CN101655298B - 冷媒循环系统中的气态冷媒回流器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制冷或制热系统中的冷媒循环装置，具体是冷媒循环系统中的气态冷媒回流器，包括：储液罐，在储液罐的上部设有气态冷媒出口，在储液罐的下端设有汽液混合态冷媒入口和液态冷媒出口，在储液罐的内壁上设有水平的凸环或凸块，凸环或凸块用于限定浮力调节阀下浮的位置；浮力调节阀，浮力调节阀设置在凸环或凸块上部，浮力调节阀包括浮力块，在浮力块的上面装有垂直于浮力块的顶针，在顶针上设有楔形槽，顶针与气态冷媒出口处的导向管内壁动配合，缓冲器，缓冲器安装在浮力块与储液罐的顶面之间，缓冲器用于缓解浮力块与储液罐顶面的碰撞。本发明将经过毛细管节流后产生的气态冷媒集中，直接收回到压缩机，以减少换热损失。

Description

冷媒循环系统中的气态冷媒回流器

技术领域

本发明涉及制冷或制热系统中的冷媒循环装置，具体是冷媒循环系统中的气态冷媒回流器。

背景技术

现有空调器的工作过程是，在制冷模式下，压缩机排出高温高压的气态冷媒，通过四通阀，进入室外机的冷凝器中，高温高压的气态冷媒在冷凝器中被冷却降温成为液态的冷媒，由于冷媒在冷凝器中的阻力损失，冷媒的压力有所降低，冷媒再经过毛细管节流降压，成为低温低压的气液混合态冷媒，冷媒再流经高压截止阀和冷媒流通管路后，进入室内机的蒸发器，冷媒在室内机中吸热蒸发(和室内空气进行交换的制冷过程)，再通过低压截止阀和冷媒流通管路，经过四通阀，回到压缩机，完成空调器的冷媒循环过程。

现有空调器在模式下，压缩机排出高温高压的气态冷媒，通过四通阀、低压截止阀和冷媒流通管路后，进入空调器室内机蒸发器的冷媒循环管路中，高温高压的气态冷媒在室内蒸发器中被冷却，降温后成为低温的液态冷媒(实现和室内空气进行热交换的制热过程)，再经过管路冷媒流入高压截止阀，再经过毛细管，冷媒被节流降压至中间压力，再进入室外机的冷凝器的冷媒循环管路中，冷媒在冷凝器中蒸发吸热后，再通过四通阀回到压缩机。冷媒经过上述过程就完成了空调器制热循环的过程。

在现有空调器中，冷媒在制热循环时，由于从冷凝器中排出的冷媒，既有气态冷媒也有液态冷媒，由于空调器在制冷模式下，冷媒循环系统对冷媒的需求量会减少，如果压缩机所排出的冷媒全部进入到循环系统中，冷媒从冷凝器中排出后，没有得到充分的降温，流经毛细管后的冷媒的温度仍不够低，这样将不利于冷媒吸收环境的热量，只有通过压缩机加速的循环，才能尽可能多的从环境中吸收热量，这将会增加压缩机运行的负荷，增加功耗，降低循环系统的制热效率，这也将导致空调在制热时启动迟缓，增温缓慢，而且当室外环境温度越低时，空调器的制热效率就会越低，制热升温的速度也会变得更慢，如果冷凝器结了霜，空调器中的冷媒甚至会停止制热循环的工作，现有的制冷技术由于冷媒在经过节流后产生20％左右的气态冷媒，这部分气态冷媒蒸发过程中存在以下几个弊病：气体在热交换器中基本不换热或换热效果很差。气体增加冷媒在热交换器中的沿层损失，降低压缩机的体积效率，影响冷媒循环量。气体使冷媒在热交换器中与热交换器接触不充分，导致换热效率变差。根据冷冻能力＝冷冻効果×冷媒循环量可以看出，冷媒循环量降低可以导致冷冻效果变差。因此有必要对现有的空调器的冷媒循环系统进行有效的改进。

发明内容

本发明的目的在于利用气态冷媒回收器，将经过毛细管节流后产生的气态冷媒集中，直接收回到压缩机，以减少换热损失，使压缩机的回气口的气态冷媒流量增大，从而获得更高的制热或制冷性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案是采用一种冷媒循环系统中的气态冷媒回流器，所述回流器包括：

储液罐，用于将汽液混合冷媒分离成气态冷媒和液态冷媒，在所述储液罐的上部设有气态冷媒出口，在所述储液罐的下端设有汽液混合态冷媒入口和液态冷媒出口，在所述储液罐的内壁上设有水平的凸环或凸块，所述凸环或凸块用于限定浮力调节阀下浮的位置；

浮力调节阀，所述浮力调节阀设置在所述储液罐的内部，位于所述凸环或凸块上部，所述浮力调节阀包括浮力块，在所述浮力块的上面装有垂直于所述浮力块的顶针，在所述顶针上沿所述顶针轴线方向设有楔形槽，所述楔形槽的尖端向下，所述顶针与所述气态冷媒出口处的导向管内壁动配合，所述楔形槽用于调节气态冷媒出口的开度；

缓冲器，所述缓冲器安装在所述浮力块与所述储液罐的顶面之间，所述缓冲器用于缓解所述浮力块与所述储液罐顶面的碰撞。

其中，所述储液罐的上端和下端为锥形体。

其中，所述缓冲器为安装在所述浮力块与所述储液罐顶面之间的弹簧。

其中，所述缓冲器包括，安装在气态冷媒出口处导向管外壁上的磁环，和安装在所述顶针上的磁性材料，将所述磁环与所述顶针上的磁性材料按磁性相斥的方向安装。

其中，在所述浮力块上设有上下方向的通孔，所述通孔用于消除所述浮力块上下面之间的压力差。

其中，所述浮力块由小于冷媒密度的材料制成。

其中，在所述储液罐内装有阻尼网，所述阻尼网安装在所述凸环或凸块的下部，所述阻尼网用于缓冲冷媒的高速流动，保证冷媒在浮力块下处于静止或稳速的状态。

其中，所述气态冷媒出口与毛细管的一端连接，所述毛细管的另一端与压缩机的回气口连接。

其中，所述汽液混合态冷媒入口和液态冷媒出口与换向阀的入口连接，所述换向阀的出口分别与冷凝器和蒸发器连接。

其中，所述储液罐为金属罐或塑料罐。

本发明的优点和有益效果在于，该冷媒循环系统中的气态冷媒回流器，通过浮力自动调节使汽态冷媒从汽液混合态冷媒中分离出来，使气态冷媒直接流回到压缩机，具有以下多个良好的性能：

1、在任何工况中都可以避免液态冷媒直接回流到压缩机，避免不必要的损失，保证了压缩机的安全。减小冷媒在蒸发过程中的沿程损失，增大冷媒流量。

2、改善冷媒在蒸发器中的有效接触，减少制冷效率的损失，提高换热性能。

3、因冷媒在节流蒸发后汽态冷媒温度较液态冷媒温度低，直接进入回气管后与主回路的气体充分接触可以降低冷媒的回气温度，降低排液温度，降低过冷度，提高性能。

4、在各种环境下均能有效防止液态冷媒回流至压缩机从而避免性能不必要的损失。

5、安装浮力自动调节型气态冷媒回流器经过实验能力能提高10％-20％，并且对于系统循环(如压缩机，节流阀等)或者电路控制没有提出特殊要求，因此对于提高性能后的成本不会产生过高的压力，相对于相同性能的系统成本更低。

附图说明

图1是本发明气态冷媒回流器结构示意图；

图2是图1中的弹性缓冲器局部放大示意图；

图3是图1中的磁性缓冲器局部放大示意图；

图4是本发明浮力块与顶针的局部放大示意图；

图5是本发明浮力块与嵌有磁化材料顶针的局部放大示意图；

图6是本发明导向管局部放大示意图；

图7是本发明阻尼网结构示意图；

图8是本发明装有气态冷媒回流器的制冷冷媒循环流程图；

图9是本发明装有气态冷媒回流器的制热冷媒循环流程图。

图中：1、储液罐；2、气态冷媒出口；3、汽液混合态冷媒入口；4、液态冷媒出口；5、凸环；6、浮力调节阀；7、浮力块；8、顶针；9、楔形槽；11、锥形体；12、弹簧；13、磁环；14、磁性材料；15、通孔；16、阻尼网；17、毛细管；19、换向阀；20、冷凝器；21、蒸发器；22、压缩机；23、四通阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如附图1至9所示，图中的箭头代表冷媒的流向。本发明的具体实施方案为，一种冷媒循环系统中的气态冷媒回流器，所述回流器包括：储液罐1，所述储液罐用于将汽液混合冷媒分离成气态冷媒和液态冷媒，在所述储液罐1的上部设有气态冷媒出口2，在所述储液罐1的下端设有汽液混合态冷媒入口3和液态冷媒出口4，在所述储液罐1的内壁上设有水平的凸环5或凸块，所述凸环5或凸块用于限定浮力调节阀6向下下浮的位置；浮力调节阀6，所述浮力调节阀设置在所述储液罐1的内部，位于所述凸环5或凸块上部，所述浮力调节阀6包括浮力块7，在所述浮力块7的上面装有垂直于所述浮力块7的顶针8，在所述顶针8上沿所述顶针8轴线方向设有楔形槽9，所述楔形槽9的尖端向下，所述顶针8与所述气态冷媒出口2处的导向管内壁动配合，所述楔形槽9用于调节气态冷媒出口2的开度；缓冲器，所述缓冲器安装在所述浮力块7与所述储液罐1的顶面之间，所述缓冲器用于缓解所述浮力块7与所述储液罐1顶面的碰撞。

在本发明中所述储液罐1的上端和下端为锥形体11，所述气态冷媒出口2和液态冷媒出口4分别设置在所述锥形体11的顶部。所述缓冲器为安装在所述浮力块7与所述储液罐1顶面之间的弹簧12。在本发明中所述缓冲器还可以是包括，安装在气态冷媒出口2处导向管外壁上的磁环13，和安装在所述顶针8上的磁性材料14，将所述磁环13与所述顶针8上的磁性材料14按磁性相斥的方向安装。在所述浮力块7上设有上下方向的通孔15，所述通孔15用于消除所述浮力块7上下面之间的压力差。所述浮力块7由小于冷媒密度的材料制成。在所述储液罐1内装有阻尼网16，所述阻尼网16安装在所述凸环5或凸块的下部，所述阻尼网16用于缓冲冷媒的高速流动，保证冷媒在浮力块7下处于静止或稳速上下位移的状态。所述气态冷媒出口2与毛细管17的一端连接，所述毛细管17的另一端与压缩机的回气口连接。所述汽液混合态冷媒入口3和液态冷媒出口4与换向阀19的入口连接，所述换向阀19的出口分别与冷凝器20和蒸发器21连接。所述储液罐1为金属罐或塑料罐。

本发明冷媒循环系统中的气态冷媒回流器的工作原理是，采用浮力自动调节型的气态冷媒回流器，就是通过浮力自动调节使气态冷媒从汽液混合态冷媒中分离出气态冷媒，使气态冷媒直接流回到压缩机，在冷媒液面较低时，浮力调节阀随液面也处于较低位置，浮力调节阀6上的顶针8与储液罐1的气态冷媒出口2配合的通道变宽，气态冷媒大量从储液罐1里流出，使液态冷媒的液面上升。当液面上升时浮力调节阀6上的顶针上移，与储液罐1的气态冷媒出口2配合的通道变窄，气态冷媒流量下降，使聚集在储液罐1的气态冷媒增加，液面下降。当液面太高以至顶针8将气态冷媒出口2顶死时，储液罐1里的气态冷媒无法排出越积越多，将液态冷媒的液面往下压，浮力调节阀6跟随液面下降。另外由于浮力调节阀6上有通孔15，可以避免由于顶针顶死出气孔产生的浮力调节阀6下方与出气孔间的压力差，并且顶针8与气态冷媒出口2间的配合面不是压力面，也无法产生压力差。所以液面处于任何位置不会影响浮力调节阀6的工作，浮力调节阀6在上下阻尼网16波动中能很快稳定于合适的位置。因此在任何环境中都可以避免液态冷`媒回流到压缩机22，避免不必要的损失。

冷媒循环系统中的气态冷媒回流器是通过浮力调节阀6在储液罐1的气态冷媒出口2来回移动产生不同的开度从而调节气态冷媒与液态冷媒的分离，固然会产生浮力调节阀6与储液罐1间的碰撞。为了解决因碰撞引起的寿命减短及可靠性失效问题，需要充分避免或者降低碰撞的机会和碰撞力。因此在储液罐1与浮力调节阀6间做以下处理：使用缓冲器缓解由于冷媒急速流动产生的冲击，将冲击力包裹在缓冲器的下方，通过缓冲器后冷媒只有较小的波动而不是冲击。浮力调节阀6处于最高位置也就是与液态冷媒出口2被封死的时候，顶针8与液态冷媒出口2采用面接触而不是点接触。为了更好解决冲击力特提出以下几种缓冲装置的技术方案，浮力调节阀6在最低位置(停机时浮力调节阀所处的位置)顶针8不会脱离储液罐1的液态冷媒出口2的位置，避免下次工作时无法进入液态冷媒出口2：

一、弹簧12缓冲，弹簧12下端固定在浮力块7上，上端可以是固定在储液罐1的内定面上，也可以没有固定，在浮力调节阀6产生节流时弹簧12开始工作，当浮力调节阀6上移时弹簧压缩，浮力调节阀6受向下的推力增加，可以缓冲冲击。

二、磁力缓冲，磁力缓冲是在顶针8上一部位嵌入磁材料14，并且在储液罐1的液态冷媒出口2外围套粘一个磁环13，让顶针8与磁环为同极相斥。磁环13在液态冷媒出口2位置的磁通量最大，当顶针8运动到封闭状态时所受的推力也最大，顶针8在这时的运动速度也是最小，从而避免冲击，而磁环13的磁通量在离开液态冷媒出口2的位置后迅速衰竭，在浮力调节阀6未运动到最高位置时感受的磁力不大，不会降低节流的作用。使用磁力缓冲具有以下优点：磁力缓冲不需要在流道里面特别设置弹簧12、定位装置等，只需要将磁环13在导向管外面粘接牢固即可，更容易实现。磁力缓冲为无机缓冲，没有明显的进入临界点(如弹簧12从下端上移至接触储液罐1)的冲击，并且在接近封闭状态时产生的磁力很大，能有效避免冲击。

三、无冲击缓冲，当浮力调节阀6的上部顶针8与储液罐1的液态冷媒出口2配合良好，密封状态时泄漏量可以不计。顶针8开有楔形槽9，楔形槽9只处于顶针的上部一部分，在工作状态时气态冷媒主要从此楔形槽9流出。在开机时浮力调节阀6迅速上移，此时顶针8上的楔形槽9也上移，导致顶针8与储液罐1的液态冷媒出口2的开度减小至关闭，此时浮力块7仍未到最上方与储液罐碰撞。此时系统的压力不断增加，浮力调节阀6仍上移，但是浮力调节阀上移的位移很小并且还是不能碰到储液罐，随着储液罐里的气态冷媒增加，冷媒液面被气态冷媒压下，浮力调节阀6也随着下浮并使顶针8上的楔形槽9与储液罐1的液态冷媒出口2产生微小的开度，从而调节气态冷媒流量。由于顶针8与液态冷媒出口2关闭后浮力块7与储液罐间仍有较宽的距离，因此不会产生碰撞。顶针8的长度比储液罐的导向管短，也不会产生顶针8与储液罐的碰撞。

在本发明中减压毛细管17与压缩机回气管18连接，毛细管17的作用是防止在浮力调节阀6在卡死状态时可以起到节流作用，防止过多液态冷媒直接回流到压缩机22。磁环13粘在储液罐1的气态冷媒出口2位置，磁环13的磁通量在该出口的位置(也是磁环的中心横断面)为最大。在其他位置衰减，可以有效降低顶针8与储液罐1的碰撞。储液罐，经过浮力调节阀节流后的气态和液态冷媒到达储液罐1后产生分离。储液罐1中间有限凸环5.浮力调节阀6利用冷媒的浮力调节阀的开度。浮力调节阀6上部是锥型顶针8，在储液罐1的流道里上下移动产生不同的开度，调节气态冷媒的流量，防止液态冷媒通过。浮力调节阀6下部是浮力块7，由轻质材料做成，利用冷媒的浮力使锥型顶针8上下移动，为了防止浮力块7由于下面的冷媒的压力直接被顶在上面，需要在浮力块上增加几个通孔15，消除浮力块7上下面的压力差。浮力调节阀6由于可以自动调节冷媒的流量，能在任何环境下工作并且不会引起冷媒进入压缩机22。阻尼网，缓冲冷媒从毛细管出来后的高速流动，保证冷媒在浮力调节阀6处处于静止状态。允许蒸汽、液态冷媒经过。要求阻尼网不会对蒸汽产生死角。进液管用于是冷媒经过节流后进入储液罐1。回液管用于使液态冷媒经分离后离开储液罐1。换向阀体19利用过冷管组(或膨胀阀)两端的压力差使阀芯能稳定在左端或右端。换向阀芯：利用换向阀体的不同压力差引起的不同位置产生不同的流向，制冷时使左端两根管引流至储液罐1，右端两根管直接接通。制热时使右端两根管引流至储液罐，左端直接接通。毛细管用于将室内蒸发器21与室外冷凝器20的冷媒引入换向阀19产生不同的压力差。

本实施例的优点是：该冷媒循环系统中的气态冷媒回流器，通过浮力自动调节使汽态冷媒从汽液混合态冷媒中分离出来，使气态冷媒直接流回到压缩机，具有以下多个良好的性能：

1、在任何工况中都可以避免液态冷媒直接回流到压缩机，避免不必要的损失，保证了压缩机的安全。减小冷媒在蒸发过程中的沿程损失，增大冷媒流量。

2、改善冷媒在蒸发器中的有效接触，减少制冷效率的损失，提高换热性能。

3、因冷媒在节流蒸发后汽态冷媒温度较液态冷媒温度低，直接进入回气管后与主回路的气体充分接触可以降低冷媒的回气温度，降低排液温度，降低过冷度，提高性能。

4、在各种环境下均能有效防止液态冷媒回流至压缩机从而避免性能不必要的损失。

5、安装浮力自动调节型气态冷媒回流器经过实验能力能提高10％-20％，并且对于系统循环(如压缩机，节流阀等)或者电路控制没有提出特殊要求，因此对于提高性能后的成本不会产生过高的压力，相对于相同性能的系统成本更低。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种冷媒循环系统中的气态冷媒回流器，其特征在于，所述回流器包括：

储液罐(1)，用于将汽液混合冷媒分离成气态冷媒和液态冷媒，在所述储液罐(1)的上部设有气态冷媒出口(2)，在所述储液罐(1)的下端设有汽液混合态冷媒入口(3)和液态冷媒出口(4)，在所述储液罐(1)的内壁上设有水平的凸环(5)或凸块，所述凸环(5)或凸块用于限定浮力调节阀(6)下浮的位置；

浮力调节阀(6)，所述浮力调节阀设置在所述储液罐(1)的内部，位于所述凸环(5)或凸块上部，所述浮力调节阀(6)包括浮力块(7)，在所述浮力块(7)的上面装有垂直于所述浮力块(7)的顶针(8)，在所述顶针(8)上沿所述顶针(8)轴线方向设有楔形槽(9)，所述楔形槽(9)的尖端向下，所述顶针(8)与所述气态冷媒出口(2)处的导向管内壁动配合，所述楔形槽(9)用于调节气态冷媒出口(2)的开度；

缓冲器，所述缓冲器安装在所述浮力块(7)与所述储液罐(1)的顶面之间，所述缓冲器用于缓解所述浮力块(7)与所述储液罐(1)顶面的碰撞。

2.如权利要求1所述的冷媒循环系统中的气态冷媒回流器，其特征在于，所述储液罐(1)的上端和下端为锥形体(11)。

3.如权利要求1所述的冷媒循环系统中的气态冷媒回流器，其特征在于，所述缓冲器为安装在所述浮力块(7)与所述储液罐(1)顶面之间的弹簧(12)。

4.如权利要求1所述的冷媒循环系统中的气态冷媒回流器，其特征在于，所述缓冲器包括，安装在气态冷媒出口(2)处导向管外壁上的磁环(13)，和安装在所述顶针(8)上的磁性材料(14)，将所述磁环(13)与所述顶针(8)上的磁性材料(14)按磁性相斥的方向安装。

5.如权利要求1所述的冷媒循环系统中的气态冷媒回流器，其特征在于，在所述浮力块(7)上设有上下方向的通孔(15)，所述通孔(15)用于消除所述浮力块(7)上下面之间的压力差。

6.如权利要求5所述的冷媒循环系统中的气态冷媒回流器，其特征在于，所述浮力块(7)由小于冷媒密度的材料制成。

7.如权利要求1所述的冷媒循环系统中的气态冷媒回流器，其特征在于，在所述储液罐(1)内装有阻尼网(16)，所述阻尼网(16)安装在所述凸环(5)或凸块的下部，所述阻尼网(16)用于缓冲冷媒的高速流动，保证冷媒在浮力块(7)下处于静止或稳速的状态。

8.如权利要求1所述的冷媒循环系统中的气态冷媒回流器，其特征在于，所述气态冷媒出口(2)与毛细管(17)的一端连接，所述毛细管(17)的另一端与压缩机的回气口连接。

9.如权利要求1所述的冷媒循环系统中的气态冷媒回流器，其特征在于，所述汽液混合态冷媒入口(3)和液态冷媒出口(4)与换向阀(19)的入口连接，所述换向阀(19)的出口分别与冷凝器(20)和蒸发器(21)连接。

10.如权利要求1所述的冷媒循环系统中的气态冷媒回流器，其特征在于，所述储液罐(1)为金属罐或塑料罐。

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