CN117581075A - 热交换器以及制冷循环装置 - Google Patents
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Abstract
热交换器(HE)具备：第1传热部(31a)，其具有多个第1传热管(31)；第2传热部(32a)，其具有多个第2传热管(32)；以及非共沸混合制冷剂，其在第1传热部(31)的多个第1传热管(31a)和第2传热部(32)的多个第2传热管(32a)中流动。第1传热部(31)的多个第1传热管(31a)和第2传热部(32)的多个第2传热管(32a)配置成一列。第1传热部(31)和第2传热部(32)构成为，非共沸混合制冷剂从第1传热部(31)仅折返一次而流到第2传热部(32)。
Description
技术领域
本公开涉及热交换器以及制冷循环装置。
背景技术
作为提高制冷循环装置的热交换器的性能的手段，提出了传热管的多列化。由于热交换器被安装于有限的空间中，因此，通过进行多列化，能够提高传热管的安装密度，并且能够扩大传热面积。例如，日本特开2014-40983号公报(专利文献1)所记载的空调装置的室内单元的热交换器具有多列化的传热管。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-40983号公报
发明内容
发明要解决的课题
在具有多列化的传热管的热交换器中使用非共沸混合制冷剂的情况下，由于在非共沸混合制冷剂中产生温度分布的影响，当制冷剂与空气流并行地流动时，会产生热交换损失。此外，当在具有多列化的传热管的热交换器应用于室外热交换器且作为蒸发器发挥功能时使用非共沸混合制冷剂的情况下，由于在非共沸混合制冷剂中产生温度分布的影响，当制冷剂与空气流并行地流动时，由于上风侧的温度降低的影响而容易产生结霜。
本公开是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供能够在使用非共沸混合制冷剂的同时抑制热交换损失、并且能够抑制结霜的热交换器以及制冷循环装置。
用于解决课题的手段
本公开的热交换器具备：第1传热部，其具有多个第1传热管；第2传热部，其具有多个第2传热管；以及非共沸混合制冷剂，其在第1传热部的多个第1传热管和第2传热部的多个第2传热管中流动。第1传热部的多个第1传热管和第2传热部的多个第2传热管配置成一列。第1传热部和第2传热部构成为，非共沸混合制冷剂从第1传热部仅折返一次而流到第2传热部。
发明效果
根据本公开的热交换器，能够在使用非共沸混合制冷剂的同时抑制热交换损失，并且能够抑制结霜。
附图说明
图1是实施方式1的制冷循环装置的制冷剂回路图。
图2是概略地示出实施方式1的制冷循环装置的室外机的内部结构的俯视图。
图3是概略地示出实施方式1的热交换器的主视图。
图4是概略地示出实施方式1的热交换器的第1传热管和第2传热管的剖视图。
图5是概略地示出实施方式1的热交换器的变形例1的剖视图。
图6是概略地示出实施方式1的热交换器的变形例2的剖视图。
图7是概略地示出实施方式1的热交换器的变形例3的主视图。
图8是概略地示出实施方式1的热交换器的变形例4的主视图。
图9是概略地示出实施方式1的热交换器的变形例5的主视图。
图10是概略地示出实施方式2的热交换器的主视图。
图11是概略地示出实施方式2的热交换器的变形例1的翅片的立体图。
图12是概略地示出实施方式2的热交换器的变形例2的主视图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。另外，在附图中，对相同或相当的部分标注相同的标号，不重复其说明。
实施方式1.
参照图1，对实施方式1的制冷循环装置100的结构进行说明。在实施方式1中，作为制冷循环装置100的一例，对空调机进行说明。图1中实线箭头表示制冷运转时的制冷剂流。图1中虚线箭头表示制热运转时的制冷剂流。
如图1所示，制冷循环装置100具备压缩机1、四通阀2、室外热交换器3、膨胀阀4、室内热交换器5、室外送风机6、室内送风机7和控制装置8。实施方式1的热交换器HE应用于室外热交换器3。制冷循环装置100具备：室外机101；以及室内机102，其与室外机101连接。
制冷剂回路10包括压缩机1、四通阀2、室外热交换器3、膨胀阀4以及室内热交换器5。压缩机1、四通阀2、室外热交换器3、膨胀阀4以及室内热交换器5通过配管20连接。制冷剂回路10构成为使制冷剂进行循环。
制冷剂是非共沸混合制冷剂。非共沸混合制冷剂含有R32，也可以含有R1234yf作为其它制冷剂。非共沸混合制冷剂也可以含有R1123或R1234ze作为其它制冷剂。此外，非共沸混合制冷剂也可以是三种以上的混合制冷剂。
压缩机1、四通阀2、室外热交换器3、膨胀阀4、室外送风机6以及控制装置8被收纳于室外机101。室内热交换器5和室内送风机7被收纳于室内机102。室外机101和室内机102通过气管21和液管22连接。配管20的一部分构成气管21和液管22。
制冷剂回路10构成为，在制冷运转时，制冷剂按照压缩机1、四通阀2、室外热交换器3、膨胀阀4、室内热交换器5、四通阀2的顺序进行循环。此外，制冷剂回路10构成为，在制热运转时，制冷剂按照压缩机1、四通阀2、室内热交换器5、膨胀阀4、室外热交换器3、四通阀2的顺序进行循环。
压缩机1构成为对制冷剂进行压缩。压缩机1用于对流入热交换器HE的非共沸混合制冷剂进行压缩。压缩机1构成为对所吸入的制冷剂进行压缩并排出。压缩机1也可以构成为容量可变。压缩机1也可以构成为通过根据来自控制装置8的指示调整压缩机1的转速而使容量发生变化。
四通阀2构成为对制冷剂的流动进行切换，使得由压缩机1压缩后的制冷剂流动到室外热交换器3或室内热交换器5。四通阀2具有第1端口P1～第4端口P4。第1端口P1与压缩机1的排出侧连接。第2端口P2与压缩机1的吸入侧连接。第3端口P3与室外热交换器3连接。第4端口P4与室内热交换器5连接。四通阀2构成为，在制冷运转时，使从压缩机1排出的制冷剂流动到室外热交换器3。在制冷运转时，在四通阀2中，第1端口P1与第3端口P3连接，并且，第2端口P2与第4端口P4连接。此外，四通阀2构成为，在制热运转时，使从压缩机1排出的制冷剂流动到室内热交换器5。在制热运转时，在四通阀2中，第1端口P1与第4端口P4连接，并且，第2端口P2与第3端口P3连接。
室外热交换器3构成为，在室外热交换器3的内部流动的制冷剂与在室外热交换器3的外部流动的空气之间进行热交换。室外热交换器3构成为，在制冷运转时作为使制冷剂冷凝的冷凝器发挥功能，在制热运转时作为使制冷剂蒸发的蒸发器发挥功能。
膨胀阀4构成为通过使被冷凝器冷凝的制冷剂膨胀而使其减压。膨胀阀4构成为，在制冷运转时使被室外热交换器3冷凝的制冷剂减压，在制热运转时使被室内热交换器5冷凝的制冷剂减压。膨胀阀4例如是电磁膨胀阀。
室内热交换器5构成为，在室内热交换器5的内部流动的制冷剂与在室内热交换器5的外部流动的空气之间进行热交换。室内热交换器5构成为，在制冷运转时作为使制冷剂蒸发的蒸发器发挥功能，在制热运转时作为使制冷剂冷凝的冷凝器发挥功能。
室外送风机6构成为向室外热交换器3输送室外的空气。即，室外送风机6构成为对室外热交换器3供给空气。
室内送风机7构成为向室内热交换器5输送室内的空气。即，室内送风机7构成为对室内热交换器5供给空气。
控制装置8构成为进行运算、指示等来对制冷循环装置100的各设备等进行控制。控制装置8与压缩机1、四通阀2、膨胀阀4、室外送风机6、室内送风机7等电连接，构成为对它们的动作进行控制。
参照图2，对室外机101的结构详细地进行说明。
室外机101具有压缩机1、四通阀2、室外热交换器3、膨胀阀4、室外送风机6以及控制装置8。室外机101具有壳体101a和分隔件101b。壳体101a的内部被分隔件101b分隔为机房101c和送风室101d。压缩机1、四通阀2、膨胀阀4以及控制装置8被配置在机房101c。室外热交换器3和室外送风机6被配置在送风室101d。
室外热交换器3以与室外送风机6相面对的方式配置。室外热交换器3沿着壳体101a的背面配置。室外热交换器3在壳体101a的宽度方向上延伸。室外热交换器3构成为一列。
参照图3和图4，对应用了实施方式1的热交换器HE的室外热交换器3的结构详细地进行说明。图3中实线箭头表示制冷运转时的制冷剂流。
在本实施方式中，室外热交换器3具备第1传热部31、第2传热部32、多个翅片33、集管34以及非共沸混合制冷剂。室外热交换器3是并流式热交换器。在本实施方式中，第1传热部31被配置在第2传热部32的上侧。即，第1传热部31构成上段部，第2传热部32构成下段部。
第1传热部31具有多个第1传热管31a。第1传热部31的多个第1传热管31a构成为呈直线状延伸。第2传热部32具有多个第2传热管32a。第2传热部32的多个第2传热管32a构成为呈直线状延伸。第1传热部31的多个第1传热管31a和第2传热部32的多个第2传热管32a配置成一列。多个第1传热管31a中的各个第1传热管31a彼此重叠。多个第2传热管32a中的各个第2传热管32a彼此重叠。多个第1传热管31a和多个第2传热管32a中的各个传热管彼此重叠。
第1传热部31的多个第1传热管31a和第2传热部32的多个第2传热管32a分别是椭圆管、圆管以及扁平多孔管中的至少任一方。在本实施方式中，多个第1传热管31a和多个第2传热管32a分别是扁平管。扁平管在多个第1传热管31a和多个第2传热管32a中的各个传热管彼此排列成一列的方向上具有短轴，在与多个第1传热管31a和多个第2传热管32a中的各个传热管彼此排列成一列的方向垂直的方向上具有长轴。多个第1传热管31a和多个第2传热管32a各自具有一个制冷剂流路RP。
非共沸混合制冷剂在第1传热部31的多个第1传热管31a和第2传热部32的多个第2传热管32a中流动。第1传热部31和第2传热部32构成为，非共沸混合制冷剂从第1传热部31仅折返一次而流到第2传热部32。
第1传热部31的多个第1传热管31a的个数比第2传热部32的多个第2传热管32a的个数少。第2传热部32的多个第2传热管32a的个数相对于第1传热部31的多个第1传热管31a的个数的比例为30％以下。在使用了共沸混合制冷剂的情况下，第2传热部32的多个第2传热管32a的个数相对于第1传热部31的多个第1传热管31a的个数的比例为35％。第2传热部32的多个第2传热管32a的个数相对于第1传热部31的多个第1传热管31a的个数的比例比使用了共沸混合制冷剂的情况小。
在本实施方式中，多个翅片33分别是波纹翅片。多个翅片33分别被配置在多个第1传热管31a中的相邻的各个第1传热管31a之间。多个翅片33分别与多个第1传热管31a中的相邻的各个第1传热管31a接触。多个翅片33分别被配置在多个第2传热管32a中的相邻的各个第2传热管32a之间。多个翅片33分别与多个第2传热管32a中的相邻的各个第2传热管32a接触。
集管34分别与第1传热部31的多个第1传热管31a和第2传热部32的多个第2传热管32a各自的两端连接。集管34包含第1集管部34a和第2集管部34b。第1集管部34a与第1传热部31的多个第1传热管31a和第2传热部32的多个第2传热管32a各自的一端(第1端)连接。第2集管部34b与第1传热部31的多个第1传热管31a和第2传热部32的多个第2传热管32a各自的另一端(第2端)连接。
第1集管部34a具有制冷剂入口和制冷剂出口。在第1集管部34a内设有分隔部34c。分隔部34c被配置在第1传热部31与第2传热部32的边界。因此，从制冷剂入口流入第1集管部34a的制冷剂通过第1传热部31的多个第1传热管31a流到第2集管部34b，在第2集管部34b折返而通过多个第2传热管32a流到第1集管部34a。流到第1集管部34a的制冷剂从制冷剂出口流出。这样，制冷剂从第1传热部31以仅折返一次的方式流到第2传热部32。
接着，参照图1～图3，对实施方式1的制冷循环装置100的动作进行说明。
制冷循环装置100能够选择性地进行制冷运转和制热运转。在制冷运转时，制冷剂按照压缩机1、四通阀2、室外热交换器3、膨胀阀4、室内热交换器5、四通阀2的顺序在制冷剂回路10中进行循环。在制冷运转时，室外热交换器3作为冷凝器发挥功能。在室外热交换器3中流动的制冷剂与由室外送风机6输送的空气之间进行热交换。在制冷运转时，室内热交换器5作为蒸发器发挥功能。在室内热交换器5中流动的制冷剂与由室内送风机7输送的空气之间进行热交换。
从压缩机1排出的高压气体制冷剂经由气体流入管流入室外热交换器3的第1集管部34a的制冷剂入口。流入第1集管部34a的高压气体制冷剂被分配给第1传热部31的多个第1传热管31a，通过冷凝至干度0.1左右而成为气液二相制冷剂。气液二相制冷剂在第2集管部34b合流，被分配给第2传热部32的多个第2传热管32a，超过饱和液而成为过冷却液制冷剂。过冷却液制冷剂在第1集管部34a合流，从第1集管部34a的制冷剂出口流出。
在制热运转时，制冷剂按照压缩机1、四通阀2、室内热交换器5、膨胀阀4、室外热交换器3、四通阀2的顺序在制冷剂回路10中进行循环。在制热运转时，室内热交换器5作为冷凝器发挥功能。在室内热交换器5中流动的制冷剂与由室内送风机7输送的空气之间进行热交换。在制热运转时，室外热交换器3作为蒸发器发挥功能。在室外热交换器3中流动的制冷剂与由室外送风机6输送的空气之间进行热交换。
从室内热交换器5流入膨胀阀4的过冷却液制冷剂通过由膨胀阀4减压而成为低干度的低压气液二相制冷剂。低压气液二相制冷剂流入室外热交换器3的第1集管部34a的制冷剂入口。流入第1集管部34a的低压气液二相制冷剂被分配给第2传热部32的多个第2传热管32a并蒸发。低压气液二相制冷剂在第2集管部34b合流，被分配给第1传热部31的多个第1传热管31a，进而通过蒸发气化而成为过热蒸汽制冷剂。过热蒸汽制冷剂在第1集管部34a合流，从第1集管部34a的制冷剂出口流出。
此外，制冷循环装置100也可以能够选择性地进行除霜运转。在除霜运转时，制冷剂以与制冷运转时相同的方式在制冷剂回路10中进行循环。在除霜运转时，室外热交换器3作为冷凝器发挥功能，室内热交换器5作为蒸发器发挥功能。
接着，对应用了实施方式1的热交换器HE的室外热交换器3的变形例进行说明。
参照图5，在实施方式1的室外热交换器3的变形例1中，多个第1传热管31a和多个第2传热管32a分别是圆管。
参照图6，在实施方式1的室外热交换器3的变形例2中，多个第1传热管31a和多个第2传热管32a分别是扁平多孔管。扁平多孔管具有多个制冷剂流路RP。多个制冷剂流路RP在扁平多孔管的长轴方向上排列配置。
参照图7，在实施方式1的室外热交换器3的变形例3中，室外热交换器3具有多个第1传热管31a和多个第2传热管32a、集管34、以及多个板式翅片35。多个板式翅片35分别构成为薄板状。多个板式翅片35被配置为彼此层叠。多个第1传热管31a和多个第2传热管32a分别贯通多个板式翅片35。室外热交换器3是翅片管式热交换器。
参照图8，在实施方式1的室外热交换器3的变形例4中，室外热交换器3具有多个第1传热管31a和多个第2传热管32a、以及集管34。在该变形例4中，室外热交换器3不具有翅片。
参照图9，在实施方式1的室外热交换器3的变形例5中，室外热交换器3具有多个第1传热管31a和多个第2传热管32a、多个翅片33、以及集管34。
多个第1传热管31a和多个第2传热管32a分别在铅直方向(重力方向)上延伸。因此，多个第1传热管31a和多个第2传热管32a各自的排水性提高。多个翅片33分别是波纹翅片。波纹翅片在铅直方向(重力方向)上延伸。因此，波纹翅片的排水性提高。集管34在水平方向上延伸。因此，提高了集管34中的制冷剂的均匀分配。
接下来，对本实施方式的作用效果进行说明。
根据本实施方式的热交换器HE，第1传热部31的多个第1传热管31a和第2传热部32的多个第2传热管32a配置成一列。因此，非共沸混合制冷剂不与空气流并行地流动。因此，能够抑制非共沸混合制冷剂的温度梯度导致的热交换损失。即，能够抑制由于非共沸混合制冷剂的温度梯度使得非共沸混合制冷剂与空气的温度差变小导致的热交换损失。由此，能够提高热交换效率。此外，由于非共沸混合制冷剂不与空气流并行地流动，因此在热交换器HE应用于室外热交换器3并作为蒸发器发挥功能时，能够抑制上风侧的温度降低。因此，能够抑制结霜。
此外，第1传热部31和第2传热部32构成为，非共沸混合制冷剂从第1传热部31仅折返一次而流到第2传热部32。因此，能够使由非共沸混合制冷剂的气液二相区域的温度差导致的制冷剂间的热交换损失最小化。即，能够使由于非共沸混合制冷剂的气液二相区域的温度梯度而在每次折返时产生的制冷剂间的热交换损失最小化。由此，能够提高热交换效率。
由此，能够在热交换器HE中使用非共沸混合制冷剂的同时抑制热交换损失。此外，在热交换器HE应用于室外热交换器3并作为蒸发器发挥功能时，能够在使用非共沸混合制冷剂的同时抑制结霜。
根据本实施方式的热交换器HE，第2传热部32的多个第2传热管32a的个数相对于第1传热部31的多个第1传热管31a的个数的比例比使用了共沸混合制冷剂的情况小。因此，能够使非共沸混合制冷剂的过冷却部的传热管的个数少于使用了共沸混合制冷剂的情况下的过冷却部的传热管的个数。由此，能够提高热交换效率。
当在制冷运转时热交换器HE作为冷凝器发挥功能的情况下，由于非共沸混合制冷剂的温度梯度造成的、饱和液温度相对于共沸制冷剂变低的影响，极限的过冷却度必然变小。因此，相对于使用了共沸混合制冷剂的情况，通过减少非共沸制冷剂作为过冷却液的第2传热部32的第2传热管32a的个数，并增加使气液二相区域制冷剂冷凝的第1传热部31的第1传热管31a的个数，能够提高热交换效率。
由于在制热运转时作为下段部的第2传热部32的第2传热管32a的个数比作为上段部的第1传热部31的第1传热管31a的个数少，因此，通过针对作为上段部的第1传热部31使压力损失增大，能够提高制冷剂温度。由此，能够抑制在容易产生冰柱的作为下段部的第2传热部32的最下部处的结冰。
根据本实施方式的热交换器HE，集管34分别与第1传热部31的多个第1传热管31a和第2传热部32的多个第2传热管32a各自的两端连接。因此，能够使热交换器HE成为并流式热交换器。
根据本实施方式的热交换器HE，第1传热部31的多个第1传热管31a和第2传热部32的多个第2传热管32a分别是椭圆管、圆管以及扁平多孔管中的至少任一方。因此，能够提高生产的自由度。
根据本实施方式的制冷循环装置100，具备上述热交换器HE。因此，能够提供具备能够在使用非共沸混合制冷剂的同时抑制热交换损失、并且能够抑制结霜的热交换器HE的制冷循环装置100。
实施方式2.
只要没有特别说明，实施方式2的热交换器HE具有与实施方式1的热交换器HE相同的结构、动作以及作用效果。
参照图10，实施方式2的热交换器HE具备热隔断机构40。热隔断机构40设置于第1传热部31与第2传热部32之间。具体而言，热隔断机构40设置于第1传热部31的第1传热管31a与第2传热部32的第2传热管32a之间。热隔断机构40是分隔板41。分隔板41构成为能够隔断从第1传热管31a向第2传热管32a的传热。分隔板41具有低于翅片33的热传导率。
参照图11，在实施方式2的热交换器HE的变形例1的翅片33中，热隔断机构40是缝隙42。缝隙42被设置为在翅片33的峰部与谷部的中间处分离翅片33。另外，翅片33的峰部被固定于第1传热部31的第1传热管31a，翅片33的谷部被固定于第2传热部32的第2传热管32a。
参照图12，在实施方式2的热交换器HE的变形例2中，热隔断机构40是间隙43。在间隙43中未配置有翅片33。
根据本实施方式的热交换器HE，热隔断机构40设置于第1传热部31与第2传热部32之间。因此，能够利用热隔断机构40抑制第1传热部31与第2传热部32之间的传热。由此，能够抑制由于非共沸混合制冷剂的气液二相区域的温度梯度而在第1传热部31与第2传热部32之间的折返中产生的制冷剂间的热交换损失。
本次公开的实施方式应认为在全部方面都是示例，而并非限制。本公开的范围不是由上述的说明表示，而是由权利要求书表示，意在包含与权利要求书等同的意义及范围内的所有变更。
标号说明
1：压缩机；2：四通阀；3：室外热交换器；4：膨胀阀；5：室内热交换器；6：室外送风机；7：室内送风机；8：控制装置；10：制冷剂回路；31：第1传热部；31a：第1传热管；32：第2传热部；32a：第2传热管；33：翅片；34：集管；34a：第1集管部；34b：第2集管部；40：热隔断机构；100：制冷循环装置；HE：热交换器。
Claims (6)
1.一种热交换器，其中，所述热交换器具备：
第1传热部，其具有多个第1传热管；
第2传热部，其具有多个第2传热管；以及
非共沸混合制冷剂，其在所述第1传热部的所述多个第1传热管和所述第2传热部的所述多个第2传热管中流动，
所述第1传热部的所述多个第1传热管和所述第2传热部的所述多个第2传热管配置成一列，
所述第1传热部和所述第2传热部构成为，所述非共沸混合制冷剂从所述第1传热部仅折返一次而流到所述第2传热部。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其中，
所述第2传热部的所述多个第2传热管的个数相对于所述第1传热部的所述多个第1传热管的个数的比例比使用了共沸混合制冷剂的情况小。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器，其中，
所述热交换器还具备集管，
所述集管分别与所述第1传热部的所述多个第1传热管和所述第2传热部的所述多个第2传热管各自的两端连接。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的热交换器，其中，
所述第1传热部的所述多个第1传热管和所述第2传热部的所述多个第2传热管分别是椭圆管、圆管以及扁平多孔管中的至少任一方。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的热交换器，其中，
所述热交换器还具备热隔断机构，
所述热隔断机构设置于所述第1传热部与所述第2传热部之间。
6.一种制冷循环装置，其中，所述制冷循环装置具备：
权利要求1至5中的任一项所述的所述热交换器；以及
压缩机，其用于对流入所述热交换器的所述非共沸混合制冷剂进行压缩。
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