CN101600919A - 具有不同多通路管道的多通路热交换器 - Google Patents

Abstract

提供了加热、通风、空调和制冷(HVAC&R)系统和热交换器，其包括不同的内部构造。热交换器包括彼此流体连通的多套多通路管道。一套多通路管道具有一种形状和尺寸的流动通路，而另一套多通路管道具有不同形状和/或尺寸的流动通路。这些套多通路管道中的不同流动通路允许每套管道构造为适合管道中流动的制冷剂的性能。

Description

具有不同多通路管道的多通路热交换器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2006年11月22日递交的名为“MICROCHANNEL HEATEXCHANGER APPLICATIONS”的美国临时申请No.60/867,043、于2006年12月27日递交的名为“MICROCHANNEL HEAT EXCHANGERAPPLICATIONS”的美国临时申请No.60/882,033和于2007年4月2日递交的名为“MICROCHANNEL COIL HEADER”的美国临时申请No.60/909,598的优先权，这些申请通过引用合并于此。

技术领域

本申请一般涉及多通路热交换器。更具体地，本申请涉及用于多通路热交换器的管道和总管构造。

背景技术

热交换器广泛地用于加热、通风、空调和制冷(HVAC&R)系统。多通路热交换器通常包括多通路管道，用于让制冷剂流过热交换器。每个多通路管道可具有多个独立的流动通路。鳍片可位于管道之间，以有助于容纳在管道流动通路中的制冷剂与在管道周围经过的外部空气之间的热传递。此外，多通路热交换器可用在小吨位系统中，如住宅系统，或大吨位系统中，如工业冷却系统。

通常，热交换器通过将制冷剂循环经过蒸发和冷凝循环来传递热。在许多系统中，制冷剂在流过热交换器时进行相变，在该热交换器中发生蒸发和冷凝。例如，制冷剂可作为液体进入蒸发热交换器而作为蒸气离开。类似地，制冷剂可作为蒸气进入冷凝热交换器并作为液体离开。这些相变导致流过热交换器流动通路的液体和蒸气制冷剂。具体地说，热交换器的一部分可容纳经历过热减温(de-superheat)的蒸气制冷剂而热交换器的另一部分容纳经历过冷(subcool)的液体。

制冷剂的相会影响热交换器的效率，因为制冷剂的不同相具有不同的热传递性能。例如，蒸气相的制冷剂会比液体相的制冷剂以更高的速度流过流动通路，使得容纳蒸气相制冷剂的管道发生更少的热传递。在另一例子中，采用用作冷凝器的热交换器，蒸气制冷剂会需要放出潜热和显热，以变为液态制冷剂，而液态制冷剂仅放出显热，以经历过冷。在另一例子中，制冷剂的相可以影响发生在流动通路中的压力降。在一些系统中，需要通过使用增加的流动面积来使得压力降最小化，由此改善系统效率。

因此，需要能针对蒸气和液态制冷剂相而特别定制热传递性能的热交换器设计。在一些系统中，需要针对过热减温过程和过冷过程独立地改变热传递性能。这会针对制冷剂的每个相发生更多的热交换。

发明内容

本发明提供了热交换器和HVAC&R系统，其具有内部管道构造，所述内部管道构造设计为能满足这种需要。此外，本发明提供了一种方法，用于被设计为满足这些需要的热交换器。所述管道构造和方法可在许多热交换器中得到应用，但是具体说，能很好地适用于在住宅空调和热泵系统中使用的冷凝器。通常，热交换器具有两套多通路管道，每一套都具有用于引导流体流过管道的流动通路。一套多通路管道包括具有一种类型的流动通路的管道，而另一套多通路管道包括具有不同类型的流动通路的管道。流动通路可以通过具有不同形状和尺寸的横截面而在多套管道之间变化。流动通路还可通过具有包含在每个管道中的不同数量的流动通路而在多套管道之间变化。

在下述的具体实施中，热交换器中的第一套多通路管道构造为使蒸气制冷剂经历过热减温。随着蒸气制冷剂流过第一套管道，蒸气冷凝成液体。第一套管道包括具有为过热减温过程所定制的小横截面和圆形形状的流动通路。一旦制冷剂冷凝成液体，则制冷剂流过第二套多通路管道，该第二套多通路管道构造为使液态制冷剂过冷。第二套管道包括具有为过冷过程定制的大横截面的流动通路。由此，每套管道的内部管道构造允许通过针对流过管道的制冷剂相而定制每一套管道，来改善热交换器的效率。

附图说明

本发明的这些和其他特点、方面和优点在结合所附附图来阅读以下详细说明时将得到更好的理解，在附图中，所有图中相同的标记代表相同的部件，其中：

图1示出了可以采用依据本发明的技术制造或构造的热交换器的这类示例性住宅空调或热泵系统；

图2为图1的系统的外部单元的部分分解视图，上部组件被提升以将某些系统部件暴露，包括热交换器；

图3示出了示例性商用或工业用HVAC&R系统，该系统采用冷却器和空气处理器来冷却建筑物且还可采用根据本发明的技术的热交换器；

图4为示例性空调系统的概略视图，该系统可以采用带有根据本发明一些方面的内部管道构造的一个或多个热交换器；

图5为示例性热泵系统的概略视图，该系统可以采用带有根据本发明一些方面的内部管道构造的一个或多个热交换器；

图6为示例性热交换器的透视图，该热交换器具有根据本发明的一方面的内部管道构造；

图7为图6的热交换器的经过第一管道截取的详细透视图；

图8为经过图7所示的第一管道中的一个的截面图；

图9为经过第二管道截取的图6的热交换器的详细透视图；

图10为经过图9所示的第二管道中的一个的截面图；

图11为又一示例性多通路管道的截面图；

图12为另一示例性多通路管道的截面图；

图13为再一示例性多通路管道的截面图；

图14为图6的热交换器的详细透视图，总管部分被切除；

图15为根据本发明一些方面的示例性总管的透视图；

图16为图15的总管的顶部正视图；

图17为根据本发明一些方面的另一示例性总管的透视图；和

图18为根据本发明一些方面的示例性紧凑热交换器的透视图。

具体实施方式

现转到附图，并首先参见图1-3，其显示了本发明一些方面的示例性应用。总的来说，本发明可用于大范围的装置，可用在HVAC&R领域和该领域之外的领域。但是，在目前可设想的应用中，本发明可用在住宅、商用、轻工业、重工业和任何其他应用场合，来加热或冷却一体积物或包围物，如住宅、建筑、结构等。而且，本发明可用在工业应用中，在合适时，用于各种流体的基本制冷和加热。图1所示的特定应用是用于住宅加热和冷却。通常，用字母R表示的住宅配备有室外单元，该单元可操作地联接到室内单元。室外单元通常位于住宅的侧面附近，且被壳罩覆盖以保护系统部件并防止树叶和其他污染物进入该单元。室内单元可位于杂物间、阁楼、地下室等。室外单元通过制冷剂管RC联接到室内单元，所述制冷剂管沿一个方向传送主要为液体的制冷剂并沿相反的方向传送主要为蒸气化的制冷剂。

在运行中，当图1所示的系统作为空调运行时，室外单元中的旋管用作冷凝器，用于将经由其中一个制冷剂管从室内单元IU流到室外单元OU的蒸气化制冷剂重新冷凝。在这些应用中，以附图标记IC标记的室内单元的旋管用作蒸发旋管。蒸发旋管接收液态制冷剂(其可通过下述的膨胀装置膨胀)并使制冷剂在返回到室外单元之前蒸发。

在运行中，室外单元通过指向单元OU的侧面的箭头所示的侧面吸入环境空气，通过风扇(未示出)迫使空气流过外部单元旋管并按室外单元上方的箭头所示将空气排出。当作为空调运行时，空气被室外单元中的冷凝旋管加热且该空气以高于其进入侧面时的温度离开单元的顶部。相反，空气被吹过室内旋管IC，且随后通过管道结构D循环流过住宅，如图1的箭头所示。整个系统运行为保持由自动调温器T设定的期望温度。当在住宅内感知的温度高于在自动调温器上的设定值(加上一个小的量)时，空调将运行为冷却额外的空气，用于循环通过住宅。当温度到达设定值(减去一个小的量)时，单元将暂时停止制冷循环。

当图1的单元作为热泵运行时，旋管的角色简单地颠倒。即，室外单元的旋管将用作蒸发器，以将制冷剂蒸发并由此随着空气经过室外单元旋管周围而将进入室外单元的空气冷却。相反，室内旋管IC将接收在其周围吹过的空气流并通过将制冷剂冷凝来加热空气。

图2显示了图1所示的其中一个单元的部分分解视图，在这种情况下该单元是室外单元OU。通常，该单元可被认为包括用壳罩、风扇组件、风扇驱动电机等构成的上部组件UA。在图2的显示中，风扇和风扇驱动电机不可见，因为它们被周围的壳罩隐藏。室外旋管OC容纳在该壳罩中且通常被设置为围绕或至少部分地围绕其他系统部件，如压缩机、膨胀装置、控制电路等，将在后文更完全地描述。

图3显示了用于本发明的另一示例性应用，在该情况下，是用于建立环境管理的HVAC&R系统。在图3所示的实施例中，建筑物BL被包括冷却器CH的系统冷却，该冷却器通常位于建筑物上或附近或者位于控制室或地下室。在图3所示的实施例中，冷却器CH为空气冷却装置，其采用制冷循环来冷却水。水通过水管WC循环流动到建筑物。水管通向建筑物各层或各部分处的空气处理器(airhandler)AH。空气处理器还联接到管道结构(ductwork)DU，该管道结构适于从外部进口OL吹入空气。

在运行中，冷却器将循环流动到空气处理器的水冷却，该冷却器包括如上所述的用于使制冷剂蒸发和冷凝的热交换器。吹到接收空气处理器中的水的额外旋管周围的空气使水温度增加且使循环流动的空气温度降低。被冷却的空气随后经由额外的管道结构发送至建筑物的各个位置。最终，空气的分布发送至扩散器，该扩散器将冷却的空气输送到办公室、公寓、楼道和建筑物内的任何其他内部空间。在许多应用中，自动调温器或指挥装置(未在图3中示出)将用于控制通过各空气处理器和管道结构以及来自各空气处理器和管道结构的空气流，以保持结构中各个位置处的期望温度。

图4显示了空调系统10，该系统使用多通路管道。制冷剂流过闭合的制冷环路12中的系统。制冷剂可以是吸热和放热的任何流体。例如，制冷剂可以是氢氟烃(hydrofluorocarbon：HFC)基的R-410A、R-407或R-134a，或其可以是二氧化碳(R-744a)或氨(R-717)。空调系统10包括控制装置14，其能使得系统10将环境冷却到规定的温度。

系统10通过使制冷剂在闭合的制冷环路12中循环通过冷凝器16、压缩机18、膨胀装置20和蒸发器22而冷却环境。制冷剂作为高压高温蒸气进入到冷凝器16并流过冷凝器16的多通路管道。被电机26驱动的风扇24将空气吸入而跨过多通路管道。风扇24可将空气抽过或推过管道。热从制冷剂蒸气传递到空气，形成被加热的空气28并使得制冷剂蒸气冷凝成液体。液态制冷剂随后流入到膨胀装置20，在该处制冷剂膨胀以形成低压低温液体。通常，膨胀装置20是热膨胀阀(TXV)；但是，在其他实施例中，膨胀装置可以是孔或毛细管。如本领域技术人员可以理解的，在制冷剂离开膨胀装置之后，除了液态制冷剂还会存在一些蒸气制冷剂。

从膨胀装置20，制冷剂进入蒸发器22并流过蒸发器多通路管道。被电机32驱动的风扇30将空气吸入而跨过多通路管道。热从空气传递到制冷剂液体，形成被冷却的空气34并使得制冷剂液体沸腾成蒸气。

制冷剂随后作为低温低压蒸气流到压缩机18。压缩机18减少可用于制冷剂蒸气的体积，由此增加蒸气制冷剂的压力和温度。压缩机可以是任何合适的压缩机，如螺旋式压缩机、往复式压缩机、旋转式压缩机、摆杆式压缩机(swing link compressor)、涡旋式压缩机(scroll compressor)或涡轮式压缩机。压缩机18被电机36驱动，该电机接收来自变速驱动器(VSD)或者直接式AC或DC电源的电力。在一个实施例中，电机36接收来自AC电源的固定线电压(line voltage)和频率，但是在一些应用中，电机可以被可变电压或频率驱动器驱动。电机可以是开关磁阻(switched reluctance：SR)电机、感应电机、电子整流永磁体电机(electronically commutated permanentmagnet motor：ECM)，或任何其他合适的电机类型。制冷剂作为高温高压蒸气离开压缩机18，该蒸气准备好要进入冷凝器并再次开始制冷循环。

制冷循环的运转受到控制装置14的管理，该装置包括控制电路38、输入装置40和温度传感器42。控制电路38联接到电机26、32、36，所述电机分别驱动冷凝器风扇24、蒸发器风扇30和压缩机18。控制电路使用从输入装置40和传感器42接收的信息，以确定何时运行驱动空调系统的电机26、32、36。例如，在住宅空调系统中，输入装置40可以是可编程的24伏特自动调温器，该自动调温器向控制电路38提供温度设定值。传感器42确定周围空气温度并将该温度提供给控制电路38。控制电路38随后将从传感器接收的温度与从输入装置接收的温度设定值进行比较。如果温度高于设定值，则控制电路会打开电机26、32、36，以运行空调系统10。此外，控制电路可执行硬件或软件控制算法，以控制空调系统。在一些实施例中，控制电路38可包括模拟到数字(A/D)转换器、微处理器、非易失存储器和接口板。其他装置当然可包括在该系统中，诸如能对制冷剂、热交换器、入口和出口空气等的温度和压力进行传感的额外的压力和/或温度换能器或开关。

图5显示了使用多通路管道的热泵系统44。因为热泵系统可用于加热和冷却，所以制冷剂流过可逆制冷/加热环路46。制冷剂可以是吸热和放热的任何流体。此外，加热和冷却操作通过控制装置48来控制。

热泵系统44包括外部旋管50和内部旋管52，二者都用作热交换器。如上所述，旋管可用作蒸发器或冷凝器，这取决于热泵的运行模式。例如，当热泵系统44运行在冷却(“AC”)模式时，外部旋管50用作冷凝器，向外部空气放热；而内部旋管52用作蒸发器，从内部空气吸热。相反，当热泵系统44运行在加热模式下时，外部旋管50用作蒸发器，从外部空气吸热，而内部旋管52用作冷凝器，向内部空气放热。换向阀54在旋管之间位于可逆环路46上，以控制制冷剂流的方向并由此将热泵在加热模式和冷却模式之间切换。

热泵系统44还包括两个配量装置(metering device)56、58，用于在制冷剂进入蒸发器之前降低制冷剂的压力和温度。本领域技术人员应理解，配量装置也用于调节进入蒸发器的制冷剂流，以使得进入蒸发器的制冷剂的量等于离开蒸发器的制冷剂的量。取决于热泵运行模式来使用配量装置。例如，当热泵系统运行在冷却模式时，制冷剂通过旁路而流过(bypass)配量装置56并在进入用作蒸发器的内部旋管52之前流过配量装置58。类似地，当热泵系统运行在加热模式时，制冷剂通过旁路而流过配量装置58并在进入作为蒸发器的外部旋管50之前流过配量装置56。在其他实施例中，加热模式和冷却模式可使用一个配量装置。配量装置56、58通常为热膨胀阀(TXV)，但也可以是孔或毛细管。

制冷剂作为低温低压液体进入蒸发器，该蒸发器在加热模式下是外部旋管50而在冷却模式下是内部旋管52。本领域技术人员应理解，一些蒸气制冷剂也可以作为在配量装置56、58中发生的膨胀过程的结果而存在。制冷剂流过蒸发器中的多通路管道并从空气吸热，将制冷剂变为蒸气。在冷却模式下，在多通路管道周围经过的室内空气还可被除湿。来自空气的湿气在多通路管道的外表面上冷凝并因此从空气中去除。

在离开蒸发器之后，制冷剂流过换向阀54并进入压缩机60。压缩机60减少制冷剂蒸气的体积，因此，增加蒸气的温度和压力。再次，压缩机可以是任何合适的压缩机，如螺旋式压缩机、往复式压缩机、旋转式压缩机、摆杆式压缩机、涡旋式压缩机或涡轮式压缩机。

从压缩机，温度和压力增加的蒸气制冷剂流入冷凝器，该冷凝器的位置通过热泵模式确定。在冷却模式下，制冷剂流入到外部旋管50(用作冷凝器)。被电机64提供动力的风扇62将空气吸到容纳制冷剂蒸气的多通路管道周围。本领域技术人员应理解，风扇可被泵代替，该泵将流体吸入而跨过多通路管道。来自制冷剂的热被传递到外部空气，使得制冷剂冷凝成液体。在加热模式下，制冷剂流入到内部旋管52(作为冷凝器)。被电机68提供动力的风扇66将空气吸到容纳制冷剂蒸气的多通路管道周围。来自制冷剂的热传递到内部空气，使得制冷剂冷凝成液体。

在离开冷凝器之后，制冷剂流过配量装置(在加热模式下为56而在冷却模式下为58)并返回到蒸发器(在加热模式下为外部旋管50而在冷却模式下为内部旋管52)，在该处该过程再次开始。

在加热模式下和冷却模式下，电机70驱动压缩机60并将制冷剂循环流过可逆制冷/加热环路46。电机可接收直接来自AC或DC电源的电力或来自变速驱动器(VSD)的电力。如前例，电机可以是开关磁阻(SR)电机、感应电机、电子整流永磁体电机(ECM)或任何其他合适的电机类型。

电机70的运行受到控制电路72的控制。控制电路72接收来自输入装置74和传感器76、78、80的信息并使用该信息来控制热泵系统44在冷却模式和加热模式下的运行。例如，在冷却模式下，输入装置向控制电路72提供温度设定值。传感器80测量周围室内空气温度并将其提供到控制电路72。控制电路72随后将空气温度与温度设定值比较，如果空气温度高于温度设定值，则该控制电路接合压缩机电机70以及风扇电机64和68，以运行冷却系统。相反，在加热模式下，控制电路72将来自传感器80的空气温度与来自输入装置74的温度设定值比较，如果空气温度低于温度设定值，则该控制电路接合电机64、68、70，以运行加热系统。

控制电路72还使用从输入装置74接收的信息，以在加热模式和冷却模式之间切换热泵系统44。例如，如果输入装置设定至冷却模式，则控制电路72向螺线管82发送信号，以将换向阀54置于空调位置84。从而，制冷剂将如下流过可逆环路46：制冷剂离开压缩机60，在外部旋管50中冷凝，被配量装置58膨胀，被内部旋管52蒸发。同样，如果输入装置被设定至加热模式，则控制电路72向螺线管82发送信号，以将换向阀54置于热泵位置86。从而，制冷剂将如下流过可逆环路46：制冷剂离开压缩机60，在内部旋管52中冷凝，被配量装置56膨胀，被外部旋管50蒸发。

控制电路72可执行硬件或软件控制算法，以控制热泵系统44。在一些实施例中，控制电路可包括，模拟到数字(A/D)转换器、微处理器、非易失存储器和接口板。

控制电路还可在系统44运行在加热模式下时起动除霜循环。当室外温度接近冰点(freezing)时，导向到外部旋管50周围的外部空气中的湿气可在旋管上冷凝并冻结。传感器76测量外部空气温度，且传感器78测量外部旋管50的温度。这些传感器将温度信息提供到控制电路，该控制电路确定何时起动除霜循环。例如，如果传感器76、78中的任一个向控制电路提供了低于冰点的温度，则系统44可处于除霜模式。在除霜模式下，螺线管82被致动，以将换向阀54置于空调位置84，且电机64关闭以断开流过多通路的空气流。系统44随后运行在冷却模式下，直到温度和压力增加的流过外部旋管的制冷剂使旋管50除霜。一旦传感器78检测到旋管50已被除霜，则控制电路72将换向阀54返回到热泵位置86。本领域技术人员应理解，除霜循环可被设置为按照多种不同的时间和温度组合来发生。

图6为可用在空调系统10或热泵系统44中的示例性热交换器的透视图。该示例性热交换器可以是冷凝器16、蒸发器22、外部旋管50或内部旋管52，如图1和2所示。应注意，在类似的或其他系统中，该热交换器可以用作冷却器的一部分或用在任何其他交换应用中。热交换器包括总管88、90，该总管被多通路管道92连接。尽管30根管道被显示在图6中，但是管道的数量可以改变。总管和管道可以用铝或提供良好热传递的任何其他材料制造。制冷剂从总管88流过第一管道94到达总管90。制冷剂随后通过第二管道96返回到总管88。在一些实施例中，热交换器可以旋转大致90度，以使得多通路管道竖直地在顶部总管和底部总管之间延伸。此外，热交换器可相对于竖直方向以一角度倾斜。此外，尽管多通路管道被描述为具有矩圆形(oblong)形状，但是管道可以具有任何形状，如管道具有矩形、方形、圆形、卵形、椭圆形、三角形、梯形或平行四边形形式的横截面。在一些实施例中，管道可具有范围从0.5mm到3mm的直径。应注意，热交换器可设置在一个平面或板层中，或可具有弯曲部、角部、轮廓部(contour)等。

制冷剂通过入口98进入热交换器并通过出口110离开热交换器。尽管图6显示了在总管88顶部处的入口和在总管底部处的出口，但是入口和出口的位置可以互换，以使得流体在底部处进入并在顶部处离开。流体还可从位于总管的底表面、侧表面、或顶表面上的多个入口和出口进入和离开总管。隔板(baffle)102将总管88的入口98和出口100的部分分开。尽管显示了两个隔板102，但是任何数量的一个或多个隔板可以用于形成入口98和出口100分隔。

在典型的热交换器应用中，制冷剂可以一种相进入总管88并以另一种相离开总管88。例如，如果热交换器作为冷凝器运行，则制冷剂可作为蒸气进入入口98。随着蒸气经过第一多通路管道94，蒸气向外部环境放热，使得蒸气经历过热减温并冷凝成液体。随后，随着液态制冷剂经过第二多通路管道96，液体向外部环境放热，造成过冷。如后文详细描述的，第一管道94可具有与第二管道96不同的内部构造，以使得在制冷剂处于蒸气相和制冷剂处于液体相时制冷剂的热传递性能最大。

鳍片104位于多通路管道92之间，以促进管道92和环境之间的热传递。在一个实施例中，鳍片用铝制造，被钎焊或以其他方式连结到管道，且大致垂直于制冷剂流设置。但是，在其他实施例中，鳍片可用有助于热传递的其他材料制造，或者可平行于制冷剂流或相对于制冷剂流以变化的角度延伸。此外，鳍片可以是百叶窗状鳍片、褶皱状鳍片或任何合适类型的鳍片。

图7显示了经过第一管道94截取的图6的热交换器，以显示第一管道的内部构造。制冷剂流过形成在管道中的流动通路106。流体流108的方向从图6所示的总管88到总管90。随着制冷剂朝向总管90流动，制冷剂开始或继续相变。例如，在冷凝器中，蒸气制冷剂向外部空气放热，被过冷后减温，开始从蒸气变为液体。同样，在蒸发器中，液态制冷剂从外部空气吸热并开始从液体变为蒸气。

图8为经过图7所示的第一管道94中的一个的截面图。在所示实施例中，流动通路106具有圆形横截面，该圆形横截面直径相对于第一管道94的宽度A和高度B较小。在一个实施例中，这些小直径流动通路可用在冷凝器构造中，以增加用于热传递的表面面积。应注意，可以使用其他的流动路径形状，且这些路径可以被笔直且连续的内壁分隔开，或可以在壁中设置轮廓部(profile)和遮断部(interruption)。而且，在当前设想的实施例中，形成在第一管道中的平行流动路径的数量范围在16到24之间，但是可以设置其他的数量。

如图9所示，制冷剂从总管90经过第二管道96的流动通路114返回。流体流116的方向是从总管90到图6所示的总管88。在一些实施例中，流过第二管道96的制冷剂已经相变。例如，在冷凝器中，制冷剂可处于液体相(并在第二管道中继续被过冷)，而在蒸发器中，制冷剂可处于蒸气相态。

图10为经过图9所示的第二管道96中的一个的截面图。流动通路114具有方形横截面，其大于流动通路106的横截面。在一个实施例中，这些大直径流动通路可用在冷凝器构造中，以使针对蒸气相制冷剂发生的压力降最小化。再次，应注意，可以改变第二管道中的流动路径的具体形状、尺寸和数量。

图8、9和10描述了流动通路可具有的其他示例性横截面形状。但是，应注意，附图中所示的形状并不意图为限制性的，且可以设置流动路径的其他优化形状、尺寸、构造和数量。图11显示了具有矩形形状的流动通路120的替换管道118。图12显示了具有更长矩形形状的流动通路124的替换管道118。图13显示了具有一个大流动通路128的替换管道126。替换管道126可以用在热交换器的管道部分中，或额外地，其可以定位为热交换器的底部管道，以用作用于多余制冷剂的接收部分。

根据本发明的技术，可以使用内部管道构造的任何组合，以优化热交换器的性能。例如，第一管道可以如图11所示地构造，而第二管道可以如图13所示地构造。进而，在第一套管道中存在的流动通路的数量与在第二套管道中存在的流动通路的数量不同。在一个实施例中，第一管道的内部构造基于使蒸气相制冷剂经历过热减温的热传递性能来选择，而第二管道的内部构造基于使液体相制冷剂经历过冷的热传递性能来选择。

而且，应注意，流动通路的具体形状和横截面面积可适应于热交换器的特定流动和热传递目标。例如，较多数量的较小流动通路与较少数量的较大流动通路相比通常具有较小的累积(cumulative)横截面面积。由此形成的流动速率和流动速度以及由此带来的热传递速率会改变，且一定的流动速率和速度对于蒸气相流、液体相流或混合相流来说可以是优选的。

图14显示了图6所示的热交换器的透视图，总管88的一部分被切掉，以显示出总管内部。应注意，为了清楚已经去除了鳍片。如图所示，制冷剂通过第一管道94离开总管88并通过第二管道96返回到总管88。隔板102将总管的第一管道部分与第二管道部分分开。如上所述，总管的第一管道部分中的制冷剂可以处于与第二管道部分中的制冷剂不同的相。隔板102以间隔C间隔开，以在总管中形成体积132，该体积在总管的两个部分之间提供额外的隔热并在其中一个隔板穿破或形成泄露的情况下提供备份设置(redundancy)。此外，隔绝的管道132可位于隔板102之间，以在第一管道94和第二管道96之间提供分隔。

参见图15，其他实施例可包括双总管136。双总管136具有减小的宽度D，该宽度允许让具有宽度限制的热交换器增加容量。双总管140具有帽140，该帽可放置在端部上以容纳制冷剂。此外，帽140可放置在总管中以用作隔板。

图16为图15的总管的正视图，其显示了用于管道94的两个端部形状。管道94可具有随着总管136弯曲的端部形状142。替换地，管道94可具有传统的平端部形状144。用在热交换器中的管道可以是所披露的端部形状的任何组合。在其他实施例中，端部形状可用在具有单总管的热交换器中。

图17为替换的双总管146的透视图。帽148放置在端部上以容纳制冷剂。管道94的端部形状可以是平的或可以随着总管弯曲。

除了在小宽度中增加容量外，双总管136、146可用于在紧凑热交换器中为旋管提供支承。图18为示例性紧凑热交换器150的透视图。应注意，为了清楚已经去除了鳍片。双总管136连接弯曲的旋管部分152，允许热交换器以圆形形状构造。隔板102可存在于总管136中，以将制冷剂蒸气相与制冷剂液体相分开。在其他实施例中，双总管可用于以其他的构造来构建热交换器，如矩形、方形、六边形或半圆形形状。

应注意，本说明书使用术语“多通路”管道或“多通路热交换器”来指代热传递管道在总管之间包括多个流动路径的装置，该总管将流动分配给管道或从管道收集流动。许多其他术语可在本领域中用于类似的装置。这些替换术语可包括“微通路”和“微端口(microport)”。术语“微通路”有时带有的含义是具有微米量级或更小的流体通道的管道。但是，在本说明书中，这些术语并不是要设定任何具体的更高或更低的尺寸限度。而是，本文中用于描述和使得实施例得到保护的术语“多通路”要覆盖所有这种尺寸。有时用在本领域中的其他术语包括“平行流”和“钎焊铝”。但是，所有这些装置和结构应包括在术语“多通路”的范围内。通常，“多通路”管道将包括沿大致平坦的平面管道的平面或沿宽度方向设置的流动路径，但是本发明并不是要限制任何具体的几何尺寸，除非在所附权利要求中另外说明。

尽管仅在本文中显示和描述了本发明的一些特征，但是本领域技术人员可想到许多修改和改变。因此，应理解，所附权利要求应覆盖落入本发明真实精神范围内的所有这种修改和改变。

Claims (24)

1、一种热交换器，包括：

第一总管；

第二总管；

第一多通路管道，与第一总管和第二总管流体连通且包括穿过其延伸的多个大致平行的流动路径，所述流动路径具有第一构造；和

第二多通路管道，与第一总管和第二总管流体连通且包括穿过其延伸的多个大致平行的流动路径，所述流动路径具有与第一构造不同的第二构造。

2、如权利要求1所述的热交换器，其中，第一多通路管道的流动路径小于第二多通路管道的流动路径。

3、如权利要求1所述的热交换器，其中，第一多通路管道的流动路径具有与第二多通路管道的流动路径不同的横截面形状。

4、如权利要求1所述的热交换器，其中，第一多通路管道具有比第二多通路管道更多的流动路径。

5、如权利要求1所述的热交换器，包括与第一总管和第二总管流体连通的多个第一多通路管道，和与第一总管和第二总管流体连通的多个第二多通路管道。

6、如权利要求1所述的热交换器，包括位于第一总管中的隔板，以促使引入到第一总管中的进入流经过第一多通路管道到达第二总管并将进入流与从第二多通路管道离开的排出流分开。

7、一种热交换器，包括：

第一总管；

第二总管；

多个第一多通路管道，与第一总管和第二总管流体连通，每个第一多通路管道包括穿过其延伸的多个大致平行的流动路径，所述流动路径具有第一构造；和

多个第二多通路管道，与第一总管和第二总管流体连通，每个第二多通路管道包括穿过其延伸的多个大致平行的流动路径，所述流动路径具有与第一构造不同的第二构造。

8、如权利要求7所述的热交换器，其中，多个第一多通路管道临近彼此设置，且多个第二多通路管道临近彼此设置。

9、如权利要求7所述的热交换器，其中，第一多通路管道的流动路径小于第二多通路管道的流动路径。

10、如权利要求7所述的热交换器，其中，第一多通路管道的流动路径具有与第二多通路管道的流动路径不同的横截面形状。

11、如权利要求7所述的热交换器，其中，第一多通路管道具有比第二多通路管道更多的流动路径。

12、如权利要求7所述的热交换器，包括位于第一总管中的隔板，以促使引入到第一总管中的进入流经过第一多通路管道到达第二总管并将进入流与从第二多通路管道离开而进入第一总管的排出流分开。

13、如权利要求12所述的热交换器，包括位于第一总管中的一对隔板，以使多个第一多通路管道和多个第二多通路管道之间的至少一个多通路管道被隔绝。

14、如权利要求7所述的热交换器，包括第三总管，设置在第一和第二总管之间的流体路径中，且其中，多通路管道将流动从第一总管经由第三总管引导到第二总管。

15、一种热交换器，包括：

第一总管；

第二总管；

多个第一多通路管道，与第一总管和第二总管流体连通，每个第一多通路管道包括穿过其延伸的多个大致平行的流动路径，所述流动路径具有第一构造；

多个第二多通路管道，与第一总管和第二总管流体连通，每个第二多通路管道包括穿过其延伸的多个大致平行的流动路径，所述流动路径具有与第一构造不同的第二构造；和

位于第一总管中的隔板，在多个第一多通路管道和多个第二多通路管道之间，以将循环流从第一总管的入口侧经过多个第一多通路管道引导到第二总管，并从该第二总管经过多个第二多通路管道引导到第一总管的出口侧。

16、如权利要求15所述的热交换器，其中，多个第一多通路管道临近彼此设置，且多个第二多通路管道临近彼此设置。

17、如权利要求15所述的热交换器，其中，第一多通路管道的流动路径小于第二多通路管道的流动路径。

18、如权利要求15所述的热交换器，其中，第一多通路管道的流动路径具有与第二多通路管道的流动路径不同的横截面形状。

19、如权利要求15所述的热交换器，其中，第一多通路管道具有比第二多通路管道更多的流动路径。

20、如权利要求15所述的热交换器，包括位于第一总管中的一对隔板，以使多个第一多通路管道和多个第二多通路管道之间的至少一个多通路管道被隔绝。

21、一种方法，用于促进将热量交换给流体或从流体交换出热量，包括：

将流体引入到热交换器的第一总管的入口侧；

使流体流过第一多个多通路管道，该第一多个多通路管道包括穿过其延伸的多个大致平行的流动路径，所述流动路径具有第一构造；

在第二总管中收集流体；和

使流体从第二总管经过多个多通路管道流动到第一总管的出口侧，该多个多通路管道包括穿过其延伸的多个大致平行的流动路径，所述流动路径具有与第一构造不同的第二构造。

22、一种加热、通风、空调或制冷的系统，包括：

压缩机，构造为压缩气态制冷剂；

冷凝器，构造为接收被压缩的制冷剂并使其冷凝；

膨胀装置，构造为降低被冷凝的制冷剂的压力；和

蒸发器，构造为在将制冷剂返回到压缩机之前使制冷剂蒸发；

其中，冷凝器和蒸发器中的至少一个包括热交换器，该热交换器具有第一总管、第二总管、与第一总管和第二总管流体连通的多个第一多通路管道以及与第一总管和第二总管流体连通的多个第二多通路管道，每个第一多通路管道包括穿过其延伸的多个大致平行的流动路径，所述流动路径具有第一构造，每个第二多通路管道包括穿过其延伸的多个大致平行的流动路径，所述流动路径具有与第一构造不同的第二构造。

23、如权利要求22所述的系统，其中，第一多个多通路管道构造为使被蒸气化的制冷剂经历过热减温，且第二多个多通路管道构造为使液态制冷剂过冷。

24、如权利要求22所述的系统，还包括换向阀，且其中热交换器在热泵模式运行下用作蒸发器并在空调模式运行下用作冷凝器。

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