本發(fā)明涉及制冷空調(diào)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種冷凝和降膜蒸發(fā)混合換熱器。

背景技術(shù)：

一般地，傳統(tǒng)的制冷空調(diào)機(jī)組包含壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器等四大部件。

冷凝器10通常采用圖1所示的結(jié)構(gòu)，其具有制冷劑入口11、制冷劑出口15，冷凝器10內(nèi)部設(shè)置有防沖板12和冷凝管13，在冷凝器底部通常還設(shè)置有過冷器14。

降膜蒸發(fā)器20以其傳熱效率更高，制冷劑充注量更少等特點(diǎn)，已經(jīng)在越來(lái)越多將制冷空調(diào)機(jī)組上得以應(yīng)用。降膜蒸發(fā)器通常采用圖2所示的結(jié)構(gòu)。其包括蒸發(fā)器回氣管21、進(jìn)液管22、制冷劑分配器23以及蒸發(fā)管束24。圖2中的制冷劑分配器23是降膜蒸發(fā)器20中的關(guān)鍵部件，為實(shí)現(xiàn)制冷劑均勻分配到蒸發(fā)管束24上，制冷劑分配器23的內(nèi)外側(cè)必須要有足夠的壓差。在采用中高壓冷媒(如R134a等)的制冷機(jī)組中，制冷劑分配器23的內(nèi)外側(cè)壓差通常需達(dá)到150～300kPa。

低壓冷媒R1233zd(E)因其環(huán)保、高效等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)受到制冷空調(diào)行業(yè)越來(lái)越多的關(guān)注，在典型的制冷工況(蒸發(fā)溫度5℃，冷凝溫度36.7℃)下，通過比較R1233zd(E)與R134a的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力可以得知，R1233zd(E)的蒸發(fā)壓力與冷凝壓力之差只有R134a的23.1％。對(duì)R1233zd(E)等低壓冷媒，傳統(tǒng)的降膜蒸發(fā)器2中的制冷劑分配器23顯然不能滿足要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確 定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種用于制冷空調(diào)機(jī)組的冷凝和降膜蒸發(fā)混合換熱器，包括筒體，其特征在于，在所述筒體上分別設(shè)置有連通壓縮機(jī)排氣口的冷凝器進(jìn)氣管和連通壓縮機(jī)吸氣口的蒸發(fā)器回氣管，所述筒體內(nèi)設(shè)置有制冷劑分配器，所述制冷劑分配器的上方設(shè)置有多個(gè)冷凝管束，所述制冷劑分配器的下方設(shè)置有多個(gè)降膜蒸發(fā)管束。

可選地，包括防沖板，所述防沖板設(shè)置在所述筒體內(nèi)部的與所述冷凝器進(jìn)氣管相對(duì)應(yīng)的位置。

可選地，所述制冷劑分配器為多孔板，所述多孔板上設(shè)置有多個(gè)通孔。

可選地，所述多孔板上設(shè)置有沿所述冷凝管束方向延伸出所述多孔板的中空短管，所述中空短管均勻間隔設(shè)置。

可選地，所述中空短管具有至少兩種不同高度，具有相同高度的所述中空短管均勻間隔設(shè)置。

可選地，所述通孔中設(shè)置浮子。

可選地，所述通孔構(gòu)造為錐尖向下的錐形孔，所述浮子的下部構(gòu)造為與所述通孔配合的錐體。

可選地，所述浮子包括浮子桿和設(shè)置在所述浮子桿頂端的浮子體，所述浮子桿的內(nèi)部設(shè)置有空腔，所述浮子桿上設(shè)置有多個(gè)與所述浮子桿的空腔連通的槽形通孔。

可選地，所述多個(gè)浮子的頂部通過連接件連接。

可選地，所述多個(gè)浮子的浮子體通過連接件連接。

可選地，所述浮子與控制器連接，所述控制器控制所述浮子的升降。

可選地，還包括附加多孔板，所述附加多孔板設(shè)置在所述制冷劑分配器上方的筒體內(nèi)，并上下分隔所述多個(gè)冷凝管束。

可選地，所述筒體垂直于所述多個(gè)冷凝管束延伸方向的截面形狀為圓形或者矩形。

可選地，所述筒體的一側(cè)設(shè)置有旁通管，所述旁通管連通所述冷凝管束的底部和所述降膜蒸發(fā)管束的底部。

可選地，所述旁通管上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥。

根據(jù)本發(fā)明的冷凝和降膜蒸發(fā)混合換熱器，其包括筒體，筒體上分別設(shè)置有連通壓縮機(jī)排氣口的冷凝器進(jìn)氣管和連通壓縮機(jī)吸氣口的蒸發(fā)器回氣管。筒體內(nèi)部對(duì)應(yīng)于冷凝器進(jìn)氣管處設(shè)置有防沖板，筒體內(nèi)設(shè)置有制冷 劑分配器，制冷劑分配器的上方設(shè)置有多個(gè)冷凝管束，制冷劑分配器的下方設(shè)置有多個(gè)降膜蒸發(fā)管束。本發(fā)明的冷凝和降膜蒸發(fā)混合換熱器可與低壓冷媒配合使用，從而解決低壓冷媒的降膜蒸發(fā)器制冷劑分配問題。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明實(shí)施方式的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施方式及其描述，用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的冷凝器的剖視圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的降膜蒸發(fā)器的剖視圖；

圖3為按照本發(fā)明的一種實(shí)施方式的冷凝和降膜蒸發(fā)混合換熱器的剖視圖；

圖4為按照本發(fā)明的第一實(shí)施方式的制冷劑分配器的立體視圖；

圖5為按照本發(fā)明的第二實(shí)施方式的制冷劑分配器的立體視圖；

圖6為按照本發(fā)明的第三實(shí)施方式的制冷劑分配器的剖視圖；

圖7為按照本發(fā)明的第四實(shí)施方式的制冷劑分配器的剖視圖；

圖8a為按照本發(fā)明的第五實(shí)施方式的制冷劑分配器的立體視圖；

圖8b為按照本發(fā)明的第五實(shí)施方式的制冷劑分配器的立體視圖，其中示出了單個(gè)的浮子；

圖9為按照本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的冷凝和降膜蒸發(fā)混合換熱器的剖視圖；

圖10為帶附加多孔板的冷凝和降膜蒸發(fā)混合換熱器的制冷循環(huán)圖；

圖11為按照本發(fā)明的再一種實(shí)施方式的冷凝和降膜蒸發(fā)混合換熱器的剖視圖；以及

圖12為按照本發(fā)明的又一種實(shí)施方式的冷凝和降膜蒸發(fā)混合換熱器的剖視圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

10、 冷凝器 11、 制冷劑入口

12、 防沖板 13、 冷凝管

14、 過冷器 15、 制冷劑出口

20、 降膜蒸發(fā)器 21、 蒸發(fā)器回氣管

22、 進(jìn)液管 23、 制冷劑分配器

24、 蒸發(fā)器 30、 冷凝和降膜蒸發(fā)混合換熱器

31、 冷凝器進(jìn)氣管 32、 防沖板

33、 蒸發(fā)器回氣管 34、 冷凝管束

35、 降膜蒸發(fā)管束 36、 制冷劑分配器

361、 多孔板 362、 通孔

363、 中空短管 3631、 第一中空短管

3632、 第二中空短管 364、 浮子

365、 平板 366、 浮子體

367、 浮子桿 368、 槽形貫通孔

37、 筒體 37’、 筒體

38、 附加多孔板 39、 旁通管

391、 調(diào)節(jié)閥

具體實(shí)施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見的是，本發(fā)明實(shí)施方式可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明實(shí)施方式發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。

為了徹底了解本發(fā)明實(shí)施方式，將在下列的描述中提出詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。顯然，本發(fā)明實(shí)施方式的施行并不限定于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施方式詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。

如圖3所示，其示出了本發(fā)明的冷凝和降膜蒸發(fā)混合換熱器30的一種實(shí)施方式。參考圖3，冷凝和降膜蒸發(fā)混合換熱器30包括筒體37。

圖示實(shí)施方式中的筒體37的截面為圓形，該筒體37上設(shè)置有凝器進(jìn)氣管31，和蒸發(fā)器回氣管33。冷凝器進(jìn)氣管31用于與壓縮機(jī)排氣口(未示出)連通。蒸發(fā)器回氣管33用于與壓縮機(jī)吸氣口(未示出)連通。

筒體37的內(nèi)部對(duì)應(yīng)于冷凝器進(jìn)氣管31處設(shè)置有防沖板32，用于減緩從冷凝器進(jìn)氣管31進(jìn)入筒體37中的制冷劑氣體對(duì)冷凝管束34的沖擊。

筒體37的大致中部位置設(shè)置有制冷劑分配器36，制冷劑分配器36可如圖所示大致水平地設(shè)置，其上方設(shè)置有多個(gè)冷凝管束34(冷凝換熱管)，并形成冷凝器(區(qū)域)。制冷劑分配器36的下方設(shè)置有多個(gè)降膜蒸發(fā)管束 35(蒸發(fā)換熱管)，并形成蒸發(fā)器(區(qū)域)。

本發(fā)明的冷凝和降膜蒸發(fā)混合換熱器30是這樣進(jìn)行工作的：當(dāng)制冷空調(diào)機(jī)組工作時(shí)，制冷劑氣體由壓縮機(jī)排氣口(未示出)經(jīng)冷凝器進(jìn)氣管31進(jìn)入冷凝和降膜蒸發(fā)混合換熱器30的筒體37，經(jīng)過冷凝管束34后，被冷凝為高壓液體并均勻的滴落到制冷劑分配器36上。制冷劑分配器36可以產(chǎn)生制冷循環(huán)所需高低壓差，高壓制冷劑液體經(jīng)由制冷劑分配器36，可變?yōu)榈蛪簝上嗔黧w，均勻的滴落到降膜蒸發(fā)管束35上進(jìn)行蒸發(fā)，并變?yōu)榈蜏氐蛪褐评鋭怏w。最后，經(jīng)蒸發(fā)器回氣管33回到壓縮機(jī)吸氣口(未示出)。

因此，本發(fā)明的冷凝和降膜蒸發(fā)混合換熱器利用了從冷凝管束上滴落的制冷劑液體均勻分布的特點(diǎn)，從而無(wú)需復(fù)雜的制冷劑分配器即可實(shí)現(xiàn)降膜蒸發(fā)器所需的制冷劑均勻分配。而且，制冷劑分配器同時(shí)起到了節(jié)流裝置的作用。

參考圖4，其示出了本發(fā)明的制冷劑分配器36的第一實(shí)施方式。具體地，圖示實(shí)施方式中的制冷劑分配器36為多孔板361，多孔板361上設(shè)置有多個(gè)通孔362。為了使得分配均勻，通孔362均勻地設(shè)置在多孔板361上。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，多孔板361的上下壓差可以滿足制冷循環(huán)所需壓差。

參考圖5，在本發(fā)明的制冷劑分配器36的第二實(shí)施方式中，一部分的通孔362處設(shè)置有向上延伸出多孔板361的中空短管363，換句話說(shuō)，多孔板361上朝向冷凝管束34的方向延伸出一定高度的中空短管363。中空短管363的內(nèi)部可設(shè)置有軸向貫穿的貫通孔，從而使得中空短管363與通孔362連通，并且均勻間隔設(shè)置在多孔板361上。

可以理解的是，中空短管363也可以不設(shè)置在多孔板361已有的通孔362處，其可以獨(dú)立于通孔362貫穿多孔板361設(shè)置。

進(jìn)一步地，中空短管363可具有不同高度，具有不同高度的中空短管363均勻間隔設(shè)置。圖5中示例性地示出了兩種高度的中空短管363，其中，第一中空短管3631高度為H1，第二中空短管3632的高度為H2。第二中空短管3632的高度H2大于第一中空短管3631的高度H1。

這樣，在機(jī)組工作過程中，制冷劑通過通孔362從冷凝器(制冷劑分配器36之上的部分)流到蒸發(fā)器(制冷劑分配器36之下的部分)中。如經(jīng)由通孔362的流量不足，冷凝器(制冷劑分配器36之上的部分)中液位高度會(huì)升高。

當(dāng)液位高度超過第一中空短管3631的高度H1時(shí)，一部分制冷劑會(huì)經(jīng)過第一中空短管3631內(nèi)部的貫通孔從冷凝器(制冷劑分配器36之上的部分)流向蒸發(fā)器(制冷劑分配器36之下的部分)中，從而增大了制冷劑流量。如流量還不足，則冷凝器(制冷劑分配器36之上的部分)中的液體高度會(huì)繼續(xù)升高，

當(dāng)液位高度超過第二中空短管3632的高度H2時(shí)，一部分制冷劑會(huì)經(jīng)過第二中空短管3632內(nèi)部的貫通孔從冷凝器(制冷劑分配器36之上的部分)流向蒸發(fā)器(制冷劑分配器36之下的部分)中，從而進(jìn)一步增大了制冷劑流量。

相反的，如流量過大，冷凝器(制冷劑分配器36之上的部分)中的液位高度會(huì)降低，當(dāng)液位高度低于第二中空短管3632的高度H2時(shí)，制冷劑不再經(jīng)由第二中空短管3632流向蒸發(fā)器，從而降低制冷劑流量。第一中空短管3631的原理和作用與此類似。

參考圖6，其示出了本發(fā)明的制冷劑分配器36的第三實(shí)施方式。在此實(shí)施方式中，通孔362中設(shè)置有浮子364，具體地，通孔362可構(gòu)造為錐尖向下的錐形，而浮子364可構(gòu)造為與通孔362對(duì)應(yīng)的錐形。

制冷劑分配器36由多孔板361及浮子364組成，浮子可由密度小于制冷劑液體的材質(zhì)制成，以在與制冷劑液體接觸時(shí)，因其受到制冷劑液體的浮力可至少部分地從通孔362中上移。

圖6實(shí)施方式中的多孔板362上的通孔為錐形。浮子364設(shè)置有一段椎體，與錐形的通孔362相匹配。工作時(shí)，當(dāng)冷凝器中液位升高，制冷劑液體與浮子364的椎體部分接觸，浮子364所受浮力大于其自身重力，由此浮子364向上移動(dòng)。這樣，制冷劑液體可經(jīng)由多孔板361上的通孔362及浮子364的椎體之間的通孔隙流向蒸發(fā)器。

當(dāng)冷凝器中液位高度升高時(shí)，浮子364受到的浮力增大，浮子364上升，從而可導(dǎo)致通孔隙變大，經(jīng)過制冷劑分配器36的制冷劑流量增加。從而實(shí)現(xiàn)制冷劑流量調(diào)節(jié)。

當(dāng)冷凝器中液位高度降低時(shí)，浮子364受到的浮力減小，浮子364下降，從而可導(dǎo)致通孔隙減小，經(jīng)過制冷劑分配器36的制冷劑流量降低，從而實(shí)現(xiàn)制冷劑流量調(diào)節(jié)。

當(dāng)然，為了使得制冷劑流量的均勻和可控制，參考圖7，可使用連接件將多個(gè)浮子的頂部連接在一起。

具體地，在圖7示出的本發(fā)明的制冷劑分配器36的第四實(shí)施方式中。制冷劑分配器36包括多孔板361及浮子364組成，多個(gè)浮子364由一塊平板365(其作為連接件的一個(gè)示例)連接為一起，從而可使得連接在一起的多個(gè)浮子364可同時(shí)地上升或下降，從而使得多個(gè)浮子364與通孔362之間的通孔隙能夠同步地?cái)U(kuò)大或縮小。

進(jìn)一步地，還可以設(shè)置與連接件連接的控制器(未示出)，即，可通過諸如步進(jìn)電機(jī)(其作為控制器的一個(gè)示例)控制多個(gè)連接在一起的浮子364上下移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)制冷劑流量控制。

參考圖8a和圖8b，其示出了本發(fā)明的制冷劑分配器36的第五實(shí)施方式。可選地，如圖8b所示，浮子364包括浮子桿367和設(shè)置在浮子桿367頂端的浮子體366。浮子體366可徑向延伸出浮子桿367。浮子桿367的內(nèi)部可設(shè)置有空腔，并且浮子桿367的外周表面上設(shè)置有多個(gè)與浮子桿367的空腔連通的貫通孔，在本實(shí)施方式中，貫通孔為槽型貫通孔368，其在浮子桿367的外周表面上軸向延伸，并在浮子桿367的徑向上與浮子桿367的空腔連通。當(dāng)然，貫通孔也可以構(gòu)造為其它形狀，諸如圓形貫通孔或者矩形貫通孔等。制冷劑可經(jīng)由浮子桿367上的槽型貫通孔368進(jìn)入浮子桿367，進(jìn)而流向蒸發(fā)器。

工作時(shí)，當(dāng)冷凝器中液位高度升高，浮子桿367所受到的浮力增大浮力。浮子364向上移動(dòng)，由此可導(dǎo)致槽型貫通孔368高于多孔板361的面積增加。從而經(jīng)過該槽型貫通孔368的制冷劑流量增加。

當(dāng)冷凝器中液位高度降低時(shí)，浮子桿367所受到的浮力減小。浮子364向下移動(dòng)，由此可導(dǎo)致槽型貫通孔368高于多孔板361的面積減小。從而經(jīng)過該槽型貫通孔368的制冷劑流量減小。從而實(shí)現(xiàn)制冷劑流量調(diào)節(jié)。

此外，如圖8a所示，多個(gè)浮子364的浮子體366也可如上所述通過連接件連接為整體，而且也可通過諸如步進(jìn)電機(jī)的控制器控制被連接在一起的浮子364的升降，從而調(diào)節(jié)流量。

現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖9，其示出了本發(fā)明的冷凝和降膜蒸發(fā)混合換熱器30的另一種實(shí)施方式。與圖3所示處的實(shí)施方式相比，在多個(gè)冷凝管束34中增加了一塊附加多孔板38，即附加多孔板38設(shè)置在制冷劑分配器36的上方并分隔多個(gè)冷凝管束34。附加多孔板38可與制冷劑分配器36大致平行地設(shè)置，其可起到一定的節(jié)流降壓作用，以增加制冷量。

制冷循環(huán)的logP-h圖如圖10所示，其中，DP＝Pc-P1為附加多孔板產(chǎn) 生的壓降，DH＝h1’-h1為采用附加多孔板38后所增加的焓。由此圖可看出，無(wú)附加多孔板38時(shí)，制冷循環(huán)效率為：COP1＝(h2-h1’)/(h3-h2)，采用附加多孔板38時(shí)，制冷循環(huán)效率為：COP2＝(h2-h1)/(h3-h2)。采用附加多孔板38后，制冷循環(huán)效率增加了DH/(h3-h2)。

此外，如圖11所示，本發(fā)明的冷凝和降膜蒸發(fā)混合換熱器30的筒體37的截面形狀可為圓形或者矩形。由于采用的是低壓冷媒，容器殼側(cè)(筒體37的側(cè)面)不承壓，因此不僅可采用圓形的筒體，也可以采用圖11所示出的矩形的筒體37’，這樣，布管和制造均比較簡(jiǎn)單。

如圖12所示，在另一種實(shí)施方式中，在冷凝器(制冷劑分配器36的上方部分)的底部和蒸發(fā)器(制冷劑分配器36的下方部分)底部之間設(shè)置一個(gè)旁通管39。即在筒體的一側(cè)設(shè)置有旁通管39，其連通冷凝管束的底部和降膜蒸發(fā)管束的底部。

進(jìn)一步地，旁通管39上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥391，通過旁通管39上的調(diào)節(jié)閥391可調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量。在這種情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，蒸發(fā)器底部換熱管相當(dāng)于滿液換熱，而頂部依然是降膜換熱。

本發(fā)明已經(jīng)通過上述實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施方式只是用于舉例和說(shuō)明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施方式范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。