气液分离器及空调系统的制作方法

1.本公开涉及冷媒处理领域，尤其涉及一种气液分离器及空调系统。


背景技术：

2.在空调系统中，从压缩机排出的气态冷媒在冷凝器放热冷凝，经过节流单元后液态冷媒在蒸发器吸热蒸发，以此往复循环达到制冷或制热的目的。空调系统的运行温度范围较广，当在低温工况下制热运行时，蒸发器的蒸发能力衰减过大，液态冷媒不能充分蒸发，导致大量液态冷媒返回压缩机的吸气端，容易造成压缩机液击等风险。为了尽量消除这种风险，空调系统通过设置气液分离器来储存蒸发侧的两相冷媒，以防止空调带液运行。
3.单个空调器的气液分离器可以有效阻止压缩机带液运行，但对于多联机空调系统来说，模块化搭配已经成为常态，不同容量的空调室外机并联运行时，整个系统运行有大量的冷媒。当冷媒迁移或者低温运行时，容易发生小容量多联机模块中的气液分离器满液的情况，导致压缩机带液运行。在一些相关技术中，在不同多联机模块的气液分离器之间设置液平衡管，用于均衡气液分离器中的液态冷媒量。


技术实现要素：

4.发明人经研究发现，由于相关技术中的不同的多联机模块中的气液分离器的容量可能存在较大差异，通过液平衡管并不能避免较小容量的气液分离器中的冷媒满液，从而容易导致较小容量的气液分离器所对应的多联机模块中的压缩机液击损坏。
5.有鉴于此，本公开实施例提供一种气液分离器及空调系统，能够减少从气液分离器进入压缩机的液态冷媒量，减低压缩机液击风险。
6.在本公开的一个方面，提供一种气液分离器，包括：
7.壳体，具有内部空腔；
8.排气管，具有插入所述内部空腔的吸气端部；和
9.节流调整机构，设置在所述内部空腔内，被配置为根据所述内部空腔内的液态冷媒的液位调整所述吸气端部的节流面积。
10.在一些实施例中，所述节流调整机构被配置为在所述内部空腔内的液态冷媒的液位达到所述吸气端部所在的高度位置时，减小所述吸气端部的节流面积。
11.在一些实施例中，所述节流调整机构包括：
12.浮片，浮在所述内部空腔内的液态冷媒的液面上，并随所述内部空腔内的液态冷媒的液位升降而升降，
13.其中，所述浮片具有节流结构，所述节流结构被配置为在所述内部空腔内的液态冷媒的液位达到所述吸气端部所在的高度位置时，对所述吸气端部形成节流作用。
14.在一些实施例中，所述节流结构为设置在所述浮片内的流道，所述流道的截面面积小于所述吸气端部的开口的截面面积，所述节流结构被配置为在所述内部空腔内的液态冷媒的液位达到所述吸气端部所在的高度位置时，与所述吸气端部接触。
15.在一些实施例中，所述流道沿所述浮片的上表面的垂直方向贯穿所述浮片，所述吸气端部的开口朝下设置，且在所述浮片的上表面的投影与所述流道在所述浮片的上表面的流道口部分重合。
16.在一些实施例中，所述节流调整机构还包括：
17.导向结构，与所述浮片连接，被配置为在所述内部空腔内的液态冷媒的液位上升到所述吸气端部所在的高度位置的过程中，对所述浮片的上升运动进行引导，以使所述节流结构在所述内部空腔内的液态冷媒的液位达到所述吸气端部所在的高度位置时与所述吸气端部紧密接触。
18.在一些实施例中，所述导向结构包括：
19.至少两个导轨，沿竖直方向设置在所述壳体的内壁上，
20.其中，所述浮片的至少两个部位分别与所述至少两个导轨可滑动地连接。
21.在一些实施例中，所述至少两个导轨具有限位结构，所述限位结构被配置为对所述浮片上升的最高位置和下降的最低位置进行限制。
22.在一些实施例中，所述气液分离器还包括：
23.进气管，与所述内部空腔连通，且具有开口朝下设置的进气端部；
24.其中，所述进气管的进气端部所在的高度位置低于所述吸气端部所在的高度位置，且所述浮片具有沿所述浮片的上表面的垂直方向贯穿所述浮片的第一通孔，所述进气端部在所述浮片的上表面的投影位于所述第一通孔内，以便在所述内部空腔内的液态冷媒的液位达到所述吸气端部所在的高度位置时，使所述进气端部穿过所述第一通孔。
25.在一些实施例中，所述排气管还具有位于所述内部空腔内的u形弯曲部分，所述u形弯曲部分的非封闭段朝上设置，所述浮片具有沿所述浮片的上表面的垂直方向贯穿所述浮片的第二通孔，所述u形弯曲部分在所述浮片的上表面的投影位于所述第二通孔内，以便在所述内部空腔内的液态冷媒的液位变化时，使所述u形弯曲部分始终穿过所述第二通孔。
26.在一些实施例中，所述浮片呈板状，且内部具有连续的或分隔的空腔结构。
27.在本公开的一个方面，提供一种空调系统，包括：前述的气液分离器。
28.在一些实施例中，所述空调系统为多联机空调系统。
29.因此，根据本公开实施例，在壳体内部空腔中设置节流调整机构，使节流调整机构根据内部空腔内的液态冷媒的液位调整排气管的吸气端部的节流面积，从而使排气管能够根据液态冷媒液位的变化对经由排气管排出的液态冷媒的流量进行调整，控制气液分离器满液时被吸入压缩机中的液态冷媒量，从而减少从气液分离器进入压缩机的液态冷媒量，减低压缩机液击风险。
附图说明
30.构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
31.参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
32.图1是根据本公开气液分离器的一些实施例的结构示意图；
33.图2和图3分别是根据本公开气液分离器的一些实施例中浮片在不同视角下的结构示意图；
34.图4是根据本公开气液分离器的一些实施例中液态冷媒的液位达到吸气端部所在的高度位置时的局部状态示意图；
35.图5是根据本公开空调系统的一些实施例的结构示意图。
36.应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
37.现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
38.本公开中使用的“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部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
39.在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
40.本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
41.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
42.图1是根据本公开气液分离器的一些实施例的结构示意图。图2和图3分别是根据本公开气液分离器的一些实施例中浮片在不同视角下的结构示意图。图4是根据本公开气液分离器的一些实施例中液态冷媒的液位达到吸气端部所在的高度位置时的局部状态示意图。
43.参考图1-图4，本公开实施例提供了一种气液分离器，包括：壳体10、排气管20和节流调整机构。壳体10具有内部空腔11，该内部空腔11可由壳体10的底部、顶部和周向侧壁包围而成。排气管20具有插入所述内部空腔11的吸气端部21。排气管20位于壳体10之外的部分可以与其他设备进行连接，例如与压缩机进行连接，以便向压缩机排出分离后的气态冷媒。
44.节流调整机构设置在所述内部空腔11内，被配置为根据所述内部空腔11内的液态冷媒q(参考图1)的液位调整所述吸气端部21的节流面积。通过节流调整机构使排气管能够
根据液态冷媒液位的变化对经由排气管排出的液态冷媒的流量进行调整，控制气液分离器满液时被吸入压缩机中的液态冷媒量，从而减少从气液分离器进入压缩机的液态冷媒量，减低压缩机液击风险。
45.在一些实施例中，节流调整机构被配置为在所述内部空腔11内的液态冷媒的液位达到所述吸气端部21所在的高度位置时，减小所述吸气端部21的节流面积。这样当液态冷媒达到吸气端部21所在的高度位置时，吸气端部21直接与液态冷媒接触，从而吸出液态冷媒，而节流调整机构通过对吸气端部21的节流面积的控制，使吸出的液态冷媒量减少，从而减少从气液分离器进入压缩机的液态冷媒量，减低压缩机液击风险。
46.节流调整机构可以采用多种实现形式，例如通过感测元件对液态冷媒的液面进行感测，并通过设置在吸气端部21的阀板来根据液面的位置实现节流控制。
47.为了提高节流调整机构实现的可靠性，降低结构和控制的复杂性，参考图1-图4，在一些实施例中，节流调整机构包括：浮片30。浮片30浮在所述内部空腔11内的液态冷媒的液面上，并随所述内部空腔11内的液态冷媒的液位升降而升降。为了使浮片30能够浮在液态冷媒的液面上，可使浮片30的密度小于液态冷媒的密度，例如采用轻质材料(例如木质材料)制作浮片，也可以采用空心的浮片结构。
48.例如，浮片可以呈板状，且内部具有连续的或分隔的空腔结构。空腔结构可以为真空，也可以填充空气或其他较轻的物质。
49.浮片30具有节流结构，所述节流结构被配置为在所述内部空腔11内的液态冷媒的液位达到所述吸气端部21所在的高度位置时，对所述吸气端部21形成节流作用。这样通过浮片30自身的物理特性就能够实现液面位置的感测和在液位达到吸气端部所在的高度位置的节流作用，从而极大程度地提高了节流调整机构的可靠性，降低了结构和控制的复杂性。
50.在图1-图4中，节流结构为设置在所述浮片30内的流道32。参考图4，所述流道32的截面面积小于所述吸气端部21的开口的截面面积，所述节流结构被配置为在所述内部空腔11内的液态冷媒的液位达到所述吸气端部21所在的高度位置时，与所述吸气端部21接触。
51.这样，当液态冷媒的液位达到所述吸气端部21所在的高度位置时，流道32与吸气端部21接触，从而使吸气端部21通过流道32与液态冷媒连通，而流过流道32的液态冷媒在截面面积更小的流道32流过时实现了节流作用，减少了流入吸气端部21的液态冷媒流量。
52.参考图1和图4，在一些实施例中，流道32沿所述浮片30的上表面的垂直方向贯穿所述浮片30，所述吸气端部21的开口朝下设置，且在所述浮片30的上表面的投影与所述流道32在所述浮片30的上表面的流道口部分重合。这种部分重合的关系可以是吸气端部的开口完全覆盖着流道32的流道口，未覆盖部分被流道32之外的浮片表面所遮挡，也可以是吸气端部的开口的一部分覆盖了流道32的流道口的一部分。这样就在浮片30向上接触到吸气端部21之后，使得浮片30下方的液态冷媒经过流道32的节流作用进入吸气端部21内。
53.在一些实施例中，可以使吸气端部21的开口的端面与浮片30上对应于流道口的位置的表面平行，这样两者在液态冷媒的上浮作用下接触时能保持紧密接触，从而减少或消除未经流道32节流的液态冷媒进入吸气端部21。
54.考虑到液态冷媒在壳体10内上升时的液位可能存在一定的波动，从而影响浮片30上浮过程中的稳定性。因此，参考图1，在一些实施例中，节流调整机构还包括：与所述浮片
30连接的导向结构。导向结构能够在所述内部空腔11内的液态冷媒的液位上升到所述吸气端部21所在的高度位置的过程中，对所述浮片30的上升运动进行引导，以使所述节流结构在所述内部空腔11内的液态冷媒的液位达到所述吸气端部21所在的高度位置时与所述吸气端部21紧密接触。节流结构通过与吸气端部21的紧密接触，从而减少或消除未经流道32节流的液态冷媒进入吸气端部21。在一些实施例中，也可以在吸气端部21或节流结构上设置密封部，例如弹性密封垫等，以使所述节流结构在所述内部空腔11内的液态冷媒的液位达到所述吸气端部21所在的高度位置时与所述吸气端部21实现密封连接。
55.在图1中，导向结构可包括：至少两个导轨31。至少两个导轨31沿竖直方向设置在所述壳体10的内壁上，所述浮片30的至少两个部位分别与所述至少两个导轨31可滑动地连接。浮片30与至少两个导轨31的滑动配合可实现浮片30整体稳定地上升或下降，避免浮片30卡在壳体10内的某个位置而失去节流调整的作用，从而提高了气液分离器的可靠性。
56.壳体10的内部空腔11对应于导向结构的部分可以呈截面为圆形、椭圆形或多边形的柱体，壳体10的周向侧壁可均与竖直方向平行。相应地，导轨31在壳体10的内壁竖直设置，可通过连接件或者焊接、粘接等方式与壳体10的内部固定连接。
57.设置壳体10内壁的导轨31可以为周向呈180度设置的两个导轨，或者周向呈120度设置的三个导轨等，这种导轨结构占用内部空腔11的空间较小。在另一些实施例中，也可以设置其他形式的导向机构，例如壳体10的中央设置引导浮片升降的导轨等。
58.为了避免浮片30在液面的作用下过度上浮，参考图1，在一些实施例中，至少两个导轨31具有限位结构31h、31l。其中，所述限位结构31h被配置为对所述浮片30上升的最高位置进行限制，使浮片30上升到该位置后不能进一步上升，而所述限位结构31l被配置为对所述浮片30下降的最低位置进行限制，使浮片30下降到该位置后不能进一步下降。
59.参考图1-图4，在一些实施例中，气液分离器还包括：与所述内部空腔11连通的进气管40。进气管40具有开口朝下设置的进气端部41。进气管40可以连接壳体10之外的其他设备，例如蒸发器，以便接收来自蒸发器的待气液分离的气液双相冷媒。
60.在图1和图4中，所述进气管40的进气端部41所在的高度位置低于所述吸气端部21所在的高度位置，且所述浮片30具有沿所述浮片30的上表面的垂直方向贯穿所述浮片30的第一通孔33。所述进气端部41在所述浮片30的上表面的投影位于所述第一通孔33内，以便在所述内部空腔11内的液态冷媒的液位达到所述吸气端部21所在的高度位置时，使所述进气端部41穿过所述第一通孔33。第一通孔33的横截面积可以大于进气端部41的外轮廓横截面积，以便使进气端部41顺利地穿过第一通孔33。
61.通过在浮片上设置第一通孔33，且使进气端部41在所述浮片30的上表面的投影位于所述第一通孔33内，使得浮片30上浮到接近进气端部41时，进气端部41不与浮片30的实体部分发生干涉，而是穿过该第一通孔33。而且第一通孔33设置在低于吸气端部21的高度位置，在液面覆盖进气端部41时并不会影响气液分离器的进气过程。
62.在一些实施例中，排气管20有一部分位于内部空腔11内，可能影响浮片30的上浮，例如在图1中，排气管20还可具有位于所述内部空腔11内的u形弯曲部分22，所述u形弯曲部分22的非封闭段朝上设置。相应地，可使所述浮片30具有沿所述浮片30的上表面的垂直方向贯穿所述浮片30的第二通孔34，所述u形弯曲部分22在所述浮片30的上表面的投影位于所述第二通孔34内，以便在所述内部空腔11内的液态冷媒的液位变化时，使所述u形弯曲部
分22始终穿过所述第二通孔34。第二通孔34可以为长圆孔，并比u形弯曲部分22的两侧略大，从而不影响两者相对运动即可。
63.这样就使得排气管20不会对浮片30的升降造成干涉，而且如果不设置其他导向机构或者导向机构失效时，排气管20还在一定程度上能够起到对浮片30的升降导向作用。在u形弯曲部分22的靠下位置可以设置回油孔，以便使液态冷媒中分离的润滑油经回油孔返回压缩机。
64.参考上述说明和图1-图4进行举例说明。气液分离器通过进气管接收来自蒸发器的气液两相冷媒，气液两相冷媒在进入壳体的内部空腔后实现气液分离，较轻的气态冷媒经由排气管向外排出，而较重的液态冷媒留在壳体的内部空腔中。在一些情形下，例如低温工况下制热运行时，蒸发器蒸发能力衰减较大，制冷剂不能充分蒸发，导致进入气液分离器中的气液两相冷媒中的液态冷媒较多，从而造成液态冷媒的累积。而随着液态冷媒的积累，液态冷媒的液面逐渐升高，此时液态冷媒对浮片具有上浮力，使浮片同步上浮。
65.当液位到达吸气管的吸气端部所在的高度位置，此时相当于达到了气液分离器的满液状态，此时气液分离器已基本失去了“闪蒸”作用。浮片的上表面顶在吸气端部的下端面上，并且浮片上的流道与吸气端口的开口实现了对接，此时液态冷媒经流道节流后流入吸气端口。通过流道的节流作用，减少单位时间内吸入压缩机的液态冷媒量，避免大量的液态冷媒经排气管排入压缩机，从而减少压缩机液击风险，提高了压缩机以及空调系统的可靠性。
66.待空调系统排气过热度建立起来后，气液分离器内液态冷媒蒸发完后，液面下降，浮片将逐渐随液面下降。
67.上述本公开气液分离器的各个实施例可用于各种空调系统，例如多联机空调系统。因此本公开实施例提供了一种包括前述任一种气液分离器的空调系统。图5是根据本公开多联机空调系统的一些实施例的结构示意图。参考图5，空调系统可以为多联机空调系统。当采用本公开实施例的气液分离器时，可以有效地降低具有不同容量的空调室外机并联运行时某些较小容量的模块中气液分离器满液时发生压缩机液击的风险，提高模块乃至整个多联机空调系统的运行可靠性。
68.在图5中，示例性地示出了一种包括多个模块的多联机空调系统例子，这里仅为了方便理解而举例，不应理解为对多联机空调系统的限制。这些模块a、b、c与集中设置的多个蒸发器d进行连接。每个模块均可包括压缩机、冷凝器、节流元件、四通阀和前述气液分离器实施例。例如模块a包括压缩机a1、冷凝器a2、节流元件a3、四通阀a4和气液分离器a5，模块b包括压缩机b1、冷凝器b2、节流元件b3、四通阀b4和气液分离器b5，模块c包括压缩机c1、冷凝器c2、节流元件c3、四通阀c4和气液分离器c5。
69.至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
70.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。