CN114111133A - 一种用于自复叠制冷系统的气液分离器和自复叠制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于自复叠制冷系统的气液分离器和自复叠制冷系统，所述气液分离器包括壳体和换热筒，壳体具有高温高压混合介质进口、低沸点气体出口、高沸点液体出口、低温低压混合介质进口和低温低压混合介质出口，高温高压混合介质进口和低沸点气体出口均设在高沸点液体出口的上方，换热筒设在壳体内，换热筒和壳体在内外方向上间隔开，换热筒和壳体之间限定出分离腔室，高温高压混合介质进口、低沸点气体出口和高沸点液体出口均与分离腔室连通，低温低压混合介质进口和低温低压混合介质出口均与换热筒连通。本发明的实施例的用于自复叠制冷系统的气液分离器具有结构简单和气液分离效果好等优点。

Description

一种用于自复叠制冷系统的气液分离器和自复叠制冷系统

技术领域

本发明涉及到制冷设备技术领域，具体涉及一种用于自复叠制冷系统的气液分离器和自复叠制冷系统。

背景技术

近年来，随着科技的不断发展与人民生活水平的不断提高，在生物科学、医疗、食品、化工、国防等领域，人们对-40℃以下的超低温的需求越来越强烈。自复叠制冷循环因具有结构简单、运行效率高等优点，被广泛应用于-190℃至-40℃的工业领域。与传统的复叠式制冷循环或双级压缩制冷循环相比，自复叠制冷循环采用的是自动分凝系统，比其他同温区的制冷循环少用一台或者多台压缩机，降低了系统成本，同时整个制冷系统只有压缩机一个运动部件，可使整个制冷设备运行更安全可靠。但是，在自复叠制冷循环中，一般采用精馏装置进行气液相分离，这种方式存在分离效果差且结构复杂的问题，而且换热器和气液分离器单独设置，增大了制冷系统的体积。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明实施例提出一种气液分离器，该气液分离器具有结构简单和分离效果好等优点。

本发明实施例还提出一种自复叠制冷系统。

本发明实施例的气液分离器包括：

壳体，所述壳体具有高温高压混合介质进口、低沸点气体出口、高沸点液体出口、低温低压混合介质进口和低温低压混合介质出口，所述高温高压混合介质进口和所述低沸点气体出口均设在所述高沸点液体出口的上方；

换热筒，所述换热筒设在所述壳体内，所述换热筒和所述壳体在内外方向上间隔开，所述换热筒和所述壳体之间限定出分离腔室，所述高温高压混合介质进口、所述低沸点气体出口和所述高沸点液体出口均与所述分离腔室连通，所述低温低压混合介质进口和所述低温低压混合介质出口均与所述换热筒连通。

本发明的实施例的用于自复叠制冷系统的气液分离器具有结构简单和气液分离效果好等优点。

在一些实施例中，所述分离腔室包括相连通的第一部分和第二部分，所述气液分离器还包括螺旋分离管，所述螺旋分离管设在所述壳体内，所述螺旋分离管螺旋盘绕在所述换热筒外，所述螺旋分离管限定出所述第一部分，所述高温高压混合介质进口与所述螺旋分离管的上管口连通，所述螺旋分离管、所述换热筒和所述壳体限定出所述第二部分，所述螺旋分离管的下管口、所述低沸点气体出口和所述高沸点液体出口均与所述第二部分连通。

在一些实施例中，所述螺旋分离管与所述换热筒的筒壁过盈配合，以便所述螺旋分离管固定在所述换热筒外。

在一些实施例中，所述螺旋分离管的内侧敞开，所述螺旋分离管的内侧与所述换热筒的筒壁过盈配合。

在一些实施例中，所述螺旋分离管的横截面为半圆形。

在一些实施例中，所述气液分离器还包括连接板，所述换热筒与所述连接板相连，所述连接板与所述壳体相连，所述连接板包括位于所述换热筒和所述壳体之间的环形部分，所述环形部分上设有沿上下方向贯通的通孔。

在一些实施例中，所述通孔设有多个，多个所述通孔沿所述壳体的周向间隔均布。

在一些实施例中，所述壳体和所述换热筒均沿上下方向延伸，所述高温高压混合介质进口和所述低沸点气体出口均设在所述壳体的上端部，所述高沸点液体出口设在所述壳体的下端部。

本发明实施例的自复叠制冷系统包括：

压缩机，所述压缩机具有排气口和回气口；

冷凝器，所述冷凝器具有冷凝器进口和冷凝器出口，所述排气口与所述冷凝器进口连通；

气液分离器，所述气液分离器为上述任一项实施例所述的气液分离器，所述冷凝器出口与所述高温高压混合介质进口连通，所述低温低压混合介质出口与所述回气口连通；

冷凝蒸发器，所述冷凝蒸发器具有高压高沸点气体进口、高压高沸点气体出口、低温低压混合工质进口和低温低压混合工质出口，所述高压高沸点气体进口与所述低沸点气体出口连通，所述高压高沸点气体出口与所述高压高沸点气体进口连通，所述低温低压混合工质进口与所述低温低压混合工质出口连通，所述低温低压混合工质出口与所述低温低压混合介质进口连通；和

蒸发器，所述蒸发器具有蒸发器进口和蒸发器出口，所述蒸发器进口与所述高压高沸点气体出口连通，所述蒸发器出口和所述高沸点液体出口均与所述低温低压混合工质进口连通。

本发明实施例的自复叠制冷系统具有运行稳定性好和占用空间小等优点。

在一些实施例中，所述自复叠制冷系统还包括混合阀，所述混合阀具有第一口、第二口和第三口，所述第一口和所述第二口均与所述第三口连通，所述第一口与所述蒸发器出口连通，所述第二口与所述高沸点液体出口连通，所述第三口与所述低温低压混合工质进口连通。

附图说明

图1是本发明实施例的自复叠制冷系统的结构示意图.

图2是本发明实施例的气液分离器的示意图。

图3是图2中的连接板的结构示意图。

附图标记：

自复叠制冷系统100；

气液分离器1；高温高压混合介质进口101；低沸点气体出口102；低温低压混合介质进口103；低温低压混合介质出口104；高沸点液体出口105；

壳体11；分离腔室110；第二部分111；

螺旋分离管12；上管口121；下管口122；第一部分123；

换热筒13；

连接板14；环形部分141；通孔142；

压缩机2；回气口21；排气口22；

冷凝器3；冷凝器进口31；冷凝器出口32；

冷凝蒸发器4；高压高沸点气体进口41；高压高沸点气体出口42；

低温低压混合工质进口43；低温低压混合工质出口43；

蒸发器5；蒸发器进口51；蒸发器出口52；

混合阀6；第一口61；第二口62；第三口63；

第一节流阀71；第二节流阀72。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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。

自复叠制冷系统在运行过程中，高温高压的非共沸制冷剂气体(非共沸制冷剂是高沸点制冷剂和低沸点制冷剂的混合物)在冷凝器中被冷却介质(空气、水等)冷却后，产生气液分离现象，变为高温高压的两相态非共沸制冷剂，主要原因是高沸点制冷剂在冷却过程中液化，低沸点制冷剂在冷却过程中不会液化。为确保高沸点制冷剂完全液化，同时实现气液相(高沸点制冷剂和低沸点制冷剂)的完全分离，随后高温高压的两相态非共沸制冷剂经过气液分离装置(常采用精馏装置)实现高低沸点两相态制冷剂更大程度的分离；同时，在自复叠制冷系统中，进入压缩机前的低温低压非共沸制冷剂能够经过换热器变为过热气体，从而确保压缩机不会发生“液击”现象，进而保证压缩机的稳定高效运行。

下面参考附图描述本发明实施例的自复叠制冷系统100。

如图1所示，本发明实施例的自复叠制冷系统100包括压缩机2、冷凝器3、气液分离器1、冷凝蒸发器4和蒸发器5。

压缩机2具有排气口22和回气口21，冷凝器3具有冷凝器进口31和冷凝器出口32，压缩机2的排气口22与冷凝器进口31连通。

如图1和图2所示，本发明实施例的气液分离器1包括壳体11和换热筒13，壳体11具有高温高压混合介质进口101、低沸点气体出口102、高沸点液体出口105、低温低压混合介质进口103和低温低压混合介质出口104，高温高压混合介质进口和101和低沸点气体出口102均设在高沸点液体出口105的上方。

换热筒13设在壳体11内，换热筒13和壳体11在内外方向上间隔开，换热筒13和壳体11之间限定出分离腔室110，高温高压混合介质进口101、低沸点气体出口102和高沸点液体出口105均与分离腔室110连通，低温低压混合介质进口103和低温低压混合介质出口104均与换热筒13连通。其中，向内是指在垂直于壳体11的中心线的平面上邻近壳体11的中心线的方向，向外是指在垂直于壳体11的中心线的平面上远离壳体11的中心线的方向。

冷凝器出口32与气液分离器1的高温高压混合介质进口101连通，气液分离器1的低温低压混合介质出口104与压缩机2的回气口21连通。

冷凝蒸发器4具有高压高沸点气体进口41、高压高沸点气体出口42、低温低压混合工质进口43和低温低压混合工质出口44，高压高沸点气体进口41与低沸点气体出口102连通，高压高沸点气体出口42与高压高沸点气体进口41连通，低温低压混合工质进口43与低温低压混合工质出口44连通，低温低压混合工质出口44与低温低压混合介质进口103连通。

蒸发器5具有蒸发器进口51和蒸发器出口52，蒸发器进口51与高压高沸点气体出口42连通，蒸发器出口52和高沸点液体出口105均与低温低压混合工质进口43连通。

为了方便描述，下面将高沸点制冷剂和低沸点制冷剂的混合物称为非共沸制冷剂。

从低温低压混合介质出口104流出的低温低压的非共沸制冷剂气体，经过压缩机2的回气口21进入压缩机2内并在压缩机2内被压缩成高温高压的非共沸制冷剂气体，然后通过压缩机2的排气口22流出。接着，高温高压的非共沸制冷剂气体通过冷凝器进口31进入冷凝器3内，在冷凝器3内冷却为高温高压的两相态非共沸制冷剂，其中高沸点制冷剂主要为液态，低沸点制冷剂主要为气态。之后高温高压的两相态非共沸制冷剂通过高温高压混合介质进口101进入气液分离器1内，实现高沸点制冷剂与低沸点制冷剂的完全分离。

具体地，通过高温高压混合介质进口101进入的高温高压的两相态非共沸制冷剂在分离腔室110内依靠重力作用产生气液分离，温度较高的低沸点制冷剂气体上升并通过低沸点气体出口102排出，温度较高的高沸点制冷剂液体下降并通过高沸点液体出口105排出，从而实现液态的高沸点制冷剂和气态的低沸点制冷剂的完全分离。

温度较高的低沸点制冷剂气体通过低沸点气体出口102排出后，通过高压高沸点气体进口41进入冷凝蒸发器4中，在冷凝蒸发器4内冷却为温度较高的低沸点制冷剂液体，然后通过蒸发器进口51进入蒸发器5内，在蒸发器5内换热成为温度较低的低沸点制冷剂气体后，通过蒸发器出口52排出。

本领域技术人员可以理解的是，在冷凝蒸发器4和蒸发器5之间设有第一节流阀71，第一节流阀71具有第一节流阀进口711和第一节流阀出口712，第一节流阀进口711能够与低温低压混合工质出口44连通，第一节流阀出口712能够与蒸发器进口51连通。由此，通过低沸点气体出口102流出的温度较高的低沸点制冷剂气体依次经过冷凝蒸发器4的冷凝以及第一节流阀71的节流降压作用，转变成低温低压的两相态低沸点制冷剂，并在蒸发器5中吸收环境中的热量转变为温度较低的低沸点制冷剂气体，从而产生制冷现象。

上述通过蒸发器出口52排出的温度较低的低沸点制冷剂气体通过低温低压混合工质进口43进入冷凝蒸发器4内；同时，温度较高的高沸点制冷剂液体通过高沸点液体出口105排出并通过低温低压混合工质进口43进入冷凝蒸发器4内。

在冷凝蒸发器4内，通过低温低压混合工质进口43进入冷凝蒸发器4内的制冷剂与通过高压高沸点气体进口41进入冷凝蒸发器4内的制冷剂交换热量：通过低温低压混合工质进口43进入冷凝蒸发器4内的温度较低的低沸点制冷剂气体和温度较高的高沸点制冷剂液体吸收热量，变成温度较高的非共沸制冷剂并通过低温低压混合工质出口44流出；通过高压高沸点气体进口41进入冷凝蒸发器4的温度较高的低沸点制冷剂气体冷凝放热，由温度较高的低沸点制冷剂气体冷却为温度较高的低沸点制冷剂液体。

上述通过低温低压混合工质出口44流出的温度较高的非共沸制冷剂通过低温低压混合介质进口103进入气液分离器1的换热筒13内。在气液分离器1内，换热筒13内温度较高的非共沸制冷剂与上述分离腔室110内高温高压的两相态非共沸制冷剂通过换热筒13的筒壁换热，使得上述高温高压的两相态非共沸制冷剂冷却分离为温度较高的低沸点制冷剂气体和温度较高的高沸点制冷剂液体，同时使得温度较高的非共沸制冷剂加热为低温低压的非共沸制冷剂气体。

最后，低温低压的非共沸制冷剂气体通过低温低压混合介质出口104流出，并通过回气口21进入压缩机2内，进入下一轮的循环。

相关技术中，自复叠制冷系统利用精馏装置实现气液分离，并通过回热器进一步对气态的低沸点制冷剂进行加热，一方面精馏装置存在分离效果差和结构复杂的问题；另一方面，自复叠制冷系统部件较多，导致自复叠制冷系统结构复杂且整体体积较大。

本发明实施例的气液分离器1主要由壳体11和换热筒13组成，与相关技术中精馏装置相比，整体结构简单，便于气液分离器1的组装和降低气液分离器1的生产成本。并且在气液分离器1内，换热筒13内温度较高的非共沸制冷剂与分离腔室110内高温高压的两相态非共沸制冷剂换热，可以将温度较高的非共沸制冷剂加热为低温低压的非共沸制冷剂气体，使得气液分离器1不仅具有气液分离作用，而且具有回热器的作用，与相关技术相比，省去了回热器，使得自复叠制冷系统100的整体结构简单，整体体积较小，占用空间小，便于自复叠制冷系统100的组装和降低自复叠制冷系统100的生产成本。

此外，在气液分离器1内，换热筒13内温度较高的非共沸制冷剂与分离腔室110内高温高压的两相态非共沸制冷剂换热，可以将高温高压的两相态非共沸制冷剂进一步冷却，从而利于将分离腔室110内的高温高压的两相态非共沸制冷剂冷却分离为温度较高的低沸点制冷剂气体和温度较高的高沸点制冷剂液体，提高气液分离器1的气液分离效果，从而避免压缩机2产生“液击”现象，提高自复叠制冷系统100的运行效率和运行稳定性。

因此，本发明实施例的用于自复叠制冷系统100的气液分离器1具有结构简单和气液分离效果好等优点。

本发明实施例的自复叠制冷系统100具有运行稳定性好和占用空间小等优点。

在一些实施例中，本发明实施例的自复叠制冷系统100还包括混合阀6，混合阀6具有第一口61、第二口62和第三口63，第一口61和第二口62均与第三口63连通，第一口61与蒸发器出口52连通，第二口62与高沸点液体出口105连通，第三口63与低温低压混合工质进口43连通。

例如，如图1所示，通过蒸发器出口52流出的温度较低的低沸点制冷剂气体，经过混合阀6的第一口61进入混合阀6内，从高沸点液体出口105流出的温度较高的高沸点制冷剂液体，经过混合阀6的第二口62进入混合阀6内，温度较低的低沸点制冷剂气体和温度较高的高沸点制冷剂液体可以在混合阀6内形成温度较低的非共沸制冷剂，之后温度较低的非共沸制冷剂通过第三口63流出并通过低温低压混合工质进口43进入冷凝蒸发器4内。由此，利用混合阀6能够将温度较低的低沸点制冷剂气体和温度较高的高沸点制冷剂液体充分混合。一方面，混合后形成均匀的温度较低的非共沸制冷剂，利于温度较低的非共沸制冷剂在冷凝蒸发器4内换热，从而有利于提高自复叠制冷系统100的换热效率；另一方面，利用一根管路即可将温度较低的低沸点制冷剂气体和温度较高的高沸点制冷剂液体通入冷凝蒸发器4内，从而节省管路数量，有利于进一步降低制造成本。

本领域技术人员可以理解的是，在高沸点液体出口105和混合阀6之间设有第二节流阀72。第二节流阀72具有第二节流阀进口721和第二节流阀出口722，第二节流阀进口721与高沸点液体出口105连通，第二节流阀出口722能够与混合阀6的第二口62连通。由此，通过高沸点液体出口105流出的温度较高的高沸点制冷剂液体能够在第二节流阀72的节流降压作用，变成压力较低的两相态高沸点制冷剂，然后进入混合阀6中，进而进入冷凝蒸发器4中。

在一些实施例中，分离腔室110包括相连通的第一部分123和第二部分111。气液分离器1还包括螺旋分离管12，螺旋分离管12设在壳体11内，螺旋分离管12螺旋盘绕在换热筒13外，螺旋分离管12限定出第一部分123，高温高压混合介质进口101与螺旋分离管12的上管口121连通。螺旋分离管12、换热筒13和壳体11限定出第二部分111，螺旋分离管12的下管口122、低沸点气体出口102和高沸点液体出口105均与第二部分111连通。

例如，如图2和图3所示，通过高温高压混合介质进口101进入的高温高压的两相态非共沸制冷剂，通过螺旋分离管12的上管口121进入螺旋分离管12内，在螺旋分离管12内沿螺旋分离管12内的螺旋槽道流动，之后通过螺旋分离管12的下管口122流出。通过螺旋分离管12螺旋槽道的设计增强了高温高压的两相态非共沸制冷剂的离心力，实现高温高压的两相态非共沸制冷剂更大程度的分离。高温高压的两相态非共沸制冷剂在螺旋分离管12内流动的过程中，液态的高沸点制冷剂由于受到离心力的作用较大从而向外流动，进而与气态的低沸点制冷剂分离开。气态的低沸点制冷剂通过螺旋分离管12的下管口122流出后沿着第二部分111上升并低沸点气体出口102流出，通过螺旋分离管12的下管口122流出的液态的高沸点制冷剂进入第二部分111内，并通过高沸点液体出口105流出。由此，利用螺旋分离管12，能够使得高沸点制冷剂和低沸点制冷剂分离的更彻底，从而有利于提高气液分离器1的分离效果。

高温高压混合介质进口101与螺旋分离管12的上管口121之间的连接方式有多种。例如，螺旋分离管12的上管口121设在分离腔室110内，高温高压混合介质进口101与螺旋分离管12的上管口121之间设有连接管，连接管与螺旋分离管12一体成型，或者连接管与螺旋分离管12固定连接。又例如，螺旋分离管12的上管口121设在分离腔室110外，螺旋分离管12的上端穿过高温高压混合介质进口101并向壳体11外延伸。

在一些实施例中，螺旋分离管12与换热筒13的筒壁过盈配合，以便螺旋分离管12固定在换热筒13外。

例如，如图2所示，螺旋分离管12盘绕在换热筒13的筒壁上，且螺旋分离管12与换热筒13的筒壁通过过盈配合实现固定连接。由此，便于螺旋分离管12的固定，从而提高气液分离器1组装效率。

在另一些实施例中，螺旋分离管12与换热筒13通过焊接固定连接。

在一些实施例中，螺旋分离管12的内侧敞开，螺旋分离管12的内侧与换热筒13的筒壁过盈配合。其中，螺旋分离管12内侧是指螺旋分离管12与换热筒13相连的一侧。螺旋分离管12的内侧敞开，使得换热筒13的筒壁的一部分可以作为螺旋分离管12的管壁，螺旋分离管12内的高温高压的两相态非共沸制冷剂在与换热筒13内的温度较高的非共沸制冷剂进行换热的时候，热量在传递过程中只需要穿过螺旋分离管12的管壁，换热热阻较小，从而提高了换热效率，使得高温高压的两相态非共沸制冷剂中的高沸点制冷剂尽可能完全液化，进而提高气液分离器1的分离效果；同时，便于换热筒13内的温度较高的非共沸制冷剂更好的吸收螺旋分离管12内的高温高压的两相态非共沸制冷剂中传递的热量，使得进入压缩机2前的低温低压非共沸制冷剂能够变为过热气体，从而确保压缩机2不会发生“液击”现象，进而保证压缩机2的稳定高效运行。

在一些实施例中，螺旋分离管12的横截面为半圆形。由此，螺旋分离管12与换热筒13的接触面积大，从而增大螺旋分离管12内的混合制冷机与换热筒13内的非共沸制冷剂的换热面积，进而使得高沸点制冷剂尽可能完全液化，进而提高气液分离器1的分离效果。

可以理解的是，在其他一些实施例中，螺旋分离管12的横截面也可以是四分之一圆、四分之三圆或矩形等其他形状。

可选地，螺旋分离管12是用板材进行液压挤压成型的，并将螺旋分离管12与换热筒13的外周壁过盈配合，从而形成半圆形型螺旋槽道。

在一些实施例中，气液分离器1还包括连接板14，换热筒13与连接板14相连，连接板14与壳体11相连，连接板14包括位于换热筒13和壳体11之间的环形部分141，环形部分141上设有沿上下方向贯通的通孔142。

例如，如图2和图3所示，在上下方向上，通孔142设在螺旋分离管12的下管口122和高沸点液体出口105之间，螺旋分离管12的下管口122邻近环形部分141的通孔142设置，从螺旋分离管12的下管口122流出的液态的高沸点制冷剂能够经过通孔142流至高沸点液体出口105。换热筒13焊接在连接板14上，连接板14焊接在壳体11上。由此，利用连接板14能够将换热筒13固定在壳体11内部，而且从螺旋分离管12中流出的液态的高沸点制冷剂能够经过通孔142流至高沸点液体出口105。

可以理解的是，连接板14的结构不限于此，在其他一些实施例中，连接板14上设有多个支腿，支腿的一端与连接板14相连，支腿的另一端与壳体11相连，连接板14通过支腿将换热筒13固定在壳体11内。

在一些实施例中，连接板14设在换热筒13下端，从而起到支撑和固定换热筒13的作用。可以理解的是，在其他一些实施例中，连接板14的位置不限于此，例如连接板14设在换热筒13的上端，连接板14与换热筒13通过焊接相连，且连接板14焊接壳体11上。

可选地，连接板14有多个，例如，连接板14有两个，一个连接板14设在换热筒13的下端，另一个连接板14设在换热筒13的上端，从而加强对换热筒13的固定作用，进而增强气液分离器1的结构强度，提高气液分离器1的运行稳定性。

在一些实施例中，通孔142设有多个，多个通孔142沿壳体11的周向间隔均布。

例如，如图2和图3所示，通孔142设有4个，4个通孔142沿着换热筒13的外周向间隔布置。由此，通过螺旋分离管12的下管口122流出的液态的高沸点制冷剂能够通过多个通孔142快速流向高沸点液体出口105，从而提升螺旋分离管12的气液分离效果。

可以理解的是，通孔142的形状没有限制，例如，通孔142的形状为圆形、矩形或者梯形等。通孔142的数量也可以是5个、6个、7个等。

在一些实施例中，壳体11和换热筒13均沿上下方向延伸，高温高压混合介质进口101和低沸点气体出口102均设在壳体11的上端部，高沸点液体出口105设在壳体11的下端部。

例如，如图2所示，壳体11包括上端部、中间部和下端部，高温高压混合介质进口101和低沸点气体出口102都设在上端部，高沸点液体出口105设在壳体11的下端部。由此，在重力的作用下，气态的低沸点制冷剂便于通过低沸点气体出口102流出，液态的高沸点制冷剂便于通过高沸点液体出口105流出。

可以理解的是，高温高压混合介质进口101和低沸点气体出口102也可以设在中间部，高沸点液体出口105也可以设在中间部且设在低沸点气体出口102下方。

可选地，换热筒13是圆柱型的容器，换热筒13包括环形的筒身和两个圆形的盲板，筒身的上端和下端分别与盲板通过焊接相连并实现密封。在两个盲板上分别设有连管，上端的连管能够将换热筒13与低温低压混合介质进口103连通，下端的连管能够将换热筒13与低温低压混合介质出口104连通。

下面结合图1至图3描述本发明实施例的自复叠制冷系统100的运行过程，低温低压的非共沸制冷剂进入压缩机2内压缩至高温高压的非共沸制冷剂气体，因高沸点制冷剂和低沸点制冷剂的沸点不同，高沸点制冷剂气体遇冷后容易变为液态，高温高压的非共沸制冷剂气体在经冷凝器3冷却后由于气液相分离变成高温高压的两相态非共沸制冷剂。

为确保高沸点制冷剂完全液化，同时实现气液相的完全分离，随后高温高压的两相态的非共沸制冷剂共同进入气液分离器1中，与温度较高的非共沸制冷剂进行强化换热，再加上气液分离器1内螺旋分离管12的设计，使高温高压的两相态的非共沸制冷剂产生一定的离心力，确保液化后的高沸点制冷剂与低沸点气态制冷剂实现全部分离。高温高压的两相态的非共沸制冷剂中的低沸点制冷剂气体经过螺旋分离管12的下管口122出口流出后，沿着换热筒13的外周面与壳体11的内周面之间的空隙，流动至低沸点气体出口102。低沸点制冷剂气体然后进入冷凝蒸发器4中，与通过低温低压混合工质进口43进入的温度较低的非共沸制冷剂进行换热，实现进一步过冷，再经第一节流阀71降压后变为低温低压的两相态的低沸点制冷剂，随后进入蒸发器5中吸收环境中的热量变为温度较低的低沸点制冷剂气体，并产生制冷现象；同时，高温高压的两相态非共沸制冷剂在螺旋分离管12内气液分离后，温度较高的高沸点制冷剂液体经过螺旋分离管12的下管口122流出，并通过连接板14上的通孔142流向气液分离器1的底部，经高沸点液体出口105流出，然后在第二节流阀72的降压后进入混合阀6中并与通过蒸发器5出来的温度较低的低沸点制冷剂气体混合后，一同进入冷凝蒸发器4中吸收通过低沸点气体出口102进入冷凝蒸发器4中的温度较高的低沸点制冷剂气体放出的热量而蒸发变成温度较高的非共沸制冷剂，然后该温度较高的非共沸制冷剂经过低温低压混合介质进口103进入换热筒13内，与螺旋分离管12内的高温高压的两相态非共沸制冷剂进行换热，从而实现进一步过热，进而变为低温低压的非共沸制冷剂气体，并通过低温低压混合介质出口104排出，然后进入压缩机2内压缩，完成自复叠循环。

本发明由于采用以上技术方案，具备以下优点：

1、气液分离器1的结构设计，不仅强化了换热，还增大了离心作用，使高温高压的两相态非共沸制冷剂在气液分离器1内实现更好的分离，确保自复叠制冷系统100的稳定运行；

2、气液分离器1的结构简单紧凑，占用空间小。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种气液分离器，特征在于，包括：

壳体，所述壳体具有高温高压混合介质进口、低沸点气体出口、高沸点液体出口、低温低压混合介质进口和低温低压混合介质出口，所述高温高压混合介质进口和所述低沸点气体出口均设在所述高沸点液体出口的上方；

换热筒，所述换热筒设在所述壳体内，所述换热筒和所述壳体在内外方向上间隔开，所述换热筒和所述壳体之间限定出分离腔室，所述高温高压混合介质进口、所述低沸点气体出口和所述高沸点液体出口均与所述分离腔室连通，所述低温低压混合介质进口和所述低温低压混合介质出口均与所述换热筒连通。

2.根据权利要求1所述的气液分离器，其特征在于，所述分离腔室包括相连通的第一部分和第二部分，所述气液分离器还包括螺旋分离管，所述螺旋分离管设在所述壳体内，所述螺旋分离管螺旋盘绕在所述换热筒外，所述螺旋分离管限定出所述第一部分，所述高温高压混合介质进口与所述螺旋分离管的上管口连通，所述螺旋分离管、所述换热筒和所述壳体限定出所述第二部分，所述螺旋分离管的下管口、所述低沸点气体出口和所述高沸点液体出口均与所述第二部分连通。

3.根据权利要求2所述的气液分离器，其特征在于，所述螺旋分离管与所述换热筒的筒壁过盈配合，以便所述螺旋分离管固定在所述换热筒外。

4.根据权利要求3所述的气液分离器，其特征在于，所述螺旋分离管的内侧敞开，所述螺旋分离管的内侧与所述换热筒的筒壁过盈配合。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的气液分离器，其特征在于，所述螺旋分离管的横截面为半圆形。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的气液分离器，其特征在于，还包括连接板，所述换热筒与所述连接板相连，所述连接板与所述壳体相连，所述连接板包括位于所述换热筒和所述壳体之间的环形部分，所述环形部分上设有沿上下方向贯通的通孔。

7.根据权利要求6所述的气液分离器，其特征在于，所述通孔设有多个，多个所述通孔沿所述壳体的周向间隔均布。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的气液分离器，其特征在于，所述壳体和所述换热筒均沿上下方向延伸，所述高温高压混合介质进口和所述低沸点气体出口均设在所述壳体的上端部，所述高沸点液体出口设在所述壳体的下端部。

9.一种自复叠制冷系统，其特征在于，包括：

压缩机，所述压缩机具有排气口和回气口；

冷凝器，所述冷凝器具有冷凝器进口和冷凝器出口，所述排气口与所述冷凝器进口连通；

气液分离器，所述气液分离器为根据权利要求1-8中任一项所述的气液分离器，所述冷凝器出口与所述高温高压混合介质进口连通，所述低温低压混合介质出口与所述回气口连通；

冷凝蒸发器，所述冷凝蒸发器具有高压高沸点气体进口、高压高沸点气体出口、低温低压混合工质进口和低温低压混合工质出口，所述高压高沸点气体进口与所述低沸点气体出口连通，所述高压高沸点气体出口与所述高压高沸点气体进口连通，所述低温低压混合工质进口与所述低温低压混合工质出口连通，所述低温低压混合工质出口与所述低温低压混合介质进口连通；和

蒸发器，所述蒸发器具有蒸发器进口和蒸发器出口，所述蒸发器进口与所述高压高沸点气体出口连通，所述蒸发器出口和所述高沸点液体出口均与所述低温低压混合工质进口连通。

10.根据权利要求9所述的自复叠制冷系统，其特征在于，还包括混合阀，所述混合阀具有第一口、第二口和第三口，所述第一口和所述第二口均与所述第三口连通，所述第一口与所述蒸发器出口连通，所述第二口与所述高沸点液体出口连通，所述第三口与所述低温低压混合工质进口连通。

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