CN108954996A - 油分离装置及设有其的热交换*** - Google Patents

油分离装置及设有其的热交换*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种油分离装置及设有其的热交换***，油分离装置包括主壳体与换热结构，主壳体包括分离腔，换热结构至少部分位于分离腔内并与分离腔进行热交换。上述油分离装置，分离腔可与压缩机连通，压缩机排出的冷媒可进入分离腔分离润滑油，同时分离腔中的冷媒可与换热结构进行热量交换，换热结构获得部分冷媒的热量，从而实现冷媒的余热回收，实现热量的有效转移，而由于换热结构独立设于油分离装置的主壳体，而没有与压缩机直接接触，因此不会影响压缩机的运行状态，从而保证了设有该油分离装置的热交换***的运行可靠性。

Description

油分离装置及设有其的热交换***
技术领域
本发明涉及换热设备领域，特别是涉及一种油分离装置及设有其的热交换***。
背景技术
在空调循环***中，为实现制冷制热的功能，压缩机的排气温度一般在85℃以上，相比于大致为35℃的环境温度存在比较大的温差，这就导致冷媒介质在从压缩机到换热装置的这段路程中，会和外部环境不断地进行热量交换，而损失掉一部分热量。
为了解决上述问题，现有技术采用了直接在压缩机的外壳安装换热层和储热层结构的方法，从而实现该部分余热的回收利用。但是，压缩机作为空调器的主要振动源，其运行的状态和负载的大小都直接影响空调器的运行可靠性，为了吸收余热，直接改变压缩机的质量属性将对压缩机的运行带来负面影响，进而降低到空调器的运行可靠性。
发明内容
基于此，有必要针对无法在不影响压缩机的运行状态的情况下回收利用压缩机的排气余热的问题，提供一种可在不影响压缩机的运行状态的情况下回收利用压缩机的排气余热的油分离装置及设有其的热交换***。
一种油分离装置，所述油分离装置包括主壳体与换热结构，所述主壳体包括分离腔，所述换热结构至少部分位于所述分离腔内并与所述分离腔进行热交换。
上述油分离装置，分离腔可与压缩机连通，压缩机排出的冷媒可进入分离腔分离润滑油，同时分离腔中的冷媒可与换热结构进行热量交换，换热结构获得部分冷媒的热量，从而实现冷媒的余热回收，实现热量的有效转移，而由于换热结构独立设于油分离装置的主壳体，而没有与压缩机直接接触，因此不会影响压缩机的运行状态，从而保证了设有该油分离装置的热交换***的运行可靠性。
在其中一个实施例中，所述换热结构包括换热段、进液段以及出液段，所述换热段位于所述分离腔内并与所述进液段和所述出液段共同连通形成换热通路，所述进液段的一端与所述换热段连接，另一端伸出所述主壳体外；所述出液段的一端与所述换热段连接，另一端伸出所述主壳体外。
在其中一个实施例中，所述换热结构呈两端开口的中空管状结构，所述换热段自所述分离腔其中一端沿所述分离腔的中心轴线延伸至所述分离腔的相对的另一端，所述进液段连接于所述换热段在所述分离腔的中心轴线方向上的一端，所述出液段连接于所述换热段在所述分离腔的中心轴线方向上的另一端。
在其中一个实施例中，所述换热段绕所述分离腔的中心轴线螺旋延伸。
在其中一个实施例中，所述油分离装置包括冷媒进管与冷媒出管，所述冷媒进管一端伸入所述分离腔内，另一端伸出所述主壳体外，所述冷媒出管一端伸入所述分离腔内，另一端伸出所述主壳体外。
在其中一个实施例中，所述冷媒进管伸入所述分离腔部分的端部与所述换热段连接出液段的一端位于所述分离腔的同一端，所述冷媒出管伸入所述分离腔部分的端部与所述换热段连接所述进液段的一端位于所述分离腔的同一端。
一种热交换***，包括上述油分离装置。
在其中一个实施例中，所述热交换***还包括压缩机、室外侧换热回路以及室内侧换热回路，所述分离腔连接于所述压缩机的排气端与所述室内侧换热回路之间，所述换热结构可选择地与所述室外侧换热回路连通。
在其中一个实施例中，所述室外侧换热回路包括室外侧换热器，所述室外侧换热器设有化霜管路，所述换热结构可选择地与所述化霜管路连通以形成化霜回路。
在其中一个实施例中，所述热交换***还包括蓄热水箱，所述换热结构可选择地与所述蓄热水箱连通以形成蓄热回路。
附图说明
图1为本发明的一实施例的热交换***的工作原理示意图；
图2为图1所示的热交换***的油分离装置的结构示意图；
图3为图2所示的热交换***的未设有换热结构的油分离装置的结构示意图；
图4为图3所示的油分离装置的俯视图；
图5为图2所示的油分离装置的换热结构的结构示意图；
图6为图5所示的换热结构的俯视图；
图7为本发明的另一实施例的热交换***的工作原理示意图；
图8为图7所示的热交换***的另一工作原理示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，本发明的实施例的一种热交换***100，包括压缩机10、室外侧换热回路20、室内侧换热回路(图未示)、油分离装置40以及四通阀50，压缩机10、油分离装置40、四通阀50、室外侧换热回路20、室内侧换热回路通过管道连通，共同协同工作从而实现制冷与制热功能。
当热交换***100制热时，压缩机10的排气端输出高温高压的气态冷媒，高温高压的气态冷媒首先进入油分离装置40中，冷媒中的润滑油通过油分离装置40分离后重新回到压缩机10中，分离出润滑油的冷媒通过四通阀50进入室内侧换热回路，高温高压的气态冷媒在室内侧换热回路中放热变成低温低压的液态冷媒。然后，低温低压的液态冷媒进入室外侧换热回路20并在室外侧换热回路20中吸热后重新变为气态冷媒，气态冷媒最后通过四通阀50再次回到压缩机10内，从而完成一次制热循环过程。上述制热过程不断循环，热交换***100则可不断进行制热工作。
如图1及图2所示，本发明的油分离装置40包括主壳体41与换热结构44，主壳体41包括连通于压缩机10的排气端与四通阀50之间的分离腔412，换热结构44至少部分位于分离腔412内，分离腔412的底部通过管道与压缩机10连通。如此，从压缩机10排气端输出的高温高压的气态冷媒进入分离腔412，润滑油在重力作用下流至分离腔412的底部然后通过管道重新回到压缩机10中，同时分离腔412可与换热结构44进行热量交换，从而实现转移排气余热的目的。
请参阅图3-图4，主壳体41大致呈中空的柱状结构，并形成沿竖直方向延伸的分离腔412，且主壳体41的横截面大致呈圆环形。主壳体41的外壁覆盖有保温层45，保温层45用于隔离主壳体41与外界空气，防止由于温差的存在，主壳体41与外界空气发生热量交换而导致主壳体41内的热量流失。主壳体41的底部还设有开设有安装孔的安装脚46，以通过安装脚46固定于安装面上。可以理解，主壳体41的具体形状不限，在其它实施例中可根据不同需要设置。
油分离装置40还包括冷媒进管42与冷媒出管43，冷媒进管42一端插设于主壳体41并伸入分离腔412内，另一端伸出主壳体41外并与压缩机10的排气端连通。冷媒出管43一端插设于主壳体41并伸入分离腔412内，另一端伸出主壳体41外并与四通阀50连通(如图1所示)。如此，压缩机10的排气端输出的冷媒通过冷媒进管42进入分离腔412，在分离腔412内分离出润滑油并与换热结构44进行热交换后，再由冷媒出管43输出分离腔412。
具体在一实施例中，冷媒进管42伸入分离腔412的部分的端部位于分离腔412的上端，冷媒出管43伸入分离腔412的部分沿竖直方向延伸以使其端部位于分离腔412的下端。如此，冷媒通过冷媒进管42进入分离腔412的上端，然后逐渐向下流动至分离腔412的下端，进而通过冷媒出管43流出(即，冷媒在分离腔412内自上而下流动)，从而在流动过程中与换热结构44不断进行热交换。
如图2、图5及图6所示，换热结构44包括换热段441、进液段443以及出液段445。其中，换热段441位于分离腔412内并与进液段443和出液段445共同连通形成换热通路，进液段443的一端与换热段441连接，另一端伸出主壳体41，出液段445的一端与换热段441连接，另一端伸出主壳体41外。如此，换热段441可与分离腔412进行热交换，进液段443与出液段445可方便地连接其它装置以使换热通路与其它装置连通。
在一实施例中，换热结构44呈两端开口的中空管状结构，自分离腔412其中一端沿分离腔412的中心轴线延伸至分离腔412的相对的另一端。进液段443连接于换热段441在分离腔412的中心轴线方向上的一端，出液段445连接于换热段441在分离腔412的中心轴线方向上的另一端。如此，进液段443与出液段445分别连接于换热段441两端，制冷剂从进液段443流至换热段441，然后通过出液段445流出。
在一实施例中，换热段441从分离腔412的上端弯曲延伸至分离腔412的下端，进液段443连接于换热段441位于分离腔412下端的一端，因此冷媒出管43伸入分离腔412部分的端部与换热段441连接进液段443的一端位于分离腔412的同一端，出液段445连接于换热段441位于分离腔412上端的一端，因此冷媒进管42伸入分离腔412部分的端部与换热段442连接出液段445的一端位于分离腔412的同一端。因此，换热通路中的换热介质自下而上沿分离腔412的中心轴线方向流动，从而与分离腔412的冷媒的流动方向相反，具有更好的换热效果。
具体在一实施例中，换热段441由螺纹管形成，相比于光管具有更大的表面积，因此换热面积更大，具有更高的换热效率。进液段443与出液段445为分别焊接于换热段441两端的金属直管，从而可方便地与其它装置连接。
具体在一实施例中，换热段441绕分离腔412的中心轴线螺旋延伸，因此在体积一定的分离腔412内可容纳长度更长的换热结构44，换热介质在分离腔412内具有较长的流动路径，从而进一步提高换热效果。
请重新参阅图1及图2，室外侧换热器21设有室外侧冷媒管路与化霜管路，换热结构44的出液段445远离换热段441一端与化霜管路的进口端通过管道连接，换热结构44的进液段443远离换热段441一端与化霜管路的出口端通过管道连接，换热介质可在换热通路与化霜管路形成的回路化霜回路中循环流动。如此，换热结构44从分离腔412的冷媒中获取的热量输送至化霜管路，从而对室外侧换热器21进行化霜处理。
进一步地在一实施例中，连通换热结构44与化霜管路的管路设有电磁阀，从而通过控制电磁阀的开关控制换热介质的流动。当需要进行化霜处理时，电磁阀开启时，换热介质可在换热结构44与化霜管路之间流动。
如图2、图7、图8所示，在一实施例中，热交换***100还包括蓄热水箱60，换热结构44的出液段445远离换热段441一端与蓄热水箱60的进口端通过管道连接，换热结构44的进液段443远离换热段441一端与蓄热水箱60的出口端通过管道连接，换热介质可在换热结构44与蓄热水箱60形成的蓄热回路中循环流动。
进一步地在一实施例中，连通换热结构44与蓄热水箱60的管路设有电磁阀，从而通过控制电磁阀的开关控制换热介质的流动。当需要将热量传递至蓄热水箱60时，电磁阀开启时，换热介质可在换热结构44与蓄热水箱60之间流动。如此，换热结构44从分离腔412的冷媒中获取的热量输送至蓄热水箱60，从而回收冷媒中的部分热量并将热量储存在蓄热水箱60中，蓄热水箱60可为用户或其它装置提供热水。
可以理解，连通换热结构44与化霜管路的管路上设置的电磁阀与连通换热结构44与蓄热水箱60的管路上设置的电磁阀可择一开启、同时开启或同时关闭，从而使换热结构44处于不同的连接状态，既可仅与化霜管路连通，也可仅与蓄热水箱60连通，也可同时与化霜管路与蓄热水箱60连通，换热结构44在电磁阀的控制下分成两部分而分别进入化霜管路与蓄热水箱60，从而同时进行化霜与蓄热工作。
上述热交换***100，可通过设有换热结构44的油分离装置40对压缩机10的排气余热进行回收利用，利用压缩机10排出的冷媒对外室外侧换热器21进行化霜处理，而无需额外消耗电量对室外侧换热器21进行加热。而且，还可利用有分离器的换热结构44对蓄热水箱60内的水进行加热，从而使冷媒的热量得到有效利用。如此，上述热交换***100可实现能量的充分转化利用，相比于现有的热交换***100，在相同耗电量的情况下，该热交换***100的总的有效热能显著提高。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种油分离装置(40)，其特征在于，所述油分离装置(40)包括主壳体(41)与换热结构(44)，所述主壳体(41)包括分离腔(412)，所述换热结构(44)至少部分位于所述分离腔(412)内并与所述分离腔(412)进行热交换。
2.根据权利要求1所述的油分离装置(40)，其特征在于，所述换热结构(44)包括换热段(441)、进液段(443)以及出液段(445)，所述换热段(441)位于所述分离腔(412)内并与所述进液段(443)和所述出液段(445)共同连通形成换热通路，所述进液段(443)的一端与所述换热段(441)连接，另一端伸出所述主壳体(41)外；所述出液段(445)的一端与所述换热段(441)连接，另一端伸出所述主壳体(41)外。
3.根据权利要求2所述的油分离装置(40)，其特征在于，所述换热结构(44)呈两端开口的中空管状结构，所述换热段(441)自所述分离腔(412)其中一端沿所述分离腔(412)的中心轴线延伸至所述分离腔(412)的相对的另一端，所述进液段(443)连接于所述换热段(441)在所述分离腔(412)的中心轴线方向上的一端，所述出液段(445)连接于所述换热段(441)在所述分离腔(412)的中心轴线方向上的另一端。
4.根据权利要求3所述的油分离装置(40)，其特征在于，所述换热段(441)绕所述分离腔(412)的中心轴线螺旋延伸。
5.根据权利要求2所述的油分离装置(40)，其特征在于，所述油分离装置(40)包括冷媒进管(42)与冷媒出管(43)，所述冷媒进管(42)一端伸入所述分离腔(412)内，另一端伸出所述主壳体(41)外，所述冷媒出管(43)一端伸入所述分离腔(412)内，另一端伸出所述主壳体(41)外。
6.根据权利要求5所述的油分离装置(40)，其特征在于，所述冷媒进管(42)伸入所述分离腔(412)部分的端部与所述换热段(441)连接出液段(445)的一端位于所述分离腔(412)的同一端，所述冷媒出管(43)伸入所述分离腔(412)部分的端部与所述换热段(441)连接所述进液段(443)的一端位于所述分离腔(412)的同一端。
7.一种热交换***(100)，其特征在于，包括如权利要求1-6任意一项的所述油分离装置(40)。
8.根据权利要求7所述的热交换***(100)，其特征在于，所述热交换***(100)还包括压缩机(10)、室外侧换热回路(20)以及室内侧换热回路，所述分离腔(412)连接于所述压缩机(10)的排气端与所述室内侧换热回路之间，所述换热结构(44)可选择地与所述室外侧换热回路(20)连通。
9.根据权利要求8所述的热交换***(100)，其特征在于，所述室外侧换热回路(20)包括室外侧换热器(21)，所述室外侧换热器(21)设有化霜管路，所述换热结构(44)可选择地与所述化霜管路连通以形成化霜回路。
10.根据权利要求8所述的热交换***(100)，其特征在于，所述热交换***(100)还包括蓄热水箱(60)，所述换热结构(44)可选择地与所述蓄热水箱(60)连通以形成蓄热回路。
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