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CN102003842B - 蒸发器和具有它的制冷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种蒸发器，包括：第一集流管，所述第一集流管的一端设有第一制冷剂口；第二集流管，所述第二集流管的一端设有第二制冷剂口；换热管，所述换热管分别连接在第一和第二集流管之间以连通第一和第二集流管；翅片，所述翅片分别设置相邻的换热管之间；和除霜管，所述除霜管的第一端连接到所述第一和第二集流管中的一个集流管上以与所述一个集流管内部连通，其中所述除霜管的第一端与所述一个集流管相连的位置偏离所述一个集流管的端部预定距离。本发明还提出一种具有上述蒸发器的制冷系统。根据本发明，由于设置了除霜管，因此系统除霜时间减少、除霜速度快、且运行效率提高。

Description

蒸发器和具有它的制冷系统
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，尤其是涉及一种蒸发器和具有该蒸发器的制冷系统。 
背景技术
制冷系统，例如空调的制冷系统，在冬季运行时，当环境温度很低时，蒸发器的蒸发温度会低于零度，因此需要定时进行除霜。传统的制冷系统采用全逆循环除霜，即将冷凝器变为蒸发器，蒸发器用作冷凝器。 
传统制冷系统在除霜时，室内环境温度会下降，引起舒适度的降低。另一方面，除霜会引起室内环境供热的中断，机组的能效降低。 
此外，由于蒸发器的入口和出口集流管中通常设有制冷剂导引管，在除霜过程中，制冷剂的流动阻力很大，制冷剂不能快速大量地通过蒸发器，因此，除霜速度慢。在采用大温度滑移的制冷剂（例如R407C）的制冷系统中，结霜的位置通常邻近换热器的制冷剂入口，因此从出口集流管的出口位置引入气相制冷剂的逆循环除霜方式不能使除霜快速进行，因此除霜时间长，机组运行效率低。 
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。 
为此，本发明的一个目的在于提出一种除霜时间减少、除霜速度快、且运行效率提高的蒸发器。 
本发明的另一目的在于提出一种可以减少室内环境的温度波动的具有上述蒸发器的制冷系统。 
根据本发明第一方面实施例的蒸发器包括第一集流管，所述第一集流管的一端设有第一制冷剂口；第二集流管，所述第二集流管的一端设有第二制冷剂口；换热管，所述换热管分别连接在第一和第二集流管之间以连通第一和第二集流管；翅片，所述翅片分别设置相邻的换热管之间；和除霜管，所述除霜管的第一端连接到所述第一和第二集流管中的一个集流管上以与所述一个集流管内部连通，其中所述除霜管的第一端与所述一个集流管相连的位置偏离所述一个集流管的端部预定距离。 
根据本发明实施例的蒸发器，由于在第一集流管或第二集流管上连接了除霜管，因此在需要对蒸发器进行除霜时，制冷剂从除霜管进入到第一集流管或第二集流管，从而提高了除霜速度，降低了除霜时间，制冷系统的效能提高。 
另外，根据本发明上述实施例的蒸发器还可以具有如下附加技术特征： 
所述除霜管连接到所述一个集流管的中间部位。 
所述除霜管的轴线与换热管的轴线之间的夹角在45度-315度之间。 
所述预定距离大于100毫米。 
所述一个集流管内设有具有敞开端和封闭端的制冷剂导引管，所述第一制冷剂导引管上形成有多个开口，其中所述制冷剂导引管的敞开端从所述一个集流管的制冷剂口伸出。 
根据本发明第二方面实施例的制冷系统，包括：压缩机；四通阀，所述四通阀具有第一至第四阀口，其中所述压缩机与四通阀的第一和第三阀口相连；冷凝器，所述冷凝器的入口与四通阀的第二阀口相连；节流机构，所述节流机构的入口与冷凝器的出口相连；蒸发器，所述蒸发器连接在四通阀的第四阀口与节流机构的出口之间，其中所述蒸发器为根据本发明第一方面实施例所述的蒸发器；和制冷剂切换单元，所述制冷切换单元与蒸发器相连并且连接在四通阀的第四阀口与节流机构的出口之间，用于在制冷系统处于正常运行模式时使制冷剂从四通阀通过节流机构进入第一集流管内且从第二集流管流出返回到四通阀、且在制冷系统处于除霜运行模式时使制冷剂从四通阀通过除霜管进入所述一个集流管内且从蒸发器的另一个集流管流出通过节流机构返回到四通阀。 
所述制冷剂切换单元包括第一至第四阀，其中所述第一阀连接在四通阀的第四阀口与蒸发器的第二集流管的第二制冷剂口之间，第二阀的一侧连接在第一阀与第二集流管的制冷剂口之间而第二阀的另一侧与节流机构相连，第三阀的一侧连接在第二阀的另一侧与节流机构之间而第三阀的另一侧与蒸发器的第一集流管的第一制冷剂口相连，以及第四阀连接在四通阀的第四阀口与除霜管的第二端之间。 
所述除霜管的第一端与第一集流管或第二集流管相连。 
所述除霜管的第一端与第二集流管相连，且所述制冷剂切换单元包括第一阀和第四阀，其中所述第一阀连接在四通阀的第四阀口与蒸发器的第二集流管的第二制冷剂口之间，第四阀连接在四通阀的第四阀口与除霜管的第二端之间。 
所述除霜管的第一端与第二集流管相连，所述除霜管的第二端与四通阀的第四阀口相连，其中所述制冷剂切换单元包括第一阀，所述第一阀连接在四通阀的第四阀口与蒸发器的第二集流管的第二制冷剂口之间。 
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。 
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显 和容易理解，其中： 
图1是根据本发明一个实施例的蒸发器的平面示意图； 
图2是图1所示蒸发器的侧视示意图； 
图3是根据本发明另一实施例的蒸发器的平面示意图； 
图4是图3所示蒸发器的侧视示意图； 
图5是根据本发明再一实施例的蒸发器的平面示意图； 
图6是图5所示蒸发器的侧视示意图； 
图7是根据本发明一个实施例的制冷系统的示意图； 
图8是根据本发明另一实施例的制冷系统的示意图； 
图9是根据本发明再一实施例的制冷系统的示意图；和 
图10是根据本发明又一实施例的制冷系统的示意图。 
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。 
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 
下面参考附图描述根据本发明实施例的蒸发器500。 
根据本发明实施例的蒸发器500包括第一集流管501，第二集流管502，换热管503，翅片504，和除霜管505。 
第一集流管501的一端设有第一制冷剂口5010，第二集流管502的一端设有第二制冷剂口5020。 
为了方便，在下面的描述中，第一集流管501作为入口集流管，第二集流管502作为出口集流管，第一制冷剂口5010为制冷剂入口，第二制冷剂口5020为制冷剂出口，且第一制冷剂口5010和第二制冷剂口5020为制冷剂入口管和制冷剂出口管的形式。 
换热管503，例如扁管，分别连接在入口集流管501和出口集流管502之间以连通入口集流管501和出口集流管502。 
翅片504分别设置相邻的换热管503之间。除霜管505的一端连接到入口集流管501和出口集流管502中的一个集流管上以与所述一个集流管内部连通，其中除霜管505的第 一端与所述一个集流管相连的位置偏离所述一个集流管的端部预定距离，更具体而言，偏离所述一个集流管的形成有制冷剂口的一端预定距离。 
下面参考图1和图2描述根据本发明一个实施例的蒸发器500。如图1和2所示，除霜管505与入口集流管501相连，更具体而言，连接在入口集流管501的大体中间部位。除霜管505的轴线与换热管503的轴线（即换热管的长度方向）成大体90°角。 
图3和图4示出了根据本发明另一实施例的蒸发器500，其中除霜管505与入口集流管501的大体中间部位相连。除霜管505的轴线与换热管503的轴线之间的夹角α在45-315°的范围内。 
图5和图6示出了根据本发明再一实施例的蒸发器500，其中入口集流管501上连接了两个除霜管505，两个除霜管505沿入口集流管501的长度方向间隔开，其中左侧除霜管505距离入口集流管501左端的距离以及右侧除霜管505距离入口集流管501右端的距离均大于100毫米，由此能够进一步提高除霜的效果。需要理解的是，除霜管505的数量并不限于此，可以根据具体应用设置任何合适数量的除霜管505。 
在图5和图6所示的实施例中，入口集流管501内插入有入口制冷剂导管506，入口制冷剂导管506具有敞开端和封闭端且沿长度方向形成有多个开口，例如多个非圆形的狭槽，制冷剂导引管506的敞开端从入口集流管501的制冷剂入口伸出，更具体而言，制冷剂导引管506的敞开端与入口管5010相连。 
可选地，如图6所示，出口集流管502内也可以插入有出口制冷剂导管507，出口制冷剂导管507具有敞开端和封闭端且沿长度方向形成有多个开口，例如多个非圆形的狭槽，制冷剂导引管507的敞开端从出口集流管502的制冷剂出口伸出，更具体而言，制冷剂导引管507的敞开端与出口管5020相连。 
在本发明的一些实施例中，除霜管505可以与出口集流管502相连。同理，除霜管505与出口集流管502的连接位置偏离出口集流管502的端部，例如出口集流管502的大体中间部位。 
根据本发明实施例的蒸发器500，由于在入口集流管501或出口集流管502上连接了除霜管505，因此在需要对蒸发器500进行除霜时，制冷剂从除霜管505进入到入口集流管501或出口集流管502，从而提高了除霜速度，降低了除霜时间，制冷系统的效能提高。 
下面参考图7描述根据本发明一个实施例的制冷系统。 
根据本发明实施例的制冷剂系统（例如热泵系统）包括压缩机100，四通阀200，冷凝器300，节流机构400，蒸发器500，和制冷剂切换单元。 
四通阀200具有第一至第四阀口（在图7中，分别为左侧阀口、上侧阀口，右侧阀口和下侧阀口），其中压缩机100与四通阀200的第一阀口和第三阀口相连。冷凝器300的入 口与四通阀200的第二阀口相连。节流机构400（例如膨胀阀）的入口与冷凝器300的出口相连。蒸发器500连接在四通阀200的第四阀口与节流机构400的出口之间。 
制冷切换单元与蒸发器500相连并且连接在四通阀200的第四阀口与节流机构400的出口之间，用于在制冷系统处于正常运行模式时使制冷剂从四通阀200通过节流机构400进入入口集流管501内且从出口集流管502流出返回到四通阀200、且在制冷系统处于除霜运行模式时使制冷剂从四通阀200通过除霜管505进入所述一个集流管内且从蒸发器500的另一个集流管流出通过节流机构400返回到四通阀200。 
例如，当制冷系统处于制热模式时，室内单元用作冷凝器300，风扇F由电机M驱动，从而将冷凝器300加热的热风吹送到室内进行制热。 
如图7所示，制冷剂切换单元包括第一阀A，第二阀B，第三阀C和第四阀D。第一阀A连接在四通阀200的第四阀口与蒸发器500的出口集流管502的制冷剂出口5020之间，第二阀B的一侧连接在第一阀A与出口集流管502的制冷剂出口5020之间而第二阀B的另一侧与节流机构400相连，第三阀C的一侧连接在第二阀B的另一侧与节流机构400之间而第三阀C的另一侧与蒸发器500的入口集流管501的制冷剂入口5010相连，除霜管505的第一端与入口集流管501的大体中部相连，第四阀D连接在四通阀200的第四阀口与除霜管505的第二端之间。 
下面参考图7描述制冷系统的正常运行模式状态和除霜运行模式状态。 
如图7所示，除霜管505的第一端与入口集流管501相连，在制冷系统处于正常运行模式时，第一阀A和第三阀C打开且第二阀B和第四阀D关闭，从而制冷剂从压缩机100通过四通阀200的第三阀口进入四通阀200，然后通过四通阀200的第二阀口沿实线箭头S进入到冷凝器300内，接着，沿实线箭头S进入节流机构400，由于第二阀B关闭，第三阀C打开，因此制冷剂从节流机构400进入蒸发器500的入口集流管501的制冷剂入口5010管5010进入到入口集流管501内，例如可以通过入口制冷剂导管506分配到入口集流管501内，由此可以消除气液分层。制冷剂从入口集流管501进入到各个换热管503，与外界换热后进入蒸发器500的出口集流管502内。由于第二阀B和第四阀D关闭，且第一阀A打开，因此从出口集流管502（例如从制冷剂出口管5020）出来的制冷剂通过第一阀A和四通阀200的第四阀口返回到四通阀200，然后从四通阀200的第一阀口进入压缩机100。由此，实现了制冷剂的循环。 
当需要除霜时，制冷系统进行除霜运行模式。此时，第一阀A和第三阀C关闭，第二和第四阀D打开，制冷剂从四通阀200的第四阀口沿虚线箭头N通过第四阀D进入除霜管505，制冷剂从除霜管505进入蒸发器500的入口集流管501，例如从入口集流管501的大体中间位置进入入口集流管501内，从而对蒸发器500进行除霜，并且除霜速度加快。 
制冷剂沿着换热管503流入到出口集流管502，然后从制冷剂出口5020管出来。由于第一阀A和第三阀C关闭，因此从出口集流管502出来的制冷剂只能通过节流机构400、冷凝器300和四通阀200的第三阀口返回到四通阀200内。 
因此，根据本发明实施例的制冷剂系统，在需要除霜时，气态制冷剂从除霜管505进入到入口集流管501，避开了入口制冷剂导管506，流动阻力大大降低，加大了制冷剂流量，提高了除霜速度。另一方面，对于霜在入口集流管501的制冷剂入口5010附近积累较多（如R407C）的制冷系统，高温气态制冷剂从入口集流管501流入，因此可直接加快霜的融化，而且更有助于除霜的融水蒸发。因此，通过除霜管505，制冷系统的除霜过程可大大加快，缩短了除霜时间，而且除霜效果也可加强，减少了室内温度的波动，提高了舒适度。而且，制冷剂无需在蒸发器500内逆循环。 
下面参考图8描述根据本发明另一实施例的制冷系统。 
在图8所示的实施例中，除霜管505的第一端与出口集流管502相连。在制冷系统处于正常运行模式时，第一阀A和第三阀C打开且第二阀B和第四阀D关闭。在制冷系统处于除霜运行模式时，第一阀A和第二阀B关闭且第三阀C和第四阀D打开。换言之，在此情况下，第三阀C为常开，第二阀B常闭。在除霜运行模式下，制冷剂从除霜管505进入出口集流管502，然后通过换热管503进入入口集流管501，并通过节流机构400和冷凝器300返回到四通阀200。制冷剂系统在正常运行模式和除霜模式下的其他操作这里不再详细描述。 
根据图8所示的制冷剂系统，除霜管505与出口集流管502相连，因此对于结霜在制热运行时出口较多的情况（如R410A、R22系统），除霜管505设置在出口集流管502上，有助于上部结霜的快速融化。 
下面参考图9描述根据本发明再一实施例的制冷系统。 
在图9所示的实施例中，除霜管505的第一端与出口集流管502相连，且制冷剂切换单元包括第一阀A和第四阀D，其中第一阀A连接在四通阀200的第四阀口与蒸发器500的出口集流管502的制冷剂出口5020之间，第四阀D连接在四通阀200的第四阀口与除霜管505的第二端之间。 
制冷系统处于正常运行模式时第一阀A打开且第四阀D关闭，在制冷系统处于除霜运行模式时第一阀A关闭且第四阀D打开。图9所示的实施例与图8所示的实施例的区别在于省去了常闭的第二阀B和常开的第三阀C，并且第二阀B的位置断开，第三阀C的位置用管路替代，因此降低了成本和控制复杂程度。图9所示制冷系统的运行与图8所示的制冷系统类似，这里不再详细描述。 
下面参考图10描述根据本发明又一实施例的制冷系统。 
在图10所示的实施例中，除霜管505的第一端与出口集流管502相连，除霜管505的第二端与四通阀200的第四阀口相连，制冷剂切换单元包括第一阀A，第一阀A连接在四通阀200的第四阀口与蒸发器500的出口集流管502的制冷剂出口5020之间。 
当制冷系统处于正常运行模式时，第一阀A打开，制冷剂从出口集流管502通过第一阀A返回到四通阀200，当然，一部分少量的制冷剂从除霜管505返回到四通阀200。 
当制冷系统处于除霜运行模式时，第一阀A关闭，制冷剂从除霜管505进入出口集流管502，然后经过换热管503、入口集流管501、节流机构400和冷凝器300返回到四通阀200。 
根据图10所示的制冷系统仅用了一个阀，因此结构更加简单，成本更低，控制根据容易。 
在上面描述的实施例中，制冷系统的蒸发器500仅具有一个除霜管505。但是，需要说明的是，根据需要，可以设置任何合适数量的除霜管505，并且除霜管505可以同时与入口集流管501和出口集流管502相连，当然，与入口集流管501和出口集流管502相连的除霜管505可以具有各自的制冷剂切换单元。 
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。 

Claims (10)

1.一种蒸发器，其特征在于，包括：
第一集流管，所述第一集流管的一端设有第一制冷剂口；
第二集流管，所述第二集流管的一端设有第二制冷剂口；
换热管，所述换热管分别连接在第一和第二集流管之间以连通第一和第二集流管；
翅片，所述翅片分别设置相邻的换热管之间；和
除霜管，所述除霜管的第一端连接到所述第一和第二集流管中的一个集流管上以与所述一个集流管内部连通，其中所述除霜管的第一端与所述一个集流管相连的位置偏离所述一个集流管的端部预定距离。
2.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，所述除霜管连接到所述一个集流管的中间部位。
3.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，所述除霜管的轴线与换热管的轴线之间的夹角在45度-315度之间。
4.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，所述预定距离大于100毫米。
5.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，所述一个集流管内设有具有敞开端和封闭端的制冷剂导引管，所述制冷剂导引管上形成有多个开口，其中所述制冷剂导引管的敞开端从所述一个集流管的制冷剂口伸出。
6.一种制冷系统，其特征在于，包括：
压缩机；
四通阀，所述四通阀具有第一至第四阀口，其中所述压缩机与四通阀的第一和第三阀口相连；
冷凝器，所述冷凝器的入口与四通阀的第二阀口相连；
节流机构，所述节流机构的入口与冷凝器的出口相连；
蒸发器，所述蒸发器连接在四通阀的第四阀口与节流机构的出口之间，其中所述蒸发器为根据权利要求1-5中任一项所述的蒸发器；和
制冷剂切换单元，所述制冷切换单元与蒸发器相连并且连接在四通阀的第四阀口与节流机构的出口之间，用于在制冷系统处于正常运行模式时使制冷剂从四通阀通过节流机构进入第一集流管内且从第二集流管流出返回到四通阀、且在制冷系统处于除霜运行模式时使制冷剂从四通阀通过除霜管进入所述一个集流管内且从蒸发器的另一个集流管流出通过节流机构返回到四通阀。
7.根据权利要求6所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷剂切换单元包括第一至第四阀，其中所述第一阀连接在四通阀的第四阀口与蒸发器的第二集流管的第二制冷剂口之间，第二阀的一侧连接在第一阀与第二集流管的制冷剂口之间而第二阀的另一侧与节流机构相连，第三阀的一侧连接在第二阀的另一侧与节流机构之间而第三阀的另一侧与蒸发器的第一集流管的第一制冷剂口相连，以及第四阀连接在四通阀的第四阀口与除霜管的第二端之间。
8.根据权利要求7所述的制冷系统，其特征在于，所述除霜管的第一端与第一集流管或第二集流管相连。
9.根据权利要求6所述的制冷系统，其特征在于，所述除霜管的第一端与第二集流管相连，且所述制冷剂切换单元包括第一阀和第四阀，其中所述第一阀连接在四通阀的第四阀口与蒸发器的第二集流管的第二制冷剂口之间，第四阀连接在四通阀的第四阀口与除霜管的第二端之间。
10.根据权利要求6所述的制冷系统，其特征在于，所述除霜管的第一端与第二集流管相连，所述除霜管的第二端与四通阀的第四阀口相连，其中所述制冷剂切换单元包括第一阀，所述第一阀连接在四通阀的第四阀口与蒸发器的第二集流管的第二制冷剂口之间。
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Application publication date: 20110406

Assignee: SANHUA (HANGZHOU) MICRO CHANNEL HEAT EXCHANGER Co.,Ltd.

Assignor: SANHUA HOLDING GROUP Co.,Ltd.

Contract record no.: 2015990000010

Denomination of invention: Evaporator and refrigeration system with same

Granted publication date: 20130410

License type: Common License

Record date: 20150106

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
TR01 Transfer of patent right
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Effective date of registration: 20231019

Address after: No. 12, No. 289, Hangzhou economic and Technological Development Zone, Zhejiang, China

Patentee after: SANHUA (HANGZHOU) MICRO CHANNEL HEAT EXCHANGER Co.,Ltd.

Address before: No.289, No.12 street, Hangzhou Economic and Technological Development Zone, Hangzhou City, Zhejiang Province, 310018

Patentee before: SANHUA (HANGZHOU) MICRO CHANNEL HEAT EXCHANGER Co.,Ltd.

Patentee before: DANFOSS A/S