本實用新型屬于車輛制造技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的氣液分離器和具有該氣液分離器的二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在空調(diào)制冷系統(tǒng)中，在壓縮機工作循環(huán)時，若液態(tài)冷媒大量進入壓縮機，會影響壓縮機正常工作，甚至出現(xiàn)工作故障，設(shè)在壓縮機和蒸發(fā)器之間的氣液分離器正是為了分離出冷媒中的液體。氣液分離器具有用于壓縮機吸氣的低溫低壓管，低溫低壓管吸入的冷媒中含有冷凍機油，低溫低壓管上設(shè)有回油孔以調(diào)節(jié)壓縮機吸入的冷媒量以及冷凍機油量。在實現(xiàn)本實用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，回油孔的大小以及低溫低壓管進口端與回油孔位置壓差關(guān)系對返回壓縮機的油量影響很大，返回壓縮機的油量過多過少都會對壓縮機運行效率及壽命等產(chǎn)生重要影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本實用新型提出一種用于二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的氣液分離器，所述氣液分離器可以有效地平衡壓縮機對冷媒量以及冷凍機油量的需求。

根據(jù)本實用新型實施例的用于二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的氣液分離器，包括：分離筒，所述分離筒限定出筒腔，且具有與所述筒腔連通的低溫低壓進口；高溫高壓管，所述高溫高壓管的至少部分設(shè)在所述筒腔內(nèi)，且所述高溫高壓管的進口端適于與二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的冷凝器相連，出口端適于與所述二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的換熱器相連；低溫低壓管，所述低溫低壓管的至少部分設(shè)在所述筒腔內(nèi)，且所述低溫低壓管的進口端與所述筒腔連通，所述低溫低壓管的出口端適于與所述二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機相連，所述低溫低壓管的下部設(shè)有回油孔，滿足：0.006≤μ₁＝S1/S2≤0.11，3.14e^-6mm≤μ2＝S1/L≤9.62e^-4mm；其中，S1為所述回油孔的截面積，S2為所述低溫低壓管的流通截面積，L為所述低溫低壓管的進口端與所述回油孔的位置之間的管長。

根據(jù)本實用新型實施例的用于二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的氣液分離器，通過設(shè)置上述結(jié)構(gòu)形式的回油孔，可以有效地平衡壓縮機對冷媒量以及冷凍機油量的需求，壓縮機的使用效率高，不易損壞。

根據(jù)本實用新型一個實施例的用于二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的氣液分離器，滿足：0.01≤μ₁≤0.09。

根據(jù)本實用新型一個實施例的用于二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的氣液分離器，滿足：1.96e-5mm≤μ2≤3.14e-4mm。

根據(jù)本實用新型一個實施例的用于二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的氣液分離器，所述低溫低壓管上設(shè)有輔助回油孔，所述輔助回油孔位于所述回油孔與所述低溫低壓管的進口端之間。

根據(jù)本實用新型一個實施例的用于二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的氣液分離器，所述低溫低壓管的進口端與所述低溫低壓進口在豎直方向上錯開設(shè)置。

根據(jù)本實用新型一個實施例的用于二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的氣液分離器，所述分離筒包括筒體和密封法蘭，所述密封法蘭密封所述筒體的敞開端，所述低溫低壓進口設(shè)在所述密封法蘭上，且所述密封法蘭上還設(shè)有低溫低壓出口、高溫高壓進口和高溫高壓出口，所述低溫低壓管的出口端與所述低溫低壓出口相連，所述高溫高壓管的進口端和出口端分別與所述高溫高壓進口和所述高溫高壓出口相連。

優(yōu)選地，所述低溫低壓管的出口端插入所述低溫低壓出口且通過焊接密封，所述高溫高壓管的進口端插入所述高溫高壓進口且通過焊接密封，所述高溫高壓管的出口端插入所述高溫高壓出口且通過焊接密封。

根據(jù)本實用新型一個實施例的用于二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的氣液分離器，所述高溫高壓管為盤旋形，所述低溫低壓管為U形，且所述高溫高壓管位于所述低溫低壓管的內(nèi)側(cè)。

可選地，所述高溫高壓管的盤旋方向與所述低溫低壓管所在的平面垂直或平行。

根據(jù)本實用新型一個實施例的用于二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的氣液分離器，所述高溫高壓管為螺旋形，所述低溫低壓管為U形，且所述高溫高壓管套設(shè)在所述低溫低壓管外。

本實用新型還提出了一種二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)，具有如上述任一種所述的氣液分離器。

所述二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)與上述的氣液分離器相對于現(xiàn)有技術(shù)所具有的優(yōu)勢相同，在此不再贅述。

本實用新型的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

附圖說明

本實用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本實用新型一種實施例的氣液分離器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A處的局部放大圖；

圖3是根據(jù)本實用新型一種實施例的高溫高壓管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4和圖5是根據(jù)本實用新型另一種實施例的高溫高壓管與低溫低壓管的配合示意圖；

圖6是根據(jù)本實用新型又一種實施例的高溫高壓管與低溫低壓管的配合示意圖；

圖7是μ1與回油孔有效回油效率關(guān)系圖；

圖8是回油孔直徑與L的比值與回油孔位置到筒腔壓差關(guān)系圖；

圖9是根據(jù)本實用新型實施例的二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

氣液分離器100，

筒體11，筒壁111，筒底112，密封法蘭12，高溫高壓進口121，低溫低壓進口122，高溫高壓出口123，低溫低壓出口124，筒腔13，

高溫高壓管2，高溫高壓管的進口端21，高溫高壓管的出口端22，

低溫低壓管3，低溫低壓管的進口端31，低溫低壓管的出口端32，回油孔33，輔助回油孔34，

壓縮機200，冷凝器300，膨脹閥400，外部換熱器500。

具體實施方式

下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

下面參考圖1-圖9描述根據(jù)本實用新型實施例的用于二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的氣液分離器100。

如圖1-圖9所示，根據(jù)本實用新型一個實施例的用于二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的氣液分離器100包括：分離筒、高溫高壓管2和低溫低壓管3。

其中，分離筒限定出筒腔13，分離筒具有低溫低壓進口122，低溫低壓進口122與筒腔13連通，且低溫低壓進口122適于與換熱器相連。

高溫高壓管2的至少部分設(shè)在筒腔13內(nèi)，如圖9所示，高溫高壓管2的進口端21適于與二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的冷凝器300相連，高溫高壓管2的出口端22適于與二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的換熱器相連，高溫高壓管2用于與筒腔13內(nèi)的低溫低壓冷媒換熱。

低溫低壓管3的至少部分設(shè)在筒腔13內(nèi)，且低溫低壓管3的進口端31與筒腔13連通，低溫低壓管3的出口端32適于與二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機200相連。

可以理解的是，換熱器輸出的冷媒(氣態(tài)為主)通過低溫低壓進口122進入筒腔13，并通過低溫低壓管3被壓縮機200吸走，由于氣態(tài)冷媒和液態(tài)冷媒密度不同，在混合流動時，液態(tài)冷媒會受到較大重力，故而下沉，氣態(tài)冷媒則從低溫低壓管3的進口端31流入，從低溫低壓管3的出口端32流出，實現(xiàn)氣液分離，高溫高壓管2用于與筒腔13內(nèi)的低溫低壓冷媒換熱，以使壓縮機200進口二氧化碳蒸汽過熱，節(jié)流前的二氧化碳過冷，故而可以明顯提高二氧化碳冷媒循環(huán)效率。

低溫低壓管3的下部設(shè)有回油孔33，回油孔33可以設(shè)在低溫低壓管3的底部，在工作時，回油孔33在大部分工況下浸沒在液態(tài)冷媒中，液態(tài)冷媒或氣態(tài)冷媒中混合有冷凍機油，回油孔33可以加大壓縮機200的吸入量，包括吸入的冷媒與冷凍機油。

需要說明的是，回油孔33不僅能返回冷凍機油，而且也能將筒腔13內(nèi)液態(tài)冷媒返回壓縮機200，在回油孔33的孔徑尺寸設(shè)置較大時，從氣液分離器100向壓縮機200返回的冷媒量也將增大，這時會發(fā)生壓縮機200軸承部分潤滑不良、壓縮機200液擊等不良現(xiàn)象，使得壓縮機200的壽命降低。相反，回油孔33尺寸設(shè)置較小時，從回油孔33返回的冷凍機油也將減少，在壓縮機200內(nèi)部的油將出現(xiàn)不足的狀態(tài)，導(dǎo)致壓縮機200軸承部分潤滑不良，造成壓縮機200損壞，影響了壓縮機200的使用壽命。

本實用新型實施例的氣液分離器100，滿足：0.006≤μ₁＝S1/S2≤0.11，3.14e^-6mm≤μ2＝S1/L≤9.62e^-4mm；其中，S1為回油孔33的截面積，S2為低溫低壓管3的流通截面積，L為低溫低壓管3的進口端與回油孔33的位置之間的管長。

需要說明的是，回油孔33位置到筒腔13的壓差直接影響回油孔33處的吸入量，如圖8所示，回油孔33的大小與L的比值與回油孔33位置到筒腔13壓差直接相關(guān)，如圖7和圖8所示，發(fā)明人通過大量的試驗，發(fā)現(xiàn)將回油孔33的位置和大小限定到上述范圍，可以使從氣液分離器100向壓縮機200返回的冷媒量滿足制冷需求，且冷凍機油的量足夠潤滑壓縮機200的軸承等部分。

低溫低壓管3的截面形狀和回油孔33的形狀有多種選擇，包括但不限于圓形、橢圓、矩形等。其中對于圓形回油孔33，需要滿足0.002≤D/L≤0.035，其中D為回油孔33的直徑。

根據(jù)本實用新型實施例的用于二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的氣液分離器100，通過設(shè)置上述結(jié)構(gòu)形式的回油孔33，可以有效地平衡壓縮機200對冷媒量以及冷凍機油量的需求，壓縮機200的使用效率高，不易損壞。

在本實用新型的一些優(yōu)選的實施例中，滿足：0.01≤μ≤0.09，1.96e^-5mm≤μ2≤3.14e^-4mm，這樣壓縮機200對冷媒量以及冷凍機油量的需求更為平衡，可以在保證壓縮機200潤滑良好的情況下，最大效率地提升壓縮機200的壓縮效率。對于圓形回油孔33，需要滿足0.005≤D/L≤0.02，其中D為回油孔33的直徑。

進一步地，如圖1所示，低溫低壓管3上可以設(shè)有輔助回油孔34，輔助回油孔34可以位于回油孔33與低溫低壓管3的進口端31之間，在上下方向上輔助回油孔34位于回油孔33上方。

需要說明的是，由于機油在低溫情況下會出現(xiàn)油與冷媒的分層，即下部液態(tài)冷媒的油濃度很低，上部液態(tài)冷媒的濃度很高，通過設(shè)置輔助回油孔34，可以使上層的機油通過低溫低壓管3回到壓縮機200中，滿足低溫條件下壓縮機200對機油的正常所需。

對于設(shè)有輔助回油孔34的低溫低壓管3，當(dāng)輔助回油孔34所在位置的管路內(nèi)部壓力與筒腔13壓力平衡時，L即為回油孔33到輔助回油孔34的管長。

根據(jù)本實用新型一個優(yōu)選實施例的氣液分離器100，如圖1所示，分離筒可以包括筒體11和密封法蘭12。

其中，筒體11可以包括筒壁111和筒底112，筒壁111的兩端敞開，筒底112密封筒壁111的底端。

密封法蘭12密封筒體11的敞開端，也就是密封法蘭12可以密封筒壁111的上端。低溫低壓進口122設(shè)在密封法蘭12上，且密封法蘭12上還設(shè)有低溫低壓出口124、高溫高壓進口121和高溫高壓出口123，低溫低壓進口122與外部換熱器500連通，低溫低壓出口124與壓縮機200的吸氣口連通，高溫高壓進口121與冷凝器300連通，高溫高壓出口123與外部換熱器500連通，低溫低壓管3的出口端32與低溫低壓出口124相連，高溫高壓管2的進口端21與高溫高壓進口121相連，高溫高壓管2的出口端22與高溫高壓出口123相連。

如圖1所示，低溫低壓管3的進口端31與密封法蘭12間隔開，低溫低壓管3的出口端32插入低溫低壓出口124且通過焊接密封，高溫高壓管2的進口端21插入高溫高壓進口121且通過焊接密封，高溫高壓管2的出口端22插入高溫高壓出口123且通過焊接密封，這樣在制造上更易于加工和組裝。

優(yōu)選地，低溫低壓管3的進口端31與低溫低壓進口122在豎直方向上錯開設(shè)置，從而可以避免冷媒從低溫低壓進口122直接進入低溫低壓管3的進口端31。

根據(jù)本實用新型一個優(yōu)選實施例的氣液分離器100，如圖1和圖3-圖5所示，高溫高壓管2可以為盤旋形，高溫高壓管2的每圈可以為長腰圓形、橢圓形等，低溫低壓管3可以為U形，低溫低壓管3的彎折處不限于弧形，也可以為直線型，且高溫高壓管2位于低溫低壓管3的內(nèi)側(cè)，高溫高壓管2的盤旋方向與低溫低壓管3所在的平面垂直或平行，這樣可以形成筒腔13內(nèi)中心分布換熱的熱流場。

根據(jù)本實用新型另一個優(yōu)選實施例的氣液分離器100，如圖6所示，高溫高壓管2可以為螺旋形，低溫低壓管3可以為U形，且高溫高壓管2套設(shè)在低溫低壓管3外。

在一個具體的示例中，如圖1-圖3所示，氣液分離器100包括：密封法蘭12、筒體11、低溫低壓管3和高溫高壓管2，低溫低壓管3和高溫高壓管2均單獨設(shè)置，低溫低壓管3位于高溫高壓管2兩側(cè)，高溫高壓管2設(shè)置成如附圖所示長腰圓形盤旋狀，低溫低壓管3設(shè)置成如圖所示U形結(jié)構(gòu)，高溫高壓管2的盤旋方向與低溫低壓管3所在的平面垂直。低溫低壓管3的出口端32、高溫高壓管2的進口端21和高溫高壓管2的出口端22直接插裝在密封法蘭12的對應(yīng)孔中，并實施焊接。低溫低壓管3的進口端31與密封法蘭12并未接觸，且低溫低壓進口122與低溫低壓管3的進口端31不在同一豎直方向上，而是在空間上有一定的錯位，避免冷媒從低溫低壓進口122直接進入低溫低壓管3的進口端31。低溫低壓管3底部設(shè)有回油孔33，低溫低壓管3還設(shè)有輔助回油孔34，輔助回油孔34設(shè)在回油孔33與低溫低壓管3的進口端31之間。

在另一個具體的示例中，如圖4-圖5所示，本實施例與前一個實施例大體結(jié)構(gòu)類似，現(xiàn)在只對不同之處予以說明：相對于圖1-圖3所示的實施例，高溫高壓管2的寬度變大，高溫高壓管2的盤旋方向與低溫低壓管3所在的平面平行，且高溫高壓管2被低溫低壓管3包圍，回油孔33和輔助回油孔34位置不變。

在又一個具體的示例中，如圖6所示，本實施例與前一個實施例大體結(jié)構(gòu)類似，現(xiàn)在只對不同之處予以說明：相對于圖1-圖3所示的實施例，高溫高壓管2設(shè)置呈盤旋狀，低溫低壓管3設(shè)置于高溫高壓管2中心，回油孔33和輔助回油孔34位置不變。

本實用新型還公開了一種二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)。

如圖9所示，本實用新型實施例的二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)包括氣液分離器100、壓縮機200、冷凝器300、膨脹閥400、外部換熱器500。如圖1-圖6所示，氣液分離器100為上述任一種實施例的氣液分離器100。

根據(jù)本實用新型實施例的二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)，壓縮機200的工作穩(wěn)定，使用壽命長，二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的工作效率高。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示意性實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。