CN203771807U

CN203771807U - 换热装置及具有该换热装置的制冷循环装置

Info

Publication number: CN203771807U
Application number: CN201420065077.2U
Authority: CN
Inventors: 李相武; 牧野浩招; 早丸靖英; 杉山大辅
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-02-14
Filing date: 2014-02-14
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2024-02-14

Abstract

本实用新型涉及换热装置及具有该换热装置的制冷循环装置，所述换热装置至少具有第一传热管（20A）和第二传热管（20B），所述第一传热管相对于气体的流动配置在上游侧，所述第二传热管在与所述第一传热管相比靠下游侧与所述第一传热管并列配置，所述第一传热管和所述第二传热管在管内面具有槽，所述第一传热管的与管轴正交的平面中的槽部的面积（Aa）与外径（Do）之比（Aa/Do）形成为大于所述第二传热管的与管轴正交的平面中的槽部的面积（Ab）与外径（Do）之比（Ab/Do），能够不增加压力损失地提高冷凝、蒸发的管内传热性能。

Description

换热装置及具有该换热装置的制冷循环装置

技术领域

本实用新型涉及具备传热管的换热装置及具有该换热装置的制冷循环装置，该传热管的管内表面具有槽。

背景技术

以往，在制冷装置、空调装置或热泵所使用的换热器中，一般来说，在以规定的间隔并列的多个翅片上设置通孔，传热管贯穿于通孔地配置。传热管沿气流方向配置多列，在内表面上形成有槽。传热管成为制冷循环装置中的制冷剂回路的一部分，制冷剂（流体）在管内部流动。

管内表面的槽以管轴方向和槽延伸的方向成一定角度的方式被加工成螺旋状。通过形成槽，能够使管内表面产生凹凸，在这里，将凹部的空间称为槽部，将由相邻的槽的侧壁形成的凸部分称为牙部。

而且，在这样的传热管中流动的制冷剂通过与在传热管外侧流动的流体（例如空气）的热交换而发生相变化（冷凝或蒸发）。而且，为了高效地进行该相变化，利用管内的表面积增加、由槽部产生的流体搅拌效果、与槽部的毛细管作用相伴的槽部间的液体制冷剂保持效果，实现传热管的传热性能的改善（例如，专利文献1）。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献】日本特开平5-322471号公报（图1）

然而，在上述换热器中，通过使气流上游侧的传热管的内表面槽间距和槽导程角比气流下游侧的传热管的内表面槽间距和槽导程角小，由此提高槽的传热促进效果。但是，在像这样使气流上游侧的传热管的槽间距和槽导程角比气流下游侧的传热管的内表面槽间距和槽导程角小的换热器中，液体制冷剂的保持量变小，存在气流上游侧的传热管的管内热传导率降低、效率系数（COP）降低这样的难点。

实用新型内容

本实用新型是为解决所述课题而研发的，其目的是提供一种换热装置，能够提高换热器的管内热传导率，不增加管内压力损失地得到预先设定的传热性能。

本实用新型的换热装置至少具有第一传热管和第二传热管，所述第一传热管相对于气体的流动配置在上游侧，所述第二传热管在与所述第一传热管相比靠下游侧与所述第一传热管并列配置，所述第一传热管和所述第二传热管在管内面具有槽，所述第一传热管的与管轴正交的平面中的槽部的面积（Aa）与外径（Do）之比（Aa/Do）形成为大于所述第二传热管的与管轴正交的平面中的槽部的面积（Ab）与外径（Do）之比（Ab/Do）。

优选地，所述换热装置具有多个所述换热器，所述多个换热器之间经由除湿阀连接，在制冷运转下从制冷剂入口到所述除湿阀之前的区间中、或在制热运转下从所述除湿阀之后到制冷剂出口的区间中，所述第一传热管的与管轴正交的平面中的槽部的面积（Aa）与外径（Do）之比（Aa/Do）形成为大于所述第二传热管的所述传热管的与管轴正交的平面中的槽部的面积（Ab）与外径（Do）之比（Ab/Do）。

优选地，所述第一传热管的与管轴正交的平面中的槽部的面积（Aa）与外径（Do）之比（Aa/Do）在0.0075（mm²/mm）至0.0125（mm²/mm）的范围内形成，所述第二传热管的与管轴正交的平面中的槽部的面积（Ab）与外径（Do）之比（Ab/Do）在0.0028（mm²/mm）至0.0074（mm²/mm）的范围内形成。

优选地，不改变所述第一传热管和所述第二传热管的所述槽部的槽高度地、使所述第一传热管的所述槽部的槽间距比所述第二传热管的所述槽部的槽间距大，由此使所述第一传热管的所述比（Aa/Do）形成为大于所述第二传热管的所述比（Ab/Do）。

本实用新型还提供一种制冷循环装置，其至少具有压缩机、冷凝器、减压器及蒸发器，它们通过制冷剂配管被连接成闭环状，使用技术方案1或2所述的换热装置作为所述冷凝器或所述蒸发器。

实用新型的效果

根据本实用新型的换热装置，由于至少具有第一传热管和第二传热管，所述第一传热管相对于气体的流动配置在上游侧，所述第二传热管与所述第一传热管相比在下游侧与所述第一传热管并列配置，所述第一传热管和所述第二传热管在管内面具有槽，所述第一传热管的与管轴正交的平面中的槽部的面积（Aa）与外径（Do）之比（Aa/Do）形成为大于所述第二传热管的与管轴正交的平面中的槽部的面积（Ab）与外径（Do）之比（Ab/Do），所以被保持在槽部中的液体制冷剂变多。由此，与以往的传热管相比，能够不增加压力损失地提高冷凝、蒸发的管内传热性能，热交换效率变好。

附图说明

图1是表示本实用新型的实施方式1的换热装置的制冷剂的流动的图。

图2是从侧面侧观察本实用新型的实施方式1的换热装置看到的铅直方向剖面的局部放大图。

图3是本实用新型的实施方式1的换热装置的第一列的传热管内的与槽部的毛细管作用相伴的槽部间的液体制冷剂保持效果的说明图。

图4是本实用新型的实施方式2的空调机的制冷剂回路图。

附图标记的说明

1换热装置，1A主换热器，1B副换热器，10翅片，20传热管，20A第一列的传热管（第一传热管），20B第二列以后的传热管（第二传热管），21a、21b槽部，22a、22b牙部，30除湿阀，40液体制冷剂，50室内机，60室外机，61压缩机，62四通阀，63室外换热器，64减压器，65室内换热器，66室外风机，67室内风机，68气阀，69液阀，70制冷剂配管，Aa第一列的传热管的与管轴正交的平面中的槽部的面积，Ab第二列以后的传热管的与管轴正交的平面中的槽部的面积，Do外径，Pa第一列的传热管的槽部的槽间距，Pb第二列的传热管的槽部的槽间距。

具体实施方式

实施方式1

图1是表示本实用新型的实施方式1的换热装置的制冷剂的流动的图。在图1中，换热装置1是作为制冷装置或空调装置的蒸发器、冷凝器被广泛利用的翅片管式的换热器。

本实施方式1的换热装置1具有至少2个（主换热器1A和副换热器1B）换热器的组，该换热器的组由以下方式形成，使将在管内表面具有槽的多个传热管20穿插在多个翅片10中而成的换热器沿着在多个翅片10之间流动的气体的流动方向设置多列，再由该多列构成的换热器。而且，这些主换热器1A和副换热器1B之间经由除湿阀30连接。此外，除湿阀30是为了在除湿时（与加热室内同时进行的除湿），将换热器的一部分作为冷凝器使用，将其他部分作为蒸发器使用而设置的。

传热管20成为制冷循环装置中的制冷剂回路的一部分，制冷剂在管内部流动，传热管20将在内部流动的制冷剂的热量经由翅片10传递到在外部流动的空气，由此，构成为扩大与空气之间的接触面的传热面积，能够高效地进行制冷剂和空气之间的热交换。

图2是从侧面侧观察本实用新型的实施方式1的换热装置看到的铅直方向剖面的局部放大图，放大地表示传热管20的管内表面的形状和槽间距。图3是本实用新型的实施方式1的换热装置的第一列的传热管内的与槽部的毛细管作用相伴的槽部间的液体制冷剂保持效果的说明图。在制冷运转下从制冷剂入口到除湿阀30之前的区间中、或者在制热运转下从除湿阀30之后到制冷剂出口的区间中，从图2所示的第一传热管、即迎风侧起第一列的传热管20A的与管轴正交的平面中的槽部21a的面积Aa（以下称为“传热管20A的槽部21a的面积Aa”）与外径Do之比（Aa/Do）大于第二传热管、即从迎风侧起第二列以后的传热管20B的与管轴正交的平面中的槽部21b的面积Ab（以下称为“传热管20B的槽部21b的面积Ab”）与外径Do之比（Ab/Do）地形成。即，通过使从迎风侧起第一列的传热管20A的槽部21a的槽间距Pa大于从迎风侧起第二列以后的传热管20B的槽部21b的槽间距Pb，由此，不改变这些传热管20A、20B的槽部21a、21b的槽高度地，使从迎风侧起第一列的传热管20A的所述比（Aa/Do）大于从迎风侧起第二列以后的传热管20B的所述比（Ab/Do）。

在从迎风侧起第一列的传热管20A中，空气和制冷剂的温度差大。也就是说，从迎风侧起第一列的传热管20A是液体制冷剂存在得多的区域。由此，若增大第一列的传热管20A的槽部21b的面积Aa与外径Do之比（Aa/Do），则如图3所示地与槽部21a的毛细管作用相伴的由槽部间的牙部22a保持的液体制冷剂40变多，通过由相邻的槽部21a的侧壁形成的牙部22a，热交换效率变好。

另一方面，在从迎风侧起第二列以后的传热管20B中，空气和制冷剂的温度差小，是液体制冷剂存在得少的区域，被保持在槽部21b中的液体制冷剂40（参照图3）变少。由此，通过减小第二列以后的传热管20B的槽部21b的面积Ab与外径Do之比（Ab/Do），能够使与槽部21b的毛细管作用相伴的由槽部间的牙部22b保持的液体制冷剂40相对地增多，通过由相邻的槽部21b的侧壁形成的牙部22b使热交换效率变好。

在本实施方式1的换热装置1中，在制冷运转下从制冷剂入口到除湿阀30之前的区间中、或在制热运转下从除湿阀30之后到制冷剂出口的区间中，从迎风侧起第一列的传热管20A以传热管20A的槽部21a的面积Aa与外径Do之比（Aa/Do）成为0.0075（mm²/mm）至0.0125（mm²/mm）的范围的方式形成。另外，从迎风侧起第二列以后的传热管20B以传热管20B的槽部21b的面积Ab与外径Do之比（Ab/Do）成为0.0028（mm²/mm）至0.0074（mm²/mm）的范围的方式形成。

像这样，在换热装置1中，将从迎风侧起第一列的传热管20A的槽部21a的面积Aa与外径Do之比（Aa/Do）设定成0.0075（mm²/mm）至0.0125（mm²/mm）的范围的原因在于，若使第一列的传热管20A的槽部21a的面积Aa与外径Do之比（Aa/Do）比0.0075（mm²/mm）小，则被保持在槽部21a中的液体制冷剂变少，到牙部22a的液膜厚度变厚，管内传热性能从整体来看降低。另外，若使第一列的传热管20A的槽部21a的面积Aa与外径Do之比（Aa/Do）比0.0125（mm²/mm）大，则液体制冷剂保持效果降低，管内传热性能从整体来看降低。通过使从迎风侧起第一列的传热管20A的槽部21a的面积Aa与外径Do之比（Aa/Do）成为前述的范围，如图3所示地利用第一列的传热管20A内的与槽部21a的毛细管作用相伴的液体制冷剂保持效果，能够提高管内传热性能。

另外，在换热装置1中，将从迎风侧起第二列的传热管20B的槽部21b的面积Ab与外径Do之比（Ab/Do）设定成0.0028（mm²/mm）至0.0074（mm²/mm）的范围的原因在于，若使从迎风侧起第二列的传热管20B的槽部21b的面积Ab与外径Do之比（Ab/Do）比0.0028（mm²/mm）小，则被保持在槽部21b中的液体制冷剂变少，到牙部22b的液膜厚度变厚，管内传热性能从整体来看降低。另外，若使从迎风侧起第二列的传热管20B的槽部21b的面积Ab与外径Do之比（Ab/Do）比0.0074（mm²/mm）大，则液体制冷剂保持效果降低，管内传热性能从整体来看降低。通过使从迎风侧起第二列的传热管20B的槽部21b的面积Ab与外径Do之比（Ab/Do）成为前述的范围，能够与第一列的传热管20A同样地利用相邻的与槽部21b的毛细管作用相伴的液体制冷剂40的保持效果，提高管内传热性能。

以上，根据本实施方式1的换热装置1，在将多个传热管20穿插在多个翅片10中而成的2列以上的室内侧换热器中，在制冷运转下从制冷剂入口到除湿阀30之前的区间中、或在制热运转下从除湿阀30之后到制冷剂出口的区间中，从迎风侧起第一列的传热管20A的槽部21a的面积Aa与外径Do之比（Aa/Do）大于从迎风侧起第二列以后的传热管20B的槽部21b的面积Ab与外径Do之比（Ab/Do）地形成，由此能够提高管内传热性能，并能够提高热交换率（传热管通过前后的热量的比率）。由此，能够实现节能。另外，还能够维持制冷剂回路内的制冷剂的减量、效率的同时，实现小型化。

【实施例】

以下，关于实施例，与本实用新型的范围以外的比较例进行比较来说明。如表1所示，制作了第一列的传热管20A的槽部21a的面积Aa/外径Do为0.0075、0.0095、0.0115、0.0125（mm²/mm）且第二列的传热管20B的槽部21b的面积Ab/外径Do为0.0035（mm²/mm）的实施例1～4的换热装置1（实施例1～4）。另外，作为比较例，制作了第一列的传热管20A的槽部21a的面积Aa/外径Do为0.005、0.035（mm²/mm）且第二列的传热管20B的槽部21b的面积Ab/外径Do为0.0035（mm²/mm）的换热装置（比较例1、2）。

【表1】

从表1可知，实施例1～4的换热装置1的热交换率都高于比较例1、2的换热器的热交换率，提高了管内传热性能。

如表2所示，制作了第一列的传热管20A的槽部21a的面积Aa/外径Do为0.0095（mm²/mm）且第二列的传热管20B的槽部21b的面积Ab/外径Do为0.0028、0.0035、0.005、0.0074（mm²/mm）的实施例5～8的换热装置1。另外，作为比较例，制作了第一列的传热管20A的槽部21a的面积Aa/外径Do为0.0095（mm²/mm）且第二列的传热管20B的槽部21b的面积Ab/外径Do为0.0025、0.008（mm²/mm）的换热装置（比较例3、4）。

【表2】

从表2可知，实施例5～8的换热装置1的热交换率都高于比较例3、4的换热器的热交换率，提高了管内传热性能。

此外，以主换热器1A和副换热器1B都由以多列构成的换热器的组构成，也就是说，翅片10沿气体的流动方向被分割成多列的结构为例进行了说明，但不限于此。例如，也可以不将翅片10沿气体的流动方向分割，而采用将传热管沿气体的流动方向以多列穿插在翅片10中的结构。

实施方式2

图4表示本实用新型的实施方式2的空调机的制冷剂回路图，将前述的实施方式1中说明的换热装置作为室内换热器使用。

本实施方式2的空调机使压缩机61、四通阀62、室外换热器63、减压器64及室内换热器65通过制冷剂配管70连接成闭环状，在室内机50和室外机60之间配置有气阀68和液阀69。另外，在室外换热器63上附设有室外风机66，在室内换热器65上附设有室内风机67。

在本实施方式2的空调机中，在制冷运转时，低压低温的气体制冷剂通过室外机60的压缩机61被压缩成高温高压的气体制冷剂，并向四通阀62输送。而且，通过制冷剂配管70被从四通阀62导入室外换热器63，气体制冷剂液化，将冷凝热向室外放出（室外换热器63作为冷凝器发挥作用）。从室外换热器63放出的高压的液体制冷剂通过减压器64成为低压低温的气液二相制冷剂，经由液阀69被导入室内机50的室内换热器65。在这里，吸收室内的空气中的热量，制冷剂蒸发，成为低压低温的气体制冷剂，进行制冷运转（室内换热器65作为蒸发器发挥作用）。而且，低压低温的气体制冷剂经由气阀68、四通阀62被导入压缩机61，进行制冷剂循环运转。

在进行制热运转的情况下，切换四通阀62使制冷剂的流动为与制冷运转的情况相反的方向，由此，室内换热器65作为冷凝机发挥作用，室外换热器63作为蒸发器发挥作用。除此以外，与制冷运转的情况相同。

根据本实施方式2，作为室内换热器65使用前述的实施方式1的换热装置1，因此能够提高室内换热器65的管内传热性能，能够提高热交换率（传热管通过前后的热量的比率）。因此，能够实现节能。另外，还能够在维持室内换热器65的制冷剂回路内的制冷剂的减量、效率的同时，实现小型化。

此外，在前述的实施方式1、2中，关于本实用新型的换热装置，对于适用于制冷装置或空调装置的情况进行了说明，但本实用新型不限于这些装置。例如，本实用新型还能够如热泵装置那样地构成制冷剂回路，适用于具有成为蒸发器、冷凝器的换热器的其他的制冷循环装置。

Claims

1.一种换热装置，其特征在于，至少具有第一传热管和第二传热管，所述第一传热管相对于气体的流动配置在上游侧，所述第二传热管在与所述第一传热管相比靠下游侧与所述第一传热管并列配置，

所述第一传热管和所述第二传热管在管内面具有槽，

所述第一传热管的与管轴正交的平面中的槽部的面积（Aa）与外径（Do）之比（Aa/Do）形成为大于所述第二传热管的与管轴正交的平面中的槽部的面积（Ab）与外径（Do）之比（Ab/Do）。

2.如权利要求1所述的换热装置，其特征在于，所述换热装置具有多个所述换热器，所述多个换热器之间经由除湿阀连接，

在制冷运转下从制冷剂入口到所述除湿阀之前的区间中、或在制热运转下从所述除湿阀之后到制冷剂出口的区间中，所述第一传热管的与管轴正交的平面中的槽部的面积（Aa）与外径（Do）之比（Aa/Do）形成为大于所述第二传热管的所述传热管的与管轴正交的平面中的槽部的面积（Ab）与外径（Do）之比（Ab/Do）。

3.如权利要求1或2所述的换热装置，其特征在于，所述第一传热管的与管轴正交的平面中的槽部的面积（Aa）与外径（Do）之比（Aa/Do）在0.0075（mm²/mm）至0.0125（mm²/mm）的范围内形成，所述第二传热管的与管轴正交的平面中的槽部的面积（Ab）与外径（Do）之比（Ab/Do）在0.0028（mm²/mm）至0.0074（mm²/mm）的范围内形成。

4.如权利要求1或2所述的换热装置，其特征在于，不改变所述第一传热管和所述第二传热管的所述槽部的槽高度地、使所述第一传热管的所述槽部的槽间距比所述第二传热管的所述槽部的槽间距大，由此使所述第一传热管的所述比（Aa/Do）形成为大于所述第二传热管的所述比（Ab/Do）。

5.一种制冷循环装置，其至少具有压缩机、冷凝器、减压器及蒸发器，它们通过制冷剂配管连接成闭环状，其特征在于，

使用权利要求1或2所述的换热装置作为所述冷凝器或所述蒸发器。