CN109682135A - 闪发器、热泵***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种闪发器、热泵***及其控制方法。该闪发器包括壳体(1)和设置在壳体(1)上的至少第一出气管(2)和第二出气管(3)，第一出气管(2)的最小过流截面小于第二出气管(3)的最小过流截面。根据本发明的闪发器，能够通过闪发器自身实现对不同工况下的补气要求调整，结构和控制更加简单。

Description

闪发器、热泵***及其控制方法

技术领域

本发明属于空气调节技术领域，具体涉及一种闪发器、热泵***及其控制方法。

背景技术

目前，空气源热泵机组在制冷空调***中得到广泛的应用，但由于我国北方地区冬季室外温度很低时，制热量迅速衰减且***可靠性降低，无法满足冬季采暖的需求。采用双级压缩***能有效提高***低温制热量，从而改善热泵***在低温工况下运行性能，但在现有的双级压缩喷气增焓***中，若运行在恶劣工况如高温制冷或者低温制热时存在压缩机压比过大、排气温度过高，特别是使用R32冷媒的***更容易出现压缩机排气温度过高，从而造成压缩机润滑油性能降低，***可靠性和稳定性也随之降低，因此，限制了双级压缩热泵的适用范围。一般采用补液方法解决压缩机排气温度过高问题，其中双级压缩***补液方法一般是将冷凝器出来的液体冷媒通过节流元件喷到压缩机补气口，高压级吸气口冷媒焓值减少，从而有效降低压缩机的排气温度。在补液过程中，补液量对***性能影响较大，过多的补液会造成***性能下降，对于小型家用空调或者热泵***所需补液量相对较少的场合，采用传统的从冷凝器出来的液态冷媒节流到压缩机中间补气口，需要合理设置节流装置来调节压差，控制较少的补液量，结构及控制方法复杂，因此，需要找到一种简单、高效的降低双级压缩热泵机组排气温度的方法。

在双级压缩热泵喷气增焓***中，补气***普遍采用闪发器，因此，闪发器是双级压缩热泵***的一个重要组成部分。现有的闪发器分离效果简单，把冷媒分成饱和气态冷媒和饱和液态冷媒，实际上，饱和气态冷媒和饱和液态冷媒会发生紊乱，使得饱和气态冷媒产生带液状况而被压缩机补气口吸入，从而造成压缩机长期带液运行，进而影响压缩机可靠性。因此，在低温恶劣工况下，排气温度过高，补气带液对***是有益的，而正常工况下工作时，补气带液对***是有害的。现有的闪发器只能够单纯满足低温恶劣工况下的压缩机运行补气要求，难以满足正常工况下压缩机的补气要求，如果要对补气状况进行调节，必须借助于节流阀实现，控制结构和控制策略更加复杂，控制成本更高。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种闪发器、热泵***及其控制方法，能够通过闪发器自身实现对不同工况下的补气要求调整，结构和控制更加简单。

为了解决上述问题，本发明提供一种闪发器，包括壳体和设置在壳体上的至少第一出气管和第二出气管，第一出气管的最小过流截面小于第二出气管的最小过流截面。

优选地，第一出气管上设置有第一节流结构，第一出气管的最小过流截面位于第一节流结构上；和/或，第二出气管上设置有第二节流结构，第二出气管的最小过流截面位于第二节流结构上。

优选地，第一节流结构包括沿第一出气管的轴向间隔设置的多个隔片；和/或，第二节流结构包括沿第二出气管的轴向间隔设置的多个隔片。

优选地，隔片沿着第一出气管的轴向在第一出气管的中心轴线的相对两侧交替排布；和/或，隔片沿着第二出气管的轴向在第二出气管的中心轴线的相对两侧交替排布。

优选地，隔片为半圆形，位于同一中心轴线两侧的隔片在垂直于中心轴线的平面上的投影为圆形。

优选地，第一出气管内的隔片的轴向间隔小于第二出气管内的隔片的轴向间隔。

优选地，第一节流结构包括孔板，孔板固定设置在第一出气管的内壁上，孔板上设置有多个节流孔；和/或，第二节流结构包括孔板，孔板固定设置在第二出气管的内壁上，孔板上设置有多个节流孔。

优选地，隔片采用1.5mm～3mm的铜片制成。

优选地，闪发器还包括第三出气管，第三出气管的最小过流截面大于第二出气管的最小过流截面。

优选地，闪发器还包括第一液管和第二液管，第一液管和第二液管均从壳体的顶部***壳体内，并向着壳体底部延伸。

优选地，第一出气管和第二出气管位于第一液管和第二液管之间的区域，第一液管的出口具有斜切口，斜切口背离第二液管；和/或，第二液管的出口具有斜切口，斜切口背离第一液管。

优选地，第一液管的斜切口和第二液管的斜切口关于竖向平面对称。

优选地，斜切口与水平面之间的夹角Q为30°～45°。

优选地，壳体内固定设置有固定板，第一液管和第二液管均穿设在固定板内。

优选地，第一液管和/或第二液管底部距离壳体底部的间距h为5mm～10mm；和/或，固定板的底部与第一液管和/或第二液管底部之间的间距m为10mm～15mm。

优选地，闪发器还包括进管和出液管，进管设置在壳体的顶部，出液管连接至壳体的底部。

根据本发明的另一方面，提供了一种热泵***，包括上述的闪发器。

优选地，热泵***还包括压缩机，压缩机包括补气口，闪发器的第一出气管通过第一补气管路连接至补气口，闪发器的第二出气管通过第二补气管路连接至补气口，第一补气管路上设置有第一控制阀，第二补气管路上设置有第二控制阀。

根据本发明的再一方面，提供了一种上述的热泵***的控制方法，包括：获取热泵***的工况；当热泵***处于低温工况下时，检测压缩机的排气温度；当压缩机的排气温度T1≥100℃时，关闭第一控制阀，打开第二控制阀；当压缩机的排气温度降低到T1≤85℃时，打开第二控制阀，关闭第一控制阀。

本发明提供的闪发器，包括壳体和设置在壳体上的至少第一出气管和第二出气管，第一出气管的最小过流截面小于第二出气管的最小过流截面。由于第一出气管和第二出气管的最小过流截面不同，因此能够通过第一出气管和第二出气管分别提供不同状态的补气，可以针对环境工况及压缩机运行状态调整补气带液情况，保证热泵***在低温恶劣工况下，有效降低排气温度，保证机组的正常运行，在正常工况下，可调整为补气不带液状态，防止对压缩机产生损坏，提高了***稳定性，增大了热泵***的适用范围。

附图说明

图1为本发明第一实施例的闪发器的结构示意图；

图2为本发明第一实施例的闪发器的第一出气管的透视结构图；

图3为本发明第一实施例的闪发器的第一出气管的立体剖视结构图；

图4为本发明第一实施例的闪发器的第一出气管的剖视结构图；

图5为图4的C-C向剖视结构图；

图6为图4的D-D向剖视结构图；

图7为本发明第二实施例的闪发器的结构示意图；

图8为本发明第三实施例的闪发器的结构示意图；

图9为本发明第四实施例的闪发器的第一出气管的立体剖视结构图；

图10为本发明实施例的热泵***的结构原理图。

附图标记表示为：

1、壳体；2、第一出气管；3、第二出气管；4、隔片；5、孔板；6、节流孔；7、第三出气管；8、第一液管；9、第二液管；10、斜切口；11、固定板；12、进管；13、出液管；14、压缩机；15、第一补气管路；16、第一控制阀；17、第二补气管路；18、第二控制阀；19、闪发器；20、四通阀；21、第一换热器；22、第二换热器；23、油分离器；24、气液分离器；25、第一节流阀；26、第二节流阀；27、室内机组。

具体实施方式

结合参见图1至图9所示，根据本发明的实施例，闪发器包括壳体1和设置在壳体1上的至少第一出气管2和第二出气管3，第一出气管2的最小过流截面小于第二出气管3的最小过流截面。

由于第一出气管2和第二出气管3的最小过流截面不同，因此能够通过第一出气管2和第二出气管3分别提供不同状态的补气，可以针对环境工况及压缩机运行状态调整补气带液情况，保证热泵***在低温恶劣工况下，有效降低排气温度，保证机组的正常运行，在正常工况下，可调整为补气不带液状态，防止对压缩机产生损坏，提高了***稳定性，增大了热泵***的适用范围。

通过采用上述的闪发器，可以通过一个闪发器完成补气不带液和补气带液两种补气状态，易于批量模块化生产，且制作成本较低，具有较优的经济性，推广价值较高。

由于采用了自身能够实现对补气状态进行调节的闪发器，因此无需在闪发器的出气管处设置节流阀，无需根据热泵***工况调节节流阀开度，简化了控制结构和控制策略，降低了控制难度，提高了闪发器的易用性，降低了控制成本。

上述的闪发器中，第一出气管2和第二出气管3可以采用管径相同的管结构，可以在第一出气管2内设置节流结构，并将第二出气管3的管孔设置为光孔，从而简化两个出气管的加工工艺，降低加工难度，同时能够有效地保证第一出气管2的最小过流截面小于第二出气管3的最小过流截面。

当然，也可以在第一出气管2和第二出气管3内分别设置节流结构，只需要保证第一出气管2的最小过流截面小于第二出气管3的最小过流截面即可。

在本实施例中，第一出气管2上设置有第一节流结构，第一出气管2的最小过流截面位于第一节流结构上；和/或，第二出气管3上设置有第二节流结构，第二出气管3的最小过流截面位于第二节流结构上。

优选地，两个出气管内均设置有过流结构，并分别对流经该出气管的流体进行不同程度的节流，从而使得流经节流结构的流体呈现补气带液和补气不带液两种形态，从而较好地满足热泵***的使用要求。

结合参见图1至图6所示，根据本发明的第一实施例，第一节流结构包括沿第一出气管2的轴向间隔设置的多个隔片4；和/或，第二节流结构包括沿第二出气管3的轴向间隔设置的多个隔片4。

优选地，第一节流结构和第二节流结构均包括隔片4。

为了使得隔片4所形成的节流结构的过流截面不同，可以分别在第一出气管2和第二出气管3内设置不同截面的隔片4，和/或在第一出气管2和第二出气管3内设置多个隔片4，且第一出气管2内的隔片4的间隔和第二出气管3内的隔片4的间隔不同，从而在第一出气管2和第二出气管3内形成不同的节流效果。

在本实施例中，隔片4沿着第一出气管2的轴向在第一出气管2的中心轴线的相对两侧交替排布；和/或，隔片4沿着第二出气管3的轴向在第二出气管3的中心轴线的相对两侧交替排布。

隔片4在其所在的出气管内沿该出气管的轴向在中心轴线的相对两侧交替排布，能够在闪发器内液态冷媒波动时产生的液滴随补气流动时，通过多重隔片4的阻挡作用，起到挡板的作用，防止闪发器内补气带有较大液滴，对压缩机的稳定性产生影响。

优选地，隔片4为半圆形，位于同一中心轴线两侧的隔片4在垂直于中心轴线的平面上的投影为圆形。隔片4为半圆形，且直径与其所在的出气管的内径相一致，能够减小冷媒在出气管内的流动阻力，同时使得交替布置的隔片4起到有效的阻挡作用，保证隔片4对液体起到有效的分解效果，减小液滴直径。

优选地，第一出气管2内的隔片4的轴向间隔小于第二出气管3内的隔片4的轴向间隔。在本实施例中，第一出气管2和第二出气管3的管径相同，隔片4的截面相同，因此需要通过调整隔片4间距的方式来实现两个出气管内的不同节流效果。由于第一出气管2内的隔片4之间的轴向间距小于第二出气管3内的隔片4之间的轴向间距，因此使得第一出气管2内的流通截面积小于第二出气管3内的流通截面积，从而可以在采用第一出气管2进行补气时，有效避免闪发器补气带液，对压缩机形成有效保护。

对于第二出气管3而言，由于其内部隔片4的距离较大，流通截面积大，闪发器中的饱和气态冷媒携带少量液态冷媒，高压级吸气口冷媒焓值减少，从而有效降低压缩机的排气温度。

优选地，隔片4采用1.5mm～3mm的铜片制成，不仅易于加工，而且耐腐蚀性好，能够有效延长隔片4的使用寿命将铜片的厚度设置为1.5mm～3mm，既能够避免铜片厚度过薄，导致收到冷媒冲击时发生形变，无法起到有效的阻流效果，同时能够避免铜片厚度过大而造成材料浪费，导致闪发器重量较大以及成本较高。

优选地，在本实施例中，闪发器还包括第一液管8和第二液管9，第一液管8和第二液管9均从壳体1的顶部***壳体1内，并向着壳体1底部延伸。在本实施例中，两个业管均从壳体1的顶部***至壳体1的底部，因此能够实现闪发器的双向闪发，使用范围更广。

在本实施例中，第一出气管2和第二出气管3位于第一液管8和第二液管9之间的区域，第一液管8的出口具有斜切口10，斜切口10背离第二液管9；和/或，第二液管9的出口具有斜切口10，斜切口10背离第一液管8。

将第一液管8和第二液管9的出液口底部设置为斜切口，能够有效避免出气带液。在本实施例中，第一液管8和第二液管9的斜切口均是背向第一出气管2和第二出气管3，因此能够使得斜切口的朝向远离第一出气管2和第二出气管3所在侧，从而有效防止液体被携带出第一出气管2和第二出气管3。

优选地，第一液管8的斜切口10和第二液管9的斜切口10关于竖向平面对称。

优选地，斜切口10与水平面之间的夹角Q为30°～45°。

壳体1内固定设置有固定板11，第一液管8和第二液管9均穿设在固定板11内，从而能够防止在机组运行的过程中第一液管8和第二液管9震动产生异响，保证热泵***能够稳定可靠运行。

优选地，第一液管8和/或第二液管9底部距离壳体1底部的间距h为5mm～10mm；和/或，固定板的底部与第一液管8和/或第二液管9底部之间的间距m为10mm～15mm。

结合参见图7所示，根据本发明的第二实施例，其与第一实施例基本相同，不同之处在于，在本实施例中，闪发器还包括第三出气管7，第三出气管7的最小过流截面大于第二出气管3的最小过流截面。

通过设置第三出气管7，能够实现对压缩机补气更加精确的控制。在本实施例中，第三出气管7内也设置有隔片4，且隔片4的间隔大于第二出气管3内的隔片4的间隔。

结合参见图8所示，根据本发明的第三实施例，其与第一实施例基本相同，不同之处在于，在本实施例中，第一出气管2上的第一节流结构包括孔板5，孔板5固定设置在第一出气管2的内壁上，孔板5上设置有多个节流孔6；和/或，第二出气管3上的第二节流结构包括孔板5，孔板5固定设置在第二出气管3的内壁上，孔板5上设置有多个节流孔6。

在本实施例中，采用孔板5的结构来实现对冷媒的节流，也可以起到与隔片4相同的节流效果。

在其他实施例中，也可以采用丝网或者是其他形式的结构来形成出气管内的节流结构。

结合参见图9所示，根据本发明的第四实施例，其与第一实施例基本相同，不同之处在于，在本实施例中，闪发器不包括第一液管8和第二液管9，而是包括进管12和出液管13，进管12设置在壳体1的顶部，出液管13连接至壳体1的底部。

在本实施例中，闪发器为单向闪发器，也可以通过设置多根带有半圆形隔板，且隔板间距不同的出气管，实现调整闪发器出气口状态，降低压缩机排气温度，提高***稳定性。

结合参见图10所示，根据本发明的实施例，热泵***包括上述的闪发器19。

优选地，热泵***还包括压缩机14，压缩机14包括补气口，闪发器19的第一出气管2通过第一补气管路15连接至补气口，闪发器19的第二出气管3通过第二补气管路17连接至补气口，第一补气管路15上设置有第一控制阀16，第二补气管路17上设置有第二控制阀18。

在本实施例中，由于第一出气管2和第二出气管3所提供的气态冷媒状态不同，可以提供带液补气和不带液补气，因此无需节流阀进行开度调节的方式来实现补气状态的调节，只需要设置简单的电磁阀实现相应补气管路的通断即可，控制结构和控制策略都更加简单，控制程序复杂度降低，控制成本有效降低。

在本实施例中，热泵***还包括热泵***还包括四通阀20、第一换热器21、第二换热器22、油分离器23、气液分离器24、第一节流阀25、第二节流阀26和室内机组27，其中室内机组27与第一换热器21换热连接，从而将室外机组产生的冷量置换至室内机组，对室内机组进行有效制冷。

根据本发明的实施例，一种上述的热泵***的控制方法包括：获取热泵***的工况；当热泵***处于低温工况下时，检测压缩机14的排气温度；当压缩机14的排气温度T1≥100℃时，关闭第一控制阀16，打开第二控制阀18；当压缩机14的排气温度降低到T1≤85℃时，打开第二控制阀18，关闭第一控制阀16。

在本实施例中，在第一出气管2上设置有第一控制阀16，在第二出气管3上设置有第二控制阀18，当双级压缩热泵机组在低温恶劣工况下运行时，排气温度T1≥100℃时，此时排气温度过高，因此需要关闭第一控制阀16，打开第二控制阀18，通过第二出气管3对压缩机14进行补气，由于第二出气管3的过流截面较大，因此补气带液，可有效降低高压级吸气口冷媒焓值，降低压缩机的排气温度。当压缩机14的排气温度降低到T1≤85℃时，可以打开第二控制阀18，关闭第一控制阀16，从而防止补气带液，对压缩机的稳定性产生不利影响。

此外，当双级压缩热泵机组在正常工况下运行时，也可以打开第二控制阀18，关闭第一控制阀16，从而防止补气带液，保证压缩机14正常稳定运行。

通过上述的方式，采用一个闪发器19就可以完成两种补气状态的更换，从而有效拓宽了双级压缩热泵机组的适用范围。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种闪发器，其特征在于，包括壳体(1)和设置在所述壳体(1)上的至少第一出气管(2)和第二出气管(3)，所述第一出气管(2)的最小过流截面小于所述第二出气管(3)的最小过流截面。

2.根据权利要求1所述的闪发器，其特征在于，所述第一出气管(2)上设置有第一节流结构，所述第一出气管(2)的最小过流截面位于所述第一节流结构上；和/或，所述第二出气管(3)上设置有第二节流结构，所述第二出气管(3)的最小过流截面位于所述第二节流结构上。

3.根据权利要求2所述的闪发器，其特征在于，所述第一节流结构包括沿所述第一出气管(2)的轴向间隔设置的多个隔片(4)；和/或，所述第二节流结构包括沿所述第二出气管(3)的轴向间隔设置的多个隔片(4)。

4.根据权利要求3所述的闪发器，其特征在于，所述隔片(4)沿着所述第一出气管(2)的轴向在所述第一出气管(2)的中心轴线的相对两侧交替排布；和/或，所述隔片(4)沿着所述第二出气管(3)的轴向在所述第二出气管(3)的中心轴线的相对两侧交替排布。

5.根据权利要求4所述的闪发器，其特征在于，所述隔片(4)为半圆形，位于同一中心轴线两侧的所述隔片(4)在垂直于中心轴线的平面上的投影为圆形。

6.根据权利要求4所述的闪发器，其特征在于，所述第一出气管(2)内的隔片(4)的轴向间隔小于所述第二出气管(3)内的隔片(4)的轴向间隔。

7.根据权利要求2所述的闪发器，其特征在于，所述第一节流结构包括孔板(5)，所述孔板(5)固定设置在所述第一出气管(2)的内壁上，所述孔板(5)上设置有多个节流孔(6)；和/或，所述第二节流结构包括孔板(5)，所述孔板(5)固定设置在所述第二出气管(3)的内壁上，所述孔板(5)上设置有多个节流孔(6)。

8.根据权利要求3所述的闪发器，其特征在于，所述隔片(4)采用1.5mm～3mm的铜片制成。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的闪发器，其特征在于，所述闪发器还包括第三出气管(7)，所述第三出气管(7)的最小过流截面大于所述第二出气管(3)的最小过流截面。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的闪发器，其特征在于，所述闪发器还包括第一液管(8)和第二液管(9)，所述第一液管(8)和所述第二液管(9)均从所述壳体(1)的顶部***所述壳体(1)内，并向着所述壳体(1)底部延伸。

11.根据权利要求10所述的闪发器，其特征在于，所述第一出气管(2)和所述第二出气管(3)位于所述第一液管(8)和所述第二液管(9)之间的区域，所述第一液管(8)的出口具有斜切口(10)，所述斜切口(10)背离所述第二液管(9)；和/或，所述第二液管(9)的出口具有斜切口(10)，所述斜切口(10)背离所述第一液管(8)。

12.根据权利要求11所述的闪发器，其特征在于，所述第一液管(8)的斜切口(10)和所述第二液管(9)的斜切口(10)关于竖向平面对称。

13.根据权利要求11所述的闪发器，其特征在于，所述斜切口(10)与水平面之间的夹角Q为30°～45°。

14.根据权利要求11所述的闪发器，其特征在于，所述壳体(1)内固定设置有固定板(11)，所述第一液管(8)和所述第二液管(9)均穿设在所述固定板(11)内。

15.根据权利要求14所述的闪发器，其特征在于，所述第一液管(8)和/或所述第二液管(9)底部距离所述壳体(1)底部的间距h为5mm～10mm；和/或，所述固定板的底部与所述第一液管(8)和/或所述第二液管(9)底部之间的间距m为10mm～15mm。

16.根据权利要求1至8中任一项所述的闪发器，其特征在于，所述闪发器还包括进管(12)和出液管(13)，所述进管(12)设置在所述壳体(1)的顶部，所述出液管(13)连接至所述壳体(1)的底部。

17.一种热泵***，其特征在于，包括权利要求1至16中任一项所述的闪发器(19)。

18.根据权利要求17所述的热泵***，其特征在于，所述热泵***还包括压缩机(14)，所述压缩机(14)包括补气口，所述闪发器(19)的第一出气管(2)通过第一补气管路(15)连接至所述补气口，所述闪发器(19)的第二出气管(3)通过第二补气管路(17)连接至所述补气口，所述第一补气管路(15)上设置有第一控制阀(16)，所述第二补气管路(17)上设置有第二控制阀(18)。

19.一种如权利要求18所述的热泵***的控制方法，其特征在于，包括：

获取热泵***的工况；

当热泵***处于低温工况下时，检测压缩机(14)的排气温度；

当压缩机(14)的排气温度T1≥100℃时，关闭第一控制阀(16)，打开第二控制阀(18)；

当压缩机(14)的排气温度降低到T1≤85℃时，打开第二控制阀(18)，关闭第一控制阀(16)。