一种空调器

相关申请的交叉引用

本公开要求在2021年11月25日提交中国专利局、申请号为202111411536.9、发明名称为“一种空调器”，以及在2021年11月25日提交中国专利局、申请号为202111412428.3、发明名称为“一种空调器”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本公开中。

本公开涉及制冷设备技术领域，尤其涉及一种制冷剂分流均匀的空调器。

热泵型空调是经常使用的一种冷暖空调。在夏季制冷时，空调在室内制冷，室外散热，而在冬季制热时，方向同夏季相反，即室内制热，室外制冷。空调通过热泵在不同环境之间进行冷热交换。比如在冬季，室外的空气、地面水、地下水等等就是低温热源，而室内空气就是高温热源，热泵式空调制热的作用就是把室外环境的热量输送到室内环境里。

发明内容

公开本公开实施例中提供了一种空调器，包括换热器，所述换热器包括用于将制冷剂均匀分配至多个扁管内的分配器，所述分配器包括：

壳体，其内形成空腔，所述壳体的一侧设有制冷剂入口，另一侧设有多个间隔布置的扁管插口；

分配部，其设于所述空腔内，所述分配部上设有制冷剂流道，所述制冷剂流道包括：

入口流道，其正对并连通于所述制冷剂入口；

多个出口流道，每个所述出口流道正对并连通于对应的所述扁管插口，所述多个出口流道相对于所述入口流道对称布置；

连通流道，连通于相邻的所述入口流道与所述出口流道、相邻的两个所述出口流道；

其中，所述入口流道处设有尖角部，用于将从所述制冷剂入口流入所述入口流道内的制冷剂平分成向上流和向下流的两部分。

本公开实施例中还提供了一种空调器，包括换热器，所述换热器包括用于将制冷剂均匀分配至多个扁管内的分配器，所述分配器包括：

壳体，其内形成空腔，所述壳体的一侧设有制冷剂入口，另一侧设有多个间隔布置的扁管插口；

分配部，其设于所述空腔内，所述分配部上设有制冷剂流道，所述制冷剂流道包括：

入口流道，其正对并连通于所述制冷剂入口；

多个出口流道，每个所述出口流道正对并连通于对应的所述扁管插口，多个所述出口流道相对于所述入口流道对称布置；

连通流道，其连通于相邻的所述入口流道与所述出口流道、相邻的两个所述出口流道；

均压流道，其连通相邻的两个所述出口流道，使压力大的所述出口流道内的制冷剂经所述均压流道向压力小的所述出口流道流动。

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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为相关技术空调器的原理示意图；

图2为根据本公开一些实施例的换热器的结构示意图；

图3为根据本公开一些实施例的分配器的结构示意图；

图4为根据本公开一些实施例的分配器的爆炸图；

图5为根据本公开一些实施例的分配器中分配部的结构示意图；

图6为根据本公开一些实施例的分配器中分配部的结构示意图；

图7为根据本公开一些实施例的分配器中各部件的装配结构剖视图；

图8为根据本公开一些实施例的分配器中尖角部的结构示意图；

图9为根据本公开一些实施例的分配器中分配部和安装部的结构示意 图；

图10为根据本公开一些实施例的分配器中制冷剂的流动路径示意图；

图11为图10中A-A向剖视图；

图12为根据本公开一些实施例的分配器中分配部和安装部的结构示意图。

附图标记：

图1中：

1-蒸发器，2-压缩机，3-冷凝器，4-膨胀阀，5-四通换向阀；

图2中：

10-换热器，11-分配器，12-毛细分流管，13-扁管；

图3至图12中：

100-壳体，110-底壳，111-扁管插口，120-盖板，121-制冷剂入口；

200-分配部，210-入口流道，220-出口流道，230-连通流道，240-尖角部，250-均匀流道，251-第一流道，252-均压孔；

300-安装部，310-通口，320-第二流道。

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。

[空调器基本运行原理]

本公开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，对室内空间进行制冷或制热。

低温低压制冷剂进入压缩机，压缩机将其压缩成高温高压状态的制冷剂气体并排出；所排出的制冷剂气体流入冷凝器，被冷凝成液相的制冷剂，在冷凝的过程中释放热量到周围环境；高温高压的液相制冷剂经膨胀阀经膨胀转化为低温低压的液态制冷剂；液态制冷剂经蒸发器蒸发转化为气态返回压缩机。蒸发器通过利用制冷剂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。

空调器的室外单元包括压缩机和室外热交换器，空调器的室内单元包括室内热交换器，膨胀阀可以设置在室内单元或室外单元中。

室内热交换器和室外热交换器用作冷凝器或蒸发器。具体的，当室内热交换器用作冷凝器时，室外热交换器用作蒸发器，空调器执行制热模式；当室内热交换器用作蒸发器时，室外热交换器用作冷凝器，空调器执行制冷模式。。其中，室内换热器和室外换热器均通过四通阀实现冷凝器和蒸发器功能的切换在此不做赘述。

空调器的制冷工作原理是：压缩机工作使室内换热器(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(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(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(蒸发器)，蒸发气化吸热，成为气体，同时吸取室外空气的热量成为气态冷媒，再次进入压缩机开始下一个循环。

图1为本申请实施例提供的一种热泵的制热循环原理图。该热泵包括：蒸发器1、压缩机2、冷凝器3、膨胀阀4和四通换向阀C。该热泵制热的具体工作过程为：首先，蒸发器1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2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3将热能释放给室内环境，同时自身温度降低；最后，经过膨胀阀机构4节流，变为低温低压的两相制冷剂，再次进入蒸发器1，重复上述循环的制热过程。本文所述换热器包括上述蒸发器1和冷凝器3。

热泵空调通过该四通换向阀C来改变工况模式。在夏季制冷工况下，室内换热器作为蒸发器1，室外热交换器作为冷凝器3。室内空气经过蒸发器1表面被冷却降温，达到使室内温度下降的目的，通过冷凝器3将热量输送到室外。

在冬季制热工况下，转换四通换向阀C改变工况模式，使制冷剂的流向发生转换，此时室内换热器变为制热时的冷凝器，室外热交换器作为蒸发器， 制冷剂通过室外换热器吸收环境中的热量，并向室内环境放热，实现制热的目的。

蒸发器1是输出冷量的设备，它的作用是使经膨胀阀4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3是输出热量的设备，从蒸发器1中吸收的热量连同压缩机2消耗功所转化的热量在冷凝器3中被冷却介质带走，达到制热的目的。蒸发器1和冷凝器3是空调热泵机组中进行热量交换的重要部分，其性能的好坏将会直接影响到整个系统的性能。

相比翅片管换热器，微通道换热器在材料成本、制冷剂充注量和热流密度等方面具有显著优势，符合换热器节能环保的发展趋势。微通道换热器包括扁管、翅片、集流管、端盖等部件。多流程微通道换热器的集流管内还插设分隔隔板，隔板将集流管分为多个独立的腔，每个集流管腔连通一定数量的扁管。微通道换热器用作蒸发器时，进入换热器的制冷剂为节流之后的，具有一定干度(干度：气液两相态的制冷剂中气相流体所占的质量分数)的气液两相流体，这些两相流体在流速变慢时会发生气液相分离，如果气液相分离发生在一段集流管中，则流入该集流管中下部的若干扁管的制冷剂为纯液体，而上部分若干扁管为气体，这种分配不均会导致换热器的性能急剧下降。

[换热器、分配器]

图2为根据本公开一些实施例的换热器的结构示意图。如图2所示换热器10包括用于将制冷剂均匀分配至多个扁管内的分配器11，本公开着重对分配器11进行结构改进，以期实现制冷剂的均匀分配。

图3为根据本公开一些实施例的分配器的结构示意图；图4为根据本公开一些实施例的分配器的爆炸图；图7为根据本公开一些实施例的分配器中各部件的装配结构剖视图。参照图3、图4以及图7，分配器11包括壳体100，其内形成空腔，空腔内安装分配部200。

壳体100的一侧设有制冷剂入口121，制冷系统的分流毛细管12接入制冷剂入口121，参照图2。

壳体100的另一侧设有多个沿壳体100的高度方向间隔布置的扁管插口111，扁管13插设于扁管插口111内。

分配部200上设有制冷剂流道，包括连通的入口流道210、多个出口流道220、以及连通流道230。

入口流道210正对并连通于制冷剂入口121。

每个出口流道220正对并连通于对应的扁管插口111，多个出口流道220相对于入口流道210对称布置。

出口流道220的数量为任意偶数个，比如，图4所示的实施例中出口流道220数量为4个(分别标记为220-1、220-2、220-3、220-4)，图12所示的实施例中出口流道220的数量为6个。

连通流道230连通相邻的入口流道210与出口流道220、相邻的两个出口流道220。

图5为根据本公开一些实施例的分配器中分配部的结构示意图。如图5所示，为了便于描述，定义入口流道210与相邻的出口流道220之间的连通流道为第一连通流道(标记为230-1)；相邻的两个出口流道220之间的连通流道为第二连通流道(标记为230-2)，如出口流道220-1和出口流道220-2之间的连通流道，出口流道220-3和出口流道220-4之间的连通流道；其中第一连通流道230-1与第二连通流道230-2连通。

参照图5，入口流道210处设有尖角部240，用于将从制冷剂入口121流入入口流道210内的制冷剂平分成向上流和向下流的两部分。

尖角部240将流入分配器11内的制冷剂“劈成两半”，分别向上和向下流动，是保证制冷剂入口210上下两侧的扁管内制冷剂分配均匀的关键。

有一定干度的制冷剂流体发生气液相分离有两个条件，一个是流速，另一个是空间。流速越高，流动空间越小，越难以发生相分离；流速越低，空间越大，越容易发生相分离。

本公开中的分配器11通过窄结构的连通流道230，实现“窄流道、高流速”，使得制冷剂在分配器11内流动的过程中无法发生相分离，提高制冷剂的分配均匀性。

在本公开一些实施例中，连通相邻入口流道210与出口流道220、以及连通相邻两个出口流道220的多个连通流道230的宽度W相同或不相同。也即，以图5为例，第一连通流道230-1的宽度W1与第二连通流道230-2的宽度W2可以相同，也可以不相同。

连通流道230的宽度不宜过大，以保证“窄流道、高流速”的结构特征。在一些实施方式中，流通流道230的宽度为1-5mm。

图6为根据本公开一些实施例的分配器中分配部的结构示意图。本公开 一些实施例中，参照图5和图6，入口流道210的一端与连通流道230连通，并在该端处(即指入口流道210与连通流道230连通的一端)设有尖角部240。

制冷剂自制冷剂入口121流入尖角部240的一侧，在向连通流道230的方向流动的过程中，被位于一端的尖角部240“劈成两半”，从而保证上下两侧制冷剂的均匀分配。

尖角部240与连通流道230之间呈直线(如图8中的(a)，标记为S1)或弧线(如图8中的(b)，标记为S2)过渡。

对于连通流道230的设置位置，在一种可能的实施方式中，

参照图5，连通流道230连通出口流道220的端部，并位于分配部200的边侧位置。

在另一种可能的实施方式中，参照图6，连通流道230连通出口流道220的中部，并位于分配部200的中部位置。连通流道230靠近板状结构的分配部200的边缘，由于流道的加工采用模具冲压而成，距离边缘太近易导致便于卷曲，造成加工困难。连通流道230连通出口流道220的中部，并位于分配部200的中部位置的设置方式可以在兼顾制冷剂均匀分配的前提下，加工工艺简单。

为了进一步提高制冷剂的分配均匀性，本公开一些实施例中，通过在制冷剂的流通通道230上设置圆角结构特征，实现对制冷剂流量的调节。

具体的，参照图5和图6，连通流道230与出口流道220连通的位置处，至少在出口流道220与位于上游的连通流道230的连通过渡面上设有第一圆角部(标记为R1)，第一圆角部R1用于调节从连通流道230流入出口流道220内制冷剂的流量，通过调节第一圆角部R1的半径大小，实现流量调节的目的。

在本公开的一些实施例中，连通流道230与出口流道220连通的位置处，在出口流道220与位于下游的连通流道230的连通过渡面上设有第二圆角部(标记为R2)，第二圆角部R2用于调节从出口流道220流入位于下游的连通流道230内制冷剂的流量，提高流量调节的效果。

对于分配器的内部结构，本公开一些实施例中，参照图4和图7，分配器11还包括安装部300，安装部300也为一板状结构，其设于空腔内，壳体100、分配部200以及安装部300紧贴设置。

安装部300上设有多个通口310，每个通口310正对并连通于对应的出口流道210与扁管插口111之间，插入扁管插口111内的扁管13部分伸入对应的通口310内。

制冷剂流道为设于板状分配部200上的冲孔结构，将壳体100、分配部200及安装部300紧贴装配后，分配部200上的冲孔结构被前后的壳体100和安装部300封堵、限定形成制冷剂流道。

安装部300的作用主要是给扁管13创造一定的插入深度，保证工艺的可实现性。

壳体100包括底壳110和盖板120，底壳110为盒装结构，底壳110的一侧敞口、另一侧上设有扁管插口111，盖板120设于底壳110的敞口处，将底壳110的敞口封堵以形成内部的空腔，盖板120上设有制冷剂入口121。

分配部200紧贴盖板120设置，安装部300紧贴底壳110上设有扁管插口111的一侧设置，分配部200与安装部300也紧贴，如图7所示。

盒状的底壳110将盖板120、分配部200以及安装部300包裹在内，防止板与板之间焊接不良导致的泄露，也可以防止由于腐蚀导致的泄露。

继续参照图7，扁管13插入壳体100内的深度为m，壳体100的总厚度为n，在本公开一些实施例中，m≤3/4n。

在上述实施例中，当制冷剂的入射流速较大的时候，两侧远离入口流道210的出口流道220(图5和图6所示结构中的220-1和220-4)内的制冷剂流量较大、压力大；而当制冷剂的入射流速较小的时候，两侧靠近入口流道210的出口流道(图5和图6所示结构中的220-2和220-3)内的制冷剂流量较大、压力小，机组运行时压缩机的频率不同，因此会导致入射流速不同，制冷剂流量的分配与入射流速有关。

当制冷剂入射流速较大时，考虑如果多余的制冷剂流量能够部分返回到上游的出口流道220(图5和图6所示结构中的220-2和220-3)内，则制冷剂流量分配会更加均匀；同理，当制冷剂流量入射流速较小时，考虑如果多余的制冷剂流量能够部分流入下游的出口流道220(图5和图6所示结构中的220-1和220-4)内，同样有助于提高制冷剂的分配均匀性。

图9为根据本公开一些实施例的分配器中分配部和安装部的结构示意图；图10为根据本公开一些实施例的分配器中制冷剂的流动路径示意图；图11为图10中A-A向剖视图。本公开一些实施例中，参照图9至图11，在 相邻的两个出口流道220之间还设有均压250流道，使压力大的出口流道220内的制冷剂经均压流道250向压力小的出口流道220流动，达到制冷剂二次重新分配的效果。

图10和图11以制冷剂入射流速较高为例，此时两侧远离入口流道210的出口流道220(图10所示结构中的220-1和220-4)内的制冷剂流量较大、压力大，多余的制冷剂流量将沿着均压流道250返回到上游的出口流道220(图10所示结构中的220-2和220-3)内，实现均流。

在图5所示的连通流道230设于出口流道220的端部时，连通流道230位于分配部200的边侧位置，均压流道250连接出口流道220的另一端。

在图6所示的连通流道230设于出口流道220的中部时，连通流道230位于分配部200的中部位置，均压流道250连接出口流道220的一端或两端。

从便于加工的角度考虑，本公开一些实施例中，参照图9中的(a)图，分配部200上设有第一流道251，第一流道251的一端与出口流道220连通；参照图9中的(b)图，安装部300上设有第二流道320，第二流道320的一端与相邻的另一出口流道220所正对的通口310连通；再参照图10和图11，第一流道251的另一端与第二流道320的另一端重叠形成均压孔252，由第一流道251、第二流道320以及均压孔252形成均压流道250。

均压孔252的大小通过第一流道251与第二流道320重叠部分的长度进行调节。

均压流道250的宽度与连通流道230的宽度接近。

图12根据本公开一些实施例的分配器中分配部和安装部的结构示意图。该分配器包括6个出口流道220，相邻两个出口流道220之间设有均压流道250，其中图12中的(a)是分配部200的结构示意图，图12中的(b)是安装部300的结构示意图，图12中的(c)是分配部200与安装部300装配后的结构示意图。

以上仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。