CN113790613A - 罐式换热器及热泵系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种罐式换热器及热泵系统，涉及换热装置技术领域。罐式换热器包括外筒；内筒，内筒设置于外筒的内部；隔板，将外筒与内筒之间的空间分隔为第一腔室和第二腔室，第二腔室位于第一腔室的上方，内筒的下端设置有连通孔，连通孔连通内筒和第一腔室；换热管，设置于内筒和外筒之间；液管，液管用于向内筒和第二腔室提供液态冷媒或者从内筒抽吸液态冷媒；气管，用于从第一腔室内抽吸气态冷媒或者向第一腔室内提供气态冷媒；隔板的喷淋孔用于将第二腔室的液态冷媒向换热管喷淋。罐式换热器同时通过浸没和喷淋的形式进行换热，减少了蒸发时换热管的干管区的面积，并提高了罐式换热器在热泵系统中用作蒸发器时的换热效率。

Description

罐式换热器及热泵系统

技术领域

本申请涉及换热装置技术领域，具体涉及一种罐式换热器及热泵系统。

背景技术

热泵系统作为一种常见的换热系统，应用范围十分广泛。热泵系统中，冷凝器和蒸发器为主要的换热元件，通过冷媒的相变过程吸收或释放热量。

罐式换热器相比于传统的壳管式换热器具有体积小、结构紧凑的优点。现有技术的罐式换热器作为蒸发器使用时的换热效率低，不适合作为蒸发器使用。

发明内容

为此，本申请提出一种罐式换热器及热泵系统，能够改善现有的罐式换热器用作蒸发器时，换热效率偏低的问题。

本申请第一方面实施例提出一种罐式换热器，包括：

外筒；

内筒，所述内筒设置于所述外筒的内部；

隔板，所述隔板设置于所述外筒内部，以将所述外筒与所述内筒之间的空间分隔为第一腔室和第二腔室，所述第二腔室位于所述第一腔室的上方，所述内筒的下端设置有连通孔，所述连通孔连通所述内筒和所述第一腔室；

换热管，设置于所述内筒和所述外筒之间，且螺旋地盘绕在所述内筒外；

液管，所述液管用于向所述内筒和所述第二腔室提供液态冷媒或者从所述内筒抽吸液态冷媒；

气管，用于从所述第一腔室内抽吸气态冷媒或者向所述第一腔室内提供气态冷媒；

其中，所述隔板设有喷淋孔，所述喷淋孔用于将所述第二腔室的液态冷媒向所述换热管喷淋。

本申请实施例的技术方案中，罐式换热器在作为蒸发器使用时，液管送入内筒的液态冷媒从连通孔进入第一腔室，使得换热管的下部被液态冷媒浸没，液管送入第二腔室的液态冷媒则通过隔板喷出，换热管的干管区被液态冷媒喷淋，并形成液膜，液膜通过蒸发为气态冷媒时的相变吸热过程对换热管内的介质进行降温，换热管同时通过浸没和喷淋的形式进行换热，减少了换热管的干管区的面积，并提高了罐式换热器用作蒸发器时的换热效率。

在本申请的一些实施例中，所述隔板设置有多个所述喷淋孔，多个所述喷淋孔沿所述隔板的周向间隔分布，所述喷淋孔位于所述换热管的上方。

在上述方案中，通过围绕内筒设置多个喷淋孔能够保证液态冷媒较为均匀地喷淋至换热管。

在本申请的一些实施例中，所述喷淋孔为沿所述外筒的径向延伸的长形孔，多个所述喷淋孔围绕所述内筒均匀分布。

在上述方案中，长形孔可以在外筒的径向上覆盖更大的范围，能够使得液态冷媒被均匀地喷淋到换热管上，提升换热效率。

在本申请的一些实施例中，所述气管伸入所述第一腔室，所述气管在所述隔板上的投影与所述喷淋孔不重叠。

在上述方案中，由于气管在隔板上的投影与喷淋孔不重叠，喷淋孔在喷淋的过程中不会将液态冷媒直接喷淋在气管上，气管不会将未与换热管进行换热的液态冷媒直接排出，从而使液态冷媒能够与换热管进行充分换热，提高罐式换热器的换热效率。

在本申请的一些实施例中，所述罐式换热器还包括挡板，所述挡板连接于所述外筒的内壁，且设置于所述气管的一端，用于阻止从所述喷淋孔喷淋的液态冷媒经所述气管排出。

在上述方案中，通过在气管处设置挡板，使得喷淋孔在喷淋的过程中不会将液态冷媒直接喷淋在气管上，气管不会将未与换热管进行换热的液态冷媒直接排出，从而使液态冷媒能够与换热管进行充分换热，提高罐式换热器的换热效率。

在本申请的一些实施例中，所述液管包括主管和支管，所述主管的一端伸入所述内筒，所述支管旁接于所述主管，所述支管的一端伸入所述第二腔室。

在上述方案中，主管可以用于向内筒提供液态冷媒，支管可以用于向第二腔室提供液态冷媒，由于内筒的下端与第一腔室通过连通孔连通，在主管进液的时候，连通孔处产生压损，第一腔室和第二腔室内的气压低于内筒内的气压，便于液态冷媒从支管流出以实现对于第二腔室的进液。

在本申请的一些实施例中，多个所述喷淋孔中，远离所述支管的所述喷淋孔的面积大于靠近所述支管的所述喷淋孔的面积。

在上述方案中，与支管的距离越远，喷淋孔的面积越大，与支管的距离越近，喷淋孔的面积越小，保证各个喷淋孔的液态冷媒的流量较为平均。

在本申请的一些实施例中，多个所述喷淋孔中，远离所述支管的所述喷淋孔的密集程度大于靠近所述支管的所述喷淋孔的密集程度。

在上述方案中，与支管的距离越远，喷淋孔越密集，与支管的距离越近，喷淋孔越稀疏，保证各个喷淋孔的液态冷媒的流量较为平均。

在本申请的一些实施例中，所述罐式换热器还包括第一控制阀，所述第一控制阀设置于所述支管，所述第一控制阀被配置为控制所述支管的通断。

在上述方案中，通过设置第一控制阀，罐式换热器作为蒸发器时，第一控制阀开启，液态冷媒从支管进入第二腔室，喷淋出来的液态冷媒与换热管热交换后，相变为气态冷媒从气管排出。罐式换热器作为冷凝器时，第一控制阀关闭，阻止冷媒从支管排出。由于第一控制阀阻止冷媒从支管排出，因此，进入第二腔室的未充分进行热交换的气态冷媒不能排出罐式换热器。只有液化后通过连通孔进入内筒的冷媒(由于连通孔位于内筒的下端，因此冷媒到达连通孔时，已经充分进行热交换，气态冷媒液化为液态冷媒)，才能被液管抽出罐式换热器。

在本申请的一些实施例中，所述气管包括第一气管和第二气管，所述罐式换热器还包括第二控制阀和第三控制阀；

所述第一气管用于从所述第一腔室内抽吸气态冷媒，所述第二控制阀设置于所述第一气管，所述第二控制阀被配置为控制所述第一气管的通断；

所述第二气管用于向所述第一腔室内提供气态冷媒，所述第三控制阀设置于所述第二气管，所述第三控制阀被配置为控制所述第二气管的通断。

在上述方案中，蒸发时，第一气管在第二控制阀的控制下导通，第二气管在第三控制阀的控制下阻断，此时第一控制阀也保持开启，第一气管能够抽吸气态冷媒；冷凝时，第一气管在第二控制阀的控制下阻断，第二气管在第三控制阀的控制下导通，此时第一控制阀为断开状态，第二气管能够提供气态冷媒。由于在蒸发时，第二气管是处于阻断状态，喷淋出来的液态冷媒不会被第二气管抽吸，使得隔板在靠近第二气管的区域也可以开设喷淋孔，增大喷淋的范围。

在本申请的一些实施例中，所述液管的管壁设置有旁通孔，所述液管的一端伸入所述内筒，所述旁通孔与所述第二腔室连通。

在上述方案中，由于内筒的下端与第一腔室通过连通孔连通，在液管进液的时候，连通孔处产生压损，第一腔室和第二腔室内的气压低于内筒内的气压，便于液态冷媒从旁通孔流出以实现对于第二腔室的进液。旁通孔只需要在液管上直接开设，不需要额外添加结构，可以使得罐式换热器整体的结构简单。

在本申请的一些实施例中，所述液管的下端弯曲，以使所述液管的下端面与水平面具有夹角。

在上述方案中，通过使液管的下端面与水平面具有夹角，液管的下端面在高度方向上具有一定面积，能够容许液态冷媒的液面高度变化，可以降低冷凝时发生脉冲吸液的可能。

本申请第二方面实施例提出一种热泵系统，包括如上述实施例中的罐式换热器。

本申请实施例的技术方案中，热泵系统通过使用该罐式换热器，可以在需要蒸发换热时也具有较高的换热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一些实施例的罐式换热器的结构示意图；

图2为图1的另一种形式的罐式换热器的结构示意图；

图3为图1的罐式换热器的一种隔板的示意图；

图4为图1的罐式换热器的另一种隔板的示意图；

图5为图1中的罐式换热器的内筒与下端弯曲的液管的示意图；

图6为本申请另一些实施例的罐式换热器的结构示意图；

图7为图6的罐式换热器的一种隔板的示意图；

图8为图6的罐式换热器的另一种隔板的示意图；

图9为本申请又一些实施例的罐式换热器的结构示意图；

图10为图9的罐式换热器的一种隔板的示意图；

图11为图9的罐式换热器的另一种隔板的示意图；

图12为本申请一些实施例的单冷型的热泵系统的示意图；

图13为本申请一些实施例的热泵系统作为蒸发系统时的示意图；

图14为本申请一些实施例的热泵系统作为冷凝系统时的示意图。

标号：100-罐式换热器；10-外筒；11-挡板；20-内筒；21-连通孔；30-隔板；31-喷淋孔；40-第一腔室；50-第二腔室；60-换热管；70-液管；71-主管；72-支管；73-旁通孔；80-气管；81-第一气管；82-第二气管；91-第一控制阀；92-第二控制阀；93-第三控制阀；200-热泵系统；210-压缩机；220-换热器；221-冷凝器；230-膨胀阀；260-气液分离器；270-四通阀；280-回油管；290-水泵；300-用户末端。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

根据本申请的一些实施例，参照图1，并请进一步结合图2至图5，图2是图1中的液管70的支管72从外筒10的侧壁伸入第二腔室50的示意图，图3是图1中的隔板30的一种结构的示意图，图4是图1中的隔板30的另一种结构的示意图，图5是图1中的液管70的下端弯曲的示意图。此外，图示中涉及X方向的示意图，箭头X都是用于示意上下方向或者是高度方向，以作参考。

本申请提供了一种罐式换热器100，包括：

外筒10；

内筒20，内筒20设置于外筒10的内部；

隔板30，隔板30设置于外筒10内部，以将外筒10与内筒20之间的空间分隔为第一腔室40和第二腔室50，第二腔室50位于第一腔室40的上方，内筒20的下端设置有连通孔21，连通孔21连通内筒20和第一腔室40；

换热管60，设置于内筒20和外筒10之间，且螺旋地盘绕在内筒20外；

液管70，液管70用于向内筒20和第二腔室50提供液态冷媒或者从内筒20抽吸液态冷媒；

气管80，用于从第一腔室40内抽吸气态冷媒或者向第一腔室40内提供气态冷媒；

其中，隔板30设有喷淋孔31，喷淋孔31用于将第二腔室50的液态冷媒向换热管60喷淋。

现有技术中，如果将高效罐用作蒸发器，在蒸发工况下，采用底部简单分液，罐体只有一部分空间充满液体，其余部分为气态，气态部分的换热效率低，并且使得盘管的上部分存在一定的干管问题，蒸发换热的效率偏低，因此，现有技术中的高效罐不适合作为蒸发器。本申请经过研究与实践，在进行喷淋之后，液态冷媒可以与更多的换热管60接触，能够提升表面换热系数，在相同的换热能力下，所需的换热面积更小。

详细的，本申请实施例的技术方案中，罐式换热器100在作为蒸发器使用时，液管70送入内筒20的液态冷媒从连通孔21进入第一腔室40，使得换热管60的下部被液态冷媒浸没，液管70送入第二腔室50的液态冷媒则通过隔板30喷出，换热管60的干管区被液态冷媒喷淋，并形成液膜，液膜通过蒸发为气态冷媒时的相变吸热过程对换热管60内的介质进行降温，换热管60同时通过浸没和喷淋的形式进行换热，减少了换热管60的干管区的面积，并提高了罐式换热器100用作蒸发器时的换热效率。

根据本申请的一些实施例，请结合图3和图4，隔板30设置有多个喷淋孔31，多个喷淋孔31沿隔板30的周向间隔分布，喷淋孔31位于换热管60的上方。在喷淋孔31为一个时，只要对换热管60形成了喷淋，使得液态冷媒可以喷淋到换热管60上，也可以较之现有技术有更高的换热效率。而本实施例通过围绕内筒20设置多个喷淋孔31能够保证液态冷媒较为均匀地喷淋至换热管60。

根据本申请的一些实施例，请结合图10，喷淋孔31为沿外筒10的径向延伸的长形孔，多个喷淋孔31围绕内筒20均匀分布。长形孔可以在外筒10的径向上覆盖更大的范围，能够使得液态冷媒被均匀地喷淋到换热管60上，提升换热效率。当然，也可以如图3一般，根据实际需求不完全均匀设置长形孔。此外，除了长形孔，也可以如图11一般，设置圆形孔，并尽量使其均匀分布在隔板30上。可以理解的是，本申请的实施例仅仅是例举了长形孔和圆形孔，本领域人员可以根据喷淋的流量需求、流速需求或者液态冷媒的喷出均匀性需求等改换成其他能够满足需求的形状。

根据本申请的一些实施例，请结合图1、图2以及图3和图4，气管80伸入第一腔室40，气管80在隔板30上的投影与喷淋孔31不重叠。由于气管在隔板30上的投影与喷淋孔31不重叠，喷淋孔31在喷淋的过程中不会将液态冷媒直接喷淋在气管上，气管不会将未与换热管60进行换热的液态冷媒直接排出，从而使液态冷媒能够与换热管60进行充分换热，提高罐式换热器100的换热效率。可以看出，图1和图2中的气管80伸入到第一腔室40的长度较长，因此在图3和图4中的左侧区域H都有未开设喷淋孔31的区域，以避免将液态冷媒喷到气管80的回气口上。而在图6和图9中虽然设有下文所述的挡板11，但喷淋孔31也可以参照上述不重叠的方式设置。

根据本申请的一些实施例，请结合图6和图9，罐式换热器100还包括挡板11，挡板11连接于外筒10的内壁，且设置于气管80的一端，用于阻止从喷淋孔31喷淋的液态冷媒经气管80排出。通过在气管处设置挡板11，使得喷淋孔31在喷淋的过程中不会将液态冷媒直接喷淋在气管上，气管不会将未与换热管60进行换热的液态冷媒直接排出，从而使液态冷媒能够与换热管60进行充分换热，提高罐式换热器100的换热效率。在设置了挡板11之后，气管80的回气口不受液态冷媒影响，则隔板30上的喷淋孔31可以开设更多，并且可以在气管80的上方开设，使得液态冷媒的喷淋范围更为广泛且均匀，提升换热效率。当然，可以选择的是，在图1和图2，也可以选择设置挡板11，虽然图1和图2的方案在进行冷凝时有挡板11会对气态冷媒的提供形成一定阻挡，但仍然可以起到一定的冷凝器的作用，本领域人员可以据此并根据实际情况决定是否对图1和图2所示的方案加装挡板11。

根据本申请的一些实施例，请结合图1、图2以及图6，液管70包括主管71和支管72，主管71的一端伸入内筒20，支管72旁接于主管71，支管72的一端伸入第二腔室50。主管71可以用于向内筒20提供液态冷媒，支管72可以用于向第二腔室50提供液态冷媒，由于内筒20的下端与第一腔室40通过连通孔21连通，在主管71进液的时候，连通孔21处产生压损，第一腔室40和第二腔室50内的气压低于内筒20内的气压，便于液态冷媒从支管72流出以实现对于第二腔室50的进液。具体的，内筒20的下部封死，然后开设连通孔21与外筒10内的第一腔室40连通，连通孔21的大小为m，数量为n，距离内筒20的底部的高度为v，通过对m、n、v进行设计，可以实现在连通孔21处产生压损，具体的参数可以由本领域人员根据本申请的记载进行有限次的试验得到适合的具体数值，此处不再赘述。

根据本申请的一些实施例，请结合图3，也可以同时参照图7，多个喷淋孔31中，远离支管72的喷淋孔31的面积大于靠近支管72的喷淋孔31的面积。与支管72的距离越远，喷淋孔31的面积越大，与支管72的距离越近，喷淋孔31的面积越小，保证各个喷淋孔31的液态冷媒的流量较为平均。支管72在进液时，如果所有的喷淋孔31面积都一样，则有可能使得远离支管72的喷淋孔31分到的液态冷媒不足，使得换热管60整体被喷淋到的地方不够均匀，换热效率虽然也有保障，但是较之均匀喷淋而言相对要略为下降，本实施例通过对喷淋孔31的面积进行区别设计，当液态冷媒从支管72进入到第二腔室50后，能够更均匀地从第二腔室50喷淋到第一腔室40中，使得换热管60更均匀地被液态冷媒覆盖，提升换热效率。需要说明的是，图3的视角下的最左侧(靠近区域H)的两个喷淋孔31的面积并未显著大于最右侧的靠近支管72处的喷淋孔31的面积，主要是需要考虑避开气管80，而左侧其他的喷淋孔31的面积显然如本实施例所言，大于最右侧的喷淋孔31的面积。而图7中，支管72出液口位置对应区域S，靠近此处的喷淋孔31的面积明显小于其他位置的喷淋孔31。

根据本申请的一些实施例，请结合图4，也可以同时参照图8，多个喷淋孔31中，远离支管72的喷淋孔31的密集程度大于靠近支管72的喷淋孔31的密集程度。与支管72的距离越远，喷淋孔31越密集，与支管72的距离越近，喷淋孔31越稀疏，保证各个喷淋孔31的液态冷媒的流量较为平均。支管72在进液时，如果所有的喷淋孔31的密集程度都一样，则有可能使得远离支管72的喷淋孔31分到的液态冷媒不足，使得换热管60整体被喷淋到的地方不够均匀，换热效率虽然也有保障，但是较之均匀喷淋而言相对要略为下降，本实施例通过对喷淋孔31的密集程度进行区别设计，当液态冷媒从支管72进入到第二腔室50后，能够更均匀地从第二腔室50喷淋到第一腔室40中，使得换热管60更均匀地被液态冷媒覆盖，提升换热效率。需要说明的是，图4中的左侧区域H由于要避开没有下文提到的挡板11的气管80，因此未开设喷淋孔31，而对于开设了喷淋孔31的区域，则可以遵循上述描述来调整密集程度，并不能限制性地理解为图4中的左侧区域H导致了附近的喷淋孔31的密集程度降低。而图8中，支管72出液口位置对应区域S，靠近此处的喷淋孔31的数量明显少于其他位置的喷淋孔31的数量，使得这个区域范围内的喷淋孔31整体较之其他区域更为稀疏。

根据本申请的一些实施例，请结合图1、图2和图6，罐式换热器100还包括第一控制阀91，第一控制阀91设置于支管72，第一控制阀91被配置为控制支管72的通断。通过设置第一控制阀，罐式换热器100作为蒸发器时，第一控制阀开启，液态冷媒从支管72进入第二腔室50，喷淋出来的液态冷媒与换热管60热交换后，相变为气态冷媒从气管排出。罐式换热器100作为冷凝器时，第一控制阀关闭，阻止冷媒从支管72排出。由于第一控制阀阻止冷媒从支管72排出，因此，进入第二腔室50的未充分进行热交换的气态冷媒不能排出罐式换热器100。只有液化后通过连通孔21进入内筒20的冷媒(由于连通孔21位于内筒20的下端，因此冷媒到达连通孔21时，已经充分进行热交换，气态冷媒液化为液态冷媒)，才能被液管70抽出罐式换热器100。其中，图6所示方案提供气态冷媒的为下文所指的第二气管82。

根据本申请的一些实施例，请结合图6，气管80包括第一气管81和第二气管82，罐式换热器100还包括第二控制阀92和第三控制阀93；

第一气管81用于从第一腔室40内抽吸气态冷媒，第二控制阀92设置于第一气管81，第二控制阀92被配置为控制第一气管81的通断；

第二气管82用于向第一腔室40内提供气态冷媒，第三控制阀93设置于第二气管82，第三控制阀93被配置为控制第二气管82的通断。在罐式换热器100用作蒸发器时，第三控制阀93关闭，第二气管82不进行气体流通，此时第一控制阀91和第二控制阀92都开启，第一气管81可以用于回气，并将第一腔室40内的气态冷媒吸走。进一步的，第一气管81的外部也设有挡板11，挡板11连接于外筒10的内壁，这就使得回气过程不用担心有液态冷媒被抽吸，而第二气管82也未允许液态冷媒流动，从而使得隔板30可以开设更多的喷淋孔31，在第一气管81的回气口的上方也可以开设喷淋孔31，提升了液态冷媒的喷淋范围，提升换热效率。当罐式换热器100作为冷凝器使用时，第三控制阀93开启，第一控制阀91和第二控制阀92关闭，如此可以使得第二气管82提供液态冷媒，并在换热管60换热后冷凝成液态冷媒并从第一腔室40进入到内筒20，再由主管71的下端从内筒20抽吸液态冷媒。由于气管80分为了第一气管81和第二气管82，第一气管81可以在对应的第二控制阀92的控制下，用于实现抽吸气态冷媒；第二气管82可以在对应的第三控制阀93的控制下，用于实现提供气态冷媒，使得隔板30在靠近第二气管82的区域也可以开设喷淋孔31，增大喷淋的范围并同样能够实现冷凝器的功能。

根据本申请的一些实施例，请结合图9，液管70的管壁设置有旁通孔73，液管70的一端伸入内筒20，旁通孔73与第二腔室50连通。其中，旁通孔73的功能可以参照上文所指的支管72，相应的喷淋孔31的布设方式则可以以旁通孔73的位置为参照进行布设。当然，采用旁通孔73的方案时，一般选用图10和图11所示的隔板30，其他的隔板30也可以选用，本领域人员可以根据实际情况进行调整，比如在均匀性要求不高而生产材料的库存不足时，也可以使用其他类型隔板30作为替代。

由于内筒20的下端与第一腔室40通过连通孔21连通，在液管70进液的时候，连通孔21处产生压损，第一腔室40和第二腔室50内的气压低于内筒20内的气压，便于液态冷媒从旁通孔73流出以实现对于第二腔室50的进液。对应的，采用旁通孔73的方案时，一般选用图10和图11中的隔板30的喷淋孔31的布设方式，当然，也可以根据生产原料的库存情况，选用其他的隔板30。具体的，内筒20的下部封死，然后开设连通孔21与外筒10内的第一腔室40连通，连通孔21的大小为m，数量为n，距离内筒20的底部的高度为v，通过对m、n、v进行设计，可以实现在连通孔21处产生压损，具体的参数可以由本领域人员根据本申请的记载进行有限次的试验得到适合的具体数值，此处不再赘述。

根据本申请的一些实施例，请结合图5，液管70的下端弯曲，以使液管70的下端面与水平面具有夹角。通过使液管70的下端面M与水平面N具有夹角，液管70的下端面在高度方向上具有一定面积，能够容许液态冷媒的液面高度变化，可以降低冷凝时发生脉冲吸液的可能。液管70由于主要是图1、图2以及图6中的罐式换热器100可以冷凝，因此，这些图示对应的方案都可以根据需求选用下端弯曲的液管70。

关于各个实施方式，对于图1和图2所示的方案，配套的隔板30选择图3所示的长形孔方案或者图4所示的圆形孔方案，对应的液管70可以是图1和图2所示的下端为直管的方案，也可以是选用图5所示的下端弯曲的方案。

在作为蒸发器使用时，第一控制阀91保持开启，主管71下端将液态冷媒送入内筒20内部，液态冷媒从连通孔21进入到内筒20与外筒10之间的第一腔室40，此时，内筒20的液位高于第一腔室40中的液位，连通孔21处产生压损，则主管71中的液态冷媒可以更多地分液到支管72中，支管72将液态冷媒送入第二腔室50。

在持续的工作过程中，第一腔室40下方的液态冷媒将换热管60的一部分浸泡，起到冷却作用，未被浸泡以及未被液态冷媒覆盖的区域则为通常所理解的干管区，而第二腔室50中的液态冷媒则穿过喷淋孔31，喷淋到换热管60的上方，从换热管60的顶部，向下覆盖换热管60的其他的未浸泡在第一腔室40的液态冷媒中的部分，使得换热管60的干管区大多能够被液态冷媒浸润，不再是干管，大大提升了换热管60的表面换热系数，使得换热效率得到提升，而如果是同样的换热能力下，所需的换热面积也会更小，一定程度可以利于缩小罐式换热器100的整体体积。通过对连通孔21的大小、数量、距离底部的高度进行设计，可以改变压损的大小，使得支管72分液的流量改变，以改变喷淋下来的液态冷媒的量。蒸发后的液态冷媒则可以被气管80抽吸走，重新进入压缩机210，以循环制冷。

在作为冷凝器使用时，则关闭支管72上的第一控制阀91，防止气态冷媒没有经过冷凝就被抽走。然后由气管80提供气态冷媒，并对换热管60内的流体进行加热，气态冷媒被换热管60冷凝后，则形成液态冷媒，在主管71的抽吸下，从第一腔室40进入到内筒20的内部，并被主管71抽吸到压缩机210中，以循环制热。而主管71的下端是弯曲的，下端面M与水平面N具有夹角则可以使得主管71的抽吸过程不会出现一段纯液、一段纯气的脉冲吸液状况，避免影响整个热泵系统200的正常工作。

关于各个实施方式，对于图6所示的方案，配套的隔板30选择图7所示的长形孔方案或者图8所示的圆形孔方案，对应的液管70可以是图6所示的下端为直管的方案，也可以是选用图5所示的下端弯曲的方案。

在作为蒸发器使用时，第一控制阀91保持开启，主管71下端将液态冷媒送入内筒20内部，液态冷媒从连通孔21进入到内筒20与外筒10之间的第一腔室40，此时，内筒20的液位高于第一腔室40中的液位，连通孔21处产生压损，则主管71中的液态冷媒可以更多地分液到支管72中，支管72将液态冷媒送入第二腔室50。

在持续的工作过程中，第一腔室40下方的液态冷媒将换热管60的一部分浸泡，起到冷却作用，未被浸泡以及未被液态冷媒覆盖的区域则为通常所理解的干管区，而第二腔室50中的液态冷媒则穿过喷淋孔31，喷淋到换热管60的上方，从换热管60的顶部，向下覆盖换热管60的其他的未浸泡在第一腔室40的液态冷媒中的部分，使得换热管60的干管区都能够被液态冷媒浸润，不再是干管，大大提升了换热管60的表面换热系数，使得换热效率得到提升，而如果是同样的换热能力下，所需的换热面积也会更小，一定程度可以利于缩小罐式换热器100的整体体积。通过对连通孔21的大小、数量、距离底部的高度进行设计，可以改变压损的大小，使得支管72分液的流量改变，以改变喷淋下来的液态冷媒的量。蒸发后的液态冷媒则可以被气管80抽吸走，重新进入压缩机210，以循环制冷。进一步的，图6所示的方案中的气管80分为了第一气管81和第二气管82，二者可以汇聚于一根管道并与压缩机210相接。在第一气管81的伸入到外筒10内的一端还罩设有挡板11，挡板11连接于外筒10的内壁，可以防止第一气管81在抽吸气态冷媒的时候将未进行充分换热的液态冷媒吸走，并且也使得隔板30可以在第一气管81的回气口的上方对应位置也开设喷淋孔31，不受附近有气口的影响(附近有第二气管82的气口，但不会抽吸气态冷媒)，能够覆盖更大面积的换热管60，提升换热系数。

在作为冷凝器使用时，则关闭支管72上的第一控制阀91，并且关闭第一气管81上的第二控制阀92，防止气态冷媒没有经过冷凝就被抽走。然后由第二气管82提供气态冷媒，并对换热管60内的流体进行加热，气态冷媒被换热管60冷凝后，则形成液态冷媒，在主管71的抽吸下，从第一腔室40进入到内筒20的内部，并被主管71抽吸到压缩机210中，以循环制热。而主管71的下端是弯曲的，下端面M与水平面N具有夹角则可以使得主管71的抽吸过程不会出现一段纯液、一段纯气的脉冲吸液状况，避免影响整个热泵系统200的正常工作。

关于各个实施方式，对于图9所示的方案，配套的隔板30选择图10所示的长形孔方案或者图11所示的圆形孔方案。

在制冷时，液管70下端将液态冷媒送入内筒20内部，液态冷媒从连通孔21进入到内筒20与外筒10之间的第一腔室40，此时，内筒20的液位高于第一腔室40中的液位，连通孔21处产生压损，则液管70中的液态冷媒可以更多地分液到旁通孔73中，旁通孔73将液态冷媒送入第二腔室50。

在持续的工作过程中，第一腔室40下方的液态冷媒将换热管60的一部分浸泡，起到冷却作用，未被浸泡以及未被液态冷媒覆盖的区域则为通常所理解的干管区，而第二腔室50中的液态冷媒则穿过喷淋孔31，喷淋到换热管60的上方，从换热管60的顶部，向下覆盖换热管60的其他的未浸泡在第一腔室40的液态冷媒中的部分，使得换热管60的干管区大多能够被液态冷媒浸润，不再是干管，大大提升了换热管60的表面换热系数，使得换热效率得到提升，而如果是同样的换热能力下，所需的换热面积也会更小，一定程度可以利于缩小罐式换热器100的整体体积。通过对连通孔21的大小、数量、距离底部的高度进行设计，可以改变压损的大小，使得旁通孔73分液的流量改变，以改变喷淋下来的液态冷媒的量。蒸发后的液态冷媒则可以被气管80抽吸走，重新进入压缩机210，以循环制冷。在气管80的伸入到外筒10内的一端还罩设有挡板11，挡板11连接于外筒10的内壁，可以防止气管80在抽吸气态冷媒的时候将未进行充分换热的液态冷媒吸走，并且也使得隔板30可以开设更多的喷淋孔31，能够覆盖更大面积的换热管60，提升换热系数。

根据本申请的一些实施例，请结合图12至图14，本申请提供了热泵系统200，包括如上述实施例中的罐式换热器100。简单而言，本申请实施例的技术方案中，热泵系统200通过使用该罐式换热器100，可以在需要蒸发换热时也具有较高的换热效率。

具体的，请参照图12，图12为本实施例提供的一种热泵系统200的结构示意图。热泵系统200包括压缩机210、冷凝器221、膨胀阀230和罐式换热器100。其中，压缩机210的出口与冷凝器221的入口连通，冷凝器221的出口通过膨胀阀230与罐式换热器100连通，罐式换热器100与所述压缩机210的入口连通。在该实施例中，罐式换热器100作为蒸发器。当然，由于图12所示方案为单制冷的系统，通常选用图9所示的方案。

低温低压的气态冷媒经过压缩机210压缩，转变为高温高压的气态冷媒从压缩机210的出口流向冷凝器221，在冷凝器221中放热，之后高压液态冷媒进入膨胀阀230，接着低温低压的液态冷媒进入罐式换热器100，与待换热的介质进行热交换，将待换热的介质冷却，液态冷媒变为低温低压气态冷媒再回到压缩机210完成一个循环，待换热的介质冷却后流向用户末端300供用户使用。在本实施例中，待换热的介质为水，用户末端300为用水端，通过水泵290将水泵入和泵出罐式换热器100。用户末端300可以为空气调节器，换热管内的冷水进入空气调节器，与室内的空气进行换热以提供冷气。液态冷媒经过罐式换热器100后，转化为低温低压的气态冷媒，重新回到压缩机210。

在本申请的一些实施例中，压缩机210和罐式换热器100之间设置有低压阀240，用于监控系统压力，压力过低则使得压缩机210停机保护。应当理解，当监测到压力过低时，压缩机210和罐式换热器100断开，并停机保护。而当监测到压力正常时，压缩机210和罐式换热器100连通，罐式换热器100排出的低温低压的气态冷媒能够进入压缩机210。

在本申请的一些实施例中，压缩机210和冷凝器221之间设置有高压阀250，用于监控系统压力，压力过高则使得压缩机210停机保护。应当理解，当监测到压力过高时，压缩机210和冷凝器221断开，压缩机210停机保护。而当监测到压力正常时，压缩机210和冷凝器221连通，罐式换热器100排出的高温高压的气态冷媒能够进入冷凝器221。

在本申请的一些实施例中，罐式换热器100与压缩机210的入口通过气液分离器260连通。气液分离器260用于将罐式换热器100排出的低温低压的气态冷媒中混杂的液体分离，例如气态冷媒中含有的液态冷媒和/或润滑油。另外，罐式换热器100具有专门的回油管280，回油管280与气液分离器260连通。

请参照图13，图为本实施例提供的热泵系统200(具有四通阀270，罐式换热器100为蒸发器)的结构示意图。该热泵系统200不选用图9所示的单制冷的罐式换热器100。热泵系统200包括压缩机210、换热器220、膨胀阀230、四通阀270和罐式换热器100。其中，压缩机210的入口、换热器220、罐式换热器100和压缩机210的出口通过四通阀270连通。换热器220通过膨胀阀230与罐式换热器100连通。请参照图1、图2或者图6，罐式换热器100作为蒸发器，换热器220作为冷凝器，此时，四通阀270将压缩机210的出口与换热器220的入口连通，将压缩机210的入口与罐式换热器100连通。热泵系统200内冷媒的流动情况如下：低温低压的气态冷媒经过压缩机210压缩，转变为高温高压的气态冷媒从压缩机210的出口流向换热器220，在换热器220中放热，之后高压液态冷媒进入膨胀阀230，接着低温低压的液态冷媒进入罐式换热器100，与待换热的介质进行热交换，将待换热的介质冷却，液态冷媒变为低温低压气态冷媒再回到压缩机210完成一个循环，待换热的介质冷却后流向用户末端300供用户使用。在本实施例中，待换热的介质为水，用户末端300为用水端，通过水泵290将水泵入和泵出罐式换热器100。用户末端300可以为热水器或者采暖系统，换热管内的热水进入热水器以为用户供应生活热水，或者进入采暖系统，与室内的空气进行换热以进行供暖。液态冷媒经过罐式换热器100后，转化为低温低压的气态冷媒，重新回到压缩机210。

在本申请的一些实施例中，压缩机210的入口和四通阀270之间设置有低压阀240，用于监控系统压力，压力过低则使得压缩机210停机保护。应当理解，当监测到压力过低时，压缩机210和四通阀270断开，也即压缩机210与罐式换热器100断开，压缩机210停机保护。而当监测到压力正常时，压缩机210和四通阀270连通，也即压缩机210与罐式换热器100连通，罐式换热器100排出的低温低压的气态冷媒能够进入压缩机210。

在本申请的一些实施例中，四通阀270与压缩机210的入口通过气液分离器260连通，低压阀240设置于压缩机210与气液分离器260之间。也即罐式换热器100与压缩机210的入口通过气液分离器260连通，气液分离器260用于将罐式换热器100排出的低温低压的气态冷媒中混杂的液体分离，例如气态冷媒中含有的液态冷媒和/或润滑油。另外，罐式换热器100具有专门的回油管280，回油管280与气液分离器260连通。

在本申请的一些实施例中，压缩机210的出口和四通阀270之间设置有高压阀250，用于监控系统压力，压力过高则使得压缩机210停机保护。应当理解，当监测到压力过高时，压缩机210的出口和四通阀270断开，也即压缩机210的出口与换热器220断开，压缩机210停机保护。而当监测到压力正常时，压缩机210的出口与四通阀270连通，也即压缩机210的出口和换热器220连通，压缩机210排出的高温高压的气态冷媒能够进入换热器220。

请参照图14，图14为本实施例提供的热泵系统200(具有四通阀270，罐式换热器100为冷凝器221)的结构示意图。该热泵系统200不选用图9所示的单制冷的罐式换热器100。此时，罐式换热器100作为冷凝器，换热器220作为蒸发器，此时，四通阀270将压缩机210的出口与罐式换热器100连通，将压缩机210的入口与换热器220连通。热泵系统200内冷媒的流动情况如下：低温低压的气态冷媒经过压缩机210压缩，转变为高温高压的气态冷媒从压缩机210的出口流向罐式换热器100，在罐式换热器100中放热，与待换热的介质进行热交换，将待换热的介质加热，待换热的介质冷却后流向用户末端300供用户使用。在本实施例中，待换热的介质为水，用户末端300为用水端，通过水泵290将水泵入和泵出罐式换热器100。用户末端300可以为热水器或者采暖系统，换热管内的热水进入热水器以为用户供应生活热水，或者进入采暖系统，与室内的空气进行换热以进行供暖。高温高压的气体冷媒经过罐式换热器100转化为高温高压的液态冷媒，之后高温高压的液态冷媒进入膨胀阀230，转化为低温低压的液态冷媒，低温低压的液态冷媒进入换热器220，液态冷媒经过换热器220后转化为低温低压的气态冷媒，重新回到压缩机210。

此时，当低压阀240监测到的压力过低时，压缩机210和四通阀270断开，也即压缩机210与换热器220断开，压缩机210停机保护。而当监测到压力正常时，压缩机210和四通阀270连通，也即压缩机210与换热器220连通，换热器220排出的低温低压的气态冷媒能够进入压缩机210。当高压阀250的监测到压力过高时，压缩机210的出口和四通阀270断开，也即压缩机210的出口与罐式换热器100断开，压缩机210停机保护。而当监测到压力正常时，压缩机210的出口与四通阀270连通，也即压缩机210的出口和罐式换热器100连通，压缩机210排出的高温高压的气态冷媒能够进入罐式换热器100。当换热器220作为蒸发器时，换热器220与压缩机210的入口通过气液分离器260连通，气液分离器260用于将换热器220排出的低温低压的气态冷媒中混杂的液体分离，例如气态冷媒中含有的液态冷媒和/或润滑油。

综上所述，本申请的罐式换热器100通过对换热管60进行喷淋，能够有效提高换热效率，能够作为蒸发器使用，使得应用该罐式换热器100的热泵系统200可以利用其体积小、结构紧凑的优点，又能够以其实现制冷。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。

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

Claims (13)

1.一种罐式换热器(100)，其特征在于，包括：

外筒(10)；

内筒(20)，所述内筒(20)设置于所述外筒(10)的内部；

隔板(30)，所述隔板(30)设置于所述外筒(10)内部，以将所述外筒(10)与所述内筒(20)之间的空间分隔为第一腔室(40)和第二腔室(50)，所述第二腔室(50)位于所述第一腔室(40)的上方，所述内筒(20)的下端设置有连通孔(21)，所述连通孔(21)连通所述内筒(20)和所述第一腔室(40)；

换热管(60)，设置于所述内筒(20)和所述外筒(10)之间，且螺旋地盘绕在所述内筒(20)外；

液管(70)，所述液管(70)用于向所述内筒(20)和所述第二腔室(50)提供液态冷媒或者从所述内筒(20)抽吸液态冷媒；

气管(80)，用于从所述第一腔室(40)内抽吸气态冷媒或者向所述第一腔室(40)内提供气态冷媒；

其中，所述隔板(30)设有喷淋孔(31)，所述喷淋孔(31)用于将所述第二腔室(50)的液态冷媒向所述换热管(60)喷淋。

2.根据权利要求1所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述隔板(30)设置有多个所述喷淋孔(31)，多个所述喷淋孔(31)沿所述隔板(30)的周向间隔分布，所述喷淋孔(31)位于所述换热管(60)的上方。

3.根据权利要求2所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述喷淋孔(31)为沿所述外筒(10)的径向延伸的长形孔，多个所述喷淋孔(31)围绕所述内筒(20)均匀分布。

4.根据权利要求2或3所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述气管(80)伸入所述第一腔室(40)，所述气管(80)在所述隔板(30)上的投影与所述喷淋孔(31)不重叠。

5.根据权利要求2或3所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述罐式换热器(100)还包括挡板(11)，所述挡板(11)连接于所述外筒(10)的内壁，且设置于所述气管(80)的一端，用于阻止从所述喷淋孔(31)喷淋的液态冷媒经所述气管(80)排出。

6.根据权利要求1所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述液管(70)包括主管(71)和支管(72)，所述主管(71)的一端伸入所述内筒(20)，所述支管(72)旁接于所述主管(71)，所述支管(72)的一端伸入所述第二腔室(50)。

7.根据权利要求6所述的罐式换热器(100)，其特征在于，多个所述喷淋孔(31)中，远离所述支管(72)的所述喷淋孔(31)的面积大于靠近所述支管(72)的所述喷淋孔(31)的面积。

8.根据权利要求6所述的罐式换热器(100)，其特征在于，多个所述喷淋孔(31)中，远离所述支管(72)的所述喷淋孔(31)的密集程度大于靠近所述支管(72)的所述喷淋孔(31)的密集程度。

9.根据权利要求6所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述罐式换热器(100)还包括第一控制阀(91)，所述第一控制阀(91)设置于所述支管(72)，所述第一控制阀(91)被配置为控制所述支管(72)的通断。

10.根据权利要求9所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述气管(80)包括第一气管(81)和第二气管(82)，所述罐式换热器(100)还包括第二控制阀(92)和第三控制阀(93)；

所述第一气管(81)用于从所述第一腔室(40)内抽吸气态冷媒，所述第二控制阀(92)设置于所述第一气管(81)，所述第二控制阀(92)被配置为控制所述第一气管(81)的通断；

所述第二气管(82)用于向所述第一腔室(40)内提供气态冷媒，所述第三控制阀(93)设置于所述第二气管(82)，所述第三控制阀(93)被配置为控制所述第二气管(82)的通断。

11.根据权利要求1所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述液管(70)的管壁设置有旁通孔(73)，所述液管(70)的一端伸入所述内筒(20)，所述旁通孔(73)与所述第二腔室(50)连通。

12.根据权利要求1所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述液管(70)的下端弯曲，以使所述液管(70)的下端面与水平面具有夹角。

13.一种热泵系统(200)，其特征在于，包括如权利要求1-12中任一项所述罐式换热器(100)。

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