[发明专利]带有降低尺寸的集管的小通道热交换器

说明书

与相关申请的交叉参考

本申请参考且要求了2005年2月2日提交的名为“MINI-CHANNELHEAT EXCHANGER WITH REDUCED HEADER”的美国临时专利申请No60/649,421的优先权，该申请在此通过参考完整合并。

技术领域

本发明一般地涉及具有多个在第一集管和第二集管之间延伸的平行管的热交换器，且更特别地涉及改进在从热交换器，例如在制冷剂蒸汽压缩系统内的热交换器的集管接收流体流的管之间的流体流动分配。

背景技术

制冷剂蒸汽压缩系统在本领域中已熟知。使用制冷剂蒸汽压缩循环的空调器和热泵通常用于冷却或冷却/加热供给到住宅、办公建筑、医院、学校、餐馆或其他实施内的气候控制舒适区内的空气。制冷剂蒸汽压缩系统也通常用于冷却空气来为在超市、便利店、杂货店、自助餐厅、餐馆和其他食物服务设施内的展示箱内的食物物品和饮料产品提供制冷的环境。

常规地，这些制冷剂蒸汽压缩系统包括以制冷剂流连通连接的压缩机、冷凝器、膨胀设备和蒸发器。前述的基本制冷剂系统部件由制冷剂管路以封闭制冷剂回路互连且根据所使用的蒸汽压缩循环来布置。通常为膨胀阀或例如孔口或毛细管的固定孔计量设备的膨胀设备布置在制冷剂管路内，布置的位置在制冷剂回路内相对于蒸发器的制冷剂流的上游和冷凝器的下游。膨胀设备运行以将通过从冷凝器行进到蒸发器的制冷剂管路的液体制冷剂膨胀为较低的压力和温度。这样，液体制冷剂的部分通过膨胀设备膨胀为蒸汽。作为结果，在此类的常规制冷蒸汽压缩系统内，进入蒸发器的制冷剂流包括两相混合物。液体制冷剂和蒸汽制冷剂的特定的百分比取决于所使用的特定的膨胀设备和所用的制冷剂，例如R-12、R-22、R-134a、R-404A、R-410A、R-407C、氨、二氧化碳或其他可压缩流体。

在一些制冷剂蒸汽压缩系统中，蒸发器是平行管热交换器。这样的热交换器具有由以平行关系在入口集管和出口集管之间延伸的多个管提供的通过它们的多个平行制冷剂流动路径。入口集管从制冷剂回路接收制冷剂流且将制冷剂流在多个通过热交换器的流动路径之间分配。出口集管用于当制冷剂流离开各流动路径时收集制冷剂流且将收集到的制冷剂流引导回到制冷剂管路以在单次通过热交换器中返回到压缩机，或在多次通过热交换器中通过另外组的热交换管。

历史上，在这样的制冷剂蒸汽压缩系统内使用的平行管热交换器使用圆形管，典型地具有3/8英寸或7毫米的直径。最近，平的矩形尺寸的多通道管使用在用于制冷剂蒸汽压缩系统的热交换器内。每个多通道管具有多个以平行关系纵向延伸管长度的流动通道，每个通道提供了小流动面积制冷剂流动路径。因此，带有在热交换器的入口集管和出口集管之间以平行关系延伸的多通道管的热交换器将具有相对地大量的在两个集管之间延伸的小流动面积制冷剂流动路径。作为对比，带有常规圆形管的平行管热交换器将具有相对地小量的在入口集管和出口集管之间延伸的大流动面积流动路径。

具有在入口集管和出口集管之间延伸的平的矩形管的热交换器与具有圆形管的热交换器相比其相关的问题是管的入口端到入口集管的连接。常规地，入口集管是轴向延长的圆形截面的圆柱形，它提供有在其壁内以轴向分开地间隔沿集管的长度切割的多个矩形缝。每个缝适合于接收平的矩形热交换管的一个的入口端部，使得到多个流动通道的入口打开到集管的室，以此入口集管的室内的流体可以流入到多种打开到室内的热交换管的多个流动通道内。因为平的矩形热交换管具有比常规圆形管的直径显著地大的侧向尺寸，所以对于相当体积的流体流量，与常规的平管热交换器相关的圆形的圆柱形集管的直径显著地大于与圆管热交换器相关的集管的直径。

两相制冷剂流在平行管热交换器内的非均匀分配，也称分配不均是通常的问题，这不利地影响了热交换器效率。两相分配不均问题由在入口集管内存在的因制冷剂通过上游膨胀设备时其膨胀产生的蒸汽相制冷剂和液体相制冷剂的密度差导致。

一个控制通过汽化热交换器内的平行管的制冷剂流分配的解决方法在Repice等的美国专利No 6,502,413中披露。在其中披露的制冷剂蒸汽压缩系统中，来自冷凝器的高压液体制冷剂部分地在热交换器入口集管上游的常规管路内膨胀阀内膨胀为较低的压力的液体制冷剂。例如简单的管内狭窄或布置在管内的内部孔口板的约束部提供在连接到管入口下游的入口集管的每个管内，以完成进入管后到低压液体/蒸汽制冷剂混合物的膨胀。