[實用新型]具有用于改善制冷劑均分的混合膨脹裝置的汽車蒸發器熱交換器

有效

• 申請號: 201420453550.4
• 申請日: 2014-08-12
• 公開（公告）號: CN204154032U
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: S·喬杜里;P·S·卡德爾;C·M·科沃斯基
• 申請（專利權）人: 德爾福技術有限公司
• 主分類號: F25B39/02
• 分類號: F25B39/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 胡曉萍

技術領域

本實用新型涉及汽車蒸發器；并具體涉及用于均分制冷劑通過該汽車蒸發器的制冷劑管的制冷劑膨脹裝置。

背景技術

機動車用空調系統通常包括制冷劑回路，該制冷劑回路具有位于用來將經調節的空氣提供至乘客艙的暖通空調(HVAC)模塊內的蒸發器、位于蒸發器上游的膨脹裝置、位于膨脹裝置上游發動機艙前面的冷凝器以及位于發動機艙內冷凝器上游的壓縮機。上述部件液壓串聯在閉合的制冷劑回路內。

壓縮機使制冷劑壓縮并循環通過閉合的制冷劑回路。從蒸發器的入口開始，具有液體和蒸氣混合物的低壓兩相制冷劑進入蒸發器并流過蒸發器的制冷劑管，在制冷劑管處，低壓兩相制冷劑通過從進入的空氣流中吸收熱量而膨脹成低壓蒸氣制冷劑。低壓蒸氣制冷劑然后從蒸發器出口排出并進入壓縮機，在壓縮機處，低壓蒸氣制冷劑被壓縮成高壓高溫蒸氣。高壓蒸氣制冷劑然后流過冷凝器，在冷凝器處，高壓蒸氣制冷劑通過將熱量釋放至機動車外部的周圍空氣而冷凝成高壓液體制冷劑。經冷凝的高壓液體制冷劑通過膨脹裝置返回至蒸發器，膨脹裝置將高壓液體制冷劑膨脹為低壓液體蒸氣制冷劑混合物以重復該循環。

常規的蒸發器包括入口歧管、出口歧管以及液壓連接這兩個歧管的多個制冷劑管。此外，在入口歧管與出口歧管之間可能存在一個或多個中間歧管，例如回流歧管。通過蒸發器的制冷劑的流量，對于R-134a制冷劑而言通常在25kg/h至300kg/h的范圍內，主要取決于機動車的發動機轉速(以每分鐘轉數(rpm)計)。這是壓縮機直接由發動機經由輔助皮帶驅動的結果；因此，壓縮機速度隨著發動機rpm而改變。

理想的是能夠將兩相制冷劑均分(分成等份)至蒸發器的制冷劑管以對空氣流進行均勻冷卻。如果兩相制冷劑以相對高的速度進入入口歧管，則液相制冷劑被液流的動量攜帶，進一步遠離入口歧管的進口至入口歧管的遠端。因此，最接近入口歧管進口的制冷劑管主要接收蒸氣相，而靠近入口歧管的遠端的制冷劑管主要接收液相。另一方面，如果兩相制冷劑以相對低的速度進入入口歧管，則最接近入口歧管進口的制冷劑管主要接收液相，而靠近入口歧管的遠端的制冷劑管主要接收蒸氣相。較之于體積分數，在涉及制冷劑的質量分數時尤其如此。在任一情況下，這會導致流過制冷劑管的制冷劑不均分，使蒸發器的傳熱效率降低。

液體制冷劑不均分的不良效果是從蒸發器出來的空氣的溫度圖的偏移。在高的制冷劑流速下，在入口歧管的遠端處穿過制冷劑管的空氣流溫度低于在靠近入口處穿過制冷劑管的空氣流溫度。在低的流動速度下，情況相反。出口空氣溫度的偏移和變動模式是不期望的。首先，它指示低效率的傳熱過程。其次，它妨礙將溫度傳感器適當地定位于蒸發器的下游面上。該溫度傳感器旨在測量空氣的最低溫度，并且它通過在達到設定的最低溫度時關閉固定排量壓縮機來控制固定排量壓縮機，從而保護固定排量壓縮機不受損壞。所得不均勻溫度場(其受制冷劑流動速度影響而改變)使得難以保持HVAC模塊外部的出風口溫度的均勻平衡。在某些情況下，左出風口溫度和右出風口溫度中的這種失衡引起車輛乘坐人員的明顯不適。

需要這樣一種裝置，不管由內在變化的發動機速度引起的制冷劑流速的變化，該裝置控制制冷劑流在入口歧管中向制冷劑管均分并保持出風溫度場均勻。

發明內容

簡而言之，本實用新型的一個方面為具有混合膨脹裝置(HED)的汽車蒸發器熱交換器。蒸發器包括限定沿歧管軸線A延伸的內腔的細長入口歧管和延伸進內腔的多個制冷劑管。HED包括一級制冷劑壓降裝置和二級制冷劑壓降裝置，一級制冷劑壓降裝置被構造為接納液相制冷劑并將液相制冷劑膨脹成兩相制冷劑的第一混合物，二級制冷劑壓降裝置設置在入口歧管中且被構造為接納兩相制冷劑的第一混合物并將兩相制冷劑的第一混合物膨脹成兩相制冷劑的第二混合物，并且將兩相制冷劑的第二混合物均分至所述多個制冷劑管的開放端。

一級制冷劑壓降裝置是被構造為接納液相制冷劑并將液相制冷劑膨脹成兩相制冷劑的第一混合物的TXV，所述兩相制冷劑的第一混合物具有質量百分比為約75-85％的液相。二級制冷劑壓降裝置為管，其具有多個孔口，所述多個孔口被構造為將兩相制冷劑的第一混合物膨脹成兩相制冷劑的第二混合物，所述兩相制冷劑的第二混合物具有質量百分比為約65-75％的液相。EOT的內徑的優選范圍為使得其應足夠大以抑制對制冷劑流的阻力，在管中少于分配量的制冷劑能夠流至EOT的遠端216，但又足夠小以防止進入的兩相制冷劑的第一混合物流分離成液體層和蒸氣層。