專利名稱：熱交換器的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于熱泵式空氣調節器的熱交換器，特別涉及能實現使分流到多個傳熱管的致冷劑的分流量均等的熱交換器。
背景技術：
在現有技術中，構成空氣調節器的冷凍循環的熱交換器，在熱交換能力較小時，致冷劑的循環量也較小，傳熱管內的壓力損失不大，所以致冷劑管道可以單一。但熱交換量較大時，致冷劑的循環量就要增大，需要多個致冷劑管道。這時就需要設法將致冷劑在多個傳熱管道中均勻分流，以最大限度地發揮熱交換器的性能。
圖9示出現有技術中使用并流型熱交換器的情況。
將圖9所示的熱交換器作為蒸發器使用時，致冷劑流入的連接管1，與空心圓筒狀的下部分配總管2的一端連接，下部分配總管2的另一端(圖9中的右側)被密封。另一方面，致冷劑流出的連接管6，與空心圓筒狀的上部分配總管5的一端連接，上部分配總管5的另一端(圖9中的右側)被密封。通過連接管1流入下部分配總管2的致冷劑，通過與各分配總管2、5連通的緊貼多個扁平管3的散熱片4，與空氣進行熱交換。經過熱交換后，變成氣體的致冷劑，通過上部分配總管5，從連接管6流出。
另外，將圖9所示的熱交換器作為冷凝器使用時，通過在冷凍循環中設置的四通閥進行循環切換，使致冷劑的流出方向，與作為蒸發器使用時的相反。
圖9所示的現有技術的示例，由壓縮機排出的高溫高壓的單相過熱致冷劑氣體，經過連接管6，流入上部分配總管5，通過緊貼在與各分配總管2、5連通的扁平管3上的散熱片4，與空氣進行熱交換，冷凝液化后的致冷劑，通過下部分配總管2，從連接管1流出。
此外，扁平管3由熱傳導性良好的鋁及銅合金等金屬構成，具有扁平的截面外形，在其內部形成1根乃至數根致冷劑管道。扁平管3垂直、多根跨接安裝在兩個分配總管2、5之間，使下部分配總管2和上部分配總管5連通，為了使致冷劑均勻分配，成為良好的分流狀態，能夠充分發揮其性能，人們想出了各種方法。
另外，在扁平管3之間設置的散熱片4，是將熱傳導性良好的鋁及銅合金等薄金屬片，做成波浪形后制成的。安裝后，可在通風方向上形成無數蜂窩狀的通氣路，使空氣和致冷劑的熱交換順利進行。
在現有技術中，為了使這種用于空氣調節器的熱交換器的分流狀態良好，還提出了下述兩種方案將設置在分配總管內部的隔離板與分配總管的軸垂直方向傾斜(參閱專利文獻1)，和使扁平管的端面傾斜(可參閱專利文獻2)。
專利文獻1特開平6-174335號公報(第3頁、第1圖)專利文獻2特開平8-5494號公報(第3頁、第1圖)將上述現有技術的并流型熱交換器作為冷凝器使用時，由壓縮機排出的單相的過熱致冷劑氣體，由連接管6流入圖9所示的上部分配總管5，在各扁平管3中均勻流動，與空氣進行熱交換后，冷凝液化的致冷劑，在重力的作用下，流向下部分配總管2。所以在各扁平管3中流動的致冷劑的分流狀態，沒有暴露出較大的問題。
但是，將它作為蒸發器使用后，液體和氣體混在一起的2相的致冷劑，就如圖10所示，流入下部分配總管2的，除了氣體狀的致冷劑7之外，滯留在底部的液體狀的致冷劑8，在流動慣性的作用下，具有在蒸發器入口附近和成為下游側的右方變得較厚，在下部分配總管2的中央附近變得較薄的傾向。其結果，不僅從下部分配總管2在各扁平管3內上升并流過的致冷劑的量不均勻，而且，由于冷凍循環中的粘性高的冷凍機油的影響，以及各扁平管3中流動的致冷劑3出現的偏流的影響，在某種條件下，致冷劑優先通過離蒸發器入口的路徑距離短、阻力小的靠近蒸發器出口的圖9所示的扁平管3a、3b附近后，流入連接管6。而在從蒸發器的入口到出口的路線中，距離比較長的扁平管3e、Sf附近，由于管道損失造成的阻力大，所以流入的致冷劑就要減少。
圖11的斜線部分，表示該部位的溫度高于其它部位。正如該斜線部分所示，存在著這樣的問題成為阻力大的下游側的右側的一半以上部分，伴隨著致冷劑的流量下降，致冷劑過熱度增大，使熱交換器的性能大大下降。
發明內容
本發明是鑒于現有技術存在的這種問題而提出的，其目的在于提供一種無論將并流型熱交換器用作蒸發器還是用作冷凝器，都能實現良好的分流狀態，獲得充分的熱交換量，可靠性高的并流型熱交換器。
為了達到上述目的，本發明之1記述的發明，包括相隔所定的距離且沿略呈水平方向延伸的一對分配總管；配置在這一對分配總管之間的多個傳熱管；以及配置在相鄰的傳熱管之間的散熱片，其特征在于還包括與所述一對分配總管中的一方的分配總管的端部連接的致冷劑的流入管；和與所述一對分配總管中的另一方的分配總管的端部中與所述流入管成為對角位置的端部連接的流出管，流入所述流入管的致冷劑，在所述一對分配總管之間移動，通過所述傳熱管，從所述流出管流出。
另外，本發明之2所述的發明，其特征在于所述流入管及所述流出管，設延在所述一對分配總管的長度方向。
進而，本發明之3所述的發明，其特征在于將所述熱交換器作為蒸發器使用時，使所述流入管的直徑小于所述流出管的直徑。
另外，本發明之4所述的發明，其特征在于將所述熱交換器作為冷凝器使用時，使所述流入管的直徑大于所述流出管的直徑。
另外，本發明之5中所述的發明，其特征在于將所述熱交換器作為蒸發器使用時，隨著與所述流入管的距離的增大，所述傳熱管插入所述分配總管的插入量就逐漸變小。
另外，本發明之6中任所述的發明，其特征在于將所述熱交換器作為冷凝器使用時，隨著與所述流入管的距離的增大，所述傳熱管插入所述分配總管的插入量就逐漸變小。
另外，本發明之7中所述的發明，其特征在于將所述熱交換器作為蒸發器或冷凝器使用時，隨著與所述流入管的距離的增大，所述傳熱管插入所述分配總管的插入量就逐漸變小。
另外，本發明之8中所述的發明，包括相隔所定的距離且沿略呈水平方向延伸的一對分配總管；配置在這一對分配總管之間的多個傳熱管；以及配置在相鄰的傳熱管之間的散熱片，其特征在于隨著離開與所述一對分配總管中的一方的分配總管的端部連接的致冷劑的流入管的距離的增大，所述傳熱管插入所述分配總管中的插入量就逐漸變小。
進而，本發明之9中所述的發明，包括相隔所定的距離且沿略呈水平方向延伸的一對分配總管；配置在這一對分配總管之間的多個傳熱管；以及配置在相鄰的傳熱管之間的散熱片，其特征在于還包括與所述一對分配總管中的一方的分配總管的端部連接的致冷劑的流入管；與所述一對分配總管的另一方的分配總管的端部中與所述流入管處于同一側的端部所連接的流出管；以及在與所述流入管連接的所述分配總管的內部、沿長度方向延伸設置的引導管，流入所述流入管的致冷劑，在所述一對分配總管之間移動，通過所述引導管及所述傳熱管，從所述流出管流出。
另外，本發明之10中所述的發明，其特征在于使所述引導管的直徑小于所述流入管的直徑。
另外，本發明之11中所述的發明，其特征在于在與所述流入管連接的所述分配總管的內部，設置2根以上的不同長度的引導管；隨著這2根以上的引導管的致冷劑出口離所述流入管的距離的增大，所述引導管的直徑就逐漸增大。
進而，本發明之12中所述的發明，包括相隔所定的距離且沿略呈水平方向延伸的一對分配總管；配置在這一對分配總管之間的多個傳熱管；以及配置在相鄰的傳熱管之間的散熱片，其特征在于還包括與所述一對分配總管中的一方的分配總管的端部連接的致冷劑的流入管；與所述一對分配總管中的另一方的分配總管的端部中與所述流入管處于同一側的端部連接的流出管；以及在與所述流入管連接的所述分配總管的內部、沿長度方向延伸設置的隔離板，流入所述流入管的致冷劑，在所述一對分配總管之間移動，通過所述傳熱管，從所述流出管流出。
圖1是本發明中的第1實施方式涉及的并流型熱交換器的簡要正面圖。
圖2是表示圖1的熱交換器中的溫度分布的簡要正面圖。
圖3是表示圖1的熱交換器中下部分配總管內部的致冷劑狀態圖。
圖4是表示圖1的熱交換器中上部及下部分配總管內部的示意圖。
圖5是本發明第2實施方式涉及的并流型熱交換器的部分剖面簡要正面圖。
圖6是圖5的熱交換器的下部分配總管內部的示意圖。
圖7是本發明涉及的第3實施方式涉及的并流型熱交換器的下部分配總管內部的示意圖。
圖8是從圖10的箭頭A的方向看圖7的下部分配總管剖面圖。
圖9是現有技術的熱交換器的簡要正面圖。
圖10是圖9的熱交換器的下部分配總管內部的致冷劑狀態圖。
圖11是表示圖9的熱交換器中溫度分布的簡要正面圖。
圖中1-連接管；2-下部分配總管；3a、3b、3c、3d、3e、3f-扁平管；4-散熱片；5-上部分配總管；6-連接管；7-氣體狀的致冷劑；8-液體狀的致冷劑；9、10、11-引導管；12-隔板。
具體實施例方式
下面，參閱附圖，對本發明的實施方式作一闡述。
(第1實施方式)圖1示出本發明的第1實施方式涉及的并流型熱交換器，它包括按照所定的距離略呈水平延伸的下部分配總管2和上部分配總管5；兩端與這兩個分配總管2、5連接，兩者之間略呈垂直配置的多個扁平管(傳熱管)3；在相鄰的扁平管3之間蛇行彎曲地配置的蜂窩狀的散熱片4；以及分別與下部分配總管2和上部分配總管5連接，成為致冷劑流入或流出熱交換器入口的連接管1、6。另外，連接管1、6分別朝下部分配總管2和上部分配總管5的長度方向延伸。
在圖1中，實線箭頭表示熱交換器作為蒸發器使用時的情況，虛線箭頭表示將熱交換器作為冷凝器使用時的情況。作為蒸發器使用時，下部分配總管2的左側，是致冷劑流入口；上部分配總管5的右側，成為致冷劑的出口。作為冷凝器使用時，與作為蒸發器使用時的流動方向相反。
將上述結構的熱交換器作為蒸發器使用時，致冷劑流入蒸發器的入口，成為與下部分配總管2連接的連接管1，致冷劑流過扁平管3后，通過緊貼著扁平管3的散熱片4，與空氣進行熱交換。熱交換后氣化的致冷劑，集結在上部分配總管5中，通過成為來自蒸發器的致冷劑的出口的連接管6，被送到冷凍循環中的壓縮機(圖中未示出)的吸入部。
另一方面，將上述結構的熱交換器作為冷凝器使用時，由壓縮機排出的單相的過熱致冷劑氣體，由冷凝器的連接管6流入上部分配總管5，通過緊貼著扁平管3的散熱片4，和空氣進行熱交換。熱交換后冷凝液化的致冷劑，在重力的作用下，均勻流過各扁平管3后，流入下部分配總管2，通過冷凝器的連接管1，被送到壓縮機的引入部。
圖2簡要示出使用紅外線測量儀，對作為蒸發器使用時的熱交換器的整體的溫度分布進行測量后的結果。
在圖2中，斜線部分比其他部位的溫度高，是致冷劑幾乎不流動、沒有起到熱交換器應有的作用的部位。但與現有技術示例中敘述過的圖11的蒸發器的溫度分布相比，溫度分布基本均勻，作為熱交換器的有效面積增大，性能也得到大大提高。這是因為圖1的熱交換器中，成為蒸發器的出入口的連接管1、6的位置關系的影響很大，來自蒸發器的入口的連接管1的液體和氣體混在一起的2相的致冷劑，從下部分配總管2的左側，水平流入，所以能均勻流過與下部分配總管2垂直配置的各扁平管3的緣故。
另外，如圖3所示滯留在底部的液體狀的致冷劑8，在成為下游側的右方較厚，而且由于成為蒸發器入口的連接管1和成為蒸發器的出口的連接管6的位置水平設置且成對角，從而使從連接管1流入下部分配總管2的致冷劑的流動慣性的影響，作用到下游方向，所以在下部分配總管2的內部，具有越往下游，致冷劑液相就越增多的傾向。與現有技術示例中出現的下部分配總管2內的致冷劑的狀態相比，致冷劑液相均勻，流入各扁平管3的致冷劑量也均勻。并且，致冷劑的出入口間的距離，不論通過那條路徑都相等，管內的壓力損失也幾乎相等，所以，能夠有效地利用熱交換器，提高其性能。
另外，作為蒸發器使用時，使致冷劑入口的連接管1的直徑小于成為蒸發器出口的連接管6，或者如圖4所示，將扁平管3垂直插入下部分配總管2的插入量的長度，越靠近成為下部分配總管2的致冷劑下游側的右側越短，從而能使其適合致冷劑液相的厚度，在增加致冷劑流入蒸發器的流速的同時，還能使液體和氣體的比率為均等的致冷劑流入各扁平管3。
反之，作為冷凝器使用時，使冷凝器入口的連接管6的直徑大于冷凝器出口的連接管1，或者如圖4所示，將扁平管3垂直插入上部分配總管5的插入量的長度，越靠近成為上部分配總管5的下游的左側越短，從而能抑制高溫高壓的單相氣體的致冷劑通過連接管6時由壓力損失造成的性能下降，并且在兼作蒸發器使用時，能利用同樣長度的扁平管3，還能提高生產率和可加工性。
此外，在上述結構中，連接管1、6，特定在圖1所示的位置上。但并非一定要限制在那個位置上，也可以左右相反地安裝，也能根據熱交換器的形態，變更位置。
另外，下部分配總管2及上部分配總管5，或連接管1、6，也可以用矩形狀、橢圓狀、多邊形狀或其它形狀取代圓筒狀。
(第2實施方式)圖5示出本發明的第2實施方式涉及的并流型熱交換器，圖中、由實線箭頭表示將熱交換器作為蒸發器使用時的情況，虛線箭頭表示將熱交換器作為冷凝器使用時的情況。另外，作為蒸發器使用時，下部分配總管2的左側是致冷劑入口，上部分配總管5的左側成為致冷劑出口；而作為冷凝器使用時，流動的方向與作為蒸發器使用時的相反。
本實施方式的特點在于在下部分配總管2的內部，沿下部分配總管2的長度方向，配置著引導管9，引導管9的直徑小于連接管的直徑，以便使致冷劑均勻地流入各扁平管3。
采用本實施方式后，將熱交換器作為蒸發器使用時，致冷劑從連接管1流入下部分配總管2后，通過設置在下部分配總管2中的引導管9，如圖5的實線所示，從下部分配總管2的右側流出。然后，均等地流入各扁平管3，從成為蒸發器出口的連接管6，被送到在冷凍循環中設置的壓縮機的吸入部。所以，實際上，作為蒸發器的致冷劑入口，在下部分配總管2的右側，致冷劑出口則在左側。所以，致冷劑流出入的出入口的位置關系，成為對角配置，與前述圖1所示的第1實施方式涉及的熱交換器的位置關系相同。
在本實施方式中，如圖6所示，在下部分配總管2的內部，設置著2根長度不同的引導管10、11，可以將從連接管1流入的致冷劑分流。
另外，較短的引導管10，與較長的引導管11相比，其致冷劑出口配置在離成為致冷劑去往蒸發器的入口的連接管1較近的位置，再將引導管11的直徑(開口面積)做得大于引導管10的直徑(開口面積)，從而使許多致冷劑從出口離致冷劑入口較遠、致冷劑不易流動的引導管11流出。所以，對冷凍循環的能力變動和致冷劑的流速變化也具有柔軟性，能將致冷劑均勻地分配給各扁平管，提高熱交換器的性能。
此外，在下部分配總管2的內部配置的引導管，并不限于1根或2根，可以配置3根以上不同長度的引導管。這時，最好隨著多個引導管的致冷劑出口離連接管1的距離的增大，將引導管的直徑逐漸增大。
另外，圖5或圖6所示的結構，在將冷凍循環(圖中未示出)和熱交換器連接時，連接管1、6兩者都在左端，所以不需要使較長的管道纏繞，可以提高生產率。
此外，作為冷凍循環系統的減壓機構部件，還可以采用毛細管，在本實施方式中，在下部分配總管2中設置的引導管9、10、11，如果使用毛細管后，就能將減壓機構部件收容在熱交換器之中，從而使系統更加輕湊、簡易。
此外，與下部分配總管2、上部分配總管5、或連接管1、6一樣，引導管9、10、11也可以用矩形、橢圓形、多邊形及其它形狀取代圓筒狀的形狀。
(第3實施方式)圖7示出本發明的第3實施方式涉及的并流型熱交換器設置的下部分配總管2。將圖7所示的熱交換器作為蒸發器使用時，下部分配總管2的左側是致冷劑入口，上部分配總管(圖中未示出)的左側成為致冷劑出口。作為冷凝器使用時，流動方向與作為蒸發器使用時的相反。
本實施方式的特點是在下部分配總管2的內部，略呈水平地配置著在連接管1的相反一側具有間隙的隔板12。如圖8所示，垂直插入下部分配總管2的扁平管3的下端，與隔板12留著所定的間隔。
采用本實施方式后，將熱交換器作為蒸發器使用時，從連接管1流入的致冷劑，流進下部分配總管2的內部的隔板12的下部。然后致冷劑在隔板12的下部向右移動，直至被引導到成為下部分配總管2的下游的右端后，轉到隔板12的上部，如圖7的實線箭頭所示，流入各扁平管3。
這時，也與上述第2實施方式涉及的熱交換器一樣，實際上，作為蒸發器的致冷劑入口在下部分配總管2的右側，致冷劑出口成為左側，所以致冷劑的出入口位置關系成為對角配置，可達到均勻分流狀態的最佳化。
所以，預先在下部分配總管2內，將隔板12做成一體，就不用將特殊的連接管等插入下部分配總管2內，獲得良好的分流效果，既能提高性能，又能提高可加工性和生產率。
由于本發明采用如上所述的結構，所以可獲得如下效果將本發明涉及的熱交換器作為蒸發器使用時，流向各扁平管的致冷劑的分流均勻，所以成為能最大限度地發揮熱交換性能、可靠性高的熱交換器。
另外，即使將本發明涉及的熱交換器兼作蒸發器和冷凝器，在冷凍循環中使用時，也能提供不需要復雜的加工及大型化就可以提高熱交換性能、而且還能實現收納性和緊湊化、提高可加工性和生產率、可靠性高的熱交換器。
權利要求
1.一種熱交換器，包括相隔所定的距離且沿略呈水平方向延伸的一對分配總管；配置在這一對分配總管之間的多個傳熱管；以及配置在相鄰的傳熱管之間的散熱片，其特征在于還包括與所述一對分配總管中的一方的分配總管的端部連接的致冷劑的流入管；和與所述一對分配總管中的另一方的分配總管的端部中與所述流入管成為對角位置的端部連接的流出管，流入所述流入管的致冷劑，在所述一對分配總管之間移動，通過所述傳熱管，從所述流出管流出。
2.如權利要求1所述的熱交換器，其特征在于所述流入管及所述流出管，設延在所述一對分配總管的長度方向。
3.如權利要求1或2所述的熱交換器，其特征在于將所述熱交換器作為蒸發器使用時，使所述流入管的直徑小于所述流出管的直徑。
4.如權利要求1或2所述的熱交換器，其特征在于將所述熱交換器作為冷凝器使用時，使所述流入管的直徑大于所述流出管的直徑。
5.如權利要求1～4中任一項所述的熱交換器，其特征在于將所述熱交換器作為蒸發器使用時，隨著與所述流入管的距離的增大，所述傳熱管插入所述分配總管的插入量就逐漸變小。
6.如權利要求1～4中任一項所述的熱交換器，其特征在于將所述熱交換器作為冷凝器使用時，隨著與所述流入管的距離的增大，所述傳熱管插入所述分配總管的插入量就逐漸變小。
7.如權利要求1～4中任一項所述的熱交換器，其特征在于將所述熱交換器作為蒸發器或冷凝器使用時，隨著與所述流入管的距離的增大，所述傳熱管插入所述分配總管的插入量就逐漸變小。
8.一種熱交換器，包括相隔所定的距離且沿略呈水平方向延伸的一對分配總管；配置在這一對分配總管之間的多個傳熱管；以及配置在相鄰的傳熱管之間的散熱片，其特征在于隨著離開與所述一對分配總管中的一方的分配總管的端部連接的致冷劑的流入管的距離的增大，所述傳熱管插入所述分配總管中的插入量就逐漸變小。
9.一種熱交換器，包括相隔所定的距離且沿略呈水平方向延伸的一對分配總管；配置在這一對分配總管之間的多個傳熱管；以及配置在相鄰的傳熱管之間的散熱片，其特征在于還包括與所述一對分配總管中的一方的分配總管的端部連接的致冷劑的流入管；與所述一對分配總管的另一方的分配總管的端部中與所述流入管處于同一側的端部所連接的流出管；以及在與所述流入管連接的所述分配總管的內部、沿長度方向延伸設置的引導管，流入所述流入管的致冷劑，在所述一對分配總管之間移動，通過所述引導管及所述傳熱管，從所述流出管流出。
10.如權利要求9所述的熱交換器，其特征在于使所述引導管的直徑小于所述流入管的直徑。
11.如權利要求9所述的熱交換器，其特征在于在與所述流入管連接的所述分配總管的內部，設置2根以上的不同長度的引導管，隨著這2根以上的引導管的致冷劑出口離所述流入管的距離的增大，所述引導管的直徑就逐漸增大。
12.一種熱交換器，包括相隔所定的距離且沿略呈水平方向延伸的一對分配總管；配置在這一對分配總管之間的多個傳熱管；以及配置在相鄰的傳熱管之間的散熱片，其特征在于還包括與所述一對分配總管中的一方的分配總管的端部連接的致冷劑的流入管；與所述一對分配總管中的另一方的分配總管的端部中與所述流入管處于同一側的端部連接的流出管；以及在與所述流入管連接的所述分配總管的內部、沿長度方向延伸設置的隔離板，流入所述流入管的致冷劑，在所述一對分配總管之間移動，通過所述傳熱管，從所述流出管流出。
全文摘要
一種熱交換器，在略呈水平配置的下部分配總管(2)和上部分配總管(5)之間，配置略呈垂直延伸的多個扁平管(3)，在相鄰的扁平管(3)之間，設置散熱片(4)，在下部分配總管(2)的一端，朝長度方向安裝致冷劑流入的連接管(1)，同時在上部分配總管(5)的一端，朝長度方向安裝連接管(6)。此外，在下部分配總管(2)的內部，朝長度方向至少配置(1)根引導管，以便改善流入下部分配總管(2)的致冷劑的分流狀態。從而，無論將并流型熱交換器用作蒸發器還是冷凝器，都能實現良好的分流狀態，獲得充分的熱交換量，可靠性高。
文檔編號F25B41/00GK1504707SQ20031011863
公開日2004年6月16日 申請日期2003年11月27日 優先權日2002年11月28日
發明者山口成人, 橫山昭一, 杉尾孝, 一 申請人:松下電器產業株式會社