[发明专利]用于热泵的紧凑式热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于热泵的紧凑式热交换器。

背景技术

在于2013年4月11日提交的题为“HeatPumpWithElectromechanically-ActuatedDisplacers”的PCT申请PCT/US2013/036101中公开了一种维勒米尔热泵，所述申请整体合并于此。在热泵的内部是：工作容积，其中设置有排出器；和死区容积，其包括其中设置有热交换器和回热器的容积。热泵的循环效率随死区容积与工作容积的比值增加而降低。因此，理想的是根据实际情况尽可能减少死区容积。

发明内容

为了克服现有系统的至少一个问题，公开一种热泵，其中提供一种高效热交换器以促进低死区容积，从而改进循环效率。在一种实施例中，热泵具有外壳和缸套，外壳具有外壁，缸套在外壳内，环形容积定位在外壁内侧和缸套外侧。热泵具有设置在缸套内的热排出器、设置在缸套内的冷排出器、设置在死区容积内的第一热交换器。第一热交换器具有盘绕成第一盘管的至少第一管，第一盘管具有多个转弯并且相邻转弯以第一预定距离分开。

热泵还可具有设置在环形容积中的第二热交换器。第二热交换器具有盘绕成第二盘管的至少第二管，第二盘管具有多个转弯并且相邻转弯以第二预定距离分开。

第一管和第二管在管的邻近相邻管的横截面的部分基本是平的。

第一预定距离是在第一盘管的相邻转弯之间主要是大致层流的距离，而第二预定距离是在第二盘管的相邻转弯之间主要是大致层流的距离。

第一预定距离和第二预定距离至少基于：外壳内的作业流体、热泵运行期间期望经受的温度范围、以及作业流体通过相邻盘管之间空间的速度。

第一管的入口和第一管的出口刺穿外壳并且液体被泵送通过第一管。

所述至少第一管具有形成并列螺旋的多个管，并列螺旋的相邻转弯以预定距离隔开。

还公开一种制造热泵的方法，包括：形成缸；形成外壳的柱状部分；形成外壳的热端和冷端；在外壳的柱状部分中限定开口；挤出管材，管材的横截面形状具有两个相对的平行侧；转动管材以形成单螺旋和双螺旋之一从而形成第一热交换器；将外壳的热端附接到外壳的柱状部分；将环形回热器插入到外壳的柱状部分中；将第一热交换器插入到缸中；将第一热交换器的入口端从外壳中的第一开口推出；将第一热交换器的出口端从外壳中的第二开口推出；将入口端附接到邻近第一开口的外壳；以及将出口端附接到邻近第二开口的外壳。

所述方法还可包括组装排出器组件；将柱附接到外壳的冷端；将排出器组件插入到缸中；以及将外壳的冷端焊接到外壳的柱状部分。

排出器组件包括：柱，其结合有电磁体和第一结构和第二结构；热排出器、和冷排出器。

所述螺旋可以是双螺旋，具有第一入口、第二入口和第一出口、第二出口。所述方法还可包括：将入口y区段附接到第一入口和第二入口，并且入口y区段的单个入口部分结合到外壳；将出口y区段附接到第一出口和第二出口，并且出口y区段的单个出口部分结合到外壳。

在一种实施例中，热泵具有外壳和缸套，外壳具有外壁，缸套在外壳内，环形容积定位在缸套外侧和外壁内侧；设置在缸套内的热排出器；设置在缸套内的冷排出器；设置在环形容积中的第一热交换器，其中第一热交换器包括盘绕成第一盘管的至少第一管，第一盘管具有多个转弯并且相邻转弯以第一预定距离分开；和设置在环形容积内的第二热交换器，其中第二热交换器包括盘绕成第二盘管的至少第二管，第二盘管具有多个转弯并且相邻转弯以第二预定距离分开。

第一预定距离和第二预定距离小于分别在第一管的相邻转弯之间和第二管的相邻转弯之间存在层流流动的距离。

确定第一预定距离和第二预定距离使得对于用于设计热交换器的运行参数中的大多数来说相邻转弯之间的流动主要是层流。

外壁具有第一开口、第二开口、第三开口以及第四开口。所述至少第一管具有穿过第一开口的入口和穿过第二开口的出口。所述至少第二管具有穿过第三开口的入口和穿过第四开口的出口。

热泵还可具有邻近热排出器的第一致动器和邻近冷排出器的第二致动器。当第一致动器运动热排出器时，作业流体流过第一热交换器并且当第二致动器运动冷排出器时，作业流体流过第二热交换器。

热泵还可包括设置在外壳外侧并结合到第一热交换器的入口的液体泵。液体泵能够使液体循环通过第一热交换器。

热交换器中的管的邻近其它管的部分大致是平的。

热交换器中管的横截面是大致赛道形状或大致矩形形状。