CN113847828A - 罐式换热器及热泵系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种罐式换热器及热泵系统，涉及换热技术领域。罐式换热器包括外筒、内筒、隔板、换热管、液管和气管。内筒设置于外筒的内部。隔板设置于外筒的内部，以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。液管用于向第一腔室和第二腔室提供液态冷媒或者从第一腔室内抽吸液态冷媒。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。液态冷媒通过开设于隔板的喷淋口从换热管的上方喷淋至换热管，从而附着于换热管的干管区并形成液膜，液膜通过蒸发吸热过程对换热管内的介质进行降温，从而提高了换热管的干管区的利用率，提高了罐式换热器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领域，具体而言，涉及一种罐式换热器及热泵系统。

背景技术

罐式换热器的工作原理为罐体走冷媒，管程走水；相比壳管式换热器具有体积小，换热效率高的优点。但是目前的高效换热器为蒸发器使用时，蒸发换热效率偏低。

因此，如何提高罐式换热器的作为蒸发器时的换热效率成为换热技术领域亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种罐式换热器及热泵系统，以提高罐式换热器作为蒸发器时的换热效率。

第一方面，本申请实施例提供一种罐式换热器，包括外筒、内筒、隔板、换热管、液管和气管；内筒设置于外筒的内部；隔板设置于外筒的内部，以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；换热管设置于第一腔室且螺旋地盘绕在内筒外；液管用于向第一腔室和第二腔室提供液态冷媒或者从第一腔室内抽吸液态冷媒；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；其中，隔板设有喷淋口，喷淋口用于将第二腔室的液态冷媒向换热管喷淋。

上述技术方案中，罐式换热器作为蒸发器使用时，液管向第二腔室内提供液态冷媒，液态冷媒通过开设于隔板的喷淋口从换热管的上方喷淋至换热管，从而附着于换热管的干管区(未被液态冷媒浸没的部分)，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，从而提高了换热管的干管区的利用率，并提高了罐式换热器用作蒸发器时的换热效率。液管向第一腔室和第二腔室提供液态冷媒、气管用于从第一腔室内抽吸气态冷媒，则罐式换热器作为蒸发器使用，若液管用于从第一腔室内抽吸液态冷媒，气管用于向第一腔室内提供气态冷媒，则罐式换热器作为冷凝器使用，换句话说，该罐式换热器既能够作蒸发器使用，也可以作为冷凝器使用，适用范围更广。

在本申请的一些实施例中，液管包括主管和支管，主管的一端伸入第一腔室，支管旁接于主管，支管的一端伸入第二腔室。

上述技术方案中，液管包括主管和支管，主管和支管分别伸入第一腔室和第二腔室，方便分别独立向第一腔室和第二腔室提供液态冷媒。

在本申请的一些实施例中，罐式换热器还包括控制阀，控制阀设置于支管，控制阀被配置为控制支管的通断。

上述技术方案中，控制阀能够控制支管的通断，当控制阀使支管连通，则能够通过主管和支管分别向第一腔室和第二腔室提供冷媒，以提高罐式换热器的蒸发换热效率。当控制阀使支管断开，可以通过气管向第一腔室提供气态冷媒，通过主管抽吸第一腔室内的液态冷媒，该罐式换热器可作为冷凝器使用，在罐式换热器作为冷凝器使用时，控制阀断开支管，还能防止从气管向第一腔室提供的气态冷媒未经换热管冷却即被支管抽吸排出第一腔室。

在本申请的一些实施例中，主管的一端从外筒的侧壁伸入第一腔室。

上述技术方案中，主管从外筒的侧壁伸入第一腔室，使得液态冷媒能够经主管顺利进入第一腔室，减小罐式换热器在高度方向上的尺寸。

在本申请的一些实施例中，主管的一端伸入第一腔室的下部。

上述技术方案中，在罐式换热器作为热泵系统的蒸发器使用时，主管用于向第一腔室提供液态冷媒，主管的一端伸入第一腔室的下部，使得从主管进入第一腔室的液态冷媒能够从下至上与换热管接触换热，提高换热效率。在罐式换热器作为热泵系统的冷凝器使用时，主管用于抽吸第一腔室内的液态冷媒，由于液态冷媒积聚在第一腔室的下部，主管的一端伸入第一腔室的下部，便于抽吸第一腔室的液态冷媒，减少第一腔室内的液态冷媒积聚。

在本申请的一些实施例中，第一腔室和第二腔室均与内筒的内部空间不连通。

上述技术方案中，由于第一腔室和第二腔室均与内筒的内部空间不连通，因此液态冷媒无法进入内筒的内部空间，液态冷媒积聚在第一腔室并与换热管充分接触，从而提高了换热效率。

在本申请的一些实施例中，喷淋口的数量为多个，多个喷淋口沿隔板的周向分布且位于换热管的上方。

上述技术方案中，通过将多个喷淋孔沿隔板的周向分布能够保证液态冷媒较为均匀的喷淋至换热管。

在本申请的一些实施例中，多个喷淋口中，远离支管的喷淋口的面积大于靠近所述支管的喷淋口的面积。

上述技术方案中，与支管的距离越远，喷淋口的面积越大，与支管的距离越近，喷淋口的面积越小，保证各个喷淋口的液态冷媒的流量较为平均。

在本申请的一些实施例中，多个喷淋口中，远离支管的喷淋口的密集程度大于靠近支管的喷淋口的密集程度。

上述技术方案中，与支管的距离越远，喷淋口越密集，与支管的距离越近，喷淋口越稀疏，保证各个喷淋口的液态冷媒的流量较为平均。

在本申请的一些实施例中，喷淋口为沿外筒的径向延伸的长形孔，多个喷淋口围绕内筒均匀分布。

上述技术方案中，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，隔板套设于内筒。

上述技术方案中，隔板套设于内筒，形成环形的第二腔室，环形的第二腔室的横截面积较小，使得液态冷媒能够快速流动至距离液管较远的喷淋口，实现对全部喷淋口的覆盖。

在本申请的一些实施例中，第二腔室环绕内筒。

上述技术方案中，第二腔室为形成于内筒外周的环形空间，环形的第二腔室的横截面积较小，使得液态冷媒能够快速流动至距离液管较远的喷淋口，实现对全部喷淋口的覆盖。

在本申请的一些实施例中，气管的一端伸入第一腔室，气管在所述隔板上的投影与喷淋口不重叠。

上述技术方案中，在气管伸入第一腔室的情况下，气管在隔板上的投影与喷淋口不重叠，使得喷淋口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，罐式换热器还包括挡板，挡板设置于外筒的内壁并罩设于气管的一端，以用于阻止从喷淋口喷淋的液态冷媒经气管排出。

上述技术方案中，通过挡板罩设气管，使得喷淋口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，气管的一端伸入第一腔室，气管的另一端伸入内筒；罐式换热器还包括回气管，回气管设置在内筒内，回气管与内筒形成气液分离器。

上述技术方案中，回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。使用该罐式换热器作为热泵系统中的蒸发器时，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。

第二方面，本申请实施例提供一种热泵系统，包括如第一方面实施例提供的罐式换热器。

上述技术方案中，热泵系统通过设置第一方面实施例提供的罐式换热器，使得热泵系统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提供的热泵系统的结构示意图；

图2为本申请另一些实施例提供的热泵系统的结构示意图(制冷状态)；

图3为本申请另一些实施例提供的热泵系统的结构示意图(制热状态)；

图4为本申请一些实施例提供的罐式换热器的剖视图；

图5为本申请另一些实施例提供的罐式换热器的剖视图；

图6为本申请又一些实施例提供的罐式换热器的剖视图；

图7为本申请一些实施例提供的隔板的结构示意图；

图8为本申请另一些实施例提供的隔板的结构示意图；

图9为本申请又一些实施例提供的隔板的结构示意图；

图10为本申请再一些实施例提供的隔板的结构示意图；

图11为本申请再一些实施例提供的罐式换热器的剖视图；

图12为本申请再一些实施例提供的罐式换热器剖视图；

图13为本申请又一些实施例提供的热泵系统的结构示意图。

图标：1000-热泵系统；100-罐式换热器；10-外筒；11-第一腔室；12-第二腔室；20-内筒；30-隔板；31-喷淋口；32-内边缘；33-外边缘；34-避让区域；40-换热管；41-进端；42-出端；50-液管；51-主管；52-支管；60-气管；70-支撑腿；80-控制阀；90-挡板；110-回气管；200-压缩机；300-热交换器；400-膨胀阀；500-动力泵；600-低压阀；700-高压阀；800-气液分离器；900-回油管；1100-四通阀；2000-用户末端；X-上下方向。

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。

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。

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。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示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，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

换热器广泛应用于化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产领域中，换热器在不同的领域和不同得以应用场景的作用不同，比如在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。

换热器具有多种形式，例如罐式换热器、壳管式换热器等。其中，罐式换热器是一种呈罐状的换热器，又称高效罐。罐式换热器用作冷凝器时，相比于壳管式换热器具有体积小，换热效率高的优点。但其用作蒸发器时，换热效率较低。

发明人发现，罐式换热器作为换热器的一种，但是罐式换热器的工作原理为罐体走冷媒，换热管走待换热介质，比如带换热介质为水、空气等；相比壳管式换热器具有体积小，换热效率高的优点。但是现有的罐式换热器主要用作冷凝器，基本不会用作蒸发器，这是因为目前的罐式换热器的罐体的底部进液态冷媒，罐体约仅有1/5充满液体，其余部分为气态，使得气态部分的换热管不能与液态冷媒接触进行热交换，气态部分对应的换热管区为干管区，或者说换热管未被液面浸没的部分为干管区，导致换热效率较低，这也是现有罐式换热器的液面上方存在的干管问题，蒸发换热效率偏低，由于干管问题导致的蒸发效率低，使得现有的罐式换热器主要用作冷凝器，基本不会用作蒸发器。

基于上述考虑，为了缓解现有罐式换热器换热效率低的问题，发明人经过深入研究，设计了一种罐式换热器，通过设置有喷淋口的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，通过液管向第一腔室和第二腔室提供液态冷媒或者从第一腔室内抽吸液态冷媒，进入第二腔室的液态冷媒能够经过喷淋口从换热管的顶部向换热管喷淋，即喷淋口能够使第二腔内的液态冷媒从上至下向喷淋管喷淋，使得换热管的干管区能够附着冷媒并形成液膜，换热器作为蒸发器时冷媒能够充分经过换热管，提高换热效率。液管用于向第一腔室和第二腔室提供液态冷媒或者从第一腔室内抽吸液态冷媒，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，则该罐式换热器既能够作蒸发器使用，也可以作为冷凝器使用，适用范围更广。

本申请实施例公开的罐式换热器可以但是不限于空调系统、热泵系统等系统中，有利于提高换热效率。

本申请实施例公开的罐式换热器可以用在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。罐式换热器既可是一种单元设备，如加热器、冷却器和凝汽器等，也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的换热器。常见的，罐式换热器可以作为地暖、风盘、空调、热水器的加热或冷却单元。罐式换热器还可以作为热泵系统的蒸发器或冷凝器。

以下实施例为了方便说明，以本申请实施例以包括该罐式换热器的热泵系统为例对罐式换热器进行说明。

请参照图1，图1为本申请一些实施例提供的一种热泵系统1000的结构示意图。热泵系统1000包括罐式换热器100、压缩机200、热交换器300和膨胀阀400。压缩机200的出口与热交换器300的入口连通，热交换器300的出口通过膨胀阀400与罐式换热器100连通，罐式换热器100与压缩机200的入口连通。罐式换热器100作为蒸发器使用，热交换器300作为冷凝器使用。

压缩机200用于将从压缩机200的进口进入压缩机200的低温低压气体提升为高温高压的气体并从压缩机200的出口排出。低温低压的气态冷媒经过压缩机200压缩，转变为高温高压的气态冷媒从压缩机200的出口流向热交换器300，在热交换器300中放热，转化为中温高压的气体冷媒，之后中温高压的气态冷媒进入膨胀阀400，转化为液态冷媒，液态冷媒进入罐式换热器100，与罐式换热器100内的待换热介质进行热交换，以使待换热的介质冷却，待换热的介质冷却后供用户使用。其中，待换热介质可以是水、空气等。其中，用户末端2000可以为空气调节器，罐式换热器100的换热管40(图1中未示出)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。用户末端2000还可以为热水器或者采暖系统，罐式换热器100的换热管40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。示例性地，图1中，待换热介质为水，通过动力泵500将水泵入罐式换热器100中与液态冷媒热交换，动力泵500还将与液态冷媒热交换后的水泵出罐式换热器100。在另一些实施例中，待换热的介质可以是空气，通过动力泵500将空气泵入罐式换热器100中与液态冷媒热交换，动力泵500还将与液态冷媒热交换后的空气泵出罐式换热器100供用户使用。液态冷媒经过罐式换热器100与待换热介质进行热交换后，吸收了待换热介质的热量，转化为低温低压的气态冷媒，并经过压缩机200的入口回到压缩机200。

在一些实施例中，热泵系统1000还包括低压阀600，罐式换热器100与压缩机200的入口通过低压阀600连通或者断开。低压阀600用于控制低温低压的气态冷媒进入压缩机200的压力，避免进入压缩机200的冷媒的压力过低，热泵系统1000能够根据低压阀600获取的压力信息对热泵系统1000进行停机保护。

在一些实施例中，热泵系统1000还包括高压阀700，热交换器300的入口与压缩机200的出口通过高压阀700连通或者断开，高压阀700用于控制高温高压的气态冷媒进入热交换器300的压力，避免进入压缩机200的冷媒的压力过高，热泵系统1000能够根据高压阀700获取的压力信息对热泵系统1000进行停机保护。

在一些实施例中，热泵系统1000还包括气液分离器800，气液分离器800用于将罐式换热器100与压缩机200的入口连通。气液分离器800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。在一些实施例中，热泵系统1000还包括会回油管900，罐式换热器100与气液分离器800通过回油管900连通，回油管900用于供罐式换热器100中的液态冷媒和/或润滑油回流至气液分离器800内。

请参照图2，图2为本申请另一些实施例提供的热泵系统1000结构示意图(制冷状态)。热泵系统1000包括罐式换热器100、压缩机200、热交换器300、膨胀阀400和四通阀1100。四通阀1100用于压缩机200的入口与将罐式换热器100连通和用于将压缩机200的出口与热交换器300连通，或者四通阀1100用于将压缩机200的出口与罐式换热器100连通和用于将压缩机200的入口与热交换器300连通，热交换器300通过膨胀阀400与罐式换热器100连通。

由于热泵系统1000设置了四通阀1100，通过四通阀1100可以使得热泵系统1000在制冷和制热两种状态之间切换。

当四通阀1100将压缩机200的入口与罐式换热器100连通和将压缩机200的出口与热交换器300连通时，罐式换热器100作为蒸发器使用，热交换器300作为冷凝器使用。热泵系统1000处于制冷状态。

压缩机200用于将从压缩机200的入口进入压缩机200的低温低压气体提升为高温高压的气体并从压缩机200的出口排出。低温低压的气态冷媒经过压缩机200压缩，转变为高温高压的气态冷媒从压缩机200的出口流向热交换器300，在热交换器300中放热，转化为中温高压的气体冷媒，之后中温高压的气态冷媒进入膨胀阀400，转化为液态冷媒，液态冷媒进入罐式换热器100，与罐式换热器100内的待换热介质进行热交换，以使待换热的介质冷却，待换热的介质冷却后供用户使用。其中，待换热介质可以是水、空气等。用户末端2000可以为空气调节器，罐式换热器100的换热管40(图2中未示出)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。用户末端2000可以为热水器或者采暖系统，罐式换热器100的换热管40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。示例性地，图1中，待换热介质为水，通过动力泵500将水泵入罐式换热器100中与液态冷媒热交换，动力泵500还将与液态冷媒热交换后的水泵出罐式换热器100。在另一些实施例中，待换热的介质可以是空气，通过动力泵500将空气泵入罐式换热器100中与液态冷媒热交换，动力泵500还将与液态冷媒热交换后的空气泵出罐式换热器100以供用户使用。液态冷媒经过罐式换热器100与待换热介质进行热交换后，吸收了待换热介质的热量，转化为低温低压的气态冷媒，并经过压缩机200的入口回到压缩机200。

请参照图3，图3为本申请另一些实施例提供的热泵系统1000结构示意图(制热状态)。当四通阀1100将压缩机200的出口与罐式换热器100连通和将压缩机200的入口与热交换器300连通时，罐式换热器100作为冷凝器使用，热交换器300作为蒸发器使用。热泵系统1000处于制热转状态。

压缩机200用于将从压缩机200的进口进入压缩机200的低温低压气体提升为高温高压的气体并从压缩机200的出口排出。低温低压的气态冷媒经过压缩机200压缩，转变为高温高压的气态冷媒从压缩机200的出口流向罐式换热器100，与罐式换热器100中的待换热介质热交换，以使待换热介质升温，待换热的介质升温后供用户使用。其中，待换热介质可以是水、空气等。其中，用户末端2000可以为空气调节器，罐式换热器100的换热管(图3中未示出)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。用户末端2000可以为热水器或者采暖系统，罐式换热器100的换热管40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。示例性地，图1中，待换热介质为水。示例性地，图3中，待换热介质为水，通过动力泵500将水泵入罐式换热器100中与气态冷媒热交换，动力泵500还将与气态冷媒热交换后的热水泵出罐式换热器100。在另一些实施例中，待换热的介质可以是空气，通过动力泵500将空气泵入罐式换热器100中与气态冷媒热交换，动力泵500还将与气态冷媒热交换后的空气泵出罐式换热器100以供用户使用。高温高压的气态冷媒在罐式换热器100中与待换热介质热交换后，释放了自身热量，转化为中温的液态冷媒，之后进入膨胀阀400，转化为低温低压液态冷媒，低温低压液态冷媒从热交换器300的入口进入热交换器300转化为低温低压的气态冷媒用从热交换器300的出口经过四通阀1100从压缩机200的入口回到压缩机200。

需要说明的是，热交换器300的出口和入口是通过冷媒进出热交换器的状态而言的，在热泵系统1000处于制冷状态和制热状态时，热交换器300的出口和入口不同。

请参照图4，图4为本申请一些实施例提供的罐式换热器100的结构示意图。罐式换热器100包括外筒10、内筒20、隔板30、换热管40、液管50和气管60。内筒20设置于外筒10的内部。隔板30设置于外筒10的内部，以将外筒10与内筒20之间的空间分隔为第一腔室11和第二腔室12，第二腔室12位于第一腔室11的上方。换热管40设置于第一腔室11且螺旋地盘绕在内筒20外；液管50用于向第一腔室11和第二腔室12提供液态冷媒或者从第一腔室11内抽吸液态冷媒；气管60用于从第一腔室11内抽吸气态冷媒或者向第一腔室11内提供气态冷媒。其中，隔板30设有喷淋口31(图4中未示出)，喷淋口31用于将第二腔室12的液态冷媒向换热管40喷淋。

冷媒是容易吸热变成气态，又容易放热变成液态的物质，当冷媒以液态的形式进入罐式换热器100并以气态的形式排出罐式换热器100，则罐式换热器100在作为蒸发器，当冷媒以气态的形式进入罐式换热器100并以液态的形式排出罐式换热器100，则罐式换热器100在作为冷凝器。

需要说明的是，当液管50用于向第一腔室11和第二腔室12提供液态冷媒，则气管60用于排出第一腔室11内的液态冷媒。这种情况下，罐式换热器100可以作为蒸发器使用。第二腔室12位于第一腔室11的上方，液管50向第二腔室12内提供液态冷媒，液态冷媒通过开设于隔板30的喷淋口31从换热管40的上方喷淋至换热管40，从而附着于换热管40的干管区(未被液态冷媒浸没的部分)，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，从而提高了换热管40的干管区的利用率，并提高了罐式换热器100用作蒸发器时的换热效率。

当液管50用于从第一腔室11抽吸液态冷媒，则气管60用于向第一腔室11提供气态冷媒，这种情况下，罐式换热器100可以作为冷凝器使用。

通过对液管50和气管60的进行控制，可以使得罐式换热器100作为冷凝器或者蒸发器使用，具有更广的使用范围。

如图4所示，外筒10为圆柱结构，外筒10的内部形成柱状空间，外筒10的底壁设置有用于支撑外筒10的支撑腿70。支撑腿70为多个，多个支撑腿70间隔布置于外筒10的底壁，以稳定支撑罐式换热器100，便于罐式换热安装和提高罐式换热器100的稳定性。其中，多个是指两个及两个以上的数量(包括两个)。在其他实施例中，外筒10也可以是其他结构形式，比如方筒结构。

外筒10的底壁是指，沿上下方向X(罐式管热器100的高度方向)，外筒10位于最下端的端壁；外筒10的定壁是指，沿上下方向X(罐式管热器100的高度方向)，外筒10位于最上端的端壁。

内筒20为圆柱结构，内筒20的内部形成柱状空间。内筒20设置于外筒10。内筒20与外筒10同轴布置。内筒20的底壁与外筒10的底壁连接，内筒20的顶壁连接于外筒10的顶壁，第一腔室11环绕内筒20。在其他实施例中，内筒20可以一端与外筒10连通，比如内筒20的顶壁与外筒10的顶壁连接，内筒20底壁与外筒10的底壁沿上下方向X(罐式管热器100的高度方向)存在间隙，即内筒20悬置于外筒10内，这样第一腔室11的部分环绕内筒20设置，另一部分位于内筒20底壁与外筒10的底壁之间，这样第一腔室11空间较大，便于换热。再比如，内筒20的顶壁与外筒10的顶壁在上下方向X(罐式管热器100的高度方向)上存在间隙，内筒20底壁与外筒10的底壁连接。在其他实施例中，内筒20也可以是其他结构形式，比如方筒结构。

内筒20的底壁是指，沿上下方向X(罐式管热器100的高度方向)，内筒20位于最下端的端壁；内筒20的定壁是指，沿上下方向X(罐式管热器100的高度方向)，内筒20位于最上端的端壁。

内筒20形成的可以是封闭的空间，也可以是开放的空间。如图4所示，内筒20的底壁与外筒10的底壁连接，内筒20的顶壁与外筒10的顶壁连接并平齐，内筒20的底壁开口，以使外筒10形成一端开放的空间。

换热管40位于外筒10和内筒20之间的空间且螺旋环绕于内筒20的外周，换热管40用于供待换热介质通过，例如水，当待换热介质经过换热管40时与换热管40外的冷媒热交换。换热管40具有伸出外筒10外的进端41和出端42，进端41用于供待换热介质进入换热管40，出端42用于供待换热介质排出换热管40。其中，进端41和出端42分别靠近第一腔室11的顶部和底部设置，以使待换热介质在待换热管40内的形成尽可能大，从而延长冷媒和待换热介质热交换的时间，以进行充分的热交换。

请继续参见图4，在一些实施例中，隔板30套设于内筒20。隔板30为圆环结构，隔板30的内边缘32与内筒20的外表面连接，隔板30的外边缘33与外筒10的内表面连接。在其他实施例中，隔板30可以以其他方式设置于外筒10和内筒20之间的空间内，比如，隔板30的外边缘33连接于外筒10的内表面，沿隔板30的径向，隔板30的内边缘32与内筒20的外表面间隔布置，则隔板30的内边缘32与内筒20的外表面之间的间隔可供第二腔室12内的液态冷媒向换热管40喷淋。再比如，隔板30的内边缘32连接于外筒10的内表面，沿隔板30的径向，隔板30的外边缘33与外筒10的内表面间隔布置，则隔板30的外边缘33与外筒10的内表面之间的间隔可供第二腔室12内的液态冷媒向换热管40喷淋。

隔板30套设于内筒20，形成环形的第二腔室12，环形的第二腔室12的横截面积较小，使得液态冷媒能够快速流动至距离液管50较远的喷淋口31，实现对全部喷淋口31的覆盖。

在一些实施例中，第二腔室12环绕内筒20。沿上下方向X(罐式管热器100的高度方向)，第一腔室11和第二腔室12分别位于隔板30的下方和上方。在内筒20的顶壁与外筒10的顶壁间隔布置的实施例中，第二腔室12的部分环绕内筒20设置，另一部分位于内筒20的顶壁和外筒10的顶壁之间。

第二腔室12为形成于内筒20外周的环形空间，环形的第二腔室12的横截面积较小，使得液态冷媒能够快速流动至距离液管50较远的喷淋口31，实现对全部喷淋口31的覆盖。第二腔室12环绕内筒20设置，使得进入第二腔室12内的液态冷媒能够沿内筒20的周向分布，以使第二腔室12内的液态冷媒能够经喷淋口31尽可能地均匀地向换热管40喷淋。

如图4所示，在一些实施例中，液管50包括主管51和支管52，主管51的一端伸入第一腔室11，支管52旁接于主管51，支管52的一端伸入第二腔室12。

支管52的一端可以从外筒10的侧壁伸入第二腔室12内。如图5所示，支管52也可以从外筒10的顶壁伸入第二腔室12。

外筒10的侧壁，是指外筒10的围设于外筒10的轴线外周的壁。

在其他实施例中，支管52可以不伸入第二腔室12内，支管52的一端可以仅与外筒10的内表面或者外表面平齐，也可以伸入外筒10的内表面和外表面之间。

外筒10的内表面是指外筒10的筒壁的厚度方向更靠近外筒10的轴线的表面。外筒10的外表面是指外筒10的筒壁的厚度方向更远离外筒10的轴线的表面。

请继续参见图4、图5，在一些实施例中，主管51的一端从外筒10的侧壁伸入第一腔室11，使得液态冷媒能够经主管51顺利进入第一腔室11，减小罐式换热器100在高度方向上的尺寸。在其他实施例中，主管51也可以从内筒20的底壁伸入第一腔室11。在其他实施例中，主管51可以不伸入第二腔室12内，主管51的一端可以仅与外筒10的内表面或者外表面平齐，也可以伸入外筒10的内表面和外表面之间。

在一些实施例中，主管51的一端伸入第一腔室11的下部。

主管51的一端伸入第一腔室11的下部可以是主管51的一端从外筒10的侧壁并靠近第一腔室11的下部伸入第一腔室11，也可以是主管51从外筒10的底壁伸入第一腔室11。

在罐式换热器100作为热泵系统1000的蒸发器使用时，主管51用于向第一腔室11提供液态冷媒，主管51的一端伸入第一腔室11的下部，使得从主管51进入第一腔室11的液态冷媒能够从下至上与换热管40接触换热，提高换热效率。在罐式换热器100作为热泵系统1000的冷凝器使用时，主管51用于抽吸第一腔室11内的液态冷媒，由于液态冷媒积聚在第一腔室11的下部，主管51的一端伸入第一腔室11的下部，便于抽吸第一腔室11的液态冷媒，减少第一腔室11内的液态冷媒积聚。

液管50包括主管51和支管52，主管51和支管52分别伸入第一腔室11和第二腔室12，方便分别独立向第一腔室11和第二腔室12提供液态冷媒。

请参照图6，图6为本申请又一些实施例提供的罐式换热器100的剖视图。在一些实施例中，罐式换热器100还包括控制阀80，控制阀80设置于支管52，控制阀80被配置为控制支管52的通断。

控制阀80能够控制支管52的通断，当控制阀80使支管52连通，则能够通过主管51和支管52分别向第一腔室11和第二腔室12提供冷媒，以提高罐式换热器100的蒸发换热效率。当控制阀80使支管52断开，可以通过气管60向第一腔室11提供气态冷媒，通过主管51抽吸第一腔室11内的液态冷媒，该罐式换热器100可作为冷凝器使用，在罐式换热器100作为冷凝器使用时，控制阀80断开支管52，还能防止从气管60向第一腔室11提供的气态冷媒未经换热管40冷却即被支管52抽吸排出第一腔室11。

在一些实施例中，气管60设置于第一腔室11的上部，沿上下方向X(罐式管热器100的高度方向)，气管60位于隔板30的下方。在气管60用于从第一腔室11内抽吸气态冷媒的情况下，由于气态冷媒向上运动，气管60设置于第一腔室11的上部有利于气态冷媒高效、顺利被抽吸出第一腔室11，从而提高换热效率。在气管60用于向第一腔室11内提供气态冷媒的情况下，气管60设置于第一腔室11的上部有利于气态冷媒在第一腔室11内扩散并与换热管40充分接触，提高换热效率。

在一些实施例中，喷淋口31的位置与气管60的位置错开。

需要说明的是，在气管60未伸入第一腔室11的实施例中，喷淋口31的位置与气管60的位置错开是指，沿上下方向X(罐式管热器100的高度方向)，喷淋口31的投影和气管60投影在隔板30的周向上存在距离。

喷淋口31的位置与气管60的位置错开，能够降低从喷淋口31喷淋的液态冷媒未喷淋至换热管40即被气管60抽吸排出第一腔室11的可能性。

在一些实施例中，气管60的一端伸入第一腔室11，气管60在隔板30上的投影与喷淋口31不重叠。

在气管60伸入第一腔室11的情况下，气管60在隔板30上的投影与喷淋口31不重叠，使得喷淋口31在喷淋的过程中不会将液态冷媒直接喷淋在气管60上，气管60不会将未与换热管40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40进行充分换热，提高罐式换热器100的换热效率。

请参照图7，图7为本申请一些实施例提供的隔板30的结构示意图。在一些实施例中，喷淋口31的数量为多个，多个喷淋口31沿隔板30的周向分布且位于换热管40的上方。

多个喷淋口31可以是沿隔板30的周向均匀间隔布置，也可以是沿隔板30的周向非均匀间隔布置。多个喷淋口31可以是位于围设于隔板30的周向的同一圆周上，多个喷淋口31也可以是分布于多个圆周上，每个圆周均围设于内筒20的外周。

喷淋口31可以有各种形状，如图7所示，喷淋口31为圆形孔。

当然，在其他实施例中，喷淋口31也可以是其他形状，比如，如图8所示，在一些实施例中，喷淋口31为沿外筒10的径向延伸的长形孔，多个喷淋口31围绕内筒20均匀分布。长形孔是指，喷淋口31沿内筒20的径向的尺寸大于喷淋口31沿隔板30的周向的尺寸，图8中，喷淋口31沿内筒20的径向，喷淋口31的两端部的宽度尺寸小于喷淋口31的中部的宽度尺寸。喷淋口31的宽度尺寸是指喷淋口31沿隔板30的周向的尺寸。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40上，提升换热效率。

如图7、图8所示，隔板30包括未设置喷淋口31的避让区域34，气管60伸入第一腔室11的部分在上下方向X(罐式管热器100的高度方向)上的在隔板30上的投影位于避让区域34内，以降低从喷淋口31进入第一腔室11的液态冷媒未喷淋至换热管40即被从气管60抽吸排出第一腔室11的风险。

喷淋口31设置多个，能够增大向换热管40的喷淋量，多个喷淋口31围设于内筒20的外周，喷淋口31能够使第二腔室12内的液态冷媒较为均匀地向换热管40喷淋，使液态冷媒充分经过换热管40，提高换热效率。

请参照图9，图9为本申请又一些实施例提供的隔板30的结构示意图。在一些实施例中，多个喷淋口31中，远离支管52的喷淋口31的面积大于靠近支管52的喷淋口31的面积。

与支管52的距离越远，喷淋口31的面积越大，与支管52的距离越近，喷淋口31的面积越小，保证各个喷淋口31的液态冷媒的流量较为平均。

如图10所示，图10为本申请再一些实施例提供的隔板30的结构示意图。在一些实施例中，多个喷淋口31中，远离支管52的喷淋口31的密集程度大于靠近支管52的喷淋口31的密集程度。

与支管52的距离越远，喷淋口31越密集，与支管52的距离越近，喷淋口31越稀疏，保证各个喷淋口31的液态冷媒的流量较为平均_。

请参照图11，图11为本申请再一些实施例提供的罐式换热器100的剖视图。在一些实施例中，罐式换热器100还包括挡板90，挡板设置于外筒10的内壁并罩设于气管60的一端，以用于阻止从喷淋口31喷淋的液态冷媒经气管60排出。

如图9所示，挡板90安装于外筒10的内表面，挡板90的截面呈L形，挡板90与外筒10的内表面限定出开口朝下的空间，开口朝下既能阻止从喷淋口31喷淋的液态冷媒经气管60排出，又能使得第一腔室11内的气态冷媒能够从开口经气管60排出。在其他实施例中，挡板90可以安装于气管60上，挡板90也可以安装于内筒20的外表面。

在气管60设有挡板90的实施例中，气管60可以对应设置于第一腔室11的中部。

通过在气管60处设置挡板90，使得喷淋口31在喷淋的过程中不会将液态冷媒直接喷淋在气管60上，气管60不会将未与换热管40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40进行充分换热，提高罐式换热器100的换热效率。

在一些实施例中，第一腔室11和第二腔室12均与内筒20的内部空间不连通。由于第一腔室11和第二腔室12均与内筒20的内部空间不连通，因此液态冷媒无法进入内筒20的内部空间，液态冷媒积聚在第一腔室11并与换热管40充分接触，从而提高了换热效率。

当然，第一腔室11和/或第二腔室12也可以与内筒20的内部空间连通。比如，请参照图10，在一些实施例中，气管60的一端伸入第一腔室11，气管60的另一端伸入内筒20；罐式换热器100还包括回气管110，回气管110设置在内筒20内，回气管110与内筒20形成气液分离器。可以理解地，第一腔室11通过气管60与内筒20的内部空间连通。

如图12所示，气管60从第一腔室11的下部向上延伸并从内筒20的顶壁延伸至内筒20的内部空间内，回气管110的一端延伸至内筒20内，另一端延伸出内筒20。从第一腔室11内排出的气态冷媒，进入内筒20的内部空间后，气态冷媒中的部分会冷凝形成液态冷媒和气态冷媒携带的润滑油会液化，并下沉至内筒20的内部空间的下部，气态冷媒会经过回气管110抽吸出罐式换热器100外部，从而实现气液分离。

为了便于内筒20内的液体排出，内筒20的底部可以设置回油口(图中未示出)，回油口与压缩机200连通，从而使内筒20的底部的液体回到压缩机200。回气管110与内筒20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。使用该罐式换热器100作为热泵系统1000中的蒸发器时，无需额外增设气液分离器800，减少了热泵系统1000的部件数量，简化了热泵系统1000的结构。

本申请实施例还提供一种热泵系统1000，包括上述任意实施例提供的罐式换热器100。

示例性地，请结合参照图12、图13，图13为本申请又一些实施例提供的热泵系统的结构示意图，热泵系统1000包括设有回气管110的罐式换热器100。

在罐式换热器100包括回气管110的实施例中，罐式换热器100作为蒸发器使用，热泵系统1000不包括气液分离器800，当罐式换热器100作为蒸发器使用时，热交换器300作为冷凝器使用。压缩机200的入口与罐式换热器100的回气管110连通和将压缩机200的出口与热交换器300的入口连通，主管51和支管52均与热交换器300的出口通过膨胀阀400连通。热泵系统1000处于制冷状态。

低温低压的气态冷媒经过压缩机200压缩，转变为高温高压的气态冷媒从压缩机200的出口流向热交换器300的入口，在热交换器300中放热，转化为中温高压的气态冷媒，之后中温高压的气态冷媒进入膨胀阀400，转化为液态冷媒，液态冷媒经过主管51和支管52进入罐式换热器100，第二腔室12内的液态冷媒经过喷淋口31向换热管40喷淋，与罐式换热器100的换热管40内的待换热介质进行热交换，以使待换热的介质降温，待换热的介质冷却后用户使用。液态冷媒经过罐式换热器100与待换热介质进行热交换后，吸收了待换热介质的热量，转化为低温低压的气态冷媒，气管60将气态的冷媒排至内筒20内，并经过回气管110从内筒20捏抽吸至压缩机200的入口回到压缩机200。

在另一些实施例中，本申请实施例还提供一种热泵系统1000，包括未设置回气管110的罐式换热器100，热泵系统设置有气液分离器800。请结合参照图2、图6，当罐式换热器100作为蒸发器使用时，热交换器300作为冷凝器使用。控制阀80连通支管52，四通阀1100将压缩机200的入口与罐式换热器100的气管60连通和将压缩机200的出口与热交换器300的入口连通，主管51和支管52均与热交换器300的出口通过膨胀阀400连通。热泵系统1000处于制冷转状态。

低温低压的气态冷媒经过压缩机200压缩，转变为高温高压的气态冷媒从压缩机200的出口流向热交换器300的入口，在热交换器300中放热，转化为中温高压的气态冷媒，之后中温高压的气态冷媒进入膨胀阀400，转化为液态冷媒，液态冷媒经过主管51和支管52进入罐式换热器100，第二腔室12内的液态冷媒经过喷淋口31向换热管40喷淋，与罐式换热器100的换热管40内的待换热介质进行热交换，以使待换热的介质降温，待换热的介质冷却后供用户使用。液态冷媒经过罐式换热器100与待换热介质进行热交换后，吸收了待换热介质的热量，转化为低温低压的气态冷媒，气管60抽吸第一腔室11内的气态冷媒并经过压缩机200的入口回到压缩机200。

请结合参照图3、图6，当罐式换热器100作为冷凝器使用时，热交换器300作为蒸发器使用。控制阀80断开支管52，四通阀1100将压缩机200的出口与罐式换热器100的气管60连通和将压缩机200的入口与热交换器300的出口连通，主管51通过膨胀阀400与热交换器300的入口连通。热泵系统1000处于制热状态。

低温低压的气态冷媒经过压缩机200压缩，转变为高温高压的气态冷媒从压缩机200的出口流向罐式换热器100的气管60进入罐式换热器100，与罐式换热器100的换热管40中的待换热介质热交换，以使待换热介质升温，待换热的介质升温后供用户使用。高温高压的气态冷媒在罐式换热器100中与待换热介质热交换后，释放了自身热量，转化为中温的液态冷媒，并从被主管51抽吸排出罐式换热器100之后进入膨胀阀400，转化为低温低压液态冷媒，低温低压液态冷媒从热交换器300的入口进入热交换器300转化为低温低压的气态冷媒用从热交换器300的出口经过四通阀1100从压缩机200的入口回到压缩机200。

以上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 (16)

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)的内部，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(11)和第二腔室(12)，所述第二腔室(12)位于所述第一腔室(11)的上方；

换热管(40)，所述换热管(40)设置于所述第一腔室(11)且螺旋地盘绕在所述内筒(20)外；

液管(50)，所述液管(50)用于向所述第一腔室(11)和所述第二腔室(12)提供液态冷媒或者从所述第一腔室(11)内抽吸液态冷媒；

气管(60)，所述气管(60)用于从所述第一腔室(11)内抽吸气态冷媒或者向所述第一腔室(11)内提供气态冷媒；

其中，所述隔板(30)设有喷淋口(31)，所述喷淋口(31)用于将所述第二腔室(12)的液态冷媒向所述换热管(40)喷淋。

2.根据权利要求1所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述液管(50)包括主管(51)和支管(52)，所述主管(51)的一端伸入所述第一腔室(11)，所述支管(52)旁接于所述主管(51)，所述支管(52)的一端伸入所述第二腔室(12)。

3.根据权利要求2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(80)，所述控制阀(80)设置于所述支管(52)，所述控制阀(80)被配置为控制所述支管(52)的通断。

4.根据权利要求2所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述主管(51)的一端从所述外筒(10)的侧壁伸入所述第一腔室(11)。

5.根据权利要求2所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述主管(51)的一端伸入所述第一腔室(11)的下部。

6.根据权利要求1所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述第一腔室(11)和所述第二腔室(12)均与所述内筒(20)的内部空间不连通。

7.根据权利要求2所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述喷淋口(31)的数量为多个，多个所述喷淋口(31)沿所述隔板(30)的周向分布且位于所述换热管(40)的上方。

8.根据权利要求7所述的罐式换热器(100)，其特征在于，多个所述喷淋口(31)中，远离所述支管(52)的所述喷淋口(31)的面积大于靠近所述支管(52)的所述喷淋口(31)的面积。

9.根据权利要求7所述的罐式换热器(100)，其特征在于，多个所述喷淋口(31)中，远离所述支管(52)的所述喷淋口(31)的密集程度大于靠近所述支管(52)的所述喷淋口(31)的密集程度。

10.根据权利要求7所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述喷淋口(31)为沿所述外筒(10)的径向延伸的长形孔，多个所述喷淋口(31)围绕所述内筒(20)均匀分布。

11.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)套设于所述内筒(20)。

12.根据权利要求1所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述第二腔室(12)环绕所述内筒(20)。

13.根据权利要求1所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述气管(60)的一端伸入所述第一腔室(11)，所述气管(60)在所述隔板(30)上的投影与所述喷淋口(31)不重叠。

14.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)还包括挡板(90)，所述挡板(90)设置于所述外筒(10)的内壁并罩设于所述气管(60)的一端，以用于阻止从所述喷淋口(31)喷淋的液态冷媒经所述气管(60)排出。

15.根据权利要求1所述的罐式换热器(100)，其特征在于，所述气管(60)的一端伸入所述第一腔室(11)，所述气管(60)的另一端伸入所述内筒(20)；

所述罐式换热器(100)还包括回气管(110)，所述回气管(110)设置在所述内筒(20)内，所述回气管(110)与所述内筒(20)形成气液分离器。

16.一种热泵系统(1000)，其特征在于，包括如权利要求1-15中任一项所述的罐式换热器(100)。

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