CN208765229U - 换热装置及设有其的空调机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种换热装置及设有其的空调机组，换热装置包括：外壳；制冷剂输入管道；制冷剂主回路，收容于外壳内并与制冷剂输入管道连通；制冷剂辅助回路，收容于外壳内并与制冷剂输入管道连通，制冷剂辅助回路包括降压降温单元，制冷剂辅助回路中的制冷剂在降压降温单元的作用下降压降温；其中，制冷剂辅助回路中降压降温后的制冷剂可与制冷剂主回路中的制冷剂进行热量交换。上述换热装置，制冷剂在换热装置内部通过降压降温单元实现降压与降温，而无需在换热装置外额外设置节流阀等装置，从而在保证提高空调机组的换热量、提高制冷剂过冷度的同时，简化了空调机组的管路设计与空调机组配件选型方案，降低了空调机组的整体设计难度。

Description

换热装置及设有其的空调机组

技术领域

本实用新型涉及换热装置领域，特别是涉及一种换热装置及设有其的空调机组。

背景技术

热泵空调系统经常在低温环境下工作，蒸发压力较低，而要维持供水温度和冷凝温度在一定的值，相应的压缩比增大，循环的节流损失增加，机器的内泄漏损失也增加，换热效率急剧下降。另一方面，压缩机的电机靠吸入制冷剂进行冷却，在高压比下，空调系统的制冷剂循环量减少，电机得不到良好的冷却。因此，为了提高运行效率、改善空调系统的性能，目前通常利用压缩机的吸气、压缩和排气过程处于不同空间位置的特点，在压缩机吸气结束和压缩开始的临界点增开一个补气口，并且在冷凝器与蒸发器之间设置安装一个经济器，冷凝器输送至经济器中的冷媒一部分转变为过热的制冷剂气体，过热的制冷剂气体通过补气口进入压缩腔，从而有效提高机组换热量，并降低压缩机的排气温度，使系统具有更高的能效比。另一部分制冷剂在经济器内进行降温形成过冷的制冷剂液体，过冷的制冷剂液体进入蒸发器，达到提高系统的制冷能力和制冷效率的目的。

但是，经济器作为热泵空调系统额外增加的配件，并且需要与节流阀等结构配合使用，从而提高机组成本，带来占用过多空间的问题，而且对管路设计提出了更高的要求，机组运行的振动风险也相应提高。

实用新型内容

基于此，有必要针对经济器的设置提高了空调机组的管路设计与连接难度的问题，提供一种可简化空调机组的管路设计与连接难度的换热装置及设有其的空调机组。

一种换热装置，所述换热装置包括：

外壳；

制冷剂输入管道；

制冷剂主回路，收容于所述外壳内并与所述制冷剂输入管道连通；以及

制冷剂辅助回路，收容于所述外壳内并与所述制冷剂输入管道连通，所述制冷剂辅助回路包括降压降温单元，所述制冷剂辅助回路中的制冷剂在所述降压降温单元的作用下降压降温；

其中，所述制冷剂辅助回路中降压降温后的制冷剂可与所述制冷剂主回路中的制冷剂进行热量交换。

上述换热装置，制冷剂在换热装置内部通过降压降温单元实现降压与降温，而无需在换热装置外额外设置节流阀等装置，从而在保证提高空调机组的换热量、提高制冷剂过冷度的同时，简化了空调机组的管路设计与空调机组配件选型方案，降低了空调机组的整体设计难度。

在其中一个实施例中，所述降压降温单元包括节流阀口及连通所述节流阀口的绝热降温腔，所述绝热降温腔通过所述节流阀口连通所述制冷剂输入管道，所述节流阀口的口径小于所述制冷剂输入管道的管径。

在其中一个实施例中，所述节流阀口的口径大小可调。

在其中一个实施例中，所述节流阀口的口径大小根据所述的制冷剂辅助回路的出口端的过热度大小调整；

当所述制冷剂辅助回路的出口端的过热度大于目标过热度时，所述节流阀口的口径增大；

当所述制冷剂辅助回路的出口端的过热度小于所述目标过热度时，所述节流阀口的口径减小。

在其中一个实施例中，所述绝热降温腔的体积大小可调。

在其中一个实施例中，所述绝热降温腔的体积大小根据所述绝热降温腔的出口端的过冷度大小调整；

当所述绝热降温腔的出口端的过冷度小于目标过冷度时，所述绝热降温腔的体积增大；

当所述绝热降温腔的出口端的过冷度大于所述目标过冷度时，所述绝热降温腔的体积减小。

在其中一个实施例中，所述降压降温单元包括固定侧壁、活动侧壁以及驱动组件，所述驱动组件连接于所述活动侧壁，所述活动侧壁可在所述驱动组件的驱动下相对所述固定侧壁移动以形成体积大小可调的所述绝热降温腔。

在其中一个实施例中，所述制冷剂主回路包括第一换热通道及主回路输出管道，所述主回路输出管道通过所述第一换热通道连通所述制冷剂输入管道。

在其中一个实施例中，所述制冷剂辅助回路包括辅助输入管道、第二换热通道以及辅助输出管道，所述第二换热通道通过所辅助输入管道连通所述绝热降温腔，所述辅助输出管道通过所述第二换热通道连通所述辅助输入管道。

一种空调机组，包括上述的换热装置。

附图说明

图1为一实施方式的空调机组的结构示意图；

图2为图1所示的空调机组的换热装置的正面的示意图；

图3为图2所述的换热装置的右侧的示意图；

图4为图2所示的换热装置的左侧的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本实用新型的一实施例的空调机组100，该空调机组100包括压缩机10、蒸发器30、四通阀20、换热装置40、冷凝器50以及节流阀60等装置，上述装置通过管道连通以形成制冷制热回路，从而进行制冷制热工作。

具体地，压缩机10包括吸气端、排气端以及补气口。四通阀20包括可选择地相互连通的第一阀口、第二阀口、第三阀口以及第四阀口，其中第一阀口通过管道连通于的压缩机10的排气端，第二阀口通过管道连通于蒸发器30，第三阀口通过管道连通于压缩机10的吸气端，第四阀口通过管道连通于冷凝器50。蒸发器30还可选择地通过管道连通于换热装置40或冷凝器50，冷凝器50可选择地通过管道连通换热装置40或蒸发器30，压缩机10的补气口与换热装置40通过管道连通。

当该空调机组100进行制冷循环时，压缩机10的排气端、四通阀20的第一阀口、四通阀20的第四阀口、冷凝器50、换热装置40、蒸发器30、四通阀20的第二阀口、四通阀20的第三阀口、压缩机10的吸气端依次连通。压缩机10将制冷剂压缩成高温高压的气态，高温高压的气态制冷剂通过四通阀20进入冷凝器50，在冷凝器50中放热形成中温高压的气态制冷剂。中温高压的气态制冷剂进入换热装置40中，一部分制冷剂在换热装置40中降压降温形成气态制冷剂，然后回到压缩机10的补气口，另一部分制冷剂在换热装置40中放热形成液态制冷剂，然后经过节流阀60的节流降压进入蒸发器30中，液态的制冷剂在蒸发器30吸热蒸发成气态，最后经过四通阀20回到压缩机10的吸气端，从而完成一个制冷循环。可以理解，上述循环过程不断重复进行，从而使空调机组100持续处于制冷过程中。

如图2-图4所示，换热装置40为经济器，包括外壳41及制冷剂输入管道43、制冷剂主回路45以及制冷剂辅助回路，制冷剂输入管道43、制冷剂主回路45以及制冷剂辅助回路均收容于外壳41内而形成一个紧凑的整体。

制冷剂辅助回路包括降压降温单元472，进入制冷剂辅助回路中的制冷剂在降压降温单元472的作用下降压降温，降压降温后的制冷剂可与制冷剂主回路45中的制冷剂进行热量交换。制冷剂辅助回路中的制冷剂吸收制冷剂主回路45中的制冷剂的热量成为具有过热度的气态制冷剂，然后进入压缩机10的补气口，制冷剂主回路45中的制冷剂则放热成为具有过冷度的液态制冷剂，进入蒸发器30中。

如此，制冷剂在换热装置40的内部通过降压降温单元472实现降压与降温，而无需在换热装置40的外部额外通过管道连接节流阀60等节流降温装置，从而在保证提高空调机组100的换热量、提高制冷剂过冷度的同时，简化了空调机组100的管路设计与空调机组100配件选型方案，降低了空调机组100的整体设计难度。

请继续参阅图2-图4，具体在一实施例中，制冷剂输入管道43包括主进口432、第一出口及第二出口434，主进口432与第二出口434相对开设于制冷剂输入管道43的轴向的两端，第一出口开设于制冷剂输入管道43侧壁而位于主进口与第二出口之间。主进口432与外壳41连通并通过管道连通冷凝器50，第一出口与制冷剂主回路45连通，第二出口434与制冷剂辅助回路连通。如此，从冷凝器50输出的中温高压的气态制冷剂通过制冷剂输入管道43的主进口432进入换热装置40内，其中一部分通过第一出口进入制冷剂主回路45，另一部分通过第二出口434进入制冷剂辅助回路。

制冷主回路包括第一换热通道452及主回路输出管道454，第一换热通道452的进口端与制冷剂输入管道43的第一出口连通，第一换热通道452的出气端连通主回路输出管道454，主回路输出管道454的出口端与外壳41连通，从而通过管道连通蒸发器30。如此，制冷剂输入管道43中的中温高压的一部分气态制冷剂首先进入第一换热通道452内，在第一换热通道452内与制冷剂辅助回路发生热交换，制冷剂放热后形成过冷的液态制冷剂，然后通过主回路输出管道454输出换热装置40，最后进入蒸发器30中(如图1所示)。

制冷剂辅助回路包括降压降温单元472、辅助输入管道474、第二换热通道476以及辅助输出管道478。降压降温单元472的进口端与制冷剂输入管道43的第二出口434连通，降压降温单元472的出口端与辅助输入管道474的进口端连通，辅助输入管道474的出口端与第二换热通道476的进口端连通，第二换热通道476的出口端与辅助输出管道478的进口端连通，辅助输出管道478的出口端与外壳41连通，进而通过管道连通压缩机10的补气口(如图1所示)。

如此，从制冷剂输入管道43输出的一部分制冷剂依次流经降压降温单元472、辅助输入管道474、第二换热通道476与辅助输出管道478，中温高压的气态制冷剂首先经过降压降温单元472的降压降温作用成为过冷的气液两相混合状态，然后进入第二换热通道476与第一换热通道452中的制冷剂换热，过冷的气液两相混合状态吸收第一换热通道452中的制冷剂的热量形成具有过热度的气态制冷剂，气态制冷剂然后进入辅助输出管道478以从换热装置40内输出，最后进入压缩机10的补气口中(如图1所示)。

具体在一些实施例中，降压降温单元472包括起到节流降压作用的节流阀口4721与起到降温作用的绝热降温腔4722，绝热降温腔4722与节流阀口4721连通。节流阀口4721的口径小于制冷剂输入管道43的管径，因此制冷剂通过节流阀60阀口时流速的增大而势能减小，进而导致制冷剂在不降焓的情况下压力下降。降压后的气态制冷剂进入绝热降温腔4722中，气态制冷剂的体积增大，压强降低，由于绝热降温腔4722不与外界进行热交换，因此绝热降温腔4722中的制冷剂的温度大幅度下降。

在一些实施例中，节流阀口4721的口径大小可根据辅助输出管道478的出口端的过热度大小调整。当制冷剂辅助回路的出口端的过热度大于目标过热度时，节流阀口4721的口径增大；当制冷剂辅助回路的出口端的过热度小于目标过热度时，节流阀口4721的口径减小，从而保证从辅助输出管道478输出的气态制冷剂具有一定大小的过热度，减小压缩机10的功耗。

具体在一些实施例中，空调系统实时检测辅助输出管道478的出口端的温度T1与压力P1，计算对应的辅助输出管道478的出口端的饱和温度Tx，进而得到辅助输出管道478的出口端的过热度△T1，△T1＝T1-Tx。之后，计算辅助输出管道478的出口端的温度变化率△T3，△T3＝T1-T1_t-60。当换热装置40开始工作后，节流阀口4721按照初始开度R运行t₂秒后，每间隔t₂秒根据辅助输出管道478的出口端的过热度△T1与辅助输出管道478的出口端的温度变化率△T3进行节流阀口4721的开度调节，每次开度调节的大小为△R＝(△T2-△T1)·α+△T3·β，(其中△T2为辅助输出管道478的出口端的目标过热度，α与β为常数，根据实际工况设置)。具体在一实施例中，节流阀口4721的口径为制冷剂输入管道43的管径的10％-40％，从而保证制冷剂主回路45中的制冷剂流量大于制冷剂辅助回路中的流量。

在一些实施例中，绝热降温腔4722的体积大小可根据绝热降温腔4722的出口端(即辅助输入管道474的进口端)的过冷度大小调整。当绝热降温腔4722的出口端的过冷度小于目标过冷度时，绝热降温腔4722的体积增大，当绝热降温腔4722的出口端的过冷度大于目标过冷度时，绝热降温腔4722的体积减小，从而使流入辅助输入管道474的进口端的制冷剂具有一定过冷度，保证第二换热通道476中的制冷剂的温度低于第一换热通道452中的制冷剂的温度而可吸收第一换热通道452中的制冷剂的热量。

具体在一实施例中，降压降温单元472包括固定侧壁4723、活动侧壁4724以及驱动组件4725，驱动组件4725连接于活动侧壁4724，活动侧壁4724可在驱动组件4725的驱动下相对固定侧壁4723移动以形成体积大小可调的绝热降温腔4722。更具体地，驱动组件4725包括驱动电机与传动组件，驱动电机可输出动力至传动组件，传动组件在驱动电机的驱动下带动活动侧壁4724往复直线运动，从而调节绝热降温腔4722的体积大小。可以理解，降压降温单元472的具体构造不限于此，可根据实际需要设置。

具体在一实施例中，实时检测辅助输入管道474的进口端的温度T2与辅助输出管道478的出口端的压力P1，计算对应的辅助输入管道474的进口端的饱和温度Ty，进而得到辅助输入管道474的进口端的过冷度△T4，△T4＝Ty-T2。当换热装置40开始工作后，活动侧壁4724安装初始距离L运行t₄秒后，每间隔t₃秒根据过冷度进行活动侧壁4724的运行距离调节，每次运动距离调节的大小为△L＝(△T5-△T4)·γ，(其中△T5为目标过冷度，γ为常数，根据实际工况设置)。

如此，该换热装置40可根据辅助输出管道478的出口端的过热度△T1与辅助输入管道474的进口端的过冷度△T4等参数灵活控制制冷剂在制冷剂主回路45与制冷剂辅助回路中的实时流量，避免了现有技术中由于一侧制冷剂流量偏小而另一侧制冷剂流量偏大而导致的换热不均问题，保证了换热装置40具有较高的换热性能。

上述换热装置40及设有其的空调机组100，由于换热装置40集成了降压、降温、换热功能，因此无需单独在换热装置40外设置其它节流装置，而且，换热装置40仅通过制冷剂输入管道43、主回路输出管道454以及辅助输出管道478与外部装置连通，而不同于现有技术中需通过四个接口与外部装置连接的构造，从而简化了设有该换热装置40的空调机组100的构造，降低了管路设计的难度。而且，降压后的制冷剂迅速进入绝热降温腔4722内进行降温，从而强化了该换热装置40的实时换热效率，并且可根据实时参数灵活控制该换热装置40的工作，达到最优化的制冷性能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种换热装置(40)，其特征在于，所述换热装置(40)包括：

外壳(41)；

制冷剂输入管道(43)；

制冷剂主回路(45)，收容于所述外壳(41)内并与所述制冷剂输入管道(43)连通；以及

制冷剂辅助回路，收容于所述外壳(41)内并与所述制冷剂输入管道(43)连通，所述制冷剂辅助回路包括降压降温单元(472)，所述制冷剂辅助回路中的制冷剂在所述降压降温单元(472)的作用下降压降温；

其中，所述制冷剂辅助回路中降压降温后的制冷剂可与所述制冷剂主回路(45)中的制冷剂进行热量交换。

2.根据权利要求1所述的换热装置(40)，其特征在于，所述降压降温单元(472)包括节流阀口(4721)及连通所述节流阀口(4721)的绝热降温腔(4722)，所述绝热降温腔(4722)通过所述节流阀口(4721)连通所述制冷剂输入管道(43)，所述节流阀口(4721)的口径小于所述制冷剂输入管道(43)的管径。

3.根据权利要求2所述的换热装置(40)，其特征在于，所述节流阀口(4721)的口径大小可调。

4.根据权利要求3所述的换热装置(40)，其特征在于，所述节流阀口(4721)的口径大小根据所述制冷剂辅助回路的出口端的过热度大小调整；

当所述制冷剂辅助回路的出口端的过热度大于目标过热度时，所述节流阀口(4721)的口径增大；

当所述制冷剂辅助回路的出口端的过热度小于所述目标过热度时，所述节流阀口(4721)的口径减小。

5.根据权利要求2所述的换热装置(40)，其特征在于，所述绝热降温腔(4722)的体积大小可调。

6.根据权利要求5所述的换热装置(40)，其特征在于，所述绝热降温腔(4722)的体积大小根据所述绝热降温腔(4722)的出口端的过冷度大小调整；

当所述绝热降温腔(4722)的出口端的过冷度小于目标过冷度时，所述绝热降温腔(4722)的体积增大；

当所述绝热降温腔(4722)的出口端的过冷度大于所述目标过冷度时，所述绝热降温腔(4722)的体积减小。

7.根据权利要求5所述的换热装置(40)，其特征在于，所述降压降温单元(472)包括固定侧壁(4723)、活动侧壁(4724)以及驱动组件(4725)，所述驱动组件(4725)连接于所述活动侧壁(4724)，所述活动侧壁(4724)可在所述驱动组件(4725)的驱动下相对所述固定侧壁(4723)移动以形成体积大小可调的所述绝热降温腔(4722)。

8.根据权利要求1所述的换热装置(40)，其特征在于，所述制冷剂主回路(45)包括第一换热通道(452)及主回路输出管道(454)，所述主回路输出管道(454)通过所述第一换热通道(452)连通所述制冷剂输入管道(43)。

9.根据权利要求2所述的换热装置(40)，其特征在于，所述制冷剂辅助回路包括辅助输入管道(474)、第二换热通道(476)以及辅助输出管道(478)，所述第二换热通道(476)通过所辅助输入管道(474)连通所述绝热降温腔(4722)，所述辅助输出管道(478)通过所述第二换热通道(476)连通所述辅助输入管道(474)。

10.一种空调机组100，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的换热装置(40)。