CN103238037A - 热交换器和安装有热交换器的一体化空调机 - Google Patents

Abstract

一种热交换器（20），其设置有：以一定的间隔彼此平行布置的两个总管（21，22）；布置于所述两个总管之间的多个扁平管（23），设置于所述扁平管中的制冷剂通道（24）与所述总管的内部连通；以及布置于所述扁平管之间的散热片（25）。所述多个扁平管被划分为如下两部分：位于上部中的上组（27）；以及位于下部中的下组（28）。所述上组的所述扁平管以及所述总管的与所述上组的所述扁平管相对应的部分构成上部热交换部（40），且所述下组的所述扁平管以及所述总管的与所述下组的所述扁平管相对应的部分构成下部热交换部（41）。

Description

热交换器和安装有热交换器的一体化空调机

技术领域

本发明涉及一种侧流型平行流（side-flow type parallel-flow）热交换器和安装有该热交换器的一体化空调机。

背景技术

在汽车空调机中和建筑物用空调机的室外单元中广泛采用了如下的平行流型热交换器：该热交换器中，在多个总管（header pipe）之间布置有多个扁平管（flat tube），形成于所述扁平管中的多条制冷剂通道被连接至所述总管内部，并且该热交换器中，在所述扁平管之间布置有诸如波纹状散热片（corrugated fin）等散热片。

在图6中示出了传统的侧流型平行流热交换器的例子。热交换器1包括两个总管2和3以及布置于总管2和总管3之间的多个扁平管4。在图6中，总管2和总管3在竖直方向上延伸，并且它们平行布置着且在水平方向上彼此间隔开，扁平管4在水平方向上延伸且在竖直方向上以预定间隔布置。但是，在很多情况下，在实际安装到装置中的情况下，可根据装置的设计以各种角度来设置平行流热交换器1，并且在这些情况下，不必多说的是，并非采用严格意义上的术语“竖直”和“水平”。

扁平管4是通过金属的挤出成型（extrusion）而产生的伸长组件，且在其内部形成有用于使制冷剂流过的制冷剂通道5。扁平管4被布置为使得挤出成型方向（即扁平管4的纵长方向）是水平的，且因此制冷剂流过制冷剂通道5的方向也是水平的。在图4的深度方向上排列有截面形状及截面面积均相同的多个制冷剂通道5，因此，各扁平管4的竖直截面具有类似于口琴的形状。每个制冷剂通道5均与总管2及总管3的内部相连。在每两个相邻的扁平管4之间设置有散热片6。尽管使用波纹状散热片（corrugated fin）作为散热片6，但也可以使用板状散热片来代替。

总管2、总管3、扁平管4和散热片6由诸如铝等高导热材料制成。通过铜焊（brazing）或焊接（welding）将扁平管4固定至总管2、3，并且以同样的方式将波纹状散热片6固定至扁平管4。

在图6中示出的热交换器1中，仅在总管3中设置有制冷剂出入口7和8。在总管3的内部，以在竖直方向上彼此间隔开的方式设有隔板9a和隔板9c；而在总管2的内部设置有隔板9b，隔板9b位于隔板9a与隔板9c之间的高度位置处。

在将热交换器1用作蒸发器的情况下，如图6中的实线箭头所示，制冷剂通过下方的制冷剂出入口7流入。从制冷剂出入口7流入的制冷剂受隔板9a阻挡而经由一些扁平管4流向总管2。制冷剂的这一流动由向左的大箭头（block arrow）表示。流入总管2中的制冷剂受隔板9b阻挡而经由另一些扁平管4流向总管3。制冷剂的这一流动由向右的大箭头表示。然后，流入总管3中的制冷剂受隔板9c阻挡而经由另外一些扁平管4再次流向总管2。制冷剂的这一流动由另一向左的大箭头表示。流入总管2中的制冷剂经由其它一些扁平管4再次向着总管3流回。制冷剂的这一流动由另一向右的大箭头表示。接着，流入总管3中的制冷剂从制冷剂出入口8流出。以这样的方式，制冷剂沿着“之”字形路线从下向上流动。这里虽然说明了隔板数量为3的情况，但这仅是一个示例，根据需要，可以任意设定隔板数量以及所得到的制冷剂流动转向的次数。

在将热交换器1用作冷凝器的情况下，制冷剂在相反的方向上流动。具体地，制冷剂如图6中的虚线箭头所示从制冷剂出入口8流入总管3中；然后受隔板9c阻挡并经由一些扁平管4流向总管2；接着在总管2中受隔板9b阻挡并经由另一些扁平管4流向总管3；然后在总管3中受隔板9a阻挡并经由另外一些扁平管4再次流向总管2；接着在总管2中流回并经由其它一些扁平管4再次流向总管3；于是，如虚线箭头所示，从制冷剂出入口7流出。即，制冷剂沿着“之”字形路线从上向下流动。

上面的说明论述了这样的情况：当热交换器1用作蒸发器时使制冷剂从下往上流动，当热交换器1用作冷凝器时使制冷剂从上往下流动。然而，制冷剂被反向引导的设置方式也是可能的。

安装有热交换器的装置的典型示例是空调机，而空调机的一个示例是一体化空调机。在无法放置由室外单元和室内单元构成的分体式空调机的地方，就使用一体化空调机，它由置于要被放置在室内的一个壳体中的冷凝器和蒸发器构成，使得热量通过排气管道排出到室外，且与此同时空气在室内循环从而以此来调节室温。下文列出的专利文献1和2中披露了这样的一体化空调机的示例。

在专利文献1中披露的一体化空调机包括蒸发器和冷凝器，它们均被构建为翅管型（fin-and-tube type）热交换器，该翅管型热交换器中铜管贯穿很多个铝散热片。蒸发器和冷凝器是独立的构件且彼此分开放置。在冷却操作期间，热量通过排气管道从冷凝器中排出；排气管道的一端连接至设置于空调机背面的下出口，排气管道的另一端连接至例如窗口。

在专利文献2中公开的一体化空调机包括壳体，该壳体被隔板分成上部和下部，它们分别为冷却室和排热室；蒸发器布置于冷却室中，冷凝器布置于排热室中。排热室设置有进气口和出气口，并且排气管道的一端连接于该出气口，与此同时进气管道的一端可拆卸地连接于该进气口。排气管道的另一端连接于例如窗口等开口。与排气管道的另一端类似地，进气管道的另一端能够连接于例如窗口等开口，从而通过既使用排气管道又使用进气管道的双管道法来实现进气/排气。

图7示出了专利文献2中披露的那种类型的一体化空调机。空调机10包括壳体11，壳体11被水平隔板12分隔成上部和下部，即分别为冷却室13和排热室14。在冷却室13中，布置有蒸发器15，而在排热室14中，布置有冷凝器16和压缩机17。蒸发器15、冷凝器16和压缩机17与减压膨胀单元（未图示）及四通阀（未图示）一起形成作为制冷循环的热泵循环。此外，吹风机（未图示）设置于冷却室13中以形成由虚线箭头所示的室内空气循环风道（room-air-circulation air path）18。另一个吹风机（未图示）设置于排热室14中以形成由虚线箭头所示的排热风道19。排热风道19被形成为用于将经过冷凝器16的空气送入排气管道（未图示）。蒸发器15和冷凝器16均是翅管型热交换器。

引证文件列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请第2005-274077号公报

专利文献2：日本专利申请第2010-54111号公报

发明内容

技术问题

在专利文献1和2中说明的一体化空调机均包括分别用作蒸发器和冷凝器的分离的热交换器，这导致结构复杂，阻碍了紧凑和重量轻的一体化空调机的实现。

本发明是鉴于上述问题而做出的，本发明的目的是提供一种适用于一体化空调机的侧流型平行流热交换器和安装有该热交换器的一体化空调机。

解决技术问题的方案

根据本发明的侧流型平行流热交换器包括：以一定的间隔平行布置的多个总管；布置于所述多个总管之间的多个扁平管，所述扁平管每一者中都形成有与所述总管的内部连通的制冷剂通道；以及布置于所述多个扁平管中的相邻的所述扁平管之间的散热片。这里，所述多个扁平管被划分为位于所述热交换器的上部中的上组和位于所述热交换器的下部中的下组。属于所述上组的所述扁平管和所述多个总管的与属于所述上组的所述扁平管相对应的部分构成上部热交换部，并且属于所述下组的所述扁平管和所述多个总管的与属于所述下组的所述扁平管相对应的部分构成下部热交换部。

在具有上述构造的所述热交换器中，优选的是：所述上部热交换部和所述下部热交换部中的一者起到蒸发器作用，且所述上部热交换部和所述下部热交换部中的另一者起到冷凝器作用。

在具有上述构造的所述热交换器中，优选的是：在所述上部热交换部和所述下部热交换部中的起到所述冷凝器作用的一者中，制冷剂以从上方的一个扁平管流向下方的一个扁平管的方式流过所述扁平管。

在具有上述构造的所述热交换器中，优选的是：在所述上部热交换部与所述下部热交换部之间设置有隔热部。

在具有上述构造的所述热交换器中，优选的是：在所述多个总管内设置有隔热隔板，并且所述隔热隔板用作所述隔热部的一部分。

根据本发明的一体化空调机包括壳体和任一种上述热交换器，并且所述壳体包括室内空气循环风道和排热风道。这里，所述热交换器的上部热交换部布置于所述室内空气循环风道中，且所述热交换器的下部热交换部布置于所述排热风道中。

在具有上述构造的所述空调机中，优选的是：所述上部热交换部起到蒸发器作用，且所述下部热交换部起到冷凝器作用。

本发明的有益效果

根据本发明，布置于总管之间的扁平管被分为上组和下组，所述上组的扁平管和所述多个总管的与所述上组的所述扁平管相对应的部分形成上部热交换部，且所述下组的扁平管和所述多个总管的与属于所述下组的所述扁平管相对应的部分形成下部热交换部。这样的构造使得能够实现将蒸发器和冷凝器组合在一起的紧凑的且重量轻的侧流型平行流热交换器。相应地，这使得能够实现安装有这样的热交换器的紧凑的且重量轻的一体化空调机。

附图说明

图1是示出了根据本发明第一实施例的侧流型平行流热交换器的示意性结构的垂直截面图；

图2是示出了根据本发明的安装有热交换器的一体化空调机的示意性结构的侧视图；

图3是示出了根据本发明第二实施例的侧流型平行流热交换器的示意性结构的垂直截面图；

图4是示出了根据本发明第三实施例的侧流型平行流热交换器的示意性结构的垂直截面图；

图5是示出了根据本发明第四实施例的侧流型平行流热交换器的示意性结构的垂直截面图；

图6是示出了传统的侧流型平行流热交换器的示意性结构的垂直截面图；和

图7是示出了传统的一体化空调机的示意性结构的侧视图。

具体实施方式

下文将参照图1对本发明第一实施例的侧流型平行流热交换器进行说明。

平行流热交换器20的结构基本上与图6中所示的传统结构相同。具体地，在水平方向上延伸的多个扁平管23布置在两个竖直延伸的总管21和总管22之间。这里，术语“水平”和“竖直”的使用与上文给出的对传统结构的说明中的意义相同。

扁平管23、扁平管23内部的制冷剂通道24、散热片25分别与传统结构中的扁平管4、制冷剂通道5、散热片6具有同样的构造且以同样的方式固定。在置于竖直行中的多个扁平管23中的最外侧扁平管23的外扁平面上，布置有散热片25和侧板26的组合。

多个扁平管23被划分为布置于上部的上组27和布置于下部的下组28。在上组27与下组28之间设置有空间29。空间29起到防止上组27和下组28中的一者对另一者的热影响的隔热部HI的作用。在总管21和总管22的内部在位于上组27和下组28之间的位置处分别设置有隔板30和隔板31。因此，上组27和下组28彼此被完全分隔开。

总管21和总管22的位于隔板30和隔板31上方的部分以及属于上组27的扁平管23形成上部热交换部40。总管21和总管22的位于隔板30和隔板31下方的部分以及属于下组28的扁平管23形成下部热交换部41。

在上部热交换部40中，在总管22中形成有上制冷剂出入口32和下制冷剂出入口33。在总管22的内部，在位于上制冷剂出入口32与下制冷剂出入口33之间的高度位置处设置有隔板34。

在上部热交换部40中，位于隔板34上方的扁平管23的数量和位于隔板34下方的扁平管23的数量被设置为相同。然而，在某些情况下，考虑到由蒸发导致的压力损失，可以将位于冷却操作中的后段的流动路径设计为包括更多数量的扁平管23。

在下部热交换部41中，在总管22中形成有上制冷剂出入口35和下制冷剂出入口36。在总管22的内部，在位于上制冷剂出入口35与下制冷剂出入口36之间的位置处设置有隔板37和隔板38。在总管21的内部，在隔板37与隔板38之间的高度位置处设置有隔板39。

在下部热交换部41中，布置于隔板38下方的扁平管23的数量与布置于隔板38的高度和隔板39的高度之间的扁平管23的数量相等，布置于隔板39的高度和隔板37的高度之间的扁平管23的数量比布置于隔板38下方的扁平管23的数量或布置于隔板38的高度和隔板39的高度之间的扁平管23的数量少，另外，布置于隔板37上方的扁平管23的数量比布置于隔板39的高度和隔板37的高度之间的扁平管23的数量少。

上部热交换部40的下制冷剂出入口33与下部热交换部41的上制冷剂出入口35通过制冷剂管42彼此连接起来。制冷剂管42设置有减压膨胀单元43。

在冷却操作期间，上部热交换部40起到蒸发器的作用，并且下部热交换部41起到冷凝器的作用。即，从压缩机（未图示）中排出的高温高压制冷剂流经下制冷剂出入口36进入下部热交换部41。流入下部热交换部41的制冷剂在位于隔板38下方的扁平管23中流向总管21。流入总管21的制冷剂随后在位于隔板38与隔板39之间的扁平管23中向着总管22流回。流入总管22中的制冷剂在位于隔板39与隔板37之间的扁平管23中再次向着总管21流回。流入总管21中的制冷剂接着在位于隔板37上方的扁平管23中再次向着总管22流回，并且随后通过上制冷剂出入口35流出。

通过下制冷剂出入口36流入下部热交换部41的高温高压制冷剂在下部热交换部41的内部从下往上呈之字形流动的同时，向经过下部热交换部41的空气散热，且制冷剂冷凝。从下部热交换部41的上制冷剂出入口35中流出的制冷剂流经减压膨胀单元43，然后经由下制冷剂出入口33流入上部热交换部40。

通过下制冷剂出入口33流入上部热交换部40中的制冷剂经由位于隔板34下方的扁平管23流向总管21。流入总管21中的制冷剂经由位于隔板34上方的扁平管23向着总管22流回。流入总管22中的制冷剂通过上制冷剂出入口32流出。这样，制冷剂在上部热交换部40内呈之字形流动的同时膨胀，制冷剂从经过上部热交换部40的空气中吸收热量。然后，制冷剂经由上制冷剂出入口32流出并回到压缩机（未图示）。以这样的方式，在起到蒸发器作用的上部热交换部40中，制冷剂从下方的扁平管23流向上方的扁平管23。可代替地，在起到蒸发器作用的上部热交换部40中，制冷剂可以从上方的扁平管23流向下方的扁平管23。

在上部热交换部40与下部热交换部41之间设置隔热部HI有助于减少上部热交换部40和下部热交换部41中的一者对另一者的热影响。这使得上部热交换部40能够充分起到蒸发器的作用，并且下部热交换部41充分起到冷凝器的作用。

在加热操作期间，切换四通阀（未图示）以反转制冷剂的流动方向。也即是说，从压缩机（未图示）中排出的高温高压制冷剂通过上制冷剂出入口32进入上部热交换部40，并且在上部热交换部40中，制冷剂向经过上部热交换部40的空气散热，且制冷剂冷凝。经由下制冷剂出入口33流出上部热交换部40的制冷剂流经减压膨胀单元43，并且经由上制冷剂出入口35流入下部热交换部41。制冷剂从经过下部热交换部41的空气中吸收热量并且在下部热交换部41中膨胀，然后经由下制冷剂出入口36流回至压缩机（未图示）。

侧流型平行流热交换器20被构造为使得上部热交换部40和下部热交换部41共用总管21和总管22，这两个热交换部中的一者用作蒸发器而另一者用作冷凝器。与被设置成一者专门用作蒸发器和另一者专门用作冷凝器的分体式侧流型平行流热交换器的构造相比，该构造是紧凑的。

图2示出了平行流热交换器20安装在一体化空调机中的情形。在图2中示出的一体化空调机10基本上遵循了图7中示出的一体化空调机的结构。用相同的附图标记表示与图7中的组件相应的组件，并且将不再对它们的进行说明。

在安装于壳体11内的平行流热交换器20中，上部热交换部40布置于室内空气循环风道18中并且下部热交换部41布置于排热风道19中。

由于安装有构造紧凑的平行流热交换器20，一体化空调10本身也能够是紧凑的和重量轻的。此外，与分离地安装蒸发器和冷凝器的情形相比，能够通过更容易的操作在更短的时间段内完成安装。

在冷却操作中，空气中含有的湿气在起到蒸发器作用的上部热交换部40的外表面上冷凝为凝结水。该凝结水因重力而滴落或流下来，从而把起到冷凝器作用的下部热交换部41弄湿。这还增强了下部热交换部41的冷凝效果。

图3中示出了第二实施例的平行流热交换器20。第二实施例与第一实施例的不同之处在于用隔热隔板30HI和31HI分别替换了在第一实施例的总管21和22内的隔板30和31。隔热隔板30HI和31HI参与形成隔热部HI，实现更可靠的热分离。

在图3中，隔热隔板30HI和隔热隔板31HI各自都是由彼此分隔布置的两个隔板构成的。隔热隔板30HI和隔热隔板31HI由铝制成，因此，如果它们分别是由单个板形成的，那么将很可能发生热传递；然而，通过以彼此分隔布置的两个板来形成它们，能够赋予它们足够的隔热特性。在这两个板之间的空间中可以密封有某种气体，或者该空间可以是真空空间。

隔热隔板30HI和隔热隔板31HI可以由上述方法之外的其它方法形成。例如，隔热隔板30HI和隔热隔板31HI都可以用厚板或用由隔热材料制成的板形成。

图4中示出了第三实施例的平行流热交换器20。在第三实施例中，下部热交换部41的下制冷剂出入口36通过制冷剂管42与上部热交换部40的下制冷剂出入口33相连。

在根据第三实施例的平行流热交换器20中，在下部热交换部41中，布置于隔板37上方的扁平管23的数量与布置于隔板37的高度和隔板39的高度之间的扁平管23的数量相等，布置于隔板39的高度与隔板38的高度之间的扁平管23的数量比布置于隔板37上方的扁平管23的数量或布置于隔板37的高度与隔板39的高度之间的扁平管23的数量要少，并且布置于隔板38下方的扁平管23的数量比布置于隔板39的高度与隔板38的高度之间的扁平管23的数量要少。

在冷却操作期间，从压缩机（未图示）中排出的高温高压制冷剂通过上制冷剂出入口35进入下部热交换部41。流入下部热交换部41的制冷剂在位于隔板37上方的扁平管23中流向总管21。随后，流入总管21的制冷剂在位于隔板37与隔板39之间的扁平管23中向着总管22流回。随后，流入总管22的制冷剂在位于隔板39与隔板38之间的扁平管23中再次向着总管21流回。随后，流入总管21的制冷剂在位于隔板38下方的扁平管23中再次向着总管22流回，然后通过下制冷剂出入口36流出。

通过上制冷剂出入口35流入下部热交换部41中的高温高压制冷剂在下部热交换部41内从上往下呈之字形流动的同时，向经过下部热交换部41的空气散热，并且制冷剂冷凝。从下部热交换部41的下制冷剂出入口36流出的制冷剂流经减压膨胀单元43，并且通过下制冷剂出入口33流入上部热交换部40。制冷剂从经过上部热交换部40的空气中吸收热量并且在上部热交换部40中膨胀。然后，制冷剂通过上制冷剂出入口32流出并回到压缩机（未图示）。

在起到冷凝器作用的下部热交换部41中，制冷剂从上方的扁平管23向下方的扁平管23流动。对于作为液体的制冷剂而言，从上往下的运动是自然的，因此该实施例能够实现高效的热交换。

图5中示出了第四实施例的平行流热交换器20。在第四实施例中，下部热交换部41的下制冷剂出入口36通过制冷剂管42与上部热交换部40的上制冷剂出入口32相连。

在冷却操作期间，制冷剂通过上制冷剂出入口32进入上部热交换部40，并且在上部热交换部40中，制冷剂在从上方的扁平管23流向下方的扁平管23且从经过上部热交换部40的空气中吸收热量的同时发生膨胀。然后，制冷剂通过下制冷剂出入口33流出并回到压缩机（未图示）。

在第三实施例和第四实施例中，通过用隔热隔板30HI和隔热隔板31HI分别替换隔板30和隔板31，也能够实现更可靠的热分离。

应当理解的是，上文中详细说明的实施例并非是为了限制本发明，并且在本发明的精神之内能够进行各种改变和变形。

工业实用性

本发明适用于侧流型平行流热交换器和安装有该热交换器的一体化空调机。

附图标记列表

10 一体化空调机

11 壳体

12 隔板

13 冷却室

14 排热室

17 压缩机

18 室内空气循环风道

19 排热风道

20 平行流热交换器

21、22 总管

23 扁平管

24 制冷剂通道

25 散热片

27 上组

28 下组

30、31 隔板

30HI、31HI 隔热隔板

32、35 上制冷剂出入口

33、36 下制冷剂出入口40 上部热交换部41 下部热交换部HI 隔热部

Claims (7)

1.一种侧流型平行流热交换器，其包括：

多个总管，它们以一定的间隔平行布置；

多个扁平管，所述扁平管布置于所述多个总管之间，所述扁平管中分别形成有与所述总管的内部连通的制冷剂通道；以及

散热片，所述散热片布置于所述多个扁平管中的相邻的所述扁平管之间，

其中，所述多个扁平管被划分为位于所述热交换器的上部中的上组和位于所述热交换器的下部中的下组，

属于所述上组的所述扁平管以及所述多个总管的与属于所述上组的所述扁平管相对应的部分构成上部热交换部，并且

属于所述下组的所述扁平管以及所述多个总管的与属于所述下组的所述扁平管相对应的部分构成下部热交换部。

2.如权利要求1所述的热交换器，其中，

所述上部热交换部和所述下部热交换部中的一者起到蒸发器作用，并且

所述上部热交换部和所述下部热交换部中的另一者起到冷凝器作用。

3.如权利要求2所述的热交换器，其中，在所述上部热交换部和所述下部热交换部中的起到所述冷凝器作用的一者中，制冷剂以从上方的所述扁平管到下方的所述扁平管的方式流经所述扁平管。

4.如权利要求1所述的热交换器，其中，在所述上部热交换部与所述下部热交换部之间设置有隔热部。

5.如权利要求4所述的热交换器，其中，

在所述多个总管内设置有隔热隔板，并且

所述隔热隔板用作所述隔热部的一部分。

6.一体化空调机，其包括：

权利要求1至5中任一项所述的热交换器；和

壳体，所述壳体包括室内空气循环风道和排热风道，

其中，所述热交换器的所述上部热交换部布置于所述室内空气循环风道中，并且

所述热交换器的所述下部热交换部布置于所述排热风道中。

7.如权利要求6所述的空调机，其中，所述上部热交换部起到蒸发器作用，并且所述下部热交换部起到冷凝器作用。

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