专利名称：用于热泵应用的平行流热交换器的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及制冷剂热泵系统并且更特定地涉及其平行流热 交换器。
背景技术：
所谓的平行流热交换器的定义广泛地用于空调和制冷剂工业并且 指定具有制冷剂以通常大致垂直于入口和出口歧管内的制冷剂流的方 向的朝向在其中分配和流动的多个平行的通路的热交换器。此定义在 本技术领域中广泛适用并且将遍及全文使用。平行流热交换器开始在 空调装备中得到普及，但是它们在热泵领域的应用由于下面概述的原 因非常受限制。制冷剂热泵系统通常根据热负荷需求和环境状况以冷却或加热模 式操作。现有的热泵系统包括压缩机、诸如四路换向阀的流控制设备、 室外的热交换器、膨胀设备、和室内的热交换器。在热泵系统分别在 冷却或加热模式操作时，四路换向阀将流出压缩机排出口的制冷剂导 向到室外的或室内的热交换器以及将制冷剂从这些热交换器的另一个 引导回到压缩机吸入口。在冷却操作模式中，制冷剂在压缩机内被压 缩，被向下游递送到四路换向阀并且随后被引导到室外的热交换器(在 此情况中为冷凝器)。在冷凝器中，在与通过诸如风扇的空气运动设 备吹过冷凝器外部表面的诸如空气的第二流体热传递相互作用期间， 从制冷剂移除热量。从而，制冷剂减温、冷凝并且通常低温冷却。制 冷剂从室外的热交换器流动通过膨胀设备，在那里其被膨胀到更低的 压力和温度，并且随后到达室内的热交换器(在此情况中为蒸发器)。 在蒸发器中，在热传递相互作用期间，制冷剂冷却通过诸如风扇的空 气运动设备递送到调节的空间的空气(或其它第二流体)。虽然蒸发 并且过度加热的制冷剂冷却流过室内的热交换器的空气，通常，湿气 也#1从空气流取出，从而空气也被除湿。再一次，制冷剂从室内的热 交换器通过四路换向阀并且返回压缩机。在加热操作模式中，通过热泵系统的制冷剂流基本上反向。制冷剂从压缩机流动到四路换向阀并且被引导到室内的热交换器。在现在 用作冷凝器的室内的热交换器内，热量被释放到通过风扇递送到室内 的环境的空气以加热室内的环境。减温、冷凝并且通常低温冷却的制 冷剂随后流动通过膨胀设备并且到达下游的室外的热交换器，在那里 将热量从相对冷的周围环境传输到蒸发并且通常过度加热的制冷剂。 制冷剂随后被导向到四路换向阀并且返回压缩机。如本领域中的普通技术人员已知的，上面已经描述了基本的热泵系统的筒化的操作，并且许多改变和可选的特征能够加入热泵示意 图。例如，分开的膨胀设备能够用于加热和冷却操作模式，或者节热器或再热循环能够集成到热泵设计中。此外，通过引入诸如R744的 自然制冷剂，高压力侧热交换器能够潜在地在超临界区(高于临界点) 操作，并且单相制冷剂而不是诸如在亚临界状况的主要的两相流体将 流动通过其热交换管。在此情况中，冷凝器变成单相冷却器型热交换 器。如能够从对热泵操作的简化的描述看出的，根据操作模式，全部 热交换器通常起冷凝器和蒸发器的双重用途。此外，通过热泵热交换 器的制冷剂流通常在前述操作模式期间反向(除非制造特殊的管道设 置)。从而，热交换器和热泵系统设计者面临对于全部冷却和加热操 作模式中的性能优化热交换器回路构造的挑战。这是特别困难的任 务，因为要遍及热交换器维持制冷剂热传递和压力降低特性之间的充 分的平衡。因此，许多热泵热交换设计为对于全部冷却和加热操作模 式具有相等的然而不是最佳的数量的直通回路。总之，流动通过热交换器的两相制冷剂混合物内包含的蒸气越多 并且制冷剂流量越高，有效的热交换器操作需要的平行回路的数量越 大。从而，有效的冷凝器通常结合会聚的回路并且有效的蒸发器使用 直通或发散的回路。换句话说，热交换器回路在沿制冷剂路径的一些 中间位置结合或分离以适应制冷剂密度的改变并且分别改进制冷剂流 的冷凝或蒸发特性。在现有的板和散热片热交换器中，这样的回路改 变与制冷剂流方向反向一起能够通过利用三脚架和中间歧管实现，如6
产业中已知的。在平行流热交换器中，特别是在热泵应用中，由于设 计细节以及歧管设计和制冷剂分配细节，平行回路的数量能够仅在歧 管位置处改变，限制热交换器设计灵活性。因此，对于冷却和加热操 作模式，沿热交换器的长度实现可变数量的平行回路以及可变长度的 回路对热交换器和热泵系统的设计者提出重大的障碍并且在平行流热 交换器的技术领域中未知。热交换器设计者面临的另 一个挑战为制冷剂分配不均，特别是在 制冷剂系统蒸发器中显著的。这在操作状况的宽范围内导致重大的蒸 发器和总体系统性能降低。制冷剂分配不均可能由于蒸发器通道内的 流动阻抗内的差异、外部热传递表面上的不均匀的气流分配、不正确 的热交换器朝向或差的歧管和分配系统设计发生。由于平行流蒸发器 对于引导到每个制冷剂回路的制冷剂的特殊的设计，分配不均在平行 流蒸发器内特别显著。对于消除或减小此现象对平行流蒸发器的性能 的影响的尝试非常少或不成功。这样的失败的主要的原因通常涉及建 议的技术的复杂和无效率或解决方案的高得惊人的成本。近年来，平行流热交换器，并且特别是钎焊的铝热交换器已经不仅在汽车领域而且在加热、通风、空调和制冷剂(HVAC&R)工业中受 到许多关注和兴趣。使用平行流技术的主要原因与其出众的性能、高 度紧凑和对腐蚀的增强的抵抗力有关。如上面提到的，在热泵系统中，根据操作模式，每个平行流热交换器用作冷凝器和蒸发器，并且制冷 剂分配不均为对于在热泵系统的蒸发器内实现此技术的其中一个主要 的关注点和障碍。平行流热交换器内的制冷剂分配不均由于通道内和入口和出口歧 管内的不相等的压力降低，以及差的歧管和分配系统设计发生。在歧 管内，制冷剂路径的长度、相分离和重力的差异是造成分配不均的主 要原因。在热交换器通道内部，热传递速率、气流分配、制造容差、 和重力的改变为主要的原因。此外，最近的热交换器性能增强的趋势 促进其通道的小型化(称作小型通道和微型通道)，这又负面地影响 制冷剂分配。因为控制全部这些因素极端困难，之前对于控制制冷剂 分配，特别是在平行流蒸发器内的制冷剂分配的尝试失败。在利用平行流热交换器的制冷剂系统中，入口和出口歧管或集管 (这些术语将遍及全文可互换地使用)通常具有现有的圆柱形形状。当两相流进入集管时，气相通常从液相分开。因为全部相独立地流动， 制冷剂分配不均倾向于发生，可能在一些热传递管的出口处导致两相 (零点过热)状况并且促进在压缩机吸入处溢流，这可以迅速地转化 为压缩机损害。从而，用于热泵应用的平行流热交换器的设计者面临接下来的挑战实现可变长度的发散和转换回路以改进加热和冷却操作模式中的 性能特性、处理反向的流并且避免分配不均(以及诸如油停顿的其它 可靠性问题)。因此，需要解决和克服上述挑战的改进的平行流热交 换器硬件和热泵系统设计。 发明内容本发明的目的为提供平行流热交换器构造，该平行流热交换器构 造，特别是在热泵装备中，通过使用会聚和/或发散回路并且从而提 供制冷剂热传递和压力降低特性的充分的平衡呈现性能优势。本发明 的另一个目的为提供平行流热交换器系统设计，该平行流热交换器系 统设计结合可变长度的回路，包括制冷剂流反向的能力，以增强热泵 系统性能，同时在冷却和加热模式之间切换并且以冷却和加热模式操 作。在一个实施例中，热交换器系统设计包括当作为冷凝器操作时具 有两个制冷剂通路和当作为蒸发器操作时具有单一制冷剂通路的平行 流热交换器。在冷凝器操作中，制冷剂被递送到入口歧管并且分配到 第一路径内的较大的数量的平行的热交换管，被收集在中间的歧管内 并且随后通过较小的剩余的数量的平行的热交换管递送到出口歧管， 如将在下文中更加详细地描述的。在蒸发器操作中，通过利用止回阀 系统和引导管道，通过平行流热交换器的制冷剂流反向并且设置为单 次通过构造，同时提供单一膨胀设备以在蒸发器的上游将制冷剂膨胀 到更低的压力和温度。因此，由于在热交换管内部的制冷剂热传递和 压力降低特性之间的最佳的平衡，在全部冷却和加热操作模式中实现 上述增强的性能和改进的可靠性的好处。在另一个实施例中，热交换器系统包括分开的中间的歧管和作为 三次通过冷凝器和单次通过蒸发器操作的平行流热交换器。此系统的 操作和获得的优点与前面的实施例相似。此外，提供多个膨胀设备以 避免或消除制冷剂分配不均的效应。在再一个实施例中，热交换器系统结合在冷凝器操作中具有三次 通过同时在蒸发器用途中只具有单次通过的平行流热交换器。同样， 此实施例包括能够改进制冷剂分配的单一膨胀设备和分配器系统。
为了更进一步地理解本发明的目的，将参考结合附图阅读的对本发明的接下来的详细描述，其中图1A为适用于两次通过冷凝器应用的平行流热交换器的示意图。图IB为适用于两次通过蒸发器应用的图1A所示的视图。图2A为适用于两次通过冷凝器应用的平行流热交换器系统的第二实施例的示意图。图2B为适用于单次通过蒸发器应用的图2A所示的视图。图3A为适用于三次通过冷凝器应用的平行流热交换器系统的第三实施例的示意图。图3B为适用于单次通过蒸发器应用的图3A所示的视图。图4A为适用于三次通过冷凝器应用的本发明的平行流热交换器系统的第四实施例的示意图。图4B为适用于单次通过蒸发器应用的图4A所示的视图。
具体实施方式
在现有的平行流热交换器的操作中，制冷剂流动通过入口开口并 且进入入口歧管的内部腔。在单次通过构造中，制冷剂从入口歧管进 入并且通过一系列平行的热传递管到达出口歧管的内部腔。在管的外 部，通过诸如风扇的空气运动设备在热交换管和相关的空气侧散热片 上方循环空气，使得在热交换管外部流动的空气和管内部的制冷剂之 间发生热传递相互作用。热交换管可以为空的或为了结构刚性和热传 递增进具有诸如肋的内部增强。这些内部增强将每个热交换管分为多 个通道，制冷剂沿这些通道以平行的方式流动。通道通常具有圆形、 矩形、三角形、梯形或任何其它可行的截面。此外，热传递管可以为 任何截面，但是优选地为主要为矩形或椭圆形。热交换器元件通常由 铝制造并且在炉钎焊操作期间接附到彼此。在多次通过设置中，热传递管分为管组并且制冷剂以平行的方式 通过与入口和出口歧管相关的许多中间的歧管或歧管腔室从一个管组 流动到另一个。每个管组内的许多热传递管能够基于性能和可靠性需 求改变。如上面提到的，总之，流动通过热交换器的两相制冷剂混合物内包含的蒸气越多并且制冷剂流量越高，有效的热交换器操作需要的平 行回路的数量越大。从而，冷凝器通常结合会聚的回路并且蒸发器使 用直通或发散的回路。换句话说，许多平行的热交换器回路在中间的 歧管位置改变以适应制冷剂密度的改变并且改进冷凝或蒸发制冷剂流 的特性(平衡热传递和压力降低)。如还在上面解释的，在热泵操作中，根据操作模式(冷却或加热)， 每个热交换器通常起冷凝器和蒸发器的双重用途。此外，通过热泵热 交换器的制冷剂流通常在前述操作模式期间反向。从而，热交换器和 热泵系统设计者面临对于全部冷却和加热操作模式中的性能和可靠性 优化热交换器回路构造的挑战。这是特别困难的任务，因为要在各种 操作状况遍及热交换器维持制冷剂热传递和压力降低特性之间的充分 的平衡。因此，许多热泵热交换设计为对于全部冷却和加热操作模式 具有相等的然而不是最佳的数量的直通回路。现在参考图1A和1B，在本发明的一个实施例中，平行流热交换 器10示出为包括入口集管或歧管12，和毗邻的出口集管或歧管14， 和流体地互连入口歧管和出口歧管与布置在热交换器10的相反的侧 上的中间的歧管20的多个平行布置的热交换管22。通常，入口和出 口歧管12和14的截面为圆形或矩形的，并且热交换管22为扁平的 或圆形的管(或挤出制品)。如上面提到的，热交换管22通常具有多 个内部的和外部的热传递增强元件，诸如散热片。例如，用于增强热 交换过程和结构刚性的均匀地布置在其间的外部散热片24通常为炉 钎焊的。热传递管22也可以具有将每个管分为多个通道的内部热传 递增强和结构元件，制冷剂以平行的方式在这些通道中流动。如已知 的，这些通道可以为矩形、圆形、三角形、梯形或任何其它可行的截 面。在冷凝器操作中，如图1A所示，制冷剂通过定位在四路换向阀 (没有示出)的下游的制冷剂管线16递送到歧管12并且分配到第一 路径或管组22A内的相对大的数量的平行的热交换管(管的总数量的 大致2/3),收集在中间的歧管20内并且随后通过第二路径或管组22B 内的相对小的剩余的数量的平行的热交换管(管的总数量的大致1/3)
递送到歧管14。制冷剂从歧管14流出到与热泵系统(没有示出)的 下游的膨胀设备连通的冷却剂管线18。在与通过诸如风扇的空气运动 设备吹过热交换器10的外部热传递表面的空气热传递相互作用期间， 制冷剂在第一管组22A内减温并且部分地冷凝并且在第二管组22B内 完全地冷凝并且随后低温冷却。第二管组内的数量更小的热传递管反 映流动通过管组的制冷剂的密度更高，并且需要第二管组内的数量更 小的热传递管以维持制冷剂热传递和压力降低特性之间的适当的平 衡。在此实施例中，歧管12和14为邻近的，共享同一个总的结构构 件26并且通过刚性的隔离物28分开。在蒸发器操作中，通过热交换管22的制冷剂流反向(看图1B)。 在图1B中，平行流热交换器10具有与图1A所示的实施例相同的歧 管构造，但是第一通路或管组32A内的平行的热交换管的数量(管的 总数量的大致1/3)现在小于第二通路或管组32B内的平行的热交换 管的数量(管的总数量的大致2/3)。在蒸发器操作中，再一次，由于 与吹过热交换器外部表面的空气热传递相互作用，制冷剂在第一通路 32A内部分地蒸发并且在第二通路32B内完全地蒸发并且随后过度加 热。现在，第二管组内的热交换管的数量更大(比第一管组)反映流 动通过管组的制冷剂的密度更高，并且希望第二管组内的热交换管的 数量更大以维持制冷剂热传递和压力降低特性之间的适当的平衡。因此，能够设计将许多热交换管22适当地分为第一和第二通路 以最佳地增强平行流热交换器10在热泵系统的全部冷却和加热操作 模式中的性能。必须注意，虽然平行流热交换器10的朝向示出为水 平的，诸如垂直的或以某一角度的其它的朝向也在本发明的范围内。 此外，平行流热交换器10可以为直的，如图1A和1B所示，或可以 为弯曲的或另外地形成为任何希望的形状。在图2A和2B所示的实施例中，热交换器系统50包括平行流热 交换器90和相关的制冷剂流控制系统。在图2A所示的冷凝器操作中， 制冷剂通过制冷剂管线58进入平行流热交换器90并且流动通过定位 在制冷剂管线82上的止回阀70,进入歧管54，同时止回阀72防止 制冷剂立即通过制冷剂管线66进入中间的歧管60。其后，制冷剂流 动通过包含相对大的数量的热交换管(管的总数量的大致2/3)的第 一通路或管组52A，进入中间的歧管60并且被导向到包含相对小的数 量的热交换管(管的总数量的大致1/3)的第二通路或管组52B。作 用在止回阀72的相反的侧上的较高的压力防止制冷剂流出中间的歧 管60进入制冷剂管线66。在任何考虑关于止回阀72的操作的情况中， 止回阀72总是能够被电磁阀替代。在离开第二管组52B之后，制冷 剂进入与歧管54共享同一个总的结构84的歧管52，并且通过制冷剂 管线62和止回阀74离开歧管52以被通过制冷剂管线56递送到膨胀 设备。在分开的膨胀设备用于冷却和加热操作模式的情况中，定位在 制冷剂管线64上的止回阀76防止制冷剂流动通过膨胀设备80。在与通过空气运动设备吹过热交换器90的外部热传递表面的空 气热传递相互作用期间，制冷剂在第一管组52A内减温并且部分地冷 凝并且在第二管组52B内完全地冷凝并且随后低温冷却。再一次，第 二管组内的热传递管的数量更小反映流动通过管组的制冷剂的密度更 高，并且需要第二管组内的热传递管的数量更小以维持制冷剂热传递 和压力降低特性之间的适当的平衡。在此实施例中，歧管52和54也 邻近，共享同一个总的结构构件84并且通过止回阀78分开。再一次， 作用在止回阀78的相反的侧上的更高的压力防止制冷剂从歧管52进 入歧管54。这里同样获得与图1A所示的实施例的好处相似的优点。在图2B所示的蒸发器操作中，制冷剂通过止回阀76和膨胀设备 80从制冷剂管线56流入制冷剂管线64，同时止回阀74防止制冷剂 进入制冷剂管线62和旁路膨胀设备80。在能够为固定的孔口类型(例 如，毛细管、精确器(accurator)或孔口 )或阀类型(例如，恒温 膨胀阀或电子膨胀阀)的膨胀设备80中，制冷剂被膨胀到更低的压 力和温度并且以平行的方式进入歧管52和54，因为现在止回阀78不 防止制冷剂进入歧管54。在单次通过设置中，制冷剂同时从歧管52 和54流动通过全部热交换管22，进入歧管60并且通过止回阀72和 制冷剂管线66和58离开平行流蒸发器90以被递送到四路换向阀并 且返回压缩机。安装在制冷剂管线82内的止回阀70防止制冷剂在没 有通过热交换管22的情况下立即离开歧管54和平行流热交换器90。 如在图1B所示的实施例中，在蒸发器操作中，虽然以单次通过，由 于与吹过热交换器外部表面的空气热传递相互作用，制冷剂蒸发并且 随后过度加热。因为在许多情况中，制冷剂回路的数量更高对于蒸发 器操作是有利的，在图2B所示的实施例中获得性能增进。因此，为
平行流热交换器系统50提供的可变长度的制冷剂回路确保在热泵系 统的全部冷却和加热操作模式中的最佳的增强的性能。同样，必须注 意，如果膨胀设备为电子类型，那么不需要止回阀76。在图3A和3B所示的实施例中，热交换器系统100包括平行流热 交换器110和相关的制冷剂流控制系统。在图3A所示的冷凝器操作 中，制冷剂通过制冷剂管线112进入平行流热交换器110并且流入歧 管114，同时止回阀118防止制冷剂立即进入中间的歧管116。其后， 制冷剂流动通过包含相对大的数量的热交换管的第一通路或管组 152A，进入中间的歧管120并且被导向到包含较小的数量的热交换管 的第二通路或管组152B。作用在止回阀118的相反的侧上的更高的压 力防止制冷剂流出中间的歧管116重新进入歧管114。在离开第二管 组152B之后，制冷剂进入包含甚至更小的数量的热交换管的第三次 通过或管组152C并且被导向通过制冷剂管线128和止回阀130，以被 通过制冷剂管线136递送到膨胀设备。在考虑到膨胀设备124自身将 不能产生对制冷剂流的足够高的液压阻力的情况中，定位在制冷剂管 线132上的止回阀134防止制冷剂流动通过膨胀设备124。从而，在 一些情况中，可能不需要止回阀134。相似地，通过膨胀设备124产 生的高液力阻力主要地防止歧管120和126之间的制冷剂流连通。如前所述，在与通过空气运动设备吹过热交换器110的外部热传 递表面的空气热传递相互作用期间，制冷剂在第一管组152A内减温 并且部分地冷凝，在第二管组152B内完全地(或几乎完全地)冷凝 并且随后在第三管组152C内低温冷却。再一次，第二和第三管组内 的逐渐地更小的数量的热交换管反映流动通过管组的制冷剂的密度更 高，并且需要第二和第三管组内的逐渐地更小的数量的热交换管以维 持制冷剂热传递和压力降低特性之间的适当的平衡。相似地，根据需 要，在冷凝器操作中能够实行更高的数量的制冷剂通过。在图3B所示的蒸发器操作中，制冷剂通过止回阀134从制冷剂 管线136流入制冷剂管线132并且进入歧管126以在定位在连接管线 122上的膨胀i殳备124之中分配，同时止回阀130防止制冷剂进入制 冷剂管线128并且旁路膨胀设备124。在通常为固定的孔口类型(例 如，毛细管、精确器或孔口)的膨胀设备124中，制冷剂被膨胀到更 低的压力和温度并且以平行的方式进入歧管120和全部热交换管22，
因为止回阀118不防止歧管114和116之间的直接的制冷剂流连通。 在单次通过设置中，制冷剂同时流动通过全部热交换管22，进入歧管 114和116并且通过制冷剂管线112离开平行流蒸发器110。如在图2B 所示的实施例中，在蒸发器操作中，由于与吹过热交换器外部表面的 空气热传递相互作用，制冷剂在单次通过内蒸发并且随后过度加热。 再一次，在许多情况中，对于蒸发器操作，更高数量的制冷剂回路是 有利的，并且在图3B所示的实施例中获得性能增进。因此，为平行 流热交换器系统100提供可变长度的制冷剂回路确保在热泵系统的全 部冷却和加热操作模式中的最佳的增强的性能。附加地，连接管线122可以被安装为穿入中间的歧管120内部以 面对热交换管22的相反的端部，在热交换管22和连接管线122之间 限定相对窄的间隙。这些窄的间隙改进蒸发器操作中的制冷剂分配并 且可以根据热交换器设计和应用限制对于全部热交换管22为均匀的 或替代地可以从一个热交换管到另 一个或从一个热交换管区段到另一 个改变。在图4A和4B所示的实施例中，热交换器系统200包括平行流热 交换器210和相关的制冷剂流控制系统。在图4A所示的冷凝器操作 中，制冷剂通过制冷剂管线212进入平行流热交换器210并且流入歧 管214。止回阀218防止制冷剂立即进入中间的歧管216。其后，制 冷剂流动通过包含相对大的数量的热交换管的第一通路或管组252A， 进入中间的歧管220并且被导向到包含较小的数量的热交换管的第二 通路或管组252B。作用在止回阀218的相反的侧上的更高的压力防止 制冷剂从歧管216重新进入歧管214。在离开第二管组252B和歧管216 之后，制冷剂进入包含甚至更小的数量的管的第三次通过或管组252C 并且随后通过制冷剂管线228和止回阀230以被输送到制冷剂管线236 和下游的膨胀设备(在分开的膨胀设备用于加热和冷却操作的情况 中)。与此同时，止回阀234防止制冷剂流动通过分配设备(或称作 分配器)240、分配器管222、制冷剂管线232和膨胀设备224。如前 所述，如果膨胀设备224为电子型的，那么可以不需要止回阀234。如前所述，在与通过空气运动设备吹过热交换器210的外部热传 递表面的空气热传递相互作用期间，制冷剂在笫一管组252A内减温 并且部分地冷凝，在第二管组252B内完全地(或几乎完全地)冷凝并且随后在第三管组252C内低温冷却。再一次，第二和第三管组内 的逐渐地更小的数量的热交换管反映流动通过管组的制冷剂的密度更 高，并且需要第二和第三管组内的逐渐地更小的数量的热交换管以维 持制冷剂热传递和压力降低特性之间的适当的平衡。如上所述，根据 需要，在冷凝器操作中能够实行更高的数量的制冷剂通过。在图4B所示的蒸发器操作中，制冷剂从制冷剂管线236流动通 过止回阀234和膨胀设备224、通过制冷剂管线232并且到达分配器 240。在单次通过设置中，制冷剂从分配器240同时在分配器管222 之间分配以被递送到歧管220并且通过全部热交换管22。其后，制冷 剂同时进入直接地流体连接到彼此(因为制冷剂现在以相反的方向流 动通过止回阀218)的歧管214和216并且通过制冷剂管线212离开 平行流蒸发器210。如在图3B所示的实施例中，在蒸发器操作中，由 于与吹过热交换器外部表面的空气热传递相互作用，制冷剂在单次通 过中蒸发并且随后过度加热。如前所述，在许多情况中，对于蒸发器 操作，更高的数量的制冷剂回路是有利的，在图4B所示的实施例中 获得性能增进。因此，为平行流热交换器系统200提供的可变长度的 制冷剂回路确保在热泵系统的全部冷却和加热操作模式中的最佳的增 强的性能。附加地，分配器管222优选地被安装为穿入中间的歧管220内部 以面对热交换管22的相反的端部，在热交换管22和分配器管222之 间限定相对窄的间隙。这些窄的间隙改进蒸发器操作中的制冷剂分配 并且可以根据热交换器设计和应用限制对于全部热交换管22是均匀 的或替代地可以从一个热交换管到另 一个或从一个热交换管区段到另 一个改变。在不考虑制冷剂分配不均的情况中，能够消除整个分配系 统240 - 222，制冷剂管线232直接延伸到歧管220。应该理解，呈现的示意图是示例性的并且许多设置和构造可能在 对于具有平行流热交换器的热泵系统的冷却和加热操作模式中实现可 变长度的回路。此外，不同的多次通过设置对于歧管或歧管腔室定位 在平行流热交换器的相同或相反侧上的冷凝器和蒸发器应用是可行 的。虽然本发明已经参考如图所示的优选的模式特定地示出和描述， 本领域中的普通技术人员应该理解，可以在不偏离如通过权利要求书
限定的本发明的精神和范围的情况下在其中实现细节上的不同的改 变。
权利要求
1.一种热交换器系统，其包括平行流热交换器，该平行流热交换器包括以大致平行的关系对准并且通过歧管系统流体地连接的多个热交换管，并且当通过热交换器的流方向反向时，所述平行流热交换器具有可变的回路构造。
2. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述歧管系统包括与至 少一个流方向相关的多于两个歧管。
3. 根据权利要求1所述的系统，其中，还包括流控制系统，该 流控制系统包括至少 一 个流控制设备，以当通过热交换器的流改变方 向时改变所述平行流热交换器的回路构造。
4. 根据权利要求3所述的系统，其中，至少一个流控制设备为 膨胀设备。
5. 根据权利要求3所述的系统，其中，至少一个流控制设备从 包括止回阀和电磁阀的组中选择。
6. 根据权利要求3所述的系统，其中，当通过所述平行流热交 换器的流方向反向时，所述流控制系统提供可变回路长度。
7. 根据权利要求4所述的系统，其中，所述膨胀设备为固定约 束类型。
8. 根据权利要求4所述的系统，其中，所述膨胀设备为岡。
9. 根据权利要求8所述的系统，其中，所述阀为恒温膨胀阀。
10. 根据权利要求8所述的系统，其中，所述阀为电子地控制的。
11. 根据权利要求4所述的系统，其中，所述膨胀设备为多个膨 胀设备。
12. 根据权利要求11所述的系统，其中，所述多个膨胀设备为 固定约束类型。
13. 根据权利要求12所述的系统，其中，多个膨胀设备从包括 孔口、毛细管和精确器的组中选择。
14. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述歧管系统的至少两 个歧管为结合歧管结构内的腔室。
15. 根据权利要求14所述的系统，其中，止回阀分开所述至少 两个歧管腔室。
16. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述歧管系统的至少一 个歧管为分开的歧管。
17. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述平行流热交换器作 为蒸发器和作为冷凝器操作。
18. 根据权利要求17所述的系统，其中，用于蒸发器操作的膨 胀的制冷剂管线穿入歧管腔室内部以面对热交换管，并且形成窄的间 隙，以便提供改进的制冷剂分配。
19. 根据权利要求18所述的系统，其中，所述窄的间隙对于全 部所述热交换管是均匀的。
20. 根据权利要求18所述的系统，其中，所述窄的间隙为不均 勻的，以更进一步地改进制冷剂分配。
21. 根据权利要求17所述的系统，其中，所述平行流热交换器 作为单次通过蒸发器和多次通过冷凝器操作。
22. 根据权利要求21所述的系统，其中，所述冷凝器为两次通 过冷凝器。
23. 根据权利要求21所述的系统，其中，所述冷凝器为三次通 过冷凝器。
24. 根据权利要求21所述的系统，其中，冷凝器回路的数量发散。
25. 根据权利要求17所述的系统，其中，所述平行流热交换器 作为多次通过蒸发器和多次通过冷凝器操作。
26. 根据权利要求25所述的系统，其中，蒸发器回路的数量会聚。
27. 根据权利要求25所述的系统，其中，冷凝器回路的数量发散。
28. 根据权利要求25所述的系统，其中，所述蒸发器为两次通 过蒸发器。
29. 根据权利要求25所述的系统，其中，所述冷凝器为两次通 过冷凝器。
30. 根据权利要求25所述的系统，其中，所述冷凝器为三次通 过冷凝器。
31. 根据权利要求1所述的系统，其中，对于冷凝器操作和蒸发 器操作，制冷剂以相反的方向流动通过所述平行流热交换器。
32.根据权利要求1所述的系统，其中，所述平行流热交换器为 热泵系统内的部件。
全文摘要
用于热泵应用的平行流热交换器系统(10，50，100，200)，其中，经由流控制系统建立可变长度的单一和多个路径，该流控制系统还允许制冷剂流在平行流热交换器系统(10，50，100，200)内反向，同时在冷却和加热操作模式之间切换。流控制设备的示例为膨胀设备(80)和各种止回阀(70，72，74，76)。平行流热交换器系统可以具有会聚的或发散的流回路并且可以构成单次通过或多次通过蒸发器和多次通过冷凝器。
文档编号F25B13/00GK101133372SQ200680003773
公开日2008年2月27日 申请日期2006年1月5日 优先权日2005年2月2日
发明者A·利夫森, M·F·塔拉斯 申请人:开利公司