專(zhuān)利名稱(chēng)：蒸發(fā)器入口的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及致冷劑蒸發(fā)器，更具體地說(shuō)涉及這種蒸發(fā)器的一種改進(jìn)的入口，以改進(jìn)蒸發(fā)工作的效率。
共同擁有的美國(guó)專(zhuān)利證書(shū)5,341,870(1994年8月30日授予Hughes等人)和5,533,259(1996年7月9日授予Hughes等人)公開(kāi)了一種致冷劑獨(dú)特的蒸發(fā)器，它們很適用于家用空氣調(diào)節(jié)設(shè)備。雖然在Hughes等人專(zhuān)利中公開(kāi)的結(jié)構(gòu)很好地達(dá)到了預(yù)期的目的，并且和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中使用的常規(guī)蒸發(fā)器相比的確有相當(dāng)大的改進(jìn)，但如果致冷劑在蒸發(fā)器中分配的不均勻，Hughes等人的結(jié)構(gòu)在效率方面仍面臨著同樣的難題。
當(dāng)分配不均發(fā)生時(shí)，一部分蒸發(fā)器芯通常蓄滿(mǎn)液態(tài)致冷劑，而另一部分則基本上沒(méi)有致冷劑。

圖1中表示分配不均的一個(gè)實(shí)例，它是根據(jù)一個(gè)實(shí)際的蒸發(fā)器的紅外熱圖象得到的。這一分配器具有如上述Hughes等人的專(zhuān)利所述的總體結(jié)構(gòu)，其中為一個(gè)集管10設(shè)置入口固定裝置12與其相對(duì)的集管14則設(shè)置出口固定裝置16。這就是說(shuō)，所述的蒸發(fā)器在市場(chǎng)上稱(chēng)之為并流系列中的一種所謂“端入端出”(end feed，end draw)“V”型蒸發(fā)器。
在18處示意地表示連接到集管10和14的管，當(dāng)然，在兩個(gè)相鄰的管18之間有蛇形散熱片(未示出)在延伸。
在這種蒸發(fā)器中，缺乏致冷劑的管迅速耗光液態(tài)的或混合的致冷劑。因此，在各缺乏致冷劑管中相當(dāng)大百分比長(zhǎng)度，只包含單相的過(guò)熱氣態(tài)致冷劑。散熱性很差。
進(jìn)而，存在過(guò)熱氣流的空氣側(cè)的表面溫度一般都高于露點(diǎn)，因此在有過(guò)熱流的那些區(qū)域內(nèi)，流過(guò)蒸發(fā)器的空氣中的濕氣不會(huì)凝結(jié)。因此在這些區(qū)域不會(huì)發(fā)生任何去濕的作用。
在有去濕作用發(fā)生的地方，濕氣存在于管的外部，而且濕氣將會(huì)增大在這些位置的氣流流過(guò)蒸發(fā)器的阻力。這就是說(shuō)，在有過(guò)熱流的區(qū)域，氣流阻力將較小，因此過(guò)熱的區(qū)域所接收的穿過(guò)蒸發(fā)器的整個(gè)空氣流中的數(shù)量不成比例，這進(jìn)一步降低了效率。
蓄滿(mǎn)致冷劑的管可產(chǎn)生優(yōu)異的熱傳遞作用，但通常不能蒸發(fā)所有的液態(tài)致冷劑。因此，未曾蒸發(fā)的致冷劑就沒(méi)能投入使用，大大地浪費(fèi)了把蒸氣冷凝成液體過(guò)程中所使用的功。此外，在吸附管線(xiàn)中存在未蒸發(fā)液體可使系統(tǒng)中使用的熱膨脹閥“不規(guī)則擺動(dòng)”。導(dǎo)致工作不穩(wěn)定。
如圖1所示，發(fā)生過(guò)熱氣流的區(qū)域用陰影表示。相反，沒(méi)有陰影的區(qū)域表示功能正常的區(qū)域，或管中蓄滿(mǎn)致冷劑的區(qū)域。
通過(guò)消除或縮小蒸發(fā)器芯部中可能缺乏致冷劑而導(dǎo)致致冷劑過(guò)熱區(qū)域，本發(fā)明一般來(lái)說(shuō)旨在在蒸發(fā)器里、以及在并流系列的“V”型蒸發(fā)器里達(dá)到更加均勻的致冷劑分配。
本發(fā)明的主要目的是提供一種新的、改進(jìn)的致冷劑蒸發(fā)器。更確切地說(shuō)，本發(fā)明的目的是提供一種新的、改進(jìn)的用于致冷劑蒸發(fā)器的入口結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)在蒸發(fā)器內(nèi)的更加均勻的致冷劑分配。
在包括一對(duì)間隔開(kāi)的集管的本發(fā)明的典型實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)了上述目的。至少一個(gè)管在兩個(gè)集管之間延伸，所說(shuō)至少一個(gè)管在其一側(cè)與每個(gè)集管液體連通，并且確定出許多在集管之間延伸的間隔開(kāi)的致冷劑通路。至少一個(gè)致冷劑入口位于集管之一上。該入口具有連接到待蒸發(fā)的致冷劑源的第一端口和連接到第一端口并且位于一個(gè)集管內(nèi)的第二端口，所說(shuō)第二端口的取向遠(yuǎn)離一個(gè)集管的一側(cè)。結(jié)果，待蒸發(fā)的致冷劑噴射到和致冷劑通路的位置相對(duì)的集管的內(nèi)部，集管本身用作沖擊式分配器。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該入口還包括第三端口也連接到第一端口上。第三端口的取向和第二端口相反，并且朝向包含各通路的集管一側(cè)。因此第三端口對(duì)于緊靠入口的那些管提供沖擊式致冷劑分配，同時(shí)第二端口對(duì)于遠(yuǎn)離入口的各通路提供沖擊式致冷劑分配。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第三端口小于第二端口。
最好，由許多管確定出多個(gè)通路，多個(gè)管彼此隔開(kāi)。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，多個(gè)管具有各自的進(jìn)入各集管的一側(cè)的管端部。
最好，每個(gè)管還確定出多個(gè)隔開(kāi)的致冷劑通路。
在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，一個(gè)集管是細(xì)長(zhǎng)的，沿集管的長(zhǎng)度方向有多個(gè)間隔開(kāi)的致冷劑入口。
還是在優(yōu)選實(shí)施例中，至少一個(gè)集管大體呈管狀。
一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例針對(duì)蒸發(fā)器，蒸發(fā)器包括細(xì)長(zhǎng)的集管。提供多個(gè)間隔開(kāi)的扁平管，并且使多個(gè)扁平管的端部以等距相隔關(guān)系收容在集管的一側(cè)。設(shè)置一個(gè)至集管的入口，入口包括多個(gè)噴射器，每個(gè)噴射器都適于連接到一個(gè)待蒸發(fā)的致冷劑的公共源。每個(gè)噴射器都包括一個(gè)排放孔，排放孔的取向遠(yuǎn)離接收扁平管端部的集管的一側(cè)。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，各管端部伸入集管的內(nèi)部，噴射器位于在相鄰管對(duì)端部之間。
最好，排放孔是主排放孔，每個(gè)噴射器進(jìn)一步還包括第二排放孔，第二排放孔小于主排放孔，第二排放孔的取向朝向位于相鄰管對(duì)端部之間的集管的一側(cè)。
從以下結(jié)合附圖描述的說(shuō)明書(shū)中，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)都將變得清晰明白。
圖1是按現(xiàn)有技術(shù)制作的蒸發(fā)器的透視圖；圖2是按本發(fā)明制作的蒸發(fā)器的透視圖；圖3是用于蒸發(fā)器中的入口噴射器的放大分解視圖；圖4是入口噴射器的放大的分解剖面圖；以及圖5是類(lèi)似于圖1的視圖，用來(lái)說(shuō)明按本發(fā)明制作的蒸發(fā)器。
在圖2-5中表示的是本發(fā)明的一個(gè)典型的實(shí)施例，在這里按照并流型的所謂“V”型蒸發(fā)器來(lái)描述該實(shí)施例。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于這樣一些蒸發(fā)器。本發(fā)明可高效地應(yīng)用在具有與多個(gè)隔開(kāi)的致冷劑通路流體連通的集管的任何蒸發(fā)器。
蒸發(fā)器包括一個(gè)細(xì)長(zhǎng)管形的入口集管20，還包括一個(gè)出口集管22。一系列扁平的多口管24相互連接集管20和22。在兩個(gè)相鄰的扁平管24之間設(shè)置蛇形片26。
出口集管22包括一個(gè)單個(gè)的出口固定裝置28，它可以為常規(guī)結(jié)構(gòu)。而在優(yōu)選實(shí)施例中的入口集管20在沿其長(zhǎng)度方向的等距相隔開(kāi)的位置接納4個(gè)致冷劑噴射器30、32、34、和36。噴射器30、32、34、和36可以是全都連到常規(guī)的分配器38上的普通管，所說(shuō)分配器38不管是否用于純致冷目的、熱泵、或空氣調(diào)節(jié)目的、還是用于所有這3項(xiàng)目的，都要連到一個(gè)公共的液態(tài)致冷劑源上，即最終連接到致冷系統(tǒng)的冷凝器上。
現(xiàn)參照?qǐng)D3，每個(gè)管24都有一個(gè)伸入到入口集管20內(nèi)部一個(gè)相當(dāng)大距離的端部40。由管的端部40可以看出，每個(gè)管的本身都包括多個(gè)分開(kāi)的通路42，通路42的液力直徑最好為0.07”或更小些。按常規(guī)定義，液力直徑即為4倍的每個(gè)通路42橫斷面積除以該通路的潤(rùn)濕周長(zhǎng)。
端部40相互隔開(kāi)，并且從圖3可以看出，位于兩個(gè)相鄰的管24的端部之間噴射器的一個(gè)代表，即噴射器34。還可以推論出，形成噴射器34以及噴射器30、32、和36的圓管的直徑一定要小于形成入口集管20的圓管直徑。噴射器34公稱(chēng)垂直地進(jìn)入集管20，噴射器34垂直于由靠近集管20的管24確定的平面。
由圖4可以看出，管24進(jìn)入集管20的側(cè)壁44，端部40幾乎伸入集管20內(nèi)部的一半。噴射器34在集管20內(nèi)部包括一個(gè)密封的端部48。在端部48的對(duì)面是一個(gè)要進(jìn)行連接以接收致冷劑的端口49。噴射器34還包括第一(或主)排放孔50，排放孔50向集管20的內(nèi)側(cè)52排放，所說(shuō)內(nèi)側(cè)52位于管24進(jìn)入集管20處的側(cè)壁44的對(duì)面。第二排放孔54也位于在集管20內(nèi)的噴射器34上，和主排放孔50在共同中心線(xiàn)上。第二排放孔54的尺寸小于主排放孔的尺寸，把液態(tài)致冷劑引向側(cè)壁44。噴射點(diǎn)可在兩個(gè)相鄰的管端部40之間的某一位置，或者在與管端部對(duì)齊的位置。
從主排放孔排放出來(lái)的液體沿集管20的內(nèi)側(cè)展開(kāi)，以沿集管的相當(dāng)大的距離分配致冷劑，使位于噴射管30、32、34、36位置之間的所有的管24都可接收致冷劑。在許多情況下，只需要主排放孔50。但有時(shí)，特別是管端部40在集管20內(nèi)部延伸相當(dāng)大的距離的情況下，緊挨著噴射器30、32、34，或36的那些管可能接收不到足夠多的致冷劑，這是因?yàn)橹吕鋭_擊內(nèi)表面52的結(jié)果，使致冷劑完全吹過(guò)它們的端部40。于是，在每個(gè)噴射器30、32、34、和36中都可設(shè)置第二排放孔54，以便保證緊靠每個(gè)噴射器位置的管24都可接收適量的液態(tài)致冷劑供給。
圖5代表按本發(fā)明制作的一個(gè)實(shí)際的蒸發(fā)器的紅外熱圖象。圖上的陰影區(qū)代表發(fā)生過(guò)熱蒸汔流的區(qū)域?？梢钥闯觯趫D5的蒸發(fā)器中使用本發(fā)明極大地減小了這樣的區(qū)域，從而和圖1所示的蒸發(fā)器相比，大大地改善了蒸發(fā)器的工作效率。
在一個(gè)，例如所示的設(shè)計(jì)指標(biāo)為30,000BTU/小時(shí)(BTU英熱單位＝252卡)的蒸發(fā)器中有4個(gè)噴射器點(diǎn)。每個(gè)噴射器由外徑為0.25英寸、壁厚為0.035英寸的管制成。主排放孔50的直徑為0.125英寸，第二排放孔54的直徑為0.052英寸。在一個(gè)實(shí)施例中，蒸發(fā)器在其芯部有45個(gè)扁平管24，平均每個(gè)噴射器有11.25個(gè)管24。
從以上所述很容易看出，按本發(fā)明制作的蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)了優(yōu)良的輸入液態(tài)致冷劑分配，從而改善了效率。所用的結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單，因?yàn)閲娚淦骺捎蓤A管制作，并且在噴射器上鉆的排放孔可有適宜的尺寸。因此，能以最小的成本或最低的復(fù)雜性來(lái)獲得效率的實(shí)際改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種蒸發(fā)器，包括一對(duì)間隔開(kāi)的集管；在所說(shuō)兩個(gè)集管之間延伸的至少一個(gè)管，該管在其一側(cè)與每個(gè)集管液體連通，并確定出多個(gè)在所說(shuō)兩個(gè)集管之間延伸的相互間隔開(kāi)的致冷劑通路；以及在所說(shuō)集管之一內(nèi)的至少一個(gè)致冷劑入口，所說(shuō)入口具有適于連接到待蒸發(fā)的致冷劑源的第一端口、以及連接到所說(shuō)第一端口的并且與第一端口取向相反的第二和第三端口，所說(shuō)第二端口遠(yuǎn)離所說(shuō)的一側(cè)取向，所說(shuō)第三端口朝向所說(shuō)的一側(cè)取向。
2.如權(quán)利要求1的蒸發(fā)器，其中所說(shuō)第三端口小于所說(shuō)第二端口。
3.如權(quán)利要求1的蒸發(fā)器，其中所說(shuō)多個(gè)通路由所說(shuō)多個(gè)管確定，所說(shuō)多個(gè)管彼此隔開(kāi)。
4.如權(quán)利要求3的蒸發(fā)器，其中所說(shuō)多個(gè)管具有進(jìn)入各所說(shuō)集管的所說(shuō)的一側(cè)的各自的管端部。
5.如權(quán)利要求3的蒸發(fā)器，其中每個(gè)所說(shuō)管還確定出多個(gè)隔開(kāi)的致冷劑通路。
6.如權(quán)利要求1的蒸發(fā)器，其中所說(shuō)一個(gè)集管是細(xì)長(zhǎng)的，并且有多個(gè)沿所說(shuō)的一個(gè)集管的長(zhǎng)度方向隔開(kāi)的所說(shuō)致冷劑入口。
7.如權(quán)利要求1的蒸發(fā)器，其中至少所說(shuō)一個(gè)集管基本呈管狀。
8.一種蒸發(fā)器，包括一對(duì)隔開(kāi)的集管；在所說(shuō)集管之間延伸的至少一個(gè)管，該管一側(cè)與每個(gè)集管液體連通，并確定出多個(gè)在所說(shuō)集管之間延伸的隔開(kāi)的致冷劑通路；以及在所說(shuō)集管之一中的至少一個(gè)致冷劑入口，所說(shuō)入口具有適于連接到待蒸發(fā)的致冷劑源的第一端口、和第二端口，所說(shuō)第二端口連接到所說(shuō)第一端口并且位于在所說(shuō)一個(gè)集管內(nèi)，所說(shuō)第二端口的取向遠(yuǎn)離所說(shuō)一個(gè)集管的所說(shuō)一側(cè)。
9.如權(quán)利要求8的蒸發(fā)器，其中所說(shuō)入口包括位于所說(shuō)集管內(nèi)并與上述第一端口相連的第三端口，所說(shuō)第三端口的取向朝向所說(shuō)的一個(gè)集管的所說(shuō)的一側(cè)。
10.如權(quán)利要求9的蒸發(fā)器，其中所說(shuō)多個(gè)通路由多個(gè)隔開(kāi)的管確定，所說(shuō)第二和第三端口定位于兩個(gè)相鄰的管之間。
11.一種蒸發(fā)器，包括一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的集管；多個(gè)隔開(kāi)的扁平管，所說(shuō)扁平管具有被接收于所說(shuō)集管一側(cè)內(nèi)的以基本相等距離分隔開(kāi)的端部；以及一個(gè)通向所說(shuō)集管的入口，包括多個(gè)隔開(kāi)的噴射器，每個(gè)噴射器適于連接到待蒸發(fā)的共用的致冷劑源，每個(gè)噴射器包括排放孔，其取向遠(yuǎn)離所說(shuō)集管的所說(shuō)的一側(cè)。
12.如權(quán)利要求11的蒸發(fā)器，其中所說(shuō)端部伸入所說(shuō)集管的內(nèi)部，所說(shuō)噴射器位于在相鄰管對(duì)的端部之間。
13.如權(quán)利要求11的蒸發(fā)器，其中所說(shuō)排放孔是主排放孔，每個(gè)所說(shuō)噴射器進(jìn)一步還包括第二排放孔，第二排放孔小于所說(shuō)主排放孔，第二排放孔的取向朝向位于相鄰管對(duì)的所說(shuō)端部之間的所說(shuō)一側(cè)。
全文摘要
通過(guò)使用位于集管(20)內(nèi)的至少一個(gè)致冷劑入口(30)、(32)、(34)、(36)來(lái)實(shí)現(xiàn)液態(tài)致冷劑在蒸發(fā)器中的分配,所說(shuō)的蒸發(fā)器具有一對(duì)隔開(kāi)的集管(20)、(22)和多個(gè)在集管(20)、(22)之間延伸的管(24),以確定多個(gè)隔開(kāi)的致冷劑通路(42)。該入口具有適于連接到待蒸發(fā)的致冷劑源的第一端口(49)和與其取向相反的并且連接到第一端(49)的第二和第三端口(50)、(54)。第二端口(50)的取向遠(yuǎn)離集管(20)一側(cè)(44),第三端口(54)的取向朝向集管(20)一側(cè)(44)。
文檔編號(hào)F25B39/00GK1266977SQ9910366
公開(kāi)日2000年9月20日 申請(qǐng)日期1999年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月20日
發(fā)明者邁克爾·J·賴(lài)因克, 馬克·G·沃斯 申請(qǐng)人:穆丹制造公司