液体到制冷剂换热器及操作该液体到制冷剂换热器的方法技术

本发明专利技术提供了一种液体到制冷剂换热器，具有嵌套板的堆叠，堆叠具有限定在板之间的流体流动通道。堆叠包括冷凝器部分和过冷却器部分。堆叠的底端部处的底板具有结合至其的制冷剂出口端口和接收瓶。接收流动路径延伸通过结构连接件，结构连接件将接收瓶结合至底板，以允许接收瓶的内容积和冷凝器部分之间的流体流动。另一接收流动路径延伸通过另一结构连接件，以允许接收瓶的内容积和过冷却器部分之间的流体流动。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及换热器及其操作方法。
技术介绍
已知的是，液体到制冷剂换热器(liquid to refrigerant heat exchanger)被用来在制冷剂流和液体冷却剂流之间传递热能。这类换热器可以用作冷冻机换热器，其中来自液体冷却剂流的热量被传递到制冷剂，由此使制冷剂汽化，使得变冷的液体冷却剂流离开换热器。可替代地，这类换热器可用作冷凝器，其中来自过热制冷剂流的热量被传递到液体冷却剂回路中，由此冷却并冷凝制冷剂。车载空调和制冷系统传统地使用空气冷却式冷凝器来完成对离开制冷剂系统的压缩机的过热制冷剂的冷却和冷凝。这类空气冷却式冷凝器通常设置在车辆的前面以便接收所需的空气流，空气流可以由车辆本身的推进，或由空气移动装置，或由这两者来提供。然而，通过使用液体冷却式冷凝器来完成这个任务可以得到某些益处。通过示例的方式，通过将冷凝器从车辆的前端移走可简化引擎舱的封装。但是，液体冷却式制冷剂冷凝器在这类应用中的实施也伴随着挑战。车辆上的液体冷却剂回路的温度必然高于周围空气温度，从而制冷剂压缩机的水头压力将需要被增加，以便取得与之前使用空气冷却式冷凝器取得的相同的制冷剂的过冷却量。在减少这类系统的总体能耗的方面，适当的过冷却是重要的，因为它增加了系统蒸发器中的制冷剂流的可用比焓。在实现系统的冷凝器中集成的接收器时发现了又一挑战。接收器通常沿着冷凝器的冷凝器段和过冷却器段之间的制冷剂流动路径而定位，并且起到确保只有液体制冷剂被提供到膨胀装置的作用，膨胀装置通常
直接设置在系统的蒸发器的上游。多余的制冷剂以液体和蒸汽状态存储在接收器中，由此防止多余的液体制冷剂充满冷凝器(这将降低运行效率)。如同DeKuester等人在美国专利号5934102中示出的和描述的，这类接收器作为另外的圆筒形结构容易集成到空气冷却式冷凝器中，设置成邻近其中一个圆筒形的制冷剂集管。使用液体冷却式冷凝器(构建为板型换热器)时，这类接收器的集成更加困难。(申请人在)公开的美国专利申请号US2014/0224455和公开的国际专利申请号WO2014/085588示出具有这类集成的接收器的液体到制冷剂换热器的实施例。在那些应用中，单独的制冷剂管线从换热器的冷凝器段延伸到接收器。这个单独的制冷剂管线会增加制造成本和复杂度。因此，仍存在改进的空间。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，液体到制冷剂换热器包括嵌套板的堆叠，其具有限定在板之间的流体流动通道。嵌套板的堆叠在堆叠的顶端部和底端部之间在堆叠方向上延伸，堆叠的与顶端部相邻的第一子组限定冷凝器部分，堆叠的与底端部相邻的第二子组限定过冷却器部分。盖板结合至堆叠的顶端部并且具有结合至其的制冷剂进口端口，以将制冷剂流接收到冷凝器部分。底板结合到堆叠的底端部并且具有制冷剂出口端口，制冷剂出口端口结合至底板，与嵌套板的堆叠相对。接收瓶也结合至底板，与堆叠相对。至少第一和第二结构连接件将接收瓶结合到底板。第一接收流动路径延伸通过第一结构连接件以允许接收瓶的内容积和冷凝器部分之间的流体流动。第二接收流动路径延伸通过第二结构连接件以允许接收瓶的内容积和过冷却器部分之间的流体流动。在一些实施例中，液体到制冷剂换热器包括制冷剂岐管，制冷剂岐管延伸通过过冷却器部分并且与其液力隔离。制冷剂岐管提供第一接收流动路径的一部分。在一些实施例中，换热器包括第一、第二和第三制冷剂岐管。第一制冷剂岐管设置在嵌套板的堆叠的第一角处，只延伸通过冷凝器部分，
并且流体耦接到制冷剂进口端口以接收制冷剂流。第二制冷剂岐管设置在堆叠的第二角处，只延伸通过冷凝器部分，并且通过限定在冷凝器部分的板之间的一些流体流动通道连接至第一制冷剂岐管。第三制冷剂岐管延伸通过过冷却器部分并且与其液力隔离，并提供第一接收流动路径的一部分。在一些这类实施例中，第一液体岐管设置在堆叠的第三角处，并且第二液体岐管设置在堆叠的第四角处。第一和第二液体岐管通过限定在冷凝器部分和过冷却器部分这两者中的板之间的一些流体流动通道而被连接。在一些这类实施例中，第三制冷剂岐管偏置于第一、第二、第三和第四角。在一些实施例中，流体传输板设置在嵌套板中的第一个嵌套板和嵌套板中的第二个、相邻的嵌套板之间的空间中。嵌套板中的第一个嵌套板限定冷凝器部分的端部，并且嵌套板中的第二个嵌套板限定过冷却器部分的端部。流体传输板内的流体传输渠道在第二和第三制冷剂岐管之间延伸以提供第一接收流动路径的一部分。在一些这类实施中换热器还包括第四和第五制冷剂岐管。第四制冷剂岐管设置在嵌套板的堆叠的第一角处，只延伸通过过冷却器部分，并且流体耦接到第二接收流动路径以接收制冷剂流。第五制冷剂岐管设置在嵌套板的堆叠的第一角处，只延伸通过过冷却器部分，并且流体耦接至制冷剂出口端口以传送制冷剂流。第四和第五制冷剂岐管通过限定在过冷却器部分中的板之间的一些流体流动通道而被连接。在一些这类实施例中，第二和第五制冷剂岐管通过嵌套板中的第二个嵌套板而彼此流体隔离。在一些实施例中，液体到制冷剂换热器包括多个插入件，插入件设置在过冷却器部分中的至少一些嵌套板之间，以至少部分地限定第三制冷剂岐管。根据本专利技术的另一实施例，一种操作液体到制冷剂换热器来对气态制冷剂进行冷却和冷凝的方法包括：将液体冷却剂流接收到换热器中，引导流的第一部分通过换热器的冷凝器段，以及引导流的第二部分与第
一部分平行地通过换热器的过冷却器段。气态制冷剂被接收到换热器中，并且被引导通过冷凝器段，以便通过将热量传递给液体冷却剂流的第一部分来冷却和至少部分地冷凝气态制冷剂。凭借将制冷剂传送通过至少部分地设置在过冷却器段内的流动渠道而将至少部分地被冷凝的制冷剂途运到接收瓶，接收瓶与液体到制冷剂换热器集成。至少部分地被冷凝的制冷剂被分成液相制冷剂部分和气相制冷剂部分。液相制冷剂部分被引导通过过冷却器段，以便通过将热量传递到液体冷却剂流的第二部分来进一步冷却液相制冷剂。将液相制冷剂从换热器中移出，以及将液体冷却剂的第一和第二部分重新组合并且从换热器中移出。在一些实施例中，将至少部分地被冷凝的制冷剂途运到接收瓶包括：首先引导制冷剂通过流动渠道的设置在冷凝器段和过冷却器段之间的第一部分，然后引导制冷剂通过流动渠道的第二部分。在一些这类实施例中，在已经被引导通过流动渠道的第一和第二部分之后，制冷剂被引导通过流动渠道的第三部分，流动渠道的第三部分延伸通过接收瓶的结构连接件。根据本专利技术的另一实施例，液体到制冷剂换热器包括嵌套板的堆叠，具有限定在板之间的流体流动通道。每个板具有大致矩形形状，并且每个板在至少一些角处设有角孔隙。第一液体岐管延伸堆叠的高度，由在板的第一角处的对齐的角孔隙限定，并且与设置在堆叠的第一端部处的第一液体端口流体连通。第二液体岐管延伸堆叠的高度，由在板的第二角处的对齐的角孔隙限定，并且与设置在堆叠的第一端部处的第二液体端口流体连通。第一制冷剂岐管在堆叠的第一部分上方从第一端部延伸，由在堆叠的第三角处的对齐的角孔隙限定，并且在堆叠的第一端部处与制冷剂入口端口流体连通。第二制冷剂岐管在堆叠的第一部分上方从第一端部延伸，并由在堆叠的第四角处的对齐的角孔隙限定。第三制冷剂岐管在堆叠的第二部分上方从堆叠的与第一端部相对的第二端部延伸，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液体到制冷剂换热器，包含：嵌套板的堆叠，其具有限定在所述板之间的流体流动通道，所述嵌套板的堆叠在所述嵌套板的堆叠的顶端部和底端部之间在堆叠方向上延伸，板的堆叠的与所述顶端部相邻的第一子组限定冷凝器部分，所述板的堆叠的与所述底端部相邻的第二子组限定过冷却器部分；盖板，其设置在所述嵌套板的堆叠的顶端部处并且结合至所述嵌套板的堆叠的顶端部；制冷剂进口端口，其结合至所述盖板，用来将制冷剂流接收到所述冷凝器部分中；底板，其设置在所述嵌套板的堆叠的底端部处并且结合至所述嵌套板的堆叠的底端部；制冷剂出口端口，其结合至所述底板，与所述嵌套板的堆叠相对，用来传送来自所述过冷却器部分的被冷却和冷凝的制冷剂；接收瓶，其结合至所述底板，与所述嵌套板的堆叠相对；第一结构连接件，其将所述接收瓶结合至所述底板，第一接收流动路径延伸通过所述第一结构连接件，以允许所述接收瓶的内容积和所述冷凝器部分之间的流体流动；以及第二结构连接件，其将所述接收瓶结合至所述底板，第二接收流动路径延伸通过所述第二结构连接件，以允许所述接收瓶的内容积和所述过冷却器部分之间的流体流动。

【技术特征摘要】
2015.05.01 US 62/155,8091.一种液体到制冷剂换热器，包含：嵌套板的堆叠，其具有限定在所述板之间的流体流动通道，所述嵌套板的堆叠在所述嵌套板的堆叠的顶端部和底端部之间在堆叠方向上延伸，板的堆叠的与所述顶端部相邻的第一子组限定冷凝器部分，所述板的堆叠的与所述底端部相邻的第二子组限定过冷却器部分；盖板，其设置在所述嵌套板的堆叠的顶端部处并且结合至所述嵌套板的堆叠的顶端部；制冷剂进口端口，其结合至所述盖板，用来将制冷剂流接收到所述冷凝器部分中；底板，其设置在所述嵌套板的堆叠的底端部处并且结合至所述嵌套板的堆叠的底端部；制冷剂出口端口，其结合至所述底板，与所述嵌套板的堆叠相对，用来传送来自所述过冷却器部分的被冷却和冷凝的制冷剂；接收瓶，其结合至所述底板，与所述嵌套板的堆叠相对；第一结构连接件，其将所述接收瓶结合至所述底板，第一接收流动路径延伸通过所述第一结构连接件，以允许所述接收瓶的内容积和所述冷凝器部分之间的流体流动；以及第二结构连接件，其将所述接收瓶结合至所述底板，第二接收流动路径延伸通过所述第二结构连接件，以允许所述接收瓶的内容积和所述过冷却器部分之间的流体流动。2.根据权利要求1所述的液体到制冷剂换热器，还包含制冷剂岐管，所述制冷剂岐管延伸通过所述过冷却器部分并且与所述冷却器部分液力隔离，所述制冷剂岐管提供所述第一接收流动路径的一部分。3.根据权利要求1所述的液体到制冷剂换热器，还包含：第一制冷剂岐管，其设置在所述嵌套板的堆叠的第一角处，只延伸通过所述冷凝器部分，并且流体耦接到所述制冷剂进口端口，以从所述制冷剂进口端口接收所述制冷剂流；第二制冷剂岐管，其设置在所述嵌套板的堆叠的第二角处，只延伸通过所述冷凝器部分，并且通过限定在所述冷凝器部分的板之间的一些流体流动通道连接至所述第一制冷剂岐管；以及第三制冷剂岐管，延伸通过所述过冷却器部分，与所述过冷却器部分液力隔离，并提供所述第一接收流动路径的一部分。4.根据权利要求3所述的液体到制冷剂换热器，还包含：第一液体岐管，其设置在所述嵌套板的堆叠的第三角处；以及第二液体岐管，其设置在所述嵌套板的堆叠的第四角处，所述第一液体岐管和所述第二液体岐管通过限定在所述冷凝器部分和所述过冷却器部分这两者中的板之间的一些流体流动通道而被连接，所述第三制冷剂岐管偏置于所述第一角、第二角、第三角和第四角。5.根据权利要求3所述的液体到制冷剂换热器，还包含流体传输板，所述流体传输板设置在所述嵌套板中的第一个嵌套板和所述嵌套板中相邻的第二个嵌套板之间的空间中，所述嵌套板中的所述第一个嵌套板限定所述冷凝器部分的端部，所述嵌套板中的所述第二个嵌套板限定所述过冷却器部分的端部，所述流体传输板内的流体传输渠道在所述第二制冷剂岐管和所述第三制冷剂岐管之间延伸，以提供所述第一接收流动路径的一部分。6.根据权利要求5所述的液体到制冷剂换热器，还包含：第四制冷剂岐管，其设置在所述嵌套板的堆叠的第一角处，只延伸通过所述过冷却器部分，并且流体耦接至所述第二接收流动路径，以从所述第二接收流动路径接收所述制冷剂流；第五制冷剂岐管，其设置在所述嵌套板的堆叠的第二角处，只延伸通过所述过冷却器部分，并且流体耦接至所述制冷剂出口端口，以将所述制冷剂流传送到所述制冷剂出口端口，所述第四制冷剂岐管和所述第五制冷剂岐管通过限定在所述过冷却器部分中的板之间的一些流体流动通道而被连接。7.根据权利要求6所述的液体到制冷剂换热器，其中，所述第二制冷剂岐管和所述第五制冷剂岐管通过所述嵌套板中的所述第二个嵌套板
\t而彼此流体隔离。8.根据权利要求3所述的液体到制冷剂换热器，还包含多个插入件，所述插入件设置在所述过冷却器部分中的至少一些嵌套板之间，以至少部分地限定所述第三制冷剂岐管。9.一种操作液体到制冷剂换热器来对气态制冷剂进行冷却和冷凝的方法，包含：将液体冷却剂流接收到所述液体到制冷剂换热器中；引导所述液体冷却剂流的第一部分通过所述液体到制冷剂换热器的冷凝器段，以及引导所述液体冷却剂的第二部分与所述第一部分平行地通过所述液体到制冷剂换热器的过冷却器段；将所述气态制冷剂接收到所述液体到制冷剂换热器中；引导所述气态制冷剂通过所述冷凝器段，以便通过将热量传递给所述液体冷却剂流的第一部分来冷却并且至少部分地冷凝所述气态制冷剂；凭借将制冷剂传送通过至少部分地设置在所述过冷却器段内的流动渠道而将至少部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·巴夫奈科特，J·布劳恩，M·埃克伦德，T·格罗托弗斯特，J·汉森，J·利索伊万诺夫，K·希斯勒，
申请(专利权)人：摩丁制造公司，
类型：发明
国别省市：美国;US