CN218269670U - 气液分离器及二氧化碳热泵空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气液分离器及二氧化碳热泵空调系统。本实用新型的气液分离器包括罐体、以及设有罐体的内腔中的回气管。罐体的顶部设有进口和出口，回气管与出口连通，且回气管上设有位于内腔底部的主回油口；同时，在内腔的第一液面高度和第二液面高度范围内，沿罐体的高度方向，在回气管上间隔排布有多个辅助回油口，辅助回油口用于将内腔中的压缩机油引入回气管内。本实用新型的气液分离器，即使压缩机油的油层漂浮于液态的二氧化碳制冷剂之上，压缩机油也可以通过辅助回油口进入回气管，进而进入到二氧化碳热泵空调系统中，供电动压缩机使用，改善了气液分离器内部温度过低情况下其回油情况不佳的情况。

Description

气液分离器及二氧化碳热泵空调系统

技术领域

本实用新型涉及空调制冷技术领域，特别涉及一种气液分离器。另外，本实用新型还涉及一种二氧化碳热泵空调系统。

背景技术

传统的热泵空调系统主要由压缩机、节流阀、蒸发器以及冷凝器构成，基本工作原理为：制冷剂在蒸发器内吸收低温物体的热量，蒸发成气体介质，蒸发器出来的气体介质经过压缩机的压缩，变为高温高压的气体介质，高温高压的气体介质在冷凝器中将热能释放给高温物体、同时自身变为高压液体介质，高压液体介质流经膨胀阀节流减压，再变为过热液体介质，进入蒸发器，从而完成一个循环。

随着科技的进步，尤其是车用空调制冷技术的发展，二氧化碳空气源热泵空调在市场已有一定市场容量。二氧化碳空气源热泵空调运行过程中，会受到温度影响，在低温环境下，例如零下12℃以下时，由于二氧化碳制冷剂与压缩机油的密度会发生不同程度的变化，二氧化碳制冷剂与压缩机油的密度情况会反转，气液分离器内液态的二氧化碳制冷剂和压缩机油会形成分层，而压缩机油的油层会位于液态的二氧化碳制冷剂的上方，导致位于气液分离器内底部的回油口处无压缩机油可以回流，从而造成压缩机由于缺少润滑油而导致故障。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种气液分离器，以改善气液分离器在其内部温度过低情况下回油情况不佳的情况。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种气液分离器，包括罐体，以及设有罐体的内腔中的回气管；所述罐体的顶部设有进口和出口，所述回气管与所述出口连通，且所述回气管上设有位于所述内腔底部的主回油口；

在所述内腔的第一液面高度和第二液面高度范围内，沿所述罐体的高度方向，所述回气管上间隔排布有多个辅助回油口，所述辅助回油口用于将所述内腔中的压缩机油引入所述回气管内。

进一步的，所述回气管呈直筒状，所述回气管的顶端连通所述出口，所述回气管的底端抵接在所述内腔的底部；所述主回油口设于所述回气管的侧壁上，并靠近所述回气管的底端设置。

进一步的，所述主回油口为沿所述回气管的周向间隔排布的多个。

进一步的，所述内腔中设有固定支架，所述固定支架支撑在所述回气管的外壁和所述罐体的内壁之间。

进一步的，所述固定支架包括抵接在所述罐体的内壁上的外边框，抵接在所述回气管的外壁上的内边框，以及连接于所述外边框和所述内边框之间的多个支撑杆。

进一步的，各所述支撑杆均沿所述回气管的径向布置，且各所述支撑杆环绕所述回气管间隔均布。

进一步的，所述辅助回油口呈圆孔状，所述辅助回油口的直径d在0.75mm至1.00mm之间。

进一步的，各所述辅助回油口沿所述罐体的高度方向间隔均布。

进一步的，相邻两所述辅助回油口的间隔尺寸D与所述内腔中所述压缩机油的最小油层厚度尺寸一致。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

本实用新型的气液分离器，在气液分离器的内腔中的第一液面高度和第二液面高度的高度范围内，在回气管上开设多个辅助回油口，当气液分离器在低温运行状态时，即使压缩机油的油层漂浮于液态的二氧化碳制冷剂之上，压缩机油也可以通过辅助回油口进入回气管，进而从出口排出气液分离器，进入到二氧化碳热泵空调系统中，供电动压缩机使用，改善了气液分离器内部温度过低情况下其回油情况不佳的情况。

此外，采用直筒状的回气管，具有结构简单便于构造的特点，也便于各个辅助回油口沿高度方向在回气管上的排布设置。在回气管的侧壁底部间隔排布多个主回油口，可保障内腔中的二氧化碳制冷剂和压缩机油顺利进入回气管内，侧壁上开设主回油口，也便于加工构造。

另外，间隔均布地设置各个辅助回油口，具有排布规范、利于加工的特点，而且也能因应内腔内不同的液面高度情况，使不同液面高度情况下位于液面上的压缩机油的油层基本都能够通过对应高度的辅助回油口进入回气管内，并被带出气液分离器。

本实用新型的另一目的在于提出一种二氧化碳热泵空调系统，所述二氧化碳热泵空调系统中设有本实用新型所述的气液分离器。相对于现有技术，本实用新型的二氧化碳热泵空调系统，具有上述的气液分离器所具备的技术优势。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图，是用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明是用于解释本实用新型，其中涉及到的前后、上下等方位词语仅用于表示相对的位置关系，均不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例一所述的气液分离器的外部整体结构示意图；

图2为图1所示的气液分离器的半剖结构示意图；

图3为图1所示的气液分离器的爆炸图；

图4为图1中A-A所示部位的剖面结构示意图。

附图标记说明：

1、罐体；10、内腔；

2、上盖；20、进口；21、出口；

3、回气管；30、主回油口；31、辅助回油口；

4、固定支架；400、外边框；401、内边框；402、支撑杆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“背”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连接件”应做广义理解。例如，连接可以是固定连接，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，亦或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例一

本实施例涉及一种气液分离器，有利于改善气液分离器在其内部温度过低情况下回油情况不佳的情况；其一种示例性结构如图1和图2所示。

整体而言，该气液分离器包括罐体1、以及设有罐体1的内腔10中的回气管3。其中，罐体1的顶部设有进口20和出口21，回气管3与出口21连通；在回气管3上设有位于内腔10底部的主回油口30。而且，在内腔10的第一液面高度和第二液面高度范围内，沿罐体1的高度方向，在回气管3上间隔排布有多个辅助回油口31，辅助回油口31用于将内腔10中的压缩机油引入回气管3内。

上述的第一液面高度优选为内腔10中的最低液面高度，第二液面高度优选为内腔10中的最高液面高度；当然，第一液面高度和第二液面高度也可以是最低液面高度和最高液面高度之间的两个具有一定高度差的高度位置。

对于气液分离器的具体结构形状，可参照现有的气液分离器设置，在本实施例中，如图2并图3所示，罐体1包括呈圆筒状的本体，本体的内部中空而形成内腔10，本体顶部敞口设置，罐体1还包括封盖在本体敞口处的上盖2，罐体1顶部的进口20和出口21均开设在上盖2上。当然，本实施例的气液分离器可以用于多种制冷剂介质和润油的气液分离，在本实施例中，以二氧化碳制冷剂为例，由二氧化碳热泵空调系统的电动压缩机排出的二氧化碳制冷剂夹杂着压缩机油由进口20进入到内腔10中，再通过回气管3和出口21排出。

对于回气管3的具体形式，可以是U型、直筒型或其它不同形状。在本实施例中，回气管3呈直筒状，回气管3的顶端连通出口21，回气管3的底端抵接在内腔10的底部；主回油口30设于回气管3的侧壁上，并靠近回气管3的底端设置。采用直筒状的回气管3，具有结构简单便于构造的特点，也便于各个辅助回油口31沿高度方向在回气管3上的排布设置。

并且，上述的主回油口30设置有多个，各个主回油口30沿回气管3的周向间隔排布；优选地，各个主回油口30开口尺寸和形状一致，且各个主回油口30间隔均布。在回气管3的侧壁底部间隔排布多个主回油口30，可保障内腔10中的二氧化碳制冷剂和压缩机油顺利进入回气管3内，侧壁上开设主回油口30，也便于加工构造。

此外，为了提高回气管3的稳定性，内腔10中设有固定支架4，固定支架4支撑在回气管3的外壁和罐体1的内壁之间。具体来说，固定支架4包括抵接在罐体1的内壁上的外边框400，抵接在回气管3的外壁上的内边框401，以及连接于外边框400和内边框401之间的多个支撑杆402。显然，应将外边框400和内边框401设计为圆环状；支撑杆402则优选设计为直杆状，并将各个支撑杆402都沿着回气管3的径向布置，且使各个支撑杆402环绕着回气管3间隔均布。

在内腔10中设置固定支架4，可形成对回气管3的限制约束，防止回气管3在内腔10中移位、甚至与出口21脱离。优选地，应将内腔10设置在内腔10高度方向上的中部位置，这样，回气管3的顶端被出口21限制、底端与内腔10的底部抵接、中部则被约束在固定支架4上，确保了回气管3的稳定性。固定支架4采用外边框400、内边框401和支撑杆402的结构形式，具有规范、轻质的特点；而且，外边框400与罐体1、以及内边框401与回气管3都具有足够的抵接面积，利于固定支架4固定功能的发挥。而将各个支撑杆402都沿回气管3的径向布置，并环绕回气管3间隔均布，则能够在外边框400和内边框401之间形成均衡且有效的支撑，保障了固定支架4足够的整体强度。

如图3并结合图4所示，在本实施例中，辅助回油口31被设计为呈圆孔状，而且，辅助回油口31的直径d在0.75mm至1.00mm之间；例如，可设置为0.80mm、0.90mm或1.00mm。辅助回油口31采用圆孔的形式，便于在回气管3的侧壁上加工开设；将辅助回油口31的直径d设置在0.75mm至1.00mm之间，不仅可以保证将足够的压缩机油引入回气管3，而且也能够降低液面上方气态的二氧化碳制冷剂通过辅助回油口31进入回气管3的量。

此外，本实施例中的气液分离器，回气管3上的各个辅助回油口31为沿罐体1的高度方向间隔均布。间隔均布地设置各个辅助回油口31，具有排布规范、利于加工的特点，而且也能因应内腔10内不同的液面高度情况，使不同液面高度情况下位于液面上的压缩机油的油层基本都能够通过对应高度的辅助回油口31进入回气管3内，并被带出气液分离器。

当然，相邻的两各辅助回油口31的间隔尺寸D可以灵活调整，但优选地，间隔尺寸D应与内腔10中压缩机油的最小油层厚度尺寸一致。将相邻的两个辅助回油口31的间隔尺寸D设置为与内腔10中压缩机油的最小油层厚度尺寸一致，则无论内腔10中的液面高度在最低液面高度到最高液面高度之间的什么位置，位于液面处的压缩机油的油层都可以至少覆盖一个辅助回油口31，从而保证了气液分离器时刻都能够回油，进一步提高了气液分离器回油的可靠性。

在此需要说明的是，上述的最低液面高度和最高液面高度以及最小油层厚度，可以根据气液分离器的设计规范要求、或者气液分离器的运行情况统计而确定。此外，本实施例还提供了如下的用于确定上述最低液面高度和最高液面高度以及最小油层厚度的试验方法：

第一步：使用常规的回气管3只有底部的主回油口30的气液分离器，将气液分离器设置在运行的二氧化碳热泵空调系统中，并将气液分离器设在测试台上，为二氧化碳热泵空调系统加注上下限极端情况下的二氧化碳制冷剂和压缩机油的加注量，并分别对二氧化碳热泵空调系统进行测试。

第二步：在-12℃到-42℃工况温度下，以5℃的梯度对二氧化碳热泵空调系统进行采暖模式的长时间运行，保证系统足够稳定，并调整不同的负荷需求(包括最大和最小运行功率的极端运行情况测试)，通过各个工况的气液分离器内实际的压缩机油的油面厚度及液面高度，确定最小油层厚度，以及气液分离器内部残存的二氧化碳制冷剂和压缩机油的混合液体的最低液面高度和最高液面高度。

第三步：根据上述测得的最小油层厚度、最低液面高度和最高液面高度，就可以在回气管3上开设所需要的辅助回油口31；即在最低液面高度和最高液面高度的区间内，以最小油层厚度的间距间隔均布地在回气管3上开设多个辅助回油口31。

此间，为了便于观察测量内腔10内的液位，罐体1的侧壁可采用透明材质，或在罐体1的侧壁上设置透明的观察窗。

综上所述，本实施例的气液分离器，在气液分离器的内腔10中的第一液面高度和第二液面高度的高度范围内，在回气管3上开设多个辅助回油口31，当气液分离器在低温运行状态时，即使压缩机油的油层漂浮于液态的二氧化碳制冷剂之上，压缩机油也可以通过辅助回油口31进入回气管3，进而从出口21排出气液分离器，进入到二氧化碳热泵空调系统中，供电动压缩机使用，改善了气液分离器内部温度过低情况下其回油情况不佳的情况。

实施例二

本实施例涉及一种二氧化碳热泵空调系统，该二氧化碳热泵空调系统中设有实施例一所提供的气液分离器。

二氧化碳热泵空调系统包括电动压缩机、室内气冷器、室外气冷器、蒸发器、电子膨胀阀、电磁控制阀以及上述的气液分离器，具体的配置情况可参照现有技术设置。气液分离器在其中发挥储液、回油、干燥以及过滤的作用。

本实施例的二氧化碳热泵空调系统，通过使用实施例一的气液分离器，由于在气液分离器内的回气管3的中部一段位置增加了多个辅助回油口31，可以保证在零下12℃以下，压缩机油在上层时，也能够正常被二氧化碳制冷剂带回到压缩机，保证了压缩机的正常运行。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气液分离器，其特征在于，包括罐体(1)，以及设有罐体(1)的内腔(10)中的回气管(3)；所述罐体(1)的顶部设有进口(20)和出口(21)，所述回气管(3)与所述出口(21)连通，且所述回气管(3)上设有位于所述内腔(10)底部的主回油口(30)；

在所述内腔(10)的第一液面高度和第二液面高度范围内，沿所述罐体(1)的高度方向，所述回气管(3)上间隔排布有多个辅助回油口(31)，所述辅助回油口(31)用于将所述内腔(10)中的压缩机油引入所述回气管(3)内。

2.根据权利要求1所述的气液分离器，其特征在于：

所述回气管(3)呈直筒状，所述回气管(3)的顶端连通所述出口(21)，所述回气管(3)的底端抵接在所述内腔(10)的底部；

所述主回油口(30)设于所述回气管(3)的侧壁上，并靠近所述回气管(3)的底端设置。

3.根据权利要求2所述的气液分离器，其特征在于：

所述主回油口(30)为沿所述回气管(3)的周向间隔排布的多个。

4.根据权利要求2所述的气液分离器，其特征在于：

所述内腔(10)中设有固定支架(4)，所述固定支架(4)支撑在所述回气管(3)的外壁和所述罐体(1)的内壁之间。

5.根据权利要求4所述的气液分离器，其特征在于：

所述固定支架(4)包括抵接在所述罐体(1)的内壁上的外边框(400)，抵接在所述回气管(3)的外壁上的内边框(401)，以及连接于所述外边框(400)和所述内边框(401)之间的多个支撑杆(402)。

6.根据权利要求5所述的气液分离器，其特征在于：

各所述支撑杆(402)均沿所述回气管(3)的径向布置，且各所述支撑杆(402)环绕所述回气管(3)间隔均布。

7.根据权利要求1所述的气液分离器，其特征在于：

所述辅助回油口(31)呈圆孔状，所述辅助回油口(31)的直径d在0.75mm至1.00mm之间。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的气液分离器，其特征在于：

各所述辅助回油口(31)沿所述罐体(1)的高度方向间隔均布。

9.根据权利要求8所述的气液分离器，其特征在于：

相邻两所述辅助回油口(31)的间隔尺寸D与所述内腔(10)中所述压缩机油的最小油层厚度尺寸一致。

10.一种二氧化碳热泵空调系统，其特征在于：

所述二氧化碳热泵空调系统中设有权利要求1至9中任一项所述的气液分离器。

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