一种R134a或1234yf热泵空调系统及控制方法与流程

本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种R134a或1234yf热泵空调系统及控制方法。

背景技术：

随着人们生活水平的不断提高，不管是在居住处还是在行驶的汽车内都安装有空调，特别是对于汽车来说，无论是在夏天还是在冬天都承受着严重的天气情况。例如，夏天汽车在室外奔驰，会产生大量的热，然而车内的热量也会随着增加，目前车内的空调系统的使用的1234yf制冷剂的制冷效果很差，为了给车内的驾驶员以及乘客带来凉爽的体验，改善制冷效果是目前急需解决的难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种R134a或1234yf热泵空调系统及控制方法，其能够提高空调系统的利用率与制冷效果。

第一方面，本发明实施例提供一种R134a或1234yf热泵空调系统，其包括电动压缩机、车外换热器、第一膨胀阀、四通换向带回热器气液分离器和蒸发器。所述电动压缩机的输出端与所述车外换热器的输入端连接。所述车外换热器的输出端与所述四通换向带回热器气液分离器的第一输入端连接。所述四通换向带回热器气液分离器的第一输出端与所述第一膨胀阀的输入端连接。所述第一膨胀阀的输出端与所述蒸发器的输入端连接。所述蒸发器的输出端与所述四通换向带回热器气液分离器的第二输入端连接。所述四通换向带回热器气液分离器的第二输出端与所述电动压缩机的输入端连接。所述电动压缩机用于产生高温高压的气态冷媒，将所述气态冷媒输入所述车外换热器；所述车外换热器用于对所述气态冷媒做换热处理，以使所述气态冷媒变成中温高压的第一液态制冷剂，将所述第一液态制冷剂输入所述四通换向带回热器气液分离器；所述四通换向带回热器气液分离器用于将所述第一液态制冷剂输入所述第一膨胀阀；所述第一膨胀阀用于将所述第一液态制冷剂做节流降压处理，以使所述第一液态制冷剂变成低温低压的第二液态制冷剂；所述蒸发器用于对所述第二液态制冷剂吸热，以使所述第二液态制冷剂形成低温、低压的第三气态制冷剂；所述四通换向带回热器气液分离器还用于将所述蒸发器输入的所述第三气态制冷剂中携带的气态与液态的制冷剂气液分离。

在本发明较佳实施例中，上述还包括截止阀，所述截止阀的输入端与所述电动压缩机的输出端连接，所述截止阀的输出端与所述车外换热器的输入端连接。所述截止阀用于将所述气态冷媒输入所述车外换热器。

在本发明较佳实施例中，上述还包括第二膨胀阀，所述第二膨胀阀的输入端与所述电动压缩机的输出端连接，所述第二膨胀阀的输出端与所述车外换热器的输入端连接。

在本发明较佳实施例中，上述还包括回热器，所述回热器的输入端与所述四通换向带回热器气液分离器的第二输出端连接，所述回热器的输出端与所述电动压缩机的输入端连接。

在本发明较佳实施例中，上述还包括板式换热器，所述板式换热器的第一输入端与所述电动压缩机的输出端连接，所述板式换热器的第一输出端与所述第二膨胀阀的输入端连接。

在本发明较佳实施例中，上述还包括水泵和暖风加热器，所述板式换热器的第二输出端与所述水泵的输入端连接，所述水泵的输出端与所述暖风加热器的输出端连接，所述暖风加热器的输出端与所述板式换热器的第二输入端连接。

在本发明较佳实施例中，上述还包括水热PTC，所述水热PTC的输入端与所述水泵的输出端连接，所述水热PTC的输出端与所述暖风加热器的输入端连接。所述水热PTC用于根据外部指令进行热量控制。

在本发明较佳实施例中，上述水泵为电子水泵。所述电子水泵用于根据出水或出风温度进行所述电子水泵的输出流量的精确控制。

在本发明较佳实施例中，上述车外换热器上设有用于检测所述车外换热器的温度的温度传感器以及控制器，所述控制器与所述温度传感器耦合。所述温度传感器用于检测所述车外换热器的工作温度。

第二方面，在本发明实施例还提供一种控制方法，所述方法包括：所述电动压缩机产生高温高压的气态冷媒，将所述气态冷媒输入所述车外换热器；所述车外换热器对所述气态冷媒做换热处理，以使所述气态冷媒变成中温高压的第一液态制冷剂，将所述第一液态制冷剂输入所述四通换向带回热器气液分离器；所述四通换向带回热器气液分离器将所述第一液态制冷剂输入所述第一膨胀阀；所述第一膨胀阀将所述第一液态制冷剂做节流降压处理，以使所述第一液态制冷剂变成低温低压的第二液态制冷剂；所述蒸发器对所述第二液态制冷剂吸热，以使所述第二液态制冷剂形成低温、低压的第三气态制冷剂；所述四通换向带回热器气液分离器将所述蒸发器输入的所述第三气态制冷剂中携带的气态与液态的制冷剂气液分离。

上述本发明提供的一种R134a或1234yf热泵空调系统及控制方法，该R134a或1234yf热泵空调系统通过电动压缩机将产生高温高压的气态冷媒，并将气态冷媒输入所述车外换热器，再通过车外换热器对所述气态冷媒做换热处理，以使所述气态冷媒变成中温高压的第一液态制冷剂，将所述第一液态制冷剂输入所述四通换向带回热器气液分离器，从而进入第一膨胀阀，通过第一膨胀阀将第一液态制冷剂做节流降压处理，以使所述第一液态制冷剂变成低温低压的第二液态制冷剂，以使蒸发器对第二液态制冷剂吸热处理，以使所述第二液态制冷剂形成低温、低压的第三气态制冷剂，然后将第三气态制冷剂从蒸发器输出再次回到四通换向带回热器气液分离器，通过四通换向带回热器气液分离器将第三气态制冷剂与第二液态制冷剂气液分离，从而将分离后的气态制冷剂输入电动压缩机，进而完成制冷循环以及提高该R134a或1234yf热泵空调系统的利用率与制冷效果。以及通过使用R134a或1234yf制冷剂能够较大程度的提高制冷效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明较佳实施例提供的一种R134a或1234yf热泵空调系统的结构框图；

图2是本发明较佳实施例提供的一种R134a或1234yf热泵空调系统的结构框图；

图3是本发明较佳实施例提供的一种R134a或1234yf热泵空调系统的结构框图；

图4是本发明较佳实施例提供的一种控制方法的流程图。

图标：100－R134a或1234yf热泵空调系统；110－电动压缩机；120－车外换热器；121－温度传感器；122－控制器；130－四通换向带回热器气液分离器；140－第一膨胀阀；150－蒸发器；160－截止阀；170－板式换热器；180－第二膨胀阀；190－回热器；210－暖风加热器；220－水泵；230－水热PTC。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，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。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参照图1，本实施例提供一种R134a或1234yf热泵空调系统100，其包括电动压缩机110、车外换热器120、四通换向带回热器气液分离器130、第一膨胀阀140和蒸发器150。

在本实施例中，所述电动压缩机110用于产生高温高压的气态冷媒，并且将所述气态冷媒输入所述车外换热器120。即通过所述电动压缩机110做功将制冷剂变为高温高压的气态冷媒。例如，在压缩过程时，电动压缩机110吸入蒸发器150出口处的低温低压的制冷剂气体，把所述低温低压的制冷剂气体压缩成高温高压的气体排出该电动压缩机110。

在本实施例中，所述车外换热器120用于对所述气态冷媒做换热处理，以使所述气态冷媒变成中温高压的第一液态制冷剂，并且将所述第一液态制冷剂输入所述四通换向带回热器气液分离器130。即将电动压缩机110输入的高温高压的气态冷媒通过换热形成中温高压的第一液态制冷剂。即在换热时，吸取所述电动压缩机110输入的高温高压的气态冷媒的热量，从而使得该高温高压的气态冷媒的热量降低形成中温高压的第一液态制冷剂。

在本实施例中，所述车外换热器120利用自带的风机可以提高换热效率以及其内部的换热管进行换热。其中，所述车外换热器120可以采用扁管竖直放置风结构，便于除霜时冷凝水的排放。

在本实施例中，所述车外换热器120设有温度传感器121和控制器122。所述温度传感器121与所述控制器122耦合，所述温度传感器121与所述车外换热器120连接。

在本实施例中，所述温度传感器121用于检测所述车外换热器120工作时的温度，当到达预设温度时，便开始除车外换热器120上的霜，从而避免长时间除霜，影响加热效果。例如，预设温度为100度，当车外换热器120的温度超过预设温度100时，温度传感器121将检测的结果发送到控制器122，控制器122通过判断温度传感器121检测的温度是否超过100度，当超过100度时执行除霜的指令。

在本实施例中，控制器122用于控制温度传感器121工作，以及当温度传感器121检测温度达到预设温度时，执行除霜的指令。

在本实施例中，所述四通换向带回热器气液分离器130用于将所述第一液态制冷剂输入所述第一膨胀阀140。即从所述车外换热器120输出的第一液态制冷剂通过所述四通换向带回热器气液分离器130进入第一膨胀阀140。在此过程中，所述四通换向带回热器气液分离器130相当于作为一个传输管道，将流入该四通换向带回热器气液分离器130的第一液态制冷剂输入第一膨胀阀140。

在本实施例中，所述第一膨胀阀140用于将所述第一液态制冷剂做节流降压处理，以使所述第一液态制冷剂变成低温低压的第二液态制冷剂。即所述第一膨胀阀140将从四通换向带回热器气液分离器130输入的第一液态制冷剂进行节流降压处理，即在节流降压处理时，温度和压力较高的第一液态制冷剂液体通过第一膨胀阀140后体积会变大，压力和温度也会急剧下降，从而形成雾状或者是细小液滴的第二制冷剂，并将第二液态制冷剂排出第一膨胀阀140。

在本实施例中，第一膨胀阀140可以为电磁膨胀阀。

在本实施例中，所述蒸发器150用于对所述第二液态制冷剂吸热，以使所述第二液态制冷剂形成低温、低压的第三气态制冷剂。即当第一膨胀阀140输入第二制冷剂进入所述蒸发器150时，由于所述第二制冷剂为雾状者是细小液滴状态的制冷剂，当所述第二制冷剂进入蒸发器150时，因此时第二制冷剂沸点远低于蒸发器150的内部温度，从而将第二制冷剂液体蒸发成气体形成低温、低压的第三气态制冷剂。并且在蒸发过程中大量吸收周围的热量，而后低温低压的第三制冷剂以蒸气形式又进入四通换向带回热器气液分离器130中，通过四通换向带回热器气液分离器130将第三制冷剂进行气液分离，即将第三制冷剂中所携带的含有气态与液态的部分制冷剂进行分离出来，最后将气态的第三制冷剂输入电动压缩机110。

请参照图2，在本实施例中，R134a或1234yf热泵空调系统100还包括截止阀160在制冷时用于将所述电动压缩机110输出的高温高压的气态冷媒输入车外换热器120。其中，在制热时，所述截止阀160不工作，即处于关闭状态。

请参照图3，在本实施例中，所述R134a或1234yf热泵空调系统100还包括板式换热器170、第二膨胀阀180、回热器190、暖风加热器210、水泵220和水热PTC230。

在本实施例中，所述板式换热器170用于热水循环，即在制热过程时，所述板式换热器170将进入的低温的水进行加热。在制冷循环时，所述板式换热器170用于所述电动压缩机110输出的高温高压的气态冷媒输入截止阀160。

在本实施例中，所述第二膨胀阀180在制冷时处于关闭状态，在制热过程中，所述第二膨胀阀180用于将中温、高压、液态制冷剂做节流降压处理，以使所述中温、高压、液态制冷剂变成低温低压的第二液态制冷剂。即所述第二膨胀阀180将从板式换热器170输入的中温、高压、液态制冷剂进行节流降压处理，即在节流降压处理时，温度和压力较高的中温、高压、液态制冷剂通过第二膨胀阀180后体积会变大，压力和温度也会急剧下降，从而形成雾状或者是细小液滴的第二制冷剂，并将第二液态制冷剂排出第二膨胀阀180。

在本实施例中，第二膨胀阀180可以为电磁膨胀阀。

在本实施例中，在进行制热时的冷媒循环工作中，所述回热器190用于对低温的冷媒进行加热，提高冷媒回电动压缩机110的温度。即将从四通换向带回热器气液分离器130输入的冷媒进行加热，以提高流入该回热器190的温度。在制冷时，所述回热器190用于将四通换向带回热器气液分离器130输入的气态制冷剂输入电动压缩机110。

在本实施例中，所述回热器190可以是由汽车本身的大功率电器组成。即通过大功率电器的余热对四通换向带回热器气液分离器130输入的冷媒进行加热，从而提高流入该回热器190的温度。

在本实施例中，所述暖风加热器210用于在制热时与外界进行热交换，将高温的水变成低温的水。

在本实施例中，所述水泵220用于带动板式换热器170中热水进行循环。

在本实施例中，优选地，所述水泵220为电子水泵，通过将水泵220优选为电子水泵，从而可以根据出水或出风温度进行水流量的精确控制，进而到达节能的效果。

在本实施例中，所述水热PTC230(Positive Temperature Coefficient，正的温度系数)用于根据预设条件进行热量控制，例如，在整车采暖和除霜不足的情况下使用该水热PTC230，同时在电池加热时也可使用，其中，水热PTC230是采用PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)进行控制，即通过外界的信号进行输出功率的控制。

在本实施例中，第一膨胀阀140、蒸发器150与暖风加热器210共同构成HVAC(Heating，Ventilation and Air Conditioning，供热通风与空气调节)总成。通过将该HVAC总成与传统的HVAC总成保持一致，即HVAC总成结构变动较小，从而能够有效降低主机厂和供应商的开发成本，降低开发风险，缩短开发周期。

请参照图4，本发明提供一种控制方法，所述方法包括：

步骤S401：所述电动压缩机产生高温高压的气态冷媒，将所述气态冷媒输入所述车外换热器。

步骤S402：所述车外换热器对所述气态冷媒做换热处理，以使所述气态冷媒变成中温高压的第一液态制冷剂，将所述第一液态制冷剂输入所述四通换向带回热器气液分离器。

步骤S403：所述四通换向带回热器气液分离器将所述第一液态制冷剂输入所述第一膨胀阀。

步骤S404：所述第一膨胀阀将所述第一液态制冷剂做节流降压处理，以使所述第一液态制冷剂变成低温低压的第二液态制冷剂。

步骤S405：所述蒸发器对所述第二液态制冷剂吸热，以使所述第二液态制冷剂形成低温、低压的第三气态制冷剂。

步骤S406：所述四通换向带回热器气液分离器将所述蒸发器输入的所述第三气态制冷剂中携带的气态与液态的制冷剂气液分离。

其中，所述第三气态制冷剂中携带的气态与液态是指所述第三气态制冷剂从蒸发器进入四通换向带回热器气液分离器时，在这个过程中可能所述第三气态制冷剂中会出现液化现象，从而形成液态的，以至于所述第三气态制冷剂进入四通换向带回热器气液分离器时携带有气态与液态的制冷剂。

R134a或1234yf热泵空调系统100的工作原理：请再次参照图1，其中，在制冷时，该R134a或1234yf热泵空调系统100通过电动压缩机110产生高温高压的气态冷媒，并将气态冷媒输入所述车外换热器120；再通过车外换热器120对所述气态冷媒做换热处理，以使所述气态冷媒变成中温高压的第一液态制冷剂，并且将所述第一液态制冷剂输入所述四通换向带回热器气液分离器130，从而进入第一膨胀阀140；通过第一膨胀阀140将第一液态制冷剂做节流降压处理，以使所述第一液态制冷剂变成低温低压的第二液态制冷剂，以使蒸发器150对第二液态制冷剂吸热处理；通过蒸发器150以使所述第二液态制冷剂形成低温、低压的第三气态制冷剂，然后将第三气态制冷剂从蒸发器150输出再次回到四通换向带回热器气液分离器130；通过四通换向带回热器气液分离器130将第三气态制冷剂与第二液态制冷剂气液分离，从而将分离后的气态制冷剂输入电动压缩机110，进而完成制冷循环。并且在进行制冷循环时，还可以通过产生的冷气进行除雾，即通过冷气将车内的空气冷却到除雾所需的温度，从而实现除雾的效果，以使驾驶员能够安全驾驶。

其中，在本实施例中，该R134a或1234yf热泵空调系统100可以使用R134a(1，1，1，2－四氟乙烷)或1234yf(2，3，3，3－四氟丙烯)作为制冷剂。通过该R134a或1234yf热泵空调系统100，能够有效地提升R134a或1234yf制冷剂的制冷效果。

请参照图3，在本实施例中，在制热时，还包括冷媒循环与水路加热循环。其中，在冷媒循环时，电动压缩机110产生高温高压的气态冷媒，并将气态冷媒输入板式换热器170；通过板式换热器170进行热交换，从而将高温高压气态冷媒变成中温、高压、液态制冷剂；其中，关闭截止阀160，将中温、高压、液态制冷剂输入第二膨胀阀180，通过第二膨胀阀180进行节流操作，产生低温低压的液态制冷剂，并将低温低压的液态制冷剂输入车外换热器120中，并产生低温低压液态的制冷剂，将产生的低温低压液态的制冷剂输入四通换向带回热器气液分离器130中，通过四通换向带回热器气液分离器130进行换向和气液分离，将分离后的制冷剂输入回热器190中，并进行换热处理，提高四通换向带回热器气液分离器130输入的制冷剂的温度，并将处理后的制冷剂输入电动压缩机110中。在进行水路加热循环时，水泵220工作，带动板式换热器170中的热水进行循环，热水通过水泵220进入水热PTC230中，通过水热PTC230后，高温热水进入暖风加热器210，暖风加热器210通过与外界进行热交换，将高温的水变成低温的水进入板式换热器170，从而通过水路加热循环与冷媒循环实现制热循环。

综上所述，本发明提供一种R134a或1234yf热泵空调系统100及控制方法，该R134a或1234yf热泵空调系统100通过电动压缩机110产生高温高压的气态冷媒，并将气态冷媒输入所述车外换热器120，再通过车外换热器120对所述气态冷媒做换热处理，以使所述气态冷媒变成中温高压的第一液态制冷剂，并且将所述第一液态制冷剂输入所述四通换向带回热器气液分离器130，从而进入第一膨胀阀140，通过第一膨胀阀140将第一液态制冷剂做节流降压处理，以使所述第一液态制冷剂变成低温低压的第二液态制冷剂，以使蒸发器150对第二液态制冷剂吸热处理，以使所述第二液态制冷剂形成低温、低压的第三气态制冷剂，然后将第三气态制冷剂从蒸发器150输出再次回到四通换向带回热器气液分离器130，通过四通换向带回热器气液分离器130将第三气态制冷剂与第二液态制冷剂气液分离，从而将分离后的气态制冷剂输入电动压缩机110，进而完成制冷循环以及提高该R134a或1234yf热泵空调系统100的利用率与制冷效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。