CN102187165A - 多蒸发系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多蒸发系统，该多蒸发系统通过在系统的冷却循环期间进行多蒸发而提高了车辆空调系统的效率。本发明的目的是提供一种多蒸发系统，其通过利用并行设置的多个蒸发单元进行的多蒸发来增强冷却效率和系统效率。本发明的另一个目的是提供一种多蒸发系统，其通过附加地配备具有喷射器的蒸发系统并由此混合制冷剂并改善制冷剂温度条件来进一步增强冷却效率和系统效率。

Description

多蒸发系统
技术领域
本发明涉及多蒸发系统，更具体地，涉及一种在车辆空调系统的空调循环中执行多蒸发处理由此增强系统效率的多蒸发系统。
背景技术
在汽车工业中，随着全球对能源和环境的普遍关注日益增加，包括燃料效率在内的各个部件的效率已经得到了稳步的提高，并且车辆的外观也被多样化以便于满足顾客的各种需要。根据这样的趋势，已经对重量更轻、尺寸更小和多功能的各个车辆部件进行了研发。特别地，在车辆的空调单元中，由于一般难以确保引擎室内的足够空间，因此已经对制造尺寸小且效率高的空调系统做出了很多的努力。
同时，空调系统总体上包括用于从周围部分吸收热的蒸发器、用于压缩制冷剂的压缩机、用于向周围部分散热的冷凝器以及用于使制冷剂膨胀的膨胀阀。在空调系统中，在高压和高温下对从蒸发器进入压缩机的气态制冷剂进行压缩，压缩后的气态制冷剂在经过冷凝器以被液化的同时向周围部分发散液化热，并且液化的制冷剂经过膨胀阀以处于低压低温的湿蒸汽状态并接着再次进入到蒸发器中以被蒸发。
在本文中，实质的空调动作在蒸发器中发生，蒸发器在蒸发湿蒸汽制冷剂的同时从周围部分吸收蒸发热。因此，提高蒸发器效率在空调系统中是非常重要的。
图1是普通蒸发器的立体图。如图所示，蒸发器100包括一对上水箱(header tanks)110、多个管120以及多个散热片130。上水箱110包括：多个管插入孔113，其形成在上水箱110的下表面或上表面处以在上水箱的宽度方向上延伸并被布置在上水箱的长度方向上；端盖114，其将上水箱110的两个纵向端部封闭；至少一个间隔壁111，其在长度方向上将内部空间分隔成制冷剂通路；以及至少一个挡板112，其在宽度方向上分隔制冷剂通路。此外，管120的两端都被固定地插入到上水箱110的管插入孔113中以形成制冷剂通路，并且散热片130被夹在管120之间以增强热交换性能。在本文中，图1中示出的类型的蒸发器仅仅是示例而已。管120可以被布置成两行(如图1所示)、单行或三行。此外，可以根据制冷剂通路的设计来改变间隔壁111或挡板112的位置和形状，并且可以在间隔壁111中形成连通孔。因此，蒸发器并不限于图1的蒸发器。
已经对通过不同地改变图1中示出的蒸发器的基本结构来提高蒸发器效率进行了很多的努力。图2示出了通过用于提高常规蒸发器的效率的不同技术构建的蒸发系统。
图2A示出了日本专利公开No.2000-062452(下文中，称为现有技术1)描述的一种蒸发系统。在现有技术1中，并行地设置了两个蒸发器以使通过了膨胀装置的制冷剂形成分支并接着通过各个蒸发器。在图2A右侧示出的实施方式中，其中的一个蒸发器容纳有冷藏材料并用作冷藏单元以提高通过该蒸发器的空气的冷却效率。图2B示出了一种采用在日本专利公开No.2009-085569(在下文中，称为现有技术2)中描述的技术的蒸发器。在现有技术2中，并行地设置了两个蒸发器以使通过了膨胀装置的制冷剂依次通过各个蒸发器。图2C示出了一种采用在日本专利公开No.2005-308384(在下文中，称为现有技术3)中描述的另一种技术的蒸发器。在现有技术3中，并行地设置两个蒸发器以使通过了膨胀装置的制冷剂依次通过蒸发器、喷射器和蒸发器。
但是，在现有技术中描述的蒸发系统具有以下的几个问题。在现有技术1的情况下，两个蒸发器中的一个蒸发器实质上用作冷藏单元，如果该冷藏单元冷藏得充分，则空气被有效地冷却。但是在该冷藏单元未被绝对冷藏的初始阶段中，经过了膨胀装置的制冷剂既从空气中吸收热又从冷藏材料中吸收热，因而空气的冷却效率恶化。此外，当在冷藏单元一侧进行间歇式的驱动并且存储有低温的制冷剂时，难以控制制冷剂的流动。此外，由于现有技术1只是起到了冷藏单元的作用，在发动机停止时，空调操作仅维持期望的时段，因而不能完全增强冷却性能。
在现有技术2的情况下，由于制冷剂依次通过串行设置的两个蒸发器，因此具有能够将制冷剂通路的长度最大化的优点。但是，因为制冷剂通路的长度变得太长，由于经过蒸发器而导致的压力下降急剧增加，由此极大地降低了系统效率。此外，在现有技术2的结构中，由于第一蒸发器的制冷剂进入到第二蒸发器中，蒸发压力上升过大，由此降低了系统效率。
此外，在现有技术3的情况下，制冷剂依次地通过蒸发器、喷射器和蒸发器，使得喷射器被用于混合具有不同温度的制冷剂，由此改善了制冷剂的温度条件并因而提高了空调效率。但是，现有技术3具有以下几个问题。在现有技术3的结构中，由于制冷剂依次地通过串行设置的两个蒸发器，因此具有能够将发生热交换的制冷剂通路的长度最大化的优点。但是，因为制冷剂通路的长度变得太长，由于经过蒸发器而导致的压力下降急剧增加，由此极大地降低了系统效率。此外，在现有技术3的结构中，由于第一蒸发器的制冷剂进入到第二蒸发器中，蒸发压力上升过大，由此降低了系统效率。
因此，需要对不论驱动的时间和条件而同时提高蒸发器中的空调效率和系统效率的新的蒸发系统进行研究。
发明内容
技术问题
本发明的目的是提供一种多蒸发系统，在该多蒸发系统中，由于并行设置的多个蒸发器而发生了多蒸发，由此增强了空调和系统效率。本发明的另一个目的是提供一种多蒸发系统，在该多蒸发系统中，还提供了喷射器以混合制冷剂并因而改善了温度条件，由此增强了空调和系统效率。
技术方案
为了实现本发明的目的，本发明提供了一种多蒸发系统，该多蒸发系统包括：压缩机(10)，其吸入并压缩制冷剂；冷凝器(20)，其使在所述压缩机(10)中被压缩的所述制冷剂液化；膨胀装置(30)，其通过入口端(31)接收在所述冷凝器(20)中被液化的所述制冷剂，使所述制冷剂形成至少两个或更多个分支，通过至少两个或更多个排出部(32a到32n)将所述制冷剂排出，并且在所述制冷剂形成分支之前或之后对所述制冷剂进行节流；以及蒸发器(40)，其包括至少两个或更多个蒸发部(41到4N)，以接收并蒸发从所述膨胀装置(30)排出的所述制冷剂并将蒸发的制冷剂引入到所述压缩机(10)中，其中，所述蒸发部(41到4N)在经过所述蒸发部(41到4N)的空气的流动方向上并行地设置，使得由单个鼓风机(60)吹出的空气依次经过所述蒸发部(41到4N)以被冷却，并且所述排出部(32a到32n)与所述蒸发部(41到4N)通过并行地设置的制冷剂通路连接起来。
优选地，形成分支并从所述膨胀装置(30)的所述排出部(32a到32n)排出的所述制冷剂被同时提供给所述蒸发部(41到4N)。此外，所述蒸发部(41到4N)的位置越靠从所述鼓风机(60)吹出的空气的流动方向的上游侧，被提供给所述蒸发部(41到4N)的所述制冷剂的分配率越高。
优选地，所述蒸发部(41到4N)通过将所述蒸发器(40)分成至少两个或更多个蒸发区而形成，或者所述蒸发部(41到4N)通过将所述蒸发器(40)分成两个蒸发区而形成，或者所述蒸发部(41到4N)被分立地形成以相互紧密地接触且被并行地设置。
优选地，所述膨胀装置(30)包括：入口通路(33)，其使从所述入口端(31)引入的所述制冷剂经过；以及至少两个或更多个出口通路(34a到34n)，其通过将所述入口通路(33)分成至少两个或更多个通路而形成，以将所述制冷剂排出到所述排出部(32a到32n)。此时，所述膨胀装置(30)包括：分支前的膨胀部(35)，所述分支前的膨胀部(35)设置在所述入口通路(33)处以对所述制冷剂进行节流；以及膨胀部(35a到35n)，所述膨胀部(35a到35n)设置在所述出口通路(34a到34n)处以对所述制冷剂进行节流。并且，所述分支前的膨胀部(35)与所述膨胀部(35a到35n)分别由从膨胀阀、节流孔、毛细管和减压装置中选出的一种组成。
优选地，所述膨胀装置(30)包括：所述分支前的膨胀部(35)；以及设置在除了第一出口通路(34a)以外的出口通路处的所述膨胀部，所述第一出口通路(34a)向设置在由所述鼓风机(60)吹出的空气的流动方向的最上游侧的第一蒸发部(41)提供所述制冷剂。并且，所述分支前的膨胀部(35)由膨胀阀组成，并且设置在除了所述第一出口通路(34a)以外的出口通路处的所述膨胀部由从包括节流孔和毛细管的减压装置中选出的一种组成。
优选地，所述膨胀装置(30)被形成为使得被提供给设置在由所述鼓风机(60)吹出的空气的流动方向的下游处的蒸发部的制冷剂的减压值大于被提供给设置在所述空气的流动方向的上游处的蒸发部的制冷剂的减压值。
优选地，所述膨胀装置(30)被形成为使得被提供给具有相对较小流量的所述蒸发部的所述制冷剂的减压值变得较大。
优选地，所述膨胀装置(30)由设置在所述出口通路(34a到34n)的膨胀部(35a到35n)组成以对所述制冷剂进行节流，并且所述膨胀部(35a到35n)被形成为使得通过调节所述膨胀部(35a到35n)的开度来控制减压水平。此时，所述膨胀装置(30)被形成为使得被提供给设置在由所述鼓风机(60)吹出的空气的流动方向的下游处的蒸发部的制冷剂的减压值大于被提供给设置在所述空气的流动方向的上游处的蒸发部的制冷剂的减压值。
优选地，该多蒸发系统还包括喷射器(50)，所述喷射器(50)设置在所述蒸发器(40)与所述压缩机(10)之间，以利用从所述第一到第N蒸发部(41到4N)的一部分排出的所述制冷剂的流动速度来吸入从其余蒸发部的一部分或全部排出的所述制冷剂，升高所述制冷剂的压力，接着将所述制冷剂提供给所述压缩机(10)。
优选地，所述喷射器(50)包括：喷嘴部(51)，其使从所述第一到第N蒸发部(41到4N)的一部分中排出的所述制冷剂减压并膨胀，并且提高所述制冷剂的流动速度；吸入部(52)，其利用从所述喷嘴部(51)注射的所述制冷剂的提高的流动速度来吸入从其余蒸发部的一部分或全部排出的所述制冷剂；以及散流器部(53)，其将从所述喷嘴部(51)注射的所述制冷剂和通过所述吸入部(52)吸入的所述制冷剂进行混合，并且接着升高混合后的制冷剂的压力。
优选地，所述喷射器(50)被形成为使得所述制冷剂具有亚音速。
优选地，该多蒸发系统还包括检测装置(70)，所述检测装置(70)设置在用于将所述膨胀装置(30)、所述蒸发器(40)和所述压缩机(10)连接起来的通路处，以检测所述制冷剂的温度和压力并控制所述膨胀装置(30)的操作。
有益效果
根据本发明，在通过膨胀装置的同时形成多个分支的制冷剂被并行布置的多个蒸发器多蒸发，由此有效地蒸发制冷剂。换言之，当空气经过各个蒸发器时，降低了过热空气的温度，因此被设置在各个蒸发器前端的膨胀装置响应于进入各个蒸发器的空气的温度来扩大制冷剂的压力和温度(高温范围：少量地提高制冷剂的压力和温度，低温范围：降低制冷剂的压力和温度)，因而精确地执行对蒸发范围的控制，由此有效地完成了蒸发。此外，在制冷剂形成分支并接着经过蒸发器的过程中，与现有技术相比显著地缩短了制冷剂通路的长度，由此改善了制冷剂经过蒸发器时制冷剂的压力下降。
此外，根据本发明，能够极大地增强整个系统的效率。图10示出了将使用常规蒸发器和根据本发明的具有双重蒸发范围的双重蒸发系统进行比较的实验值。作为在35℃的环境温度以相同的部件规格进行实验的结果，能够以实验的方式确认系统性能在所有情况下都具有显著的提高，例如，低速时提高了9.5％，高速时提高了12％，空闲状态下提高了6％。
此外，由于利用喷射器混合了形成多个分支并接着在各个蒸发器中蒸发的制冷剂，因此从蒸发器排出并接着进入到压缩机中的制冷剂的例如温度和压力的条件被最优化，由此进一步提高了系统效率。特别地，由于本发明中使用的喷射器被构造为使得制冷剂以亚音速流动，因此有效地混合了制冷剂并且不会产生噪声。
附图说明
图1是示出普通蒸发器的构造的图。
图2是常规蒸发系统的图。
图3是根据本发明的多蒸发系统的图。
图4是示出根据本发明的多蒸发系统的膨胀装置的图。
图5是根据本发明的具有喷射器的多蒸发系统的图。
图6是根据本发明实施方式的喷射器的图。
图7是根据本发明实施方式的膨胀装置的图。
图8是示出制冷循环装置中的p-h线的图。
图9是示出制冷循环装置中的压力下降速率的图。
图10是示出常规蒸发器和本发明的蒸发器中的每一个的冷却性能的图。
主要元件的详细说明
10：压缩机
11：冷凝器
20：膨胀装置
31：入口端
32a～32n：第一到第N排出部
33：入口通路
34a～34n：第一到第N出口通路
35：形成分支前的膨胀部
35a～35n：第一到第N膨胀部
40：蒸发器
41～41N：第一到第N蒸发部
60：鼓风机
70：检测装置
具体实施方式
图3是根据本发明的多蒸发系统的图。与普通的空调系统一样，本发明的多蒸发系统包括：吸入并压缩制冷剂的压缩机10；将压缩机10中压缩的制冷剂液化的冷凝器20；对冷凝器20中液化的制冷剂进行节流(throttling)的膨胀装置；以及将膨胀装置30中被节流的制冷剂蒸发的蒸发器40。如图3所示，从蒸发器40排出的制冷剂再次流入压缩机10中，使得制冷剂被循环。本发明的多蒸发系统具有将膨胀装置30、蒸发器40和压缩机10连接起来的通路，并且还包括检测制冷剂的温度和压力以控制膨胀装置30的检测装置70。
在膨胀装置30和蒸发器40的构造中，本发明的多蒸发系统具有与普通的空调系统不同的特征。
膨胀装置30通过入口部31接收在冷凝器20中液化的制冷剂，并且节流并排出制冷剂。在本文中，如图3所示，膨胀装置30具有形成N个分支的制冷剂通路，并且制冷剂被从第一到第N排出部32a到32n排出。在膨胀装置30中对形成分支前或形成分支后的制冷剂进行节流(其中，N是等于或大于2的整数)。如上所述，从膨胀装置30排出的制冷剂形成N个分支，并且通过独立的N个制冷剂通路流入蒸发器40中。
蒸发器40用于接收并蒸发从膨胀装置30排出的制冷剂，并接着将制冷剂引入压缩机10中。如图所示，蒸发器40包括用于接收并蒸发从第一排出部32a排出的制冷剂的第一蒸发部41到用于接收并蒸发从第N排出部32n排出的制冷剂的第N蒸发部4N。此外，第一到第N蒸发部41到4N并行地设置以在空气流动方向上交叠，因而由单个鼓风机送出的空气依次地经过第一蒸发部41到第N蒸发部4N以被冷却。当然，由于第一蒸发部41到第N蒸发部4N并行地设置，因此同样并行地设置了连接第一排出部32a和第一蒸发部41的制冷剂通路和连接第N排出部32n和第N蒸发部4N的制冷剂通路。
根据本发明，蒸发部41到4N同时地接收形成分支并从排出部32a到32n排出的制冷剂。换言之，这意味着并不是将膨胀装置30中形成分支的制冷剂依次地提供给各个蒸发部，而是将其同时提供给蒸发部41到4N。在本发明中，制冷剂被提供给全部N个蒸发部41到4N，以与鼓风机60吹出的空气进行热交换。
如上所述，N个蒸发部41到4N并行地设置，并且由单个鼓风机60吹出的空气依次经过蒸发部41到4N。因而，在第一蒸发部41中首先被冷却的空气流入到第二蒸发部42，并且在第二蒸发部41中再次被冷却的空气流入到第三蒸发部43，...。该过程重复N次，因而将空气重复冷却了N次。
在本文中，该重复冷却过程示出了与按两行或更多行布置的蒸发器不同的方面。在按两行或更多行布置的蒸发器的情况下，如图1所示，制冷剂依次经过第一行和第二行。制冷剂在经过第一行的同时吸收空气中的热，因而经过第二行的制冷剂的温度高于经过第一行的制冷剂的温度。因此，第一行的空气冷却效果低于第二行的空气冷却效果。但是，在本发明中，流入到蒸发部41到4N的制冷剂此前已经从膨胀装置30处开始形成了N个分支，因此流入到各个蒸发部41到4N的所有制冷剂都具有相同的温度条件。也就是说，在被布置成多行的常规蒸发器的情况下，只要制冷剂经过各行，则制冷剂的温度就上升(这是由于制冷剂与空气进行热交换以吸收热)。因此，随着行数的增加，空气冷却性能恶化(即，第二行低于第一行，第三行低于第二行，...以此类推)。但是，根据本发明，由于经过蒸发部41到4N的制冷剂的温度条件彼此相同，因此基本解决了空气冷却性能随着行数的增加而恶化的问题。因此，与常规蒸发器相比，本发明的蒸发器40具有优秀的空气冷却性能。
此外，由于蒸发器40由并行设置的蒸发部41到4N构成，因此还能够获得以下效果。在图1所示的常规蒸发器或图2B所示的蒸发器(两个蒸发器串行地设置)的情况下，制冷剂通路很长。由于制冷剂通路变长，热交换性能和压力下降率提高。但是，如果压力下降率增加过大，则对热交换性能具有有害的影响。因此，在对提高蒸发器的冷却性能的形式增强的研究中，重要的是提高热交换性能并降低压力下降率。
在本发明中，蒸发部41到4N并行地设置，并且流入到蒸发部41到4N的制冷剂此前已在膨胀装置30中形成了与蒸发部的数量相对应的N个分支。由于各上述蒸发部41到4N构成为一列，因此制冷剂通路的长度与单个蒸发器中的长度相同。但是，在图1中示出的普通蒸发器的情况下，由于制冷剂必须经过全部的两行，因此制冷剂通路的长度对应于普通蒸发器的长度的两倍。在图2B中示出的蒸发器的情况下，制冷剂通路的长度变长。也就是说，本发明的蒸发器40将制冷剂通路的长度最小化以显著地降低制冷剂的压力下降率，由此最大化了蒸发器40中的冷却性能。
优选地，由于蒸发部41到4N设置在由鼓风机60吹出的空气的流动方向的更上游侧，因此提高了制冷剂的分配率。换言之，制冷剂的分配率被设置成使得被提供给设置在最上游侧(最靠近鼓风机60)的第一蒸发部41的制冷剂的量大于被提供给第二蒸发部42的制冷剂的量，并且被提供给第二蒸发部42的制冷剂的量大于被提供给第三蒸发部43的制冷剂的量。在本发明中，如上所述，制冷剂同时提供给各个蒸发部41到4N，并且提供给各个蒸发部的制冷剂的温度条件彼此都相同。但是，由于鼓风机60吹出的空气经过蒸发部41到4N，因此空气的速度由于空气阻力而变慢，并且空气的温度也由于与制冷剂进行的热交换而上升。也就是说，经过第一蒸发部41的空气的速度大于经过第二蒸发部42的空气的速度，....，并且经过第一蒸发部41的空气的温度低于经过第二蒸发部42的空气的温度，...。因此，在上述蒸发部41到4N中，设置在最上游侧的第一蒸发部41的热交换性能最高，而其它蒸发部中的热交换性能逐渐变低。因而，制冷剂的分配率被设定为使得将最大量的制冷剂提供给第一蒸发部41，并且将次最大量的制冷剂提供给第二蒸发部42，...，由此最大化热交换性能，从而极大化上述蒸发器40整体的热交换性能。即，多个蒸发部越往配置在气流方向下流侧的蒸发部侧，分支供给的制冷剂的量越减少。
下面，进一步具体描述存在两个蒸发部(即，蒸发器包括第一蒸发部和第二蒸发部)的情况。图8是示出了具有单个蒸发器的常规车辆空调系统和根据本发明的具有两个蒸发区的车辆空调系统中的p-h线的图。在图8中，区域#1是设置在鼓风机60产生的气流的上游侧(即、接近上述鼓风机60的侧)的蒸发区，并且区域#2是设置在鼓风机60产生的气流的下游侧的蒸发区。
在本文中，在本发明的情况下，根据入口空气温度(热负荷)为各个区域恰当地分配和提供制冷剂。由于区域#1的入口空气温度高于区域#2的入口空气温度，因此区域#1的制冷剂流量大于区域#2的制冷剂流量。
如果区域#1和区域#2的总制冷剂流量与常规蒸发器相同，则与所有制冷剂通过单个通路的现有蒸发器不同，经过各个蒸发部的制冷剂流量小于经过常规蒸发器的总制冷剂流量，这是由于制冷剂被同时地提供给在气流方向上并行设置的多个蒸发部。因此，降低了在制冷剂经过蒸发器的内部时产生的制冷剂压力损失。换言之，由于制冷剂被同时提供给各个蒸发部，因此制冷剂压力损失在制冷剂经过各个蒸发部时减小。由于蒸发器中较低的压力损失，降低了蒸发器的入口压力，使得制冷剂顺利地膨胀并蒸发。具体地，在区域#2的情况下，由于流量小并且因此压力损失减小，蒸发器的压力显著下降(而且制冷剂温度也下降)，并且制冷剂顺利地蒸发。
因此，如果使制冷剂形成分支并提供，则即使在同样大小的蒸发器中也显著地降低了入口制冷剂压力(温度)，由此有效地蒸发制冷剂。在本文中，焓差(enthalpy difference)相同，但是总的制冷剂流量增大，由此增强了热辐射性能并因而改善了空调性能。
根据本发明的蒸发器40，由于将单个蒸发器40分成N个蒸发区，非常容易实现。例如，在图1中示出的蒸发器中，各行都由间隔壁分开，并且各行都具有入口端和出口端。如果如上所述地实施本发明的蒸发器40，则以彼此紧密接触的方式设置蒸发部41到4N，并且经过一个蒸发部的空气流动到下一个蒸发部，由此最大程度地防止热损失并因此最大化了空气冷却性能。此外，由于如上所述地实施的蒸发器40的形状与常规蒸发器相似，因此无需额外的初始投资费用就能够使用常规的蒸发器制造系统。作为优选的实施方式，在采用一般的两行热交换器的构造的情况下，通过利用诸如挡板和间隔壁的结构使这两行相互完全隔离，使得不在这两行之间交换制冷剂，并且在各行分别形成入口端和出口端，由此实施了本发明的多蒸发器(在此情况下，蒸发过程执行双重蒸发)。
如上所述，可以在不脱离本发明的技术思想的范围内，对本发明的蒸发器进行如下的变形：通过间隔壁来分隔单个蒸发器，以形成N个蒸发区，或者蒸发部41到4N被分立地形成为相互紧密接触且并行地设置。
图4是示出了根据本发明的多蒸发系统的膨胀装置的图。如图4所示，膨胀装置30包括与入口端31相连接的入口通路33、分别与N个出口端32a到32n相连接的N个出口通路、和设置在各个通路处的膨胀部35、35a到35n。
入口通路33使从入口端31进入的制冷剂通过，并且通过使入口通路33形成N个分支而形成第一到第N出口通路34a到34n。第一到第N出口通路34a到34n与第一到第N排出部32a到32n相连接以排出制冷剂。
下面，将详细描述具有通路的膨胀部35、35a到35n。假定将设置在入口通路33以节流制冷剂的膨胀部称为分支前的膨胀部35，并且将设置在第一出口通路34a处以节流制冷剂的膨胀部称为第一膨胀部35a，...，并且将设置在第N出口通路34n处以节流制冷剂的膨胀部称为第N膨胀部35n，本发明的膨胀装置30包括分支前的膨胀部35以及第一到第N膨胀部35a到35n中的至少一个。例如，可以在入口通路33处仅设置分支前的膨胀部35a，或者可以在第N出口部34n处仅设置第N膨胀部35n，或者在入口通路33处不设置膨胀部而是将全部的第一到第N膨胀部35a到35n分别设置在第一到第N出口通路34a到34n处，并且可以根据设计目的和期望性能等将膨胀装置30形成为各种类型。
优选地，分支前的膨胀部35和膨胀部35a到35n可以分别由膨胀阀、节流孔(orifice)、毛细管和减压装置中的一个构成。
此外，优选地，膨胀装置30包括分支前的膨胀部35、以及设置在除了第一出口通路34a以外的出口通路处的膨胀部，其中所述第一出口通路34a向设置在由鼓风机60吹出的空气的流动方向的最上游侧的第一蒸发部41提供制冷剂。
根据对蒸发器40的描述，由于设置在最靠近鼓风机60的最上游侧的第一蒸发部41中的热交换性能最高，因此把提供给各个蒸发部的制冷剂的分配率设置成从第一蒸发部41向着第N蒸发部4N逐渐下降(即，分配率在第一蒸发部41中最大，并且在第N蒸发部4N中最小)。在此情况下，根据提供给各蒸发部41到4N的分配率，经过第一出口通路34a的制冷剂的量变成最大，而经过第N出口通路34n的制冷剂的量变成最小。同时，分支前的膨胀部35被设置为使得在制冷剂经过分支前的膨胀部35时对其进行节流，还由于膨胀部设置在出口通路处，因此在膨胀的制冷剂经过膨胀部34a到34n时再次对其进行节流，由此提高了蒸发效率。
在本文中，由于对制冷剂进行节流而导致的压力减小，能够获得提高蒸发效率的效果，但是，还存在着由于压力下降而导致的效率恶化的可能性。如果分配到第一蒸发部41的制冷剂的量变成最大，则经过第一出口通路34a的制冷剂的量同样变成最大。此时，由于经过除了第一出口通路34a的出口通路34b到34n的制冷剂的流量相对较小，由于压力下降导致的不利影响相对较小，并且由于压力减小而导致的蒸发效率提高的效果大于该不利影响。但是，在第一出口通路34a中，如果对经过第一出口通路的大量制冷剂进行再次节流，则减小了制冷剂流量，由此降低了效率。
因此，更加优选地，将膨胀部设置在通路中除了第一出口通路34a以外的其余的通路(入口通路、第二出口通路、...、第N出口通路)处。由于在其余的通路中流动的流量相对较小，因此在额外地设置膨胀部时将由于压力下降导致的不利影响最小化，并且由于制冷剂节流导致的压力减小使提高效率的效果最大化。
图7A示出了膨胀装置30的实施方式，该膨胀装置30包括分支前的膨胀部35和设置在除了第一出口通路34a以外的出口通路处的膨胀部，制冷剂通过该第一出口通路34a被提供给设置在鼓风机60吹出的空气的流动方向的最上游侧的第一蒸发部41。在此情况下，分支前的膨胀部35是膨胀阀，并且设置在除第一出口通路34a以外的通路处的膨胀部可以由在诸如节流孔、毛细管和直径在制冷剂流动方向上减小的管道的减压装置等中选择的任意一种方式来形成。此外，在具有三个或更多个蒸发部的情况下，蒸发部可以设置在除了第一出口通路34a以外的全部出口通路处，或者可以设置在除了第一出口通路34a以外的出口通路中的一部分处。
图7B和图7C示出了设置两个蒸发部的实施方式，其中膨胀装置30包括分支前的膨胀部35和第二膨胀部35b(即，该实施方式与图7A的实施方式相似，其中膨胀部没有设置在第一出口通路34a处，而是设置在入口通路33和其余的出口通路处)。在本文中，图7B示出了分支前的膨胀部35和第二膨胀部35b全部是膨胀阀的情况，并且图7C(与图7A相似)示出了分支前的膨胀部35是膨胀阀而第二膨胀部35b是减压装置的情况。
图7D示出了设置两个蒸发部的实施方式，其中未在入口通路33处设置膨胀部(即，没有设置分支前的膨胀部35)，并且各膨胀部设置在各出口通路处。在图7D中，设置了两个蒸发部，这适用于多蒸发系统。在该实施方式中，膨胀装置30包括膨胀部35a到35n，膨胀部35a到35n分别设置在出口通路34a到34n处以节流制冷剂。膨胀部35a到35n被形成为使得减压水平受到调节膨胀部35a到35n的开度的控制。更优选地，膨胀装置30被形成为使得被提供给设置在鼓风机60吹出的空气的流动方向的下游的蒸发部的制冷剂的减压值大于被提供给设置在该流动方向的上游处的蒸发部的制冷剂的减压值。
膨胀装置30的构造并不受到上述说明和本发明图7的限制。
膨胀装置30可以形成为使得被提供给设置在鼓风机60吹出的空气的流动方向的上游的蒸发部的制冷剂的减压值大于被提供给设置在该流动方向的下游处的蒸发部的制冷剂的减压值。图7A、图7B和图7C是满足上述条件的膨胀装置的例子。在图7D所示的实施例中，通过控制第一和第二膨胀部35a和35b的开度，可以满足这些条件。尽管在图7中没有示出，但是满足上述条件的所有构造都被包括在本发明的范围内。
膨胀装置30可以形成为使得被提供给具有相对小的流量的蒸发部的制冷剂的减压值大于被提供给具有相对较大的流量的蒸发部的制冷剂的减压值。根据对蒸发器和蒸发部的上述说明，由于提供到鼓风机吹出的空气的流动方向的更上游侧的制冷剂的量变得越来越大，蒸发器和蒸发部的性能变得更有优势。也就是说，在被提供给设置在更上游侧的蒸发部的制冷剂的分配率变得越来越大的情况下，图7的实施方式的构造满足了这些条件。当然，尽管没有在图7中示出，但是本发明的范围包括了能够满足上述条件的构造。
将参照图8和图9来进行更加详细的描述。图8是示出了具有常规蒸发器和根据本发明的被分成两个蒸发部的蒸发器的制冷循环设备中的p-h线的图，并且图9是示出了该制冷循环设备中的压力下降率的图。在图8中，点A是压缩机的入口端，点B是压缩机的出口端，点C是冷凝器的出口端，点D是常规蒸发器的入口端，点D#1是本发明的蒸发器中的区域#1的入口端，点D#2是本发明的蒸发器中的区域#2的入口端，并且点E是该蒸发器的出口端。
如果在被设置在鼓风机吹出的空气的流动方向的下游处的蒸发部(区域#2)的情况下，则由于制冷剂的流量小于被提供被设置在鼓风机吹出的空气的流动方向的上游侧的蒸发部(区域#1)的制冷剂的流量，因此蒸发部中的压力损失变小。因此，如果在连接到区域#2的制冷剂通路处设置额外的减压装置35b以减小制冷剂的压力，则能够增强蒸发部中的制冷剂的蒸发。
根据本发明，通过与蒸发器中的压力损失的减小相对应地减小通过膨胀装置而提供给蒸发器的制冷剂的压力(蒸发器的入口端的压力)，也能够增强制冷剂的蒸发。在比较蒸发器(蒸发部)中的制冷剂的压力损失率时，如图9所示，ΔP常规型(常规蒸发器中的压力下降率)＞ΔP#1＞ΔP#2，可以理解，随着各个蒸发部的入口端处的制冷剂压力变得比常规型小，制冷剂蒸发发生的更加顺利。
此外，在本发明的蒸发器的情况下，由于蒸发区并行地设置，因此在蒸发器中发生的总(total)的压力下降率并不是在各个区域中发生的压力下降率之和，而是取决于在这些区域中发生的最大的压力损失值。因此，能够进一步增加压力损失的改善效果。
图5示出了本发明的多蒸发系统具有喷射器的实施方式。在该情况下，在如图2及图4所示的实施例的基础上，喷射器50还设置在蒸发器40和压缩机10之间以将从蒸发器40排出的制冷剂混合起来并因此改善诸如压力和温度的条件。
具体地说，经过蒸发部41到4N的各制冷剂都具有彼此不同的压力和温度条件。如果将分支的通路组合成一条通路，则自然地发生混合并因此将使诸如压力和温度的条件均等。但是，在将制冷剂提供给压缩机10之前可能未将其完全混合，因而可能部分地降低压缩机10的效率。在图5的实施方式中，为了避免这个问题，在蒸发器40和压缩机10之间设置了喷射器50。
通过利用从第一到第N蒸发部41到4N中的一部分中排出的制冷剂的流动速度，喷射器50吸入从其余的蒸发部的部分或全部蒸发部排出的制冷剂，升高制冷剂的压力并接着将制冷剂提供给压缩机10。图6示出了根据本发明的喷射器的实施方式。如图6所示，喷射器50包括喷嘴部51、吸入部52和散流器部53，其中喷嘴部51使从第一到第N蒸发部41到4N的一部分排出的制冷剂减压并膨胀，并且还提高制冷剂的流动速度，吸入部52利用从喷嘴部51注射的制冷剂的提高的流动速度来吸入从其余的蒸发部的部分或全部蒸发部排出的制冷剂。散流器部53将从喷嘴部51注射的制冷剂与通过吸入部52吸入的制冷剂混合起来，并接着升高混合后的制冷剂的压力。换言之，从蒸发部41到4N的一部分中排出的制冷剂流入到喷射器50的喷嘴部51中，并且从其余的蒸发部排出的制冷剂流入到喷射器的吸入部52，并随后制冷剂在喷射器50的散流器部53中进行混合。此时，从蒸发部41到4N排出的制冷剂可以被调整为经过喷射器50，或者制冷剂的一部分可以被调整为在未经过喷射器50的情况下自然地混合。
优选地，喷射器50被形成为使得制冷剂具有亚音速。大部分发生器喷射器被形成为使得经过喷射器的制冷剂具有超音速。在此情况下，喷射器产生的噪声非常大。由于本发明的蒸发系统安装在车辆中，因此必须抑制噪声的产生。因此，在本发明中，喷射器50中的制冷剂具有亚音速而不是超音速。因此，喷射器50在不产生噪声的情况下高效地混合制冷剂。
根据本发明，由于经过了蒸发部41到4N的制冷剂经过喷射器50以顺利地相互混合，因此能够稳定流入到压缩机10中的制冷剂的压力和温度。
尽管针对特定实施方式描述了本发明，但对于本领域技术人员而言很明显，在不偏离在所附权利要求书中限定的本发明的精神或范围的条件下，可以做出各种变化和修改。

Claims (19)

1.一种多蒸发系统，该多蒸发系统包括：
压缩机(10)，其吸入并压缩制冷剂；
冷凝器(20)，其使在所述压缩机(10)中被压缩的所述制冷剂液化；
膨胀装置(30)，其通过入口端(31)接收在所述冷凝器(20)中被液化的所述制冷剂，使所述制冷剂形成至少两个或更多个分支，通过至少两个或更多个排出部(32a到32n)将所述制冷剂排出，并且在所述制冷剂形成分支之前或之后对所述制冷剂进行节流；以及
蒸发器(40)，其包括至少两个或更多个蒸发部(41到4N)，以接收并蒸发从所述膨胀装置(30)排出的所述制冷剂并将蒸发的制冷剂引入到所述压缩机(10)中，
其中，所述蒸发部(41到4N)在经过所述蒸发部(41到4N)的空气的流动方向上并行地设置，使得由单个鼓风机(60)吹出的空气依次经过所述蒸发部(41到4N)以被冷却，并且
所述排出部(32a到32n)与所述蒸发部(41到4N)通过并行地设置的制冷剂通路连接起来。
2.根据权利要求1所述的多蒸发系统，其中，
形成分支并从所述膨胀装置(30)的所述排出部(32a到32n)排出的所述制冷剂被同时提供给所述蒸发部(41到4N)。
3.根据权利要求2所述的多蒸发系统，其中，
所述蒸发部(41到4N)的位置越靠从所述鼓风机(60)吹出的空气的流动方向的上游侧，被提供给所述蒸发部(41到4N)的所述制冷剂的分配率越高。
4.根据权利要求1所述的多蒸发系统，其中，
所述蒸发部(41到4N)通过将所述蒸发器(40)分成至少两个或更多个蒸发区而形成。
5.根据权利要求1所述的多蒸发系统，其中，
所述蒸发部(41到4N)通过将所述蒸发器(40)分成两个蒸发区而形成。
6.根据权利要求1所述的多蒸发系统，其中，
所述蒸发部(41到4N)被分立地形成以相互紧密地接触且被并行地设置。
7.根据权利要求1所述的多蒸发系统，其中，
所述膨胀装置(30)包括：
入口通路(33)，其使从所述入口端(31)引入的所述制冷剂经过；以及
至少两个或更多个出口通路(34a到34n)，其通过将所述入口通路(33)分成至少两个或更多个通路而形成，以将所述制冷剂排出到所述排出部(32a到32n)。
8.根据权利要求7所述的多蒸发系统，其中，
所述膨胀装置(30)包括：分支前的膨胀部(35)，所述分支前的膨胀部(35)设置在所述入口通路(33)处以对所述制冷剂进行节流；以及膨胀部(35a到35n)，所述膨胀部(35a到35n)设置在所述出口通路(34a到34n)处以对所述制冷剂进行节流。
9.根据权利要求8所述的多蒸发系统，其中，
所述分支前的膨胀部(35)与所述膨胀部(35a到35n)分别由从膨胀阀、节流孔、毛细管和减压装置中选出的一种组成。
10.根据权利要求8所述的多蒸发系统，其中，
所述膨胀装置(30)包括：所述分支前的膨胀部(35)；以及设置在除了第一出口通路(34a)以外的出口通路处的所述膨胀部，所述第一出口通路(34a)向设置在由所述鼓风机(60)吹出的空气的流动方向的最上游侧的第一蒸发部(41)提供所述制冷剂。
11.根据权利要求10所述的多蒸发系统，其中，
所述分支前的膨胀部(35)由膨胀阀组成，并且设置在除了所述第一出口通路(34a)以外的出口通路处的所述膨胀部由从包括节流孔和毛细管的减压装置中选出的一种组成。
12.根据权利要求7所述的多蒸发系统，其中，
所述膨胀装置(30)被形成为使得被提供给设置在由所述鼓风机(60)吹出的空气的流动方向的下游处的蒸发部的制冷剂的减压值大于被提供给设置在所述空气的流动方向的上游处的蒸发部的制冷剂的减压值。
13.根据权利要求7所述的多蒸发系统，其中，
所述膨胀装置(30)被形成为使得被提供给具有相对较小流量的所述蒸发部的所述制冷剂的减压值变得较大。
14.根据权利要求7所述的多蒸发系统，其中，
所述膨胀装置(30)由设置在所述出口通路(34a到34n)的膨胀部(35a到35n)组成以对所述制冷剂进行节流，并且所述膨胀部(35a到35n)被形成为使得通过调节所述膨胀部(35a到35n)的开度来控制减压水平。
15.根据权利要求14所述的多蒸发系统，其中，
所述膨胀装置(30)被形成为使得被提供给设置在由所述鼓风机(60)吹出的空气的流动方向的下游处的蒸发部的制冷剂的减压值大于被提供给设置在所述空气的流动方向的上游处的蒸发部的制冷剂的减压值。
16.根据权利要求1所述的多蒸发系统，该多蒸发系统还包括喷射器(50)，所述喷射器(50)设置在所述蒸发器(40)与所述压缩机(10)之间，以利用从所述第一到第N蒸发部(41到4N)的一部分排出的所述制冷剂的流动速度来吸入从其余蒸发部的一部分或全部排出的所述制冷剂，升高所述制冷剂的压力，接着将所述制冷剂提供给所述压缩机(10)。
17.根据权利要求16所述的多蒸发系统，其中，
所述喷射器(50)包括：
喷嘴部(51)，其使从所述第一到第N蒸发部(41到4N)的一部分中排出的所述制冷剂减压并膨胀，并且提高所述制冷剂的流动速度；
吸入部(52)，其利用从所述喷嘴部(51)注射的所述制冷剂的提高的流动速度来吸入从其余蒸发部的一部分或全部排出的所述制冷剂；以及
散流器部(53)，其将从所述喷嘴部(51)注射的所述制冷剂和通过所述吸入部(52)吸入的所述制冷剂进行混合，并且接着升高混合后的制冷剂的压力。
18.根据权利要求16所述的多蒸发系统，其中，
所述喷射器(50)被形成为使得所述制冷剂具有亚音速。
19.根据权利要求1所述的多蒸发系统，该多蒸发系统还包括检测装置(70)，所述检测装置(70)设置在用于将所述膨胀装置(30)、所述蒸发器(40)和所述压缩机(10)连接起来的通路处，以检测所述制冷剂的温度和压力并控制所述膨胀装置(30)的操作。
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