带结霜检测与控制的微通道蒸发器.pdf

一种制冷剂蒸气压缩系统包括蒸发器，该蒸发器具有以平行间隔关系布置的多个纵向延伸的扁平换热管。每个换热管都具有扁平的截面，并限定了多个分离的、纵向延伸的制冷剂流通道。一个或多个结霜检测传感器安装成与蒸发器操作关联，用于检测至少一个扁平换热管与相关传热翅片上的结霜/结冰的存在。提供除霜系统，并且该除霜系统与该蒸发换热器操作关联。控制器操作联接该除霜系统以及该一个或多个结霜检测传感器，该控制器响应表示扁平换热管和传热翅片上存在结霜的信号，选择性地激活该除霜系统以启动蒸发器除霜循环。

1.  一种包括制冷剂流回路的制冷剂蒸气压缩系统，所述系统包括：
在制冷剂流回路中以制冷剂流连通方式串联连接的制冷剂压缩机、排热换热器、膨胀装置和蒸发器，所述蒸发器具有多个以平行间隔关系布置的、纵向延伸的扁平换热管，每个所述换热管都具有扁平截面；
至少一个结霜检测传感器，其安装成与所述蒸发器操作关联，用于检测所述蒸发器外表面上结霜或结冰的存在，并产生指示在蒸发器内的至少一个位置存在结霜或结冰的信号；
与所述蒸发器操作关联的除霜系统；以及
操作联接至所述除霜系统和所述至少一个结霜检测传感器的控制器，所述控制器响应指示所述蒸发器内的至少一个位置存在结霜或结冰的所述信号，选择性地激活所述除霜系统以启动所述蒸发器的除霜循环。

2.  如权利要求1所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述蒸发器的每个所述扁平换热管限定了多个内部分离、纵向延伸的制冷剂流动通道。

3.  如权利要求1所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述除霜系统包括与所述蒸发器操作关联的电加热系统。

4.  如权利要求1所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述除霜系统包括热气除霜系统，所述热气除霜系统用于使来自所述压缩机的至少部分制冷剂蒸气选择性地流过所述蒸发器的所述换热管。

5.  如权利要求4所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述热气除霜系统包括：
热气除霜管线，其具有入口开口和出口开口，所述入口开口与所述压缩机的中间压力级成制冷剂流连通，所述出口开口在一位置处与所述制冷循环回路成制冷剂流连通，所述位置相对于制冷剂流位于所述蒸发器的上游并位于所述膨胀装置的下游；以及
制冷剂流量控制装置，其布置在所述热气除霜管线中并操作联接所述控制器，所述制冷剂流量控制装置能够选择性定位在关闭位置和打开位置之间。

6.  如权利要求5所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述制冷剂流量控制装置为调制类型或脉冲类型。

7.  如权利要求4所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述热气除霜系统包括：
热气除霜管线，其具有入口开口和出口开口，所述入口开口与所述压缩机的排气压力侧成制冷剂流连通，所述出口开口在一位置处与所述制冷循环回路成制冷剂流连通，所述位置相对于制冷剂流位于所述蒸发器的上游并位于所述膨胀装置的下游；以及
制冷剂流量控制装置，其布置在所述热气除霜管线中并操作联接所述控制器，所述制冷剂流量控制装置能够选择性地定位在关闭位置和打开位置之间。

8.  如权利要求7所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述制冷剂流量控制装置为调制类型或脉冲类型。

9.  如权利要求1所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述制冷剂系统为热泵，且所述除霜系统包括在加热操作模式和冷却操作模式之间的切换。

10.  如权利要求1所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述至少一个结霜检测传感器包括安装在所述扁平换热管之一的外表面上的结霜检测传感器。

11.  如权利要求1所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述至少一个结霜检测传感器包括安装在位于所述换热管之间并被永久附接至这些换热管的传热翅片之一的表面上的结霜检测传感器。

12.  如权利要求1所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述至少一个结霜检测传感器包括多个结霜检测传感器，每个所述结霜检测传感器安装在所述蒸发器内的不同位置处。

13.  如权利要求1所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述至少一个结霜检测传感器包括多个结霜检测传感器，每个所述结霜检测传感器安装在所述扁平换热管中的一个不同的管的外表面上。

14.  如权利要求1所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述至少一个结霜检测传感器包括多个结霜检测传感器，每个所述结霜检测传感器安装在位于所述换热管之间并被永久附接至这些换热管的多个传热翅片中的一个不同的传热翅片的表面上。

15.  如权利要求1所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述扁平换热管具有扁平矩形截面或扁平椭圆形截面。

16.  如权利要求2所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述多个内部分离、纵向延伸的流体流动通道具有圆形截面的流动面积。

17.  如权利要求2所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述多个内部分离、纵向延伸的流体流动通道具有非圆形截面的流动面积。

18.  如权利要求1所述的制冷剂蒸气压缩系统，进一步包括在所述蒸发器的相邻扁平换热管之间延伸的多个传热翅片。

19.  如权利要求18所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述多个传热翅片包括在相邻换热管之间延伸的多个基本竖直的翅片。

20.  如权利要求18所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述多个传热翅片包括在相邻换热管之间延伸的蛇形翅片。

21.  如权利要求20所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，在相邻换热管之间延伸的所述蛇形传热翅片形成基本三角形、矩形或梯形气流通道中的一种。

22.  如权利要求18所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述多个传热翅片为百叶窗式、波浪式、错齿式或平板式配置中的至少一种。

23.  如权利要求1所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述蒸发器具有第一歧管和第二歧管，且在单程配置中所述扁平换热管在第一歧管和第二歧管之间纵向延伸。

24.  如权利要求1所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述蒸发器具有第一歧管和第二歧管，且在多程配置中所述扁平换热管在第一歧管和第二歧管之间纵向延伸。

25.  如权利要求1所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述蒸发器的所述扁平换热管具有基本水平的取向。

26.  如权利要求1所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述蒸发器的所述扁平换热管具有基本垂直的取向。

27.  如权利要求1所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述蒸发器的所述扁平换热管相对于水平轴线具有在0度至90度之间的倾斜角度。

28.  如权利要求1所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述蒸发器具有基本竖向的取向。

29.  如权利要求1所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述蒸发器相对于水平轴线具有在0度至90度之间的倾斜角度。

30.  如权利要求1所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述蒸发器的所述扁平换热管具有基本直的配置。

带结霜检测与控制的微通道蒸发器
技术领域
[0001]本发明一般涉及蒸发换热器，特别涉及对具有多个平行、扁平换热管的蒸发换热器的外表面上的积霜提供改善的控制。
背景技术
[0002]采用制冷剂蒸气压缩循环的空调和热泵通常用于冷却、或冷却/加热供应给居所、办公楼、医院、学校、餐馆或其他设施内的气候受控的舒适区域的空气。制冷剂蒸气压缩系统也通常用于冷却空气，或其他二次介质，如水或乙二醇溶液，以为超市、便利店、杂货店、自助餐厅、餐馆和其他饮食服务场所中的展示柜、瓶冷却器或其他类似设备内的食品和饮料提供制冷环境。
[0003]传统上，这些制冷剂蒸气压缩系统包括以制冷剂流连通的方式串联的压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器。上述基本的制冷剂蒸气压缩系统组件由闭合制冷剂回路中的制冷剂管线互联，并根据采用的蒸气压缩循环设置。膨胀装置通常为膨胀阀或固定孔径的计量装置，如节流孔或毛细管，其布置在制冷剂管线中，在制冷剂回路中的位置相对于制冷剂流位于蒸发器上游并位于冷凝器下游。膨胀装置操作将流经连接冷凝器与蒸发器的制冷剂管线的液态制冷剂膨胀至较低的压力和温度。制冷剂蒸气压缩系统可充注多种制冷剂中任一种，包括例如R-12、R-22、R-134a、R-404A、R-410A、R-407C、R717、R744、或其他可压缩流体。
[0004]在某些制冷剂蒸气压缩系统中，蒸发器为平行管式换热器，其具有在第一基本竖向延伸的集管或歧管与第二基本竖向延伸的集管或歧管之间以平行间隔的关系纵向延伸的多个扁平的多通道换热管，该扁平的多通道换热管的截面通常为矩形或椭圆形，第一集管或歧管与第二集管或歧管中的一个被用作入口集管/歧管。入口集管从制冷剂回路接收制冷剂流，并在通过换热器的多个平行流路中分配该制冷剂流。另一集管用于收集离开各自流路时的制冷剂流，并将所收集的流导回制冷剂管线，以便在单程换热器中返回压缩机，或在多程换热器中返回平行换热管下游组。在后一种情况下，该集管是中间歧管或歧管腔，并充当至平行换热管下一个下游组的入口集管。
[0005]每个换热管通常具有沿整个管长纵向平行延伸的多个流动通道，每个通道提供具有相对较小横截面积的制冷剂流路。因此，带多通道管的换热器具有相对大量的小横截面积的、在入口集管与出口集管间延伸的制冷剂流路，其中该多通道管在该换热器的入口集管和出口集管之间平行延伸。有时候，这种多通道换热器结构也被称作微通道换热器或小通道换热器。通常对于蒸发器应用，换热器一般包括位于传热管之间的传热翅片，以增强传热、结构刚性和换热器设计紧凑性。在炉钎焊操作中传热管和翅片永久地相互附接(以及被附接到歧管)。翅片可具有扁平、波浪、波纹或百叶窗式设计，通常形成三角形、矩形、错齿形(offset)或梯形气流通道。
[0006]当换热器用作制冷剂蒸气压缩系统中的蒸发器时，流过该蒸发器、并从该蒸发器的输送制冷剂的换热管及关联传热翅片的外表面上流过的空气中的水分从该空气中冷凝出来并聚集在上述换热管和传热翅片的外表面上。根据操作状况，从空气中冷凝出的水分会在蒸发器的换热管和传热翅片的外表面上积聚，并形成霜或冰。由于换热管和传热翅片上霜或冰的积聚的增加和增大关闭翅片与管之间的气流通道，特别是在翅片与管接触的区域中，因此管内的制冷剂与经过该管的空气之间的传热会下降，这是因为霜层或冰层导致了热传导阻力的增加。此外，如果翅片之间的霜增大过多，则通过蒸发器的空气侧的压降会增加，使由空气移动装置输送的气流减少，从而进一步恶化了蒸发换热器的整体性能。
[0007]此外，不同于通常用于传统制冷剂蒸发器的具有相对较大管间间隔的较大直径的圆形换热管，限定了多个小横截面积的流动通道的扁平的多通道管经受由换热管和相关传热翅片外表面上的积霜或积冰引起的损坏并且易于遭受该损坏。对于传统的圆管和板翅式换热器结构，冷凝水往往倾向于从换热管沿传热翅片排走。然而在扁平管上，凝结水往往倾向于积聚，而不是从管排走。因此，除非将积水从管上去除，否则在某些操作状况下积水将交替地进行冻结成霜或冰以及随后在除霜循环内全部或部分融化。由于水冻结时会膨胀，所以积聚的冷凝水的反复冻结与解冻，特别是在传热翅片与扁平换热管之间的受限空间中的冷凝水反复冻结与解冻(例如，在翅片接触扁平管的区域中)会通过使管变形或开裂从而损坏该换热器，并引起翅片从管分离。此外，在后续的除霜循环内，更多的冰可能会在蒸发换热器的换热管和传热翅片的外表面上聚集，甚至可能完全堵塞气流通道，迫使蒸发器运行在特定操作范围(就吸气压力而言)之外，并危及制冷剂系统的可靠性或造成不利的停产，这两者显然都是高度不期望的事件。
[0008]在具有传统翅片圆管和板翅的蒸发器的制冷剂蒸气压缩系统中，蒸发器除霜的通常做法是周期地进行持续确定的时间间隔的除霜，或在检测到需要除霜时根据指令进行。例如，美国专利6205800公开了用于冷藏展示柜蒸发器除霜的一种指令除霜方法，当柜内检测空气温度与检测制冷剂温度之间的差等于或超出除霜阈值时，启动除霜循环。制冷剂温度传感器外置安装在到蒸发器的制冷剂入口管上，或安装在蒸发器盘管内其他位置上，或内置安装在制冷剂入口管内。用于与蒸发器指令除霜控制系统联系起来使用的结霜传感器，在本领域中公开的例子包括：热敏电阻，如在美国专利4305259中公开的；电容传感器板，如在美国专利4347709中公开的；空气流速传感器，如在美国专利4831833中公开的；光纤传感器，如在美国专利4860551中公开的；以及热流传感器，如在美国专利6467282中公开的。
发明内容
[0009]一种包括制冷剂流回路的制冷剂蒸气压缩系统，该回路具有以制冷剂流连通方式串联连接的制冷剂压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器。蒸发器具有多个平行间隔设置的、纵向延伸的扁平换热管。每个换热管具有扁平截面，并可限定多个分离的、纵向延伸的制冷剂流动通道。至少一个结霜检测传感器安装成与蒸发器操作关联，用于检测至少一个扁平换热管或传热翅片上结霜或结冰的存在，并产生指示在该扁平换热管和传热翅片上存在结霜或结冰的信号。除霜系统与蒸发器操作关联。控制器操作联接霜/冰检测传感器和除霜系统，其响应指示在至少一个扁平换热管和传热翅片上存在结霜/结冰的信号，选择性地激活除霜系统以启动蒸发器的除霜循环。霜/冰检测传感器可为安装在换热器上单一位置处的单个传感器，或者可以是安装在换热器上不同位置处的多个结霜检测传感器。
[0010]在一种实施方式中，结霜检测传感器可为安装在扁平换热管之一或传热翅片之一的外表面上的传感器。在一种实施方式中，多个结霜检测传感器可安装在许多个不同的扁平换热管、传热翅片或它们组合的外表面上。在一种实施方式中，除霜系统可为电除霜加热器系统。在一种实施方式中，除霜系统可为热气除霜系统，用于选择性地使来自压缩机的至少部分制冷剂蒸气流过蒸发器换热管。
[0011]换热器可具有扁平换热管，该换热管具有基本扁平矩形或椭圆形的截面，该换热器的每一个换热管都可限定具有圆形截面或非圆形截面流动区的多个内部流体流动通道。换热器还可包括在相邻扁平换热管间延伸的多个翅片。这些翅片可为在相邻换热管间延伸的多个基本竖直的翅片，或者多个翅片可包括在相邻换热管间延伸的蛇形翅片，并可为百叶窗、波浪、错齿或平板式配置。
附图说明
[0012]在本发明随后的详细描述中，参考附图进行理解，附图中：
[0013]图1为结合有作为蒸发器的多通道换热器的制冷剂蒸气压缩系统的示意图；
[0014]图2为配备除霜传感器的蒸发换热器的实施方式的透视图；
[0015]图3为结合有带除霜传感器和关联的电除霜加热器的多通道换热蒸发器的制冷剂蒸气压缩系统的示意图；以及
[0016]图4为结合有带除霜传感器和关联的热气除霜器的多通道换热蒸发器的制冷剂蒸气压缩系统的示意图。
具体实施方式
[0017]在此描述了本发明的换热器，其用作与如图1所示那样的简化的空调循环制冷剂蒸气压缩系统100相连接的蒸发器。尽管图1所示的示例性制冷剂蒸气压缩循环是简化的空调循环，但应该理解的是，本发明的换热器可用于各种设计的制冷剂蒸气压缩系统，包括但不限于，热泵循环、经济器循环、带有如压缩机和换热器那样的串轴组件的循环、冷却器循环、带有再加热的循环、以及包括各种任选项和特征的其他循环。
[0018]制冷剂蒸气压缩系统100包括压缩机105、冷凝器110、膨胀装置120和作为蒸发器运行的换热器10，它们由制冷剂管线102、104和106连接在闭环制冷剂回路中。压缩机105使热高压制冷剂蒸气循环通过排气制冷剂管线102进入冷凝器110的入口集管，并由此通过冷凝器110的换热管，当热制冷剂蒸气以与冷却流体换热的关系流过这些换热管时，该制冷剂蒸气被降温，冷凝为液体且通常被过冷，该冷却流体为例如空气，其由冷凝器风扇115驱动从换热管上流过。尽管换热器110在全文中指的是冷凝器，但是如本领域技术人员所知，主要的两相亚临界冷凝换热器在跨临界应用中会成为单相气体冷却器。换热器110的亚临界和跨临界应用都可同样受益于本文所述的发明。
[0019]高压液态制冷剂离开冷凝器110，并由此流过液态制冷剂管线104到达蒸发换热器10，该制冷剂穿过膨胀装置120，在膨胀装置120中制冷剂膨胀至较低的压力和温度以形成制冷剂液体/蒸气混合物。该较低压力和较低温度下的膨胀制冷剂由此流过蒸发换热器10的换热管40，当制冷剂在这些换热管中以与空气换热的关系流过时，该制冷剂被蒸发且通常被过热，该空气被冷却并在许多情况下被除湿，该空气由蒸发器风扇15驱动从换热管40以及关联的传热翅片50上流过。制冷剂主要是以蒸气热力学状态离开蒸发换热器，并流过吸气制冷剂管线106以便通过吸气端口返回压缩机105。
[0020]当穿过蒸发换热器10的气流以与流过换热管40的制冷剂换热的关系从换热管40和传热翅片50上经过时，该空气被冷却，且流过蒸发换热器10并从蒸发换热器10的制冷剂输送管40和传热翅片50的外表面上流过的该空气中的水分从该空气中冷凝出来，并收集在换热管40和传热翅片50的外表面上。排水盘45提供在蒸发换热器10的下方，用于收集从换热管40和传热翅片50外表面排出的冷凝水。
[0021]平行流换热器10包括多个基本扁平截面的换热管40，该多个换热管40以平行的关系被设置成基本竖向排。如图2所示换热器10的示例性实施方式中，每个换热管40沿其纵轴线在基本竖向延伸的第一集管20与基本竖向延伸的第二集管30之间沿基本水平的方向延伸，从而在两个集管之间提供多个平行的制冷剂流路。尽管制冷剂集管20和30被示为圆柱形配置，但是根据制冷剂路径布置，其也可为矩形、半圆柱体或任何其他形状，也可具有单腔或多腔设计。每一换热管40具有安装至第一集管20的第一端，安装至第二集管30的第二端，以及纵向延伸的至少一个流动通道42(即，在整个管长上都平行于该管的纵轴线)，从而在第一集管20与第二集管30之间提供制冷剂流连通的流路。换热器制冷剂通道布置可为多程配置，如图2所示，或单程配置，其取决于特定的应用要求。
[0022]每个换热管40包括沿其纵轴线延伸并具有基本扁平截面的细长管状构件，例如矩形截面或椭圆形截面。扁平管状构件具有上壁46和下壁48，并限定至少一个纵向延伸的内部流体流动通道42。该至少一个内部流体流动通道42可再分为多个平行、独立的内部流体流动通道42，该内部流体流动通道42平行于并排排列的换热管40的纵轴线纵向延伸，从而提供多通道换热管。每一个扁平的换热管40具有相对于通过换热器10的气流面对上游的前缘41，以及相对于通过换热器10的气流面对下游的后缘43。
[0023]相比于传统技术中具有直径为1/2英寸、3/8英寸或7毫米的圆形换热管，每个扁平多通道管40可具有例如50毫米或更小(通常为10毫米到30毫米)的宽度和约2毫米或更小的高度，该宽度是沿从前缘41延伸到后缘43的横轴线测量的。为了易于说明及详细说明，换热管40在附图中被示为具有限定为矩形截面流路的十个内部通道42。但应该理解的是，在应用中每个多通道换热管40通常可以具有约十个至约二十个的内部流动通道42。一般来说，每个内部流动通道42具有水力直径，其定义为截面流动面积的四倍除以湿周，该水力直径的范围通常从约200微米至约3毫米。尽管如图所示具有矩形截面，但是内部流动通道42可具有圆形、三角形、椭圆形或梯形截面，或任何其他期望的非圆截面。此外，传热管40可具有其他内部传热增强元件，如混合器和边界层破坏器。
[0024]正如传统做法中那样，为改善从扁平传热管40外表面上流过换热器10的空气与流过传热管40的内部平行流动通道42的制冷剂之间的传热，换热器10包括在每组平行排列的管40之间延伸的多个外部传热翅片50。传热翅片被钎焊或以其他方式牢固地附接到相邻换热管40的对应管型构件上下壁的外表面上，以通过热传导在传热翅片50与扁平换热管40的外表面之间建立传热接触。因此，换热管40的外表面与传热翅片50的表面一起形成外部传热表面，该外部传热表面参与到流过换热器10的空气与流过内部通道42的制冷剂之间的传热相互作用。外部传热翅片50还为换热器10提供了结构刚性，并经常协助气流重定向，以改善传热特性。
[0025]在图2所示换热器10的示例性实施方式中，传热翅片50构成翅板的多个段，该多个段形成基本V形或基本U形段的蛇形系列，并布置成既与一个换热管40的下壁48的下外表面传热接触，又与在该一个换热管下方的相邻换热管40的上壁46的上外表面传热接触。替代地，翅片可构成平行、间隔布置且在换热管40之间基本竖直延伸的多个板。应该理解的是，其他翅片配置，例如形成三角形、矩形或梯形气流通道的基本波纹状、波浪状、百叶窗或错齿翅片也可用于本发明的换热器中。
[0026]如上所述，用作制冷剂蒸气压缩系统(例如但不限于，空调或制冷系统)的蒸发器的换热器会遭受从流过蒸发器的空气流中冷凝出并在该换热器的换热管外表面和传热翅片外表面上收集到的水。在正常操作过程中通常经历的某些操作状况下，冷凝水将冻结并在扁平换热管40的上下外表面46、48和传热翅片50上形成霜或冰，特别是在传热翅片50接触换热管40上下外表面的区域中。
[0027]为了检测换热器10上的结霜或结冰，至少一个结霜检测传感器60安装成与换热器10操作关联。如图2所示换热器10的实施方式中，结霜检测传感器60安装在换热管40之一的外表面上。但应该理解的是，结霜检测传感器60可替代地被安装在传热翅片50之一的表面上。此外，应该理解的是，多个结霜检测传感器60可安装在换热器10上的包括位于换热管和/或传热翅片上的多个位置上，其中每个除霜检测传感器60被安装在换热器10内的不同位置处。例如，结霜检测传感器可安装在换热器10中霜/冰首先易于积聚和最多积聚的区域中，或者结霜检测传感器60可安装在遍布换热器10的多个霜/冰易于积聚的不同位置的每一个上。特定换热器中结霜检测传感器的一个或多个确切安装位置是本领域技术人员的选择事项。被用的结霜检测传感器60类型的选择在本领域技术人员的常识内，不是本发明的限制。结霜检测传感器60可为热通量传感器、应变仪传感器、或能够检测换热管40外表面结霜的任何其他类型传感器。
[0028]结霜检测传感器60操作联接至控制器80，并向控制器80提供指示在与传感器60关联的换热管40的外表面上的结霜的信号。在一种实施方式中，结霜检测传感器60向控制器80提供指示在与传感器60关联的换热管40的外表面上的结霜实际程度的信号。控制器80处理从一个或多个结霜检测传感器60收到的信号，并确定这些信号所指示的结霜量是否过多。如果是，控制器80随后启动除霜循环以融化蒸发换热器10上的结霜。
[0029]现在参考附图3，在该图中所描绘的制冷剂蒸气压缩系统100中，电除霜系统与蒸发换热器10操作关联。电除霜系统包括电除霜加热器，其包括相对于空气流布置在位于蒸发换热器10的空气入口处或稍上游的至少一个电加热元件65。在图3所示的示例性实施方式中，提供了多个电加热元件65，一个电加热元件65与每个换热器40关联。当控制器80决定启动除霜循环时，控制器80给电加热元件65通电。电加热元件65以传统方式操作，以将进入蒸发换热器10的空气充分加热至高于0℃，从而使得当加热空气流过换热器时导致形成在换热器内的结霜融化。此外，电加热元件65会加热换热器10的外表面，这也将有助于融冰。替代地，如果安全和隔离装置被安装就位，至少一些换热管40或传热翅片50可用作电加热元件65。在预选时间间隔之后，控制器80会给电加热元件65断电，从而结束除霜循环。
[0030]在图4所示制冷剂蒸气压缩系统100的示例性实施方式中，热气除霜系统与蒸发换热器10操作关联。热气除霜系统包括热气除霜管线70和操作布置于热气除霜管线70中的流量控制阀90。热气除霜管线70具有与压缩机105的中间压力级成制冷剂流连通的入口开口，以及与制冷剂管线104成制冷剂流连通的出口开口，该出口开口的位置相对于制冷剂流位于蒸发换热器10的上游且位于膨胀装置120的下游。因此，热气除霜管线70提供了从压缩机105的中间压力级到蒸发换热器10的制冷剂入口管线的制冷剂流路。流量控制阀90可选择性位于关闭位置和打开位置之间，在关闭位置时流量控制阀90关闭制冷剂流从中穿过的热气除霜管线70，在打开位置时流量控制阀90打开制冷剂流从口穿过的热气除霜管线70。在一个实施方式中，流量控制阀90可为电磁电动操作的流量控制阀。此外，流量控制阀90可为调制类型或脉冲类型，在关闭和打开位置间相应地调制或循环。此外，如果压缩机105没有配备中间压力端口，排气制冷剂蒸气可以被替代地用于除霜目的，该方法显然在本发明范围内。
[0031]流量控制阀90操作联接控制器80。如前所述，控制器80处理从一个或多个结霜检测传感器60收到的信号，并确定这些信号所指示的结霜/冰量是否过多。如果是，则控制器80随后启动除霜循环，以通过向流量控制阀90发送命令信号，引起流量控制阀90部分或全部打开，从而融化形成在蒸发换热器10外表面上的霜/冰。随着流量控制阀90打开，至少部分中间压力的制冷剂蒸气或排气压力的制冷剂蒸气从压缩机105经过热气除霜管线70进入制冷剂管线104，并与来自膨胀装置120的膨胀的制冷剂蒸气混合，从而提高经过蒸发换热器10的换热管40的制冷剂蒸气的温度。当这种较高温度的制冷剂蒸气穿过从换热管40中通过的流动通道42，这种较高温度的制冷剂蒸气提高了限定换热管40的管型元件的温度达到足够高于0℃的温度，从而引起换热器10内的结霜/冰的融化，正如被加热空气流动通过该蒸发换热器那样。在预选时间段后，控制器80命令流量控制阀90关闭，从而防止制冷剂蒸气从压缩机105经过流量控制阀90流到制冷剂线104，并终止了除霜循环。此外，如果需要，当除霜循环启动时，通过主制冷剂回路的制冷剂流可被完全阻断。在此情况下，附加流量控制阀将被安装在排气管线102上，并在除霜循环期间由控制器80关闭。
[0032]如前所述，如果中间压力蒸气不能用作除霜介质，就可使用排气压力蒸气。在该情况下，热气除霜管线70的入口将与压缩机105的排气压力侧成制冷剂流连通。热气除霜管线70的出口在相对于制冷剂流位于蒸发器10上游且位于膨胀装置120下游的位置处再与制冷剂回路成制冷剂流连通。此外，如果制冷剂系统100是热泵，加热和冷却操作模式间的切换可用作除霜手段。
[0033]同样应该理解的是，尽管公开了本发明的实施方式，且这些实施方式最有利于应用在具有水平取向的平直换热管排的蒸发换热器上，但是本文公开的发明也有利于应用在具有其他换热管取向和配置的蒸发换热器上，例如竖直取向的换热管或相对于水平轴线以0度至90度之间倾斜角度取向的换热管。
[0034]尽管如附图所示，本发明已经参考优选模式被示出和描述，但是本领域技术人员会认识到：在不背离如权利要求书所限定的本发明精神和范围内可实施细节上的多种变化。