CN113339893A - 分流器、换热器及空调机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分流器、换热器及空调机，分流器包括分流主体，分流主体内形成有输入腔以及输出腔，输入腔与输出腔之间通过喉部连通；分流主体上分散形成有多个分流通道，分流通道将输出腔与外界连通；其中，喉部的尺寸小于输入腔以及输出腔的口径，输入腔经过喉部输送到输出腔时，通过输入腔与输出腔之间的喉部作用，可使气液两相态制冷剂在进入支管前产生空化现象，空化之后的流体均匀的输送到多个分流通道内,空化现象使得流体中的气液充分混合之后均匀的输送到支管内，进而提高换热器性能，且由于空化现象与发生部件的结构和流体速度相关，分流器可以任意角度安装，减小了换热器组件的整体体积，提高制造效率。

Description

分流器、换热器及空调机

技术领域

本发明属于空调技术领域，具体地说，是涉及一种分流器、换热器及空调机。

背景技术

目前，热泵型空调是经常使用的一种冷暖空调，其主要包括：蒸发器、压缩机、冷凝器、节流部件和四通换向阀。

其中，蒸发器是输出冷量的设备，它的作用是使经节流部件流入的制冷剂液体蒸发，以吸收被冷却物体的热量，达到制冷的目的；冷凝器是输出热量的设备，从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走，达到制热的目的；而四通换向阀则是用来切换制冷制热模式。

蒸发器和冷凝器是空调热泵机组中进行热量交换的重要部分，其换热性能的好坏直接决定了空调系统的能效水平。

制冷系统中，除了制冷量很小的情况，换热器都需要采用多路并联的形式，使制冷剂保持最佳流速，同时制冷剂侧压降控制在一定范围内，因而蒸发器本体的进口处通常需要一个分流器。

分流器性能若较差，将导致蒸发器某些流程流量过小，造成该流程严重过热、换热器浪费；同时另一些流程的流量偏大,冷媒蒸发不充分，甚至造成吸气带液，最小制冷性能恶劣及换热器表面不均匀结霜等问题，并影响凝露性能。

现有技术中，例如申请号为201920214508.X，名称为具有锥形进液孔的分流器、分流器组件及空调的专利中，分流器本体上设置有进液孔和多个出液口；出液口直接与进液孔连通。制冷剂流经节流部件后由于压力降低，从进液孔输入的制冷剂一般为气液两相态，两相制冷剂在节流部件出口到分流器入口间的配管内流动时，视表面张力、惯性力及粘性力的大小不同而可能出现层状流、弹状流、环状流、雾状流等不同流态。其中只有雾状流才会使气液两相均匀地混合，从而达到分流均匀效果。而其他流态中，受重力影响，分流器内部下方的液相组分所占的比例要高于上方，在分液器倾斜安装时气态冷媒多数往上分流，液态冷媒多数往下分流，最终导致分液不均，影响换热器性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分流器、换热器及空调机，以解决现有技术中存在的空调机中分流器智能垂直安装无法倾斜或者倒置，且经过分流器的制冷剂存在气液混合不均匀、换热性能差等问题。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

在一个方面，本发明提出了一种分流器，其包括;

分流主体，所述分流主体内形成有输入腔以及输出腔，所述输入腔与所述输出腔之间通过喉部连通；

所述分流主体上分散形成有多个分流通道，多个所述分流通道均布在所述分流主体的侧壁上，与所述分流主体的中心线之间形成一定夹角，所述分流通道将所述输出腔与外界连通；

其中，所述喉部的尺寸小于所述输入腔以及所述输出腔的口径，所述流体从所述输入腔经过所述喉部输送到所述输出腔时，产生空化现象，空化之后的流体均匀的输送到多个所述分流通道内。

在本申请的一些实施例中，所述输入腔的口径沿着所述流体的流向逐渐内收和/或所述输出腔的口径沿着所述流体的流向逐渐外扩。

在本申请的一些实施例中，还包括封盖，所述封盖可拆卸安装在所述分流主体上，用于封堵所述输出腔，以便于分流主体上输出腔以及分流通道的加工。

在本申请的一些实施例中，所述输入腔与所述输出腔之间设置有挡板，所述喉部为形成在所述挡板上的通孔结构。

在本申请的一些实施例中，所述输入腔与所述输出腔的口径均为定值，所述输入腔的口径大于所述输出腔。

在本申请的一些实施例中，还包括进液管以及多个支管，所述进液管与所述分流主体的输入腔连通，用于向所述输入腔中输送流体；

多个所述支管分散形成在所述分流主体外壁，且分别对应连接在所述分流通道上。

在本申请的一些实施例中，所述分流通道为阶梯孔，多个所述支管分别插接在所述分流通道内,所述分流通道的截面形状为椭圆形，对应的，所述支管的截面形状也为椭圆形。

在本申请的一些实施例中，多个所述分流通道与所述分流主体的中心线之间形成的夹角角度相同，均在25~65°范围之间。

进一步的，本发明还提出了一种换热器，其包括上述任一所述的分流器。

进一步的，本发明还提出了一种空调机，其包括上述所述的换热器。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

本发明所提出的分流器通过输入腔与输出腔之间的喉部作用，可使气液两相态制冷剂在进入支管前产生空化现象：空化现象使得流体中的气液充分混合之后均匀的输送到支管内，进而提高换热器性能。

由于空化现象与发生部件的结构和流体速度相关，而重力的影响几乎可以忽略，极大的缓解了现有换热器的分流器由于必须竖直放置带来的空间占用及制造工艺问题，减小了换热器组件的整体体积，提高制造效率。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1 是本发明所提出的分流器的一种实施例的结构示意图；

图2是本发明所提出的分流器的一种实施例的分流主体结构示意图；

图3是本发明所提出的分流器的空化过程示意图；

图4是本发明所提出的分流器的一种实施例的分流主体剖面示意图之一；

图5是本发明所提出的分流器的一种实施例的分流主体剖面示意图之二；

图6是本发明所提出的分流器的另一种实施例的分流主体剖面示意图；

图7是本发明所提出的分流器的安装状态示意图之一；

图8是本发明所提出的分流器的安装状态示意图之二；

图9是本发明所提出的分流器的安装状态示意图之三；

图中，

100、换热器；

200、分流器；210、进液管；220、分流主体；221、分流通道；222、输入腔；223、喉部；224、输出腔；225、挡板；226、连接部；230、支管；240、封盖；

300、混合流体。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，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。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，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；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之”上”或之”下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征”之上”、”上方”和”上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征”之下”、”下方”和”下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。

本申请中空调器通过使用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器来执行空调器的制冷循环。制冷循环包括一系列过程，涉及压缩、冷凝、膨胀和蒸发，并向已被调节和热交换的空气供应制冷剂。

压缩机压缩处于高温高压状态的制冷剂气体并排出压缩后的制冷剂气体。所排出的制冷剂气体流入冷凝器。冷凝器将压缩后的制冷剂冷凝成液相，并且热量通过冷凝过程释放到周围环境。

膨胀阀使在冷凝器中冷凝的高温高压状态的液相制冷剂膨胀为低压的液相制冷剂。蒸发器蒸发在膨胀阀中膨胀的制冷剂，并使处于低温低压状态的制冷剂气体返回到压缩机。蒸发器可以通过利用制冷剂的蒸发的潜热与待冷却的材料进行热交换来实现制冷效果。在整个循环中，空调器可以调节室内空间的温度。

空调器的室外单元是指制冷循环的包括压缩机和室外热交换器的部分，空调器的室内单元包括室内热交换器，并且膨胀阀可以提供在室内单元或室外单元中。

室内换热器和室外换热器用作冷凝器或蒸发器。当室内换热器用作冷凝器时，空调器执行制热模式，当室内换热器用作蒸发器时，空调器执行制冷模式。

其中，室内换热器和室外换热器转换作为冷凝器或蒸发器的方式，一般采用四通阀，具体参考常规空调器的设置，在此不做赘述。

空调器的制冷工作原理是：压缩机工作使室内换热器（在室内机中，此时为蒸发器）内处于超低压状态，室内换热器内的液态冷媒迅速蒸发吸收热量，室内风机吹出的风经过室内换热器盘管降温后变为冷风吹到室内，蒸发汽化后的冷媒经压缩机加压后，在室外换热器（在室外机中，此时为冷凝器）中的高压环境下凝结为液态，释放出热量，通过室外风机，将热量散发到大气中，如此循环就达到了制冷效果。

空调器的制热工作原理是：气态冷媒被压缩机加压，成为高温高压气体，进入室内换热器（此时为冷凝器），冷凝液化放热，成为液体，同时将室内空气加热，从而达到提高室内温度的目的。液体冷媒经节流装置减压，进入室外换热器（此时为蒸发器），蒸发气化吸热，成为气体，同时吸取室外空气的热量（室外空气变得更冷)，成为气态冷媒，再次进入压缩机开始下一个循环。

如图1-5，本实施例提出了一种分流器200，该分流器200连接换热器100上，其包括分流主体220，分流主体220内部形成有输入腔222以及输出腔224，输入腔222与输出腔224之间通过喉部223连通；冷媒等流体从输入腔222中输入到分流主体220中，流体经过喉部223进入到输出腔224内，喉部223的尺寸较小，流体经过喉部223的时候，流速增大，由于在一定范围内，流速越高，越容易发生空化，因此适当减小喉部223直径有利于空化发生，空化之后的流体均匀的输送到多个分流通道221内。

输入腔222外还形成有连接部226，连接部226用于与进液管210连接。

该实施例中的分流主体220的原理与文氏管类似，文氏管是文丘里管的简称，通常用来测量或者控制流量，文氏管一般由入口段、渐缩段、喉部223、渐扩段组成。

通常，流体在流经喉部时，由于流速瞬间升高，压力降低，当压力低于对应的饱和压力时会发生空化现象，流体继续流动达到渐扩段，由于流动截面积增加，压力进一步降低，空化进一步加剧，因此，在渐扩段内会形成较大区域的空化区域，该区域内部微小的气泡持续不断产生和破裂，因此会形成一个气液相均匀混合的区域。

分流主体220中喉部223直径减小时，还有一定的节流作用，因此可以在某种程度上代替节流机构，例如毛细管或者膨胀阀，起到降低成本的作用。

分流主体220的侧壁上分散形成有多个分流通道221，分流通道221将输出腔224与外界连通；空化之后的流体从输出腔224均匀输送到分流通道221中，分流通道221为阶梯孔，多个支管230分别插接在分流通道221内。

进一步的，在分流主体220侧壁上形成的多个分流通道221,与分流主体220的中心线之间形成一定夹角，且不同分流通道221与分流主体220中心线之间的夹角角度相同，均在25~65°之间。

具体而言，输入腔222以及输出腔224的形状为喇叭形，输入腔222的口径沿着流体的流向逐渐内收，输出腔224的口径沿着流体的流向逐渐外扩，因为输出腔224的渐扩内壁上具有分流通道221，因此，处于混沌状态的混合流体300会直接流入分流通道221，由于进入分流通道221后流速降低，流体会恢复到正常的两相流动状态。此时即便在发生气液相分离，也不会对换热器100产生影响。

在分流主体220上还设置有封盖240，封盖240可拆卸安装在分流主体220上，用于封堵输出腔224，以便于分流主体220上输出腔224以及分流通道221的加工，输出腔224以及分流通道221加工完成后，封盖240安装在分流主体220上，将流动区域封闭，封盖240可以在保证密封的条件下采用螺栓等可拆卸连接的方式连接在分流主体220上，也可以直接采用焊接的方式，固定方式不唯一，在此不做限定。

分流主体220上还连接有进液管210以及多个支管230，进液管210与分流主体220的输入腔222连通，用于向输入腔222中输送流体，多个支管230分散形成在分流主体220外壁，且分别对应连接在分流通道221上，从分流通道221输出的空化之后的流体进入支管230内，随着支管230进入到节流部件中。

进一步的，如图3所示，输入腔222的外扩段的角度为15°≤α≤45°，优选40°；内收段角度范围为20°≤β≤60°，优选35°；如图4所示，出口管与中心线角度25°≤γ≤65°，优选55°。

针对常用的分流管的尺寸，下面举例说明一种分流管的尺寸范围，如图3-5所示，

定义：

a:输出腔224的长度尺寸；

b:输入腔222中内收段的长度尺寸；

f:进液管210外径；

e:进液管210内径；

g:进液管210插入分流主体220的深度；

m: 支管230外径；

n：分流通道221内径；

h:支管230最小插入深度；

c:喉部223直径；

d:安装状态下，进液管210前端距离输入腔222始端的距离；

g：进液管210插入深度；

其中， 0.5mm≤c≤5mm，优选1.5mm；

10c≤a≤45c，10c≤b≤30c;

0≤d≤10mm;

8≤g≤15mm;

进液管210外径f，一般就是常规的制冷系统用配管，为6.35~15.88mm；

尺寸(f-e)/2为进液管210管的壁厚，一般取0.6~1.8mm；

支管230外径m，一般为4mm、4.76mm 或者6.35mm；

尺寸(m-n)/2为支管230壁厚，一般为0.6~1.8mm;

尺寸h为支管230最小插入深度，由于该口处为椭圆形，因此要求h≥3mm;

支管230出口开在渐扩段内壁上，不限定具体尺寸。

由于空化发生有一定条件，通常用空化数定义：

σ=2(PL-PV)/ρυ2

其中

PL:渐扩段压力

PV:饱和蒸汽压

ρ :制冷剂密度

υ: 制冷剂流速

当空化数σ介于1~1.5之间时，则空化发生。

如图6所示，在本申请的另一种实施例中，不同于上述实施例的输入腔222和输出腔224的内收和外扩结构，该实施例中的输入腔222与输出腔224的口径均为定值，输入腔222的口径大于输出腔224，输入腔222与输出腔224之间设置有挡板225，喉部223为形成在挡板225上的通孔结构。

冷媒等流体经过输入腔222之后，只能从挡板225上的通孔结构输出到输出腔224内，在经过通孔的时候，发生空化现象，鉴于空化发生时类似于沸腾状态，其空化云团的气液界面不清晰，流体近似于雾状流，可达到内部气液比例混合均一效果，并且由于空化现象几乎与重力无关，因此，在该状态下，分流管的安装方向不受重力限制，可以水平安装，也可以呈任意角度安装，如图7-图9所示。

进一步的，本发明还提出了一种换热器，其包括上述任一的分流器200，该分流器200在制冷装置中使用，该分流器200极大的缓解了现有换热器的分流器由于必须竖直放置带来的空间占用及制造工艺问题，提高了换热器的换热效率。

另外的，本发明还提出了一种空调机，该空调机包括上述换热器。

在夏季制冷工况下，室内换热器作为蒸发器，室外热交换器作为冷凝器：蒸发器内低压两相制冷剂(液相制冷剂和气相制冷剂的混合体)从室内空气中吸收热量，使室内温度下降；经压缩机吸入后被压缩为高温高压的气体制冷剂；然后，高温高压的气体制冷剂在冷凝器将热能释放给室外环境；最后，经过膨胀阀机构节流，变为低温低压的两相制冷剂，再次进入蒸发器，重复上述循环。

冬季供热的时候，热泵空调通过该四通换向阀来改变工况模式，这时室外换热器作为蒸发器，室内热交换器作为冷凝器：蒸发器内低压两相制冷剂(液相制冷剂和气相制冷剂的混合体)从低温环境吸收热量；经压缩机吸入后被压缩为高温高压的气体制冷剂；然后，高温高压的气体制冷剂在冷凝器将热能释放给室内环境，使室内温度升高，同时自身温度降低；最后，经过膨胀阀机构节流，变为低温低压的两相制冷剂，再次进入蒸发器，重复上述循环过程。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种分流器，其特征在于，包括;

分流主体，所述分流主体内形成有输入腔以及输出腔，所述输入腔与所述输出腔之间通过喉部连通；

所述分流主体上分散形成有多个分流通道，多个所述分流通道均布在所述分流主体的侧壁上，与所述分流主体的中心线之间形成一定夹角，所述分流通道将所述输出腔与外界连通；

其中，所述喉部的尺寸小于所述输入腔以及所述输出腔的口径，所述流体从所述输入腔经过所述喉部输送到所述输出腔时，产生空化现象，空化之后的流体均匀的输送到多个所述分流通道内。

2.根据权利要求1所述的分流器，其特征在于，

所述输入腔的口径沿着所述流体的流向逐渐内收和/或所述输出腔的口径沿着所述流体的流向逐渐外扩。

3.根据权利要求1所述的分流器，其特征在于，

还包括封盖，所述封盖可拆卸安装在所述分流主体上，用于封堵所述输出腔。

4.根据权利要求1所述的分流器，其特征在于，

所述输入腔与所述输出腔之间设置有挡板，所述喉部为形成在所述挡板上的通孔结构。

5.根据权利要求4所述的分流器，其特征在于，

所述输入腔与所述输出腔的口径均为定值，所述输入腔的口径大于所述输出腔。

6.根据权利要求1所述的分流器，其特征在于，

还包括进液管以及多个支管，所述进液管与所述分流主体的输入腔连通，用于向所述输入腔中输送流体；

多个所述支管分散形成在所述分流主体外壁，且分别对应连接在所述分流通道上。

7.根据权利要求6所述的分流器，其特征在于，

所述分流通道为阶梯孔，多个所述支管分别插接在所述分流通道内,所述分流通道的截面形状为椭圆形，对应的，所述支管的截面形状也为椭圆形。

8.根据权利要求1所述的分流器，其特征在于，

多个所述分流通道与所述分流主体的中心线之间形成的夹角角度相同，均在25~65°范围之间。

9.一种换热器，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的分流器。

10.一种空调机，其特征在于，包括权利要求9所述的换热器。

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