热交换器和具备该热交换器的空气调节的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种热交换器，是使用可燃性制冷剂，具有两列以上的多列多层管排列的翅片管型热交换器，在热交换器作为蒸发器发挥作用的情况下也能够抑制供暖交换器性能的降低，所以在同列中配置具有相同配管内径的传热管，所述热交换器作为蒸发器发挥作用时，将流过干燥度小的制冷剂的传热管的配管内径设定为比流过干燥度大的可燃性制冷剂的传热管的配管内径小，以使得饱和温度的变化量与使用R410A作为可燃性制冷剂的情况大致同等。
【专利说明】热交换器和具备该热交换器的空气调节机
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用可燃性制冷剂的热交换器和具备该热交换器的空气调节机。
【背景技术】
[0002]近年来，作为HCFC (氟氯烃)类制冷剂的替代制冷剂，HFC (氢氟烃)类制冷剂已被用于热交换器。但是，该HFC类制冷剂具有促进全球变暖现象的性质。因此，最近，开始研究使用不会给臭氧层的破坏或全球变暖现象带来大的影响的低GWP的制冷剂。
[0003]GffP (全球变暖系数)小的制冷剂可举出R32、R290、R1234yf等。但是，这些制冷剂是可燃性或弱燃性，泄漏时存在起火或爆炸的危险性。
[0004]为了提高安全性和进一步减小GWP，一般认为有效的是减少热交换器使用的制冷剂量。但是，若减少热交换器使用的制冷剂量，通常，热交换器的性能就会降低。
[0005]作为实现热交换器使用的制冷剂量的减少的现有技术，例如，专利文献I (日本特许第4209860号)中公开的技术是公知的。在专利文献I中，公开了如下技术，即，通过逐渐缩小用作冷凝器的热交换器的液体侧的传热管的配管内径，以使沿着饱和液线的温度变化，不损失热交换器的能力而实现少制冷剂化。
[0006]先行技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特许第4209860号公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的课题
[0010]但是，所述现有技术是适合热交换器作为冷凝器发挥作用的情况的细管化技术，但在热交换器作为蒸发器发挥作用的情况下，通过逐渐缩小传热管的配管内径，以使沿着饱和液线的温度变化，由此，压力损失增大，存在热交换器的性能降低的问题。
[0011]本发明的目的在于，提供即使在热交换器作为蒸发器发挥作用的情况下，也能够抑制供暖交换器的性能下降的热交换器和具备该热交换器的空气调节机。
[0012]用于解决课题的方法
[0013]为了解决上述问题，本发明提供一种翅片管型热交换器，其构成为，使用可燃性制冷剂，具有两列以上的多列多级管排列，
[0014]在同列中配置具有相同配管内径的传热管，所述热交换器作为蒸发器发挥作用时，将流过干燥度小的可燃性制冷剂的传热管的配管内径，设定为比流过干燥度大的可燃性制冷剂的传热管的配管内径小，以使饱和温度的变化量与使用R410A作为所述可燃性制冷剂的情况大致同等。
[0015]发明效果
[0016]根据本发明的热交换器，能够不使热交换器的性能降低，就减少热交换器使用的制冷剂量。【专利附图】
【附图说明】
[0017]本发明的这些和其他目的的特征，根据与附上的附图的优选的实施方式相关的下面的述说变得明确。该附图中，
[0018]图1是本发明实施方式的空气调节机的概略结构图。
[0019]图2是表示图1的空气调节机具备的翅片管型热交换器的概略结构的图。
[0020]图3是表示使用R410A作为制冷剂时的室外热交换器内的制冷剂的温度变化特性的图。
[0021]图4是表示表2所示的各制冷剂的配管内径、干燥度和标准沸点的关系的图。【具体实施方式】
[0022]本发明的热交换器是使用可燃性制冷剂，具有两列以上的多列多层的管排列的翅片管型热交换器，
[0023]在同列中配置具有相同配管内径的传热管，上述热交换器作为蒸发器发挥作用时，做成流过干燥度小的可燃性制冷剂的传热管的配管内径比流过干燥度大的可燃性制冷剂的传热管的配管内径小的结构，以使得饱和温度的变化量与使用R410A作为上述可燃性制冷剂的情况大致相等。由此，热交换器作为蒸发器发挥作用的情况下，也不会使热交换器的性能降低，能够减少热交换器使用的制冷剂量。
[0024]另外，优选流过干燥度小的可燃性制冷剂的传热管配置于该可燃性制冷剂的入口侦牝流过干燥度大的可燃性制冷剂的传热管配置于该可燃性制冷剂的出口侧。
[0025]另外，优选上述热交换器在该热交换器作为蒸发器发挥作用时，在该热交换器中流动的可燃性制冷剂流与空气流相对。由此，不会使热交换器的性能降低，能够进一步减少使用的制冷剂量。
[0026]另外，优选作为上述可燃性制冷剂，使用单一制冷剂或混合了两种成分或者混合了三种成分得到的制冷剂，以使得全球变暖系数为3以上750以下。由此，能够对防止全球变暖做出贡献。
[0027]另外，本发明的空气调节机具备压缩所述可燃性制冷剂的压缩机，优选作为上述压缩机使用的冷冻机油，使用以聚氧化亚烷基二醇类、聚乙烯醚类、聚(氧化)亚烷基二醇或其单醚和聚乙烯醚的共聚物、多元醇酯类和聚碳酸酯类中的任一种含氧化合物为主成分的合成油、以烷基苯类或α烯烃类为主成分的合成油、或矿物油。由此，能够对防止温暖化做出贡献，并且对提高空气调节机的可靠性做出贡献。
[0028]下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，本发明并不限于该实施方式。
[0029](实施方式)
[0030]首先，利用图1对本发明的空气调节机的一个例子进行说明。图1是本发明实施方式的空气调节机的概略结构图。
[0031]本实施方式的空气调节机是使用可燃性制冷剂作为制冷剂的空气调节机。在本实施方式中，作为可燃性制冷剂，例如，除了 R290等自然制冷剂以外，可以使用HF01234yf、HF0-1234ze、HF0-1243zf、R32、或它们的混合制冷剂等弱燃性、微燃性的制冷剂。[0032]本实施方式的空气调节机包括设置于屋内的室内机21和设置于屋外的室外机
22。室内机21和室外机22通过液体侧连接管23和气体侧连接管24连接。
[0033]在室外机22中设有:压缩制冷剂的压缩机I ;切换供冷供暖运转时的制冷剂回路(制冷剂的路径)的四通阀2 ;使制冷剂与外部空气的热进行交换的室外热交换器3 ;对通过室外热交换器3后的制冷剂进行减压的节流装置4。在本实施方式中，室外热交换器3是翅片管型热交换器。
[0034]在室内机21中，设有使制冷剂与室内空气的热进行交换的室内热交换器5。压缩机1、四通阀2、室外热交换器3、节流装置4、室内热交换器5连接成环状。
[0035]另外，在室内机21中，设有促进在室内热交换器5内流动的制冷剂与室内空气的热交换的室内风扇7。在室外机22中，设有促进在室外热交换器3内流动的制冷剂与外部空气的热交换的室外风扇8。
[0036]接着，对本实施方式的空气调节机在供冷运转时的动作进行说明。
[0037]首先，压缩机I将制冷剂压缩生成高温高压的制冷剂。该高温高压的制冷剂通过四通阀2送至室外热交换器3，通过室外风扇8促进其与外部空气的热交换，由此而散热，成为高压的液体制冷剂。该液体制冷剂送至节流装置4被减压，成为低温低压的二相制冷剂。该二相制冷剂通过液体连接管23被送到室内热交换器5内。
[0038]被送到室内热交换器5内的二相制冷剂，与通过室内风扇7吸进室内热交换器5内的室内空气进行热交换，吸收室内空气的热，由此，蒸发气化而成为低温的气体制冷剂。该气体制冷剂通过气体侧连接管24、四通阀2返回压缩机I。另一方面，因被二相制冷剂吸热而温度降低的室内空气，通过室内风扇7吹出到室内，对室内进行供冷。
[0039]接着，对本实施方式的空气调节机供暖运转时的动作进行说明。
[0040]首先，压缩机I将制冷剂压缩生成高温高压的制冷剂。该高温高压的制冷剂通过四通阀2、气体连接管24送到室内热交换器5，通过与由室内风扇7吸进的室内空气进行热交换而散热、冷凝，成为高压液体制冷剂。该液体制冷剂通过液体连接管23送到节流装置
4。另一方面，吸收所述高温高压的制冷剂的热而温度上升的室内空气，通过室内风扇7吹出到室内，对室内进行供暖。
[0041]送到节流装置4的液体制冷剂由节流装置4减压，成为低温低压的二相制冷剂。该二相制冷剂被送到室外热交换器3，通过室外风扇8促进其与外部空气的热交换，由此蒸发气化，通过四通阀2返回压缩机I。
[0042]接着，利用图3对室外热交换器3作为蒸发器发挥作用的供暖运转时的制冷剂的温度分布进行说明。图3是表示使用R410A作为制冷剂的情况下的温度特性的图。
[0043]如图3所示，在供暖运转时，制冷剂温度随着向制冷剂的流动方向的下游侧而降低。此时，制冷剂在室外热交换器3内蒸发，干燥度增大。另外，此时，室外热交换器3内除出口附近以外成为饱和状态。即，制冷剂温度随着向制冷剂的流动方向的下游侧而降低的情况，表示室外热交换器3内的压力因压力损失而降低。
[0044]图3中表示了使用R410A作为制冷剂的例子，但压力损失是根据制冷剂的物性而变化的。另外，因制冷剂的种类不同，饱和温度和饱和压力的关系也不同。即，即使压力损失相同，因制冷剂的物性或种类不同，饱和温度的变化也不同。因此，因使用的制冷剂不同，相应合适的热交换器的结构也不同。[0045]另外，空气温度和制冷剂温度的差是决定热交换器的性能的主要因素之一。可以认为，即使是使用R410A以外的制冷剂的情况，要得到与使用R410A的情况同等的热交换器的性能，只要使使用R410A以外的制冷剂时的制冷剂温度的分布与使用R410A时的制冷剂温度的分布为同程度即可。换言之，可以认为，即使是使用R410A以外的制冷剂的情况，通过以饱和温度的分布与使用R410A的情况同等的方式构成热交换器，即可得到与使用R410A的情况同等的性能。
[0046]接着，为了研究与使用的制冷剂相适应的热交换器的结构，首先，推算热交换器内的压力损失。
[0047]各制冷剂的压力损失可以用范宁(Fanning)公式表示。摩擦系数λ的计算使用用式2表示的布拉修斯(Blasius)公式。
【权利要求】
1.一种热交换器，其为使用可燃性制冷剂、具有两列以上的多列多层的管排列的翅片管型的热交换器，所述热交换器的特征在于: 在同列中配置具有相同配管内径的传热管，所述热交换器作为蒸发器发挥作用时，做成流过干燥度小的可燃性制冷剂的传热管的配管内径比流过干燥度大的可燃性制冷剂的传热管的配管内径小的结构，以使得饱和温度的变化量与使用R410A作为所述可燃性制冷剂的情况大致相等。
2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于: 流过干燥度小的可燃性制冷剂的传热管配置于该可燃性制冷剂的入口侧，流过干燥度大的可燃性制冷剂的传热管配置于该可燃性制冷剂的出口侧。
3.一种空气调节机，其包括权利要求1或2所述的热交换器，所述空气调节机的特征在于: 所述热交换器在该热交换器作为蒸发器发挥作用时，在该热交换器中流动的可燃性制冷剂流与空气流相对。
4.如权利要求3所述的空气调节机，其特征在于: 作为所述可燃性制冷剂，使用单一制冷剂或混合了两种成分或者混合了三种成分得到的制冷剂，以使得全球变暖系数为3以上750以下。
5.如权利要求3或4所述的空气调节机，其特征在于: 所述空气调节机包括压缩所述可燃性制冷剂的压缩机， 作为所述压缩机使用的冷冻机油，使用以聚氧化亚烷基二醇类、聚乙烯醚类、聚(氧化)亚烷基二醇或其单醚和聚乙烯醚的共聚物、多元醇酯类和聚碳酸酯类中的任一种含氧化合物为主成分的合成油、以烷基苯类或α烯烃类为主成分的合成油、或矿物油。
【文档编号】F25B1/00GK103765131SQ201280042751
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年11月30日 优先权日:2011年12月8日
【发明者】丸本一彦, 藤高章, 横山昭一, 川边义和 申请人:松下电器产业株式会社