成一体的吸入管线热交换器和蓄能器 本发明的领域
本发明涉及一种制冷系统，该制冷系统包括吸入管线热交换器和蓄能器。尤其地，本发明涉及一种具有吸入管线热交换器的成一体组件，其中吸入管线热交换器设置在吸入管线蓄能器的容器内。
本发明的背景技术
用在汽车冷却设备和家用制冷设备中的制冷系统具有许多零件。通常地，这些制冷系统具有包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀装置、吸入管线热交换器和液体蓄能器在内的许多处理元件。为了节省冷却和制冷系统内的空间、减少费用和减少所需要的附件数目，及为了使这些系统更加紧凑，因此许多设备使这些过程的吸入管线热交换器和液体蓄能器的功能形成到一个组件中。
在美国专利No.2467078和2530648中给出了成一体的热交换元件和蓄能器的两个例子。在这些专利中，蛇形管缠绕在直管的周围上，以在蓄能器内的两个管子之间进行热交换。在另一个例子，即在美国专利No.3163998中，热交换片与管子紧密地连接起来，而该管子环绕着低压管的长度，其中低压管从蓄能器中排出蒸汽，以提供热交换的优点。在美国专利No.6298687中，在收集组件中使用了共心管子。尽管这些成一体的元件中的至少一些可以满意地实现它们所希望的作用，但是总是有改进地余地。
本发明的概述
在一个实施例中，提供一种成一体的组件，该组件用在具有制冷剂环路的制冷系统中，其中高压制冷剂流过该环路中的一部分，以从该系统中除去热量，而低压制冷剂流过该环路中的另一部分，以把热量吸收到该系统中。该成一体的组件包括：壳体，它具有制冷剂的收集容器；低压扁平管，它延伸到收集容器中，以使低压制冷剂通过其中；及高压扁平管，它延伸到收集容器中，以使高压制冷剂通过其中。低压扁平管的较宽侧和高压扁平管的较宽侧在收集容器内相互能够进行紧密的热交换。
在另一个实施例中，一种制冷系统中的成一体的组件包括：壳体，它具有收集容器、低压制冷剂入口、低压制冷剂出口、高压制冷剂入口和高压制冷剂出口；低压导管，它在壳体内连接到低压制冷剂出口中，从而把低压制冷剂从收集容器中引导到低压制冷剂出口中；高压导管，它在壳体内从高压制冷剂入口延伸到高压制冷剂出口中；及若干热交换片，它们从收集容器内的高压导管和低压导管进行延伸。每个片与高压导管和低压导管进行紧密的热交换。
在成一体的组件的另一个实施例中，低压导管和高压导管是扁平管。
在另一个实施例中，低压扁平管和高压扁平管相互进行紧密的热交换。
在另一个实施例中，低压扁平管和高压扁平管具有相互平行延伸的纵向轴线。
在另一个实施例中，若干热交换片从收集容器内的高压导管和低压导管中进行横向延伸。
在另一个实施例中，成一体的组件在每个片上还包括至少一个槽，该至少一个槽安装着这两个管子。在另一个实施例中，每个槽通到片的边缘上以允许这些片装配到这些管子中。
在另一个实施例中，该成一体的组件包括：壳体，它具有收集容器、低压制冷剂入口、低压制冷剂出口、高压制冷剂入口和高压制冷剂出口；低压导管，它在壳体内连接到低压制冷剂出口中，从而把低压制冷剂从收集容器中引导到低压制冷剂出口中；高压导管，它在壳体内从高压制冷剂入口延伸到高压制冷剂出口中；及至少一个热交换片，该至少一个热交换片在收集容器内的高压导管的第一支承和高压导管的第二支承之间进行延伸，并且片与高压导管进行传导的热交换。
在另一个实施例中，一种制冷系统中的成一体的组件包括：壳体，它具有收集容器、低压制冷剂入口、低压制冷剂出口、高压制冷剂入口和高压制冷剂出口；具有外侧表面和纵向轴线的低压导管，该低压导管在收集容器内进行延伸并且连接到低压制冷剂出口中，从而把低压制冷剂从收集容器中引导到低压制冷剂出口中；及具有外侧表面和纵向轴线的高压导管，该高压导管在收集容器内从高压制冷剂入口延伸到高压制冷剂出口中。在收集容器中，这些纵向轴线在整个长度上相互平行地延伸，并且这些外侧表面处于紧密的热交换关系中。
在另一个实施例中，这些外侧表面相互直接接触。
在另一个实施例中，成一体的组件包括若干热交换片，这些热交换片从高压导管和低压导管中进行横向延伸，每个片与高压导管和低压导管进行紧密的热交换。
本发明的另一个实施例是一种制冷系统，该制冷系统包括：压缩机，它压缩制冷剂；热交换器，它从压缩过的制冷剂中除去热量；膨胀装置，它使压缩后的制冷剂进行膨胀；蒸发器，它把热量传递到制冷剂中；及成一体的吸入管线热交换器和蓄能器。该成一体的吸入管线热交换器和蓄能器包括：收集容器；低压扁平管，它延伸到收集容器中以使膨胀后的制冷剂通过其中；及高压扁平管，它延伸到收集容器中，以使压缩后的制冷剂通过其中。低压扁平管的较宽侧和高压扁平管的较宽侧在壳体内进行传导热交换。
在另一个实施例中是一种制冷系统，该制冷系统包括：压缩机，它压缩制冷剂；热交换器，它从压缩过的制冷剂中除去热量；膨胀装置，它使压缩后的制冷剂进行膨胀；蒸发器，它把热量传递到制冷剂中；及成一体的吸入管线热交换器和蓄能器。该成一体的吸入管线热交换器和蓄能器包括：收集容器；低压制冷剂入口；低压制冷剂出口；高压制冷剂入口和高压制冷剂出口；低压导管，它在壳体内连接到低压制冷剂出口中，从而把膨胀后的制冷剂从收集容器中引导到低压制冷剂出口中；高压导管，它在壳体内从高压制冷剂入口延伸到高压制冷剂出口中；及若干热交换片，它们从收集容器内的高压导管和低压导管进行延伸，每个片与高压管线和低压管线进行传导热交换。
在另一个实施例中，一种制冷系统包括：压缩机，它压缩制冷剂；热交换器，它从压缩过的制冷剂中除去热量；膨胀装置，它使压缩后的制冷剂进行膨胀；蒸发器，它把热量传递到制冷剂中；及成一体的吸入管线热交换器和蓄能器。该成一体的吸入管线热交换器和蓄能器包括：收集容器；低压制冷剂入口；低压制冷剂出口；高压制冷剂入口；高压制冷剂出口；具有外侧表面和纵向轴线的低压导管，它在收集容器内连接到低压制冷剂出口中，从而把膨胀后的制冷剂从收集容器中引导到低压制冷剂出口中；及具有外侧表面和纵向轴线的高压导管。该高压导管在收集容器内从高压制冷剂入口延伸到高压制冷剂出口中。在收集容器中，这些纵向轴线在整个长度上相互平行地延伸，并且这些外侧表面处于紧密的热交换关系中。
附图的简短描述
图1是本发明的成一体的吸入管线热交换器和蓄能器组件的实施例的横剖视图。
图2是图1所示的成一体的组件的实施例的分解透视图。
图3是本发明的成一体的组件的另一实施例的分解透视图。
图4是本发明的成一体的组件的实施例的透视图，其中蓄能器的壳体被拆去了。
图5是本发明的成一体的组件的实施例的透视图，其中蓄能器的壳体被拆去了。
图6示出了在本发明实施例的扁平管之间的紧密的热交换关系。
图7是制冷系统的示意图，在该系统中，可以使用本发明的成一体的吸入管线热交换器和蓄能器组件。
本发明的详细描述
体现本发明的成一体的吸入管线热交换器和蓄能器组件10示出在图1中。壳体12在一端上连接盖14，而在与盖14相对的那端上连接容器盖16，从而封闭组件10内的收集容器或者室17，以容纳低压制冷剂并且把制冷剂分离成液相和汽相。低压导管18使壳体12内的低压制冷剂沿着箭头20的方向流过低压制冷剂入口22，所示实施例的入口22是管子的开口端。低压制冷剂沿着箭头22所示出的方向进入到低压制冷剂入口22中，并且流过低压导管18从而到达低压制冷剂出口24中，而所示实施例中的出口24是管子的开口端。低压制冷剂通过盖14中的开口25从成一体的组件10中出来，如箭头26所示一样。盖14也具有开口27，以把低压制冷剂引导到室17中。
盖14具有两个入口28、30，这两个入口使高压制冷剂入口32和高压制冷剂出口34流体连通到制冷系统的其它部件中，其中在该制冷系统中使用了成一体的组件10。在所示出的实施例中，开口32、34是高压导管36的开口端，而高压导管36环绕着通过壳体12。高压制冷剂沿着箭头38所示的方向通过高压导管36从高压制冷剂入口32流到高压制冷剂出口34中。优选地，低压导管18和高压导管36内的制冷剂处于逆流状态中。
低压导管18和高压导管36可以是具有圆形横截面的管子，但最好是扁平管子。在壳体12内，低压导管18和高压导管36各自具有纵向轴线40、42。纵向轴线40、42相互平行地延伸，优选地，在它们在壳体12内的至少大部分长度44上相互平行地延伸。低压导管18具有外部表面46，高压导管36具有外部表面48，其中表面46和48相互面对，而在它们之间具有导热通道。优选的是，低压导管18和高压导管36在整个长度44上的表面46、48的整个区域中或者基本上是整个区域中处于接触中。但是，应该知道，直接接触在整个长度44上是不可能的，或者在两个导管18、36之间可以具有另外的导热通道。此外，不总是需要外表面46、48之间的直接接触来进行足够的热交换。例如，表面46、48可以设置成相互靠近，而导热材料夹在它们之间，以致它们能够进行传导热交换。
若干热交换片50可以选择性地从高压导管36和低压导管18中进行延伸，而每个片50与低压导管18和高压导管36进行传导热交换。优选地，这些片50具有形成于其内的槽52，而这些槽52形成开口54，该开口54允许这些片50滑到导管18、36中，其中导管18、36和这些片50装配成一个组件。优选地，这些槽52的侧边接触导管18、36的相应侧边，并且使用合适的结合技术如铜焊或者锡焊结合到那里。这些片50还具有法兰56，以便把片50的组件导入到导管18、36中并且还有助于在这些导管18、36和这些片50之间进行热传导。在没有这些片50的情况下可以构造出成一体的组件10。但是，当这些片50包括在组件10时，这些片50有助于热量从高压导管36内的高压制冷剂中传递到室17内的低压制冷剂中。例如，这些片50可以是图1、2和4所示的板形片50，或者可以是图3和5所示的蛇形片57。蛇形片57与高压导管36的第一支承58和第二支承59进行传导热交换。优选地，片57接触支承58、59并且使用合适的结合技术如铜焊结合到那里。如图5所示，在高压导管36的第一支承58和第二支承59之间可以水平地折叠蛇形片57，或者可以垂直地折叠蛇形片57(未示出)。尽管只示出了一个片57，但是在一些应用中最好具有一个以上的片57。
图6示出了用在这里所描述的成一体组件10中的低压多开口扁平管18和高压多开口扁平管36之间的关系。在常常使用二氧化碳作为制冷剂的一些高压超临界冷却系统中，多开口扁平管是优选的，因为它们可以承受这样的更高压力：尽管提供了优良的传热性能，但是这些系统在该更高压力下进行工作。低压多开口扁平管18和高压多开口扁平管36可以是借助混合挤压成型来制造出的一个件，或者可以是分开的零件，这些分开的零件如所示一样以可传导的热交换关系进行密接排列。低压扁平管18具有一排流动通道60，但是低压管也可以是一个开口的低压管。高压扁平管36具有一排内部流动通道62，优选地，低压扁平管18的流动通道60的横截面积大于高压扁平管36的流动通道62的横截面积。低压扁平管18具有较宽的外侧表面46，该外侧表面46接触高压扁平管36的较宽的外侧表面48。作为可选择的特征，低压扁平管18具有较窄侧部70的延伸部68，该延伸部68局部缠绕在高压扁平管36的较窄侧部72的周围上。延伸部68可以包括在低压管36的对置较窄侧部70上，从而更加有利于管子18、36相对于相互进行定位。应该知道，作为一种替换，出于相同的目的和作用，可以把类似的延伸部设置在高压管36上，以缠绕在低压扁平管18的这些较窄侧部70上。作为另外一种选择，一些孔73(这些孔通到一个或者多个通道60中)设置在管子18的上部区域中以借助蒸汽制冷剂流使可以聚集在室17的上部区域中的液体制冷剂定量供给到管子18中。优选地，当低压多开口扁平管18具有一些孔73时，每个流动通道60具有一个孔73。
作为另一种选择，通到流动通道60中的一个或者多个较小的孔(未示出)可以设置在低压导管18的底部上，以使油(该油从液体制冷剂中分离出来并且聚集在室17的底部中)通过流动通道60而流入到从成一体组件10中出来的低压制冷剂流中。此外，排出口80可以设置在室17的底部中，以致分离出来的油可以通过合适导管重新加入到冷却系统中。
图7示出了典型制冷系统100的例子，在这个例子中使用了成一体的组件10。系统100具有：压缩机110，它用来压缩制冷剂；热交换器120，它典型地是冷凝器或者气体冷却器，以从压缩机110所产生的制冷剂中除去热量；膨胀装置130，它使压缩后的制冷剂进行膨胀；及蒸发器140，它把热量传递到膨胀后的制冷剂中。
成一体组件10的作用是，在蒸气相制冷剂进入压缩机110之前，从蒸气相制冷剂中分离出液相制冷剂。液态制冷剂积聚在制冷剂成一体组件10的室17的下部中。把热量从高压导管36内的高压制冷剂中传递到室17和低压导管18内的低压制冷剂中，因此有助于在低压制冷剂通过低压导管18从组件10中出来之前使液态制冷剂在组件10内进行汽化。这就减少了这样的可能性：液态制冷剂的末蒸发部分(slugs)进入到压缩机110中，而这可以损坏压缩机110。此外，在制冷剂进入到膨胀室130之前，在成一体的组件10内的上述传热也冷却了高压导管36内的高压制冷剂，这可以提高冷却系统的整体性能。
除了在权利要求中被细述的之外，这里所使用的任何例子和所有例子或者示例性语言(如“如”或者“例如”)只是用来更好地说明本发明，而不是用来限制本发明的范围。尽管一些可能的优点和目的在这里被明确地描述了，但是应该知道，本发明的一些实施例不可能提供所有的或者任何明确确定的优点和目的。这里所描述的、本发明的这些优选实施例包括用来实现本发明的、本发明人所知道的最佳模式。当然，在阅读前面的描述时，这些优选实施例的变形对于本领域普通技术人员来讲是显而易见的。例如，壳体12和盖14和16是三个零件，并且基本上是圆柱形结构，但是，在一些应用中，其它一些结构如两个零件和/或非圆柱形也是理想的。作为另一个例子，尽管只示出了板形片50，但是其它类型的片在某些应用中也是理想的。本发明人认为本领域普通技术人员能够适当地采用这些变形，并且这些发明人的意思是，本发明可以用不是这里所具体描述的这些方式来实现。相应地，如适用的法律所允许的一样，本发明包括附加权利要求所描述的主题的所有变形和等同物。而且，除非在这里所指明的其它情况或者明显与上下文相矛盾的其它情况之外，所有可能变形中的上述元件的任何结合为本发明所包括在内。