空調用換熱器的製作方法
2023-09-21 07:07:15 2
專利名稱：空調用換熱器的製作方法
技術領域：
本發明涉及空調用換熱器，更詳細地說，涉及能夠使熱傳遞效率增大的空調用換熱器。
背景技術：
一般而言，空調中，冷/暖兼用的燃氣熱泵系統分為室內機和室外機。室內機具有膨脹閥和室內機用換熱器。另一方面，室外機具有壓縮機，其用於壓縮冷媒；燃氣發動機， 其用於驅動該壓縮機；室外機用換熱器，其使由壓縮機噴出的冷媒和由燃氣發動機噴出的冷卻水進行熱交換。在供冷模式時，室外機用換熱器作為冷凝器發揮作用，室內機用換熱器作為蒸發器發揮作用；在供暖模式時，室外機用換熱器作為蒸發器發揮作用，室內機用換熱器作為冷凝器發揮作用。在這樣的燃氣熱泵系統中，冷媒一邊通過膨脹閥一邊成為低壓狀態，並流入到室內機用換熱器(作為蒸發器而發揮作用時)中，在室內機用換熱器中，飽和狀態的冷媒從周圍接受蒸發熱而蒸發。蒸發後的低溫低壓的過熱蒸氣受到來自外部的功(壓縮機的功)而被壓縮，從而變為高溫高壓的過熱蒸氣狀態，這樣，壓縮後的高溫高壓的過熱蒸氣流入到室外機用換熱器(作為冷凝器而發揮作用時)而冷凝。冷凝後的冷媒回到最初狀態後流入膨脹閥，由此完成一個循環。作為如該燃氣熱泵系統的蒸氣壓縮製冷循環的必備的構成要素，具有壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器等，其中，上述壓縮機使壓力上升以易於在常溫下進行冷凝，上述冷凝器使壓縮後的蒸氣放熱從而還原為液體，上述膨脹閥使由冷凝器液化後的高壓的液體減壓並膨脹到與所需低溫相當的飽和壓力，上述蒸發器通過液體的蒸發而從周圍吸熱來發揮製冷作用。利用了上述蒸氣壓縮製冷循環的燃氣熱泵系統，在夏季，將室內機用換熱器作為蒸發器使用，將室外機用換熱器作為冷凝器使用，從而供冷運轉，在冬季，反過來將室內機用換熱器作為冷凝器使用，將室外機用換熱器作為蒸發器使用，從而供暖運轉。近年來，能夠根據使用者的要求選擇性地供冷或供暖的冷暖兼用的熱泵系統正在普及。在這樣的空調中，對於換熱器而言，廣泛使用翅片管(fin-tube)方式的換熱器。 上述翅片管式換熱器由多個翅片和多個管(也稱作導熱管)構成，其中，上述多個翅片成隔開規定的間隔地排列配置，上述多個管貫通該多個翅片而設置，而且冷媒在管的內部流動。在這樣的翅片管式換熱器中，空氣在翅片與管之間通過，從而在管內流動的冷媒與空氣之間進行熱交換，翅片和管的排列將影響換熱器的熱傳遞量。而且，管的結構和設定也對熱傳遞量以及熱傳遞方式帶來影響。在上述翅片管式換熱器中，在換熱器的內部，存在冷媒以氣體狀態流動的部分、以兩相狀態(液體和氣體)流動的部分及以液體流動的部分。附圖IA是表示作為冷凝器使用時的換熱器管內的流動方式的圖，表示氣體冷媒在沿著管的長度方向流動的過程中一邊相變為液體一邊向周圍放熱的過程。另外，圖IB是表示作為蒸發器使用時的換熱器管內的流動方式的圖，表示兩相狀態(液體和氣體)的冷媒在沿著管的長度方向流動的過程中一邊相變為氣體一邊蒸發從而從周圍吸熱的過程。通常，為了抑制換熱器內的壓力損失(壓力下降)，以氣體進行流動的附近的冷媒流速為基準，在從氣體到液體的整個區域，將換熱器的管的管徑設計成適合氣體側的管徑。 因此，對於液體側，有將管的管徑設定為大徑的傾向。但是，如果從換熱器管內的熱傳遞的觀點來看，優選換熱器的管徑為小徑。因此， 如果考慮換熱器的壓力下降(壓力損失)的觀點和換熱器管內的熱傳遞方式，優選將換熱器的液體側的管的管徑設計為小於氣體側的管徑。專利文獻1 日本公開專利特開2010-203726號公報；專利文獻2 日本公開專利特開2010-197008號公報；專利文獻3 日本公開專利特開2010-127612號公報。
發明內容
因此，本發明是為了解決如上所述的現有的問題點而做出的，其目的在於提供一種空調用換熱器，藉助管的結構和排列來使熱傳遞量增大。為了實現上述目的，本發明的空調用換熱器具有管，其在兩個側壁之間，沿著該側壁的長度方向隔開間隔地設置有多個，冷媒流入管，其使冷媒在上述側壁的一側流入，第一、第二流入管，其從上述冷媒流入管延伸，與上述管連通地連接，排出管，其將從上述第一、第二流入管流入的冷媒混合併且使相變之後的冷媒排出，上述第一、第二流入管和排出管構成為一組，該成為一組的第一、第二流入管和排出管沿著冷媒流入管及側壁的長度方向配置有多組；在從上述一組的第一流入管至上述排出管之間的管的全長的0. 4 0. 9的地點處，管進行匯合。另外，在本發明中，優選管進行匯合之後的管內的液體區域/氣體區域的總截面積的比為0. 25 0.5。發明的效果這樣，在利用本發明的蒸氣壓縮式製冷循環的制冷機或者空調中，通過恰當地設置與空冷式室外換熱器的管匯合的管，能夠獲得通過冷媒的流動改變工作流體的狀態(過熱蒸氣、兩相狀態、過冷狀態)而且保持最佳的冷媒流速的效果。
圖IA是表示通常的換熱器用管的冷凝過程的說明圖。圖IB是表示通常的換熱器用管的蒸發過程的說明圖。圖2是表示本發明的換熱器的立體圖。圖3是圖2的主視圖。圖4是圖2的側視圖。圖5是圖3的俯視圖。圖6是圖4的A部放大圖。
具體實施例方式以下，基於附圖來詳細地說明用於實施本發明的具體的內容。圖2是表示本發明的換熱器的立體圖。如圖2所示，本發明的換熱器100在兩側的側壁IlOaUlOb之間且沿著該側壁IlOaUlOb的長度方向隔開間隔地設置有多個管120， 並且在該側壁110的長度方向(圖2中的縱向)上設置有冷媒流入管130。在上述冷媒流入管130上沿著長度方向設置有多個成為一組的第一流入管131和第二流入管132，換言之，具有在第一、第二流入管131、132的下部設置有成為另一組的第一、第二流入管133、134的結構，並且以這樣的排列方式設置多組第一、第二流入管。氣體狀態的冷媒(冷凝器的情況)經過上述成為一組的第一流入管131、133和第二流入管132、1；34流入到管120內。如圖6所示，經過上述第一流入管131、133和第二流入管132、134而流入的氣體狀態的冷媒，一邊通過多個管和匯合部121、122 —邊混合併發生相變，相變後的冷媒由排出管141,142排出。每一組第一、第二流入管分別連接形成有上述匯合部121、122，在第一、第二流入管131、132上形成匯合部121，在另外的第一、第二流入管133、134上形成匯合部122，沿著冷媒流入管130和側壁IlOa的長度方向反覆設置有多個這樣的第一、第二流入管和匯合部。另外，每個匯合部形成有一根排出管141，該排出管141將通過了匯合部121、122的冷媒排出。換言之，第一、第二流入管131、132、連接該第一、第二流入管131、132而形成的匯合部121以及排出管141成為一組，反覆設置多個這樣的組。以在空調中作為蒸發器和冷凝器使用的空冷式的翅片管式換熱器為例說明本實施方式的換熱器。這裡，如圖6所示，本發明的從第一流入管131到排出管141之間的管的全長是將匯合前的與上述第一流入管131連接的管的全長(Lixm)、匯合後的連接至上述排出管 141的管的全長(L2XN2)以及連接上述各管所使用的曲管部的全長(CXra)加在一起的值。如果將其用算式表示，則如下算式1所示。算式1 :L = L1XN1+L2XN2+CXN3上述算式中，L是從第一流入管131到排出管141之間的管的全長，Ll是匯合前的管的長度(在圖5中橫方向設置的一列管的長度)，L2是匯合後的管的長度，這裡，Ll的長度和L2的長度相同。另外，Nl是Ll的根數，N2是L2的根數。參照圖6進一步具體說明上述算式1，通過第一流入管131流入的冷媒通過管120 中的貫穿附圖並連接在裡側的管al到達相對側的側壁110b。接著，冷媒從相對側的側壁 IlOb通過曲管部C再通過管a2，並且通過曲管部C流向接下來的管a3。經由第一流入管 131流入的冷媒以這樣的方式，依次通過管al、a2、……、al2，到達匯合部121。另一方面，經由第二流入管132流入的冷媒，通過貫穿附圖並連接在裡側的管bl， 到達相對側的側壁110b。接著，冷媒從相對側的側壁IlOb通過曲管部C再通過管132，並且再通過曲管部C流向接下來的管b3。經由第二流入管132流入的冷媒以這樣的方式，依次通過管bl、b2、……、b8，到達匯合部121。
經由第一流入管131和第二流入管132流入的冷媒，在匯合部121混合併發生相變(在作為冷凝器使用時，從氣體狀態變為液體狀態；在作為蒸發器使用時，與冷凝器相反地變化)，並且流向排出管141。混合後的冷媒以與如上上述相同的方式通過管Cl、 c2、……、cl0的內部，並由排出管141排出。在上述算式1中，管的長度Ll和L2相同，能夠從圖5確認。另外，在參照圖6時， 與al至al2相符附為12 ；與cl至clO相符N2為10。另外，曲管部的根數N3是分別連接匯合前的管al、a2、……、al2的部分和分別連接匯合後的管cl、c2、……、clO的部分的總根數。圖6所示的第一流入管131、第二流入管132、排出管141的位置以及曲管部C的配置是為了說明而任意作成的，所以能夠進行各種變形。與上述冷媒流入管130的第一流入管131及第二流入管132連接的管延伸至匯合處的管的根數可以不同。另外，與上述第一、第二流入管131、132連接的管是氣體管。另外，在本發明中，在供冷運轉時室外換熱器作為冷凝器使用的情況下，優選設置成在從第一流入管131到排出管141之間的管的全長的0. 4 0. 9的地點處匯合。另外，匯合後的管內的液體區域/氣體區域的總截面積的比為0. 25 0. 5的值。在上述實施方式中，重點說明了第一流入管131、第二流入管132以及排出管141 各為一根的情況，但本發明的技術思想並不限定於此，也可以使用多根第一流入管、第二流入管以及排出管。如之前的簡略說明，在換熱器發揮冷凝器作用時，冷媒在管內一邊從氣體狀態變化為液體狀態一邊流動，在換熱器作為蒸發器發揮作用時，冷媒一邊從液體狀態相變為氣體狀態一邊流動，另外，氣體冷媒在換熱器管內流動時的壓力損失明顯比液體狀態的冷媒流動時的壓力大。這是由於，氣體狀態的比容遠遠大於液體狀態的比容，所以在相同面積的管內流動時，氣體的流速遠大於液體的流速。因此，能夠通過使液體流動的液管的總截面積小於氣體流動的氣體管的流動面積來獲得最佳設計，而且，如果換熱器的管為小徑，則熱交換效率變好，因此優選在如上述的條件(管的匯合地點、液體區域/氣體區域的總截面積的比)下製造換熱器。本發明為了方便而基於附圖來說明本發明的實施方式，但本發明並不限定於此， 在本發明的技術思想的範圍內能夠進行各種變形及修正，這樣的變形及修正包含在本發明要求保護的範圍內是不言自明的事實。
權利要求
1.一種空調用換熱器，具有管，其在兩個側壁之間，沿著該側壁的長度方向隔開間隔地設置有多個， 冷媒流入管，其使冷媒在上述側壁的一側流入， 第一、第二流入管，其從上述冷媒流入管延伸，與上述管連通地連接， 排出管，其將從上述第一、第二流入管流入的冷媒混合併且使相變之後的冷媒排出； 上述第一、第二流入管和排出管構成為一組，該成為一組的第一、第二流入管和排出管沿著冷媒流入管及側壁的長度方向配設有多組； 其特徵在於，在從上述一組的第一流入管至上述排出管之間的管的全長的0. 4 0. 9的地點處，管進行匯合，在此，上述管的全長是將進行匯合前的與上述第一流入管連接的管的全長、匯合之後連接至上述排出管的管的全長以及用於連接上述各管的曲管部的全長加在一起的值。
2.根據權利要求1記載的空調用換熱器，其特徵在於，管進行匯合之後的管內的液體區域/氣體區域的總截面積的比為0. 25 0. 5。
全文摘要
本發明提供通過管的結構和排列能夠使熱傳遞量增大的空調用換熱器。該空調用換熱器具有管，其在兩個側壁之間，沿著該側壁的長度方向隔開間隔地配置有多個；冷媒流入管，其使冷媒在上述側壁的一側流入；冷媒流入管的第一、第二流入管，其與上述管連通地連接；在從第一流入管起在管的全長的0.4～0.9的地點處，管進行匯合。在這樣的本發明中，通過恰當地設置與室外換熱器的管匯合的管，從而能夠恰當地保持因冷媒的流動而形成的工作流體的不同的狀態(過熱蒸氣、兩相狀態、過冷狀態)下的冷媒流速。
文檔編號F25B39/00GK102192619SQ20101062311
公開日2011年9月21日 申請日期2010年12月27日 優先權日2010年3月15日
發明者吳世才, 崔敏煥, 李敬烈, 申光浩, 車宇鎬 申請人:Lg電子株式會社