CN104596154A - 空调器及其平行流换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空调器技术领域，提供空调器及其平行流换热器，所述平行流换热器中，其中一集流管的最下方的腔室与最上方的腔室之间设有第一储液罐、第一跨管及第一管道，第一跨管的一端与最上方的腔室连通，第一跨管的另一端连通于第一储液罐的底部，第一管道的一端连通于第一储液罐的上部，第一管道的另一端与最下方的腔室连通。本发明中，在最上一层流路中设置储液罐来进行汽液分离，使制冷剂在进入平行流换热器最上端部分的扁管之前就将汽态的制冷剂分离出来，保证进入最上端部分的扁管为液态制冷剂，这样大大提高上端扁管的换热效率，从而解决了低频下液态制冷剂送不到换热器上端的换热空间而引起换热量和换热效率低下的问题。

Description

空调器及其平行流换热器

技术领域

本发明涉及空调器技术领域，更具体地说，是涉及一种空调器及其平行流换热器。

背景技术

平行流换热器与传统空调器内的管翅式换热器相比，具有结构紧凑、传热效率高、冷媒需求量少且成本低等优势，因此目前已被广泛应用于家用空调与商用空调中。目前在热泵型空调器室外机平行流换热器中，为了保证空调在制热运行时，平行流换热器分流均匀，平行流换热器的流路通常会采用跨管连接。

具体地，如图1所示，为现有技术中应用于热泵型空调器室外机的平行流换热器，其包括两竖直放置的第一集流管10、第二集流管20、若干水平放置的扁管30。第一集流管10与第二集流管20的相对面上分别设有若干固定槽(图中未示出)，各扁管30的两端插入对应的两固定槽内。且各扁管30外侧卡设有若干翅片40。第一集流管10、第二集流管20的两端封闭。其中，第一集流管内设置有一第一隔片11，这样第一集流管10内部腔体即被第一隔片11分隔为两个第一腔室，分别为第一腔室12a、第一腔室12b。第二集流管20内设置有三个第二隔片21，这样第二集流管20内部腔体即被三个第二隔片21分隔为四个第二腔室，分别为第二腔室22a、第二腔室22b、第二腔室22c、第二腔室22d。第一分隔片11与第二集流管20中最下方的一第二隔片21设置高度相同，这样保证第一腔室12a和第二腔室22a的高度相同，两个腔室可以连通相同数量的扁管30。第一集流管10的第一腔室12a的侧壁和第一腔室12b的侧壁上分别连通导管13a和导管13b。第二集流管20的第二腔室22a的侧壁上分别连通跨管23a、跨管23b及跨管23c，跨管23a、跨管23b及跨管23c的另一端分别连通至第二腔室22b、第二腔室22c以及第二腔室22d。

上述平行流换热器作冷凝器使用时，制冷剂流动方向如图1中实线箭头所示，高温高压的制冷剂通过导管13b进入第一集流管10的第一腔室12b，制冷剂沿与第一腔室12b连通的扁管30流动，经过扁管30及翅片40的散热，制冷剂从高温高压的蒸汽状态冷却为汽液两相的饱和状态进入到第二集流管20的第二腔室22b、第二腔室22c及第二腔室22d中，并分别沿跨管23a、跨管23b及跨管23c汇聚到第二腔室22a内，然后制冷剂经过与第二腔室22a连通的扁管30继续冷凝成过冷的液体，然后进入到第一集流管10的第一腔室12a，最后由导管13a流出。

上棕平行流换热器作蒸发器使用时，制冷剂流动方向如图1中虚线箭头所示，节流后的低压液态制冷剂通过导管13a进入第一集流管10的第一腔室12a，制冷剂沿与第一腔室12a连通的扁管30流动，在流动过程中吸热蒸发，制冷剂变为汽液两相的状态进入到第二集流管20的第二腔室22a，并分别沿跨管23a、跨管23b及跨管23c进入到第二腔室22b、第二腔室22c及第二腔室22d中，然后制冷剂经过与各腔室连通的扁管30内继续蒸发然后进入到第一集流管10的第一腔室12b，最后由导管13b流出。

由上述平行流换热器的工作状态可以看出，当平行流换热器在用于蒸发器时，在第二集流管20的第二腔室22a中制冷剂是汽液两相混合状态，在制冷剂流速较大时，汽液两相能够充分混合达到均匀分配的目的，但在变频空调系统内，当压缩机以1/2额定频率甚至更低频率运行时，在第二腔室22a内的制冷剂会因流速变慢而出现汽液分层现象，与第二腔室22a连通的跨管23a、跨管23b及跨管23c所要输送的制冷剂输送高度最高，而低流速下制冷剂汽液分层时，因液体密度大，因此液体在下面，气体在上面，从而导致气体制冷剂优先通过跨管23c进入最上方的第二腔室22d，并将与第二腔室22d连通的扁管30填充，而使得液体制冷剂不能全部到达最上方的扁管30内，因而大大降低最上方的换热器部分的换热效率，从而降低整个换热器在低频下的换热量和换热效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空调器及其平行流换热器，旨在解决现有技术中存在的平行流换热器中存在的低频下液态制冷剂送不到换热器上端的换热空间而引起换热量和换热效率低下的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种平行流换热器，包括竖直设置的第一集流管及第二集流管、水平连通于所述第一集流管与所述第二集流管之间的多路微通道扁管、设于各路所述微通道扁管上的翅片，所述第一集流管内设有一第一隔片，所述第一隔片将所述第一集流管分隔为两个第一腔室，两所述第一腔室上分别连通有可供制冷剂流入/流出的导管，所述第二集流管内设有至少一个可将其分隔为至少两个第二腔室的第二隔片，位于最下方的第二腔室与其它各第二腔室分别通过管道连通，还包括第一储液罐，连通于最下方的第二腔室与最上方的第二腔室之间的管道包括第一跨管与第一管道，所述第一跨管的一端与最上方的第二腔室连通，所述第一跨管的另一端连通于所述第一储液罐的底部，所述第一管道的一端连通于所述第一储液罐的上部，所述第一管道的另一端与最下方的第二腔室连通。

具体地，所述第一管道为一跨管。

具体地，所述第一储液罐的内容体积V_储液罐＝V_{第二集流管}/N，V_{第二集流管}为第二集流管的内容积，N为第二集流管中除去最下方的第二腔室外其它第二腔室数量。

或者，所述第一管道包括第二跨管、第三跨管以及一第二储液罐；所述第二跨管的一端连通于所述第一储液罐的上部，所述第二跨管的另一端连通于所述第二储液罐的底部，所述第三跨管的一端连通于所述第二储液罐的上部，所述第三跨管的另一端与最下方的第二腔室连通。

具体地，所述第一储液罐设于所述第一集流管中部高度处。

进一步地，还包括第三储液罐，由上至下位于第二层的第二腔室与最下方的第二腔室之间的管道包括第四跨管与第二管道，所述第四跨管的一端与位于第二层的第二腔室连通，所述第四跨管的另一端连通于所述第三储液罐的底部，所述第二管道的一端连通于所述第三储液罐的上部，所述第二管道的另一端与最下方的第二腔室连通。

具体地，所述第二管道为一跨管。

或者，所述第二管道包括第五跨管、第六跨管以及一第四储液罐；所述第五跨管的一端连通于所述第三储液罐的上部，所述第五跨管的另一端连通于所述第四储液罐的底部，所述第六跨管的一端连通于所述第四储液罐的上部，所述第六跨管的另一端与最下方的第二腔室连通。

本发明还提供了一种空调器，包括有平行流换热器，所述平行流换热器具有上述的结构。

本发明中，在平行流换器的最上一层流路中设置储液罐来进行汽液分离，使制冷剂在进入平行流换热器最上端部分的扁管之前就将汽态的制冷剂分离出来，保证进入最上端部分的扁管为液态制冷剂，这样大大提高上端扁管的换热效率，从而解决了低频下液态制冷剂送不到换热器上端的换热空间而引起换热量和换热效率低下的问题。

附图说明

图1是现有技术中平行流换热器的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的平行流换热器的结构示意图；

图3是本发明实施例二提供的平行流换热器的结构示意图；

图4是本发明实施例三提供的平行流换热器的结构示意图；

图5是本发明实施例四提供的平行流换热器的结构示意图；

图6是本发明实施例五提供的平行流换热器的结构示意图；

10-第一集流管；11-第一隔片；  12a-第一腔室；   12b-第二腔室；

13a-导管；     13b-导管；     20-第二集流管；  21-第二隔片；

22a-第二腔室； 22b-第二腔室； 22c-第二腔室；   22d-第二腔室；

30-扁管；      40-翅片；      50-第一储液罐；  60a-管道；

60b-管道；     60c-管道；     61c-第一跨管；   62c-第一管道；

621c-第二跨管；622c-第三跨管；623c-第二储液罐；61b-第四跨管；

62b-第二管道； 621b-第五跨管；622b-第六跨管；  623b-第四储液罐；

70-第三储液罐。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

实施例一

参照图2，本发明实施例一提供的平行流换热器，包括竖直设置的第一集流管10及第二集流管20、水平连通于第一集流管10与第二集流管20之间的多路微通道扁管30、设于各路微通道扁管30上的翅片40。第一集流管10内设有一第一隔片11，第一隔片11将第一集流管10分隔为两个第一腔室，分别为第一腔室12a、第一腔室12b；第一腔室12a的侧壁和第一腔室12b的侧壁上分别连通导管13a和导管13b。第二集流管20内设置有三个第二隔片21，这样第二集流管20内部腔体即被三个第二隔片21分隔为四个第二腔室，分别为第二腔室22a、第二腔室22b、第二腔室22c、第二腔室22d。第一分隔片11与第二集流管20中最下方的一第二隔片21设置高度相同，这样保证第一腔室12a和第二腔室22a的高度相同，两个腔室可以连通相同数量的扁管30。上述平行流换热器还包括第一储液罐50。位于最下方的第二腔室22a与第二腔室22b及第二腔室22c分别通过管道60a、管道60b连通，管道60a、管道60b具体为跨管。而最下方的第二腔室22a与第二腔室22d之间的管道60c包括第一跨管61c与第一管道62c，第一跨管61c的一端与最上方的第二腔室22d连通，第一跨管61c的另一端连通于第一储液罐50的底部，第一管道62c的一端连通于第一储液罐50的上部，第一管道62c的另一端与最下方的第二腔室22a连通。

本实施例中，第一管道62c为一跨管。

为了方便加工制作，第一储液罐50优选地采用与第一集流管10、第二集流管20或跨管直径相同的管材加工而成，并焊接于第一集流管10中部高度处。

本实施例中，平行流换热器作冷凝器使用时，制冷剂流动方向如图2中实线箭头所示，高温高压的制冷剂通过导管13b进入第一集流管10的第一腔室12b，制冷剂沿与第一腔室12b连通的扁管30流动，经过扁管30及翅片40的散热，制冷剂从高温高压的蒸汽状态冷却为汽液两相的饱和状态进入到第二集流管20的第二腔室22b、第二腔室22c及第二腔室22d中，流入第二腔室22b、第二腔室22c的制冷剂分别经管道60b、60c进入第二腔室22a中，而第二腔室22d内的制冷剂由第一跨管61c进入第一储液罐50，然后再由第一储液罐50的上部进入第一管道62c，并最终流入第二腔室22a中，三路制冷剂在第二腔室22a内混合后经过与第二腔室22a连通的扁管30继续冷凝成过冷的液体，然后进入到第一集流管10的第一腔室12a，最后由导管13a流出。

本实施例中，平行流换热器作蒸发器使用时，制冷剂流动方向如图2中虚线箭头所示。节流后的低压液态制冷剂通过导管13a进入第一集流管10的第一腔室12a，制冷剂沿与第一腔室12a连通的扁管30流动，在流动过程中吸热蒸发，制冷剂变为汽液两相的状态进入到第二集流管20的第二腔室22a，其中，一部分制冷剂经分别经管道60b、60c分别进入第二腔室22b及第二腔室22c，另一部分制冷剂经第一管道62c进入到第一储液罐50的上部，在第一储液罐50内制冷剂进行汽液分层，密度较大的液态制冷剂沉到第一储液罐50的底部，这样与第一储液筒底部连通的第一跨管61c内会优先流进液态制冷剂，气态制冷剂则被存于第一储液罐50内，沿第一跨管61c流出的制冷剂被引导到第二集流管20的第二腔室22d内；这三路制冷剂经过与各腔室连通的扁管30内继续蒸发然后进入到第一集流管10的第一腔室12b，最后由导管13b流出。

由上述可知，由于在平行流换热器最上方的第二腔室22d与最下方的第二腔室22a之间设置了第二储液罐50，这样保证了与最上方第二腔室22d对应的扁管30内有液态制冷剂流入，解决了现有平行流换热器在低速时液态制冷剂无法进入高处扁管的问题，大大提高了低流速下平行流换热器作蒸发器用时的换热量和换热效率。

作为优选的实施例，在保证汽液分离效果前提下，同时也避免材料的浪费，第一储液罐50的内容积满足下述公式：第一储液罐50内容积V_储液罐＝V_{第二集流管}/N，其中，V_{第二集流管}为第二集流管20的内容积，N为第二集流管20中除去最下方的第二腔室22a外其它第二腔室数量。本实施例中，N为3，即V_储液罐＝V_{第二集流管}/3。当然，第一储液罐50的内容积V_储液罐也可以大于V_{第二集流管}/N，或者，V_储液罐小于V_{第二集流管}/N，当V_储液罐大于V_{第二集流管}/N时，第一储液罐50需要的材料多，成本较高；当V_储液罐小于V_{第二集流管}/N时，第一储液罐50内容积过小，汽液分离效果不佳，但这两种情况都属于本发明保护范围之内。

需要说明的是，第二集流管20内第二隔片21的数量不限于本实施例中的3个，可以根据第二集流管20的实际高度来选择，如当第二集流管20的高度较小时，第二隔片21可以为一片或两片，当第二集流管20的高度较大时，第二隔片21可以为四片、五片或是更多。

实施例二

参照图3，为本发明实施例二提供的平行流换热器，与实施例一的不同之处在于，本实施例中第一管道62c的结构不同。实施例一中，第一管道62c为一跨管，而本实施例中，第一管道62c包括第二跨管621c、第三跨管622c以及一第二储液罐623c。具体地，第二跨管621c的一端连通于第一储液罐50的上部，第二跨管621c的另一端连通于第二储液罐623c的底部，第三跨管622c的一端连通于第二储液罐623c的顶部，第三跨管622c的另一端与最下方的第二腔室22a连通。

本实施例中，对最上方的第二腔室的管道设置了两个储液罐来进行汽液分离。主要是针对垂直高度较高的平行流换热器，当设置一个储液罐仍不足以将液态制冷剂分配至上方的扁管内。当然，对于更高的平行流换热器，也可以以此类推设置更多的储液罐。

由图3可以看出，第二储液罐623c的高度低于第一储液罐50，由于多设置了一个储液罐，相较于实施例一，第一储液罐50的位置可以稍向上移动。

需要说明的是，第二储液罐623c的内容积与第一储液罐50的内容积相同，其选取方法同述实施例一中所述，此处不作赘述。

实施例三

参照图4，本发明实施例三提供的平行流换热器，是在实施例一中平行流换热器基础上，在第二集流管20由上至下第二层的第二腔室22c与最下方的第二腔室22a之间通过第三储液罐70及管道60b连通。具体地，管道60b包括第四跨管61b与第二管道62b。第二管道62b为一跨管。第四跨管61b的一端与位于第二层的第二腔室22c连通，第四跨管61b的另一端连通于第三储液罐70的底部，第二管道62b的一端连通于第三储液罐70的上部，第二管道62b的另一端与最下方的第二腔室22a连通。

本实施例中，于第二层的第二腔室22c与最下方的第二腔室22a之间通过第三储液罐70及管道60c连通，主要是针对平行流换热器高度较高时，第二层的第二腔室22c对应的扁管30内也无液体制冷剂流入的情况。

同样的，第三储液罐70的内容积选取方法也与实施例一中第一储液罐50选取方法相同，此处不作赘述。

实施例四

参照图5，本发明实施例四提供的平行流换器，是在实施例二中平行流换热器基础上，在第二集流管20由上至下第二层的第二腔室22c与最下方的第二腔室22a之间通过第三储液罐70及管道60c连通。其中，第三储液罐70及管道62c与实施例三中的第三储液罐70及管道60c结构相同，此处不作赘述。本实施例中设置上述结构其作用同样是解决平行流换热器高度较高时，第二层的第二腔室22c对应的扁管30内也无液体制冷剂流入的问题。

实施例五

参照图6，本发明实施例五提供的平行流换器，是将实施例四中平行流换热器中的第二管道62b结构进行替换，本实施例中，第二管道62b包括第五跨管621b、第六跨管622b以及一第四储液罐623b；第五跨管621b的一端连通于第三储液罐70的上部，第五跨管621b的另一端连通于第四储液罐623b的底部，第六跨管622b的一端连通于第四储液罐623b的上部，第六跨管622b的另一端与最下方的第二腔室22a连通。本实施例中设置上述结构其作用同样是解决平行流换热器高度较高时，第二层的第二腔室22c对应的扁管30内也无液体制冷剂流入的问题。

当然，平行流换热器的结构不限于本发明中所列的上述各实施例中的结构，当平行流换热器的高度足够高时，在第二集流管20的任一第二腔室内都可以增加上述储液罐结构。各储液罐的内容积选取方法都可参照实施例一中第一储液罐50，此处不作赘述。

本发明还提供一种空调器(图中未示出)，包括有平行流换热器，所述平行流换热器具有上述任一实施例中所述的结构。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.平行流换热器，包括竖直设置的第一集流管及第二集流管、水平连通于所述第一集流管与所述第二集流管之间的多路微通道扁管、设于各路所述微通道扁管上的翅片，所述第一集流管内设有一第一隔片，所述第一隔片将所述第一集流管分隔为两个第一腔室，两所述第一腔室上分别连通有可供制冷剂流入/流出的导管，所述第二集流管内设有至少一个可将其分隔为至少两个第二腔室的第二隔片，位于最下方的第二隔片与所述第一隔片高度相同，位于最下方的第二腔室与其它各第二腔室分别通过管道连通，其特征在于：还包括第一储液罐，连通于最下方的第二腔室与最上方的第二腔室之间的管道包括第一跨管与第一管道，所述第一跨管的一端与最上方的第二腔室连通，所述第一跨管的另一端连通于所述第一储液罐的底部，所述第一管道的一端连通于所述第一储液罐的上部，所述第一管道的另一端与最下方的第二腔室连通。

2.如权利要求1所述的平行流换热器，其特征在于：所述第一管道为一跨管。

3.如权利要求1所述的平行流换热器，其特征在于：所述第一储液罐的内容体积V_储液罐＝V_{第二集流管}/N，V_{第二集流管}为第二集流管的内容积，N为第二集流管中除去最下方的第二腔室外其它第二腔室数量。

4.如权利要求1所述的平行流换热器，其特征在于：所述第一管道包括第二跨管、第三跨管以及一第二储液罐；所述第二跨管的一端连通于所述第一储液罐的上部，所述第二跨管的另一端连通于所述第二储液罐的底部，所述第三跨管的一端连通于所述第二储液罐的上部，所述第三跨管的另一端与最下方的第二腔室连通。

5.如权利要求2或4所述的平行流换热器，其特征在于：所述第一储液罐设于所述第一集流管中部高度处。

6.如权利要求2或4所述的平行流换热器，其特征在于：还包括第三储液罐，由上至下位于第二层的第二腔室与最下方的第二腔室之间的管道包括第四跨管与第二管道，所述第四跨管的一端与位于第二层的第二腔室连通，所述第四跨管的另一端连通于所述第三储液罐的底部，所述第二管道的一端连通于所述第三储液罐的上部，所述第二管道的另一端与最下方的第二腔室连通。

7.如权利要求6所述的平行流换热器，其特征在于：所述第二管道为一跨管。

8.如权利要求6所述的平行流换热器，其特征在于：所述第二管道包括第五跨管、第六跨管以及一第四储液罐；所述第五跨管的一端连通于所述第三储液罐的上部，所述第五跨管的另一端连通于所述第四储液罐的底部，所述第六跨管的一端连通于所述第四储液罐的上部，所述第六跨管的另一端与最下方的第二腔室连通。

9.空调器，包括有平行流换热器，其特征在于：所述平行流换热器具有如权利要求1至8中任一项所述的结构。