CN103069245A - 热交换器及制冷空调装置 - Google Patents

热交换器及制冷空调装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103069245A
CN103069245A CN2011800384129A CN201180038412A CN103069245A CN 103069245 A CN103069245 A CN 103069245A CN 2011800384129 A CN2011800384129 A CN 2011800384129A CN 201180038412 A CN201180038412 A CN 201180038412A CN 103069245 A CN103069245 A CN 103069245A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mentioned
inlet header
stream section
liquid
heat exchanger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011800384129A
Other languages
English (en)
Inventor
吉村寿守务
中宗浩昭
酒井瑞朗
池田宗史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of CN103069245A publication Critical patent/CN103069245A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F7/00Elements not covered by group F28F1/00, F28F3/00 or F28F5/00
    • F28F7/02Blocks traversed by passages for heat-exchange media
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0008Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one medium being in heat conductive contact with the conduits for the other medium
    • F28D7/0025Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one medium being in heat conductive contact with the conduits for the other medium the conduits for one medium or the conduits for both media being flat tubes or arrays of tubes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F28F1/025Tubular elements of cross-section which is non-circular with variable shape, e.g. with modified tube ends, with different geometrical features
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/13Economisers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00Problems to be solved
    • F25B2500/01Geometry problems, e.g. for reducing size

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

本发明的热交换器(10)具有:第一扁平管(1),具有多个供高温流体流动的通孔;第二扁平管(2),具有多个供低温流体流动的通孔(21);管状的第一入口集管(3),被连接在第一扁平管(1)的一个端部;管状的第一出口集管(4),被连接在第一扁平管(1)的另一个端部;管状的第二入口集管(5),被连接在第二扁平管(2)的一个端部;管状的第二出口集管(6),被连接在第二扁平管(2)的另一个端部,第一扁平管(1)和第二扁平管(2)以扁平面相互接触的方式层叠地配置。从第二入口集管(5)流入第二扁平管(2)的通孔(21)的低温流体是气液二相状态的流体,从第二入口集管(5)至第二扁平管(2)的通孔(21)的低温流体的流入方向成为大致水平方向或比大致水平方向朝上的方向。

Description

热交换器及制冷空调装置
技术领域
本发明涉及使低温流体和高温流体进行热交换而从高温流体向低温流体传递热量的热交换器。另外,还涉及使用了该热交换器的制冷空调装置。
背景技术
以往的热交换器具有:具有供低温流体流动的多个通孔的第一流路部;具有供高温流体流动的多个通孔的第二流路部;与第一流路部的两端连接的第一集管;与第二流路部的两端连接的第二集管。第一流路部和第二流路部的长度方向(流体的流动方向)并行,使各自的面彼此接触地层叠,并且高温流体及低温流体的至少一方是气液二相状态的流体,供气液二相状态的流体流动的入口集管的内径比其他集管的内径小,由此,通过气体流速的增加,通过管内的气液的混合,使气液均匀,气液比率相等地将低温流体分配到各通孔,由此,能够使流体的温度效率最大化,获得高的热交换性能(例如,参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献1:日本特开2008-101852号公报(0036段,图1)
上述使用了以往的热交换器的制冷空调装置具有通过制冷剂配管连接压缩机、散热器、流量控制机构及蒸发器而成的制冷剂回路,以使HFC(氢氟碳化合物)类制冷剂、烃类或二氧化碳等制冷剂在该制冷剂回路中循环的方式构成。为提高制冷空调装置的效率,提高热交换器的热交换性能变得重要。
但是,在上述的以往的热交换器中,当气液二相状态的制冷剂在低流量区域流过入口集管时,气液的混合变得不充分,成为气液分离的流动。而且,被分配到流路部的各通孔的气液的比率变得不均等。因此,流路部的每个通孔中能够有效地进行热交换的流体的流量发生过大或不足。因此,上述的以往的热交换器存在温度效率明显降低,热交换性能降低的问题。另外,为弥补该热交换性能的降低,存在必须超出需要地增大热交换器的问题。另一方面,与低流量区域相匹配地使集管径过细时,在气液二相状态的制冷剂在高流量区域流过入口集管的情况下,压力损失上升,存在导致将流体向热交换器输送的驱动装置的动力增加的问题。像这样,上述的以往的热交换器难以在宽的运转范围内实现气液的均等分配并有效率地使热交换器工作。
发明内容
本发明是为解决上述问题而研发的,其目的是获得紧凑且高性能的热交换器及制冷空调装置。
本发明的热交换器具有:第一流路部,其具有多个供高温流体流动的通孔;第二流路部,其具有多个供低温流体流动的通孔;管状的第一入口集管,其连接于第一流路部的一个端部;管状的第一出口集管,其连接于第一流路部的另一个端部;管状的第二入口集管,其连接于第二流路部的一个端部;管状的第二出口集管,其连接于第二流路部的另一个端部,第一流路部和第二流路部设置成能够经由设置在彼此之间的隔壁进行热交换,从第一入口集管流入第一流路部的通孔的高温流体及从第二入口集管流入第二流路部的通孔的低温流体中的至少一方是气液二相状态的流体,从气液二相状态的流体的入口集管向着流路部的流入方向成为大致水平方向或比大致水平方向朝上的方向。
另外,本发明的制冷空调装置搭载了本发明的热交换器。
发明的效果
根据本发明,能够提供紧凑且高性能的热交换器。另外,根据本发明,能够提供紧凑且高性能的制冷空调装置。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的热交换器的图。
图2是表示本发明的实施方式1的第二扁平管的另一例的纵剖视图。
图3是表示本发明的实施方式1的热交换器的传热特性的图。
图4是表示本发明的实施方式1的热交换器的其他传热特性的图。
图5是表示本发明的实施方式1的热交换器的其他传热特性的图。
图6是表示本发明的实施方式2的热交换器的一例的侧视图。
图7是表示本发明的实施方式3的制冷空调装置的一例的制冷剂回路图。
图8是表示本发明的实施方式3的制冷空调装置的另一例的制冷剂回路图。
图9是表示本发明的实施方式3的制冷空调装置的又一例的制冷剂回路图。
图10是本发明的实施方式4的热交换器的构造图。
图11是表示本发明的实施方式4的热交换器的另一例的构造图。
具体实施方式
实施方式1
图1是表示本发明的实施方式1的热交换器的图,图1(a)是立体图,图1(b)是侧视图,图1(c)表示第二入口集管和第二扁平管的连接部附近的剖视图。此外,图1(a)所示的FH表示高温流体的流动,图1(a)所示的FC表示低温流体的流动。另外,在本实施方式1中,对低温流体以气液二相状态流入第二集管的情况进行说明。另外,在以下的附图中,标注相同的附图标记的部分是相同或相当的部分,这在说明书的全文中是通用的。
在本实施方式1中,基于通过图3~图5所示的实验获得的知识,即,基于传热特性优良的后述的姿态角α、β、γ的范围,在图1所示的第二扁平管2的端部设置成为大致水平的流入部2a,由此,能够实现具有优良的传热特性的热交换器10。即,在图1中,以姿态角α=90°将第二扁平管2连接到第二入口集管5。
第一扁平管1分别沿长度方向(图1(b)的左右方向)具有供高温流体流动的多个通孔。该通孔在第一扁平管1的宽度方向(图1(b)的纸面正交方向)上并列设置。另外,第二扁平管2分别沿长度方向(图1(b)的左右方向)具有供低温流体流动的多个通孔21。该通孔21在第二扁平管2的宽度方向(图1(b)的纸面正交方向)上并列设置。第一扁平管1和第二扁平管2以第一扁平管1的扁平面和第二扁平管2中的热交换部2c的扁平的面相互接触的方式层叠。另外,第一扁平管1及第二扁平管2以在扁平管1、2内流动的流体的流动方向并行的方式层叠。第一扁平管1及第二扁平管2通过例如钎焊、粘接等被接合。例如,第一扁平管1及第二扁平管2都是铝或铝合金的情况下,钎焊所使用的焊料或助焊剂采用铝/硅类或氟化物类等的物质。另外,例如,第一扁平管1或第二扁平管2的一方是铝或铝合金、而第一扁平管1或第二扁平管2的另一方是铜的情况下,钎焊所使用的焊料或助焊剂采用锌/铝类或铝/铯/氟化物类等的物质。此外,由于焊料和助焊剂的组合越是前者的熔点及后者的活性化温度接近的组合,焊料的流动性越好等,钎焊性提高,从而是优选的。
第一扁平管1的长度方向的一个端部连接于管状的第一入口集管3的侧面,另一个端部连接于管状的第一出口集管4的侧面。也就是说,形成于第一扁平管1的通孔构成了供高温流体流动的并列流路。第二扁平管2的长度方向的一个端部即流入部2a连接于管状的第二入口集管5的侧面。第二扁平管2的长度方向的另一个端部即流出部2d连接于管状的第二出口集管6的侧面。另外,流入部2a及流出部2d经由弯曲部2b与热交换部2c连接。也就是说,形成于第二扁平管2的通孔21构成了供低温流体流动的并列流路。
另外,第一入口集管3、第一出口集管4、第二入口集管5及第二出口集管6以各自的管轴方向和扁平管1、2的扁平面(也就是说,形成于扁平管1、2的通孔的并列方向)并行的方式配置。
而且,与供低温流体以气液二相状态流动的第二入口集管5连接的第二扁平管2的流入部2a成为大致水平。也就是说,从第二入口集管5流入第二扁平管2的气液二相状态的低温流体的流路(换言之,流入部2a的通孔21)成为大致水平。
此外,第一扁平管1与本发明的“第一流路部”相当,第二扁平管2与本发明的“第二流路部”相当。
高温流体以第一入口集管3、第一扁平管1、第一出口集管4的顺序流动,低温流体以第二入口集管5、第二扁平管2、第二出口集管6的顺序流动,两流体通过第一扁平管1和第二扁平管2(更详细来说是热交换部2c)的接触部进行热交换。也就是说,在第一扁平管1的通孔中流动的高温流体和在第二扁平管2的通孔中流动的低温流体通过成为两通孔之间的隔壁的第一扁平管1及第二扁平管2的外轮廓部进行热交换。
此外,在本实施方式1中,分别通过多条第一扁平管1及第二扁平管2构成热交换器10,但各扁平管1、2的数量不限于本实施方式1的数量。也可以使一条第一扁平管1和一条第二扁平管2沿扁平面交替地并列而构成并列流路。另外,在本实施方式1中,第一扁平管1和第二扁平管2以在各自的管内流动的流体的流动方向并行的方式接触,但也可以以成为正交的方式接触。另外,也可以折叠第一扁平管1、第二扁平管2来层叠第一扁平管1和第二扁平管2。另外,在图1(c)中,第二扁平管2的流入部2a的端部与第二入口集管5的内表面大致一致,但第二扁平管2的流入部2a的端部也可以向第二入口集管5的内部突出地构成。
在本实施方式1所示的热交换器10中,与供气液二相流体流动的第二入口集管5连接的第二扁平管2的端部成为大致水平。也就是说,从第二入口集管5向各通孔21流出的气液二相流体的流出方向(换言之,流入各通孔21的气液二相流体的流入方向)成为大致水平。更详细来说,本实施方式1的情况下,在第二入口集管5内,即使制冷剂的流速降低而成为气液上下分离的流动,液体也会滞留在从第二入口集管5的底部至第二扁平管2的流入部附近,气液边界面刚好形成在向着第二扁平管2的流入部附近,因此气液的分配变得良好。也就是说,例如,在制冷剂从水平地配置的第二入口集管5铅直朝下地向各第二扁平管2流出的情况下,在第二入口集管5内形成液面之前,有选择地仅液体变得容易向上游侧的第二扁平管2流出,因此气液的分配恶化。但是,本实施方式1的热交换器10的与第二入口集管5连接的第二扁平管2的端部当然是成为大致水平。因此,能够以气液比率变得均等的方式将低温流体分配到第二扁平管2的各通孔21,能够使流体的温度效率最大化,进而能够使压力损失最小化,所以能够提高热交换器10的热交换性能。因此,在本实施方式1所示的热交换器10中,能够得到紧凑且高性能的热交换器。
此外,关于与其他的集管3、4、6连接的扁平管的端部,只要不流入气液二相流体,不需要特别地作成水平。
另外,在本实施方式1中,在第二入口集管5的外部,使第二扁平管2弯曲而形成了流入部2a,但如图2所示,也可以以不扰乱第二入口集管5内的气液的流动的程度,在第二入口集管5的内部使第二扁平管2弯曲而形成流入部2a。
在本实施方式1的热交换器10中,即使热交换器10的方向上下颠倒,与第二入口集管5连接的第二扁平管2的流入部2a也保持大致水平。因此,气液的分配不会恶化。因此,本实施方式1的热交换器10还能够发挥在设置上的自由度和配管的连接操作性的自由度增加的效果。
一般来说,气液二相流体向扁平管的各通孔的分配特性因从集管向各通孔流出的流体的流出方向(换言之,流入各通孔的流体的流入方向)而大幅度变化。因此,通过实验调查了该方向对热交换器10的传热特性(即,气液二相流体的分配特性)带来的影响(图3~图5)。在图3~图5所示的实验中,作为高温流体使热水在第一扁平管1中流动,作为低温流体使气液二相状态的低温氟利昂制冷剂在第二扁平管2中流动。而且,使用各流体的出入口温度、式1及式2,测定了热交换器10的传热特性KA(W/K)。
[式1]
KA = M h Cp h ( T hi - T ho ) 3600 [ LMTD ]
[式2]
[ LMTD ] = ( T hi - T co ) - ( T bo - T ci ) ln ( T hi - T co ) ( T ho - T ci )
这里,Mh:高温流体的质量流量(kg/h),Cph:高温流体的定压比热(J/kgK),Thi:高温流体的入口温度,Tho:高温流体的出口温度,TCO:低温流体的出口温度,TCi:低温流体的入口温度。
另外,在图3~图5所示的实验中,如下所述地设定热交换器10的结构。
第二入口集管5的内径D为6mm。形成于第一扁平管1的通孔采用约1平方毫米的矩形孔,形成于各第一扁平管1的通孔合计为60个。另外,在第一扁平管1的宽度方向上并列地形成这些通孔。形成于第二扁平管2的通孔21也采用约1平方毫米的矩形孔,形成于各第二扁平管2的通孔21合计为60个。另外,在第二扁平管2的宽度方向上并列地形成这些通孔21。
此外,第一扁平管1的端部从集管内表面突出的长度为2mm。
另外,在图3~图5所示的实验中,在以下的条件下测定了传热特性KA(W/K)。
高温流体的质量流量Mh为600kg/h。低温流体的质量流量Mc为80~100kg/h的范围。气体的质量流量相对于低温流体的气液的全质量流量的比例(即干燥度X)被调节成0.1~0.2。该干燥度X的范围是作为一般的制冷空调装置所使用的热交换器10的入口干燥度一般使用的范围。
此外,以下的图3(c)、图4(c)及图5(c)所示的三角形、四边形及圆圈表示以下条件下的传热特性。四边形表示低温流体的质量流量Mc为80kg/h的情况下的传热特性。三角形表示低温流体的质量流量Mc为90kg/h的情况下的传热特性。圆圈表示低温流体的质量流量Mc为100kg/h的情况下的传热特性。
此外,在图3~图5中,在第二入口集管5接近水平的状态下,第二入口集管5内的制冷剂的流动容易因质量速度而成为气液上下分离的流动。另外,在第二入口集管5接近垂直的状态下,第二入口集管5内的制冷剂的流动容易因质量速度而成为气液以环状分离的流动。例如,当用姿态角γ或β表示时,以45°附近为界产生这样的集管为水平的情况和垂直的情况的性质的不同。
图3表示如下情况下的传热特性,即,将第二入口集管5沿水平方向配置,使气液二相状态的低温流体向第二扁平管2的通孔21流出时的流出方向(换言之,流入通孔21的低温流体的流入方向)即姿态角α变化的情况。这里,图3(a)是姿态角α的说明图。图3(b)是主要的姿态角α下的热交换器10的配置图。图3(c)是实验结果,是表示姿态角α和传热特性(相对值)的关系的图。图3(c)的纵轴所示的热交换器10的传热特性(相对值)以将如下条件下的传热特性作为1时的相对值进行表示,所述条件为,以气液比率成为均等的方式将低温流体分配到第二扁平管2的各通孔21。
此外,图3所示的第二扁平管2的端部与图1所示的热交换器10不同,弯折部为一处。也就是说,图3所示的第二扁平管2是流入部2a及流出部2d直接(不经由弯曲部2b)与热交换部2c连接的结构。另外,姿态角α=0°时,向第二扁平管2的通孔21流出的低温流体(气液二相状态)的流出方向成为垂直朝上的方向。0°<姿态角α<90°时,向第二扁平管2的通孔21流出的低温流体(气液二相状态)的流出方向成为相对于水平方向朝上的方向。姿态角α=90°时,向第二扁平管2的通孔21流出的低温流体(气液二相状态)的流出方向成为水平方向。90°<姿态角α<180°时,向第二扁平管2的通孔21流出的低温流体(气液二相状态)的流出方向成为相对于水平方向朝下的方向。姿态角α=180°时,向第二扁平管2的通孔21流出的低温流体(气液二相状态)的流出方向成为垂直朝下的方向。
如图3(c)所示,可知-110°<姿态角α<110°时(更优选80°<姿态角α<100°或-80°<姿态角α<-100°),能够高地维持传热特性。尤其是,可知传热特性在姿态角α为90°附近(85°<姿态角α<95°或-85°<姿态角α<-95°)时最高。另外,可知在姿态角α成为110°以下时,传热特性急剧降低。也就是说,从该结果可知,-110°<姿态角α<110°时,分配到各通孔21的低温流体的气液比率大致相等。另外,可知姿态角α为大致-90°或大致90°时,分配到各通孔21的低温流体的气液比率能够进一步相等。像这样,姿态角α为大致-90°或大致90°时,即使在第二入口集管5内流速降低而成为气液上下分离的流动,从第二入口集管5至第二扁平管2的流入部不会始终充满液体,不存在有选择地仅使液体向上游侧的第二扁平管2流出而使气液的分配恶化的情况。此外,在姿态角α为0°附近时,通过液体的惯性等,液体从第二集管5的入口侧观察时容易流入里侧的第二扁平管2,但由于作用于液体的重力抑制了流动,所以分配的恶化得到某种程度的抑制。
图4表示气液二相状态的低温流体向第二扁平管2的通孔21流出时的流出方向为水平,使第二入口集管5的姿态角γ变化的情况下的传热特性。这里,图4(a)是姿态角γ的说明图。图4(b)是主要的姿态角γ下的热交换器10的配置图。图4(c)是实验结果,是表示姿态角γ和传热特性(相对值)的关系的图。图4(c)的纵轴所示的热交换器10的传热特性(相对值)以将如下条件下的传热特性作为1时的相对值表示,所述条件为,以气液比率成为均等的方式将低温流体分配到第二扁平管2的各通孔21。
此外,图4所示的第二扁平管2的端部与图1所示的热交换器10不同,成为没有弯折部的结构。也就是说,图4所示的第二扁平管2成为流入部2a、流出部2d和热交换部2c平行的结构。另外,姿态角γ=0°时,流入第二入口集管5的低温流体(气液二相状态)的流入方向成为水平方向。0°<姿态角γ<90°时,流入第二入口集管5的低温流体(气液二相状态)的流入方向成为相对于水平方向朝下的方向。姿态角γ=90°时,流入第二入口集管5的低温流体(气液二相状态)的流入方向成为垂直朝下的方向。-90°<姿态角γ<0°时,流入第二入口集管5的低温流体(气液二相状态)的流入方向成为相对于水平方向朝上的方向。姿态角γ=-90°时,流入第二入口集管5的低温流体(气液二相状态)的流入方向成为垂直朝上的方向。
如图4(c)所示,可知在第二入口集管5为垂直时,热交换器10的传热特性具有稍高的倾向,姿态角γ对于第二入口集管5的姿态的影响较小。
图5表示使第二入口集管5的姿态、以及气液二相状态的低温流体向第二扁平管2的通孔21流出时的流出方向的双方变化的情况下的传热特性。这里,图5(a)是姿态角β的说明图。图5(b)是主要的姿态角β下的热交换器10的配置图。图5(c)是实验结果,是表示姿态角β和传热特性(相对值)的关系的图。图5(c)的纵轴所示的热交换器10的传热特性(相对值)以将如下条件下的传热特性作为1时的相对值进行表示,所述条件为,以气液比率成为均等的方式将低温流体分配到第二扁平管2的各通孔21。
此外,图5所示的第二扁平管2的端部与图1所示的热交换器10不同,弯折部成为一处。也就是说,图5所示的第二扁平管2成为流入部2a及流出部2d直接(不经由弯曲部2b)与热交换部2c连接的结构。
另外,姿态角β=0°时,向第二扁平管2的通孔21流出的低温流体(气液二相状态)的流出方向成为水平方向,流入第二入口集管5的低温流体(气液二相状态)的流入方向成为垂直朝下的方向。0°<姿态角β<90°时,向第二扁平管2的通孔21流出的低温流体(气液二相状态)的流出方向成为相对于水平方向朝上的方向,流入第二入口集管5的低温流体(气液二相状态)的流入方向成为相对于水平方向朝下的方向。姿态角β=90°时,向第二扁平管2的通孔21流出的低温流体(气液二相状态)的流出方向成为垂直朝上的方向,流入第二入口集管5的低温流体(气液二相状态)的流入方向成为水平方向。90°<姿态角β<180°时,向第二扁平管2的通孔21流出的低温流体(气液二相状态)的流出方向成为相对于水平方向朝上的方向,流入第二入口集管5的低温流体(气液二相状态)的流入方向成为相对于水平方向朝上的方向。姿态角β=180°时,向第二扁平管2的通孔21流出的低温流体(气液二相状态)的流出方向成为水平方向,流入第二入口集管5的低温流体(气液二相状态)的流入方向成为垂直朝上的方向。
另外,-90°<姿态角β<0°时,向第二扁平管2的通孔21流出的低温流体(气液二相状态)的流出方向成为相对于水平方向朝下的方向,流入第二入口集管5的低温流体(气液二相状态)的流入方向成为相对于水平方向朝下的方向。姿态角β=-90°时,向第二扁平管2的通孔21流出的低温流体(气液二相状态)的流出方向成为垂直朝下的方向,流入第二入口集管5的低温流体(气液二相状态)的流入方向成为水平方向。-180°<姿态角β<-90°时,向第二扁平管2的通孔21流出的低温流体(气液二相状态)的流出方向成为相对于水平方向朝下的方向,流入第二入口集管5的低温流体(气液二相状态)的流入方向成为相对于水平方向朝下的方向。姿态角β=-180°时,向第二扁平管2的通孔21流出的低温流体(气液二相状态)的流出方向成为水平方向,流入第二入口集管5的低温流体(气液二相状态)的流入方向成为垂直朝下的方向。
如图5(c)所示,可知在0°≤姿态角β≤180°时,能够高地维持传热特性。尤其是,可知传热特性在姿态角β为90°附近及180°附近时最高。另外,可知在姿态角β变得比0°小时,传热特性急剧降低。也就是说,从该结果可知,0°≤姿态角β≤180°时,被分配到各通孔21的低温流体的气液比率大致相等。另外,可知在姿态角β为90°附近及180°附近时,能够使被分配到各通孔21的低温流体的气液比率进一步相等。
(效果)
如上所述,在本发明的实施方式1所示的热交换器10中,从第一入口集管3流入第一扁平管1的通孔的高温流体及从第二入口集管4流入第二扁平管2的通孔21的低温流体中的至少一方成为气液二相状态的流体。而且,从气液二相状态的流体的入口集管至扁平管的流入方向成为大致水平方向或比大致水平方向朝上的方向。因此,在第二入口集管5内,即使流速降低而成为气液上下分离的流动,从第二入口集管5至第二扁平管2的流入部也不会始终充满液体,不会有选择地仅使液体向上游侧的第二扁平管2流出,从而气液的分配不会恶化。因此,能够以气液比率成为均等的方式将气液二相流体分配到各通孔,能够使流体的温度效率最大化,进而使压力损失最小化。也就是说,能够提高热交换器10的热交换性能。
像这样,在本实施方式1所示的热交换器10中,能够得到紧凑且高性能的热交换器。
此外,在本实施方式1中,对在第二入口集管5中流动的低温流体成为气液二相状态的情况进行了说明。在第一入口集管3中流动的高温流体成为气液二相状态的情况下,通过使从第一入口集管3流入第一扁平管1的通孔的高温流体的流入方向成为大致水平,能够获得同样的效果。
实施方式2
实施方式1所示的热交换器10的结构只不过是一例,例如也可以如下所述地构成热交换器10。此外,以下,主要以与实施方式1的热交换器10的不同点进行说明。
图6是表示本发明的实施方式2的热交换器的一例的侧视图。
图6(a)所示的热交换器10的第二扁平管2的弯曲部2b的横截面成为大致”コ”形。也就是说,连接第二扁平管2的流入部2a和热交换部2c的弯曲部2b跨过供高温流体流动的第一出口集管4地配置。另外,连接第二扁平管2的热交换部2c和流出部2d的弯曲部2b跨过供高温流体流动的第一入口集管3地配置。
在像这样构成的热交换器10中,除了实施方式1的效果以外,还能够抑制扁平管1、2的层叠方向的高度,从而变得紧凑。
另外,在图6(b)所示的热交换器10的第二扁平管2中,在第二入口集管5侧的端部和第二出口集管6侧的端部处,其弯曲方向相反。另外,第一扁平管1具有流入部1a、热交换部1c、流出部1d及弯曲部1b。流入部1a与第一入口集管3连接,流路成为大致水平。流出部1d与第一出口集管4连接,流路成为大致水平。热交换部1c和第二扁平管2的热交换部2c以彼此的扁平面接触的方式层叠。弯曲部1b连接流入部1a和热交换部1c之间、以及热交换部1c和流出部1d之间。第一扁平管1的第一入口集管3侧端部的弯曲方向与第二扁平管2的第二出口集管6侧端部的弯曲方向相同。第一扁平管1的第一出口集管4侧端部的弯曲方向与第二扁平管2的第二入口集管5侧端部的弯曲方向相同。
在像这样构成的热交换器10中,除了实施方式1的效果以外,在设置多台热交换器10的情况下,发挥能够使高度方向的设置空间变得紧凑的效果。也就是说,在为了增大热交换能力而将多台热交换器10沿扁平管1、2的层叠方向堆叠地设置的情况下,能够防止各集管3、4、5、6的干涉,并能够减小各热交换器10的高度方向间隔。
另外,图6(c)所示的热交换器10除了在第一扁平管1的上方,还在第一扁平管1的下方设置了第二扁平管。配置在第一扁平管1的上方的第二扁平管2A具有流入部2Aa、热交换部2Ac、流出部2Ad及弯曲部2Ab。流入部2Aa与第二入口集管5A连接,流路成为大致水平。流出部2Ad与第二出口集管6A连接,流路成为大致水平。热交换部2Ac和第一扁平管1以彼此的扁平的面接触的方式层叠。弯曲部2Ab连接流入部2Aa和热交换部2Ac之间、以及热交换部2Ac和流出部2Ad之间。第二扁平管2A的端部跨过第一入口集管3及第一出口集管4地弯曲。
配置在第一扁平管1的下方的第二扁平管2B具有流入部2Ba、热交换部2Bc、流出部2Bd及弯曲部2Bb。流入部2Ba与第二入口集管5B连接,流路成为大致水平。流出部2Bd与第二出口集管6B连接,流路成为大致水平。热交换部2Bc和第一扁平管1以彼此的扁平的面接触的方式层叠。弯曲部2Bb连接流入部2Ba和热交换部2Bc之间、以及热交换部2Bc和流出部2Bd之间。第二扁平管2B的端部以陷入第一入口集管3及第一出口集管4的下方的方式弯曲。
在增大热交换能力,或使第二扁平管2的传热、流动特性最佳时等,有时相对于1根第一扁平管1配置2根第二扁平管2A、2B。在像这样构成的热交换器10中,气液二相状态的低温流体向第二扁平管2A的通孔21流出时的流出方向成为大致水平。另外,在像这样构成的热交换器10中,气液二相状态的低温流体向第二扁平管2B的通孔21流出时的流出方向成为大致水平。因此,与实施方式1同样地,能够使分配到各通孔21的低温流体的气液比率相等,并能够得到紧凑且高性能的热交换器10。
实施方式3
实施方式1和实施方式2的热交换器10搭载于例如空调装置、热水贮存装置及制冷设备等制冷空调装置。以下,关于搭载了实施方式1或实施方式2的热交换器10的制冷空调装置的一例进行说明。
图7是表示本发明的实施方式3的制冷空调装置的一例的制冷剂回路图。
图7所示的制冷空调装置具有按顺序用配管连接第一压缩机30、第一散热器31、第一减压装置32、第一冷却器33而成的第一制冷剂回路。第一制冷剂回路供高温流体即第一制冷剂循环,并通过蒸气压缩式制冷循环工作。另外,在第一制冷剂回路的第一散热器31和第一减压装置32之间配置有热交换器10,热交换器10的第一入口集管3与第一散热器31连接,第一出口集管4与第一减压装置32连接。
另外,该制冷空调装置具有按顺序用配管连接热交换器10、第二压缩机40、第二散热器41、第二减压装置42而成的第二制冷剂回路。热交换器10的第二出口集管6与第二压缩机40连接,第二入口集管5与第二减压装置42连接。第二制冷剂回路供低温流体即第二制冷剂循环,并通过蒸气压缩式制冷循环工作。第一制冷剂、第二制冷剂都使用二氧化碳、HFC类制冷剂、HC类制冷剂、HFO类制冷剂、氨等制冷剂。在本实施方式3中,第一制冷剂使用了二氧化碳。
第一制冷剂被第一压缩机30压缩,并成为高温高压的超临界流体而被排出。成为高温高压的超临界流体的第一制冷剂被输送到第一散热器31,在第一散热器31中与空气等进行热交换而温度降低,成为高压的超临界流体。成为高压的超临界流体的第一制冷剂通过热交换器10被冷却而温度降低之后,流入第一减压装置32而被减压,变化成低温低压的气液二相流状态,并被输送到第一冷却器33。成为低温低压的气液二相流状态的第一制冷剂在第一冷却器33中与空气等进行热交换而蒸发,并返回第一压缩机30。
另一方面,第二制冷剂被第二压缩机40压缩,成为高温高压的蒸气而被排出。成为高温高压的蒸气的第二制冷剂被输送到第二散热器41,在第二散热器41中与空气等进行热交换而温度降低,成为高压的液体。成为高压的液体的第二制冷剂在第二减压装置42中被减压,变化成低温的气液二相流状态,并被输送到热交换器10。成为低温的气液二相流状态的第二制冷剂在热交换器10中被加热而成为蒸气,并返回第二压缩机40。
在像这样构成的制冷空调装置中,能够大地确保从第一散热器31流出的制冷剂的过冷却度,并能够大幅提高制冷空调装置的效率。
此外,作为在第一制冷剂回路中流动的第一制冷剂,即使在使用了HFC类制冷剂、HC类制冷剂、HFO类制冷剂或氨的情况下,通过大地确保从第一散热器31流出的制冷剂的过冷却度,也能够提高制冷空调装置的效率。在第一制冷剂回路的第一制冷剂是二氧化碳,在临界点以上进行散热的情况下,制冷空调装置的效率尤其提高。
此外,在本实施方式3中,示出了第二制冷剂回路为蒸气压缩式制冷循环的情况,但第二制冷剂也可以采用水或乙二醇水溶液等的盐水(防冻液),第二压缩机40也可以由泵构成。
图8是表示本发明的实施方式3的制冷空调装置的另一例的制冷剂回路图。
在图8所示的制冷空调装置中,从图7所示的制冷空调装置的结构中省略了第一散热器31,从第一压缩机30排出的高温高压的蒸气即第一制冷剂全部在热交换器10中冷却。也就是说,图8所示的制冷空调装置成为所谓的二次环路式制冷空调装置。该情况下,热交换器10作为第一散热器31使用。在图8所示的制冷空调装置中,在热交换器10中所需的热交换量变大,占制冷空调装置整体的容积比例比设置有第一散热器31的情况大。通过使热交换器10紧凑,进一步提高制冷空调装置整体紧凑的效果。
图9是表示本发明的实施方式3的制冷空调装置的又一例的制冷剂回路图。
图9所示的制冷空调装置具有按顺序连接第一压缩机30、第一散热器31、第一减压装置32及第一冷却器33而成的制冷剂回路。另外,图9所示的制冷空调装置具有旁通配管52。旁通配管52的一端被连接在第一散热器31和第一减压装置32之间,另一端被连接于第一压缩机30中的制冷剂的压缩工序的中途所设置的喷射口53、或这里未图示的压缩机30和第一冷却器33之间。热交换器10被配置在制冷剂回路中的第一散热器31和第一减压装置32之间,是成为旁通配管52的中段的位置。热交换器10连接第一入口集管3和第一散热器31,并连接第一出口集管4和第一减压装置32。另外,热交换器10连接第二入口集管5和旁通减压装置51,并连接第二出口集管6和喷射口53、或这里未图示的压缩机30和第一冷却器33之间。
在旁通减压装置51中被减压了的制冷剂(低温流体)变化到低温的气液二相流状态,在热交换器10中与从第一散热器31流出的制冷剂(高温流体)进行热交换,并被输送到第一压缩机30的喷射口53。此外,在图9所示的制冷空调装置中,使用了HFC类制冷剂、HC制冷剂、HFO类制冷剂、氨、二氧化碳等制冷剂。
在像这样构成的制冷空调装置中,也能够大地确保从第一散热器31流出的制冷剂的过冷却度,并能够大幅度提高制冷空调装置的效率。
另外,在图9所示的制冷空调装置中,从热交换器10流入喷射口53的低温流体的饱和温度(气液平衡温度)越高,第一压缩机30的效率越高,所需动力越小。如图9所示,当冷却第一散热器31的出口时,尤其是,在外部空气温度高且第一散热器31出口处的高温流体的温度较高的情况下,在热交换器10中,高温流体和低温流体的温度差充分大。因此,能够高地维持流入喷射口53的低温流体的温度,并能够确保第一压缩机30的高的效率。
此外,在旁通配管52的另一端被连接在第一压缩机30和第一冷却器33之间的情况下,与不使用热交换器10的情况相比,能够不降低制冷效果地使在第一冷却器33中流动的制冷剂流量降低。尤其是,在第一压缩机30和第一冷却器33之间的配管长度长的情况下,能够抑制伴随压力损失的增加而产生的性能的降低,是有用的。
以上,通过搭载紧凑且高性能的热交换器10,能够得到具有上述效果且紧凑的制冷空调装置。
实施方式4
在实施方式1及实施方式2中,对如下热交换器10进行了说明,即,供高温流体流通的第一扁平管1及供低温流体流通的第二扁平管2分别分体地构成,通过钎焊等接合第一扁平管1及第二扁平管2的扁平面彼此而使两者层叠。也就是说,在实施方式1及实施方式2中,对如下的热交换器10进行了说明,即,供高温流体流通的制冷剂流路及供低温流体流通的制冷剂流路分别以独立部件形成。不限于此,供高温流体流通的制冷剂流路及供低温流体流通的制冷剂流路也可以形成为同一部件而构成热交换器10(也就是说,也可以一体地形成本发明的第一流路部及第二流路部)。而且,也可以将这样构成的热交换器10搭载在实施方式3所示的制冷空调装置上。此外,在本实施方式4中,关于没有特别说明的项目,与实施方式1~实施方式3相同。
图10是本发明的实施方式4的热交换器的构造图。其中,图10(a)是该热交换器10的立体图,图10(b)是图10(a)的A方向视图。
如图10所示,在本实施方式4的热交换器10的主体110上,供第一制冷剂(例如高温流体)流通的多个第一制冷剂流路101a例如在长度方向上(图10的上下方向)贯通地形成。而且,这些第一制冷剂流路101a并列地配置,并构成了第一制冷剂路径101。另外,在主体110上,供第二制冷剂(例如低温流体)流通的多个第二制冷剂流路102a例如在长度方向上(图10的上下方向)贯通地形成。而且,这些第二制冷剂流路102a并列地配置而构成了第二制冷剂路径102。这些第一制冷剂路径101及第二制冷剂路径102将第一制冷剂流路101a的并列设置方向和第二制冷剂流路102a的并列设置方向对齐地配置。此外,在图10所示的热交换器10中,第一制冷剂路径101(也就是说,第一制冷剂流路101a)及第二制冷剂路径102(也就是说,第二制冷剂流路102a)垂直地配置。
此外,这里所谓的“对齐”并不是第一制冷剂流路101a的并列设置方向和第二制冷剂流路102a的并列设置方向严格地平行,而是指,两者的并列设置方向实质上对齐。因此,即使第一制冷剂流路101a的并列设置方向和第二制冷剂流路102a的并列设置方向稍有倾斜,在本实施方式4中,也将两者的并列设置方向称为“对齐”。
也就是说,在本实施方式4中,第一制冷剂路径101和第二制冷剂路径102一体地形成。形成有该第一制冷剂路径101及第二制冷剂路径102的主体110例如由铝或铝合金、铜或铜合金、钢铁或不锈钢合金形成,并通过挤出成型或拉拔成型等制造。
另外,在主体110的制冷剂流通方向的两端中的一方,沿着各第二制冷剂流路102a的并列设置方向,形成有与全部的第二制冷剂流路102a连通的第二入口连通孔105a。另外,在另一方,沿着各第二制冷剂流路102a的并列设置方向,形成有与全部的第二制冷剂流路102a连通的第二出口连通孔106a。也就是说,在图10所示的热交换器10中,第二入口连通孔105a及第二出口连通孔106a水平地配置。
同样地,在主体110的制冷剂流通方向的两端中的形成有第二出口连通孔106a的一侧,沿着各第一制冷剂流路101a的并列设置方向,形成有与全部的第一制冷剂流路101a连通的第一入口连通孔103a。另外,在主体110的制冷剂流通方向的两端中的形成有第二入口连通孔105a的一侧,沿着各第一制冷剂流路101a的并列设置方向,形成有与全部的第一制冷剂流路101a连通的第一出口连通孔104a。也就是说,在图10所示的热交换器10中,第一入口连通孔103a及第一出口连通孔104a水平地配置。
而且,第一入口连通孔103a和第二出口连通孔106a稍向第一制冷剂流路101a(换言之,第二制冷剂流路102a)的制冷剂流通方向偏移地形成。另外,第一出口连通孔104a和第二入口连通孔105a稍向第一制冷剂流路101a(换言之,第二制冷剂流路102a)的制冷剂流通方向偏移地形成。
此外,第一入口连通孔103a及第一出口连通孔104a的贯通方向不一定必须与各第一制冷剂流路101a的方向垂直。另外,关于第二入口连通孔105a及第二出口连通孔106a的贯通方向,也不一定必须与第二制冷剂流路102a的方向垂直。
另外,第一入口连通孔103a、第一出口连通孔104a、第二入口连通孔105a及第二出口连通孔106a的一端被开口,并分别与外部连通地连接有第一入口连接管103、第一出口连接管104、第二入口连接管105及第二出口连接管106。另外,第一入口连通孔103a、第一出口连通孔104a、第二入口连通孔105a及第二出口连通孔106a的另一端被密封部件等封口。
此外,在图10中,第一入口连通孔103a、第一出口连通孔104a、第二入口连通孔105a及第二出口连通孔106a的开口(或封口)侧端部全部成为同一侧。但是,第一入口连通孔103a、第一出口连通孔104a、第二入口连通孔105a及第二出口连通孔106a的开口(或封口)侧端部不限于图10所示的位置,在各连通孔中,只要是一端开口且另一端封口的结构,不需要分别处于同一侧。
另外,在主体110的长度方向上贯通地形成的多个第一制冷剂流路101a及第二制冷剂流路102a的两端部通过紧压加工等密封加工或通过密封部件被密封(未图示)。
这里,本实施方式4的热交换器10假设以图10所示的低温流体及高温流体沿上下方向流动的姿态被使用。另外,在本实施方式4的热交换器10中,假设气液二相状态的低温流体经由第二入口连接管105及第二入口连通孔105a流入第二制冷剂路径的各第二制冷剂流路102a。因此,本实施方式4的热交换器10基于通过实施方式1的图3~图5所示的实验获得的知识,即,基于传热特性优良的前述的姿态角α、β、γ的范围,将第二入口连通孔105a配置在如下所述的位置。
即,沿第二入口连通孔105a的中心轴方向观察该第二入口连通孔105a的情况下,第二入口连通孔105a的中心轴位于与第二入口连通孔105a和第二制冷剂路径102(即,各第二制冷剂流路102a)的连接部一致的位置,或者位于与该连接部相比远离第一制冷剂路径101(即,各第一制冷剂流路101a)的位置。
由此,在本实施方式4的热交换器10中,作为姿态角α以0°≤α<110°(设与图3相同的方向为正的情况下为-110°<α≤0)连接第二流路部102和第二入口集管5。
此外,第一制冷剂路径101、第二制冷剂路径102、第一入口连通孔103a、第一出口连通孔104a、第二入口连通孔105a及第二入口连通孔106a与本发明的“第一流路部”、“第二流路部”、“第一入口集管”、“第一出口集管”、“第二入口集管”及“第二出口集管”相当。
以下,参照图10说明本实施方式4的热交换器10中的高温流体和低温流体的热交换动作。
高温流体经由第一入口连接管103流入第一入口连通孔103a,并按第一制冷剂路径101和第一出口连通孔104a的顺序流通,并从第一出口连接管104流出。另一方面,低温流体在气液二相状态下经由第二入口连接管105流入第二入口连通孔105a,并按第二制冷剂路径102和第二出口连通孔106a的顺序流通,并从第二出口连接管106流出。此时,在第一制冷剂路径101中流通的高温流体和在第二制冷剂路径102中流通的低温流体经由各制冷剂路径彼此间的隔壁以对流实施热交换。
以上,在如本实施方式4那样地构成的热交换器10中,在沿该第二入口连通孔105a的中心轴方向观察第二入口连通孔105a的情况下,第二入口连通孔105a的中心轴位于与第二入口连通孔105a和第二制冷剂路径102(即,各第二制冷剂流路102a)的连接部一致的位置,或者位于比该连接部远离第一制冷剂路径101(即,各第一制冷剂流路101a)的位置。由此,气液二相状态的低温制冷剂从第二入口连通孔105a流入第二制冷剂路径102时的姿态角α成为0°≤α<110°。因此,气液二相状态的低温制冷剂容易以大致相等的气液比率被分配到第二制冷剂路径102的各第二制冷剂流路102a,获得性能稳定的热交换器10。
此外,从实施方式1可知,设图10(b)的箭头方向为正方向的情况下,80°<α<100°时,低温流体的气相成分和液相成分的分配特性成为最佳。而且,能够使相邻的第一制冷剂路径101和第二制冷剂路径102的距离接近。因此,设图10(b)的箭头方向为正方向的情况下,以成为80°<α<100°的方式形成第二入口连通孔105a,在主体110中能够进一步抑制热传导产生的热阻力,并能够进一步实现热交换器10的性能提高。
另外,第一制冷剂路径101和第二制冷剂路径102在主体110中作为一体构成,由此,还能够得到以下的各种效果。
首先,供高温流体流通的流路和供低温制冷剂流通的流路形成为分体的部件的情况下,这些部件的接合面上产生的热阻力被抑制,能够使热交换器10的热交换性能提高。
另外,由于在热交换器10的主体110内部设置有第一入口连通孔103a及第一出口连通孔104a,所以不需要设置用于与第一制冷剂路径101连接的独立的集管,所以能够实现热交换器10的紧凑化,并且能够简化制造工序。对此,关于第二制冷剂路径102的第二入口连通孔105a及第二出口连通孔106a也相同。
而且,第一入口连通孔103a和第二出口连通孔106a、以及第一出口连通孔104a和第二入口连通孔105a分别稍向各流体的流通方向偏移地形成,因此与不偏移的情况相比,能够使相邻的第一制冷剂路径101和第二制冷剂路径102的距离接近,能够实现热交换器10的紧凑化。
此外,在本实施方式4的热交换器10中,如图10所示,第一制冷剂流路101a及第二制冷剂流路102a的流路截面的形状为矩形,但这些流路截面的形状不限于矩形。第一制冷剂流路101a及第二制冷剂流路102a的流路截面也可以形成为例如多边形,为提高耐压性能,也可以形成为圆形。第一制冷剂流路101a及第二制冷剂流路102a的流路截面当然也可以采用长孔或椭圆等。该情况下,第一制冷剂流路101a的流路截面和第二制冷剂流路102a的流路截面当然也不需要成为相同形状。而且,为提高传热性能,也可以在第一制冷剂流路101a或第二制冷剂流路102a的内表面设置槽来增大传热面积。该情况下,若在主体10的挤出成型时或拉拔成型时,同时加工该槽,则能够简化制造作业。
另外,在本实施方式4的热交换器10中,如图10所示,第一制冷剂路径101的第一制冷剂流路101a和第二制冷剂路径102的第二制冷剂流路102a的数量相同,但不限于此。即,也可以与热交换器10中的高温流体及低温流体的动作条件或流动物性值相匹配地采用分别不同的数量,从而成为传热性能高、压力损失低且合适的热交换器10。
另外,在第一制冷剂路径101中流通的高温流体和在第二制冷剂路径102中流通的低温流体以对流实施热交换,但不限于此,也可以作为并行流实施热交换。例如,若高温流体从第一入口连接管103流入,并且低温流体从第二出口连接管106流入,则高温流体及低温流体成为并行流。
另外,在图10中,对以低温流体及高温流体沿上下方向流动的姿态使用的热交换器10进行了说明,但一体地形成第一制冷剂路径101及第二制冷剂路径102的本实施方式4的热交换器10的设置姿态不限于图10所示的姿态。
图11是表示本发明的实施方式4的热交换器的另一例的构造图。其中,图11(a)是该热交换器10的立体图,图11(b)是图11(a)的A方向视图。
图11所示的热交换器10假设以低温流体及高温流体沿左右方向(大致水平方向)流动的姿态被使用。也就是说,图11所示的热交换器10将第一制冷剂路径101(也就是说,第一制冷剂流路101a)及第二制冷剂路径102(也就是说,第二制冷剂流路102a)水平地配置。此外,其他结构与图10所示的热交换器10相同,并发挥同样的效果。图10和图11所示的相同附图标记的部位具有相同的功能、动作,因此省略功能、动作的说明。
在如图11所示地构成的热交换器10中,沿第二入口连通孔105a的中心轴方向观察该第二入口连通孔105a的情况下,使第二入口连通孔105a的中心轴位于与第二入口连通孔105a和第二制冷剂路径102(也就是说,各第二制冷剂流路102a)的连接部一致的位置,或位于比该连接部远离第一制冷剂路径101(也就是说,各第一制冷剂流路101a)的位置即可。由此,能够将气液二相状态的低温制冷剂从第二入口连通孔105a流入第二制冷剂路径102时的姿态角α设定成0<α≤90°。因此,气液二相状态的低温制冷剂变得容易以大致相等的气液比率被分配到第二制冷剂路径102的各第二制冷剂流路102a,获得性能稳定的热交换器10。但是,80°<α<100°作为分配特性是最佳的,在本实施方式4的情况下,α越从90°接近0°(即,第二入口连通孔105a的中心轴越被配置在远离第一制冷剂路径101的位置),越能够使相邻的第一制冷剂路径101和第二制冷剂路径102的距离接近。因此,作为能够抑制由热传导产生的热阻力且能够实现性能提高的姿态角α,至少处于0<α<90°之间即可。
此外,如图10及图11所示,在本实施方式4的热交换器10中,还假设了从第二出口连接管106流入气液二相状态的低温流体并从第二入口连接管105流出低温流体的使用形态。因此,沿第二出口连通孔106a的中心轴方向观察该第二出口连通孔106a的情况下,使第二出口连通孔106a的中心轴位于与第二出口连通孔106a和第二制冷剂路径102(也就是说,各第二制冷剂流路102a)的连接部一致的位置,或位于比该连接部远离第一制冷剂路径101(也就是说,各第一制冷剂流路101a)的位置。
附图标记的说明
1  第一扁平管,1a  流入部,1b  弯曲部,1c  热交换部,1d流出部,2  第二扁平管,2a  流入部,2b  弯曲部,2c  热交换部,2d  流出部,2A  第二扁平管,2Aa  流入部,2Ab  弯曲部,2Ac热交换部,2Ad  流出部,2B  第二扁平管,2Ba  流入部,2Bb  弯曲部,2Bc  热交换部,2Bd  流出部,3  第一入口集管,4  第一出口集管,5  第二入口集管,5A  第二入口集管,5B  第二入口集管,6  第二出口集管,6A  第二出口集管,6B  第二出口集管,10  热交换器,21  通孔,30  第一压缩机,31  第一散热器,32  第一减压装置,33  第一冷却器,40  第二压缩机,41  第二散热器,42  第二减压装置,52  旁通配管,53  喷射口,101  第一制冷剂路径,101a第一制冷剂流路,102  第二制冷剂路径,102a  第二制冷剂流路,103第一入口连接管,103a  第一入口连通孔,104  第一出口连接管,104a第一出口连通孔,105  第二入口连接管,105a  第二入口连通孔,106第二出口连接管,106a  第二出口连通孔,110  主体。

Claims (9)

1.一种热交换器,其特征在于,具有:
第一流路部,上述第一流路部具有多个供高温流体流动的通孔;
第二流路部,上述第二流路部具有多个供低温流体流动的通孔;
管状的第一入口集管,上述第一入口集管连接于上述第一流路部的一个端部;
管状的第一出口集管,上述第一出口集管连接于上述第一流路部的另一个端部;
管状的第二入口集管,上述第二入口集管连接于上述第二流路部的一个端部;
管状的第二出口集管,上述第二出口集管连接于上述第二流路部的另一个端部,
上述第一流路部和上述第二流路部配置成能够经由设置在彼此之间的隔壁进行热交换,
从上述第一入口集管流入上述第一流路部的通孔的上述高温流体以及从上述第二入口集管流入上述第二流路部的通孔的上述低温流体中的至少一方是气液二相状态的流体,
设从垂直方向开始的朝向下方的角度α为正时,上述气液二相状态的流体从入口集管向流路部流入的方向为-110°<姿态角α<110°。
2.如权利要求1所述的热交换器,其特征在于,设从垂直方向开始的朝向下方的角度α为正时,上述气液二相状态的流体从入口集管向流路部流入的方向为-80°<姿态角α<-100°或80°<姿态角α<100°。
3.如权利要求1所述的热交换器,其特征在于,上述气液二相状态的流体从入口集管向流路部流入的方向成为大致水平方向或比大致水平方向朝上的方向。
4.如权利要求1所述的热交换器,其特征在于,设从水平开始朝向上方的角度为正时,上述气液二相状态的流体从入口集管向流路部流入的方向为正的范围。
5.如权利要求1所述的热交换器,其特征在于,设从水平开始朝向上方的角度为正时,上述气液二相状态的流体从入口集管向流路部流入的方向成为大致水平方向。
6.如权利要求1~5中任一项所述的热交换器,其特征在于,与供上述气液二相状态的流体流动的入口集管连接的流路部的端部在供上述气液二相状态的流体流动的该入口集管的内部弯曲。
7.如权利要求1~5中任一项所述的热交换器,其特征在于,与供上述气液二相状态的流体流动的入口集管连接的流路部的端部在供上述气液二相状态的流体流动的该入口集管的外部弯曲。
8.一种热交换器,其特征在于,具有:
第一流路部,上述第一流路部并列设置多个供高温流体流动的通孔并垂直或水平地配置;
第二流路部,上述第二流路部并列设置多个供低温流体流动的通孔并垂直或水平地配置;
管状的第一入口集管,上述第一入口集管连接于上述第一流路部的一个端部并水平地配置;
管状的第一出口集管,上述第一出口集管连接于上述第一流路部的另一个端部并水平地配置;
管状的第二入口集管,上述第二入口集管连接于上述第二流路部的一个端部并水平地配置;
管状的第二出口集管,上述第二出口集管连接于上述第二流路部的另一个端部并水平地配置,
上述第一流路部、上述第二流路部、上述第一入口集管、上述第一出口集管、上述第二入口集管及上述第二出口集管一体地形成,
上述第一流路部和上述第二流路部以能够经由设置在彼此之间的隔壁进行热交换的方式,对齐彼此的通孔的并列设置方向地配置,
从上述第一入口集管流入上述第一流路部的通孔的上述高温流体以及从上述第二入口集管流入上述第二流路部的通孔的上述低温流体中的至少一方是气液二相状态的流体,
在沿该入口集管的中心轴方向观察供上述气液二相状态的流体流动的入口集管的状态下,
供上述气液二相状态的流体流动的入口集管的中心轴位于与该入口集管和连接于该入口集管的流路部的连接部一致的位置,或位于比该连接部远离未与该入口集管连接的流路部的位置。
9.一种制冷空调装置,其特征在于,搭载了权利要求1~8中任一项所述的热交换器。
CN2011800384129A 2010-08-05 2011-08-05 热交换器及制冷空调装置 Pending CN103069245A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-176044 2010-08-05
JP2010176044 2010-08-05
PCT/JP2011/004459 WO2012017681A1 (ja) 2010-08-05 2011-08-05 熱交換器及び冷凍空調装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103069245A true CN103069245A (zh) 2013-04-24

Family

ID=45559200

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011800384129A Pending CN103069245A (zh) 2010-08-05 2011-08-05 热交换器及制冷空调装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20130126127A1 (zh)
EP (1) EP2602578B1 (zh)
JP (1) JP5777622B2 (zh)
CN (1) CN103069245A (zh)
WO (1) WO2012017681A1 (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105980806A (zh) * 2013-12-04 2016-09-28 森德国际集团股份有限公司 用于加热体的放热器以及具有这种排管放热器的加热体
CN107796143A (zh) * 2017-07-13 2018-03-13 杭州三花研究院有限公司 换热器及制冷***
CN113474600A (zh) * 2019-03-05 2021-10-01 三菱电机株式会社 热交换器以及制冷循环装置
CN113795718A (zh) * 2019-05-10 2021-12-14 大金工业株式会社 热交换器、热泵装置和热交换器的制造方法
WO2022166223A1 (zh) * 2021-02-08 2022-08-11 广东美的暖通设备有限公司 换热器及其制造方法、电控盒以及空调***
CN114909831A (zh) * 2021-02-08 2022-08-16 广东美的暖通设备有限公司 换热器、电控盒及空调***
CN115235149A (zh) * 2022-06-22 2022-10-25 西安交通大学 一种用于低温冰箱或冷柜的盘式微通道回热器及工作方法

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013132679A1 (ja) * 2012-03-07 2013-09-12 三菱電機株式会社 熱交換器および冷凍サイクル装置
WO2013172181A1 (ja) * 2012-05-17 2013-11-21 三菱電機株式会社 熱交換器及び冷凍サイクル装置
JP5790730B2 (ja) 2012-12-25 2015-10-07 ダイキン工業株式会社 熱交換器
WO2015004720A1 (ja) * 2013-07-08 2015-01-15 三菱電機株式会社 熱交換器、及び空気調和機
JP6315945B2 (ja) * 2013-11-08 2018-04-25 三菱電機株式会社 熱交換器
WO2017168669A1 (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 三菱電機株式会社 熱交換器及び冷凍サイクル装置
JP2017215130A (ja) * 2016-06-02 2017-12-07 サンデンホールディングス株式会社 車両用内部熱交換器
JP6493575B1 (ja) * 2018-01-31 2019-04-03 ダイキン工業株式会社 冷凍装置
JP7202851B2 (ja) 2018-11-05 2023-01-12 三菱重工業株式会社 熱交換器及びそれを備えたボイラ、並びに熱交換方法
JPWO2020100897A1 (ja) * 2018-11-12 2021-06-10 三菱電機株式会社 熱交換器及び熱交換器の製造方法
CN111322795A (zh) * 2018-12-14 2020-06-23 丹佛斯有限公司 换热器和空调***
CN110230902A (zh) * 2019-02-01 2019-09-13 广东美的暖通设备有限公司 微通道扁管、换热器和热泵***
US20210278147A1 (en) * 2020-03-05 2021-09-09 Uchicago Argonne, Llc Additively Manufactured Modular Heat Exchanger Accommodating High Pressure, High Temperature and Corrosive Fluids
US20230184445A1 (en) * 2020-08-26 2023-06-15 Gd Midea Heating & Ventilating Equipment Co., Ltd. Air conditioning apparatus and electric control box
EP4135495A4 (en) 2020-08-26 2023-11-01 GD Midea Heating & Ventilating Equipment Co., Ltd. AIR CONDITIONING DEVICE AND ELECTRICAL CONTROL BOX
WO2022042456A1 (zh) * 2020-08-26 2022-03-03 广东美的暖通设备有限公司 换热器、电控盒以及空调***
CN114111390B (zh) * 2020-08-26 2023-11-10 广东美的暖通设备有限公司 换热器、电控盒以及空调***
CN214676259U (zh) * 2020-08-26 2021-11-09 广东美的暖通设备有限公司 空调装置以及电控盒

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3979923A (en) * 1975-08-04 1976-09-14 Jennings John H Preassembled refrigerant subcooling unit
US5692394A (en) * 1995-08-31 1997-12-02 Nippon Soken, Inc. Gas-liquid separator for a heat pump type air conditioning system using a gas-injection cycle
CN1265463A (zh) * 1999-02-26 2000-09-06 松下电器产业株式会社 热交换器
JP2005049049A (ja) * 2003-07-30 2005-02-24 Denso Corp 熱交換器
CN101432590A (zh) * 2006-04-14 2009-05-13 三菱电机株式会社 热交换器及制冷空调装置
CN201392114Y (zh) * 2009-04-16 2010-01-27 大冶斯瑞尔换热器有限公司 高、低温水高效换热器

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0239122Y2 (zh) * 1985-05-02 1990-10-22
JPH0258665U (zh) * 1988-10-18 1990-04-26
US5309637A (en) * 1992-10-13 1994-05-10 Rockwell International Corporation Method of manufacturing a micro-passage plate fin heat exchanger
JP3092484B2 (ja) * 1994-07-22 2000-09-25 三菱電機株式会社 熱交換器及びその製造方法、冷凍システム、空調装置、熱交換器の製造装置及びその治具
US6032726A (en) * 1997-06-30 2000-03-07 Solid State Cooling Systems Low-cost liquid heat transfer plate and method of manufacturing therefor
US6354002B1 (en) * 1997-06-30 2002-03-12 Solid State Cooling Systems Method of making a thick, low cost liquid heat transfer plate with vertically aligned fluid channels
EP1072453B1 (en) * 1999-07-26 2006-11-15 Denso Corporation Refrigeration-cycle device
JP2002340485A (ja) * 2001-05-15 2002-11-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 車両用熱交換器
JP3945208B2 (ja) * 2001-10-09 2007-07-18 株式会社デンソー 熱交換用チューブ及び熱交換器
JP3826791B2 (ja) * 2002-01-07 2006-09-27 株式会社デンソー 熱交換器
JP2003279276A (ja) * 2002-03-19 2003-10-02 Toyo Radiator Co Ltd 熱交換器
US20030178188A1 (en) * 2002-03-22 2003-09-25 Coleman John W. Micro-channel heat exchanger
JP2005127611A (ja) * 2003-10-23 2005-05-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 熱交換器
US7124805B2 (en) * 2004-05-24 2006-10-24 Modine Manufacturing Company Tube feature for limiting insertion depth into header slot
JP4561305B2 (ja) * 2004-10-18 2010-10-13 三菱電機株式会社 熱交換器
JP4742233B2 (ja) * 2005-05-13 2011-08-10 株式会社東芝 セラミックス製熱交換器
JP4521513B2 (ja) * 2006-01-30 2010-08-11 独立行政法人産業技術総合研究所 内部発熱式の熱交換構造体
JP2007278624A (ja) * 2006-04-07 2007-10-25 Denso Corp ヒートポンプサイクル
JP4867569B2 (ja) * 2006-10-19 2012-02-01 三菱電機株式会社 熱交換器および冷凍空調装置
DE102006055837A1 (de) * 2006-11-10 2008-05-15 Visteon Global Technologies Inc., Van Buren Wärmeübertrager, insbesondere als Verdampfer von Fahrzeugklimaanlagen
JP2009121758A (ja) * 2007-11-15 2009-06-04 Mitsubishi Electric Corp 熱交換器および冷熱システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3979923A (en) * 1975-08-04 1976-09-14 Jennings John H Preassembled refrigerant subcooling unit
US5692394A (en) * 1995-08-31 1997-12-02 Nippon Soken, Inc. Gas-liquid separator for a heat pump type air conditioning system using a gas-injection cycle
CN1265463A (zh) * 1999-02-26 2000-09-06 松下电器产业株式会社 热交换器
JP2005049049A (ja) * 2003-07-30 2005-02-24 Denso Corp 熱交換器
CN101432590A (zh) * 2006-04-14 2009-05-13 三菱电机株式会社 热交换器及制冷空调装置
CN201392114Y (zh) * 2009-04-16 2010-01-27 大冶斯瑞尔换热器有限公司 高、低温水高效换热器

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105980806A (zh) * 2013-12-04 2016-09-28 森德国际集团股份有限公司 用于加热体的放热器以及具有这种排管放热器的加热体
CN107796143A (zh) * 2017-07-13 2018-03-13 杭州三花研究院有限公司 换热器及制冷***
CN113474600A (zh) * 2019-03-05 2021-10-01 三菱电机株式会社 热交换器以及制冷循环装置
CN113474600B (zh) * 2019-03-05 2023-02-17 三菱电机株式会社 热交换器以及制冷循环装置
CN113795718A (zh) * 2019-05-10 2021-12-14 大金工业株式会社 热交换器、热泵装置和热交换器的制造方法
WO2022166223A1 (zh) * 2021-02-08 2022-08-11 广东美的暖通设备有限公司 换热器及其制造方法、电控盒以及空调***
CN114909831A (zh) * 2021-02-08 2022-08-16 广东美的暖通设备有限公司 换热器、电控盒及空调***
CN114909831B (zh) * 2021-02-08 2024-06-14 广东美的暖通设备有限公司 换热器、电控盒及空调***
CN115235149A (zh) * 2022-06-22 2022-10-25 西安交通大学 一种用于低温冰箱或冷柜的盘式微通道回热器及工作方法
CN115235149B (zh) * 2022-06-22 2023-10-31 西安交通大学 一种用于低温冰箱或冷柜的盘式微通道回热器及工作方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2602578A1 (en) 2013-06-12
US20130126127A1 (en) 2013-05-23
EP2602578B1 (en) 2019-01-23
WO2012017681A1 (ja) 2012-02-09
EP2602578A4 (en) 2015-03-11
JPWO2012017681A1 (ja) 2013-10-03
JP5777622B2 (ja) 2015-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103069245A (zh) 热交换器及制冷空调装置
CN101842637B (zh) 空气调节器
US20090114380A1 (en) Spiral flat-tube heat exchanger
EP2706318A1 (en) Heat exchanger and refrigeration cycle device provided with same
CN105910479B (zh) 一种控温型环路热管的蒸发器组件
TW200307113A (en) Heat exchanger and folded tube used therein
EP2706317A1 (en) Heat exchanger and refrigeration cycle device provided therewith
US20150136367A1 (en) Heat exchanger having a plurality of heat exchange tubes
CN105972848A (zh) 水冷却的微通道冷凝器
JP2011106738A (ja) 熱交換器およびヒートポンプシステム
JP2001336896A (ja) 熱交換器および冷凍サイクル装置
EP2770277A1 (en) Water heater
CN103836790A (zh) 热泵式热水供给装置
JP2003279275A (ja) 熱交換器およびその熱交換器を用いた冷凍サイクル装置
JP5709777B2 (ja) 熱交換器及び冷凍空調装置
CN202281423U (zh) 一种微通道冷却蒸发装置
KR100638488B1 (ko) 이산화탄소용 열교환기
KR101149725B1 (ko) 열교환기
JP2003314927A (ja) 熱交換器およびその熱交換器を用いた冷凍サイクル装置
KR100825709B1 (ko) 열교환기
JP2002228380A (ja) 熱交換器、および冷却装置
CN208171078U (zh) 一种微孔阵列回路热管
JP4867569B2 (ja) 熱交換器および冷凍空調装置
CN112414186A (zh) 冷却换热***
CN103017415B (zh) 一种压缩机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20130424

RJ01 Rejection of invention patent application after publication