CN115218559A - 经济器及空气调节系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种经济器及空气调节系统。该经济器包括：壳体，其上设置有用于连接第一换热器的制冷剂入口、用于连接第二换热器的制冷剂出口以及用于连接压缩机中间级的吸气端口；阻流部，其设置成从所述壳体的内壁向内伸出，并被布置成靠近所述吸气端口，使得流向所述吸气端口的制冷剂至少部分地被阻碍。根据本申请的技术方案，使得流向吸气端口的制冷剂可以至少部分地被阻碍，这些制冷剂携带的液滴在遇到阻流部的阻碍时，液滴被吸附在壁面上形成液膜，液膜的运动被阻流部所阻挡，最终较大的液滴会从液膜中脱落到经济器底部并通过制冷剂出口流入第二换热器，由此使得经由吸气端口被抽吸至压缩机中间级的液滴数量减少，有效缓解吸气带液问题，改善系统性能与经济器能力。

Description

经济器及空气调节系统

技术领域

本发明涉及空气调节领域，更具体而言，本发明涉及一种经济器及具有其的空气调节系统。

背景技术

目前，制冷系统及关联设备已经在包括家用空气调节、商用空气调节、冷链运输、低温保藏等多种温度控制领域得到广泛的应用。其中，对于冷冻冷藏、低温环境实验室等蒸发温度较低，冷量需求较大的应用场景，通常需采用大型制冷设备。经济器是大型制冷系统中常用的一种部件，其用于使制冷剂的一部分自身节流蒸发吸收热量，进而使制冷剂的另一部分得到过冷，也即使流经经济器的液相制冷剂与气相制冷剂得到较为充分的分离。在很多情况下，其可用于具有多级压缩机组的制冷系统中。在蒸发温度较低的工况下，普通的多级压缩机组存在效率降低、制冷量减小及排气温度较高等多种缺陷。若采用经济器在多级压缩机组的压缩级间进行补气，便能够改善制冷循环的效率、提高制冷量及降低压缩机排气温度。

作为改善空气调节系统能效的一种部件，从各个方面进一步提高其可靠性或者进一步提高效率，成为对经济器改型的研究方向。以大型制冷设备为例，其经济器在工作状态下经常会面临吸气带液（Liquid carryover）问题。若气相制冷剂携带液滴的数量很少，其不会对压缩机造成影响，甚至有利于压缩机工作，例如吸收部分振动能量来协助减振。然而，过量液滴会导致压缩机内零部件的腐蚀问题，及吸收过多的压缩能量而影响系统效率，这部分现象并不期望。

发明内容

本发明旨在提供一种经济器及空气调节系统，以至少部分地解决或缓解现有技术中存在的问题。

为实现本申请的至少一个目的，根据本申请的一个方面，提供一种经济器，其包括：壳体，其上设置有用于连接第一换热器的制冷剂入口、用于连接第二换热器的制冷剂出口以及用于连接压缩机中间级的吸气端口；阻流部，其设置成从所述壳体的内壁向内伸出，并被布置成靠近所述吸气端口，使得流向所述吸气端口的制冷剂至少部分地被阻碍。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述壳体包括第一筒状壳体区段与第二筒状壳体区段，所述第一筒状壳体区段与第二筒状壳体区段沿轴向交错布置，并具有相互连通的中间连接端口；其中，所述制冷剂入口及所述吸气端口设置在所述第一筒状壳体区段内，且所述制冷剂出口设置在所述第二筒状壳体区段内。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述吸气端口靠近所述中间连接端口设置，且所述阻流部的至少一部分被布置在所述吸气端口与所述中间连接端口之间。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述制冷剂入口设置在所述第一筒状壳体区段远离所述第二筒状壳体区段的第一端，且所述制冷剂入口的开口朝向所述第一筒状壳体区段的第一端的端壁。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述阻流部的至少一部分被设置成从所述壳体的内壁沿周向向内伸出的环状凸起。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述阻流部的至少一部分被设置成垂直于所述壳体的内壁的轴向方向。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述阻流部的至少一部分被设置成与所述壳体的轴向成±45°范围内的夹角。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述阻流部的至少一部分从所述壳体的内壁向内伸出的长度不大于所述壳体直径的5%。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述阻流部的至少一部分布置在所述吸气端口与所述制冷剂入口之间。

为实现本申请的至少一个目的，根据本申请的另一个方面，提供一种空气调节系统，其包括：多级压缩机，其具有中间级；冷凝器；蒸发器；以及如前所述的经济器；其中，所述经济器的制冷剂入口连接至所述冷凝器，所述经济器的制冷剂出口连接至所述蒸发器，且所述经济器的吸气端口连接至所述多级压缩机的中间级。

根据本申请的经济器，通过在靠近连接压缩机中间级的吸气端口处设置阻流部，一方面，使得从制冷剂入口直接流向吸气端口的制冷剂可以至少部分地被阻碍；另一方面使得从制冷剂入口流入并冲击到经济器壳体内壁，发生紊流而折返流向吸气端口的制冷剂也可以至少部分地被阻碍。这些制冷剂携带的液滴在遇到阻流部的阻碍时，液滴被吸附在壁面上形成液膜，液膜的运动被阻流部所阻挡，最终较大的液滴会从液膜中脱落到经济器底部并通过制冷剂出口流入第二换热器，由此使得经由吸气端口被抽吸至压缩机中间级的液滴数量减少，有效缓解吸气带液问题，改善系统性能与经济器能力。

附图说明

图1是本申请的经济器的一个实施例的示意图。

图2是本申请的经济器的另一个实施例的示意图。

图3是本申请的经济器的又一个实施例的示意图。

具体实施方式

下文将参照附图中的示例性实施例来详细地描述本申请。但应当知道的是，本申请可通过多种不同的形式来实现，而不应该被理解为限制于本文所阐述的实施例。在此提供这些实施例旨在使得本申请的公开内容更为完整与详尽，并将本申请的构思完全传递给本领域技术人员。

此外，对于在本文所提及的实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，本申请仍然允许在这些技术特征（或其等同物）之间继续进行任意组合或者删减而不存在任何的技术障碍，由此获得可能未在本文中直接提及的本申请的更多其它实施例。

为便于描述本文所提及的实施例，在此引入了轴向及径向来作为文中的参考坐标系。该方向描述用于旨在表达各个零部件自身的结构特点及零部件之间的相对位置关系，而非旨在限制性地约束其绝对位置关系。以图1中的经济器中的壳体作为示例，轴向意指该筒状壳体的轴线指示方向，或意指该筒状壳体的长度延伸方向，而径向则意指该筒状壳体垂直于轴线的指示方向，或意指该筒状壳体的半径延伸方向。为更清楚地表示其中的位置关系，部分图中以X轴的方式示出了轴向，并细分地以X1与X2来分别表示该筒状壳体的不同区段的轴线；另外，以Y轴的方式示出了径向。

参见图1至图3，其示出了根据本申请的经济器的多个实施例。这些实施例中的经济器的大部分布置具有相似性，其区别主要在于阻流部的具体实施方式的变化。如下将首先介绍这些经济器的实施例的共性部分，再参考不同附图来描述其独有性内容。

首先参见图1，该经济器100包括壳体110，在该壳体110上分别设置有制冷剂入口110a、制冷剂出口110b以及吸气端口110c。其中，制冷剂入口110a用于连接通常用作冷凝器的第一换热器，以便将从冷凝器通过高侧节流阀闪发后的两相制冷剂引入经济器100中。被引入的两相制冷剂在经济器内发生气液分离。此后，主体为液相的制冷剂将经由制冷剂出口110b流入通常用作蒸发器的第二换热器，以便执行其蒸发吸热功能；而主体为气相的制冷剂则经由吸气端口110c流入多级压缩机的中间级内，以对其补气增焓。

此外，在该壳体110内还设置有阻流部120。该阻流部120被配置成从壳体110的内壁向内伸出，并被布置成靠近吸气端口110c，由此使得流向吸气端口110c的制冷剂至少部分地被阻碍。在此种布置下，根据本申请的经济器一方面使得从制冷剂入口直接流向吸气端口的制冷剂可以至少部分地被阻碍；另一方面使得从制冷剂入口流入并冲击到经济器壳体内壁，发生紊流而折返流向吸气端口的制冷剂也可以至少部分地被阻碍。这些制冷剂携带的液滴在遇到阻流部的阻碍时，液滴被吸附在壁面上形成液膜，液膜的运动被阻流部所阻挡，最终较大的液滴会从液膜中脱落到经济器底部并通过制冷剂出口流入第二换热器，由此使得经由吸气端口被抽吸至压缩机中间级的液滴数量减少，有效缓解吸气带液问题，改善系统性能与经济器能力。

应当知道的是，关于上文中述及的“靠近”，其旨在表述零件之间的相对位置关系，具体的位置限定还应根据设置该特征的目的而做出归纳。例如，就上文而言，该阻流部120被布置成靠近吸气端口110c，也即表示，相对于制冷剂入口110a或制冷剂出口110b而言，该阻流部120在更为接近吸气端口110c的壳体内壁处设置，由此以达成其影响流入吸气端口110c的气相制冷剂中所携带的液滴的数量的目的。

如下将通过示例性说明来介绍关于该经济器的进一步的改型，以便进一步改善其工作效率、可靠性或出于其他方面的改进考虑。

例如，继续参见图1，在一个实施例中，该经济器100的壳体110被配置包括第一筒状壳体区段111与第二筒状壳体区段112。第一筒状壳体区段111具有位于图中左侧的第一端111a与位于图中右侧的第二端111b，且第二筒状壳体区段112具有位于图中左侧的第一端112a与位于图中右侧的第二端112b。其中，第一筒状壳体区段111与第二筒状壳体区段112沿轴向X交错布置，也即，第一筒状壳体区段111的轴线X1与第二筒状壳体区段112轴线X2沿轴向X相互平行且错开。第一筒状壳体区段111的第二端111b与第二筒状壳体区段112的第一端112a邻接，且二者之间具有相互连通的中间连接端口110d，该端口通常具有类似于“眼睛”的形状，故也称之为“眼睛孔”。其中，制冷剂入口110a设置在第一筒状壳体区段111内的底部，吸气端口110c设置在第一筒状壳体区段111内的顶部，且制冷剂出口110b设置在第二筒状壳体区段112内的底部。制冷剂经由制冷剂入口110a流入第一筒状壳体区段111内之后，一部分气相制冷剂经由吸气端口110c流入压缩机，另一部分液相制冷剂经由眼睛孔110d流入第二筒状壳体区段112，且随后经由制冷剂出口110b流入未示出的蒸发器中。

对于上述实施例中的经济器100的配置，可将其吸气端口110c设置成靠近中间连接端口110d，并将阻流部120的至少一部分布置在吸气端口110c与中间连接端口110d之间。这是因为，制冷剂从第一筒状壳体区段111经由中间连接端口110d流至第二筒状壳体区段112的过程中，其流动面积从较大的筒状截面缩小为较小的眼睛孔截面，由此制冷剂会受到部分阻碍与冲击，随后可能会发生紊流并折返回第一筒状壳体区段111内，此时，一部分气相制冷剂同样会被吸入吸气端口110c内。因此，在该两个端口之间设置阻流部120，可以有效地对该部分折返的气相制冷剂造成阻碍，使其携带的液滴形成液膜并最终形成大液滴从液膜中脱落，由此降低被抽吸至压缩机中间级的液滴的数量，进一步有效缓解吸气带液问题，改善系统性能与经济器能力。

基于类似的考虑，还可将阻流部120的至少一部分布置在吸气端口110c与制冷剂入口110a之间，其同样可以有效地对流经此处的气相制冷剂造成阻碍，使其携带的液滴形成液膜并最终形成大液滴从液膜中脱落，由此有效缓解吸气带液问题。

对于上述实施例中的经济器100的配置，还可将其制冷剂入口110a设置在第一筒状壳体区段111远离第二筒状壳体区段112的第一端111a，且制冷剂入口110a的开口朝向第一筒状壳体区段111的第一端111a的端壁。此种布置下，经由制冷剂入口110a流入的液相制冷剂将首先以高速冲击端壁，且随后形成液膜状态，由左向右移动。该液膜在遇到阻流部后，更易于形成大液滴从液膜中脱落，同样有助于缓解吸气带液问题。

如下将结合图1至图3详细介绍聚焦于阻流部120的各种设计改型。

例如，以任意附图为例，图示的阻流部120的至少一部分被设置成从壳体110的内壁沿周向向内伸出的环状凸起。在一体式的设置方式下，其具有较少焊点，不易被腐蚀，性能稳定；在分体式的设置方式，其易于制造组装，且可根据实际需要来调整环状凸起在壳体上的具体位置，适用性强。

依然以任意附图为例，其中，阻流部120的至少一部分从壳体110的内壁向内伸出的长度不大于壳体110直径的5%。此时，一方面可带来较好的阻流效果，有效降低液滴数量；另一方面，也不至于对经济器中的制冷剂带来过度的压力损失，避免对其制冷性能造成影响。

以图1为例，可将阻流部120的至少一部分被设置成垂直于壳体110的内壁的轴向X，其相对于更易于设置。再以图2与图3为例，也可将阻流部120的至少一部分被设置成与壳体110的内壁的轴向X成±45°范围内的夹角。其中，在朝着制冷剂流向的一侧倾斜时（如图3所示），其具有更大的阻流面积；而在朝着背离制冷剂流向的一侧倾斜时（如图2所示），其能够带来更强的阻流效果。

此外，虽然图中未示出，在此还提供根据本申请的空气调节系统的一个实施例。该空气调节系统包括前述任意实施例或其组合中述及的经济器，因而也具有相应的技术效果，在此不再赘述。此外，对于空气调节系统而言，其还包括具有中间级的多级压缩机、冷凝器以及蒸发器。在此种布置下，经济器100的制冷剂入口110a将连接至冷凝器，经济器100的制冷剂出口110b将连接至蒸发器，且经济器100的吸气端口110c将连接至多级压缩机的中间级，由此实现制冷剂的吸入、分离与流出。

其中，本领域技术人员应当知道的是，本申请所提出的空气调节系统并非狭义地指代行业内用于楼宇中的具备室内制冷/制热单元与室外换热单元的空调。而应理解为一类具有实现空气调节功能的热力系统，其在各类动力源（例如，电力）的驱动下，通过系统内的制冷剂的相变来实现与待调节位置处的空气交换热量。例如，当该空气调节系统用于建筑暖通空调时，其可能是具备单冷功能的制冷系统，也可能是同时具备制冷与制热能力的热泵系统。再如，当该空气调节系统用于冷链领域时，其可能是运输制冷系统，也可能是冷藏/冷冻系统。但无论其具体为哪种形式的空气调节系统，都应存在经济器才会适用于本申请的构想。

如下将以制冷系统为例，来描述具有前述任意实施例或其组合中的经济器的此类制冷系统的工作过程。首先，开始工作时，从多级压缩机排出的气相制冷剂被压入冷凝器中；在冷凝器内流动，并在流动过程中实现与水或其他介质的热交换；经过冷却的制冷剂经由冷凝器出口从经济器100的第一端111a的底部处的制冷剂入口110a流入壳体110内，喷射冲击在第一端111a的端壁上，并形成液膜，在壳体内沿纵向从左向右流动，直至碰撞到壳体内壁上部的阻流部120，此时，一部分在壳体内悬浮于上部的气液两相制冷剂及液膜将经由阻流部120被吸附，最终形成较大的液滴从液膜中脱落，制冷剂气体经由吸气端口110c被抽吸入压缩机的中间级中，实现补气增焓；另一方面，一部分继续前行的制冷剂在经由中间连接端口110d流入第二筒状壳体区段112时，受到流通面积骤减的影响，会形成部分携带液滴的气相制冷剂折返回流，该回流的气液两相制冷剂同样被流经的阻流部120吸附，最终形成较大的液滴从液膜中脱落，制冷剂气体经由吸气端口110c被抽吸入压缩机的中间级中，实现补气增焓；此外，流入第二筒状壳体区段112内的液相制冷剂将通过位于壳体110的下方的制冷剂出口110b进入蒸发器中，并在其中进行热交换，随后返回压缩机。如此进行本制冷系统的往复循环。

以上例子主要说明了本发明的经济器及空气调节系统。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (10)

1.一种经济器，其特征在于，包括：

壳体，其上设置有用于连接第一换热器的制冷剂入口、用于连接第二换热器的制冷剂出口以及用于连接压缩机中间级的吸气端口；

阻流部，其设置成从所述壳体的内壁向内伸出，并被布置成靠近所述吸气端口，使得流向所述吸气端口的制冷剂至少部分地被阻碍。

2.根据权利要求1所述的经济器，其特征在于，所述壳体包括第一筒状壳体区段与第二筒状壳体区段，所述第一筒状壳体区段与第二筒状壳体区段沿轴向交错布置，并具有相互连通的中间连接端口；其中，所述制冷剂入口及所述吸气端口设置在所述第一筒状壳体区段内，且所述制冷剂出口设置在所述第二筒状壳体区段内。

3.根据权利要求2所述的经济器，其特征在于，所述吸气端口靠近所述中间连接端口设置，且所述阻流部的至少一部分被布置在所述吸气端口与所述中间连接端口之间。

4.根据权利要求2所述的经济器，其特征在于，所述制冷剂入口设置在所述第一筒状壳体区段远离所述第二筒状壳体区段的第一端，且所述制冷剂入口的开口朝向所述第一筒状壳体区段的第一端的端壁。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的经济器，其特征在于，所述阻流部的至少一部分被设置成从所述壳体的内壁沿周向向内伸出的环状凸起。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的经济器，其特征在于，所述阻流部的至少一部分被设置成垂直于所述壳体的内壁的轴向方向。

7.根据权利要求1至4任意一项所述的经济器，其特征在于，所述阻流部的至少一部分被设置成与所述壳体的轴向成±45°范围内的夹角。

8.根据权利要求1至4任意一项所述的经济器，其特征在于，所述阻流部的至少一部分从所述壳体的内壁向内伸出的长度不大于所述壳体直径的5%。

9.根据权利要求1至4任意一项所述的经济器，其特征在于，所述阻流部的至少一部分布置在所述吸气端口与所述制冷剂入口之间。

10.一种空气调节系统，其特征在于，包括：

多级压缩机，其具有中间级；

冷凝器；

蒸发器；以及

如权利要求1至9任意一项所述的经济器；

其中，所述经济器的制冷剂入口连接至所述冷凝器，所述经济器的制冷剂出口连接至所述蒸发器，且所述经济器的吸气端口连接至所述多级压缩机的中间级。

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