專利名稱：具有液體捕集器以提供更好流動(dòng)分布的平行流蒸發(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平行流蒸發(fā)器，其中液體捕集器設(shè)置在進(jìn)氣歧管上游，以 在平f漲道中提供更好的流動(dòng)分布， 傳熱并增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性。
背景技術(shù)：
利用制冷劑系統(tǒng)以在被調(diào)節(jié)的各種室內(nèi)環(huán)境下控制空氣的溫度和濕度。在 )t4卩狀態(tài)運(yùn)行的典型制冷齊係統(tǒng)中，制冷劑在壓縮機(jī)中被壓縮，并且傳送到冷 凝器(或在這種情況下是戶外熱交換器)。在冷凝器中，熱在外部大氣和制冷
劑之間交換。制冷劑從冷凝^M專到膨脹裝置，在膨脹體中被膨脹至哽低的壓 力和溫度，然后到達(dá)蒸發(fā)器(或如果系統(tǒng)在冷卻狀態(tài)運(yùn)行，到達(dá)室內(nèi)熱交換器)。 在蒸發(fā)器內(nèi)，熱在制冷齊訴口室內(nèi)空氣之間交換，以調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣。當(dāng)制冷劑系 統(tǒng)在7襯P狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，蒸發(fā)器7賴P，并且典型地使提供給室內(nèi)環(huán)境的空氣除濕。 一種可以在制冷齊係統(tǒng)中利用的蒸發(fā)器是平行流蒸發(fā)器。這種蒸發(fā)器具有 一些平行通道，所述平行通道用于在進(jìn)氣歧管和排氣歧管之間使制冷劑連通。 典型地，旨通道具有由內(nèi)部壁分離的各種橫截面形狀的多個(gè)平行內(nèi)部通道。 波紋狀翅片布置在通道之間，用于增強(qiáng)傳熱和提高結(jié)構(gòu)剛度。通常，通道、歧 管和翅片由相似的材料構(gòu)造，例如鋁，并且通過(guò)爐內(nèi)釬焊互相連接。最近，平 行流蒸發(fā)器吸引了人們?cè)S多注意，并且由于它們優(yōu)越的性能、緊湊、剛性結(jié)構(gòu) 和增強(qiáng)的耐腐性，在空調(diào)領(lǐng)域很有利。然而，對(duì)平行流蒸發(fā)器的一個(gè)擔(dān)心是在 它們通道之中制冷劑的分布不均。在平行流蒸發(fā)器中的分布不均問(wèn)題典型地由 于液相從進(jìn)氣歧管中的蒸汽中分離產(chǎn)生，而這種分離是由于重力與不足的制冷 劑速度相結(jié)合所引起，并由此表明它本身以不相等的蒸氣和液體制冷劑的數(shù)量 經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器il道。影響分布不均的附加J見(jiàn)象可以歸因于制冷劑必須流到各種通
道并排出的不同的距離、不相等的壓力阻抗、和在通道之間傳熱速度的變化等
坐
寸o
巳知的平行流蒸發(fā)器典型地具有圓柱形的進(jìn)氣和排氣歧管。通道典型地是
由形成扁平管相同的鋁擠壓制成。當(dāng)兩相制冷劑進(jìn)AS氣歧管，氣相經(jīng)常從液
相分離。由此兩個(gè)相位分離之后互相獨(dú)立地移動(dòng)，從而導(dǎo)致制冷劑分布不均問(wèn)
M^常發(fā)生。
當(dāng)這種分布不均發(fā)生時(shí)，熱交換器性能顯著下降，經(jīng)常導(dǎo)致液體制冷劑離 開(kāi)排氣歧管，這種液體制冷劑可能導(dǎo)致嚴(yán)重的可靠性問(wèn)題和永久的壓縮機(jī)損 壞。很明顯這是不希望有的。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施例中，平行流蒸發(fā)器在它的進(jìn)氣歧管上游設(shè)有液體捕 集器。以這樣的方式，制冷齊鵬以液相不會(huì)從氣相分離的速度移動(dòng)，它可以流 過(guò)捕集器、進(jìn)入歧管、并以通常均勻的分布進(jìn)入蒸發(fā)器通道。然而，制冷劑將 以降低的速度移動(dòng)，以使液體的分離可能發(fā)生，然后液術(shù)每會(huì)分離并在液體捕
集器中積聚。當(dāng)液^E液體捕集器中積聚時(shí)，用于制冷劑剩余流體的流動(dòng)截面 積變得更小。由于流動(dòng)截面積變得更小，那么制冷劑速度將會(huì)增加，產(chǎn)生的噴 射效應(yīng)將攜帶液體液滴進(jìn)入進(jìn)氣歧管，并且將限制進(jìn)一步的相位分離。這種現(xiàn) 象將是自動(dòng)調(diào)節(jié)的，以保證獲得足夠的制冷劑速度，使得制冷劑液燜每不會(huì)從 蒸氣中分離。
在一個(gè)實(shí)施例中，利用由多個(gè)這種U形結(jié)構(gòu)提供的蛇形通道，而不是具 有單個(gè)U形捕集器的蛇形通道。
在另一個(gè)公開(kāi)的實(shí)施例中，制冷劑系統(tǒng)設(shè)有經(jīng)濟(jì)器回路，并且在引導(dǎo)要分 離的兩相制冷劑混合物iSA^濟(jì)器熱交換器的管路上利用液體捕集器。這種實(shí) 施例提供了如第一公開(kāi)實(shí)施例一樣的好處與作用。
本發(fā)明的這些及其他特征可以根據(jù)以下說(shuō)明書和附圖更好地理解，以下是 簡(jiǎn)要的描述。


圖1是本發(fā)明結(jié)合的蒸發(fā)器的橫斷面圖。 圖2示出了不同流動(dòng)條件的圖1蒸發(fā)器。 圖3示出了另一個(gè)實(shí)施例。 圖4示出了又一實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
在圖l中示出了具有平行流蒸發(fā)器22的制冷劑系統(tǒng)20。如已知的，律U冷 劑從蒸發(fā)器22下游移動(dòng)到壓縮機(jī)24、冷凝器26、經(jīng)過(guò)膨脹裝置28，最后回到
蒸發(fā)器22。離開(kāi)膨脹裝置28的制冷劑是蒸氣和液體的混合狀態(tài)。蒸發(fā)器22具 有多個(gè)沿著進(jìn)氣歧管34間隔開(kāi)的平^il道32。鵬32和進(jìn)氣歧管34互相流 體連通。進(jìn)一步地，通道32類似地設(shè)置并與排氣歧管35相連通。翅片30布 置在通道32之間。典型地，鵬32、翅片30、進(jìn)氣歧管34和排氣歧管35通 過(guò)爐內(nèi)釬焊互相連接。如已知的，空氣穿過(guò)翅片30和通道32以被調(diào)節(jié)。由于 與供應(yīng)到調(diào)節(jié)空間的空氣進(jìn)行相互傳熱，制冷劑在通道32內(nèi)蒸發(fā)。
如上所述的，進(jìn)AiS氣歧管34的制冷劑速度不夠低，這可能導(dǎo)致液體制 冷劑從蒸氣中分離。這可能導(dǎo)M道32中兩種制冷劑相位的分配較差。如圖l
所示，制冷劑以足夠的速度移動(dòng)，并且?guī)缀鯖](méi)有制冷劑相位分離發(fā)生。
引AiS氣歧管34的管36設(shè)置在液體捕集器38的下游。如示出的，液體 捕集器38通常以U形垂，伸。由此，趨于分離的任何液體將在液體捕集器 38中聚集。
如圖2所示，與圖1防止相位分離的割牛相比，圖2中審lJ冷齊腿度不夠低， 并且相當(dāng)數(shù)量的液體制冷劑40聚,捕集器38中，因此，用于制冷劑流動(dòng)的 剩余橫截面積42明顯減小。這反過(guò)來(lái)增加了MiS氣歧管34的制冷齊U速度。 當(dāng)制冷劑流的速度增加時(shí)，蒸氣制冷劑將趨向于以均勻的方式傳送它的液相到 通道32,以確保普遍相等的分配。實(shí)際上，形成噴射區(qū)以提高速度并限制另外 的相位分離。由此，通過(guò)包括歧管34的液體捕集器38的上游，本發(fā)明自我調(diào) 節(jié)制冷劑速度，并且保證除了少量液體制J7令劑40的初始分離之外，殘留的液 體制冷劑不會(huì)氣相中分離，從而在進(jìn)氣歧管34中產(chǎn)生均勻流動(dòng)。當(dāng)然，進(jìn)氣 歧管34應(yīng)該具有合適的橫截面積和長(zhǎng)度以維持這種流動(dòng)均勻性。而且，液體 捕集器38應(yīng)該設(shè)置在極接3ffiS氣歧管34處。優(yōu)選地，液體捕集器38應(yīng)該設(shè) 置在從入口到進(jìn)氣歧管34的5英寸范圍之內(nèi)，并且在它之下垂直地延伸。因 此改進(jìn)蒸發(fā)器的性能。這也將導(dǎo)致在蒸發(fā)器排氣歧管35中沒(méi)有液體制冷劑并 且使系統(tǒng)的可靠性得到增強(qiáng)。
雖然這種發(fā)明在常規(guī)的蒸發(fā)器中公開(kāi)，但是其它熱交換器，例如還有蒸發(fā) 器功能的經(jīng)濟(jì)器熱交換器(或所謂的銅焊平板式熱交換器)，可能同樣受益于 本發(fā)明。
進(jìn)一步地，盡管液體捕集器38以它最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)示出，其它設(shè)置(例如 多個(gè)U形段連接在一起，局部流動(dòng)阻抗等等)也是可行的。
圖3示出的另一個(gè)實(shí)施例100，在引入進(jìn)氣歧管34部分104的上游具有 多個(gè)連續(xù)的U形捕集器102。針液體捕集器102可以收集少量的液體制冷劑， 以增加氣相速度和改進(jìn)在進(jìn)氣歧管34的入口處的均勻條件。
另一^^冷劑系統(tǒng)的實(shí)施例110在圖4中示出。在這個(gè)實(shí)施例中，壓敏幾 112將壓縮的庫(kù)嶺劑供應(yīng)到冷凝器114。管路116是主庫(kù)IJ7令劑流動(dòng)管路126的 分支，并且經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)器膨脹裝置118。液體捕集器120調(diào)節(jié)經(jīng)ilA口 122至lj經(jīng) 濟(jì)器熱交換器124的制冷劑。液體捕集器120將會(huì)如圖1和圖2實(shí)施例所提供 的功能并如它們描述的運(yùn)行?？梢岳斫獾氖?，經(jīng)濟(jì)器熱交換器124具有相鄰信 道的結(jié)構(gòu)，由此熱在分歧管路116的制冷劑和主流動(dòng)管路126的制冷劑之間交 換。主流動(dòng)管路126供應(yīng)制冷劑到出口 128,并且經(jīng)過(guò)主膨脹裝置130到蒸發(fā) 器132。本發(fā)明可以利用帶有經(jīng)濟(jì)器熱交換器124和蒸發(fā)器132的液體捕集器。 制冷劑從蒸發(fā)器132回到壓縮機(jī)112。經(jīng)濟(jì)器熱交換器124的管路134的下游 使分離的制冷齊腿回到壓縮機(jī)112中的中間壓縮點(diǎn)。
必須指出的是，盡管所有的進(jìn)氣歧管以水平的結(jié)構(gòu)示出，分布不均現(xiàn)象在 縱向方向更明顯。在這種情況下，本發(fā)明的好處變得更力卩明顯。
盡管本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)公開(kāi)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到某些 變化會(huì)進(jìn)入本發(fā)明范圍之內(nèi)。因此，以下權(quán)利要求應(yīng)該被考慮以確定本發(fā)明實(shí) 際的范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種制冷劑系統(tǒng)，包括將壓縮的制冷劑供應(yīng)到冷凝器的壓縮機(jī)，制冷劑從所述冷凝器進(jìn)入膨脹裝置，并從所述膨脹裝置進(jìn)入蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器包括進(jìn)氣歧管、排氣歧管、從所述進(jìn)氣歧管接收制冷劑并將制冷劑供應(yīng)到所述排氣歧管的多個(gè)通道，和布置在所述通道之間的翅片；以及連接所述膨脹裝置和所述蒸發(fā)器的管路，所述管路設(shè)有液體捕集器，以收集從所述膨脹裝置流到所述蒸發(fā)器的蒸氣制冷劑中分離的液體。
2. 如權(quán)利要求1所述的制冷劑系統(tǒng)，其特征在于，所述液體捕集器在所 皿氣歧管之下垂直地延伸。
3. 如權(quán)利要求1所述的制冷齊孫統(tǒng)，其特征在于，通常由所述管路的U 形向下延伸部分提供所述液體捕集器。
4. 如權(quán)利要求1所述的制冷劑系統(tǒng)，其特征在于，所述液體捕集器設(shè)置 在距離所《氣歧管5英寸之內(nèi)。
5. 如權(quán)利要求1所述的制冷劑系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷劑系統(tǒng)還設(shè) 有經(jīng)濟(jì)器回路，所述經(jīng)濟(jì)器回路具有經(jīng)濟(jì)器熱交換器，并且所述經(jīng)濟(jì)器熱交換 器設(shè)有通過(guò)經(jīng)濟(jì)器膨脹裝置連接主流動(dòng)管路的分歧管路，所述分歧管路返回所 述經(jīng)濟(jì)器熱交換器的所述壓縮機(jī)下游的中間壓縮點(diǎn)，并且液體捕集器用以收集 蒸氣制冷劑分離的液體，所述蒸汽制冷劑從所述經(jīng)濟(jì)器膨脹裝置流到所述經(jīng)濟(jì) 器熱交換器。
6. 如權(quán)利要求1所述的制冷劑系統(tǒng)，其特征在于，所述液體捕集器包括 多個(gè)順序隔開(kāi)的U形液體捕集器部分。
7. —種運(yùn)行制冷劑系統(tǒng)的方法，包括以下步驟提供具有多個(gè)管的蒸發(fā)器，所述多個(gè)管從進(jìn)氣歧管接收制冷劑，并供應(yīng)所 述制冷劑到排氣歧管，并AAff述排氣歧管供應(yīng)至U壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)供應(yīng)制冷 齊倒冷凝器，并且所述制冷劑/A^述冷凝器到達(dá)膨脹裝置，然后回到所述蒸發(fā) 器，-m供連接所述膨脹裝置到所述蒸發(fā)器的流體管路，所述流體管路設(shè)有液 體捕集器以收集從蒸氣制冷劑中分離的液傲以及制冷劑經(jīng)過(guò)所述制冷劑系統(tǒng)，并由此當(dāng)液體從蒸氣制冷劑中分離從而以主要均勻的狀態(tài)供應(yīng)制冷劑iSA所述進(jìn)氣歧管時(shí)，液體捕集器自我調(diào)節(jié)制冷劑速度。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，制冷劑系統(tǒng)進(jìn)一步地設(shè)有經(jīng) 濟(jì)器回路，所述經(jīng)濟(jì)器回路包括經(jīng)濟(jì)器熱交換器，捕集制冷劑，并且^射甫集的 制冷劑經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)器膨脹裝置進(jìn)入所述經(jīng)濟(jì)器熱交換器，并且提供液體捕集器， 用以收集已經(jīng)從蒸氣中分離的液體，所述蒸氣經(jīng)過(guò)所述經(jīng)濟(jì)器膨脹裝置進(jìn)入所 述經(jīng)濟(jì)器熱交換器，并且進(jìn)一步地包括制冷劑經(jīng)過(guò)所述經(jīng)濟(jì)器膨脹裝置、并到 達(dá)所述經(jīng)濟(jì)器熱交換器的步驟，由此當(dāng)液體從蒸氣制冷齊盼離以供應(yīng)制冷劑以 主要均勻的狀態(tài)進(jìn)入所述經(jīng)濟(jì)器熱交換器時(shí)，所述液體捕集器自我調(diào)節(jié)制冷劑 速度。
9. 一種熱交換器和流體管路系統(tǒng)，包括弓瞎itAS氣歧管的流體管路；在所述流體管路中的液體捕集器；以及 具有從所M氣歧管接收流體的多個(gè)通道的熱交換器。
10. 如權(quán)利要求9所述的熱交換器和流體管路系統(tǒng)，其特征在于，所述熱 交換器是制冷劑系統(tǒng)的蒸發(fā)器。
11. 如權(quán)禾腰求9所述的熱交換器和流體管路系統(tǒng)，其特征在于，所述熱 交換器是制冷劑系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)器熱交換器。
12. 如權(quán)利要求9所述的熱交換器和流體管路系統(tǒng)，其特征在于，所述液 體捕集器在所述進(jìn)氣歧管之下垂直地延伸。
13. 如權(quán)利要求9所述熱交換器和流體管路系統(tǒng)，其特征在于，通常由所 述管路的U形向下延伸部分提供所述液體捕集器。
14. 如權(quán)利要求9所述的熱交換器和流體管路系統(tǒng)，其特征在于，所述液 體捕集器設(shè)置在從所述進(jìn)氣歧管5英寸之內(nèi)。
15. 如權(quán)利要求9所述的熱交換器和流體管路系統(tǒng)，其特征在于，所述液 體捕集器由多個(gè)順序隔開(kāi)的U形結(jié)構(gòu)提供。
全文摘要
一種平行流蒸發(fā)器，具有用于調(diào)節(jié)從膨脹裝置供應(yīng)到蒸發(fā)器的制冷劑速度的液體捕集器。在其最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)中，液體捕集器是垂直設(shè)置、并連接到蒸發(fā)器進(jìn)氣歧管的U形管。通過(guò)提供液體捕集器，少量的液體制冷劑在某種條件下從氣相分離。該分離后的液體將趨于在捕集器中聚集，并且減少導(dǎo)入蒸發(fā)器進(jìn)氣歧管管道的流體截面積。在這種情況下，當(dāng)少量的液相分離出時(shí)，可以確定剩余的制冷劑的速度將增加成使得明顯地減少或完全避免更進(jìn)一步地分離。其結(jié)果是，均勻的制冷劑流被供應(yīng)到蒸發(fā)器，從而導(dǎo)致增強(qiáng)性能和提高系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號(hào)F25B43/00GK101180506SQ200580049875
公開(kāi)日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2005年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月24日
發(fā)明者A·利夫森, M·F·塔拉斯 申請(qǐng)人:開(kāi)利公司