KR20160024800A - 이중 통과 증발기 - Google Patents

이중 통과 증발기 Download PDF

Info

Publication number
KR20160024800A
KR20160024800A KR1020150119006A KR20150119006A KR20160024800A KR 20160024800 A KR20160024800 A KR 20160024800A KR 1020150119006 A KR1020150119006 A KR 1020150119006A KR 20150119006 A KR20150119006 A KR 20150119006A KR 20160024800 A KR20160024800 A KR 20160024800A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tubes
refrigerant
manifold
pressure
mixture
Prior art date
Application number
KR1020150119006A
Other languages
English (en)
Inventor
소우라브 초두리
프라새드 에스. 캐들
캐리 엠. 코우스키
Original Assignee
델파이 테크놀로지스 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 델파이 테크놀로지스 인코포레이티드 filed Critical 델파이 테크놀로지스 인코포레이티드
Publication of KR20160024800A publication Critical patent/KR20160024800A/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • F25B39/02Evaporators
    • F25B39/028Evaporators having distributing means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32Cooling devices
    • B60H1/3204Cooling devices using compression
    • B60H1/3227Cooling devices using compression characterised by the arrangement or the type of heat exchanger, e.g. condenser, evaporator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • F25B39/02Evaporators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/39Dispositions with two or more expansion means arranged in series, i.e. multi-stage expansion, on a refrigerant line leading to the same evaporator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/0535Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D1/05366Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • F28D1/05391Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits combined with a particular flow pattern, e.g. multi-row multi-stage radiators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/026Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/027Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of distribution pipes
    • F28F9/0273Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of distribution pipes with multiple holes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00Problems to be solved
    • F25B2500/18Optimization, e.g. high integration of refrigeration components
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0085Evaporators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/28Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing noise
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/026Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/0278Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of stacked distribution plates or perforated plates arranged over end plates

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)

Abstract

자동차에서 사용하기 적합한 이중 통과 증발기는 이중 통과 증발기를 구성하는 튜브들로 냉매를 앨리쿼트하기 위한 다양한 압력 강하 디바이스들을 포함한다. 이중 통과 증발기는 액상 냉매를 수신하여 2상 냉매의 제1 혼합물로 팽창시키도록 구성된 제1 압력-강하 디바이스 및 2상 냉매의 제1 혼합물을 수신하여 2상 냉매의 제2 혼합물로 팽창시키고 2상 냉매의 제2 혼합물을 제1 복수의 튜브들의 제1 단부에 앨리쿼트하도록 구성되는 제2 압력-강하 디바이스를 포함한다. 이중 통과 증발기는 자신의 내부에 흐름-모듈레이션 플레이트를 하우징할 수 있고 전이 매니폴드를 상류 부분 및 하류 부분으로 분리시키도록 구성된 전이 매니폴드를 포함한다. 흐름-모듈레이션 플레이트는 냉매를 제1 복수의 튜브들로부터 제2 복수의 튜브들로 앨리쿼트하도록 업스트림 압력-강하 디바이스와 함께 작동한다.

Description

이중 통과 증발기{TWO-PASS EVAPORATOR}
본 출원은 35 U.S.C §120 규정 하에서 2013년 11월 1일 출원된 미국 특허출원 번호 제14/069,878호의 우선권을 주장하는 일부 계속 출원이며, 이것의 전체 개시내용이 본 명세서에 참조로서 포함된다.
본 개시내용은 일반적으로 이중 통과 증발기(two-pass evaporator)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 이중 통과 증발기의 부분인 튜브들에 걸쳐 냉매를 앨리쿼트(aliquot)하는 이중 통과 증발기 내의 특성들에 관한 것이다.
차량을 위한 에어-컨디셔닝 시스템은 통상적으로 차 안에 컨디셔닝된 공기를 공급하기 위한 가열, 통풍 및 에어-컨디셔닝(HVAC) 모듈 내에 위치된 증발기, 증발기의 상류에 위치된 팽창 디바이스, 엔진 칸 앞의 팽창 디바이스의 상류에 위치된 콘덴서 및 콘덴서의 상류인 엔진 칸 내에 위치된 압축기를 구비하는 냉매 루프를 포함한다. 전술된 구성요소들은 닫힌 냉매 루프 내에서 유압식으로 직렬 접속된다.
압축기는 닫힌 냉매 루프를 통해 냉매를 압축하고 순환시킨다. 증발기의 유입구로부터 시작하여, 액체 및 증기의 혼합물을 갖는 저압 2상(2-phase) 냉매가 증발기로 진입하고 증발기의 튜브들을 통해 흐르며, 들어오는 기류로부터 열을 흡수함으로써 저압 증기 냉매로 팽창한다. 그 다음 저압 증기 냉매가 증발기의 배출구를 빠져나가고 고압 고온 증기로 압축되는 압축기로 진입한다. 그 다음 고압 증기 냉매는 차량 외부의 주변 공기로 열을 방출함으로써 이것을 고압 액체 냉매로 응결시키는 콘덴서를 통해 흐른다. 응결된 고압 액체 냉매는, 사이클을 순환시키기 위해 고압 액체 냉매를 저압 저온 액체-증기 냉매의 혼합물로 팽창시키는 팽창 디바이스를 통해 증발기로 복귀된다.
종래의 다중 통과 증발기는 유입구 매니폴드(manifold), 배출구 매니폴드 및 매니폴드들을 유압식으로 접속시키는 복수의 튜브들을 포함한다. 또한, 유입구 및 배출구 매니폴드 사이의 튜브들의 그룹들을 상호접속시키는 하나 이상의 중간 또는 전이 매니폴드가 존재할 수 있다. 기류의 균일한 냉각을 제공하기 위해 이중 통과 냉매를 증발기의 튜브들로 앨리쿼트하는 것이, 즉 가능한 한 동일한 부분들로 분배되는 것이 바람직하다. 만약 이중 통과 냉매가 비교적 높은 속도로 유입구 매니폴드에 진입하면, 액체 상태의 냉매가 흐름의 운동량에 의해 유입구 매니폴드의 입구로부터 유입구 매니폴드의 말단부까지 멀리 운반된다. 비교적 높은 속도를 위해, 유입구 매니폴드 입구에 가장 가까운 튜브들은 대부분 증기 상태를 수신할 수 있고 유입구 매니폴드의 말단부 부근의 튜브들은 대부분 액체 상태를 수신한다. 다른 한편으로, 만약 2상 냉매가 비교적 낮은 속도로 유입구 매니폴드에 진입하면, 유입구 매니폴드 입구에 가장 가까운 튜브들은 대부분 액체 상태를 수신할 수 있고 유입구 매니폴드의 말단부 부근의 튜브들은 대부분 증기 상태를 수신할 수 있다. 어떠한 경우에도, 이것은 튜브들을 통해 흐르는 냉매의 원치 않는 미스앨리쿼트(misaliquot)를 발생시킨다.
일 실시예에 따르면, 자동차에서 사용하기 적합한 이중 통과 증발기가 제공된다. 이중 통과 증발기는 유입구 매니폴드, 전이 매니폴드, 배출구 매니폴드, 제1 압력-강하 디바이스 및 제2 압력-강하 디바이스를 포함한다. 유입구 매니폴드는 냉매를 포함하기 위한 챔버를 정의하고, 챔버에 냉매를 수신하기 위한 유입구 포트를 정의하며, 유입구 포트를 제1 복수의 튜브들의 제1 단부에 유압식으로 연결하도록 구성된다. 전이 매니폴드는 제1 복수의 튜브들의 제2 단부를 제2 복수의 튜브들의 제1 단부에 유압식으로 연결하도록 구성된다. 배출구 매니폴드는 유입구 매니폴드 부근에 위치된다. 배출구 매니폴드는 배출구 포트를 정의하며 제2 복수의 튜브들의 제2 단부를 배출구 포트에 유압식으로 연결하도록 구성된다. 제1 압력-강하 디바이스는 유입구 포트 부근에 위치된다. 제1 압력-강하 디바이스는 액상 냉매를 수신하여 2상 냉매의 제1 혼합물로 팽창시키도록 구성된다. 제2 압력-강하 디바이스는 유입구 매니폴드 내에 위치된다. 제2 압력-강하 디바이스는 2상 냉매의 제1 혼합물을 수신하여 2상 냉매의 제2 혼합물로 팽창시키고 2상 냉매의 제2 혼합물을 제1 복수의 튜브들의 제1 단부에 앨리쿼트하도록 구성된다. 제1 압력-강하 디바이스 및 제2 압력-강하 디바이스는 혼성 팽창 디바이스를 형성하도록 협력한다.
다른 실시예에서, 전이 매니폴드는, 자신의 내부에 배치되고 전이 매니폴드를 상류 부분 및 하류 부분으로 분리시키며 냉매를 제1 복수의 튜브들로부터 제2 복수의 튜브들로 앨리쿼트하도록 구성된 흐름-모듈레이션 플레이트를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 흐름-모듈레이션 플레이트는 냉매를 제1 복수의 튜브들로부터 제2 복수의 튜브들로 앨리쿼트하도록 구성된 복수의 개구들을 정의한다.
추가적인 특성들 및 장점들이 첨부된 도면들을 참조하여 단지 비제한적인 예로서 주어진 아래의 바람직한 실시예의 상세한 설명을 읽음으로써 더욱 명확하게 나타날 것이다.
이제 본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 예시적인 방식으로 기술될 것이다.
도 1은 혼성 팽창 디바이스를 구비하는 증발기를 갖는 에어 컨디셔닝 시스템의 개략도;
도 2는 혼성 팽창 디바이스를 구비하는 예시적인 이중 통과 증발기를 도시한 도면;
도 3은 도 2에 도시된 증발기의 유입구 매니폴드의 단면도; 및
도 4는 도 1의 증발기와 관련된 데이터의 그래프.
도 1은 압축기(14), 콘덴서(16) 및 이중 통과 증발기(100)를 유압식으로 직렬 접속시키는 닫힌 냉매 루프(12)를 구비하는 에어 컨디셔닝 시스템(10)의 비제한적인 예이다. 이중 통과 증발기(100)는 압축기(14) 속도의 변화에 의해 야기되는 모든 동작 냉매 흐름 속도들에 대해 이중 통과 증발기(100)를 통과하는 냉매의 균일한 앨리쿼트를 제공하도록 구성된, 아래에서는 HED(200)로 지칭되는 혼성 팽창 디바이스를 포함한다. HED(200)는 아래에서 LP-TXV(202)로 지칭되는 저압 자동온도조절 팽창 밸브(Low-Pressure Thermostatic Expansion Valve)와 같은 제1 압력-강하 디바이스 및 아래에서 EOT(204)로 지칭되는 개선된 오리피스 튜브(Enhanced Orifice Tube)와 같은 제2 압력-강하 디바이스를 포함한다.
도 2 및 3은 이중 통과 증발기(100)의 추가 세부사항을 도시한다. 이중 통과 증발기(100)는 유입구 매니폴드(102), 배출구 매니폴드(104) 및 그들 사이의 냉매 흐름을 위해 유입구 매니폴드(102)와 배출구 매니폴드(104)를 유압식으로 접속시키는 튜브들(106)을 포함한다. 튜브들(106)은 전이 매니폴드(105)와 함께 유입구 매니폴드(102)로부터 배출구 매니폴드(104)로의 냉매 흐름을 위한 U-형 경로를 정의하며, 그에 따라 유입구 매니폴드(102) 및 배출구 매니폴드(104)가 나란히 병렬 배열로 배치되는 것을 가능하게 한다. 튜브들(106)의 유입구 개방 단부(107)는 유입구 매니폴드(102)로부터 튜브들(106)로의 냉매 흐름을 위해 유입구 매니폴드(102)를 따라 위치되는 슬롯들(109)을 통해 삽입된다. 유입구 매니폴드(102) 및 배출구 매니폴드(104)는 중력의 방향에 대해 튜브들(106) 위에 도시되었다. 복수의 핀들(108)은 냉매와 주변 공기의 기류 사이의 열 교환을 용이하게 하도록 튜브들(106) 사이에서 배치되고 물질적으로 연결된다. 튜브들(106) 및 핀들(108)은 유입구 매니폴드(102), 전이 매니폴드(105) 및 배출구 매니폴드(104) 상에 조립되고 이중 통과 증발기 열 교환기 조립체를 형성하도록 함께 납땜되는 열 전도성 재료, 바람직하게는 알루미늄 합금으로 형성된다.
도 3에는 매니폴드 축 A을 따라 연장하는 이중 통과 증발기(100)의 유입구 매니폴드(102)의 단면도가 도시되었다. 유입구 매니폴드(102)는 이중 통과 증발기(100)의 튜브들(106)에 걸친 냉매 앨리쿼트를 향상시키도록 LP-TXV(202)와 협력하도록 구성된 EOT(204)를 수신하기 위한 유입구 포트(110)를 포함한다. LP-TXV(202)는 액체 냉매를 콘덴서로부터 2상 냉매의 제1 혼합물로 팽창시키고 EOT(204)는 제1 혼합물을 2상 냉매의 제2 혼합물로 팽창시킨다.
EOT(204)는 실질적으로 챔버의 길이를 따라 연장하고 매니폴드 축 A와 실질적으로 평행하게 연장하는 유입구 매니폴드(102)에 의해 정의되는 챔버 내에 배치될 수 있다. EOT(204)는 유입구 단부(214), 유입구 단부(214)에 대향하는 블라인드 단부일 수 있는 말단부(216) 및 그들 사이의 복수의 오리피스들(206)을 포함한다. 유입구 단부(214)는 LP-TXV(202)와 직접 유압식 접속을 한다. 말단부(216)는 통상적으로 유입구 매니폴드(102)의 단부 캡(117) 내에 그것을 캡처함으로써 장착된다. 복수의 오리피스들(206)은 매니폴드 축 A에 평행하고 바람직하게는 유입구 개방 단부(107)로부터 180도이며 실질적으로 중력의 반대 방향으로 튜브들(106)의 유입구 열린 단부(107)로부터 멀어지게 배향된 선형 어레이로 배열될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 차량 내부의 위치는 유입구 매니폴드(102) 및 배출구 매니폴드(104)가 상부에 있고, 전이 매니폴드(105)가 바닥에 있으며, 증발기 전면(112)이 실질적으로 지면에 직교하도록 하는 위치이다. 증발기 전면(112)이 지면을 향해 수직으로부터 60°에 이르는 정도로 기울어진 경우에, EOT(204)의 오리피스들(206)이 실질적으로 중력 방향에 대해 반대인 것이 여전히 바람직하다.
HED(200)는 총 압력 강하가 LP-TXV(202)와 EOT(204) 사이에 배분되고 종래의 TXV의 압력 강하와 동등한 두 단계의 압력 강하를 제공한다. 놀랍게도 LP-TXV 및 EOT에 의해 제공되는 제어되는 두 단계 압력 강하가 함께 작용하며, 그 결과 이중 통과 증발기(100)의 튜브들(106)을 통과하는 냉매의 앨리쿼트가 향상된다는 것이 발견되었다. LP-TXV(202)는 EOT(204)에 2상 냉매의 제1 혼합물을 제공하도록 구성된다. EOT(204)는 2상 냉매의 제2 혼합물로서 오리피스들(206)을 통해 방전되기 전에 들어오는 혼합물의 액체 부분이 EOT(204)의 내부 부피를 실질적으로 채울 때까지 2상 냉매의 제1 혼합물을 보유 및 축적하는 보유 및 팽창 디바이스로서의 역할을 하며, 그에 따라 튜브들(106)에 걸쳐 냉매를 앨리쿼트한다.
도 1 및 2를 다시 참조하면, 자동차에서 사용하기 적합한 이중 통과 증발기(100)는 유입구 매니폴드(102)를 포함한다. 유입구 매니폴드는 냉매를 포함하기 위한 챔버를 정의하고, 냉매를 챔버 내에 수신하기 위한 유입구 포트(110)를 정의하며, 유입구 매니폴드(110)를 제1 복수의 튜브들(122)의 제1 단부(120)에 유압식으로 연결시키도록 구성된다. 전이 매니폴드(105)는 제1 복수의 튜브들(122)의 제2 단부(124)를 제1 복수의 튜브들(122)에 평행하게 배열된 제2 복수의 튜브들(128)의 제1 단부(126)에 유압식으로 연결시키도록 구성된다. 전술된 바와 같이, 이것은 바람직하게는 배출구 매니폴드(104)가 유입구 매니폴드(102)에 근접하게 위치되는 것을 가능하게 한다. 배출구 매니폴드는 배출구 포트(132)를 정의하고 제2 복수의 튜브들(128)의 제2 단부(130)를 배출구 포트(132)에 유압식으로 연결시킨다.
이중 통과 증발기(100)는 입력 포트(110) 부근에 위치된 제1 압력-강하 디바이스(LP-TXV(202))를 포함한다. 제1 압력-강하 디바이스는 액상 냉매를 수신하여 2상 냉매의 제1 혼합물로 팽창시키도록 구성된다. 이중 통과 증발기(100)는 또한 유입구 매니폴드(102) 내에 위치된 제2 압력-강하 디바이스(EOT(204))를 포함한다. 제2 압력-강하 디바이스는 2상 냉매의 제1 혼합물을 수신하여 2상 냉매의 제2 혼합물로 팽창시키고 2상 냉매의 제2 혼합물을 제1 복수의 튜브들(122)의 제1 단부(120)로 팽창시키도록 구성된다. 제1 압력-강하 디바이스 및 제2 압력-강하 디바이스는 혼성 팽창 디바이스(HED(200))를 형성하도록 협력한다.
만약 전이 매니폴드(105)가 흐름-모듈레이션 플레이트(134)에 장착되었다면 다양한 튜브들에 걸친 온도 불균일성이 향상될 수 있음이 발견되었다. 흐름-모듈레이션 플레이트(134)는 일반적으로 전이 매니폴드 내에 배치되며, 전이 매니폴드(105)에 의해 정의되는 전이 동공(136)을 상류 부분(138) 및 하류 부분(140)으로 분리하도록 구성된다. 일 실시예에서, 흐름-모듈레이션 플레이트(134)는 제1 복수의 튜브들로부터 제2 복수의 튜브들로 냉매를 앨리쿼트하도록 구성된 복수의 개구들(142)을 포함하거나 정의한다.
임의의 특정 이론을 지지하지는 않지만, 흐름-모듈레이션 플레이트(134)가 제1 복수의 튜브들(122)로부터 제2 복수의 튜브들(128)로 흐르는 냉매를 보다 잘 앨리쿼트하는 흐름 제한을 제공한다고 알려져 있다. 흐름-모듈레이션 플레이트(134)는 냉매가 상류 부분(138)으로부터 하류 부분(140)으로 이동할 때 냉매의 흐름을 제한함으로써(즉, 흐름을 조임(choking)으로써) 제1 복수의 튜브들(122)로부터의 냉매에 대한 배압(back pressure)을 생성한다. 이것은 제1 복수의 튜브들(122) 및 제2 복수의 튜브들(128) 모두에 대한 보다 나은 냉매의 배분을 야기한다. 이러한 흐름-모듈레이션 플레이트의 장점은 HED(200)의 앨리쿼트 기능성을 추가로 개선한다. 만약 HED(200)가 2상 냉매를 제1 복수의 튜브들(122)로 앨리쿼트함으로써 자신의 의도된 기능을 수행한다면, 흐름-모듈레이션 플레이트(134)를 포함함으로써 인식되는 이득은 덜 명백할 수 있으며 흐름-모듈레이션 플레이트(134) 내의 개구(142)의 크기가 더 적은 흐름 제한을 제공하도록 더 클 수 있다.
반면에, 특정 흐름 범위 내에서 수행하도록 설계된 HED(200)에 대해서, 만약 냉매 흐름 및 그에 따른 HED(200)에 걸친 압력 강하가 설계 범위 밖에 있으면, HED(200)는 자신의 앨리쿼트 기능을 만족스럽게 수행할 수 없을 수도 있다. 또한, HED 설계 범위를 넘는 높은 냉매 흐름에 대해서, 원치 않는 냉매의 히스(hiss) 또는 휘파람 노이즈가 발생할 수 있다. 이러한 노이즈는 냉매가 HED(200)의 EOT(204) 내의 오리피스들(206)로부터 고속으로 유출될 때 냉매가 액체에서 증기로 변하는 것에 의해 발생된다. 일반적으로, 만약 HED(200)가 노이즈 제한과 같은 일부 설계 제약으로 인해 우수한 설계 분배를 전달할 수 없다면, 흐름-모듈레이션 플레이트(134)의 이득이 더욱 유용할 수 있다. 이러한 경우에서, 흐름-모듈레이션 플레이트(134)는 더 작은 크기의 개구(142)를 구비할 수 있고 따라서 냉매로 더 높은 흐름 저항을 제공할 수 있으며, 그에 따라 HED(200)가 획득할 수 없는 것을 보상한다. HED(200)는 더욱 넓은 냉매 흐름의 범위에 걸쳐 최소의 냉매 노이즈를 가지는 우수한 전체 냉매 앨리쿼트를 전달하도록 흐름-모듈레이션 플레이트(134)와 협력적으로 기능한다. HED(200) 및 흐름 모듈레이션 플레이트(134)가 함께 혼성 흐름 모듈레이션 시스템(HFMS)을 형성한다.
도 4는 흐름-모듈레이션 플레이트(134)(도 4에서 FMD로 라벨링됨) 없이 오직 HED(200)만이 장착된 경우(HED만 장착(402)); HED(200) 없이 흐름-모듈레이션 플레이트(134)만이 장착된 경우(FMD만 장착(404)); HED(200) 및 흐름-모듈레이션 플레이트(134)가 모두 장착된 이중 통과 증발기에 대한 예상 성능 특징들(HED+FMD_예상값(406)); 및 HED(200) 및 흐름-모듈레이션 플레이트(134)가 모두 장착된 이중 통과 증발기(100)에 대한 실제 성능 특징들(HED+FMD_실제값(408))에 대해 본 명세서에 기술된 이중 통과 증발기(100)와 유사한 증발기의 성능을 나타내는 테스트 데이터의 그래프(400)이다. 성능 특징들은 공기 온도 불균등성(410) 및 증발기 실효성(420)을 포함한다. 공기 온도 불균등성(410)은 이중 통과 증발기의 전면에 걸쳐 최대 배출구 공기 온도와 최소 배출구 공기 온도 사이의 차이를 계산함으로써 결정된다. 증발기 실효성(420)은 이 경우에서는 공기가 통과해 나가는 통로를 통해 흐르는 냉매의 온도와 배출구 공기 온도가 동일할 때 이론적으로 가능한 최대 열 전달 성능에 대한 주어진 열 교환기에 의해 획득되는 열 전달 성능의 비율에 기초하여 계산된다. HED+FMD_예상값(406)에 대한 공기 온도 불균등성(410) 및 HED+FMD_예상값(406)에 대한 증발기 실효성(420)은 서로 다른 앨리쿼트 디바이스들을 갖는 다양한 증발기들을 이용한 테스트들로부터의 데이터 및 산업에서 사용되는 서로 다른 현재 기술의 증발기들을 이용한 테스트들로부터의 데이터의 경향에 기초하여 추정된다. 알 수 있는 바와 같이, 본 명세서에 기술된 이중 통과 증발기(100)에 대한 실질적인 성능 특징들(HED+FMD_실제값(408))은 놀랍게도 예상된 결과보다 우수하다. 이러한 뚜렷한 향상은 혼성 흐름 모듈레이션 시스템(HFMS)이 성능을 최대화하기 위해 냉매를 증발기의 두 통로들로 앨리쿼트하기 위한 고유한 능력을 보유할 것을 제안하는 예상치 못한 시너지 효과를 내는 HED 및 FDM의 상호작용으로 인한 것으로 보인다.
따라서, 이중 통과 증발기(100)가 제공된다. 이중 통과 증발기(100)는 이중 통과 증발기(100)에 걸친 온도가 더욱 균일하도록 튜브들(106)에 냉매를 앨리쿼트하는 것을 돕는 몇몇 특성들을 포함한다.
본 발명이 바람직한 실시예들의 측면에서 기술되었지만, 이러한 바람직한 실시예들로 제한을 두기 위한 것은 아니며, 오히려 아래의 특허청구범위에 개진된 범위를 갖는다.

Claims (3)

  1. 자동차에서 사용하기 적합한 이중 통과 증발기(two-pass evaporator)로서,
    냉매를 포함하기 위한 챔버를 정의하고, 상기 챔버에 냉매를 수신하기 위한 유입구 포트를 정의하며, 상기 유입구 포트를 제1 복수의 튜브들의 제1 단부에 유압식으로 연결하도록 구성된 유입구 매니폴드(inlet manifold);
    상기 제1 복수의 튜브들의 제2 단부를 제2 복수의 튜브들의 제1 단부에 유압식으로 연결하도록 구성된 전이 매니폴드(transition manifold);
    상기 유입구 매니폴드 부근에 위치되고, 배출구 포트를 정의하며 상기 제2 복수의 튜브들의 제2 단부를 상기 배출구 포트에 유압식으로 연결하도록 구성된 배출구 매니폴드(outlet manifold);
    상기 유입구 포트 부근에 위치되고, 액상 냉매를 수신하여 2상(two-phase) 냉매의 제1 혼합물로 팽창시키도록 구성된 제1 압력-강하 디바이스;
    상기 유입구 매니폴드 내에 위치되고, 상기 2상 냉매의 제1 혼합물을 수신하여 2상 냉매의 제2 혼합물로 팽창시키고 상기 2상 냉매의 제2 혼합물을 상기 제1 복수의 튜브들의 상기 제1 단부에 앨리쿼트(aliquot)하도록 구성되는 제2 압력-강하 디바이스를 포함하되,
    상기 제1 압력-강하 디바이스 및 상기 제2 압력-강하 디바이스는 혼성 팽창 디바이스를 형성하도록 협력하는,
    이중 통과 증발기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전이 매니폴드는, 자신의 내부에 배치되고 상기 전이 매니폴드를 상류 부분 및 하류 부분으로 분리시키며 냉매를 상기 제1 복수의 튜브들로부터 상기 제2 복수의 튜브들로 앨리쿼트하도록 구성된 흐름-모듈레이션 플레이트(flow-modulation plate)를 포함하는, 이중 통과 증발기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 흐름-모듈레이션 플레이트는 냉매를 상기 제1 복수의 튜브들로부터 상기 제2 복수의 튜브들로 앨리쿼트하도록 구성된 복수의 개구(opening)들을 정의하는, 이중 통과 증발기.
KR1020150119006A 2014-08-26 2015-08-24 이중 통과 증발기 KR20160024800A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/469,000 2014-08-26
US14/469,000 US20160061497A1 (en) 2013-11-01 2014-08-26 Two-pass evaporator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160024800A true KR20160024800A (ko) 2016-03-07

Family

ID=53886907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150119006A KR20160024800A (ko) 2014-08-26 2015-08-24 이중 통과 증발기

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160061497A1 (ko)
EP (1) EP2990752A1 (ko)
KR (1) KR20160024800A (ko)
CN (2) CN111486621A (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10197312B2 (en) * 2014-08-26 2019-02-05 Mahle International Gmbh Heat exchanger with reduced length distributor tube
US10072900B2 (en) * 2014-09-16 2018-09-11 Mahle International Gmbh Heat exchanger distributor with intersecting streams
CN109073292A (zh) * 2016-03-04 2018-12-21 摩丁制造公司 加热和冷却系统及其热交换器
JP2017223399A (ja) * 2016-06-14 2017-12-21 株式会社デンソー 冷却システム
JP6767620B2 (ja) * 2016-10-21 2020-10-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 熱交換器およびそれを用いた冷凍システム
FR3061284B1 (fr) * 2016-11-30 2019-10-18 Valeo Systemes Thermiques Echangeur de chaleur constitutif d'un circuit de fluide refrigerant
US10563895B2 (en) 2016-12-07 2020-02-18 Johnson Controls Technology Company Adjustable inlet header for heat exchanger of an HVAC system
CN110486514B (zh) * 2018-05-14 2021-11-02 中国石油化工股份有限公司 一种流量控制装置
US20200158388A1 (en) * 2018-11-16 2020-05-21 Mahle International Gmbh Evaporator unit
DE102018222815A1 (de) 2018-12-21 2020-06-25 Mahle International Gmbh Aufnahmekasten für eine Wärmeübertrager
GB2625961A (en) * 2021-10-15 2024-07-03 Mitsubishi Electric Corp Distributor, heat exchanger, and heat pump device

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0706633B1 (de) * 1993-07-03 1998-02-11 Ernst Flitsch GmbH & Co. Plattenwärmeaustauscher mit kältemittelverteiler
DE19719252C2 (de) * 1997-05-07 2002-10-31 Valeo Klimatech Gmbh & Co Kg Zweiflutiger und in Luftrichtung einreihiger hartverlöteter Flachrohrverdampfer für eine Kraftfahrzeugklimaanlage
US6729386B1 (en) * 2001-01-22 2004-05-04 Stanley H. Sather Pulp drier coil with improved header
TW552382B (en) * 2001-06-18 2003-09-11 Showa Dendo Kk Evaporator, manufacturing method of the same, header for evaporator and refrigeration system
JP3960233B2 (ja) * 2002-04-03 2007-08-15 株式会社デンソー 熱交換器
US6814136B2 (en) * 2002-08-06 2004-11-09 Visteon Global Technologies, Inc. Perforated tube flow distributor
US7886811B2 (en) * 2003-11-14 2011-02-15 Showa Denko K.K. Evaporator and process for fabricating same
EP1548380A3 (en) * 2003-12-22 2006-10-04 Hussmann Corporation Flat-tube evaporator with micro-distributor
JP4667077B2 (ja) * 2004-03-09 2011-04-06 昭和電工株式会社 ジョイントプレート半製品、ジョイントプレート、ジョイントプレートの製造方法および熱交換器
DE112005001009T5 (de) * 2004-05-11 2007-03-08 Showa Denko Kk Wärmetauscher
WO2006078048A1 (en) * 2005-01-18 2006-07-27 Showa Denko K.K. Heat exchanger
KR20070091217A (ko) * 2005-02-02 2007-09-07 캐리어 코포레이션 열펌프에 적용되는 평행 유동형 열교환기
EP1844269A4 (en) * 2005-02-02 2010-07-07 Carrier Corp TUBULAR INSERT AND DOUBLE-FLOW DEVICE FOR A COLLECTOR OF A HEAT PUMP
EP2079973B1 (en) * 2006-10-13 2012-05-02 Carrier Corporation Multi-pass heat exchangers having return manifolds with distributing inserts
CN101568792B (zh) * 2006-11-13 2011-08-03 开利公司 用于分配的小通道换热器集管插入件
AU2008323157B2 (en) * 2007-11-14 2012-11-08 Swep International Ab Distribution pipe
US20090173482A1 (en) * 2008-01-09 2009-07-09 Beamer Henry E Distributor tube subassembly
CN202013133U (zh) * 2008-02-22 2011-10-19 利厄伯特公司 热交换器和热交换器系统
US20090229805A1 (en) * 2008-03-13 2009-09-17 Delphi Technologies, Inc. Manifold design having an improved collector conduit and method of making same
WO2009139998A2 (en) * 2008-05-16 2009-11-19 Carrier Corporation Microchannel heat exchanger with enhanced refrigerant distribution
CN102099651B (zh) * 2008-07-15 2013-12-25 开利公司 集成多回路微通道换热器
US8234881B2 (en) * 2008-08-28 2012-08-07 Johnson Controls Technology Company Multichannel heat exchanger with dissimilar flow
CN102150001B (zh) * 2008-09-08 2014-04-09 开利公司 减小水截留的微通道热交换器模块设计
US8439104B2 (en) * 2009-10-16 2013-05-14 Johnson Controls Technology Company Multichannel heat exchanger with improved flow distribution
US8485248B2 (en) * 2009-12-15 2013-07-16 Delphi Technologies, Inc. Flow distributor for a heat exchanger assembly
US20110240276A1 (en) * 2010-04-01 2011-10-06 Delphi Technologies, Inc. Heat exchanger having an inlet distributor and outlet collector
JP5468982B2 (ja) * 2010-05-14 2014-04-09 カルソニックカンセイ株式会社 車両用空気調和装置
US20110290465A1 (en) * 2010-06-01 2011-12-01 Delphi Technologies, Inc. Orientation insensitive refrigerant distributor tube
US9267737B2 (en) * 2010-06-29 2016-02-23 Johnson Controls Technology Company Multichannel heat exchangers employing flow distribution manifolds
CN201926209U (zh) * 2011-01-11 2011-08-10 谭勇萍 双通道平行流蒸发器
KR101372096B1 (ko) * 2011-11-18 2014-03-07 엘지전자 주식회사 열교환기
US9568225B2 (en) * 2013-11-01 2017-02-14 Mahle International Gmbh Evaporator having a hybrid expansion device for improved aliquoting of refrigerant
CN203771815U (zh) * 2014-04-21 2014-08-13 南方英特空调有限公司 双通道平行流蒸发器
US10072900B2 (en) * 2014-09-16 2018-09-11 Mahle International Gmbh Heat exchanger distributor with intersecting streams

Also Published As

Publication number Publication date
CN105387650A (zh) 2016-03-09
US20160061497A1 (en) 2016-03-03
CN111486621A (zh) 2020-08-04
EP2990752A1 (en) 2016-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20160024800A (ko) 이중 통과 증발기
US8099978B2 (en) Evaporator unit
CN102187165B (zh) 多蒸发系统
US7654108B2 (en) Unit for refrigerant cycle device
US9239193B2 (en) Unitary heat pump air conditioner having a heat exchanger with an integral receiver and sub-cooler
CN102692100B (zh) 热交换系统和车辆制冷循环系统
US5505253A (en) Condenser for an automobile air-conditioning installation
US20100206535A1 (en) Heat exchangers having baffled manifolds
US20070169512A1 (en) Heat exchanger and refrigerant cycle device using the same
US20160059666A1 (en) Air conditioning system and heat exchanger
US20150121950A1 (en) Evaporator having a hybrid expansion device for improved aliquoting of refrigerant
JP2008503705A (ja) 冷却システムで使用するための一体型の熱交換器
US11338646B2 (en) Device for distributing the coolant in an air-conditioning system of a motor vehicle
US9551533B2 (en) Heat exchanger unit
CN110831796A (zh) 包括具有热交换器的制冷剂回路的用于车辆的制冷设备以及用于这种制冷设备的热交换器
JP5200045B2 (ja) 熱交換器
CN105910351A (zh) 换热器及空调器
KR101894440B1 (ko) 차량용 히트펌프 시스템의 실외 열교환기
WO2020179651A1 (ja) 車両用バッテリの冷却モジュール
US9970694B2 (en) Coolant condenser assembly
JP5062066B2 (ja) エジェクタ式冷凍サイクル用蒸発器ユニット
WO2021070808A1 (ja) 冷却装置
US10240826B2 (en) Heat exchanger
JP6537928B2 (ja) 熱交換器及びヒートポンプシステム
US9834061B2 (en) Assembly including a heat exchanger and a mounting on which said exchanger is mounted