CN114341573B - 热交换器 - Google Patents

热交换器 Download PDF

Info

Publication number
CN114341573B
CN114341573B CN202080060293.6A CN202080060293A CN114341573B CN 114341573 B CN114341573 B CN 114341573B CN 202080060293 A CN202080060293 A CN 202080060293A CN 114341573 B CN114341573 B CN 114341573B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tank
heat exchanger
tube
refrigerant
cross
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.)
Active
Application number
CN202080060293.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114341573A (zh
Inventor
杉村辽平
泷濑真一郎
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.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso 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 Denso Corp filed Critical Denso Corp
Publication of CN114341573A publication Critical patent/CN114341573A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114341573B publication Critical patent/CN114341573B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-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
    • F28D1/02—Heat-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
    • F28D1/04—Heat-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 with tubular conduits
    • F28D1/053—Heat-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 with tubular conduits the conduits being straight
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/08—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by varying the cross-section of the flow channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates

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)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)

Abstract

热交换器(10)，具备：多个管(300)、第一箱(100)以及第二箱(200)。所述第一箱的内部空间通过分隔件(130)上下分开。当将形成于相比所述分隔件处于上方侧的所述管的内侧的流路(FP)的相对于其长度方向垂直的截面中的所有截面积的合计值设为Atube；将形成于所述第二箱的内侧的内部空间(SP)的相对于上下方向垂直的截面中的截面积设为Atank；将以毫米的单位表示的所述第二箱中的相比所述分隔件位于上方侧的部分的沿着上下方向的长度设为L1tank时，该热交换器构成为满足Atank/Atube≤0.00000378×L1tank 2‑0.00305×L1tank+0.78510。

Description

热交换器
相关申请的相互参照
本申请基于2019年8月29日申请的日本专利申请2019-156578号并主张其优先权，该专利申请的全部内容通过参照组入本说明书。
技术领域
本发明涉及一种被用作热泵***的室外机，并且在制热时作为蒸发器而发挥作用，在制冷时作为冷凝器而发挥作用的热交换器。
背景技术
例如，构成车辆用空调装置的热泵***具备用于在室外的空气与制冷剂之间进行热交换的室外机。作为热泵***的室外机，有在制热时作为用于从室外的空气回收热量的蒸发器而发挥作用，在制冷时作为用于向室外的空气排出热量的冷凝器而发挥作用的结构。室外机通常构成为具备在内部供制冷剂通过的多个管和向每个管分配制冷剂的箱。
对于上述那样的结构的热交换器，为了尽可能有效地进行空气与制冷剂之间的热交换，正在研究使形成于管的内侧的制冷剂的流路的形状等的热交换器的各部分的尺寸成为最优的尺寸。例如，下述专利文献1记载了为了提高冷凝器的散热性能而将冷凝器中的管内通路高度设定在特定的范围内的结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3922288号公报
当热交换器作为蒸发器而发挥作用时，优选的是，蒸发前的液相制冷剂是在各管内的流路中存在于尽可能宽的范围内的状态。在这样的状态下，在宽的范围内伴随着制冷剂的蒸发而从空气进行热量的回收，从而有效地进行蒸发器中的热交换。
因此，为了有效地进行蒸发器中的热交换，优选的是，向多个管均等地分配液相制冷剂。然而，在多个管在上下方向被层叠配置的结构的热交换器中，因重力的影响，向各管的液相制冷剂的分配容易不均等。
另外，在热交换器中，也有通过分隔件将箱的内部空间上下分开的结构。在这样的结构的热交换器中，使制冷剂在流经了相比分隔件处于下方侧的各管后进行折返并分配至相比分隔件处于上方侧的各管。在折返时，液相制冷剂的量因之前的蒸发而减少。因此，向相比分隔件处于上方侧的各管均等地分配液相制冷剂尤其困难。
根据本发明人进行的实验等，得到了如下这样的见解：当在箱的内侧朝向上方侧流动的液相制冷剂的压力损失过小时，液相制冷剂的大部分到达箱的上端，并且偏向配置于上方侧的管而被分配。另外，一般而言，在液相制冷剂存在偏向的情况下，当使管内的流路中的压力损失增大时，由于液相制冷剂难以进入管内，因此液相制冷剂能够扩散到整个箱。然而，本发明人得到了如下这样的新的见解：在箱在上下方向上延伸的结构中，当每一个管内的流路中的液相制冷剂的压力损失增大时，上述那样的液相制冷剂的偏向会进一步变大。
而且，在箱的内侧朝向上方侧流动的液相制冷剂的流速较小的情况下，液相制冷剂还是难以到达箱的上端。由于液相制冷剂的流速受箱内的流路截面积的影响，因此还需要考虑该流速来研究箱的形状。
鉴于以上的见解，为了使液相制冷剂均等地向每一个管分配，在考虑影响液相制冷剂的流速的箱的形状的同时，还需要适当地设定箱内的空间中的液相制冷剂的压力损失与管内的流路中的液相制冷剂的压力损失的平衡。然而，以往没有对用于实现这一点的热交换器的结构进行具体的讨论。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够向每个管均等地分配液相制冷剂且以高效率进行热交换的热交换器。
本发明的热交换器被用作热泵***的室外机，并且在制热时作为蒸发器而发挥作用，在制冷时作为冷凝器而发挥作用的热交换器。该热交换器，具备：多个管，该多个管是沿着水平方向延伸的管状的部件，并且以沿着上下方向排列的方式层叠配置；第一箱，该第一箱与每一个管的一端连接；以及第二箱，该第二箱与每一个管的另一端连接。第一箱的内部空间通过分隔件上下分开。在第一箱中的相比分隔件位于下方侧的部分设置有在热交换器作为蒸发器而发挥作用的情况下作为制冷剂的入口的入口部。在第一箱中的相比分隔件位于上方侧的部分设置有在热交换器作为蒸发器而发挥作用的情况下作为制冷剂的出口的出口部。当将形成于相比分隔件处于上方侧的管的内侧的流路的相对于该流路的长度方向垂直的截面中的所有截面积的合计值设为Atube；将形成于第二箱的内侧的内部空间的相对于上下方向垂直的截面中的截面积设为Atank；将以毫米的单位表示的第二箱中的相比分隔件位于上方侧的部分的沿着上下方向的长度设为L1tank时，该热交换器构成为满足Atank/Atube≤0.00000378×L1tank 2-0.00305×L1tank+0.78510。
根据本发明人进行的实验确认到，在构成为满足Atank/Atube≤0.00000378×L1tank 2-0.00305×L1tank+0.78510的热交换器中，通过在一定程度上增大折返时在第二箱内流动的液相制冷剂的压力损失，到达第二箱的上端的液相制冷剂的量相比以往被抑制。另外，还确认到，通过在一定程度上减少相比分隔件处于上方侧的各管的压力损失，从第二箱向各管的液相制冷剂的流入被促进，到达第二箱的上端的液相制冷剂的量进一步被抑制。
这样，在构成为满足Atank/Atube≤0.00000378×L1tank 2-0.00305×L1tank+0.78510的热交换器中，第二箱的内部空间中的液相制冷剂的压力损失与管内的流路中的液相制冷剂的压力损失之间的平衡是适当的。由此，能够向每一个管均等地分配液相制冷剂且以高效率进行从空气回收热量。
根据本发明，提供一种能够向每个管均等地分配液相制冷剂且以高效率进行热交换的热交换器。
附图说明
图1是表示本实施方式的热交换器的结构的图。
图2是表示图1的热交换器中的第二箱的内部结构的剖视图。
图3是表示图1的热交换器中的管的内部结构的剖视图。
图4是示意性地表示在热交换器流动的液相制冷剂的分布的例子的图。
图5是表示Atank/Atube的值与热交换器的性能的关系的图。
图6是示意性地表示第二箱的内部中的液相制冷剂流的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本实施方式进行说明。为了容易理解说明，在各附图中对相同的结构要素尽可能标注相同的符号，并且省略重复的说明。
本实施方式的热交换器10用作构成未图示的车辆用空调装置的热泵***的室外机。热交换器10设置于车辆的发动机室。在热交换器10中，在其内侧流动的制冷剂与从前格栅流入的空气之间进行热交换。此外，在本实施方式中，使用氟利昂系的制冷剂作为制冷剂。
当进行车室内的制热的制热时，热交换器10作为蒸发器而发挥作用。此时，从热泵***所具备的未图示的膨胀阀向热交换器10供给低温低压的液相制冷剂。在热交换器10中，在制冷剂与空气之间进行热交换，由此从空气回收热量。
在进行车室内的制冷的制冷时，热交换器10作为冷凝器而发挥作用。此时，从热泵***所具备的未图示的压缩机向热交换器10供给高温高压的气相制冷剂。在热交换器10中，在制冷剂与空气之间进行热交换，由此制冷剂的热量向空气排出。
此外，作为能够使作为室外机的热交换器10的功能如上述那样在蒸发器与冷凝器之间进行切换的热泵***的结构，能够采用公知的结构。因此，省略对于热泵***整体的具体结构的说明、图示。
参照图1对热交换器10的结构进行说明。热交换器10具备第一箱100、第二箱200、管300以及翅片400。此外，在图1中，用于热交换的空气的流动方向是从纸面面前侧向里侧的方向。
第一箱100是用于暂时性贮存制冷剂的容器。第一箱100形成为大致圆柱形状的细长的容器，并且以使其长度方向沿着上下方向的状态进行配置。在第一箱100连接有后述的管300的一端。
在第一箱100的内部配置有分隔件130。第一箱100的内部空间由分隔件130上下分开。配置有分隔件130的位置位于第一箱100的内部空间中的相比沿着其上下方向的中央靠近下方侧的位置。
在第一箱100中的相比分隔件130在下方侧的部分设置有第一端口110。另外，在第一箱100中的相比分隔件130在上方侧的部分设置有第二端口120。第一端口110和第二端口120设置成制冷剂的入口或者出口。
在热交换器10作为蒸发器而发挥作用的情况下，从第一端口110向第一箱100的内部空间供给制冷剂，并且从第二端口120向外部排出制冷剂。即，在热交换器10作为蒸发器而发挥作用的情况下，第一端口110相当于作为制冷剂的入口的“入口部”。在热交换器10作为蒸发器而发挥作用的情况下，第二端口120相当于作为制冷剂的出口的“出口部”。
此外，在热交换器10作为冷凝器而发挥作用的情况下，与上述同样，从第一端口110向第一箱100的内部空间供给制冷剂，并且从第二端口120向外部排出制冷剂。代替这样的结构，也可以是如下这样的结构：在热交换器10作为冷凝器而发挥作用的情况下，从第二端口120向第一箱100的内部空间供给制冷剂，并且从第一端口110向外部排出制冷剂。
在本实施方式中，第一端口110与相比分隔件130处于下方侧的第一箱100的内部空间中的相比沿着其上下方向的中央处于下方侧的位置连接。另外，第二端口120与相比分隔件130处于上方侧的第一箱100的内部空间中的相比其上下方向的中央位于上方侧的位置连接。
第二箱200是用于暂时贮存制冷剂的容器。第二箱200与上述的第一箱100同样地形成为大致圆柱形状的细长的容器，并且以使其长度方向沿着上下方向的状态进行配置。在第二箱200连接有管300的另一端。第二箱200的形状与第一箱的形状大致相同。第二箱200配置于沿着水平方向与第一箱相对的位置。此外，在第二箱200的内部未配置分隔件。因此，第二箱200的整个内部空间是单独的空间。
在图1中，水平方向且从第一箱100朝向第二箱200的方向为x方向，并且沿着相同方向设定x轴。另外，相对于x方向垂直的方向且从纸面面前侧朝向里侧的方向是y方向，并且沿着相同方向设定y轴。该y方向是水平的方向，并且是用于热交换的空气的流动方向。在图1中，进一步地，相对于上述的x方向和y方向的任一个都垂直的方向且从下方侧朝向上方侧的方向是z方向，并且沿着相同方向设定z轴。以下，使用如上所述定义的x方向、y方向、z方向来进行说明。
图2表示在与z方向垂直的面中剖切第二箱200的情况下的截面。此外，该截面的位置相比分隔件130的位置处于z方向侧的位置，即处于上方侧的位置。
如图2所示，第二箱200具有芯板210和箱部件220。芯板210是与多个管300的端部连接的部分。在芯板210形成有多个贯通孔，并且管300插通于每一个贯通孔。在该贯通孔的缘与管300的外周面之间遍及整周地钎焊接合。
在第二箱200的内部空间SP，如上所述插通于贯通孔的管300的端部是向x方向突出的状态。在该端部的顶端形成有作为形成于管300的流路FP的端部的开口。
箱部件220是用于通过从x方向侧覆盖芯板210的整体而在与芯板210之间形成内部空间SP的部件。箱部件220和芯板210均由金属形成，并且彼此钎焊接合。
如图2所示，在箱部件220的内表面中的最靠x方向侧的位置形成有凹部221。凹部221是形成为沿着上下方向即z方向直线状地延伸的槽。凹部221沿着上下方向形成的范围是能够与沿着相同方向层叠的全部的管300的端面相对的范围。在下文中对形成有凹部221的效果进行说明。
管300是沿着水平方向延伸的管状的部件。在热交换器10设置有多个管300，这些管300以沿着上下方向排列的方式层叠地配置。在沿着上下方向彼此相邻的管300之间配置有后述的翅片400。
如图3所示，每一个管300的相对于其长度方向垂直的截面的形状为扁平形状，该扁平形状的长度方向沿着空气的流动方向，即沿着y方向。在管300的内侧形成有多个供制冷剂通过的流路FP，并且这些流路FP在y方向上排列。每一个流路FP形成为沿着管300的长度方向即x方向延伸。第一箱100的内部空间与第二箱200的内部空间直接通过每一个管300的流路FP而彼此连通。
返回图1并继续进行说明。翅片400是所谓的“波纹翅片”，并且通过将金属板波纹状地曲折而形成。翅片400沿着上下方向***于相邻的管300之间。因此，在热交换器10中，管300和翅片400以沿着上下方向彼此排列的方式层叠地配置。
波纹状的翅片400的每一个顶部与相邻的管300的表面钎焊接合。在热交换器10作为蒸发器而发挥作用的情况下，通过的空气的热量除了直接传递至管300，还经由翅片400传递至管300。即，与空气的接触面积通过翅片400而增大，由此有效地进行空气与制冷剂的热交换。在热交换器10作为冷凝器而发挥作用的情况下也相同。
以下，也将热交换器10中的层叠配置有层叠的全部管300和翅片400的部分称为“热交换芯部CR”。热交换芯部CR是在外部的空气与内部的制冷剂之间进行热交换的部分。在处于热交换芯部CR的上下两侧的位置设置有作为金属板的侧板11、12。侧板11、12是通过从上下两侧夹入热交换芯部CR来加强热交换芯部CR并维持其形状的结构。
对在热交换器10作为蒸发器而发挥作用的情况下制冷剂流经的路径进行说明。在该情况下，从作为入口部的第一端口110向热交换器10供给制冷剂。该制冷剂如上所述是低温低压的制冷剂。制冷剂从第一端口110流入第一箱100的内部空间中的相比分隔件130位于下方侧的部位。随后，制冷剂通过相比分隔件130处于下方侧的管300的流路FP而流入第二箱200的内部空间SP。
当制冷剂如上所述通过流路FP时，通过在外侧流通的空气而被加热。由此，制冷剂的一部分蒸发而从液相变化为气相。但是，在流入至第二箱200的内部空间SP的时间点，是制冷剂中还包含大量尚未蒸发的液相制冷剂的状态。
流入至第二箱200的内部空间SP的制冷剂沿着内部空间SP的长度方向而朝向上方侧进行流动。随后，制冷剂通过相比分隔件130处于上方侧的管300的流路FP而流入第一箱100的内部空间。
当制冷剂如上所述通过流路FP时，通过在外侧流通的空气而再次被加热。由此，制冷剂的一部分蒸发而从液相变化为气相。在流入至第一箱100的内部空间的时间点，制冷剂的大部分蒸发而成为气相制冷剂。制冷剂在流入至第一箱100的内部空间后，从作为出口部的第二端口120向外部排出，并且朝向热泵***所具备的未图示的压缩机流动。
这样，本实施方式的热交换器10构成为使制冷剂在第二箱200折返并流动。
此外，在热交换器10作为冷凝器而发挥作用的情况下，虽然制冷剂流经的路径是与上述相同方向的路径，但是也可以是与上述相反的方向的路径的结构。在任意情况下，当制冷剂通过流路FP时，热量通过在外侧流通的空气而被带走并冷凝而从气相变化为液相。
在此，优选的是，当热交换器10作为蒸发器而发挥作用时，蒸发前的液相制冷剂是在管300内的流路FP中存在于尽可能宽的范围的状态，即，分布在热交换芯部CR的大致整体的状态。在这样的状态下，伴随着制冷剂的蒸发的从空气回收热量在热交换芯部CR的宽的范围内进行，从而有效地进行热交换器10中的热交换。
因此，为了有效地进行作为蒸发器的热交换器10中的热交换，优选的是，向多个管300均等地分配液相制冷剂。然而，在本实施方式这样的多个管300在上下方向上层叠配置的结构的热交换器10中，由于重力的影响，向各管300的液相制冷剂的分配容易不均等。
尤其是，在本实施方式这样的构成为制冷剂在第二箱200折返并流动的热交换器10中，当折返时，即从第二箱200向各管300分配制冷剂时，液相制冷剂的分配尤其容易不均等。这是因为与最初从第一箱100向各管300分配制冷剂时相比，制冷剂所包含的液相制冷剂的量变少。
图4的(B)示意性地表示使热交换器10成为与以往相同的结构的情况下的比较例中的热交换芯部CR。在该比较例中，基本的结构与热交换器10相同，而仅是流路FP的截面积等与本实施方式不同。图4的(B)所示的单点划线DL2表示配置有分隔件130的位置的z坐标。在该比较例中，制冷剂也在朝向x方向流经了相比单点划线DL2位于下方侧的部分后，在未图示的第二箱200折返，并且朝向-x方向在相比单点划线DL2位于上方侧的部分流动。
在图4的(B)中标注了斜线的区域表示热交换芯部CR中分布了液相制冷剂的范围。如同图所示，在热交换芯部CR中的相比单点划线DL2位于下方侧的部分，液相制冷剂大致均等地分配至每一个管300，其结果是，液相制冷剂成为整体地分布的状态。
另一方面，在热交换芯部CR中的相比单点划线DL2位于上方侧的部分，仅向处于上方侧的管300供给液相制冷剂，向下方侧即配置于单点划线DL2的附近的管300几乎不供给液相制冷剂。可以想到这是由于第二箱200的内部空间SP中的流路阻力过小，因此在内部空间SP朝向上方侧流动的液相制冷剂的大部分到达第二箱200的上端并仅向与其附近连接的管300被分配。
当为图4的(B)所示的状态时，由于在标注了斜线的区域中仅有气相制冷剂进行流动，因此不能有效地进行伴随着制冷剂的蒸发的从空气回收热量。
因此，在本实施方式的热交换器10中，通过适当地设定流路FP的截面积等来解决上述的问题。其结果是，如图4的(A)所示，即使在热交换芯部CR中的相比单点划线DL2位于上方侧的部分，也能够大致均等地向每一个管300分配液相制冷剂。
对流路FP的截面积等的设定方法等进行说明。首先，对由Atube和Atank构成的两个参数进行说明。
Atube是形成于相比分隔件130处于上方侧的管300的内侧的流路FP的相对于其长度方向垂直的截面中的所有截面积的合计值。“相对于其长度方向垂直的截面”是指图3所示的那样的相对于x方向垂直的截面。如上述参照图3所述的那样，在一个管300形成有多个流路FP。上述的Atube是对合计了图3所示的每一个的流路FP的截面积的值乘以相比分隔件130处于上方侧的管300的个数而得到的值。
Atank是形成于第二箱200的内侧的内部空间SP的相对于上下方向垂直的截面的截面积。即，Atank是图2所示的截面中的内部空间SP的截面积。该Atank未包含图2中管300突出的部分的截面积。即，可以说Atank是内部空间SP中的制冷剂能够沿着第二箱200的长度方向直线地流动的空间的截面积。此外，在上述的截面积在上下方向上局部地进行变化的情况下，在计算Atank时不考虑该部分的形状。
以下，将第二箱200中的相比分隔件130位于上方侧的部分的沿着上下方向的长度，即沿着z方向的长度记作“L1tank”。L1tank的单位是毫米(mm)。本实施方式的热交换器10的流路FP的截面积等以Atank/Atube的值成为0.00000378×L1tank 2-0.00305×L1tank+0.78510的方式被设定。对于其理由，参照图5进行说明。
图5的曲线图中的横轴表示L1tank的值为140(mm)的情况下的上述Atank/Atube的值。另外，同曲线图中的纵轴表示性能比的值。“性能比”是把从空气的热量的回收性能的大小，作为与热交换器10的形状为特定的形状时的回收性能的比率来表示的指标。上述的“回收性能”是指在热交换器10中每单位时间从空气回收的热量。在图5的例子中，当Atank/Atube的值为P1所示的值时的回收性能为100％，与其的比率为纵轴所示的性能比。
在图5的点P1，性能比如上所述为100％。在图5的点P2，如本实施方式那样，Atank/Atube的值是0.00000378×L1tank 2-0.00305×L1tank+0.78510所算出的值，此时的性能比为105％。在图5的点P3，Atank/Atube的值是比0.00000378×L1tank 2-0.00305×L1tank+0.78510所算出的值小的值，此时的性能比为125％。这样，Atank/Atube的值越小，性能比越高。
在Atank/Atube的值比为点P2时大的范围内，Atank/Atube的值越小，主要通过管300的流路FP的压力损失变小的效果，性能比提高。该效果是由于流路FP的入口部分中的制冷剂的压力和温度变小，与周围的空气的温度差变大而产生的效果。
根据本发明人通过试验等所确认的，当Atank/Atube的值比为点P2时的值以下时，除了上述的效果以外，通过施加从第二箱200向各管300均等地分配液相制冷剂的效果，性能比显著地提高。因此，优选的是，以满足以下的式(1)所示的条件的方式来设定流路FP的截面积等。
Atank/Atube≤0.00000378×L1tank 2-0.00305×L1tank+0.78510····(1)
此外，由于式(1)的左边无量纲，因此能够使用任意的单位作为Atank等。但是，在式(1)的右边，需要使用毫米的单位作为L1tank。
此外，Atank/Atube的值越小，在热交换器10作为蒸发器而发挥作用的情况下的性能比如上所述地提高。但是，在Atank/Atube的值过小的情况下，有在热交换器10作为冷凝器而发挥作用的情况下的热交换性能降低的可能性。这是因为在热交换器作为冷凝器而发挥作用的情况下，流路FP的压力损失越小而制冷剂的流速越小，热传递率越小，从而冷凝器的热交换性能降低。对于设定Atank/Atube的值，优选的是也考虑这一点。
式(1)的Atank是影响形成于第二箱200的内侧的内部空间SP中的制冷剂的压力损失的参数。作为这样的参数，除了Atank以外，还能够列举例如第二箱200沿着z方向的长度等。另外，同式的Atube是影响管300的流路FP中的制冷剂的压力损失的参数。作为这样的参数，除了Atube以外，还能够列举例如管300沿着x方向的长度等。
在热交换器10构成为车辆用空调装置的室外机的情况下，即使不考虑第二箱200沿着z方向的长度等，只要是满足上述的式(1)的结构，就能够一定程度地获得性能比提高的效果。但是，如果是严格地要求用于提高热交换器10的性能比的条件，优选的是，也考虑第二箱200沿着z方向的长度等的参数。作为这样的严格的条件，能够列举以下的式(2)。
(L1tube×L2tube/Atube)×(Atank/(L1tank×L2tank))≤0.00000378×L1tank 2-0.00305×L1tank+0.78510····(2)
式(2)中的L1tube是相比分隔件130处于上方侧的管300的沿着其长度方向的长度，即沿着x方向的长度。
L2tube是形成于相比分隔件130处于上方侧的管300的内侧的流路FP的相对于其长度方向垂直的截面中的所有湿周长度的合计值。“相对于其长度方向垂直的截面”是图3所示的那样的相对于x方向垂直的截面。如上述参照图3所述的那样，在一个管300形成有多个流路FP。上述的L2tube是对合计了图3所示的每一个流路FP的湿周长度的值，即图3的截面中的流路FP的内表面的周长的值乘以相比分隔件130处于上方侧的管300的个数而得到的值。
如上所述，L1tank是第二箱200中的相比分隔件130位于上方侧的部分的沿着上下方向的长度，即沿着z方向的长度。
L2tank是形成于第二箱200的内侧的内部空间SP的相对于上下方向垂直的截面中的湿周长度，即图2的截面中的内部空间SP的内表面的周长。此外，在该情况下的内部空间SP不包括图3中管300突出的部分。即，也可以说L2tank是内部空间SP中的、制冷剂能够沿着第二箱200的长度方向而直线地流动的部分的湿周长度。
此外，在式(2)的右边，需要使用毫米的单位作为L1tank。在式(2)中，由于左边也存在L1tank，因此左边的各要素也需要使用毫米的单位。
根据本发明人进行的实验确认到，热交换器10的结构只要构成为满足上述的式(1)且满足式(2)，则成为更可靠地从第二箱200向各管300分配液相制冷剂的结构，在热交换器10中能够以高效率进行热交换。此外，在将式(2)的左边所示的参数作为图5的横轴的情况下，也描绘与图5大致相同的曲线图。
在热交换器10中，为了提高其性能，进一步实施了几项研究。以下，对该研究进行说明。
如以上参照图2进行说明的那样，在第二箱200的内表面，具体而言，在箱部件220的内表面形成有沿着上下方向直线状地延伸的凹部221。
当气液混合状态的制冷剂在第二箱200这样的管状的部件的内侧进行流动时，有液相制冷剂沿着管壁流动、气相制冷剂在相比管壁在内侧的空间流动的倾向。因此，当制冷剂在第二箱200的内部空间SP朝向上方流动时，液相制冷剂也有沿着第二箱200的内表面流动的倾向。
在本实施方式中，这样流动的液相制冷剂的一部分一边被引导向沿着上下方向直线状地延伸的凹部221，一边向与凹部221相对的各管300的流路FP分配。即，与未形成凹部221的情况相比，更多的液相制冷剂一边流经凹部221的位置，一边向每一个管300分配。由此，对于每一个管300，能够更均等地分配液相制冷剂。
此外，为了实现这样的功能，优选的是，凹部221的位置是第二箱200的内表面中的与管300的端部相对的位置。图2所示的虚线DL1表示管300的端部的位置的x座标。“与管300的端部相对的位置”是指相比这样的虚线DL1处于x方向侧的位置。进一步优选的是，在沿着x轴观察的情况下，在与管300的端部重叠的位置上形成凹部221即可。
虽然凹部221可以如本实施方式这样形成为遍及第二箱200的下端至上端，但是也可以仅形成在第二箱200中的相比分隔件130位于上方侧的部分。
如图2所示，在第二箱200的内表面中的连接有管300的部分的周围形成有朝向第二箱200的内侧突出的突出部211。突出部211是以越靠近管300越朝向第二箱200的内侧且管300的顶端侧的方式从其他部分突出的面。
如上所述，液相制冷剂有沿着第二箱200的内表面流动的倾向。在本实施方式中，由于在管300的周围形成有上述这样的突出部211，因此沿着第二箱200的内表面流动的液相制冷剂的一部分沿着突出部211被导向管300的顶端侧。由此，与未形成突出部211的情况相比，液相制冷剂容易流入管300的流路FP。
这样，在本实施方式中，在第二箱200的内表面中的连接有管300的部分的周围形成有用于将沿着上述内表面流动的制冷剂导向管300的端部的突出部211。由此，能够进一步均等地向每一个管300分配液相制冷剂。
如图1所示，作为入口部的第一端口110形成为从第一箱100朝向-x方向侧突出。因此，制冷剂从第一端口110流入第一箱100的内部空间的方向是x方向，即沿着管300的长度方向的方向。在这样的结构中，在第一端口110朝向x方向流动并流入第一箱100的内部空间的制冷剂几乎不使其流动方向变化地流入各管300的流路FP，并且按原样朝向x方向流动。因此，能够降低伴随着制冷剂的流动方向变化而产生的流路阻力。
另外，作为出口部的第二端口120也形成为从第一箱100朝向-x方向侧突出。因此，制冷剂从第一箱100的内部空间向第二端口120流出的方向是-x方向，即沿着管300的长度方向的方向。在这样的结构中，在管300的流路FP朝向-x方向流动并流入第一箱100的内部空间的制冷剂几乎不使其流动方向变化地流入第二端口120，并且按原样朝向-x方向从第二端口120排出。因此，能够降低伴随着制冷剂的流动方向变化而产生的流路阻力。
如上所述，在第一箱100中配置有分隔件130的位置是第一箱100的内部空间中的相比沿着其上下方向的中央靠近下方侧的位置。因此，相比分隔件130处于上方侧的管300的数量比相比分隔件130处于下方侧的管300的数量多。参照图6对使热交换器10成为这样的结构的效果进行说明。
在图6中，示意性地表示热交换芯部CR和位于其两侧的第一箱100和第二箱200。图6所示的单点划线DL3表示配置有分隔件130的位置的z坐标。
在图6中，以箭头AR1表示相比分隔件130处于下方侧的管300中的制冷剂流。在本实施方式中，如上述那样，相比分隔件130处于下方侧的管300的数量比处于上方侧的管300的数量少。因此，与分隔件130配置于上下方向的中央的位置的情况相比，箭头AR1所表示的制冷剂的流速较大。
当这样的流速较大的制冷剂流入第二箱200的内部空间SP时，紧接着制冷剂与第二箱200的内壁碰撞而在该制冷剂流产生紊流。在图6中，以箭头AR2表示这样的制冷剂流。
当在制冷剂流产生紊流时，通过使气相制冷剂和液相制冷剂进行混合，液相制冷剂分布在第二箱200的整体。因此，液相制冷剂从第二箱200向每一个管300均等地分配，并且流入每一个流路FP。在图6中，以箭头AR3表示这样分配的制冷剂流。
这样，在本实施方式的热交换器10中，通过使相比分隔件130处于上方侧的管300的数量比相比分隔件130处于下方侧的管300的数量多，能够更均等地向各管300分配折返后的制冷剂。
在本实施方式中，在第二箱200的内侧中的与分隔件130对应的高度的部分形成有节流部230。在节流部230处，形成于第二箱200的内侧的内部空间SP的相对于上下方向垂直的截面中的截面积，局部小于第二箱200中的其他部分的形成于第二箱200的内侧的内部空间SP的相对于上下方向垂直的截面中的截面积。即，在第二箱200的内侧中的与分隔件130对应的高度的部分，截面积局部小于Atank。
在这样的结构中，由于在折返后的制冷剂流中更容易产生紊流，因此上述那样的气相制冷剂与液相制冷剂的混合进一步被促进。
此外，形成有节流部230的位置只要是包括与分隔件130对应的高度的规定范围内的一部分的位置即可。作为该“规定范围”的大小，优选的是，沿着上下方向连接有三个管300的范围的大小。另外，在不形成节流部230也能够充分地进行气相制冷剂与液相制冷剂的混合的情况下，也可以没有节流部230。
以上，参照具体例对本实施方式进行了说明。但是，本发明并不限定于这些具体例。本领域技术人员对这些具体例施加了适当设计变更的结构，只要具备本发明的特征，就包含在本发明的范围内。上述的各具体例所具备的各要素及其配置、条件、形状等并不限定于例示的结构，能够进行适当变更。只要不产生技术上的矛盾，上述的各具体例所具备的各要素能够适当地改变组合。

Claims (7)

1.一种热交换器，被用作热泵***的室外机，并且在制热时作为蒸发器而发挥作用，在制冷时作为冷凝器而发挥作用，该热交换器(10)的特征在于，具备：
多个管(300)，该多个管是沿着水平方向延伸的管状的部件，并且以沿着上下方向排列的方式层叠配置；
第一箱(100)，该第一箱与每一个所述管的一端连接；以及
第二箱(200)，该第二箱与每一个所述管的另一端连接，
所述第一箱的内部空间通过分隔件(130)上下分开，
在所述第一箱中的相比所述分隔件位于下方侧的部分设置有在所述热交换器作为蒸发器而发挥作用的情况下作为制冷剂的入口的入口部(110)，
在所述第一箱中的相比所述分隔件位于上方侧的部分设置有在所述热交换器作为蒸发器而发挥作用的情况下作为制冷剂的出口的出口部(120)，
当将形成于相比所述分隔件处于上方侧的所述管的内侧的流路(FP)的相对于该流路的长度方向垂直的截面的所有截面积的合计值设为Atube、
将形成于所述第二箱的内侧的内部空间(SP)的相对于上下方向垂直的截面的截面积设为Atank、
将以毫米的单位表示的所述第二箱中的相比所述分隔件位于上方侧的部分的沿着上下方向的长度设为L1tank时，
该热交换器构成为满足Atank/Atube≤0.00000378×L1tank 2-0.00305×L1tank+0.78510。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，
在所述第二箱的内表面中的连接有所述管的部分的周围形成有突出部(211)，该突出部用于将沿着所述内表面流动的制冷剂导向所述管的端部。
3.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，
当将相比所述分隔件处于上方侧的所述管的沿着该管的长度方向的长度设为L1tube、
将形成于相比所述分隔件处于上方侧的所述管的内侧的流路的相对于该流路的长度方向垂直的截面的所有湿周长度的合计值设为L2tube、
将形成于所述第二箱的内侧的内部空间的相对于上下方向垂直的截面的湿周长度设为L2tank时，
该热交换器构成为满足(L1tube×L2tube/Atube)×(Atank/(L1tank×L2tank))≤0.00000378×L1tank 2-0.00305×L1tank+0.78510。
4.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，
在所述第二箱中的包括与所述分隔件对应的高度的位置的规定范围内的一部分，
形成于所述第二箱的内侧的内部空间的相对于上下方向垂直的截面的截面积，局部小于所述第二箱中的其他部分的形成于所述第二箱的内侧的内部空间的相对于上下方向垂直的截面的截面积。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器，其特征在于，
在所述第二箱的内表面形成有沿着上下方向延伸的凹部(221)。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器，其特征在于，
制冷剂从所述入口部流入所述第一箱的内部空间的方向和制冷剂从所述第一箱的内部空间向所述出口部流出的方向均是沿着所述管的长度方向的方向。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器，其特征在于，
相比所述分隔件处于上方侧的所述管的数量比相比所述分隔件处于下方侧的所述管的数量多。
CN202080060293.6A 2019-08-29 2020-08-03 热交换器 Active CN114341573B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-156578 2019-08-29
JP2019156578A JP7383935B2 (ja) 2019-08-29 2019-08-29 熱交換器
PCT/JP2020/029707 WO2021039302A1 (ja) 2019-08-29 2020-08-03 熱交換器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114341573A CN114341573A (zh) 2022-04-12
CN114341573B true CN114341573B (zh) 2023-11-07

Family

ID=74675834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080060293.6A Active CN114341573B (zh) 2019-08-29 2020-08-03 热交换器

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7383935B2 (zh)
CN (1) CN114341573B (zh)
WO (1) WO2021039302A1 (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6189607B1 (en) * 1998-07-31 2001-02-20 Kazuki Hosoya Heat exchanger
JP2007327664A (ja) * 2006-06-06 2007-12-20 Japan Climate Systems Corp 熱交換器
CN104246414A (zh) * 2012-04-05 2014-12-24 大金工业株式会社 热交换器
CN106288893A (zh) * 2015-06-03 2017-01-04 丹佛斯微通道换热器（嘉兴）有限公司 换热器***

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10339587A (ja) * 1997-06-10 1998-12-22 Nippon Light Metal Co Ltd 熱交換器
JP3922288B2 (ja) * 2005-03-14 2007-05-30 株式会社デンソー 冷媒凝縮器
JP6544294B2 (ja) * 2016-05-10 2019-07-17 株式会社デンソー 熱交換器
JP2019035559A (ja) * 2017-08-21 2019-03-07 株式会社Uacj 凝縮器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6189607B1 (en) * 1998-07-31 2001-02-20 Kazuki Hosoya Heat exchanger
JP2007327664A (ja) * 2006-06-06 2007-12-20 Japan Climate Systems Corp 熱交換器
CN104246414A (zh) * 2012-04-05 2014-12-24 大金工业株式会社 热交换器
CN106288893A (zh) * 2015-06-03 2017-01-04 丹佛斯微通道换热器（嘉兴）有限公司 换热器***

Also Published As

Publication number Publication date
JP7383935B2 (ja) 2023-11-21
JP2021032546A (ja) 2021-03-01
WO2021039302A1 (ja) 2021-03-04
CN114341573A (zh) 2022-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4078766B2 (ja) 熱交換器
US6827139B2 (en) Heat exchanger for exchanging heat between internal fluid and external fluid and manufacturing method thereof
US20160138871A1 (en) Duplex heat exchanger
US20070227715A1 (en) Heat exchanger
US6431264B2 (en) Heat exchanger with fluid-phase change
US20090050298A1 (en) Heat exchanger and integrated-type heat exchanger
JP2006105581A (ja) 積層型熱交換器
WO2020090377A1 (ja) 熱交換器
KR101748242B1 (ko) 냉매 증발기
JP2006029697A (ja) 冷媒蒸発器
CN114341573B (zh) 热交换器
JP4731212B2 (ja) 熱交換器
WO2020022171A1 (ja) 熱交換器
CN113574332A (zh) 热交换器
WO2020110639A1 (ja) 熱交換器
JP7346958B2 (ja) 熱交換器
JPH0596773U (ja) 熱交換器
JP2015045471A (ja) エバポレータ
JP7439537B2 (ja) 熱交換器
JP2018146153A (ja) 凝縮器
JP2006284163A (ja) 一体型熱交換装置
JP6197746B2 (ja) 熱交換器
JP2018132264A (ja) 熱交換器用チューブ
US20170305237A1 (en) Evaporator and vehicular air conditioner using the same
JP2010276321A (ja) 熱交換器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant