CN111692784B - 气液分离装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种气液分离装置。所述气液分离装置包括筒体、外接口、转接件及气液分离件。筒体具有第一腔体、第二腔体及第三腔体，第一腔体连通第二腔体，第二腔体连通第三腔体；外接口包括第一接口、第二接口及第三接口，第一接口与第一腔体连通，第二接口与第二腔体连通；转接件至少部分设于筒体内，转接件可连通第三接口与第三腔体；气液分离件位于第三腔体内；其中，气液分离装置在第一工作状态时，转接件断开第三接口与第三腔体，第一接口作为进口，第二接口作为出口；气液分离装置在第二工作状态时，转接件连通第三接口与第三腔体，第二接口作为进口，第一接口和第三接口作为出口，气液分离件分离气液两相制冷剂。

Description

气液分离装置
技术领域
本申请涉及空调技术领域，尤其涉及一种气液分离装置。
背景技术
常规汽车空调用热泵系统中气液分离装置放置在车外换热器出口与压缩机入口之间，主要是为了防止出现“液击”现象和过滤干燥制冷剂。而且气液分离装置通常只有一个进口，一个出口。
发明内容
根据本申请实施例的第一方面，提供一种气液分离装置。所述气液分离装置包括：
筒体，所述筒体具有第一腔体、第二腔体及第三腔体，所述第一腔体连通第二腔体，所述第二腔体连通第三腔体；
外接口，所述外接口包括第一接口、第二接口及第三接口，所述第一接口与所述第一腔体连通，所述第二接口与所述第二腔体连通；
转接件，所述转接件至少部分设于筒体内，所述转接件可连通所述第三接口与所述第三腔体；以及
气液分离件，所述气液分离件位于第三腔体内；
其中，所述气液分离装置在第一工作状态时，所述转接件断开所述第三接口与所述第三腔体，所述第一接口作为进口，第二接口作为出口；所述气液分离装置在第二工作状态时，所述转接件连通所述第三接口与所述第三腔体，所述第二接口作为进口，所述第一接口和第三接口作为出口，或者，所述第一接口作为进口，所述第二接口和第三接口作为出口，所述气液分离件分离气液两相制冷剂。
可选的，所述气液分离件为环绕于所述转接件外壁的螺旋叶片。
可选的，所述转接件包括第一接管和第二接管，所述第一接管可连通所述第三接口与所述第三腔体，所述第二接管连通所述第三腔体和所述第一腔体，所述第二接管至少部分穿设于所述第一接管内。
可选的，所述第二腔体位于第一腔体之下，所述第三腔体位于第二腔体之下，所述第三接口设于所述第一接管的上端。
可选的，所述螺旋叶片外圈抵接于所述筒体的内壁，在所述第三腔体内及所述第一接管外形成螺旋通道。
可选的，所述第一接管和第二接管的下端均伸入所述第三腔室内，且所述第二接管的下端低于所述第一接管的下端。
可选的，所述第一腔体与所述第二腔体之间设有第一通道，所述第二腔体与所述第三腔体之间设有第二通道。
可选的，所述气液分离装置具有控制所述第三接口与所述第三腔体连通或断开的开关件。
可选的，所述第一腔室内设有上下延伸且可转动的第一开合门；在第一工作状态时，所述开关件断开第三接口与所述第三腔体，所述第一开合门打开，所述第一腔体和第二腔体通过第一通道连通；在第二工作状态时，所述开关件连通第三接口与所述第三腔体，所述第一开合门关闭，所述第一接管连通所述第三接口与所述第三腔体，所述第二接管连通所述第三腔体和所述第一腔体
可选的，所述第二腔体内设有上下延伸且可转动的第二开合门；在第一工作状态时，所述第一开合门打开，所述第二开合门关闭；在第二工作状态时，所述第一开合门关闭，所述第二开合门打开。
由以上技术方案可见，本申请提供的气液分离装置，具有三个接口，可实现一进一出和一进两出的两种工作状态，可适用于空调系统的不同工作模式的应用，比如制冷模式和制热模式。
附图说明
图1是本申请一示例性实施例气液分离装置的立体结构示意图。
图2是图1所示气液分离装置一个视角的分解图。
图3是图1所示气液分离装置另一视角的分解图。
图4图1所示气液分离装置又一分解图。
图5A是图1所示气液分离装置一个视角的结构示意图。
图5B是图5A所示气液分离装置中沿B-B’所剖的剖视图。
图6A是图1所示气液分离装置另一视角的结构示意图。
图6B是图6A所示气液分离器装置中沿C-C’所剖的剖视图。
图7A是本申请一示例性实施例气液分离装置在第一腔体的截面剖视图。
图7B是本申请一示例性实施例气液分离装置在第二腔体的截面剖视图。
图8A是本申请另一示例性实施例气液分离装置在第一腔体的截面剖视图。
图8B是本申请另一示例性实施例气液分离装置在第二腔体的截面剖视图。
图9是本申请一示例性实施例制冷系统在一种工况下工作的局部示意图。
图10是本申请一示例性实施例制冷系统在另一种工况下工作的局部示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。本申请中所提到的“若干”均包括两个及两个以上。
下面结合附图，对本发明示例性实施例进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
图1是本申请一示例性实施例气液分离装置100的结构示意图。该气液分离装置100可应用于各种制冷系统，适用于家用空调、商用空调以及汽车等众多领域。该气液分离装置还可与制冷系统中的换热器集成，比如可与汽车空调中的室外换热器集成。
请参照图1所示，并在必要时结合图2至图8B。该气液分离装置100包括筒体14、外接口、转接件及气液分离件。筒体14具有第一腔体5、第二腔体6及第三腔体9，第一腔体5连通第二腔体6，第二腔体6连通第三腔体9。外接口包括第一接口1、第二接口2及第三接口3，第一接口1与第一腔体5连通，第二接口2与第二腔体6连通。转接件至少部分设于筒体内，转接件可连通第三接口3与第三腔体9。气液分离件位于第三腔体9内。其中，气液分离装置在第一工作状态时，转接件断开第三接口3与第三腔体9，第一接口1作为进口，第二接口2作为出口。气液分离装置在第二工作状态时，转接件连通第三接口3与第三腔体9，第二接口2作为进口，第一接口1和第三接口3作为出口，气液分离件分离气液两相制冷剂。第一工作状态可以为空调系统的制冷工况，第二工作状态可以为空调系统的制热工况。如此设置，使得气液分离装置100可适用于制冷系统的不同工作模式，比如空调系统的制冷模式、制热模式、除霜模式等，从而使得气液分离装置100的应用更加广泛更加灵活。
进一步，在一些实施例中，转接件包括第一接管12和第二接管13，第一接管12可连通第三接口3与第三腔体9，第二接管13连通第三腔体9和第一腔体5，第二接管13至少部分穿设于第一接管12内。
具体地，在一些实施例中，第二接管13上端开设有第一开口131。相应地，第一接管12开设有与第一开口131对应的第二开口121。第一开口131设于第二开口121内侧，使得第一开口131通过第二开口121而与第一腔体5连通。
进一步，在一些实施例中，第一接管12和第二接管13的下端均伸入第三腔室9内。第二接管13的下端低于第一接管12的下端，以便第二接管13和第二接管12可以同时流通不同状态的制冷剂。
发明人(们)通过大量试验得出，在一些实施例中，第二接管13的下端与筒体14底部直径的距离为10mm～20mm，能够更好地提高气液分离装置的工作性能。
在一些可选实施例中，第二接管13的横截面为圆形。发明人(们)通过大量试验得出，在一些实施例中，第二接管13的直径范围为5mm～15mm，能够更好地提高气液分离装置的工作性能。当然，在其他一些实施例中，第二接管的横截面也可为其他形状，比如矩形、椭圆等，本申请对此不做限定，可根据具体应用环境进行设置。
当然，第一接管12的横截面也可为圆形、矩形、椭圆等，本申请对此不做限定，可根据具体应用环境进行设置。
在一些实施例中，气液分离件为环绕于转接件外壁的螺旋叶片11。
进一步，在一些实施例中，螺旋叶片11外圈抵接于筒体14的内壁，在第三腔体9内及第一接管12外形成螺旋通道，从而有利于延长流体的流道，以更好的实现制冷剂的气液分离。
发明人(们)通过大量试验得出，在一些实施例中，螺旋叶片11环绕的圈数为1～2圈时，气液分离装置的气液分离效果较佳。
进一步，在一些实施例中，第二腔体6位于第一腔体5之下，第三腔体9位于第二腔体6之下，第三接口3设于第一接管12的上端。在一些实施例中，第一接管12上端伸出筒体14，相应地，第三接口3设于筒体14之外。
进一步，在一些实施例中，第一腔体5与第二腔体6之间设有第一通道7，即制冷剂能够通过第一通道7在第一腔体5与第二腔体6之间流通。第二腔体6与第三腔体9之间设有第二通道10，即制冷剂能够通过第二通道10在第二腔体6与第三腔体9之间流通。在一些可选实施例中，第一通道7和第二通道10设于不同侧，即第一通道7和第二通道10并没有上下对齐设置，有利于增加制冷剂流动的距离。
具体地，在一可选实施例中，转接件与筒体14的内壁之间设有第一隔离件15和第二隔离件17。其中，第一隔离件15包括环状的隔板152及设于隔板152之上且呈纵向延伸的隔离块151。环状隔板152中间设有通孔1521，以设置转接件(比如第一接管12)。隔离块151的设置，使得第一腔体5无法周向贯通于转接件外侧；即第一腔体5围绕转接件周侧设置而并不能完全环绕转接件的周侧，其中一部分被隔离块151封堵住。隔板152位于第一腔体5和第二腔体6之间，以隔离出第一腔体5和第二腔体6。相应地，上述第一通道7可以是设于隔板152上的通孔。第二隔离件17为环状隔板。该第二隔离件17设于第二腔体6和第三腔体9之间，以隔离第二腔体6和第三腔体9。第二隔离件171中间设有通孔171，以设置转接件(比如第一接管12)。相应地，上述第二通道10可以是设于该第二隔离件17之上的通孔。
在一些实施例中，上述第一接口1、第二接口2直接开设于筒体14的筒壁。与第一腔体5和第二腔体6的上下位置相对应，则第一接口1位于第二接口2的上方。可选的，第一接口1与第二接口2均设于筒体14的筒壁的同侧，以便于向第一接口1和第二接口2接入管件等。此处所述的同侧可理解为第一接口1设于第二接口2的正上方，由于工艺等原因导致的公差，应当理解也在此保护范围内。当然，在其他一些实施例中，第一接口1也可不设于第二接口2的正上方，本申请对此不做限定，可根据具体环境进行设置。此外，第一接口1、第二接口2也可不直接开设于筒壁，而是通过其他管件等设备外接于筒体14之外。
进一步，转接件具有控制第三接口3与第三腔体9连通或断开的开关件16。
在一些实施例中，该开关件16可以是设置在第二接管12上靠近第三接口3的外接阀。结合图4和图5B，第一接管12上部靠近第三接口3处的侧壁开设有开口122，以安装该外接阀。
进一步，在一些实施例中，第一腔室5内设有上下延伸且可转动的第一开合门4。该第一开合门4的开闭可用于控制第一通道7与第一接口1之间的开闭。第一开合门4闭合时，第一开口131和第一接口1位于第一开合门4的同一侧，第一接口1与第一通道7之间不连通，且第一开口131与第一通道7之间也不连通。在第一工作状态时，开关件16断开第三接口3与第三腔体9的连通，第一开合门4打开，第一腔体5和第二腔体6通过第一通道7连通。在第二工作状态时，开关件16连通第三接口3与第三腔体9，第一开合门4关闭，使得第一接管12连通第三接口3与第三腔体9，第二接管13连通第三腔体9和第一腔体5。
进一步，在一些实施例中，第二腔体6内设有上下延伸且可转动的第二开合门8。第二开合门8的关闭可用于增加第二腔体6内制冷剂流动的流程。在第一工作状态时，第一开合门4打开，第二开合门8关闭。在第二工作状态时，第一开合门4关闭，第二开合门8打开。
在一些可选实施例中，第二开合门8位于第一开合门4的正下方处，同样，由于工艺等原因导致的公差，应当理解也在此保护范围内。当然，在其他一些实施例中，第二开合门8也可不设于第一开合门4的正下方处，本申请对此不做限定，可根据具体环境进行设置。
请结合图7A和图7B，上述气液分离装置100在第一工作状态(制冷工况)下，第一接口1为进口，第二接口2为出口，第三接口3通过外接阀16关闭。此时，制冷剂(通常为气液两相或液相的制冷剂，可以是从换热器某一流程出来的)通过第一接口1进入到气液分离装置100，制冷剂的流动能够顶开第一开合门4，使其旋转至位置a，从而制冷剂进入第一腔体5，进而通过第一腔体5与第二腔体6之间的第一通道7进入第二腔体6。由于压力差，制冷剂将开合门8顶至位置b’处。此后制冷剂大致绕第一接管12外周侧一圈后通过第二接口2流出。对于与换热器集成的气液分离装置而言，流出的制冷剂可进入换热器下一流程。
请结合图5A至图6B、图8A和图8B，上述气液分离装置100在第二工作状态(制热工况)下，第二接口2为进口，第一接口1为液相出口，第三接口3为气相出口且通过外接阀16打开。制冷剂(一般为气液两相或气相，该制冷剂也可是从换热器某一流程出来的)通过第二接口2进入到气液分离装置100，而后顶开第二开合门8至位置a’，以使制冷剂进入第二腔体6。部分制冷剂通过第一腔体5与第二腔体6之间的第一通道7进入第一腔体5。由于压力差，制冷剂将第一开合门4顶至位置b而不会使制冷剂进入第一接口1。此时制冷剂大致绕第一接管12外周侧一圈后通过第二腔体6和第三腔体9之间的通道10进入第三腔体9，并在第三腔体9内沿着螺旋叶片11形成的螺旋通道向下流动，从而制冷剂在离心力的作用下实现气液两相分离。分离后的气相制冷剂通过第一接管12内部的通道向上流动，并最终通过第三接口3流出。在一些实施例中，该第三接口3流出的制冷剂可进一步被输送到换热器出口。而分离后的液相制冷剂位于筒体14的下部，通过第二接管13内部的通道向上流动而进入到第一腔体5，再通过第一接口1流出。在一些实施例中，该第一接口流出的制冷剂可进入换热器的下一流程。第二工作状态(制热工况)下与第一工作状态(制冷工况)下制冷剂的流动方向相反，可以实现进出口反向，可以实现换热器中间过程中的气液分离，让更多的液体制冷剂进入到换热器蒸发，从而提高系统制热量。
在可选的其它实施例中，第二工作状态(制热工况)也可以将第一接口1设置为进口，第二接口2和第三接口3设置为出口，实现一进两出的效果。
此外，本申请还提供一种制冷系统。如图9和图10所示的制冷系统的局部示意图中。该制冷系统中，气液分离装置100集成于换热器200中。换热器200包括两个相对独立的换热单元201和202。气液分离装置100的第一接口1和第二接口2通过多通阀300与换热器200集成。多通阀300中实线示意出多通阀300连通的部分管路，即制冷剂能够流通的管路，而虚线示意出多通阀300断开连通的部分管路，即制冷剂不能够流通的管路。
图9示意出制冷系统在第一工况下工作的局部示意图。该第一工况可以理解为制冷工况、除霜工况等工况，相应地，气液分离装置100处于第一工作状态。图10示意出制冷系统在第二工况下工作的局部示意图。该第二工况可以理解为制热工况等工况，相应地，气液分离装置100处于第二工作状态。
该气液分离装置100，在集成到换热器200中时，在制冷系统的第二工况时，可以实现换热器中间过程中的气液分离，其中经过换热单元201换热后的气态制冷剂与经过气液分离装置100分离并通过第三接口3流出的气态制冷剂能够共同进入制冷系统的下一装置，以使制冷系统中具有更多的制冷剂，以提高系统的制热量，从而提高空调系统的换热效率。
发明人(们)发现，上述实施例所述的气液分离装置100应用于制冷系统时，其制热量明显提高。比如，发明人(们)通过大量试验得出，在-20℃下工作时，可提高制热量35％。且使用该气液分离装置100的制冷系统，不需要使用补气增焓循环就可以很好地实现系统性能的提升。
以上所述仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请做任何形式上的限制，虽然本申请已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本申请技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种气液分离装置，包括筒体(14)、外接口、转接件及气液分离件，其特征在于，所述筒体(14)具有第一腔体(5)、第二腔体(6)及第三腔体(9)，所述第一腔体(5)连通第二腔体(6)，所述第二腔体(6)连通第三腔体(9)；
所述外接口包括第一接口(1)、第二接口(2)及第三接口(3)，所述第一接口(1)与所述第一腔体(5)连通，所述第二接口(2)与所述第二腔体(6)连通；
所述转接件至少部分设于筒体内，所述转接件可连通所述第三接口(3)与所述第三腔体(9)；以及
所述气液分离件位于第三腔体(9)内；
其中，所述气液分离装置在第一工作状态时，所述转接件断开所述第三接口(3)与所述第三腔体(9)，所述第一接口(1)作为进口，第二接口(2)作为出口；所述气液分离装置在第二工作状态时，所述转接件连通所述第三接口(3)与所述第三腔体(9)，所述第二接口(2)作为进口，所述第一接口(1)和第三接口(3)作为出口，或者，所述第一接口(1)作为进口，所述第二接口(2)和第三接口(3)作为出口，所述气液分离件分离气液两相制冷剂。
2.如权利要求1所述的气液分离装置，其特征在于，所述气液分离件为环绕于所述转接件外壁的螺旋叶片(11)。
3.如权利要求2所述的气液分离装置，其特征在于，所述转接件包括第一接管(12)和第二接管(13)，所述第一接管(12)可连通所述第三接口(3)与所述第三腔体(9)，所述第二接管(13)连通所述第三腔体(9)和所述第一腔体(5)，所述第二接管(13)至少部分穿设于所述第一接管(12)内。
4.如权利要求3所述的气液分离装置，其特征在于，所述第二腔体(6)位于第一腔体(5)之下，所述第三腔体(9)位于第二腔体(6)之下，所述第三接口(3)设于所述第一接管(12)的上端。
5.如权利要求3所述的气液分离装置，其特征在于，所述螺旋叶片(11)外圈抵接于所述筒体(14)的内壁，在所述第三腔体(9)内及所述第一接管(12)外形成螺旋通道。
6.如权利要求3所述的气液分离装置，其特征在于，所述第一接管(12)和第二接管(13)的下端均伸入所述第三腔室(9)内，且所述第二接管(13)的下端低于所述第一接管(12)的下端。
7.如权利要求1至6任一项所述的气液分离装置，其特征在于，所述第一腔体(5)与所述第二腔体(6)之间设有第一通道(7)，所述第二腔体(6)与所述第三腔体(9)之间设有第二通道(10)。
8.如权利要求7所述的气液分离装置，其特征在于，所述转接件具有控制所述第三接口(3)与所述第三腔体(9)连通或断开的开关件(16)。
9.如权利要求8所述的气液分离装置，其特征在于，所述第一腔室(5)内设有上下延伸且可转动的第一开合门(4)；在第一工作状态时，所述开关件(16)断开第三接口(3)与所述第三腔体(9)，所述第一开合门(4)打开，所述第一腔体(5)和第二腔体(6)通过第一通道(7)连通；在第二工作状态时，所述开关件(16)连通第三接口(3)与所述第三腔体(9)，所述第一开合门(4)关闭，所述第一接管(12)连通所述第三接口(3)与所述第三腔体(9)，所述第二接管(13)连通所述第三腔体(9)和所述第一腔体(5)。
10.如权利要求9所述的气液分离装置，其特征在于，所述第二腔体(6)内设有上下延伸且可转动的第二开合门(8)；在第一工作状态时，所述第一开合门(4)打开，所述第二开合门(8)关闭；在第二工作状态时，所述第一开合门(4)关闭，所述第二开合门(8)打开。
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