CN112136011B - 冷媒液化元件、使用该冷媒液化元件的冷媒液化器、热交换器及制冷循环 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够实现制冷循环的效率提升及小型化的冷媒液化元件、热交换器及制冷循环。本发明是一种冷媒液化元件105，插入到管体110中，且具备：元件主体172；螺旋槽部173，设置在元件主体172的外周部，使冷媒回旋地流动；及减压膨胀机构175，设置在元件主体172的内周部，使冷媒减压膨胀而流动。

Description

冷媒液化元件、使用该冷媒液化元件的冷媒液化器、热交换器 及制冷循环

技术领域

本发明涉及一种使冷媒液化的冷媒液化元件、使用该冷媒液化元件的冷媒液化器、热交换器及制冷循环。

背景技术

以往，已知有一种所谓翅片管(fins and tubes)式冷凝器，该翅片管式的冷凝器是多片翅片平行地排列并且蛇形管在这些翅片间贯通而构成(例如参照专利文献1)。

一般将冷凝器装入到制冷循环中加以使用。

例如提出在冷凝器中装入过冷却器从而提升制冷循环的效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2015-1317号公报

发明内容

[发明要解决的问题]

然而，现有的冷凝器中，存在无法充分实现制冷循环的效率提升的问题。

因此，本发明是鉴于所述情况而完成的，目的在于提供一种能够实现制冷循环的效率提升及小型化的冷媒液化元件、使用该冷媒液化元件的冷媒液化器、热交换器及制冷循环。

[解决问题的技术手段]

本发明的特征在于，具备：主体；螺旋槽部，设置在所述主体的外周部，使冷媒回旋地流动；及减压膨胀机构，设置在所述主体的内周部，使冷媒减压膨胀而流动。

本发明的特征在于，具备管体、及插入到管体中的冷媒液化元件，且所述冷媒液化元件具备：主体；螺旋槽部，设置在所述主体的外周部，使冷媒回旋地流动；及减压膨胀机构，设置在所述主体的内周部，使冷媒减压膨胀而流动。

此外，本发明的特征在于，具备翅片、多个管、及插入到出口侧的管中的冷媒液化元件，且该冷媒液化元件具备：主体；螺旋槽部，设置在所述主体的外周部，使冷媒回旋地流动；及减压膨胀机构，设置在所述主体的内周部，使冷媒减压膨胀而流动。

在这些本发明中，冷媒液化元件在外周部具备使冷媒回旋地流动的螺旋槽部，因此出口侧的管内流动变成回旋流，从而翅片通过管内壁面的散热量增加。此外，在内周部具备使冷媒减压膨胀而流动的减压膨胀机构，因此冷媒被减压，温度降低，而使主体冷却，改善冷媒的过冷度。

[发明的效果]

在本发明中，冷媒液化元件在外周部具备使冷媒回旋地流动的螺旋槽部，因此出口侧的管内流动变成回旋流，从而翅片通过管内壁面的散热量增加。此外，在内周部具备使冷媒减压膨胀而流动的减压膨胀机构，因此冷媒被减压，温度降低，从而使主体冷却，改善冷媒的过冷度。

附图说明

图1是表示一实施方式的制冷循环的图。

图2是表示冷媒液化器的结构的图。

图3是表示另一实施方式的冷媒液化器的图。

图4是表示另一实施方式的制冷循环的图。

图5是表示冷凝器出口侧的管的结构的图。

具体实施方式

图1表示制冷循环。

符号1是压缩机，在压缩机1的喷出口连接着翅片管式的冷凝器2。在该冷凝器2连接着减压装置3，在减压装置3连接着翅片管式的蒸发器4。

该蒸发器4连接于压缩机1的吸入口。

冷凝器2具备多根(本实施方式中为5根)笔直的管21～25、及多片散热片27、27、27…。管21～25是蛇形管，该蛇形管包括入口侧的管21、出口侧的管25及中央部的管22～24。入口侧的管21连结于连接管28。管21的出口经由通气孔51连接于管22的入口，管22的出口经由通气孔52连接于管23的入口。管23的出口经由通气孔53连接于管24的入口，管24的出口经由通气孔54连接于管25的入口。管25的出口连结于连接管29。

符号81是冷凝器用风扇。

在冷凝器2经由连接管29连接着冷媒液化器100，在冷媒液化器100经由连接管30连接着减压装置3。冷媒液化器100连接于液体管路。在减压装置3经由连接管31连接着蒸发器4。

蒸发器4具备多根(本实施方式中为5根)笔直的管41～45、及多片散热片47、47、47…。管41～45是蛇形管，该蛇形管包括入口侧的管41、出口侧的管45及中央部的多个管42～44。入口侧的管41连结于连接管31。管41的出口经由通气孔61连接于管42的入口，管42的出口经由通气孔62连接于管43的入口。管43的出口经由通气孔63连接于管44的入口，管44的出口经由通气孔64连接于管45的入口。管45的出口经由连接管32连结于压缩机1。

符号83是蒸发器用风扇。

图2A、图2B表示冷媒液化器100。

冷媒液化器100具备圆筒状管体110，在管体110的两端设置着连结件101、102。连结件101连结于连接管29，连结件102连结于连接管30。

在管体110的内周嵌合着冷媒液化元件105。

冷媒液化元件105具备中空状元件主体172，在元件主体172的外周部具备用以使冷媒回旋地流动的螺旋槽部173。螺旋槽部173从上游朝向下游以大致相等间距P遍及元件主体172的大致整个区域地设置。如图2B所示，在元件主体172的下游侧部分中的未形成螺旋槽部173的部分，形成着贯通孔179。

冷媒液化元件105使元件主体172的焊盘部174与管体110的内周面密接而配置。如果将冷媒液化元件105配置在管体110的内周面，那么在焊盘部174与焊盘部174之间形成螺旋槽部173。该螺旋槽部173的剖面为矩形状。

在元件主体172的内周部，具备用来使冷媒减压膨胀而流动的减压膨胀机构175。减压膨胀机构175是设置在元件主体172的中空贯通孔。冷媒向箭头R的方向流动。中空贯通孔具备节流孔176、及内径比节流孔176大的膨胀孔177。中空贯通孔具备内径比节流孔176大的入口孔178。

其次，对本实施方式的作用、效果进行说明。

通过压缩机1的驱动，冷媒向箭头R所示的方向流动，从而高温高压的气体冷媒流入到翅片管式的冷凝器2中。

通过冷凝器2将该气体冷媒冷凝并液化。从该冷凝器2流出的液体冷媒流入到冷媒液化器100中。

根据本实施方式，在管体110设置冷媒液化元件171。而且，冷媒液化元件171在元件主体172的外周部具备用来使冷媒回旋地流动的螺旋槽部173，因此与管体110的内壁面接触的流动变成回旋流。回旋流通过贯通孔179进入到元件主体172的内周部，并与经由减压膨胀机构175减压的冷媒合流后，从冷媒液化器100中流出。由于回旋流与管体110的内壁面接触而流动，因此通过管体110内壁面的散热量增加。

冷媒液化元件171中，螺旋槽部173的冷媒的流动在管体110内产生从上游朝向下游的螺旋状的流动(一次流动)。此外，螺旋槽部173的冷媒的流动在螺旋槽部173的矩形剖面内产生从中心沿着边彼此向相反方向旋转的一对旋转流动(二次流动)。

由此，散热片27通过管体110的内壁面的散热量增加，而使冷媒温度降低，从而改善冷媒的过冷度。

在元件主体172的内周部，具备用来使冷媒减压膨胀而流动的减压膨胀机构175。因此，冷媒被减压，温度降低，使元件主体172冷却而在该元件主体172中流动，由此，改善冷媒的过冷度。

减压膨胀机构175是设置在冷媒液化元件171的元件主体172的中空贯通孔，该中空贯通孔包含节流孔176、及内径比该节流孔176大的膨胀孔177，因此能够以简单的结构来构成冷媒液化元件171。

冷媒在节流孔176中被缩窄后，在膨胀孔177中膨胀，由此被减压膨胀。减压膨胀机构175的中空贯通孔在上游具备内径比节流孔176大的入口孔178。

通过适当地设定入口孔178的孔径大小，调整入口孔178的大小相对于螺旋槽部173的槽宽大小的比率，能够调节流经元件主体172的外周侧的螺旋槽部173的冷媒量、及流经元件主体172的内周侧的减压膨胀机构175的冷媒量，从而能够改变过冷度。

根据本实施方式，将流经元件主体172的外周侧的螺旋槽部173的冷媒量与流经元件主体172的内周侧的减压膨胀机构175的冷媒量设定为2比1的比例。另外，D1是节流孔176的内径，D2是膨胀孔177的内径，D3是入口孔178的内径。

经由冷媒液化器100的冷媒由减压装置3减压后，流入到翅片管式的蒸发器4中。通过蒸发器4将流入到蒸发器4中的液体冷媒气体化，该气体冷媒被吸入到压缩机1的吸入口。

如图2B所示，在所述实施方式中，元件主体172中形成着贯通孔179。贯通孔179是用来使流经元件主体172的外周部的螺旋流动的冷媒与流经减压膨胀机构175而减压的冷媒合流的孔。但是，并不限定于该构成。例如，也可以如图3所示，元件主体172的长度形成得较短，并在元件主体172的下游侧设置使螺旋流动的冷媒与经减压的冷媒合流的合流部180。

图4表示另一实施方式。另外，在图4中，对与图1相同的部分标注相同符号，且省略其说明。

冷凝器2具备多根(本实施方式中为5根)笔直的管21～25、及多片散热片27、27、27…。管21～25是蛇形管，该蛇形管包括入口侧的管21、出口侧的管25及中央部的管22～24。入口侧的管21连结于连接管28。管21的出口经由通气孔51连接于管22的入口，管22的出口经由通气孔52连接于管23的入口。管23的出口经由通气孔53连接于管24的入口，管24的出口经由通气孔54连接于管25的入口。管25的出口连结于连接管29。

在连接管29连接着减压装置3，在减压装置3连接着翅片管式的蒸发器4。

对另一实施方式的冷凝器2的结构进行说明。

如图5所示，在冷凝器2的出口侧的管25中配置着冷媒液化元件(过冷却器)71。冷媒液化元件71配置在呈直线状地形成的出口侧的管25的入口侧。冷媒液化元件71的长度为任意长度，但考虑到管内的流路阻力，理想的是该管25的长度的一半以下。

冷媒液化元件71具备中空状的元件主体72，在元件主体72的外周部，具备用来使冷媒回旋地流动的螺旋槽部73。冷媒液化元件71使元件主体72的焊盘部74与管25的内周面密接而配置。如果将冷媒液化元件71配置在管25的内周面，那么在元件主体72的焊盘部74与焊盘部74之间形成螺旋槽部73，该螺旋槽部73的剖面为矩形状。在元件主体72的内周部，具备用来使冷媒减压膨胀而流动的减压膨胀机构75。减压膨胀机构75是设置在冷媒液化元件71的元件主体72的中空贯通孔。冷媒向箭头R所示的方向流动。中空贯通孔具备节流孔76及内径比节流孔76大的膨胀孔77。中空贯通孔具备内径比节流孔76大的入口孔78。

其次，对本实施方式的作用、效果进行说明。

通过压缩机1的驱动，冷媒向箭头R所示的方向流动，从而高温高压的气体冷媒流入到翅片管式的冷凝器2中。

通过冷凝器2将该气体冷媒冷凝并液化。从该冷凝器2流出的液体冷媒流到减压装置3，由减压装置3减压后，流入到翅片管式的蒸发器4中。通过蒸发器4将流入到该蒸发器4中的液体冷媒气体化，该气体冷媒被吸入到压缩机1的吸入口。

在本实施方式中，出口侧的管25中设置冷媒液化元件71，该冷媒液化元件71在元件主体72的外周部具备用来使冷媒回旋地流动的螺旋槽部73，因此出口侧的管25内的流动变成回旋流，从而散热片27通过管25内壁面的散热量增加。

在冷媒液化元件71中，管25内的冷媒的流动在管25内产生从上游朝向下游的螺旋状的流动(一次流动)，并且在螺旋槽部73的矩形剖面内产生从中心沿着边彼此向相反方向旋转的一对旋转流动(二次流动)，由此散热片27通过管25内壁面的散热量增加，使冷媒温度降低，从而改善冷媒的过冷度。

此外，在元件主体72的内周部，具备用来使冷媒减压膨胀而流动的减压膨胀机构75。因此，通过减压膨胀机构75将冷媒减压并温度降低，而使元件主体72冷却，从而改善冷媒的过冷度。

减压膨胀机构75的中空贯通孔在上游具备内径比节流孔76大的入口孔78。通过适当设定入口孔78的孔径大小，调整入口孔78的大小相对于螺旋槽部73的槽宽大小的比率，能够调节流经元件主体72的外周侧的螺旋槽部73的冷媒量、及流经元件主体72的内周侧的减压膨胀机构75的冷媒量。通过该调节，能够改变过冷度。在本实施方式中，将流经元件主体72的外周侧的螺旋槽部73的冷媒量与流经元件主体72的内周侧的减压膨胀机构75的冷媒量设定为2比1的比例。D1是节流孔76的内径，D2是膨胀孔77的内径，D3是入口孔78的内径。

以上，基于一实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于这些实施方式。

在所述实施方式中，图5中，管25内的元件主体72以将入口孔78朝向上游的方式配置，但也可以将入口孔78朝向下游而以逆向组装进行配置。在此情况下，冷媒向与箭头R相反的方向流动。进入到膨胀孔77的冷媒在节流孔76中减压后在入口孔78中膨胀。

管25内的流动在螺旋槽部73内变成回旋流，因此通过管25内壁面的散热量增加。此外，由于进入到膨胀孔77的冷媒在节流孔76中减压后在入口孔78中膨胀而流动，因此冷媒被减压，温度降低，从而使元件主体72冷却，改善冷媒的过冷度。

[符号的说明]

1 压缩机

2 冷凝器

3 减压装置

4 蒸发器

21～25 冷凝器的管

41 蒸发器的入口侧的管

42～44 中央部的管

45 出口侧的管

71、105 冷媒液化元件

72、172 元件主体

73、173 螺旋槽部

75、175 减压膨胀机构

76、176 节流孔

77、177 膨胀孔

78、178 入口孔

81 冷凝器用风扇

83 蒸发器用风扇

100 冷媒液化器

110 管体

Claims (5)

1.一种冷媒液化元件，其特征在于，具备：

管体；

元件主体，嵌合设置在管体的内周；

螺旋槽部，设置在所述元件主体的外周部，使冷媒回旋地流动；

减压膨胀机构；设置在所述元件主体的内周部，使冷媒减压膨胀而流动，所述减压膨胀机构是设置在所述元件主体的中空贯通孔，且所述中空贯通孔具备节流孔及内径比所述节流孔大的膨胀孔；

冷媒进入所述管体后分别经过螺旋槽部和减压膨胀机构的分流后在管体内进行合流；

所述中空贯通孔具备内径比所述节流孔大的入口孔。

2.一种冷媒液化器，其特征在于， 具备管体、及插入到管体中的冷媒液化元件，且所述冷媒液化元件具备： 管体；

元件主体，嵌合设置在管体的内周；

螺旋槽部，设置在所述元件主体的外周部，使冷媒回旋地流动；

减压膨胀机构；设置在所述元件主体的内周部，使冷媒减压膨胀而流动，所述减压膨胀机构是设置在所述元件主体的中空贯通孔，且所述中空贯通孔具备节流孔及内径比所述节流孔大的膨胀孔；

冷媒进入所述管体后分别经过螺旋槽部和减压膨胀机构的分流后在管体内进行合流；

所述中空贯通孔具备内径比所述节流孔大的入口孔。

3.一种热交换器，其特征在于，具备翅片、多个管、及插入到出口侧的管中的冷媒液化元件，且所述冷媒液化元件具备： 管体；

元件主体，嵌合设置在管体的内周；

螺旋槽部，设置在所述元件主体的外周部，使冷媒回旋地流动；

减压膨胀机构；设置在所述元件主体的内周部，使冷媒减压膨胀而流动，所述减压膨胀机构是设置在所述元件主体的中空贯通孔，且所述中空贯通孔具备节流孔及内径比所述节流孔大的膨胀孔；

冷媒进入所述管体后分别经过螺旋槽部和减压膨胀机构的分流后在管体内进行合流；

所述中空贯通孔具备内径比所述节流孔大的入口孔。

4.一种制冷循环，具备压缩机、冷凝器、减压装置、及蒸发器，其特征在于，所述冷凝器具备插入到出口侧的管中的冷媒液化元件，且所述冷媒液化元件具备：管体；

元件主体，嵌合设置在管体的内周；

螺旋槽部，设置在所述元件主体的外周部，使冷媒回旋地流动；

减压膨胀机构；设置在所述元件主体的内周部，使冷媒减压膨胀而流动，所述减压膨胀机构是设置在所述元件主体的中空贯通孔，且所述中空贯通孔具备节流孔及内径比所述节流孔大的膨胀孔；

冷媒进入所述管体后分别经过螺旋槽部和减压膨胀机构的分流后在管体内进行合流；

所述中空贯通孔具备内径比所述节流孔大的入口孔。

5.一种制冷循环，具备压缩机、冷凝器、减压装置、及蒸发器，其特征在于，具备连接于所述冷凝器与所述减压装置之间的管体、及插入到所述管体中的冷媒液化元件，且所述冷媒液化元件具备：管体；

元件主体，嵌合设置在管体的内周；

螺旋槽部，设置在所述元件主体的外周部，使冷媒回旋地流动；

减压膨胀机构；设置在所述元件主体的内周部，使冷媒减压膨胀而流动，所述减压膨胀机构是设置在所述元件主体的中空贯通孔，且所述中空贯通孔具备节流孔及内径比所述节流孔大的膨胀孔；

冷媒进入所述管体后分别经过螺旋槽部和减压膨胀机构的分流后在管体内进行合流；

所述中空贯通孔具备内径比所述节流孔大的入口孔。

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