CN1504707A - 热交换器 - Google Patents

Abstract

一种热交换器，在略呈水平配置的下部分配总管(2)和上部分配总管(5)之间，配置略呈垂直延伸的多个扁平管(3)，在相邻的扁平管(3)之间，设置散热片(4)，在下部分配总管(2)的一端，朝长度方向安装致冷剂流入的连接管(1)，同时在上部分配总管(5)的一端，朝长度方向安装连接管(6)。此外，在下部分配总管(2)的内部，朝长度方向至少配置(1)根引导管，以便改善流入下部分配总管(2)的致冷剂的分流状态。从而，无论将并流型热交换器用作蒸发器还是冷凝器，都能实现良好的分流状态，获得充分的热交换量，可靠性高。

Description

热交换器

技术领域

本发明涉及用于热泵式空气调节器的热交换器，特别涉及能实现使分流到多个传热管的致冷剂的分流量均等的热交换器。

背景技术

在现有技术中，构成空气调节器的冷冻循环的热交换器，在热交换能力较小时，致冷剂的循环量也较小，传热管内的压力损失不大，所以致冷剂管道可以单一。但热交换量较大时，致冷剂的循环量就要增大，需要多个致冷剂管道。这时就需要设法将致冷剂在多个传热管道中均匀分流，以最大限度地发挥热交换器的性能。

图9示出现有技术中使用并流型热交换器的情况。

将图9所示的热交换器作为蒸发器使用时，致冷剂流入的连接管1，与空心圆筒状的下部分配总管2的一端连接，下部分配总管2的另一端(图9中的右侧)被密封。另一方面，致冷剂流出的连接管6，与空心圆筒状的上部分配总管5的一端连接，上部分配总管5的另一端(图9中的右侧)被密封。通过连接管1流入下部分配总管2的致冷剂，通过与各分配总管2、5连通的紧贴多个扁平管3的散热片4，与空气进行热交换。经过热交换后，变成气体的致冷剂，通过上部分配总管5，从连接管6流出。

另外，将图9所示的热交换器作为冷凝器使用时，通过在冷冻循环中设置的四通阀进行循环切换，使致冷剂的流出方向，与作为蒸发器使用时的相反。

图9所示的现有技术的示例，由压缩机排出的高温高压的单相过热致冷剂气体，经过连接管6，流入上部分配总管5，通过紧贴在与各分配总管2、5连通的扁平管3上的散热片4，与空气进行热交换，冷凝液化后的致冷剂，通过下部分配总管2，从连接管1流出。

此外，扁平管3由热传导性良好的铝及铜合金等金属构成，具有扁平的截面外形，在其内部形成1根乃至数根致冷剂管道。扁平管3垂直、多根跨接安装在两个分配总管2、5之间，使下部分配总管2和上部分配总管5连通，为了使致冷剂均匀分配，成为良好的分流状态，能够充分发挥其性能，人们想出了各种方法。

另外，在扁平管3之间设置的散热片4，是将热传导性良好的铝及铜合金等薄金属片，做成波浪形后制成的。安装后，可在通风方向上形成无数蜂窝状的通气路，使空气和致冷剂的热交换顺利进行。

在现有技术中，为了使这种用于空气调节器的热交换器的分流状态良好，还提出了下述两种方案：将设置在分配总管内部的隔离板与分配总管的轴垂直方向倾斜(参阅专利文献1)，和使扁平管的端面倾斜(可参阅专利文献2)。

【专利文献1】

特开平6-174335号公报(第3页、第1图)

【专利文献2】

特开平8-5494号公报(第3页、第1图)

将上述现有技术的并流型热交换器作为冷凝器使用时，由压缩机排出的单相的过热致冷剂气体，由连接管6流入图9所示的上部分配总管5，在各扁平管3中均匀流动，与空气进行热交换后，冷凝液化的致冷剂，在重力的作用下，流向下部分配总管2。所以在各扁平管3中流动的致冷剂的分流状态，没有暴露出较大的问题。

但是，将它作为蒸发器使用后，液体和气体混在一起的2相的致冷剂，就如图10所示，流入下部分配总管2的，除了气体状的致冷剂7之外，滞留在底部的液体状的致冷剂8，在流动惯性的作用下，具有在蒸发器入口附近和成为下游侧的右方变得较厚，在下部分配总管2的中央附近变得较薄的倾向。其结果，不仅从下部分配总管2在各扁平管3内上升并流过的致冷剂的量不均匀，而且，由于冷冻循环中的粘性高的冷冻机油的影响，以及各扁平管3中流动的致冷剂3出现的偏流的影响，在某种条件下，致冷剂优先通过离蒸发器入口的路径距离短、阻力小的靠近蒸发器出口的图9所示的扁平管3a、3b附近后，流入连接管6。而在从蒸发器的入口到出口的路线中，距离比较长的扁平管3e、Sf附近，由于管道损失造成的阻力大，所以流入的致冷剂就要减少。

图11的斜线部分，表示该部位的温度高于其它部位。正如该斜线部分所示，存在着这样的问题：成为阻力大的下游侧的右侧的一半以上部分，伴随着致冷剂的流量下降，致冷剂过热度增大，使热交换器的性能大大下降。

发明内容

本发明是鉴于现有技术存在的这种问题而提出的，其目的在于提供一种无论将并流型热交换器用作蒸发器还是用作冷凝器，都能实现良好的分流状态，获得充分的热交换量，可靠性高的并流型热交换器。

为了达到上述目的，本发明之1记述的发明，包括：相隔所定的距离且沿略呈水平方向延伸的一对分配总管；配置在这一对分配总管之间的多个传热管；以及配置在相邻的传热管之间的散热片，其特征在于：还包括：与所述一对分配总管中的一方的分配总管的端部连接的致冷剂的流入管；和与所述一对分配总管中的另一方的分配总管的端部中与所述流入管成为对角位置的端部连接的流出管，流入所述流入管的致冷剂，在所述一对分配总管之间移动，通过所述传热管，从所述流出管流出。

另外，本发明之2所述的发明，其特征在于：所述流入管及所述流出管，设延在所述一对分配总管的长度方向。

进而，本发明之3所述的发明，其特征在于：将所述热交换器作为蒸发器使用时，使所述流入管的直径小于所述流出管的直径。

另外，本发明之4所述的发明，其特征在于：将所述热交换器作为冷凝器使用时，使所述流入管的直径大于所述流出管的直径。

另外，本发明之5中所述的发明，其特征在于：将所述热交换器作为蒸发器使用时，随着与所述流入管的距离的增大，所述传热管插入所述分配总管的插入量就逐渐变小。

另外，本发明之6中任所述的发明，其特征在于：将所述热交换器作为冷凝器使用时，随着与所述流入管的距离的增大，所述传热管插入所述分配总管的插入量就逐渐变小。

另外，本发明之7中所述的发明，其特征在于：将所述热交换器作为蒸发器或冷凝器使用时，随着与所述流入管的距离的增大，所述传热管插入所述分配总管的插入量就逐渐变小。

另外，本发明之8中所述的发明，包括：相隔所定的距离且沿略呈水平方向延伸的一对分配总管；配置在这一对分配总管之间的多个传热管；以及配置在相邻的传热管之间的散热片，其特征在于：随着离开与所述一对分配总管中的一方的分配总管的端部连接的致冷剂的流入管的距离的增大，所述传热管插入所述分配总管中的插入量就逐渐变小。

进而，本发明之9中所述的发明，包括：相隔所定的距离且沿略呈水平方向延伸的一对分配总管；配置在这一对分配总管之间的多个传热管；以及配置在相邻的传热管之间的散热片，其特征在于：还包括：与所述一对分配总管中的一方的分配总管的端部连接的致冷剂的流入管；与所述一对分配总管的另一方的分配总管的端部中与所述流入管处于同一侧的端部所连接的流出管；以及在与所述流入管连接的所述分配总管的内部、沿长度方向延伸设置的引导管，流入所述流入管的致冷剂，在所述一对分配总管之间移动，通过所述引导管及所述传热管，从所述流出管流出。

另外，本发明之10中所述的发明，其特征在于：使所述引导管的直径小于所述流入管的直径。

另外，本发明之11中所述的发明，其特征在于：在与所述流入管连接的所述分配总管的内部，设置2根以上的不同长度的引导管；随着这2根以上的引导管的致冷剂出口离所述流入管的距离的增大，所述引导管的直径就逐渐增大。

进而，本发明之12中所述的发明，包括：相隔所定的距离且沿略呈水平方向延伸的一对分配总管；配置在这一对分配总管之间的多个传热管；以及配置在相邻的传热管之间的散热片，其特征在于：还包括：与所述一对分配总管中的一方的分配总管的端部连接的致冷剂的流入管；与所述一对分配总管中的另一方的分配总管的端部中与所述流入管处于同一侧的端部连接的流出管；以及在与所述流入管连接的所述分配总管的内部、沿长度方向延伸设置的隔离板，流入所述流入管的致冷剂，在所述一对分配总管之间移动，通过所述传热管，从所述流出管流出。

附图说明

图1是本发明中的第1实施方式涉及的并流型热交换器的简要正面图。

图2是表示图1的热交换器中的温度分布的简要正面图。

图3是表示图1的热交换器中下部分配总管内部的致冷剂状态图。

图4是表示图1的热交换器中上部及下部分配总管内部的示意图。

图5是本发明第2实施方式涉及的并流型热交换器的部分剖面简要正面图。

图6是图5的热交换器的下部分配总管内部的示意图。

图7是本发明涉及的第3实施方式涉及的并流型热交换器的下部分配总管内部的示意图。

图8是从图10的箭头A的方向看图7的下部分配总管剖面图。

图9是现有技术的热交换器的简要正面图。

图10是图9的热交换器的下部分配总管内部的致冷剂状态图。

图11是表示图9的热交换器中温度分布的简要正面图。

图中：1-连接管；2-下部分配总管；3a、3b、3c、3d、3e、3f-扁平管；4-散热片；5-上部分配总管；6-连接管；7-气体状的致冷剂；8-液体状的致冷剂；9、10、11-引导管；12-隔板。

具体实施方式

下面，参阅附图，对本发明的实施方式作一阐述。

(第1实施方式)

图1示出本发明的第1实施方式涉及的并流型热交换器，它包括：按照所定的距离略呈水平延伸的下部分配总管2和上部分配总管5；两端与这两个分配总管2、5连接，两者之间略呈垂直配置的多个扁平管(传热管)3；在相邻的扁平管3之间蛇行弯曲地配置的蜂窝状的散热片4；以及分别与下部分配总管2和上部分配总管5连接，成为致冷剂流入或流出热交换器入口的连接管1、6。另外，连接管1、6分别朝下部分配总管2和上部分配总管5的长度方向延伸。

在图1中，实线箭头表示热交换器作为蒸发器使用时的情况，虚线箭头表示将热交换器作为冷凝器使用时的情况。作为蒸发器使用时，下部分配总管2的左侧，是致冷剂流入口；上部分配总管5的右侧，成为致冷剂的出口。作为冷凝器使用时，与作为蒸发器使用时的流动方向相反。

将上述结构的热交换器作为蒸发器使用时，致冷剂流入蒸发器的入口，成为与下部分配总管2连接的连接管1，致冷剂流过扁平管3后，通过紧贴着扁平管3的散热片4，与空气进行热交换。热交换后气化的致冷剂，集结在上部分配总管5中，通过成为来自蒸发器的致冷剂的出口的连接管6，被送到冷冻循环中的压缩机(图中未示出)的吸入部。

另一方面，将上述结构的热交换器作为冷凝器使用时，由压缩机排出的单相的过热致冷剂气体，由冷凝器的连接管6流入上部分配总管5，通过紧贴着扁平管3的散热片4，和空气进行热交换。热交换后冷凝液化的致冷剂，在重力的作用下，均匀流过各扁平管3后，流入下部分配总管2，通过冷凝器的连接管1，被送到压缩机的引入部。

图2简要示出使用红外线测量仪，对作为蒸发器使用时的热交换器的整体的温度分布进行测量后的结果。

在图2中，斜线部分比其他部位的温度高，是致冷剂几乎不流动、没有起到热交换器应有的作用的部位。但与现有技术示例中叙述过的图11的蒸发器的温度分布相比，温度分布基本均匀，作为热交换器的有效面积增大，性能也得到大大提高。这是因为图1的热交换器中，成为蒸发器的出入口的连接管1、6的位置关系的影响很大，来自蒸发器的入口的连接管1的液体和气体混在一起的2相的致冷剂，从下部分配总管2的左侧，水平流入，所以能均匀流过与下部分配总管2垂直配置的各扁平管3的缘故。

另外，如图3所示滞留在底部的液体状的致冷剂8，在成为下游侧的右方较厚，而且由于成为蒸发器入口的连接管1和成为蒸发器的出口的连接管6的位置水平设置且成对角，从而使从连接管1流入下部分配总管2的致冷剂的流动惯性的影响，作用到下游方向，所以在下部分配总管2的内部，具有越往下游，致冷剂液相就越增多的倾向。与现有技术示例中出现的下部分配总管2内的致冷剂的状态相比，致冷剂液相均匀，流入各扁平管3的致冷剂量也均匀。并且，致冷剂的出入口间的距离，不论通过那条路径都相等，管内的压力损失也几乎相等，所以，能够有效地利用热交换器，提高其性能。

另外，作为蒸发器使用时，使致冷剂入口的连接管1的直径小于成为蒸发器出口的连接管6，或者如图4所示，将扁平管3垂直插入下部分配总管2的插入量的长度，越靠近成为下部分配总管2的致冷剂下游侧的右侧越短，从而能使其适合致冷剂液相的厚度，在增加致冷剂流入蒸发器的流速的同时，还能使液体和气体的比率为均等的致冷剂流入各扁平管3。

反之，作为冷凝器使用时，使冷凝器入口的连接管6的直径大于冷凝器出口的连接管1，或者如图4所示，将扁平管3垂直插入上部分配总管5的插入量的长度，越靠近成为上部分配总管5的下游的左侧越短，从而能抑制高温高压的单相气体的致冷剂通过连接管6时由压力损失造成的性能下降，并且在兼作蒸发器使用时，能利用同样长度的扁平管3，还能提高生产率和可加工性。

此外，在上述结构中，连接管1、6，特定在图1所示的位置上。但并非一定要限制在那个位置上，也可以左右相反地安装，也能根据热交换器的形态，变更位置。

另外，下部分配总管2及上部分配总管5，或连接管1、6，也可以用矩形状、椭圆状、多边形状或其它形状取代圆筒状。

(第2实施方式)

图5示出本发明的第2实施方式涉及的并流型热交换器，图中、由实线箭头表示将热交换器作为蒸发器使用时的情况，虚线箭头表示将热交换器作为冷凝器使用时的情况。另外，作为蒸发器使用时，下部分配总管2的左侧是致冷剂入口，上部分配总管5的左侧成为致冷剂出口；而作为冷凝器使用时，流动的方向与作为蒸发器使用时的相反。

本实施方式的特点在于：在下部分配总管2的内部，沿下部分配总管2的长度方向，配置着引导管9，引导管9的直径小于连接管的直径，以便使致冷剂均匀地流入各扁平管3。

采用本实施方式后，将热交换器作为蒸发器使用时，致冷剂从连接管1流入下部分配总管2后，通过设置在下部分配总管2中的引导管9，如图5的实线所示，从下部分配总管2的右侧流出。然后，均等地流入各扁平管3，从成为蒸发器出口的连接管6，被送到在冷冻循环中设置的压缩机的吸入部。所以，实际上，作为蒸发器的致冷剂入口，在下部分配总管2的右侧，致冷剂出口则在左侧。所以，致冷剂流出入的出入口的位置关系，成为对角配置，与前述图1所示的第1实施方式涉及的热交换器的位置关系相同。

在本实施方式中，如图6所示，在下部分配总管2的内部，设置着2根长度不同的引导管10、11，可以将从连接管1流入的致冷剂分流。

另外，较短的引导管10，与较长的引导管11相比，其致冷剂出口配置在离成为致冷剂去往蒸发器的入口的连接管1较近的位置，再将引导管11的直径(开口面积)做得大于引导管10的直径(开口面积)，从而使许多致冷剂从出口离致冷剂入口较远、致冷剂不易流动的引导管11流出。所以，对冷冻循环的能力变动和致冷剂的流速变化也具有柔软性，能将致冷剂均匀地分配给各扁平管，提高热交换器的性能。

此外，在下部分配总管2的内部配置的引导管，并不限于1根或2根，可以配置3根以上不同长度的引导管。这时，最好随着多个引导管的致冷剂出口离连接管1的距离的增大，将引导管的直径逐渐增大。

另外，图5或图6所示的结构，在将冷冻循环(图中未示出)和热交换器连接时，连接管1、6两者都在左端，所以不需要使较长的管道缠绕，可以提高生产率。

此外，作为冷冻循环系统的减压机构部件，还可以采用毛细管，在本实施方式中，在下部分配总管2中设置的引导管9、10、11，如果使用毛细管后，就能将减压机构部件收容在热交换器之中，从而使系统更加轻凑、简易。

此外，与下部分配总管2、上部分配总管5、或连接管1、6一样，引导管9、10、11也可以用矩形、椭圆形、多边形及其它形状取代圆筒状的形状。

(第3实施方式)

图7示出本发明的第3实施方式涉及的并流型热交换器设置的下部分配总管2。将图7所示的热交换器作为蒸发器使用时，下部分配总管2的左侧是致冷剂入口，上部分配总管(图中未示出)的左侧成为致冷剂出口。作为冷凝器使用时，流动方向与作为蒸发器使用时的相反。

本实施方式的特点是：在下部分配总管2的内部，略呈水平地配置着在连接管1的相反一侧具有间隙的隔板12。如图8所示，垂直插入下部分配总管2的扁平管3的下端，与隔板12留着所定的间隔。

采用本实施方式后，将热交换器作为蒸发器使用时，从连接管1流入的致冷剂，流进下部分配总管2的内部的隔板12的下部。然后致冷剂在隔板12的下部向右移动，直至被引导到成为下部分配总管2的下游的右端后，转到隔板12的上部，如图7的实线箭头所示，流入各扁平管3。

这时，也与上述第2实施方式涉及的热交换器一样，实际上，作为蒸发器的致冷剂入口在下部分配总管2的右侧，致冷剂出口成为左侧，所以致冷剂的出入口位置关系成为对角配置，可达到均匀分流状态的最佳化。

所以，预先在下部分配总管2内，将隔板12做成一体，就不用将特殊的连接管等插入下部分配总管2内，获得良好的分流效果，既能提高性能，又能提高可加工性和生产率。

由于本发明采用如上所述的结构，所以可获得如下效果：

将本发明涉及的热交换器作为蒸发器使用时，流向各扁平管的致冷剂的分流均匀，所以成为能最大限度地发挥热交换性能、可靠性高的热交换器。

另外，即使将本发明涉及的热交换器兼作蒸发器和冷凝器，在冷冻循环中使用时，也能提供不需要复杂的加工及大型化就可以提高热交换性能、而且还能实现收纳性和紧凑化、提高可加工性和生产率、可靠性高的热交换器。

Claims (12)

1.一种热交换器，包括：相隔所定的距离且沿略呈水平方向延伸的一对分配总管；配置在这一对分配总管之间的多个传热管；以及配置在相邻的传热管之间的散热片，其特征在于：

还包括：与所述一对分配总管中的一方的分配总管的端部连接的致冷剂的流入管；和

与所述一对分配总管中的另一方的分配总管的端部中与所述流入管成为对角位置的端部连接的流出管，

流入所述流入管的致冷剂，在所述一对分配总管之间移动，通过所述传热管，从所述流出管流出。

2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于：所述流入管及所述流出管，设延在所述一对分配总管的长度方向。

3.如权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于：将所述热交换器作为蒸发器使用时，使所述流入管的直径小于所述流出管的直径。

4.如权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于：将所述热交换器作为冷凝器使用时，使所述流入管的直径大于所述流出管的直径。

5.如权利要求1～4中任一项所述的热交换器，其特征在于：将所述热交换器作为蒸发器使用时，随着与所述流入管的距离的增大，所述传热管插入所述分配总管的插入量就逐渐变小。

6.如权利要求1～4中任一项所述的热交换器，其特征在于：将所述热交换器作为冷凝器使用时，随着与所述流入管的距离的增大，所述传热管插入所述分配总管的插入量就逐渐变小。

7.如权利要求1～4中任一项所述的热交换器，其特征在于：将所述热交换器作为蒸发器或冷凝器使用时，随着与所述流入管的距离的增大，所述传热管插入所述分配总管的插入量就逐渐变小。

8.一种热交换器，包括：相隔所定的距离且沿略呈水平方向延伸的一对分配总管；配置在这一对分配总管之间的多个传热管；以及配置在相邻的传热管之间的散热片，其特征在于：

随着离开与所述一对分配总管中的一方的分配总管的端部连接的致冷剂的流入管的距离的增大，所述传热管插入所述分配总管中的插入量就逐渐变小。

9.一种热交换器，包括：相隔所定的距离且沿略呈水平方向延伸的一对分配总管；配置在这一对分配总管之间的多个传热管；以及配置在相邻的传热管之间的散热片，其特征在于：

还包括：与所述一对分配总管中的一方的分配总管的端部连接的致冷剂的流入管；

与所述一对分配总管的另一方的分配总管的端部中与所述流入管处于同一侧的端部所连接的流出管；以及

在与所述流入管连接的所述分配总管的内部、沿长度方向延伸设置的引导管，

流入所述流入管的致冷剂，在所述一对分配总管之间移动，通过所述引导管及所述传热管，从所述流出管流出。

10.如权利要求9所述的热交换器，其特征在于：使所述引导管的直径小于所述流入管的直径。

11.如权利要求9所述的热交换器，其特征在于：在与所述流入管连接的所述分配总管的内部，设置2根以上的不同长度的引导管，

随着这2根以上的引导管的致冷剂出口离所述流入管的距离的增大，所述引导管的直径就逐渐增大。

12.一种热交换器，包括：相隔所定的距离且沿略呈水平方向延伸的一对分配总管；配置在这一对分配总管之间的多个传热管；以及配置在相邻的传热管之间的散热片，其特征在于：

还包括：与所述一对分配总管中的一方的分配总管的端部连接的致冷剂的流入管；

与所述一对分配总管中的另一方的分配总管的端部中与所述流入管处于同一侧的端部连接的流出管；以及

在与所述流入管连接的所述分配总管的内部、沿长度方向延伸设置的隔离板，

流入所述流入管的致冷剂，在所述一对分配总管之间移动，通过所述传热管，从所述流出管流出。

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