熱交換器及空調(diào)機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有扁平管和翅片并使制冷劑與空氣進行熱交換的熱交換器。
【背景技術(shù)】
[0002]迄今為止，具有扁平管和翅片并使制冷劑與空氣進行熱交換的熱交換器已為眾人所知。在專利文獻1(參照圖3)中公開了一列結(jié)構(gòu)熱交換器，該一列結(jié)構(gòu)熱交換器具有一列由排列起來的扁平管形成的管列。在專利文獻2(參照圖2)及專利文獻3(參照圖22)中公開了雙列結(jié)構(gòu)熱交換器，該雙列結(jié)構(gòu)熱交換器具有兩列由排列起來的扁平管形成的管列。在專利文獻2所公開的熱交換器中，通過將單根扁平管布置成兩列而構(gòu)成了兩列管列。另一方面，在專利文獻3的熱交換器中，通過設(shè)置在中間部折彎而成的U字形扁平管，而構(gòu)成了兩列管列。就專利文獻I?3所公開的熱交換器而言，在扁平管的端部連接有總管，已流入總管的制冷劑分開流入多根扁平管。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本公開特許公報特開2013 —137193號公報
[0006]專利文獻2:日本公開特許公報特表2005 — 510689號公報
[0007]專利文獻3:日本公開特許公報特開平08 —145580號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]—發(fā)明所要解決的技術(shù)問題一
[0009]使空氣與制冷劑進行熱交換的熱交換器的性能會由于熱交換器中制冷劑流通路徑的改變而發(fā)生變化。特別是，在雙列結(jié)構(gòu)熱交換器中，讓制冷劑先流入上風(fēng)側(cè)管列和下風(fēng)側(cè)管列中的哪一側(cè)管列就是一個問題。
[0010]—般而言，可以認為:優(yōu)選在用作蒸發(fā)器的熱交換器中使制冷劑按照從上風(fēng)側(cè)管列朝向下風(fēng)側(cè)管列的順序流動。不過，就將具有專利文獻I所公開之結(jié)構(gòu)的熱交換器(即，構(gòu)成為將流入總管中的制冷劑分配給上下排列的多根扁平管的熱交換器)設(shè)置成雙列結(jié)構(gòu)的情況而言，若當(dāng)該熱交換器起蒸發(fā)器作用時使制冷劑按照從上風(fēng)側(cè)管列朝向下風(fēng)側(cè)管列的順序流動，則有可能無法充分地實現(xiàn)其性能。
[0011]邊參照圖18到圖20邊對這一理由進行說明。需要說明的是，圖18和圖20中所示的空氣和制冷劑的溫度是當(dāng)將熱交換器500用作空調(diào)機的室外熱交換器時的一個示例。
[0012]假設(shè)流入各根扁平管501的氣液兩相狀態(tài)的制冷劑的潮濕度是均勻的，則在熱交換器500中制冷劑和空氣的溫度就會像圖18所示的那樣發(fā)生變化。
[0013]具體而言，流經(jīng)上風(fēng)側(cè)管列502的制冷劑的溫度(飽和溫度)會由于制冷劑通過扁平管501時產(chǎn)生的壓力損失而從2°C下降到1°C。另一方面，通過熱交換器500的空氣與流經(jīng)上風(fēng)側(cè)管列502的制冷劑進行熱交換，其溫度從7°C下降到3°C。流經(jīng)下風(fēng)側(cè)管列503的制冷劑的溫度(飽和溫度)會由于制冷劑通過扁平管501時產(chǎn)生的壓力損失而從1°C下降到0°C，并與已通過上風(fēng)側(cè)管列502的溫度為3°C的空氣進行熱交換。并且，已在構(gòu)成下風(fēng)側(cè)管列503的扁平管501的中途成為氣態(tài)單相狀態(tài)的制冷劑從已通過上風(fēng)側(cè)管列502的空氣中吸熱而成為過熱狀態(tài)。
[0014]如上所述，若流入各根扁平管501的氣液兩相狀態(tài)的制冷劑的潮濕度是均勻的，則在下風(fēng)側(cè)管列503中，溫度由于通過上風(fēng)側(cè)管列502時產(chǎn)生的壓力損失而下降了的制冷劑、與已被流經(jīng)上風(fēng)側(cè)管列502的制冷劑冷卻了的空氣之間進行熱交換，因此在兩列管列502、503中都能夠確保制冷劑與空氣的溫度差，從而能夠充分地確保熱交換器500中制冷劑與空氣之間所交換的熱量。
[0015]不過，在要將已流入上下方向上較長的總管的內(nèi)部空間中的氣液兩相狀態(tài)的制冷劑分配給與該空間連通的上下排列著的多根扁平管501時，由于液態(tài)制冷劑的密度比氣態(tài)制冷劑大，因而流入位于越靠上方的扁平管501的制冷劑的潮濕度越小。因此，流入位于越靠上方的扁平管501的制冷劑的質(zhì)量流量越少。
[0016]因此，如圖19所示，在所流入的制冷劑的潮濕度較小的熱交換器500的上部，制冷劑在上風(fēng)側(cè)管列502的中途就有可能成為氣態(tài)單相狀態(tài)。也就是說，過熱狀態(tài)的氣態(tài)制冷劑在扁平管501中流經(jīng)的區(qū)域(S卩，圖19中所示的標有黑點的過熱區(qū)域504)有可能形成于上風(fēng)側(cè)管列502。
[0017]在熱交換器500中制冷劑在上風(fēng)側(cè)管列502的中途成為氣態(tài)單相狀態(tài)的部分，制冷劑和空氣的溫度會像圖20所示的那樣發(fā)生變化。
[0018]具體而言，已流入上風(fēng)側(cè)管列502的2°C的氣液兩相狀態(tài)的制冷劑在該上風(fēng)側(cè)管列502的中途就會成為氣態(tài)單相狀態(tài)，并且在上風(fēng)側(cè)管列502的出口處為6°C。另一方面，雖然在已通過上風(fēng)側(cè)管列502中氣液兩相狀態(tài)的制冷劑所流經(jīng)的部分，空氣的溫度從7°C下降到3°C，不過在已通過氣態(tài)單相狀態(tài)的制冷劑所流經(jīng)的部分，空氣的溫度幾乎沒有下降。雖然6°C的氣態(tài)單相狀態(tài)的制冷劑流入下風(fēng)側(cè)管列503，不過已通過上風(fēng)側(cè)管列502中氣態(tài)單相狀態(tài)的制冷劑所流經(jīng)的部分的空氣會流入下風(fēng)側(cè)管列503的前半部分，因而在通過下風(fēng)側(cè)管列503的前半部分的這段時間制冷劑的溫度幾乎沒有發(fā)生變化。還因為已通過上風(fēng)側(cè)管列502中氣液兩相狀態(tài)的制冷劑所流經(jīng)的部分的3°C的空氣流入下風(fēng)側(cè)管列503的后半部分，所以制冷劑便會朝空氣放熱，使得制冷劑的溫度從6°C下降到5°C。
[0019]如上所述，在要將已流入上下方向上較長的總管的內(nèi)部空間中的氣液兩相狀態(tài)的制冷劑分配給與該空間連通的上下排列著的多根扁平管501時，有可能出現(xiàn)下述現(xiàn)象，SP:在上風(fēng)側(cè)管列502形成了過熱區(qū)域504，下風(fēng)側(cè)管列503中位于過熱區(qū)域504的下風(fēng)一側(cè)的部分成為幾乎沒有發(fā)揮蒸發(fā)器作用的狀態(tài)，從而熱交換器500的性能就無法充分地發(fā)揮出來。
[0020]另一方面，就用作冷凝器的熱交換器500而言，優(yōu)選使制冷劑按照從下風(fēng)側(cè)管列503朝向上風(fēng)側(cè)管列502的順序流動。這是因為能夠使經(jīng)冷凝而成為液態(tài)單相狀態(tài)的制冷劑與剛剛送入熱交換器500中的空氣(S卩，溫度上升前的空氣)進行熱交換，從而能夠使液態(tài)制冷劑可靠地成為過冷卻狀態(tài)之故。
[0021]不過，一般情況下，當(dāng)用作空調(diào)機的室外熱交換的熱交換器500起蒸發(fā)器的作用時與其起冷凝器的作用時，制冷劑的流通路徑是相反的。因此，若使熱交換器500構(gòu)成為當(dāng)熱交換器500起冷凝器的作用時制冷劑按照從下風(fēng)側(cè)管列503朝向上風(fēng)側(cè)管列502的順序流動，則當(dāng)熱交換器500起蒸發(fā)器的作用時，制冷劑就會按照從上風(fēng)側(cè)管列502朝向下風(fēng)側(cè)管列503的順序流動。并且，如上所述，就將具有專利文獻I所公開之結(jié)構(gòu)的熱交換器(S卩，構(gòu)成為將流入總管中的制冷劑分配給上下排列的多根扁平管的熱交換器)設(shè)置成雙列結(jié)構(gòu)的情況而言，若當(dāng)該熱交換器起蒸發(fā)器作用時使制冷劑按照從上風(fēng)側(cè)管列朝向下風(fēng)側(cè)管列的順序流動，則有可能無法充分地實現(xiàn)其性能。
[0022]這樣一來，就將構(gòu)成為將流入總管中的制冷劑分配給上下排列的多根扁平管的熱交換器設(shè)置成雙列結(jié)構(gòu)的情況而言，很難兼顧起蒸發(fā)器作用時的性能和起冷凝器作用時的性能。
[0023]本發(fā)明正是鑒于所述問題而完成的，其目的在于:就包括上下排列的多根扁平管的雙列結(jié)構(gòu)熱交換器而言，使該熱交換器兼顧作為蒸發(fā)器的性能和作為冷凝器的性能。
[0024]一用于解決技術(shù)問題的技術(shù)方案一
[0025]本申請的第一方面的發(fā)明以一種熱交換器為對象，該熱交換器包括上風(fēng)管列50及下風(fēng)管列90、以及翅片32、62，所述上風(fēng)管列50及下風(fēng)管列90分別由上下排列的多根扁平管31、61構(gòu)成，并沿著空氣的流動方向排列，所述翅片32、62與所述扁平管31、61接合起來，所述熱交換器使在所述扁平管31、61中流動的制冷劑與空氣進行熱交換。并且，所述上風(fēng)管列
50被劃分成上風(fēng)主列部51和上風(fēng)輔助列部54，所述上風(fēng)主列部51和上風(fēng)輔助列部54分別由上下排列的多根所述扁平管31構(gòu)成，所述上風(fēng)輔助列部54位于比所述上風(fēng)主列部51靠下方的位置，且由數(shù)量比構(gòu)成該上風(fēng)主列部51的扁平管31少的所述扁平管31構(gòu)成，所述下風(fēng)管列90被劃分成下風(fēng)主列部91和下風(fēng)輔助列部94，所述下風(fēng)主列部91和下風(fēng)輔助列部94分別由上下排列的多根所述扁平管61構(gòu)成，所述下風(fēng)輔助列部94位于比所述下風(fēng)主列部91靠下方的位置，且由數(shù)量比構(gòu)成該下風(fēng)主列部91的扁平管61少的所述扁平管61構(gòu)成，所述熱交換器還包括總集合管70，所述總集合管70與構(gòu)成所述下風(fēng)主列部91的所述扁平管61的一端相連，并形成與多根該扁平管61連通的主連通空間75a?75f，所述上風(fēng)輔助列部54、所述下風(fēng)輔助列部94、所述總集合管70、所述下風(fēng)主列部91及所述上風(fēng)主列部51串聯(lián)地設(shè)置在制冷劑的流通路徑中，當(dāng)所述熱交換器起蒸發(fā)器的作用時，制冷劑按照從所述上風(fēng)輔助列部54朝向所述上風(fēng)主列部51的順序流動，當(dāng)該熱交換器起冷凝器的作用時，制冷劑按照從所述上風(fēng)主列部51朝向所述上風(fēng)輔助列部54的順序流動。
[0026]在第一方面的發(fā)明中，在熱交換器23中設(shè)有上風(fēng)管列50和下風(fēng)管列90。上風(fēng)管列50和下風(fēng)管列90分別由上下排列的多根扁平管31、61構(gòu)成。在通過熱交換器23的空氣的流動方向上，下風(fēng)管列90布置在上風(fēng)管列50的下游一側(cè)。上風(fēng)管列50被劃分成上風(fēng)主列部51和上風(fēng)輔助列部54，下風(fēng)管列90被劃分成下風(fēng)主列部91和下風(fēng)輔助列部94。
[0027]當(dāng)?shù)谝环矫娴陌l(fā)明中的熱交換器23起蒸發(fā)器作用時，制冷劑就會依次通過構(gòu)成上風(fēng)輔助列部54的扁平管31、構(gòu)成下風(fēng)輔助列部94的扁平管61、總集合管70內(nèi)的主連通空間75a?75f、構(gòu)成下風(fēng)主列部91的扁平管61、以及構(gòu)成上風(fēng)主列部51的扁平管31。在圖10中示出了在這種情況下熱交換器23中的空氣和制冷劑的溫度變化情況。需要說明的是，圖10中所示的溫度值僅為一個示例。
[0028]如圖10所示，飽和溫度2°C的氣液兩相狀態(tài)的制冷劑流入構(gòu)成上風(fēng)輔助列部54的扁平管31。制冷劑的飽和溫度(蒸發(fā)溫度)由于制冷劑通過扁平管31、61時產(chǎn)生的壓力損失而逐漸下降到0°C。并且，制冷劑在構(gòu)成上風(fēng)主列部51的扁平管31的中途成為氣態(tài)單相狀態(tài)，其溫度上升到1°C后從構(gòu)成上風(fēng)主列部51的扁平管31中流出去。另一方面，7°C的空氣流入上風(fēng)輔助列部54和上風(fēng)主列部51，通過上風(fēng)輔助列部54時被冷卻了的4°C的空氣流入下風(fēng)輔助列部94，通過上風(fēng)主列部51時被冷卻了的3°C的空氣流入下風(fēng)主列部91。
[0029]這樣一來，當(dāng)?shù)谝环矫娴陌l(fā)明中的熱交換器23起蒸發(fā)器作用時，在整個熱交換器23中制冷劑的溫度都會比空氣的溫度低，從而能夠確保制冷劑從空氣中吸收的熱量(S卩，制冷劑的吸熱量)。
[0030]在此，當(dāng)?shù)谝环矫娴陌l(fā)明中的熱交換器23起蒸發(fā)器作用時，已通過構(gòu)成下風(fēng)輔助列部94的扁平管61的制冷劑就會先流入由總集合管70形成的主連通空間75a?75f，然后被分配給構(gòu)成下風(fēng)主列部91的多根扁平管61(8卩，上下排列的多根扁平管61)。此時，流入構(gòu)成下風(fēng)主列部91的各根扁平管61的制冷劑的潮濕度未必都是均勻的，潮濕度較低的制冷劑有可能流入一部分扁平管61中。
[0031]不過，與通過下風(fēng)主列部91的制冷劑進行熱交換的空氣是已被通過上風(fēng)主列部51的制冷劑冷卻過的空氣。由此，下風(fēng)主列部91中的制冷劑與空氣的溫度差小于上風(fēng)主列部
51中的制冷劑與空氣的溫度差。因此，即使就下風(fēng)主列部91的扁平管61中供潮濕度較低的制冷劑流入的扁平管61而言，一般來說，制冷劑在該扁平管61的整個長度范圍內(nèi)也會保持氣液兩相狀態(tài)。其結(jié)果是，如上所述，在起蒸發(fā)器作用的第一方面的發(fā)明所涉及的整個熱交換器23中，制冷劑的溫度都會低于空氣的溫度。
[0032]當(dāng)?shù)谝环矫娴陌l(fā)明中的熱交換器23起冷凝器作用時，制冷劑就會依次通過構(gòu)成上風(fēng)主列部51的扁平管31、構(gòu)成下風(fēng)主列部91的扁平管61、總集合管70內(nèi)的主連通空間75a?75f、構(gòu)成下風(fēng)輔助列部94的扁平管61、以及構(gòu)成上風(fēng)輔助列部54的扁平管31。在圖11中示出了在這種情況下熱交換器23中的空氣和制冷劑的溫度變化情況。需要說明的是，圖11中所示的溫度值僅為一個示例。
[0033]如圖11所示，55°C的過熱狀態(tài)的氣態(tài)制冷劑流入構(gòu)成上風(fēng)主列部51的扁平管31。該制冷劑在構(gòu)成上風(fēng)主列部51的扁平管31的中途成為50°C的飽和狀態(tài)的氣態(tài)制冷劑，然后逐漸地冷凝。制冷劑的飽和溫度(冷凝溫度)由于制冷劑通過扁平管31、61時產(chǎn)生的壓力損失而逐漸下降到49°C。并且，制冷劑在構(gòu)成下風(fēng)輔助列部94的扁平管61的中途成為液態(tài)單相狀態(tài)，其溫度下降到42°C后從構(gòu)成上風(fēng)輔助列部54的扁平管31中流出去。另一方面，35°C的空氣流入上風(fēng)輔助列部54和上風(fēng)主列部51，通過上風(fēng)主列部51時被加熱了的45°C的空氣流入下風(fēng)主列部91，通過上風(fēng)輔助列部54時被加熱了的40°C的空氣流入下風(fēng)輔助列部94。
[0034]這樣一來，當(dāng)?shù)谝环矫娴陌l(fā)明中的熱交換器23起冷凝器作用時，在整個熱交換器23中制冷劑的溫度都會比空氣的溫度高，從而能夠確保制冷劑朝空氣釋放的熱量(S卩，制冷劑的放熱量)。
[0035]本申請的第二方面的發(fā)明是這樣的，在上述第一方面的發(fā)明中，構(gòu)成所述上風(fēng)主列部51的所述扁平管31的數(shù)量與構(gòu)成所述下風(fēng)主列部91的所述扁平管61的數(shù)量相同，構(gòu)成所述上風(fēng)輔助列部54的所述扁平管31的數(shù)量與構(gòu)成所述下風(fēng)輔助列部94的所述扁平管61的數(shù)量相同。
[0036]在第二方面的發(fā)明中，上風(fēng)主列部51和下風(fēng)主列部91分別由相同數(shù)量的扁平管31、61構(gòu)成，上風(fēng)輔助列部54和下風(fēng)輔助列部94分別由相同數(shù)量的扁平管31、61構(gòu)成。
[0037]本申請的第三方面的發(fā)明是這樣的，在上述第一或第二方面的發(fā)明中，所述上風(fēng)主列部51被進一步劃分成多個上風(fēng)主列塊52a?52f，所述多個上風(fēng)主列塊52a?52f分別由上下排列的多根所述扁平管31構(gòu)成，所述下風(fēng)主列部91被進一步劃分成多個下風(fēng)主列塊92a?92f，所述多個下風(fēng)主列塊92a?92f分別由上下排列的多根所述扁平管61構(gòu)成，所述上風(fēng)主列塊52a?52f的數(shù)量與所述下風(fēng)主列塊92a?92f的數(shù)量相同，各個所述上風(fēng)主列塊52a?52f與互不相同的一個所述下風(fēng)主列塊92a?92f成對，成對的該上風(fēng)主列塊52a?52f與該下風(fēng)主列塊92a?92f串聯(lián)地設(shè)置在制冷劑的流通路徑中。
[0038]在第三方面的發(fā)明中，多個上風(fēng)主列塊52a?52f分別與互不相同的一個下風(fēng)主列塊92a?92f成對。當(dāng)熱交換器23起蒸發(fā)器作用時，已通過各下風(fēng)主列塊92a?92f的扁平管61的制冷劑就會流入與該下風(fēng)主列塊92a?92f成對的上風(fēng)主列塊52a?52f的扁平管31。另一方面，當(dāng)熱交換器23起冷凝器作用時，已通過各上風(fēng)主列塊52a?52f的扁平管31的制冷劑就會流入與該上風(fēng)主列塊52a?52f成對的下風(fēng)主列塊92a?92f的扁平管61。
[0039]本申請的第四方面的發(fā)明是這樣的，在上述第三方面的發(fā)明中，分別構(gòu)成成對的所述上風(fēng)主列塊52a?52f和所述下風(fēng)主列塊92a?92f的所述扁平管31、61的數(shù)量相同。
[0040]在第四方面的發(fā)明中，成對的上風(fēng)主列塊52a?52f和下風(fēng)主列塊92a?92f分別由數(shù)量相同的扁平管31、61構(gòu)成。例如，成對的第一上風(fēng)主列塊52a和第一下風(fēng)主列塊92a分別由數(shù)量相同的扁平管31、61構(gòu)成，成對的第二上風(fēng)主列塊52b和第二下風(fēng)主列塊92b分別由數(shù)量相同的扁平管31、61構(gòu)成。不過，構(gòu)成第一上風(fēng)主列塊52a的扁平管31的根數(shù)并不一定要與構(gòu)成第二上風(fēng)主列塊52b的扁平管31的根數(shù)相等。
[0041]本申請的第五方面的發(fā)明是這樣的，在上述第四方面的發(fā)明中，分別構(gòu)成成對的所述上風(fēng)主列塊52a?52f和所述下風(fēng)主列塊92a?92f的所述扁平管31、61—根一根地單獨連接起來。
[0042]在第五方面的發(fā)明中，各上風(fēng)主列塊52a?52f的扁平管31、與和該上風(fēng)主列塊52a?52f成對的下風(fēng)主列塊92a?92f的扁平管61分別一根一根地單獨連接起來。當(dāng)熱交換器23起蒸發(fā)器作用時，在成對的上風(fēng)主列塊52a?52f和下風(fēng)主列塊92a?92f中，已通過下風(fēng)主列塊92a?92f中的一根扁平管61的制冷劑流入與該扁平管61相連的上風(fēng)主列塊52a?52f中的一根扁平管31。另一方面，當(dāng)熱交換器23起冷凝器作用時，在成對的上風(fēng)主列塊52a?52f和下風(fēng)主列塊92a?92f中，已通過上風(fēng)主列塊52a?52f中的一根扁平管31的制冷劑流入與該扁平管31相連的下風(fēng)主列塊92a?92f中的一根扁平管61。
[0043]在此，還能夠想到的熱交換器的結(jié)構(gòu)有:使構(gòu)成上風(fēng)主列塊52a?52f的所有扁平管31與構(gòu)成下風(fēng)主列塊92a?92f的所有扁平管61連通成一個空間，使得成對的上風(fēng)主列塊52a?52f和下風(fēng)主列塊92a?92f串聯(lián)地設(shè)置在制冷劑的流通路徑中。不過，若采用該結(jié)構(gòu)，則當(dāng)制冷劑從成對的上風(fēng)主列塊52a?52f和下風(fēng)主列塊92a?92f中的一者流向另一者時，已通過構(gòu)成所述一者的多根扁平管31、61的制冷劑便會先匯合起來，然后再分開流入構(gòu)成所述另一者的多根扁平管61、31中，因而流入構(gòu)成所述另一者的多根扁平管61、31中的制冷劑的質(zhì)量流量就有可能會不均勻。
[0044]相對于此，在第五方面的發(fā)明中，分別構(gòu)成成對的上風(fēng)主列塊52a?52f和下風(fēng)主列塊92a?92f的扁平管31、61—根一根地單獨連接起來。因此，當(dāng)制冷劑從成對的上風(fēng)主列塊52a?52f和下風(fēng)主列塊92a?92f中的一者流向另一者時，就沒有必要在其中途將制冷劑重新分配給多根扁平管31、61。
[0045]本申請的第六方面的發(fā)明是這樣的，在上述第三到第五方面中任一方面的發(fā)明中，在所述總集合管70中，形成有數(shù)量與所述下風(fēng)主列塊92a?92f相同的所述主連通空間75a?75f，各個所述主連通空間75a?75f與互不相同的一個所述下風(fēng)主列塊92a?92f成對，并和構(gòu)成與該主連通空間75a?75f成對的所述下風(fēng)主列塊92a?92f的所述扁平管61連通。
[0046]在第六方面的發(fā)明