CN113834350A - 罐式换热器及热泵系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种罐式换热器及热泵系统，属于换热装置技术领域。本申请提出一种罐式换热器，包括：罐体，包括内筒和外筒，内筒设置于外筒内；换热管，换热管设置于内筒和外筒之间，且螺旋盘绕在内筒外；喷淋装置，设置于内筒和外筒之间，喷淋装置用于向换热管喷淋液态冷媒；气管，用于抽吸罐体内的气态冷媒或者向罐体内提供气态冷媒。本申请还提出一种热泵系统，包括该罐式换热器。使用喷淋装置向换热管喷淋液态冷媒，使罐式换热器用作蒸发器时也具有较高的换热效率。

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，具体而言，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，应用十分广泛。热泵系统中，冷凝器和蒸发器为主要的换热装置，通过冷媒的相变过程吸收或释放热量，以实现制冷或者供暖。

罐式换热器具有体积小、换热效率高的优点，在热泵系统中被广泛用作冷凝器。由于现有的罐式换热器被用作蒸发器时换热效率较低，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，该罐式换热器可以作为蒸发器使用，且具有较好的换热效率。

本申请第一方面实施例提出一种罐式换热器，包括：罐体，包括内筒和外筒，所述内筒设置于所述外筒内；换热管，所述换热管设置于所述内筒和所述外筒之间，且螺旋盘绕在所述内筒外；喷淋装置，设置于所述内筒和所述外筒之间，所述喷淋装置用于向所述换热管喷淋液态冷媒；气管，用于抽吸所述罐体内的气态冷媒或向所述罐体内提供气态冷媒。

使用喷淋装置向换热管喷淋液态冷媒，液态冷媒附着于换热管并形成液膜，液膜汽化吸热以冷却换热管内的介质，从而减少了换热管的干管区的面积，提高了罐式换热器用作蒸发器时的换热效率。

在一些实施例中，所述罐式换热器还包括：液管，所述液管包括主管和支管，所述主管的一端伸入所述内筒，所述内筒的筒壁设有连通孔，所述连通孔用于将所述外筒与所述内筒之间液体连通，所述支管旁接于所述主管，所述支管的一端连接所述喷淋装置。

在上述方案中，使用主管向内筒的内部提供液态冷媒，液态冷媒经过连通孔进入外筒与内筒之间且与换热管的浸没于液态冷媒的部分进行换热；同时，使用支管向喷淋装置提供液态冷媒，喷淋装置向换热管喷淋液态冷媒，液态冷媒与换热管进行换热。通过该种形式，使得液管能够同时向内筒和喷淋装置提供冷媒，结构简单。连通孔能够产生一定的压损，使内筒的液态冷媒的液位高于外筒与内筒之间的液态冷媒的液位，从而实现外筒与内筒之间的空间的气压低于内筒内部的气压，使喷淋装置易于喷淋出液，顺利向换热管喷淋液态冷媒。

在一些实施例中，所述罐式换热器还包括：液管，所述液管包括主管和支管，所述主管的一端伸入所述内筒与所述外筒之间，所述支管旁接于所述主管，所述支管的一端连接所述喷淋装置。

在上述方案中，使用主管向内筒与外筒之间的空间提供液态冷媒，液态冷媒与换热管的浸没于液态冷媒的部分进行换热；使用支管向喷淋装置提供液态冷媒，喷淋装置向换热管喷淋液态冷媒，液态冷媒与换热管进行换热。由于换热管设置于内筒与外筒之间的空间，且主管和支管均用于向内筒与外筒之间的空间提供液态冷媒，液态冷媒无法进入内筒的内部，从而能够使液态冷媒与换热管进行充分换热，提高了换热效率。

在一些实施例中，所述喷淋装置为环形喷淋管，所述环形喷淋管环绕所述内筒设置，所述环形喷淋管上设有喷淋孔。

在上述方案中，环形喷淋管环绕内筒设置，使喷淋孔环绕内筒设置，从而向换热管均匀喷淋液态冷媒，提高换热管的换热效率。

在一些实施例中，所述喷淋装置为不闭合的环形喷淋管，所述环形喷淋管环绕所述内筒设置，所述环形喷淋管与所述支管一体成型，所述环形喷淋管上设有喷淋孔。

在上述方案中，环形喷淋管呈不闭合的环形，环形喷淋管与支管一体成型，能够将支管的末端围绕内筒设置以形成环形喷淋管，简化了喷淋装置的构造。

在一些实施例中，所述喷淋装置为闭合的环形喷淋管，所述环形喷淋管环绕所述内筒设置，所述环形喷淋管与所述支管分体设置，所述环形喷淋管上设有喷淋孔。

在上述方案中，环形喷淋管呈闭合的环形，环形喷淋管与支管分体设置且相互连接，支管的末端与环形喷淋管连通，液态冷媒经支管的末端进入环形喷淋管，以对换热管进行喷淋。通过该种结构形式，能够简化环形喷淋管和支管各自的构造，且能够向换热管均匀喷淋液态冷媒，提高换热管的换热效率。

在一些实施例中，所述罐式换热器还包括控制阀，所述控制阀设置于所述支管，所述控制阀被配置为控制所述支管的通断。

在上述方案中，在支管上设置控制阀能够控制支管的通断，使罐式换热器既可以用作蒸发器，又可以用作冷凝器。当罐式换热器用作蒸发器时，控制阀打开，液态冷媒能够经过支管进入喷淋装置，以对换热管进行喷淋；当罐式换热器用作冷凝器时，控制阀关闭，主管对在罐体的内部的液态冷媒进行抽吸，以将冷凝的液态冷媒排出罐体。

在一些实施例中，所述外筒与所述内筒气体连通，所述气管设置在所述内筒内，所述气管与所述内筒形成气液分离器。

在上述方案中，气管与内筒形成气液分离器，合理利用了罐式换热器的结构和空间，以集成气液分离功能。罐式换热器用作蒸发器时，无需额外增设气液分离器，减少了热泵系统的部件数量，简化了热泵系统的结构。

在一些实施例中，所述内筒的下端设有第一回油孔，所述气管设有第二回油孔，所述第一回油孔和所述第二回油孔用于将所述罐体的内部的液态冷媒中的润滑油引入所述气管。

在上述方案中，液态冷媒中的润滑油通过第一回油孔和第二回油孔进入气管，与气态冷媒一同抽吸至压缩机，合理利用了罐式换热器的结构和空间，以集成回油功能。

在一些实施例中，所述喷淋装置设置于所述换热管的上方。

在上述方案中，喷淋装置设置于换热管的上方，能够对换热管进行全面喷淋，提高换热管的换热面积，从而提高罐式换热器的换热效率。

在一些实施例中，所述气管设置于所述喷淋装置的下方，所述喷淋装置设有喷淋孔；沿着所述罐式换热器的高度方向，所述气管在所述喷淋装置上的投影与所述喷淋孔不重叠。

在上述方案中，由于气管在喷淋装置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，气管不会将位于换热管进行换热的液态冷媒直接排出，从而使喷淋装置喷淋的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。

在一些实施例中，所述气管设置于所述喷淋装置的下方，所述喷淋装置设有喷淋孔；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，且罩设于所述气管的一端，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，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，气管不会将位于换热管进行换热的液态冷媒直接排出，从而使喷淋装置喷淋的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。

在一些实施例中，沿着所述罐式换热器的高度方向，所述喷淋装置位于所述内筒的中部。

在上述方案中，喷淋装置设置于内筒的中部，换热管位于喷淋装置以下的部分能够与喷淋装置喷淋的液态冷媒进行换热，液态冷媒蒸发后形成向上的气流，带动部分液态冷媒向上移动，以与换热管位于喷淋装置以上的部分进行换热。

在一些实施例中，所述气管设置于所述喷淋装置的上方。

在上述方案中，喷淋装置设置于内筒的中部，且气管设置于喷淋装置的上方，气管的上方没有喷淋液态冷媒，气管抽吸蒸发形成的气态冷媒时，不会将未经过与换热管进行换热的液态冷媒排出，从而使喷淋装置喷淋的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。

本申请第二方面实施例提出一种热泵系统，包括本申请第一方面实施例所述的罐式换热器。

由于本申请第一方面实施例提出的罐式换热器的特性，本申请第二方面实施例的热泵系统具有较高的换热效率。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

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示出的是本申请第一方面实施例提供的第一种形式的罐式换热器的结构示意图；

图2示出的是本申请第一方面实施例提供的第一种形式的环形喷淋管的结构示意图；

图3示出的是本申请第一方面实施例提供的第二种形式的环形喷淋管的结构示意图；

图4和图5示出的分别是本申请第一方面实施例提供的第三种形式和第四种形式的环形喷淋管的结构示意图；

图6示出的是本申请第一方面实施例提供的第二种形式的罐式换热器的结构示意图；

图7示出的是本申请第一方面实施例提供的第三种形式的罐式换热器的结构示意图；

图8示出的是本申请第一方面实施例提供的第二种形式的罐式换热器的结构示意图；

图9示出的是本申请第一方面实施例提供的第三种形式的罐式换热器的结构示意图；

图10示出的分别是本申请第二方面实施例提供的第一种形式的热泵系统的单制冷流向的流程图；

图11示出的是本申请第二方面实施例提供的第二种形式的热泵系统的制冷流向的流程图；

图12示出的是本申请第二方面实施例提供的第二种形式的热泵系统的供暖流向的流程图。

图标：100-罐式换热器；110-罐体；111-内筒；1111-连通孔；1112-气孔；1113-第一回油孔；112-外筒；113-第一腔室；114-第二腔室；120-换热管；121-第一管口；122-第二管口；123-干管区；130-喷淋装置；131-环形喷淋管；1311-进液孔；1312-喷淋孔；1313-第一区域；1314-第二区域；140-气管；141-第二回油孔；150-液管；151-主管；152-支管；153-控制阀；154-第一连接管；160-回油管；170-挡板；200-热泵系统；210-压缩机；220-换热器；230-膨胀阀；240-四通阀；250-气液分离器；260-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。

罐式换热器又称高效罐，包括罐体和设置于罐体内部的换热管，罐体内部走冷媒，换热管走换热介质，冷媒与换热介质在经过罐式换热器时间接换热。相比于壳管式换热器，罐式换热器具有体积小、换热效率高的优点，被广泛用作冷凝器，冷媒经过罐体时冷凝放热，以对换热介质进行加热，实现供暖功能。

申请人经研究发现，在罐式换热器用作冷凝器的过程中，冷媒在罐体内部冷凝液化，并不能完全浸没换热管。如果改变冷媒的流动方向，将罐式换热器用作蒸发器使用，液态冷媒进入罐体内部后仅充满罐体的底部，换热管的上部露出液态冷媒并形成干管区，干管区无法与液态冷媒进行换热，从而降低了换热管的利用率，降低了罐式换热器的换热效率。

基于上述思路，本申请提出一种新的技术方案，将罐式换热器用作蒸发器时，对换热管喷淋液态冷媒，从而使换热管与液态冷媒充分接触换热，减少了换热管的干管区的面积，提高了罐式换热器用作蒸发器时的换热效率。

图1示出的是本申请第一方面实施例提供的第一种形式的罐式换热器的结构示意图。

如图1所示，本申请第一方面实施例提出一种罐式换热器100，包括罐体110、换热管120、喷淋装置130和气管140。罐体110包括内筒111和外筒112，内筒111设置于外筒112内；换热管120设置于内筒111和外筒112之间，且螺旋盘绕在内筒111外；喷淋装置130设置于内筒111和外筒112之间，喷淋装置130用于向换热管120喷淋液态冷媒；气管140用于抽吸罐体110内的气态冷媒或者向罐体110的内部提供气态冷媒。

可以理解的是，喷淋装置130向换热管120喷淋的冷媒可以为热泵系统200常用的多种制冷剂，例如R22、R410A等；换热管120内流动的换热介质可以为水或者空气。

具体而言，内筒111与外筒112之间形成第一腔室113，内筒111的内部形成第二腔室114。外筒112和内筒111的材质可以为不锈钢、黄铜等金属材质，也可以为陶瓷、玻璃等非金属材质。

可以理解的是，换热管120包括浸没于液态冷媒的部分和露出液态冷媒的液面的部分。在未设置喷淋装置130的情况下，换热管120的露出液态冷媒的液面的部分的表面没有包覆液态冷媒液膜，而暴露于气态冷媒，形成干管区123。设置喷淋装置130之后，喷淋装置130对换热管120的露出液态冷媒的液面的部分进喷淋液态冷媒，使其表面形成液态冷媒液膜，液态冷媒与换热管120内流动的换热介质进行换热并蒸发汽化，减少了干管区123的面积，具有较高的换热效率。

换热管120的材质可以为不锈钢，也可以为黄铜等导热性能较好的金属。具体而言，换热管120的两端分别为第一管口121和第二管口122，第一管口121位于第二管口122的下侧且在外筒112的周向上分别位于相对的两侧，第一管口121和第二管口122分别贯穿外筒112以伸出罐体110的外部。

喷淋装置130可以以多种实施方式实现对换热管120的喷淋。在本申请的一些实施例中，喷淋装置130为喷淋管。例如，喷淋装置130可以为环形喷淋管131，环形喷淋管131围绕内筒111设置，环形喷淋管131的喷淋区域覆盖换热管120；再例如，喷淋装置130可以包括多个喷淋头，多个喷淋头围绕内筒111设置，多个喷淋头的喷淋区域覆盖换热管120。在其他实施例中，喷淋装置130可以为带喷淋孔的隔板，隔板将罐体110的内部进行分隔形成喷淋腔。

喷淋装置130可以使用罐体110外部提供的液态冷媒对换热管120进行喷淋，也可以借助泵机抽取罐体110内部积累的液态冷媒进行喷淋。

喷淋装置130可以设置于换热管120的上方，从换热管120的上方进行全面喷淋；喷淋装置130也可以设置于内筒111在高度方向上的中部，换热管120的位于喷淋装置130以下的部分以喷淋的方式与液态冷媒换热，换热管120的位于喷淋装置130以上的部分通过气流带动液态冷媒上升的方式与液态冷媒换热。

液态冷媒可以仅通过喷淋装置130进入罐体110的内部，对换热管120进行喷淋，液态冷媒累积于罐体110的底部并浸没换热管120的底部，所有的液态冷媒均经过换热管120的露出液态冷媒的液面以上的部分，能够充分提高换热管120的换热效率；液态冷媒也可以同时采用喷淋和进液的形式进入罐体110的内部，喷淋装置130对换热管120进行喷淋，同时另设一条管路向罐体110的内部提供液态冷媒，提高液态冷媒浸没换热管120的速度，提高换热管120的下部的换热效率。

气管140可以与第一腔室113连通，从第一腔室113抽吸气态冷媒；气管140也可以与第二腔室114连通，第一腔室113与第二腔室114连通，气态冷媒从第一腔室113进入第二腔室114，再由气管140抽吸离开罐体110。

罐式换热器100还包括回油管160，回油管160设置于外筒112的侧壁且与第一腔室113液体连通，用于将罐体110内部的润滑油导出，避免润滑油积存于罐体110的内部。

使用喷淋装置130向换热管120喷淋液态冷媒，液态冷媒附着于换热管120并形成液膜，液膜汽化吸热以冷却换热管120内的换热介质，从而减少了干管区123的面积，提高了罐式换热器100用作蒸发器时的换热效率。

如图1所示，在本申请的一些实施例中，罐式换热器100还包括液管150，液管150包括主管151和支管152，支管152旁通于主管151，主管151的一端伸入内筒111，内筒111的筒壁设有连通孔1111，连通孔1111用于将外筒112与内筒111液体连通，支管152的一端与喷淋装置130连通。

主管151伸入第二腔室114，第二腔室114与第一腔室113通过连通孔1111液体连通；支管152与喷淋装置130连通，喷淋装置130与换热管120均设置于第一腔室113，喷淋装置130向第一腔室113喷淋液态冷媒，换热管120与液态冷媒于第一腔室113进行换热。

连通孔1111可以具有多种实施形式。例如，连通孔1111设置有三个，三个连通孔1111围绕内筒111间隔设置且位于内筒111的一侧；再例如，连通孔1111设置有六个，六个连通孔1111围绕内筒111均匀间隔设置；在其他实施例中，内筒111的底部也可以与外筒112不封闭，以实现第一腔室113与第二腔室114连通。

作为一种优选的实施形式，通过合理设置连通孔1111的孔径和数量，使第二腔室114的液位高于第一腔室113的液位，从而实现第一腔室113的气压低于第二腔室114的气压，使布置于第一腔室113的喷淋装置130易于喷淋出液，使液态冷媒顺利向换热管120喷淋。

主管151可以贯穿外筒112的顶壁进入第二腔室114，使液态冷媒沿竖直方向进入第二腔室114；主管151也可以依次贯穿外筒112的筒壁和内筒111的筒壁进入第二腔室114，使液态冷媒沿水平方向进入第二腔室114。主管151的末端可以延伸至第二腔室114的底部，在向第二腔室114内部提供液态冷媒时降低液态冷媒的飞溅现象；主管151的末端也可以延伸至第二腔室114的中部或上部，以简化主管151的构造。作为一种优选的实施方式，主管151的末端端口与水平面倾斜设置，当罐式换热器100用作冷凝器时，主管151吸取罐体110内部冷凝的液态冷媒，能够避免脉冲吸液现象。

支管152可以贯穿外筒112的顶壁进入第一腔室113，使液态冷媒沿竖直方向进入喷淋装置130，液态冷媒进入喷淋装置130的方向与喷淋装置130的喷淋方向均为竖直向下，能够降低液态冷媒由于流向改变导致的动能损失，提高单位时间喷淋量；支管152也可以贯穿外筒112的侧壁进入第一腔室113，使液态冷媒沿水平方向进入喷淋装置130，液态冷媒能够先填充喷淋装置130再进行喷淋，能够实现围绕内筒111周向进行均匀喷淋。

在其他实施例中，基于前述的“液态冷媒可以仅通过喷淋装置130进入罐体110的内部，对换热管120进行喷淋”的实施方式，液管150也可以不区分主管151和支管152，液管150的末端仅与喷淋装置130连接。

使用主管151向第二腔室114提供液态冷媒，液态冷媒经过连通孔1111进入第一腔室113且与换热管120的浸没于液态冷媒的部分进行换热；同时，使用支管152向喷淋装置130提供液态冷媒，喷淋装置130向换热管120喷淋液态冷媒，液态冷媒与换热管120进行换热。通过该种结构形式，在利用换热管120的浸没于液态冷媒的部分的换热面积的基础上进一步利用换热管120的暴露出液态冷媒的液面的部分的换热面积，使罐式换热器100用作蒸发器时具有较高的换热效率。

图2示出的是本申请第一方面实施例提供的第一种形式的环形喷淋管的结构示意图。

如图1和图2所示，在本申请的一些实施例中，喷淋装置130为环形喷淋管131，环形喷淋管131环绕内筒111，环形喷淋管131上设有喷淋孔1312。

环形喷淋管131的管壁设有进液孔1311和喷淋孔1312，环形喷淋管131的内部设有喷淋腔，进液孔1311与喷淋孔1312均与喷淋腔连通。进液孔1311与支管152的末端连接，喷淋孔1312用于向换热管120喷淋液态冷媒。

进液孔1311可以位于环形的环形喷淋管131的外周壁上，以使液态冷媒沿水平方向进入喷淋腔，尽量避免由于液态冷媒的势能差导致的流速变化，还能够使液态冷媒能够先填充喷淋腔再进行喷淋，能够实现环形喷淋管131周向出液均匀；进液孔1311也可以位于环形喷淋管131的上侧，以使液态冷媒沿竖直方向进入喷淋腔，降低液态冷媒由于流向改变导致的动能损失，提高单位时间喷淋量。

喷淋孔1312可以仅设置于环形喷淋管131的下侧，以限定喷淋方向竖直朝下，以较大的流速喷淋换热管120；喷淋孔1312也可以设置于环形喷淋管131的内周侧以及外周侧，通过沿水平方向向环形喷淋管131的内侧或外侧喷淋液态冷媒，增加水平方向的喷淋面积，使液态冷媒与换热管120充分接触。

喷淋孔1312可以设置有多个，多个喷淋孔1312围绕内筒111设置；喷淋孔1312的形状可以为圆形、椭圆形或者长条形；沿着远离进液孔1311的方向，喷淋孔1312的开孔面积可以逐渐增加，喷淋孔1312的密集程度可以逐渐增加，以实现出液均匀。喷淋孔1312也可以设置有一个，喷淋孔1312为环形槽，环形槽围绕内筒111设置。

环形喷淋管131呈环形且环绕内筒111设置，能够环绕内筒111均匀喷淋液态冷媒，从而向换热管120均匀喷淋液态冷媒，提高换热管120的换热效率。

如图1和图2所示，在本申请的一些实施例中，喷淋装置130为闭合的环形喷淋管131，环形喷淋管131环绕内筒111，环形喷淋管131与支管152分体设置且相互连接，环形喷淋管131上设有喷淋孔1312。

具体而言，闭合的环形喷淋管131包括进液孔1311，支管152的末端与进液孔1311通过焊接、螺纹连接或者通过连接头连接的形式连通，以实现液态冷媒经过支管152进入环形喷淋管131。

环形喷淋管131呈闭合的环形，环形喷淋管131与支管152分体设置且相互连接，支管152的末端与环形喷淋管131连通，液态冷媒经支管152的末端进入环形喷淋管131，以对换热管120进行喷淋。通过该种结构形式，能够简化环形喷淋管131和支管152各自的构造，且能够向换热管120均匀喷淋液态冷媒，提高换热管120的换热效率。

图3示出的是本申请第一方面实施例提供的第二种形式的环形喷淋管的结构示意图。

如图1和图3所示，在本申请的一些实施例中，喷淋装置130为不闭合的环形喷淋管131，环形喷淋管131环绕内筒111，环形喷淋管131与支管152一体成型，环形喷淋管131上设有喷淋孔1312。

具体而言，支管152的末端伸入第一腔室113并围绕内筒111弯曲延伸一周，支管152的末端的围绕内筒111弯曲的部分开设喷淋孔1312并被构造成环形喷淋管131。

通过上述结构形式，能够使用支管152的末端直接成型环形喷淋管131，简化了喷淋装置130的构造。

如图1所示，在本申请的一些实施例中，罐式换热器100还包括控制阀153，控制阀153设置于支管152，控制阀153被配置为控制支管152的通断。

具体而言，主管151与支管152之间通过水平延伸的一段第一连接管154连通，控制阀153设置于支管152的起始端与第一连接管154之间。控制阀153可以为常见的电磁阀，也可以为手动通断阀。

在支管152上设置控制阀153能够控制支管152的通断，使罐式换热器100既可以用作蒸发器，又可以用作冷凝器。当罐式换热器100用作蒸发器时，控制阀153打开，液态冷媒能够经过支管152进入喷淋装置130，以对换热管120进行喷淋；当罐式换热器100用作冷凝器时，控制阀153关闭，主管151对在罐体110的内部的液态冷媒进行抽吸，以将冷凝的液态冷媒排出罐体110。

如图1所示，在本申请的一些实施例中，喷淋装置130设置于换热管120的上方。

气管140可以连接于外筒112的顶壁且位于喷淋装置130的上方，以避免喷淋装置130喷淋的液态冷媒未经过换热即经气管140离开罐体110，降低罐式换热器100的换热效率；气管140也可以连接于外筒112的侧壁且位于喷淋装置130的下方，通过设置挡板或者局部不设置喷淋孔1312来避免未经换热的液态冷媒经气管140离开罐体110。

喷淋装置130设置于换热管120的上方，能够对换热管120的干管区123进行全面喷淋，提高换热管120的换热面积，从而提高罐式换热器100的换热效率。

图4和图5示出的分别是本申请第一方面实施例提供的第三种形式和第四种形式的环形喷淋管的结构示意图。

如图1和图4所示，在本申请的一些实施例中，气管140设置于喷淋装置130的下方，喷淋装置130设有喷淋孔1312；沿着罐式换热器100的高度方向(即方向X)，气管140在喷淋装置130上的投影与喷淋孔1312不重叠。

基于前述的“喷淋装置130为环形的环形喷淋管131，环形喷淋管131的管壁设有进液孔1311和喷淋孔1312”的实施形式，环形喷淋管131的管壁被划分为可以布置喷淋孔1312的第一区域1313和与气管140的投影重叠的第二区域1314，进液孔1311位于第一区域1313，进液孔1311与第二区域1314位于环形喷淋管131的径向的两侧，即气管140与支管152异侧布置。通过该种结构形式，可以使进液孔1311两侧的喷淋面积大致相同，进而保证环形喷淋管131出液均匀。

如图5所示，在其他实施例中，进液孔1311也可以位于第二区域1314，即气管140与支管152同侧布置，使进液孔1311的附近无喷淋孔1312，能够提高环形喷淋管131的靠近进液孔1311处的强度，能够适应进液口处的液态冷媒的水压，环形喷淋管131与支管152不易分离或者发生漏液。

由于气管140在喷淋装置130上的投影与喷淋孔1312不重叠，气管140上方没有喷淋液态冷媒，气管140抽吸蒸发形成的气态冷媒时，未经过与换热管120进行换热的液态冷媒不会被排出，从而使喷淋装置130喷淋的液态冷媒能够与换热管120进行充分换热，提高罐式换热器100的换热效率。

图6示出的是本申请第一方面实施例提供的第二种形式的罐式换热器的结构示意图。

如图6所示，在本申请的一些实施例中，气管140设置于所述喷淋装置130的下方，喷淋装置130设有喷淋孔1312(请参照图5)；所述罐式换热器100还包括挡板170，挡板170连接于外筒112的内壁且罩设于所述气管140的一端，用于阻止从所述喷淋孔1312喷淋的液态冷媒经所述气管140排出。

挡板170连接于外筒112的内壁，且在高度方向(即方向X)上设置于喷淋装置130与气管140之间，从气管140的上侧以及内侧遮挡气管140的伸入第二腔室114的开口，避免液态冷媒进入气管140。

挡板170可以包括相连的水平段和竖直段，水平段焊接或者螺纹连接于外筒112的内壁并位于喷淋装置130与气管140之间，竖直段对应气管140的开口；挡板170也可以仅包括水平段，水平段在高度方向上(即方向X)完全遮挡气管140的开口，以避免液态冷媒进入气管140；挡板170也可以呈弯曲的弧形，从上侧和内侧遮挡气管140的开口。

由于气管140的一端设有挡板170，喷淋孔1312在喷淋的过程中不会将液态冷媒直接喷淋在气管140上，气管140不会将位于换热管120进行换热的液态冷媒直接排出，从而使喷淋装置130喷淋的液态冷媒能够与换热管120进行充分换热，提高罐式换热器100的换热效率。

图7示出的是本申请第一方面实施例提供的第三种形式的罐式换热器的结构示意图。

如图7所示，在本申请的一些实施例中，沿着罐式换热器100的高度方向(即方向X)，喷淋装置130位于内筒111的中部。

具体而言，喷淋装置130将液态冷媒喷淋至换热管120的位于喷淋装置130下方的部分，液态冷媒吸收换热管120的热量汽化产生向上的气流，带动喷淋装置130喷淋出的部分液态冷媒上升并覆盖换热管120的位于喷淋装置130上方的部分，并进一步吸热汽化。

喷淋装置130可以设置于换热管120的两圈盘管之间的区域，喷淋孔1312的下方对应换热管120，以对换热管120进行喷淋；喷淋装置130也可以设置于换热管120的内侧或者外侧，通过调整喷淋孔1312(请参照图5)的开口方向，使液态冷媒倾斜喷淋至换热管120。

气管140设置于外筒112的侧壁或顶壁，且位于喷淋装置130的上方，以避免喷淋装置130喷淋的液态冷媒未经过换热即经气管140离开罐体110，降低罐式换热器100的换热效率。

喷淋装置130设置于内筒111的中部，换热管120位于喷淋装置130以下的部分能够与喷淋装置130喷淋的液态冷媒进行换热，液态冷媒蒸发后形成向上的气流，带动部分液态冷媒向上移动，以与换热管120位于喷淋装置130以上的部分进行换热。

如图7所示，在本申请的一些实施例中，气管140设置于所述喷淋装置130的上方。

罐式换热器100的高度方向(即方向X)上，气管140可以设置于换热管120的上方，以完全避免液态冷媒跟随气流上升时未经换热即进入气管140；气管140的高度位置也可以设置于喷淋装置130与换热管120的最高高度位置之间，及时抽吸气态冷媒，避免气态冷媒积存于罐体110的顶部空间而不能及时离开罐体110。

喷淋装置130设置于内筒111的中部，且气管140设置于喷淋装置130的上方，气管140的上方没有喷淋液态冷媒，气管140抽吸蒸发形成的气态冷媒时，不会将未经过与换热管120进行换热的液态冷媒经过气管140排出，从而使喷淋装置130喷淋的液态冷媒能够与换热管120进行充分换热，提高罐式换热器100的换热效率。

图8示出的是本申请第一方面实施例提供的第二种形式的罐式换热器的结构示意图。

如图8所示，在本申请的一些实施例中，罐式换热器100还包括液管150，液管150包括主管151和支管152，支管152旁通于主管151，主管151的一端伸入内筒111与外筒112之间(即第一腔室113)，支管152的一端连通喷淋装置130。

具体而言，主管151贯穿外筒112的侧壁伸入第一腔室113，且位于喷淋装置130的下方。喷淋装置130和换热管120均位于第一腔室113，第一腔室113与内筒111的内部空间(即第二腔室114)不连通，液态冷媒经过喷淋装置130和主管151仅进入第一腔室113，蒸发汽化后经气管140抽吸离开罐体110。

主管151和支管152可以均贯穿外筒112的侧壁伸入第一腔室113，且上下对齐设置，以简化液管150的构造；主管151和支管152也可以在外筒112的周向上错开设置，以避让罐体110外部的其他装置。

使用主管151向第一腔室113提供液态冷媒，液态冷媒与换热管120的浸没于液态冷媒的部分进行换热；使用支管152向喷淋装置130提供液态冷媒，喷淋装置130向换热管120喷淋液态冷媒，液态冷媒与换热管120进行换热。由于换热管120设置于第一腔室113，且主管151和支管152均用于向第一腔室113提供液态冷媒，换热过程仅在第一腔室113进行，第二腔室114不用于换热，能够使液态冷媒充分与换热管120进行换热，从而提高了换热效率。

图9示出的是本申请第一方面实施例提供的第三种形式的罐式换热器的结构示意图。

如图9所示，在本申请的一些实施例中，外筒112与所述内筒111之间的空间(即第一腔室113)与内筒111的内部空间(即第二腔室114)气体连通，气管140设置在内筒111(即第二腔室114)内，气管140与内筒111形成气液分离器。

具体而言，第二腔室114包括下部的液相空间和上部的气相空间，混杂有液态冷媒的气态冷媒从第一腔室113进入第二腔室114的气相空间，液态冷媒由于自重下落以进入液相空间，以与气态冷媒进一步分离。气管140的下端呈U形，气管140的开口位于气相空间，气态冷媒从开口进入气管140并离开罐式换热器100。

第一腔室113与第二腔室114可以以多种形式气体连通。例如，内筒111的筒壁上开设有气孔1112，气孔1112将第一腔室113与第二腔室114气体连通；再例如，罐式换热器100还包括第二连接管(图中没有示出)，第二连接管的一端贯穿外筒112且伸入第一腔室113，另一端从顶部伸入内筒111的内部，实现将第一腔室113与第二腔室114气体连通。

通过上述结构形式，气管140与内筒111形成气液分离器，合理利用了罐式换热器100的结构和空间，以集成气液分离功能。罐式换热器100用作蒸发器时，无需额外增设气液分离器，减少了热泵系统的部件数量，简化了热泵系统的结构。

如图9所示，在本申请的一些实施例中，内筒111的下端设有第一回油孔1113，气管140设有第二回油孔141，第一回油孔1113和第二回油孔141用于将罐体110的内部的液态冷媒中的润滑油引入气管140。

液态冷媒中混杂有润滑油，在气液分离过程中，润滑油与液态冷媒共同积存于液相空间，润滑油与液态冷媒由于密度不同会产生分层。在内筒111开设第一回油孔1113，气管140的U形部分的底部开设第二回油孔141，第一回油孔1113和第二回油孔141的开设高度对应润滑油层的高度区域，罐体110内部的润滑油能够随着气管140的抽吸负压进入气管140，跟随气态冷媒离开罐体110并进入压缩机210，避免压缩机210缺油。

液态冷媒中混杂的润滑油经过第一回油孔1113和第二回油孔141进入气管140，气态冷媒以及润滑油均经过气管140离开罐体110并被抽吸至压缩机。通过上述结构形式，合理利用了罐式换热器100的结构和空间，以集成回油功能。

图10示出的分别是本申请第二方面实施例提供的第一种形式的热泵系统的单制冷流向的流程图。

如图10所示，本申请第二方面实施例提出一种热泵系统200，包括本申请第一方面实施例所述的罐式换热器100。

可以理解的是，热泵系统200应用于空调系统、城市集中冷暖联供系统等。

如图10所示，具体而言，热泵系统200包括压缩机210、换热器220、罐式换热器100和膨胀阀230。其中，压缩机210的出口与换热器220的第一接口连通，换热器220的第二接口通过膨胀阀230与罐式换热器100的液管150连通，罐式换热器100的气管140与压缩机210的入口连通。

在上述热泵系统200中，罐式换热器100用作蒸发器，换热管120连接用户末端260，冷媒经过罐式换热器100汽化吸热，用户末端260中的换热介质经过罐式换热器100得到冷却，用户末端260输出冷水。

可以理解的是，用户末端260可以为空气调节器，换热管120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。

图11示出的是本申请第二方面实施例提供的第二种形式的热泵系统的制冷流向的流程图；图12示出的是本申请第二方面实施例提供的第二种形式的热泵系统的供暖流向的流程图。

如图11和图12所示，基于前述的“罐式换热器100还包括控制阀153，控制阀153设置于支管152，控制阀153被配置为控制支管152的通断”(如图1所示)的实施方式，热泵系统200还包括四通阀240，四通阀240的四个接口分别与压缩机210的入口、换热器220的第一接口、压缩机210的出口和罐式换热器100的气管140连通。

如图11所示，当控制阀153开启时，罐式换热器100可以用作蒸发器，换热器220用作冷凝器。低温低压的气态冷媒进入压缩机210并转变为高温高压的气态冷媒，高温高压的气态冷媒从压缩机210的出口进入换热器220，在换热器220中释放潜热，冷凝液化，形成高压液态冷媒，高压液态冷媒进入膨胀阀230并转变为低温低压的液态冷媒，低温低压的液态冷媒进入罐式换热器100汽化吸热，形成低温低压的气态冷媒，低温低压的气态冷媒再次进入压缩机210，进行冷媒循环。用户末端260中的换热介质经过罐式换热器100得到冷却，用户末端260输出冷水。

如图12所示，当控制阀153关闭时，罐式换热器100可以用作冷凝器，换热器220用作蒸发器。低温低压的气态冷媒进入压缩机210并转变为高温高压的气态冷媒，高温高压的气态冷媒从压缩机210的出口进入罐式换热器100，在罐式换热器100中释放潜热，冷凝液化，形成高压液态冷媒，高压液态冷媒进入膨胀阀230并转变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汽化吸热，形成低温低压的气态冷媒，低温低压的气态冷媒再次进入压缩机210，进行冷媒循环。用户末端260中的换热介质经过罐式换热器100吸热，用户末端260输出热水。

可以理解的是，用户末端260可以为热水器或者采暖系统，换热管120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。

如图11和图12所示，在本申请的一些实施例中，罐式换热器100的内筒111与气管140没有形成气液分离器250，热泵系统200还包括独立设置的气液分离器250，液管150和回油管160均通过气液分离器250与压缩机210的入口连通，也能够防止压缩机210液击以及避免压缩机210缺油。

本申请第一方面实施例提出的罐式换热器100能够用作蒸发器，且具有较好的换热效率。由于本申请第一方面实施例提出的罐式换热器100的特性，本申请第二方面实施例的热泵系统200能够实现单向制冷或者冷暖双用。

如图1和图11所示，本申请实施例提出一种罐式换热器100以及热泵系统200，热泵系统200包括压缩机210、换热器220、罐式换热器100、膨胀阀230、气液分离器250和用户末端260，换热器220和罐式换热器100为热泵系统200中的两个换热装置。罐式换热器100包括罐体110、换热管120、环形喷淋管131、气管140、液管150和回油管160，罐体110包括内筒111和外筒112，液管150的末端包括主管151，主管151旁通有支管152，换热管120与用户末端260连通，热泵系统200用于向用户末端260的换热介质进行加热或冷却，用户末端260的换热介质为生活用水等。

如图1和图11所示，当热泵系统200用于制冷时，控制阀153开启，罐式换热器100用作蒸发器。液态冷媒进入液管150，一部分通过主管151进入内筒111的内部，再经过连通孔1111进入内筒111与外筒112之间的环形空间；另一部分通过支管152进入环形喷淋管131并对换热管120进行喷淋。换热管120的底部浸没于液态冷媒以与液态冷媒进行换热，换热管120的上部露出液态冷媒，环形喷淋管131将液态冷媒喷淋至换热管120的表面以实现换热管120的露出液态冷媒的部分进行换热。液态冷媒吸热蒸发后形成低温低压的气态冷媒，低温低压的气态冷媒经过气管140抽吸离开罐式换热器100，经过气液分离器250回到压缩机210。同时，罐体110内部液态冷媒中混杂的润滑油经过回油管160导出，回油管160与气液分离器250通过油管连通，以实现回油功能。

如图1和图12所示，当控制阀153关闭时，罐式换热器100可用作冷凝器，本文不再进一步赘述。

罐式换热器100在用作蒸发器的过程中，通过对换热管120进行喷淋，减少了干管区123的面积，提高了换热管120的换热效率，从而提高了罐式换热器100用作蒸发器时的换热效率，使罐式换热器100适用于单冷或者冷暖双用的热泵系统。

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 (15)

1.一种罐式换热器(220)，其特征在于，包括：

罐体(110)，包括内筒(111)和外筒(112)，所述内筒(111)设置于所述外筒(112)内；

换热管(120)，所述换热管(120)设置于所述内筒(111)和所述外筒(112)之间，且螺旋盘绕在所述内筒(111)外；

喷淋装置(130)，设置于所述内筒(111)和所述外筒(112)之间，所述喷淋装置(130)用于向所述换热管(120)喷淋液态冷媒；

气管(140)，用于抽吸所述罐体(110)内的气态冷媒或者向所述罐体(110)内提供气态冷媒。

2.根据权利要求1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：

液管(150)，所述液管(150)包括主管(151)和支管(152)，所述主管(151)的一端伸入所述内筒(111)，所述内筒(111)的筒壁设有连通孔(1111)，所述连通孔(1111)用于将所述外筒(112)与所述内筒(111)液体连通，所述支管(152)旁接于所述主管(151)，所述支管(152)的一端连接所述喷淋装置(130)。

3.根据权利要求1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：

液管(150)，所述液管(150)包括主管(151)和支管(152)，所述主管(151)的一端伸入所述内筒(111)与所述外筒(112)之间，所述支管(152)旁接于所述主管(151)，所述支管(152)的一端连接所述喷淋装置(130)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述喷淋装置(130)为环形喷淋管(131)，所述环形喷淋管(131)环绕所述内筒(111)设置，所述环形喷淋管(131)上设有喷淋孔(1312)。

5.根据权利要求2或3所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述喷淋装置(130)为不闭合的环形喷淋管(131)，所述环形喷淋管(131)环绕所述内筒(111)设置，所述环形喷淋管(131)与所述支管(152)一体成型，所述环形喷淋管(131)上设有喷淋孔(1312)。

6.根据权利要求2或3所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述喷淋装置(130)为闭合的环形喷淋管(131)，所述环形喷淋管(131)环绕所述内筒(111)设置，所述环形喷淋管(131)与所述支管(152)分体设置，所述环形喷淋管(131)上设有喷淋孔(1312)。

7.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)还包括控制阀(153)，所述控制阀(153)设置于所述支管(152)，所述控制阀(153)被配置为控制所述支管(152)的通断。

8.根据权利要求3所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述外筒(112)与所述内筒(111)气体连通，所述气管(140)设置在所述内筒(111)内，所述气管(140)与所述内筒(111)形成气液分离器(250)。

9.根据权利要求8所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述内筒(111)的下端设有第一回油孔(1113)，所述气管(140)设有第二回油孔(142)，所述第一回油孔(1113)和所述第二回油孔(142)用于将所述罐体(110)的内部的液态冷媒中的润滑油引入所述气管(140)。

10.根据权利要求1所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述喷淋装置(130)设置于所述换热管(120)的上方。

11.根据权利要求10所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述气管(140)设置于所述喷淋装置(130)的下方，所述喷淋装置(130)设有喷淋孔(1312)；

沿着所述罐式换热器(100)的高度方向，所述气管(140)在所述喷淋装置(130)上的投影与所述喷淋孔(1312)不重叠。

12.根据权利要求10所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述气管(140)设置于所述喷淋装置(130)的下方，所述喷淋装置(130)设有喷淋孔(1312)；

所述罐式换热器(100)还包括：

挡板(170)，所述挡板(170)连接于所述外筒(112)的内壁，且罩设于所述气管(140)的一端，用于阻止从所述喷淋孔(1312)喷淋的液态冷媒经所述气管(140)排出。

13.根据权利要求1所述的罐式换热器(100)，其特征在于，沿着所述罐式换热器(100)的高度方向，所述喷淋装置(130)位于所述内筒(111)的中部。

14.根据权利要求13所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述气管(140)设置于所述喷淋装置(130)的上方。

15.一种热泵系统(200)，其特征在于，包括如权利要求1-14任一项所述的罐式换热器(100)。

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