[發明專利]集流箱中具有流體膨脹的換熱器

有效

• 申請號: 200580047688.8
• 申請日: 2005-12-28
• 公開（公告）號: CN101128709A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: M·B·戈奧諾夫;P·弗馬;M·F·塔拉斯;R·A·喬普科;A·C·柯克伍德
• 申請（專利權）人: 開利公司
• 主分類號: F25B41/06
• 分類號: F25B41/06;F25B39/02;F28F9/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 彭武

相關申請的交叉引用

本發明要求來自2005年2月2日提交的，題目為“在管道和集流箱之間的空隙中具有流體膨脹的微型通道換熱器”，第60/649422號的美國臨時專利申請的優先權益，該申請在此引入全文作為參考。

技術領域

本申請一般涉及制冷劑蒸氣壓縮式系統換熱器，該換熱器具有多個在第一集流箱和第二集流箱之間延伸的平行管道，且更特別地，涉及在入口集流箱中提供冷卻劑的膨脹，用于改善流過換熱器的平行管道的兩相制冷劑流的分布。

背景技術

制冷劑蒸氣壓縮式系統在本領域中是公知的。采用制冷劑蒸氣壓縮循環的空調器和熱泵通常用來冷卻或冷卻/加熱空氣來將住所，辦公大樓，醫院，學校，餐館或其它設施中的環境氣候控制到舒適范圍。制冷劑蒸氣壓縮式系統通常也用來冷卻空氣，或者冷卻其它輔助介質例如水或者乙二醇溶液，來為在超市，便利店，雜貨店，自助餐廳，餐館和其它食物服務機構的展示柜中的食物產品和飲料產品提供冷藏環境。

通常地，這些制冷劑蒸氣壓縮式系統包括與制冷劑流體連通的壓縮機，冷凝器，膨脹裝置和蒸發器。前述的基本的制冷劑系統部件通過封閉的制冷劑回路中的制冷劑管道而相互連接，且根據采用的蒸氣壓縮循環來設置。膨脹裝置，通常為膨脹閥或固定孔計量裝置(例如量孔或者毛細管)，設置在制冷劑管道中，相對于制冷劑流位于制冷劑回路中蒸發器的上游和冷凝器的下游的位置。膨脹裝置工作，使得流經從冷凝器延伸至蒸發器的制冷劑管道的液體制冷劑膨脹至較低的壓力和溫度。因此，通過膨脹裝置的一部分液體制冷劑膨脹成蒸氣。結果，在這種常規的制冷劑蒸氣壓縮式系統中，進入蒸發器的制冷劑流構成了兩相混合物。液體制冷劑和蒸氣制冷劑的具體百分比取決于所采用的具體膨脹裝置，工作條件，和使用的制冷劑，例如R-12，R-22，R-134a，R-404A，R-410A，R-407C，R717，R744或其它可壓縮流體。

在某些制冷劑蒸氣壓縮式系統中，蒸發器是平行管道換熱器。這種換熱器具有多個通過多個管道提供的平行制冷劑流路徑，該管道在入口集流箱或入口集管和出口集流箱或出口集管之間平行延伸。入口集流箱從制冷劑回路中接收制冷劑流，并將制冷劑流體分配到多個通過換熱器的流路徑中。出口集流箱用于收集離開相應的流路徑的制冷劑流，并將收集的流導入回制冷劑管道中，以便返回到單流程換熱器的壓縮機中或者返回到多流程換熱器的另一組換熱管中。在后一種情況中，出口集流箱是一個中間集管或集管室，且作為下一組下游管道的入口集流箱。

歷史上，用于這種制冷劑蒸氣壓縮式系統的平行管道換熱器采用圓形管道，通常直徑為3/8英寸或者7毫米。最近，橫截面為扁平的，典型地矩形的或者橢圓形的多通道管道用于制冷劑蒸氣壓縮式系統的換熱器中。每個多通道管道通常具有多個縱向平行于管道長度延伸的流動通道，每個通道提供具有相對小的流通面積的制冷劑流路徑。因此，換熱器具有在換熱器入口和出口集流箱之間平行延伸的多通道管道，該換熱器將具有在兩個集流箱之間延伸的較大數量的小流通面積制冷劑流路徑。相反，具有常規的圓形管道的常規的換熱器將具有較小數量的在入口和出口集流箱之間延伸的大流通面積流路徑。

兩相制冷劑流的非均勻分布，也稱為分布不均，是平行換熱器中常見的問題，它會對換熱器效率產生負面影響。兩相分布不均的問題常常由入口集流箱中存在的蒸氣相制冷劑和液體相制冷劑的密度差異而造成的，其密度差異是由于通過上游膨脹裝置的制冷劑的膨脹而引起的。

在Repice等人的美國專利No.6502413中公開了一種用于控制通過蒸發換熱器中的平行管道的制冷流分布的解決方法。在其中公開的制冷劑蒸氣壓縮系統中，來自冷凝器的高壓液體制冷劑在蒸發換熱器入口集流箱上游的常規直列式膨脹閥中部分地膨脹成為較低壓力的液體制冷劑。節流部件，例如管道中的簡單窄部位或者是設置在管道內的內孔板，在管道入口下游設置在連接到入口集流箱的每個管道中，使得制冷劑在進入管道中后完成膨脹成低壓的液體/蒸氣制冷劑混合物。

在Kanzaki等人的日本專利No.JP4080575中公開了另一種用于控制通過蒸發換熱器中的平行管道的制冷流分布的方法。在其中公開的制冷劑蒸氣壓縮系統中，來自冷凝器的高壓液體制冷劑在常規直列式膨脹閥中也部分地膨脹成為換熱器的分布腔上游的較低壓力的液體制冷劑。其中具有多個孔的板在腔中延伸。當較低壓力液體制冷劑通過孔時，該制冷劑在板的下游和通向腔室的相應管道的入口的上游，膨脹成為低壓液體/蒸氣混合物。