液体到制冷剂换热器及操作该液体到制冷剂换热器的方法
【专利摘要】本发明提供了一种液体到制冷剂换热器，具有嵌套板的堆叠，堆叠具有限定在板之间的流体流动通道。堆叠包括冷凝器部分和过冷却器部分。堆叠的底端部处的底板具有结合至其的制冷剂出口端口和接收瓶。接收流动路径延伸通过结构连接件，结构连接件将接收瓶结合至底板，以允许接收瓶的内容积和冷凝器部分之间的流体流动。另一接收流动路径延伸通过另一结构连接件，以允许接收瓶的内容积和过冷却器部分之间的流体流动。
【专利说明】
液体到制冷剂换热器及操作该液体到制冷剂换热器的方法
技术领域
[0001]本申请涉及换热器及其操作方法。
【背景技术】
[0002]已知的是，液体到制冷剂换热器(liquid to refrigerant heat exchanger)被用来在制冷剂流和液体冷却剂流之间传递热能。这类换热器可以用作冷冻机换热器，其中来自液体冷却剂流的热量被传递到制冷剂，由此使制冷剂汽化，使得变冷的液体冷却剂流离开换热器。可替代地，这类换热器可用作冷凝器，其中来自过热制冷剂流的热量被传递到液体冷却剂回路中，由此冷却并冷凝制冷剂。
[0003]车载空调和制冷系统传统地使用空气冷却式冷凝器来完成对离开制冷剂系统的压缩机的过热制冷剂的冷却和冷凝。这类空气冷却式冷凝器通常设置在车辆的前面以便接收所需的空气流，空气流可以由车辆本身的推进，或由空气移动装置，或由这两者来提供。然而，通过使用液体冷却式冷凝器来完成这个任务可以得到某些益处。通过示例的方式，通过将冷凝器从车辆的前端移走可简化引擎舱的封装。
[0004]但是，液体冷却式制冷剂冷凝器在这类应用中的实施也伴随着挑战。车辆上的液体冷却剂回路的温度必然高于周围空气温度，从而制冷剂压缩机的水头压力将需要被增加，以便取得与之前使用空气冷却式冷凝器取得的相同的制冷剂的过冷却量。在减少这类系统的总体能耗的方面，适当的过冷却是重要的，因为它增加了系统蒸发器中的制冷剂流的可用比焓。
[0005]在实现系统的冷凝器中集成的接收器时发现了又一挑战。接收器通常沿着冷凝器的冷凝器段和过冷却器段之间的制冷剂流动路径而定位，并且起到确保只有液体制冷剂被提供到膨胀装置的作用，膨胀装置通常直接设置在系统的蒸发器的上游。多余的制冷剂以液体和蒸汽状态存储在接收器中，由此防止多余的液体制冷剂充满冷凝器(这将降低运行效率)。如同DeKuester等人在美国专利号5934102中示出的和描述的，这类接收器作为另外的圆筒形结构容易集成到空气冷却式冷凝器中，设置成邻近其中一个圆筒形的制冷剂集管。
[0006]使用液体冷却式冷凝器(构建为板型换热器)时，这类接收器的集成更加困难。(
【申请人】在)公开的美国专利申请号US2014/0224455和公开的国际专利申请号W02014/085588示出具有这类集成的接收器的液体到制冷剂换热器的实施例。在那些应用中，单独的制冷剂管线从换热器的冷凝器段延伸到接收器。这个单独的制冷剂管线会增加制造成本和复杂度。因此，仍存在改进的空间。
【发明内容】
[0007]根据本发明的实施例，液体到制冷剂换热器包括嵌套板的堆叠，其具有限定在板之间的流体流动通道。嵌套板的堆叠在堆叠的顶端部和底端部之间在堆叠方向上延伸，堆叠的与顶端部相邻的第一子组限定冷凝器部分，堆叠的与底端部相邻的第二子组限定过冷却器部分。盖板结合至堆叠的顶端部并且具有结合至其的制冷剂进口端口，以将制冷剂流接收到冷凝器部分。底板结合到堆叠的底端部并且具有制冷剂出口端口，制冷剂出口端口结合至底板，与嵌套板的堆叠相对。接收瓶也结合至底板，与堆叠相对。至少第一和第二结构连接件将接收瓶结合到底板。第一接收流动路径延伸通过第一结构连接件以允许接收瓶的内容积和冷凝器部分之间的流体流动。第二接收流动路径延伸通过第二结构连接件以允许接收瓶的内容积和过冷却器部分之间的流体流动。
[0008]在一些实施例中，液体到制冷剂换热器包括制冷剂岐管，制冷剂岐管延伸通过过冷却器部分并且与其液力隔离。制冷剂岐管提供第一接收流动路径的一部分。
[0009]在一些实施例中，换热器包括第一、第二和第三制冷剂岐管。第一制冷剂岐管设置在嵌套板的堆叠的第一角处，只延伸通过冷凝器部分，并且流体耦接到制冷剂进口端口以接收制冷剂流。第二制冷剂岐管设置在堆叠的第二角处，只延伸通过冷凝器部分，并且通过限定在冷凝器部分的板之间的一些流体流动通道连接至第一制冷剂岐管。第三制冷剂岐管延伸通过过冷却器部分并且与其液力隔离，并提供第一接收流动路径的一部分。
[0010]在一些这类实施例中，第一液体岐管设置在堆叠的第三角处，并且第二液体岐管设置在堆叠的第四角处。第一和第二液体岐管通过限定在冷凝器部分和过冷却器部分这两者中的板之间的一些流体流动通道而被连接。在一些这类实施例中，第三制冷剂岐管偏置于第一、第二、第三和第四角。
[0011]在一些实施例中，流体传输板设置在嵌套板中的第一个嵌套板和嵌套板中的第二个、相邻的嵌套板之间的空间中。嵌套板中的第一个嵌套板限定冷凝器部分的端部，并且嵌套板中的第二个嵌套板限定过冷却器部分的端部。流体传输板内的流体传输渠道在第二和第三制冷剂岐管之间延伸以提供第一接收流动路径的一部分。
[0012]在一些这类实施中换热器还包括第四和第五制冷剂岐管。第四制冷剂岐管设置在嵌套板的堆叠的第一角处，只延伸通过过冷却器部分，并且流体耦接到第二接收流动路径以接收制冷剂流。第五制冷剂岐管设置在嵌套板的堆叠的第一角处，只延伸通过过冷却器部分，并且流体耦接至制冷剂出口端口以传送制冷剂流。第四和第五制冷剂岐管通过限定在过冷却器部分中的板之间的一些流体流动通道而被连接。在一些这类实施例中，第二和第五制冷剂岐管通过嵌套板中的第二个嵌套板而彼此流体隔离。
[0013]在一些实施例中，液体到制冷剂换热器包括多个插入件，插入件设置在过冷却器部分中的至少一些嵌套板之间，以至少部分地限定第三制冷剂岐管。
[0014]根据本发明的另一实施例，一种操作液体到制冷剂换热器来对气态制冷剂进行冷却和冷凝的方法包括:将液体冷却剂流接收到换热器中，引导流的第一部分通过换热器的冷凝器段，以及引导流的第二部分与第一部分平行地通过换热器的过冷却器段。气态制冷剂被接收到换热器中，并且被引导通过冷凝器段，以便通过将热量传递给液体冷却剂流的第一部分来冷却和至少部分地冷凝气态制冷剂。凭借将制冷剂传送通过至少部分地设置在过冷却器段内的流动渠道而将至少部分地被冷凝的制冷剂途运到接收瓶，接收瓶与液体到制冷剂换热器集成。至少部分地被冷凝的制冷剂被分成液相制冷剂部分和气相制冷剂部分。液相制冷剂部分被引导通过过冷却器段，以便通过将热量传递到液体冷却剂流的第二部分来进一步冷却液相制冷剂。将液相制冷剂从换热器中移出，以及将液体冷却剂的第一和第二部分重新组合并且从换热器中移出。
[0015]在一些实施例中，将至少部分地被冷凝的制冷剂途运到接收瓶包括:首先引导制冷剂通过流动渠道的设置在冷凝器段和过冷却器段之间的第一部分，然后引导制冷剂通过流动渠道的第二部分。在一些这类实施例中，在已经被引导通过流动渠道的第一和第二部分之后，制冷剂被引导通过流动渠道的第三部分，流动渠道的第三部分延伸通过接收瓶的结构连接件。
[0016]根据本发明的另一实施例，液体到制冷剂换热器包括嵌套板的堆叠，具有限定在板之间的流体流动通道。每个板具有大致矩形形状，并且每个板在至少一些角处设有角孔隙。第一液体岐管延伸堆叠的高度，由在板的第一角处的对齐的角孔隙限定，并且与设置在堆叠的第一端部处的第一液体端口流体连通。第二液体岐管延伸堆叠的高度，由在板的第二角处的对齐的角孔隙限定，并且与设置在堆叠的第一端部处的第二液体端口流体连通。第一制冷剂岐管在堆叠的第一部分上方从第一端部延伸，由在堆叠的第三角处的对齐的角孔隙限定，并且在堆叠的第一端部处与制冷剂入口端口流体连通。第二制冷剂岐管在堆叠的第一部分上方从第一端部延伸，并由在堆叠的第四角处的对齐的角孔隙限定。第三制冷剂岐管在堆叠的第二部分上方从堆叠的与第一端部相对的第二端部延伸，并由在第三角处的对齐的角孔隙限定。堆叠的第二部分与堆叠的第一部分扩及不同空间。第四制冷剂岐管在堆叠的第二部分上方从第二端部延伸，并由在第四角处的对齐的角孔隙限定。制冷剂出口端口设置在堆叠的第二端部处，并与第四制冷剂岐管流体连通。第五制冷剂岐管在堆叠的第二部分上方延伸，并且偏置于第一角、第二角、第三角和第四角中的每个。
[0017]在一些实施例中，限定在板之间的流体流动通道包括第一、第二、第三和第四多个流动通道。第一多个流动通道在第一和第二制冷剂通道之间延伸，并且第二多个流动通道在第三和第四制冷剂岐管之间延伸。第三多个流动通道与第一多个流动通道交错并且在第一和第二液体岐管之间延伸，并且第四多个流动通道与第二多个流动通道交错并且也在第一和第二液体岐管之间延伸。在一些这类实施例中，第五制冷剂岐管延伸通过第二和第四多个流体流动通道，并且保持与那些流动通道流体隔离。
[0018]在一些实施例中，流体传输板设置在嵌套板中的第一个嵌套板和嵌套板中的第二个、相邻的嵌套板之间的空间中。第一个嵌套板部分地限定第一或第三多个流体流动通道，并且第二个嵌套板部分地限定的第二或第四多个流体流动通道中的流体流动通道。流体传输板内的流体传输渠道提供第二和第五制冷剂岐管之间的流体连通。在一些这类实施例中，板中的第二个板在板的第四角处没有角孔隙，并且由此使第二和第四制冷剂岐管彼此隔离。
【附图说明】
[0019]图1是根据本发明的实施例的液体到制冷剂换热器的立体图；
[0020]图2是图1的液体到制冷剂换热器的俯视图；
[0021 ]图3A-图3B是图1的液体到制冷剂换热器沿图2的线II1-1II的截面侧视图；
[0022]图4是图1的液体到制冷剂换热器沿图2的线IV-1V的截面侧视图；
[0023]图5是图1的液体到制冷剂换热器的部分分解立体图；
[0024]图6是有选择地示出图5的分解图的部件的局部视图；
[0025]图7是图1的液体到制冷剂换热器的局部截面图；
[0026]图8是图1的液体到制冷剂换热器的可替代实施例的局部截面图；
[0027]图9是图1的液体到制冷剂换热器的另一可替代实施例的局部截面图；
[0028]图10是用于在本发明的一些实施例中使用的锯齿偏置形的翅片薄板的局部立体图。
【具体实施方式】
[0029]在详细讲解本发明的任何实施例之前，应理解的是，本发明的应用并不限于下面的描述中所阐述的或所附附图中示出的结构细节和部件安排。本发明能够有其它实施例并且能够用多种方式实践或实现。还应理解的是，文中使用的措词和术语是出于描述目的而不应该视为限制。文中使用的“包括”、“包含”或“具有”及其变体意在囊括此后列出的条目及其等同物以及另外的条目。除非另有指定或限定，术语“安装”、“连接”、“支撑”和“联结”及其变体是广义使用的并且囊括直接和间接安装、连接、支撑和联结。此外，“连接”和“联结”不限于物理或机械连接或联结。
[0030]图1-图5中示出了根据本发明的一些实施例的液体到制冷剂换热器I。换热器I尤其适合于通过对在这类系统的压缩机和膨胀机之间的高压制冷剂进行冷凝和过冷却来将热量从蒸发压缩制冷剂回路的高压部分中的制冷剂流中除去。可以发现，通过简洁有效地将废热从制冷剂传递到这类车辆中常用的液体冷却剂回路中，换热器I在汽车和其它交通车辆中使用的气候调节系统中有特别的功用。
[0031 ]换热器I被构建成包括由金属板材(例如，铝)形成的嵌套板或壳体3的堆叠2。这类结构可产生紧凑并且相对轻量的换热器，同时仍允许所需的传热效率以及承受与制冷剂回路的高压侧相关联的极端压强所必需的结构鲁棒性。
[0032]嵌套板3的堆叠2由设置在堆叠2的任一端部处的端板14界定。端板14为与其它嵌套板3大致相似的结构，具有相似的嵌套特征(如同将要描述的)，但是能够构建有更大的材料厚度，以便提供足够的结构支撑和压强容量。盖板13结合至顶侧端板14，而底板4结合至底侧端板14。应注意的是，虽然为了便于描述，在文中提及了 “顶侧”和“底侧”，但是换热器I并不限于其中堆叠2被竖直地设置并使得所谓的顶侧位于所谓的底侧上方的安装定向。可替代地，换热器I可以按照其它定向进行操作，例如板堆叠2水平地延伸。
[0033]第一和第二液体端口12在堆叠2的相对的角处结合到盖板13，并且提供针对将用作换热器I中的传热介质的液体冷却剂流的进口和出口。另外，制冷剂配件6在堆叠2的第三角处结合至盖板13。示例性的实施例的盖板13是结合至顶侧端板14的单独的板，但是在一些实施例中，盖板13可以是端板14的组成部分。在任何情况下，盖板13中都设置有用来接收流体端口 12和制冷剂配件6(和/或与流体端口 12和制冷剂配件6流体连通)的孔隙。
[0034]底侧端板安装并结合至底板4，底板4被构建成一平整的板，具有比端板14的外边缘稍大的外边缘。在示例性的实施例中，底板4由两个结合的板4a和4b构建而成，然而在其它实施例中，底板4可以由单个板建成而成。
[0035]接收瓶5在与堆叠2相对的侧上结合至底板4。接收瓶5为大致圆筒形形状，平行于底板4纵向地延伸。可移除的盖28设置在接收瓶的敞开的端部处，以在其中提供封闭的内容积47。在系统操作期间，在换热器I内被冷凝的制冷剂被接收并且存储在内容积47中，内容积47中容纳的制冷剂一般处于饱和状态。从接收瓶5提取液相制冷剂，并且在液相制冷剂被传送到制冷剂回路的膨胀阀之前在换热器I内对液相制冷剂进行过冷却。虽然未示出，但是在内容积47内可选地设置有干燥剂材料，以将水分从制冷剂中除去。
[0036]第二制冷剂配件6也在与堆叠2相对的侧上结合至底板4。第二制冷剂配件6提供针对制冷剂的出口端口8，而之前提到的第一制冷剂配件6(结合至盖板13)提供针对制冷剂的进口端口 7(最佳地见于图3A和3B) ο当安装到制冷剂系统时，使用紧固螺钉10将配备有夹紧件9的制冷剂管线11密封地结合至配件6，以便采用密封的并且大致上无泄漏的方式将液体到制冷剂换热器结合到制冷剂回路中。
[0037]嵌套板3为大致矩形设计，并且接收瓶5被定向成使得瓶5的轴向方向平行于矩形板3的长边延伸。瓶5的中心轴线设置在制冷剂进口端口 7和其中一个液体端口 12的正下方，那个液体端口 12和制冷剂进口端口 7—起沿着板3的公共长边定位。因此，为含有制冷剂出口端口 8的制冷剂配件6提供了空间，该制冷剂配件6将被设置在接收瓶5的旁边对应于堆叠2的一角的位置，该角与制冷剂进口端口 7所在的角成斜对角相对。
[0038]现转到图5和6，将更详细地描述嵌套板3和板堆叠2的特征。
[0039]每个嵌套板3由连续的向上翻的边框38界定，边框38设置为到板的平整的底部的略微钝角。这些边框38允许相邻板嵌套在一起以便建立沿着堆叠2的外表面的密封的外周，板3的平整部分被分隔开以在其之间限定流体流动通道。制冷剂通道和液体冷却剂通道以交替地方式交错，如同将要描述的。
[0040]除了将在之后更详细描述的某些例外之外，嵌套板3全都配备有孔隙39，孔隙39设置在板的四个角中的每个处。角孔隙39被成形边40包围，成形边40远离板的平整表面延伸，两个斜对的孔隙39具有在与上翻的边框38相同的方向上向上延伸的成形边40，而每个板3的剩余两个斜对的孔隙39具有在相反方向上延伸的成形边40。成形边40的高度使得板3中的第一个板的成形边40将与板3中的第二个相邻板的成形边40在两个角处接合，由此在那两个角处提供在两个板之间的流动通道内的密封的结合处。剩余两个角处的孔隙39向流体通道敞开。在相邻的流动通道中，密封的结合处位于的间隔的角处。
[0041 ]如图5和6所示，两个相邻的嵌套板3a和3b设置在堆叠2内的特定位置处并且用来将堆叠2分成第一部分16和第二部分17。第一部分16从顶端板14延伸到板3a，而第二部分17从底端板14延伸到板3b。在示例性的实施例中，第一部分16作为冷凝器，而第二部分17作为过冷却器。
[0042]最佳如图6所见，板3a和3b中没有某些角孔隙39。具体地，板3a在与制冷剂进口端口 7的位置相对应的角处没有角孔隙39，板3b在与制冷剂进口端口 7和制冷剂出口端口 8这两者的位置相对应的角处没有角孔隙39。另外，板3a的在与制冷剂出口端口8的位置相对应的角中的角孔隙39没有配备有相应的成形边40。
[0043]流体传输板36设置在嵌套板3a和3b之间的空间中。匹配的角孔隙39设置在流体传输板36中，至少位于与液体端口 12和制冷剂出口端口8的位置相对应的角处。流体传输渠道37从在制冷剂出口端口8处的角孔隙39延伸到流体传输板36内的中心位置。
[0044]对齐的角孔隙39进行协作，以限定在堆叠2的每个角处的流体岐管。在液体到制冷剂换热器的示例性的实施例中，总共存在六个这样的角岐管。第一和第二岐管20在堆叠2的相对角中在端板14之间延伸整个高度，最佳如图4中所见。每个岐管20设置在一个液体端口12的正上方的角中，并且与其流体连通。液体岐管20中的一个起进口岐管的作用，用来通过一个端口 12将液体冷却剂流49接收到液体到制冷剂换热器I中，并且将该流传送到设置在一些嵌套板3之间的液体流动通道27。液体岐管20中的另一个起出口岐管的作用，用来收集来自流动通道27的液体冷却剂，并且通过另一端口 12将液体冷却剂引导出换热器I。
[0045]第三岐管21在与制冷剂进口配件6的位置相对应的角中延伸通过堆叠2的段16。最佳如图3A所示，岐管21与制冷剂进口端口 6直接流体连通，并且起制冷剂进口岐管的作用，用来通过制冷剂进口端口 6接收制冷剂流31，并且将该制冷剂流分配到设置在堆叠2的段16中的一些嵌套板3之间的制冷剂流动通道25 ο制冷剂流动通道25与位于段16内的液体流动通道27中的那些通道交错，从而可实现制冷剂和在那些通道中流动的液体冷却剂之间的有效传热。
[0046]第四岐管22在与岐管21的斜对的角中延伸通过段16，并且与流动通道25流体连通以从流动通道25接收制冷剂流31。第四岐管另外地与设置在流体传输板36中的流体传输渠道37流体连通。
[0047]第五岐管23延伸通过堆叠2的段17并且与岐管21对齐，第六岐管24延伸通过段17并且与岐管22对齐。嵌套板3a和3b，以及流体传输板36在与岐管23、21相对应的角中角孔隙的缺失使得那些岐管彼此流体隔离。然而，应理解的是，可通过在那三个板中的任一个中的角孔隙的缺失来相似地实现这类隔离。采用相似的方式，板3b在与岐管22、24相对应的角中角孔隙的缺失使得那些岐管彼此流体隔离。
[0048]岐管23、24通过设置在段17中的一些嵌套板3之间的流动通道26连接，那些流动通道26与位于段17内的液体流动通道27中的那些通道交错。可通过接收流动路径19将制冷剂流32从接收瓶5接收到歧管32中，从而使得制冷剂32在它通过制冷剂流动通道26时与通过那些流动通道25的液体冷却剂发生换热关系。岐管24与制冷剂出口端口 8流体连通，从而制冷剂流32可在通过段17后被移出换热器I。
[0049]虽然在图1-图6中未示出，但是在嵌套板3之间可包括液体可渗透流动薄板，以增加到流动通道25、26和27中的流体以及来自所述流体的传热。这类流动薄板的一个优选示例是图10中示出的锯齿偏置形翅片薄板33。锯齿偏置形翅片薄板33由薄金属板形成，所述薄金属板被穿孔并且被成形以建立卷曲34，卷曲34的高度与嵌套板3之间的间距相对应。孔隙35形成在卷曲34的壁中，以增加流动的瑞流并允许在垂直于卷曲的方向上的流体流。孔隙(未示出)可在与角孔隙39相对应的位置处形成在薄板33中，以避免对接合的成形边40的干涉，并且允许通过角岐管的无阻塞的流体流。
[0050]另外的制冷剂岐管50在一位置处延伸通过段27，该位置不在堆叠2的角中，而是更靠中心地定位在换热器I的板3的那部分内。岐管50沿着岐管21和相对的岐管20之间的假想直线设置。嵌套板3的在堆叠2的段17中的那些嵌套板中的孔隙41 一起至少部分地限定岐管50。可通过围绕着一些嵌套板3上的孔隙41的成形凸起部42，以及通过设置在相邻层上的板3之间的成形插入件43实现岐管50与流动通道26和27的流体隔离，如图6和7所示。可在与岐管50相对应的位置处解除段17中的翅片薄板33，如图7所示。
[0051]在一些非常优选的实施例中，液体到制冷剂换热器中的很多部件由可钎焊铝合金构建，并且在炉内钎焊操作中结合在一起。这对于将在单个钎焊操作中被如此结合的嵌套板3、盖板13、底板4、配件6、端口 12和接收瓶5的堆叠2来说特别经济。
[0052]接收瓶5的内容积47经过流动孔隙48与岐管50和岐管23这两者流体连通，流动孔隙48延伸通过至少一些结构支撑件15，结构支撑件15将接收瓶5结合到底板4。最佳如图5的局部分解图中所见，接收瓶5包括三个集成的结构支撑件15，所述结构支撑件15从瓶5的外表面延伸到共同的平坦表面。在示例性的实施例中，底板4由结合到第二板4b的第一板4a构建。这类安排可以是特别优选的，因为凹穴51可设置在板4b中以定位和接纳结构支撑件15，由此确保接收瓶5相对于底板4被恰当地定位。可用其中凹穴只延伸通过底板厚度的一半的单块底板4实现相似的结果，但是这类安排将最可能引起额外的制造成本。
[0053]之前描述的流体传输板36中的流体传输渠道37在岐管22和岐管50之间延伸，并且建立第一接收流动路径18(图3A中示出的)，以将已经通过流动通道25的制冷剂传送到接收瓶5的内容积47。因此，第一接收流动路径包括流体传输渠道37、岐管50和其中一个孔隙48。第二接收流动路径19(图3B中示出的)包括另一孔隙48和岐管23。制冷剂流32经过流动路径19从接收瓶5的内容积47中取得，并且在被收集在岐管24中并且经过制冷剂出口端口 8从换热器I中移出之前沿着流动通道26被引导。
[0054]在非常优选的实施例中，液体到制冷剂换热器I的第一段16起到冷凝器段的作用，用来冷却并且大体上冷凝制冷剂31。制冷剂31被收集在岐管22中并且经过接收流动路径18被引导至接收瓶的内容积47中。在某些操作条件下，制冷剂31被完全冷凝，从而制冷剂31以饱和或略微过冷却液体状态进入容积47。在其它操作条件中，制冷剂31可以大部分被冷凝成液体状态但是可以仍具有一些蒸汽质量存留，从而它以两相(液体和蒸汽)状态进入容积47。
[0055]依靠定位在内部的流动路径18将制冷剂从冷凝器段16传递到接收瓶5，避免了在堆叠2外面途运制冷剂的任何需要。这可以有利地避免与这类流体途运相关联的过多成本，以及与制造采用这类外部途运的换热器相关联的复杂性。
[0056]系统内的接收瓶5的主要功能是提供内容积47内的增压存储能力。内容积47将大致含有具有变化的比例的液体状态和蒸汽状态的制冷剂(比例主要由制冷剂系统内含有的增压量和瞬时操作条件确定)。包含接收器5避免了冷凝器段本身内不希望的过量增压的累积，由此改进换热器I的操作性能。
[0057]通过在将制冷剂传送到系统的膨胀装置之前使液体制冷剂过冷却至更低的焓状态来进一步优化制冷剂系统的性能效率。在非常优选的实施例中，液体到制冷剂换热器I的段17是过冷却器段，并且制冷剂流32是从容积47接收的液体制冷剂流，并且该液体制冷剂流在它通过流动通道26时通过将热量传递到通过过冷却器段17的液体冷却剂流而被过冷却。将容积47内的制冷剂恰当地分成流体部分和蒸汽部分(使用例如重力效应)能够确保通过流动路径19被引入到流动通道26的制冷剂流是全液体状态的。
[0058]现转到岐管50的设计，最佳如图7中所见，可以看出，在段17内在板3上每隔一个板形成有凸起部42，凸起部42远离板3的平整表面而形成，与所述平整表面相距一近似等于嵌套板3的相邻嵌套板之间的间距的高度。因此，围绕孔41的平整的着陆台直接邻接相邻板的平坦表面，从而可通过例如钎焊在该位置处建立板之间的密封。插入件43放置在相邻层上的板之间，以提供结构支撑以及岐管50与那些层上的流动路径的密封。插入件43由平整的薄板金属形成，外形上具有近似等于相邻板之间的间距的高度，并且在高度的两端部处配备有平整的着陆表面，以便对限定放置有插入件43的流动层的两个板3进行密封。孔隙44设置在每个插入件43中，并且与相邻板的孔隙41直接对齐。可通过例如钎焊在形成凸起部43和它们相邻板之间的结合处的同时形成插入件42和板的平整表面之间的结合处。
[0059]凸起部42和插入件43的交替安排有利地提供了结构鲁棒性和围绕岐管50的无泄漏柱，从而制冷剂流可有效地从液体到制冷剂换热器I的冷凝器段运输到接收器，而不需要在换热器I外部的流体途运。在某些应用中，具有不同岐管设计的换热器I的其它实施例可以是优选的并且已经被本发明人想到。在一个这类设计中，插入件43由平整的一块材料形成，材料具有近似等于板3之间的理想间距的厚度，因此，插入件的形成不再是必要的。这类设计提供了额外的结构鲁棒性和刚度，但是重量损失略微更大并且可能成本更高。
[0060]另外的可替代设计在图8中描绘出，并且包括从流体传输板36延伸到底板4的套管插入件45。这个可替代设计允许除去插入件43，并且可适应岐管5周围的翅片薄板33更少的去除。图9中描绘了又一可替代设计。在这个设计中，插入件43和凸起部42已经被完全去除。在它们的位置，锥形截头突出部52在岐管50的位置处设置在每块板3中，在突出部52的尖端部设置有孔隙41。突出部52的角度使得相邻板3的突出部52以与板的边框38相似的方式嵌套在一起，由此提供所需的流体密封来将岐管50与段17中的流动路径26和27隔离。
[0061]参照本发明的具体实施例描述了对本发明的某些特征和元件的各种可替代方式。除了与上述每个实施例相互排除或者相互违背的那些特征、元件和操作方法之外，应该注意到参照一个特定实施例描述的替换特征、元件和操作方式可适用于其它实施例。
[0062]上面描述的和图中示出的实施例仅通过示例的方式呈现并且不旨在限制本发明的构思和原理。因此，本领域普通技术人员应理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对各个元件及其配置和安排进行各种变形。
【主权项】
1.一种液体到制冷剂换热器，包含: 嵌套板的堆叠，其具有限定在所述板之间的流体流动通道，所述嵌套板的堆叠在所述嵌套板的堆叠的顶端部和底端部之间在堆叠方向上延伸，板的堆叠的与所述顶端部相邻的第一子组限定冷凝器部分，所述板的堆叠的与所述底端部相邻的第二子组限定过冷却器部分； 盖板，其设置在所述嵌套板的堆叠的顶端部处并且结合至所述嵌套板的堆叠的顶端部； 制冷剂进口端口，其结合至所述盖板，用来将制冷剂流接收到所述冷凝器部分中； 底板，其设置在所述嵌套板的堆叠的底端部处并且结合至所述嵌套板的堆叠的底端部； 制冷剂出口端口，其结合至所述底板，与所述嵌套板的堆叠相对，用来传送来自所述过冷却器部分的被冷却和冷凝的制冷剂； 接收瓶，其结合至所述底板，与所述嵌套板的堆叠相对； 第一结构连接件，其将所述接收瓶结合至所述底板，第一接收流动路径延伸通过所述第一结构连接件，以允许所述接收瓶的内容积和所述冷凝器部分之间的流体流动；以及第二结构连接件，其将所述接收瓶结合至所述底板，第二接收流动路径延伸通过所述第二结构连接件，以允许所述接收瓶的内容积和所述过冷却器部分之间的流体流动。2.根据权利要求1所述的液体到制冷剂换热器，还包含制冷剂岐管，所述制冷剂岐管延伸通过所述过冷却器部分并且与所述冷却器部分液力隔离，所述制冷剂岐管提供所述第一接收流动路径的一部分。3.根据权利要求1所述的液体到制冷剂换热器，还包含: 第一制冷剂岐管，其设置在所述嵌套板的堆叠的第一角处，只延伸通过所述冷凝器部分，并且流体耦接到所述制冷剂进口端口，以从所述制冷剂进口端口接收所述制冷剂流； 第二制冷剂岐管，其设置在所述嵌套板的堆叠的第二角处，只延伸通过所述冷凝器部分，并且通过限定在所述冷凝器部分的板之间的一些流体流动通道连接至所述第一制冷剂岐管；以及 第三制冷剂岐管，延伸通过所述过冷却器部分，与所述过冷却器部分液力隔离，并提供所述第一接收流动路径的一部分。4.根据权利要求3所述的液体到制冷剂换热器，还包含: 第一液体岐管，其设置在所述嵌套板的堆叠的第三角处；以及 第二液体岐管，其设置在所述嵌套板的堆叠的第四角处，所述第一液体岐管和所述第二液体岐管通过限定在所述冷凝器部分和所述过冷却器部分这两者中的板之间的一些流体流动通道而被连接，所述第三制冷剂岐管偏置于所述第一角、第二角、第三角和第四角。5.根据权利要求3所述的液体到制冷剂换热器，还包含流体传输板，所述流体传输板设置在所述嵌套板中的第一个嵌套板和所述嵌套板中相邻的第二个嵌套板之间的空间中，所述嵌套板中的所述第一个嵌套板限定所述冷凝器部分的端部，所述嵌套板中的所述第二个嵌套板限定所述过冷却器部分的端部，所述流体传输板内的流体传输渠道在所述第二制冷剂岐管和所述第三制冷剂岐管之间延伸，以提供所述第一接收流动路径的一部分。6.根据权利要求5所述的液体到制冷剂换热器，还包含: 第四制冷剂岐管，其设置在所述嵌套板的堆叠的第一角处，只延伸通过所述过冷却器部分，并且流体耦接至所述第二接收流动路径，以从所述第二接收流动路径接收所述制冷剂流； 第五制冷剂岐管，其设置在所述嵌套板的堆叠的第二角处，只延伸通过所述过冷却器部分，并且流体耦接至所述制冷剂出口端口，以将所述制冷剂流传送到所述制冷剂出口端口，所述第四制冷剂岐管和所述第五制冷剂岐管通过限定在所述过冷却器部分中的板之间的一些流体流动通道而被连接。7.根据权利要求6所述的液体到制冷剂换热器，其中，所述第二制冷剂岐管和所述第五制冷剂岐管通过所述嵌套板中的所述第二个嵌套板而彼此流体隔离。8.根据权利要求3所述的液体到制冷剂换热器，还包含多个插入件，所述插入件设置在所述过冷却器部分中的至少一些嵌套板之间，以至少部分地限定所述第三制冷剂岐管。9.一种操作液体到制冷剂换热器来对气态制冷剂进行冷却和冷凝的方法，包含: 将液体冷却剂流接收到所述液体到制冷剂换热器中； 引导所述液体冷却剂流的第一部分通过所述液体到制冷剂换热器的冷凝器段，以及引导所述液体冷却剂的第二部分与所述第一部分平行地通过所述液体到制冷剂换热器的过冷却器段； 将所述气态制冷剂接收到所述液体到制冷剂换热器中； 引导所述气态制冷剂通过所述冷凝器段，以便通过将热量传递给所述液体冷却剂流的第一部分来冷却并且至少部分地冷凝所述气态制冷剂； 凭借将制冷剂传送通过至少部分地设置在所述过冷却器段内的流动渠道而将至少部分地被冷凝的制冷剂途运到接收瓶，所述接收瓶与所述液体到制冷剂换热器集成； 将所述至少部分地被冷凝的制冷剂分成液相制冷剂部分和气相制冷剂部分； 引导所述液相制冷剂部分通过所述过冷却器段，以便通过将热量传递到所述液体冷却剂流的第二部分来进一步冷却所述液相制冷剂； 将所述液相制冷剂从所述液体到制冷剂换热器移出； 重新组合所述液体冷却剂流的第一部分和所述液体冷却剂流的第二部分；以及 将重新组合的液体冷却剂从所述液体到制冷剂换热器中移出。10.根据权利要求9所述的方法，其中，将至少部分地被冷凝的制冷剂途运到接收瓶的步骤包括:首先引导制冷剂通过所述流动渠道的设置在所述冷凝器段和所述过冷却器段之间的第一部分，然后引导制冷剂通过所述流动渠道的第二部分。11.根据权利要求10所述的方法，其中，将至少部分地被冷凝的制冷剂途运到接收瓶的步骤还包括:在已经引导制冷剂通过所述流动渠道的第一部分和第二部分之后，引导制冷剂通过所述流动渠道的第三部分，所述流动渠道的第三部分延伸通过所述接收瓶的结构连接件。12.一种液体到制冷剂换热器，包含: 嵌套板的堆叠，其具有限定在所述板之间的流体流动通道，每个板具有大致矩形形状，每个板在至少一些角处设有角孔隙； 第一液体岐管，其延伸所述堆叠的高度并且由在所述板的第一角处的角孔隙当中对齐的那些角孔隙所限定； 第一液体端口，其设置在所述堆叠的第一端部处，所述第一液体端口与所述第一液体岐管对齐并且流体连通； 第二液体岐管，其延伸所述堆叠的高度并且由在所述板的第二角处的角孔隙当中对齐的那些角孔隙所限定； 第二液体端口，其设置在所述堆叠的第一端部处，所述第二液体端口与所述第二液体岐管对齐并且液体连通； 第一制冷剂岐管，其在所述堆叠的第一部分上方从所述堆叠的第一端部延伸，并且由位于所述堆叠的第一部分内的那些板的第三角处的角孔隙当中对齐的那些角孔隙所限定；制冷剂进口端口，其设置在所述堆叠的第一端部处，所述制冷剂进口端口与所述第一制冷剂岐管对齐并且流体连通； 第二制冷剂岐管，其在所述堆叠的第一部分上方延伸，并且由位于所述堆叠的第一部分内的那些板的第四角处的角孔隙当中对齐的那些角孔隙所限定； 第三制冷剂岐管，其在所述堆叠的第二部分上方从所述堆叠的与所述第一端部相对的第二端部延伸，所述堆叠的第二部分与所述堆叠的第一部分扩及不同空间，并且由位于所述堆叠的第二部分内的那些板的第三角处的角孔隙当中对齐的那些角孔隙所限定； 第四制冷剂岐管，其在所述堆叠的第二部分上方延伸，并且由位于所述堆叠的第二部分内的那些板的第四角处的角孔隙当中对齐的那些角孔隙所限定； 制冷剂出口端口，其设置在所述堆叠的第二端部处，所述制冷剂出口端口与所述第四制冷剂岐管对齐并且流体连通;以及 第五制冷剂岐管，其在所述堆叠的第二部分上方延伸并且与所述第二制冷剂岐管流体连通，其中所述第五制冷剂岐管偏置于所述第一角、第二角、第三角和第四角中的每个。13.根据权利要求12所述的液体到制冷剂换热器，其中，限定在所述板之间的流体流动通道包含: 第一多个流体流动通道，其在所述第一制冷剂岐管和所述第二制冷剂岐管之间延伸； 第二多个流体流动通道，其在所述第三制冷剂岐管和所述第四制冷剂岐管之间延伸； 第三多个流体流动通道，其与所述第一多个流体流动通道交错并且在所述第一液体岐管和所述第二液体岐管之间延伸； 第四多个流体流动通道，其与所述第二多个流体流动通道交错并且在所述第一液体岐管和所述第二液体岐管之间延伸。14.根据权利要求13所述的液体到制冷剂换热器，其中，所述第五制冷剂岐管延伸通过所述第二多个流体流动通道和所述第四多个流体流动通道，同时保持与所述第二多个流体流动通道和所述第四多个流体流动通道流体隔离。15.根据权利要求13所述的液体到制冷剂换热器，还包含流体传输板，所述流体传输板设置在所述嵌套板中的第一个嵌套板和所述嵌套板中相邻的第二个嵌套板之间的空间中，所述嵌套板中的所述第一个嵌套板部分地限定所述第一多个流体流动通道或所述第三多个流体流动通道中的一流体流动通道，并且所述嵌套板中的所述第二个嵌套板部分地限定所述第二多个流体流动通道或所述第四多个流体流动通道中的一流体流动通道，所述流体传输板内的流体传输渠道提供所述第二制冷剂歧管和所述第五制冷剂歧管之间的流体连通。16.根据权利要求15所述的液体到制冷剂换热器，其中，所述嵌套板中的所述第二个嵌套板在所述板的第四角处没有角孔隙，并且由此使所述第二制冷剂歧管和所述第四制冷剂歧管彼此隔呙。
【文档编号】F25B39/04GK106091482SQ201610268714
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年4月27日 公开号201610268714.X, CN 106091482 A, CN 106091482A, CN 201610268714, CN-A-106091482, CN106091482 A, CN106091482A, CN201610268714, CN201610268714.X
【发明人】R·巴夫奈科特, J·布劳恩, M·埃克伦德, T·格罗托弗斯特, J·汉森, J·利索伊万诺夫, K·希斯勒
【申请人】摩丁制造公司