[发明专利]制冷系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2004年7月14日提交的题目为“制冷系统”的美国临时专利申请No.60/587793的优先权和权益，该申请的内容通过引用结合在本文中。

技术领域

本发明大体上涉及制冷系统，具体涉及蒸发器，其带有要求分布两相制冷剂的平行管路。

在平行管路，例如在小通道或微通道热交换器中，非均匀分布的两相制冷剂可极大地降低热交换效率。这称作分布不均，并且是带有平行制冷剂管路的热交换器的共同的问题。两相分布不均问题是由蒸气相和液相的密度差造成的。

除了降低效率外，两相分布不均还可造成压缩机损坏，这是因为液体会阻塞蒸发器。

发明的公开内容

本发明的目的是消除由两相制冷剂分布不均所造成的蒸发器低效率和消除液体阻塞蒸发器导致的有害作用。同时，本发明可避免设置另外的部件所导致的尺寸和成本增加，例如设置过热热交换器来处理过大的热负荷。

本发明提供了一种封闭回路的制冷系统，其包括至少下面的部件：吸入管路，加压机构，冷凝器，液体管路，过热热交换器，膨胀器，和用于冷却流体的蒸发器。蒸发器设有入口集管，出口集管和集管之间的制冷剂通道。制冷剂通道的外表面热暴露于冷却的流体中。蒸发器出口集管具有液体出口，蒸气出口和液体分离机构。过热热交换器有高压侧和低压侧。高压侧传输来自液体管路的液体制冷剂。低压侧传输来自出口集管的液体出口的制冷剂。过热热交换器的尺寸设置成可使未蒸发的液体部分完全蒸发，并且在其低压侧出口提供了过热，在各个具体的应用场合中，根据需要在蒸发器出口提供过热。

本发明的另一主要方面是基于设置有液体分离器，所述液体分离器设有液体出口，其为蒸发器入口集管提供供给；和蒸气出口，其从出口集管蒸气出口的出口处连接到吸入管路上。

在本发明中，在蒸发器出口集管内的液体分离机构是基于重力的。液体出口根据重力的方向设置，并且当制冷剂流从蒸发器的通道出现在出口时，液体出口传输两相制冷剂流的未蒸发的液体部分。蒸气出口根据重力的相反方向设置，并且可传输两相制冷剂流的蒸气部分，将其从蒸发器传输到吸力管路。出口集管的直径和液体出口的直径设置成可提供从出口集管的蒸气和液体出口流出的适当质量流量。出口集管的蒸气出口可设限制器，以补偿过热热交换器的低压侧的压力降。另外，液体分离机构的蒸气出口可设限制器，以补偿蒸发器的压力降。蒸气压缩系统的加压机构是压缩机。吸收系统的加压机构包括至少一个吸收器，泵和发生器。空气冷却蒸发器使用空气作为流体，但在其他应用中，可采用各种不同的二次制冷剂。膨胀器可用作热膨胀阀，其带有连接到蒸气集管的蒸气出口的传感包(sensing bulb)。当使用液体分离器时，传感包相对于连接到液体分离器的蒸气出口而连接到集管下游的蒸气出口上。膨胀器、液体分离器(如果使用的话)、蒸发器和过热热交换器可设置成一个共同的蒸发器单元。还可选择性地设置液体吸入式热交换器，其可提供从冷凝器流出的热接触液体制冷剂，以及从过热热交换器的低压侧流出的蒸气制冷剂。液体管路可包括两个平行管路：带有主膨胀器的主液体管路；和另外的管路，所述另外的管路设有过热热交换器的高压侧和另外的膨胀器。如果所述另外的膨胀器是热膨胀阀，则传感包可连接到过热热交换器的蒸气出口上。如果所述另外的膨胀器是毛细管并且过热热交换器是壳-管交换器，则毛细管可设置在壳-管热交换器内的过热热交换器的高压侧。

在本发明中，过热热交换器的尺寸设置成可使未蒸发的液体部分完全蒸发，并在其低压侧出口提供过热，在特殊应用场合，根据需要，在蒸发器出口提供过热。由于过热区从蒸发器上取消掉，因此蒸发器的容量得到很大的增强。此外，在蒸发器入口减少的蒸气量导致蒸发器容量的改进。由于在本发明中过热热交换器只涉及压缩机所提供的整个质量流量的仅仅一部分，因此过热热交换器的成本和尺寸也得到减小。

根据本发明，提供了一种制冷系统，其具有形成封闭回路关系的加压器、冷凝器、膨胀器和蒸发器，所述蒸发器具有入口集管、出口集管和多个将所述入口集管流体式互连在所述出口集管上的通道，所述系统包括：

过热热交换器，其在所述系统内流体式互连，并具有热连接的高压侧和低压侧，其中，所述高压侧通过所述膨胀器而将所述冷凝器流体式互连到所述入口集管，并且所述低压侧将所述出口集管流体式互连到所述加压器，其中，

所述出口集管包括液体出口、蒸气出口，和用于将液体制冷剂与制冷剂蒸气分开的机构；

所述液体出口流体式连接在所述过热热交换器上；

所述蒸气出口流体式连接在所述加压器上；