CN100575857C - 在集管中带有多级流体膨胀的热交换器 - Google Patents

Abstract

一种热交换器，包括在间隔开的集管之间延伸的多个平的多通道式热交换管道。每个热交换管道具有与其中一个集管流体流相通的入口端，以及通向另一集管的出口开孔。每个热交换管道具有多个从其入口端纵向平行地延伸到其出口端的流动通道。多个连接器定位在入口集管和传热管道之间，从而限定了流路径，从而在入口集管和热交换管道的入口端之间形成流体流相通。两个或多个限流孔串联地设置在通过每个连接器的流路径中，这样，从入口集管流向相关热交换管道的流动通道的流体在通过每个限流孔时发生膨胀。

Description

在集管中带有多级流体膨胀的热交换器

相关申请的交叉引用

本申请引用了于2005年2月2日提交的题名为“带多级膨胀装置的小通道式热交换器”的美国临时申请No.60/649,268并要求享有其优先权，该美国临时申请通过引用而完全地结合在本文中。

发明领域

本发明大体上涉及热交换器，其具有在第一集管和第二集管之间延伸的多个平行的管道，这些管道有时也称为歧管，本发明更具体而言涉及在热交换器的集管中提供流体膨胀，从而改善通过热交换器的平行管道的两相流的分布，所述热交换器包括例如制冷剂压缩系统中的热交换器。

发明背景

制冷剂蒸气压缩系统在本领域中是众所周知的。利用制冷剂蒸气压缩循环的空调装置和热泵通常用于冷却或者冷却/加热供应于气候受控的舒适区域如住所、办公楼、医院、学校、饭店或其它场所中的空气。制冷剂蒸气压缩系统通常还用于冷却空气或其它辅助流体，从而为诸如超市、便利店、杂货店、自助餐厅、饭店以及其它食品服务机构的陈列柜中的食品和饮料提供制冷环境。

传统上说，这些制冷剂蒸气压缩系统包括形成制冷剂流相连通的压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器。前述的基本的制冷剂系统部件通过闭合的制冷剂回路中的制冷剂管路而互连起来，并根据所采用的蒸气压缩循环来进行设置。膨胀装置通常是膨胀阀或固定开孔式计量装置，例如开孔或毛细管，其设置在制冷剂管路中，相对于制冷剂流体位于制冷剂回路中的蒸发器上游和冷凝器下游的位置。膨胀装置工作，而使经过制冷剂管路的液体制冷剂膨胀，制冷剂从冷凝器至蒸发器运行至较低的压力和温度。为此，通过膨胀装置的液体制冷剂的一部分膨胀成蒸气。结果，在这类传统的制冷剂蒸气压缩系统中，进入蒸发器的制冷剂流体构成了两相混合物。液体制冷剂和蒸气制冷剂的具体百分比依赖于所采用的具体膨胀装置和所使用的制冷剂，例如R12，R22，R134a，R404A，R410A，R407C，R717，R744或其它可压缩的流体。

在某些制冷剂蒸气压缩系统中，蒸发器是平行管道式热交换器。这种热交换器具有由多个管道提供的多个平行的制冷剂流路径，这些管道以平行关系在入口集管和出口集管之间延伸。入口集管从制冷剂回路中接受制冷剂流体，并将其分布到通过热交换器的多个流路径中。出口集管用于汇集离开相应的流路径时的制冷剂流体，并将汇集的流体引导回制冷剂管路中，以便返回到单通道热交换器的压缩机中，或通过多通道热交换器的另一组热交换管道。

在历史上，用于这种制冷剂压缩系统的平行管道式热交换器使用通常具有1/2英寸，3/8英寸或7毫米直径的圆形管道。最近，在制冷剂蒸气压缩系统的热交换器中使用了平的、矩形的或椭圆形的多通道式管道。每个多通道式管道具有多个纵向平行于管道长度而延伸的流动通道，每个通道提供了具有较小横截面流通面积的制冷剂路径。这样，热交换器具有在热交换器的入口和出口集管之间以平行关系延伸的多通道式管道，这种热交换器将具有相对较大量的在两个集管之间延伸的具有较小横截面流通面积的制冷剂路径。相反，平行管道式热交换器和传统的圆形管道将具有相对较少数量的在入口和出口集管之间延伸的大流通面积的流路径。

两相制冷剂流体的非均匀分布，也称为分布不均，是平行管道式热交换器中普遍存在的问题，它会对热交换器效率产生负面影响。除了其它因素以外，两相分布不均的问题主要是由于存在于入口集管的气相制冷剂和液相制冷剂由于制冷剂通过上游膨胀装置的膨胀而引起的密度差异而造成的。

在Repice等人的美国专利No.6,502,413中公开了一种对通过蒸发式热交换器的平行管道的制冷剂流体分布进行控制的方法。在所公开的制冷剂蒸气压缩系统中，来自冷凝器的高压液体制冷剂在热交换器入口集管上游的传统直列式膨胀装置中部分地膨胀成为较低压力的制冷剂。另外，在连接于管道入口下游的入口集管上的各管道上设有限流部分，例如设置在管道中的简单缩窄部位或内部的开孔板，使制冷剂进入管道之后膨胀成低压的液体/蒸气制冷剂的混合物。

在Kanzaki等人的日本专利No.JP4080575中公开了另一种控制通过蒸发式热交换器的平行管道的制冷剂流体分布的方法。在所公开的制冷剂蒸气压缩系统中，来自冷凝器的高压液体制冷剂在传统的直列式膨胀装置中也部分地膨胀成为热交换器分布腔上游的较低压力的制冷剂。具有多个开孔的板件在分布腔上延伸。当较低压力的制冷剂通过开孔时，制冷剂在板的下游和相应管道通向腔室的入口的上游膨胀成为低压的液体/蒸气混合物。

Massaki等人的日本专利No.6241682公开一种用于热泵的并流管道式热交换器，其中，连接在入口集管上的每个多通道式管道的输入端受挤压，而在每个管道入口的下游形成部分限流的限制部位。Hiroaki等人的日本专利No.JP8233409公开了一种并流管道式热交换器，其中多个平的多通道式管道连接在一对集管之间，每个集管具有在制冷剂流动方向上的流通面积减小的内部区域，其作为一种措施以用于将制冷剂均匀地分布到相应的管道上。Yasushi的日本专利No.JP2002022313公开了一种通过入口管道将制冷剂供应至集管中的平行管道式热交换器，入口管道沿集管的轴延伸而端接在集管的末端，从而使两相制冷剂流体在通过入口管道而进入位于入口管道外表面和集管内表面之间的环状通道时并不分开。因此，两相制冷剂流体流入通向环状通道的每个管道内。

在相对较大量的具有较小横截面流通面积的制冷剂流路径中获得均匀的制冷剂流体分布，这甚至比其在传统圆形管道的热交换器中实现这一点要更加困难，并且可能会显著地减小热交换器的效率。

发明概述

本发明的总体目的是减轻热交换器中的流体流动分布不均匀，这种热交换器具有多个在第一集管和第二集管之间延伸的多通道式管道。

本发明一个方面的目的是减少制冷剂蒸气压缩系统的热交换器中的制冷剂流动分布不均匀，这种热交换器具有多个在第一集管和第二集管之间延伸的多通道式管道。

本发明一个方面的目的是将制冷剂以相对较均匀的方式分布到多通道式管道阵列中的单个的通道内。

本发明另一方面的目的是，在具有多个多通道式管道的制冷剂蒸气压缩系统的热交换器中，当制冷剂流体从集管流向多通道式管道阵列的单个的通道中时，提供制冷剂的分布和膨胀。

在本发明的一个方面，所提供的热交换器具有集管，其限定了用于接受流体的腔室以及至少一个热交换管道，所述至少一个热交换管道具有多个从中穿过的从管道入口端至出口端的流体流路径，并具有通向所述多个流体流路径的入口开孔。所提供的连接器具有入口端和出口端，并在其入口端限定了与集管的流体腔室流体流相通的入口腔，在其出口端限定了与所述至少一个热交换管道的入口开孔流体流相通的出口腔，以及中间腔，所述中间腔限定了在所述入口腔和所述出口腔之间的流路径。流路径具有多个串联(series)设置的间隔开的限流孔。从集管流向所述至少一个热交换管道流动通道的流体将在通过限流孔时发生一系列的流体膨胀，限流孔设在通过连接器的流路径中。在一个实施例中，每个限流孔是直壁的圆柱形开孔。在另一实施例中，每个限流孔是成型的(profiled)开孔。

在本发明的另一方面，制冷剂蒸气压缩系统包含形成制冷剂流体流相连通的压缩机、冷凝器和蒸发式热交换器，从而使高压制冷剂蒸气通过压缩机进入冷凝器，高压制冷剂液体通过冷凝器进入蒸发式热交换器，低压制冷剂蒸气通过蒸发式热交换器而进入压缩机。蒸发式热交换器包括入口集管和出口集管，以及多个在集管之间延伸的热交换管道。入口集管限定了用于从制冷剂回路中接受液体制冷剂的腔室。每个热交换管道具有入口端、出口端，以及多个从管道入口端的入口开孔延伸至出口端的出口开孔的流体流路径。所提供的连接器具有入口端和出口端，并在其入口端限定了与集管的流体腔室流体流相通的入口腔，在其出口端限定了与至少一个热交换管道的入口开孔流体流相通的出口腔，以及中间腔，所述中间腔限定了在所述入口腔和所述出口腔之间的流路径。所述流路径具有多个串联设置的间隔开的限流孔。从集管流向热交换管道的流动通道的流体将在通过限流孔时发生一系的列流体膨胀，限流孔设在通过连接器的流路径中。在一个实施例中，每个限流孔是直壁的圆柱形开孔。在另一实施例中，每个限流孔是成型的开孔。

在本发明的又一方面，所提供的制冷剂蒸气压缩系统具有在制冷剂回路中形成流体流相连通的压缩机、第一热交换器和第二热交换器。当该系统在冷却模式下工作时，制冷剂在第一方向上循环，即，从压缩机通过用作冷凝器的第一热交换器，而后通过用作蒸发器的第二热交换器，并返回到压缩机。当该系统在加热模式下工作时，制冷剂在第二方向上循环，即，从压缩机通过现在用作冷凝器的第二热交换器，而后通过现在用作蒸发器的第一热交换器，并返回到压缩机。每个热交换器都具有第一集管、第二集管和至少一个热交换管道，所述至少一个热交换管道限定了多个在管道的第一端和管道的第二端之间延伸的分立的流体流路径。

在一个实施例中，第二热交换器包括连接器，所述连接器具有入口端和出口端，并限定了位于其入口端的入口腔，位于其出口端的出口腔，以及中间腔，所述中间腔限定了在入口腔和出口腔之间的流路径。所述连接器的入口腔与第一集管流体流相通，出口腔与热交换管道的多个分立的流体流路径形成流体流相通。所述流路径包括多个串联设置的间隔开的限流孔，其适于在沿第一方向流动的制冷剂中产生相对较大的压力降，并在沿第二方向流动的制冷剂中产生相对较小的压力降。

在一个实施例中，第一热交换器包括连接器，所述连接器具有入口端和出口端，并在其入口端限定了与第二集管的流体腔室流体流相通的入口腔，在其出口端限定了与至少一个热交换管道分立的流体流路径相通的出口腔，以及中间腔，所述中间腔限定了所述入口腔和所述出口腔之间的流路径。所述流路径包括多个串联设置的间隔开的限流孔，其适于在沿第一方向流动的制冷剂中产生相对较小的压力降，并在沿第二方向流动的制冷剂中产生相对较大的压力降。

附图简介

为了进一步理解本发明的这些目的，以下将参照下文中将结合附图来阅读的本发明的详细描述，在附图中：

图1是根据本发明的热交换器的一个实施例的透视图；

图2是沿图3的剖面线2-2局部剖开的平面图；

图3是沿图1的剖面线3-3的剖视图；

图4是沿图3的剖面线4-4的剖视图；

图5是根据本发明的热交换器的一个备选实施例的局部剖开的正视图；

图6是沿图5的剖面线6-6的剖视图；

图7是根据本发明的热交换器的另一实施例的局部剖开的正视图；

图8是沿图7的剖面线8-8的剖视图；

图9是显示了图8所示连接器的一个备选实施例的剖视图；

图10是沿图9的剖面线10-10的剖视图；

图11是显示了图6所示连接器的一个备选实施例的剖视图；

图12是包含本发明的热交换器的制冷剂蒸气压缩系统的示意图；

图13是根据本发明的多通道蒸发器的一个实施例的局部剖开的正视图；

图14是根据本发明的多通道冷凝器的一个实施例的局部剖开的正视图。

本发明的详细描述

以下将参照图1和2中所示的多通道式管道热交换器的示例性单通道平行管道的实施例，来描述本发明的热交换器10。在图1和图2所示的热交换器10的示例性实施例中，显示了热交换管道40以轴向间隔开的平行关系来设置，其通常在大致水平延伸的入口集管20和大致水平延伸的出口集管30之间垂直地延伸。然而，所示的实施例是示例性的，而并不限制本发明。应该理解，这里所介绍的本发明可以热交换器10的各种其它结构来实现。例如，热交换管道可以平行的关系进行设置，通常在大致垂直延伸的入口集管和大致垂直延伸的出口集管之间水平地延伸。作为又一示例，热交换器可具有不同直径的环形入口集管和环形出口集管，热交换管道在环形集管之间略微径向向内地或略微径向向外地延伸。热交换管道还可设置成平行管道的多通道的实施例，如后文参照图13和14详细所述。

热交换器10包括入口集管20、出口集管30和多个纵向延伸的多通道的热交换管道40，从而在入口集管20和出口集管30之间提供了多个流体流路径。每个热交换管道40具有在一端通过连接器50与入口集管20流体流相通的入口，以及在其另一端与出口集管30流体流相通的出口。每个热交换管道40具有多个沿纵向延伸、即沿着管道轴线或管道长度而延伸的平行流动通道42，从而在管道入口和管道出口之间提供了多个独立的平行的流路径。每个多通道式热交换管道40是具有例如矩形或椭圆形截面的“平”管道，其内部被分割而形成独立的流动通道42的并列阵列。例如，同现有技术的具有1/2英寸，3/8英寸或7mm直径的传统圆形管道相比而言，这种平的多通道式管道40可具有五十毫米或更小，通常为十二至二十五毫米的宽度，以及大约两毫米或更小的高度。图中为了简便和显示清晰的目的，显示了管道40具有十二条通道42，其限定了具有圆形横截面的流路径。然而应该懂得，在商业应用中，例如在制冷剂蒸气压缩系统中，每个多通道式管道40通常都具有大约十至二十个流动通道42，但是根据需要，也可具有更多或更少的多个通道。通常，每个流动通道42将具有被定义为流通面积除以周长的四倍，处于大约200微米至大约3毫米范围内的液压直径。虽然图中显示为具有圆形的横截面，但是，通道42可具有矩形、三角形、梯形的横截面或者任何其它所需的非圆形横截面。

现在尤其参照图3-8，热交换器10的多个热交换管道40各自将其入口端43插入到连接器50中，而非直接插入到入口集管20中所限定的腔室25中。每个连接器50插入相应的槽口26中，槽口26设于入口集管20中，并通过入口集管20的壁、连接器50的入口端52插入其相应的槽口中。每个连接器可铜焊、焊接、锡焊、粘合、扩散粘接或固定在其相应集管20的壁上的配合槽口中。每个连接器50具有入口端52和出口端54，并限定了从入口端52延伸至出口端54的流体流路径。入口端52通过入口腔51而与入口集管20的腔室25流体流相通。出口端54通过出口腔53而与通道42的入口开孔41流体流相通，相关的传热管道40容纳在通道42中。

每个连接器50限定了包括入口腔51、出口腔53和中间段的流路径，该中间段从位于连接器入口端52处的入口腔51延伸到位于连接器出口端54处的出口腔53。汇集在集管20的流体腔室25中的流体从这里进入到入口腔51中，而后通过中间段并通过出口腔53，以便分布到热交换管道40的单个的通道42中。通过每个连接器50的流路径的中间段设有至少两个用作膨胀孔的限流孔56。该至少两个限流孔56相对于流过中间段的流体而串联地设置。膨胀腔57设置在每一对顺序阵列地排列的限流孔56之间。膨胀腔57可具有大约等于或至少与入口腔51的横截面流通面积同一等级的横截面流通面积。另一方面，限流孔56具有同膨胀腔57的横截面流通面积相比而相对较小的横截面流通面积。

当从集管20的腔室25排出的流体流过中间段时，流体在通过每个限流孔56时发生膨胀。这样，在流体进入连接器的出口腔53中之前，流体将发生与限流孔数量相匹配的多级膨胀，以便分布到与连接器相关的热交换管道40的通道42中，所述限流孔设于通过连接器50的流路径中。因为所述限流孔所产生的流体流中的压力降是由于流体在限流孔的入口和出口上的动量交换而产生的，所以，限流孔所产生的流体压力降与限流孔直径或尺寸成反比，孔越大，所产生的压力降较低。由于流体发生多级膨胀、即根据本发明发生至少两级膨胀，因此，如果想要通过单个开孔来获得相同程度的膨胀，那么可将单个限流孔56加工成比所必需的限流孔略大些。此外，利用与每个传热管道40操作式地相关联的连接器50，限流孔56就为从集管20的腔室25流入每个连接器50的出口腔53中的流体提供了相对均匀的压力降，从而确保与集管20操作式地相关联的单个的管道40之中形成相对均匀的流体分布。

在图3-6所示的实施例中，集管20包括纵向伸长的、空心的、端部封闭的管，其具有圆形的横截面。在图3和4的实施例中，连接器50只延伸到集管20的腔室25中略微超过集管一半直径的位置，其中入口腔51与集管20的相对内表面间隔开。汇集在集管20中的流体不受限制地流入到入口腔51中。在图5和6的实施例中，连接器50延伸到集管20的腔室25中并穿过腔室25，使得连接器50的入口端52的侧边抵靠在集管20的相对内表面上，以获得进一步的支撑。由于入口端52的侧边与集管20的相对内表面接触，因此，就在连接器50的入口腔51与集管20的内表面之间由于集管20的壁的曲率而形成了空间65。汇集在集管20中的流体从腔室流过这个空间65，而进入集管20的入口腔51中。

在图7-8所示的实施例中，集管20包括纵向伸长的、空心的、端部封闭的管道，其具有矩形或方形的横截面。连接器50延伸到集管20的腔室25中，通过腔室25使得连接器50的入口端52与集管20的相对内表面接触并抵靠在这个内表面上。一个或多个入口孔58设于连接器50的入口端52的侧壁上，收集在集管20中的流体通过这些入口孔58而从腔室25流入集管20的入口腔51中。每个入口孔58在尺寸上可设置成用作限流孔56上游的膨胀孔，以便提供流体进入连接器50的入口腔51中时的初始膨胀。

在图3-8所示的连接器50的实施例中，为了在入口腔51和出口腔53之间提供交替的限流孔56和膨胀腔57的串联设置，可利用传统的铸造工艺来形成连接器50。在图9和10所示的连接器50的实施例中，通过挤压工艺生产出平的矩形管道，并且通过压制或冲压工艺生产出间隔开的限流孔56，从而形成连接器50。通过使用压制或冲压工艺，限流孔56被成形为成型的开孔，而非直壁的圆柱形孔。

现在参照图12，其示意性地显示了制冷剂蒸气压缩系统，制冷剂蒸气压缩系统具有压缩机60，用作冷凝器的热交换器10A，以及用作蒸发器的热交换器10B，它们通过制冷剂管路12，14和16而连接在闭合环路的空调冷却模式下的制冷剂回路中。如同在传统的制冷剂蒸气压缩系统中那样，压缩机60使热的高压制冷剂蒸气通过制冷剂管路12而进入冷凝器10A的集管120中，从而通过冷凝器10A的热交换管道40，其中，当热的制冷剂蒸气通过冷凝器风扇70而与冷却流体、例如在热交换管道40上方经过的周围空气发生热交换时，热的制冷剂蒸气就冷凝成液体。高压液体制冷剂汇集在冷凝器10A的集管130中，从而通过制冷剂管路14而流向蒸发器10B的集管20中。制冷剂由此而通过蒸发器10B的热交换管道40，其中，当制冷剂通过蒸发器风扇80而与热交换管道40上方经过的待冷却空气发生热交换时，制冷剂被加热。制冷剂蒸气汇集在蒸发器10B的集管30中，并由此通过制冷剂管路16，通过压缩机60的吸入口返回到压缩机60中。

冷凝的制冷剂液体从冷凝器10A直接进入蒸发器10B，而没有通过膨胀装置。这样，在这个实施例中，制冷剂通常以高压、仅为液相的制冷剂形式而进入蒸发式热交换器10B的集管20中。当制冷剂通过限流孔56和入口孔58(如果设置了的话)时，将只在本发明的蒸发器10B中发生制冷剂膨胀，从而确保了仅仅在制冷剂作为单相液体以基本均匀的方式分布到通向集管20的热交换管道40中之后，才发生膨胀。

现在参看图13，在多通道的蒸发器实施例中显示了本发明的热交换器10。在所示的多通道实施例中，集管20被分隔成第一腔室20A和第二腔室20B，集管30也被分隔成第一腔室30A和第二腔室30B，并且热交换管道40被分隔成三组40A，40B和40C。第一管组40A的热交换管道具有插入到相应连接器50A中、且通向集管20的第一腔室20A的入口端，以及通向集管30的第一腔室30A的出口端。第二管组40B的热交换管道具有插入到相应连接器50B中、并通向集管30的第一腔室30A的入口端，以及通向集管20的第二腔室20B的出口端。第三管组40A的热交换管道具有插入到相应连接器50C中、并通向集管20的第二腔室20B的入口端，以及通向集管30的第二腔室30B的出口端。通过这种方式，从制冷剂管路14进入热交换器中的制冷剂与经过热交换管道40外部的空气发生三次热交换，而非在单通道热交换器情形下的一次热交换。根据本发明，第一、第二和第三管组40A，40B和40C中每个管道的入口端43都插入到其相关连接器50的出口端54中，这样，每个管道40的通道42将接受相对均匀分布的膨胀的制冷剂液体/蒸气混合物。制冷剂的分布和膨胀发生在制冷剂从集管通过连接器50时，不仅发生在制冷剂进入第一管组40A时，而且还发生在制冷剂进入第二管组40B和进入第三管组40C时，从而确保制冷剂液体/蒸气在进入每个管组管道的流动通道时的更均匀分布。

现在参看图14，显示了在多通道冷凝器实施例中的本发明的热交换器10。在所示的多通道实施例中，集管120被分隔成第一腔室120A和第二腔室120B，集管130也被分隔成第一腔室130A和第二腔室130B，并且热交换管道140被分隔成三组140A，140B和140C。第一管组140A的热交换管道具有通向集管120的第一腔室120A的入口端，以及通向集管130的第一腔室130A的出口端。第二管组140B的热交换管道具有插入到相应连接器50B中、并通向集管130的第一腔室130A的入口端，以及通向集管120的第二腔室120B的出口端。第三管组140C的热交换管道具有插入到相应连接器50C中、并通向集管120的第二腔室120B的入口端，以及通向集管130的第二腔室130B的出口端。通过这种方式，从制冷剂管路12进入冷凝器的制冷剂与流经热交换管道140外部的空气发生三次热交换，而非在单通道热交换器情形下的一次热交换。进入集管120的第一腔室120A中的制冷剂完全是经由制冷剂管路14从压缩机出口引出的高压制冷剂蒸气。然而，进入第二管组和第三管组的制冷剂通常将会是液体/蒸气的混合物，因为制冷剂在通过第一和第二管组时将会发生部分冷凝。根据本发明，第二和第三管组140B，140C中每个管道的入口端都插入到其相关连接器50B，50C的出口端中，这样，每个管道的通道42将接受相对均匀分布的膨胀的制冷剂液体/蒸气混合物。显然，必须注意，通过每个连接器50的限流孔56的压力降必须被限制为不超过冷凝器应用的预定阈值，以便不会影响热交换器的效率。此外，本领域中的普通技术人员应该懂得，用于冷凝器和蒸发器的其它多通道装置也属于本发明的范围内。

应该懂得，虽然图13和14中显示了在多通道热交换器10的每个管组中具有相等数量的热交换管道，但是这个数量可以根据蒸气和液体制冷剂通过具体管组的相对量而变化。通常，制冷剂混合物中的蒸气含量越高，则在那个特定管组中所包括的热交换管道的数量就越大，以确保通过管组的合适压力降。

在这里所示和所述的本发明的热交换器的实施例中，入口集管20包括纵向伸长的、空心的、端部封闭的管道，其具有圆形的横截面或矩形的横截面。然而，入口集管和出口集管都不局限于所示的配置。例如，集管可包括纵向伸长的、空心的，端部封闭的管道，其具有椭圆的横截面、六角形的横截面、八边形的横截面、或其它形状的横截面。

虽然图12中所示的典型的制冷剂蒸气压缩循环是简化的冷却模式下的空调循环，但是应该懂得，本发明的热交换器可用于各种设计的制冷剂蒸气压缩系统，包括但不局限于热泵循环、节约循环和制冷循环。例如，为了在热泵循环中使用图12的热交换器10A和10B，必须将热交换器10A设计成当热泵循环在冷却模式下工作时用作冷凝器，并且当热泵循环在加热模式下工作时用作蒸发器，而热交换器10B必须设计成当热泵循环在冷却模式下工作时用作蒸发器，并且当热泵循环在加热模式下工作时用作冷凝器。为了便于在热泵循环中使用本发明的热交换器，如图11所示，限流孔56是带型面的，而非直壁式的。通过使限流孔形成一定的型面，通过限流孔56的压力降大小将取决于制冷剂通过限流孔的方向。

针对属于热泵应用中的户外热交换器的热交换器10A而言，当热泵循环在冷却模式下工作时，制冷剂将沿方向4通过限流孔，并且热交换器10A用作冷凝器，而当热泵循环在加热模式下工作时，制冷剂将沿方向2通过限流孔，并且热交换器10A用作蒸发器。相反，针对属于热泵应用中的室内热交换器的热交换器10B而言，当热泵循环在冷却模式下工作时，制冷剂将沿方向2通过限流孔，并且热交换器10B用作蒸发器，而当热泵循环在加热模式下工作时，制冷剂将沿方向4通过限流孔，并且热交换器10B用作冷凝器。因此，当热交换器10A，10B中任一个用作蒸发器时，制冷剂都沿方向2通过限流孔，并且将通过一对锐边孔，这将导致相对较大的压力降。然而，当热交换器10A，10B中任一个用作冷凝器时，制冷剂都沿方向4通过限流孔，并且将通过一对成型孔，这将导致相对较小的压力降。此外，当热交换器用作蒸发器时，膨胀发生在制冷剂经过热交换管道之前，而当热交换器用作冷凝器时，膨胀发生在制冷剂已通过热交换管道之后。

虽然已经参照图中所示的优选模式具体显示并描述了本发明，但是本领域中的技术人员应该理解，在不脱离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的条件下，可进行各种细节的变化。

Claims (18)

1.一种热交换器，包括：

集管，其限定了用于收集流体的流体腔室；和

至少一个热交换管道，其限定了从中穿过的多个分立的流体流路径，并具有通向所述多个流体流路径的入口开孔；和

连接器，其具有入口端和出口端，并且在所述入口端限定了与所述集管的流体腔室流体流相通的入口腔，在所述出口端限定了与所述至少一个热交换管道的所述入口开孔流体流相通的出口腔，以及中间腔，所述中间腔限定了在所述入口腔和所述出口腔之间的流路径，所述流路径中具有多个串联设置的间隔开的限流孔。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述多个限流孔的每个限流孔包括膨胀孔。

3.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述多个限流孔的每个限流孔包括直壁式的圆柱形开孔。

4.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述多个限流孔的每个限流孔包括成型的开孔。

5.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述至少一个热交换管道具有平的矩形横截面。

6.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述多个通道中的每一个限定了具有非圆形横截面的流路径。

7.根据权利要求6所述的热交换器，其特征在于，所述多个通道中的每一个限定了选自矩形、三角形或梯形的横截面的流路径。

8.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述多个通道中的每一个通道限定了具有圆形横截面的流路径。

9.一种制冷剂蒸气压缩系统，包括：

在制冷剂回路中流体流相通地相连的压缩机、冷凝器和蒸发式热交换器，这样，高压制冷剂蒸气从所述压缩机进入所述冷凝器，高压制冷剂从所述冷凝器进入所述蒸发式热交换器，并且低压制冷剂蒸气从所述蒸发式热交换器进入所述压缩机；其特征在于，所述蒸发式热交换器包括：

各自与制冷剂回路流体流相通的入口集管和出口集管，所述入口集管限定了用于从制冷剂回路中接受制冷剂的腔室；

至少一个热交换管道，其具有入口开孔和出口开孔，并且具有多个从所述入口开孔延伸到所述出口开孔的分立的流体流路径，所述出口开孔与所述出口集管流体流相通；和

连接器，其具有入口端和出口端，并且在所述入口端限定了与所述集管的流体腔室形成流体流相通的入口腔，在所述出口端限定了与所述至少一个热交换管道的所述入口开孔流体流相通的出口腔，以及中间腔，所述中间腔限定了在所述入口腔和所述出口腔之间的流路径，所述流路径中具有多个串联设置的间隔开的限流孔。

10.根据权利要求9所述的制冷剂蒸气压缩系统，其特征在于，所述多个限流孔的每个限流孔包括膨胀孔。

11.根据权利要求9所述的制冷剂蒸气压缩系统，其特征在于，所述多个限流孔的每个限流孔包括直壁式的圆柱形开孔。

12.根据权利要求9所述的制冷剂蒸气压缩系统，其特征在于，所述多个限流孔的每个限流孔包括成型的开孔。

13.根据权利要求9所述的制冷剂蒸气压缩系统，其特征在于，所述至少一个热交换管道具有平的矩形横截面。

14.根据权利要求9所述的制冷剂蒸气压缩系统，其特征在于，所述热交换器包括单通道的热交换器。

15.根据权利要求9所述的制冷剂蒸气压缩系统，其特征在于，所述热交换器包括多通道的热交换器。

16.根据权利要求9所述的制冷剂蒸气压缩系统，其特征在于，所述热交换器用作蒸发器。

17.一种制冷剂蒸气压缩系统，包括：

在制冷剂回路中流体流相通地相连的压缩机、第一热交换器和第二热交换器，这样，制冷剂在冷却模式下沿着第一方向进行循环，即从所述压缩机通过所述第一热交换器，之后通过所述第二热交换器并返回所述压缩机，并且在加热模式下沿着第二方向进行循环，即从所述压缩机通过所述第二热交换器，之后通过所述第一热交换器并返回所述压缩机；其特征在于，所述第二热交换器包括：

各自与制冷剂回路流体流相通的第一集管和第二集管，所述第一集管限定了流体腔室，其用于从制冷剂回路中接受沿第一方向流动的制冷剂，所述第二集管限定了腔室，其用于从制冷剂回路中接受沿第二方向流动的制冷剂；

至少一个热交换管道，其具有第一端和第二端以及在所述第一端和所述第二端之间延伸的多个分立的流体流路径，所述多个分立的流体流路径在所述第一集管的流体腔室和所述第二集管的流体腔室之间形成流体流相通；

连接器，其具有入口端和出口端，并且在所述入口端限定了与所述第一集管的流体腔室流体流相通的入口腔，在所述出口端限定了与所述至少一个热交换管道的多个分立的流体流路径流体流相通的出口腔，以及在所述入口腔和所述出口腔之间限定了流路径的中间腔，所述流路径中具有多个串联设置的间隔开的限流孔，其适于在沿第一方向流过的制冷剂中产生相对较大的压力降，并在沿第二方向流过的制冷剂中产生相对较小的压力降。

18.一种制冷剂蒸气压缩系统，包括：

在制冷剂回路中流体流相通地相连的压缩机、第一热交换器和第二热交换器，这样，制冷剂在冷却模式下沿第一方向进行循环，即从所述压缩机通过所述第一热交换器，之后通过所述第二热交换器并返回所述压缩机，并且在加热模式下沿第二方向进行循环，即从所述压缩机通过所述第二热交换器，之后通过所述第一热交换器并返回所述压缩机；其特征在于，所述第一热交换器包括：

各自与制冷剂回路流体流相通的第一集管和第二集管，所述第一集管限定了流体腔室，其用于从制冷剂回路中接受沿第一方向流动的制冷剂，所述第二集管限定了腔室，其用于从制冷剂回路中接受沿第二方向流动的制冷剂；

至少一个热交换管道，其具有第一端和第二端以及在所述第一端和所述第二端之间延伸的多个分立的流体流路径，所述多个分立的流体流路径在所述第一集管的流体腔室和所述第二集管的流体腔室之间形成流体流相通；

连接器，其具有入口端和出口端，并且在所述入口端限定了与所述第二集管的流体腔室流体流相通的入口腔，在所述出口端限定了与所述至少一个热交换管道的多个分立的流体流路径形成流体流相通的出口腔，以及在所述入口腔和所述出口腔之间限定了流路径的中间腔，所述流路径中具有多个串联设置的间隔开的限流孔，其适于在沿第一方向流过的制冷剂中产生相对较小的压力降，并且在沿第二方向流过的制冷剂中产生相对较大的压力降。

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