本发明涉及空调技术领域，更具体地，涉及一种闪蒸器和具有该闪蒸器的空调系统。
背景技术：
闪蒸器是制冷系统中的一个关键部件，其在两级压缩、喷气增焓、独立压缩等型式的制冷系统中都有应用。闪蒸器是一个可以容纳制冷剂的容器，其通常有三个接口：进口、气体出口和液体出口。其工作原理是：从冷凝器或上一级闪蒸器来的液态制冷剂经过节流后从闪蒸器的进口流入，由于体积突然扩大，部分制冷剂从液态制冷剂中闪发出来，变成温度较低的制冷剂气体，从气体出口流出，而没有闪发的液态制冷剂则从液体出口流出闪蒸器。
从闪蒸器的气体出口流出的气态制冷剂通常直接进入压缩机的吸气腔，如果气态制冷剂中夹带有液体，则容易使压缩机产生湿压缩，严重时会损坏压缩机。此外，如果流出闪蒸器的液态制冷剂中含有气体，则会使蒸发器的有效换热面积减小，造成系统制冷性能下降。
因此，一个性能优良的闪蒸器，其气体出口的制冷剂的干度应该越高越好，同时其液体出口的制冷剂的干度应该越低越好。即闪蒸器的气体出口处不应夹带任何液滴，液体出口处不应混有任何气体。
而在相关技术中，从闪蒸器的气体出口流出的气态制冷剂中会夹带液体，从液体出口流出的液态制冷剂中会夹带气体，不仅增加压缩机液压缩的风险，而且影响系统的制冷性能，闪蒸器的结构有待进一步改进。
技术实现要素：
本申请是基于申请人对以下事实和问题的发现和认识作出的：
申请人发现相关技术中的闪蒸器的气液分离效果不好的原因在于，闪蒸器采用了横截面积上下保持不变的结构，气体在闪蒸器内流动时不能很好的实现气液分离，形成气体出口处容易夹带液体，液体出口处容易夹带气体等缺点。
除此之外，申请人经过研究还发现，制冷剂在闪蒸器内的流动情况会对气液分离产生很大的影响，当制冷剂沿直线流动时，气液分离效果会较差，当制冷剂形成旋转流动或涡流时，会提高气液分离效果。
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种闪蒸器，所述闪蒸器的气液分离效果相比相关技术中的方案大幅提升。
本发明还提出了一种具有上述闪蒸器的空调系统。
根据本发明实施例的闪蒸器，包括：本体，所述本体内限定有空腔，所述本体的上部设有与所述空腔连通的出气口和进口通道，下部设有与所述空腔连通的出液口，所述空腔的上部的横截面积大于所述空腔的下部的横截面积，所述进口通道被构造为适于使气体旋入所述空腔。
根据本发明实施例的闪蒸器可以提升气液分离效果，减少压缩机液压缩的风险，降低对系统制冷性能的影响。
另外，根据本发明上述实施例的闪蒸器还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述空腔的横截面形成为圆形。
进一步地，所述进口通道设在所述本体的上部侧壁上，所述进口通道的中轴线不与所述空腔的中心线相交。
更进一步地，所述进口通道的中轴线与所述空腔的中心线呈垂直关系。
可选地，所述进口通道的外侧壁面与所述空腔的内侧壁面相切。
根据本发明的一些实施例，所述空腔的下部的至少一部分的横截面积由上到下递减。
进一步地，所述空腔的下部形成为锥形，且所述空腔的下端敞开形成所述出液口。
可选地，所述空腔的上部的横截面积由上自下保持不变。
进一步地，所述空腔包括圆柱形腔和圆锥形腔，所述圆锥形腔的上端的内径大体等于所述圆柱形腔的内径且所述圆锥形腔的内周壁面与所述圆柱形腔的内周壁面圆滑连接，所述出气口和所述进口通道均与所述圆柱形腔连通，所述出液口与所述圆锥形腔连通。
更进一步地，所述圆柱形腔的内径为d，所述圆柱形腔的轴向长度为1.5d-2.5d，所述圆锥形腔的轴向长度为1.5d-2.5d，所述进口通道的内径为0.2d-0.3d，所述出液口的内径为0.2d-0.3d，所述出气口的内径为0.45d-0.55d。
根据本发明的一些实施例，所述出液口、所述空腔与所述出气口同轴设置。
可选地，所述进口通道的进气出口高于所述出气口且低于所述空腔的上端。
根据本发明一些实施例的闪蒸器还包括：节流元件，所述节流元件设在所述进口通道内。
进一步地，所述节流元件形成为节流管或节流板，所述节流管内具有通流面积小于所述进口通道的通流面积的节流通道，所述节流板内设有通流面积小于所述进口通道的通流面积的节流孔。
可选地，所述节流元件通过冷压或过盈配合固定在所述进口通道内。
根据本发明的一些实施例，所述本体包括：主壳体，所述空腔设在所述主壳体内；进口管，所述进口管连接在所述主壳体的上部，所述进口通道设在所述进口管内；出气管，所述出气管连接在所述主壳体的上部，所述出气口设在所述出气管上；出液管，所述出液管连接在所述主壳体的下部，所述出液口设在所述出液管上。
根据本发明实施例的空调系统，包括根据本发明实施例的闪蒸器。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的闪蒸器的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的闪蒸器的一个角度的侧视图；
图3是图2中沿线a-a方向的剖视图；
图4是根据本发明实施例的闪蒸器的另一个角度的侧视图；
图5是图4中沿线b-b方向的剖视图；
图6是根据本发明实施例的闪蒸器的俯视图；
图7是根据本发明实施例的闪蒸器的节流元件的结构示意图；
图8是根据本发明实施例的闪蒸器的节流元件的一个角度的侧视图；
图9是根据本发明实施例的闪蒸器的节流元件的另一个角度的侧视图；
图10是图9中沿线c-c方向的剖视图。
附图标记：
闪蒸器100；
本体10；主壳体11；进口管12；出气管13；出液管14；
空腔110；圆柱形腔111；圆锥形腔112；
进口通道101；外侧壁面1011；出气口102；出液口103；
节流元件20；节流通道21；入口通道22。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述根据本发明实施例的闪蒸器100。
参照图1至图10所示，根据本发明实施例的闪蒸器100可包括本体10，本体10内限定有空腔110，闪蒸器100的上部设有出气口102和进口通道101，出气口102与空腔110连通，使得空腔110中经过分离的气态制冷剂可以从出气口102流出本体10。进口通道101与空腔110连通，以使要闪蒸的制冷剂可以经过进口通道101进入到空腔110内。本体10的下部设有出液口103，出液口103与空腔110连通，闪蒸后剩下的液态制冷剂可以通过出液口103流出本体10。
其中，空腔110的上部的横截面积大于空腔110的下部的横截面积，由此，本发明实施例中的闪蒸器100不再形成为相关技术中的横截面积不变的结构，而是形成为变截面结构，制冷剂可以从进口通道101进入到空腔110的面积较大的部分，然后向下流动至空腔110的面积较小的部分，最后从出液口103流出。这种上大下小的结构可以提高气液分离的效果。
进一步地，进口通道101被构造为适于使流体旋入空腔110。也就是说，从进口通道101流入空腔110的制冷剂等流体可以形成旋流，并且可以旋转着向下朝向出液口103流动。根据旋转气液混合物团受到的离心力不同这一原理，气液混合的制冷剂在闪蒸器100内高速旋转的过程中，密度大的液态制冷剂在离心力作用下被甩向空腔110的内侧壁面，并在重力作用下沿空腔110的内侧壁面下落流至本体10的出液口103流出，而密度小的气态制冷剂在本体10的内部收缩并向中心流动，向上形成二次涡流，可以从出气口102排出。由此，可以大幅提升气液分离效果。
根据本发明实施例的闪蒸器100，通过使空腔110的上部的横截面积大于空腔110的下部的横截面积并使进口通道101构造为使流体旋入空腔110，使得闪蒸器100的气液分离效果提升，不仅可以减少压缩机液压缩的风险，而且可以减少对系统制冷性能的影响。
根据本发明的一些实施例，空腔110的横截面可以形成为圆形，如图5和图6所示。由此，空腔110的内侧壁面较为圆滑，不仅可以减少流体旋转流动的阻力，而且可以导向流体的流动，流体旋转流动性更好，可以进一步提升气液分离效果。
可选地，进口通道101可以设在闪蒸器100的上部侧壁上，例如，如图1至图6所示。由此，更利于气体围绕空腔110的中心线ob转动，即大体沿着空腔110的周向流动。进一步，进口通道101的中轴线oa不与空腔110的中心线ob相交。由此，进口通道101不与空腔110的中心线ob正对，从进口通道101流入空腔110的流体不会正对空腔110的中心线ob，而是大体沿着空腔110的切向方向流入，由此更利于形成旋流，可以进一步提升气液分离效果。
更进一步地，进口通道101的中轴线oa可以与空腔110的中心线ob呈垂直关系，如图4和图5所示，进口通道101的中轴线oa沿水平方向延伸，空腔110的中心线ob沿竖直方向延伸。由此，流体在进入空腔110时可以大致在垂直于空腔110的中心线ob的方向流动，有利于增加流体在空腔110内的旋转次数，可以进一步提升气液分离效果。
如图6所示，进口通道101的外侧壁面1011与空腔110的内侧壁面面可以相切。由此，进口通道101的外侧壁面1011与空腔110的内侧壁面的连接更圆滑，更有利于制冷剂沿着空腔110的周向旋转流动进入空腔110。
根据本发明的一些实施例，空腔110的下部的至少一部分的横截面积由上到下递减。由此，空腔110的下部的至少一部分可以大致形成为缩口形结构，不仅有利于储液，而且利于气体的反弹回流，可以进一步提升气液分离效果。进一步地，空腔110的下部可以形成为锥形，并且空腔110的下端敞开形成出液口103，如图5和图6所示。由此，不仅方便制造，而且流体在空腔110的下部的旋转流动性好，可以进一步提升气液分离效果。
参照图1至图6所示，空腔110的上部的横截面积由上自下保持不变。由此，有利于稳定旋流流体。进一步地，空腔110可以包括圆柱形腔111和圆锥形腔112，圆锥形腔112的上端的内径大体等于圆柱形腔111的内径，并且圆锥形腔112的内周壁面与圆柱形腔111的内周壁面圆滑连接，出气口102和进口通道101均与圆柱形腔111连通，出液口103与圆锥形腔112连通，出液口103可以位于空腔110的直径最小位置处。由此，流体可以首先旋入位于上方的圆柱形腔111，然后再进入位于下方的圆锥形腔112，气体旋转流动顺畅，气液分离效果好。
空腔110和各个口的尺寸可以根据实际情况进行具体设置，本发明对此不做特殊要求。可选地，根据本发明的一些实施例，圆柱形腔111的内径为d，圆柱形腔111的轴向长度为1.5d-2.5d，圆锥形腔112的轴向长度为1.5d-2.5d，进口通道101的内径为0.2d-0.3d，出液口103的内径为0.2d-0.3d，出气口102的内径为0.45d-0.55d。由此，闪蒸器100尺寸较适中，闪蒸效果好。
在本发明的一些可选实施例中，出液口103、空腔110与出气口102可以同轴设置，由此，更利于气体的向上流出以及液体的向下流动，进一步提升气液分离效果。
可选地，进口通道101的进气出口高于出气口102且低于空腔110的上端，参照图1至图6所示。由此，可以避免从进口通道101进入空腔110的流体直接从出气口102流出，使得流体可以经过气液分离后分别从不同的口流出，气液分离效果较佳。
考虑到相关技术中的闪蒸器均是和节流元件分离的，节流元件离闪蒸器有一定的距离，这样，在制冷剂节流后及进入闪蒸器前的这一段管路上容易产生漏热损失和压力损失。为了改善该问题，可选地，参照图1至图10所示，在本发明的一些实施例中，闪蒸器100还包括节流元件20，节流元件20设在进口通道101内，实现节流元件20在闪蒸器100内的安装。
由此，节流元件20可使得制冷剂经节流元件20节流后直接进入本体10内，不仅省去了节流元件20与闪蒸器100之间的管路，省去了连接管的成本，还减少了体积，节省了制冷系统的安装空间，同时，还可以减小制冷剂节流后的流动损失和漏热损失，使得制冷剂在闪蒸器100内更容易闪发，更利于闪发后气态和液态制冷剂的分离。
节流元件20可以为微型节流元件。本发明对于节流元件20的具体结构不做特殊限制，可选地，节流元件20可以形成为节流管或节流板等。例如，如图7至图10所示，当节流元件20为节流管时，节流管内可以具有节流通道21，节流通道21的通流面积小于进口通道101的通流面积，当液态制冷剂流经节流管时，压力降低，部分制冷剂闪发出来，从面变成气液两相的混合物，以实现节流降压。
再例如，当节流元件20为节流板时，节流板内可以设有节流孔，节流孔的通流面积可以小于进口通道101的通流面积，以实现节流降压。这些结构的节流元件20易于制造，方便设置在进口通道101内，并且可以根据节流要求对节流通道21或节流孔的尺寸进行具体设计，设计方便。
节流元件20在进口通道101内的固定方式可以有多种，例如，节流元件20可以通过冷压或过盈配合等方式固定在进口通道101内，不仅操作方便，而且固定可靠。
可选地，如图7至图10所示，节流元件20内还可以设置入口通道22，入口通道22设在节流通道21的远离空腔110的一侧，入口通道22的通流面积大于节流通道21的通流面积，制冷剂可以经过入口通道22进入到节流通道21内。由此，可以提高制冷剂流动的顺畅性。
在图1至图6所示的实施例中，本体10可以包括主壳体11、进口管12、出气管13和出液管14。进口管12和出气管13可以连接在主壳体11的上部，出液管14可以连接在主壳体11的下部，空腔110可以设在主壳体11内，进口通道101可以设在进口管12内，出液口103设在出液管14上，出气管13上可以设有出气口102，如图4所示，出气管13的下端开口可以为出气口102，可以通过控制出气管13的伸入程度来控制出气口102的设置高度。节流元件20可以设置在进口管12内，为提高节流元件的安装效果，进口管12的安装节流元件20的部分可以形成为缩径管，节流元件20的端部可以设置倒角。
可选地，在本发明的一些具体示例中，主壳体11、进口管12、出气管13和出液管14为一体件。由此，不仅更方便制造闪蒸器100，而且闪蒸器100的密封性提升。可选地，主壳体11、出气管13和出液管14可以同轴设置。
图1至图10示出了根据本发明实施例的闪蒸器100的一个具体示例，在该具体示例中，闪蒸器100包括本体10和节流元件20，本体10包括主壳体11、进口管12、出气管13和出液管14，主壳体11大致形成为空心圆柱壳和空心圆锥壳的拼接体，内部形成有上下分布的圆柱形腔111和圆锥形腔112，进口管12连接在空心圆柱壳的侧壁上，出气管13从空心圆柱壳的顶部向下插入到圆柱形腔111，出液管14设在空心圆锥壳的直径最小位置处。
该闪蒸器100可以形成一种集节流、闪蒸、高效气液分离等功能于一体的新型闪蒸器，结构紧凑、制冷剂闪发效果好、气液分离效果佳，并且成本较低。下面结合图1至图10所示的闪蒸器100详细描述根据本发明实施例的闪蒸器100的工作原理。
由制冷系统的冷凝器或储液器来的液态制冷剂可以进入进口管12，经节流元件20节流后，压力降低，部分制冷剂闪发出来，变成气液混合物，温度降低。此气液混合物沿切向进入闪蒸器100的圆柱形腔111，此时由于容积突然变大，气液混合物中的液体进一步闪发，温度进一步降低，干度变大。此气液混合物可以旋向进入圆柱形腔111，并且在圆锥形腔112的圆弧面的导流作用下产生强烈旋转，如图5和图6中箭头所示，旋转的混合气流沿空腔110呈螺旋形向下进入圆锥形腔112，其中密度大的制冷剂液体在旋转离心力作用下被甩向空腔110的内侧壁面，并在重力作用下沿空腔110的内侧壁面下落流至本体10底部的储液区，最后从本体10底部的出液口103流出。而旋转的制冷剂气流则在空腔110内收缩并向中心流动，到达底部后反弹，形成沿中心轴线向上流动的二次涡流。此二次涡流进入位于本体10的顶部中心的出气管13，最后由出气管13流出本体10。
本发明实施例的闪蒸器100是利用气液混合物在作高速旋转时所产生的离心力不同，将制冷剂液体从气液混合气流中分离出来的气液两相分离装置。由于制冷剂液体所受的离心力远大于重力和惯性力，所以分离效率较常规的采用重力进行分离的闪蒸器100更高。同时，由于闪蒸器100的进口管12内集成了节流元件20，省去了常规闪蒸结构与节流元件20之间的连接管路，减小了节流后的流动损失和漏热损失，减小了体积和安装空间。具有结构紧凑、制冷剂闪发效果好、气液分离效果佳的优点。
本发明还提出了一种空调系统，根据本发明实施例的空调系统可以包括根据本发明实施例的闪蒸器100，由于根据本发明实施例的闪蒸器100具有上述有益的技术效果，因此根据本发明实施例的空调系统的气液分离效果提升，系统制冷性能较好。
根据本发明实施例的空调系统的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中在不干涉、不矛盾的情况下均可以以合适的方式相互结合。