換熱器、室內機和制冷循環裝置制造方法

換熱器、室內機和制冷循環裝置制造方法
【專利摘要】將熱交換單元加以組合，形成矩形形狀，增加安裝面積，從而能夠有效率地進行熱交換，所述熱交換單元具有以規定的間隔排列且空氣在其間流動的多個板翅(140)以及以制冷劑在管內沿板翅(140)排列的方向流動的方式插入板翅并通過彎曲加工形成L字形的多個扁平管(150)。
【專利說明】換熱器、室內機和制冷循環裝置

【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及例如進行與對象空間的空氣調節的室內機等。

【背景技術】
[0002]以往，有能夠設置在空氣調節對象空間的天花板的四方向盒式的室內機。在這樣的室內機中，例如構成為用換熱器包圍渦輪風扇等鼓風機的外周部分(側方)。并且，鼓風機將從下方吸入的空氣向側方排出，將通過換熱器并進行了空氣調節的空氣向空氣調節對象空間吹出。并且，在這樣的室內機的換熱器中，具有如下結構:在上下配置有集管，在集管之間沿上下方向(垂直方向)排列多個扁平管，并在扁平管之間配置有波紋翅片(例如參照專利文獻I)。
[0003]現有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2007-147144號公報(第四圖)


【發明內容】

[0006]在這樣的四方向盒式的室內機中，形成矩形形狀(四邊形)的包圍體，該包圍體具有由換熱器形成的四邊。但是，如上述專利文獻I的室內機那樣，如果上下具有出于耐壓等原因而堅固地構成的集管，則難以進行彎曲加工。
[0007]因此，在上述專利文獻I的室內機中，四個換熱器(熱交換單元)成為各邊，將四個方向包圍。由于各單元具備集管等，因此在換熱器中，作為實際有助于熱交換的部分的安裝面積(與空氣相對的面積)減少，熱交換性能下降。另外，為了確保熱交換能力，配置多個短的扁平管。因此，制冷劑的分支數變多，在集管處的制冷劑分配變困難。
[0008]本發明是為了解決上述問題而做成的，目的在于提供一種換熱器等，該換熱器例如與多個方向的空氣流動對應地配置，能夠有效率地進行熱交換。
[0009]本發明的換熱器將熱交換單元組合而形成為矩形，所述熱交換單元具有:以規定的間隔排列且空氣在其間流動的多個板翅；以制冷劑在管內沿板翅的排列方向流動的方式插入板翅，并通過彎曲加工形成L形的多個扁平管。
[0010]根據本發明，由于將把扁平管彎曲成L字形而構成的熱交換單元加以組合而構成矩形形狀的換熱器，因此例如在四盒形的室內機中，與通過四個熱交換單元而形成包圍體的換熱器相比，能夠增大安裝面積。另外，通過將L字形的熱交換單元組合而形成矩形形狀，能夠減少流過流路的制冷劑的壓力損失，因此，能夠高效地進行熱交換。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是表示本發明的實施方式I的室內機的縱剖視圖。
[0012]圖2是說明本發明的實施方式I的換熱器100的結構的示意圖。
[0013]圖3是表示本發明的實施方式I的板翅140和扁平管150的關系的圖。
[0014]圖4是表示本發明的實施方式I的扁平管150中的連接關系的部件的圖。
[0015]圖5是表示本發明的實施方式2的扁平管150中的連接關系的部件的圖。
[0016]圖6是表示本發明的實施方式4的制冷循環裝置的結構例的圖。

【具體實施方式】
[0017]實施方式I
[0018]圖1是表示本發明的實施方式I的室內機的縱剖視圖。在本實施方式中，對能夠嵌入天花板的四方向盒式的室內機進行說明。在此，將圖1中的上方側(鉛垂方向)作為上側，將下方側作為下側進行說明。室內機通過制冷劑配管與室外機連接，構成使制冷劑循環并進行制冷、空氣調節等的制冷劑回路。
[0019]如圖1所示，四方向盒式的室內機200相對于房間217以上方成為頂板210a的方向設置。在頂板210a的周圍安裝有側板210b，以面向房間217開口的方式設置框體210。在室內機200的下方，面向房間217地安裝有在俯視時大致呈四邊形的裝飾板211。在裝飾板211的中央附近，具備作為向室內機200內吸入空氣的吸入口的吸氣格柵21 la、和對通過吸氣格柵211a后的空氣進行除塵的過濾器212。另外，在裝飾板211的各邊，沿著裝飾板211的各邊形成有作為空氣的吹出口的板吹出口 211b。各板吹出口 211b具有風向片213。
[0020]另外，在室內機200的下表面中央部，具有作為使空氣流入主體內的吸入口的單元吸入口 210c。另外，在單元吸入口 210c的周圍，具有作為使空氣從主體內流出的吹出口的單元吹出口 210d。并且，吸氣格柵211a、單元吸入口 210c、單元吹出口 210d和板吹出口211b是連通的。
[0021 ] 在室內機200的內部，具有渦輪風扇201、喇叭口 214、風扇馬達215和換熱器100。渦輪風扇201是旋轉軸沿鉛垂方向配置的離心型的鼓風機。渦輪風扇201形成將經由吸氣格柵211a吸入的空氣向側方(圖1的左右方向)吹出的空氣氣流。在此，作為鼓風機使用渦輪風扇201，但本發明不限于此。也可以使用例如葉片式風扇、徑流式風扇等。另外，喇叭口 214形成渦輪風扇201的吸入風路并整流。風扇馬達215使渦輪風扇201旋轉驅動。
[0022]翅片管型的換熱器100在渦輪風扇201的下游側以包圍渦輪風扇201的方式設置。例如在將本實施方式的室內機應用于空氣調節裝置時，換熱器100在制冷運轉時作為蒸發器發揮作用，在制熱運轉時作為冷凝器發揮作用。在此，在本實施方式中，構成換熱器100的部件全部是鋁、含鋁的合金的部件。
[0023]圖2是說明本發明的實施方式I的換熱器100的結構的示意圖。本實施方式的換熱器100如后面所述，將與兩個方向的空氣氣流對應的L字形的兩個熱交換單元組合，形成大致矩形的包圍體，如圖1所示的那樣包圍渦輪風扇201。熱交換單元具有板翅140和扁平管150。并且，每個熱交換單元至少具有配流器(分配器)110、流量調整用毛細管120、集管130。
[0024]配流器110及流量調整用毛細管120和集管130分別與扁平管150的制冷劑流入口和流出口連接，成為使制冷劑分支、合流的制冷劑分支合流機構。配流器110在換熱器100作為蒸發器發揮作用的情況下，將從液體側的制冷劑配管流入的氣液二相制冷劑(也包含液態制冷劑)經由流量調整用毛細管120分配給扁平管150。另外，在換熱器100作為冷凝器發揮作用的情況下，使從各扁平管150經由流量調整用毛細管120流入的液態制冷劑(也包含氣液二相制冷劑)合流并向液體側的制冷劑配管流出。流量調整用毛細管(毛細管)120分別位于配流器110和各扁平管150之間。流量調整用毛細管120進行流量調整，以便使配流器110分配的制冷劑均勻地流入各扁平管150。集管130在換熱器100作為蒸發器發揮作用的情況下，使從扁平管150流出的氣態的制冷劑(也包含氣液二相制冷齊U)合流，并向氣體側的制冷劑配管流出。另外，在換熱器100作為冷凝器發揮作用的情況下，使來自氣體側的制冷劑配管的氣態制冷劑分支，流入各扁平管150。在此，在本實施方式中，例如在換熱器100作為蒸發器發揮作用的情況下，將扁平管150的制冷劑的流入口和配流器110及流量調整用毛細管120連接，將流出口和集管130連接。但本發明不限于此，例如也可以將集管與流入口、流出口兩者連接。另外，在本實施方式中，每個熱交換單元至少具有配流器(分配器)110、流量調整用毛細管120、集管130，但不限于此。例如也可以構成為一個配流器110向多個熱交換單元的各扁平管150分配。另外，也可以使多個熱交換單元的制冷劑向一個集管130合流。
[0025]圖3是表示本發明的實施方式I的板翅140和扁平管150的關系的圖。圖3 (a)是從來自渦輪風扇201的空氣流動的方向觀察時的圖。圖3(b)是將折回部分放大的圖。另夕卜，圖3(c)表示以與板翅140平行的面切斷時的局部放大圖。扁平管150是截面的長邊部分為直線，短邊部分例如為半圓形等曲線的扁平狀的導熱管。并且，多個扁平管150沿與在管內流動的制冷劑的流路方向正交的方向，以一定的間隔平行地配置排列。在此，在本實施方式中，如圖3(a)、圖3(b)所示，扁平管150以如下方式形成，即，扁平管150通過自身的折回成為制冷劑的流入口和流出口在熱交換單元中位于相同端部側的結構(發卡結構)。在扁平管150中，如圖3(c)所示，多個制冷劑流路151沿長邊方向排列設置，在制冷劑流路151中，例如流動有用于與來自渦輪風扇201的空氣進行熱交換的制冷劑。
[0026]另外，板狀的板翅140沿制冷劑的流路方向(與扁平管150的排列方向正交的方向)以一定的間隔平行地配置排列。在此，板翅140沿長度方向(扁平管150的排列方向，在圖1中為上下方向)具有多個插入孔141。各插入孔141為了與各扁平管150對應，例如以與扁平管150相同的數量且相同的間隔(兩端除外)設置。另外，在各插入孔141之間設置有將板翅140的一部分切起而形成的狹縫142。
[0027]在此，在室內機200中，將配流器110、流量調整用毛細管120和集管130集中地配置，能夠有效地使用內部容積。因此，在本實施方式中，如圖2所示，在室內機200內，將各熱交換單元的配流器110、流量調整用毛細管120和集管130分別設置在集中的位置(在圖2中是近前側的位置)，并與制冷劑配管連接，以這種方式構成。并且，為了以這種方式構成，優選使扁平管150的制冷劑的流入口、流出口也位于同一側。由此，室內機200內的配管可以不變復雜地集中。另外，根據以上的結構，能夠簡單地進行配管的接合、安裝等、與制造相關的作業。
[0028]此時，在四方向盒式的室內機的換熱器中，為了形成大致矩形形狀的包圍體并使扁平管的制冷劑的流入口、流出口位于同一側，考慮將一個熱交換單元在三個位置彎曲加工而形成。但是，必須將扁平管150進行多次彎曲加工。在此，通常扁平管和板翅通過釬焊接合，如果彎曲加工多則板翅可能壓曲，因此要盡可能使彎曲加工的次數少。因此，在本實施方式的換熱器100中，將兩個L字形的熱交換單元組合，形成大致矩形的包圍體，包圍渦輪風扇201，所述熱交換單元，對于單個的熱交換單元的扁平管150進行一次彎曲加工。并且，在各熱交換單元中，為了使扁平管150的制冷劑的流入口、流出口位于同一側，將另一端側(在圖2中為里側)彎曲成U性而成為發卡結構。通過形成發卡結構，配管作業等制造時的作業只在熱交換單元的一端側進行即可(不必對兩端進行作業)。另外，由于不進行作業，因此能夠相應地多層積(排列)板翅140，能夠增加安裝面積的比例。并且，通過將L字形的熱交換單元組合形成矩形形狀的換熱器，與將一個熱交換單元形成為矩形形狀而成的換熱器相比，整體上流路的長度變為一半，能夠將制冷劑的壓力損失減少到約一半。
[0029]圖4是表示本發明的實施方式1的扁平管150中的連接關系的部件的圖。圖4(a)的圓管接頭160是用于連接扁平管150和具有圓形的配管的流量調整用毛細管120、集管130之間的連接器，具有與它們的形狀相配合的開口部。
[0030]另外，圖4(b)的U形彎管170是用于例如在熱交換單元中，在不進行制冷劑的分配、合流而使制冷劑流路形成為一個的情況下，在圖2的近前側，將上側的扁平管150的流出口與下側的扁平管150連接的部件(參照圖4(c))。例如，從最上部的扁平管150流入的制冷劑在近前側和里側反復折回，從熱交換單元最下部的扁平管150流出。在此，在作為熱交換單元整體用U形彎管170使制冷劑的流入口、流出口分別單個地形成的情況下，不需要設置所述配流器110、流量調整用毛細管120和集管130 (分支合流機構)。
[0031]接下來，對實施方式1的換熱器100中的制冷劑的流動進行說明。在此，對換熱器100作為蒸發器發揮作用的情況進行說明。流入配流器110的氣液二相制冷劑被流量調整用毛細管120中的流動阻力調整各分支流路的流量后，流入由圓管接頭160連接的扁平管150。流入扁平管150的制冷劑流過制冷劑流路151。然后，在另一端(圖2的里側)的彎曲部分折回，在與流入側相同的一側流入集管130。在此，在流過制冷劑流路151期間，與利用渦輪風扇201通過換熱器100的空氣進行熱交換，由此，制冷劑蒸發變成氣態(氣體狀)。然后，在集管130合流并向氣體側的制冷劑配管流出。
[0032]如上述那樣，根據實施方式1的室內機200，將把扁平管150彎曲成L字形而構成的兩個熱交換單元加以組合，構成換熱器100，因此，與用四個熱交換單元形成由換熱器構成的包圍體的情況相比，能夠增加有助于熱交換的安裝面積的比例。另外，與用一個熱交換單元多次彎曲而形成矩形形狀的換熱器相比，在整體上流路的長度變為約一半，能夠將制冷劑的壓力損失減少約一半。因此，能夠提高空氣調節的性能。
[0033]實施方式2
[0034]在上述的實施方式1中，說明了一列結構的熱交換單元的例子，但也可以使用例如兩列以上結構的熱交換單元。
[0035]圖5是表示本發明的實施方式2的扁平管150中的連接關系的部件的圖。例如，為了連接各列扁平管，通過圖5(a)所示的斜U形彎管180，在圖2的近前側，以跨過列的方式接合(參照圖5(b))。圖5(b)中顯示的箭頭表示制冷劑的流動。
[0036]實施方式3
[0037]在上述實施方式中，使用發卡結構的扁平管150構成換熱器100 (熱交換單元)，但不限于該結構。例如也可以將兩個扁平管用U形彎管接合，使扁平管的制冷劑流入口和流出口位于同一側。另外，也可以做成在扁平管上安裝將扁平管變換成圓管的接頭，用圓管的U形彎管連接的這種結構。
[0038]另外，也可以將兩個扁平管用集管連接，使扁平管的制冷劑流入口和流出口位于同一側。此時，蒸發或冷凝過程中的氣液二相制冷劑通過集管。因此，優選將集管內部分隔，以使通過各扁平管的制冷劑不發生混合。
[0039]實施方式4
[0040]圖6是表示本發明的實施方式4的制冷循環裝置的構成例的圖。在此，在圖6中作為制冷循環裝置，示出了空氣調節裝置。在圖6中，在圖1等中說明了的部分進行相同的動作。圖6的空氣調節裝置將室外機(室外單元)300和室內機(室內單元)200通過氣體制冷劑配管400、液體制冷劑配管500進行配管連接。室外機300具有壓縮機311、四通閥312、室外換熱器313和膨脹閥314。另外，室內機200具有作為在實施方式I中說明的換熱器100的室內換熱器101、配流器110和流量調整用毛細管120。
[0041]壓縮機311將吸入的制冷劑壓縮并排出。在此，沒有特別的限定，壓縮機311可以通過例如變頻電路等，任意地改變運轉頻率，從而能夠改變壓縮機311的容量(單位時間的制冷劑的排出量)。四通閥312是例如用于根據制冷運轉時和制熱運轉時來切換制冷劑的流動的閥。
[0042]本實施方式中的室外換熱器313進行制冷劑與空氣(室外的空氣)之間的熱交換。例如，在制熱運轉時，作為蒸發器發揮作用，使制冷劑蒸發、氣化。另外，在制冷運轉時作為冷凝器發揮作用，使制冷劑冷凝液化。
[0043]節流裝置(流量控制機構)等的膨脹閥314是將制冷劑減壓并使其膨脹的機構。例如在由電子式膨脹閥等構成的情況下，根據控制機構(未圖示)等的指示進行開度調整。室內換熱器101進行例如作為空氣調節對象的空氣和制冷劑之間的熱交換。在制熱運轉時作為冷凝器發揮作用，使制冷劑冷凝并液化。另外，在制冷運轉時作為蒸發器發揮作用，使制冷劑蒸發并氣化。
[0044]首先，關于制冷循環裝置的制冷運轉，按照制冷劑的流動進行說明。在制冷運轉時，切換四通閥312，以便成為用實線表示的連接關系。由壓縮機311壓縮并排出的高溫、高壓的氣體制冷劑通過四通閥312，流入室外換熱器313。然后，通過室外換熱器313內部并與室外的空氣進行熱交換而冷凝、液化了的制冷劑(液體制冷劑)流入膨脹閥314。由膨脹閥314減壓而成為了氣液二相狀態的制冷劑從室外機300流出。
[0045]流出室外機300的氣液二相制冷劑通過液體制冷劑配管500而流入室內機200。然后，通過配流器I1和流量調整用毛細管120被分配，流入室內換熱器101。如上述那樣通過室內換熱器101內部的扁平管150并與例如空氣調節對象的空氣進行熱交換而蒸發、氣化了的制冷劑(氣體制冷劑)從室內機200流出。
[0046]從室內機200流出的氣體制冷劑通過氣體制冷劑配管400流入室外機300。然后，通過四通閥312再次被吸入壓縮機311。如上述那樣，空氣調節裝置的制冷劑循環并進行空氣調節(制冷)。
[0047]接下來，關于制熱運轉，按照制冷劑的流動進行說明。在制熱運轉時，切換四通閥312，以便成為用虛線表示的連接關系。由壓縮機311壓縮并排出的高溫、高壓的氣體制冷劑通過四通閥312，從室外機300流出。流出室外機300的氣體制冷劑通過氣體制冷劑配管400流入室內機200。
[0048]通過室內換熱器101內部的扁平管150并與例如空氣調節對象的空氣進行熱交換而冷凝、液化了的制冷劑，通過配流器110和流量調整用毛細管120從室內機200流出。
[0049]從室內機200流出的制冷劑通過液體制冷劑配管500流入室外機300。然后，由膨脹閥314減壓而成為了氣液二相狀態的制冷劑流入室外換熱器313。然后，通過室外換熱器313內部并與室外的空氣進行熱交換而蒸發、氣化了的制冷劑(液體制冷劑)，通過四通閥312被再次吸入壓縮機311。如上述那樣，空氣調節裝置的制冷劑循環并進行空氣調節(制熱)。
[0050]如上所述，在實施方式4的空氣調節裝置(制冷循環裝置)中，通過使用上述室內機200，能夠得到熱交換效率高的空氣調節裝置。因此，能夠實現節能。另外，能夠實現室內機200的小型化。因此，能夠降低制造等的成本。
[0051]工業實用性
[0052]在上述的實施方式中，說明了與四方向的空氣流動相對應的換熱器，但也可以適用于例如與兩方向、三方向的空氣流動相對應的換熱器。另外，不僅適用于配置于室內機的換熱器，也適用于配置于室外機的換熱器。
[0053]附圖標記說明
[0054]100換熱器
[0055]101室內換熱器
[0056]110配流器
[0057]120流量調整用毛細管
[0058]130 集管
[0059]140 板翅
[0060]141插入孔
[0061]142 狹縫
[0062]150扁平管
[0063]151制冷劑流路
[0064]160 圓管接頭
[0065]170 U 形彎管
[0066]180斜U形彎管
[0067]200室內機
[0068]201渦輪風扇
[0069]210 框體
[0070]210a 頂板
[0071]210b 側板
[0072]210c單元吸入口
[0073]21d單元吹出口
[0074]211裝飾板
[0075]212a吸氣格柵
[0076]211b 板吹出口
[0077]212過濾器
[0078]213風向片
[0079]214 喇叭口
[0080]215風扇馬達
[0081]217房間
[0082]300室外機
[0083]311壓縮機
[0084]312四通閥
[0085]313室外換熱器
[0086]314膨脹閥
[0087]400氣體制冷劑配管
[0088]500液體制冷劑配管
【權利要求】
1.一種換熱器，其特征在于，將熱交換單元組合而形成為矩形形狀，所述熱交換單元具有: 多個板翅，所述多個板翅以規定的間隔排列，空氣在所述多個板翅之間流動； 形成為L字形狀的多個扁平管，所述多個扁平管與各個板翅接合，以便形成沿著所述板翅的排列方向的制冷劑流路。
2.如權利要求1所述的換熱器，其特征在于，以所述扁平管的制冷劑流入口和制冷劑流出口位于所述熱交換單元的相同端部側的方式將所述扁平管形成為發卡形狀。
3.如權利要求2所述的換熱器，其特征在于，在所述多個扁平管中，將某扁平管的制冷劑流出口和其它的扁平管的制冷劑流入口用U形彎管連接。
4.如權利要求2或3所述的換熱器，其特征在于，在沿所述空氣流動的方向將所述熱交換單元排列成多個列的結構的換熱器中， 將某列的扁平管的制冷劑流出口和其它列的扁平管的制冷劑流入口用斜U形彎管連接。
5.如權利要求1?4中任一項所述的換熱器，其特征在于，將所述扁平管和圓管用圓管接頭連接。
6.如權利要求1?5中任一項所述的換熱器，其特征在于，還具有使流入或流出所述扁平管的制冷劑分支或合流的制冷劑分支合流機構。
7.如權利要求1?6中任一項所述的換熱器，其特征在于，用鋁或含有鋁的材料構成各部件。
8.—種室內機，其特征在于，具有: 如權利要求1?7中任一項所述的換熱器； 配置在所述換熱器的內側，使吸入的空氣以放射狀排出并通過所述換熱器的鼓風機。
9.一種制冷循環裝置，其特征在于， 構成制冷劑回路，該制冷劑回路通過配管將壓縮并排出制冷劑的壓縮機、通過熱交換使所述制冷劑冷凝的冷凝器、用于使冷凝的制冷劑減壓的節流裝置、使減壓的制冷劑與空氣進行熱交換并使所述制冷劑蒸發的蒸發器連接； 所述蒸發器、所述冷凝器的至少一方為權利要求1?7中的任一項所述的換熱器。
【文檔編號】F28D1/053GK104285116SQ201280073172
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2012年4月26日 優先權日:2012年4月26日
【發明者】岡崎多佳志, 石橋晃, 李相武, 松田拓也 申請人:三菱電機株式會社