CN101128709A - 集流箱中具有流体膨胀的换热器 - Google Patents

Abstract

换热器包括第一集流箱和第二集流箱，和在第一和第二集流箱之间延伸的多个换热管。每个换热管具有通向集流箱之一的入口端和通向另一个集流箱的出口。每个换热管具有从其入口端纵向平行延伸到其出口端的多个通道，每个通道限定了分离的制冷剂流路径。每个换热管的入口端定位成使得通向通道的入口间隔且面对集流箱相对内表面而设置，由此限定了位于通向通道的入口和集流箱相对内表面之间的较窄间隙。该间隙可以作为主膨胀装置或作为辅助膨胀装置。

Description

集流箱中具有流体膨胀的换热器

相关申请的交叉引用

本发明要求来自2005年2月2日提交的，题目为“在管道和集流箱之间的空隙中具有流体膨胀的微型通道换热器”，第60/649422号的美国临时专利申请的优先权益，该申请在此引入全文作为参考。

技术领域

本申请一般涉及制冷剂蒸气压缩式系统换热器，该换热器具有多个在第一集流箱和第二集流箱之间延伸的平行管道，且更特别地，涉及在入口集流箱中提供冷却剂的膨胀，用于改善流过换热器的平行管道的两相制冷剂流的分布。

背景技术

制冷剂蒸气压缩式系统在本领域中是公知的。采用制冷剂蒸气压缩循环的空调器和热泵通常用来冷却或冷却/加热空气来将住所，办公大楼，医院，学校，餐馆或其它设施中的环境气候控制到舒适范围。制冷剂蒸气压缩式系统通常也用来冷却空气，或者冷却其它辅助介质例如水或者乙二醇溶液，来为在超市，便利店，杂货店，自助餐厅，餐馆和其它食物服务机构的展示柜中的食物产品和饮料产品提供冷藏环境。

通常地，这些制冷剂蒸气压缩式系统包括与制冷剂流体连通的压缩机，冷凝器，膨胀装置和蒸发器。前述的基本的制冷剂系统部件通过封闭的制冷剂回路中的制冷剂管道而相互连接，且根据采用的蒸气压缩循环来设置。膨胀装置，通常为膨胀阀或固定孔计量装置(例如量孔或者毛细管)，设置在制冷剂管道中，相对于制冷剂流位于制冷剂回路中蒸发器的上游和冷凝器的下游的位置。膨胀装置工作，使得流经从冷凝器延伸至蒸发器的制冷剂管道的液体制冷剂膨胀至较低的压力和温度。因此，通过膨胀装置的一部分液体制冷剂膨胀成蒸气。结果，在这种常规的制冷剂蒸气压缩式系统中，进入蒸发器的制冷剂流构成了两相混合物。液体制冷剂和蒸气制冷剂的具体百分比取决于所采用的具体膨胀装置，工作条件，和使用的制冷剂，例如R-12，R-22，R-134a，R-404A，R-410A，R-407C，R717，R744或其它可压缩流体。

在某些制冷剂蒸气压缩式系统中，蒸发器是平行管道换热器。这种换热器具有多个通过多个管道提供的平行制冷剂流路径，该管道在入口集流箱或入口集管和出口集流箱或出口集管之间平行延伸。入口集流箱从制冷剂回路中接收制冷剂流，并将制冷剂流体分配到多个通过换热器的流路径中。出口集流箱用于收集离开相应的流路径的制冷剂流，并将收集的流导入回制冷剂管道中，以便返回到单流程换热器的压缩机中或者返回到多流程换热器的另一组换热管中。在后一种情况中，出口集流箱是一个中间集管或集管室，且作为下一组下游管道的入口集流箱。

历史上，用于这种制冷剂蒸气压缩式系统的平行管道换热器采用圆形管道，通常直径为3/8英寸或者7毫米。最近，横截面为扁平的，典型地矩形的或者椭圆形的多通道管道用于制冷剂蒸气压缩式系统的换热器中。每个多通道管道通常具有多个纵向平行于管道长度延伸的流动通道，每个通道提供具有相对小的流通面积的制冷剂流路径。因此，换热器具有在换热器入口和出口集流箱之间平行延伸的多通道管道，该换热器将具有在两个集流箱之间延伸的较大数量的小流通面积制冷剂流路径。相反，具有常规的圆形管道的常规的换热器将具有较小数量的在入口和出口集流箱之间延伸的大流通面积流路径。

两相制冷剂流的非均匀分布，也称为分布不均，是平行换热器中常见的问题，它会对换热器效率产生负面影响。两相分布不均的问题常常由入口集流箱中存在的蒸气相制冷剂和液体相制冷剂的密度差异而造成的，其密度差异是由于通过上游膨胀装置的制冷剂的膨胀而引起的。

在Repice等人的美国专利No.6502413中公开了一种用于控制通过蒸发换热器中的平行管道的制冷流分布的解决方法。在其中公开的制冷剂蒸气压缩系统中，来自冷凝器的高压液体制冷剂在蒸发换热器入口集流箱上游的常规直列式膨胀阀中部分地膨胀成为较低压力的液体制冷剂。节流部件，例如管道中的简单窄部位或者是设置在管道内的内孔板，在管道入口下游设置在连接到入口集流箱的每个管道中，使得制冷剂在进入管道中后完成膨胀成低压的液体/蒸气制冷剂混合物。

在Kanzaki等人的日本专利No.JP4080575中公开了另一种用于控制通过蒸发换热器中的平行管道的制冷流分布的方法。在其中公开的制冷剂蒸气压缩系统中，来自冷凝器的高压液体制冷剂在常规直列式膨胀阀中也部分地膨胀成为换热器的分布腔上游的较低压力的液体制冷剂。其中具有多个孔的板在腔中延伸。当较低压力液体制冷剂通过孔时，该制冷剂在板的下游和通向腔室的相应管道的入口的上游，膨胀成为低压液体/蒸气混合物。

在Massaki等人的日本专利No.6241682中公开了一种用于热泵的平行流管道换热器，其中每个连接到入口集流箱的多通道管道的入口端被挤压，从而在每个管道入口的下游处在管道中形成部分节流限制。在Hiroaki等人的日本专利No.JP8233409中公开了一种平行流管道换热器，其中多个扁平的多通道管道连接在一对集流箱之间，每个集流箱都具有在制冷剂流动的方向上流通面积减小的内部，其作为一种均匀分布制冷剂到相应管道中的方式。在Yasushi的日本专利JP2002022313中公开了一种制冷剂通过入口管道供给集流箱的平行管道换热器，该入口管道沿着集流箱的轴线延伸而不会端接集流箱末端，当两相制冷剂流从入口管道而进入位于入口管道的外表面和集流箱的内表面之间的环形通道时，两相制冷剂流不会分离。因此该两相制冷剂流流入到通向环形通道的每个管道中。

在相对较大量的小流通面积的制冷剂路径中得到均匀制冷剂流分布，甚至比在常规的圆形管道换热器中更加的困难，且可能明显地降低换热器效率，以及由于压缩机注水导致严重的可靠性问题。

发明内容

本发明总的目的是减轻制冷剂蒸气压缩式系统的换热器中的制冷剂流的分布不均，该换热器具有多个在第一集流箱和第二集流箱之间延伸的多通道管道。

本发明一个方面的目的是将制冷剂以单相液体制冷剂的形式分配到一排多通道管道中的单个通道中。

本发明的另一个方面的目的是在制冷剂蒸气压缩式系统的换热器中延迟制冷剂的膨胀，该换热器具有多个多通道管道，直到制冷剂流已经以单相液体制冷剂的形式分配到一排多通道管道中的单个通道中后才膨胀。

在本发明的一个方面中，所提供的换热器具有集流箱，其限定了用于从制冷剂循环中主要接收液体制冷剂的腔室，和至少一个换热管，限定了从中穿过的制冷剂流路径，和具有在其入口端通向所述制冷剂流路径的入口。换热管的入口端延伸入集流箱的腔室中，且定位成使得通向制冷剂流路径的入口间隔且面对集流箱的相对内表面设置，由此限定出一个位于通向换热管的制冷剂流路径的入口和集流箱向内表面之间相对窄的间隙。该间隙可以具有0.01-0.5毫米范围的宽度。在一个实施例中，间隙具有大约0.1毫米的宽度。在换热器的一个实施例中，至少一个换热管具有多个纵向平行延伸通过制冷剂流路径的通道，每个通道限定了通过至少一个换热管的分离的制冷剂流路径。由多个通道限定的流路径可以具有圆形截面，矩形截面，三角形截面，梯形截面或者其它非圆形截面。本发明的换热器可以实施为单流程或者多流程布置。

在一个特别实施例中，换热器具有第一集流箱，第二集流箱和在第一和第二集流箱之间延伸的多个换热管。每个集流箱限定了一个腔室用于收集制冷剂。多个换热管中的每个管道具有通向其中一个集流箱腔室的入口端，和通向另一个集流箱的出口端。多个换热管中的每个管道具有多个通道，该通道从入口端纵向平行延伸到出口端，且每个通道限定了分离的制冷剂流路径。每个换热管的入口端延伸到至少一个集流箱的腔室中，且定位成使得通向通道的入口间隔且面对集流箱内表面设置，由此限定出位于通向通道的入口和集流箱的相对内表面之间相对窄的间隙。

在本发明的另一个方面中，制冷剂蒸气压缩式系统包括制冷剂流连通地连接的压缩机，冷凝器和蒸发换热器，由此高压制冷剂蒸气从压缩机进入冷凝器，高压制冷剂液体从冷凝器进入蒸发换热器，且低压制冷剂蒸气从蒸发换热器进入压缩机。蒸发换热器至少包括入口集流箱和出口集流箱，和至少一个在入口和出口集流箱之间延伸的换热管。入口集流箱限定了一个腔室用来接收来自制冷剂回路的液体制冷剂。每个换热管具有通向入口集流箱的入口端和通向出口集流箱的出口端。其中每个换热管的管道具有从入口端纵向平行延伸到出口端的多个通道，且每个通道限定了分离的制冷剂流路径。每个换热管的入口端延伸进入入口集流箱的腔室，且定位成使得通向通道的入口间隔且面对集流箱内表面设置，由此在通向通道的入口和入口集流箱的相对表面之间限定出膨胀间隙。在结合了本发明的换热器(如蒸发器)的制冷剂蒸气压缩式系统中，该膨胀可以用作系统中的仅有膨胀装置或者主膨胀装置，或者作为与通向系统蒸发器的制冷剂管道中的上游膨胀装置串联的辅助膨胀装置。

在本发明的进一步方面中，提供一种方法来操作制冷剂蒸气压缩循环。该方法包括如下步骤：提供在制冷剂回路中相连接的压缩机，冷凝器和蒸发换热器；使高压制冷剂蒸气从压缩机进入冷凝器；使高压制冷剂液体从冷凝器进入蒸发换热器的入口集流箱；提供至少一个限定了多个制冷剂流路径的换热管，该路径用于使制冷剂从蒸发换热器的入口集流箱到出口集流箱；通过使高压液体制冷剂通过膨胀间隙，该间隙形成在入口集流箱内表面和通向至少一个换热管的出口之间，分配收集在入口集流箱的高压流体进入到且通过多个制冷剂流路径中的每个，由此液体制冷剂是基本均匀分配到多个制冷剂流通道中且膨胀成液体制冷剂和蒸气制冷剂的低压混合物；且使低压制冷剂蒸气从蒸发换热器的出口集流箱回到压缩机。

附图说明

结合附图，从下面对本发明的详细描述，可以进一步理解本发明的这些和其他目的，附图中：

图1是根据本发明的换热器的实施例的透视图；

图2是沿图1中的线2-2的截面图；

图3是换热管和入口集流箱装置的另一个实施例的透视图；

图4是沿图3中的线4-4的截面图；

图5是换热管和入口集流箱装置的另一个实施例的透视图；

图6是沿图5中的线6-6的截面图；

图7是换热管和入口集流箱装置的另一个实施例的透视图；

图8是沿图7中的线8-8的截面图；

图9是结合本发明的换热器的制冷剂蒸气压缩式系统的示意图；

图10是结合本发明的换热器的制冷剂蒸气压缩式系统的示意图；

图11是根据本发明的多通道蒸发器的一个实施例的部分截面的正视图；和

图12是根据本发明的多通道冷凝器的一个实施例的部分截面的正视图。

具体实施方式

参照图1-8中所示的多通道管道换热器的各个示例性的单流程的实施例，这里将大体描述本发明的平行管道换热器10。换热器10包括入口集流箱20，出口集流箱30，和多个在入口集流箱20和出口集流箱30之间纵向延伸的多通道换热管40，从而在入口集流箱20和出口集流箱30之间提供多个制冷剂流路径。每个换热管40具有在一端与入口集流箱20制冷剂流连通的入口43，和在另一端与出口集流箱30制冷剂流连通的出口。

图1，3，5，7所述的换热器10的示例性实施例中，示出换热管40以平行的方式布置，通常在大致水平延伸的入口集流箱20和大致水平延伸的出口集流箱30之间地垂直延伸。然而，示出的实施例是示例性的而不对本发明进行限制。应当明白，这里所描述的本发明可以在换热器10的各种其它结构上实现。例如，换热管以平行的方式布置，通常在大致垂直延伸的入口集流箱和大致垂直延伸的出口集流箱之间地水平地延伸。作为进一步的例子，换热器可以具有不同直径的环形入口集流箱和环形出口集流箱，且换热管在环形集流箱之间稍稍径向向内延伸，或者稍稍径向向外延伸。换热管也可以设置在多流程实施例中，这将在下面进行更详细的描述。

每个多通道换热管40具有多个纵向延伸，也就是沿着管道的轴线，管道的长度延伸的平行流动通道42，从而在管道的入口和出口之间提供了多个独立的平行流路径。每个多通道换热管40是为例如矩形截面的“扁平的”管道，其限定了内部，该内部被分割形成独立的流动通道42的并排阵列。与常规的现有技术中直径为1/2英寸，3/8英寸或者7毫米的圆形管道相比，扁平的多通道管道40可以具有例如，50毫米或更小的宽度，典型地为12到25毫米，和大约2毫米或更小的高度。为了简便和清楚的显示，图1-8中所示的管道40具有十二条通道42，其限定了具有圆形截面积的流路径。然而，应当明白在应用中，每个多通道管道40将典型地具有大约十到二十条流动通道42。通常，每个流动通道42将具有液力直径，其被定义为四倍于横截面流通面积除以周长，在大约200微米到大约3毫米的范围内。虽然在图中显示为圆形横截面，通道42可以具有矩形，三角形或者梯形的横截面，或者其它所需的非圆形横截面。

现在尤其参照图2，4，6，8，换热器10的每个换热管40插入到入口集流箱20的一侧，且管道的入口端43延伸到入口集流箱20的内部25中。每个换热管40插入足够的长度，来将换热管40入口端43处的通道42的各个开口41和集流箱20相对侧的内表面22以相当接近的方式并列放置，从而在换热管40入口端43处的开口41和集流箱20的内表面22之间提供一个相对窄的间隙G。间隙G相对于换热管40的每个通道42中的开口41的流通面积来说必须足够小，以确保当制冷剂流过间隙G进入到每个通道42的开口41时，高压液体制冷剂到低压液体和蒸气制冷剂混合物的膨胀能够达到预期的水平。通常地，间隙G应当具有一个宽度，该宽度从管道40的入口端43的开41到集流箱的相对内表面来测量，对于具有公称1平方毫米的内流动截面积的通道的换热器40，该宽度大约为1毫米的十分之一(0.1毫米)量级。当然，本领域技术人员应当明白，通过相对于集流箱20的内表面22选择性地放置管道40的入口端来改变间隙G的宽度，膨胀的程度能够调节。

图1和2所示出的实施例中，集流箱20和30包括纵向延伸的，空心的，端部封闭的具有圆形截面的柱体。图3和4所示出的实施例中，集流箱20和30包括纵向延伸的，空心的，端部封闭的具有椭圆形截面的柱体。图5和6所示出的实施例中，集流箱20和30包括纵向延伸的，空心的，端部封闭的具有D形截面的容器。图7和8所示出的实施例中，集流箱20和30包括纵向延伸的，空心的，端部封闭的具有矩形截面的容器。在每个实施例中，通过制冷剂管道14进入入口集流箱20的高压液体制冷剂沿着集流箱20的内部25流动，且由于它均匀的密度和高压，在每个换热管40中自动分配，且当它通过间隙G进入到每个通道的开口中时，液体制冷剂进行膨胀，该间隙位于通道42的各个开口41和集流箱20的内表面22之间。

现在参照图9和10，这里示意性的示出了一个制冷剂蒸气压缩式系统100，该系统包括压缩机60，用作冷凝器的换热器10A，和用作蒸发器的换热器10B，通过制冷剂管道12，14和16连接成一个闭合循环制冷剂回路。和常规的制冷剂蒸气压缩式系统中一样，压缩机60使热高压制冷剂蒸气通过制冷剂管道12流入冷凝器10A的入口集流箱120中，从而通过冷凝器10A的换热器管道140，其中当热制冷剂蒸气通过且与冷却流进行热交换时，热制冷剂蒸气冷凝成液体，冷却流体为例如通过冷凝器风扇70而在换热管140上经过的环境空气。高压液体制冷剂集中在冷凝器10A的出口集流箱130中，从而通过制冷剂管道14进入蒸发器10B的入口集流箱20中。制冷剂由此通过蒸发器10B的换热器管道40，其中当制冷剂与通过蒸发器风扇80而在换热管40的上经过的待冷却空气进行热交换而通过时，制冷剂被加热。制冷剂蒸气集中在蒸发器10B的出口集流箱30中，且从那里通过制冷剂管道16通过吸入口回到压缩机60中。虽然图9和10中所示的示例性制冷剂蒸气压缩循环是简化了的空调循环，应当能够明白本发明的换热器可以采用在各种设计的制冷剂蒸气压缩式系统中，包括但不限制于热泵循环、节约循环，具有串联部件(例如压缩机和换热器)的循环，制冷剂回路和许多其它包括各种可选项和特征的循环。

在图9中所示的实施例中，冷凝的制冷剂液体没有通过膨胀装置从冷凝器10A直接进入蒸发器10B。因而，在这个实施例中，制冷剂以高压液体制冷剂的形态进入蒸发换热器10B的入口集流箱20中，而不是像常规制冷剂蒸气压缩式系统一样，以完全膨胀的低压制冷剂液体/蒸气混合物的形态进入。因而，在这个实施例中，制冷剂的膨胀在本发明的蒸发器10B中在间隙G处发生，由此确保膨胀仅在分配以基本均匀的方式完成之后发生。

在图10中所示的实施例中，当冷凝的制冷剂液体从冷凝器10A到蒸发器10B时，冷凝的制冷剂液体通过可操作地与制冷剂管道14相关联的膨胀装置90。在膨胀装置90中，高压液体制冷剂部分膨胀成低压液体制冷剂或液体/蒸气制冷剂混合物。在这个实施例中，制冷剂的膨胀在本发明的蒸发器10B中在间隙G处完成。当间隙G不能够做得足够小来确保液体流过间隙G时进行完全膨胀时，或者当恒温膨胀阀或者电子膨胀阀90作为流量控制设备使用时，在膨胀装置90中的制冷剂的部分膨胀可以是有益的，该膨胀装置处于蒸发器10B的入口集流箱20的上游处。

在图1，3，5，7中所示的本发明换热器的实施例以单流程换热器来描述。然而，本发明的换热器也可以是多流程换热器。现在参照图11，在多流程蒸发器实施例中显示出换热器10。在所示的多流程实施例中，入口集流箱分隔为第一腔室20A和第二腔室20B，出口集流箱也分隔为第一腔室30A和第二腔室30B，换热管40分为三组40A，40B和40C。第一管道组40A的换热管具有通向入口集流箱20的第一腔室20A的入口和通向出口集流箱30的第一腔室30A的出口。第二管道组40B的换热管具有通向出口集流箱30的第一腔室30A的入口和通向入口集流箱20的第二腔室20B的出口。第三管道组40C的换热管具有通向入口集流箱20的第二腔室20B的入口和通向出口集流箱30的第二腔室30B的出口。通过这种方式，从制冷剂管道14进入到换热器的制冷剂与通过换热管40的外部上的空气发生三次热交换，而不是在单流程换热器情况下的一次。根据本发明，第一、第二和第三管道组的每个换热管的入口端都设置在相关的集流箱腔室中，其中通向多个流动通道的入口开口与相应集流箱的相对内表面以间隔并面对的关系定位，以此在通向通道的入口和对应集流箱的相对内表面之间限定一个膨胀间隙G。因此，膨胀也发生在流程之间的集流箱中，由此确保在进入到每个管道流程的管道流动通道中时制冷剂液体/蒸气更均匀的分配。

制冷剂为高压液体，或者为部分膨胀的液体/蒸气混合物，从制冷剂管道14进入换热器10的集流箱20的第一腔室20A。由此制冷剂从腔室20A经过间隙G进入到与第一管道组40A的换热管相关联的每个流动通道42中，其组成了图11所示的最右手边的四根管道。当制冷剂通过间隙G时，制冷剂如前所述地膨胀。制冷剂液体/蒸气混合物从第一管道组40A的流动通道进入到出口集流箱30的第一腔室30A，且在那里被分配进入第二管道组40B的换热管，其组成了图11所示的中间四根管道。为了从出口集流箱30的第一腔室30A进入第二管道组40B的换热管的流动管道，制冷剂必须再次通过窄间隙G，导致了制冷剂的进一步膨胀。制冷剂液体/蒸气混合物从第二管道组40B的流动管道进入入口集流箱20的第二腔室20B，且在那里被分配进入第三管道组40C的换热管，其组成了图11所示的最左手边的四根管道。为了从入口集流箱20B的第二腔室20B进入第三管道组40C的换热管的流动通道，制冷剂必须再次通过窄间隙G，导致了制冷剂的进一步膨胀。制冷剂液体/蒸气混合物从第三管道组40C的流动通道进入出口集流箱30的第二腔室30B且由此进入制冷剂管道16。

现在参照图12，显示了在多流程冷凝器实施例中的换热器10。在所示的多流程实施例中，入口集流箱120分隔为第一腔室120A和第二腔室120B，出口集流箱130也分隔为第一腔室130A和第二腔室130B，换热管140分为三个管道组140A，140B和140C。第一管道组140A的换热管具有通向入口集流箱120的第一腔室120A的入口和通向出口集流箱130的第一腔室130A的出口。第二管道组140B的换热管具有通向出口集流箱130的第一腔室130A的入口和通向入口集流箱120的第二腔室120B的出口。第三管道组140C的换热器具有通向入口集流箱120的第二腔室120B的入口和通向出口集流箱130的第二腔室130B的出口。通过这种方式，从制冷剂管道12进入到冷凝器的制冷剂与通过换热管140的外部上的空气发生三次热交换，而不是在单流程换热器情况下的一次。进入入口集流箱120的第一腔室120A的制冷剂完全是通过制冷剂管道14从压缩机出口引导出的高压制冷剂蒸气。然而，进入第二管道组和第三管道组的制冷剂将是液体/蒸气混合物，因为制冷剂在通过第一和第二管道组时发生部分冷凝。根据本发明，第二和第三管道组的每个换热管的入口端都设置在相关的集流箱腔室中，其中通向多个流动通道的入口与相应集流箱的相对内表面以间隔开并面对的关系定位，以此在通向通道的入口和对应集流箱的相对内表面之间限定一个较窄的间隙G。该间隙G提供流体节流，来确保在进入到每个随后流程的换热管流动通道时制冷剂液体/蒸气混合物更均匀的分配。

来自压缩机60的热高压制冷剂蒸气从制冷剂管道12进入换热器10的入口集流箱120的第一腔室120A。由此制冷剂从腔室120A进入到与第一管道组140A的换热管相关联的每个流动通道42，其组成了图12所示的最左手边的四根管道。当制冷剂通过第一管道组140A的流动通道时，制冷剂蒸气的一部分冷凝成液体。制冷剂液体/蒸气混合物从第一管道组140A的流动通道进入到出口集流箱130的第一腔室130A，且在那里被分配进入第二管道组140B的管道中，其组成了图12所示的中间四根管道。为了从出口集流箱130的第一腔室130A进入第二管道组140B的换热管的流动管道，制冷剂液体/蒸气现在必须通过窄间隙G。制冷剂液体/蒸气混合物从第二管道组140B的流动管道进入入口集流箱120的第二腔室120B，且在那里被分配进入第三管道组140C的换热管，其组成了图12所示的最右手边的四根管道。为了从入口集流箱120B的第二腔室120B进入第三管道组140C的换热管的流动管道，制冷剂必须再次通过窄间隙G。制冷剂液体/蒸气混合物从第三管道组140C的流动管道进入出口集流箱130的第二腔室130B且由此进入制冷剂管道14。

应当明白，虽然图11和12示出了在多流程换热器10的每个管道组中具有相同数量的换热管，但是这个数量可以根据流过各个管道组的蒸气和液体制冷剂的相对量来变化。通常，制冷剂混合物中蒸气的含量越高，相关的制冷剂管道组包括的换热管越多，以此确保通过管道组合适的压降。进一步地，本领域普通技术人员所公知的，在集管中延伸的换热管对于围绕集流箱内的管道流过的制冷剂不应当产生过大的液压阻力，这能够容易地通过相对的集流箱和换热管设计来实现。

这里应当注意，虽然本发明对于换热管的入口端进行了描述，它也能够应用到出口端，虽然仅仅在相关流程中的换热管之间具有压降均匀化的微弱好处。进一步地，间隙G的宽度，可以在换热管之间或者换热管组之间变化以此来进一步改进制冷剂分配，通常在更接近集流箱入口处设置的换热管道具有较大间隙，而在更加远离集流箱入口处设置的换热管道具有较小间隙。

此外，间隙G的宽度可以沿着单个的换热管40的跨距而变化，来确保管道的多个通道42中的均匀分布或者来改变管道的通道42之间流的分布。通常，较大尺寸的间隙用于与布置在接近换热管40外边缘的通道42相关联，而尺寸稍稍较小的间隙用来与接近换热管40的中间部分的通道42相关联。然而，在一些换热器应用中，可以期望改变在前边缘和后边缘通道之间的间隙，来选择性地在换热管40的通道42之间分配流。例如，在一些换热器中，通过相对位于换热管前边缘处的通道提供稍稍较小的间隙(所述前边缘是面对空气流的管道的边缘)，以及相对位于换热管后边缘处的通道提供一个稍稍较大的间隙，可以期望提高换热器的效率。通过沿换热管40的前边缘和后边缘之间的跨度来改变间隙G的宽度，液体流可以按需要选择性地分配到换热管40的各个通道42中。

虽然已经参照附图中所示的优选示例详细地显示和描述了本发明，本领域的技术人员将能够明白，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围情况下，各种细节的改变可以实现。

Claims (36)

1.一种换热器，包括：

集流箱，具有限定出用于收集制冷剂的腔室的内表面；和

至少一个换热管，其限定了从中穿过的制冷剂流路径，且在所述至少一个换热管的入口端具有通向所述制冷剂流路径的入口，所述至少一个换热管的入口端延伸入所述集流箱的所述腔室且定位成使得通向制冷剂流路径的入口与所述集流箱的相对内表面间隔且面对所述集流箱的相对内表面而设置，由此限定了位于通向所述换热管的所述制冷剂流路径的入口和所述集流箱的相对内表面之间的较窄间隙。

2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于所述间隙具有0.1毫米量级的宽度。

3.如权利要求1所述的换热器，其特征在于所述间隙包括膨胀间隙。

4.如权利要求3所述的换热器，其特征在于所述间隙具有宽度，该间隙的宽度可以相对至少一个换热管的入口端变化。

5.如权利要求1所述的换热器，其特征在于所述至少一个换热管具有纵向平行延伸穿过其制冷剂流路径的多个通道，所述多个通道中的每个限定了通过所述至少一个换热管的分离的制冷剂流路径。

6.如权利要求5所述的换热器，其特征在于所述多个通道中的每个限定了具有非圆形截面的流路径。

7.如权利要求6所述的换热器，其特征在于所述多个通道中的每个限定了具有矩形，三角形或者梯形截面的流路径。

8.如权利要求5所述的换热器，其特征在于所述多个通道中的每个限定了具有圆形截面的流路径。

9.如权利要求1所述的换热器，其特征在于所述换热器为蒸发器。

10.如权利要求1所述的换热器，其特征在于所述换热器为冷凝器。

11.如权利要求1所述的换热器，其特征在于所述换热器为单流程换热器。

12.如权利要求1所述的换热器，其特征在于所述换热器为多流程换热器。

13.如权利要求1所述的换热器，其特征在于所述至少一个换热管具有大体矩形的截面。

14.如权利要求1所述的换热器，其特征在于所述至少一个换热管具有大体椭圆形的截面。

15.一种换热器，包括：

第一集流箱和第二集流箱，每个集流箱限定了收集制冷剂的腔室；和

在所述第一和第二集流箱之间延伸的多个换热管，所述多个换热管中的每个具有通向所述第一和第二集流箱其中之一的入口端和通向所述第一和第二集流箱中另一个的出口端，所述多个换热管中的每个具有从其入口端纵向平行延伸到出口端的多个通道，每个所述通道限定了分离的制冷剂流路径，所述多个换热管中的每个的入口端延伸入所述第一和第二集流箱中所述一个的所述腔室中，且定位成使得通向所述通道的入口间隔且面对所述第一和第二集流箱中所述一个的相对内表面而设置，从而限定了较窄的间隙，该间隙位于通向所述通道的入口和所述第一和第二集流箱中所述一个的相对内表面之间。

16.如权利要求15所述的换热器，其特征在于每个间隙具有0.1毫米量级的宽度。

17.如权利要求15所述的换热器，其特征在于每个间隙包括膨胀间隙。

18.如权利要求17所述的换热器，其特征在于每个间隙具有宽度，该间隙的宽度可以相对多个换热管的对应入口端变化。

19.如权利要求17所述的换热器，其特征在于每个间隙具有宽度，该间隙的宽度可以相对多个换热管中至少一个的对应通道变化。

20.如权利要求15所述的换热器，其特征在于所述多个通道中的每个限定了具有非圆形截面的流路径。

21.如权利要求15所述的换热器，其特征在于所述多个通道中的每个限定了具有圆形截面的流路径。

22.如权利要求15所述的换热器，其特征在于多个换热管具有大体矩形的截面。

23.如权利要求15所述的换热器，其特征在于多个换热管具有大体椭圆形的截面。

24.一种制冷剂蒸气压缩式系统，包括：

制冷剂流连通地连接的压缩机、冷凝器和蒸发换热器，由此高压制冷剂蒸气从所述压缩机进入所述冷凝器，高压制冷剂液体从所述冷凝器进入所述蒸发换热器，且低压制冷剂蒸气从所述蒸发换热器进入所述压缩机，其特征在于所述蒸发换热器包括：

入口集流箱和出口集流箱，所述入口集流箱具有内表面，其限定了用来接收来自制冷剂回路的液体制冷剂的腔室；和

至少一个在所述入口和出口集流箱之间延伸的换热管，所述至少一个换热管具有通向所述入口集流箱的入口端和通向所述出口集流箱的出口端，其中所述至少一个换热管具有从所述入口端纵向平行延伸到所述出口端的多个通道，每个所述通道限定了分离的制冷剂流路径，所述至少一个换热管的入口端延伸进入所述入口集流箱的腔室，且定位成使得通向所述通道的入口间隔且面对所述集流箱的相对内表面设置，由此在通向所述通道的入口和所述入口集流箱的相对内表面之间限定出膨胀间隙。

25.如权利要求24所述的制冷剂蒸气压缩式系统，其特征在于膨胀间隙具有0.1毫米量级的宽度。

26.如权利要求24所述的制冷剂蒸气压缩式系统，其特征在于所述间隙包括膨胀间隙。

27.如权利要求26所述的制冷剂蒸气压缩式系统，其特征在于述间隙具有宽度，该间隙的宽度可以相对所述至少一个换热管的入口端变化。

28.如权利要求26所述的制冷剂蒸气压缩式系统，其特征在于所述膨胀间隙是所述制冷剂蒸气压缩式系统中的主膨胀装置。

29.如权利要求26所述的制冷剂蒸气压缩式系统，其特征在于所述膨胀间隙是制冷剂蒸气压缩式系统中的辅助膨胀装置。

30.如权利要求24所述的制冷剂蒸气压缩式系统，其特征在于所述蒸发换热器是单流程换热器。

31.如权利要求24所述的制冷剂蒸气压缩式系统，其特征在于所述蒸发换热器是多流程换热器。

32.一种操作制冷剂蒸气压缩循环的方法，包括如下步骤：

提供在制冷剂回路中相连接的压缩机、冷凝器和蒸发换热器；

使高压制冷剂蒸气从所述压缩机进入所述冷凝器；

使高压制冷剂液体从所述冷凝器进入所述蒸发换热器的入口集流箱；

提供具有多个流动通道的至少一个换热管，该多个流动通道限定了多个制冷剂流路径，用来使制冷剂从所述蒸发换热器的入口集流箱到出口集流箱；

通过使高压液体制冷剂通过膨胀间隙，分配入口集流箱中收集的高压液体到并且通过所述多个制冷剂流路径中的每个，该膨胀间隙形成在入口集流箱内表面和通向所述至少一个换热管的出口之间，所述膨胀间隙具有在入口集流箱内表面和通向所述至少一个换热管的入口之间测量的宽度，且

使低压制冷剂蒸气从所述蒸发换热器的出口集流箱回到所述压缩机。

33.如权利要求32所述的方法，其特征在于提供所述膨胀间隙作为所述制冷剂蒸气压缩循环中的主膨胀装置。

34.如权利要求32所述的方法，其特征在于提供所述膨胀间隙作为所述制冷剂蒸气压缩循环中的辅助膨胀装置。

35.如权利要求32所述的方法，进一步包括如下步骤：相对所述至少一个换热管的入口端改变所述膨胀间隙的宽度，由此液体制冷剂基本均匀地分布到所述一个换热管的多个制冷剂流路径中且膨胀成液体制冷剂和蒸气制冷剂的低压混合物。

36.如权利要求32所述的方法，进一步包括如下步骤：在换热管前边缘的流动通道和换热管后边缘的流动通道之间相对所述至少一个换热管的入口端改变所述膨胀间隙的宽度，由此液体制冷剂选择性地分布在所述一个换热管的多个制冷剂流路径之间。

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