CN221005578U - 用于冷媒循环系统的换热装置、冷媒循环系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及空气调节技术领域，公开一种用于冷媒循环系统的换热装置，换热装置包括主管路和节流支管，其中，主管路的内部限定出冷媒流道；节流支管设置于所述冷媒流道，所述节流支管中的冷媒与所述主管路中的冷媒进行热量交换。使用本申请公开的换热装置，可以减少冷媒循环系统的冷量损失。本申请还公开一种冷媒循环系统。

Description

用于冷媒循环系统的换热装置、冷媒循环系统

技术领域

本申请涉及空气调节技术领域，例如涉及一种用于冷媒循环系统的换热装置、冷媒循环系统。

背景技术

在冷媒循环系统中，经冷凝器里流出液态冷媒过冷度越大，冷媒的流动稳定性越好，冷媒循环系统的制冷制热效果越好。通常在冷凝器的末段设置一段过冷管段以使液态冷媒获得一定的过冷度。该过程也被称为一次过冷。受限于过冷管段中液态冷媒与所在环境的温度差，增加过冷管段的长度对于过冷度的提高较为有限。

为了进一步提高液态冷媒的过冷度，相关技术中公开了一种空调器，包括用于将室外换热器流出并节流后的冷媒分离成气态和液态的辅助气液分离器、用于二次过冷的板式换热器和辅助电子膨胀阀，板式换热器的主流路将液态冷媒送入室内机，辅助流路将辅助电子膨胀阀节流的气态冷媒送入室外机。相关技术中的空调器，通过板式换热器中辅助流路中冷媒的蒸发吸热降低主流路中冷媒的温度，从而进一步提高主流路中冷媒的过冷度。

在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：

冷媒流经辅助流路的电子膨胀阀时会从所在环境吸收热量，这样会造成冷媒循环系统的冷量损失。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

实用新型内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供一种用于冷媒循环系统的换热装置、冷媒循环系统，以减少冷媒循环系统的冷量损失。

在一些实施例中，所述用于冷媒循环系统的换热装置包括主管路和节流支管，其中，主管路的内部限定出冷媒流道；节流支管设置于所述冷媒流道，所述节流支管中的冷媒与所述主管路中的冷媒进行热量交换。

在一些实施例中，所述主管路开设有第一接口和第二接口，所述节流支管的第一端与所述第一接口对接，第二端与所述第二接口对接。

在一些实施例中，所述换热装置还包括连接管，连接管的第一端连通所述主管路的冷媒流道，第二端连通所述主管路的第一接口。

在一些实施例中，所述节流支管包括多段螺旋管，多段螺旋管同轴设置、且首尾相连。

在一些实施例中，所述多段螺旋管螺旋所围绕的轴线沿所述主管路的径向。

在一些实施例中，所述螺旋管包括两个圆弧段和两个直线段，所述两个直线段相对设置。

在一些实施例中，所述直线段的长度大于或等于所述圆弧段的直径。

在一些实施例中，所述节流支管还包括对接管，所述对接管沿螺旋管的直线段延伸，所述多个螺旋管通过对接管与所述第一接口或所述第二接口对接。

在一些实施例中，所述主管路包括第一管段和第二管段，所述第二管段的直径大于所述第一管段的直径，所述节流支管设置于所述主管路的第二管段内。

在一些实施例中，冷媒循环系统包括压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器和上述的换热装置，其中，压缩机的吸气端连通所述节流支管；冷凝器，出液端连通所述主管路的冷媒进口，进气端连通所述压缩机的排气；节流装置，进液端连通所述主管路的冷媒出口；蒸发器，进液端连通所述节流装置的出液端，出气端连通所述压缩机的吸气端。

本公开实施例提供的用于冷媒循环系统的换热装置、冷媒循环系统，可以实现以下技术效果：

通过节流支管中冷媒的蒸发吸热为主管路中的冷媒降温，从而减少冷媒循环系统的冷量损失；节流支管设置于主管路中，节流支管内外的换热面积较大，流经节流支管的冷媒和流经主管路的冷媒可以取得更好的换热效果。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的一个用于冷媒循环系统的换热装置的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的另一个用于冷媒循环系统的换热装置的结构示意图；

图3是本公开实施例提供的一个用于冷媒循环系统的换热装置的节流支管的结构示意图；

图4是本公开实施例提供的另一个用于冷媒循环系统的换热装置的节流支管的结构示意图；

图5是本公开实施例提供的一个冷媒循环系统的结构示意图。

附图标记：

100：主管路；110：第一管段；120：第二管段；101：第一接口；102：第二接口；200：节流支管；300：连接管；210：螺旋管；211：圆弧段；212：直线段；220：对接管；10：换热装置；20：压缩机；21：吸气口；22：喷射口；30：冷凝器；40：节流装置；50：蒸发器。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本公开实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”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。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体含义。

另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。

除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。

术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在冷媒循环系统中，经冷凝器里流出液态冷媒过冷度越大，冷媒的流动稳定性越好，冷媒循环系统的制冷制热效果越好。通常在冷凝器的末段设置一段过冷管段以使液态冷媒获得一定的过冷度。该过程也被称为一次过冷。受限于过冷管段中液态冷媒与所在环境的温度差，增加过冷管段的长度对于过冷度的提高较为有限。为了进一步提高液态冷媒的过冷度，相关技术中公开了一种空调器，包括用于将室外换热器流出并节流后的冷媒分离成气态和液态的辅助气液分离器、用于二次过冷的板式换热器和辅助电子膨胀阀，板式换热器的主流路将液态冷媒送入室内机，辅助流路将辅助电子膨胀阀节流的气态冷媒送入室外机。相关技术中的空调器，通过板式换热器中辅助流路中冷媒的蒸发吸热降低主流路中冷媒的温度，从而进一步提高主流路中冷媒的过冷度。相关技术的问题在于，冷媒流经辅助流路的电子膨胀阀时会从所在环境吸收热量，这样会造成冷媒循环系统的冷量损失。

为了减少冷媒循环系统的冷量损失，结合图1-4所示，本公开实施例提供一种用于冷媒循环系统的换热装置，换热装置包括主管路100和节流支管200，其中，主管路100的内部限定出冷媒流道；节流支管200设置于冷媒流道，节流支管200中的冷媒与主管路100中的冷媒进行热量交换。

在本公开实施例中，换热管中构造有供液态冷媒或气态冷媒流动的冷媒流道。

节流支管200用于提供节流阻力，在使连接于节流支管200的两端处于连通状态的情况下阻隔节流支管200两端的高低压环境。高压液态冷媒流经节流支管200时，由于压力降低，冷媒蒸发为气态，并且在蒸发过程中吸收热量。示例性地，节流支管200可以为冷媒循环系统的节流装置，从冷凝器流出的冷媒经节流支管200节流降压后进入蒸发器。

在空调器运行制冷模式的情况下，节流支管200从所在环境吸收热量会导致冷媒循环系统中冷媒的焓值增加，也即造成冷媒循环系统的冷量损失。因此，节流支管200主管路100以内，节流支管200中的冷媒从主管路100中的冷媒中吸收热量，从而降低流经主管路100的冷媒的温度。这样就可通过节流支管200为流经主管路100的冷媒降温，在流经主管路100的冷媒为液态冷媒时液态冷媒可以获得更大的过冷度。

冷媒流经起到节流作用的节流支管时，在节流支管的第一段，冷媒以液态为主，流速变化不大，冷媒的压力线性降低。这一段中冷媒与节流支管外部环境的温差较小，换热较小。换热冷媒流动至节流支管的第二段时，由于压力降低开始蒸发。冷媒蒸发后体积膨胀流速增加，冷媒在这一段压降较大。这一段中冷媒蒸发吸热增多，在蒸发过程中通过节流支管的管壁从节流支管所在环境吸收热量。冷媒流动至节流支管第二段的末段时，气态冷媒流速达到最大，无法进一步增大。蒸发后的冷媒温度较低，通过节流支管的管壁继续与节流支管缠绕的管壁进行换热。同时，由于节流支管的管壁有一定的导热性，节流支管的第一段的温度也低于外观的温度，流经节流支管第一段的冷媒也与外管中的冷媒换热。冷媒的节流和蒸发均是在节流支管中完成中的，节流支管等效起到节流作用和换热作用。

使用本公开实施例提供的换热装置，可以通过节流支管200中冷媒的蒸发吸热为主管路100中的冷媒降温，从而减少冷媒循环系统的冷量损失；节流支管200设置于主管路100中，节流支管200内外的换热面积较大，流经节流支管200的冷媒和流经主管路100的冷媒可以取得更好的换热效果。

可选地，主管路100开设有第一接口101和第二接口102，节流支管200的第一端与第一接口101对接，第二端与第二接口102对接。

主管路100的两端分别为冷媒进口和冷媒出口，主管路100用于连接冷媒循环系统中相邻或关联的两个功能部件，并为冷媒的流动提供冷媒流道。示例性地，主管路100为连接于冷凝器与节流装置之间的一段冷媒管。

主管路100开设有第一接口101和第二接口102，从而使主管路100内部的节流支管200可以通过第一接口101和第二接口102连通外部环境。具体地，节流支管200的第一端与第一接口101对接，节流支管200的第二端与第二接口102相对接。

可选地，第二接口102开设于主管路100向上的一面。

主管路100向上的一面是以换热装置在使用状态下而言的。示例性地，在主管路100竖向设置的情况下，第二接口102开设于主管路100向上的端面；在主管路100横向设置的情况下，第二接口102开设于主管路100的侧面、且第二接口102开口向上。

第二接口102开设于主管路100向上的一面，冷媒在换热空间内可以在气液两相冷媒密度差的作用下完成气液分离，避免液态冷媒从第二接口102流出。

可选地，第一接口101开设于主管路100向下的一面。

同样地，主管路100向下的一面是以换热装置在使用状态下而言的。第一接口101开设于主管路100向下的一面，可以提高换热空间冷媒流动的有序性，并且减小冷媒循环系统运行时液态冷媒进入换热空间产生的噪音。

可选地，换热装置还包括连接管300，连接管300的第一端连通主管路100的冷媒流道，第二端连通主管路100的第一接口101。

连接管300用于将一部分冷媒导引至节流支管200。优选地，主管路100限定出的冷媒流道用于为液态冷媒提供流动通道，连接管300将主管路100中的液态冷媒导引至节流支路中。进入节流支路的液态冷媒在节流支路中流动的过程中压力降低，从而蒸发并吸热。节流支管200中的冷媒蒸发时从主管路100中的液态冷媒中吸收热量，从而提高主管路100中液态冷媒的过冷度。采用这样的设置形式，流经主管路100的液态冷媒可以获得更大的过冷度从而获得更好的流动稳定性，这样有利于冷媒循环系统的制冷运行和制热运行。

可选地，节流支管200包括多段螺旋管210，多段螺旋管210同轴设置、且首尾相连。

多段螺旋管210首尾相连，作为一段连续的管段。节流支管200包括多段螺旋管210可以增强节流支管200的节流降压作用。例如对于R134a冷媒，在相同的质量流量、相同管内径下，达到相同节流效果时，螺旋形式的节流支管200比直管形式的节流支管200短14％；在相同管内径，相同管长的情况下，螺旋形式节流支管200的质量流量比直管形式节流支管200质量流量大约少1％。此外，节流支管200包括多段螺旋管210，可以在主管路100的长度一定的情况下增长节流支管200的长度。节流支管200的长度较长，一方面可以提高节流支管200中的冷媒与主管路100中的冷媒的换热效果，另一方面在实现相同的节流效果的情况下，节流支管200长度较长节流支管200可以设置较大的等效直径。这样可以增大流经节流支管200的冷媒质量流量，从而更好地为主管路100中的冷媒进行降温。

可选地，多段螺旋管210螺旋所围绕的轴线沿主管路100的径向。

多段螺旋管210旋转所围绕的轴线沿主管路100的轴向时，为了增大节流支管200的长度，螺旋管210在垂直于主管路100的轴线的平面的投影为圆形。液态冷媒节流支管200圆形的流道流动时，由于离心力的存在，节流支管200内两相冷媒在圆形流道靠外的一侧会产生速度差和压力差。这样会在截面方向产生二次流，加速节流支管200中两相冷媒的气液分离。两相冷媒分离过程中液态冷媒冲击节流支管200的避免会产生金属摩擦音。

为了降低冷媒在毛细管中的噪音，多段螺旋管210的轴线沿主管路100的径向。这样螺旋管210的形状不受限于主管路100的截面形状，可以设置为圆形之外的不同形状。这样有利于减轻节流支管200中的金属摩擦音。

可选地，节流支管的直径大于或等于1.5毫米。

相较于用于节流的毛细管，通常而言，毛细管长度与内径的组合是为了使冷媒循环系统具有最高的制冷效率，要均衡考虑节流管中冷媒的质量流量、节流阻力以及冷媒循环系统的冷媒充注量。而对于节流支管而言，流经节流主管的冷媒较少，与质量流量和冷媒充注量的关联关系较弱，节流支管可以设置较长的长度和较大的管径以提高其换热作用。

可选地，节流支管200的直径小于或等于4毫米。

节流支管200的直径较大，节流支管200需要设置较长的长度以取得预期的节流效果。这样会增加节流支管200堵塞的可能并且增加换热装置的成本。节流支管200的直径小于或等于4毫米，节流支管200的长度较短，换热装置的成本较低。

可选地，螺旋管210包括两个圆弧段211和两个直线段212，两个直线段212相对设置。

在该种情况下，螺旋管210的投影为圆角矩形，这样可以更好地降低气液两相冷媒分离时引起的管路振动，从而降低节流支管200中的金属摩擦音。此外，圆角矩形的螺旋管210形状规整，易于加工成型。

可选地，直线段212的长度大于或等于圆弧段211的直径。

直线段212的长度大于圆弧段211的直径，冷媒在节流支管200中沿直线运动的行程较多，并在直线段212进行整流。采用这样的设置形式，可以进一步减少截面方向的二次流，从而降低节流支管200中的金属摩擦音。优选地，圆弧段211的半径大于或等于25毫米，直线段212的长度大于或等于三倍圆弧段211的半径。

可选地，节流支管200还包括对接管220，对接管220沿螺旋管210的直线段212延伸，多个螺旋管210通过对接管220与第一接口101或第二接口102对接。

对接管220用于使节流支管200的螺旋管210与主管路100的第一接口101和第二接口102连通，从而使节流支管200连通主管路100外部的其他部件。作为一种优选实施方式，节流支管200包括两个对接管220，两个对接管220设置于节流支管200的两端，节流支管200通过两个对接管220分别与第一接口101和第二接口102相对接。

对接管220沿直管段延伸，冷媒进入螺旋管210或从螺旋管210流出时沿对接管220运动。这样可以使冷媒的进入螺旋管210或离开螺旋管210时更加平稳有序，从而降低冷媒流动的噪音。

可选地，主管路100包括第一管段110和第二管段120，第二管段120的直径大于第一管段110的直径，节流支管200设置于主管路100的第二管段120内。

主管路100的第二管段120直径较大，内部空间较大，有利于在内部设置节流支管200。第一管段110直径较小，与节流装置或冷凝器的附属连接管300路进行连接。采用这样的设置形式，可以增大主管路100中的冷媒与节流支管200进行换热的空间，有利于节流支管200中的冷媒与主管路100中的冷媒进行热量交换。

可选地，第二管段120的直径大于或等于30毫米。

第二管段120的直径大于或等于30毫米，主管路100中的冷媒与节流支管200中的冷媒进行换热的空间较大，换热效果较好。

可选地，多个螺旋管210的螺距大于或等于2毫米、且小于或等于100毫米。

如果螺距较小则相应地节流支管200的直径较小，这样会导致节流阻力较大，流量降低。如果螺距较大，则节流支管200的长度较短，节流支管200的螺纹部与外管的外壁之间的接触面积较小，换热效果较差。螺旋部的螺距在2毫米与100毫米之间，可以提供较为合适的节流阻力，并且节流支管200与外管的接触面积较大，节流支管200中的冷媒与换热空间的冷媒可以更好地进行热量交换。

结合图1-5所示，本公开实施例提供一种冷媒循环系统，冷媒循环系统包括压缩机20、冷凝器30、节流装置40、蒸发器50和上述的换热装置10，其中，压缩机20的吸气端连通节流支管200；冷凝器30，出液端连通主管路100的冷媒进口，进气端连通压缩机20的排气；节流装置40，进液端连通主管路100的冷媒出口；蒸发器50，进液端连通节流装置40的出液端，出气端连通压缩机20的吸气端。

本公开实施例提供的冷媒循环系统为具有二次过冷功能的冷媒循环系统。示例性地，冷媒循环系统在制冷工况下，经压缩机20排气排出的高温冷媒在冷凝器30中进行降温。高温气态冷媒在冷凝器30中冷凝为高压液态冷媒，流向换热装置10。进入换热装置10的高压液态冷媒一部分沿主管路100继续流动，一部分沿节流支管200流动。进入节流支管200的冷媒压力降低，蒸发为气态。在冷媒的蒸发过程中，从主管路100中的冷媒中吸收热量，从而降低主管中高压液态冷媒的温度，也即增大主管路100中高压液态冷媒的过冷度。蒸发后的气态冷媒从沿节流支管200回到压缩机20的吸气端。主管路100中的液态冷媒依次流经节流装置40，节流降压后进入蒸发器50，在蒸发中吸热蒸发后回到压缩机20的吸气端。

使用本公开实施例提供的冷媒循环系统，可以通过节流支管200中冷媒的蒸发吸热为主管路100中的冷媒降温，从而减少冷媒循环系统的冷量损失；节流支管200设置于主管路100中，节流支管200内外的换热面积较大，流经节流支管200的冷媒和流经主管路100的冷媒可以取得更好的换热效果。

可选地，压缩机20的吸气端包括吸气口21和喷射口22，吸气口21连通蒸发器50的出气端，喷射口22连通外管的第二接口102。

压缩机20为转子压缩机20，转子压缩机20的活塞缸开设有进气口和喷射口22。在压缩机20的吸气压力较大的情况下，压缩机20从换热装置10的换热空间吸取气态冷媒，从而增大冷媒循环系统中的冷媒质量流量。通过这种喷气增焓的形式，可以提高压缩机20的制热效果，尤其是低温环境下的制热效果。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开的实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种用于冷媒循环系统的换热装置，其特征在于，包括：

主管路，内部限定出冷媒流道；

节流支管，设置于所述冷媒流道内，所述节流支管中的冷媒与所述主管路中的冷媒进行热量交换。

2.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，

所述主管路开设有第一接口和第二接口，所述节流支管的第一端与所述第一接口对接，第二端与所述第二接口对接。

3.根据权利要求2所述的换热装置，其特征在于，还包括：

连接管，第一端连通所述主管路的冷媒流道，第二端连通所述主管路的第一接口。

4.根据权利要求2所述的换热装置，其特征在于，

所述节流支管包括多段螺旋管，多段螺旋管同轴设置、且首尾相连。

5.根据权利要求4所述的换热装置，其特征在于，

所述多段螺旋管螺旋所围绕的轴线沿所述主管路的径向。

6.根据权利要求4所述的换热装置，其特征在于，

所述螺旋管包括两个圆弧段和两个直线段，所述两个直线段相对设置。

7.根据权利要求6所述的换热装置，其特征在于，

所述直线段的长度大于或等于所述圆弧段的直径。

8.根据权利要求7所述的换热装置，其特征在于，

所述节流支管还包括对接管，所述对接管沿螺旋管的直线段延伸，所述多个螺旋管通过对接管与所述第一接口或所述第二接口对接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的换热装置，其特征在于，

所述主管路包括第一管段和第二管段，所述第二管段的直径大于所述第一管段的直径，所述节流支管设置于所述主管路的第二管段内。

10.一种冷媒循环系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至9任一项所述的换热装置；和，

压缩机，吸气端连通所述节流支管；

冷凝器，出液端连通所述主管路的冷媒进口，进气端连通所述压缩机的排气；

节流装置，进液端连通所述主管路的冷媒出口；

蒸发器，进液端连通所述节流装置的出液端，出气端连通所述压缩机的吸气端。