热交换器及冷冻装置的制作方法

专利名称：热交换器及冷冻装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在进行制冷循环的冷冻装置中使用的热交换器以及 具有该热交换器的冷冻装置，特别是涉及一种热交换器的传热促进方案。
背景技术：
迄今为止，进行蒸气压縮式制冷循环的冷冻装置己为人所知，该冷 冻装置被广泛应用于空调装置及热水器等中。
例如，在专利文献1中所公开的空调装置具有由压縮机、室外热交 换器、膨胀机及室内热交换器连接而成的制冷剂回路。在该制冷剂回路 中，填充二氧化碳作制冷剂。
在该空调装置的制冷运转下，被压縮机压縮到临界压力以上的制冷 剂在室外热交换器中流动。在室外热交换器中，制冷剂与室外空气进行 热交换，从而制冷剂向室外空气放热。已在室外热交换器中放热的制冷 剂经膨胀机减压后，在室内热交换器中流动。在室内热交换器中，制冷 剂与室内空气进行热交换，从而制冷剂从室内空气吸热而蒸发。其结果 是得以进行室内的制冷。已在室内热交换器中蒸发的制冷剂被压縮机吸 入后再次压縮。
专利文献1:日本国公开特许公报特开2001-116371号公报 一发明所要解决的技术问题一
在所述冷冻装置中，为了润滑压縮机的各个滑动部，而使用了润滑 油(冷冻机油)。在流经制冷剂回路的制冷剂中含有该润滑油。由此，当制 冷剂在蒸发器及放热器等热交换器中流动时，未能溶于制冷剂的润滑油 便附着在传热管的内壁上，有可能在该传热管的整个内壁上形成油膜。 其结果是该油膜妨碍到制冷剂和空气之间的传热，因而出现了热交换器 的传热性能下降的问题。
4特别是，在像专利文献1所公开的那种以二氧化碳作制冷剂进行制
冷循环的冷冻装置中， 一般用PAG(polyalkylene glycol,聚亚烷基二醇) 作冷冻机油。但是，因为这种油与二氧化碳的相容性差，所以容易在热 交换器的传热管内形成所述油膜。因此，在被用于以二氧化碳作制冷剂 的冷冻装置的热交换器中，传热性能因油膜的形成而明显下降。

发明内容
本发明是鉴于所述问题的发明，其目的在于能够防止在进行蒸气 压縮式制冷循环的冷冻装置所使用的热交换器中出现下述问题，即由
于在该热交换器的传热管的内壁面上形成油膜，而造成热交换器的传热 性能下降。
一解决问题的技术方案一
第一方面的发明以下述热交换器为前提，该热交换器被用于进行蒸
气压縮式制冷循环的冷冻装置中，且该热交换器具有传热管22，制冷剂 在该传热管22中流动。并且，在该热交换器的传热管22的内壁面形成 有油槽25，该油槽25捕集并输送制冷剂中的油。
在第一方面的发明中，公开了一种连接在冷冻装置的制冷剂回路上 的热交换器，在该热交换器的传热管22的内壁面形成有油槽25。如上所 述，因为在传热管22中形成有油槽25，所以在传热管22内流动的制冷 剂中所包含的油被捕集到油槽25内，并且该油在该油槽25内流动。
具体来说，当制冷剂在传热管22内流动时，由于粘性及比重的差异， 导致制冷剂在传热管22内的靠中心位置流动，另一方面，未能溶于制冷 剂的油则在传热管22内的靠外侧位置流动。也就是说，因为油沿着传热 管22的内壁流动，所以在传热管22的整个内壁面上形成了油膜。在此， 根据本发明，在传热管22的内壁面形成了油槽25。由此，将传热管22 的内壁覆盖起来的油由于表面张力而被导入油槽25内，并且该油在该油 槽25内流动。其结果是，根据本发明，能够防止在传热管22的内壁上 形成油膜。
第二方面的发明是这样的，在第一方面的发明所述的热交换器中，所述油槽25沿着所述传热管22的轴向延伸。
在第二方面的发明中，在传热管22的内壁面，形成有沿传热管22 的轴向延伸的油槽25。也就是说，在本发明中，所形成的油槽25在与制 冷剂的流动方向相同的方向上延伸。由此，如上所述，若油被捕集到油 槽25内，则该油沿着与在油槽25的外侧流动的制冷剂的流动方向相同 的方向，在油槽25内平稳地流动。其结果是，在本发明中，被捕集到油 槽25内的油流向油槽25的外侧的现象得到抑制。
第三方面的发明是这样的，在第二方面的发明所述的热交换器中， 在所述传热管22的内壁面，沿周向(circumferential direction)等间隔地排 列有多个所述油槽25。
在第三方面的发明中，在传热管22的内周面，沿周向等间隔地排列 有多个沿传热管22的轴向延伸的油槽25。由此，很容易地就将形成在传 热管22的整个内周面上的油膜捕集到各个油槽25中。还有，被捕集到 各个油槽25中的油的量得以实现均匀化，并且各个油槽25对油的捕集 效果提高。
第四方面的发明是这样的，在第一方面的发明所述的热交换器中， 在所述传热管22的内壁面，沿着传热管22的轴向排列有多个呈"V"字形 延伸的所述油槽25。
在第四方面的发明中，在传热管22的内壁面形成有多个"V"字形油 槽25。各个油槽25排列在传热管22的轴向上，并且所有油槽25都朝向 轴向的同一侧。如上所示在形成有油槽25的热交换器中，若使制冷剂沿 着与油槽25的V字顶端的指向方向相同的方向流动，则被捕集到油槽 25中的油在V字顶端一侧汇聚起来以后，从油槽25流出，并沿着与制 冷剂的流动方向相同的方向流动。若在各个油槽25中油以上述方式进行 流动的话，则最终结果是油以将各个油槽25的V字顶端连结起来的方式 沿着传热管22的内壁面进行流动。也就是说，在本发明的传热管22内， 由于形成有将各个油槽25的V字顶端连结起来的油路，因而该油将平稳 地在传热管22内流动。
第五方面的发明是这样的，在第一 第四方面任一方面的发明所述的热交换器中，在所述油槽25的内侧壁面上，形成有由亲油性材料构成 的亲油层27。
在第五方面的发明中，在油槽25的内壁上形成了具有亲油性的亲油 层27。由此，因为很容易地就将传热管22内的油导入到油槽25内，所 以油被高效地捕集到油槽25内。
第六方面的发明是这样的，在第一 第五方面任一方面的发明所述 的热交换器中，在所述传热管22的内壁面的除所述油槽25以外的部分， 形成有由拨油性材料构成的拨油层(oil repellent layer)28。
在第六方面的发明中，在传热管22的位于油槽25的外侧的内壁面， 形成了拨油层28。由此，在本发明中，油槽25外侧的油由于拨油层28 而滑落，容易进入到油槽25内。其结果是，油被更高效地捕集到油槽25 内。
第七方面的发明是这样的，在第一方面的发明所述的热交换器中， 在所述传热管22的内壁面，设有多个用来促进传热的传热促进槽50，该 传热促进槽50形成为沿着该传热管22的周向盘旋的螺旋状。
在第七方面的发明中，在传热管22的内壁面形成有螺旋状的传热促 进槽50。若形成有所述传热促进槽50，则传热管22的内壁面的表面积 增大，因而热交换器的传热性能得以提高。
第八方面的发明是这样的，在第七方面的发明所述的热交换器中， 所述油槽25沿着所述传热管22的轴向延伸，以便与所述传热促进槽50 相交叉。
在第八方面的发明中，在传热管22的内壁面形成有油槽25，该油 槽25在轴向上延伸，以便与螺旋状的传热促进槽50相交叉。也就是说， 使所形成的油槽25与多个传热促进槽50相连接。由此，即使油积存在 各个传热促进槽50中，也能够使该油经由传热促进槽50流入到油槽25 内。因此，能够避免在传热促进槽50内形成油膜。
第九方面的发明是这样的，在第八方面的发明所述的热交换器中， 在所述传热管22的内壁面，沿周向等间隔地排列有多个所述油槽25。
在第九方面的发明中，在传热管22的内周面，沿周向等间隔地排列有多个沿传热管22的轴向延伸的油槽25。由此，很容易地就将形成在传 热管22的整个内周面上的油膜捕集到各个油槽25中。还有，捕集到各 个油槽25中的油的量得以实现均匀化，并且各个油槽25对油的捕集效 果得以提高。而且，因为能够使积存在各个传热促进槽50中的油快速地 流向油槽25，所以更加容易防止在各个传热促进槽50内形成油膜。
第十方面的发明是这样的，在第七 第九方面任一方面的发明所述 的热交换器中，所述油槽25的开口宽度大于所述传热促进槽50的开口 宽度。
在第十方面的发明中，使油槽25的开口宽度大于传热促进槽50的 开口宽度。由此，油难以进入到传热促进槽50内，但容易进入到油槽25 内，因而油槽25对油的捕集效果得到提高。
第十一方面的发明是这样的，在第七 第十方面任一方面的发明所 述的热交换器中，所述油槽25的槽深大于等于所述传热促进槽50的槽 深。
在第十一方面的发明中，因为使油槽25的槽深大于等于传热促进槽 50的槽深，所以容易使积存在传热促进槽50内的油流到油槽25内。
第十二方面的发明以包括进行蒸气压縮式制冷循环的制冷剂回路10 的冷冻装置为前提，作为制冷剂的二氧化碳和作为冷冻机油的聚亚垸基 二醇在该冷冻装置的制冷剂回路10中循环，并且在该制冷剂回路10中 设有第一方面 第十一方面中的任一方面所述的热交换器12、 13。
在第十二方面的发明所涉及的冷冻装置中，用二氧化碳作制冷剂， 用聚亚烷基二醇(PAG)作用来对压縮机构等进行润滑的冷冻机油。该PAG 与二氧化碳的相容性差。因此，在热交换器12、 13内，制冷剂与油容易 分离，从而容易在传热管22的整个内壁上形成油膜。但是，根据本发明， 在传热管22的内周壁，形成了用来捕集并输送油的油槽25。因此，在该 冷冻装置中，能够防所述油膜产生于未然，从而能够防止热交换器12、 13的传热性能下降。
一发明的效果一
根据本发明，在传热管22的内壁面，形成有用来捕集油的油槽25。由此，虽然在以往的热交换器中，由于在传热管的整个内壁面上形成了
油膜，而导致传热性能下降，但是在本发明中，因为将传热管22的内壁 面侧的油捕集到油槽25内，所以能够抑制形成所述油膜。其结果是，在 该传热管22中，能够使该传热管22的内壁面与制冷剂之间的接触面积 增加，所以能够促进制冷剂与热媒之间的传热。还有，若能按照上述方 式防止油膜的形成，便能够防止传热管22的压力损失因油膜的形成而增 大。
而且，在本发明中，已捕集到油槽25内的油在油槽25中流动，并 快速地从热交换器中流出。由此，根据本发明，能够防止油停滞在热交 换器内，因而能够充分地确保返回到压縮机构等中的回油量。
特别是，在所述第二方面的发明中，因为使油槽25沿着传热管22 的轴向延伸，所以已被捕集到油槽25内的油将平稳地在油槽25内流动。 因此，能够避免下述问题，S口 一旦已被捕集到油槽25内的油再次从油 槽25中流出后，便会覆盖住传热管22的内壁面。还有，能够使积存在 油槽25内的油通过该油槽25快速地从热交换器中流出。
而且，在第三方面的发明中，使多个油槽25等间隔地排列在传热管 22的周向上。由此，根据本发明，很容易地就使传热管22的内壁面侧的 油进入到油槽25内，并能够使被捕集到各个油槽25内的油的量实现均 匀化。因此，能够进一步确实地防止形成所述油膜。
还有，根据第四方面的发明，由于设有多个"V"字形油槽25，所以 能够确实地在传热管22内形成油路，从而能够快速地将该油从热交换器 中排出去。因此，根据本发明，能够充分地确保返回到压縮机构等中的 回油量。
还有，根据第五方面的发明，因为在油槽25的内壁上形成了亲油层 27，所以能够使油槽25对油的捕集效果提高。因此，能够进一步确实地 防止形成所述油膜。还能够确实地使捕集到的油在油槽25内流动，并从 热交换器中流出。
还有，根据第六方面的发明，因为在传热管22的内壁面形成了拨油 层28，所以能够使将传热管22的内壁面覆盖起来的油滑落到油槽25内，
9因此能够进一步使油槽25对油的捕集效果提高。
根据第七方面的发明，因为在传热管22的内壁面形成有螺旋状的传 热促进槽50，所以传热管22的内壁面的表面积增大，从而能够进一步使 传热管22的传热性能提高。
根据第八方面的发明，因为使油槽25在传热管22的轴向上延伸而 与螺旋状的传热促进槽50相交叉，所以能够将积存在传热促进槽50中 的油排向油槽25。因此，能够避免在传热促进槽50内形成油膜，所以能 够防止传热管22的传热性能下降。
根据第九方面的发明，使多个油槽25等间隔地排列在传热管22的 周向上。由此，根据本发明，很容易地就使传热管22的内壁面的油进入 到油槽25内，并且能够使捕集到各个油槽25内的油的量实现均匀化。 因此，能够进一步确实地防止在传热管22的内壁面上形成油膜。还有， 因为能够将积存在各个传热促进槽50内的油快速地排向各个油槽25，所 以还能确实地防止在各个传热促进槽50内形成油膜。
根据第十方面的发明，因为使油槽25的开口宽度大于传热促进槽 50的开口宽度，所以能够积极地使传热管22内的油流入油槽25。还有， 根据第十一方面的发明，因为使油槽25的槽深大于等于传热促进槽50 的槽深，所以能够确实地使积存在传热促进槽50内的油流入到油槽25 内。因此，根据所述发明，能够充分发挥传热促进槽50的传热促进效果， 从而能够进一步提高传热管22的传热性能。
根据第十二方面的发明，在用二氧化碳作制冷剂的冷冻装置中，能 够将与二氧化碳的相容性差的PAG捕集到油槽25内。也就是说，根据 本发明，在以往的冷冻装置即在传热管的内壁面容易形成油膜的冷冻装 置中，能够确实地防止形成所述油膜，从而能够充分确保热交换器12、 13的传热性能。


图1是对第一实施方式所涉及的冷冻装置的制冷剂回路的基本结构 进行表示的管道系统图。图2是对第一实施方式所涉及的热交换器的基本结构进行表示的立体图。
图3是对第一实施方式所涉及的热交换器的基本结构进行表示的正 视图(elevation view)。
图4是对第一实施方式所涉及的热交换器的传热管内部进行表示的 立体图。
图5是第一实施方式所涉及的热交换器的传热管的纵向剖面图。 图6是对第一实施方式所涉及的热交换器的传热管的油捕集作用进 行说明的说明图。
图7是第二实施方式所涉及的热交换器的传热管的局部纵向剖面图。
图8是对第二实施方式所涉及的热交换器的传热管的油捕集作用进 行说明的说明图。
图9是对第三实施方式所涉及的热交换器的传热管内部进行表示的 立体图。
图10是对第三实施方式所涉及的热交换器的传热管的油捕集作用 进行说明的说明图。
图11是将第四实施方式所涉及的热交换器的传热管截断后对该传热 管的内部进行表示的立体图。
图12是第四实施方式所涉及的热交换器的传热管的纵向剖面图。
图13是将第四实施方式所涉及的热交换器的传热管的内壁面放大 后获得的立体图。
图14是将第四实施方式所涉及的热交换器的传热管的内壁面放大 后，对油槽及传热促进槽的尺寸关系进行说明的说明图。
(符号说明)
1 空调装置(冷冻装置) 10 制冷剂回路
12 室外热交换器(热交换器)
13 室内热交换器(热交换器)22 传热管
25 油槽
27 亲油层(亲油性材料)
28 拨油层(拨油性材料) 50 传热促进槽
具体实施例方式
下面，根据附图，对本发明的实施方式进行详细的说明。 《发明的第一实施方式》
本发明的第一实施方式所涉及的热交换器被用于进行蒸气压縮式制 冷循环的冷冻装置1中。第一实施方式所涉及的冷冻装置构成能够在室 内的制冷和制暖之间进行切换的空调装置1。
<制冷剂回路的基本构成>
如图1所示，空调装置1包括填充有制冷剂的制冷剂回路10。在制 冷剂回路10中填充二氧化碳作制冷剂。还有，在该空调装置l中，用有 极性的油即聚亚烷基二醇(PAG)作用来对压縮机11的各个滑动部进行润 滑的润滑油(冷冻机油)。并且，该PAG与从压縮机ll喷出的制冷剂一起 流向制冷剂回路IO。因此，在制冷剂回路10中，作为制冷剂的二氧化碳 和作为冷冻机油的PAG—起进行循环。还有，在制冷剂回路中，进行将 二氧化碳压縮到临界压力以上的制冷循环(所谓的超临界循环)。
在制冷剂回路10中，设有压縮机11、室外热交换器12、室内热交 换器13和膨胀阀14。
所述压縮机11由例如涡旋型压縮机构成。在压縮机11上连接有喷 出管lla和吸入管llb，压縮机构的喷出制冷剂从喷出管lla流出，压縮 机构的吸入制冷剂从吸入管llb流入。所述室外热交换器12设置在室外 空间。在室外热交换器12中，在该室外热交换器12的内部流动的制冷 剂与室外空气进行热交换。所述室内热交换器13设置在室内空间。在室 内热交换器13中，在该室内热交换器13的内部流动的制冷剂与室内空 气进行热交换。室外热交换器12及室内热交换器13是本发明所涉及的热交换器，构成横向肋片(cross-fm)式热交换器。
所述膨胀阀14连接在室外热交换器12和室内热交换器13之间。膨胀阀14由例如电子膨胀阀构成。还有，在制冷剂回路10中，设有四通换向阀15。四通换向阀15具有四个通口，即第一通口至第四通口。四通换向阀15的第一通口与室外热交换器12相连接，第二通口与压縮机11的吸入侧相连接，第三通口与压縮机ll的喷出侧相连接，第四通口与室内热交换器13相连接。四通换向阀15能够在第一状态(图1的实线所示的状态)和第二状态(图1的虚线所示的状态)之间进行切换。在第一状态下，使第一通口与第三通口相连通，并且使第二通口与第四通口相连通;在第二状态下，使第一通口与第二通口相连通，并且使第三通口与第四通口相连通。
<热交换器的构成>
如图2及图3所示，各台热交换器12、 13分别具有多个肋片21和传热管22。多个肋片21是铝制肋片，形成为长方形板状。各个肋片21相互平行排列且彼此相距规定的间隔。
所述传热管22由铜管构成。传热管22具有多个直管部22a和将各个直管部22a连接起来的弯曲部22b。各个直管部22a沿各个肋片21的排列方向笔直地延伸，并贯通各个肋片21。弯曲部22b安装在多个肋片
21、 21.......中的位于最前列及最后列的肋片21上，并且产生弯曲，以
便将两个直管部22a的端部连接起来。
如图4及图5所示，在各台热交换器12、 13的传热管22的内周壁形成有多个油槽25，该各个油槽25捕集并输送制冷剂中的油。在第一实施方式中，在传热管22的内周壁形成有四个油槽25。此外，虽然在本实施方式中，在直管部22a和弯曲部22b都形成了各个油槽25，但是也可以使各个油槽25仅形成在直管部22a。各个油槽25由朝着径向内侧展开的一对倾斜面25a、 25a和形成在两个倾斜面25a、 25a之间的底面25b构成。也就是说，各个油槽25的纵向剖面为梯形，并且开口面积朝着传热管22的径向内侧增大。
还有，各个油槽25沿着传热管22的轴向延伸。也就是说，各个油槽25沿着在传热管22中流动的制冷剂的流动方向延伸。还有，各个油槽25彼此等间隔地排列在传热管22的周向上。具体来说，各个油槽25以90度的间隔排列在传热管22的周向上。此外，优选油槽25的纵向剖面的面积总和S2与传热管22的纵向剖面的面积Sl之比(S2/S1)在0.01以上且0.2以下。一运转动作一
下面，对第一实施方式所涉及的空调装置1的运转动作进行说明。在空调装置1的制冷剂回路10中，制冷剂的循环方向按照所述四通换向阀15的设定进行切换。具体来说，在制冷运转时，四通换向阀15成为图1的实线所示的状态。其结果是，在制冷运转下，进行室外热交换器12成为放热器而室内热交换器13成为蒸发器的制冷循环。另一方面，在制暖运转时，四通换向阀15成为图1的虚线所示的状态。其结果是，在制暖运转下，进行室外热交换器12成为蒸发器而室内热交换器13成为放热器的制冷循环。下面，以所述空调装置1的制冷运转为代表进行说明。
在图1所示的制冷剂回路10中，已被压縮机11压缩到临界压力以上的制冷剂从喷出管lla喷出。此外，用来润滑各个滑动部的油与高压制冷剂一起从压縮机11中喷出。然后，制冷剂流经室外热交换器12。在室外热交换器12中，高压制冷剂向室外空气放热。已在室外热交换器12中放热的高压制冷剂在通过膨胀阀14时减压，而成为低压制冷剂。之后，制冷剂流经室内热交换器13。在室内热交换器13中，制冷剂从室内空气吸热而蒸发。其结果是得以进行室内的制冷。己在室内热交换器13中蒸发的制冷剂流经吸入管lib后，被压縮机11吸入并再次压縮。
<油槽的作用>
在所述制冷运转和制暖运转下，当制冷剂在室外热交换器12及室内热交换器13内流动时，未能溶于制冷剂的油有可能在与制冷剂分离后覆盖住传热管22的内周壁。由此，在以往的热交换器中，在传热管的整个内周壁上形成了油膜，因而出现了制冷剂与空气之间的传热性能下降的问题。特别是像本实施方式所示的那样，当用二氧化碳作制冷剂，用PAG作冷冻机油时，因为PAG与二氧化碳的相容性差，所以制冷剂与油容易
分离开，从而容易形成所述油膜。其结果是存在下述问题，即由于各台热交换器的传热性能明显下降，而使得空调装置的制冷能力及制暖能
力降低。于是，在本实施方式的热交换器12、 13中，为了防止传热性能因所述油膜的形成而下降，在传热管22的内周壁形成了油槽25，并将油捕集到该油槽25内。
具体来说，在例如所述制冷运转下，若含有油的制冷剂流经室内热交换器13，则如图6所示，在传热管22内，已蒸发的气态制冷剂40在该传热管22的中心部流动，而液态制冷剂41在气态制冷剂40的外侧流动。而且，粘度较高的高密度油42沿着传热管22的内周壁在液态制冷剂41的外侧流动。在此，在传热管22的内周壁，形成有所述油槽25。由此，油42由于表面张力而被导入到油槽25内，并且在油槽25内聚集起来。其结果是，在传热管22的内周壁上几乎没有形成所述油膜，液态制冷剂41直接接触到传热管22的内周壁。因此，在室内热交换器13中，室内空气与液态制冷剂之间的传热得到促进，从而液态制冷剂高效地蒸发。另一方面，已被捕集到各个油槽25内的油沿着与气态制冷剂40和液态制冷剂的流动方向相同的方向，在各个油槽25中流动。并且，该油与制冷剂一起快速地从室内热交换器13中流出。
一第一实施方式的效果一
在所述第一实施方式中，在传热管22的内壁面，形成有用来捕集油的油槽25。由此，虽然在以往的热交换器中，由于在传热管的整个内壁面上形成了油膜，而使得热交换器的传热性能下降。但是，与此相对，根据所述第一实施方式，通过将传热管22的内壁面侧的油捕集到油槽25内，而能够抑制形成所述油膜，所以能够防止传热性能随着该油膜的形成而下降。还有，如上所述，若能够防止油膜形成，就能够防止传热管22的压力损失因油膜的形成而增大。
还有，在所述第一实施方式中，因为沿着传热管22的轴向形成了油槽25，所以己被捕集到油槽25内的油将平稳地在油槽25内流动。因此，能够避免下述问题，目卩被捕集到油槽25内的油再次从油槽25中流出，而将传热管22的内壁面覆盖住。还有，能够使积存在油槽25内的油通过该油槽25快速地从热交换器中流出。由此，能够防止油停滞在热交换器12、 13内，因而能够避免返回到压縮机11中的回油量不足的问题出现。
而且，在所述第一实施方式中，使多个油槽25以90度的间隔形成在传热管22的周向上。由此，根据所述第一实施方式，很容易就能够使传热管22的内壁面侧的油进入到油槽25内，并且能够使捕集到各个油槽25内的油的量实现均匀化。因此，能够进一步确实地防止形成所述油膜。
《发明的第二实施方式》在本发明的第二实施方式所涉及的热交换器12、 13中，传热管22的结构与所述第一实施方式不同。具体来说，如图7所示，在第二实施方式的传热管22中形成有多个油槽25，并且该油槽25的数量比所述第一实施方式多。与所述第一实施方式相同，该油槽25沿着传热管22的轴向延伸。
还有，在第二实施方式中，通过表面涂层，在油槽25的底面25b形成了由亲油性材料构成的亲油层27。此外，能够列举出的构成亲油层27的亲油性材料有水玻璃、丙烯(acrylic)、环氧树脂、聚乙烯醇等。另一方面，通过表面涂层，在该传热管22的位于油槽25的外侧的整个内壁面上，形成了由拨油性材料构成的拨油层28。此外，能够列举出的构成拨油层28的拨油性材料有聚四氟乙烯系列(所谓的特氟纶(注册商标)系列)、氟系列、石蜡系列及硅系列材料。
如图8所示，在第二实施方式的热交换器12、 13中，当制冷剂在传热管22内流动时，传热管22的内壁面附近的油42由于拨油层28而滑落，进入到油槽25内。而且，因为在油槽25的内侧形成有亲油层27，所以能高效地将该油捕集到油槽25内。其结果是，在第二实施方式中，在传热管22的内壁面上几乎没有形成油膜，并且已被捕集到油槽25内的油通过油槽25快速地从热交换器12、 13中流出。
一第二实施方式的效果一在所述第二实施方式中，由于在传热管22内形成有油槽25，因而 能够防止在传热管22的内壁面上形成油膜。而且，在油槽25的内侧壁 面上形成有亲油层27，在传热管22的内壁面的除油槽25以外的部分形 成有拨油层28。由此，根据第二实施方式，能够使油槽25对油的捕集效 果提高，因而能够进一步确实地防止形成所述油膜。还有，根据所述第 二实施方式，能够确实地使已捕集到的油在油槽25内流动，从而能够使 该油从热交换器中流出。
—第二实施方式的变形例一
可以在传热管22中仅设置所述第二实施方式的亲油层27及拨油层 28的任意之一。还可以在油槽25的倾斜面25a上形成亲油层27。还有， 可以将与第二实施方式相同的亲油层27和拨油层28用于所述第一实施 方式的热交换器12、 13中。 《发明的第三实施方式》
在本发明的第三实施方式所涉及的热交换器12、 13中，传热管22 的结构与所述第一实施方式及第二实施方式不同。具体来说，如图9所 示，在第三实施方式的传热管22的内壁面，形成有多个呈"V"字形延伸 的油槽25。使倾斜于传热管22的轴向的一对槽25c、 25c的顶端部连接 起来，形成了所述"V"字形油槽25。还有，各个油槽25排列在传热管22 的轴向上，并且彼此相距规定的间隔。还有，在各个油槽25中，使一对 槽25c、 25c连接起来而形成的"V"字形顶端部25d朝向传热管22的制冷 剂流出侧。也就是说，各个油槽25的"V"字形顶端部25d分别指向传热 管22的轴向的同一侧。而且， 一列油槽组中的各油槽25分别与其在周 向上相邻的位于另一列油槽组中的油槽25相连接，从而在传热管22内 形成有多个所谓的"W"形槽。
如图10所示，在第三实施方式的热交换器12、 13中，当制冷剂在 传热管22内流动时，传热管22的内壁面附近的油42进入到各个槽25c、 25c以后，流向"V"字形顶端部25d—侧。如上所述，因为在各个油槽25 中，己捕集到的油分别流向"V"字形顶端部25d，所以在传热管22内形成 有将各个油槽25的"V"字形顶端部25d连结起来的油路。按照上述方式捕集到的油通过所述各个油槽25以及将各个油槽25连结起来的油路， 从热交换器12、 13中流出。 一第三实施方式的效果一
在所述第三实施方式中，由于在传热管22内形成有油槽25,所以 能够防止在传热管22的内壁面上形成油膜。而且，在第三实施方式中， 因为形成有多个"V"字形油槽25，所以能够确实地形成油路，以使捕集到 的油在该油路中流动，并且能够将该油快速地从热交换器12、 13中排出。 因此，根据第三实施方式，能够确实地避免返回到压縮机ll中的回油量 不足的问题出现。
《发明的第四实施方式》
在本发明的第四实施方式所涉及的热交换器12、 13中，传热管22 的结构与所述各实施方式不同。具体来说，如图11 图14所示的那样， 在第四实施方式的传热管22的内壁面，形成有多个用来促进传热的传热 促进槽50。各个传热促进槽50形成为沿传热管22的周向盘旋的螺旋状， 并且各个传热促进槽50相互平行。传热促进槽50的纵向剖面的形状成 为开口面积朝开放部一侧变宽的近似梯形形状或近似三角形形状。
在第四实施方式的传热管22的内壁面，形成有四个与所述各实施方 式相同的油槽25。各个油槽25沿着传热管22的轴向延伸，并以90度的 间隔排列在传热管22的周向上。此外，油槽25并非一定要沿着一条直 线延伸，只要使该油槽25的扭转角在0度 5度的范围内即可。还有， 油槽25的纵向剖面的形状成为开口面积朝开放部一侧变宽的近似梯形形
各个油槽25与多个传热促进槽50相交叉，从而横贯所述传热促进 槽50。也就是说，如图13(将传热管的内壁面放大后得到的立体图)所示， 螺旋状传热促进槽50的长度方向上的两端分别与各个油槽25相连接。
还有，如图14所示，各个油槽25的开口宽度Wl大于各个传热促 进槽50的开口宽度W2。还有，各个油槽25的槽深D1与各个传热促进 槽50的槽深D2相同。此外，也可以使该槽深D1大于槽深D2，因而槽 深Dl只要在槽深D2以上即可。还有，优选油槽25的开口宽度Wl在0.2mm 1.0mm的范围内。
在第四实施方式的热交换器12、 13中，当制冷剂在传热管22内流 动时，传热管22内的油42进入到油槽25内。还有，在第四实施方式中， 虽然油也有可能进入到各个传热促进槽50内，但是能够通过各个传热促 进槽50将该油42排向油槽25(参照图13)。因此，能够防止在各个传热 促进槽50内形成油膜。如上所述，已被捕集到油槽25中的油42通过该 油槽25从热交换器12、 13中流出。
一第四实施方式的效果一
根据第四实施方式，因为在传热管22的内壁面形成有螺旋状的传热 促进槽50，所以传热管22的内壁面的表面积增大，从而能够使传热管 22的传热性能进一步提高。还有，因为使油槽25沿传热管22的轴向延 伸而与螺旋状的传热促进槽50相交叉，所以能够将积存在传热促进槽50
中的油排向油槽25。因此，能够避免在传热促进槽50内形成油膜，所以 能够防止传热管22的传热性能下降。
还有，在所述第四实施方式中，使四个油槽25等间隔地排列在传热 管22的周向上。由此，很容易地就使传热管22的内壁面的油进入到油 槽25内，并且能够使捕集到各个油槽25内的油的量实现均匀化。因此， 能够进一步确实地防止在传热管22的内壁面上形成油膜。还有，因为能 够快速地将积存在各个传热促进槽50内的油排向各个油槽25，所以还能 确实地防止在各个传热促进槽50内形成油膜。
而且，在所述第四实施方式中，因为使油槽25的开口宽度W1大于 传热促进槽50的开口宽度W2，所以能够积极地使传热管22内的油流入 油槽25。而且，因为使油槽25的槽深Dl大于等于传热促进槽50的槽 深D2，所以能够确实地使积存在传热促进槽50内的油流入油槽25内。 因此，能够充分发挥传热促进槽50的传热促进效果，从而能够进一步提 高传热管22的传热性能。 《其它的实施方式》
可以使所述实施方式成为下述结构。
形成在传热管22的内周壁的油槽25的形状可以是在所述各实施方式中^f列举的形状以外的其它形状。也就是说，可以使油槽25成为螺旋 状或弯弯曲曲的形状，也可以使该油槽25的纵向剖面成为三角形、椭圆 形或半圆形。
所述油槽25的数量并不限于四个，例如可以是一个，也可以在四个 以上。
而且，在所述各实施方式中，虽然本发明所涉及的热交换器12、 13 被用于以二氧化碳作制冷剂并且以PAG作冷冻机油的冷冻装置中，但是 该热交换器12、 13在使用与所述不同种类的制冷剂和冷冻机油的冷冻装 置中也适用。具体来说，能够列举出的制冷剂有R134a、 R410a、 R407c、 R32等，而能够列举出的冷冻机油有聚ct-烯烃、P06、氟系列油等。
此外，所述实施方式是本质上理想的示例，但并没有意图对本发明、 本发明的适用物或者它的用途范围加以限制。
一产业实用性一
综上所述，本发明对于在进行制冷循环的冷冻装置中使用的热交换 器是有用的。
权利要求
1. 一种热交换器，被用于进行蒸气压缩式制冷循环的冷冻装置中，该热交换器具有传热管(22)，制冷剂在该传热管(22)中流动，其特征在于在所述传热管(22)的内壁面形成有油槽(25)，该油槽(25)捕集并输送制冷剂中的油。
2. 根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于 所述油槽(25)沿着所述传热管(22)的轴向延伸。
3. 根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于 在所述传热管(22)的内壁面，沿周向等间隔地排列有多个所述油槽(25)。
4. 根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于 在所述传热管(22)的内壁面，沿着传热管(22)的轴向排列有多个呈"V"字形延伸的所述油槽(25)。
5. 根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于 在所述油槽(25)的内侧壁面上，形成有由亲油性材料构成的亲油层(27)。
6. 根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于 在所述传热管(22)的内壁面的除所述油槽(25)以外的部分，形成有由拨油性材料构成的拨油层(28)。
7. 根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于 在所述传热管(22)的内壁面，设有多个用来促进传热的传热促进槽(50)，该传热促进槽(50)形成为沿着该传热管(22)的周向盘旋的螺旋状。
8. 根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于 所述油槽(25)，沿着所述传热管(22)的轴向延伸，以便与所述传热促进槽(50)相交叉。
9. 根据权利要求8所述的热交换器，其特征在于 在所述传热管(22)的内壁面，沿周向等间隔地排列有多个所述油槽(25)。
10. 根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于所述油槽(25)的开口宽度大于所述传热促进槽(50)的开口宽度。
11. 根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于所述油槽(25)的槽深大于等于所述传热促进槽(50)的槽深。
12. —种冷冻装置，包括进行蒸气压縮式制冷循环的制冷剂回路(IO)， 其特征在于作为制冷剂的二氧化碳和作为冷冻机油的聚亚烷基二醇在所述制冷 剂回路(10)中循环，并且在该制冷剂回路(10)中设有权利要求1 11中任 一项所述的热交换器(12、 13)。
全文摘要
本发明公开了一种热交换器及冷冻装置。在该热交换器(12、13)的传热管(22)的内周面，形成有用来捕集并输送油的油槽(25)，该油槽(25)沿着传热管(22)的轴向延伸。
文档编号F28F1/40GK101523149SQ200780038428
公开日2009年9月2日 申请日期2007年10月2日 优先权日2006年10月18日
发明者吉冈俊, 笠井一成, 织谷好男, 金铉永 申请人:大金工业株式会社