CN102192621A - 分配器以及具有该分配器的蒸发器和制冷机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分配器以及具有该分配器的蒸发器和蒸汽压缩制冷机，该分配器具有：分配管，其内表面形成为弯曲表面；多个分配孔，其相对于分配管的水平线形成在分配管的下半圆区域中，并关于分配管的竖直线对称地设置；以及连接孔，其设置于分配管中以使分配管连接到连接管。带孔板可被固定到分配管的内部以便阻挡冷却介质的流路。该分配器使得冷却介质在从冷凝器流入蒸发器时形成平稳的流动和稳定的循环，并且以均匀扩散的状态被供给到蒸发器。

Description

分配器以及具有该分配器的蒸发器和制冷机

技术领域

本发明涉及一种分配器以及具有该分配器的蒸发器和制冷机，更具体地涉及一种为使冷却介质在从冷凝器流入蒸发器时形成平稳的流动和稳定的循环而改进的分配器，以及具有该分配器的蒸发器和制冷机。

背景技术

通常而言，蒸汽压缩制冷机由压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器组成。这种蒸汽压缩制冷机的制冷循环可大致描述为：气态的冷却介质由压缩机压缩到相对较高的压力，并被供给到冷凝器，释放热量，随后被冷凝为液态。

流经膨胀阀(通常流经膨胀阀、毛细管、孔口、膨胀涡轮等)的被冷凝的液态冷却介质经受节流操作而变成相对低压的状态，之后被分配并供给到蒸发器。在此，分配器设于蒸发器中，因而流入蒸发器中的冷却介质在蒸发器内进行分配及供给。

随后，流经蒸发器的冷却介质吸收蒸发器中的热量并被转换成气态，并再次流入到压缩机中以进行循环。上述的一系列操作被反复地执行。

具体地，由冷凝器冷凝为液态的冷却介质通常通过膨胀阀的节流操作而被减压，由此形成包括饱和液体及饱和蒸汽的两相流体状态。冷却介质的两相流体彼此混合并以不稳定的状态被供给到蒸发器。

图1是示出设置在使用蒸汽压缩制冷循环的制冷机的蒸发器10中的普通分配器的立体图。图2是沿图1的线A-A剖开的剖视图。

如图1和图2所示，在两相流体冷却介质被供给到蒸发器内的情况下，冷却介质流经靠近蒸发器10内侧的底部设置的分配器12的分配管14的连接孔16。同时，冷却介质经由多个分配孔18朝向底部流动从而被分配及供给。

在两相流体冷却介质中，气态冷却介质具有远大于液态冷却介质的比容，并且液态冷却介质的流动受气态冷却介质干扰。特别是，由于分配管14具有矩形平坦的形状，所以与弯曲结构相比，对冷却介质沿流动方向的流动的阻力更大。因此，冷却介质的流动处于不稳定状态，并且循环被明显地扩大。

另外，由于分配管18的中央沿竖直方向直接向下面向蒸发器的底部，所以在冷却介质撞击蒸发器底部的情况下，碰撞的影响变得很显著，并且蒸发器的冷却介质的液面会过度波动。在通过吸入管20吸入冷却介质液体和泡沫液体(bubbling liquid)期间，吸入压缩机中的液体会导致压缩机的性能下降。而且，由于在冷却介质的液面上产生泡沫，蒸发器的热传递效率和热交换性能进一步下降。

因此，在现有的分配器中，由于如上所述的结构问题，会降低蒸发器的热传递效率和热交换性能，并且由于泡沫的过量产生和液体吸入现象使压缩机的性能下降。因此，难以提高制冷机的效率和性能。以上未描述的图中的附图标记22表示热交换管组。

发明内容

本发明旨在提供一种分配器、具有该分配器的蒸发器及制冷机，尤其是旨在提供这样一种分配器以及具有该分配器的蒸发器及制冷机，这种分配器被改进成具有能形成平稳的流动和稳定的循环并使流动均匀扩散的结构，从而能够使冷却介质在从冷凝器流入蒸发器时形成平稳的流动和稳定的循环。

在本发明的一个方案中，提供了一种分配器，其包括：分配管，其内表面形成为弯曲表面；多个分配孔，其相对于分配管的水平线X形成在分配管的下半圆区域中，并关于分配管的竖直线Y对称地设置；以及连接孔，其设于分配管中以使分配管连接到连接管。

带孔板可固定到分配管的内部以便阻挡冷却介质的流路。

在本发明的另一方案中，提供了一种具有分配器的蒸发器，该分配器包括：分配管，其内表面形成为弯曲表面；多个分配孔，其相对于分配管的水平线X形成在分配管的下半圆区域中，并关于分配管的竖直线Y对称地设置；以及连接孔，其设于分配管中以使分配管连接到连接管。

蒸发器还可包括带孔板构件，该带孔板构件设置在分配管所在位置的上方，以便被固定到蒸发器。

在本发明的又一方案中，提供了一种包括蒸发器的蒸汽压缩制冷机。

根据本发明，冷却介质在从冷凝器流入蒸发器时形成平稳的流动和稳定的循环，并且以均匀扩散的状态被供给到蒸发器。因此，可抑制蒸发器中的冷却介质的液面颤动(vibration)，并可防止因液体吸入而引起的压缩机的性能下降。

此外，可抑制在冷却介质的液面上产生泡沫，从而提高蒸发器的热传递效率和热交换性能，由此提高制冷机的性能和效率。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，所披露的示例性实施例的以上及其它的方案、特征以及优点将变得更明显。

图1是示出设置在使用蒸汽压缩制冷循环的制冷机的蒸发器中的普通分配器的立体图；

图2是沿图1的线A-A剖开的剖视图；

图3是示出设置于使用蒸汽压缩制冷循环的制冷机的蒸发器中的、根据一实施例的分配器的立体图；

图4是示出图3的分配管的立体放大图；以及

图5是沿图3的线B-B剖开的剖视图。

具体实施方式

在下文中，将参照示出示例性实施例的附图更全面地描述这些示例性实施例。然而，本发明可以多种不同的形式来具体实施，并且不应当被理解成局限于在此所述的那些示例性实施例。相反，提供这些示例性实施例将会使本发明完整和全面，并将本发明的范围充分地传达给本领域的普通技术人员。在描述中，公知的特征和技术的细节可被省略，以避免不必要地使所提供的实施例难理解。

除非另外限定，否则在此使用的术语(包括技术和科学术语)具有与本技术领域的普通技术人员的通常理解相同的含义。还应当理解的是，术语(例如，在通常使用的词典中定义的术语)应当被解释成在本发明中具有与它们在相关技术中的含义相一致的含义，并且不应当被以理想化的或过于形式化的意义来解释，除非本文中如此定义。

在附图中，图中相同的附图标记表示相同的元件。为了清楚起见，可扩大附图的形状、尺寸以及区域等。

在下文中，将参照附图详细地描述根据示例性实施例的分配器及具有该分配器的蒸发器和制冷机。

图3是示出根据一实施例的设置在使用蒸汽压缩制冷循环的制冷机的蒸发器中的分配器的立体图。图4是示出图3的分配管的立体放大图，图5是沿图3的线B-B剖开的剖视图。在图3至图5中，与图1和图2相同的元件使用相同的附图标记，并将省略对其的详细描述。

如图3至图5所示，根据一实施例的分配器30包括圆形分配管32，并且在分配管32的上方可设置有带孔的板构件34。

分配管32设有分配孔36。分配孔36相对于分配管的水平线X设置在的下半圆区域，并且这些分配孔关于分配管32的竖直线Y对称地设置在两侧。另外，分配管32设有用于连接到连接管38的连接孔40。

在相对于圆形分配管32的水平线X的下半圆区域形成多个分配孔36。在此，相对于水平线X与竖直线Y相交的中心点O，这些分配孔36可设置为与水平线X成1°到60°的角度θ。更具体地，分配孔36可以设置为与水平线X成30°到60°的角度θ。

当如上所述地形成分配孔36时，分配孔36的中央方向相对于竖直线Y倾斜。

在分配器30被设置于蒸发器10内的情况下，圆形分配管32被水平地设置并靠近蒸发器10的底部，并且分配孔36被设置成面向底表面。

另外，在包括压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器的蒸汽压缩制冷机中，为了使由冷凝器冷凝的冷却介质可以经由膨胀阀流入分配管32中，与冷凝器侧连接的连接管38被连接到分配管32的连接孔40。

另外，在分配管32内，设置并固定有作为用于阻挡分配管32的分隔结构的带孔板42。

在分配管32的上方，进一步设置及固定带孔板构件34。根据冷却介质的循环状态，可使用堆叠设置有一个或多个带孔板构件34的配置结构。

因此，由冷凝器冷凝的两相流体冷却介质经由膨胀阀流入圆形分配管32中。在此，由于分配管32的内表面是形成为圆形的弯曲表面，所以对冷却介质流动的阻力被最小化，由此形成自然流动。

具体地，包含于分配管32中的带孔板42阻挡流经分配管32的冷却介质的循环力(circulating force)从而抑制循环并使循环顺畅，由此能够保持冷却介质的自然流动。

当保持冷却介质的自然流动时，可实现冷却介质的合适的流动，当然，冷却介质的循环也会变得平稳且稳定。

以上述状态流动的冷却介质穿过分配孔36朝向蒸发器10的底表面流动，之后被供给。根据该实施例，与冷却介质被沿竖直方向直接向下供给的现有结构不同，冷却介质沿向下倾斜的方向穿过以角度θ设置的分配孔36流动并被供给。因此，当冷却介质撞击蒸发器10的底表面时，冷却介质的流动和扩散(spread)变得顺畅，并且碰撞力被减小。

冷却介质在流经分配孔36之后流经带孔板构件34。在该过程中，带孔板构件34用于阻挡冷却介质循环，由此抑制循环。因此，冷却剂的循环被进一步抑制，并且，由于带孔板构件34为平坦的形状，所以冷却介质均匀地扩散。

因此，通过圆形分配管32和带孔板构件34使冷却介质液体形成平稳且稳定的循环，由此抑制蒸发器10中的冷却介质的液面颤动并防止液体经由吸入管20被吸入。

因此，可防止因液体被吸入到压缩机而引起的压缩机的性能下降，并可抑制在冷却介质的液面上产生泡沫，由此可提高蒸发器的热传递效率和热交换性能。

当根据该实施例的分配器30被如上所述地应用于蒸发器10时，可防止蒸发器10的热传递效率和热交换性能下降，抑制泡沫的过量产生，防止因液体吸入引起的压缩机的性能下降。因此，可提高制冷机的总体效率和性能。

根据下面的方程式，可通过流经圆形分配管32的入口(即，连接孔40)的冷却介质的冷却介质流量V1、圆形分配管的截面面积Ad以及分配孔的面积Ah来计算从分配孔36流出的冷却介质的冷却介质流量V2。

$V2=V1\×\frac{\mathrm{Ad}}{\mathrm{Ah}}$

根据该方程式，如果已知形成平稳的流动和稳定的循环的冷却介质流量V2的值，则可得到流入分配管32中的冷却介质的冷却介质流量V1、分配管32的截面面积Ad或分配孔36的面积Ah。

因此，利用最优化的值，可得到分配管32的最佳设计，并可设计出能够形成平稳且稳定的循环的分配管32。因此，尽管分配管32在附图中示为呈圆形形状，但显而易见的是可将分配管32改型为除圆形形状之外的各种形状或结构。

附图标记22表示通常设置在蒸发器10中的热交换管组22，并且通常用于固定热交换管组22的管板(tube sheet，未示出)作为隔离物被固定并设置在蒸发器10中。分配管32和带孔板构件34由所述管板支撑并被固定到该管板。分配管32和带孔板构件34的支撑及固定方式与将热交换管组固定到管板的方式相同。

此外，分配管32和带孔板构件34并非必需要被固定到管板，分配管32和带孔板构件34可连接到蒸发器10的内表面，以便被支撑并固定于其上。

尽管示出并描述了示例性实施例，但本领域的普通技术人员应当理解，在不背离如所附权利要求限定的本发明的实质和范围的情况下，可对本发明的形式和细节进行各种修改。

另外，在不背离本发明的实质范围的情况下，可进行各种改型以使特殊的情况或材料适于本发明的教义。因此，本发明不局限于作为用于实施本发明的最佳模式描述的这些具体的示例性实施例，而是本发明将包括落于所附权利要求书的范围内的所有的实施例。

Claims (8)

1.一种分配器，包括：

分配管，其内表面形成为弯曲表面；

多个分配孔，其相对于所述分配管的水平线形成在所述分配管的下半圆区域中，并关于所述分配管的竖直线被对称地设置；以及

连接孔，其设于所述分配管中，以使所述分配管连接到一连接管。

2.根据权利要求1所述的分配器，其中，在所述分配管的内部固定有带孔板，以便阻挡冷却介质的流路。

3.根据权利要求2所述的分配器，其中，所述分配孔相对于所述水平线与所述竖直线相交的中心点，被设置为与所述水平线成1°到60°的角度。

4.一种包括分配器的蒸发器，其中，所述分配器包括：

分配管，其内表面形成为弯曲表面；

多个分配孔，其相对于所述分配管的水平线形成在所述分配管的下半圆区域，并关于所述分配管的竖直线被对称地设置；以及

连接孔，其设置于所述分配管中，以使所述分配管被连接到一连接管。

5.根据权利要求4所述的蒸发器，其中，所述分配管的内部固定有带孔板，以便阻挡冷却介质的流路。

6.根据权利要求5所述的蒸发器，其中，所述分配孔相对于所述水平线与所述竖直线相交的中心点，被设置为与所述水平线成1°到60°的角度。

7.根据权利要求6所述的蒸发器，还包括带孔板构件，所述带孔板构件设置在所述分配管所在位置的上方，以便被固定到所述蒸发器。

8.一种包括根据权利要求4至7中任一项所述的蒸发器的蒸汽压缩制冷机。

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