闪蒸罐和制冷系统技术领域
本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种闪蒸罐以及包括该闪蒸
罐的制冷系统。
背景技术
在制冷系统中，为了提高冷却能力和制冷效率，往往引入闪蒸罐。
然而，在现有制冷系统中，闪蒸罐的结构往往比较复杂，并且往往需
要采用复杂的控制逻辑和昂贵的硬件来对闪蒸罐及系统进行控制。
发明内容
本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至
少一个方面。
本发明的一个目的在于提供一种闪蒸罐以及包括该闪蒸罐的制
冷系统，其中，在闪蒸罐的入口中集成有用于预膨胀流入闪蒸罐的入
口的制冷剂的预膨胀元件，从而无需在与闪蒸罐的入口相连的进液管
路中设置一个单独的节流阀和对该节流阀进行单独控制，因此，简化
了制冷系统的结构和控制，降低成本。
本发明的另一个目的在于提供一种闪蒸罐以及包括该闪蒸罐的
制冷系统，其中，闪蒸罐的内部被分隔成用于容纳液态制冷剂的液体
容纳空间和用于容纳气态制冷剂的气体容纳空间，从而能够有效避免
液态制冷剂和气态制冷剂相互混合，促进了液态制冷剂和气态制冷剂
的相互分离。
本发明的另一个目的在于提供一种闪蒸罐以及包括该闪蒸罐的
制冷系统，其中，闪蒸罐的入口管的开口的中心轴线倾斜于所述闪蒸
罐的内壁，这样，经由入口管进入闪蒸罐的制冷剂会沿闪蒸罐的内壁
产生回旋的涡流，进一步促进了液态制冷剂和气态制冷剂的相互分
离。
本发明的技术方案可以通过以下具体实施例来实现：
根据本发明的一个方面，提供一种闪蒸罐，包括：入口，液体经
由所述入口流入所述闪蒸罐中；第一出口，位于所述闪蒸罐的顶部；
第二出口，位于所述闪蒸罐的底部；和预膨胀元件，所述预膨胀元件
集成在所述闪蒸罐的入口中，用于预膨胀流入所述闪蒸罐的入口的液
体。
根据本发明的一个实例性的实施例，所述预膨胀元件为集成在所
述入口处的固定节流孔或节流管。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述固定节流孔或节流管
被设计成使得：包括该闪蒸罐的制冷系统在喷气状态下拥有最优的中
间喷气压力，所述最优的中间喷气压力是指制冷系统在这种喷气压力
下运行时的效率达到最高、且制冷系统的输出制冷量或制热量与制冷
系统的输入功耗的比值达到最佳。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述闪蒸罐还包括水平分
隔板，所述水平分隔板设置在所述闪蒸罐的内部，并位于所述入口的
上方。所述水平分隔板将所述闪蒸罐的内部空间分隔成位于所述水平
分隔板上方的第一容纳空间和位于所述水平分隔板下方的第二容纳
空间，并且在所述水平分隔板上包括至少一个通孔，以允许气体经由
所述至少一个通孔从所述第二容纳空间进入所述第一容纳空间。
根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述闪蒸罐的第二容纳
空间的侧壁上设置有视液镜，以便观察所述第二容纳空间中的液态制
冷剂。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述闪蒸罐的入口包括伸
入所述闪蒸罐内部的入口管，所述入口管的开口的中心轴线倾斜于所
述闪蒸罐的内壁。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述入口管的开口的中心
轴线与所述闪蒸罐的内壁的切线成大于10度且小于60度的夹角。
根据本发明的另一个方面，提供一种制冷系统，包括冷凝器、蒸
发器、膨胀阀和压缩机。所述制冷系统还包括前述闪蒸罐。从所述冷
凝器输出的制冷剂经由所述闪蒸罐的入口进入所述闪蒸罐中，并且所
述闪蒸罐将所述制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂。所述气态制
冷剂经由所述闪蒸罐的第一出口被输送到所述压缩机中。所述液态制
冷剂经由所述闪蒸罐的第二出口被输送到系统膨胀阀之后被输送到
所述蒸发器中。所述压缩机压缩从所述蒸发器输入的制冷剂，并将压
缩的制冷剂输送到所述冷凝器中。
根据本发明的一个实例性的实施例，所述制冷系统还包括：在所
述闪蒸罐的第一出口与所述压缩机之间的喷射管路，设置在所述喷射
管路上的引射器，和在所述闪蒸罐的第二出口与所述引射器之间的连
接管路；从所述闪蒸罐的第一出口输出的气态制冷剂能够经由所述引
射器被喷射到所述压缩机中；从所述闪蒸罐的第二出口输出的液态制
冷剂的一部分能够被引导至所述引射器。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述制冷系统还包括：设
置在所述喷射管路上的电控阀，所述电控阀位于所述引射器与所述压
缩机之间，当压缩机关闭时，所述电控阀与压缩机同时关闭，以防止
压缩机停机后有制冷剂从闪蒸罐经由喷射管路迁移至压缩机中。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述制冷系统还包括控制
阀，其设置于所述闪蒸罐的第二出口与所述引射器之间的连接管路
上；当所述压缩机的排气温度高于预设温度时，所述控制阀打开，以
允许从所述闪蒸罐的第二出口输出的液态制冷剂与所述气态制冷剂
一起经由所述引射器被喷射到所述压缩机中，当所述压缩机的排气温
度低于预设温度时，所述控制阀关闭。
根据本发明的另一个实例性的实施例，从所述闪蒸罐的第一出口
输出的气态制冷剂被喷射到所述压缩机中；从所述冷凝器直接输出的
液态制冷剂的一部分被喷射到所述压缩机中。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述制冷系统还包括：设
置在所述闪蒸罐的第一出口与所述压缩机之间的喷射管路上的电控
阀；当压缩机关闭时，此电控阀与压缩机同时关闭，以防止在压缩机
停机后制冷剂从闪蒸罐经由喷射管路迁移至压缩机中。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述制冷系统还包括：设
置在所述冷凝器的出口和所述喷射管路之间的连接管路，所述冷凝器
的出口经由所述连接管路与所述喷射管路连通，在所述连接管路上设
置有一个控制阀；当所述压缩机的排气温度高于预设温度时，所述控
制阀打开，以允许从所述冷凝器直接输出的液态制冷剂被喷射到所述
压缩机中，当所述压缩机的温度低于预设温度时，所述控制阀关闭。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述控制阀为电子膨胀
阀，并且通过调节该电子膨胀阀的开度来控制所述压缩机的排气温
度。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述控制阀为电磁阀，并
且通过调节该电磁阀的占空比来控制所述压缩机的排气温度。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述制冷系统为空调系统
或热泵系统或冷冻系统。
在本发明前述各个实例性的实施例中，通过在闪蒸罐的入口中集
成有一个用于预膨胀流入闪蒸罐的入口的制冷剂的预膨胀元件，从而
无需在与闪蒸罐的入口相连的进液管路中设置一个单独的节流阀和
对该节流阀进行单独控制，因此，简化了制冷系统的结构和控制，降
低成本。
通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和
优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
附图说明
图1显示根据本发明的第一实例性的实施例的制冷系统的示意
图；
图2显示图1所示的制冷系统中的闪蒸罐的平面视图；
图3a显示图2中的闪蒸罐沿图2中的剖切线A-A的剖面图；
图3b显示图2中的闪蒸罐沿图2中的剖切线B-B的剖面图；和
图4显示根据本发明的第二实例性的实施例的制冷系统的示意
图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具
体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部
件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明
构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细
节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施
例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知
的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
在闪蒸罐中，可以在连接到闪蒸罐的入口的进液管路中设置一个
单独的节流阀，并对该节流阀单独进行控制，以便调节流入闪蒸罐的
液态制冷剂的流量、流速和压力。但是，这会导致制冷系统的结构和
控制变得更加复杂，而且还会导致成本上升。
此外，有的闪蒸罐的内部空间是一个整体的容纳空间，没有被分
隔成用于容纳液态制冷剂的液体容纳空间和用于容纳气态制冷剂的
气体容纳空间。因此，液态制冷剂和气态制冷剂容易相互混合，不易
于液态制冷剂和气态制冷剂的相互分离。有的闪蒸罐由多个阻隔板或
旋转板将内部空间分隔成用于容纳液态制冷剂的液体容纳空间和用
于容纳气态制冷剂的气体容纳空间，结构复杂，工艺制造复杂，成本
较高。
并且，利用闪蒸罐实现同时具有喷气和喷液的系统往往具有非常
复杂的控制逻辑和专门的控制板，成本较高。图1显示根据本发明的
第一实例性的实施例的制冷系统的示意图。
如图1所示，在图示的实施例中，制冷系统主要包括闪蒸罐100、
冷凝器200、蒸发器300和压缩机400。
图2显示图1所示的制冷系统中的闪蒸罐100的平面视图。
如图2所示，在图示的实施例中，该闪蒸罐100主要包括设置在
闪蒸罐100的罐体上的入口110、设置在闪蒸罐100的罐体的顶部的
第一出口121和设置在闪蒸罐100的罐体的底部的第二出口122。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，从冷凝器200输出的制
冷剂经由闪蒸罐100的入口110进入闪蒸罐100中，并且制冷剂在闪
蒸罐100中被分离成气态制冷剂和液态制冷剂。气态制冷剂经由闪蒸
罐100的第一出口121被输送到压缩机400中。液态制冷剂经由闪蒸
罐100的第二出口122被输送到蒸发器300中。压缩机400压缩从闪
蒸罐100和蒸发器300输入的制冷剂，并将压缩的制冷剂输送到冷凝
器200中。
在图2所示的实施例中，在闪蒸罐100的入口110中集成有一个
预膨胀元件(未标示)，该预膨胀元件用于预膨胀流入闪蒸罐100的
入口110的液体。
在本发明的一个实例性的实施例中，前述预膨胀元件可以为固定
节流孔或节流管。
在本发明的一个实例性的实施例中，前述节流孔或节流管可以根
据闪蒸罐100的最优的中间排气压力来设计。此外，前述节流管可以
是毛细管。
在本发明的前述实施例中，闪蒸罐在入口处集成了一个预膨胀
(节流孔板或节流板)，而在现有的制冷系统中，这种预膨胀都是单独
的，而且需要一套复杂的控制逻辑。
在本发明的前述实施例中，通过设计预膨胀元件(节流孔板或节
流板)使得系统在喷气状态运行下拥有最优的中间喷气压力。此处所
讲的最优的中间喷气压力是指系统在这种喷气压力的状态下运行，系
统的效率(COP/EER)达到最高，及系统的输出制冷量(或制热量)
与系统的输入功耗的比值达到最佳。系统的最优中间喷气压力可以通
过计算的方式得到，给定系统的额定运行工况(蒸发温度，冷凝温度，
过冷度，过热度)，压缩机的性能参数，系统所用的制冷剂，可以计
算出该系统在用该压缩机的情况下的最优中间喷气压力，有了这个压
力值，就可以确定节流孔板或节流板的大小。集成有固定的节流孔板
或节流管的闪蒸罐，系统在额定工况运行的状态下，闪蒸罐里的液位
在闪蒸罐高度的40％～60％为最佳，当系统在不同的工况运行时，只
要闪蒸罐内的液位不会低于罐体高度的15％或高于罐体高度的85％，
系统都能安全稳定的运行。
在本发明的前述实施例中，通过在闪蒸罐100的入口110中集成
有用于预膨胀流入闪蒸罐100的入口110的制冷剂的预膨胀元件，从
而无需在与闪蒸罐100的入口相连的进液管路中设置一个单独的节
流阀和对该节流阀进行单独控制，因此，简化了制冷系统的结构和控
制，降低成本。
图3a显示图2中的闪蒸罐100沿图2中的剖切线A-A的剖面图。
图3b显示图2中的闪蒸罐100沿图2中的剖切线B-B的剖面图。
如图2、图3a和图3b所示，在图示的实施例中，闪蒸罐100还
包括一个水平分隔板103。该水平分隔板103设置在闪蒸罐100的内
部，并位于入口110的上方。该水平分隔板103将闪蒸罐100的内部
空间分隔成位于水平分隔板103上方的第一容纳空间101(用于容纳
气态制冷剂)和位于水平分隔板103下方的第二容纳空间102(用于
容纳液态制冷剂)。
在本发明的一个实施例中，可以在闪蒸罐100的第二容纳空间
102的侧壁上设置有视液镜，便于观察第二容纳空间102中的液态制
冷剂。
本发明的前述实施例中，闪蒸罐的内部被分隔成用于容纳液态制
冷剂的液体容纳空间(第二容纳空间102)和用于容纳气态制冷剂的
气体容纳空间(第一容纳空间101)，从而能够有效避免液态制冷剂
和气态制冷剂相互混合，促进了液态制冷剂和气态制冷剂的相互分
离。
如图3a清楚地显示，在水平分隔板103上形成有至少一个通孔
103a，以允许气体(气态制冷剂)经由至少一个通孔103a从第二容
纳空间102进入第一容纳空间101。
如图3b清楚地显示，在图示的实施例中，闪蒸罐100的入口110
包括伸入闪蒸罐100内部的入口管111，该入口管111的开口111a的
中心轴线X1倾斜于闪蒸罐100的内壁100a。
本发明的前述实施例中，闪蒸罐100的入口管111的开口111a
的中心轴线X1倾斜于闪蒸罐100的内壁100a。这样，经由入口管111
进入闪蒸罐100的制冷剂会沿闪蒸罐100的内壁100a产生回旋的涡
流，进一步促进了液态制冷剂和气态制冷剂的相互分离。
在本发明的一个实例性的实施例中，入口管111的开口111a的
中心轴线X1与闪蒸罐100的内壁100a的切线可以成大于10度且小
于60度的夹角。
请继续参见图1和图2，在图示的实施例中，在闪蒸罐100的第
一出口121与压缩机400之间的喷射管路2上设置有一个引射器500；
并且从闪蒸罐100的第一出口121输出的气态制冷剂和从闪蒸罐100
的第二出口122输出的液态制冷剂的一部分经由引射器500被一起喷
射到压缩机400中。
在本发明的一个实例性的实施例中，如图1和图2所示，在喷射
管路2上还设置有一个电控阀800，该电控阀800位于引射器500与
压缩机400之间。当压缩机400关闭时，此电控阀800应与压缩机
400同时关闭，以防止压缩机400停机后有制冷剂从闪蒸罐100经由
喷射管路2迁移至压缩机400中。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，在闪蒸罐100的第二出
口122与引射器500之间的连接管路4上设置有一个控制阀600。当
压缩机400的排气温度高于预设温度时，控制阀600打开，以允许从
闪蒸罐100的第二出口122输出的液态制冷剂经由引射器500被喷射
到压缩机400中。当压缩机400的排气温度低于预设温度时，控制阀
600关闭。这样，就能够将压缩机400的排气温度控制成等于预设温
度。
在本发明的一个实例性的实施例中，可以采用温度传感器700来
检测压缩机400的排气温度，并根据检测到的温度来控制前述控制阀
600。
在本发明的一个实例性的实施例中，前述控制阀600为电子膨胀
阀，并且通过调节该电子膨胀阀的开度来控制压缩机400的排气温
度。
在本发明的另一个实例性的实施例中，前述控制阀600为电磁
阀，并且通过调节该电磁阀的占空比来控制压缩机400的排气温度。
图4显示根据本发明的第二实例性的实施例的制冷系统的示意
图。
图4所示的制冷系统包括图2-3所示的闪蒸罐100以及冷凝器
200、蒸发器300和压缩机400。
如图4和图2所示，从冷凝器200输出的制冷剂经由闪蒸罐100
的入口110进入闪蒸罐100中，并且制冷剂在闪蒸罐100中被分离成
气态制冷剂和液态制冷剂。气态制冷剂经由闪蒸罐100的第一出口
121被输送到压缩机400中。液态制冷剂经由闪蒸罐100的第二出口
122被输送到蒸发器300中。压缩机400压缩从闪蒸罐100和蒸发器
300输入的制冷剂，并将压缩的制冷剂输送到冷凝器200中。
如图4和图2所示，在图示的实施例中，从闪蒸罐100的第一出
口121输出的气态制冷剂和从冷凝器200直接输出的液态制冷剂的一
部分被一起喷射到压缩机400中。
如图4和图2所示，在图示的实施例中，在闪蒸罐100的第一出
口121与压缩机400之间的喷射管路2上设置有一个电控阀800。当
压缩机400关闭时，此电控阀800应与压缩机400同时关闭，以防止
压缩机400停机后有制冷剂从闪蒸罐100经由喷射管路2迁移至压缩
机400中。
如图4和图2所示，在图示的实施例中，冷凝器200的出口经由
一个连接管路4’与喷射管路2连通，并在连接管路4’上设置有一个
控制阀600。当压缩机400的排气温度高于预设温度时，控制阀600
打开，以允许从冷凝器200直接输出的液态制冷剂被喷射到压缩机
400中。当压缩机400的温度低于预设温度时，控制阀600关闭。这
样，就能够将压缩机400的排气温度控制成等于预设温度。
在本发明的一个实例性的实施例中，如图4所示，可以采用温度
传感器700来检测压缩机400的排气温度，并根据检测到的温度来控
制前述控制阀600。
在本发明的一个实例性的实施例中，前述控制阀600为电子膨胀
阀，并且通过调节该电子膨胀阀的开度来控制压缩机400的排气温
度。
在本发明的另一个实例性的实施例中，前述控制阀600为电磁
阀，并且通过调节该电磁阀的占空比来控制压缩机400的排气温度。
在本发明的一个实例性的实施例中，图1和图4所示的制冷系统
可以为空调热泵及冷冻系统。
本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性
的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述
的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组
合。
虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨
在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的
一种限制。
虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通
技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，
可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物
限定。
应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一
个”不排除多个。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本
发明的范围。