CN107850358A - 热交换器及制冷循环装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种避免扁平管之间的水滴的架桥现象且制造容易的热交换器，热交换器具备：多块板状翅片，该多块板状翅片隔开间隔地并列配置；多根扁平管，该多根扁平管插入于板状翅片；以及导水构件，该导水构件配置在从配置于两端的板状翅片中的至少一方突出的扁平管之间，且该导水构件的扁平管侧的两个端部与扁平管的扁平面接触。

Description

热交换器及制冷循环装置
技术领域
本发明涉及使用扁平管的翅片管型热交换器、及使用该热交换器的制冷循环装置。
背景技术
作为以往的翅片管型热交换器，已知例如如专利文献1那样，通过设置将侧板切起而形成的导水片，从而除去在传热管的连结管产生的水滴的热交换器。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-62085号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在专利文献1中，存在如下情况：水滴架桥(日文：ブリッジ)于传热管与导水片之间，架桥的水滴冻结而形成冰块。特别是在将专利文献1的传热管设为扁平管的情况下，由于表面张力，水容易滞留在扁平管的扁平面上，因而，水滴架桥的可能性变高。因此，在专利文献1中，传热管有可能由于形成的冰块而产生损伤，所以存在无法确保制冷循环装置的安全性这样的课题。另外，在专利文献1中，由于通过将侧板切起而形成导水片，所以存在制造方法复杂这样的课题。
本发明是为解决上述课题而做出的，其目的在于提供一种避免扁平管之间的水滴的架桥现象且制造容易的热交换器及制冷循环装置。
用于解决课题的手段
本发明的热交换器具备：多块板状翅片，所述多块板状翅片隔开间隔地并列配置；多根扁平管，所述多根扁平管插入于所述板状翅片；以及导水构件，所述导水构件配置在从配置于两端的所述板状翅片中的至少一方突出的所述扁平管之间，且所述导水构件的所述扁平管侧的两个端部与所述扁平管的扁平面接触。
另外，本发明的制冷循环装置具备上述热交换器。
发明的效果
根据本发明，由于将导水构件以与突出的扁平管的扁平面接触的方式配置在扁平管之间，所以能够提供一种能避免水滴的架桥现象且制造容易的热交换器及制冷循环装置。
附图说明
图1是示意性地示出本发明的实施方式1的热交换器1的构造的一部分的立体图。
图2是从空气的流动方向的上风侧观察本发明的实施方式1的热交换器1的构造的一部分而得到的示意性的主视图的一例。
图3是从空气的流动方向的上风侧观察本发明的实施方式1的热交换器1的构造的一部分而得到的示意性的主视图的另一例。
图4是示意性地示出本发明的实施方式1的空气调节机100的一例的制冷剂回路图。
图5是示出本发明的实施方式1的热交换器1中的排水工作的一例的示意图。
图6是图5的X-X处的示意性的箭头方向剖视图。
图7是示意性地示出本发明的实施方式2的热交换器1的构造的一部分的立体图。
具体实施方式
实施方式1.
对本发明的实施方式1的热交换器1的构造进行说明。图1是示意性地示出本实施方式1的热交换器1的构造的一部分的立体图。图1中的空白箭头示出了从纸面的表面向背面方向流动的空气的流动方向。如图1所示，本实施方式1的热交换器1是具备多块板状翅片2和多根扁平管3的翅片管型热交换器，所述多根扁平管3与多块板状翅片2交叉且管的截面形状为扁平状。热交换器1在沿着多块板状翅片2流动的空气与流经多根扁平管3的内部的制冷剂之间进行热交换。
此外，在包括图1在内的以下的附图中，各构成构件的尺寸关系及形状有时与实际不同。另外，在以下的附图中，对相同的构件或部分、或者类似的构件或部分标注相同的附图标记，或者省略附图标记的标注。另外，对于以下说明的各构成构件彼此的例如上下关系等位置关系而言，原则上为将包含本实施方式1在内的以下实施方式的热交换器1设置成能够使用的状态时的位置关系。
板状翅片2具有一对板状面21和位于一对板状面21的各边之间的周缘部22。在热交换器1中，多块板状翅片2的一对板状面21隔开间隔地并列配置。并列配置的多块板状翅片2成为使空气沿着板状面21流动并在空气与流经扁平管3的制冷剂之间进行热交换的热交换部10。另外，虽未图示，但也可以在板状翅片2的板状面21设置将山部和谷部交替排列而形成的传热促进部，能够促进板状翅片2的传热。
扁平管3具有：成对的扁平面31、管截面为半圆形状的一对弯曲面32、及位于成对的扁平面31之间即扁平管3的内部且在成对的扁平面31的长边方向上延伸的一条以上的制冷剂流路33。一条以上的制冷剂流路33在图1中未进行图示，而在后述的图6中进行了图示，因此，可参照图6。在热交换器1中，多根扁平管3的一对扁平面31隔开间隔地并列配置。扁平管3例如构成为：通过在与多块板状翅片2的板状面21及周缘部22正交的方向上将扁平管3压装插入，从而使扁平管3与多块板状翅片2交叉。在图1中，例示了将扁平管3弯折成发夹形状的U字形的扁平管3。通过使扁平管3为U字形的制冷剂配管，从而能够使扁平管3在层方向上、例如图1中的上下方向上成为双层结构。
在扁平管3设置有多个突出扁平面34，所述多个突出扁平面34是使一对扁平面31的长边方向上的端部从热交换部10中的至少一方、即配置于两端的板状翅片2中的至少一方向外侧突出而成的，并隔着空间4而相互面对。即，多个突出扁平面34构成扁平面31的一部分。
本实施方式1的热交换器1具备多个导水构件5，所述多个导水构件5配置于突出扁平面34之间的空间4，且所述多个导水构件5的突出扁平面34侧的两个端部与突出扁平面34接触。在图1中，例示了圆柱面的上下端部与突出扁平面34接触的圆柱状的导水构件5。以下，使用图2对图1记载的圆柱状的导水构件5的配置进行说明。
图2是从空气的流动方向的上风侧观察本实施方式1的热交换器1的构造的一部分而得到的示意性的主视图的一例。在图2中，与图1同样地，例示了具备U字形的扁平管3的热交换器1。U字形的扁平管3的突出扁平面34具有：位于上方外侧的第一突出扁平面34a、位于上方内侧的第二突出扁平面34b、位于下方内侧的第三突出扁平面34c、及位于下方外侧的第四突出扁平面34d。
在图2中，最上部及最下部所示的圆柱状的导水构件5被配置成：在第二突出扁平面34b与第三突出扁平面34c之间的第一空间4a中，使圆柱状的导水构件5的圆柱面与第二突出扁平面34b和第三突出扁平面34c接触。另外，中间部所示的圆柱状的导水构件5被配置成：在第四突出扁平面34d与第一突出扁平面34a之间的第二空间4b中，使圆柱状的导水构件5的圆柱面与第四突出扁平面34d及第一突出扁平面34a接触。此外，图2中的第一空间4a及第二空间4b是图1所示的空间4的一例。
在图2中，作为扁平管3的一例，例示了U字形的制冷剂配管，但也可以设为例如直线形状的制冷剂配管。热交换器1可以构成为：将扁平管3设为直线形状的制冷剂配管，并将导水构件5配置在扁平管3的突出扁平面34之间。在图3中示出了将扁平管3设为直线形状的制冷剂配管的情况下的热交换器1的结构。
图3是从空气的流动方向的上风侧观察本实施方式1的热交换器1的构造的一部分而得到的示意性的主视图的另一例。在图3中，扁平管3的端部为与集管6连结的构造。扁平管3的突出扁平面34具有位于上方的第五突出扁平面34e和位于下方的第六突出扁平面34f。
在图3的热交换器1中，也可以配置为：在第五突出扁平面34e与第六突出扁平面34f之间的第三空间4c中，使圆柱状的导水构件5的圆柱面与第五突出扁平面34e及第六突出扁平面34f接触。此外，图3中的第三空间4c是图1所示的空间4的一例。
对于导水构件5的形状而言，只要是导水构件5的突出扁平面34侧的两侧的端部与突出扁平面34接触的形状即可。例如，导水构件5的形状能够设为球状、圆柱状、多棱柱状、以及多面体状等。通过将导水构件5设为导水构件5的突出扁平面34侧的两侧的端部与突出扁平面34接触的形状，从而能够避免突出扁平面34之间的水滴的架桥，所以能够提高排水效果。
另外，对于导水构件5的材质而言，能够设为铝或铝合金等热传导性高的金属材料，或者设为塑料等树脂材料。此外，在使用金属材料作为导水构件5的情况下，为了防止由不同种类的金属的接触导致的腐蚀即所谓的电腐蚀，从与扁平管3的材质相同的金属材料或与扁平管3的材质的电位差小的金属材料中选择导水构件5的金属材料。
此外，板状翅片2与扁平管3的连结部、以及扁平管3与导水构件5的接触部例如通过钎焊处理而接合。例如，在扁平管3的材质为铝的情况下，使用铝的包覆材料构成导水构件5，并用钎焊处理使扁平管3与导水构件5一体化，从而能够提高排水效果。此外，作为该连结部及接触部的接合方法，只要是能够维持该连结部及接触部的热传导性的方法即可，也可以使用钎焊处理以外的方法，例如，该连结部及接触部也可以通过焊接或粘接而接合。
接着，使用图4，对使用本实施方式1的热交换器1的制冷循环装置进行说明。图4是示意性地示出作为本实施方式1的制冷循环装置、即热泵装置的一例的空气调节机100的制冷剂回路图。
如图4所示，空气调节机100具有经由制冷剂配管将压缩机110、制冷剂流路切换装置120、热源侧热交换器130、减压装置140、及负荷侧热交换器150连接为环状而成的结构。将本实施方式1的热交换器1用于热源侧热交换器130或负荷侧热交换器150中的至少一方。以下，对将热交换器1用于热源侧热交换器130的情况进行说明。另外，空气调节机100具有向热源侧热交换器130吹送室外空气的热源侧送风风扇160。
此外，在图4中，仅示出了作为进行制冷运转及制热运转这双方的空气调节机100的必要最小限度的构成要素。除了图4所示的构成要素以外，空气调节机100还可以具备气液分离器、接收器(日文：レシーバ)、及储液器等。另外，在将空气调节机100设为制冷专用或制热专用的情况下，也可以省略制冷剂流路切换装置120。
压缩机110是压缩吸入的低压制冷剂并使之成为高压制冷剂而排出的流体机械。
制冷剂流路切换装置120在制冷运转时和制热运转时切换制冷循环内的制冷剂的流动方向，例如可以使用四通阀等。
热源侧热交换器130是在制热运转时作为蒸发器发挥功能、在制冷运转时作为冷凝器发挥功能的热交换器。在热源侧热交换器130中，在流通于内部的制冷剂与利用热源侧送风风扇160吹送的室外空气之间进行热交换。此外，在空气调节机100中，有时将蒸发器称为冷却器，将冷凝器称为散热器。
减压装置140将高压制冷剂减压并使之成为低压制冷剂。作为减压装置140，例如可以使用能够调节开度的线性电子膨胀阀(LEV)等。
负荷侧热交换器150是在制热运转时作为冷凝器发挥功能、在制冷运转时作为蒸发器发挥功能的热交换器。在负荷侧热交换器150中，例如进行流通于内部的制冷剂与室内空气的热交换。虽然在图4中未进行图示，但室内空气例如由负荷侧送风风扇向负荷侧热交换器150吹送。
在这里，“制热运转”是指向负荷侧热交换器150供给高温高压制冷剂的运转，“制冷运转”是指向负荷侧热交换器150供给低温低压制冷剂的运转。在图4中，用实线箭头表示制热运转时的制冷剂的流动，用虚线箭头表示制冷运转时的制冷剂的流动。
接着，使用图5，对在本实施方式1的空气调节机100中使用本实施方式1的热交换器1作为热源侧热交换器130的情况下的制热运转时的热交换器1的排水工作进行说明。图5是示出本实施方式1的热交换器1中的排水工作的一例的示意图。
在空气调节机100中，在长时间持续进行制热运转时，在作为蒸发器发挥功能的热源侧热交换器130、即热交换器1的表面会产生结露水、即冷凝水。在热交换器1的热交换部10中，冷凝水以板状翅片2为导水路径，在重力的作用下进行排水。
另一方面，在扁平管3的突出扁平面34露出到外部空气的情况下，在外部空气被冷却至露点温度时，在扁平管3的突出扁平面34也会产生冷凝水的水滴。由于突出扁平面34位于热交换部10的外侧、即配置于两端的板状翅片2的外侧，所以在突出扁平面34产生的水滴有时不会以板状翅片2为导水路径进行排水。在图5中，图示了具备两根U字形的扁平管3的热交换器1，以下，使用纸面上侧的扁平管3、将在第一空间4a中未配置导水构件5的情况下的冷凝水的排水工作情况作为比较例进行说明。图5的纸面上侧的扁平管3处的箭头表示水滴的流动。
当在第一突出扁平面34a产生的冷凝水的水滴在热交换部10的附近产生时，冷凝水的水滴以板状翅片2为导水路径，在重力的作用下进行排水。另外，当在弯曲面32的附近产生水滴时，水滴在重力的作用下顺着弯曲面32而到达第二突出扁平面34b。另一方面，在U字形的扁平管3的外侧的圆弧面、即第一圆弧面35a的附近产生的水滴在重力的作用下顺着第一圆弧面35a而到达第四突出扁平面34d。在第四突出扁平面34d的第一圆弧面35a侧没有排水路径，因而，由于水滴的表面张力，容易产生冷凝水的滞留部7a。
另外，当在第二突出扁平面34b产生的冷凝水的水滴在热交换部10的附近产生时，冷凝水的水滴以板状翅片2为导水路径，在重力的作用下进行排水。另外，在U字形的扁平管3的内侧的圆弧面、即第二圆弧面35b的附近产生的水滴在重力的作用下顺着第二圆弧面35b而到达第三突出扁平面34c。另一方面，在热交换部10与第二圆弧面35b的竖起位置之间产生的水滴既不会从板状翅片2排水也不会从第二圆弧面35b排水，因而，由于水滴的表面张力，容易产生冷凝水的滞留部7b。因此，在热交换器1不具备导水构件5的情况下，冷凝水的一部分由于水滴的表面张力等而滞留在突出扁平面34。
因此，通过在扁平管3的突出方向、即突出扁平面34的长边方向上，以突出扁平面34的中心位置为基准，在远离热交换部10、即板状翅片2的方向上配置导水构件5，从而能够促进冷凝水的排水。例如，将突出扁平面34的长边方向上的热交换部10与突出扁平面34的交叉部分设为基准点0。将扁平管3的突出部分的长度设为L，将第一圆弧面35a的半径设为R。在将突出扁平面34的长边方向上的导水构件5的中心位置设为X的情况下，通过以使导水构件5的中心位置X满足式(1)的方式配置导水构件5，能够避免冷凝水的滞留，并促进冷凝水的排水。
(L-R)/2<X<L…(1)
在本实施方式1中，即使在突出扁平面34与0℃以下的外部空气接触的情况、或在扁平管3的内部存在0℃以下的制冷剂的情况下，由于利用导水构件5来促进排水，所以能够避免冷凝水的冰块的形成。因此，能够避免由于冷凝水的冰块的形成而破坏扁平管3而使得扁平管3内部的流体向外部漏出的可能性。另外，通过促进冷凝水的排水，从而能够减少用于除霜的运转频率，因而，能够削减空气调节机100整体的能量消耗量。
接着，使用图6，对从第一突出扁平面34a或第三突出扁平面34c起顺着弯曲面32而到达第二突出扁平面34b或第四突出扁平面34d的水滴的排水工作进行说明。图6是图5的X-X处的示意性的箭头方向剖视图。在图6中，将突出扁平面34的短边方向上的截面宽度记为S，将弯曲面32的半径记为r。另外，将第三突出扁平面34c的截面与导水构件5的截面中的连结第二突出扁平面34b和第三突出扁平面34c的线段之间的角度记为θ。
在图6中，考虑从第一突出扁平面34a起顺着弯曲面32而到达第二突出扁平面34b的水滴的排水工作。到达第二突出扁平面34b的水滴与导水构件5接触为止的距离越短，水滴的排水越迅速。因此，在将导水构件5的在第二突出扁平面34b的短边方向上的接触部位的截面宽度设为Y的情况下，通过将导水构件5的接触部位的截面宽度Y设为与突出扁平面34的截面宽度S相同，能够促进冷凝水的排水。另外，扁平管3的间距宽度方向上的导水构件5的宽度H构成为同第二突出扁平面34b与第三突出扁平面34c之间的宽度相同。另外，通过构成为使角度θ为90度，使冷凝水迅速地顺着弯曲面32而到达第四突出扁平面34d，因而，能够促进冷凝水的排水。即，通过将导水构件5的截面设为长方形，并将导水构件5的接触部位的截面宽度Y设为与突出扁平面34的截面宽度S相同，能够进一步促进冷凝水的排水。
如以上说明的那样，本实施方式1的热交换器1具备：多块板状翅片2，所述多块板状翅片2隔开间隔地并列配置；多根扁平管3，所述多根扁平管3插入于板状翅片2；以及导水构件5，所述导水构件5配置在从配置于两端的板状翅片2中的至少一方突出的扁平管3之间，且所述导水构件5的扁平管3侧的两个端部与扁平管3的扁平面31接触的。
另外，本实施方式1的空气调节机100具备上述热交换器1。
根据本实施方式1的结构，由于将导水构件5以与突出扁平面34接触的方式配置在扁平管3之间，所以能够避免突出扁平面34之间的水滴的架桥现象，促进附着于突出扁平面34的水滴的排水。另外，由于是通过将多个导水构件5配置在突出的扁平管3之间而构成的，所以制造方法简易。因此，根据本实施方式1的结构，能够提供一种能避免水滴的架桥现象且制造容易的热交换器1及空气调节机100。
另外，在本实施方式1的热交换器1中，扁平管3的突出部被弯折成U字形。通过将扁平管3设为U字形的制冷剂配管，从而能够在同一方向上配置与U字形的制冷剂配管的末端连结的集管部，能够谋求热交换器1的小型化。
另外，在本实施方式1的热交换器1中，能够在突出扁平面34的长边方向上，以突出扁平面34的中心位置为基准，在远离板状翅片2的方向上配置导水构件5。另外，能够将导水构件5的在突出扁平面34的短边方向上的接触部位的截面宽度设为与突出扁平面34的短边方向上的截面宽度相同。根据该结构，能够进一步促进冷凝水的排水。
另外，在本实施方式1的热交换器1中，导水构件5能够设为圆柱状、多棱柱状或多面体状的构件。另外，导水构件5也可以设为球状的构件。另外，导水构件5能够设为与扁平管3材质相同的构件，或者设为树脂制的构件。由于导水构件5能够用多种材质构成为多种形状，所以能够使制造变得容易。
实施方式2.
以下，对本发明的实施方式2的热交换器1的构造进行说明。图7是示意性地示出本实施方式2的热交换器1的构造的一部分的立体图。本实施方式2的热交换器1是上述实施方式1的热交换器1的一个变形例。
在本实施方式2的热交换器1中，成为将导水构件5的每一个固定于支撑构件8的结构。由于热交换器1的其它构造与上述实施方式1的热交换器1相同，所以省略说明。
支撑构件8只要是能够固定导水构件5的构件即可。例如，支撑构件8能够设为长方形的板状构件。另外，支撑构件8能够设为与导水构件5材质相同的构件，或者设为树脂制的构件。另外，也可以在突出扁平面34的长边方向上增大支撑构件8的宽度，从而作为挡风构件进行使用。
在本实施方式2中，通过将导水构件5的每一个固定于支撑构件8，从而能够将全部导水构件5一次性地安装于热交换器1，因而，可以简易地将导水构件5安装于热交换器1。另外，通过将导水构件5的每一个安装于支撑构件8，从而能够提高突出扁平面34的强度。也就是说，导水构件5也作为增强构件发挥功能。
其它实施方式.
本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离本发明的要旨的范围进行各种变形。例如，在上述实施方式中，作为制冷循环装置，例举了空气调节机100，但本发明也能够应用于空气调节机100以外的制冷循环装置、例如热水供应器等。
另外，也可以构成为在同一空间4中设置多个导水构件5。例如，由于在热交换器1中越向下方排水量越多，所以也可以构成为增多配置在下方的扁平管3处的导水构件5。
另外，上述各实施方式能够相互组合而进行实施。
附图标记的说明
1热交换器，2板状翅片，3扁平管，4空间，4a第一空间，4b第二空间，4c第三空间，5导水构件，6集管，7a、7b滞留部，8支撑构件，10热交换部，21板状面，22周缘部，31扁平面，32弯曲面，33制冷剂流路，34突出扁平面，34a第一突出扁平面，34b第二突出扁平面，34c第三突出扁平面，34d第四突出扁平面，34e第五突出扁平面，34f第六突出扁平面，35a第一圆弧面，35b第二圆弧面，100空气调节机，110压缩机，120制冷剂流路切换装置，130热源侧热交换器，140减压装置，150负荷侧热交换器，160热源侧送风风扇。

Claims (9)

1.一种热交换器，其中，所述热交换器具备：
多块板状翅片，所述多块板状翅片隔开间隔地并列配置；
多根扁平管，所述多根扁平管插入于所述板状翅片；以及
导水构件，所述导水构件配置在从配置于两端的所述板状翅片中的至少一方突出的所述扁平管之间，且所述导水构件的所述扁平管侧的两个端部与所述扁平管的扁平面接触。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其中，
所述扁平管的突出部被弯折成U字形。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器，其中，
在突出的所述扁平面的长边方向上，以所述扁平面的中心位置为基准，在又远离所述板状翅片的方向上配置所述导水构件。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的热交换器，其中，
所述导水构件的在突出的所述扁平面的短边方向上的接触部位的截面宽度与突出的所述扁平面的短边方向上的截面宽度相同。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的热交换器，其中，
所述导水构件为圆柱状、多棱柱状或多面体状的构件。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的热交换器，其中，
所述导水构件为球状的构件。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的热交换器，其中，
所述导水构件的每一个固定于支撑构件。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的热交换器，其中，
所述导水构件为与所述扁平管材质相同的构件或树脂制的构件。
9.一种制冷循环装置，其中，
所述制冷循环装置具备权利要求1～8中任一项所述的热交换器。
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