专利名称：具有致冷剂分配器的空调系统及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种空调器，更具体地说，涉及一种装有带多个致冷剂通道的热交换器的空调器的室外单元装置和/或室内单元装置，及其使用的一种致冷剂分配器系统。
在具有多个致冷剂通道的热交换器中，在先有技术中使用一种分配器或联管箱，以便以预定比率将致冷剂分配到单个的致冷剂通道。
这些使用分配器的先有技术装置要求具有一个使致冷剂分流用的分流装置和一个将单股致冷剂流从分流装置引向致冷剂热交换器用的分流管。而且，为了在将分流装置和分流管连接到热交换器时使致冷剂流平稳，需要扩大分流装置和分流管用的安装空间以避免不均匀分布的沟流，否则这种不均匀分布的沟流可能会由于致冷剂受到的流动阻力而产生。因此，这些先有技术装置的构造很复杂。
在此类系统中使用一个联管箱在降低致冷剂分配器的成本方面是有利的。但是，在每股被分配的致冷剂流中容易出现不均匀分布的沟流，使得致冷剂对热交换器的单个致冷剂通道难于相等地分配或以所需致冷剂流比率分配。
为了消除先有技术的上述缺点，已经提出了一种使用板式管道的热交换器系统，如日本未审查专利公布4—281166(1992)中所公开的。在这种先有技术热交换器系统中，由于板式管道分配器对于供应到单个热交换器通道的致冷剂具有横截面均匀的通道，致冷剂流的比率对于热交换器的单个致冷剂通道是均匀分配的。在这种先有技术中没有充分地考虑到这样一个事实，就是被分配的致冷剂流的比率对于各个单个的通道应当是变化的，因为热交换器的各个单个通道的热交换容量是变化的。先有技术装置也没有考虑到此种情况，就是当热交换器系统制成此类小型热交换器时，单个小型热交换器的致冷剂入口区段不可能排列在一个平面内。先有技术装置也没有充分考虑到防止从热交换器的入口到出口或从出口到入口的致冷剂热传导。
因此需要一种空调器用的具有多个致冷剂流通道的类型的改进的热交换器，能够以预定的不同的致冷剂流比率向热交换器的不同的单个致冷剂通道输送致冷剂。更具体地说，在使用空调系统的室外单元装置和/或室内单元装置中的热交换器时，需要一种致冷剂分配器用的具有上述特点并使用板式管道的改进的热交换器系统。
同时也需要一种具有所需安装空间缩小和制造成本减少的简化的空调器系统构造的改进的空调器系统。
同时也需要一种解决热交换器单元装置的复杂配置问题并防止通过致冷剂分配器从热交换器的入口到出口或从出口到入口发生热传导的改进的空调器系统。
本发明的几个优选实施例通过提供这样一种空调器系统装置而满足了上述和其它的不同需要，该空调器系统装置包括一个具有多个隔开的热交换器致冷剂通道的热交换器和一个设置在热交换器上游的致冷剂分配器，致冷剂分配器是通过结合一对波形的板部件以沿着互相面对的板部件的波形沟槽形成分配器致冷剂通道而形成的，这些波形沟槽用于使致冷剂流通到相应的热交换器致冷剂通道中，其中上述分配器致冷剂通道包括在板部件沟槽中预先形成的相应的不同控制元件，用于控制通过分配器致冷剂通道的相应的不同的致冷剂流比率。
在本发明的某些优选实施例中，由一对波形板部件形成的分配器中的控制元件为分配器致冷剂通道的预先确定的收缩的截面。最好是，在冲出或压制板形部件期间，这些收缩的截面可以经济而可靠地形成。在特别优选的实施例中，两个板部件中的沟槽沿其大体上整个长度具有一个半圆形截面，使得当板部件通过焊接而结合在一起并随后形成圆形截面通道时可以耐最大的致冷剂压力。
在本发明的某些优选实施例中，由互相面对的板部件沟槽形成的分配器致冷剂通道包括至少一个横截面尺寸比邻近的通道截面大的鼓胀截面，而且在该鼓胀截面内部设置了一个过滤器或其它致冷剂流控制部件，与板部件隔开并相对于板部件可以活动，使得当板部件焊接在一起时，该过滤器或其它致冷剂流控制部件被可靠地保持在由鼓胀截面形成的通道截面中的位置中。
在本发明的某些优选实施例中，分配器是通过结合两个基本上平坦的平面板部件而形成的，这两个板部件延伸在一个平行于热交换器单元而邻近热交换器一端的平面中。这种平面分配器板部件的分配器和热交换器的组合在形成一种薄型平面交换器/分配器装置方面是有利的。
在本发明的某些优选实施例中，分配器是通过结合两个L形板部件而形成的。在形成致冷剂通道的板中的沟槽最好全设置在L形板的一个支脚中，而L形板的另一个支脚设有诸如螺栓连接件安装孔之类机构，以便于将分配器固定到邻近的空调器舱之类固定结构件上。这样，在一种结构简单的装置中，一种结构紧凑的热交换器/分配器装置可以适合于实用的建筑结构。
在本发明的某些优选实施例中，分配器是通过结合两个U形板部件而形成的。最好是，U形部件的两脚被用于形成热交换器单元中的多组致冷剂通道并平行于热交换器单元的侧壁延伸。该U形部件的底部横切于两组热交换器单元通道而延伸并用于以可靠的紧凑而经济的方式加固热交换器分配器装置。
空调器室外单元的优选实施例包括一个压缩致冷剂用的压缩机、一个连接在上述压缩机上并具有许多个致冷剂通道的室外热交换器、一个给上述室外热交换器提供空气的室外风扇，以及一个通过结合一对波形板部件而制成的致冷剂分配器，该分配器连接到上述室外热交换器上，用于将致冷剂分别分配到通道上，其中在分配器中形成一个控制装置，用于控制在室外热交换器中包括的通道的致冷剂流比率。
空调器室内单元的优选实施例包括一个带多个在室内空气和致冷剂之间交换致冷剂热用的通道的室内热交换器、一个向房间供应调节空气用的室内风扇，以及一个通过结合一对板部件而制成的致冷剂分配器，该分配器连接到上述室内热交换器上，用于将致冷剂分别分配到通道上，其中在分配器中形成一个控制装置，用于控制在室内热交换器中包括的通道的致冷剂流比率。
本发明也仔细考虑一种空调系统的优选实施例，该系统包括一个设置在室外并有一个压缩机的室外单元、一个室外热交换器和一个室外风扇，以及至少一个连接到室外单元上与室外单元形成致冷循环的室内单元。该室内单元具有一个室内热交换器和一个室内风扇。室外单元的至少一个热交换器和至少一个室内单元还包括许多个致冷剂用的通道，一个通过结合一对具有许多个在其上面形成的沟槽的波形板部件制备的致冷剂分配器其沟槽与许多个通道相连接，其中在分配器中形成控制装置，用于控制通道的致冷剂流比率。
本发明的某些优选实施例的一个特别的优点是，一种多房间空调器在分配器的入口致冷剂流中具有致冷剂流调整区段，带有至少一个横截面可变的通道或致冷剂流阻力可变的通道，使得热交换器中形成的每个通道的致冷剂流比率可以大体上相等。
本发明的某些优选实施例的另一个优点是，因为在焊接之前在两个板部件中制备的波形致冷剂流通道是成对和相互面对的，所以板部件可以不受致冷剂流通道内液体压力的破坏或变形。
本发明的某些优选实施例的又一个优点是，因为在致冷剂流分配器中可以存在流通方向开关部件或过滤器，也就是，在致冷剂流分配器中包括致冷循环的几个元件，所以一个多房间或单房间空调器可以制造得很简单。
本发明的某些优选实施例的又一个优点是，板部件被折成“L”形或“U”形，因此有可能将分配器容纳在邻近的固定结构件中，而在空调器设备中设置热交换器的自由度可以扩大，空调器也可以更为简化。在特别优选的实施例中，板部件在入口区段和出口区段之间至少有一个洞孔，使得可以避免热交换器的入口和出口之间的热传导。
从下述本发明的结合附图的详细说明中，可以清楚本发明的其它目的、优点和新的特点。
图1是表示根据本发明实施例的一种多房间空调器的示意图；图2是本发明实施例的透视图，表示致冷剂分配器连接到室外热交换器或室内热交换器的状态；图3是表示图2中区段A的部分截面顶视图；图4是详细表示图2中区段A的解释性图；图5是沿图4中B—B线截取的截面图；图6是沿图4中C—C线截取的截面图；图7是表示本发明另一个实施例的透视图；图8是图7中区段D的纵向截面图；图9是表示图7中区段E的细节图；图10是沿图9中F—F线截取的截面图；图11是沿图9中G—G线截取的截面图；图12和13是本发明的另两个实施例的透视图；图14是图13中表示的实施例的顶视图。
图1示意地表示根据本发明的一种多房间空调器。该多房间空调器340制造成将一个室外单元320用管道连通到多个室内单元330、332和334上。该室外单元320装备了一个压缩机100、一个室外热交换器140、一个室外膨胀阀170等等，而每个室内单元330—334装备了一个室内热交换器210等等。
在这个多房间空调器中，致冷剂流经下列通道。具体地说，在冷却方式中，气体致冷剂在高温高压下从压缩机100排放并流经四通阀120进入具有多个通道的室外热交换器140。为了在此时将致冷剂分配到多个通道中，该室外热交换器装了一个室外致冷剂分配器132。当致冷剂流经室外热交换器140中的单个通道时，致冷剂由于与室外空气交换其热量而冷凝。通过收集致冷剂的室外联管箱134的致冷剂由于室外膨胀机构而液化，后者由室外膨胀阀170例示。此处在室外热交换器140的邻近处，有一个由电动机160驱动的室外风扇150，用于促进致冷剂的热交换。这样流出室外膨胀阀170的致冷剂流过液体容器180进入室内容器330—334。致冷剂首先由一个室内膨胀机构190调整到单个房间所需的热交换比率，直到它流过致冷剂分配器进入有许多通道的室内热交换器21。
其次，在图1中，致冷剂分配器和室内膨胀机构统一为一个室内分配器202。已经流过室内热交换器210的单个通道的致冷剂由室内联管箱204收集，而后流过四通阀120和储液器240进入压缩机100。然后，致冷剂通过该流动路线循环。在室内热交换器210的邻近处，有一个由电动机230驱动的风扇220，用于促进与室内空气的热交换。
在加温方式中，四通阀使其开关沿虚线箭头所示方向开通，使致冷剂沿与冷却方式相反的方向循环。在这种情况下，通过室外致冷剂分配器132、室外联管箱134、室内致冷剂分配器202和室内联管箱204完成方向相反的动作，这些分配器和联管箱连接在室外热交换器140和室内热交换器210上。
压缩机100在其出口处装了一个检测由压缩机100排放的致冷剂的温度和压力用的传感器260和一个检测过热程度用的传感器250。室外热交换器140装有感测入口和出口温度或压力用的传感器270、280，而室内热交换器210装有感测入口和出口温度或压力用的传感器290、300。这些不同传感器的输出成为控制器310的输入，以控制压缩机电动机110的速度、室外膨胀机构170和室内膨胀机构190的单个开放程度、室外风扇150和室内风扇220的速度以及室内单元的空气流动速率。
图1中省去了室内单元332和334的细节，但给出了类似室内单元330的构造。此外，图1中有三个室内单元，但可以是多于一个的任何数目。
根据本发明这样构造的空调器中使用的致冷剂分配器或联管箱的细节将参考图2等附图予以说明。
图2和3表示一个连接到热交换器140或210上的致冷剂分配器，热交换器安装在空调器340的室外单元320或每个室内单元330—334上。空调器的室外热交换器140中经常使用的横向叶片型热交换器350装有许多个致冷剂导管360。一个典型的室外热交换器有7个致冷剂导管。交换器的宽度为34.6mm，高度为840mm，加长的长度为735mm。另一方面，一个典型的室内热交换器有7个致冷剂导管，交换器的宽度为34.6mm，高度为200mm，加长的长度为1775mm。致冷剂分配器370是这样设计的，使得致冷剂可以合适地分配到单个导管360上。
致冷剂分配器370通过焊接一对厚度为1.5mm的板部件392和394构成。当板部件用铜制成时，它们在约2kgf/cm2的压力下在750℃的氮气氛中焊接。如果板部件用不锈钢制成，它们在1000℃的真空中焊接。这些板部件392、394用压机在内部制成波形而形成导管。导管具有约3密耳内径的基本上圆形的截面。
致冷剂分配器370被制成具有致冷剂导管360的入口区段、连接到入口区段上的分流管区段380、设置在分流管区段380半中间的分流调整器430、使致冷剂分流到分流管区段380上的分流区段400以及将致冷剂引入分流区段400用的入口管区段410。在这个入口管区段410上连接一根将致冷剂从室外单元320或室内单元330—334中的一个引到外侧的致冷剂管420。波形可以形成于单个板部件392和394的相应区段中。换句话说，如果波形在焊接步骤后是对称的，那么它们可以较少地由于在通道中流动的致冷剂的压力(最大30kgf/cm2)而破裂。当波形的截面越接近圆形时，对致冷剂的耐压程度就越好。
致冷剂对热交换器350的单个致冷剂导管360的分配按照吹到热交换器350上的风力而预定到最佳值。为了达到预定的分配，要确定具有一个节流区段的分流调整器430的节流程度，这将参照图4至6详细说明。
导管被限制到一个比每个分流管380的截面更小的截面，使得分流管380的流动速率可以被调置到适应该截面比例的合适值。此时，热交换器350的工作效率能够达到最大。因为致冷剂分配器仅由两个板部件构成而不增加多余部件，所以两个板很容易结合。此外，因为致冷剂分配器可以简化其结构，它缩小空间并降低成本。这种节流形式最好制成球形，以便耐压。
图7表示本发明的另一实施例。如图2所示实施例一样，横向叶片型热交换器350通过弯折致冷剂管和连接许多根通常垂直于管子的薄叶片而构成。热交换器350通过使用许多根管子被制成具有许多个致冷剂通道460。致冷剂分配器470是这样设计的，使得致冷剂可以以合适比率分配到单个通道460中。这个致冷剂分配器470是通过焊接一对具有约230mm的长度和约200mm的高度的板部件482和484而构成的。这些板部件482、484用压机加工成波形以形成导管。致冷剂分配器470被制成具有致冷剂通道460的入口区段、设置在分流管区段490的半中间的节流部件容纳区段440、使致冷剂分流到分流管区段490用的分流区段500以及将致冷剂引入分流区段500用的从滤净器容纳区段445引来的入口管区段510。在该入口管区段510上连接一个具有6.4mm内径和7mm外径的致冷剂管520，以便将致冷剂从室外单元或室内单元引向外侧。简言之，该实施例不同于图2实施例之处在于，在板部件482、484之间的致冷剂导管在其半中间被制成具有其中安装其它部件的鼓胀区段D和E。
图8表示一个被安装在鼓胀区段D中的部件的例子，鼓胀区段D中安装了一个除尘用的滤净器450。图9表示一个被安装在区段E中的部件的例子。图10是沿图9中F—F线截取的截面，而图11是沿图9中G—G线截取的截面。一个节流部件530被安装在图9的鼓胀区段E中。该鼓胀区段E通过安装节流部件530能够完成类似于图2所示实施例中分流调整器430的作用。
根据该实施例，因为致冷循环的部件可以制成整体而部件数目可以减少，所以它缩小空间并降低成本。其次，该实施例需要的是在鼓胀区段中安装滤净器和节流部件。因此，只要这些部件能够耐板部件的焊接温度因而对板部件的焊接不产生影响，它们就满足要求了。结果，在焊接时不存在缺点，使得板部件可以容易而高度精确地焊接。为了便于焊接，要求部件能够松散地保持在鼓胀区段中。
图12表示本发明的又一个实施例。在该实施例中，由两个板部件392和394构成的致冷剂分配器被制成通常具有“L”形的致冷剂导管360，导管的一个端部连接在热交换器350上，而另一端部连接在坯件中。通过弯折端部和形成洞孔或螺杆洞孔410，致冷剂分配器370可以被安装在机壳400或类似物件上并安装在单元装置中，只要其配置被限制成如在空调器的室内单元中一样。在热交换器被安装在顶棚的内装型室内单元中以便包围风扇的情况下，在先有技术中从热交换器的端部中可能泄漏的空气由于使用致冷剂的分配器而可能被用作隔离物。
上述实施例的致冷剂分配器最好用铜或铜合金或铁合金制成，以便它可以方便地连接到热交换器上。如果考虑到焊接的方便性，最优选的材料为磷青铜。其次，在压力水准低的情况下可以使用铝及其合金。另一方面，在本发明的一种变型中，可以在导管的半中间设置一个四通阀。在该变型中，四通阀的阀部件可以用铁磁材料制成，使得它可以受到控制，以便通过设置在板部件外边的外部磁场(未图示)来使导管开通或关闭。而且，导管也可以利用流体控制装置来开关。此外，电子膨胀阀可以用多个上述类型的液体转换机构和通道来替换，使得相应于膨胀阀开放程度的通道之一可以被开关而使用。板部件可以在其平面区段中打洞，以便隔离热交换器的内侧和外侧。
这样做成的变型示于图13和14。一种在空调器的室外单元或室内单元中使用的热交换器540是横向叶片或叶片管子型，在其一端上装有致冷剂吸入管580和排放管560。在该实施例中，热交换器540有三个通道，因此吸入管580和排放管560有三个。每个吸入管580和每个排放管560分别连接到致冷剂分配器570的吸入侧550和排放侧630上，致冷剂分配器570是通过用压机对两个板部件650加工成波形并焊接波形板部件而制备的。此处，致冷剂分配器570的吸入管600和排放管630按照相应的热交换器540分别分枝为三个分流管590和620。在吸入侧和排放侧处的板部件是通过将它们以空心方式弯折形成框架形孔穴而分别制备的。结果，由于吸入侧和排放侧之间的温度差而引起的热传导可以通过减小热传导的区段而减小。致冷剂分配器570的吸入管600连接到管子610上而其排放管630连接到管子640上，从而建立致冷循环。
在任何一种上述实施例中，热交换器例示为具有多个通道的单个热交换器。但是，尽管有此处的公开，本发明却自然地能够应用于许多个具有单个通道的热交换器或具有多个通道的单个热交换器和许多个具有单个通道的热交换器的复合。
根据本发明，在空调器的室外单元或室内单元中或在安装于室外单元上的致冷剂分配器中，致冷剂分配器可以以合适的比率将致冷剂分配到属于热交换器的许多个致冷剂通道上，从而尽可能提高热交换器的工作效率。而且，致冷剂分配器可以构造简单，以缩小空间和降低成本。构成致冷循环的部件可以在致冷剂分配器中做成整体，从而缩小单元的尺寸并降低成本。此外，即使热交换器有许多个致冷剂通道和一个复杂的通道入口配置，该致冷剂分配器成L形，使得它能够配合要连接的热交换器的任何结构。
虽然本发明得到详细的说明和图示，但可以清楚地理解，这只是例示和举例，而并不受到限制。本发明的精神和范围仅仅受附录的权利要求书的限制。
权利要求
1.一种空调器的室外单元，其特征在于包括一个压缩致冷剂用的压缩机；一个连接在上述压缩机上的室外热交换器，包括许多个致冷剂用的通道；一个室外风扇，用于给上述室外热交换器提供空气；一个致冷剂分配器，通过结合一对波形板部件而制成，其上至少形成一个鼓胀区段，并连接到上述室外热交换器上，用于将致冷剂分别分配到通道上；一个控制装置，形成于上述分配器上，用于控制在上述室外热交换器中形成的通道中的致冷剂流比率。
2.一种根据权利要求1所述的空调器的室外单元，其特征在于，上述许多个通道具有大体上为圆形的横截面。
3.一种根据权利要求1所述的空调器的室外单元，其特征在于，上述控制装置是一种设置在上述许多个通道的至少一个中的减小致冷剂流的部件。
4.一种根据权利要求1所述的空调器的室外单元，其特征在于，上述控制装置或者是一个过滤器，或者是一个空心圆筒。
5.一种空调器的室内单元，包括一个室内热交换器，包括许多个在室内空气和致冷剂之间交换热量的致冷剂通道；一个向房间供应调节空气用的室内风扇；一个通过焊接一对板部件而制成的致冷剂分配器，其上至少形成一个鼓胀区段，该分配器连接到上述室内热交换器上，用于将致冷剂分别分配到通道上；一个设置在上述分配器上的控制装置，用于控制在上述室内热交换器中包括的通道中的致冷剂流比率。
6.一种根据权利要求5所述的空调器的室内单元，其特征在于，上述许多个通道具有大体上为圆形的横截面。
7.一种根据权利要求5所述的空调器的室内单元，其特征在于，上述控制装置是一种设置在上述许多个通道的至少一个中的减少致冷剂的部件。
8.一种根据权利要求5所述的空调器的室内单元，其特征在于，上述控制装置至少是一个过滤器和一个空心圆筒中的一个。
9.一种空调器，其特征是包括一个设置在室外的室外单元，具有压缩机、一个室外热交换器和一个室外风扇；至少一个连接在上述室外单元上的室内单元，与上述室外单元形成一个致冷循环，具有一个室内热交换器和一个室内风扇；其中至少上述室外单元的一个热交换器和上述至少一个室内单元还包括许多个致冷剂用的通道；一个通过结合一对波形板部件而制成的致冷剂分配器，波形板部件上形成许多个沟槽并与上述许多个通道相连接；一个设置在上述分配器中的控制装置，用于控制通道的致冷剂流比率。
10.一种根据权利要求9所述的空调器，其特征在于，上述分配器用磷青铜制成。
11.一种根据权利要求9所述的空调器，其特征在于，上述分配器的高度大体上与连接到该分配器上的热交换器的高度相等。
12.一种空调器用的与具有多个致冷剂通道的热交换器一起使用的分配器，通过结合一对波形板部件而制成，其特征在于包括至少一个包括许多个连接部件的鼓胀区段，这些连接部件终结于上述分配器的一端，用于使上述分配器与热交换器连接并在其中流动致冷剂；一个分配部件，用于将致冷剂分配到上述许多个连接部件上，并且与连接部件整体结合；一个设置在上述许多个连接部件中的至少一个上的致冷剂流控制部件，用于控制流过上述许多个连接部件的致冷剂。
13.一种根据权利要求12所述的分配器，其特征在于，在上述鼓胀区段中可动地设置一个捕集灰尘用的滤净器和一个致冷器流分配控制装置中的至少一个。
14.一种根据权利要求12所述的分配器，其特征在于，上述板部件弯折一端形成类似字母L的形状，上述连接部件形成于该弯折的一端上。
15.一种根据权利要求12所述的分配器，其特征在于，在上述鼓胀区段中配置一个致冷剂流方向开关装置，用于改变致冷剂流方向。
16.一种与具有许多个致冷剂通道的热交换器一起用于空调器中的分配器，其特征是包括一对在每个相应的位置上分别具有至少一个流动致冷剂用的鼓胀区段的波形板部件，通过彼此结合利用每个鼓胀位置形成一个致冷剂流通道。
17.一种根据权利要求16所述的分配器，其特征在于，上述板部件弯折一端形成类似字母L的形状，上述连接部件形成于该弯折的一端上。
18.一种根据权利要求16所述的分配器，其特征在于，上述板部件弯折其两端而形成类似字母U的形状并形成一个在U形的疧部有一个孔的框架。
全文摘要
一种安装在空调器室外单元或室内单元上的热交换器，形成许多个致冷剂通道。在热交换器上连接一个致冷剂分配器，以将致冷剂分配到各个通道或收集致冷剂。该分配器通过焊接两个波形板部件而制成，在波形间形成致冷剂导管。在焊接前，致冷剂导管或部分收缩而形成节流区段，或部分鼓胀而在其中安装过滤器，当板部件焊接时形成过滤器区段。这样，致冷剂分配器可以通过简单装置将致冷剂的分流调置到预定的比率而同时缩小空间并降低成本。
文档编号F25B13/00GK1129789SQ9511734
公开日1996年8月28日 申请日期1995年9月19日 优先权日1994年9月19日
发明者佐佐木俊治, 小林敦泰, 奥圜秀树, 河村太, 伊藤将弘, 米山裕康, 八木一久 申请人:株式会社日立制作所