背景技術(shù)：

本發(fā)明一般涉及熱泵和制冷應(yīng)用，以及更具體地涉及為熱泵或制冷系統(tǒng)中使用而配置的微通道熱換熱器。

取暖、通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)和制冷(hvac&r)系統(tǒng)包括換熱器，其用于拒絕或接受系統(tǒng)內(nèi)與周邊環(huán)境循環(huán)的制冷劑之間的熱。一種類型的換熱器因為其結(jié)構(gòu)緊湊、重量更低、構(gòu)造剛性以及性能優(yōu)越而變得越來越普及，這是微通道或微型通道換熱器。與常規(guī)板翅式換熱器相比，微通道換熱器還更為環(huán)境友好，因為它們采用制冷劑充注量更少，其典型地是含高gwp(全球暖化潛能)的合成流體。微通道換熱器包括兩個或更多個密閉形狀，如管，冷卻或加熱流體(即，制冷劑或乙二醇溶液)流經(jīng)其中循環(huán)。這些管典型地具有扁平橫截面和多個平行流通道。翅片典型地布置成在這些管之間延伸以增進(jìn)加熱/冷卻流體與周邊環(huán)境之間的高效熱能交換。翅片具有瓦楞形一體式散熱孔以便進(jìn)一步增強熱傳遞，以及典型地通過保護(hù)氣體釬焊固定于管上。

在熱泵和制冷應(yīng)用中，當(dāng)利用微通道換熱器來作為蒸發(fā)器時，為冷卻而提供到換熱器的空氣流中存在的水氣可能冷凝，然后凍結(jié)在換熱器外表面上。所形成的冰霜可能阻礙空氣流經(jīng)換熱器，從而降低換熱器和hvac&r系統(tǒng)的效率和性能。微通道換熱器往往凍結(jié)得比圓管和板翅換熱器更快，并且因此需要更頻繁地除霜，從而減小換熱器有效利用時間和整體性能。因此，所期望的是構(gòu)造改善了抗霜性和增強了性能的微通道換熱器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，提供一種換熱器，其包括彼此分開的第一歧管和第二歧管。成平行相隔關(guān)系布置的多個管段流體耦接到所述第一和所述第二歧管。所述多個管段包括界定第一板片和第二板片的彎曲部。所述第二板片布置成與所述第一板片成一定角度。所述換熱器具有相對于空氣流的多通路配置，其包含至少第一通路和第二通路。所述第一通路具有第一流動取向以及所述第二通路具有第二流動取向。所述第二流動取向不同于所述第一流動取向。

作為上文描述的一個或多個特征的補充，或作為備選，在又一些實施方案中，所述第一通路具有交叉平行流動取向。

作為上文描述的一個或多個特征的補充，或作為備選，在又一些實施方案中，所述第二通路具有交叉平行流動取向。

作為上文描述的一個或多個特征的補充，或作為備選，在又一些實施方案中，所述多個管段的第一部分形成所述第一通路以及所述多個管段的第二部分形成所述第二通路。

作為上文描述的一個或多個特征的補充，或作為備選，在又一些實施方案中，選擇所述第一通路和所述第二通路的每一個內(nèi)布置的管段的數(shù)量以便減少所述換熱器上霜凍的形成。

作為上文描述的一個或多個特征的補充，或作為備選，在又一些實施方案中，所述第二部分具有比所述第一部分更多數(shù)量的管段。

作為上文描述的一個或多個特征的補充，或作為備選，在又一些實施方案中，所述第一部分與所述第二部分中的管段比是20∶80。

作為上文描述的一個或多個特征的補充，或作為備選，在又一些實施方案中，所述第一部分與所述第二部分中的管段比是40∶60。

作為上文描述的一個或多個特征的補充，或作為備選，在又一些實施方案中，在所述第一歧管內(nèi)布置分隔器以便界定第一分段和第二分段。所述第一分段流體耦接到所述多個管段的所述第一部分，以及所述第二分段流體耦接到所述多個管段的所述第二部分。

作為上文描述的一個或多個特征的補充，或作為備選，在又一些實施方案中，在所述第一歧管的所述第一分段內(nèi)布置分配器。

作為上文描述的一個或多個特征的補充，或作為備選，在又一些實施方案中，在所述第一通路和所述第二通路之間提供分配器。

作為上文描述的一個或多個特征的補充，或作為備選，在又一些實施方案中，所述彎曲部圍繞著與所述多個管段的縱軸垂直布置的軸形成。

作為上文描述的一個或多個特征的補充，或作為備選，在又一些實施方案中，每個管段的彎曲部包括帶狀褶皺。

作為上文描述的一個或多個特征的補充，或作為備選，在又一些實施方案中，其中所述第二板片與所述第一板片之間的角度是約180度。

作為上文描述的一個或多個特征的補充，或作為備選，在又一些實施方案中，所述多個管段中每一個是其中形成有多個離散流通道的微通道管。

提供一種換熱器，其包括彼此分開的第一歧管和第二歧管。成平行相隔關(guān)系布置的多個管段流體耦接到所述第一和所述第二歧管。所述多個管段包括界定第一板片和第二板片的彎曲部。所述第二板片布置成與所述第一板片成一定角度。所述換熱器具有相對于空氣流的多通路配置，其包含至少第一通路和第二通路。所述換熱器的入口和所述換熱器的出口均在所述第一板片上形成。

作為上文描述的一個或多個特征的補充，或作為備選，在又一些實施方案中，所述多個管段的第一部分形成所述第一通路以及所述多個管段的第二部分形成所述第二通路。所述第一部分具有比所述第二部分少的管段。

作為上文描述的一個或多個特征的補充，或作為備選，在又一些實施方案中，所述多個管段中每一個是其中形成有多個離散流通道的微通道管。

作為上文描述的一個或多個特征的補充，或作為備選，在又一些實施方案中，在鄰近所述換熱器的每個通路的入口處布置分配器。

附圖說明

具體闡述視為本發(fā)明的發(fā)明主題，并在本說明書中的結(jié)論部分中對其明確地要求權(quán)利。根據(jù)下文結(jié)合附圖進(jìn)行的具體實施方式，本發(fā)明的前述和其他特征和優(yōu)點是顯而易見的，其中：

圖1是制冷系統(tǒng)的蒸氣制冷循環(huán)的一個示例的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實施方案的微通道換熱器在彎曲作業(yè)之前的側(cè)視圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實施方案的微通道換熱器的管段的剖面圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實施方案的微通道換熱器的透視圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明實施方案的微通道換熱器的前視圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明實施方案的微通道換熱器的側(cè)視圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明又一個實施方案的微通道換熱器的透視圖；以及

圖7a是根據(jù)本發(fā)明又一個實施方案的圖6中沿x-x截取的微通道換熱器的剖面圖；以及

圖7b是根據(jù)本發(fā)明又一個實施方案的圖6中沿y-y截取的微通道換熱器的剖面圖。

該具體實施方式通過舉例的方式參考附圖解釋了本發(fā)明的實施方案，連同優(yōu)點和特征。

具體實施方式

現(xiàn)在參考圖1，其中示意形式圖示空氣調(diào)節(jié)或制冷系統(tǒng)的蒸氣壓縮制冷循環(huán)20。示范性空氣調(diào)節(jié)或制冷系統(tǒng)包括但不限于，例如，分體式、組裝式、制冷機、屋頂式、超市和運輸制冷系統(tǒng)。制冷劑r配置成經(jīng)由蒸氣壓縮循環(huán)20循環(huán)，以使制冷劑r在低溫和低壓下蒸發(fā)時吸收熱以及在較高溫度和壓力下冷凝時釋放熱。

在此循環(huán)20內(nèi)，制冷劑r按箭頭所指的逆時針方向流動。壓縮機22從蒸發(fā)器24接收制冷劑蒸氣并將其壓縮到更高溫度和壓力，其中相對較熱的蒸氣則通過冷凝器26，在冷凝器26中，通過與如空氣的冷卻介質(zhì)(未示出)進(jìn)行熱交換的關(guān)系而被冷卻并凝結(jié)成液態(tài)。液態(tài)制冷劑r然后從冷凝器26行進(jìn)到膨脹裝置28，在膨脹裝置28中，制冷劑r隨著其通過蒸發(fā)器24而膨脹到較低溫度液態(tài)/氣態(tài)雙相。低壓蒸氣然后返回到壓縮器22，在壓縮器22中，重復(fù)該循環(huán)。本文描述的蒸氣壓縮循環(huán)20是以加熱模式工作的熱泵循環(huán)。因此，循環(huán)20的戶外盤管配置為蒸發(fā)器24以及戶內(nèi)盤管配置為冷凝器。當(dāng)配置為熱泵時，蒸氣壓縮循環(huán)附加地包括相對于其制冷劑流路設(shè)在壓縮機22下游的四通閥29以便在冷卻與加熱工作模式之間進(jìn)行切換，該制冷劑流路與流經(jīng)循環(huán)20的制冷劑流路的方向相反。應(yīng)該認(rèn)識到圖1所示的制冷循環(huán)20是hvac&r系統(tǒng)的一個簡化表示，并且可以在圖示中包含本領(lǐng)域中公知的許多增強和特征。

現(xiàn)在參考圖2，其中更詳細(xì)地圖示為在蒸氣壓縮系統(tǒng)20中使用而配置的換熱器30的示例。換熱器30可以用作蒸氣壓縮系統(tǒng)20中的冷凝器24或蒸發(fā)器28。換熱器30包括至少第一歧管或集管32、與第一歧管32間隔開的第二歧管或集管34，以及以平行相隔關(guān)系在第一歧管32和第二歧管34之間延伸且連接第一歧管32和第二歧管34的多個管段36。在圖示非限制性實施方案中，第一集管32和第二集管34大致水平朝向，以及換熱管段36在兩個集管32、34之間大致垂直地延伸。但是，其他配置，如第一和第二集管32、34大致垂直布置的配置也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

現(xiàn)在參考圖3，其中圖示換熱管段36的橫截面的示例。管段36包括扁平微通道換熱管，其具有前邊緣40、后邊緣42、第一表面44和第二表面46。每個換熱管36的前邊緣40相對于通過換熱器36的空氣流a位于其相應(yīng)后邊緣42的上游。每個換熱管段36的內(nèi)部流通路可以被內(nèi)壁分隔成多個離散流通道48，多個離散流通道48沿著管36長度從入口端延伸到出口端并建立相應(yīng)第一歧管32與第二歧管34之間的流體連通。流通道48可以具有圓形橫截面、矩形橫截面、梯形橫截面、三角形橫截面或另一種非圓形橫截面。包含離散流通道48的換熱管36可以使用公知的技術(shù)和材料來形成，包括但不限于，擠壓或折疊。

本文公開的換熱管段36還包括多個翅片50。在一個實施方案中，每個翅片50由按帶狀蛇形緊湊折疊的單個連續(xù)翅片條材料形成，從而提供多個緊密間隔的翅片，這些翅片與壓扁的換熱管段36大致垂直地延伸。換熱管段36內(nèi)的一個或多個流體與空氣流a之間的熱交換通過換熱管段36的外表面44、46來進(jìn)行以及還通過翅片50的熱交換表面進(jìn)行，換熱管段36的外表面44、46統(tǒng)一地形成主熱交換表面，翅片50的熱交換表面形成輔助熱交換表面。

換熱器30具有相對于空氣流a的多通路配置。為了實現(xiàn)多通路配置，在圖4-6所示的一個實施方案中，通過在換熱器30的每個管段36中形成至少彎曲部60來實現(xiàn)該多通路配置。彎曲部60圍繞著大致垂直于管段36的縱軸延伸的軸而形成。在圖示的實施方案中，彎曲部60是帶狀褶皺(參見圖6)，該帶狀褶皺通過繞著芯軸(未示出)彎折并扭曲換熱管段36來形成，但是其他類型的彎曲部也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在一個實施方案中，可以在沿著多個換熱管段36的長度的多個不同位置處形成多個彎曲部60。

彎曲部60至少部分地界定多個管段36中每一個的第一分段62和第二分段64，其中在該彎曲部配置中，第一分段62形成換熱器30相對于空氣流a的第一板片66，以及第二分段64形成換熱器30相對于空氣流a的第二板片68。在圖示的非限制性實施方案中，彎曲部60在管段36介于對置的第一和第二歧管32、34之間的大約中點處形成，以使第一和第二分段62、64在尺寸上大致相等。但是，第一分段62與第二分段64在長度上顯著不同的其他實施方案也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

如圖所示，可以形成換熱器30使得第一板片66定位成相對于第二板片68成鈍角。備選地或附加地，還可以形成換熱器30使得第一板片66布置成與第二板片68成銳角或大致平行(圖5)。由于第一和第二板片66、68之間的彎曲部60，換熱器30可以形成為具有常規(guī)a盤管或v盤管形狀。通過彎折管段36形成換熱器30使得換熱器30具有減小的彎曲半徑，例如在按180°彎折配置時。因此，換熱器30可以調(diào)適成貼合在現(xiàn)有空氣調(diào)節(jié)和制冷系統(tǒng)界定的尺寸封裝內(nèi)。

再次參考圖2，多個第一翅片50a從第一板片66延伸以及多個第二翅片50b從換熱器30的板片68延伸。在通過彎折多個管段36形成換熱器30的實施方案中，每個管段36的彎曲部分60未布置翅片。第一翅片50a和第二翅片50b可以大致完全相同或備選地可以在尺寸、形狀和密度上有所不同。

配置為熱泵的蒸發(fā)器的常規(guī)換熱器典型地具有平行流動配置以便實現(xiàn)預(yù)期的效率。但是，平行流動取向?qū)е挛⑼ǖ罁Q熱器中抗霜性差。換熱器30可以具有多種多通路配置的任何一種，使得制冷劑以例如平行流動取向、交叉流動取向和逆流動取向中一種或多種行進(jìn)通過換熱器30。在一個實施方案中，分隔器38可以布置在第一和第二集管32、34的其中之一或二者內(nèi)，以便增大通行次數(shù)，并且因此增大流動路徑在換熱器30內(nèi)的長度。

在圖7所示的實施方案中，分隔器38布置在第一集管32內(nèi)以便形成第一分段32a和第二分段32b。由此，提供到第一集管32的入口(未示出)的制冷劑僅配置成流經(jīng)流體連接到第一分段32a的管段36的部分36a。在行進(jìn)通過管段36的第一部分36a之后，制冷劑被接收在第二集管34中。在第二集管34內(nèi)，制冷劑從管段36的第一部分36a離開，流向管段36的相鄰第二部分36b。第二部分36b可以包括與第一部分36a相同數(shù)量或不同數(shù)量的管段36。在一個實施方案中，第一部分36a中與第二部分36b中的管段比是20∶80，或備選地40∶60。

第二集管34可以相似地包括分隔器38以便界定其流體耦接的第一和第二分段34a、34b。制冷劑配置成從從第二集管34流出，流經(jīng)流體連接到第一集管32的第二分段32b的管段36的第二部分36b，并且流到其中形成的出口(未示出)。穿過圖示換熱器30的包括換熱器管段36的兩個不同部分，換熱器30具有管段36中形成穿過換熱器30的離散通路的任何數(shù)量的部分，這均在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

將制冷劑均勻地分布在集管，如集管32或34或中間集管是微通道換熱器的共有問題。均勻地分布制冷劑對于小歧管長度一般是容易的，但是隨著歧管長度增加，異常分布成為更顯著的問題。

本文公開的換熱器30由于利用分隔器38將第一和第二集管32、34的至少其中之一分區(qū)而使得制冷劑分布得以改善。由此，縮短了其中必須將制冷劑均勻分布的歧管的長度。此外，由于將換熱器30彎折，無需中間集管，并因此消除了與此類集管關(guān)聯(lián)的分布問題。在一個實施方案中，縱向細(xì)長的分配器管芯70，正如本領(lǐng)域中公知的，可以布置在換熱器30的第一集管32或第二集管34的多個分段的其中一個或多個內(nèi)。分配器管芯70布置在集管的內(nèi)部容積內(nèi)的大致中心且配置成將制冷劑流均勻地分布在多個與之流體耦接的換熱器管36之間。在圖示的非限制性實施方案中，第一分配器管芯70布置在集管32的第一分段32a內(nèi)。布置在第一集管30的第一分段32內(nèi)的分配器管芯70一般貫穿分段32的一部分或全長，以使提供到其中的制冷劑將被更均勻地分布在第一分段32的長度上，從而改善換熱器30的熱傳遞。備選地或附加地，另一個分配器70可以類似地定位于第二集管34的第二分段34b內(nèi)。

因為空氣流a的方向相對于管段36的第一和第二部分36a、36b是相同的，所以這些部分每個內(nèi)的制冷劑具有流動取向。例如，在圖示的非限制性實施方案中，空氣a從第一集管32流向第二集管34。通過將制冷劑提供到第一集管32的第一分段32a的入口，流經(jīng)管段36的第一部分36a的制冷劑，如圖7a所示，具有交叉平行流動取向。此外，流經(jīng)管段36的第二部分36b的制冷劑，如圖7b所示，具有交叉逆向流動取向。

在具有平行流動配置的常規(guī)換熱器中，兩相制冷劑進(jìn)入以低蒸氣質(zhì)量進(jìn)入第一分段32，其中它配置成從空氣a吸收熱并開始沸騰。因為在恒定溫度發(fā)生沸騰，所以空氣與制冷劑之間的溫差隨著空氣流經(jīng)換熱器30而逐漸減小，從而減少尤其發(fā)生在下游板片68中的熱交換。這種行為降低換熱器的整體有效性，并且還導(dǎo)致更低的蒸發(fā)溫度，這對于系統(tǒng)效率和抗霜性均是不利的。

通過將配置為蒸發(fā)器的換熱器30的多個換熱管段36分成第一部分36a和第二部分36b以形成兩個順序通路，部分蒸發(fā)的制冷劑從第一通路提供到第二通路。在第二通路中，制冷劑充分地沸騰，并且過熱蒸氣離開換熱器30的上游面。通過將第二通路配置成讓制冷劑流與空氣流a交叉逆向相對，空氣與制冷劑之間的溫差更為有利。此外，換熱器30的上游面上存在過熱蒸氣防止了過多霜積累并提高了抗霜性。

具有多通路多板片折疊式構(gòu)造的換熱器30能夠優(yōu)化制冷劑壓降，從而提高性能。因為制冷劑流經(jīng)換熱管段36，所以蒸氣質(zhì)量持續(xù)提高，促使容積流量增大以及由此促成壓降提高。通過隨著制冷劑從一個通路移動到另一個通路分配逐漸更大的內(nèi)部流動區(qū)域，較之常規(guī)換熱器，大大地提高壓降性能是可能的。換熱器30的工作效率提高可以讓期望應(yīng)用所需的換熱器30的尺寸得以縮小。備選地，其他系統(tǒng)組件，例如壓縮機的尺寸可以被縮小，由此促成甚至更高的蒸氣溫度以及進(jìn)一步縮短除霜周期，以及提升了系統(tǒng)性能。

雖然本發(fā)明是參考附圖所示的示范性實施方案來具體示出和描述的，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，在不背離本發(fā)明精神和范圍的前提下可以進(jìn)行多種修改。因此，本發(fā)明理應(yīng)不限于所披露的具體實施方案，而是本發(fā)明將包含落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實施方案。具體地，相似的原理和比例可以延伸到屋頂應(yīng)用和垂直組合式單元。