CN117073073A - 分液器、换热器及空调 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空调技术领域，具体涉及一种分液器、换热器及空调。本申请旨在解决冷媒在室外换热器中换热效果逐渐降低的问题。为此目的，本申请的分液器包括柱状本体，所述柱状本体的两个端面之间开设有多个孔道，所述孔道沿所述柱状本体的长度方向延伸并贯穿所述柱状本体的两端，其中，所述柱状本体的长度为2～10mm中的任意值。本申请的分液器，通过设置多个孔道，可以在空调运行过程中实现对换热器内的液态冷媒的分流，也即使得气液两相冷媒中的液态冷媒提前分流，从而减少两相冷媒中液态冷媒的占比，进而保证气态冷媒在换热器内的流速，提高换热效果，实现空调能效提升。

Description

分液器、换热器及空调

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体涉及一种分液器、换热器及空调。

背景技术

随着科技的发展和社会的进步，越来越多的家庭将空调作为调节室内温度的首选家用电器。家用空调通常为分体式结构，其包括压缩机、室外换热器、节流元件和室内换热器等部件，其中压缩机、室外换热器和节流元件通常设置在室外机中，室内换热器设置在室内机中，通过压缩机带动冷媒在几个部件中循环流动，实现对室内温度的调节。

空调在制冷过程中，由压缩机排出并进入室外换热器的为高温气态冷媒，沿着冷媒流动方向，气态冷媒不断液化，液态冷媒越来越多，至室外换热器出口基本完全转化为液态冷媒。冷媒液化后体积大大缩小，而冷媒流速会大大降低。出口端冷媒流速低，则换热系数也低，这导致了冷媒在液化过程中换热效果逐渐减弱，影响空调能效。换句话说，现有技术中的冷媒在流经换热器的过程中，由于气液两相冷媒中液态冷媒占比逐渐提高，而导致冷媒流速变慢，换热效果逐渐降低。

相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述至少一个问题，即为了解决冷媒在室外换热器中换热效果逐渐降低的问题，本申请第一方面，提供了一种分液器，所述分液器包括柱状本体，所述柱状本体的两个端面之间开设有多个孔道，所述孔道沿所述柱状本体的长度方向延伸并贯穿所述柱状本体的两端，

其中，所述柱状本体的长度为2～10mm中的任意值。

本申请的分液器，通过设置多个孔道，可以实现对冷媒的分流。具体地，在分液器设置在换热器上时，冷媒在换热器内流动，并流经分液器时，液态冷媒穿过分液器，而气态冷媒则继续沿换热器流动，从而减少换热器主管道两相冷媒中液态冷媒的占比，进而保证气态冷媒在换热器内的流速，提高换热效果。

在上述分液器的优选技术方案中，所述柱状本体的长度为2～6mm中的任意值。

柱状本体的长度长度在2～6mm之间时，此长度范围内的分液器具有较高的分液效率，同时具有不错的分液能力。

在上述分液器的优选技术方案中，所述柱状本体为圆柱体，所述圆柱体的外径为4～10mm中的任意值。

在上述分液器的优选技术方案中，所述孔道的直径为0.2～0.5mm中的任意值。

在上述分液器的优选技术方案中，相邻的所述孔道之间的中心距为中的0.3～0.8mm中的任意值。

本申请第二方面，还提供了一种换热器，所述换热器包括换热管和至少一个上述第一方面中任一项所述的分液器，所述分液器设置于所述换热管上并与所述换热管连通。

通过在换热器上设置分液器，可以在冷媒流动过程中实现对液态冷媒的分流，也即使得气液两相冷媒中的液态冷媒提前分流，从而减少两相冷媒中液态冷媒的占比，进而保证气态冷媒在换热器内的流速，提高换热器的换热效果。

在上述换热器的优选技术方案中，所述分液器设置于所述换热管的U型管段上。

通过将分液器设置在U型管段上，不仅方便对换热器进行改造，而且改造难度小。

在上述换热器的优选技术方案中，所述分液器沿竖直方向设置，且所述分液器的上端连通于所述换热管。

通过将分液器沿竖直方向设置，可以进一步利用重力作用加速液态冷媒的分流，进一步提高分液效果。

在上述换热器的优选技术方案中，所述换热器为室外换热器。

本申请第三方面，还提供了一种空调，所述空调包括上述第二方面中任一项所述的换热器。

本申请的空调，通过设置安装有分液器的换热器，可以在运行过程中实现对液态冷媒的分流，也即使得气液两相冷媒中的液态冷媒提前分流，从而减少两相冷媒中液态冷媒的占比，保证气态冷媒在换热器内的流速和换热效果，最终实现空调能效的提升。

附图说明

下面参照附图来描述本申请的分液器、换热器及空调。附图中：

图1为本申请的分液器的结构图；

图2为本申请的分液器的长度与冷凝液含量关系曲线图；

图3为本申请的换热器的结构图。

附图标记列表

1、分液器；11、柱状本体；12、孔道；2、换热器；21、直管段；22、U型管段；23、总进管；24、总出管。

具体实施方式

下面参照附图来描述本申请的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本申请的技术原理，并非旨在限制本申请的保护范围。例如，虽然附图中是结合换热器上设置有四个分液器进行说明的，但是这种数量关系非一成不变，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如，分液器的数量最少可以为一个，也可以为两个、三个、五个或者更多。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。另外，本申请的描述中，“多个”指的是至少两个。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如背景技术中所述，空调在制冷过程中，由压缩机排出并进入室外换热器的为高温气态冷媒，沿着冷媒流动方向，气态冷媒不断液化，液态冷媒越来越多，至室外换热器出口基本完全转化为液态冷媒。冷媒液化后体积大大缩小，而冷媒流速会大大降低。出口端冷媒流速低，则换热系数也低，这导致了冷媒在液化过程中换热效果逐渐减弱，影响空调能效。

发明人经进一步研究发现，根据流动的连续性原理，沿着冷媒的流动方向，冷媒的质量流量是不变的，而气态冷媒的比容是其液态冷媒的十几倍(以R410A为例，40℃时饱和蒸汽比容为0.01003m³/kg,饱和液体的比容为0.00106m³/kg，气态比容为液态的9.5倍，也就是说液态密度是气态密度的9.5倍)，因此液态冷媒的体积极具减小。由于冷媒液化后体积大大缩小，冷媒流速会大大降低。根据冷媒在管内的做紊流流动的换热系数方程，换热系数与冷媒流速的0.8次方成正比，出口端冷媒流速低，则换热系数也相应降低，因此换热效果变差。

为了解决上述问题，即为了解决冷媒在室外换热器中换热效果逐渐降低的问题，本申请提供了一种分液器，分液器包括柱状本体，柱状本体的两个端面之间开设有多个孔道，孔道沿柱状本体的长度方向延伸并贯穿柱状本体的两端。

以分液器应用于室外换热器为例，应用时，将分液器设置在室外换热器的管路上，分液器的一端与室外换热器的管路连通，另一端通过冷媒管与下游的节流元件连通。空调以制冷模式运行时，压缩机排出的高温高压气态冷媒首先进入室外换热器中，进入室外换热器中的气态冷媒与空气进行热交换而逐渐相变为气液混合态冷媒，气液混合态冷媒在经过分液器时，液态冷媒通过分液器并进入分液器后的冷媒管中，气态冷媒则继续沿室外换热器的主管路流动，最终通过分液器的液态冷媒与气态冷媒继续流动相变的液态冷媒在节流元件前汇流，一并进入节流元件中进行节流，然后流入室内换热器。

本申请的分液器，通过设置多个孔道，可以实现对冷媒的分流。具体地，在分液器设置在换热器上时，冷媒在换热器内流动，并流经分液器时，液态冷媒穿过分液器，而气态冷媒则继续沿换热器流动，从而减少两相冷媒中液态冷媒的占比，进而保证气态冷媒在换热器内的流速，提高换热效果。

下面参照图1和图2，对本申请的分液器的优选实施方式进行介绍。其中，图1为本申请的分液器的结构图；图2为本申请的分液器的长度与冷凝液含量关系曲线图。

如图1所示，在一种优选技术方案中，分液器1包括柱状本体11，柱状本体11优选的为圆柱体，圆柱体的两个端面之间形成有多个孔道12，多个孔道12沿圆柱体的轴向平行延伸设置，且贯穿圆柱体的两端。其中，柱状本体11的长度(即附图1中的尺寸H)为2～10mm中的任意值。更优选地，柱状本体11的长度为2～6mm中的任意值。

接下来参照图2，发明人经研究发现，在其他条件相同的情况下，孔道12的长度在2～6mm之间时，此长度范围内的分液器1具有较高的分液效率，同时具有不错的分液能力，长度短于2mm在工程中不利于安装且强度难以保证。而分液器1的长于6mm，不仅会徒增分液通道的体积、重量和压降，而且还会对分液效果产生较大的影响。

一种优选实施方式中，圆柱体的外径(即附图1中的尺寸D)为4～10mm中的任意值。孔道12为圆孔，圆孔的直径(即附图1中的尺寸d)为0.2～0.5mm中的任意值。相邻的孔道12之间的中心距(即附图1中的尺寸L)为中的0.3～0.8mm中的任意值。

发明人发现，在满足能够将分液器1安装在换热器2管路上的前提下，将圆柱体的外径、孔道12的直径、相邻孔道12之间的中心距以上述范围进行设置时，可以取得较好的分液效果，并有效提升换热器2的换热效果，提升空调的能效。并且，由于同等压力条件下，气态分子体积是液态的10倍左右，再加上上述孔道12的直径只有0.2～0.5mm设置方式，使得气液混合态冷媒在经过分液器1时，液态冷媒可以通过，但气态冷媒则无法通过。

当然，上述分液器1的具体实施方式并非唯一，在不偏离本申请原理的前提下，本领域技术人员可以对上述分液器1进行调整，以便本申请的分液器1符合更加具体的应用场景。

举例而言，虽然上述分液器1的柱状本体11是结合圆柱为例进行说明的，但是这仅仅是较为优选的实施方式，分液器1的柱状本体11的具体形状并非唯一，本领域技术人员可以基于需求进行调整，以便本申请适用于更加具体的应用场景。如分液器1的柱状本体11还可以为矩形柱状或椭圆形柱状等。

再如，柱状本体11的长度、圆柱体的外径、孔道12的直径、孔道12之间的中心距等参数虽然上述实施例中均给出了具体的数值范围，但这仅仅是较为优选的，并非是限制性地，本领域技术人员均可以根据具体应用场景进行调整，这种调整并未偏离本申请的原理。

下面参照图3，对本申请的换热器进行介绍。其中，图3为本申请的换热器的结构图。

如图3所示，本申请还提供了一种换热器2，换热器2包括换热管和至少一个上述的分液器1，分液器1设置于换热管上并与换热管连通。

应用时，将分液器1设置在室外换热器2的换热管上，分液器1的一端与室外换热器2的换热管连通，另一端通过冷媒管与下游的节流元件连通。高温高压气态冷媒进入室外换热器2后，气态冷媒与空气进行热交换而逐渐相变为气液混合态冷媒，气液混合态冷媒在经过分液器1时，液态冷媒通过分液器1并进入分液器1后的冷媒管中，气态冷媒则继续沿室外换热器2的主管路流动，最终通过分液器1的液态冷媒与气态冷媒继续流动相变的液态冷媒在节流元件前汇流，一并进入节流元件中进行节流，然后流入室内换热器2。

通过在换热器2上设置分液器1，可以在冷媒流动过程中实现对液态冷媒的分流，也即使得气液两相冷媒中的液态冷媒提前分流，从而减少两相冷媒中液态冷媒的占比，进而保证气态冷媒在换热器2内的流速，提高换热器2的换热效果。

下面进一步参照图3，对一种优选实施方式中的换热器2进行介绍。

如图3所示，在一种优选技术方案中，换热器2为空调的室外换热器2，由一侧观察(图3所示的上侧或下侧)，其整体呈L型。换热器2的换热管包括直管段21和U型管段22，多个直管段21通过U型管段22连接后，形成多个完整的冷媒通道。其中，直管段21上连接有散热翅片，散热翅片的具体设置方式为本领域的常规手段，本申请中不再赘述。

参见图3，本申请的换热器2的总进管23形成有四个冷媒出口，直管段21与U型管段22连接后形成四个换热段和一个过冷段，四核换热段和一个过冷段由上至下依次排列(按照图3所示方位)。每个冷媒出口与一个换热段连通，每两个换热段的出口经一个U型管段22汇流后，共同进入过冷管段中，过冷管段的出口与总出管24连通，由此实现冷媒的四进一出。

优选地，本申请的分液器1设置于换热管的U型管段22上，分液器1沿竖直方向设置，且分液器1的上端连通于换热管。具体地，本申请的换热器2设置有四个分液器1，四个分液器1分别设置在四个换热段的U型管段22上，四个分液器1的上端于U型管段22连通，下端通过冷媒管路汇流后，与过冷段连通。

如此，在气态冷媒由总进管23进入换热器2后，首先分为四路，分别进入四个换热段，与空气进行热交换，热交换过程中，气态冷媒想变为气液两相冷媒，气液两相冷媒在流经设置有分液器1的U型管段22时，气态冷媒继续沿主管路前进，而液态冷媒大部分被分液器1分流，穿过分液器1进入分液器1下游的冷媒管路中。主管路中的冷媒继续沿换热段流动，并与空气进行换热继续相变为气液两相冷媒，最终四个换热段的气液两相冷媒汇流至过冷段，与四个分液器1分流的液态冷媒汇流后，经过冷段的过冷后，完全相变为液态冷媒，并经由总出管24排出。

通过将分液器1设置在U型管段22上，不仅方便对换热器2进行改造，而且改造难度小。通过将分液器1沿竖直方向设置，可以进一步利用重力作用加速液态冷媒的分流，进一步提高分液效果。

本领域技术人员可以理解，上述换热器2的优选实施方式仅仅用于阐述本申请的原理，并非旨在于限制本申请的保护范围。在不偏离本申请原理的前提下，本领域技术人员可以对上述设置方式进行调整，以便本申请能够适用于更加具体的应用场景。

举例而言，虽然上述换热器2是结合室外换热器2为例进行介绍的，但是这仅仅是优选的技术方案，本领域技术人员也可以将本申请的分液器1应用于其他换热器2，如应用于室内换热器2等。

再如，虽然上述分液器1是结合设置在U型管段22上为例进行介绍的，但是分液器1的具体设置位置并非固定不变，本领域技术人员可以基于需求对其进行调整，只要将分液器1设置在换热器2上即可。例如，分液器1还可以设置在直管段21上等。

再如，虽然上述实施方式中时结合分液器1沿竖直方向设置为例进行介绍的，但是这仅仅是优选的实施方式，在其他实施方式中，本领域技术人员可以调整分液器1的具体设置方向，以便本申请适用于更加具体的应用场景。举例而言，分液器1还可以沿一定角度设置，只要有利于液态冷媒的分流即可。

再如，虽然上述实施方式中是结合换热器2设置有四个换热段和一个过冷段进行介绍的，但是换热器2的具体设置形式并非一成不变，本领域技术人员可以对其调整，以便本申请可以适用于更加具体的应用场景。例如，换热器2可以设置为一进一出，也即只有一个换热管，一个换热管通过直管段21和U型管段22依次连接形成，其中部分U型管段22上设置有分液器1。当然，换热器2还可以为其他形式，本领域技术人员可以根据需要进行选择，如本领域技术人员还可以将换热器2设置为一进多出、多进一出或多进多出等。

再如，虽然上述实施例中是结合换热器2上设置有四个分液器1进行说明的，但是仅仅是一种较为优选的实施方式，这种数量关系非一成不变，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如，分液器1的数量最少可以为一个，也可以为两个、三个、五个或者更多。

当然，本申请的实施方式不只限于此，上述可以替换的实施方式之间、以及可以替换的实施方式和优选的实施方式之间还可以交叉配合使用，从而组合出新的实施方式以适用于更加具体的应用场景。

本申请还提供了一种空调，该空调包括上述的换热器2。具体的，空调包括压缩机、四通阀、室外换热器2、节流元件、室内换热器2等，压缩机、四通阀、室外换热器2、节流元件和室内换热器2之间通过冷媒管连通形成冷媒循环。其中室外换热器2上设置有上述的分液器1。

本申请的空调，通过设置安装有分液器1的换热器2，可以在运行过程中实现对液态冷媒的分流，也即使得气液两相冷媒中的液态冷媒提前分流，从而减少两相冷媒中液态冷媒的占比，保证气态冷媒在换热器2内的流速和换热效果，最终实现空调能效的提升。

下面结合图3所示出的换热器2，对空调的运行原理进行简要说明。

空调以制冷模式运行过程中，压缩机吸气口将低温低压气态冷媒吸入，并经过压缩后，由排气口排出，此时的冷媒为高温高压气态。高温高压气态冷媒接下来由室外换热器2的总进管23进入室外换热器2中，并在总进管23内分为四路，分别进入到四个换热段中。在四个换热段中，随着冷媒的流动，冷媒与室外空气换热并相变为气液两相冷媒，气液两相冷媒在经过设置有分液器1的U型管段22时，液态冷媒穿过分液器1而到达下游的冷媒管中，剩余的气液两相冷媒则继续沿换热管的主管段流动，继续与空气换热相变。随后，四个换热段的出口端排出的气液两相冷媒两两汇流后共同进入过冷管段，在过冷管段中继续与室外空气热交换。与此同时，由四个分液器1流出的液态冷媒液进入过冷管段中，最终，所有的冷媒均相变为液态冷媒，由过冷管段的出口进入总出管24，并继续流向节流元件。

进入节流元件的冷媒在节流元件的作用下变为低温低压液态冷媒，液态冷媒进而由室内换热器2的入口进入室内换热器2的换热管中。液态冷媒在室内换热器2流动过程中，与室内空气进行热交换而再次相变为气液两相冷媒，直至由室内换热器2排出时，几乎所有的冷媒均相变为低温低压气态冷媒。低温低压气态冷媒由压缩机的吸气口再次进入压缩机，如此完成一个完整的循环。

其中，在冷媒流经室外换热器2时，由于分液器1的存在，使得气液两相冷媒中的大部分液态冷媒被分流出去，从而余下的小部分液态冷媒和气态冷媒继续沿管路流动。由于液态冷媒的分流，气液两相冷媒中液态冷媒的占比减小，余下的气液两相冷媒的流动速度并未因此大幅衰减，由此，换热效果也不会大幅衰减，气态冷媒仍以较好的换热效果实现相变液化。

综上所述，申请的分液器1，通过设置多个孔道12，可以实现对冷媒的分流，使得冷媒在换热器2内流动并流经分液器1时，液态冷媒穿过分液器1，而气态冷媒则继续沿换热器2流动，从而减少换热器2主管道两相冷媒中液态冷媒的占比，进而保证气态冷媒在换热器2内的流速，提高换热器2的换热效果，进而提高空调的整体能效。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在本申请的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分液器，其特征在于，所述分液器包括柱状本体，所述柱状本体的两个端面之间开设有多个孔道，所述孔道沿所述柱状本体的长度方向延伸并贯穿所述柱状本体的两端，

其中，所述柱状本体的长度为2～10mm中的任意值。

2.根据权利要求1所述的分液器，其特征在于，所述柱状本体的长度为2～6mm中的任意值。

3.根据权利要求1所述的分液器，其特征在于，所述柱状本体为圆柱体，所述圆柱体的外径为4～10mm中的任意值。

4.根据权利要求1所述的分液器，其特征在于，所述孔道的直径为0.2～0.5mm中的任意值。

5.根据权利要求1所述的分液器，其特征在于，相邻的所述孔道之间的中心距为中的0.3～0.8mm中的任意值。

6.一种换热器，其特征在于，所述换热器包括换热管和至少一个权利要求1至5中任一项所述的分液器，所述分液器设置于所述换热管上并与所述换热管连通。

7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述分液器设置于所述换热管的U型管段上。

8.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述分液器沿竖直方向设置，且所述分液器的上端连通于所述换热管。

9.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述换热器为室外换热器。

10.一种空调，其特征在于，所述空调包括权利要求6至9中任一项所述的换热器。