CN1523316A

CN1523316A - 换热器

Info

Publication number: CN1523316A
Application number: CNA2004100050859A
Authority: CN
Inventors: 山口成人; 一; 杉尾孝; 横山昭一; 清水努
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2004-01-16
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2024-01-16
Also published as: JP2004251556A; CN1324290C; KR20040075717A

Abstract

本发明提供一种换热器，该换热器通过在大致水平布置的下部联管箱(2)和上部联管箱(5)之间配置大致垂直延伸的多个扁平管(3)，在相邻的扁平管(3)之间具有翅片(4)，将位于下部联管箱(2)一端的流入制冷剂的外接管(1)沿长度方向设置，同时在上部联管箱(5)的中央附近设置流出制冷剂的外接管(6)，而改善了制冷剂的分流状况。这种换热器是一种高可靠性的平行流动型换热器，当将其用做蒸发器或冷凝器之一使用时，能具有良好的分流状态，获得足够的热交换量。

Description

换热器

技术领域

本发明涉及使用在热泵式空调器中的换热器，尤其涉及能够使分流到多个传热管中的制冷剂的分流量均匀化的换热器。

背景技术

现有的空调器的构成制冷循环的换热器，当其换热能力较小时，制冷剂的循环量也较小，为了减少换热管内的压力损失，一般制冷剂通道为单一通道较好，当换热量较大时，制冷剂的循环量也较大，此时就需要多个制冷剂通道。在这种需要多个制冷剂通道的情况下，需要能使制冷剂在多个传热管中均匀分流、以最大限度地发挥换热器性能的技术方案。

下面参照图6，对使用平行流动型换热器作为蒸发器的情况进行说明。在图6所示的现有技术的例子中，标号2是中空圆筒状的下部联管箱，其右侧封闭，作为蒸发器使用时，制冷剂通到流入外接管1上。流到下部联管箱2中的制冷剂通过与连通各联管箱的扁平管3紧密接触的翅片4与空气进行热交换，然后气化了的制冷剂流到中空圆筒状的上侧联管箱从蒸发器外接管6流出。

此外，当作为冷凝器使用时，利用制冷循环中的四通阀对循环进行切换，使制冷剂的流入方向与作为蒸发器时的相反，在图6所示的现有技术例子中，从压缩机排出的高温高压的单相过热制冷剂气体从冷凝器外接管6流入上侧联管箱5中，通过与连通各联管箱的扁平管3紧密接触的翅片4与空气进行热交换，冷凝液化后的制冷剂流到中空圆筒状的下部联管箱2从冷凝器外接管1流出。另外，扁平管3是由传热性能良好的铝或铜合金等金属制成的、具有扁平断面外形的换热器用扁平管，它的内部有1个到数个制冷剂通道，扁平管3以将下部联管箱2和上部联管箱5连通的方式，多根垂直地布置在这些联管箱之间。

此外，为获得均匀的制冷剂分配、形成良好分流状态、使其充分发挥性能，在多根扁平管3上使用了各种办法，由传热性能良好的铝或铜合金等薄金属板制成波纹状而形成的翅片4以与多个扁平管3构成的面垂直地形成多个蜂窝状空气通道的方式设置在各扁平管之间，从而使空气和制冷剂能够顺利地进行热交换。

作为使现有技术中这种空调器用换热器具有良好分流状态的结构的例子有：使联管箱内部的隔板相对联管箱轴的垂直方向倾斜(例子参照专利文献1)，或使扁平管3的端面倾斜(例子参照专利文献2)。

专利文献1：特开平6-174335号公报(第1-5页，附图1)

专利文献2：特开平8-5194号公报(第1-5页，附图1)。

当将上述现有的平行流动型换热器作为冷凝器使用时，从压缩机排出的单相过热制冷剂气体从图6所示的上部联管箱5上的外接管6流入，均匀流过各扁平管3，与空气进行热交换后，冷凝液化了的制冷剂受重力影响，流到下部联管箱2中，在此，流过各扁平管3的制冷剂的分流状况不存在很大的问题。

但是，当作为蒸发器使用时，如图7所示，液气混合的两相制冷剂流入下部联管箱2中，除气态制冷剂7外，滞留在底部的液态制冷剂8受流动惯性的影响，具有在蒸发器入口附近和下游侧的右方变厚、在位于下部联管箱2中央部附近的地方变薄的倾向。由此导致从下侧联管箱2进入各扁平管3内的制冷剂的量不均匀，并且，还受制冷循环中高粘性制冷机油的影响以及在各扁平管中流动的制冷剂发生偏流的影响，另外，根据布局情况，制冷剂优先流过从蒸发器入口到蒸发器出口所经距离最短、阻力最小的图6中扁平管3a、3b附近从外接管6流出，而在从蒸发器入口到出口所经距离最远的扁平管3e、3f附近，由于管路损失造成阻力较大，流到此处的制冷剂就比较少。

图8简单地示出了用红外线测定器对用做蒸发器使用时的换热器整体的温度分布测定结果，斜线部分是比其它部分温度高的区域，在图8的斜线部分阻力较大，作为其下游的右侧的一半以上制冷剂流量较小，同时制冷剂过热度大，存在使换热器性能大幅度降低这样的问题。

发明内容

本发明就是为解决现有的问题而提出的，其目的是提供一种平行流动型换热器，使其即使是同时用做蒸发器或冷凝器时，也能达到良好的分流状态，从而获得充分的热交换量。

为解决上述现有的问题，本发明第1项发明是一种换热器，具有：呈规定距离布置的、大致在水平方向延伸的一对联管箱；配置在该—对联管箱之间的多个传热管；配置在相邻传热管之间的翅片，其特征在于：

制冷剂流入管位于所述一对联管箱之一的端部，制冷剂流出管位于上述一对联管箱之另一个的中央附近。

此外，第2项发明，其特征在于：所述流入管沿上述联管箱的长度方向配置在上述联管箱一端部。

进一步地，第3项发明，其特征在于：所述流入管连接在上述联管箱的两端部。

另外，第4项发明，其特征在于：在将所述换热器用做蒸发器时，上述流入管比流出管的管径小地配置在所述联管箱管上。

进一步地，第5项发明，其特征在于：在将所述换热器用做冷凝器时，上述流入管比上述流出管管径大地配置在所述联管箱管上。

附图说明

图1是本发明实施例1的平行流动型换热器的主示意图。

图2是表示图1所示换热器温度分布的主示意图。

图3是图1所示换热器下部联管箱内部的制冷剂状态图。

图4是本发明实施例2的平行流动型换热器的主示意图。

图5是表示图4所示换热器温度分布的主示意图。

图6是现有技术中换热器的主示意图。

图7是图6所示换热器下部联管箱内部的制冷剂状态图。

图8是表示图6所示换热器温度分布的主示意图。

图中：1、1a-外接管，2-下部联管箱，3、3a、3b、3c、3d、3e、3f-扁平管，4-翅片，5-上部联管箱，6-外接管，7-气态制冷剂，8-液态制冷剂。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的实施例进行说明。

(实施例1)

图1表示了本发明实施例1的平行流动型换热器，其包括：相距规定距离、基本上在水平方向延伸的下部联管箱2和上部联管箱5；两端连接在两个联管箱2、5之间、基本与两者垂直布置的多个扁平管(传热管)3；在相邻的扁平管3之间呈蛇形布置的蜂窝状翅片4；分别与下部联管箱2和上部联管箱5连接的、作为流向换热器的制冷剂进出口的外接管1、6。此外，外接管1在下部联管箱2的长度方向延伸，外接管6在与上部联管箱垂直的方向延伸。

在图1中，实线箭头表示换热器作为蒸发器使用的情况，虚线箭头表示作为冷凝器使用的情况，当作为蒸发器使用时，下部联管箱2的左侧是制冷剂入口，上部联管箱5是制冷剂出口，当作为冷凝器使用时采用与蒸发器相反的流动方式。

当将上述结构的换热器作为蒸发器使用时，蒸发器的制冷剂入口是与下部联管箱2相连的外接管1，制冷剂流过扁平管3，通过与扁平管3紧密接触的翅片4与空气进行换热。经换热气化后的制冷剂汇集到上部联管箱5中，通过作为蒸发器制冷剂出口的外接管6，进入制冷循环中的压缩机(图中未示出)入口。

另一方面，当上述结构的换热器作为冷凝器使用时，从压缩机排出的单相过热制冷剂气体从冷凝器的外接管6流到上部联管箱5中，通过与各扁平管3紧密接触的翅片4与空气进行热交换。经换热冷凝液化后的制冷剂受重力的作用，沿各扁平管3均匀地流下后，进入下部联管箱2，通过冷凝器外接管1进入压缩机的入口处。

图2简单地显示了作为蒸发器使用时，用红外测定器对换热器的整体温度分布进行测定的结果。

在图2中，斜线部分比其它部分的温度高，是制冷剂基本上不流过、起不到作为换热器本身作用的部分，但当与用来说明现有例的图8所显示的蒸发器温度分布进行比较后发现，温度分布基本上均匀，这使换热器的有效面积增大，性能大幅度提高。而且，在图1的换热器中，由于液气混合的两相制冷剂能通过作为蒸发器入口的外接管1从下部联管箱2的左侧水平地流入，因此制冷剂能均匀地流到与下侧联管箱2垂直布置的各扁平管3内。

此外，如图3所示，由于滞留在底部的液态制冷剂8在其下游侧的右方会变厚、而且蒸发器出口6的位置设置在上部联管箱5的中央，从外接管1流到下部联管箱2中的制冷剂的流动惯性作用在其下游方向上，因此与图6所示的在下部联管箱2内液态制冷剂靠滑移到下游侧而造成增厚倾向的现有例中下部联管箱2内的制冷剂状态相比，液态制冷剂更加均匀，因此促进了流到各扁平管3内的制冷剂量的均匀性。更进一步地说，图1所示的制冷剂流过各扁平管3的同时经过换热而气化，通过管内的压力损失最高的上部联管箱5，由于制冷剂出口布置在上部联管箱5的中央，因此流过距中央出口最远、布置在上部联管箱5两端的3a、3f扁平管的气体制冷剂到出口距离最短且相等。这样使换热器内的压力分布均等，制冷剂的偏流减小，能够有效地利用换热器，使其性能提高。

另外，对于蒸发器来说，制冷剂入口外接管1的直径比蒸发器出口外接管6的直径小，这样能降低蒸发器出口管内的压力损失，使流到蒸发器入口的制冷剂的流速增加，同时使制冷剂以液气比例均等的程度流到各扁平管3中。

反之，在作为冷凝器使用时，由于冷凝器入口外接管6的直径比冷凝器出口外接管1的直径大，因此能防止因高温高压的单相气体制冷剂通过外接管6时的压力损失而造成的性能降低。

此外，在上述的结构中，外接管1、6位于图1所示的特定位置，但并不局限于该特定位置，它们可以左右相反地设置，也可根据换热器的形状而变化位置。

另外，下部联管箱2和上部联管箱5或外接管1、6的圆筒形，也可由四边形、椭圆形、多边形等其它形状代替。

(实施例2)

图4表示了本发明实施例2的平行流动型换热器，其中实线箭头表示将换热器作为蒸发器使用的情况，虚线箭头表示作为冷凝器使用的情况。

当作为蒸发器使用时，下部联管箱2的两侧是制冷剂入口，上部联管箱5的中央是制冷剂出口，作为冷凝器使用时与作为蒸发器使用时的流动相反。

在本实施例中，为使制冷剂均匀地流入各扁平管3中，将外接管1和1a在下部联管箱2长度方向的两侧布置，并使外接管1和1a的直径比外接管6的直径小。

如果使用本实施例的装置，当将换热器作为蒸发器使用时，制冷剂从外接管1和1a流到下部联管箱2中后，用图4中实线所示的制冷剂均匀地流入各扁平管3中，然后从作为蒸发器出口的外接管6流到位于制冷循环中的压缩机入口。这里，在蒸发器的下部联管箱2上有两处制冷剂入口。

图5简单地示出了作为蒸发器使用时，用红外测定器对换热器的整体的温度分布进行测定的结果。

在图5中，斜线部分比其他部分的温度高，制冷剂基本上不流过、是作为换热器本身不起作用的部分，与上面图2所示的实施例1中的换热器蒸发器的温度分布相比，温度分布更加均匀，从而使换热器的有效面积增大，性能大幅度提高。另外，在图4的换热器中，由于有两个外接管1和1a，因此使从下部联管箱2两侧流入的制冷剂速度降低，制冷剂流动惯性的作用比上述图2换热器中的要小，使下部联管箱2内的制冷剂液相更加均匀，使制冷剂均匀地流过各扁平管3。由此提高了换热性能。

此外，在上述结构中，连接管1、1a、6以及下部联管箱2和上部联管箱5的圆筒形状，也可由四边形、椭圆形或多边形等其它形状代替。

(发明的效果)

本发明由于采取以上所说的结构，因此具有下述效果。

当本发明的换热器作为蒸发器使用时，由于流到各扁平管中的制冷剂能够均匀地分流，因此能最大限度地发挥换热性能，提供具有高可靠性的换热器。

此外，由于本发明的换热器可以既作为蒸发器使用又作为冷凝器使用，因此使用在制冷循环中时，不需要复杂的加工和大型化系统，就能提高热交换性能，同时使系统易被收容和小型化，提供有利于加工性和生产性的高可靠性的换热器。

Claims

1.一种换热器，具有：呈规定距离布置的、大致在水平方向延伸的一对联管箱；配置在该一对联管箱之间的多个传热管；配置在相邻传热管之间的翅片，其特征在于：

2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述流入管沿上述联管箱的长度方向配置在上述联管箱一端部。

3.如权利要求1或2所述的换热器，其特征在于：所述流入管连接在上述联管箱的两端部。

4.如权利要求1～3中任一项所述的换热器，其特征在于：在将所述换热器用做蒸发器时，上述流入管比流出管的管径小地配置在所述联管箱管上。

5.如权利要求1～3中任一项所述的换热器，其特征在于：在将所述换热器用做冷凝器时，上述流入管比上述流出管管径大地配置在所述联管箱管上。