专利名称：热泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及热泵(heat pump)，特别涉及能够提高系统的性能以及效率的热泵。
背景技术：
通常，热泵是通过对制冷剂执行压缩、冷凝、膨胀、蒸发的过程来对室内空间进行 制冷或制热的装置。上述热泵分为对室外机连接有一台室内机的一般的空调机和对室外机连接有多 台室内机的多联式空调机。另外，上述热泵还可以包括用于供应热水的热水供应单元和用 于通过供应热水来地板采暖的采暖单元。上述热泵包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器。从上述压缩机排出的制冷剂在上 述冷凝器中被冷凝之后，在上述膨胀阀中被膨胀。被膨胀的制冷剂在上述蒸发器中被蒸发 之后，被吸入到上述压缩机中。但是，根据以往技术的热泵存在以下情况，即在室外温度等的制冷/制热负荷发 生变化时，无法充分发挥制冷/制热能力。例如，存在寒冷地区的制热性能下降很多的问 题。如果更换成大容量的热泵或追加新的热泵，则存在设置费用高且需要确保设置空间的 问题。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种能够提高制冷制热性能的热泵。本发明要解决的问题不限定于上面所提及的问题，本领域的技术人员通过下面的 记载可清楚地知道在上面未提及的问题以及其他问题。为了解决上述问题，根据本发明的热泵包括主回路，其包括旋转压缩部、冷凝器、 膨胀装置以及蒸发器，其中，该旋转压缩部具有多个压缩室，该冷凝器对通过上述旋转压缩 部的制冷剂进行冷凝，该膨胀装置对通过上述冷凝器的制冷剂进行节流，该蒸发器对在上 述膨胀装置中被膨胀的制冷剂进行蒸发；第一制冷剂注入流路，其在上述冷凝器和上述蒸 发器之间被分支而将制冷剂注入到上述多个压缩室中的一个；第二制冷剂注入流路，其在 上述冷凝器和上述蒸发器之间被分支而将制冷剂注入到上述多个压缩室中的另一个。在本发明中，上述旋转压缩部还可以包括旋转压缩机，该旋转压缩机在一个机身 上形成有多个压缩室并从上述第一、第二制冷剂注入流路分别向上述多个压缩室注入制冷 剂。在本发明中，上述旋转压缩部包括第一旋转压缩机，其在一个机身上具有低压侧 压缩室和高压侧压缩室，并从上述第一、第二制冷剂注入流路中的一个向上述低压侧压缩 室和高压侧压缩室之间注入制冷剂；第二旋转压缩机，其在一个机身上具有一个压缩室，并 从上述第一、第二制冷剂注入流路中的另一个注入制冷剂。在本发明中，上述旋转压缩部为在一个机身上形成有一个压缩室的三个旋转压 缩机串联连接，并且从上述第一、第二制冷剂注入流路分别向上述三个旋转压缩机之间注入制冷剂。在本发明中，上述膨胀装置包括第一膨胀装置，其被设置在上述冷凝器和上述第 一制冷剂注入流路之间；第二膨胀装置，其被设置在上述第二制冷剂注入流路和上述蒸发 器之间，上述第一制冷剂注入流路连接于上述第一膨胀装置和上述第二膨胀装置之间，上 述第二制冷剂注入流路连接于上述第一制冷剂注入流路和上述第二膨胀装置之间。在本发明中，上述第一制冷剂注入流路和上述第二制冷剂注入流路中的一个可以 包括气液分离器，该气液分离器将在上述膨胀装置中被膨胀的制冷剂分离成液体制冷剂和 气体制冷剂。在本发明中，上述第一制冷剂注入流路和上述第二制冷剂注入流路中的一个可以 包括内部热交换器，其对在上述膨胀装置中被膨胀的制冷剂进行热交换；制冷剂调节阀， 其对通过上述内部热交换器的制冷剂进行节流。在本发明中，上述内部热交换器包括第一制冷剂管，在上述膨胀装置中被膨胀而 向上述蒸发器侧流过的制冷剂和向上述多个压缩室侧被注入的制冷剂中的任一制冷剂通 过该第一制冷剂管；第二制冷剂管，其围绕上述第一制冷剂管而形成并另一制冷剂通过该 第二制冷剂管。在本发明中，上述第一制冷剂注入流路包括气液分离器，该气液分离器将在上述 膨胀装置中被膨胀的制冷剂分离成液体制冷剂和气体制冷剂，上述第二制冷剂注入流路包 括内部热交换器，该内部热交换器对通过上述气液分离器的制冷剂进行热交换。在本发明中，上述第一制冷剂注入流路包括第一热交换器，其使从上述膨胀装置 排出而流入到上述蒸发器的制冷剂和从上述膨胀装置排出而分流到上述第一制冷剂注入 流路的制冷剂进行热交换；第一制冷剂调节阀，其对通过上述第一制冷剂注入流路的制冷 剂进行节流，上述第二制冷剂注入流路包括第二热交换器，其使从上述膨胀装置排出而流 入到上述蒸发器的制冷剂和从上述膨胀装置排出而分流到上述第二制冷剂注入流路的制 冷剂进行热交换；第二制冷剂调节阀，其对通过上述第二制冷剂注入流路的制冷剂进行节 流，上述第一热交换器和上述第二热交换器一体形成为一个单元。在本发明中，在上述第一膨胀装置和上述第二膨胀装置之间设置有三重管热交换 器，该热交换器包括第一制冷剂管，其形成上述第一制冷剂注入流路；第二制冷剂管，其 围绕上述第一制冷剂管而形成并从上述第一膨胀装置排出的制冷剂通过该第二制冷剂管； 第三制冷剂管，其围绕上述第二制冷剂管并形成上述第二制冷剂注入流路。在本发明中，上述第一制冷剂注入流路和上述第二制冷剂注入流路中的一个包括 气液分离器，该气液分离器将在上述膨胀装置中被膨胀的制冷剂分离成液体制冷剂和气体 制冷剂，上述第一制冷剂注入流路和上述第二制冷剂注入流路中的另一个包括内部热交换 器，该内部热交换器配置于上述气液分离器的内部，并吸收上述气液分离器内部所产生的 热。在本发明中，上述第一制冷剂注入流路和上述第二制冷剂注入流路分别包括对注 入到上述旋转压缩部中的制冷剂进行节流的第一、第二制冷剂调节阀，上述热泵还包括分 别控制上述第一、第二制冷剂调节阀的开度量的控制部。在本发明中，上述控制部在上述热泵起动时，起动控制上述膨胀装置，并关闭上述 第一、第二制冷剂调节阀，在上述膨胀装置的起动控制结束之后，若有制冷剂注入请求，则
6起动控制上述第一、第二制冷剂调节阀。在本发明中，上述控制部根据上述热泵的负荷需求来选择性地打开上述第一制冷 剂调节阀和第二制冷剂调节阀中的至少一个。在本发明中，上述控制部根据上述热泵的负荷需求来依次打开上述第一制冷剂调 节阀和第二制冷剂调节阀。在本发明中，还包括控制部，该控制部进行控制使得上述第二膨胀装置的开放度 大于或等于上述第一膨胀装置的开放度。在本发明中，还包括热水供应单元，该热水供应单元将在上述冷凝器中被加热的 水利用于供应热水上。在本发明中，还包括制热单元，该制热单元将在上述冷凝器中被加热的水利用于 制热中。另外，根据本发明的另一个侧面的热泵包括主回路，其包括旋转压缩部、冷凝器、 膨胀装置以及蒸发器，其中，该旋转压缩部具有多个压缩室，该冷凝器对通过上述旋转压缩 部的制冷剂进行冷凝，该膨胀装置对通过上述冷凝器的制冷剂进行节流，该蒸发器对在上 述膨胀装置中被膨胀的制冷剂进行蒸发；热水供应单元，其将在上述冷凝器中被加热的水 利用于供应热水上；制热单元，其将在上述冷凝器中被加热的水利用于制热中；第一制冷 剂注入流路，其在上述冷凝器和上述蒸发器之间被分支而将制冷剂注入到上述多个压缩室 中的一个；第二制冷剂注入流路，其在上述冷凝器和上述蒸发器之间被分支而将制冷剂注 入到上述多个压缩室中的另一个。如上述构成的根据本发明的热泵包括多个压缩室，从而将制冷剂多级压缩，并利 用第一、第二制冷剂注入流路向上述多个压缩室之间注入气体制冷剂，从而增加在室内热 交换器中循环的制冷剂流量，与不注入气体的情况相比能够提高性能和效率。因此，具有在 寒冷地区等极低温的外部环境中也能够提高系统的制热能力的效果。另外，根据本发明的热泵包括第一、第二制冷剂注入流路，因此注入两次制冷剂。 由此，因制冷剂的注入流量的增加而能够提高制热能力。另外，旋转压缩机的吸入压力和排出压力之差被减少，从而能够确保性能以及安全性。另外，通过实现多级压缩，压缩比加大并使旋转压缩部的排出温度下降，从而具有 不受到排出温度的限制而能够扩大制热能力的优点。另外，通过使旋转压缩部的结构变得简单，而具有能够缩小室外机大小的优点。另外，通过使注入制冷剂的结构变得简单，而具有能够缩小系统的大小的优点。
图1是根据本发明的第一实施例的空调机的结构图。图2是概略示出图1所示的内部热交换器的内部的截面图。图3是表示图1所示的空调机的控制流程的框图。图4是示出在图1所示的空调机中只有上述第一制冷剂调节阀打开且上述第二制 冷剂调节阀关闭的状态的图。图5是示出在图1所示的空调机中上述第一制冷剂调节阀和上述第二制冷剂调节阀均打开的状态的图。图6是表示图1所示的空调机的冷冻循环的莫里尔图(molIierdiagram ρ-h线 图)。图7是示出根据本发明的第二实施例的空调机的结构的图。图8是示出根据本发明的第三实施例的空调机的结构的图。图9是示出根据本发明的第四实施例的空调机的结构的图。图10是示出根据本发明的第五实施例的空调机的结构的图。图11是示出根据本发明的第六实施例的空调机的结构的图。图12是图11所示的三重管热交换器的截面图。图13是示出根据本发明的第七实施例的热泵的结构的图。
具体实施例方式通过参照与附图一起详细说明的后述的实施例，本发明的优点、特点以及实现它 们的方法将变得明确。下面，参照附图，详细说明本发明的实施例为如下。下面，作为热泵的一个实施例， 对制热用空调机(以下，称为“空调机”)进行说明。图1是根据本发明的第一实施例的空调机100的结构图。参照图1，上述空调机100包括主回路，其包括旋转压缩部10、冷凝器20、第一膨 胀装置30、第二膨胀装置40以及蒸发器70，其中，该冷凝器20对通过上述旋转压缩机部10 的制冷剂进行冷凝，该第一膨胀装置30对通过上述冷凝器20的制冷剂进行节流，该第二膨 胀装置40对通过上述第一膨胀装置30的制冷剂进行节流，该蒸发器70对通过上述第二膨 胀装置40的制冷剂进行蒸发；第一制冷剂注入流路52，其在上述冷凝器20和蒸发器70之 间被分支并以制冷剂能够注入到上述多个压缩室中的一个的方式被连接；第二制冷剂注入 流路62，其在上述冷凝器20和蒸发器70之间被分支并以制冷剂能够注入到上述多个压缩 室中的另一个的方式被连接。上述第一膨胀装置30为被配置于后述的第四制冷剂循环流路M上且对由上述冷 凝器20流入的液体制冷剂进行节流的第一膨胀阀30。上述第二膨胀装置40为被配置于后述的第六制冷剂循环流路沈上且对由第二制 冷剂注入流路62流入的液体制冷剂进行节流的第二膨胀阀40。上述旋转压缩机部10将低温低压的制冷剂压缩成高温高压。上述旋转压缩部10 为具有多个压缩室的旋转压缩机。在本实施例中，上述旋转压缩部10包括两级旋转压缩机13和一级旋转压缩机15 来进行说明，其中，该两级旋转压缩机13为一个机身上形成有低压侧压缩室11和高压侧压 缩室12，该一级旋转压缩机15为与上述两级旋转压缩机13串联连接且在一个机身上具有 一个压缩室14。在本实施例中上述一级旋转压缩机15连接于上述两级旋转压缩机13的排 出端，但并不限于此，当然也可以两级旋转压缩机13连接于上述一级旋转压缩机15的排出 端。上述两级旋转压缩机13的排出端通过第一制冷剂循环流路21与上述一级旋转压 缩机15相连接。
上述两级旋转压缩机13对由上述第二制冷剂注入流路62注入的制冷剂和由上述 蒸发器70流入的制冷剂进行压缩，上述一级旋转压缩机15将由上述两级旋转压缩机13排 出的制冷剂和由上述第一制冷剂注入流路52注入的制冷剂进行混合而进行压缩。上述冷凝器20是配置在室内并用于使室内空气和制冷剂进行热交换的室内热交 换器。上述冷凝器20的吸入端和上述一级旋转压缩机15的排出端是通过第二制冷剂循环 流路22被连接的。上述蒸发器70是配置在室外并用于使室内空气和制冷剂进行热交换的室外热交 换器。上述蒸发器70和上述两级旋转压缩机15的吸入端是通过第三制冷剂循环流路23 被连接的。另一方面，上述第一制冷剂注入流路52和第二制冷剂注入流路62中的一个配置 在上述第一膨胀阀30和第二膨胀阀40之间，并可以包括气液分离器51，该气液分离器51 用于分离在上述第一膨胀阀30中被膨胀的制冷剂中的液体制冷剂和气体制冷剂。上述第一制冷剂注入流路52和第二制冷剂注入流路62中的另一个配置在上述第 一膨胀阀30和第二膨胀阀40之间，并可以包括内部热交换器61，该内部热交换器61用于 使从上述第一膨胀阀30排出的制冷剂进行热交换。下面，在本实施例中，以上述第一制冷剂注入流路52为气液分离器51来进行说明。另外，以上述第二制冷剂注入流路62包括内部热交换器61来进行说明。上述气液分离器51暂时储存所流入的制冷剂，并分离气体制冷剂和液体制冷剂， 只排出液体制冷剂。上述气液分离器51的吸入端通过第四制冷剂循环流路M与上述冷凝器20的排 出端相连接。上述气液分离器51的排出端通过第五制冷剂循环流路25与上述内部热交换 器61相连接。从上述气液分离器51排出的液体制冷剂通过上述第五制冷剂循环流路25流入到 上述内部热交换器61中。从上述气液分离器51排出的气体制冷剂通过第一制冷剂注入流 路52流入到上述一级旋转压缩机15的吸入端中。上述第一制冷剂注入流路52连接上述气液分离器51和上述第一制冷剂循环流路 21，将在上述气液分离器51中被分离的气体制冷剂引导到上述一级旋转压缩机15的吸入端中。在上述第一制冷剂注入流路52上设置对通过流路的制冷剂进行节流的第一制冷 剂调节阀53。根据上述第一制冷剂调节阀53的开放度来调节所注入的制冷剂的流量。在上述第二制冷剂注入流路62上设置对通过流路的制冷剂进行节流的第二制冷 剂调节阀63。根据上述第二制冷剂调节阀63的开放度来调节所注入的制冷剂的流量。上述第二制冷剂调节阀63可以配置在上述内部热交换器61的吸入端之前，也可 以配置在上述内部热交换器61的排出端之后。下面，以上述第二制冷剂调节阀63配置在 上述内部热交换器61的吸入端之前且对在上述内部热交换器61中进行热交换之前的制冷 剂进行节流的情况来进行说明。上述第二制冷剂注入流路62形成为能够将在上述第五制冷剂循环流路25中被 分流而在上述内部热交换器61中进行热交换的制冷剂引导到上述第一压缩室11和第二压缩室12之间。上述内部热交换器61起到使在上述第五制冷剂循环流路25上的制冷剂和在上述 第二制冷剂注入流路62上的制冷剂进行热交换的作用。为了能够进行如上述的热交换，上 述内部热交换器61可以形成为板状热交换器，也可以形成为双重管结构。图2是概略示出图1所示的内部热交换器的内部的截面图。参照图2，以根据本实施例的上述内部热交换器61形成为包括第一制冷剂管61a 和第二制冷剂管61b的双重管结构来进行说明，其中，该第二制冷剂管61b围绕上述第一制 冷剂管61来形成。但是，并不限定于此，当然上述内部热交换器61也可以形成为板状热交 换器。在上述第二制冷剂注入流路62上的制冷剂通过上述第一制冷剂管61a和第二制 冷剂管61b中的一个，在上述第五制冷剂循环流路25上的制冷剂通过另外一个。下面，在 本实施例中，以在上述第二制冷剂流路62上的制冷剂通过上述第一制冷剂管61a且在第五 制冷剂循环流路25上的制冷剂通过第二制冷剂管61b的情况来进行说明。上述内部热交换器61的排出端通过第六制冷剂循环流路沈与上述蒸发器70的 流入端相连接。图3是表示图1所示的空调机100的控制流程的框图。参照图3，上述空调机100还包括用于控制整体运转的控制部80。上述控制部80根据上述空调机100所需的制热负荷来控制上述第一膨胀阀30和 第二膨胀阀40以及上述第一、第二调节阀53、63的打开量。上述控制部80，在上述空调机100的驱动初期，关闭上述第一、第二制冷剂调节阀 53、63，并完全打开上述第一、第二膨胀阀30、40。在上述空调机100的驱动初期，关闭上述 第一、第二制冷剂调节阀53、63，以此能够防止液体制冷剂流入到上述旋转压缩部10中。另一方面，在有注入气体的运转请求的情况下，上述控制部80根据制热负荷例如 室外温度来可以选择性地打开上述第一制冷剂调节阀53和上述第二制冷剂调节阀63中的 至少一个，也可以依次打开，当然也可以为了迅速的对应而同时打开。上述控制部80能够 根据制热负荷来控制上述第一、第二制冷剂调节阀53、63的开放度。图4是示出在图1所示的空调机100中只有上述第一制冷剂调节阀打开且上述第 二制冷剂调节阀关闭的状态的图。图5是示出在图1所示的空调机100中上述第一制冷剂 调节阀和上述第二制冷剂调节阀均打开的状态的图。当上述空调机100被接通电源而上述空调机100被起动(on)时，上述控制部80 完全打开上述第一、第二膨胀阀30、40。另一方面，上述控制部80均关闭上述第一、第二制冷剂调节阀53、63。从而能够防 止液体制冷剂在上述空调机100的驱动初期通过上述第一制冷剂注入流路52和上述第二 制冷剂注入流路62流入到上述旋转压缩部10。由此，通过在上述空调机100的驱动初期关 闭上述第一制冷剂调节阀53和第二制冷剂调节阀63来确保可靠性。当上述旋转压缩部100开始起动时，上述控制部80根据上述旋转压缩部100的起 动来控制上述第一、第二膨胀阀30、40的开度量。此时，上述第二膨胀阀40的开度量优选 被控制成始终大于或等于上述第一膨胀阀30的开度量。上述控制部80调节过热度使得上述空调机100的制冷剂达到预先设定的过热度，并进行控制使得制冷剂达到预先设定的中间压。上述过热度为上述旋转压缩部10的吸入侧温度和上述蒸发器的蒸发压力下的饱 和温度之差。上述过热度可以通过设置在上述蒸发器70上的传感器或设置在上述旋转压 缩部10的入口处的传感器(未图示)来进行测量。通常，制冷剂通过上述蒸发器之后不包 含液体制冷剂，但发生负荷的急剧变动时，有可能发生包含液体制冷剂的情况。在此情况 下，因液体制冷剂从上述旋转压缩部10流入而有可能发生上述旋转压缩机损坏等情况。为 了防止发生这种情况，在通过上述蒸发器70的制冷剂被移送到上述旋转压缩部10的过程 中，通过提高温度来去除液体制冷剂。如果减少流入到上述蒸发器70中的制冷剂的量，则 在完全通过上述蒸发器之前达到制冷剂的完全蒸发，因此气体制冷剂被持续加热而过热度 增加。由此，能够防止液体制冷剂流入到上述两级旋转压缩机13中。与此相反，如果增加流入到上述蒸发器70中的制冷剂的量，则能够减少过热度。由此，上述控制部80为了调节上述过热度而调节在上述气液分离器51和上述蒸 发器70之间设置的第二膨胀阀40的开度量。上述中间压是指上述气液分离器51内的压力。上述中间压是通过上述第一制冷 剂注入流路52上所设置的温度传感器(未图示)来进行测量。通过使上述中间压达到预 先设定的中间压，来减少上述旋转压缩部10中所需的能量，从而提高效率。通过调节由上 述冷凝器20供应至上述气液分离器51的制冷剂的量，能够调节上述中间压。由此，上述控制部80为了调节上述中间压而调节上述冷凝器20和上述气液分离 器51之间配置的第一膨胀阀30的开度量。另一方面，在有注入气体的请求的情况下，上述控制部80可以打开上述第一、第 二制冷剂调节阀53、63中的至少一个。上述控制部80根据制热负荷例如室外温度条件来能够选择性地打开上述第一、 第二制冷剂调节阀53、63。参照图4，如果制热负荷为已设定的负荷条件以下，则控制部可以只打开上述第一 制冷剂调节阀53并关闭上述第二制冷剂调节阀63。如果只有上述第一制冷剂调节阀63被打开，则在上述气液分离器51中被分离的 气体制冷剂通过上述第一制冷剂注入流路52流入到上述一级旋转压缩机15的吸入端中。在上述一级旋转压缩机15中被注入的制冷剂和通过上述两级旋转压缩机13的制 冷剂被混合而被压缩。被注入的制冷剂为中间压力的气体状态。中间压力的气体状态的制 冷剂和通过上述两级旋转压缩机13的制冷剂在上述一级旋转压缩机15中被压缩。因此， 能够减少上述一级旋转压缩机15的吸入压力和排出压力之差，从而能够提高压缩机的可 靠性。另外，注入制冷剂而通过上述冷凝器20的制冷剂的流量增加，因此能够提高制热性 能。另外，上述一级旋转压缩机14的排出温度下降，而达到低于流入到上述冷凝器20 的制冷剂的温度，因此能够提高制热性能。另一方面，从上述气液分离器51排出的液体制冷剂通过上述内部热交换器61。此 时，由于上述第二制冷剂调节阀63关闭，因此在上述内部热交换器61的内部中不会进行热 交换。如图5所示，如果制热负荷持续增大，则上述控制部80也可以打开上述第二制冷剂调节阀63。如果上述第二制冷剂调节阀63被打开，则由上述气液分离器51排出的液体制冷 剂的一部分被分流到上述第二制冷剂注入流路62中并在上述第二制冷剂调节阀63中被节 流之后，通过上述内部热交换器61。在上述第二制冷剂调节阀63中被节流的制冷剂由于温 度和压力下降，因此成为温度低于流过上述第五制冷剂循环流路25的制冷剂的温度的低 温状态。因此，在上述内部热交换器61的内部中上述第二制冷剂注入流路62上的制冷剂 和上述第五制冷剂循环流路25上的制冷剂之间能够形成热交换。在上述热交换器61的内 部中，上述第五制冷剂循环流路25上的制冷剂被夺去热量，上述第二制冷剂注入流路62上 的制冷剂吸收热量。在上述内部热交换器61中被夺去热量的制冷剂在上述第二膨胀阀40中被节流之 后，流入到上述蒸发器70中。流入到上述蒸发器70中的制冷剂通过与室外空气之间的热 交换而被蒸发，被蒸发的制冷剂流入到上述两级旋转压缩机13中。另一方面，在上述内部热交换器61中吸收热量的制冷剂的至少一部分被蒸发，而 变成液体和气体混合的两种状态的制冷剂、过热蒸汽状态的制冷剂或者气体状态的制冷 剂。液体制冷剂的比率是通过控制上述第二制冷剂调节阀63的开放度来进行最小化。由上 述内部热交换器61注入的制冷剂的流量大于由上述气液分离器51注入的制冷剂的流量。 因此，被注入的制冷剂的流量进一步增加，而能够提高制热性能。通过上述第二制冷剂注入流路62流入的制冷剂被流入到上述两级旋转压缩机13 的低压侧压缩室11和高压侧压缩室12之间。在上述高压侧压缩室12中从上述低压侧压缩室11排出的制冷剂和被注入的制冷 剂被混合而被压缩。中间压力的制冷剂被注入而被压缩，因此能够减少上述高压侧压缩室 12的吸入、排出压力之差。如上所述，通过上述第一、第二制冷剂注入流路52、62进行两次注入，因此因注入 流量的增加而制热能力得到提高。另一方面，在本实施例中，以上述热泵为制热用空调机来进行了说明，但并不限定 于此，当然也可以适用于还包括四通阀的制冷制热兼用的空调机中。图6是表示图1所示的空调机100的冷冻循环的莫里尔图(mollierdiagram p_h 线图)。参照图1以及图6，a处的低压状态的制冷剂在上述两级旋转压缩机13的低压侧 压缩室11中被一级压缩而成为b处的高温高压状态的制冷剂。在上述低压侧压缩室11中被压缩后排出的b处的制冷剂和通过上述第二制冷剂 注入流路62被注入的η处的制冷剂被混合。所混合的c处的制冷剂在上述高压侧压缩室 13中被压缩。此时，如图6所示，由上述第二制冷剂注入流路62注入的制冷剂是位于湿饱 和蒸汽区域的制冷剂，其可以为液体状态和气体状态混合的两种状态的制冷剂，或者也可 以为过热蒸汽或者气体状态的制冷剂。在上述高压侧压缩室12中被压缩后排出的d处的制冷剂和通过上述第一制冷剂 注入流路52被注入的1处的制冷剂被混合，在上述第二旋转压缩机15的压缩室14中被压 缩成e处的制冷剂。在上述压缩室14中被三次压缩而成为f处的制冷剂状态。通过上述冷凝器20而成为液体状态的g处的制冷剂通过第一膨胀阀30的同时被膨胀。被膨胀而成为液体状态和气体状态混合的h处的制冷剂在上述气液分离器51中被 分离。被分离的饱和蒸汽状态的1处的制冷剂被注入。另外，被分离成液体状态的i处的 制冷剂中的一部分通过上述内部热交换器61而成为液体状态的j处的制冷剂，剩余部分从 上述内部热交换器61吸收热量而成为m处的制冷剂。j处的制冷剂在第二膨胀阀40中被膨胀而成为k处的低温低压状态。参照图6，如本发明在上述旋转压缩部10中被三次压缩的情况下的压缩部的排出 温度(T_f)可能低于在被一次压缩的情况下的排出温度(T_f)。由此，能够提高可靠性。图7是示出根据本发明的第二实施例的空调机100的结构的图。参照图7，根据本发明的第二实施例的空调机100除了旋转压缩部100在一个机身 上形成有第一、第二、第三压缩室101、102、103之外，其它结构以及作用类似于上述第一实 施例，因此对于相同结构，省略详细说明并使用相同的附图标记。上述第一制冷剂注入流路52连接于上述第二压缩室102和第三压缩室103之间。 上述第二制冷剂注入流路62连接于上述第一压缩室101和第二压缩室102之间。由此，在上述第二压缩室102中通过上述内部热交换器61被注入的制冷剂和从上 述第一压缩室101排出的制冷剂被混合而被压缩。另外，在上述第三压缩室103中从上述 气液分离器51排出而被注入的气体制冷剂和从上述第二压缩室102排出的制冷剂被混合 而被压缩。上述旋转压缩部100，在一个机身上形成有三个压缩室并能够向各压缩室分别注 入制冷剂，因此能够提高寒冷地区的制热性能的同时，具有通过简化旋转压缩部100来能 够缩小室外机的大小的优点。图8是示出根据本发明的第三实施例的空调机100的结构的图。参照图8，根据本发明的第三实施例的空调机100，除了旋转压缩部110由三个在 一个机身上形成有一个压缩室的一级旋转压缩机串联连接而成之外，其他结构以及作用类 似于上述第一实施例，因此对于相同的结构省略详细说明且使用相同的附图标记。上述旋转压缩部110由作为一级旋转压缩机的第一、第二、第三旋转压缩机111、 112、113分别串联连接而成。上述第一制冷剂注入流路52连接于上述第二旋转压缩机112和第三旋转压缩机 113之间。上述第二制冷剂注入流路62连接于上述第一旋转压缩机111和第二旋转压缩机 112之间。由此，在上述第二旋转压缩机112中通过上述内部热交换器61而被注入的制冷剂 和从上述第一旋转压缩机111排出的制冷剂被混合而被压缩。另外，在上述第三旋转压缩 机113中从上述气液分离器51排出而被注入的气体制冷剂和从上述第二旋转压缩机112 排出的制冷剂被混合而被压缩。图9是示出根据本发明的第四实施例的空调机100的结构的图。参照图9，根据本发明的第四实施例的空调机100，除了以下的不同点之外，其他 结构以及作用类似于上述第一实施例，因此对于相同的结构省略详细说明并使用相同的附 图标记，第四实施例与第一实施例的不同点在于旋转压缩机120包括具有低压侧压缩机 121和高压侧压缩室122的两级旋转压缩机124以及具有一个压缩室123的一级旋转压缩 机125，第一注入装置200包括气液分离器201和由上述气液分离器201分流而与上述一级旋转压缩机125的吸入端连接的第一制冷剂注入流路202，第二注入装置210包括内部热 交换器211，其被配置于上述气液分离器201的内部并吸收上述气液分离器201的内部中所 产生的热量；第二制冷剂注入流路212，其在上述内部热交换器211中连接于上述低压侧压 缩室121和高压侧压缩室122之间。在上述第一制冷剂注入流路202上配置有对所注入的制冷剂进行节流的第一制 冷剂调节阀203。在上述第二制冷剂注入流路212上配置有对所注入的制冷剂进行节流的第二制 冷剂调节阀213。由此，上述气液分离器201和上述内部热交换器211形成为一体，因此结构变得简 单。另外，能够利用产生于上述气液分离器201内部的热量。图10是示出根据本发明的第五实施例的空调机100的结构的图。参照图10，在根据本发明的第五实施例的空调机100中，旋转压缩部130包括两 级旋转压缩机133，其具有低压侧压缩室131和高压侧压缩室132 ；—级旋转压缩机135，其 具有一个压缩室134，在连接上述第一膨胀阀30和第二膨胀阀40之间的制冷剂循环流路 136上配置有第三热交换器137。第一制冷剂注入流路221包括第一热交换器222，其被配置于上述第一制冷剂注 入流路221上并使通过上述第一制冷剂注入流路221的制冷剂和通过上述制冷剂循环流路 136的制冷剂进行热交换；第一制冷剂调节阀223，其对通过上述第一制冷剂注入流路221 的制冷剂进行节流。第二制冷剂注入流路231包括第二热交换器232，其被配置于上述第二制冷剂注 入流路231上并使通过上述第二制冷剂注入流路231的制冷剂和通过上述第三热交换器 147的制冷剂进行热交换；第二制冷剂调节阀233，其对通过上述第二制冷剂注入流路231 的制冷剂进行节流。上述第一、第二、第三热交换器222、232、137分别形成为板状。上述第一、第二、第 三热交换器222、232、173可以一体形成为一个单元。上述第三热交换器137的一侧可以配 置上述第一热交换器222，另一侧可以配置上述第二热交换器232。由此，三个板状热交换器被并排配置，从而结构变得简单。图11是示出根据本发明的第六实施例的空调机100的结构的图。图12是图11 所示的三重管热交换器的截面图。参照图11以及图12，根据本发明的第六实施例的空调机100除了在上述第一膨胀 装置30和第二膨胀装置40之间设置三重管热交换器250之外，其他结构以及作用与第五 实施例相同或类似，因此省略对相同结构的说明。上述三重管热交换器250包括第一制冷剂管251，其形成上述第一制冷剂注入流 路221 ；第二制冷剂管252，其围绕着第一制冷剂管251并从上述第一膨胀装置30排出的制 冷剂通过该第二制冷剂管252 ；第三制冷剂管253，其围绕着上述第二制冷剂管252并形成 上述第二制冷剂注入流路231。如上所述，通过使用由第一、第二、第三制冷剂管251、252、253构成的三重管热交 换器250，具有结构变得非常简单的优点。图13是示出根据本发明的第七实施例的热泵的结构的图。
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参照图13，根据本发明的第七实施例的热泵除了还包括空调机100、将在冷凝器 20中被加热的水利用于供应热水的热水供应单元300和将在上述冷凝器20中被加热的水 利用于地板采暖的供暖单元400之外，其他结构以及作用类似于上述第一实施例，因此对 于相同的结构省略详细说明并使用相同的附图标记。上述热水供应单元300和上述供暖单元400通过热水循环流路301与上述冷凝器 20相连接。上述热水循环流路301以在上述冷凝器20中被加热的热水通过上述热水供应 单元300和供暖单元400中的至少一个之后能够返回到上述冷凝器20中的方式连接上述 冷凝器20和上述热水供应单元300和供暖单元400。上述热水循环流路301包括室内机排管302，其位于空调机100的内部；热水排 管303，其使热水通过上述热水供应单元300 ；制热排管304，其使热水通过上述供暖单元 400 ；连接排管305，其将上述室内机排管302与上述热水排管303和上述制热排管304进 行连接。在上述连接排管305上设置有热水调节阀306，该热水调节阀306引导热水至上述 热水排管303和制热排管304中的至少一个中。上述热水供应单元300是用于供应使用者洗脸、洗澡或洗碗等所需的热水的装 置。上述热水供应单元300还包括热水贮存槽310，其用于贮存水；供应热水用辅助热泵 312，其设置在上述热水贮存槽310上。在上述热水贮存槽310上连接有冷水引入部314和热水排出部316，其中，该冷水 引入部314用于向上述热水贮存槽310供应冷水，该热水排出部316用于排出上述热水贮 存槽310的热水。在上述热水排出部316上可以连接有像淋浴头那样的热水排出器具318。在上述 热水排出部316上可以连接有用于向上述热水排出器具318排出冷水的冷水引入部320。上述供暖单元400包括地板采暖单元410，其用于对室内的地面进行加热，空气 制热单元420，其用于对室内的空气进行加热。上述地板采暖单元410能够以蜿蜒(meander line)方式埋设到室内地面中。上述空气制热单元420可以由风机盘管单元(fan coil unit)或散热器 (radiator)等来构成。在上述制热排管304上可以设置有供暖热水调节阀411、421，该供暖热水调节阀 411、421用于将热水引导至上述地板采暖单元410和上述空气制热单元420中的至少一个中。上述地板采暖单元410通过地板采暖排管412与上述供暖热水调节阀411连接， 上述空气制热单元420通过空气制热排管422与上述供暖热水调节阀421相连接。在上述热水调节阀306为制热模式的情况下，在冷凝器20中被加热的水依次通过 上述室内机排管302和连接排管305而流入到上述制热排管304中，并加热上述地板采暖 单元410和空气制热单元420中的至少一个之后，依次通过上述制热排管304和连接排管 305和室内机排管302而返回到上述冷凝器20中。在上述热水调节阀411、421为空气制热模式的情况下，热水依次通过上述空气制 热排管422和上述空气制热单元420和空气制热排管422而向上述制热排管304排出。另 一方面，在地板采暖模式的情况下，热水依次通过上述地板制热排管412和地板采暖单元410和地板采暖排管412而向制热排管304排出。在包括上述热水供应单元300和制热单元400的热泵的情况下，通过上述第一、第 二制冷剂注入流路52、62注入制冷剂，因此制冷剂流量增大而能够确保性能，从而能够满 足供应热水以及制热的性能。具有本发明所属技术领域的通常知识的人员可以理解即使不改变技术思想或必 要特征，也能够将本发明以其他具体方式来实施。因此，可以理解以上所述的实施例在所有 的方面上只不过是例示，并不是用于限定的。本发明的范围不是通过上述的详细说明而是 通过后述的权利要求书来确定的，因此，应当解释为由权利要求书的意思、范围以及与其均 等概念所做出的所有的变更或变形后的实施方式均包含在本发明的范围内。
权利要求
1.一种热泵，其特征在于，包括主回路，其包括旋转压缩部、冷凝器、膨胀装置以及蒸发器，其中，该旋转压缩部具有多 个压缩室，该冷凝器对通过上述旋转压缩部的制冷剂进行冷凝，该膨胀装置对通过上述冷 凝器的制冷剂进行节流，该蒸发器对在上述膨胀装置中被膨胀的制冷剂进行蒸发；第一制冷剂注入流路，其在上述冷凝器和上述蒸发器之间被分支而将制冷剂注入到上 述多个压缩室中的一个；以及第二制冷剂注入流路，其在上述冷凝器和上述蒸发器之间被分支而将制冷剂注入到上 述多个压缩室中的另一个。
2.根据权利要求1所述的热泵，其特征在于，上述旋转压缩部包括旋转压缩机，该旋转 压缩机在一个机身上形成有多个压缩室并从上述第一、第二制冷剂注入流路分别向上述多 个压缩室注入制冷剂。
3.根据权利要求1所述的热泵，其特征在于，上述旋转压缩部包括第一旋转压缩机，其在一个机身上具有低压侧压缩室和高压侧压缩室，并从上述第一、 第二制冷剂注入流路中的一个向上述低压侧压缩室和高压侧压缩室之间注入制冷剂；以及 第二旋转压缩机，其在一个机身上具有一个压缩室，并从上述第一、第二制冷剂注入流 路中的另一个注入制冷剂。
4.根据权利要求1所述的热泵，其特征在于，上述旋转压缩部中， 在一个机身上形成有一个压缩室的三个旋转压缩机串联连接，从上述第一、第二制冷剂注入流路分别向三个上述旋转压缩机之间注入制冷剂。
5.根据权利要求1所述的热泵，其特征在于，上述膨胀装置包括第一膨胀装置，其被设置在上述冷凝器和上述第一制冷剂注入流 路之间；第二膨胀装置，其被设置在上述第二制冷剂注入流路和上述蒸发器之间， 上述第一制冷剂注入流路连接于上述第一膨胀装置和上述第二膨胀装置之间， 上述第二制冷剂注入流路连接于上述第一制冷剂注入流路和上述第二膨胀装置之间。
6.根据权利要求1所述的热泵，其特征在于，上述第一制冷剂注入流路和上述第二制 冷剂注入流路中的一个包括气液分离器，该气液分离器将在上述膨胀装置中被膨胀的制冷 剂分离成液体制冷剂和气体制冷剂。
7.根据权利要求1所述的热泵，其特征在于，上述第一制冷剂注入流路和上述第二制 冷剂注入流路中的一个包括内部热交换器，其对在上述膨胀装置中被膨胀的制冷剂进行热交换；以及 制冷剂调节阀，其对通过上述内部热交换器的制冷剂进行节流。
8.根据权利要求7所述的热泵，其特征在于，上述内部热交换器包括第一制冷剂管，在上述膨胀装置中被膨胀而向上述蒸发器侧流过的制冷剂和向上述多 个压缩室侧被注入的制冷剂中的任一制冷剂通过该第一制冷剂管；以及第二制冷剂管，其围绕上述第一制冷剂管而形成并另一制冷剂通过该第二制冷剂管。
9.根据权利要求1所述的热泵，其特征在于，上述第一制冷剂注入流路包括气液分离器，该气液分离器将在上述膨胀装置中被膨胀 的制冷剂分离成液体制冷剂和气体制冷剂，上述第二制冷剂注入流路包括内部热交换器，该内部热交换器对通过上述气液分离器的制冷剂进行热交换。
10.根据权利要求1所述的热泵，其特征在于，上述第一制冷剂注入流路包括第一热交换器，其使从上述膨胀装置排出而流入到上 述蒸发器的制冷剂和从上述膨胀装置排出而分流到上述第一制冷剂注入流路的制冷剂进 行热交换；第一制冷剂调节阀，其对通过上述第一制冷剂注入流路的制冷剂进行节流，上述第二制冷剂注入流路包括第二热交换器，其使从上述膨胀装置排出而流入到上 述蒸发器的制冷剂和从上述膨胀装置排出而分流到上述第二制冷剂注入流路的制冷剂进 行热交换；第二制冷剂调节阀，其对通过上述第二制冷剂注入流路的制冷剂进行节流，上述第一热交换器和上述第二热交换器一体形成为一个单元。
11.根据权利要求5所述的热泵，其特征在于，在上述第一膨胀装置和上述第二膨胀装 置之间设置有三重管热交换器，该热交换器包括第一制冷剂管，其形成上述第一制冷剂注入流路；第二制冷剂管，其围绕上述第一制冷剂管而形成并从上述第一膨胀装置排出的制冷剂 通过该第二制冷剂管；以及第三制冷剂管，其围绕上述第二制冷剂管并形成上述第二制冷剂注入流路。
12.根据权利要求1所述的热泵，其特征在于，上述第一制冷剂注入流路和上述第二制冷剂注入流路中的一个包括气液分离器，该气 液分离器将在上述膨胀装置中被膨胀的制冷剂分离成液体制冷剂和气体制冷剂，上述第一制冷剂注入流路和上述第二制冷剂注入流路中的另一个包括内部热交换器， 该内部热交换器配置于上述气液分离器的内部，并吸收在上述气液分离器内部所产生的 热。
13.根据权利要求1所述的热泵，其特征在于，上述第一、第二制冷剂注入流路分别包括对注入到上述旋转压缩部中的制冷剂进行节 流的第一、第二制冷剂调节阀，上述热泵还包括分别控制上述第一、第二制冷剂调节阀的开度量的控制部。
14.根据权利要求13所述的热泵，其特征在于，上述控制部，在上述热泵起动时，起动控制上述膨胀装置，并关闭上述第一、第二制冷剂调节阀，在上述膨胀装置的起动控制结束之后，若有制冷剂注入请求，则起动控制上述第一、第 二制冷剂调节阀。
15.根据权利要求13所述的热泵，其特征在于，上述控制部根据上述热泵的负荷需求， 来选择性地打开上述第一制冷剂调节阀和第二制冷剂调节阀中的至少一个。
16.根据权利要求13所述的热泵，其特征在于，上述控制部根据上述热泵的负荷需求， 来依次打开上述第一制冷剂调节阀和第二制冷剂调节阀。
17.根据权利要求5所述的热泵，其特征在于，还包括控制部，该控制部进行控制使得 上述第二膨胀装置的开放度大于或等于上述第一膨胀装置的开放度。
18.根据权利要求1所述的热泵，其特征在于，还包括热水供应单元，该热水供应单元 将在上述冷凝器中被加热的水利用于供应热水上。
19.根据权利要求1所述的热泵，其特征在于，还包括制热单元，该制热单元将在上述 冷凝器中被加热的水利用于制热中。
20. 一种热泵，其特征在于，包括主回路，其包括旋转压缩部、冷凝器、膨胀装置以及蒸发器，其中，该旋转压缩部具有多 个压缩室，该冷凝器对通过上述旋转压缩部的制冷剂进行冷凝，该膨胀装置对通过上述冷 凝器的制冷剂进行节流，该蒸发器对在上述膨胀装置中被膨胀的制冷剂进行蒸发； 热水供应单元，其将在上述冷凝器中被加热的水利用于供应热水上； 制热单元，其将在上述冷凝器中被加热的水利用于制热中；第一制冷剂注入流路，其在上述冷凝器和上述蒸发器之间分支而将制冷剂注入到上述 多个压缩室中的一个；以及第二制冷剂注入流路，其在上述冷凝器和上述蒸发器之间分支而将制冷剂注入到上述 多个压缩室中的另一个。
全文摘要
本发明提供一种热泵。根据本发明的热泵包括多个压缩室，从而将制冷剂多级压缩，并利用第一、第二制冷剂注入流路向上述多个压缩室之间注入气体制冷剂，从而增加在室内热交换器中循环的制冷剂流量，与不注入气体的情况相比能够提高性能和效率。因此，具有在寒冷地区等极低温的外部环境中也能够提高系统的制热能力的效果。并且，由于通过第一、第二制冷剂注入流路能够形成二次注入，因此通过增加注入流量而能够提高制热能力。另外，减少旋转压缩机的吸入压力和排出压力之差，从而能够确保性能以及安全性。
文档编号F25B49/02GK102062496SQ20101013846
公开日2011年5月18日 申请日期2010年3月19日 优先权日2009年11月18日
发明者朴相炅, 李应烈, 陈深元, 高永桓 申请人:Lg电子株式会社