间进行热交换的热交换器，作为所使用的制冷剂，不包括二氧化碳(CO₂)制冷剂。另外，下面，作为与制冷剂进行热交换的其它热介质，记载了采用水的情况为例，但该其它热介质不限于水。

(1)热泵式热水供给装置的结构

如图1所示，热泵式热水供给装置90具备：作为温水热源装置的冷冻装置91；和热水贮存单元92。

冷冻装置91具有：压缩机93，其对制冷剂进行压缩；热交换器10，其用于在制冷剂与水之间进行热交换；膨胀阀94，其作为制冷剂的减压单元；和空气热交换器95，其用于在外部空气与制冷剂之间进行热交换。并且，在冷冻装置91侧，压缩机93、热交换器10、膨胀阀94和空气热交换器95被连接而构成供制冷剂循环的制冷剂回路。

热水贮存单元92具备热水贮存箱96和水循环泵97。并且，在热水贮存单元92侧，热交换器10、热水贮存箱96和水循环泵97被连接而构成供水循环的水循环回路。

图2是示出冷冻装置91的内部结构的示意图。在图2中，隔热壁91c的右侧区域是机械室91a，隔热壁91c的左侧区域是送风机室91b。在机械室91a配置有压缩机93及膨胀阀94。在送风机室91b配置有通过马达(省略图示)驱动的风扇98。

此外，在送风机室91b的下方隔着隔热壁91d而配置有热交换器10。并且，在热交换器10内，在制冷剂回路循环的制冷剂与在水循环回路循环的水之间进行热交换。另外，在图2中，空气热交换器95配置在送风机室91b的左侧和背面侧。

(2)热交换器的结构

图3是示出热交换器10的外观的一部分的图。图4是热交换器10的概略构成图。图5是图3中的V-V剖视图。图6是图4中的VI-VI剖视图。

热交换器10是使制冷剂与水热交换的层叠型板式水热交换器，其构成为包括：多个扁平管20；多个扁平多孔管40；和制冷剂集管50，其沿与各扁平多孔管40的长度方向交叉的方向延伸(参照图3、图4和图5)。此外，各扁平管20设置在扁平管20的两端部附近，并通过沿制冷剂集管50延伸的方向延伸的连通部31、32连通。另外，本实施方式的热交换器10由15根扁平管20和16根扁平多孔管40交替层叠而成。但是，这些层叠的扁平管20及扁平多孔管40的数量根据所要求的性能等来适当地选择，扁平管20及扁平多孔管40的数量可以多于或者也可以少于本实施方式。

并且，在扁平管20中流有水，在扁平多孔管40中流有高压的制冷剂。因此，对扁平多孔管40要求高于扁平管20的耐压。因此，在扁平多孔管40的内部设置有沿扁平多孔管40的长度方向延伸的多个细的制冷剂流路41。此外，扁平多孔管40由铝、铝合金、铜合金、不锈钢等形成。另外，具有细的多个制冷剂流路41的扁平多孔管40的形成适合采用铝和铝合金的拉拔加工及挤压加工。

另一方面，对内部流有水的扁平管20要求高的耐腐蚀性。因此，优选的是，扁平管20由不锈钢或铜合金形成。此外，也可以由铝或铝合金制成扁平管20，但在该情况下，优选的是，对成为水的流路21的内表面实施耐酸铝加工或树脂加工涂层等防腐蚀处理。另外，1根扁平管20由金属板(例如不锈钢等)通过冲压加工而成形的成对的金属薄板重叠、并且其外周缘通过钎焊或者焊接被接合而构成。此外，也可以在构成扁平管20的金属板形成用于促进传热的微坑或山形部。

并且，在示出扁平管20、扁平多孔管40和制冷剂集管50配置成沿水平方向延伸的状态的热交换器10的图即图4中，包括朝向热交换器10的水的入口部分37在内的一侧的连通部32配置在扁平管20的右端部附近，包括来自热交换器10的水的出口部分38在内的一侧的连通部31配置在扁平管20的左端部附近。在入口部分37和出口部分38分别设置有入口侧栓80和出口侧栓81。此外，在连通部31、32的入口部分37和出口部分38设置有与配管等连接的出入口端口36(参照图3)。

此外，如图4所示，连通部31、32通过间隔部33a、33b、33c、33d而使各自的内部空间被间隔成三个空间。更具体而言，在连通部31设置有间隔部33a、33b，间隔部33a、33b将连通部31间隔成第一空间31a、第二空间31b和第三空间31c。此外，在连通部32设置有间隔部33c、33d，间隔部33c、33d将连通部32间隔成第一空间32a、第二空间32b和第三空间32c。因此，连通部31包括：构成第一空间31a的第一部分34a；构成第二空间31b的第二部分34b；和构成第三空间31c的第三部分34c。此外，连通部32包括：构成第一空间32a的第一部分35a；构成第二空间32b的第二部分35b；和构成第三空间32c的第三部分35c。

根据这样的结构，在图4中，在扁平管20侧，水从连通部32的入口部分37进入到第三部分35c，并向3根扁平管20分流而从右向左地在其中流动，并且在连通部31的第三部分34c汇合。汇合的水从第三部分34c向3根扁平管20分流而从左向右地在其中流动，并且在连通部32的第二部分35b汇合。进而，汇合的水从第二部分35b向3根扁平管20分流而从右向左地在其中流动，并且在连通部31的第二部分34b汇合。汇合的水从第二部分34b向3根扁平管20分流而从左向右地在其中流动，并且在连通部32的第一部分35a汇合。进而，汇合的水从第一部分35a向3根扁平管20分流而从右向左地在其中流动，并且在连通部31的第一部分34a汇合并经连通部32的出口部分38而从热交换器10流出。另外，水在扁平管20中流动期间通过扁平多孔管40中的制冷剂给予的热而被加热。

此外，制冷剂集管50配置在呈直线状延伸的扁平多孔管40的长度方向的两端部。另外，下面，在示出扁平管20、扁平多孔管40和制冷剂集管50配置成沿水平方向延伸的状态的热交换器10的图4中，利用标号51表示配置在扁平多孔管40的右端部的制冷剂集管，利用标号52表示配置在左端部的制冷剂集管。

如图4所示，在制冷剂集管51、52设置有将其内部空间间隔成三个空间的隔板53a、53b、53c、53d。更具体而言，隔板53a、53b、53c、53d沿与制冷剂集管51、52延伸的方向交叉的方向延伸。并且，隔板53c、53d将制冷剂集管51间隔成第一空间51a、第二空间51b和第三空间51c。此外，隔板53a、53b将制冷剂集管52间隔成第一空间52a、第二空间52b和第三空间52c。因此，制冷剂集管51包括：构成第一空间51a的第一集管部54a、构成第二空间51b的第二集管部54b；和构成第三空间51c的第三集管部54c。此外，制冷剂集管52包括：构成第一空间52a的第一集管部55a、构成第二空间52b的第二集管部55b；和构成第三空间52c的第三集管部55c。

这样，在图4中，在扁平多孔管40侧，制冷剂从制冷剂集管52的入口部分57进入到第一集管部55a，并向4根扁平多孔管40分流而从左向右地在其中流动，并且在制冷剂集管51的第一集管部54a汇合。汇合的制冷剂从第一集管部54a向3根扁平多孔管40分流而从右向左地在其中流动，并且在制冷剂集管52的第二集管部55b汇合。并且，汇合的制冷剂从第二集管部55b向3根扁平多孔管40分流而从左向右地在其中流动，并且在制冷剂集管51的第二集管部54b汇合。汇合的制冷剂从第二集管部54b向3根扁平多孔管40分流而从右向左地在其中流动，并且在制冷剂集管52的第三集管部55c汇合。并且，汇合的制冷剂从第三集管部55c向3根扁平多孔管40分流而从左向右地在其中流动，并且在制冷剂集管51的第三集管部54c汇合并经制冷剂集管51的出口部分58而从热交换器10流出。另外，制冷剂在扁平多孔管40中流动期间被扁平管20中的水夺走热而被冷却。

另外，这里，连通部31、32和制冷剂集管51、52分别被间隔成三个空间，但被间隔的空间数量不限于此。此外，连通部31、32和制冷剂集管51、52的内部空间也可以不被间隔。

此外，由扁平管20重叠并通过钎焊或者焊接被接合而构成的扁平管20的组装体被嵌入到由多个扁平多孔管40被嵌入于制冷剂集管50中并通过钎焊或者焊接被接合而构成的扁平多孔管40和制冷剂集管50的组装体，并且在扁平管20和扁平多孔管40交替地层叠的状态下扁平管20与扁平多孔管40的接合部分通过钎焊或者焊接被接合，从而构成该热交换器10。此时，关于连通部31、32的间隔部33a、33b、33c、33d，优选的是，避免进行钎焊等，以免热传导率降低。

(3)热交换器的设置状态

图7是在制冷剂集管50和扁平多孔管40被配置成沿水平方向延伸的状态下设置热交换器10时将制冷剂集管50沿其长度方向切断的情况下的剖视图。图8A(a)是在制冷剂集管50和扁平多孔管40被配置成沿水平方向延伸的状态下设置热交换器10时将制冷剂集管50沿与其长度方向垂直的方向切断的情况下的剖视图。图8A(b)是在制冷剂集管50和扁平多孔管40被配置成沿水平方向延伸的状态下设置热交换器10时将制冷剂集管50沿其长度方向切断的情况下的剖视图。另外，这里所说的制冷剂集管50被配置成沿水平方向延伸包括制冷剂集管50被配置成相对于水平面完全未倾斜的情况到相对于水平面倾斜大约±15°的情况。

在本实施方式中，热交换器10在制冷剂集管50和扁平多孔管40配置成沿水平方向延伸的状态下(在相对于水平面完全未倾斜的状态下)被设置在冷冻装置91内。即，图4示出了从上方观察按本实施方式的设置手段设置的状态的热交换器10的状态。并且，通过制冷剂集管50和扁平多孔管40被配置成沿水平方向延伸，从而在扁平多孔管40形成有多个(在本实施方式中是12根)的制冷剂流路41如图7所示地被配置成沿铅垂方向排列。另外，这里所说的制冷剂流路41被配置成沿铅垂方向排列包括多个制冷剂流路41相对于铅垂面完全未倾斜的情况到相对于铅垂面倾斜大约±15°的情况。通过这样地设置热交换器10，即使气体制冷剂冷凝而相变成液体制冷剂并产生液体制冷剂，液体制冷剂也会由于重力而如图8A所示地积存到制冷剂集管50的下部，因此，能够从沿铅垂方向排列的制冷剂流路41中的位于下部的制冷剂流路41被输送，能够抑制液体制冷剂在制冷剂集管50内滞留。

此外，如图8B所示，在本实施方式中，在设置有热交换器10的状态下，在制冷剂集管50内部的下表面50a与扁平多孔管40的下端40a之间存在间隙S。这样，通过在扁平多孔管40被嵌入到制冷剂集管50中的状态下在制冷剂集管50内部的下表面50a与扁平多孔管40的下端40a之间设置间隙S，从而能够确保用于将液体制冷剂积存在制冷剂集管50的下部的空间。因此，当液体制冷剂积存在该空间并且液面上升时，能够从沿铅垂方向排列的制冷剂流路41中位于最下部的制冷剂流路41将液体制冷剂排除。

(4)特征

(4-1)

图9是示出在制冷剂集管50被配置成铅垂方向(上下方向)延伸、并且扁平多孔管40被配置成沿水平方向延伸的状态下设置与本实施方式的热交换器10同样的结构的热交换器的状态的图。图10是示出在被设置成图9所示的状态的热交换器中气体制冷剂冷凝而产生液体制冷剂的情况下液体制冷剂积存在制冷剂集管50内部的状态的图。图11是预测被设置成图9所示的状态的热交换器的各地点(A-F)的制冷剂和水的温度分布的图。另外，下面，利用标号510表示在图9所示的状态、即制冷剂集管50配置成沿铅垂方向延伸、并且扁平多孔管40配置成沿水平方向延伸的状态下设置的热交换器。此外，在图11中，A地点是指图9中的第一集管部55a、第一部分34a，B地点是指图9中的第一集管部54a、第一部分35a，C地点是指图9中的第二集管部55b、第二部分34b，D地点是指图9中的第二集管部54b、第二部分35b，E地点是指图9中的第三集管部55c、第三部分34c，F地点是指图9中的第三集管部54c、第三部分35c。

在多个扁平多孔管40与多个扁平管20交替地层叠而构成的热交换器510中，在作为在扁平多孔管40的制冷剂流路41中流动的制冷剂而采用热交换时发生相变的制冷剂的情况下，若如图9所示地制冷剂集管51、52被配置成沿铅垂方向延伸，则冷凝时产生的液体制冷剂由于重力而分别滞留在设置于制冷剂集管51、52的第一空间51a、52a、第二空间51b、52b和第三空间51c、52c的下部(参照图10)。这样，与制冷剂集管50连接的多个扁平多孔管40中位于各空间51a、52a、51b、52b、51c、52c的下部的扁平多孔管40的所有制冷剂流路41被液体制冷剂埋没。在该情况下，由于该扁平多孔管40处的热交换量减少，因而整个热交换器510的性能降低。

因此，在本实施方式中，在热交换器10设置于冷冻装置91时，制冷剂集管50被配置成沿水平方向延伸。因此，如图9所示，与制冷剂集管被配置成沿铅垂方向延伸的情况相比，即使制冷剂冷凝时产生的液体制冷剂积存在制冷剂集管50内部，也能够降低所积存的液体制冷剂的液面高度。因此，在该热交换器10中，如图10所示，能够减少规定的扁平多孔管40的所有制冷剂流路41被液体制冷剂埋没的可能，其结果是，能够抑制扁平多孔管40中的制冷剂偏流。

由此，能够抑制热交换器10的性能降低。

(4-2)

另外，在与本实施方式同样的结构的热交换器被设置于冷冻装置时，在扁平多孔管被配置成沿铅垂方向延伸的情况下，需要使冷凝的液体制冷剂逆着重力而上升。

在本实施方式中，在热交换器10被设置在冷冻装置91内时，扁平多孔管40被配置成沿水平方向延伸。这样，通过将扁平多孔管40配置成沿水平方向延伸，从而无需如扁平多孔管配置成沿铅垂方向延伸的情况那样使液体制冷剂逆着重力而上升，因此与扁平多孔管配置成沿铅垂方向延伸相比，能够抑制压力损失的增加。

(4-3)

在本实施方式中，在热交换器10被设置在冷冻装置91内时，形成于扁平多孔管40的多个制冷剂流路41被配置成沿铅垂方向排列。因此，即使气体制冷剂冷凝而产生液体制冷剂，该液体制冷剂也能够从沿铅垂方向排列的多个制冷剂流路41中的位于下方的制冷剂流路41被输送。

因此，能够抑制液体制冷剂在制冷剂集管50内部滞留。

另外，即使是在液体制冷剂在沿铅垂方向排列的多个制冷剂流路41中位于下方的制冷剂流路41中流动的情况下，虽然液体制冷剂与水的温差变小，但通过采用热传导性高的铝作为扁平多孔管40的母材而能够减轻该温差减少，因此能够减小对热交换量降低的影响。

(5)变形例

(5-1)变形例A

图12是示出在制冷剂集管50被配置成沿水平方向延伸、扁平多孔管40被配置成沿铅垂方向延伸的状态下设置热交换器的状态的图。图13(a)是将图12所示的状态的热交换器的制冷剂集管52沿与其长度方向垂直的方向切断的情况下的剖视图。图13(b)是将图12所示的状态的热交换器的制冷剂集管52沿其长度方向切断的情况下的剖视图。图14(a)是将图12所示的状态的热交换器的制冷剂集管51沿与其长度方向垂直的方向切断的情况下的剖视图。图14(b)是将图12所示的状态的热交换器的制冷剂集管51沿其长度方向切断的情况下的剖视图。

在上述实施方式中，在热交换器10设置在冷冻装置91内时，制冷剂集管50和扁平多孔管40被配置成沿水平方向延伸。

取而代之地，若在热交换器设置在冷冻装置内时制冷剂集管被配置成沿水平方向延伸，则扁平多孔管也可以不配置成沿水平方向延伸。

例如，也可以如图12所示那样，在热交换器设置在冷冻装置内时制冷剂集管50配置成沿水平方向延伸，并且扁平多孔管40配置成沿铅垂方向延伸。另外，在下面的说明中，利用标号110表示在图12所示的状态、即制冷剂集管50配置成沿水平方向延伸、扁平多孔管40配置成沿铅垂方向延伸的状态下设置的热交换器。此外，由于图12所示的热交换器110是与上述实施方式的热交换器10同样的结构，因此，对构成热交换器110的各部件标注与上述实施方式同样的标号，并且省略其说明。

在热交换器110中，在制冷剂集管50中，制冷剂集管52配置在上方，制冷剂集管51配置在下方。并且，在与上述实施方式同样地被分成多个路径的扁平多孔管40侧，制冷剂进入到制冷剂集管52的第一集管部55a，并向4根扁平多孔管40分流而从上向下地在其中流动，并且在制冷剂集管51的第一集管部54a汇合。汇合的制冷剂从第一集管部54a向3根扁平多孔管40分流而从下向上地在其中流动，并且在制冷剂集管52的第二集管部55b汇合。进而，汇合的制冷剂从第二集管部55b向3根扁平多孔管40分流而从上向下地在其中流动，并且在制冷剂集管51的第二集管部54b汇合。汇合的制冷剂从第二集管部54b向3根扁平多孔管40分流而从下向上地在其中流动，并且在制冷剂集管52的第三集管部55c汇合。并且，汇合的制冷剂从第三集管部55c向3根扁平多孔管40分流而从上向下地在其中流动，并且在制冷剂集管51的第三集管部54c汇合而从热交换器110流出。

根据这样的结构，在该热交换器110中，由于制冷剂集管50被配置成沿水平方向延伸，因此，与如图9所示地制冷剂集管50配置成沿铅垂方向延伸的情况相比，即使气体制冷剂冷凝而液体制冷剂积存在制冷剂集管50内部，也能够降低所积存的液体制冷剂的液面高度。因此，能够减少规定的扁平多孔管40的所有的制冷剂流路41被液体制冷剂埋没的可能，其结果是，能够抑制扁平多孔管40中的制冷剂偏流。

由此，能够抑制热交换器110的性能降低。

此外，通过扁平多孔管40被配置成沿铅垂方向延伸，从而如图12所示地各扁平多孔管40的高度变得均等。因此，如图13所示，即使液体制冷剂滞留在制冷剂集管52内部，各扁平多孔管40的入口(制冷剂流路41端面)与液体制冷剂的液面也大致平行，并且液体制冷剂容易均等地被分配至各扁平多孔管40中。其结果是，能够抑制制冷剂偏流。

但是，由于扁平多孔管40被配置成沿铅垂方向延伸，因而冷凝的液体制冷剂需要逆着重力而上升，上升时的制冷剂的压力损失增大。这样，冷凝温度降低，制冷剂与水的温差变小，从而热交换量变小。此外，如图14所示，由于液体制冷剂滞留在配置在下方的制冷剂集管51内，因而存在填充的制冷剂量增加的可能性。因此，在热交换器设置在冷冻装置时，与扁平多孔管40被配置成沿铅垂方向延伸相比，更优选的是配置成沿水平方向延伸。

(5-2)变形例B

在上述实施方式中，如图8B所示，制冷剂集管50的沿与其长度方向垂直的方向切断的截面呈椭圆形状，扁平多孔管40以使得在设置有热交换器10的状态下制冷剂集管50内部的下表面50a与扁平多孔管40的下端40a之间形成间隙S的方式被嵌入于制冷剂集管50。

但是，只要在设置有热交换器10的状态下能够在制冷剂集管50内部的下表面50a与扁平多孔管40的下端40a之间设置间隙S，则制冷剂集管50的形状不限于此。

例如，制冷剂集管的沿与其长度方向垂直的方向切断的截面也可以呈半圆形状。具体而言，既可以如图15所示地制冷剂集管150弯曲成朝向扁平多孔管40嵌入的方向突出，也可以如图16所示地制冷剂集管250弯曲成向与扁平多孔管40嵌入的方向相反的方向突出。这样，即使是沿与其长度方向垂直的方向切断的截面呈半圆形状的制冷剂集管150、250，通过在制冷剂集管150、250内部的下表面150a、250a与扁平多孔管40的下端40a之间设置间隙S，从而也能够将液体制冷剂积存在制冷剂集管150、250的下部空间。

此外，在设置有热交换器10的状态下，制冷剂集管50的沿与长度方向垂直的方向切断的截面形状也可以是在其上下方向上不同的形状。例如，也可以如图17所示那样，在制冷剂集管350是具有粘接板351、间隔件352和侧板353的层叠型集管的情况下，构成为侧板353的一部分向外方突出。通过热交换器10设置成在制冷剂集管350中侧板353突出的部分353a位于下方，从而能够增大用于积存液体制冷剂的空间。

并且，如图18所示，即使制冷剂集管50的沿与长度方向垂直的方向切断的截面形状是上下对称，扁平多孔管40也可以以使得制冷剂集管50内部的下表面50a与扁平多孔管40的下端40a之间的间隙S变大的方式偏芯地被嵌入于制冷剂集管50。

这样，通过以在制冷剂集管50、150、250、350内部的下表面50a、150a、250a、350a与扁平多孔管40的下端40a之间形成间隙S的方式将扁平多孔管40嵌入于制冷剂集管50、150、250、350中，从而能够确保用于将液体制冷剂积存在制冷剂集管50、150、250、350内的空间。这样，由于在制冷剂集管50、150、250、350内存在用于积存液体制冷剂的空间，因此，在热交换器10动作时液体制冷剂积存到该空间中，液面到达沿铅垂方向排列的制冷剂流路41中的位于最下部的制冷剂流路41，从而能够从位于最下部的制冷剂流路41将液体制冷剂排除。

(5-3)变形例C

在上述实施方式和各变形例中，形成于扁平多孔管40的多个制冷剂流路41均相同。因此，各制冷剂流路41的流路截面的面积均相同。

取而代之地，也可以如图19所示，在形成于扁平多孔管440的多个制冷剂流路441中位于端部的制冷剂流路441a、441c的流路截面设置成大于其它制冷剂流路441b的流路截面。在该情况下，在设置有热交换器10时，沿铅垂方向(重力方向)排列的多个制冷剂流路441中位于最下方的最下段制冷剂流路441a的流路截面的面积大于位于比最下段制冷剂流路441a靠上方的位置的上段制冷剂流路441b的流路截面的面积，因此，与各制冷剂流路441的流路截面的面积均相同的情况相比，能够减小最下段制冷剂流路441a的流路阻力，其结果是，能够使积存在制冷剂集管350内的液体制冷剂顺畅地流动。其结果是，能够提高热交换器10的热交换效率。

并且，也可以如图19所示，在形成于扁平多孔管440的多个制冷剂流路441中在构成位于端部的制冷剂流路441a、441c以外的制冷剂流路441b的面形成促进传热用的槽442。即，在形成于扁平多孔管440的多个制冷剂流路441中，也可以仅在构成位于端部的制冷剂流路441a、441c的面未形成促进传热用的槽442。由此，与在构成位于端部的制冷剂流路441a、441c的面也形成有促进传热用的槽442的情况相比，能够缩小最下段制冷剂流路441a的流路阻力，因此，能够使积存在制冷剂集管350内的液体制冷剂顺畅地流动。其结果是，能够提高热交换器10的热交换效率。

另外，本变形例的扁平多孔管440不仅可以应用于上述实施方式，也可以应用于其它变形例的热交换器。此外，通过本变形例的扁平多孔管440被应用于如上述变形例B那样构成为用于积存液体制冷剂的空间变大的制冷剂集管，从而能够进一步提高热交换器10的热交换效率。

(5-4)变形例D

图20是用于说明变形例D的热交换器10的设置状态的概略图，并且是从制冷剂集管51侧观察热交换器10的图。图21是图20所示的状态的制冷剂集管51的剖视图。图22是用于说明变形例D的热交换器10的设置状态的概略图。另外，图22中的斜线部分表示传热部39。

在对冷冻装置91进行维护的情况下、或在冬季长时间不使用冷冻装置91的情况下，为了防止冻结，优选的是，对热交换器10进行排水。另外，具体而言，热交换器10的排水是指将设置于扁平管20的连通部31、32的入口部分37的入口侧栓80和设置于出口部分38的出口侧栓81打开并将热交换器10内的水向外排出的作业。

这里，在对热交换器10进行排水的情况下，入口部分37侧、或者出口部分38侧的任一方处于比另一方靠下方、即低的位置更容易将热交换器10内的水向外排出。

因此，也可以这样：以在连通部31、32中入口部分37侧或者出口部分38侧的任一方的端部比另一方的端部靠下方的方式使热交换器10相对于水平面倾斜规定角度(0°～±15°的范围内)地设置在冷冻装置91内。

例如，与在连通部31、32相对于水平面完全未倾斜的状态下设置热交换器10相比，在以存在入口部分37的一侧的连通部31、32的各个端部位于比存在出口部分38的一侧的连通部31、32的各个端部靠下方的位置的方式将热交换器10相对于水平面倾斜10°设置的情况下(参照图20)更能够容易从入口侧栓80侧将热交换器10内的水排出。

此外，在以存在入口部分37的一侧的连通部31、32的各个端部位于比存在出口部分38的一侧的连通部31、32的各个端部靠下方的位置的方式将热交换器10相对于水平面倾斜10°设置的情况下，存在出口部分58的一侧的制冷剂集管51、52的各个端部位于比存在入口部分57的一侧的制冷剂集管51、52的各个端部靠下方的位置(参照图20和图21)。这里，在热交换器10作为冷凝器而起作用的情况下，从入口部分57进入的气体制冷剂通过热交换而从气体制冷剂相变成液体制冷剂，主要是液体制冷剂从出口部分58流出。这样，在作为冷凝器而起作用的热交换器10中，通过热交换器10被设置成存在出口部分58的一侧的制冷剂集管51、52的各个端部位于比存在入口部分57的一侧的制冷剂集管51、52的各个端部靠下方的位置，从而与热交换器10设置成制冷剂集管51、52相对于水平面完全未倾斜的状态相比液体制冷剂更容易从出口部分58流出，因此能够减少液体制冷剂积存进入到热交换器10内的可能。

并且，如图22所示，在热交换器10设置成在扁平管20中连通部31、32以外的部分、并且与扁平多孔管40接触的部分39(下面，称为传热部)配置在比连通部31、32靠上方的位置的情况下，与热交换器10设置成传热部39配置在比连通部31、32靠下方的位置的情况相比，水不容易积存进入到传热部39，因此积存在热交换器10内的水变得容易被排出。由此，能够使热交换器10的排水作业简易。

(5-5)变形例E

在上述实施方式和上述变形例中，以热交换器仅作为冷凝器而起作用的情况为例进行了说明，但不限于此，本发明的热交换器也可以作为冷凝器和蒸发器而起作用。

产业上的可利用性

本发明是能够减少性能降低的热交换器的发明，可有效应用于如下的热交换器：多个扁平管与多个扁平多孔管交替地层叠，并且具备沿与扁平多孔管的长度方向交叉的方向延伸的集管。

标号说明

10 热交换器

20 扁平管

31 连通部

32 连通部

37 入口部分

38 出口部分

39 传热部

40 扁平多孔管

41 制冷剂流路

50 制冷剂集管(集管)

57 入口部分

58 出口部分

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-17133号公报

Claims (9)

1.一种热交换器(10)，其在热交换时发生相变的制冷剂与其它热介质之间进行热交换，其中，

该热交换器具备：

集管(50)，上述制冷剂在该集管内部流动；

多个扁平多孔管(40)，它们沿与上述集管的长度方向交叉的方向延伸，形成有内部供上述制冷剂流动的多个制冷剂流路(41)；以及

多个扁平管(30)，它们与多个上述扁平多孔管交替地层叠，内部供上述其它热介质流动，

上述集管被配置成沿水平方向延伸，

上述扁平多孔管被配置成沿水平方向延伸，

形成于上述扁平多孔管的多个上述制冷剂流路被配置成沿铅垂方向排列，

多个上述制冷剂流路中位于最下方的最下段制冷剂流路的流路截面大于位于比上述最下段制冷剂流路靠上方的位置的上段制冷剂流路的流路截面。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其中，

在上述扁平多孔管嵌入到上述集管中的状态下，在上述集管内部的下表面与上述扁平多孔管的下端之间存在间隙。

3.根据权利要求1所述的热交换器，其中，

在构成上述上段制冷剂流路的面形成有促进传热用的槽，

在构成上述最下段制冷剂流路的面未形成上述槽。

4.根据权利要求2所述的热交换器，其中，

在构成上述上段制冷剂流路的面形成有促进传热用的槽，

在构成上述最下段制冷剂流路的面未形成上述槽。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的热交换器，其中，

上述集管包括上述制冷剂的入口部分(57)和上述制冷剂的出口部分(58)，

多个上述扁平管通过连通部(31、32)连通，上述连通部包括上述其它热介质的入口部分(37)和上述其它热介质的出口部分(38)，

上述连通部沿上述集管延伸的方向延伸，

上述集管被配置成，上述制冷剂的出口部分侧位于比上述制冷剂的入口部分侧靠下方的位置。

6.根据权利要求5所述的热交换器，其中，

上述扁平管包括与上述扁平多孔管接触的传热部(39)，

上述连通部配置在比上述传热部靠下方的位置。

7.根据权利要求1至4中的任一项所述的热交换器，其中，

在上述热交换器中，通过在上述制冷剂与上述其它热介质之间进行热交换，从而以气体状态流入的上述制冷剂冷凝而变成液体状态，

上述集管包括上述制冷剂的入口部分(57)和上述制冷剂的出口部分(58)，

上述集管的内部被分隔成多个空间(51a、51b、51c、52a、52b、52c)，

上述扁平多孔管与上述集管连接，以使上述制冷剂从上述多个空间中的一个空间流向上述多个空间中的其它空间，

上述制冷剂在经上述制冷剂的入口部分向上述集管内部流入后到经上述制冷剂的出口部分从上述集管内部流出为止的期间，在上述多个空间中反复多次进行相对于上述多个制冷剂流路的分流和汇合。

8.根据权利要求5所述的热交换器，其中，

在上述热交换器中，通过在上述制冷剂与上述其它热介质之间进行热交换，从而以气体状态流入的上述制冷剂冷凝而变成液体状态，

上述集管包括上述制冷剂的入口部分(57)和上述制冷剂的出口部分(58)，

上述集管的内部被分隔成多个空间(51a、51b、51c、52a、52b、52c)，

上述扁平多孔管与上述集管连接，以使上述制冷剂从上述多个空间中的一个空间流向上述多个空间中的其它空间，

上述制冷剂在经上述制冷剂的入口部分向上述集管内部流入后到经上述制冷剂的出口部分从上述集管内部流出为止的期间，在上述多个空间中反复多次进行相对于上述多个制冷剂流路的分流和汇合。

9.根据权利要求6所述的热交换器，其中，

在上述热交换器中，通过在上述制冷剂与上述其它热介质之间进行热交换，从而以气体状态流入的上述制冷剂冷凝而变成液体状态，

上述集管包括上述制冷剂的入口部分(57)和上述制冷剂的出口部分(58)，

上述集管的内部被分隔成多个空间(51a、51b、51c、52a、52b、52c)，

上述扁平多孔管与上述集管连接，以使上述制冷剂从上述多个空间中的一个空间流向上述多个空间中的其它空间，

上述制冷剂在经上述制冷剂的入口部分向上述集管内部流入后到经上述制冷剂的出口部分从上述集管内部流出为止的期间，在上述多个空间中反复多次进行相对于上述多个制冷剂流路的分流和汇合。