[发明专利]具有用于改善制冷剂均分的混合膨胀装置的汽车蒸发器热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及汽车蒸发器；并具体涉及用于均分制冷剂通过该汽车蒸发器的制冷剂管的制冷剂膨胀装置。

背景技术

机动车用空调系统通常包括制冷剂回路，该制冷剂回路具有位于用来将经调节的空气提供至乘客舱的暖通空调(HVAC)模块内的蒸发器、位于蒸发器上游的膨胀装置、位于膨胀装置上游发动机舱前面的冷凝器以及位于发动机舱内冷凝器上游的压缩机。上述部件液压串联在闭合的制冷剂回路内。

压缩机使制冷剂压缩并循环通过闭合的制冷剂回路。从蒸发器的入口开始，具有液体和蒸气混合物的低压两相制冷剂进入蒸发器并流过蒸发器的制冷剂管，在制冷剂管处，低压两相制冷剂通过从进入的空气流中吸收热量而膨胀成低压蒸气制冷剂。低压蒸气制冷剂然后从蒸发器出口排出并进入压缩机，在压缩机处，低压蒸气制冷剂被压缩成高压高温蒸气。高压蒸气制冷剂然后流过冷凝器，在冷凝器处，高压蒸气制冷剂通过将热量释放至机动车外部的周围空气而冷凝成高压液体制冷剂。经冷凝的高压液体制冷剂通过膨胀装置返回至蒸发器，膨胀装置将高压液体制冷剂膨胀为低压液体蒸气制冷剂混合物以重复该循环。

常规的蒸发器包括入口歧管、出口歧管以及液压连接这两个歧管的多个制冷剂管。此外，在入口歧管与出口歧管之间可能存在一个或多个中间歧管，例如回流歧管。通过蒸发器的制冷剂的流量，对于R-134a制冷剂而言通常在25kg/h至300kg/h的范围内，主要取决于机动车的发动机转速(以每分钟转数(rpm)计)。这是压缩机直接由发动机经由辅助皮带驱动的结果；因此，压缩机速度随着发动机rpm而改变。

理想的是能够将两相制冷剂均分(分成等份)至蒸发器的制冷剂管以对空气流进行均匀冷却。如果两相制冷剂以相对高的速度进入入口歧管，则液相制冷剂被液流的动量携带，进一步远离入口歧管的进口至入口歧管的远端。因此，最接近入口歧管进口的制冷剂管主要接收蒸气相，而靠近入口歧管的远端的制冷剂管主要接收液相。另一方面，如果两相制冷剂以相对低的速度进入入口歧管，则最接近入口歧管进口的制冷剂管主要接收液相，而靠近入口歧管的远端的制冷剂管主要接收蒸气相。较之于体积分数，在涉及制冷剂的质量分数时尤其如此。在任一情况下，这会导致流过制冷剂管的制冷剂不均分，使蒸发器的传热效率降低。

液体制冷剂不均分的不良效果是从蒸发器出来的空气的温度图的偏移。在高的制冷剂流速下，在入口歧管的远端处穿过制冷剂管的空气流温度低于在靠近入口处穿过制冷剂管的空气流温度。在低的流动速度下，情况相反。出口空气温度的偏移和变动模式是不期望的。首先，它指示低效率的传热过程。其次，它妨碍将温度传感器适当地定位于蒸发器的下游面上。该温度传感器旨在测量空气的最低温度，并且它通过在达到设定的最低温度时关闭固定排量压缩机来控制固定排量压缩机，从而保护固定排量压缩机不受损坏。所得不均匀温度场(其受制冷剂流动速度影响而改变)使得难以保持HVAC模块外部的出风口温度的均匀平衡。在某些情况下，左出风口温度和右出风口温度中的这种失衡引起车辆乘坐人员的明显不适。

需要这样一种装置，不管由内在变化的发动机速度引起的制冷剂流速的变化，该装置控制制冷剂流在入口歧管中向制冷剂管均分并保持出风温度场均匀。

发明内容

简而言之，本发明的一个方面为具有混合膨胀装置(HED)的汽车蒸发器热交换器。蒸发器包括限定沿歧管轴线A延伸的内腔的细长入口歧管和延伸进内腔的多个制冷剂管。HED包括一级制冷剂压降装置和二级制冷剂压降装置，一级制冷剂压降装置被构造为接纳液相制冷剂并将液相制冷剂膨胀成两相制冷剂的第一混合物，二级制冷剂压降装置设置在入口歧管中且被构造为接纳两相制冷剂的第一混合物并将两相制冷剂的第一混合物膨胀成两相制冷剂的第二混合物，并且将两相制冷剂的第二混合物均分至所述多个制冷剂管的开放端。

一级制冷剂压降装置是被构造为接纳液相制冷剂并将液相制冷剂膨胀成两相制冷剂的第一混合物的TXV，所述两相制冷剂的第一混合物具有质量百分比为约75-85％的液相。二级制冷剂压降装置为管，其具有多个孔口，所述多个孔口被构造为将两相制冷剂的第一混合物膨胀成两相制冷剂的第二混合物，所述两相制冷剂的第二混合物具有质量百分比为约65-75％的液相。EOT的内径的优选范围为使得其应足够大以抑制对制冷剂流的阻力，在管中少于分配量的制冷剂能够流至EOT的远端216，但又足够小以防止进入的两相制冷剂的第一混合物流分离成液体层和蒸气层。