CN103363734B - 分液装置及包括该分液装置的空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种分液装置及包括该分液装置的空调器。分液装置包括：第一集液管，两端面封闭，且第一集液管的管壁上沿长度方向设置有多个管壁出口；以及分液管，设置在第一集液管中，分液管的一端从第一集液管的端面伸出，且分液管的管壁上沿轴向方向设置有条状的出液口，出液口与第一集液管内部连通。应用本发明的技术方案，通过在分液管的管壁上设置沿轴向方向的条状的出液口，可以使进入分液管的气液两相冷媒沿流动方向边流动边释放，从而更好地对进入分液管中的气液两相冷媒进行分液。

Description

分液装置及包括该分液装置的空调器

技术领域

本发明涉及空调器技术领域，具体而言，涉及一种分液装置及包括该分液装置的空调器。

背景技术

目前空调换热器上的换热器主流还是翅片铜管换热器，翅片铜管换热器存在成本高、抗电腐蚀力差、分液管/集液管组件焊接复杂等问题。

微通道换热器采用扁管强化传热技术，是一种全铝材制造的扁管换热器，具有成本低，抗电腐蚀力强，分液管/集液管组件结构简单等优点。且微通道换热器在单冷机上已有应用，在汽车空调上也已经使用多年。使用微通道换热器不仅能够简化工艺、减少冷媒注入量，而且流路较之于翅片铜管更加简单，便于优化。

可是由于在制冷空调系统中，进入换热器的制冷剂为气液两相混合物，通常分为多路进入换热器中吸收热量，液相蒸发为气体以实现制冷目的。制冷剂两相流体，特别是其中的液体，能否均匀的分配到每一路通道中进行换热，是换热器设计的关键。从匹配试验的结果来看，目前国内各大厂家的微通道换热器普遍存在高频制冷运行时，分液管分液不均的问题，尽管整机性能达到预期要求，但在实际复杂的使用条件下，换热器中各个微通道管如果分液不均，会导致不同管内制冷剂流量不均匀，管内流量较少的很快蒸发，管路出口过热度较高；管内流量过多的蒸发不完，导致出口过热度小，甚至含有液体。两种情况下的微通道管换热面积不能被充分利用是客观事实，应努力避免。

发明内容

本发明旨在提供一种分液装置及包括该分液装置的空调器，使分液管中的气液两相冷媒能够均匀释放，从而提高微通道换热器换热面积的利用率。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种分液装置，包括：第一集液管，两端面封闭，且第一集液管的管壁上沿长度方向设置有多个管壁出口；以及分液管，设置在第一集液管中，分液管的一端从第一集液管的端面伸出，且分液管的管壁上沿轴向方向设置有条状的出液口，出液口与第一集液管内部连通。

进一步地，出液口有多个，多个出液口为沿轴向方向的等距等长的条缝状、等距不等长的条缝状、不等距等长的条缝状或不等距不等长的条缝状。

进一步地，出液口的条缝长度沿分液管内的冷媒流动方向递增。

进一步地，至少部分相邻的出液口之间的间距沿分液管内的冷媒流动方向递增。

进一步地，出液口设置在分液管朝向第一集液管的管壁出口一侧的管壁上。

进一步地，出液口的开口朝向第一集液管的管壁出口一侧。

进一步地，出液口在分液管的管壁上成对设置。

进一步地，分液管的内径为d，出液口的总面积为S，则S＝kπd2/4，式中，k为节流系数，取值为0.6～0.95。

进一步地，分液管沿远离第一集液管的管壁出口的方向偏心设置于第一集液管中。

根据本发明的另一方面，提供了一种空调器，包括前述任一项的分液装置。

应用本发明的技术方案，通过在分液管的管壁上设置沿轴向方向的条状的出液口，可以使进入分液管的气液两相冷媒沿流动方向边流动边释放，相比原有的斜切口或圆形开口更能使气液两相冷媒均匀地从分液管中流出，从而更好地对进入分液管中的气液两相冷媒进行分液。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的实施例的微通道换热器的结构示意图；

图2示出了根据本发明的实施例的微通道换热器微通道管端部结构示意图；

图3示出了根据本发明的实施例的微通道换热器的微通道管端部与第一集液管管壁相对应的示意图；

图4示出了根据本发明的实施例的微通道换热器的分液管内安装有旋流器的示意图；

图5示出了根据图4的微通道换热器的分液管内安装有旋流器的A处局部放大示意图；

图6示出了根据本发明的实施例的微通道换热器的分液管内安装有另一种旋流器的示意图；

图7示出了根据本发明的实施例的微通道换热器的分液管设置有条状出液口的示意图；

图8示出了根据本发明的实施例的微通道换热器的第一集液管内安装有设置有出液口的分液管的示意图；

图9示出了根据本发明的实施例的微通道换热器的分液管设置有另一种条状出液口的示意图；

图10示出了根据本发明的实施例的微通道换热器的条状出液口开口角度示意图；

图11示出了根据本发明的实施例的微通道换热器的开孔挡板示意图；

图12示出了根据本发明的实施例的微通道换热器的分液管内安装开孔挡板的示意图；

图13示出了根据本发明的实施例的微通道换热器的分液管内安装另一种开孔挡板的示意图；

图14示出了根据本发明的实施例的微通道换热器的气液分离器和气液混合室示意图；以及

图15示出了根据本发明的实施例的微通道换热器安装有气液分离器和气液混合室的示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，根据本发明的实施例，微通道换热器包括第一集液管10、第二集液管20、热交换单元80、分液管30。其中第一集液管10和第二集液管20平行设置，在第一集液管10和第二集液管20之间设置有热交换单元80，将第一集液管10和第二集液管20相连通。

第一集液管10的两端面封闭，且第一集液管10的管壁上沿轴向方向设置有多个与热交换单元80连通的管壁出口。第二集液管20的两端面封闭，且第二集液管20的管壁上沿轴向方向设置有多个与热交换单元80连通的管壁入口。气液两相冷媒从第一集液管10进入，经过热交换单元80进行换热，然后流通至第二集液管20，并将完成热交换之后形成的气态冷媒排出第二集液管20。

结合参见图2～3，热交换单元80包括多个相互平行且独立的铝制微通道管81，每个微通道管81都是两端开口的中空管，并与第一集液管10的多个管壁出口以及与第二集液管20的多个管壁入口分别一一对应连通。中空的微通道管81内平行设置有多个沿微通道管81长度方向延伸的间隔板，将微通道管81内部分隔分割为多个相互独立的热交换通道。为了保证微通道管81的端部边缘与第一集液管10和第二集液管20焊接牢靠，需要将微通道管81伸入第一集液管10和第二集液管20内部，所以为了更好地实现分液，微通道管81的两端部形状分别与第一集液管10和第二集液管20的外壁面相适应；或者微通道管81的两个端部形状为分别与第一集液管10和第二集液管20的外壁面相配合的内凹结构，如凹形、V形或月牙形，内凹结构切口可节省微通道管81在第一集液管10内的安装空间，方便第一集液管10内的其它部件的安装，同时，内凹结构切口也便于加工。在相邻两个微通道管81之间还安装有翅片，以便增加热交换单元80的换热效果和换热效率。翅片形状可以是波纹型V形翅片。

使用微通道管的换热器有各种称谓，即，根据它的材料称为铝热换热器，根据它的管的形状称为平面管形换热器，根据冷媒流动情况称为PFC平行流动换热器。

结合参见图4～6，分液管30沿远离第一集液管10的管壁出口的方向偏心设置于第一集液管10中，分液管30的轴心与第一集液管10的管壁出口中心位于第一集液管10的同一径向方向。这样可以增加第一集液管10的管壁出口与分液管30之间的距离，使从分液管30流出的气液两相冷媒在第一集液管10内部有更大的流动空间，使冷媒在该空间内的分布更加分散，且实现更好的分液。

分液管30的第一端设置在第一集液管10内部，并延伸至第一集液管10的第一端端部。分液管30的第二端从第一集液管10的第二端伸出，经折弯后向靠近第二集液管20的方向延伸。

分液管30中还设置有旋流器40。旋流器40的第一端延伸至分液管30的第一端端部，旋流器40的第二端伸出第一集液管10的第二端，但不超过分液管30第二端的弯折部。旋流器40可在分液管30内部转动，将进入分液管30第二端的气液两相冷媒导流至分液管30的第一端，并使气液两相冷媒从分液管30内部平均分配至微通道管81内，增大气液两相冷媒流体的紊流与环流，使分液管30分液均匀，充分利用微通道换热器的换热面积，提高机组的工作性能。旋流器40也可以固定设置于分液管30内。

在一个实施例中，旋流器40包括多个叶片41。在旋流器40的旋转中心轴线位置设置有中心轴42，中心轴42沿分液管30的轴向方向设置在分液管30内，叶片41沿中心轴42的轴向方向间隔设置，且绕中心轴42螺旋延伸，并通过该中心轴42将旋流器40设置于分液管30内。

在另一个实施例中，旋流器40由叶片41从中心轴42的一端连续螺旋延伸至另一端而构成。叶片41可以是沿中心轴42的一侧螺旋延伸的单旋叶片或沿中心轴42的相对侧螺旋延伸的双旋叶片。

在另一个实施例中，旋流器40也可以只包括叶片41，而不包括中心轴42，这种情况下，叶片41沿分液管30轴向方向从分液管30的一端连续螺旋延伸至分液管30的另一端。

结合参见图7～10所示，分液管30的位于第一集液管10内部的管壁沿长度方向开有多个条状的出液口31。出液口31在分液管30的管壁上成对设置。出液口31可以是沿轴向方向的等距等长的条缝状、等距不等长的条缝状、不等距等长的条缝状或不等距不等长的条缝状。出液口31的形状也可以是圆形。但条状的出液口31可使气液两相冷媒沿流动方向边流动边释放，相比其它形状的出液口31可以更好的起到分液的作用。

在一个实施例中，出液口31为不等距不等长的条缝状，且出液口31的条缝长度沿分液管30内的气液两相冷媒流动方向递增，至少部分相邻的出液口31之间的间距沿分液管30内的冷媒流动方向递增。因为气液两相冷媒在流动过程中会逐渐降低流动速度，所以出液口31的这种设置方式可以使速度减慢的气液两相冷媒均匀的从分液管30的较长出液口31中流出，不会影响分液的稳定性和效率。

在另一个实施例中，出液口31为等距等长的条缝状，这种设置方式便于加工。

为了提高分液效率，出液口31设置在分液管30朝向第一集液管10的管壁出口一侧的管壁上。出液口31的开口朝向也朝着第一集液管10的管壁出口一侧。出液口31的开口方向与第一集液管10内壁切线的夹角设为θ，此角度越小，即出液口31的开口方向越朝向第一集液管10的管壁出口，越有利于降低气液两相冷媒冲击的声音和冷媒流动的声音。设分液管30的内径为d，多个出液口31的总面积为S，则：

$S=\mathrm{\κ}\frac{{\mathrm{\πd}}^2}{4};$

式中，k为节流系数，取值为0.6～0.95。

k表示的是出液口31的开孔面积与分液管30的面积之比，取值小于1。其含义代表冷媒从分液管30流入到第一集液管10中是有一定的压降的，所以称作节流系数。

设出液口31的总长度为A，出液口31的总宽度为B，那么，有：

$A=\frac{S}{B}=\mathrm{\κ}\frac{{\mathrm{\πd}}^2}{4B};$

式中，B的取值为0.1～2.0mm。

以等距等长的条缝状的出液口31为例，设分液管30的长度为L，两个出液口31轴向方向之间的距离为m，那么因为出液口31左右对称，则总共有2L/m个出液口31。

那么每个条缝的长度n为：

$n=\frac{A}{2L/m}=\frac{\mathrm{\κ}{\mathrm{\πd}}^{2}m}{8\mathrm{BL}}$

式中，m的取值范围为5～20mm，n的取值范围为2～5mm。

结合参见图11～13所示，在第一集液管10内固定安装有开孔挡板50。开孔挡板50沿轴向方向间隔设置在第一集液管10的管壁出口所在管壁与分液管30之间，用于将在第一集液管10内大量聚集态的气液两相冷媒微小化。开孔挡板50与第一集液管10内壁的连接方式可以是焊接或卡扣连接。焊接可以为点焊。卡扣连接可以是在开孔挡板50上设置卡扣，在第一集液管10内壁设置卡槽，从而对开孔挡板50和第一集液管10进行连接。开孔挡板50上设置有与第一集液管10的多个管壁出口位置相对应的圆形、椭圆形或多边形的开孔，用于使流出分液管30的气液两相冷媒通过管壁出口进入热交换单元80。

在一个实施例中，开孔挡板50为横截面为弧形的挡板，且弧形凹面朝向分液管30所在的方向，保证开孔挡板50具有良好的汇流和分液效果。

在另一个实施例中，开孔挡板50为横截面为弧形的挡板，且弧形凸面朝向分液管30所在的方向。

结合参见图14～15，为了使气液两相冷媒在进入分液管30之前充分均匀混合，分液管30伸出第一集液管10端面的一端连接有气液分离器60，在气液分离器60与第一集液管10之间连接有气液混合室70。

气液分离器60的第一端设置有第一入口63，气液分离器60的与第一端相对的第二端设置有第一出口64以及第二出口65。

气液混合室70的第一端设置有与第二出口65连通的第二入口71，用于使分离后的气相冷媒进入气液混合室70。气液混合室70的与第一端相对的第二端设置有与分液管30连通的第三出口72。气液混合室70的靠近第三出口72的侧壁上设置有与第一出口64连通的第三入口73，用于使分液后的液相冷媒进入气液混合室70。气液混合室70的侧壁上还设置有两端大中间小且截面渐变的扩压部74，扩压部74的位置高于第三入口73的位置，扩压部74可以使气相冷媒充分扩压，扩压后的气相冷媒在到达气液混合室70的第二端后可以与液相冷媒更加充分的混合，提高分液管30的分液效率与分液稳定性。

连接管62的第一端穿过第二出口65，伸入到气液分离器60内部，连接管62的第二端与气液混合室70的第二入口71连通。引液管61的第一端穿过第一出口64，伸入气液分离器60内部，引液管61的第二端与第三入口73连通。

引液管61伸入气液分离器60内部的管段端部靠近气液分离器60的第二端，连接管62伸入气液分离器60内部的管段端部靠近气液分离器60的第一端，这种设置方式使得连接管62位于气液分离器60内部的管段长度大于引液管61位于气液分离器60内部的管段长度。可以起到使连接管62分离气相冷媒而使引液管61分离液相冷媒的作用，使气液两相冷媒在气液分离器60内部很好的分液。

气液两相冷媒通过第一入口63进入气液分离器60后，在其中分成气相冷媒和液相冷媒。液相冷媒经过引液管61引到气液混合室70的第二端，气相冷媒通过连接管62进入气液混合室70的第一端，并经过扩压部74扩压后流动至第二端，与从引液管61流出的液相冷媒混合，形成均匀的气液两相冷媒进入分液管30内，实现均匀分液。同时经过气液混合室70扩压后再混合的气液两相冷媒可以降低流动时的噪音，改善空调器运行环境。

根据本发明的另一方面，提供了一种空调器，包括前述的任一种分液装置。

本发明解决了微通道换热器高频制冷分液管分液不均所导致的换热面积不能充分利用、机组能力降低、压缩机功耗增加的问题。通过在分液管的管壁上设置沿轴向方向的条状的出液口，可以使进入分液管的气液两相冷媒沿流动方向边流动边释放，相比原有的斜切口或圆形开口更能使气液两相冷媒均匀地从分液管中流出，从而更好地对进入分液管中的气液两相冷媒进行分液。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种分液装置，其特征在于，包括：

第一集液管(10)，两端面封闭，且所述第一集液管(10)的管壁上沿长度方向设置有多个管壁出口；以及

分液管(30)，设置在所述第一集液管(10)中，所述分液管(30)的一端从所述第一集液管(10)的端面伸出，且所述分液管(30)的管壁上沿轴向方向设置有条状的出液口(31)，所述出液口(31)与所述第一集液管(10)内部连通，所述出液口(31)有多个，所述多个出液口(31)为沿轴向方向的不等距不等长的条缝状，所述出液口(31)的条缝长度沿所述分液管(30)内的冷媒流动方向递增，至少部分相邻的所述出液口(31)之间的间距沿所述分液管(30)内的冷媒流动方向递增。

2.根据权利要求1所述的分液装置，其特征在于，所述出液口(31)设置在所述分液管(30)朝向所述第一集液管(10)的所述管壁出口一侧的管壁上。

3.根据权利要求1所述的分液装置，其特征在于，所述出液口(31)的开口朝向所述第一集液管(10)的所述管壁出口一侧。

4.根据权利要求1所述的分液装置，其特征在于，所述出液口(31)在所述分液管(30)的管壁上成对设置。

5.根据权利要求1所述的分液装置，其特征在于，所述分液管(30)的内径为d，所述出液口(31)的总面积为S，则S＝kπd²/4，式中，k为节流系数，取值为0.6～0.95。

6.根据权利要求1所述的分液装置，其特征在于，所述分液管(30)沿远离所述第一集液管(10)的所述管壁出口的方向偏心设置于所述第一集液管(10)中。

7.一种空调器，包括分液装置，其特征在于，所述分液装置为权利要求1～6中任一项所述的分液装置。