[发明专利]用于换热器中的集成流分离器及抽空容积设备

说明书

技术领域

本发明总体上涉及换热器领域，更具体地，涉及用于平行流换热器的抽空容积(pump-down volume)以及相分离器。

背景技术

换热器包括流体流设备，其中，外部流体(通常是空气)流过在内部以管道输送的流体(通常是制冷剂)来传递热。当与热泵系统一起使用时，换热器可用作冷凝器将热增加到外部流体，或可用作蒸发器将热增加到内部流体。当用作蒸发器时，制冷剂通常作为包括液体和蒸气的二相流体进入换热器。当用作冷凝器时，制冷剂通常作为基本包括蒸气的单相流体进入换热器。在平行流换热器中，内部流体流动通过多个大致平行回路，回路的开口和出口由各自集管(header)或歧管连接。平行流换热器通过提高回路内制冷剂的表面积而在紧凑的尺寸中实现高效的热传递。平行流换热器在效率和尺寸上的进一步改善可通过研发小通道或微通道换热器(MCHX)而实现，其中平行回路的尺寸被显著减少，使得每个仅包含换热器总制冷剂容积的一小部分。如此，回路内的制冷剂的内部容积得以减少。

但是，平行流换热器，尤其是MCHX换热器的效率受到集管和回路内制冷剂的相分布不均和流量分布不均的抑制。相分布不均可由多种因素造成，但通常是因蒸发器操作期间具有不同密度的二相制冷剂流体的相之间进入液体集管的流速差而产生。具体地，在快速移动的二相制冷剂中，动量将较重的液相制冷剂滴携带得比较轻的气相制冷剂更远。如此，歧管入口附近的平行换热回路主要接收气相的制冷剂，而较远的回路主要接收液体制冷剂。相反，在慢速移动的二相制冷剂中，液相制冷剂留在接近歧管入口的回路附近，而气相制冷剂被带到较远的回路。因此，例如，一些回路未被充分利用于在蒸发器内将液相制冷剂转换成气相制冷剂。类似地，当制冷剂(通常是单相制冷剂)通过比起一些回路来更接近另一些回路的开口进入集管时，产生流量分布不均。更大容积的制冷剂倾向于进入较接近开口的回路，而更远的回路所接收的制冷剂容积在其传导制冷剂的容量之下。如此，例如，制冷剂被不均匀地分布在冷凝器中的各个回路之间，并且一些回路未被充分利用于将气相制冷剂转换成液相制冷剂。在相分布不均或流量分布不均的情况下，由于在所有换热回路中没有最优地进行液体制冷剂的蒸发或冷凝，所以制冷剂和外部空气之间的高效热传递被降低。到每个换热回路的入口都非常小的MCHX换热器加剧了这些问题。

进一步地，如上所述，与常规的换热器相比，平行流换热器和MCHX换热器为制冷剂储存提供小得多的内部容积。偶尔地，热泵系统必须进入抽空状态，其中，集管中的一个被关闭，并且热泵系统中的制冷剂被泵到其中一个换热器内，使得可在热泵系统上进行保养和维护。由于每个回路的尺寸和小的内部容量，平行流和MCHX换热器经常没有足够的内部容积使热泵系统能够达到完全抽空状态。

发明内容

本发明的示例实施例包括用于换热器的相分离器和流体存储容积设备。所述设备包括容器、蒸气管道、液体管道、存取管道(access tube)和流调整设备。所述容器包括第一室，第二室，以及将所述第一室与所述第二室分离的分隔件。所述蒸气管道从所述第二室内延伸，通过所述分隔件和所述第一室到所述第一室外部。所述蒸气管道还包括在所述第一室内所述管道的入口和出口之间的孔。所述液体管道从所述第二室内延伸到所述第二室外部。所述存取管道连接到所述第二室。所述流调整设备位于所述蒸气管道内，以在所述蒸气管道内在所述第一室与所述第二室之间传播的制冷剂之间提供相分离。

附图说明

图1示出可在加热和冷却模式下操作以调节空间的热泵系统的示意图，该热泵系统集成了包括本发明的制冷剂容器的换热器。

图2A示出用于图1的热泵系统中用作冷凝器的换热器，其中，该换热器包括用作截止阀的制冷剂容器。

图2B示出用于图1的热泵系统中用作蒸发器的换热器，其中，该换热器包括用作相分离器的制冷剂容器。

图3示出用于图1的热泵系统中用作抽空存储容积的换热器，其中，该换热器包括用作存储容积的制冷剂容器。

图4示出用于图1的热泵系统中的包括本发明的制冷剂容器的换热器的另一个实施例。

具体实施方式