專利名稱：具有方向不敏感的制冷劑分配器管的熱交換器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及蒸發(fā)器的入口分配器，尤其涉及具有沿分配器管長度布置的多個孔的入口分配器。
背景技術(shù)：
已知的住宅及商用空調(diào)和熱泵系統(tǒng)采用改良的自動熱交換器，這種熱交換器希望獲得其被證實(shí)的高的換熱效率、好的持久性且相對易于制造，自動熱交換器通常包括一個進(jìn)口集管、一個出口集管和多個與兩集管液體連接的供劑冷劑在它們之間流動的制冷劑管。波紋翅片互相連接相鄰的制冷劑管以增加有效傳熱面積，以及增強(qiáng)熱交換器的結(jié)構(gòu)整體性。熱交換器盤管是通過制冷劑管和互相連接的波紋翅片限定。為了滿足住宅及商業(yè)應(yīng)用的需求，必需相應(yīng)地增加熱交換器盤管的尺寸，從而大大地增大入口集管和出口集管的長度。在蒸發(fā)器模式下運(yùn)行的熱交換器，集管長度的增加傾向于導(dǎo)致制冷劑管內(nèi)制冷劑分布不均。由于液相和氣相的大的質(zhì)量差異，動量和重力效應(yīng)可能導(dǎo)致入口集管的相分離，并引起通過制冷劑管的制冷劑分配較差。制冷劑分配較差會降低蒸發(fā)器性能，并且會導(dǎo)致盤管上的溫度分布不均。為了幫助提供均勻的通過制冷劑管的制冷劑分布，已知的是在入口集管內(nèi)提供分配器管。一個典型的分配器管延長了入口集管的長度，且包括多個均勻間隔分布的孔用于在整個集管長度上分配兩相制冷劑。這些孔被定向在相對于制冷劑管橫截面中心的一個設(shè)計角度，以在特定的應(yīng)用中提供盤管的最優(yōu)性能。通常，基于測試具有與重力反方向方向一致的制冷劑管的垂直板式盤管的設(shè)計選擇孔的角度。室內(nèi)蒸發(fā)器還有另外的包裝限制的挑戰(zhàn)，蒸發(fā)器必須適合在由住宅暖通空調(diào)系統(tǒng)的壓力通風(fēng)系統(tǒng)提供的有限容積內(nèi)。在板式盤管設(shè)計中，位于一個平面內(nèi)的制冷劑管非常類似于汽車熱交換器的制冷劑管，且為了效率最大化最好是各制冷劑管與重力方向一致， 入口集管比出口集管低。兩個較小的板式盤管組裝成一個A型框架設(shè)計，或者一個單獨(dú)的較大的板式盤管彎曲形成弧形(ARC)設(shè)計，以在有限的空間提供所需制冷量。A型框架設(shè)計或弧形設(shè)計可能需要被安裝在相對于重力的不同的方向上，其中制冷劑管可能與重力方向不一致，且入口集管可能不低于出口集管。由于蒸發(fā)器的方向，理想的流經(jīng)盤管的制冷劑分布可能會受到不利的影響。無論其方向如何都存在對蒸發(fā)器提供好的制冷劑分布的長期迫切的需要。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種熱交換器裝置，該熱交換器裝置能夠改進(jìn)穿過熱
3交換器制冷劑管的制冷劑分布，以提高傳熱效率。本實(shí)用新型涉及一種熱交換器裝置，其具有一個入口集管，一個與入口集管間隔開的出口集管，多個將入口集管與出口集管液體連接的制冷劑管。一個分配器管，其具有多個布置在入口集管內(nèi)的孔，其中，多個孔沿著分配器管排列，這樣，不論蒸發(fā)器的方向如何， 至少一個孔是定向在施壓于分配器管內(nèi)表面的兩相制冷劑的液相。較佳地，多個孔中的每個孔沿著分配器管被隨機(jī)定位，或者，多個孔沿分配器管圍繞大致中心軸線被螺旋狀地定位。較佳地，多個孔中的每個孔是與相鄰的孔偏移90度；或者，較佳地，多個孔中的每個孔是與相鄰的孔偏移180度。根據(jù)本實(shí)用新型的一個方面，這些孔可以成對或是四(4)孔成組的沿著分配器管的長度方向基本上均勻地間隔分布。在每對孔中，一個孔被定向成相對于中軸線上這對孔的各自的點(diǎn)與另一個孔成90度到180度角間隔開。每對孔可以由相鄰的一對孔旋轉(zhuǎn)90度到180度得到。對于四(4)孔成組的，每個孔被定向成相對于中軸線上這組孔的各自的點(diǎn)與相鄰孔成90度間隔開。而且，每個四(4)孔組可以由相鄰的四(4)孔組旋轉(zhuǎn)45度得到。 本實(shí)用新型的另一個方面，柱狀制冷劑分配器管可以有沿管螺旋布置的多個孔。關(guān)于中軸線的端視圖，后面的每個孔可以由前面的孔偏移45度到180度角得到。根據(jù)本實(shí)用新型的另一個方面，其中，分配器管沿大致中心軸線延伸，且包括沿分配器管間隔布置的成對的孔，其中，成對的孔中的每一對圍繞中心軸線上的相應(yīng)的點(diǎn)定位。 較佳地，成對的孔包括一個孔，該孔與另一個孔成90度到180度間隔開；更佳地，成對的孔包括一個孔，該孔與另一個孔成90度。較佳地，成對的孔中的每一對相對于相鄰成對的孔旋轉(zhuǎn)90度，或者，成對的孔中的每一對相對于相鄰成對的孔旋轉(zhuǎn)180度。較佳地，成對的孔包括一個孔，該孔與另一個孔成180度。其中，成對的孔中的每一對可相對于相鄰成對的孔旋轉(zhuǎn)90度。不論蒸發(fā)器盤管的最終方向如何，上述分配器管的孔的配置提供至少一個孔位于流經(jīng)分配器管的兩相制冷劑的液相。這至少提供了改進(jìn)的穿過熱交換器裝置制冷劑管的制冷劑分布的優(yōu)勢，從而提高了傳熱效率。

以下，將根據(jù)附圖進(jìn)一步描述本實(shí)用新型圖IA-C示出了 A型盤管或彎曲盤管設(shè)計蒸發(fā)器的代表性的端視圖。圖2示出了蒸發(fā)器入口集管的分配器管，其中分配器管孔定向在與重力相反的方向。圖3示出了蒸發(fā)器入口集管的分配器管，其中分配器管孔定向在重力的方向。圖4示出了具有分配器管的入口集管的橫截面，其中液相制冷劑向上施壓于分配器管內(nèi)表面。圖5示出了具有沿分器配管長度方向的兩( 孔成組的制冷劑分配器管，其中，每組中的兩個孔被定位成彼此成180度角間隔開，且兩( 孔組互相旋轉(zhuǎn)90度。圖6示出了具有沿分器配管長度方向的四(4)孔成組的制冷劑分配器管，其中，每組中的孔定向成互成90度間隔開。[0023]圖7示出了具有多個沿管螺旋分布的孔的制冷劑分配器管，相相鄰的孔之間典型成90度。
具體實(shí)施方式
對于普通的板式盤管設(shè)計蒸發(fā)器，分配器管孔的理想角度是基于垂直板式盤管的測試來選擇的，其中制冷劑管與重力方向一致，入口集管低于出口集管。為了滿足住宅應(yīng)用的包裝限制需要，住宅用室內(nèi)蒸發(fā)器通過使用A型框架設(shè)計的兩個板式盤管或一個彎曲成弧形設(shè)計的單獨(dú)的板式盤管而被構(gòu)造。圖1A-1C所示的是一個A型框架設(shè)計或弧形設(shè)計的住宅室內(nèi)蒸發(fā)器10的端視圖，其中蒸發(fā)器10具有入口集管12a、與入口集管12a間隔開的出口集管12b和多個用于制冷劑流動的液體連接集管1 和12b的制冷劑管14。蒸發(fā)器盤管16，部分示出于圖2和圖3，由多個制冷劑管14和互相連接相鄰制冷劑管14的外部翅片 15共同限定。蒸發(fā)器10包括入口集管12a內(nèi)的分配器管20，示出于圖2_7，用于改善制冷劑分布。上面提及的蒸發(fā)器10的組成部分典型的由熱傳導(dǎo)材料如鋁構(gòu)造。每個A型框架設(shè)計和弧形設(shè)計都設(shè)有蒸發(fā)器10，其具有至少一個頂點(diǎn)18。A型框架或弧形設(shè)計可以以相對于重力方向的不同定向被安裝在采暖通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)的壓力通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)，其中，頂點(diǎn)18可以向上、向下、水平，以及它們之間的其它任何方向。對于這些各種可能的定向，入口集管1 可以位于出口集管12b的上方、下方，或與出口集管12b水平。 集管1 和12b通常垂直于重力方向，但是底部集管可以稍傾斜向重力方向以便于冷凝排水。當(dāng)用于蒸發(fā)器10所有的各種可能的定向時，所設(shè)計的與制冷劑管14相關(guān)的分配器管20的孔22的標(biāo)準(zhǔn)角度可能未必能有效地工作。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對于每個不同的蒸發(fā)器盤管 16的定向，只有某些特定的和制冷劑管14相關(guān)的分配器管20的孔22的角度范圍是可以接受的。換句話說，孔的角度是有特定適用的，因此，理想的孔的角度范圍必須根據(jù)蒸發(fā)器10 的每個特定定向來計算。參見圖2-4，可以相信，由于重力的作用，流經(jīng)分配器管20的兩相制冷劑中的液相 24傾向于向分配器管20的內(nèi)表面觀的底部移動。假設(shè)液相M不必定混在分配器管20的底部或低的位置，而是通過分配器管20內(nèi)的制冷劑流動被向上擠壓到分配器管20內(nèi)表面 28的一部分，從而形成一個液體制冷劑橫斷輪廓面30，象頂點(diǎn)在底部的月牙。這個限制可能是環(huán)狀流動，在環(huán)狀流中液體圍繞分配器管20的整個內(nèi)表面觀面布，但是更典型的是在底部存在一個更厚的層。已發(fā)現(xiàn)，相對于重力的反方向是0度，如果孔22不面向45到315度之間的方向上， 大部分氣相制冷劑傾向于流出孔22朝向制冷劑管14移動。這是不期望的，因?yàn)楫?dāng)進(jìn)入制冷劑管的制冷劑處于基本上液相時才能獲得最佳的傳熱效率。參見圖3，很驚訝地發(fā)現(xiàn)當(dāng)孔22基本上定向?yàn)橹亓Ψ较驎r，流經(jīng)分配器管20的制冷劑的壓力和動量推動液相制冷劑通過朝向制冷劑管的孔22流出分配器管20。制冷劑保持基本液相直到到達(dá)制冷劑管14，在對那里液相制冷劑開始吸收熱量并蒸發(fā)，從而提供最佳傳熱和經(jīng)過蒸發(fā)器盤管16的均勻的溫度分布。參見圖4，在高制冷劑流動期間，液體制冷劑橫斷輪廓面30占據(jù)相對于重力的反方向是0度的45度到315度之間的分配器管20的內(nèi)表面觀，。在正常的運(yùn)行條件下，液體制冷劑橫斷輪廓面30占據(jù)90度到270度之間的分配器管20的內(nèi)表面觀。本實(shí)用新型的一個方面提供了一種方式把液相制冷劑從分配器管20輸送向制冷劑管14，無論A型框架或弧形蒸發(fā)器的盤管蒸發(fā)器的定向如何，都能實(shí)現(xiàn)高效沸騰，從而改善傳熱性能。這種方式通過具有相對于重力的反方向是0度的角度為45度到315度的孔 22來實(shí)現(xiàn)，優(yōu)選角度在90度到270度之間，孔沿著分配器管20，以確保至少一個孔22，優(yōu)選一組孔，被基本上定位在液體制冷劑橫斷輪廓面30內(nèi)。通過在液體輪廓面30以內(nèi)設(shè)置一個或更多的孔，流經(jīng)分配器管20的制冷劑將推動液相制冷劑穿過孔22流向制冷劑管。圖5示出了沿基本上的中心軸線(A軸線)延伸的一個柱狀制冷劑分配器管20。 孔22所成的孔對沿分配管20的長度基本上均勻間隔布置，其中，每對孔22位于A軸線上各自的點(diǎn)處。在每對孔22內(nèi)，一個孔22被定向成相對于A軸上這對孔的相應(yīng)的點(diǎn)與另一個孔離開成90度到180度角。而且，每對孔22可以與相鄰的一對孔22旋轉(zhuǎn)90度到180 度。圖6示出了一個沿A軸線延伸的圓筒狀制冷劑分配器管20。若干組四(4)個孔 22沿著分配器管20的長度基本上均勻間隔布置，其中，每組孔22約圍繞位于A軸線上相應(yīng)的點(diǎn)設(shè)置。在每組四(4)個孔22組中，每個孔22可以被定向成相對于A軸線上這組的相應(yīng)點(diǎn)與相鄰孔成90度。而且，每個四(4)孔22組可以與相鄰的四孔22組旋轉(zhuǎn)45度。圖7示出了一個多個孔22沿管螺旋分布的圓筒狀制冷劑分配器管20。從A軸線的端視圖來看，每個在后的孔22可以與在前的孔22偏移45度到180度。上述分配器管20上的孔22的布置或者與蒸發(fā)器10的方位無關(guān)的在理想方向上提供至少一個孔22的任何布置能夠改善穿過制冷劑管14的制冷劑的分布。因此，如果蒸發(fā)器盤管16位于任何一個各種可能的方向上，至少一個孔22可位于液體制冷劑橫斷輪廓面30以內(nèi)。盡管本實(shí)用新型已根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行過描述，但本實(shí)用新型并不限于這些實(shí)施例，而僅應(yīng)由所附權(quán)利要求書所闡述的范圍來限定。
權(quán)利要求1.一種使用兩相制冷劑的熱交換器裝置，包括入口集管；與所述入口集管間隔開的出口集管；多個將所述入口集管與所述出口集管液體連接的制冷劑管；分配器管，所述分配器管具有多個布置在所述入口集管內(nèi)的孔，其中，所述孔沿著所述分配器管排列，使得不論所述熱交換裝置的定向如何，至少一個孔是定向在施壓于所述分配器管的內(nèi)表面的制冷劑的液相中。
2.權(quán)利要求1所述的熱交換器裝置，其特征在于，所述多個孔中的每個孔沿著所述分配器管被隨機(jī)定位。
3.如權(quán)利要求1所述的熱交換器裝置，其特征在于，所述多個孔沿所述分配器管圍繞大致中心軸線被螺旋狀地定位。
4.如權(quán)利要求3所述的熱交換器裝置，其特征在于，所述多個孔中的每個孔是與相鄰的所述孔偏移45度到180度。
5.如權(quán)利要求3所述的熱交換器裝置，其特征在于，所述多個孔中的每個孔是與相鄰的孔偏移90度。
6.如權(quán)利要求3所述的熱交換器裝置，其特征在于，所述多個孔中的每個孔是與相鄰的孔偏移180度。
7.如權(quán)利要求1所述的熱交換器裝置，其特征在于，其中，所述分配器管沿大致中心軸線延伸，且包括沿所述分配器管間隔布置的成對的所述孔，其中，所述成對的孔中的每一對圍繞所述中心軸線上的相應(yīng)的點(diǎn)定位。
8.如權(quán)利要求7所述的熱交換器裝置，其特征在于，所述成對的孔包括一個孔，該孔與另一個孔成90度到180度間隔開。
9.如權(quán)利要求7所述的熱交換器裝置，其特征在于，所述成對的孔包括一個孔，該孔與另一個孔成90度。
10.如權(quán)利要求9所述的熱交換器裝置，其特征在于，所述成對的孔中的每一對相對于相鄰成對的孔旋轉(zhuǎn)90度。
11.如權(quán)利要求9所述的熱交換器裝置，其特征在于，所述成對的孔中的每一對相對于相鄰成對的孔旋轉(zhuǎn)180度。
12.如權(quán)利要求7所述的熱交換器裝置，其特征在于，所述成對的孔包括一個孔，該孔與另一個孔成180度。
13.如權(quán)利要求12所述的熱交換器裝置，其特征在于，所述成對的孔中的每一對相對于相鄰成對的孔旋轉(zhuǎn)90度。
14.如權(quán)利要求1所述的熱交換器裝置，其特征在于，所述分配器管沿大致中心軸線延伸，且包括沿所述分配器管間隔布置的4孔組。
15.如權(quán)利要求14所述的熱交換器裝置，其特征在于，所述4孔組中的每個孔與相鄰孔成90度。
16.如權(quán)利要求15所述的熱交換器裝置，其特征在于，每組4孔組相對相鄰的4孔組旋轉(zhuǎn)45度。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種具有方向不敏感的制冷劑分配器管的熱交換器裝置，具有入口集管，與入口集管間隔開的出口集管，多個將入口集管與出口集管液體連接的制冷劑管。分配器管，其具有多個分布在入口集管內(nèi)的孔，其中，多個孔沿著分配器管排列，使得不論蒸發(fā)器的方向如何，至少一個孔是定向在施壓于分配器管內(nèi)表面的制冷劑的液相。這些孔可以關(guān)于分配器管隨意順序排列，也可以在預(yù)定位置以至少兩個為一組定位，或沿分配器管呈螺旋式排列。
文檔編號F25B41/00GK202216453SQ20112025847
公開日2012年5月9日 申請日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者D·查爾斯, R·S·約翰遜, S·M·喬希, 夏燕萍 申請人:德爾福技術(shù)有限公司