CN1182187A - 空调机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种使用不破坏臭氧层的制冷剂并确保安全的空调机,该空调机具有室外单元A和室内单元B,在制冷循环配管中流动的制冷剂,是压力高、有毒和可燃性制冷剂,在制冷循环的配管之中,室内单元B侧配管的耐压强度大于室外单元A侧配管的耐压强度,当制冷剂压力异常升高时,配管破损、制冷剂泄漏等情形首先在室外侧配管中发生,这样可避免影响到室内住人。
Description
本发明涉及能适合于不同种类制冷剂、压力的空调机。
现有技术中，空调机中使用的制冷剂，有HCFC制冷剂(含有氢元素的含氯氟烃)，其中最常用的是HCFC22制冷剂。但是，这些HCFC制冷剂含有氯，所以存在着破坏臭氧层的问题。
臭氧破坏系数为零的制冷剂，有HFC(含有氢元素的碳氟化合物)制冷剂、CO2制冷剂(R744)。将来也考虑采用HFE(氢氟醚)制冷剂。
对于HFC制冷剂，曾考虑过HFC-32(二氟乙烷)、HFC-125(五氟乙烷)、HFC-134a(四氟乙烷)等的单一制冷剂，或者由这些单一制冷剂混合成的R410A制冷剂(50％重量的HFC-32和50％重量的HFC-125混合)、R407C制冷剂(HFC-32、HFC-125和HFC-134a的混合制冷剂)。在碳化氢类中，曾考虑过丙烷L3H8(R-290)等。
用于空调机或其它制冷机械的鳍管式热交换器，其构造是，将若干个板状放热翅片排列设置，若干根U形热交换管穿过这些放热翅片并固定之，这些热交换管之中，在彼此相邻的各热交换管的端部，插入并连接着U形连接管的两端部，借助于该U形管的插入连接，将各热交换管依次连通。其整体构造如图8和图9所示，其要部构造如图10所示。
1是热交换器，热传导性能好的铝等做成的若干个矩形板状放热翅片2彼此相隔一定间隔地排列，管3穿过这些放热翅片2并固定。
压缩机、膨张阀和其它热交换器与该热交换器1连接，构成制冷循环。
管3由若干根热交换管31和若干个U字形连接管(以下称为U形弯头)32构成。热交换管31的中途部弯曲成U字形，其两直线部穿过各放热翅片2。U形弯头32的两端部，插入并连接热交换管31之中的彼此相邻热交换管31的端部。借助于该弯头32的插入连接，将各热交换管31依次连通，制冷剂在其中流过。
各热交换管31的两端部31a、31a与各U形弯头32的两端部32a、32a用钎焊连接固定。
各热交换管31的两端部31a、31a，从放热翅片2伸出预定长度(K2+K1)，在该伸出部分中，扩大管径形成喇叭形部分31b。两端的管径扩大部分31a、31a，也称为凹窝部，位于距开口K1的范围内，其内径R2可以容纳U形弯头32的外径S2。
从图中可看见在热交换管31的内周面与U形弯头32的外周面之间有间隙，但实际上该间隙被钎焊连接而不存在。
各热交换管31之中，在制冷剂流入侧和流出侧的热交换管31的一端部31a上，插入地连接着外部配管4，该外部配管4用于连接其它制冷循环机械。该插入连接的方式与上述U形弯头32的插入连接相同。
臭氧破坏系数为零的HFC制冷剂或CO2制冷剂，其压力比已往采用的HCFC22高得多。因此，使用该制冷剂时，制冷循环机械必须耐高压。
在热交换器1中，其热交换管31与U形弯头32的连接构造，存在以下问题。
(1)扩大成喇叭形的部分31b处，受制冷剂压力造成的应力集中， 使该部分缺乏耐久性。
(2)从对应于放热翅片2处到管径扩大部31a之间的热交换管31的长度K2部分，其强度比管径扩大部31a弱。
(3)用于焊接热交换管31内面与U形弯头32外周面的焊料，不仅停留在该内周面与处周面的接触区域，还挤出到热交换管31内部，引起焊料堵塞，该焊料堵塞影响制冷剂的流动，从而影响空调机等的运转。
本发明是鉴于上述问题而作出的，其第1目的在于提供一种空调机，该空调机使用不破坏臭氧层的制冷剂、即混合了HFC32或HFC125的R410A等的HCFC替代制冷剂，并能确保安全。
本发明的第2目的是提供一种空调机，该空调机对于制冷剂压力造成的应力集中具有足够的耐久性和强度，适合于使用高压制冷剂，而且，热交换管的焊接时，能消除焊料堵塞，确保制冷剂流动顺畅。
本发明的第3目的是提供一种空调机，该空调机对于外部配管连接部的应力集中具有足够的耐久性和强度，适合于使用高压制冷剂。
为达到上述目的本发明采取以下技术方案：
一种空调机，备有室外单元和室内单元，高压制冷剂在制冷循环的配管中流动，其特征在于，制冷循环的配管之中，室内单元侧配管的耐压强度大于室外单元侧配管的耐压强度。
所述的空调机，其特征在于，室内单元侧配管的直径小于室外单元侧配管的直径。
所述的空调机，其特征在于，室内单元侧配管的管壁厚度大于室外单元侧配管的管壁厚度。
所述的空调机，其特征在于，室内单元侧配管的材料强度大于室外单元侧配管的材料强度。
所述的空调机，其特征在于，室外单元侧配管特定部位的强度小于该室外单元侧配管其它部位的强度，在制冷剂压力异常上升时，制冷剂从该特定部位泄漏。
所述的空调机，其特征在于，室外单元侧配管的特定部位用罩部件包围着。
一种空调机，其备有热交换器，该热交换器的构造是，若干根热交换管穿过放热翅片，这些热交换管之中，在相邻各热交换管的端部，插入地连接着连接管的两端部，借助该插入连接将各热交换管依次连通，制冷剂在其中流动；其特征在于：
将上述热交换器的各热交换管的两端部，扩管形成为喇叭形部和扩管部，将连接管的两端部，缩管形成为喇叭形部和缩管部，将该连接管的缩管部插入到各热交换管的扩管部以里的位置。
所述的空调机，其特征在于，连接管的缩管部的长度直达到热交换器的侧端即放热翅片的附近。
一种空调机，备有热交换器，该热交换器的构造是，若干根热交换管穿过放热翅片，将这些热交换管依次连通，高压制冷剂在其中流动，其特征在于，在上述热交换器的热交换管之中，位于制冷剂流入侧或流出侧的热交换管的机械强度大于其它热交换管的机械强度。
所述的空调机，其特征在于，位于制冷剂流入侧或流出侧的热交换管的管壁厚度大于其它热交换管的管壁厚度。
所述的空调机，其特征在于，位于制冷剂流入侧或流出侧的热交换管，用于接受外部配管插入的连接区域，在管轴方向是尽量的长。
所述的空调机，其特征在于，在各热交换管和连接管内流动的制冷剂是HFC制冷剂，该HFC制冷剂在50℃时的饱和压力为2500千帕以上。
所述的空调机，其特征在于，在制冷循环的配管中流动的制冷剂，是二氟乙烷和五氟乙烷的混合制冷剂。
所述的空调机，其特征在于，在制冷循环的配管中流动的制冷剂，是HFC制冷剂、HFE制冷剂、CO2制冷剂、含碳化氢类物质或氨的制冷剂其中的一种。
第1发明的空调机，备有室外单元和室内单元，高压制冷剂在制冷循环的配管中流动，其特征在于，制冷循环的配管之中，室内单元侧配管的耐压强度大于室外单元侧配管的耐压强度。
第2发明的空调机，是在第1发明中增加以下特征，即，室内单元侧配管的直径小于室外单元侧配管的直径。
第3发明的空调机，是在第1发明中增加以下特征，即，室内单元侧配管的管壁厚度大于室外单元侧配管的管壁厚度。
第4发明的空调机，是在第1发明中增加以下特征，即，室内单元侧配管的材料强度大于室外单元侧配管的材料强度。
第5发明的空调机，是在第1发明中增加以下特征，即，室外单元侧配管的特定部位的强度小于该室外单元侧配管的其它部位的强度，在制冷剂压力异常上升时，制冷剂从该特定部位泄漏。
第6发明的空调机，是在第5发明中增加以下特征，即，室外单元侧配管的特定部位用罩部件包围着。
第7发明的空调机，备有热交换器，该热交换器的构造是，若干根热交换管穿过放热翅片，这些热交换管之中，在相邻各热交换管的端部，插入地连接着连接管的两端部，借助该插入连接将各热交换管依次连通，制冷剂在其中流动；其特征在于，将上述热交换器的各热交换管的两端部，扩管形成为喇叭形部和扩管部，将连接管的两端部，缩管形成为喇叭形部和缩管部，将该连接管的缩管部插入到各热交换管的扩管部以里的位置。
第8发明的空调机，是在第7发明中增加以下特征，即，连接管的缩管部的长度直达到热交换器的侧端即放热翅片的附近。
第9发明的空调机，备有热交换器，该热交换器的构造是，若干根热交换管穿过放热翅片，将这些热交换管依次连通，高压制冷剂在其中流动，其特征在于，在上述热交换器的热交换管之中，位于制冷剂流入侧或流出侧的热交换管的机械强度大于其它热交换管的机械强度。
第10发明的空调机，是在第9发明中增加以下特征，即，位于制冷剂流入侧或流出侧的热交换管的管壁厚度大于其它热交换管的管壁厚度。
第11发明的空调机，是在第9发明中增加以下特征，即，位于制冷剂流入侧或流出侧的热交换管，用于接受外部配管插入的连接区域，在管轴方向尽量长。
第12发明的空调机，是在第1、第7或第9发明中增加以下特征，即，在各热交换管和连接管内流动的制冷剂是HFC制冷剂，该HFC制冷剂在50℃时的饱和压力为2500千帕以上。
第13发明的空调机，是在第1、第7或第9发明中增加以下特征，即，在制冷循环的配管中流动的制冷剂，是二氟乙烷和五氟乙烷的混合制冷剂。
第14发明的空调机，是在第1、第7或第9发明中增加以下特征，即，在制冷循环的配管中流动的制冷剂，是HFC制冷剂、HEF制冷剂、CO2制冷剂、含碳化氢类物质或氨的制冷剂其中的一种。
第1至第6发明中，制冷剂压力异常上升而引起的气体泄漏易发生在室外侧，如第12至第14发明那样，采用已往HCFC制冷剂的高压替代制冷剂时，也能确保安全。
第7、第8发明中，热交换管的连接部分具有足够的耐久性和强度，而且消除焊接时的焊料堵塞，采用高压制冷剂也能确保安全。
第9至第11发明中，对于外部配管连接部的应力集中具有足够的耐久性和强度，所以，如图12至第14发明那样，采用HCFC制冷剂的高压替代制冷剂时也能确保安全。
本发明的积极效果：
如上所述，本发明的空调机，在制冷循环配管之中，使室内单元侧配管的耐压强度大于室外单元侧配管的耐压强度，在制冷剂压力异常升高时，气体泄漏易发生在室外侧，所以，即使采用高压制冷剂代替HCFC制冷剂，也能确保安全。
由于将本发明中的热交换器的各热交换管两端部扩管形成喇叭形部和扩管部，并且，将连接管的两端部缩管形成喇叭形部和缩管部，将该连接管的缩管部插入到各热交换管的扩管部更里侧位置，所以，在热交换管的连接部分，对于制冷剂压力引起的应力集中具有足够的耐久性和强度。而且，在焊接时消除了焊料堵塞，确保制冷剂的顺畅流动，可提高使用高压替代制冷剂的空调机安全性。
另外，由于热交换器的各热交换管之中，位于制冷剂流入侧或流出侧的热交换管的机械强度比其它热交换管的机械强度大，所以，对外部配管连接处的应力集中亦具有足够的耐久性和强度，可提高使用高压替代制冷剂的空调机的安全性。
图1是表示本发明一实施例空调机中制冷循环的构造和制冷时制冷剂流动情形的图。
图2是表示图1所示空调机中制冷循环的构造和采暖时制冷剂流动情形的图。
图3是表示本发明一实施例空调机中的热交换器构造的断面图。
图4是表示图3中的U形弯头构造的图。
图5是表示图3变形例构造的断面图。
图6是表示图3所示空调机中的热交换器外部配管连接部的变形例构造的断面图。
图7是表示图3所示空调机中的热交换器外部配管连接部的另一变形例构造的断面图。
图8是表示该实施例和现有空调机中的热交换器构造的立体图。
图9是表示图8中要部构造的图。
图10是表示现有热交换器构造的局部断面图。
下面，参照附图说明本发明的一实施例。图中，与图8、图9、图10中相同的部分注以相同标号，其详细说明从略。
图1和图2表示空调机的整体构造。A是室外单元，B是室内单元。
在该室外单元A和室内单元B中，进行着热泵式制冷循环。
即，冷凝器43通过四通阀42与压缩机41的排出口连接，蒸发器45通过电动膨张阀44与该冷凝器43连接。压缩机41的吸入口通过四通阀42与蒸发器45连接。
配管51用于室外单元A的连接。配管52用于室内单元B侧的连接。
制冷时，把四通阀42设定在图1的状态，从压缩机41排出的制冷剂如箭头所示地，流向四通阀42、冷凝器43、电动膨张阀44、蒸发器45，经过了蒸发器45的制冷剂通过四通阀42被吸入压缩机41。
采暖时，把四通阀42设定在图2的状态，从压缩机41排出的制冷剂如箭头所示地，流向四通阀42、冷凝器45、电动膨张阀44、蒸发器43，经过了蒸发器43的制冷剂通过四通阀42被吸入压缩机41。
制冷循环中的制冷剂，是臭氧破坏系数为零的制冷剂，例如HFC制冷剂、HFE制冷剂(氢氟醚)、CO2制冷剂、丙烷L3H8(R-290)等含有碳化氢类物质或氨的制冷剂。其中，作HFC制冷剂，有HFC-32(二氟乙烷)、HFC-125(五氟乙烷)、HFC-134a(四氟乙烷)等的单一制冷剂，或者，是这些制冷剂的混合，例如R410A制冷剂(50％重量的HFC-32与50％重量的HFC-125的混合)、R407C(HFC-32、HFC-125、HFC134a的混合)等。也可使用碳化氢类的丙烷L3H8(R-290)。
但是，这些制冷剂压力高、有毒，并具有可燃性。在使用时必须确保安全。
为了确保安全，把用于室内单元B连接的室内配管52的耐压强度，设定得大于用于室外单元A的室外配管51的耐压强度。
把室内配管52的耐压强度设定得大于室外配管51的耐压强度的情况下，在制冷剂压力异常升高时，配管破损、制冷剂泄漏等情况，与室内侧(居住区)配管52相比，先在室外侧配管52中发生。这样，可以防止室内侧(居住区)配管52中产生破损或制冷剂泄漏。即使采用压力高、可燃性、有毒的制冷剂，火灾或对健康有害的气体不会涉及到室内的住人，可确保安全。
在制冷循环中，设置压力开关或压缩机马达电流检测器等检测制冷剂压力异常升高的装置，在检测到异常时，使压缩机的运转停止、或减少压缩的旋转数等，进行保护控制，这是通常的做法。当该保护控制因检测装置的故障等原因而失去功能时，如上所述，配管的破损、制冷剂泄漏等发生在室外侧的配管51中，可以使室内住人不受其害。
把室内配管52的耐压强度设定得大于室外配管51的耐压强度的具体办法例如有以下一些等：(1)把室内配管52的外径做得小于室外配管51的外径。(2)把室内配管52的管壁厚度做得大于室外配管51的管壁厚度。(3)使室内配管52的材料强度大于室外配管51的材料强度。(4)使室外配管51的某特定部位的强度比该配管51的其它部位的强度稍小。
把室内配管52的外径做得小于室外配管51的外径时，可以减低制冷剂压力对室内配管52的应力。
设室内配管52的外径为d1，管壁厚度为t1，材料容许应力值为k1，容许压力为p2时，则p1＝k1·(t2/d1)。
设室外配管51的外径为d2，管壁厚度为t2，材料容许应力值为k2，容许压力为p2时，则p2＝k2·(t2/d2)。
因此，可得到p1/p2＝k1/k2·t2/t2·d1/d2的关系。根据该关系，如下式(a)～(c)地选择p1＞p2的组合，可把室内配管52的耐压强度设定得大开室外配管51的耐压强度。
(a)t1＝t2、k1＝k2时，d1＜d2。
(b)d1＝d2、k1＝k2时，t1＞t2。
(c)t1＝t2、d1＝d2时，k1＞k2。
将室内配管52的耐压强度设定得大于室外配管51的耐压强度的具体办法之一，是上述(4)，即，使配管5的某特定部位的强度小于该配管51的其它部位的强度。这样，制冷剂压力异常升高时，配管的损坏或制冷剂泄漏等情形发生在室外侧配管51的特定部位。
这种构造中，用罩部件包围住配管51的特定部位，可以防止或减少制冷剂泄漏对室外单元A其它部件的影响。
下面，说明另一实施例。该实施例中，作为冷凝器43和蒸发器45使用的热交换器1，是对于R-410A那样的高压制冷剂具有高耐压性能的热交换器。图3和图4表示该热交换器的要部构造。该热交换器1的整体构造与图8、图9所示相同。
U形弯头32的两端部32a、32a，经锻造加工，缩管形成为喇叭形部32b和缩管部32a、32a，该缩管部32a、32a插入到热交换管31的扩管部31a、31a的更里侧。
沿热交换管31管轴方向的缩管部32a、32a的长度La，设定为能达到对应于热交换器侧端面放热翅片2的位置。沿热交换管31管轴方向的喇叭形部32b、32b的长度Lb，设定为与沿热交换管31管轴方向喇叭形部31b、31b的长度相等。
图中，可以看见热交换管31内周面与U形弯头32外周面之间有间隙，但实际上该间隙极小，或者用钎焊焊接而不存在。该重叠部分通过钎焊，将U形弯头32与热交换管31连接起来。
根据该构造，对于热交换管31的伸出于放热翅片2的部分(长度＝k1+k2)，U形弯头32的外周面与其紧密接触，在此处形成双重管构造。
由于该双重管构造，在热交换管31与U形弯头32的整个连接区域，可得到高强度和耐久性。
即，由U形弯头32的喇叭形部32b、32b和热交换管31的喇叭形部31b、31b双方共同承受制冷剂压力(内压)产生的应力集中，可避免象现有技术中那样应力集中只作用在热交换管31的喇叭形部31b、31b上。
而且，由于热交换管31内周面与U形弯头32外周面的重叠部分沿管长方向较长，所以，焊接用钎料不会挤出到热交换管31里面，可进行良好的焊接。因此，在热交换管31的里面没有焊料堵塞，可确保制冷剂的顺畅流动。
如图5所示，将U形弯头32的缩管部32a、32a的长度延长，使该缩管部32a、32a从对应于放热翅片2的位置进一步伸到热交换器内方，则热交换管31与U形弯头32的重叠部分更多，可更加提高强度和耐久性。
如图9所示，各热交换管31之中，在制冷剂流入侧和流入侧的热交换管31的一端部，插入地连接着外部配管4，该外部配管4用于连接其它制冷循环部件，该外部配管4插入连接着的热交换管31，如图6、图7所示地，将其机械强度设定得比其它的热交换管31的机械强度大。
使插入连接着外部配管4的热交换管31的机械强度比其它热交换管31的机械强度大，其具体办法如图6所示，将管壁厚度做得比其它热交换管31大，或者如图7所示，将接受外部配管4的连接区域(钎焊区域)沿管轴方向尽可能地长。
在外部配管4与热交换管31的连接部，除了有制冷剂压力引起的集中应力外，还有压缩机振动或鼓风机振动引起的应力集中。但是，由于其机械强度大，所以，即使作用有上述的两种集力集中，也能承受得住。而且制造成本低。
图3至图7所示实施例中，制冷剂是采用的含有45％重量以上HFC-32的R-410A，该制冷剂在50℃时的饱和压力是2500kpa(千帕)以上。相对于现有的R-22制冷剂(冷凝温度65℃时的饱和压力为2800kpa)，虽然需要耐高压设计，但图3至图7构造的热交换器备有能适应该制冷剂的足够高强度和耐久性。
本发明并不局限于上述实施例，在不变更主要特征的范围内，可作各种变更。
Claims (14)
1.一种空调机，备有室外单元和室内单元，高压制冷剂在制冷循环的配管中流动，其特征在于，制冷循环的配管之中，室内单元侧配管的耐压强度大于室外单元侧配管的耐压强度。
2.如权利要求1所述的空调机，其特征在于，室内单元侧配管的直径小于室外单元侧配管的直径。
3.如权利要求1所述的空调机，其特征在于，室内单元侧配管的管壁厚度大于室外单元侧配管的管壁厚度。
4.如权利要求1所述的空调机，其特征在于，室内单元侧配管的材料强度大于室外单元侧配管的材料强度。
5.如权利要求1所述的空调机，其特征在于，室外单元侧配管特定部位的强度小于该室外单元侧配管其它部位的强度，在制冷剂压力异常上升时，制冷剂从该特定部位泄漏。
6.如权利要求5所述的空调机，其特征在于，室外单元侧配管的特定部位用罩部件包围着。
7.一种空调机，其备有热交换器，该热交换器的构造是，若干根热交换管穿过放热翅片，这些热交换管之中，在相邻各热交换管的端部，插入地连接着连接管的两端部，借助该插入连接将各热交换管依次连通，制冷剂在其中流动；其特征在于：
将上述热交换器的各热交换管的两端部，扩管形成为喇叭形部和扩管部，将连接管的两端部，缩管形成为喇叭形部和缩管部，将该连接管的缩管部插入到各热交换管的扩管部以里的位置。
8.如权利要求7所述的空调机，其特征在于，连接管的缩管部的长度直达到热交换器的侧端即放热翅片的附近。
9.一种空调机，备有热交换器，该热交换器的构造是，若干根热交换管穿过放热翅片，将这些热交换管依次连通，高压制冷剂在其中流动，其特征在于，在上述热交换器的热交换管之中，位于制冷剂流入侧或流出侧的热交换管的机械强度大于其它热交换管的机械强度。
10.如权利要求9所述的空调机，其特征在于，位于制冷剂流入侧或流出侧的热交换管的管壁厚度大于其它热交换管的管壁厚度。
11.如权利要求9所述的空调机，其特征在于，位于制冷剂流入侧或流出侧的热交换管，用于接受外部配管插入的连接区域，在管轴方向是尽量的长。
12.如权利要求1或7或9所述的空调机，其特征在于，在各热交换管和连接管内流动的制冷剂是HFC制冷剂，该HFC制冷剂在50℃时的饱和压力为2500千帕以上。
13.如权利要求1或7或9所述的空调机，其特征在于，在制冷循环的配管中流动的制冷剂，是二氟乙烷和五氟乙烷的混合制冷剂。
14.如权利要求1或7或9所述的空调机，其特征在于，在制冷循环的配管中流动的制冷剂，是HFC制冷剂、HFE制冷剂、CO2制冷剂、含碳化氢类物质或氨的制冷剂其中的一种。
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