二氧化碳液化装置的制作方法

本发明涉及一种二氧化碳液化装置。

背景技术：

目前，节能减排，降低温室效应成了全世界追求的一个目标，但是新能源汽车空调系统中使用的制冷剂还是r134a，r134a的gwp值达到1430，远远超过了欧盟规定的移动设备空调制冷剂的gwp值不得超过150的标准，使用r134a会造成很强的温室效应，所以现在需要寻找r134a制冷剂的替代物，其中比较有前景的一个是液态二氧化碳，其gwp值只有1，相比于其他制冷剂而言，能够很好地减缓温室效应。但是，现有的二氧化碳液化装置结构复杂，使用成本高，使用要求复杂，无法应用于新能源汽车空调系统中，并且现有的二氧化碳液化装置在运行时温度压力过高，存在一定的安全隐患。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种二氧化碳液化装置，它结构简单，能够高效的将二氧化碳液化，降低使用成本，能够在新能源汽车空调系统中使用，并且能控制运行时的温度和压力，提高使用安全性。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种二氧化碳液化装置，它包括：

至少两个依次连接的冷凝换热器，任意相邻的两个冷凝换热器之间连接有压缩机；

与最后一个所述冷凝换热器的出口相连的储液罐；其中，

二氧化碳依次交替流经所述冷凝换热器和所述压缩机，并形成部分或全部液态后流入所述储液罐储存。

进一步为了干燥所述二氧化碳，所述二氧化碳液化装置还包括用于接入并干燥所述二氧化碳的干燥装置，所述干燥装置的出口与第一个所述冷凝换热器的入口相连。

进一步，所述冷凝换热器设有四个，分别为第一冷凝换热器、第二冷凝换热器、第三冷凝换热器和第四冷凝换热器；

所述压缩机设有三个，分别为一级压缩机、二级压缩机和三级压缩机；

所述第一冷凝换热器的出口与所述一级压缩机的入口相连，所述一级压缩机的出口与所述第二冷凝换热器的入口相连，所述第二冷凝换热器的出口与所述二级压缩机的入口相连，所述二级压缩机的出口与所述第三冷凝换热器的入口相连，所述第三冷凝换热器的出口与所述三级压缩机的入口相连，所述三级压缩机的出口与所述第四冷凝换热器的入口相连，所述第四冷凝换热器的出口与所述储液罐的入口相连。

进一步，所述二氧化碳液化装置还包括：

连接在所述第一冷凝换热器和所述一级压缩机之间的第一单向阀；

和/或连接在所述第二冷凝换热器和所述二级压缩机之间的第二单向阀；

和/或连接在所述第三冷凝换热器和所述三级压缩机之间的第三单向阀。

进一步为了防止二氧化碳中夹带的润滑油进入所述第三冷凝换热器和第四冷凝换热器，所述二氧化碳液化装置还包括第一油分离器和/或第二油分离器，其中，

所述第一油分离器的入口与所述二级压缩机的出口相连；

所述第一油分离器的第一出口与所述第三冷凝换热器的入口相连；

所述第一油分离器的第二出口与所述二级压缩机的入口相连；

以便所述第一油分离器分离从二级压缩机中流出的二氧化碳中的润滑油，并使经第一油分离器分离过的二氧化碳流入所述第三冷凝换热器，使第一油分离器分离得到的润滑油流入所述二级压缩机的入口；

所述第二油分离器的入口与所述三级压缩机的出口相连；

所述第二油分离器的第一出口与所述第四冷凝换热器的入口相连；

所述第二油分离器的第二出口与所述第二油分离器的入口相连；

以便所述第二油分离器分离从三级压缩机中流出的二氧化碳中的润滑油，以使经第二油分离器分离过的二氧化碳流入所述第四冷凝换热器，使第二油分离器分离得到的润滑油流入所述第二油分离器的入口。

进一步，所述第一油分离器的第二出口与所述二级压缩机的入口之间还连接有第四单向阀和/或第一视液镜；

和/或所述第二油分离器的第二出口与所述第二油分离器的入口之间连接有第五单向阀和/或第二视液镜和/或第一膨胀阀。

进一步为了冷却所述三级压缩机，所述二氧化碳液化装置还包括混合罐，

所述混合罐的第一入口与所述第三冷凝换热器的出口相连；

所述混合罐的第二入口通过储液罐出口管路与所述储液罐的出口相连；

所述混合罐的出口与所述三级压缩机的入口相连；

以便所述混合罐接入所述第三冷凝换热器中的二氧化碳和储液罐中的二氧化碳并使其混合后流入所述三级压缩机。

进一步为了冷却所述二级压缩机和三级压缩机，所述储液罐的出口还通过所述储液罐出口管路与所述二级压缩机的入口和/或所述三级压缩机的入口相连。

进一步，所述储液罐出口管路中连接有第一温度压力计和/或第一流量计和/或第六单向阀和/或第二膨胀阀；

和/或所述储液罐出口管路与所述二级压缩机的入口之间连接有第一节流阀；

和/或所述储液罐出口管路与所述三级压缩机的入口之间连接有第二节流阀。

进一步为了检测所述二氧化碳液化装置中的温度、压力和流量，所述第一冷凝换热器的入口处连接有第二温度压力计和/或第二流量计；

和/或所述第一冷凝换热器与所述一级压缩机之间连接有第三温度压力计；

和/或所述一级压缩机与所述第二冷凝换热器之间连接有第四温度压力计；

和/或所述第二冷凝换热器与所述二级压缩机之间连接有第五温度压力计；

和/或所述二级压缩机的出口处连接有第六温度压力计；

和/或所述第三冷凝换热器与所述混合罐之间连接有第七温度压力计；

和/或所述混合罐与所述三级压缩机之间连接有第三流量计和/或第八温度压力计；

和/或所述三级压缩机的出口处连接有第九温度压力计；

和/或所述第四冷凝换热器的出口处连接有第十温度压力计；

和/或所述储液罐的入口处连接有第三节流阀和/或第十一温度压力计。

采用了上述技术方案后，二氧化碳气体经过所述干燥装置进行干燥，然后进入所述第一冷凝换热器进行冷凝换热，然后进入所述一级压缩机进行第一次压缩，再进入第二冷凝换热器进行冷凝换热，然后再进入所述二级压缩机进行二次压缩，然后压缩后的二氧化碳流入所述第一油分离器，以便分离二氧化碳中的润滑油，使所述润滑油流入所述二级压缩机的入口，使所述二氧化碳流入所述第三冷凝换热器进行冷凝换热，然后所述第三冷凝换热器中的二氧化碳和储液罐中的低温二氧化碳流入所述混合罐，并混合后流入所述三级压缩机，起到冷却所述三级压缩机的作用，所述三级压缩机进一步压缩所述二氧化碳，然后二氧化碳流入所述第二油分离器，以便分离所述二氧化碳中的润滑油，使所述润滑油流入所述第二油分离器的入口，使所述二氧化碳流入所述第四冷凝换热器进行冷凝换热，然后所述二氧化碳经检测温度压力后流入储液罐储存，液态二氧化碳在储液罐中累积，直至需要时被取出，气态的二氧化碳通过储液罐的出口流入所述混合罐、二级压缩机的入口和三级压缩机的入口，以便冷却所述二级压缩机和三级压缩机。本二氧化碳液化装置结构简单，提高了二氧化碳液化的效率，降低了使用成本，并且能够在新能源汽车空调系统中使用，有利于减缓温室效应，应用范围广，并且能够冷却所述二级压缩机和三级压缩机，降低了运行时的温度和压力，提高了使用安全性。

附图说明

图1为本发明的二氧化碳液化装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种二氧化碳液化装置，它包括：

至少两个依次连接的冷凝换热器，任意相邻的两个冷凝换热器之间连接有压缩机；

与最后一个所述冷凝换热器的出口相连的储液罐1；其中，

二氧化碳依次交替流经所述冷凝换热器和所述压缩机，并形成部分或全部液态后流入所述储液罐1储；具体的，所述冷凝换热器用于使所述二氧化碳散热降温，所述压缩机用于压缩所述二氧化碳，被压缩后的二氧化碳温度和压力升高。

如图1所示，所述二氧化碳液化装置还包括用于接入并干燥所述二氧化碳的干燥装置2，所述干燥装置2的出口与第一个所述冷凝换热器的入口相连，以便所述二氧化碳流经所述干燥装置2并被干燥后，再流入第一个所述冷凝换热器，所述干燥装置2可以是二氧化碳干燥设备，其具体结构为现有技术，本实施例中不作具体赘述。

如图1所示，在本实施例中，所述冷凝换热器可以设有四个，分别为第一冷凝换热器3、第二冷凝换热器4、第三冷凝换热器5和第四冷凝换热器6；

所述压缩机可以设有三个，分别为一级压缩机7、二级压缩机8和三级压缩机9；

所述第一冷凝换热器3的出口与所述一级压缩机7的入口相连，所述一级压缩机7的出口与所述第二冷凝换热器4的入口相连，所述第二冷凝换热器4的出口与所述二级压缩机8的入口相连，所述二级压缩机8的出口与所述第三冷凝换热器5的入口相连，所述第三冷凝换热器5的出口与所述三级压缩机9的入口相连，所述三级压缩机9的出口与所述第四冷凝换热器6的入口相连，所述第四冷凝换热器6的出口与所述储液罐1的入口相连。

如图1所示，所述二氧化碳液化装置还可以包括：

连接在所述第一冷凝换热器3和所述一级压缩机7之间的第一单向阀10；

连接在所述第二冷凝换热器4和所述二级压缩机8之间的第二单向阀11；

连接在所述第三冷凝换热器5和所述三级压缩机9之间的第三单向阀12，以便防止所述二氧化碳反向流动。

如图1所示，所述二氧化碳液化装置还包括第一油分离器13和第二油分离器14，其中，

所述第一油分离器13的入口与所述二级压缩机8的出口相连；

所述第一油分离器13的第一出口与所述第三冷凝换热器5的入口相连；

所述第一油分离器13的第二出口与所述二级压缩机8的入口相连；

以便所述第一油分离器13分离从二级压缩机8中流出的二氧化碳中的润滑油，并使经第一油分离器13分离过的二氧化碳流入所述第三冷凝换热器5，使第一油分离器13分离得到的润滑油流入所述二级压缩机8的入口；具体的，所述第一油分离器13的第二出口与所述第二单向阀11的入口相连，进而与所述二级压缩机8的入口相连；

所述第二油分离器14的入口与所述三级压缩机9的出口相连；

所述第二油分离器14的第一出口与所述第四冷凝换热器6的入口相连；

所述第二油分离器14的第二出口与所述第二油分离器14的入口相连；

以便所述第二油分离器14分离从三级压缩机9中流出的二氧化碳中的润滑油，以使经第二油分离器14分离过的二氧化碳流入所述第四冷凝换热器6，使第二油分离器14分离得到的润滑油流入所述第二油分离器14的入口，所述第一油分离器13和第二油分离器14的具体结构为现有技术，本实施例中不作具体赘述。

如图1所示，所述第一油分离器13的第二出口与所述二级压缩机8的入口之间还连接有第四单向阀15和第一视液镜16；在本实施例中，所述第四单向阀15和所述第一视液镜16依次串联连接在所述第一油分离器13的第二出口与所述二级压缩机8的入口之间；

所述第二油分离器14的第二出口与所述第二油分离器14的入口之间连接有第五单向阀17、第二视液镜18和第一膨胀阀19；在本实施例中，所述第五单向阀17、第二视液镜18和第一膨胀阀19依次串联连接在所述第二油分离器14的第二出口与所述第二油分离器14的入口之间，所述第一膨胀阀19可以为电子膨胀阀，具体的，所述第一视液镜16、第二视液镜18以及电子膨胀阀的具体结构均为现有技术，本实施例中不作具体赘述。

如图1所示，所述二氧化碳液化装置还包括混合罐20，

所述混合罐20的第一入口与所述第三冷凝换热器5的出口相连；

所述混合罐20的第二入口通过储液罐出口管路与所述储液罐1的出口相连；

所述混合罐20的出口与所述三级压缩机9的入口相连，以便所述混合罐20接入所述第三冷凝换热器5中的二氧化碳和储液罐1中的二氧化碳并使其混合后流入所述三级压缩机9；具体的，所述储液罐1中的低温二氧化碳能够冷却所述三级压缩机9，所述混合罐20的具体结构为现有技术，本实施例中不作具体赘述。

如图1所示，所述储液罐1的出口还通过所述储液罐出口管路分别与所述二级压缩机8的入口和三级压缩机9的入口相连，以便所述储液罐1中的低温二氧化碳流入所述二级压缩机8和三级压缩机9中，从而冷却所述二级压缩机8和三级压缩机9。

如图1所示，所述储液罐出口管路中连接有第一温度压力计21、第一流量计22、第六单向阀23和第二膨胀阀24；

所述储液罐出口管路与所述二级压缩机8的入口之间还连接有第一节流阀25；

所述储液罐出口管路与所述三级压缩机9的入口之间还连接有第二节流阀26；在本实施例中，所述第一温度压力计21、第一流量计22、第六单向阀23和第二膨胀阀24依次连接在所述储液罐出口管路中，所述第二膨胀阀24的出口分别与所述混合罐20的第二入口、所述第一节流阀25的入口和第二节流阀26的入口相连，所述第一节流阀25的出口与所述第二单向阀11的入口相连，进而与所述二级压缩机8的入口相连，所述第二节流阀26的出口与所述第三单向阀12的入口相连，进而与所述三级压缩机9的入口相连。

如图1所示，在本实施例中，所述第一冷凝换热器3的入口处连接有第二温度压力计27和第二流量计28；具体的，所述第二温度压力计27和第二流量计28连接在所述干燥装置2和所述第一冷凝换热器3之间；

所述第一冷凝换热器3与所述一级压缩机7之间连接有第三温度压力计29；

所述一级压缩机7与所述第二冷凝换热器4之间连接有第四温度压力计30；

所述第二冷凝换热器4与所述二级压缩机8之间连接有第五温度压力计31；

所述二级压缩机8的出口处连接有第六温度压力计32；具体的，所述第六温度压力计32连接在所述二级压缩机8与所述第一油分离器13之间；

所述第三冷凝换热器5与所述混合罐20之间连接有第七温度压力计33；

所述混合罐20与所述三级压缩机9之间连接有第三流量计34和第八温度压力计35；具体的，所述第二节流阀26的出口连接在所述第三流量计34的出口端；

所述三级压缩机9的出口处连接有第九温度压力计36；具体的，所述第九温度压力计36连接在所述三级压缩机9与所述第二油分离器14之间；

所述第四冷凝换热器6的出口处连接有第十温度压力计37；

所述储液罐1的入口处连接有第三节流阀38和第十一温度压力计39，以便检测所述二氧化碳液化装置中的流量、压力和温度。

本发明的工作原理如下：

二氧化碳气体经过所述干燥装置2进行干燥，然后进入所述第一冷凝换热器3进行冷凝换热，然后进入所述一级压缩机7进行第一次压缩，再进入第二冷凝换热器4进行冷凝换热，然后再进入所述二级压缩机8进行二次压缩，然后压缩后的二氧化碳流入所述第一油分离器13，以便分离二氧化碳中的润滑油，使所述润滑油流入所述二级压缩机8的入口，使所述二氧化碳流入所述第三冷凝换热器5进行冷凝换热，然后所述第三冷凝换热器5中的二氧化碳和储液罐1中的低温二氧化碳流入所述混合罐20，并混合后流入所述三级压缩机9，起到冷却所述三级压缩机9的作用，所述三级压缩机9进一步压缩所述二氧化碳，然后二氧化碳流入所述第二油分离器14，以便分离所述二氧化碳中的润滑油，使所述润滑油流入所述第二油分离器14的入口，使所述二氧化碳流入所述第四冷凝换热器6进行冷凝换热，然后所述二氧化碳经检测温度压力后流入储液罐1储存，液态二氧化碳在储液罐1中累积，直至需要时被取出，气态的二氧化碳通过储液罐1的出口流入所述混合罐20、二级压缩机8的入口和三级压缩机9的入口，以便冷却所述二级压缩机8和三级压缩机9。本二氧化碳液化装置结构简单，提高了二氧化碳液化的效率，降低了使用成本，并且能够在新能源汽车空调系统中使用，有利于减缓温室效应，应用范围广，并且能够冷却所述二级压缩机8和三级压缩机9，降低了运行时的温度和压力，提高了使用安全性。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语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设备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。

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；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

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之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。