调节hvac系统的膨胀装置的容量的制作方法
【技术领域】
[0001]本文所披露的实施例总体涉及例如采暖、通风与空调(HVAC)系统的膨胀装置。更具体地说，本文所披露的实施例总体涉及调节例如HVAC系统中的膨胀装置的容量的方法、系统和装置，其可与HVAC系统的换热器(例如，微通道换热器(MCHEX)) —起使用。
【背景技术】
[0002]HVAC系统通常包括压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器，形成制冷回路。在冷却循环中，制冷剂蒸汽一般被压缩机压缩，并然后在冷凝器中冷凝成液态制冷剂。液态制冷剂然后可被引导通过膨胀装置以降低温度并成为液/气制冷剂混合物(两相制冷剂混合物)。两相制冷剂混合物可被引入蒸发器中以便与例如穿过蒸发器的空气进行热交换。两相制冷剂混合物可在蒸发器中被汽化成制冷剂蒸汽。
[0003]一些HVAC系统能够在加热循环中运行。这些HVAC系统通常被称为热栗。在加热循环期间，过程大体与冷却循环中的过程相反。在加热循环中，在冷却循环中的蒸发器充当冷凝器，而冷凝器充当蒸发器。在被压缩机压缩之后，经压缩的制冷剂蒸汽通常首先被引向蒸发器以便释放热量到例如室内空气，它也将制冷剂蒸汽冷却为液态制冷剂。液态制冷剂然后通常通过膨胀装置被引向冷凝器，成为两相制冷剂混合物。
[0004]蒸发器和冷凝器是换热器。换热器通常被设置成帮助建立第一流体(例如，制冷剂和工艺流体)与第二流体(例如，空气)之间的热交换关系。已经开发了多种类型的换热器来用作冷凝器和/或蒸发器。一种类型的换热器是微通道换热器(MCHEX)。通常的MCHEX可包括在两个集流管之间平行运行的微通道管。相邻管之间一般在其中铜焊有扇形褶状翼片。微通道管与集流管形成流体相通。制冷剂可以从集流管被分配入微通道管，和/或当制冷剂流出微通道管时被收集在集流管。微通道管的外表面和翼片可有助于微通道管中的第一流体(例如，制冷剂)与流过微通道管的外表面的第二流体(例如，空气)之间的热交换。
【发明内容】
[0005]本文所披露的方法、系统和装置涉及容量调节组件，所述容量调节组件被设置成将液态制冷剂膨胀为例如HVAC系统中的两相制冷剂混合物，同时调节例如容量调节组件的容量。一般，容量调节组件的实施例可包括多个膨胀装置。多个膨胀装置中的一些可被连接至流量控制装置，用于控制流入被连接的膨胀装置的制冷剂流。流量控制装置可闭合以阻止制冷剂流入被连接的膨胀装置。容量调节组件的容量调节可通过打开或闭合流量控制装置来完成。本文还披露了被设置成与MCHEX —起工作的容量调节组件的实施例。本文还披露了结合配备有容量调节组件的MCHEX的HVAC系统的实施例。容量调节组件还可被设置成与其它类型的换热器例如板翅式换热器或翅管式换热器一起工作。
[0006]在一些实施例中，容量调节组件可包括多个膨胀装置。在一些实施例中，容量调节组件的多个膨胀装置的每一个可包括至少一个孔。在一些实施例中，膨胀装置可被连接至具有打开状态和闭合状态的流量控制装置。闭合状态可被设置成限制制冷剂流向膨胀装置，而打开状态被设置成允许制冷剂流向膨胀装置。
[0007]在一些实施例中，容量调节组件的流量控制装置可以是电磁阀。
[0008]在一些实施例中，容量调节组件可包括制冷剂流出口和连接至制冷剂流出口的流出控制装置。制冷剂流出口可使得制冷剂流出换热器，所述换热器在例如加热循环中相对快地被连接至流出口。在一些实施例中，流出控制装置可具有打开状态和闭合状态，其中打开状态被设置成允许制冷剂相对快地流过制冷剂流出口，而闭合状态被设置成限制(或阻止)制冷剂流过制冷剂流出口。在一些实施例中，流出控制装置可以是止回阀或电磁阀。
[0009]在一些实施例中，容量调节组件可被连接至微通道换热器的集流管。在一些实施例中，容量调节组件的多个膨胀装置可被设置成在集流管内沿纵向方向延伸。
[0010]在一些实施例中，容量调节组件可包括含有多个孔的膨胀装置；和可滑动地设置在膨胀装置上的可滑动套管。在一些实施例中，可滑动套管可被设置成使得当可滑动套管在膨胀装置上滑动时，不同数量的孔可被可滑动套管覆盖。
[0011]在一些实施例中，一种调节换热器的容量的方法包括:提供多个孔；当换热器运行在满负荷状态时，打开所有的多个孔；和，当换热器运行在部分负荷状态时，闭合多个孔的至少一个。
[0012]在一些实施例中，配备有容量调节组件的换热器例如MCHEX可用于HVAC系统。
[0013]实施例的其它特征和方面通过下文的详细描述和附图会变得显而易见。
【附图说明】
[0014]现在参见附图，其中相同的附图标记贯穿全文表示相应的部件。
[0015]图1A-1D示出了配备有容量调节组件的HVAC系统的四个不同实施例的制冷回路的示意图，一般包括两个膨胀装置和流出口。图1A示出了膨胀装置之一包括流量控制阀。图1B示出了两个膨胀装置均包括流量控制阀。图1C示出了流出口可配备有流量控制阀。图1D示出了膨胀装置和流出口均可被配备有流量控制阀。
[0016]图2A-2D示出了容量调节组件的不同实施例和容量调节组件的部件配置。图2A示出了包括两个膨胀装置和流出口的容量调节组件的一部分。图2B示出了包括两个膨胀装置的容量调节组件的一部分。图2C示出了膨胀装置中的孔的一个实施例。图2D示出了孔止回装置。
[0017]图3A和3B示出了具有可滑动套管的膨胀装置的一个实施例。图3A是透视图。图3B是剖视图。
[0018]图4A-4C示出了配备有根据一个实施例的容量调节组件的MCHEX。图4A是MCHEX的透视图。图4B是图4A中的MCHEX的集流管的放大图，示出了膨胀装置在集流管内延伸。图4C是MCHEX的集流管的端视图。
[0019]图5示出了配备有根据另一实施例的容量调节组件的MCHEX。
[0020]图6A和6B示出了配备有两个实施例的容量调节组件的MCHEX，其中膨胀装置从集流管的相对端在MCHEX的集流管内延伸。图6A示出了膨胀装置的部分可交叠MCHEX的集流管的内部。图6B示出了膨胀装置可能不与MCHEX的集流管的内部交叠。
[0021]图7A-7C示出了包括配备有容量调节组件的MCHEX的HVAC系统的三个示意图。图7A示出了具有两个根据一个实施例的MCHEX的HVAC系统。图7B示出了具有两个根据另一实施例的MCHEX的HVAC系统。图7C示出了具有一个MCHEX和一个共轴换热器的HVAC系统。
【具体实施方式】
[0022]HVAC系统通常包括压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器。膨胀装置(例如热膨胀阀或电子控制膨胀阀)可包括固定的孔，所述固定的孔被设置成当液态制冷剂流过孔时，使液态制冷剂膨胀成两相制冷剂混合物并降低制冷剂的温度。膨胀装置还可包括电磁阀，所述电磁阀可以打开或闭合以调节膨胀装置，例如调节流过膨胀装置的制冷剂。流过膨胀装置的制冷剂的量可通过控制膨胀装置处于打开(或闭合)状态的时间来控制。在冷却循环中，两相制冷剂混合物可被分配入蒸发器，以便与例如穿过蒸发器的外表面的空气进行热交换并对之进行调节。两相制冷剂混合物可以在离开蒸发器时被汽化成制冷剂蒸汽，并被引回压缩机。可能希望保持制冷剂的温度相对高(例如，大约10° F-20° F过热)，以便离开蒸发器的制冷剂基本上是制冷剂蒸汽。
[0023]一些HVAC系统可能能够在不同的负荷下运行，例如，HVAC系统可以运行在满负荷状态和至少一部分负荷状态。例如，一些HVAC系统可具有一个以上的压缩机。在满负荷状态下，所有的压缩机可能处于运行；在部分负荷状态下，压缩机之一可能不运行。一些HVAC系统可具有可变速压缩机。HVAC系统的负荷通过改变例如压缩机的速度可变化。HVAC系统的负荷变化可引起流过膨胀装置的制冷剂的流速的变化。例如，当HVAC系统运行在部分负荷状态时，流过膨胀装置的液态制冷剂的流速可能小于在满负荷状态下流过膨胀装置的制冷剂的流速。
[0024]通过膨胀装置的可变化的制冷剂流速可能影响具有固定孔的膨胀装置的效能。例如，在一些实施例中，固定的孔可被优化用于满负荷状态。不过，当HVAC系统运行在部分负荷状态时，流过孔的制冷剂的流速可能下降，而孔对于通过降低的流速有效膨胀液态制冷剂可能变得过大。因此，流过膨胀装置的制冷剂可能含有相对高的液态制冷剂含量，在制冷剂离开蒸发器时导致相对低的制冷剂温度，降低了蒸发器的效能。当制冷剂离开蒸发器时，离开的制冷剂可能仍含有液态制冷剂。液态制冷剂可能被引入压缩机，导致对例如压缩机的使用寿命产生负面影响。可进行改进，以帮助维持(和/或改进)HVAC系统例如具有可变负荷的HVAC系统的膨胀装置的效能。
[0025]另一个问题是当MCHEX用作HVAC系统中的蒸发器和/或冷凝器时，将两相制冷剂混合物分配入微通道管可能是复杂的制冷剂流范围。将两相制冷剂混合物均匀分配入微通道管中可能具挑战性。较差的将两相制冷剂混合物分配入MCHEX集流管并随后分配入微通道管中可降低MCHEX的整体热性能并且还可能增大压力降。压力降还可能进一步促成制冷剂液态/气态混合物的不均匀分配。
[0026]当MCHEX与能够运行在可变负荷的HVAC系统一起使用时，由于通过膨胀装置的可变的制冷剂流速，制冷剂分配可能更有挑战性。可进行改进，以帮助促进制冷剂在MCHEX中的均匀分配。
[0027]在下文所示实施例的描述中，披露了针对HVAC系统的容量调节组件的方法、系统和装置。一般，容量调节组件可被设置成计量流入例如换热器的制冷剂的量，并且还可结合一个或多个膨胀装置以将制冷剂从液态膨胀为两相状态。在一些实施例中，容量调节组件可与换热器(例如MCHEX)连接，所述换热器可充当HVAC系统的蒸发器和/或冷凝器