CN114812228A - 换热器和热泵系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种换热器和热泵系统。换热器具有蒸发器工作模式和冷凝器工作模式，其中，换热器包括壳体、换热管束、第一入口管、第二入口管、第一出口管、第二出口管和流体引导结构。壳体具有容腔。换热管束容纳在容腔中。第一入口管、第二入口管、第一出口管和第二出口管连接至壳体并与容腔流体连通。流体引导结构设置在容腔中，并被配置为分别限定换热器在冷凝器工作模式中和在蒸发器工作模式中的不同流动路径。本申请的换热器能够保证较高的换热效率，还能够保证从第一出口管流出的流体的不带液，并且有利于润滑剂的排出。本申请的热泵系统不需设置制冷剂储液器，极大地简化了热泵系统的部件和连接关系。

Description

换热器和热泵系统

技术领域

本申请涉及换热器领域，尤其涉及热泵系统中的换热器。

背景技术

现有技术中，降膜式蒸发器是一种换热效率较高的蒸发器。然而，常规降膜式蒸发器不能作为冷凝器使用。在可换向的热泵系统中，换热器有既作为蒸发器，也作为冷凝器使用的需求。

因而，需要一种换热器，其即可作为降膜式蒸发器使用，亦可作为冷凝器使用。

发明内容

为了实现上述目的，本申请提供了一种换热器，其具有蒸发器工作模式和冷凝器工作模式，其中，所述换热器包括壳体、换热管束、第一入口管、第二入口管、第一出口管、第二出口管和流体引导结构。所述壳体具有容腔。所述换热管束容纳在所述容腔中。所述第一入口管、第二入口管、第一出口管和第二出口管连接至所述壳体并与所述容腔流体连通，其中，所述第一入口管、第二入口管和第一出口管位于所述换热管束上方，所述第二出口管位于所述换热管束下方。所述流体引导结构设置在所述容腔中，并被配置为分别限定所述换热器在所述冷凝器工作模式中和在所述蒸发器工作模式中的不同流动路径。当所述换热器在所述蒸发器工作模式中时，所述流体引导结构引导从所述第一入口管流入的流体与所述换热管束中的流体进行热交换，以将其蒸发为气体，并引导蒸发形成的气体经由所述第一出口管排出所述换热器。当所述换热器在所述冷凝器工作模式中时，所述流体引导结构引导从所述第二入口管流入的流体与所述换热管束中的流体进行热交换，以将其冷凝为液体，并且随后冷凝形成的液体经由所述第二出口管排出所述换热器。

根据上述换热器，流体引导结构包括主挡板组件，所述主挡板组件设置在所述容腔中，并且将所述容腔分隔为位于上部的第一容腔和位于下部的第二容腔，其中，所述换热管束设置在所述第二容腔中，所述第一出口管与所述第一容腔连通，所述第二出口管与所述第二容腔连通。其中，所述主挡板组件上设有第一连通口和第二连通口，所述第一入口管和所述第二入口管分别通过所述第一连通口和所述第二连通口与所述第二容腔连通。其中，当所述换热器在蒸发器工作模式中时，所述流体引导结构引导从所述第一入口管流入的流体通过所述第一连通口进入所述第二容腔，并且当所述换热器在冷凝器工作模式中时，所述流体引导结构引导从所述第二入口管流入的流体通过所述第二连通口进入所述第二容腔。其中，所述主挡板组件上设有数个通道，所述第一容腔和所述第二容腔能够通过所述数个通道流体连通。

根据上述换热器，所述流体引导结构还包括分配器，所述分配器设置在所述第一入口管和所述换热管束之间。所述分配器包括分配器壳体、所述分配器壳体限定的分配器容腔以及开设在所述分配器壳体上的分配器入口和数个分配器出口，所述分配器入口和数个分配器出口均与所述分配器容腔连通。所述分配器被配置为使从所述第一入口管流入的流体经由所述分配器入口进入所述分配器容腔中，并从所述数个分配器出口分配至所述换热管束。

根据上述换热器，所述分配器设置在所述主挡板组件下方，并且所述第一入口管通过所述主挡板组件上的所述第一连通口与所述分配器入口连通，从而使得所述第一入口管流入的流体能够依次流经第一连通口、分配器入口、分配器容腔以及分配器出口后进入所述的第二容腔。

根据上述换热器，所述流体引导结构还包括缓冲器，所述缓冲器布置在所述第二容腔中并设置在所述主挡板组件和所述换热管束之间，所述缓冲器设置在所述第二连通口的下方并与所述第二连通口之间具有第一距离，所述第一距离使来自所述第二连通口的流体能够进入所述第二容腔。

根据上述换热器，所述分配器的数个分配器出口位于所述缓冲器的下方。

根据上述换热器，所述缓冲器为缓冲板，所述缓冲板具有沿所述壳体的长度方向延伸缓冲长度，并具有沿所述壳体的宽度延伸的缓冲宽度。其中，所述缓冲板在所述壳体的宽度方向的两端连接至所述主挡板组件，以使得从所述第二连通口进入所述第二容腔的流体沿所述壳体的长度方向流动后流向所述换热管束。

根据上述换热器，所述缓冲板的缓冲长度和缓冲宽度被配置为能够盖住所述第二连通口。

根据上述换热器，所述换热管束包括第一组换热管和第二组换热管，所述第一组换热管位于所述第二组换热管的上方。其中，所述第一组换热管包括第一数量的换热管，所述第二组换热管包括第二数量的换热管。其中，所述第一数量与所述第二数量之比大于2：1。

根据上述换热器，所述第一组换热管的底部与所述第二组换热管的顶部具有第二距离。所述壳体的横截面为圆形，其具有内径。其中，所述第二距离与所述内径之比小于1:2。

本申请还提供一种热泵系统，所述热泵系统包括上述换热器。其中，所述热泵系统具有制冷工作模式和制热工作模式，当所述热泵系统处于制冷工作模式时，所述换热器作为蒸发器工作；当所述热泵系统处于制热工作模式时，所述换热器作为冷凝器工作。

本申请的换热器具有蒸发器工作模式和冷凝器工作模式两种工作模式。当其处于蒸发器工作模式时，其具有至少以下优点：第一，本申请的换热器能够实现降膜式蒸发换热，其能够保证较高的换热效率。第二，本申请的换热器能够保证从第一出口管流出的流体的不带液。第三，本申请的换热器有利于润滑剂的排出。本申请的换热器在冷凝器工作模式下能够储存冷凝为液体的流体，从而避免设置外部储存器。

本申请的热泵系统不需设置的制冷剂储液器，极大地简化了热泵系统的部件和连接关系。

通过考虑下面的具体实施方式、附图和权利要求，本申请的其它的特征、优点和实施例可以被阐述或变得显而易见。此外，应当理解，上述发明内容和下面的具体实施方式均为示例性的，并且旨在提供进一步的解释，而不限制要求保护的本申请的范围。然而，具体实施方式和具体实例仅指示本申请的优选实施例。对于本领域的技术人员来说，在本申请的精神和范围内的各种变化和修改将通过该具体实施方式变得显而易见。

附图说明

本申请的特征和优点可通过参照附图阅读以下详细说明得到更好地理解，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件，其中：

图1是本申请的换热器的立体图；

图2是图1所示的换热器的轴向剖面图；

图3是图1所示的换热器沿图2中A-A线的剖面图；

图4是图1所示的换热器沿图2中B-B线的剖面图；

图5A是图1所示的换热器的轴向剖面图，示出换热器处于蒸发器工作模式时，流体在换热器的轴向剖面图上的运动轨迹；

图5B是图1所示的换热器沿图2中A-A线的剖面图，示出换热器处于蒸发器工作模式时，流体在换热器的轴向剖面图上的运动轨迹；

图6A是图1所示的换热器的轴向剖面图，示出换热器处于冷凝器工作模式时，流体在换热器的轴向剖面图上的运动轨迹；

图6B是图1所示的换热器沿图2中B-B线的剖面图，示出换热器处于冷凝器工作模式时，流体在换热器的轴向剖面图上的运动轨迹；

图7为使用本申请的换热器的热泵系统的系统图；

图8A是图7所示的热泵系统处于制冷模式时的系统图；

图8B是图7所示的热泵系统在制热模式下的系统图。

具体实施方式

下面将参考构成本说明书一部分的附图对本发明的各种具体实施方式进行描述。应该理解的是，虽然在本发明中使用表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、等方向或方位性的描述本发明的各种示例结构部分和元件，但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的，基于附图中显示的示例方位而确定的。由于本发明所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制。在以下的附图中，同样的零部件使用同样的附图号，相似的零部件使用相似的附图号。

图1是本申请的换热器100的立体图，图2是图1所示的换热器100的轴向剖面图，图3是图1所示的换热器100沿图2中A-A线的剖面图，图4是图1所示的换热器100沿图2中B-B线的剖面图，以示出换热器100的具体结构。

如图1-4所示，换热器100包括壳体102。壳体102包括筒体131、左分隔板132、右分隔板133、左端板135和右端板136。其中，筒体131具有内径D。筒体131沿换热器100的长度方向延伸而成。筒体131的左右两端分别由左分隔板132和右分隔板133封闭，以形成容腔202。左端板135为圆弧形，左端板135与左分隔板132相连接，形成连通腔203。右端板136也是圆弧形，右端板136与右分隔板133相连接。右分隔板133还包括从右分隔板133横向延伸至右端板136的横向分隔板211，从而形成出口容腔212和入口容腔213。

如图1-2所示，换热器100还包括第一入口管112、第二入口管114、第一出口管124、第二出口管122和排放管125。第一入口管112、第二入口管114、第一出口管124、第二出口管122和排放管125连接至壳体102，并与容腔202流体连通。第一入口管112、第二入口管114和第一出口管124大致位于筒体131的上部。其中，第一出口管124、第一入口管112和第二入口管114沿壳体102的长度方向布置。第一出口管124位于壳体102的左部，第一入口管112位于壳体102的中部，第二入口管114位于壳体102的右部。第二出口管122和排放管125大致位于筒体131的下部。其中，第二出口管122位于壳体102的底部，并且在壳体102的长度方向上，第二出口管122位于壳体102的中部。排放管125位于壳体102的下部，并且在壳体102的长度方向上，排放管125位于壳体102的左部，在壳体102的径向方向上，其倾斜于竖向方向向下设置。

本申请的换热器100具有蒸发器工作模式和冷凝器工作模式，当换热器100处于蒸发器工作模式或冷凝器工作模式时，流体从不同的入口进入换热器100后会具有不同的流动路径。如图1-2所示，换热器100还包括流体引导结构。流体引导结构设置在容腔202中，以限定换热器100处于蒸发器工作模式和处于冷凝器工作模式中的不同流动路径。具体来说，流体引导结构包括主挡板组件231。主挡板组件231沿壳体102的长度方向延伸而成，并且横置在容腔202中，以将容腔202分隔为位于上部的第一容腔204和位于下部的第二容腔206。如图3-4所示，在壳体102的径向截面上，主挡板组件231大致为两端较低，中间较高的阶梯形。主挡板组件231的两端较低的部分设有数个通道241，以使得上部的第一容腔204和位于下部的第二容腔206能够通过数个通道241相连通。具体地，通道241为折线形。通道241具有相邻的四个折线段，并且相邻的两个折线段大致呈90°，以使得流体在通道241中运动时能够多次改变运动方向。主挡板组件231的中间较高的部分上设有第一连通口281和第二连通口282。在壳体102的长度方向上，第一连通口281大致位于中间位置，第二连通口282大致靠近右端布置。第一入口管112与第一连通口281相连通，第二入口管114的出口与第二连通口282相连通。

如图2所示，换热器100的流体引导结构还包括第一入口管扩大器291。第一入口管扩大器291设置在第一容腔204中。其罩设在第一连通口281上，并与第一入口管112以及主挡板组件231相连接。具体来说，第一入口管扩大器291为比第一入口管112管径更粗的管道。其上部与第一入口管112相连接，并且其上部的开口292与第一入口管112的出口相连通。其下部罩设在主挡板组件231上，并使得其下部的开口293与第一连通口281相连通。由此，从第一入口管112流入的流体能够通过第一入口管扩大器291和第一连通口281流入第二容腔206。流体在流出第一入口管112后，能够在第一入口管扩大器291中降低流动速度。

如图2-3所示，换热器100的流体引导结构还包括分配器221。分配器221设置在主挡板组件231的下方。分配器221包括分配器壳体225，其限定分配器容腔226。分配器壳体225大致沿壳体102的长度方向延伸而成。分配器壳体225的上部设有分配器入口222。具体地，分配器入口222大致沿壳体102的长度方向设置在中部，并且其设置在主挡板组件231上的第一连通口281的下方，以使得流体能够通过第一连通口281和分配器入口222流入分配器容腔226。分配器壳体225的下部设有数个分配器出口223。具体地，数个分配器出口223沿壳体102的长度方向间隔布置，从而使得在分配器容腔226中流动的流体能够沿壳体102的长度方向流动，并且通过分配器出口223流入第二容腔206。在本申请的示例中，分配器出口223呈窄条状。但本领域的技术人员可以理解，分配器出口223可以为任意形状。

如图2所示，换热器100的流体引导结构还包括第二入口管扩大器297。第二入口管扩大器297设置在第一容腔204中。其罩设在第二连通口282上，并与第二入口管114以及主挡板组件231相连接。具体来说，第二入口管扩大器297大致为喇叭形。其上部较小而下部较大。其上部与第二入口管114相连接，并且其上部的开口285与第二入口管114的出口相连通。其下部罩设在主挡板组件231上，并且其下部的开口286与第二连通口282相连通。。其中，第二入口管扩大器297的上部的开口285与第二入口管114的出口的尺寸相同，其直径均为第一直径d1。第二入口管扩大器297的下部的开口286的直径为第二直径d2。第二直径d2大于第一直径d1，以使得从第二入口管114流入的流体能够在第二入口管扩大器297中降低流动速度。

如图2和图4所示，换热器100的流体引导结构还包括缓冲器250。缓冲器250设置在主挡板组件231的下方，并且设置在第二连通口282的下方。在本申请的实施例中，缓冲器250为缓冲板。缓冲板具有沿壳体102的长度方向延伸的缓冲长度，并且具有沿壳体102的宽度方向延伸的缓冲宽度。缓冲板的形状与主挡板组件231的形状相似。具体来说，在壳体102的径向截面上，缓冲板大致为两端较低，中间较高的阶梯形。此外，在壳体102的径向截面上，缓冲板的宽度方向的两侧向上翘起，并与主挡板组件231相连接。缓冲板的缓冲长度和缓冲宽度被配置为能够盖住第二连通口282，从而使得从第二连通口282流入的流体能够沿着缓冲板的缓冲长度的方向流动，以进入第二容腔206。在一个示例中，缓冲板的宽度为d3。其中，d3：d2大于等于1:1并且小于等于5:1，以使得缓冲板能够盖住第二连通口282。在另一个示例中，缓冲板与第二连通口282之间具有第一距离h1。在再一个示例中，在壳体102的宽度方向上，分配器221的宽度为d4。其中，d2：d4大于等于2:1并且小于等于5：1，以使得分配器221不会过多地阻挡流经第二入口管扩大器297的下部的开口286的流体的流动。

需要说明的是，缓冲板上还设有沿其缓冲长度布置的通道401，以容纳分配器221的一部分。分配器221的分配器出口223设置在缓冲板的下部，以使得从第一入口管112流入的流体能够通过分配器出口223流入第二容腔206，而不受到缓冲板的影响。

如图3-4所示，换热器100的流体引导结构还包括第一附加板333和第二附加板334。第一附加板333和第二附加板334分别与主挡板组件231相连接。具体地说，第一附加板333和第二附加板334沿壳体102的长度方向延伸而成，并且大致竖直设置在第二容腔206中。第一附加板333和第二附加板334分别连接在阶梯形的主挡板组件的较低的部分，并且大致向下延伸形成。

如图2-4所示，换热器100还包括换热管束210。换热管束210设置在第二容腔206中，并且位于第一入口管112、第二入口管114和第一出口管124的下方，以及第二出口管122的上方。具体来说，换热管束210包括第一组换热管261和第二组换热管262。第一组换热管261包括第一数量的换热管，第二组换热管262包括第二数量的换热管，并且第一数量与第二数量之比大于2：1。第一组换热管261大致布置在第二容腔206的中部，并且沿壳体102的长度方向延伸而成。第一组换热管261中的换热管的左端与换热器100左侧的连通腔203相连通，第一组换热管261中的换热管的右端与换热器100右侧的出口容腔212相连通。第二组换热管262大致布置在第二容腔206的下部，并且沿壳体102的长度方向延伸而成。第二组换热管262中的换热管的左端与换热器100左侧的连通腔203相连通，第二组换热管262的右端与换热器100右侧的入口容腔213相连通。这样，换热流体可以从换热器100右侧的入口容腔213进入换热器100，依次流过第二组换热管262、连通腔203和第一组换热管261后从出口容腔212流出换热器100。当换热流体在第一组换热管261和第二组换热管262中流动时，其能够与第二容腔206中的流体换热。此外，筒体131的内径为D。第一组换热管261的底部与第二组换热管262的顶部具有第二距离h2。也就是说，第一组换热管261最下一层换热管的底部与第二组换热管262的最上一层换热管的顶部之间的距离为第二距离h2。其中，第二距离h2与内径D之比小于1:2。

由此，流体引导结构被配置为分别限定换热器100在冷凝器工作模式中和在蒸发器工作模式中的不同流动路径。当换热器100在蒸发器工作模式中时，流体引导结构引导从第一入口管112流入的流体与换热管束210中的流体进行热交换，以将其蒸发为气体，并引导蒸发形成的气体经由第一出口管124排出换热器100。当换热器100在冷凝器工作模式中时，流体引导结构引导从第二入口管114流入的流体与换热管束210中的流体进行热交换，以将其冷凝为液体，并且随后冷凝形成的液体经由第二出口管122排出换热器100。这将在后文结合图5A-5B和图6A-6B示出的不同的工作模式进行详细说明。

图1-4所示的换热器100具有蒸发器工作模式和冷凝器工作模式。当换热器100处于蒸发器工作模式时，换热器100作为蒸发器使用。当换热器100处于冷凝器工作模式时，换热器100作为冷凝器使用。下面结合图5A-5B和图6A-6B分别来描述换热器100处于蒸发器工作模式和冷凝器工作模式时，流体在换热器100中的流动路径。

图5A是图1所示的换热器的轴向剖面图，示出换热器100处于蒸发器工作模式时，流体在换热器的轴向剖面图上的运动轨迹。图5B是图1所示的换热器沿图2中A-A线的剖面图，示出换热器100处于蒸发器工作模式时，流体在换热器的轴向剖面图上的运动轨迹。如图5A-5B所示，当换热器100处于蒸发器工作模式时，流体(例如，气液混合物)从第一入口管112流入换热器100。随后流体依次通过第一入口管扩大器291、主挡板组件231上的第一连通口281以及分配器入口222流入分配器221的分配器容腔226。由于分配器容腔226沿壳体102的长度方向延伸，因此容纳在分配器容腔226中的流体也会沿壳体102的长度方向运动。也就是说，在壳体102的长度方向上，流体会从中部向两侧流动。在流动的过程中，由于分配器221的下部设有数个分配器出口223，因此流体会向下流动。可以看出，由于数个分配器出口223沿壳体102的长度方向布置，因此流体能够在壳体102的长度方向上较为均匀地向下流动，并从从上向下流经第一组换热管261。第一组换热管261中流动的是较高温度的换热流体。流体接触第一组换热管261并与第一组换热管261中的换热流体进行换热。具体地说，在流体向下流动接触第一组换热管261的过程中，流体分布在最上排的换热管，并在最上排的管热管上形成液膜进行蒸发。未蒸发的液态流体滴落到下一排换热管上继续蒸发。液态流体可以一直向下流动，并在第一组换热管261形成液膜进行蒸发。未在第一组换热管261上蒸发的流体向下流动接触第二组换热管262，其与第二组换热管262中的换热流体进行换热，温度升高并蒸发。由于第一组换热管261的两侧布置有第一附加板333和第二附加板334，因此在第一组换热管261处蒸发为气体的流体依然继续向下流动，直到蒸发为气体的流体越过第一附加板333和第二附加板334后，蒸发为气体的流体会向上流动。换句话说，在壳体102的径向方向上，蒸发为气体的流体向下越过第一组换热管261后向两侧流动后向上流动。蒸发为气体的流体会经过主挡板组件231上的数个通道241后进入第一容腔204，随后通过第一出口管124流出换热器100。另一部分在第二组换热管262处蒸发为气体的流体向上流动并经过主挡板组件231上的数个通道241后进入第一容腔204，随后通过第一出口管124流出换热器100。需要说明的是，当换热器100处于蒸发器工作模式时，液态的流体能够沉积在第二容腔206的底部并与第二组换热管262换热蒸发。

图6A是图1所示的换热器的轴向剖面图，示出换热器100处于冷凝器工作模式时，流体在换热器的轴向剖面图上的运动轨迹。图6B是图1所示的换热器沿图2中B-B线的剖面图，示出换热器100处于冷凝器工作模式时，流体在换热器的轴向剖面图上的运动轨迹。如图6A-6B所示，当换热器100处于冷凝器工作模式时，流体(例如，流速较快的气体)从第二入口管114流入换热器100。随后流体依次通过第二入口管扩大器297、主挡板组件231上的第二连通口282进入第二容腔206。由于流体的运动速度较高，因此流入第二容腔206的流体会直接冲击缓冲器250。由于缓冲器250的宽度方向与主挡板组件231相连接，因此流体能够沿壳体102的长度方向运动，并且越过缓冲器250后向下运动。随后流体流向第一组换热管261。第一组换热管261中流动的是较低温度的换热流体。流体接触第一组换热管261并与第一组换热管261中的换热流体进行换热。在流体向下流动接触第一组换热管261的过程中，流体冷凝为液体，并积存在第二容腔206的底部。当冷凝为液体的流体积存在第二容腔206的底部时，其能够使得第二组换热管262浸在液体中。由于第二组换热管262中流动的是较低温度的换热流体，因此冷凝为液体的流体会继续与第二组换热管262中的换热流体换热，从而进一步降低温度。随后，被冷凝为液体的流体可以从第二出口管122流出换热器100。

图7为使用本申请的换热器100的热泵系统的系统图，以示出热泵系统中各部件及其连接关系。如图1所示，热泵系统包括压缩机701、换热器100、第二换热器702、四通阀722、节流装置703以及以下将要介绍的其他数个阀。图7所示的在各个部件(包括压缩机701、第二换热器702、换热器100、四通阀722、节流装置703和其他各个阀)之间的连线表示连接管路。其中，压缩机701具有吸气口711、排气口712和润滑剂入口713。第二换热器702具有换热器第一口741和换热器第二口742。四通阀722具有第一端口731、第二端口732、第三端口733和第四端口734。节流装置703具有节流装置第一口743和节流装置第二口744。具体地，压缩机701的排气口712通过连接管路与四通阀722的第一端口731相连接。四通阀722的第二端口732通过连接管路与第二换热器702的换热器第一口741相连接。第二换热器702的换热器第二口742通过连接管路与节流装置703的节流装置第一口743相连接。节流装置703的节流装置第二口744通过连接管路与换热器100的第一入口管112以及第二出口管122相连接。四通阀722的第三端口733通过连接管路与压缩机701的吸气口711相连接。四通阀722的第四端口734通过连接管路与换热器100的第二入口管114以及第一出口管124相连接。压缩机701的润滑剂入口713通过连接管路与换热器100的排放管125相连接。四通阀722具有一对通路，并且具有第一状态和第二状态。当四通阀722处于不同状态时，一对通路能够连通四通阀722上的不同端口。其中，当四通阀722处于第一状态时，一对通路能够将第一端口731和第四端口734相连通，并且将第二端口732和第三端口733相连通。当四通阀722处于第二状态时，一对通路能够将第一端口731和第二端口732相连通，并且将第三端口733和第四端口734相连通。

此外，热泵系统还包括第一单向阀751、第二单向阀752、第三单向阀753和第四单向阀754。其中，第一单向阀751设置在节流装置703的节流装置第二口744与换热器100的第一入口管112之间的连接管路上，并且被配置为使得流体能够从节流装置第二口744流向第一入口管112。第二单向阀752设置在节流装置703的节流装置第二口744与换热器100的第二出口管122之间的连接管路上，并且被配置为使得流体能够从第二出口管122流向节流装置第二口744。第三单向阀753设置在四通阀722的第四端口734与换热器100的第二入口管114之间的连接管路上，并且被配置为使得流体能够从第四端口734流向第二入口管114。第四单向阀754设置在四通阀722的第四端口734与换热器100的第一出口管124之间的连接管路上，并且被配置为使得流体能够从第一出口管124流向第四端口734。

本领域的技术人员可以理解，第一单向阀751、第二单向阀752、第三单向阀753和第四单向阀754也可以设置为其他类型的阀，其能够使阀上游与下游之间可控地连通或断开即可。

热泵系统可以实现制冷模式和制热模式。当热泵系统处于制冷模式时，换热器100处于蒸发器工作模式。当热泵系统处于制热模式时，换热器100处于冷凝器工作模式时。下面结合图8A-8B分别来描述热泵系统处于制冷模式和制热模式时，流体在热泵系统中的流动路径。

图8A是图7所示的热泵系统处于制冷模式时的系统图。如图8A所示，当热泵系统处于制冷模式下，四通阀722处于第二状态。也就是说，一对通路能够将第一端口731和第二端口732相连通，并且将第三端口733和第四端口734相连通。具体来说，从压缩机701的排气口712流出的高温高压气态制冷剂依次通过四通阀722的第一端口731、第二端口732和第二换热器702的换热器第一口741流至第二换热器702。在第二换热器702中高温高压气态制冷剂与空气换热，从而将高温高压气态制冷剂变为高压液态制冷剂。高压液态制冷剂从第二换热器702流出后流经节流装置703成为低温低压制冷剂，随后通过第一单向阀751和换热器100的第一入口管112流入换热器100。在换热器100中，低温低压制冷剂与用户侧的温度较高的流体进行换热，从而降低用户侧流体的温度，以为用户侧提供温度较低的流体(例如，用于提供空调冷水)。低温低压制冷剂在换热器100中与用户侧流体换热后变为低压气态的制冷剂。低压气态的制冷剂从第一出口管124流出后依次通过第四单向阀754、四通阀722的第四端口734和四通阀722的第三端口733后再次从压缩机701的吸气口711进入压缩机701，成为高温高压气态制冷剂，以完成制冷剂的循环。

图8B是图7所示的热泵系统在制热模式下的系统图。如图8B所示，当热泵系统处于制热模式下，四通阀722处于第一状态。也就是说一对通路能够将第一端口731和第四端口734相连通，并且将第二端口732和第三端口733相连通。具体来说，从压缩机701的排气口712流出的高温高压气态制冷剂依次通过四通阀722的第一端口731、四通阀722的第四端口734、第三单向阀753和换热器100的第二入口管114流入换热器100。在换热器100中，高温高压气态制冷剂与用户侧的温度较低的流体进行换热，从而升高用户侧流体的温度，以为用户提供温度较高的流体(例如，用于提供空调热水)。高温高压气态制冷剂在换热器100中与用户侧流体换热后变为高压液态的制冷剂。高压液态制冷剂从换热器100流出后依次通过第二出口管122和第二单向阀752后流经节流装置703。高压液态制冷剂流经节流装置703成为低温低压制冷剂，随后通过第二换热器702的换热器第二口742流至第二换热器702。在第二换热器702中低温低压制冷剂与空气换热，从而将低温低压制冷剂变为低压气态制冷剂。低压气态的制冷剂依次通过四通阀722的第二端口732和第三端口733后再次从压缩机701的吸气口711进入压缩机701，成为高温高压气态制冷剂，以完成制冷剂的循环。

由此，本申请的换热器100既可以作为蒸发器使用又可以作为冷凝器使用。当本申请的换热器100作为蒸发器使用时具有至少以下优点：第一，本申请的换热器100能够保证较高的换热效率，因为其能够实现换热效率较高的降膜式蒸发使流体在第二容腔206的第一组换热管261中形成液膜。第二，本申请的换热器100还能够保证从第一出口管124流出的流体的不带液，因为流体引导结构限定的流体流动路径能够使得气体与液体较好地分离。具体来说，第一附加板333和第二附加板334以及数个通道241的设置能够使得蒸发为气体的流体的运动方向多次变化，由于液体与气体的密度不同，因此气体能够更好地按限定路径流出换热器100，而液体被留在第二容腔206进行蒸发。第三，本申请的换热器100有利于润滑-剂的排出。具体来说，从换热器100的第一入口管112流入的流体包括制冷剂与润滑剂。一方面，当制冷剂流体蒸发为气体从第一出口管124流出换热器100后，润滑剂被留存在第二容腔206中。润滑剂可以沉积在第二容腔206的底部。另一方面，由于第一数量的换热管和第二数量的换热管之比大于2：1，因此换热器100中的满液区比例较小，底部能够容纳的液体(其包括制冷剂液体和润滑剂)的量少。由此，从换热器100排出的润滑剂浓度较高。当本申请的换热器100作为冷凝器使用时，换热器100能够储存冷凝为液体的流体，从而避免设置外部储存器。具体来说，在传统的热泵系统中，热泵系统需要设置制冷剂储液器用于储存制冷剂，这是因为在热泵系统中换热器作为冷凝器和蒸发器时内部存储的制冷剂量不一致。但是，本申请的热泵系统不需设置的制冷剂储液器。这是因为第一组换热管261的底部与第二组换热管262的顶部具有第二距离h2，因此第二容腔206中具有足够的容腔能够容纳制冷剂。换热器100能够根据在不同模式下热泵系统对制冷剂的需求量而自动调节第二容腔206中容纳的制冷剂的量。这极大地简化了热泵系统的部件和连接关系。

需要说明的是，虽然图7中示出了基础的热泵系统，但本领域的技术人员可以理解，热泵系统可以由多种连接关系实现，并且热泵系统也可以包括经济器等其他部件。

尽管本文中仅对本申请的一些特征进行了图示和描述，但是对本领域技术人员来说可以进行多种改进和变化。因此应该理解，所附的权利要求旨在覆盖所有落入本申请实质精神范围内的上述改进和变化。

Claims (11)

1.一种换热器(100)，其特征在于：所述换热器(100)具有蒸发器工作模式和冷凝器工作模式，其中，所述换热器(100)包括：

壳体(102)，所述壳体(102)具有容腔(202)；

换热管束(210)，所述换热管束(210)容纳在所述容腔(202)中；

第一入口管(112)、第二入口管(114)、第一出口管(124)和第二出口管(122)，所述第一入口管(112)、第二入口管(114)、第一出口管(124)和第二出口管(122)连接至所述壳体(102)并与所述容腔(202)流体连通，其中，所述第一入口管(112)、第二入口管(114)和第一出口管(124)位于所述换热管束(210)上方，所述第二出口管(122)位于所述换热管束(210)下方；以及

流体引导结构，所述流体引导结构设置在所述容腔(202)中，并被配置为分别限定所述换热器(100)在所述冷凝器工作模式中和在所述蒸发器工作模式中的不同流动路径；

其中，当所述换热器(100)在所述蒸发器工作模式中时，所述流体引导结构引导从所述第一入口管(112)流入的流体与所述换热管束(210)中的流体进行热交换，以将其蒸发为气体，并引导蒸发形成的气体经由所述第一出口管(124)排出所述换热器(100)；

其中，当所述换热器(100)在所述冷凝器工作模式中时，所述流体引导结构引导从所述第二入口管(114)流入的流体与所述换热管束(210)中的流体进行热交换，以将其冷凝为液体，并且随后冷凝形成的液体经由所述第二出口管(122)排出所述换热器(100)。

2.如权利要求1所述的换热器(100)，其特征在于：所述流体引导结构包括：

主挡板组件(231)，所述主挡板组件(231)设置在所述容腔(202)中，并且将所述容腔(202)分隔为位于上部的第一容腔(204)和位于下部的第二容腔(206)，其中，所述换热管束(210)设置在所述第二容腔(206)中，所述第一出口管(124)与所述第一容腔(204)连通，所述第二出口管(122)与所述第二容腔(206)连通；

其中，所述主挡板组件(231)上设有第一连通口(281)和第二连通口(282)，所述第一入口管(112)和所述第二入口管(114)分别通过所述第一连通口(281)和所述第二连通口(282)与所述第二容腔(206)连通；

其中，当所述换热器(100)在蒸发器工作模式中时，所述流体引导结构引导从所述第一入口管(112)流入的流体通过所述第一连通口(281)进入所述第二容腔(206)，并且当所述换热器(100)在冷凝器工作模式中时，所述流体引导结构引导从所述第二入口管(114)流入的流体通过所述第二连通口(282)进入所述第二容腔(206)；以及

其中，所述主挡板组件(231)上设有数个通道(241)，所述第一容腔(204)和所述第二容腔(206)能够通过所述数个通道(241)流体连通。

3.如权利要求2所述的换热器(100)，其特征在于：所述流体引导结构还包括：

分配器(221)，所述分配器(221)设置在所述第一入口管(112)和所述换热管束(210)之间；

所述分配器(221)包括分配器壳体(225)、所述分配器壳体(225)限定的分配器容腔(226)以及开设在所述分配器壳体(225)上的分配器入口(222)和数个分配器出口(223)，所述分配器入口(222)和数个分配器出口(223)均与所述分配器容腔(226)连通；

所述分配器(221)被配置为使从所述第一入口管(112)流入的流体经由所述分配器入口(222)进入所述分配器容腔(226)中，并从所述数个分配器出口(223)分配至所述换热管束(210)。

4.如权利要求3所述的换热器(100)，其特征在于：

所述分配器(221)设置在所述主挡板组件(231)下方，并且所述第一入口管(112)通过所述主挡板组件(231)上的所述第一连通口(281)与所述分配器入口(222)连通，从而使得所述第一入口管(112)流入的流体能够依次流经第一连通口(281)、分配器入口(222)、分配器容腔(226)以及分配器出口(223)后进入所述的第二容腔(206)。

5.如权利要求4所述的换热器(100)，其特征在于：所述流体引导结构还包括：

缓冲器(250)，所述缓冲器(250)布置在所述第二容腔(206)中并设置在所述主挡板组件(231)和所述换热管束(210)之间，所述缓冲器(250)设置在所述第二连通口(282)的下方并与所述第二连通口(282)之间具有第一距离，所述第一距离使来自所述第二连通口(282)的流体能够进入所述第二容腔(206)。

6.如权利要求5所述的换热器(100)，其特征在于：

所述分配器(221)的数个分配器出口(223)位于所述缓冲器(250)的下方。

7.如权利要求5所述的换热器(100)，其特征在于：

所述缓冲器(250)为缓冲板，所述缓冲板具有沿所述壳体(102)的长度方向延伸缓冲长度，并具有沿所述壳体(102)的宽度延伸的缓冲宽度；

其中，所述缓冲板在所述壳体(102)的宽度方向的两端连接至所述主挡板组件(231)，以使得从所述第二连通口(282)进入所述第二容腔(206)的流体沿所述壳体(102)的长度方向流动后流向所述换热管束(210)。

8.如权利要求5所述的换热器(100)，其特征在于：

所述缓冲板的缓冲长度和缓冲宽度被配置为能够盖住所述第二连通口(282)。

9.如权利要求1所述的换热器(100)，其特征在于：

所述换热管束(210)包括第一组换热管(261)和第二组换热管(262)，所述第一组换热管(261)位于所述第二组换热管(262)的上方；

其中，所述第一组换热管(261)包括第一数量的换热管，所述第二组换热管(262)包括第二数量的换热管；

其中，所述第一数量与所述第二数量之比大于2：1。

10.如权利要求9所述的换热器(100)，其特征在于：

所述第一组换热管(261)的底部与所述第二组换热管(262)的顶部具有第二距离(h2)；

所述壳体(102)的横截面为圆形，其具有内径(D)；

其中，所述第二距离(h2)与所述内径(D)之比小于1:2。

11.一种热泵系统，其特征在于：

所述热泵系统包括如权利要求1至10中任一项所述的换热器(100)；

其中，所述热泵系统具有制冷工作模式和制热工作模式，当所述热泵系统处于制冷工作模式时，所述换热器(100)作为蒸发器工作；当所述热泵系统处于制热工作模式时，所述换热器(100)作为冷凝器工作。

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