制冷剂分配器以及hvac系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了制冷剂分配器及供暖、通风和空调(HVAC)系统。制冷剂分配器包括：分配容器，具有圆柱形外形和长度方向；多个分配出口，所述多个分配出口与所述分配容器的内室形成流体连通；以及入口管，用于将制冷剂引导入所述分配容器的所述内室；其中，所述入口管具有置放在内室内部的第一开口，所述第一开口在所述入口管的壁上，所述第一开口朝着与所述长度方向形成角度的方向开放。HVAC系统包括制冷剂分配器以及多个蒸发器单元。本实用新型能够帮助均匀地分配制冷剂。
【专利说明】制冷剂分配器以及HVAC系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及供暖、通风和空调(HVAC)系统，比如客车HVAC系统。通常，对方法、系统和装置进行说明，这些方法、系统和装置用于帮助将制冷剂均匀地分配到例如HVAC系统的多个蒸发器。
【背景技术】
[0002]典型的HVAC系统包括:压缩制冷剂蒸汽的压缩机，将被压缩的制冷剂蒸汽冷凝成液体制冷剂的冷凝器，将液体制冷剂膨胀成两相制冷剂液体/蒸汽混合物的膨胀装置，以及有助于在两相制冷剂混合物与例如流经蒸发器的空气之间进行热交换的蒸发器。
[0003]一些HVAC系统，比如一些客车HVAC系统或者具有相对大容量的HVAC系统，由于例如设计需求，可以包括多个蒸发器单元。被膨胀装置膨胀的两相制冷剂液体/蒸汽混合物可以被引导进入制冷剂分配器，并被制冷剂分配器分配进入每一个蒸发器单元。
实用新型内容
[0004]本实用新型公开了制冷剂分配器以及HVAC系统，能够帮助均匀地分配制冷剂。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型的技术方案包括:
[0006]制冷剂分配器，包括:
[0007]分配容器，具有圆柱形外形和长度方向；
[0008]多个分配出口，所述多个分配出口与所述分配容器的内室形成流体连通；以及
[0009]入口管，用于将制冷剂引导入所述分配容器的所述内室；
[0010]其中，所述入口管具有置放在内室内部的第一开口，所述第一开口在所述入口管的壁上，所述第一开口朝着与所述长度方向形成角度的方向开放。
[0011]进一步包括:第二开口，置放在所述内室的内部，其中，所述第二开口在所述入口管的壁上。
[0012]其中，所述入口管具有制冷剂流分流器，用于将制冷剂流引导入所述第一开口和所述第二开口。
[0013]所述制冷剂流分流器包括分流头、第一转换表面和第二转换表面，其中，
[0014]所述分流头将制冷剂流分流为两个独立的制冷剂流；
[0015]所述第一转换表面和所述第二转换表面将被分流出的两个独立的制冷剂流分别弓丨导入所述第一开口和所述第二开口。
[0016]所述第一转换表面的一部分被成形为与第一开口的周长的一部分对齐；
[0017]和/ 或，
[0018]所述第二转换表面的一部分被成形为与第二开口的周长的一部分对齐。
[0019]其中，所述分配出口被置放于所述分配容器的本体上。
[0020]其中，所述入口管在所述长度方向上被置放在所述分配容器的中间区域。
[0021]其中，所述入口管的中心线与所述分配容器的中心线相汇聚。
[0022]所述分配容器包括第一长度端和第二长度端；所述分配出口的数量为四个，其中，
[0023]两个所述分配出口被置放为靠近第一长度端，另外两个所述分配出口被置放为靠近第二长度端。
[0024]HVAC系统，包括:本实用新型提出的任意一种制冷剂分配器；以及多个蒸发器单元;
[0025]所述多个蒸发器单元中的每一个连接到所述多个分配出口中的一个。
[0026]本实用新型能够帮助均匀地分配制冷剂，比如分配到HVAC系统的多个蒸发器。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。
[0028]各个附图中类似的标记分别指示对应的部件。
[0029]图1是本实用新型一个实施例中HVAC系统包括多个蒸发器单元的示意图。
[0030]图2A至图2G示出了本实用新型一个实施例中制冷剂分配器的不同方面的示意图。图2A是制冷剂分配器的立体透视图。图2B是制冷剂分配器的端部透视图。图2C示出了制冷剂分配器的入口管的立体透视图。图2D示出了图2C中的入口管的分解示意图。图2E示出了图2C中的入口管的分流器的示意图。图2F是图2C视图的一部分的放大示意图。图2G是沿着图2C中的线2G-2G的部分截面示意图。
[0031]图3A至图3C示出了如图2A中所示的制冷剂分配器的运行示意图。图3A示出了在制冷剂分配器内部的制冷剂流向的示意图。图3B示出了当两相制冷剂流被引导进入制冷剂分配器时液体/气体的分配示意图。图3C是图3A的视图的一部分的放大示意图。
【具体实施方式】
[0032]一些HVAC系统，比如一些客车HVAC系统或者具有相对大容量的HVAC系统，可以包括多于一个的蒸发器单元。制冷剂分配器可以被用于帮助每一个蒸发器单元分配两相制冷剂混合物。在一些HVAC系统中，可以通过例如使用T型接头和/或三向分配器的多步式分配来分配两相制冷剂混合物。该多步式分配可以导致不均匀的制冷剂流，压力差和/或不均匀的制冷剂分配。这些可能破坏蒸发器单元的性能。可以对蒸发器单元做出改进来优化制冷剂分配，特别是两相制冷剂分配。
[0033]公开的各个实施例通常涉及帮助平均分配两相制冷剂混合物到多个蒸发器单元的方法，系统和设备。公开的各个实施例通常被配置为引导制冷剂(例如两相制冷剂混合物)进入制冷剂分配器的圆柱形分配容器中形成旋涡运动。因为例如离心力，两相制冷剂混合物可以沿着圆柱形分配容器的内表面形成主要为液体制冷剂的相对均匀的区域。在一些实施例中，该液体制冷剂的相对均匀的区域可以通过多个与该分配容器形成流体连通的分配管，被分配进入蒸发器单元，从而形成了相对均匀的制冷剂分配。
[0034]在一些实施例中，两相制冷剂混合物可以通过入口管被弓丨导进入分配容器的中间区域。位于入口管端部的分流器可以被配置为将两相制冷剂混合物流分流为多个制冷剂流。多个制冷剂流能够在分配容器内部以涡旋的方式被引导进入分配容器。
[0035]附图标记形成附图的一部分，并且，附图通过实例的方式说明可以被实施的实施例。可以理解的是，所使用的用语是为了描述图和实施例的目的，而不应被视为限制本申请的范围。
[0036]图1不出了 HVAC系统100，包括:通常被配直为压缩制冷剂蒸汽的压缩机110，通常被配置将被压缩的制冷剂蒸汽冷凝成液体制冷剂的冷凝器120，通常被配置为将液体制冷剂膨胀成两相制冷剂蒸汽/液体混合物的膨胀装置130，以及多个被配置以帮助在两相制冷剂混合物与例如流过蒸发器单元150的外表面的空气之间进行热交换的蒸发器单元150。
[0037]为了帮助将两相制冷剂混合物分配到多个蒸发器单元150，HVAC系统100包括制冷剂分配器140，该制冷剂分配器140通常被配置为接收来自膨胀装置130的两相制冷剂混合物，并将两相制冷剂混合物分配入多个蒸发器单元150。
[0038]多个蒸发器单元150的每一个可以被配置为相互近似。例如，多个蒸发器单元150的每一个可以具有相似的容量。将两相制冷剂混合物平均分配到单个蒸发器单元150可以帮助例如提高HVAC系统100的效率。
[0039]图2A至图2G示出了制冷剂分配器200的不同方面。图2A示出了制冷剂分配器200的立体透视图，图2B示出了制冷剂分配器200的端部透视图。如图2A和图2B所示，制冷剂分配器200通常包括分配容器210，该分配容器210具有定义分配容器210的长度方向的长度L2。分配容器210通常包括在长度方向上延伸的圆柱形容器体213。该容器体213具有第一长度端210a和第二长度端210b。分配容器210限定出内室212。
[0040]入口管220在沿着长度L2的容器体213的中间部分处与分配容器210相接，可以想到，入口管220的定位可以在容器体213的其他位置处。在一些实施例中，入口管220的中心管C2可以与分配容器210的中心管C3相交叉(如图2B中所示)。入口管220通常与内室212流体连通，并通常被配置为引导制冷剂，比如两相制冷剂混合物，进入内室212。将入口管220沿着长度L2置放在的容器体213的中间部分可以允许由入口管220引导的制冷剂在内室212内部相对均匀地被分配到第一长度端210a和第二长度端210b。
[0041]入口管220的分配头222延伸进入内室212。分配头222通常具有开口 223和224，以便允许制冷剂流出入口管220，进入内室212。开口 223和224通常在入口管220的壁221上。这里示出的实施例具有两个开口 223和224，可以想到的是，这只是示例性的。在其他的一些实施例中，壁221上的开口的数量可以多于或少于两个。两个开口 223和224通常被配置为引导制冷剂在内室212内部分别朝向第一长度端210a和第二长度端210b。
[0042]分配容器210包括多个分配出口 211a，211b，211c和211d。分配出口211a, 211b, 211c和211d与内室212流体连通。分配出口 211a, 211b, 211c和211d中的每一个可以被配置为将制冷剂引导出内室212并进入蒸发器单元(例如图1中的蒸发器单元150)。
[0043]分配出口 211a，211b, 211c和211d通常被置放于容器体213上，并通常沿着长度L2被置放为相对靠近的第一长度端210a或者第二长度端210b。在所示的实施例中，分配出口 211a和211b沿着长度L2被置放为靠近第一长度端210a，分配出口 211c和21 Id沿着长度L2被置放为靠近第二长度端210b。为了帮助将制冷剂均匀地分配到分配出口 211a至21ld，在一些实施例中，沿着长度L2，从分配出口 21 la或21 lb至第一长度端210a的距离可以被配置为与从分配出口 211c或211d至第二长度端210b的距离大约相同。进一步地，沿着长度L2，分配出口 211a至211d中的每一个都可以具有到入口管220的相似的距离。
[0044]如图2A中所示出的，在一些实施例中，分配容器210可以被置放在水平方向上，例如沿着长度L2，入口管220可以被置放在相对于分配容器210的水平方向的垂直方向上。在这个方向上，分配器200在垂直方向上的总高度可以相对较短，这样可以帮助将分配器200安装在例如车辆空调系统中，或者其他具有高度限制的系统中。被引导进入入口管220的制冷剂可以在垂直方向上向下移动，这样可以帮助减少压力差。
[0045]根据图2B中的端部视图，分配出口 211c和21 Id可以沿着常用中心线C1相对齐，该中心线C1大致垂直于入口管220的中心线C2。分配出口 211c和211d因此通常可以将制冷剂引导出内室212至相反的方向。需要注意的是，分配出口 211a和211b(在图2B中未示出)也可以相对于入口管220的中心线C2进行相似的配置。
[0046]如图2B所示，分配容器210具有中心线C3。(参见图3A。)
[0047]需要注意的是，在一些实施例中，分配出口可以被置放在分配容器210的第一端210a和/或第二端210b上。
[0048]参考图2C至图2G，进一步示出了入口管220的细节。入口管220通常包括壁221以及从壁221的端部220a置放入该壁221的分流器230。壁221具有开口 223和224，开口 223和224分别靠近壁221的端部220a，可以想到的是，壁221可以被配置为包括其他数量的开口。两个开口 223和224通常被配置为相对于中心线C2而相互对立。壁221的端部220a和两个开口 223和224通常被配置为置放在内室212中。
[0049]图2E示出了分流器230的一个实施例。分流器230通常被配置为将制冷剂流240分流为两个独立的制冷剂流240a和240b。分流器230包括分流头231，该分流头231通常被配置为将制冷剂流240分流为两个独立的制冷剂流240a和240b。分流器230还包括第一转换表面232a和第二转换表面232b，第一转换表面232a和第二转换表面232b被配置为分别弓I导制冷剂流240a和240b。在如图2E所示的侧视图中，第一转换表面232a和第二转换表面232b通常具有光滑的轮廓，引导制冷剂流240从如图2E中所示方向的通常的垂直方向朝向通常的水平方向。
[0050]两个转换表面232a和232b通常朝向分流头231汇聚。如图2D和2E所示，分流器230的两个转换表面232a和232b通常汇聚形成相对锋利的分流头231。分流头231的形状通常可以被配置为当分流制冷剂流240时帮助减少压力差。
[0051]分流器230被从端部220a置放在壁221内。当分流器230置放在壁221内部时，分流器230通常被配置为密封端部220a，以便阻止制冷剂流出端部220a。因此，制冷剂可以被引导出开口 223和224。
[0052]如图2F和2G所示，转换表面232a和232b分别具有边缘线235a和235b。如示出的，在图2F和2G中，转换表面232a的边缘线235a的一部分，特别是边缘线235a的对应于制冷剂流240a(图2F中的阴影部分)离开转换表面232a的部分，可以被成形为与开口223的周长的一部分对齐。(见图2G。)当制冷剂流离开转换表面232a时，转换表面232a与开口 223之间的对齐可以帮助减少压力差，该压力差由将制冷剂流240a引导出开口 223而产生。开口 224和转换表面232b也可以进行相似的配置。
[0053]需要理解的是，所公开的实施例是示例性的。可以对分流器进行不同的配置。通常，分流器被配置为将制冷剂流分流为在不同方向上的多个独立的制冷剂流，并引导该独立的制冷剂流朝向不同的开口。在一些实施例中，分流器可以被配置为具有多于两个的朝向分流头汇聚的转换表面。每一个转换表面可以被配置为弓I导制冷剂流朝向与其他制冷剂流不同的方向。每一个制冷剂流可以被引导朝向入口管的壁上的开口。
[0054]参考图3A和3B，进一步示出了分配器200的运行。箭头通常示出了在分配容器210中的制冷剂的方向。当入口管220安装在分配容器210上时，分配头222被置放在内室212内部。圆柱形容器体213具有中心线C3。中心线C3通常定义了长度方向。
[0055]参考图3C，分配头222的开口 223和224相对于中心线C3成角度置放。也就是说，当制冷剂流240a或者240b分别被引导出开口 223或者224时，制冷剂流的初始方向通常不与中心线C3对齐，并通常与中心线C3形成角度。如图3C所示，制冷剂流240a或者240b的初始方向相对于容器体213的中心线C3分别形成角度α3* α3’，也就是说不是90或180度。制冷剂流240a或者240b之后可以被容器体213的内表面迫使而转向。因此，制冷剂流240a或者240b可以在内室212中形成旋涡运动。
[0056]用语“有角度的”通常意味着与例如中心线C3形成角度的方向，也就是说既不是0°也不是180° (也就是，不与中心线C3对齐的方向)。当制冷剂流240a或者240b在与中心线C3成角度的方向上被引导时，制冷剂流240a或者240b可以与分配容器210的内表面相互作用，并形成旋涡运动。
[0057]图3B示出了当制冷剂流240为包括液体制冷剂部分和制冷剂蒸汽部分的两相制冷剂混合物时，制冷剂流240a和240b的旋涡运动的效果示意图。
[0058]在内室212中，在相对靠近分配头222的贴近区域310中，制冷剂流240a和240b的旋涡通常可以调动两相制冷剂混合物的液体制冷剂部分和制冷剂蒸汽部分。液体制冷剂部分通常通过制冷剂液滴形成。因为旋涡，制冷剂液滴通常可以在内室212中悬浮。在与贴近区域310相比而进一步远离分配头222的远端区域320中，至少由于离心力，液体制冷剂液滴可以被推离中心线C3。在远端区域320中，主要液体制冷剂液滴的相对均匀的区域可以形成在靠着容器体213的内表面。与液体制冷剂部分相比，制冷剂蒸汽部分通常停留在相比液体制冷剂液滴相对更加靠近中心线C3处，因此形成了制冷剂蒸汽区域330，制冷剂蒸汽区域330主要包括制冷剂蒸汽部分。
[0059]分配出口 211a至21 Id通常可以被置放在容器体213上对应于主要液体制冷剂液滴的相对均匀的区域(也就是远端区域320)。通常，主要液体制冷剂液滴的相对均匀的区域可以帮助将制冷剂相对均匀地分配进分配出口 211a至21 Id。
[0060]在所示的实施例中，分配出口 21 la至21 Id相对于入口管220的距离可以彼此相似。这样可以帮助确保流入分配出口 211a至211d的制冷剂的数量相对相似。然而，需要注意的是，分配出口 211a至211d可以在长度方向上被置放于容器体213的其他位置上。在一些实施例中，分配出口的数量可以多于或少于四个。
[0061]制冷剂可以被分配出口 211a至21 Id引导到HVAC系统(也就是图1中的HVAC系统100)的多个蒸发器(也就是图1中的蒸发器150)。将制冷剂均匀地分配到蒸发器可以帮助提高HVAC系统的效率。
[0062]可以理解的是，在分配室中分配制冷剂的通用原则是在与分配室的长度方向形成角度的方向上，将制冷剂流引导入分配室。因为制冷剂流的方向与长度方向成角度，所以制冷剂流可以与分配室的内表面相互作用，在分配室中产生旋涡制冷剂流。由旋涡产生的离心力可以帮助沿分配室的内表面形成主要制冷剂液体区域。需要注意的是，在一些实施例中，制冷剂可以在分配室的一端而不是在分配室的中间部分被弓I导。在一些实施例中，制冷剂流可以作为一个流而非两个独立的流被引导入分配室，并且，无需分流器。
[0063]需要注意的是，虽然公开的实施例是针对在HVAC系统中分配制冷剂，但是，所公开的原则可以被应用于分配其他类型的流体。通常，所公开的原则可以应用于在任何合适的系统中分配液体/蒸汽的流体混合物。
[0064]方面1-5中的任何一个可以与方面6-17中的任何一个相结合。方面6_12中的任何一个可以与方面13-17中的任何一个相结合。
[0065]方面1.制冷剂分配器，包括:
[0066]分配容器，具有圆柱形外形和长度方向；
[0067]多个分配出口，该多个分配出口与分配容器的内室形成流体连通；以及
[0068]入口管，被配置为将制冷剂引导入分配容器的内室；
[0069]其中，入口管具有置放于内室内部的第一开口，第一开口在入口管的壁上，该开口朝着与长度方向形成角度的方向开放。
[0070]方面2.根据方面1的制冷剂分配器，进一步包括:
[0071]第二开口，置放在内室的内部，其中，第二开口在入口管的壁上。
[0072]方面3.根据方面1-2的制冷剂分配器，其中，入口管具有制冷剂流分流器，被配置为将制冷剂流弓I导入第一开口和第二开口。
[0073]方面4.根据方面1-3的制冷剂分配器，其中，分配出口被置放于分配容器的本体上。
[0074]方面5.根据方面1-4的制冷剂分配器，其中，入口管在长度方向上被置放在分配容器的中间区域。
[0075]方面6.HVAC系统，包括:
[0076]制冷剂分配器；以及
[0077]多个蒸发器单元；
[0078]其中，制冷剂分配器包括:
[0079]分配容器，具有圆柱形外形和长度方向；
[0080]多个分配出口，该多个分配出口与分配容器的内室形成流体连通；
[0081]多个蒸发器单元中的每一个连接到多个分配出口中的一个，以及
[0082]入口管，被配置为将制冷剂引导入分配容器的内室；入口管具有第一开口，该第一开口置放于内室内部并在入口管的壁上，该第一开口朝着与长度方向形成角度的方向开放。
[0083]方面7.根据方面6的HVAC系统，进一步包括:
[0084]第二开口，置放在内室的内部，其中，第二开口在入口管的壁上。
[0085]方面8.根据方面6-7的HVAC系统，其中，入口管被置放在分配容器的中间区域。
[0086]方面9.根据方面7-8的HVAC系统，其中，入口管具有制冷剂流分流器，被配置为将制冷剂流弓I导入第一开口和第二开口。
[0087]方面10.根据方面6-9的HVAC系统，其中，分配出口被置放于分配容器的本体上。
[0088]方面11.根据方面6-10的HVAC系统，其中，分配容器被置放在水平方向上。
[0089]方面12.根据方面6-11的HVAC系统，其中，入口管的中心线与分配容器的中心线相汇聚。
[0090]方面13.分配制冷剂的方法，包括:
[0091]将制冷剂流引导入制冷剂分配器的圆柱形内室；以及
[0092]在沿着内室的长度方向广生在制冷剂流中的旋润运动。
[0093]方面14.根据方面13的方法，其中，在沿着分配室的长度方向产生在制冷剂流中的旋涡运动包括:在相对于长度方向形成角度的方向上引导制冷剂流。
[0094]方面15.根据方面13-14的方法，进一步包括:
[0095]将来自内室中的旋涡的制冷剂流的制冷剂引导入一个或更多的蒸发器单元。
[0096]方面16.根据方面13-15的方法，进一步包括:将制冷剂流分流为多个独立的制冷剂流。方面17.根据方面16的方法，其中，在沿着内室的长度方向产生在制冷剂流中的旋涡运动包括:在沿着内室的长度方向产生在多个独立的制冷剂流中的旋涡运动。
[0097]对于上述描述，可以理解的是，在不脱离本实用新型范围的情况下，可以对细节进行改变。说明书以及描述的实施例应该被考虑为只是示例性的，权利要求的广泛的含义表明了本实用新型的真实范围和精神。
【权利要求】
1.一种制冷剂分配器，其特征在于，包括: 分配容器，具有内室； 多个分配出口，所述多个分配出口与所述分配容器的所述内室形成流体连通；以及 入口管，用于将制冷剂引导入所述分配容器的所述内室； 其中，所述入口管具有置放在所述内室内部的第一开口，所述第一开口在所述入口管的壁上，所述第一开口朝着与所述分配容器的长度方向形成角度的方向开放。
2.根据权利要求1所述的制冷剂分配器，其特征在于，进一步包括: 第二开口，置放在所述内室的内部，其中，所述第二开口在所述入口管的壁上。
3.根据权利要求2所述的制冷剂分配器，其特征在于，其中，所述入口管具有制冷剂流分流器，用于将制冷剂流引导入所述第一开口和所述第二开口。
4.根据权利要求3所述的制冷剂分配器，其特征在于，所述制冷剂流分流器包括分流头、第一转换表面和第二转换表面，其中， 所述分流头将制冷剂流分流为两个独立的制冷剂流； 所述第一转换表面和所述第二转换表面将被分流出的两个独立的制冷剂流分别引导入所述第一开口和所述第二开口。
5.根据权利要求4所述的制冷剂分配器，其特征在于， 所述第一转换表面的一部分被成形为与第一开口的周长的一部分对齐； 和/或， 所述第二转换表面的一部分被成形为与第二开口的周长的一部分对齐。
6.根据权利要求1所述的制冷剂分配器，其特征在于，所述分配出口被置放于所述分配容器的本体上。
7.根据权利要求1所述的制冷剂分配器，其特征在于，其中，所述入口管在所述分配容器的长度方向上被置放在所述分配容器的中间区域。
8.根据权利要求1所述的制冷剂分配器，其特征在于，其中，所述入口管的中心线与所述分配容器的中心线相汇聚。
9.根据权利要求1至8中任一所述的制冷剂分配器，其特征在于，所述分配容器包括第一长度端和第二长度端；所述分配出口的数量为四个以上，其中， 至少两个所述分配出口被置放为靠近所述第一长度端，至少另外两个所述分配出口被置放为靠近所述第二长度端。
10.一种HVAC系统，其特征在于，包括: 如权利要求1-9中任一所述的制冷剂分配器；以及 多个蒸发器单元； 所述多个蒸发器单元中的每一个连接到所述多个分配出口中的一个。
【文档编号】F25B41/00GK204115315SQ201420455907
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月13日 优先权日:2013年8月14日
【发明者】吴宵君, 钟国辉, 郭玉高, 巨荣孝 申请人:英格索兰（中国）工业设备制造有限公司, 冷王公司