CN110621954A - 热交换器及具备该热交换器的热交换单元 - Google Patents

热交换器及具备该热交换器的热交换单元 Download PDF

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CN110621954A CN201880030323.1A CN201880030323A CN110621954A CN 110621954 A CN110621954 A CN 110621954A CN 201880030323 A CN201880030323 A CN 201880030323A CN 110621954 A CN110621954 A CN 110621954A
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refrigerant
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神藤正宪
织谷好男
山田甲树
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Daikin Industries Ltd
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Abstract

构成热交换器(11)的扁平管(63)，被分为上下排列的多个热交换部(60A～60I)。各热交换部具有主热交换部(61A～61I)；和在下方与主热交换部串联的副热交换部(62A～62I)。构成最下段热交换部(60A)的副热交换部(62A)的扁平管根数对于构成主热交换部(61A)的扁平管根数的比率，大于其他热交换部(60B～60I)中比率的平均值。

Description

热交换器及具备该热交换器的热交换单元
技术领域
本发明与热交换器及具备该热交换器的热交换单元相关，特别是与一种具有上下排列的、同时在内部形成冷媒通道的多个扁平管，以及多个鳍片，其将相邻扁平管之间划分为空气流过的多个通风道的热交换器及具备该热交换器的热交换单元相关。
背景技术
收纳于空气调节装置的室外单元(热交换单元)中的热交换器，一般采用具有上下排列的多个扁平管，以及多个鳍片，其将相邻扁平管之间划分为空气流过的多个通风道的热交换器。这种热交换器，如专利文献1(特开2012-163313号公报)所示，多个扁平管被分为上下排列的多个热交换部，各热交换部具有主热交换部，和位于主热交换部的下方与主热交换部串联的副热交换部。
发明内容
发明所要解决的问题
上述传统的热交换器，用于通过送暖运转与除霜运转的切换调节空气的空气调节装置上。此时，空气调节装置在送暖运转时，上述传统的热交换器作为冷媒的蒸发器使用，空气调节装置在除霜运转时，上述传统的热交换器作为冷媒的散热器使用。具体而言，上述传统的热交换器在作为冷媒的蒸发器使用时，气液两相状态的冷媒分支，分别流入构成各热交换部的副热交换部，流入副热交换部的气液两相状态的冷媒，按顺序通过副热交换部、主热交换部并被加热，经由各热交换部流出后汇聚。此外，上述传统的热交换器作为冷媒的散热器使用时，气态的冷媒分支，分别流入各热交换器的主热交换部，流入主热交换部的气态冷媒，按顺序通过主热交换部、副热交换部并被冷却，之后从各热交换部流出后汇聚。
但是，采用上述传统热交换器的空气调节装置，在除霜运转时，融化附着在构成最下段热交换部的热交换部上的霜所需的时间，比融化附着在最下段热交换部的上段的热交换部上的霜更花时间。如果热交换器属于背部较高的形态，则这种倾向越发明显。因此，在除霜运转后最下段热交换部上有时会发生霜的残存，出现除霜不完全的情况，此外，为了防止最下段的热交换部发生霜的残存，需要延长除霜运转时间。
用于解决问题的方法
本发明的课题在于，通过具有上下排列的、同时在内部形成冷媒通道的多个扁平管，以及多个鳍片，其将相邻扁平管之间划分为空气流过的多个通风道的热交换器，在用于通过送暖运转和除霜运转的切换调节空气的装置上时，除霜运转时缩短融化最下段热交换部上附着的霜的时间。
第1方面所述的热交换器，具有上下排列的、同时在内部形成冷媒通道的多个扁平管，以及多个鳍片，其将相邻扁平管之间划分为空气流过的多个通风道。扁平管被分为上下排列的多个热交换部，各热交换部具有主热交换部，其与气体侧出入口连通空间相连；和副热交换部，其在主热交换部的下方与主热交换部串联，并与液体侧出入口连通空间相连。其中，在各热交换部中，如果将构成主热交换部的扁平管数量对于构成副热交换部的扁平管数量的比率作为主-副根数比，则应设定为：处于最下段热交换部中的主-副根数比，大于其他热交换部中的主-副根数比的平均值。
其中，如上所述，具有主热交换部，和在主热交换部的下方与主热交换部串联的副热交换部的热交换部，具有上下多个排列的构成。具有这种构成的热交换器，在用于通过送暖运转和除霜运转的切换调节空气的装置上时，在除霜运转时气态的冷媒分支，流入各热交换部的主热交换部中时，受冷媒液头的影响，最下段热交换部(特别是副热交换部)容易滞留液体，与上段侧的热交换部相比，流入最下段热交换部的气态冷媒的流量变少，因此，融化附着在最下段热交换部上的霜所需时间更长。特别是如果热交换器属于背部较高的形态，则冷媒液头会变大，除霜运转时流入最下段热交换部的气态冷媒量会更少。如上所述，如果热交换部具有主热交换部，和在主热交换部的下方与主热交换部串联的副热交换部，是一种构成具有上下多个排列的热交换器，则除霜运转时受到冷媒液头的影响，最下段热交换部滞留液体，是导致除霜运转时融化最下段热交换部的霜所需时间较长的原因。
因此，此处如上所述，应设定为：处于最下段热交换部中的主-副根数比，大于其他热交换部中的主-副根数比的平均值。即，此时最下段热交换部与上段侧的热交换部相比，要加大副热交换部中的流路阻抗。因此，此时，与上段侧的热交换部相比，最下段热交换部中的压力损失得以加大，除霜运转时，可以抑制最下段热交换部中产生液体滞留，从而可以防止流入最下段热交换部的气态冷媒流量减少。由此，可以缩短融化附着在最下段热交换部上的霜所需时间。
综上所述，通过在用于送暖运转和除霜运转的切换进行空气调节的装置上采用具有上述构成的热交换器，除霜运转时，可以缩短融化附着在最下段热交换部上的霜所需时间。
第2方面所述的热交换器，是在第1方面所述的热交换器上，将最下段热交换部中的主-副根数比，在多个热交换部中设为最大。
因此，此时最下段热交换部，其副热交换部中的流路阻抗，能够大于所有的上段侧热交换部。因此，此时，与上段侧热交换部相比，最下段热交换部中的压力损失可以切实地加大，除霜运转时，可以缩短融化附着在最下段热交换部的霜所需时间。
第3方面所述的热交换器，为第1或第2方面所述的热交换器，其鳍片具有：多个缺口部，其沿空气通风道的通风方向的下风侧向上风侧方向延伸，以便于插入扁平管；多个主鳍片部，其夹在相邻的缺口部之间；以及鳍片上风部，其相比于缺口部，在通风方向的上风侧与多个所述主鳍片部更连续延伸。
其中，如上所述，其构成为：在鳍片中插入扁平管的缺口部形成沿通风方向的下风侧向上风侧延伸，且具有鳍片上风部，其相比于缺口部，与夹在通风方向的上风侧缺口部之间的多个主鳍片部连续延伸。具有这种构成的热交换器，除霜运转时鳍片上风部附着的霜量容易变多，因此，融化附着在最下段热交换部上的霜所需时间可能更长。
但是，此处如上所述，由于采用了如下构成，即处于最下段热交换部中的主-副根数比，大于其他热交换部中的主-副根数比的平均值，因此，可以缩短融化包括附着在鳍片上风部的霜在内的附着在最下段热交换部上的霜所需时间。
第4方面所述的热交换单元，具有：壳体，其在侧面形成空气吸入口和在顶面形成空气排出口；送风机，其在壳体内面向排出口配置；热交换器，其为在壳体内配置于送风机下侧的第1～第3方面所述的任意一种热交换器。
其中，如上所述，作为一种从壳体侧面吸入空气，从壳体顶面排出空气的构成上排型热交换单元的热交换器，其为具有主热交换部，和在主热交换部的下方与主热交换部串联的副热交换部的热交换部，采用具有上下多个排列构成的热交换器。这种热交换部单元的构成，与上侧段的热交换部相比，由于下侧段的热交换部空气的风速较慢，因此，融化附着在最下段热交换部上的霜所需时间可能会更长。
但是，此处如上所述，作为构成热交换单元的热交换器，处于最下段热交换部中的主-副根数比，大于其他热交换部中的主-副根数比的平均值，由于采用了具有这种构成的热交换器，因此，即使空气的风速变慢，也可以缩短融化附着在最下段热交换部上的霜所需时间。
第5方面的热交换单元，为第4方面所述的热交换单元，其构成各热交换部的扁平管数量如下：与通过送风机获取到的空气风速快的部分相对应的热交换部的扁平管数量相比，与通过送风机获取到的空气风速慢的部分相对应的热交换部的扁平管数量较多。
进行冷媒与空气热交换的热交换器，空气风速越快热交换效率越高，空气风速越慢热交换效率越低。
因此，此处考虑风速分布与热交换效率之间的关系，相比于空气风速大的热交换部的扁平管数量，空气风速较小的热交换部的扁平管数量较多，因此可以将各热交换部的热传导面积与风速分布相应地，由此可以使通过各热交换部后的冷媒状态均等。
第6方面所述的热交换单元，为第5方面所述的热交换单元，构成最下段热交换部的副热交换部的扁平管数量，比构成下数第2段热交换部的副热交换部的扁平管数量少。
其中，如上所述，通过将构成最下段副热交换部的扁平管数量，设为比构成下数第2段副热交换部的扁平管数量少，从而将最下段热交换部中的主-副根数比率，设定为大于其他热交换部中主-副根数比率的平均值。因此，采用按照与风速分布相应的多个热交换部的构成，可以很好的抑制最下段热交换部中滞留液体。
附图说明
【图1】本发明的一种实施方式涉及的采用室外热交换器作为热交换器，及具备该热交换器的空气调节装置的概略构成图。
【图2】室外单元的外观立体图。
【图3】室外单元的主视图(图示除室外热交换器以外的构成冷媒回路部件)。
【图4】室外热交换器的概略立体图。
【图5】图4的热交换部的部分放大立体图。
【图6】室外热交换器的概略构成图。
【图7】室外热交换器的概略构成一览表。
具体实施方式
以下参照图面，对本发明的热交换器及具备该热交换器的热交换单元的实施方式及其变体示例进行说明。需要说明的是，本发明所述的热交换器及具备该热交换器的热交换单元的具体构成，并不仅限于下述实施方式及其变体示例，只要不脱离本发明的宗旨均可变更。
(1)空气调节装置的构成
图1为本发明的一种实施方式涉及的空气调节装置1的概略构成图，采用室外热交换器11作为热交换器，及室外单元2作为具备该热交换器的热交换单元。
空气调节装置1是一种通过蒸汽压缩式的冷却循环，可对建筑等室内进行制冷运转及送暖运转的装置。空气调节装置1主要具有：室外单元2、室内单元3a、3b、与室外单元2和室内单元3a、3b相连的液体冷媒连接管4及气体冷媒连接管5、对构成室外单元2及室内单元3a、3b的设备进行控制的控制部23。并且空气调节装置1的蒸汽压缩式冷媒回路6，通过冷媒连接管4、5与室外单元2和室内单元3a、3b相连。
室外单元2设置在室外(建筑屋顶或建筑墙壁近旁)，构成冷媒回路6的一部分。室外单元2主要具有：蓄压器7、压缩机8、四路切换阀10、室外热交换器11、作为膨胀机构的室外膨胀阀12、液体侧隔离阀13、气体侧隔离阀14、室外风扇15。各设备及阀门之间通过冷媒管16～22连接。
室内单元3a、3b设置在室内(居室或天花板后面)，构成冷媒回路6的一部分。室内单元3a主要具有：室内膨胀阀31a、室内热交换器32a、室内风扇33a。室内单元3b主要具有：作为膨胀机构的室内膨胀阀31b、室内热交换器32b、室内风扇33b。
冷媒连接管4、5是在建筑等设置场所设置空气调节装置1时，需要现场施工的冷媒管。液体冷媒连接管4的一端与室内单元2的液体侧隔离阀13相连接，液体冷媒连接管4的另一端与室内单元3a、3b的室内膨胀阀31a、31b的液体端相连。气体冷媒连接管5的一端与室内单元2的气体侧隔离阀14相连接，气体冷媒连接管5的另一端与室内单元3a、3b的室内热交换器32a、32b的气体端相连。
控制部23与设置在室外单元2或室内单元3a、3b上的控制主板等(未图示)通信连接。此外，出于方便考虑，在图1上控制部与室外单元2、室内单元3a、3b标示的较远。控制部23对空气调节装置1(此处是指室外单元2或室内单元3a、3b)的构成设备8、10、12、15、31a、31b、33a、33b进行控制，即控制空气调节装置1的整体运转。
(2)空气调节装置的动作
以下参照图1说明空气调节装置1的动作。空气调节装置1执行制冷运转和送暖运转，其中以压缩机8、室外热交换器11、室外膨胀阀12以及室内膨胀阀31a、31b、室内热交换器32a、32b的顺序使冷媒循环进行制冷运转；以压缩机8、室内热交换器32a、32b、室内膨胀阀31a、31b及室外膨胀阀12、室外热交换器11的按顺序使冷媒循环进行送暖运转。同时，在送暖运转时对附着在室外热交换器11上的霜进行溶解的除霜运转。此时，与制冷运转时相同，按照压缩机8、室外热交换器11、室外膨胀阀12以及室内膨胀阀31a、31b、室内热交换器32a、32b的顺序使冷媒循环的逆循环进行除霜运转。需要说明的是，制冷运转、送暖运转及除霜运转均由控制部23执行。
制冷运转时，四路切换阀10被切换为室外散热状态(图1的实线所示状态)。在冷媒回路6中，制冷循环的低压气体冷媒被压缩机8吸入，被压缩至制冷循环的高压后排出。从压缩机8排出的高压气体冷媒，通过四路切换阀10被输送至室外热交换器11。被输送至室外热交换器11的高压气体冷媒，在作为冷媒的散热器发挥功能的室外热交换器11上，与室外风扇15提供的相当于冷却源的室外空气进行热交换从而散热，并成为高压的液态冷媒。在室外热交换器11中散热的高压液体冷媒，通过室外膨胀阀12、液体侧隔离阀13以及液体冷媒连接管4，被送至室内膨胀阀31a、31b。被送至室内膨胀阀31a、31b的冷媒，由室内膨胀阀31a、31b减压至制冷循环的低压，成为低压的气液两相状态的冷媒。
通过室内膨胀阀31a、31b减压的低压气液两相状态的冷媒被送至室内热交换器32a、32b。被送至室内热交换器32a、32b的低压气液两相状态的冷媒在室内热交换器32a、32b中，与室内风扇33a、33b提供的相当于加热源的室内空气进行热交换并蒸发。
如此，室内空气被冷却，之后提供给室内为室内进行制冷。在室内热交换器32a、32b上，蒸发的低压气体冷媒通过气体冷媒连接管5、气体侧隔离阀14、四路切换阀10以及蓄压器7，再次被压缩机8吸入。
送暖运转时，四路切换阀10被切换为室外蒸发状态(图1的虚线所示状态)。在冷媒回路6中，制冷循环的低压气体冷媒被压缩机8吸入，被压缩至制冷循环的高压后排出。从压缩机8排出的高压气体冷媒，通过四路切换阀10、气体侧隔离阀14以及气体冷媒连接管5被输送至室内热交换器32a、32b。
被送至室内热交换器32a、32b的高压气体冷媒在室内热交换器32a、32b中，与室内风扇33a、33b提供的相当于冷却源的室内空气进行热交换并散热，成为高压的液体冷媒。
如此，室内空气被加热，之后提供给室内进行室内送暖运转。通过室内热交换器32a、32b散热的高压液体冷媒，通过室内膨胀阀31a、31b、液体冷媒连接管4以及液体侧隔离阀13，被送至室外膨胀阀12。
被送至室外膨胀阀12的冷媒，由室外膨胀阀12减压至制冷循环的低压，成为低压的气液两相状态的冷媒。通过室外膨胀阀12减压的低压气液两相状态的冷媒被送至室外热交换器11。
被输送至室外热交换器11的低压气液两相状态的冷媒，在作为冷媒的散热器发挥功能的室外热交换器11上，与室外风扇15提供的相当于加热源的室外空气进行热交换从而蒸发，并成为低压气体冷媒。
通过室外热交换器11蒸发的低压冷媒经四路切换阀10以及蓄压器7，再次被压缩机8吸入。
上述送暖运转时，当室外热交换器11中的冷媒温度低于一定温度等引发室外热交换器11中检测到着霜，也就是说，到了室外热交换器11除霜开始的条件时，即开始溶解附着在室外热交换器11上的霜进行除霜运转。
除霜运转与制冷运转相同，将四路切换阀22切换至室外散热状态(图1实线所示状态)，让室外热交换器11作为冷媒的散热器发挥功能执行。如此即可溶解附着在室外热交换器11上的霜。直到经过了除霜前参考送暖运转的状态等设定的除霜时间，或者，室外热交换器11中冷媒的温度高于一定温度等引发判断为室外热交换器11中除霜运转已结束，在此期间会持续除霜运转，之后恢复送暖运转。
需要说明的是，除霜运转时冷媒回路10中的冷媒流动，与制冷运转时相同，此处不再说明。
(3)室外单元的构成
图2是室外单元2的外观立体图。图3是室外单元2的主视图(图示除室外热交换器11以外的构成冷媒回路部件)。图4是室外热交换器11的概略立体图。图5是图4的热交换部60A～60I的部分放大图。图6是室外热交换器11的概略构成图。图7是室外热交换器11的概略构成一览表。
＜整体＞
室外单元2是从壳体40的侧面吸入空气，从壳体40的顶面排出空气的上排型热交换单元。室外单元2主要具有，略呈直方体箱状的壳体40、作为吹风机的室外风扇15、压缩机及室外热交换器等设备7、8、11、包括四路切换阀及室外膨胀阀等阀门10、12～14以及冷媒管16～22等构成冷媒回路6的一部分的冷媒回路构成部件。在以下的说明中，如无特别指出，则上、下、左、右、前、后、前面、背面表示从前方(图面的左斜前侧)观察图2所示的室外单元2的方向。
壳体40主要具有底框42，其架在向左右方向延伸的一对安装支架41上；支柱43，其从底框42的角部向垂直方向延伸；风扇模块44，其安装在支柱43的上段；和前面板45。在侧面(此处为背面以及左右两侧面)形成空气吸入口40a、40b、40c，在顶面形成空气排出口40d。
底框42形成壳体40的底面，底框42上设有室外热交换器11。其中，室外热交换器11从平面观察是略呈U字形的热交换器，朝向壳体40的背面以及左右两侧面，实质上形成壳体40的背面以及左右两侧面。同时，底框42与室外热交换器11的下端部分相接，在制冷运转或除霜运转时，还可以起到集水盘的功能，以便接收室外热交换器11中产生的融水。
室外热交换器11的上侧，设有风扇模块44，形成高于壳体40的前面、背面以及左右侧面支柱43的上侧部分和壳体40的顶面。其中，风扇模块44是在上面及下面的开口略呈直方体的箱体中收容室外风扇15的集合体。风扇模块44的顶面开口是吹风口40d，吹风口40d中设有吹风格栅46。室外风扇15是送风机，在壳体40中面对吹风口40d配置，空气从吸入口40a、40b、40c吸入壳体40内，从吹风口40d排出。
前面板45架设在前面侧的支柱43之间，形成壳体40的前面。
壳体40内还收容有除室外风扇15以及室外热交换器11之外的冷媒回路组成部件(图2中图示了蓄压器7以及压缩机8)。其中，压缩机8以及蓄压器7设于底框42上。
综上所述，室外单元2具有壳体40，其侧面(此处为背面及左右两侧面)形成空气吸入口40a、40b、40c和顶面形成空气吹风口40d；和室外风扇15(送风机)，其在壳体40内面对吹风口40d配置；和室外热交换器11，其在壳体40内配置于室外风扇15的下侧。这种上排型单元构成，如图3所示，室外风扇15的下侧配置室外热交换器11，因此，通过室外热交换器11的空气风速，在室外热交换器11的上部要比室外热交换器11的下部快。
＜室外热交换器＞
室外热交换器11是冷媒和室外空气进行热交换的热交换器，主要具有第1头域集合管80、第2头域集合管90、多个扁平管63、多个鳍片64。其中，第1头域集合管80、第2头域集合管90、扁平管63以及鳍片64，均为铝或铝合金形成，相互之间通过钎接等接合。
第1头域集合管80及第2头域集合管90的上端及下端均为封闭的竖长中空圆筒形材料。第1头域集合管80竖立在室外热交换器11的一端(此处为图4的左前端侧，或图6的左端侧)，第2头域集合管90竖立在室外热交换器11的另一端侧(此处为图4的右前端侧，或图6的右端侧)。
扁平管63是一种扁平多孔管，具有：平面部63a，其朝向等于是传热面的垂直方向；和多条小通道63b，其内部形成冷媒的流动。扁平管63上下排列多个，两端与第1头域集合管80及第2头域集合管90相连。鳍片64将相邻扁平管63之间划分为空气流动的多个通风道，形成供插入多个扁平管63的多个缺口64a。其中，扁平管63的平面部63a的朝向为上下方向，且扁平管63的长度方向为沿壳体40的侧面(在此为左右两侧面)及背面的水平方向，因此，意味着缺口部64a延伸的方向，是在扁平管63的长度方向交差的水平方向，与壳体40内的通风方向大体一致。缺口部64a在水平方向上呈细长延伸，以便于扁平管63可以从通风方向的下风侧向上风侧插入。鳍片64的缺口64a的形状基本上与扁平管63的断面外形一致。鳍片64的缺口部64a在鳍片64的上下方向上形成一定的间隔。鳍片64具有多个主鳍片部64c，其在上下方向夹在相邻缺口部64a之间；和鳍片上风部64d，相比于多个缺口部64a，其在通风方向的上风侧与多个主鳍片部64c更连续延伸。
室外热交换器11中，多个扁平管63被分为上下排列的多个(此处为9个)热交换部60A～60I。具体而言，其中，按照从下至上的顺序，形成最下段热交换部即第1热交换部60A、第2热交换部60B···第8热交换部60H、第9热交换部60I。第1热交换部60A具有11根扁平管63。第2及第3热交换部60B、60C分别具有12根扁平管63。第4热交换部60D具有11根的扁平管63。第5及第6热交换部60E、60F分别具有9根扁平管63。第7及第8热交换部60G、60H分别具有8根扁平管63。第9热交换部60I具有7根扁平管63。
第1头域集合管80通过隔板81将其内部空间分隔成上下空间，从而形成与各热交换部60A～60I相对应的出入口连通空间82A～82I。需要说明的是，各出入口连通空间82A～82I，通过隔板83被分隔为上下空间，从而形成了上侧气体侧出入口连通空间84A～84I、下侧的液体侧出入口连通空间85A～85I。
第1气体侧出入口连通空间84A，与构成第1热交换部60A的扁平管63中的上数8根连通，第1液体侧出入口连通空间85A，与构成第1热交换部60A的扁平管63中的剩余3根扁平管63相连通。第2及第3气体侧出入口连通空间84B、84C，分别与构成第2及第3热交换部60B、60C的扁平管63中的上数8根连通，第2及第3液体侧出入口连通空间85B、85C，分别与构成第2及第3热交换部60B、60C的扁平管63中的剩余4根扁平管63相连通。第4气体侧出入口连通空间84D，与构成第4热交换部60D的扁平管63中的上数7根连通，第4液体侧出入口连通空间85D，与构成第4热交换部60D的扁平管63中的剩余4根扁平管63相连通。第5及第6气体侧出入口连通空间84E、84F，分别与构成第5及第6热交换部60E、60F的扁平管63中的上数6根连通，第5及第6液体侧出入口连通空间85E、85F，分别与构成第5及第6热交换部60E、60F的扁平管63中的剩余3根扁平管63相连通。第7及第8气体侧出入口连通空间84G、84H，分别与构成第7及第8热交换部60G、60H的扁平管63中的上数5根连通，第7及第8液体侧出入口连通空间85G、85H，分别与构成第7及第8热交换部60G、60H的扁平管63中的剩余3根扁平管63相连通。第9气体侧出入口连通空间84I，与构成第9热交换部60I的扁平管63中的上数5根连通，第9液体侧出入口连通空间85I，与构成第9热交换部60I的扁平管63中的剩余2根扁平管63相连通。
其中，与气体侧出入口连通空间84A～84I连通的扁平管63为主热交换部61A～61I，与各液体侧出入口连通空间85A～85I连通的扁平管63为副热交换部62A～62I。即，第1出入口连通空间82A中，第1气体侧出入口连通空间84A与构成第1热交换部60A的扁平管63中的上数8根连通(第1主热交换部61A)，第1液体侧出入口连通空间85A与构成第1热交换部60A的扁平管63中的剩余3根扁平管63相连通(第1副热交换部62A)。第2及第3出入口连通空间82B、82C中，第2及第3气体侧出入口连通空间84B、82C与构成第2及第3热交换部60B、60C的扁平管63中的上数8根连通(第2及第3主热交换部61B、61C)，第2及第3液体侧出入口连通空间85B、85C与构成第2及第3热交换部60B、60C的扁平管63中的剩余4根扁平管63相连通(第2及第3副热交换部62B、62C)。第4出入口连通空间82D中，第4气体侧出入口连通空间84D与构成第4热交换部60D的扁平管63中的上数7根连通(第4主热交换部61D)，第4液体侧出入口连通空间85D与构成第4热交换部60D的扁平管63中的剩余4根扁平管63相连通(第4副热交换部62D)。第5及第6出入口连通空间82E、82F中，第5及第6气体侧出入口连通空间84E、84F与构成第5及第6热交换部60E、60F的扁平管63中的上数6根连通(第5及第6主热交换部61E、61F)，第5及第6液体侧出入口连通空间85E、85F与构成第5及第6热交换部60E、60F的扁平管63中的剩余3根扁平管63相连通(第5及第6副热交换部62E、62F)。第7及第8出入口连通空间82G、82H中，第7及第8气体侧出入口连通空间84G、84H与构成第7及第8热交换部60G、60H的扁平管63中的上数5根连通(第7及第8主热交换部61G、61H)，第7及第8液体侧出入口连通空间85G、85H与构成第7及第8热交换部60G、60H的扁平管63中的剩余3根扁平管63相连通(第7及第8副热交换部62G、62H)。第9出入口连通空间82I中，第9气体侧出入口连通空间84I与构成第9热交换部60I的扁平管63中的上数5根连通(第9主热交换部61I)，第9液体侧出入口连通空间85I与构成第9热交换部60I的扁平管63中的剩余2根扁平管63相连通(第9副热交换部62I)。
此外，第1头域集合管80上连接有以下部件：液体侧分流部件70，其在送暖运转时将来自室外膨胀阀12(参见图1)的冷媒分流输送至各液体侧出入口连通空间85A～85I；气体侧分流部件75，其在制冷运转时将来自压缩机8(参见图1)的冷媒分流输送至各气体侧出入口连通空间84A～84I。
液体侧分流部件70具有，与冷媒管20(参见图1)相连的液体侧冷媒分流器71，和从液体侧冷媒分流器71上延伸并与各液体侧出入口连通空间85A～85I相连接的液体侧冷媒分流管72A～72I。其中，液体侧冷媒分流管72A～72I具有细管，其长度及内径与至副热交换部62A～62I的分流比率相匹配。
气体侧分流部件75具有，与冷媒管19(参见图1)相连的气体侧冷媒分流母管76，和从气体侧冷媒分流母管76上延伸并与各气体侧出入口连通空间84A～84I相连接的气体侧冷媒分流支管77A～77I。
第2头域集合管90通过隔板91将其内部空间分隔成上下空间，从而形成与各热交换部60A～60I相对应的折返连通空间92A～92I。需要说明的是，第2头域集合管90的内部空间，如上所述，其构成并不仅限于通过隔板91分隔，也可以是其他构成，只要能良好保持第2头域集合管90内冷媒的流动状态即可。
并且各折返连通空间92A～92I，与相应的构成热交换部60A～60I的所有扁平管63连通。即，第1折返连通空间92A，与构成第1热交换部60A的11根扁平管63全部连通。第2及第3折返连通空间92B、92C，与构成第2及第3热交换部60B、60C的12根扁平管63全部连通。第4折返连通空间92D，与构成第4热交换部60D的11根扁平管63全部连通。第5及第6折返连通空间92E、92F，与构成第5及第6热交换部60E、60F的9根扁平管63全部连通。第7及第8折返连通空间92G、92H，与构成第7及第8热交换部60G、60H的8根扁平管63全部连通。第9折返连通空间92I，与构成第9热交换部60I的7根扁平管63全部连通。
综上所述，各热交换部60A～60I具有主热交换部61A～61I；和在主热交换部61A～61I的下方，与主热交换部61A～61I串联的副热交换部62A～62I。即，第1热交换部60A具有构成与第1气体侧出入口连通空间84A连通的第1主热交换部61A的8根扁平管63；和位于第1主热交换部61A的正下方，构成与第1液体侧出入口连通空间85A连通的第1副热交换部62A的3根扁平管63；上述扁平管通过第1折返连通空间92A构成串联连接。第2及第3热交换部60B、60C分别具有:构成与第2及第3气体侧出入口连通空间84B、84C连通的第2及第3主热交换部61B、61C的8根扁平管63；和位于第2及第3主热交换部61B、61C的正下方，构成与第2及第3液体侧出入口连通空间85B、85C连通的第2及第3副热交换部62B、62C的4根扁平管63；上述扁平管通过第2及第3折返连通空间92B、92C构成串联连接。第4热交换部60D具有构成与第4气体侧出入口连通空间84D连通的第4主热交换部61D的7根扁平管63；和位于第4主热交换部61D的正下方，构成与第4液体侧出入口连通空间85D连通的第4副热交换部62D的4根扁平管63；上述扁平管通过第4折返连通空间92D构成串联连接。第5及第6热交换部60E、60F分别具有:构成与第5及第6气体侧出入口连通空间84E、84F连通的第5及第6主热交换部61E、61F的6根扁平管63；和位于第5及第6主热交换部61E、61F的正下方，构成与第5及第6液体侧出入口连通空间85E、85F连通的第5及第6副热交换部62E、62F的3根扁平管63；上述扁平管通过第5及第6折返连通空间92E、92F构成串联连接。第7及第8热交换部60G、60H分别具有:构成与第7及第8气体侧出入口连通空间84G、84H连通的第7及第8主热交换部61G、61H的5根扁平管63；和位于第7及第8主热交换部61G、61H的正下方，构成与第7及第8液体侧出入口连通空间85G、85H连通的第7及第8副热交换部62G、62H的3根扁平管63；上述扁平管通过第7及第8折返连通空间92G、92h构成串联连接。第9热交换部60I具有构成与第9气体侧出入口连通空间84I连通的第9主热交换部61I的5根扁平管63；和构成与第9液体侧出入口连通空间85I连通的第9副热交换部62I的2根扁平管63；上述扁平管通过第9折返连通空间92I构成串联连接。
综上所述，具有上下排列的、同时在内部形成冷媒通道63b的多个扁平管63，以及多个鳍片64，其将相邻扁平管63之间划分为空气流过的多个通风道。扁平管63被分为多个热交换部60A～60I，各热交换部60A～60I具有主热交换部61A～61I；和在主热交换部61A～61I的下方，与主热交换部61A～61I串联的副热交换部62A～62I。其中，在各热交换部60A～60I中，如果将构成主热交换部61A～61I的扁平管63的数量对于构成副热交换部62A～60I的扁平管63的数量的比率作为主-副根数比，则应设定为：最下段热交换部即第1热交换部60A中，主-副根数比率(＝8/3＝2.7)大于其他热交换部60B～60I中主-副根数比率的平均值(＝50/26＝1.9)。此外，第1热交换部60A中的主-副热根数比率并不仅限于2.7，但优选为2.5以上范围内。
其中，第1热交换部60A中(最下段热交换部)中的主-副热根数比率(＝2.7)需在多个热交换部60A～60I中设定为最大。
其中，构成各热交换部60A～60I的扁平管63数量如下：与通过风扇15(送风机)获取到的空气风速快的部分相对应的热交换部扁平管63的数量相比，通过风扇15(送风机)获取到的空气风速慢的部分相对应的热交换部的扁平管63数量较多。具体而言，与构成空气风速最大的第9热交换部60I的扁平管63的根数为(7根)相比，构成与第9热交换部60I相比空气风速较慢的第7及第8热交换部60G、60H的扁平管63的根数(8根)更多，也就是说，越是空气风速慢的下侧热交换部，构成热交换部的扁平管63的根数越多。
此外，构成作为最下段热交换部的、第1热交换部60A的副热交换部62A的扁平管63的根数(3根)，要少于构成作为下数第2段热交换部的、第2热交换部60B的副热交换部62A的扁平管63的根数(4根)。需要说明的是，此处，构成最下段副热交换部62A的扁平管63的根数，要比构成下数第2段副热交换部62B的扁平管63的根数少一根，但并不局限于此，也可以少2根或3根。
以下说明具有上述构成的室外热交换器11中冷媒的流动。
在制冷运转时，室外热交换器11起散热器的功能，对压缩机8(见图1)排出的冷媒散热。
压缩机8(参见图1)排出的冷媒，通过冷媒管19(参见图1)输送至气体侧分流部件75。送至气体侧分流部件75的冷媒，从气体侧冷媒分流母管76被分流至各气体侧冷媒分流支管77A～77I，之后再送至第1头域集合管80的各气体侧出入口连通空间84A～84I。
送至各气体侧出入口连通空间84A～84I的冷媒，被分流至构成相应热交换部60A～60I的主热交换部61A～61I的扁平管63。送至各扁平管63的冷媒，在其通道63b流动期间与室外空气进行热交换从而散热，并在第2头域集合管90的各折返连通空间92A～92I中汇聚。即，冷媒通过主热交换部61A～61I。此时，冷媒从过热的气体状态开始散热，直至过渡到气液两相状态或接近饱和状态的液体状态为止。
在各折返连通空间92A～92I中汇聚的冷媒，被分流至构成相应热交换部60A～60I的副热交换部62A～62I的扁平管63。送至各扁平管63的冷媒，在其通道63b流动期间与室外空气进行热交换从而散热，并在第1头域集合管80的各液体侧出入口连通空间85A～85I中汇聚。即，冷媒通过副热交换部62A～62I。此时，冷媒从气液两相状态或接近饱和状态的液体状态开始散热，直至过渡至过冷却液体状态为止。
被输送至各液体侧出入口连通空间85A～85I的冷媒，被送至液体侧冷媒分流部件70的液体侧冷媒分流管72A～72I中，并在液体侧冷媒分流器71中汇聚。在液体侧冷媒分流器71中汇聚的冷媒，通过冷媒管20(参见图1)送至室外膨胀阀12(参见图1)。
在送暖运转时，室外热交换器11对室外膨胀阀12(参见图1)减压的冷媒相当于蒸发器而发挥作用。
在室外膨胀阀12中减压的冷媒，通过冷媒管20(参见图1)送至液体侧冷媒分流部件70。送至液体侧冷媒分流部件70的冷媒，从液体侧冷媒分流器71被分流至各液体侧冷媒分流管72A～72I，之后再送至第1头域集合管80的各液体侧出入口连通空间85A～85I。
送至各液体侧出入口连通空间85A～85I的冷媒，被分流至构成相应热交换部60A～60I的副热交换部62A～62I的扁平管63。送至各扁平管63的冷媒，在其通道63b流动期间与室外空气进行热交换从而蒸发，并在第2头域集合管90的各折返连通空间92A～92I中汇聚。即，冷媒通过副热交换部62A～62I。此时，冷媒从液体成分较多的气液两相状态开始蒸发，直至过渡到气体成分较多的气液两相状态或接近饱和状态的气态为止。
在各折返连通空间92A～92I中汇聚的冷媒，被分流至构成相应热交换部60A～60I的主热交换部61A～61I的扁平管63。送至各扁平管63的冷媒，在其通道63b流动期间与室外空气进行热交换从而蒸发(被加热)，并在第1头域集合管80的各气体侧出入口连通空间84A～84I中汇聚。即，冷媒通过主热交换部61A～61I。此时，冷媒从气体成分较多的气液两相状态或接近饱和的气态开始蒸发，直至过渡到过热气态(被加热)为止。
被输送至各气体侧出入口连通空间84A～84I的冷媒，被送至气体侧冷媒分流部件75的气体冷媒分流支管77A～77I中，并在气体侧冷媒分流母管76中汇聚。在气体侧冷媒分流母管76中汇聚的冷媒，通过冷媒管19(参见图1)送至压缩机阀8(参见图1)的吸入端。
在除霜运转时，室外热交换器11与制冷运转时相同，对压缩机8(参见图1)排出的冷媒起散热器的功能。需要说明的是，除霜运转时室外热交换器11中的冷媒流动，与制冷运转时相同，故此处不再说明。但是，与制冷运转时不同，除霜运转时，冷媒主要溶解附着在热交换部60A～60I上的霜并同时散热。
(4)特点
本实施方式的室外热交换器11(热交换器)及具备该热交换器的室外单元2(热交换单元)具有以下特征。
＜A＞
其中，如上所述，热交换部60A～60I具有上下多个排列的构成，并具有：主热交换部61A～61I，其与气体侧出入口连通空间84A～84I连通；和副热交换部62A～62I，其在主热交换部61A～61I的下方与主热交换部61A～61I串联并与液体侧出入口连通空间85A～85I连通。具有这种构成的室外热交换器11(热交换器)，在用于通过送暖运转和除霜运转的切换调节空气的装置上时，在除霜运转时气态的冷媒分支，流入各热交换部60A～60I时，受到冷媒液头的影响，作为最下段热交换部的第1热交换部60A(特别是第1副热交换部62A)容易滞留液体，与上段侧热交换部60B～60I相比，流入最下段热交换部60A的气态冷媒的流量少，因此，融化附着在最下段热交换部60A上的霜所需时间更长。如果热交换器11属于背部较高的形态，则冷媒液头会变大大，除霜运转时流入最下段热交换部60A的气态冷媒量会更少。如上所述，如果热交换部60A～60I是具有上下多个排列的构成的热交换器11，并具有：主热交换部61A～61I，和副热交换部62A～62I，其在主热交换部61A～61I的下方与主热交换部61A～61I串联，则除霜运转时受到冷媒液头的影响，最下段热交换部60A滞留液体，是导致除霜运转时融化最下段热交换部60A的霜所需时间较长的原因。
因此，此处如上所述，应设定为：处于最下段热交换部60A中的主-副根数比，大于其他热交换部60B～60I中的主-副根数比的平均值。即，此时最下段热交换部60A与上段侧热交换部60B～60I相比，要加大副热交换部中的流路阻抗。因此，此时，与上段侧热交换部60B～60I相比，最下段热交换部60A中的压力损失得以加大，除霜运转时，可以抑制最下段热交换部60A中产生液体滞留，从而可以防止流入最下段热交换部60A的气态冷媒流量减少。由此，可以缩短融化附着在最下段热交换部60A上的霜所需时间。
＜B＞
因此，此处如上所述，应设定为：处于最下段热交换部60A中的主-副根数比，在多个热交换部60A～60I中最大。因此，此时最下段热交换部60A，其副热交换部中的流路阻抗，能够大于所有的上段侧热交换部60B～60I。综上所述，此时，与上段侧热交换部60B～60I相比，最下段热交换部60A中的压力损失可以切实地加大，除霜运转时，可以缩短融化附着在最下段热交换部60A的霜所需时间。
＜C＞
其中，如上所述，其构成为：在鳍片64中插入扁平管63的缺口部64a形成沿通风方向的下风侧向上风侧延伸，且具有鳍片上风部64c，其相比于缺口部64a，与夹在通风方向的上风侧缺口部64a之间的多个主鳍片部64b连续延伸。具有这种构成的热交换器11中，除霜运转时鳍片上风部64c附着的霜量容易变多，因此，融化附着在最下段热交换部60A上的霜所需时间更长。
但是，此处如上述＜A＞所述，处于最下段热交换部60A中的主-副根数比，大于其他热交换部60B～60I中的主-副根数比的平均值，由于采用了这种构成，因此，融化包括附着在鳍片上风部64c的霜在内的附着在最下段热交换部60A上的霜所需时间更短。
＜D＞
其中，如上所述，作为构成一种从壳体40的侧面吸入空气，从壳体40的顶面排出空气的上排型热交换单元2的热交换器11，其具有主热交换部61A～61I，和在主热交换部61A～61I的下方与主热交换部61A～61I串联的副热交换部62A～62I的热交换部60A～60I，采用具有上下多个排列构成的热交换器11。这种热交换部单元2的构成，与上侧段的热交换部相比，由于下侧段的热交换部空气的风速较慢，因此，融化附着在最下段热交换部60A上的霜所需时间会更长。
但是，此处，如上所述，作为构成热交换单元2的热交换器11，处于最下段热交换部60A中的主-副根数比，大于其他热交换部60B～60I中的主-副根数比的平均值，由于采用了具有这种构成的热交换器11，因此，即使空气的风速变慢，也可以缩短融化附着在最下段热交换部60A上的霜所需时间。
＜E＞
进行冷媒与空气热交换的热交换器，空气风速越快热交换效率越高，空气风速越慢热交换效率越低。
因此，此处考虑风速分布与热交换效率之间的关系，如上所述，相比于空气风速大的热交换部的扁平管63数量，空气风速较小的热交换部的扁平管63数量较多，因此可以将各热交换部60A～60I的热传导面积与风速分布相应地，由此可以使通过各热交换部60A～60I后的冷媒状态均等。
＜F＞
其中，如上所述，通过将构成最下段副热交换部62A的扁平管63数量，设为比构成下数第2段副热交换部62B的扁平管63数量少，从而将最下段热交换部60A中的主-副根数比率，设定为大于其他热交换部60B～60I中主-副根数比率的平均值。因此，采用按照与风速分布相应的多个热交换部60A～60I的构成，可以很好的抑制最下段热交换部60A中滞留液体。
(5)变体示例
上述实施方式中，相对于本发明来说适用于具有9个热交换部60A～60I的室外热交换器11，但并不局限于此，热交换部的数量可以少于9也可以大于9。
此外，构成各热交换部60A～60I的扁平管63的根数、各热交换部60A～60I中主热交换部61A～61I和副热交换部62A～62I的根数分割方法，也不仅限于上述实施方式及变体示例。
产业应用可能性
本发明是一种具有上下排列的、同时在内部形成冷媒通道的多个扁平管；以及多个鳍片，其将相邻扁平管之间划分为空气流过的多个通风道的热交换器及具备该热交换器的热交换单元，可广泛应用。
附图标记说明：
2 室外单元(热交换单元)
11 室外热交换器(热交换器)
15 室外风扇(送风机)
40 壳体
40a、40b、40c 吸入口
40d 排出口
60A～60I 热交换部
60A 第1热交换部(最下段热交换部)
60B 第2热交换部(下数第2段热交换部)
61A～61I 主热交换部
61A 第1主热交换部
62A～62I 副热交换部
62A 第1副热交换部(最下段热交换部)
62B 第2副热交换部(下数第2段热交换部)
63 扁平管
63b 通道
64 鳍片
64a 缺口部
64b 主鳍片部
64c 鳍片上风部
现有技术文献
专利文献
专利文献1：
特开2012-163313号公报

Claims (6)

1.一种热交换器(11)，具有：上下排列的、同时在内部形成冷媒通道(63b)的多个扁平管(63)；以及多个鳍片(64)，其将所述相邻扁平管之间划分为空气流过的多个通风道，所述扁平管被分为上下排列的多个热交换部(60A～60I)，所述各热交换部具有：主热交换部(61A～61I)，其与气体侧出入口连通空间(84A～84I)相连；和副热交换部(62A～62I)，其在所述主热交换部的下方与所述主热交换部串联并与液体侧出入口连通空间(85A～85I)相连，
在所述各热交换部中，如果将构成所述主热交换部的所述扁平管的数量对于构成所述副热交换部的所述扁平管的数量的比率，作为主-副根数比，则应设定为：最下段的所述热交换部(60A)中的主-副根数比率，大于其他所述热交换部(60B～60I)中的主-副根数比的平均值。
2.如权利要求1所述的热交换器，其中，处于最下段的所述热交换部中的主-副根数比，应设定为：在多个所述热交换部中最大。
3.如权利要求1或2所述的热交换器，所述鳍片具有多个缺口部(64a)，其沿空气通风道的通风方向的下风侧向上风侧方向延伸，以便于插入所述扁平管；和多个主鳍片部(64b)，其夹在相邻的所述缺口部之间；和鳍片上风部(64c)，其相比于所述缺口部，在通风方向的上风侧与多个所述主鳍片部更连续延伸。
4.一种热交换单元(2)，的，具有：在侧面形成空气吸入口(40a、40b、40c)和在顶面形成所述空气排出口(40d)的壳体(40)；和在所述壳体内面向所述排出口配置的送风机(15)；配置于所述壳体内的所述送风机下侧的如权利要求1～3的任意一项所述的热交换器及具备该热交换器。
5.如权利要求4所述的热交换单元，其中，构成各所述热交换部的所述扁平管数量如下：与通过所述送风机获取到的所述空气风速快的部分相对应的所述热交换部的所述扁平管数量相比，与通过送风机获取到的所述空气风速慢的部分相对应的所述热交换部的所述扁平管数量较多。
6.如权利要求5所述的热交换单元，其中，构成所述最下段热交换部的所述副热交换部(62A)的所述扁平管根数，比构成下数第2段所述热交换部(60B)的所述副热交换部(62B)的所述扁平管根数少。
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