专利名称：用于压缩机的闪蒸器和包括该闪蒸器的冷却系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于压缩机的闪蒸器，具体地涉及一种将压缩机的冷却油路用于加热内部容积的闪蒸器。本实用新型还涉及一种包括这种闪蒸器的冷却系统。
背景技术：
在用于冷却系统的压缩机中，可对压缩机使用蒸汽喷射系统以通过向压缩机供应中压蒸汽来提高制冷效率。因为中压蒸汽比吸入压力稍高且比排放压力稍低，因此减少了压缩机产生处于排放压力的蒸汽所需的功。蒸汽喷射系统通常从闪蒸器抽出中压蒸汽，用于将其喷射到压缩 机的压缩室中，闪蒸器通常与压缩机以及一对用于提高系统容量和效率的换热器相连，这对换热器根据加热模式或冷却模式分别用作冷凝器和蒸发器。在运行中，闪蒸器从冷凝器接收液体制冷剂，用于转变成中压蒸汽和过冷液体制冷剂。因为闪蒸器保持在相对于入口液体制冷剂而言较低的压力下，所以一些液体制冷剂蒸发，从而提高闪蒸器内的汽化制冷剂的压力。闪蒸器中剩余的液体制冷剂放热并变得过冷，以用于蒸发器。因此，常规的闪蒸器既含有汽化制冷剂，也含有过冷的液体制冷剂。来自闪蒸器的汽化制冷剂被分配到压缩机的中压输入口，由此，汽化制冷剂处于基本高于离开蒸发器的汽化制冷剂但低于离开压缩机的液态制冷剂的压力。来自闪蒸器的加压制冷剂使得压缩机能够将加压的制冷剂在仅仅经过压缩机的一部分之后即可压缩到正常输出压力。过冷液体从闪蒸器中排出并根据期望的加热模式或冷却模式输送到换热器中的一个。因为上述液体处于过冷状态，所以能够由换热器从周围环境吸收更多的热，从而改善系统的总体加热或冷却性能。对加压制冷剂从闪蒸器向压缩机的流动进行调节，以确保仅有汽化的制冷剂或最少量的液体进入压缩机内。同样，对过冷液体制冷剂从闪蒸器向换热器的流动进行调节，以阻止汽化制冷剂从闪蒸器流向蒸发器。常规闪蒸器在其入口处调节液体制冷剂向闪蒸器内的流动，以控制在冷却模式和/或加热模式过程中供应到压缩机的汽化制冷剂的量和供应到蒸发器的过冷液体制冷剂的量。通常情况下，需要为压缩机配备冷却油路，以便对压缩机的发热部件进行冷却，并为活动部件提供润滑作用，从而保证压缩机能够长时间稳定地工作。此外，为了保证冷却油路的正常运转，还需要为冷却油路设置热交换器，从而降低冷却机油的温度，以保证冷却机油的冷却和润滑功能。因此，在现有技术中的用于冷却系统的压缩机中，需要为压缩机设置其自身的闪蒸器和热交换器，这导致制冷系统的管路连接复杂化，并导致其可靠性降低。另外，为了提高闪蒸器的闪蒸效果，防止在低温使用环境下的闪蒸不足，需要为闪蒸器设置加热装置。这不仅使得闪蒸器的结构变得复杂，而且消耗了大量能量。本实用新型的目的是提出一种新式的闪蒸器，从而克服现有技术中存在的上述问题。
实用新型内容本实用新型提供一种将压缩机的冷却油路用于加热内部容积的闪蒸器，其包括外壳，该外壳限定出内部容积；与内部容积流体连通的液态制冷剂入口 ；与内部容积流体连通的液态制冷剂出口 ；以及与内部容积流体连通的制冷剂蒸汽出口 ；其特征在于，闪蒸器还包括用于加热内部容积的加热装置，该加热装置的出口与压缩机的冷却油路的入口流体连通，加热装置的入口与压缩机的冷却油路的出口流体连通。在闪蒸器中设置加热装置可以增大闪蒸量，避免闪蒸不足现象的发生。而且，加热装置与压缩机的冷却油路流体连通，可以充分地利用从压缩机的冷却油路带走的热量，用于加热闪蒸器的内部容积，并且不必另外地设置用于压缩机的冷却油路的热交换器。因此，闪蒸器和压缩机的这种通过加热装置连接在一起的构造不仅能够省去热交换器，使得压缩机的结构变得简单，而且使得热量得到了循环利用，从而节约了能量。根据本实用新型的另一方面，用于闪蒸器的加热装置是设置在闪蒸器的外壳的内部的加热盘管，或者是设置在闪蒸器的外壳的外部的加热盘管。另外，加热盘管以螺旋状形式围绕闪蒸器的外壳的内部或外部设置，即所述加热盘管围绕所述外壳螺旋状地设置，这 将有利于将盘管内部的加热流体的热量充分地传递至闪蒸器的内部容积内，更好地提高热利用率，从而节约能源。在根据本实用新型的再一方面中，用于闪蒸器的加热装置是设置在闪蒸器的外壳的内部的加热套管，或者是设置在闪蒸器的外壳的外部的加热套管。如此设置的加热套管具有与上述加热盘管相似的优势，而且加热套管结构更加简单，制造成本更低。根据本实用新型的闪蒸器还包括在外壳内位于液态制冷剂入口与制冷剂蒸汽出口之间的丝网，该丝网用于防止分离出的制冷剂蒸汽与液态制冷剂的二次混合。如果不设置丝网，则输入流体可能导致外壳的内部容积中的过冷液体与中压蒸汽混合，并从而可能导致蒸汽喷射口提供混合有过冷液体和输入液体的中压蒸汽。过量的过冷液体和输入液体会对与蒸汽喷射口相连的压缩机的耐久性产生不利影响。根据本实用新型的还一方面，闪蒸器还包括在外壳内位于液态制冷剂出口附近的孔板，该孔板包括至少一个通孔，并用于促进液态制冷剂的分层，以保证液态制冷剂出口处的过冷度。丝网和孔板通过使闪蒸器更加有效地将输入流体分离成处于过冷状态的液态制冷剂和中压蒸汽，共同改善了闪蒸器的总体功能。另外，上述孔板可以与外壳的纵向轴线基本垂直地形成。但是，为了使孔板对闪蒸器的内部容积中的闪蒸作用产生有利的影响，可以使孔板相对于外壳的纵向轴线成一定倾斜角度地形成，这样可以减轻输入流体中形成的湍流，从而提高闪蒸器将输入流体分离成过冷液体和中压蒸汽的能力。根据本实用新型的再一方面，所述闪蒸器还包括穿过外壳形成的视液镜，用于观察内部容积中的液态制冷剂的液面高度。根据本实用新型的另一方面，所述闪蒸器还可以包括用于探测内部容积中的液态制冷剂的液面高度的液位传感器。通过设置在适当高度位置处的视液镜和/或液位传感器可以对闪蒸器的内部容积中的液态制冷剂的液面进行探测和控制，避免由于液位高度带来的故障。在根据本实用新型的优选的实施方式中，液态制冷剂入口形成为使得由此进入的液态制冷剂沿外壳的内表面切向地进入内部空间，使得从液态制冷剂入口进入的流体与内表面接触并绕着内表面流动，从而减少输入流体中的湍流。此外，液态制冷剂入口设置有入口扩张部，该入口扩张部具有更大的容积，以在输入流体到达外壳的内部容积之前降低其流速，延长制冷剂的停留时间，从而增大闪蒸量。根据本实用新型还提供一种制冷系统，该制冷系统包括压缩机和如上所述的任意一种闪蒸器，闪蒸器与压缩机通过连接部件以立式布置或卧式布置固定地连接在一起。闪蒸器为耐压容器，作为耐压容器的闪蒸器的使用可以增加闪蒸器的使用寿命，改善冷却系统的使用环境。闪蒸器和压缩机的立式布置或卧室布置可根据冷却系统的布置要求或压缩机的设置要求来确定，从而提高了系统的安装灵活性，使得冷却系统的整体结构变得更为紧凑。根据本实用新型的优选实施例的闪蒸器将用于压缩机的冷却油路与用于加热闪蒸器的内部容积的加热装置结合在一起，使得热量得到循环利用，节约了能量，并且将闪蒸 器和压缩机同时设置为立式布置或卧式布置的冷却系统具有整体结构更加紧凑、使用更加方便的优点。
本说明书中描述的附图仅用于例示的目的，并非用于以任何方式限制本实用新型的范围。图I是根据本实用新型的闪蒸器的整体结构的示意性示图；图2是根据本实用新型的加热盘管设置在外壳的内部的闪蒸器的剖视图；图3是根据本实用新型的加热盘管设置在外壳的外部的闪蒸器的剖视图；图4是根据本实用新型的设置在闪蒸器的外壳上的液态制冷剂入口的结构的剖视图；图5是根据本实用新型的加热套管设置在外壳的内部的闪蒸器的剖视图；图6是根据本实用新型的加热套管设置在外壳的外部的闪蒸器的剖视图；图7是根据本实用新型的处于卧式布置中的闪蒸器与压缩机的整体示图；以及图8是根据本实用新型的处于立式布置中的闪蒸器与压缩机的整体示图。
具体实施方式
以下参照附图说明本实用新型的具体实施例，以下实施例仅是示例性的，并非用于限制本实用新型的范围、应用或用途。蒸汽喷射可用于空调、冷却器、冰箱和热泵系统中以提高系统的容量和效率。这样的蒸汽喷射系统可包括容纳液体制冷剂并将液体制冷剂转变成中压蒸汽和过冷液态制冷剂的闪蒸器。中压蒸汽被供应到压缩机，而过冷液态制冷剂被供应到换热器。将中压蒸汽供应到压缩机以及将过冷液态制冷剂供应到换热器提高了空调、冷却器、冰箱和/或热泵系统的系统总容量和效率。参照图I和2，提供了用于上述系统的闪蒸器I。闪蒸器I包括外壳2，外壳2具有顶部3、底部4和在顶部3与底部4之间延伸的中部5。顶部3、底部4和中部5共同限定出外壳2的内部容积6。外壳2包括穿过壳体2形成的液态制冷剂入口 7，液态制冷剂入口 7与内部容积6形成流体连通，并且与壳体2的内表面201相切地定位，如图4所示，使得从液态制冷剂入口 7进入的液态制冷剂沿与内表面201相切的方向进入内部容积6，并绕着内表面201沿图中箭头F所示的方向流动。另外，液态制冷剂入口 7还设置有直径扩大的入口扩张部71，入口扩张部71具有更大的容积，以在输入流体到达外壳2的内部容积6之前降低其流速，延长制冷剂的停留时间，从而增大闪蒸量。闪蒸器I还包括位于外壳2上的液态制冷剂出口 8。液态制冷剂出口 8与外壳2的内部容积6流体连通。尽管液态制冷剂出口 8示出为从底部4的底壁向下延伸出外壳2，但是可替代地，液态制冷剂出口 8也可·以从底部4的侧壁上延伸出外壳2，或者可以以其他方式设置在壳体2的其他位置处。使液态制冷剂出口 8定位在底部4的底壁上还是定位在底部4的侧壁上在很大程度上取决于闪蒸器I自身的构造以及闪蒸器I所连接的系统的构造。闪蒸器I还包括位于外壳2上的制冷剂蒸汽出口 9。该制冷剂蒸汽出口 9与外壳2的内部容积6流体连通，以便向压缩机50排出储存在内部容积6的上部内的中压蒸汽，这可以在图7和8中能够更清楚地看到。根据本实用新型的闪蒸器I还包括用于加热闪蒸器I的内部容积6的加热装置，该加热装置可以包括加热盘管或加热套管，以下将做详细说明。如图2和图3所示，本实用新型的闪蒸器I设置有加热盘管10，加热盘管10以螺旋状形式设置在闪蒸器I的外壳2的内部或外部。其中，在附图2中，加热盘管10螺旋地设置在闪蒸器I的外壳2的内部；在附图3中，加热盘管10螺旋地设置在闪蒸器I的外壳2的外部。当然，本领域技术人员容易想到，可以以其他适当的形式设置加热盘管10，比如加热盘管10可以以“Z”字形进行设置。加热盘管10的出口 12与压缩机50的冷却油路的入口 53流体连通，加热盘管10的入口 11与压缩机50的冷却油路的出口 52流体连通，这可以在图7和图8中更清楚地看到。在闪蒸器I中设置加热盘管10可以增大闪蒸量，避免闪蒸不足现象的发生。而且，加热盘管10与压缩机50的冷却油路连通，可以充分地利用冷却油从压缩机50带走的热量，用于加热闪蒸器的内部容积，并且不必设置用于压缩机50的冷却油路的另外的热交换器。因此，闪蒸器I和压缩机50的这种通过加热盘管10连接在一起的构造不仅能够省去另外的用于冷却油路的热交换器，而且使得压缩机中产生的热量得到循环利用，从而节约了能量。加热盘管10以螺旋形式围绕闪蒸器I的外壳2的内部或外部设置有利于将盘管内部的加热流体的热量充分地传递至闪蒸器I的内部容积内，更好地提高热利用率。如图5和图6所示，在根据本实用新型的另外的实施例中，闪蒸器I设置有加热套管20，加热套管20设置在闪蒸器I的外壳2的内部或外部。其中，在附图5中加热套管20设置在闪蒸器I的外壳2的内部，在附图6中加热套管20设置在闪蒸器I的外壳2的外部。加热套管20的出口 22与压缩机50的冷却油路的入口 53流体连通，加热套管20的入口 21与压缩机50的冷却油路的出口 52流体连通，这可以在图7和图8中更清楚地看到。设置有加热套管20的闪蒸器I与参照附图2和3所述的设置有加热盘管10的闪蒸器I具有相似的有益效果。虽然在此仅说明和示出了加热盘管10和加热套管20两种形式的加热装置结构，但是本领域技术人员可以理解，适合闪蒸器使用的其他任意形式的加热装置均可被米用。如图7和图8所示，闪蒸器I通过连接部件与压缩机50连接在一起形成冷却系统的一部分，闪蒸器I的加热盘管10的入口 11与压缩机50的冷却系统的冷却油路的出口 52流体连通，闪蒸器I的加热盘管10的出口 12与压缩机50的冷却系统的冷却油路的入口 53流体连通，而闪蒸器I的制冷剂蒸汽出口 9与压缩机的中压蒸汽入口 51流体连通。闪蒸器I为耐压容器，可以与压缩机50以图7所示的卧式布置或图8所示的立式布置固定地连接在一起，这样有利于闪蒸器I与压缩机50的稳固连接。闪蒸器I和压缩机50的立式布置或卧室布置可根据冷却系统的布置要求或压缩机的设置需求来确定，从而提高系统的安装灵活性，使得整体结构更为紧凑。虽然在此参照设置有加热盘管10的闪蒸器I进行了说明，同样，设置有加热套管20以及其他类型的加热装置的闪蒸器I也可与压缩机50具有上述类似的布置结构，以构成冷却系统的主要部分。再次参照附图2和3以及附图5和6，闪蒸器I还包括在其外壳2内位于液态制冷剂入口 7与制冷剂蒸汽出口之间的丝网13，丝网13可以使闪蒸出的制冷剂蒸汽穿过，并用于防止分离出的位于其上部的制冷剂蒸汽与位于其下部的液态制冷剂的二次混合。如果没有丝网13，则输入流体可能导致外壳2的内部容积6中的过冷液态制冷剂与中压蒸汽混合，并从而可能导致制冷剂蒸汽出口 9提供混合有过冷液态制冷剂和输入液体的中压蒸汽。过 量的过冷液态制冷剂和输入液体会对与制冷剂蒸汽出口 9相连的压缩机50的耐久性产生不利影响。根据本实用新型的闪蒸器I还包括在外壳2内位于液态制冷剂出口 8附近的孔板14，孔板14包括至少一个通孔，用于促进液态制冷剂的分层，以保证液态制冷剂出口 8处的过冷度。丝网13和孔板14通过使闪蒸器I更加有效地将输入流体分离成过冷液态制冷剂和中压蒸汽，共同改善闪蒸器I的总体功能。另外，闪蒸器I中设置的孔板14可以与外壳2的纵向轴线基本垂直地形成。但是为了使孔板14对闪蒸器I的内部容积6中的闪蒸作用产生有利的影响，可以使孔板14相对于外壳2的纵向轴线成一定倾斜角度地形成(图中未示出)，这样可以减轻输入流体中形成的湍流，从而提高闪蒸器I将输入流体分离成过冷液态制冷剂和中压蒸汽的能力。根据本实用新型的实施方式，闪蒸器I还包括穿过外壳2形成的视液镜，用于观察闪蒸器I的内部容积6中的液态制冷剂的液面高度。或者可以通过设置液位传感器，用于监控内部容积6中的液态制冷剂的液面高度。如果利用视液镜来监测外壳2内过冷液体的液面高度，则优选将视液镜设置在液体在外壳2中的期望的高度附近。如果利用液位传感器代替视液镜，则可将液位传感器设置在液体在外壳2的内部容积6中的期望的液面高度处，从而能够测定并控制内部容积6内的液面高度，防止由于液面高度带来的运转故障。虽然参照示例性实施例对本实用新型进行了说明，但是应当理解的是，本实用新型并不局限于本文中详细描述和示出的具体实施例，在不偏离所附权利要求书所限定的范围的情况下，本领域普通技术人员可以对本实用新型所述的实施例作出各种改进和变型。
权利要求1.一种用于压缩机的闪蒸器，包括 外壳，所述外壳限定出内部容积； 与所述内部容积流体连通的液态制冷剂入口； 与所述内部容积流体连通的液态制冷剂出口 ；以及 与所述内部容积流体连通的制冷剂蒸汽出口； 其特征在于，所述闪蒸器还包括用于加热所述内部容积的加热装置，所述加热装置的出口与所述压缩机的冷却油路的入口流体连通，所述加热装置的入口与所述压缩机的冷却油路的出口流体连通。
2.根据权利要求I所述的闪蒸器，其中，所述加热装置是设置在所述闪蒸器的所述外壳的内部的加热盘管。
3.根据权利要求I所述的闪蒸器，其中，所述加热装置是设置在所述闪蒸器的所述外壳的外部的加热盘管。
4.根据权利要求2或3所述的闪蒸器，其中，所述加热盘管围绕所述外壳螺旋状地设置。
5.根据权利要求I所述的闪蒸器，其中，所述加热装置是设置在所述闪蒸器的所述外壳的内部的加热套管。
6.根据权利要求I所述的闪蒸器，其中，所述加热装置是设置在所述闪蒸器的所述外壳的外部的加热套管。
7.根据权利要求I所述的闪蒸器，还包括在所述外壳内位于所述液态制冷剂入口与所述制冷剂蒸汽出口之间的丝网，所述丝网用于防止分离出的制冷剂蒸汽与液态制冷剂的二次混合。
8.根据权利要求I所述的闪蒸器，还包括在所述外亮内位于所述液态制冷剂出口附近的孔板，所述孔板用于促进液态制冷剂的分层，以保证所述液态制冷剂出口处的过冷度。
9.根据权利要求8所述的闪蒸器，其中，所述孔板与所述外壳的纵向轴线基本垂直地形成。
10.根据权利要求8所述的闪蒸器，其中，所述孔板相对于所述外壳的纵向轴线成倾斜角度地形成。
11.根据权利要求8所述的闪蒸器，其中，所述孔板包括至少一个通孔。
12.根据权利要求I所述的闪蒸器，还包括穿过所述外壳形成的视液镜，用于观察所述内部容积中的液态制冷剂的液面高度。
13.根据权利要求I所述的闪蒸器，还包括用于探测所述内部容积中的液态制冷剂的液面高度的液位传感器。
14.根据权利要求I所述的闪蒸器，其中，所述液态制冷剂入口形成为使得由此进入的液态制冷剂沿所述外壳的内表面切向地进入所述内部空间。
15.根据权利要求I所述的闪蒸器，其中，所述液态制冷剂入口设置有入口扩张部。
16.一种制冷系统，包括压缩机和根据权利要求1-15中的任一项所述的闪蒸器，所述闪蒸器与所述压缩机通过连接部件以立式布置固定地连接在一起。
17.一种制冷系统，包括压缩机和根据权利要求1-15中的任一项所述的闪蒸器，所述闪蒸器与所述压缩机通过连接部件以卧式布置固定地连接在一起。
专利摘要一种将压缩机的冷却油路用于加热内部容积的闪蒸器，其包括外壳，该外壳限定出内部容积；与内部容积流体连通的液态制冷剂入口；与内部容积流体连通的液态制冷剂出口；以及与内部容积流体连通的制冷剂蒸汽出口；其特征在于，闪蒸器还包括用于加热内部容积的加热装置，该加热装置的出口与压缩机的冷却油路的入口流体连通，加热装置的入口与压缩机的冷却油路的出口流体连通。该闪蒸器通过利用压缩机的冷却油路作为内部容积的加热装置，从而省去了用于冷却油路的另外的热交换器。不仅简化了冷却系统的结构，而且使得热量得到循环利用，节约了能量。还涉及一种利用该闪蒸器的冷却系统。
文档编号F25B41/00GK202562145SQ20122008681
公开日2012年11月28日 申请日期2012年3月8日 优先权日2012年3月8日
发明者徐恺 申请人:艾默生环境优化技术(苏州)有限公司