热交换器及空调机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有扁平管和翅片并使制冷剂与空气进行热交换的热交换器。
【背景技术】
[0002]迄今为止，具有扁平管和翅片并使制冷剂与空气进行热交换的热交换器已为众人所知。在专利文献1(参照图3)中公开了一列结构热交换器，该一列结构热交换器具有一列由排列起来的扁平管形成的管列。在专利文献2(参照图2)及专利文献3(参照图22)中公开了双列结构热交换器，该双列结构热交换器具有两列由排列起来的扁平管形成的管列。在专利文献2所公开的热交换器中，通过将单根扁平管布置成两列而构成了两列管列。另一方面，在专利文献3的热交换器中，通过设置在中间部折弯而成的U字形扁平管，而构成了两列管列。就专利文献I?3所公开的热交换器而言，在扁平管的端部连接有总管，已流入总管的制冷剂分开流入多根扁平管。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本公开特许公报特开2013 —137193号公报
[0006]专利文献2:日本公开特许公报特表2005 — 510689号公报
[0007]专利文献3:日本公开特许公报特开平08 —145580号公报
【发明内容】
[0008]—发明所要解决的技术问题一
[0009]使空气与制冷剂进行热交换的热交换器的性能会由于热交换器中制冷剂流通路径的改变而发生变化。特别是，在双列结构热交换器中，让制冷剂先流入上风侧管列和下风侧管列中的哪一侧管列就是一个问题。
[0010]—般而言，可以认为:优选在用作蒸发器的热交换器中使制冷剂按照从上风侧管列朝向下风侧管列的顺序流动。不过，就将具有专利文献I所公开之结构的热交换器(即，构成为将流入总管中的制冷剂分配给上下排列的多根扁平管的热交换器)设置成双列结构的情况而言，若当该热交换器起蒸发器作用时使制冷剂按照从上风侧管列朝向下风侧管列的顺序流动，则有可能无法充分地实现其性能。
[0011]边参照图18到图20边对这一理由进行说明。需要说明的是，图18和图20中所示的空气和制冷剂的温度是当将热交换器500用作空调机的室外热交换器时的一个示例。
[0012]假设流入各根扁平管501的气液两相状态的制冷剂的潮湿度是均匀的，则在热交换器500中制冷剂和空气的温度就会像图18所示的那样发生变化。
[0013]具体而言，流经上风侧管列502的制冷剂的温度(饱和温度)会由于制冷剂通过扁平管501时产生的压力损失而从2°C下降到1°C。另一方面，通过热交换器500的空气与流经上风侧管列502的制冷剂进行热交换，其温度从7°C下降到3°C。流经下风侧管列503的制冷剂的温度(饱和温度)会由于制冷剂通过扁平管501时产生的压力损失而从1°C下降到0°C，并与已通过上风侧管列502的温度为3°C的空气进行热交换。并且，已在构成下风侧管列503的扁平管501的中途成为气态单相状态的制冷剂从已通过上风侧管列502的空气中吸热而成为过热状态。
[0014]如上所述，若流入各根扁平管501的气液两相状态的制冷剂的潮湿度是均匀的，则在下风侧管列503中，温度由于通过上风侧管列502时产生的压力损失而下降了的制冷剂、与已被流经上风侧管列502的制冷剂冷却了的空气之间进行热交换，因此在两列管列502、503中都能够确保制冷剂与空气的温度差，从而能够充分地确保热交换器500中制冷剂与空气之间所交换的热量。
[0015]不过，在要将已流入上下方向上较长的总管的内部空间中的气液两相状态的制冷剂分配给与该空间连通的上下排列着的多根扁平管501时，由于液态制冷剂的密度比气态制冷剂大，因而流入位于越靠上方的扁平管501的制冷剂的潮湿度越小。因此，流入位于越靠上方的扁平管501的制冷剂的质量流量越少。
[0016]因此，如图19所示，在所流入的制冷剂的潮湿度较小的热交换器500的上部，制冷剂在上风侧管列502的中途就有可能成为气态单相状态。也就是说，过热状态的气态制冷剂在扁平管501中流经的区域(S卩，图19中所示的标有黑点的过热区域504)有可能形成于上风侧管列502。
[0017]在热交换器500中制冷剂在上风侧管列502的中途成为气态单相状态的部分，制冷剂和空气的温度会像图20所示的那样发生变化。
[0018]具体而言，已流入上风侧管列502的2°C的气液两相状态的制冷剂在该上风侧管列502的中途就会成为气态单相状态，并且在上风侧管列502的出口处为6°C。另一方面，虽然在已通过上风侧管列502中气液两相状态的制冷剂所流经的部分，空气的温度从7°C下降到3°C，不过在已通过气态单相状态的制冷剂所流经的部分，空气的温度几乎没有下降。虽然6°C的气态单相状态的制冷剂流入下风侧管列503，不过已通过上风侧管列502中气态单相状态的制冷剂所流经的部分的空气会流入下风侧管列503的前半部分，因而在通过下风侧管列503的前半部分的这段时间制冷剂的温度几乎没有发生变化。还因为已通过上风侧管列502中气液两相状态的制冷剂所流经的部分的3°C的空气流入下风侧管列503的后半部分，所以制冷剂便会朝空气放热，使得制冷剂的温度从6°C下降到5°C。
[0019]如上所述，在要将已流入上下方向上较长的总管的内部空间中的气液两相状态的制冷剂分配给与该空间连通的上下排列着的多根扁平管501时，有可能出现下述现象，SP:在上风侧管列502形成了过热区域504，下风侧管列503中位于过热区域504的下风一侧的部分成为几乎没有发挥蒸发器作用的状态，从而热交换器500的性能就无法充分地发挥出来。
[0020]另一方面，就用作冷凝器的热交换器500而言，优选使制冷剂按照从下风侧管列503朝向上风侧管列502的顺序流动。这是因为能够使经冷凝而成为液态单相状态的制冷剂与刚刚送入热交换器500中的空气(S卩，温度上升前的空气)进行热交换，从而能够使液态制冷剂可靠地成为过冷却状态之故。
[0021]不过，一般情况下，当用作空调机的室外热交换的热交换器500起蒸发器的作用时与其起冷凝器的作用时，制冷剂的流通路径是相反的。因此，若使热交换器500构成为当热交换器500起冷凝器的作用时制冷剂按照从下风侧管列503朝向上风侧管列502的顺序流动，则当热交换器500起蒸发器的作用时，制冷剂就会按照从上风侧管列502朝向下风侧管列503的顺序流动。并且，如上所述，就将具有专利文献I所公开之结构的热交换器(S卩，构成为将流入总管中的制冷剂分配给上下排列的多根扁平管的热交换器)设置成双列结构的情况而言，若当该热交换器起蒸发器作用时使制冷剂按照从上风侧管列朝向下风侧管列的顺序流动，则有可能无法充分地实现其性能。
[0022]这样一来，就将构成为将流入总管中的制冷剂分配给上下排列的多根扁平管的热交换器设置成双列结构的情况而言，很难兼顾起蒸发器作用时的性能和起冷凝器作用时的性能。
[0023]本发明正是鉴于所述问题而完成的，其目的在于:就包括上下排列的多根扁平管的双列结构热交换器而言，使该热交换器兼顾作为蒸发器的性能和作为冷凝器的性能。
[0024]一用于解决技术问题的技术方案一
[0025]本申请的第一方面的发明以一种热交换器为对象，该热交换器包括上风管列50及下风管列90、以及翅片32、62，所述上风管列50及下风管列90分别由上下排列的多根扁平管31、61构成，并沿着空气的流动方向排列，所述翅片32、62与所述扁平管31、61接合起来，所述热交换器使在所述扁平管31、61中流动的制冷剂与空气进行热交换。并且，所述上风管列
50被划分成上风主列部51和上风辅助列部54，所述上风主列部51和上风辅助列部54分别由上下排列的多根所述扁平管31构成，所述上风辅助列部54位于比所述上风主列部51靠下方的位置，且由数量比构成该上风主列部51的扁平管31少的所述扁平管31构成，所述下风管列90被划分成下风主列部91和下风辅助列部94，所述下风主列部91和下风辅助列部94分别由上下排列的多根所述扁平管61构成，所述下风辅助列部94位于比所述下风主列部91靠下方的位置，且由数量比构成该下风主列部91的扁平管61少的所述扁平管61构成，所述热交换器还包括总集合管70，所述总集合管70与构成所述下风主列部91的所述扁平管61的一端相连，并形成与多根该扁平管61连通的主连通空间75a?75f，所述上风辅助列部54、所述下风辅助列部94、所述总集合管70、所述下风主列部91及所述上风主列部51串联地设置在制冷剂的流通路径中，当所述热交换器起蒸发器的作用时，制冷剂按照从所述上风辅助列部54朝向所述上风主列部51的顺序流动，当该热交换器起冷凝器的作用时，制冷剂按照从所述上风主列部51朝向所述上风辅助列部54的顺序流动。
[0026]在第一方面的发明中，在热交换器23中设有上风管列50和下风管列90。上风管列50和下风管列90分别由上下排列的多根扁平管31、61构成。在通过热交换器23的空气的流动方向上，下风管列90布置在上风管列50的下游一侧。上风管列50被划分成上风主列部51和上风辅助列部54，下风管列90被划分成下风主列部91和下风辅助列部94。
[0027]当第一方面的发明中的热交换器23起蒸发器作用时，制冷剂就会依次通过构成上风辅助列部54的扁平管31、构成下风辅助列部94的扁平管61、总集合管70内的主连通空间75a?75f、构成下风主列部91的扁平管61、以及构成上风主列部51的扁平管31。在图10中示出了在这种情况下热交换器23中的空气和制冷剂的温度变化情况。需要说明的是，图10中所示的温度值仅为一个示例。
[0028]如图10所示，饱和温度2°C的气液两相状态的制冷剂流入构成上风辅助列部54的扁平管31。制冷剂的饱和温度(蒸发温度)由于制冷剂通过扁平管31、61时产生的压力损失而逐渐下降到0°C。并且，制冷剂在构成上风主列部51的扁平管31的中途成为气态单相状态，其温度上升到1°C后从构成上风主列部51的扁平管31中流出去。另一方面，7°C的空气流入上风辅助列部54和上风主列部51，通过上风辅助列部54时被冷却了的4°C的空气流入下风辅助列部94，通过上风主列部51时被冷却了的3°C的空气流入下风主列部91。
[0029]这样一来，当第一方面的发明中的热交换器23起蒸发器作用时，在整个热交换器23中制冷剂的温度都会比空气的温度低，从而能够确保制冷剂从空气中吸收的热量(S卩，制冷剂的吸热量)。
[0030]在此，当第一方面的发明中的热交换器23起蒸发器作用时，已通过构成下风辅助列部94的扁平管61的制冷剂就会先流入由总集合管70形成的主连通空间75a?75f，然后被分配给构成下风主列部91的多根扁平管61(8卩，上下排列的多根扁平管61)。此时，流入构成下风主列部91的各根扁平管61的制冷剂的潮湿度未必都是均匀的，潮湿度较低的制冷剂有可能流入一部分扁平管61中。
[0031]不过，与通过下风主列部91的制冷剂进行热交换的空气是已被通过上风主列部51的制冷剂冷却过的空气。由此，下风主列部91中的制冷剂与空气的温度差小于上风主列部
51中的制冷剂与空气的温度差。因此，即使就下风主列部91的扁平管61中供潮湿度较低的制冷剂流入的扁平管61而言，一般来说，制冷剂在该扁平管61的整个长度范围内也会保持气液两相状态。其结果是，如上所述，在起蒸发器作用的第一方面的发明所涉及的整个热交换器23中，制冷剂的温度都会低于空气的温度。
[0032]当第一方面的发明中的热交换器23起冷凝器作用时，制冷剂就会依次通过构成上风主列部51的扁平管31、构成下风主列部91的扁平管61、总集合管70内的主连通空间75a?75f、构成下风辅助列部94的扁平管61、以及构成上风辅助列部54的扁平管31。在图11中示出了在这种情况下热交换器23中的空气和制冷剂的温度变化情况。需要说明的是，图11中所示的温度值仅为一个示例。
[0033]如图11所示，55°C的过热状态的气态制冷剂流入构成上风主列部51的扁平管31。该制冷剂在构成上风主列部51的扁平管31的中途成为50°C的饱和状态的气态制冷剂，然后逐渐地冷凝。制冷剂的饱和温度(冷凝温度)由于制冷剂通过扁平管31、61时产生的压力损失而逐渐下降到49°C。并且，制冷剂在构成下风辅助列部94的扁平管61的中途成为液态单相状态，其温度下降到42°C后从构成上风辅助列部54的扁平管31中流出去。另一方面，35°C的空气流入上风辅助列部54和上风主列部51，通过上风主列部51时被加热了的45°C的空气流入下风主列部91，通过上风辅助列部54时被加热了的40°C的空气流入下风辅助列部94。
[0034]这样一来，当第一方面的发明中的热交换器23起冷凝器作用时，在整个热交换器23中制冷剂的温度都会比空气的温度高，从而能够确保制冷剂朝空气释放的热量(S卩，制冷剂的放热量)。
[0035]本申请的第二方面的发明是这样的，在上述第一方面的发明中，构成所述上风主列部51的所述扁平管31的数量与构成所述下风主列部91的所述扁平管61的数量相同，构成所述上风辅助列部54的所述扁平管31的数量与构成所述下风辅助列部94的所述扁平管61的数量相同。
[0036]在第二方面的发明中，上风主列部51和下风主列部91分别由相同数量的扁平管31、61构成，上风辅助列部54和下风辅助列部94分别由相同数量的扁平管31、61构成。
[0037]本申请的第三方面的发明是这样的，在上述第一或第二方面的发明中，所述上风主列部51被进一步划分成多个上风主列块52a?52f，所述多个上风主列块52a?52f分别由上下排列的多根所述扁平管31构成，所述下风主列部91被进一步划分成多个下风主列块92a?92f，所述多个下风主列块92a?92f分别由上下排列的多根所述扁平管61构成，所述上风主列块52a?52f的数量与所述下风主列块92a?92f的数量相同，各个所述上风主列块52a?52f与互不相同的一个所述下风主列块92a?92f成对，成对的该上风主列块52a?52f与该下风主列块92a?92f串联地设置在制冷剂的流通路径中。
[0038]在第三方面的发明中，多个上风主列块52a?52f分别与互不相同的一个下风主列块92a?92f成对。当热交换器23起蒸发器作用时，已通过各下风主列块92a?92f的扁平管61的制冷剂就会流入与该下风主列块92a?92f成对的上风主列块52a?52f的扁平管31。另一方面，当热交换器23起冷凝器作用时，已通过各上风主列块52a?52f的扁平管31的制冷剂就会流入与该上风主列块52a?52f成对的下风主列块92a?92f的扁平管61。
[0039]本申请的第四方面的发明是这样的，在上述第三方面的发明中，分别构成成对的所述上风主列块52a?52f和所述下风主列块92a?92f的所述扁平管31、61的数量相同。
[0040]在第四方面的发明中，成对的上风主列块52a?52f和下风主列块92a?92f分别由数量相同的扁平管31、61构成。例如，成对的第一上风主列块52a和第一下风主列块92a分别由数量相同的扁平管31、61构成，成对的第二上风主列块52b和第二下风主列块92b分别由数量相同的扁平管31、61构成。不过，构成第一上风主列块52a的扁平管31的根数并不一定要与构成第二上风主列块52b的扁平管31的根数相等。
[0041]本申请的第五方面的发明是这样的，在上述第四方面的发明中，分别构成成对的所述上风主列块52a?52f和所述下风主列块92a?92f的所述扁平管31、61—根一根地单独连接起来。
[0042]在第五方面的发明中，各上风主列块52a?52f的扁平管31、与和该上风主列块52a?52f成对的下风主列块92a?92f的扁平管61分别一根一根地单独连接起来。当热交换器23起蒸发器作用时，在成对的上风主列块52a?52f和下风主列块92a?92f中，已通过下风主列块92a?92f中的一根扁平管61的制冷剂流入与该扁平管61相连的上风主列块52a?52f中的一根扁平管31。另一方面，当热交换器23起冷凝器作用时，在成对的上风主列块52a?52f和下风主列块92a?92f中，已通过上风主列块52a?52f中的一根扁平管31的制冷剂流入与该扁平管31相连的下风主列块92a?92f中的一根扁平管61。
[0043]在此，还能够想到的热交换器的结构有:使构成上风主列块52a?52f的所有扁平管31与构成下风主列块92a?92f的所有扁平管61连通成一个空间，使得成对的上风主列块52a?52f和下风主列块92a?92f串联地设置在制冷剂的流通路径中。不过，若采用该结构，则当制冷剂从成对的上风主列块52a?52f和下风主列块92a?92f中的一者流向另一者时，已通过构成所述一者的多根扁平管31、61的制冷剂便会先汇合起来，然后再分开流入构成所述另一者的多根扁平管61、31中，因而流入构成所述另一者的多根扁平管61、31中的制冷剂的质量流量就有可能会不均匀。
[0044]相对于此，在第五方面的发明中，分别构成成对的上风主列块52a?52f和下风主列块92a?92f的扁平管31、61—根一根地单独连接起来。因此，当制冷剂从成对的上风主列块52a?52f和下风主列块92a?92f中的一者流向另一者时，就没有必要在其中途将制冷剂重新分配给多根扁平管31、61。
[0045]本申请的第六方面的发明是这样的，在上述第三到第五方面中任一方面的发明中，在所述总集合管70中，形成有数量与所述下风主列块92a?92f相同的所述主连通空间75a?75f，各个所述主连通空间75a?75f与互不相同的一个所述下风主列块92a?92f成对，并和构成与该主连通空间75a?75f成对的所述下风主列块92a?92f的所述扁平管61连通。
[0046]在第六方面的发明