多盘管微通道蒸发器及包含其的制冷剂压缩系统的制作方法

本申请所揭示的各实施例通常涉及通过微通道盘管蒸发器来提供良好的热传递性能和效率以及降低压降。特别地，装置、系统和方法用于通过多盘管微通道蒸发器来提供良好的热传递性能、容量和效率，同时降低压降。

背景技术：

例如使用空气制冷剂热交换器作为蒸发器的单回路制冷系统可能会容易产生高于期望的压降，这会影响最大热传递性能的实现并因而影响容量和/ 或效率。在这类系统中例如在具有相对高容量(例如吨级)的应用中使用单微通道蒸发器可能会容易受到这种影响。

技术实现要素：

本申请所揭示的各实施例通常涉及通过微通道盘管蒸发器来提供良好的热传递性能和效率并降低压降。特别地，装置、系统和方法用于通过多盘管微通道蒸发器来提供良好的热传递性能、容量和效率，同时降低压降。

在一个实施例中，对包括使用多盘管微通道蒸发器的方法、系统和装置进行了描述。

在一个实施例中，多盘管微通道蒸发器在单回路的制冷系统中实施。单回路的制冷系统包括一个或多个压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀设备。在一个实施例中，单回路包括单个工作流体，例如制冷剂、制冷剂混合物。

在一个实施例中，多盘管微通道蒸发器是空气制冷剂类型的热交换器。

在一个实施例中，多盘管微通道蒸发器包括至该多盘管微通道蒸发器的多个盘管的分配装置。

在一个实施例中，至多盘管微通道蒸发器的分配装置包括一个或多个分离部以将制冷剂传输到该多盘管微通道蒸发器的每个盘管，以及一个或多个接合部以传输来自上述盘管的制冷剂。

在一个实施例中，多盘管微通道蒸发器具有偶数数量的盘管。在一个实施例中，多盘管微通道蒸发器的盘管构造成组装到大约六英尺高的高度和大约八英尺宽的宽度。在一个实施例中，多盘管微通道蒸发器的各盘管具有相似或相同尺寸。

在一个实施例中，分配装置利用多盘管微通道蒸发器中各盘管的数量和尺寸来获得期望的、目标的和/或最佳的制冷剂分配。

在一个实施例中，制冷剂流过单回路制冷系统的方法包括将制冷剂分配到多盘管微通道蒸发器的各盘管。

附图说明

当参照附图阅读以下详细的说明书时，多盘管蒸发器的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。

图1是根据一个实施例的制冷回路的示意图。

图2是具有多盘管蒸发器的制冷回路的一个实施例的立体图。

图3是图2的多盘管蒸发器的立体图。

虽然以上附图阐述了多盘管蒸发器的具体实施例，但是如在本申请说明书中所述，也可以考虑其他实施例。在所有情况下，本申请通过表示而非限制的方式呈现所示的多盘管蒸发器的各实施例。许多其他修改和实施例可以由本领域技术人员设计，这些修改和实施例均落入本申请所描述和所示的多盘管蒸发器的原则的范围和精神内。

具体实施方式

本申请所揭示的各实施例通常涉及通过微通道盘管蒸发器来提供良好的热传递性能和效率以及降低压降。特别地，装置、系统和方法用于通过多盘管微通道蒸发器来提供良好的热传递性能、容量和效率，同时降低压降。

图1是根据一个实施例的热传递或制冷回路10的示意图。制冷回路10 通常包括压缩机12、冷凝器14、膨胀设备20和蒸发器16。制冷回路10是示例性的并可以修改为包括附加部件。例如，在一个实施例中，制冷回路10 可以包括其他热交换器例如经济器热交换器、一个或多个流动控制设备、接收罐、干燥器、吸液热交换器等等。在一个实施例中，制冷回路10可以包括多个压缩机12。在一个实施例中，多个压缩机12可以包括具有相同或不同容量的压缩机。

制冷回路10通常可以应用于对空间中(通常称为调节空间)的环境条件(例如，温度、湿度、空气质量等等)进行控制的各种系统中。系统的实例包括但不限于制热、通风和空调(HVAC)系统、运输制冷系统等等。

图2和图3分别示出了具有多盘管蒸发器116的制冷回路100和仅仅多盘管蒸发器116。

制冷回路100包括压缩机112、冷凝器114、膨胀设备120和多盘管蒸发器116(后文称为蒸发器116)。制冷剂作为工作流体流过上述制冷回路。与制冷回路10一样，制冷回路100也是示例性的并可以修改为包括附加部件。例如，在一个实施例中，制冷回路100可以包括其他热交换器例如经济器热交换器、一个或多个流动控制设备、接收罐、干燥器、吸液热交换器等等。

制冷回路100通常可以应用于对空间中(通常称为调节空间)的环境条件(例如，温度、湿度、空气质量等等)进行控制的各种系统中。系统的实例包括但不限于制热、通风和空调(HVAC)系统、运输制冷系统等等

在例如图2所示的实施例中，制冷回路100包括多个压缩机112。在一个实施例中，多个压缩机112可以包括具有相同或不同容量的压缩机。图中示出了三个压缩机112,例如涡旋式压缩机，然而可以理解，可以在制冷回路 100中实施多于或少于三个的压缩机。还可以理解，(多个)压缩机112可以是涡旋式压缩机，但也可以是其他类型的压缩机。例如，(多个)压缩机 112可以是螺杆式压缩机、旋转式压缩机、往复式压缩机、和/或离心式压缩机类型。

冷凝器114与(多个)压缩机112流体连接。每个压缩机112包括排出口122,排出口122与通向冷凝器114的流体管路126流体连接。在所示的实施例中，流体管路126流体连接于上述冷凝器的两个盘管之间并且供给 (feeds)从上述流体管路至相对于流体管路126的每个盘管或每侧的上部和下部的两条管路。在所示的实施例中，流体管路126与从流体管路126分流的多个入口(例如四个)流体连接。冷凝器114通过流体管路128和流体管路118与蒸发器116流体连接，流体管路128和流体管路118是液体管路。在所示的实施例中，冷凝器114具有四个出口(每个盘管侧两个)，四个出口与流体管路128流体连通，其中对于盘管的上部有出口，对于盘管的下部有出口，并且上述冷凝器的每侧具有两个出口。在所示的实施例中，各流体管路128在阀例如维修阀129之前流体接合。蒸发器116通过流体管路119 或吸入管路与压缩机112流体连接。在所示的附图中，示出了单回路三个压缩机系统。所示的三个压缩机组合(manifoled)在一起。在一个实施例中，每个排出口122供给(feeds)流体管路126。在一个实施例中，三条压缩机排出管路在该单元后面接在一起形成一条公共的排出管路(例如126)。

本申请的蒸发器116能够提供良好的热传递性能、容量和效率，同时降低穿过其的压降或尽量减少其影响。

在一个实施例中，蒸发器116由多个盘管117a构成，每个盘管具有微通道管并具有合适的入口头部和出口头部117b、117c(出于描述目的，在图中标出了盘管的微通道管117a的一组入口头部和出口头部117b、117c)。在一个实施例中，盘管117a的微通道管可以具有布置于各微通道管之间的翅片。如图所示，蒸发器116具有四个盘管，然而这是示例性的，也可以实施为少于四个或多于四个。

在一个实施例中，蒸发器116在单回路的制冷系统中实施。单回路的制冷系统包括一个或多个压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀设备。

在一个实施例中，蒸发器116是空气制冷剂类型的热交换器。

在一个实施例中，蒸发器116具有偶数个(even number)盘管。在一个实施例中，蒸发器116的盘管构造成组装到六英尺高或大约六英尺高的高度以及八英尺宽或大约八英尺宽的宽度。在一个实施例中，蒸发器116的各盘管相对于彼此具有相似的或相同的尺寸。在所示的实施例中，例如四个盘管的尺寸相同或大致相同。

在一个实施例中，蒸发器116包括至多盘管微通道蒸发器的多个盘管的分配装置。在一个实施例中，至蒸发器116的制冷剂分配装置包括一个或多个分离部以将制冷剂传输到蒸发器116的每个盘管，以及一个或多个接合部以传输来自各盘管的制冷剂。

具体参照蒸发器116,将在下面进一步描述制冷剂流入和流出蒸发器116 的流体连接。

如图2和3所示，流体管路118将制冷剂从冷凝器114输送到蒸发器116。在一个实施例中，流体管路118是制冷剂通过其流到蒸发器116的液体流体管路。蒸发器处的分离部或分割部130将该液体流分离以流过多条管路。在一个实施例中，分离部130通向两条流体管路132以通过一条管路132将制冷剂输送到蒸发器116一侧上的上盘管和下盘管117a以及通过另一条管路 132将制冷剂输送到蒸发器116另一侧上的上盘管和下盘管117a。可以理解，图中示出了两条流体管路132,然而如果其他设计需要，也可以从分离部130 引出多于两条的流体管路。

膨胀设备120与流体管路132流体连接。膨胀设备120进一步降低制冷剂的压力并对制冷剂进行膨胀和冷却。在一个实施例中，一个膨胀设备供蒸发器的多个盘管使用。例如，所示的每个膨胀设备120供蒸发器116的两个盘管117a使用。

在一个实施例中，对于多盘管蒸发器布置有多个膨胀设备，其中可以对于整个蒸发器布置中每个盘管或多个盘管、或者各盘管侧有一个膨胀设备。

在一个实施例中，每个膨胀设备120布置于分离部130的下游。在一个实施例中，每个膨胀设备120布置于分离部134的上游。在一个实施例中，膨胀设备120布置于蒸发器的任何分离部(例如，130、134)之间。可以理解，膨胀设备120可以是恒温膨胀设备(例如恒温膨胀阀TXV)，但也可以是电子膨胀设备和/或阀。膨胀设备的数量和安置可以便于计量供给 (metering)均匀穿过蒸发器的制冷剂，例如通过均衡盘管每侧或盘管每部分的膨胀设备的数量以及取决于蒸发器中实施的盘管数量。

在分离部134处，各流体管路132各自分离，使得制冷剂能够流过多条管路。在一个实施例中，分离部134通向两条流体管路136以通过一条管路 136将制冷剂输送到蒸发器116一侧上的上盘管和下盘管117a中的一个，以及通过另一条管路136将制冷剂输送到蒸发器116同一侧上的上盘管和下盘管117a中的另一个。可以理解，图中示出了对于每个分离部134有两条流体管路136,然而如果其他设计需要，也可以从分离部134引出多于两条的流体管路。

各流体管路136分别通向盘管117a。如图所示，每条流体管路136与各自盘管117a的入口头部117b流体连接。在所示的实施例中，有四条流体管路136,每个盘管117a一条。上述制冷剂流过上述盘管117以在被导回压缩机112之前经历热交换(即蒸发)。

从每个盘管，制冷剂流过出口头部117b、各微通道管和头部117c到各自的流体管路138。如图所示，每条流体管路138与各自盘管的头部117c流体连接。在所示的实施例中，有四条流体管路138,每个盘管一条。

在一个实施例中，接合部140接纳各流体管路138以在接合部140处接合流体流。如图所示，每个接合部140分别接纳两条流体管路138。图中示出了两个接合部140。各接合部140与各流体管路142流体连接。在一个实施例中，各接合部140通向各流体管路142以通过各管路142将制冷剂输送到另一个接合部144。可以理解，所示的两条流体管路142是示例性，例如取决于需要接合各流体管路的各接合部140，其可能取决于例如存在的盘管数量。

接合部144与流体管路119流体连接。在一个实施例中，流体管路119 是用于使蒸发的制冷剂流回压缩机112的吸入管路。

在一个实施例中，通过具有多个相对较短的盘管以及中间排放盘150(参见例如图3)，与我们具有从上述单元的顶部跨越到底部排放盘(参见例如图3的底部)的较高盘管时相比，水遗留的可能性更小。

在一个实施例中，分配装置布置(例如，分离部/分割部和接合部)利用蒸发器116中各盘管的数量和尺寸来获得期望的、目标的和/或最佳制冷剂分配。在一个实施例中，该布置中存在的盘管数量会影响将制冷剂分配到蒸发器并使制冷剂从蒸发器离开被吸入的分离部和接合部的数量。基于盘管布置的侧和/或位置等来均衡例如每个盘管、每组盘管的膨胀设备数量可以有助于计量供给和分配均匀穿过各蒸发器盘管的制冷剂。

在一个实施例中，可以在具有每分钟200立方英尺或大约每分钟200立方英尺到每分钟400立方英尺或大约每分钟400立方英尺(CFM)的空气流量的各系统中实施和/或优化具有盘管、分离部/接合部以及膨胀设备布置的蒸发器116。

在一个实施例中，一组多个盘管在垂直方向上取向并大致处于同一平面 (例如如图2和3所示)。然而可以理解，依据气流如何进入盘管，其他设计也可以包括使各盘管交错和/或使其相对于彼此以不同取向隔开。例如，如图2和3所示的一个或多个盘管可以相对于其他盘管向前或向后移动使其不在同一平面上，或者可以相对于其他盘管成角度使其不都是垂直取向。

在一个实施例中，制冷剂流过单回路制冷系统的方法包括将制冷剂分配到多盘管微通道蒸发器的各盘管，其包括使用包括分离部和接合部的分配装置将上述制冷剂导到和导出上述多盘管微通道蒸发器。

在一个实施例中，例如如图2和3所示，可以假设气流在蒸发器116的所有盘管上是均匀的。多个盘管(例如各管117a和各头部117b、c)，例如图2和3中所示的四个盘管用于降低制冷剂压降。在一个实施例中，各盘管的高度和宽度相同。两个盘管在左，两个盘管在右。液体制冷剂从液体管路分离或分割(例如，在分割部132从管路118分成两条管路132，然后在穿过膨胀设备120后到分割部134分成两条管路136)。在一个实施例中，左上和左下盘管使用一个膨胀设备120供给制冷剂，上述一个膨胀设备120在某些实施例中可以是热膨胀设备。右上和右下盘管使用另一个膨胀设备120 供给制冷剂，上述另一个膨胀设备120也可以是热膨胀设备。在穿过各盘管后，制冷剂被组合成一条主吸入管路(例如管路119)。通过具有四个盘管，制冷剂可以被均匀地分配到每个盘管以使性能最大化。

表包括表示在80/67-95(室内干球/室内湿球－室外温度)下被测试单元 (例如具有50吨容量的图2和图3的多盘管构造)的平均数据。这些条件是满载额定条件。在满载(所有部件通电－压缩机、冷凝器风扇电机和供应风扇电机)下对具有管翅式蒸发器构造和多微通道蒸发器构造的单元进行测试。上述数据与管翅式蒸发器设计进行比较。

大体上，上述数据显示出类似的单元平衡点(饱和排出/吸入压力－测试/标号1和2)、类似的蒸发器盘管上的空气侧压降(测试/标号3和4)、类似条件(测试/标号5－7)、离开空气干球/湿球温度(测试/标号8和9)。

表

上述多盘管构造连同盘管内部的分配装置(分离部/接合部)提供了适当的制冷剂压降以匹配平衡点。通过匹配平衡点，与目前用于较小设计中的管翅式蒸发器相比，较大吨位单元/设计已能够保持相同的效率水平。

各方面1－6中的任何一个或多个方面可以与各方面7－8中的任何一个或多个方面相结合，方面7可以与方面8相结合。

1.一种蒸发器，其特征在于，包括：多个盘管，所述多个盘管是微通道管盘管，以及至多个盘管的分配装置。所述至多个盘管的分配装置包括一个或多个分离部以将制冷剂传输到所述多盘管微通道蒸发器的每个盘管，以及一个或多个接合部以传输来自所述盘管的制冷剂。多个膨胀设备与所述分配装置的分离部流体连通。

2.根据方面1所述的蒸发器，其特征在于，所述蒸发器具有偶数数量的盘管。

3.根据方面1或2所述的蒸发器，其特征在于，所述多个盘管构造成组装到大约六英尺高的高度和大约八英尺宽的宽度。

4.根据方面1至3中任一方面所述的蒸发器，其特征在于，所述盘管具有相似或相同尺寸。

5.根据方面1至4中任一方面所述的蒸发器，其特征在于，所述分配装置利用所述多盘管微通道蒸发器中各盘管的数量和尺寸来获得期望的、目标的和/或最佳的制冷剂分配。

6.根据方面1至5中任一方面所述的蒸发器，其特征在于，所述多个盘管构造为空气制冷剂类型的热交换器。

7.一种制冷剂压缩系统，其特征在于，包括：单回路，所述单回路包括一个或多个压缩机、冷凝器以及方面1至6中任一方面所述的蒸发器。

8.一种制冷剂流过单回路制冷剂压缩系统的方法，其特征在于，包括通过方面1至6中任一方面所述的蒸发器对制冷剂进行分配。

对于前面所述，可以理解，在不偏离本发明范围的情况下，可以在细节上进行修改。说明书及所描述的各实施例意欲被视为仅是示例性的，权利要求书的广泛含义表示本发明真正的范围和精神。