專利名稱：具有帶分配插件的返回歧管的多通路熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)內(nèi)容涉及多通路熱交換器。更特定而言，本公開(kāi)內(nèi)容涉及在 返回歧管中具有分配插件的多通路熱交換器。
背景技術(shù)：
制冷系統(tǒng)是本項(xiàng)領(lǐng)域中熟知的且在如餐飲服務(wù)、化工、住宅和商 業(yè)冷卻以及汽車等產(chǎn)業(yè)中普遍使用。在更大的規(guī)模上，需要熱交換器 用于辦公樓和用于住宅目的。這些系統(tǒng)的主要問(wèn)題在于缺乏效率。
傳統(tǒng)的制冷循環(huán)或空調(diào)包括壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器和 制冷劑，制冷劑的蒸發(fā)造成較冷的溫度。在某些制冷系統(tǒng)中，蒸發(fā)器 是一系列的平行窄管，這些窄管提供平行的制冷劑路徑。當(dāng)制冷劑經(jīng) 過(guò)膨脹閥時(shí)，發(fā)生壓力和溫度降低。
在許多制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)中，在制冷劑經(jīng)過(guò)膨脹閥時(shí)，流體的 一部分膨脹為蒸汽。所得到的兩相混合物可造成蒸發(fā)器中分配不均， 這是使用平行制冷劑路徑的熱交換器的常見(jiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致較差的熱交換
器效率。對(duì)于具有相對(duì)較少的平行制冷劑路徑(通常為20條或更少) 的熱交換器而言，通過(guò)分別地供應(yīng)每個(gè)平行的制冷劑路徑的分配裝置 來(lái)實(shí)現(xiàn)兩相流體的均勻分配。但是，對(duì)于與許多平行制冷劑路徑(通 常多于20條)進(jìn)行的熱交換而言，到每個(gè)平行制冷劑路徑的分別分配 通常常是不合乎實(shí)際的。在大多數(shù)情況下，使用簡(jiǎn)單的入口集管(inlet header)，其可導(dǎo)致到熱交換器的制冷劑顯著分配不均。此外，重力、 以及隨著流動(dòng)從膨脹分配裝置過(guò)渡到入口集管而引起的總體積增加也 起作用造成液體與蒸汽分開(kāi)。
在先前，由美國(guó)專利笫7，143，605號(hào)提出包括分配管，該分配管定 位于入口歧管內(nèi)以減小分配不均。雖然入口歧管內(nèi)的分配管被證明有 助于減小分配不均，但熱交換器內(nèi)的液相與汽相的分配不均仍有問(wèn)題。
因此，存在對(duì)于這樣的熱交換器的需要，這種熱交換器克服、緩 解和/或減輕了現(xiàn)有技術(shù)熱交換器的前述和其它有害影響的一個(gè)或多 厶

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種多通路熱交換器，該多通路熱交換器具有返回歧
管，該返回歧管具有間壁(partition)、前壁和后壁。該間壁將返回歧 管分成收集腔室和分配腔室。前壁和后壁限定流體通道。前壁具有多 個(gè)穿孔，這些穿孔將流體通道設(shè)置為與收集腔室和分配腔室成單獨(dú)流 體連通。
本發(fā)明提供了一種具有入口歧管、返回歧管、多個(gè)通道和分配插 件的多通路熱交換器。入口歧管具有限定入口腔室和出口腔室的笫一 間壁。返回歧管具有限定收集腔室和分配腔室的第二間壁。多個(gè)通道 限定介于入口腔室與收集腔室之間的第一流體流動(dòng)路徑和介于分配腔 室與出口腔室之間的第二流體流動(dòng)路徑。分配插件在返回歧管內(nèi)。分 配插件具有與收集腔室成流體連通的第一多個(gè)穿孔和與分配腔室成流 體連通的第二多個(gè)穿孔。
通過(guò)下文的詳細(xì)描述、附圖和所附權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明的上述和 其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)被本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地認(rèn)識(shí)和理解。


結(jié)合附圖，通過(guò)本公開(kāi)內(nèi)容的下文的詳細(xì)描述，本公開(kāi)內(nèi)容的這 些和其它目的將會(huì)變得顯而易見(jiàn)，在附圖中
圖1是根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容帶有分配插件管的熱交換器的示范性實(shí)施 例的剖視圖。
圖2是沿著圖1的線2-2所截取的本公開(kāi)內(nèi)容的熱交換器的剖視 圖；以及
圖3是圖2的熱交換器的可替代示范性實(shí)施例的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)參看附圖且具體地參看圖l和圖2，示出了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的熱 交換器的示范性實(shí)施例且其一般以附圖標(biāo)記10來(lái)表示。熱交換器10 是平行路徑熱交換器，且有利地包括插件44，插件44在熱交換器的返 回歧管內(nèi)收集、混合并分配流體。
在所圖示的實(shí)施例中，熱交換器IO是微通道熱交換器。但是，本公開(kāi)內(nèi)容設(shè)想到插件44同樣用于任何類型的平行路徑熱交換器。
圖1說(shuō)明熱交換器10^t分成兩個(gè)通路，即，第一通路12和笫二 通路14。第一通路12和第二通路14由間壁18和20所限定的過(guò)渡線 16限定。
間壁18在入口歧管22中將第一通路12與第二通路14分開(kāi)，間壁 18延伸整個(gè)入口歧管22的寬度。歧管22的另外的端部由端蓋24密封， 在端蓋24中限定有端口 (未圖示)。間壁18防止諸如制冷劑這樣的 流體26穿過(guò)入口歧管22而旁路經(jīng)過(guò)(bypass)第一通路12和第二通 路14。
間壁20在返回歧管40中將第一通路12與第二通路14分開(kāi)，間壁 20延伸整個(gè)返回歧管40的寬度。間壁20防止諸如制冷劑這樣的流體 26穿過(guò)返回歧管40傳遞到第二通路14，除非其首先穿過(guò)分配插件44 傳遞。
流體26可以是單相或兩相制冷劑。因此，經(jīng)過(guò)熱交換器10行進(jìn) 的流體26當(dāng)橫穿交換器時(shí)可以是汽相或液相。流體26由箭頭表示， 其表明經(jīng)過(guò)熱交換器IO的流動(dòng)方向。
入口歧管22接收流經(jīng)內(nèi)分配器28的流體26。內(nèi)分配器28具有一 系列的小孔30，這些小孔30將流體分配到入口歧管22的入口腔室32 內(nèi)。具有入口端36和出口端38的若干微通道管(管)34限定從入口 歧管22延伸到返回歧管40的流體流動(dòng)路徑。入口端36與入口歧管22 的入口腔室32成流體流動(dòng)連通。返回端38與返回歧管40的收集腔室 42成流體流動(dòng)連通。
第一通路12被限定為經(jīng)過(guò)平行管34從入口歧管22到返回歧管40 的收集腔室42的流體路徑。第二通路14被限定為經(jīng)過(guò)平行管50從返 回歧管40的分配腔室48到入口歧管22的出口腔室56的流體路徑。
流體26理想地在第一通路12中的管34內(nèi)均勻地分配。每個(gè)管34 是非常窄的管，且熱交換器10具有若干這樣的管，其構(gòu)成在蒸發(fā)期間 傳輸流體26的熱交換器的主體。管34彼此平行排列，且雖然圖l示 出熱交換器的兩通路構(gòu)造，但也可使用具有多于兩個(gè)通路的多通路熱 交換器。在具有多于兩個(gè)通路的多通路熱交換器中，第二返回歧管取 代出口腔室56，并且此第二返回歧管將流體引導(dǎo)到出口歧管或用于另 一通路的另一返回歧管。所需返回歧管的數(shù)目取決于通路的數(shù)目。
6雖然圖l示出插件44安置于返回歧管40中，但插件44也可位于 與間壁18相對(duì)的入口歧管22的出口腔室56中，特別是在入口歧管22 中的出口腔室56起到用作第三通路(未圖示)的返回歧管的情況下。
流體26通過(guò)管34傳輸?shù)绞占皇?2。收集腔室42從管34的第 一通路12收集流體并且將流體傳遞到插件44。插件44使流體26混合 并將流體26從第一通路12傳輸?shù)降诙?4。理想地，流體26是氣 相形式流體以及液相形式流體所蒸發(fā)出的均一混合物.在插件44中收 集并混合流體26，使得能夠在流體前進(jìn)到第二通路44之前使流體均一 地混合。插件44具有沿著插件44安置的一系列的收集和分配穿孔46， 其將流體26引導(dǎo)到分配插件44內(nèi)和從分配插件44中引導(dǎo)出來(lái)。
穿孔46-l定位于第一通路12中的插件44中。穿孔46-l從收集腔 室42接收流體26。在穿孔46-1處進(jìn)入插件44的流體26在第二通路 14上的在穿孔46-2處離開(kāi)插件44。通過(guò)插件44中的穿孔46-2離開(kāi)的 流體26進(jìn)入分配腔室48，在分配腔室48中，流體26然后進(jìn)入第二通 路14。
穿孔46優(yōu)選地具有可變大小，用以在插件44和分配腔室48內(nèi)有 效地混合和分配流體26。穿孔46可具有一定的開(kāi)口尺寸，該開(kāi)口尺寸 可在插件44上是均一的，或者穿孔的開(kāi)口尺寸的大小可從第一通路12 向第二通路14增加。舉例而言，穿孔46的尺寸可在流體流動(dòng)路徑的 下游進(jìn)一步增加，這可實(shí)現(xiàn)更大程度的流體分配。穿孔46大小的增加 可以是遞增的或者可使用另外的方式來(lái)決定穿孔大小。
穿孔46的大小和定位可影響到熱交換器10中壓力受影響的程度。 因而，在插件44中所有穿孔46的總截面對(duì)熱交換器10中實(shí)現(xiàn)的壓力 程度產(chǎn)生影響。在所公開(kāi)的插件44的示范性實(shí)施例中，穿孔46被構(gòu) 造成使得插件44并不造成熱交換器10中壓力降低，或者插件44中的 壓力降低是最小的。為了限制對(duì)熱交換器10中的壓力的影響，同時(shí)仍 實(shí)現(xiàn)流體26的充分混合和分配，可調(diào)整穿孔46的形狀、數(shù)目和定位。
穿孔46的大小和定位也影響流體26穿過(guò)熱交換器IO有效分配的 程度。在一個(gè)實(shí)施例中， 一個(gè)穿孔46可與一定數(shù)目的管34或50相關(guān) 聯(lián)。在某些實(shí)施例中， 一個(gè)穿孔46-l與四至六個(gè)管34相關(guān)聯(lián)且一個(gè)穿 孔46-2與四至六個(gè)管50相關(guān)聯(lián)。在另一方面， 一個(gè)穿孔46-l可被分 配到每個(gè)管34且一個(gè)穿孔46-2可被分配到每個(gè)管50。在返回歧管40中的插件44允許收集流體26，在蒸發(fā)后，流體26 可包含要在分配到第二通路14之前將要混合的一部分蒸汽和液體。所 得到的兩相混合物可造成在蒸發(fā)器中的分配不均，這是使用平行制冷 劑路徑的熱交換器的常見(jiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致較差的熱交換器效率。在小型通 道或微通道熱交換器中，由于制冷劑的流動(dòng)被分到許多小管內(nèi)，其中 每個(gè)管和小型通道將要接收總制冷劑流量的僅較小且相等的份數(shù)，因 而這個(gè)問(wèn)題更值得關(guān)注。
插件44所提供的腔室比返回歧管40可提供的腔室更小，這增加 了離開(kāi)插件進(jìn)入到腔室48內(nèi)的流體26的湍流。此外，穿孔46還有助 于將流體26混合以及將流體26分配到腔室48內(nèi)。插件44中的湍流是 增加進(jìn)入腔室48的流體26的分配和混合的一個(gè)因素。定位于返回歧 管40或入口歧管中連續(xù)通路之間的插件44可在很大程度上減小分配 不均。
在流體26已通過(guò)插件44進(jìn)行分配并且已通過(guò)所述過(guò)渡線16之后， 流體26進(jìn)入第二通路14。在第二通路14中插件44中的穿孔46-2使 得流體26能離開(kāi)插件44。離開(kāi)插件44的流體26進(jìn)入返回歧管40的 第二通路14中的腔室48。腔室48是返回歧管40的延伸部分。
在進(jìn)入腔室48后，流體26進(jìn)入第二通路14中的管50，管50具 有入口端52和出口端54。除了管34在第一通路12中而管50在第二 通路14中的區(qū)別之外，管50類似于管34。
流體26沿著管50的長(zhǎng)度行進(jìn)并且離開(kāi)出口端54以進(jìn)入出口腔室 56，在出口腔室56中，流體可繼續(xù)經(jīng)過(guò)若干額外通路(未圖示)、或 離開(kāi)熱交換器IO。
參看圖2，示出沿著線2-2所截取的圖1的熱交換器的剖視圖。如 圖所示，插件44可為處于歧管40中的單獨(dú)的管，其大體上呈D形， 即，其中插件44具有拱形壁58-2和平壁58-1，但也可使用允許流體 26流動(dòng)且容易制造的任何其它形狀。平壁58-1具有穿孔46-1和46-2 用于收集、接收、混合和分配流體26。
在圖2中以舉例說(shuō)明的方式示出插件44是與熱交換器10分開(kāi)的 構(gòu)件。但是，本公開(kāi)內(nèi)容也構(gòu)想到將要使得插件44一體地形成于返回 歧管40中。舉例而言，參看圖3描述了與歧管40—體地形成的插件 44。在圖3所示出的實(shí)施例中，歧管40的外壁158-2與歧管的外壁組
合，而平壁158-1與外壁一體地形成。
雖然參考一或多個(gè)示范性實(shí)施例描述了本公開(kāi)內(nèi)容，但本領(lǐng)域技
術(shù)人員應(yīng)了解在不偏離本公開(kāi)內(nèi)容的范疇的情況下，可對(duì)本公開(kāi)內(nèi)容 做出各種修改且等價(jià)物可替代本公開(kāi)內(nèi)容的元件。此外，在不偏離本 發(fā)明的范疇的情況下，可做出許多修改以使特定情形或材料適應(yīng)本公 開(kāi)內(nèi)容的教導(dǎo)內(nèi)容。因此，預(yù)期本公開(kāi)內(nèi)容并不限于所公開(kāi)的特定實(shí) 施例，所公開(kāi)的特定實(shí)施例為所構(gòu)想到的執(zhí)行本公開(kāi)內(nèi)容中的裝置的 最佳實(shí)施方式，但所公開(kāi)的裝置將包括屬于本公開(kāi)內(nèi)容的范疇內(nèi)的所 有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種多通路熱交換器，其包括返回歧管，所述返回歧管具有間壁、前壁和后壁，所述間壁將所述返回歧管分成收集腔室和分配腔室，所述前壁和后壁限定流體通道，所述前壁具有多個(gè)穿孔，所述穿孔將所述流體通道設(shè)置成與所述收集腔室和所述分配腔室單獨(dú)流體連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其還包括 與所述收集腔室成流體連通的管的第一通路；以及， 與所述分配腔室成流體連通的管的第二通路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱交換器，其中所述多個(gè)穿孔包括與所 述管的第一通路中的每個(gè)管相關(guān)聯(lián)的僅一個(gè)穿孔和與所述管的第二通 路中的每個(gè)管相關(guān)聯(lián)的僅一個(gè)穿孔。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱交換器，其中所述多個(gè)穿孔包括與所 述管的第一通路中多于一個(gè)管相關(guān)聯(lián)的穿孔和與所述管的第二通路中 的多于一個(gè)管相關(guān)聯(lián)的穿孔。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱交換器，其還包括入口歧管，所述入 口歧管由第二間壁分成入口腔室和出口腔室，所述入口腔室與所述管 的第一通路成流體連通，且所述出口腔室與所述管的第二通路成流體 連通。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱交換器，其還包括在所述入口歧管的 所述入口腔室內(nèi)的內(nèi)分配器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述后壁與所述返回歧管 是一體的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述前壁和后壁限定分 配插件，所述分配插件在所述返回歧管中。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述多個(gè)穿孔包括多個(gè) 收集穿孔和多個(gè)分配穿孔，所述多個(gè)收集穿孔將所述收集腔室和所述 流體通道設(shè)置成彼此流體連通，且所述多個(gè)分配穿孔將所述分配腔室 和所述流體通道設(shè)置成彼此流體連通。
10. —種多通路熱交換器，包括入口歧管，其具有第一間壁，所述笫一間壁限定入口腔室和出口 腔室；返回歧管，其具有第二間壁，所述第二間壁限定收集腔室和分配腔室；多個(gè)通道，其限定介于所述入口腔室與所述收集腔室之間的第一 流體流動(dòng)路徑和介于所述分配腔室與所述出口腔室之間的第二流體流 動(dòng)路徑；以及，在所述返回歧管內(nèi)的分配插件，所述分配插件具有與所述收集腔 室成流體連通的第一多個(gè)穿孔和與所述分配腔室成流體連通的第二多 個(gè)穿孔。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的熱交換器，其還包括在所述入口歧管的 所述入口腔室內(nèi)的內(nèi)分配器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的熱交換器，其中所述第一多個(gè)穿孔和 第二多個(gè)穿孔中的每個(gè)穿孔與所述多個(gè)通道的單個(gè)通道相關(guān)聯(lián)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的熱交換器，其中所述第一多個(gè)穿孔和 第二多個(gè)穿孔中的每個(gè)穿孔與所述多個(gè)通道的多于一個(gè)通道相關(guān)聯(lián)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的熱交換器，其中相對(duì)于流體流動(dòng)路徑， 所述多個(gè)第一穿孔和第二穿孔的大小增加。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的熱交換器，其中所述分配插件具有拱 形的第一壁以及平的第二壁。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的熱交換器，其中所述第一多個(gè)穿孔和 第二多個(gè)穿孔設(shè)置于所述平壁上。
17. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的熱交換器，其中所述分配插件與所述 返回歧管是一體的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多通路熱交換器，該多通路熱交換器具有返回歧管，該返回歧管帶有間壁、前壁和后壁。間壁將該返回歧管分成收集腔室和分配腔室。前壁和后壁限定流體通道。前壁有多個(gè)穿孔，該多個(gè)穿孔將流體通道設(shè)置為與收集腔室和分配腔室成單獨(dú)流體連通。
文檔編號(hào)F28B1/00GK101558277SQ200780046043
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2007年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月13日
發(fā)明者H·比默, J·R·穆尼奧斯, M·B·戈?duì)柌贾Z夫, P·費(fèi)爾馬, R·倫克, S·馬克里, Y·K·樸, Y·姜 申請(qǐng)人:開(kāi)利公司