专利名称：复叠式热泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种复叠式热泵(cascade heat pump,阶梯式热泵)。
背景技术：
通常，热泵是使用在制冷剂回路中循环的制冷剂来调节室内空间或者冷藏或冷冻食物的装置，该装置包括:压缩机，用于压缩制冷剂；冷凝器，用于冷凝从压缩机排放的制冷剂；膨胀器，用于膨胀经过该冷凝器的制冷剂；以及蒸发器，用于蒸发由膨胀器膨胀的制冷剂。目前，为了提高系统的效率，开发出了一种复叠式热泵，该复叠式热泵包括第一制冷剂在其中循环的第一制冷剂回路以及第二制冷剂在其中循环的第二制冷剂回路，从而通过制冷剂热交换器使第一制冷剂与第二制冷剂热交换。在这种情况中，第一制冷剂回路可作为用于调节室内空间的空气的回路而使用，而第二制冷剂回路可作为用于冷藏或冷冻食物的回路而使用。在此，第一制冷剂可在制冷剂热交换器中蒸发，而第二制冷剂可以被冷凝以使第一制冷剂与第二制冷剂热交换。此外，在第一制冷剂回路中循环的第一制冷剂的流动方向可根据制冷/制热操作模式的转换而转换。然而，在第二制冷剂回路中循环的第二制冷剂可总是沿相同的方向循环。在根据现有技术来实现空气调节操作或者冷藏或冷冻操作的复叠式热泵中，在制冷剂回路中循环的制冷剂利用一个压缩机来进行压缩。因此，压缩率可能被降低，并且复叠式热泵的效率可能被降低。
发明内容
实施例提供一种复叠式热泵及其操作方法，该复叠式热泵利用冷冻回路的压缩机和冷藏回路的压缩机分两步来压缩制冷剂，以实现高压缩率并且提高效率。在一个实施例中，复叠式热泵包括:第一制冷剂回路，包括第一压缩机以及第一室内热交换器；第二制冷剂回路，包括第二压缩机以及第二室内热交换器；室外热交换器，在第一压缩机或第二压缩机中压缩过的制冷剂在该室外热交换器中冷凝；支路管，允许在第二压缩机中压缩过的制冷剂绕过第一压缩机，从而流入到第一压缩机的排放侧；以及第一流速调节部，设置在第二压缩机的排放侧上，以将从第二压缩机排放的制冷剂引入到第一压缩机和支路管中的一个中。在另一个实施例中，复叠式热泵包括:冷藏回路，包括冷藏压缩机和冷藏室内热交换器；冷冻回路，包括冷冻压缩机和冷冻室内热交换器；室外热交换器，在冷藏回路或冷冻回路中压缩过的制冷剂在该室外热交换器中冷凝；空气调节回路，包括空气调节压缩机和空气调节室内热交换器；制冷剂热交换器，设置在室外热交换器的一侧，以使在室外热交换器中冷凝过的制冷剂与循环进入空气调节回路中的制冷剂热交换；以及第一流速调节部，设置在冷冻压缩机的排放侧上，以调节制冷剂的流动方向，使得在冷冻压缩机中压缩过的制冷剂在冷藏压缩机中被两级压缩。一个或多个实施例的细节将在附图和以下描述中提出。从该描述和附图以及权利要求中，其它特征将是显而易见的。
图1是根据第一实施例的复叠式热泵的视图；图2到图5是示出在根据第一实施例的复叠式热泵中流动的制冷剂的视图；图6是根据第二实施例的复叠式热泵的视图；图7是根据第二实施例的复叠式热泵的方框图；图8到图10是示出在根据第二实施例的复叠式热泵中流动的制冷剂的视图；图11是示出根据第二实施例的复叠式热泵的操作方法的流程图。
具体实施例方式图1是根据第一实施例的复叠式热泵的视图。参考图1，根据第一实施例的复叠式热泵I包括第一制冷剂回路10、第二制冷剂回路20以及第三制冷剂回路30。第一制冷剂回路10包括第一制冷剂在其中循环的第一压缩机11、第一室外热交换器12、第一室内热交换器13以及第一膨胀器14。而且，第一制冷剂回路10还包括第一制冷剂管16，其将第一压缩机11、第一室外热交换器12、第一室内热交换器13以及第一膨胀器14彼此连接以引导第一制冷剂的循环。这里，第一压缩机11可称为“冷藏压缩机”。而且，第一室内热交换器13可称为“冷藏室内热交换器”，并且第一制冷剂回路可称为“冷藏回路”。第一制冷剂回路10可以是冷藏回路。在冷藏回路中，第一制冷剂可借助通过第一室外热交换器12并且在第一室内热交换器13中蒸发的空气而冷凝。第一制冷剂可借助在第三制冷剂回路30中循环的第三制冷剂在制冷剂热交换器36 (将在以下描述)中热交换。例如，当第一制冷剂和第三制冷剂彼此热交换时，第一制冷剂被冷凝，并且第一制冷剂的冷凝热量被传递到第三制冷剂中以蒸发第三制冷剂。第一制冷剂回路10还可包括用于储存第一制冷剂的贮槽15。贮槽15可充分地调节在经过第一室外热交换器12之后待引入到第一室内热交换器13中的第一制冷剂的量，或者可充分地调节在经过第一室外热交换器12之后待引入到第二室内热交换器22中的第二制冷剂的量。即，贮槽15可储存第一制冷剂或第二制冷剂。贮槽15可以是一容器。在第一压缩机11中压缩的第一制冷剂可在第一室外热交换器12中冷凝之后储存在贮槽15中。之后，第一制冷剂可在第一室内热交换器13中蒸发以冷却其周围，即第一储存室(冷藏室)。第二制冷剂回路20包括第二制冷剂在其中循环的第二压缩机21、第一室外热交换器12、第二室内热交换器22以及第二膨胀器23。而且，第二制冷剂回路20还包括第二制冷剂管28，其将第二压缩机21、第一室外热交换器12、第二室内热交换器22以及第二膨胀器23彼此连接以引导第二制冷剂的循环。这里，第二压缩机21可称为“冷冻压缩机”。而且，第二室内热交换器22可称为“冷冻室内热交换器”，并且第二制冷剂回路可称为“冷冻回路”。第二制冷剂回路20可以是冷冻回路。在冷冻回路中，第二制冷剂可引入到第一室外热交换器12中并且冷凝。之后，第二制冷剂可在第二室内热交换器22中蒸发。第二制冷剂回路20可与第一制冷剂回路10共用冷凝器(第一室外热交换器12)。第二制冷剂可以与第一制冷剂相同。即，第一和第二制冷剂回路10和20使用相同的制冷剂。在当前的实施例中，一种制冷剂可以被分配成操作第一和第二制冷剂回路10和20，即，冷藏回路和冷冻回路。如同第一制冷剂，第二制冷剂可以借助在第三制冷剂回路30中循环的第三制冷剂而在制冷剂热交换器36中热交换。第一和第二制冷剂的冷凝热量可被传递到第三制冷剂以蒸发第三制冷剂。第二制冷剂回路20可与第一制冷剂回路10的第一室外热交换器12共用贮槽15。即，在第二压缩机21中压缩的第二制冷剂可在第一室外热交换器12中被冷凝之后储存在贮槽15中。之后，第二制冷剂可在第二室内热交换器22中蒸发以冷却其周围，即第二储存室(冷冻室)。第二制冷剂回路20还可包括第一流速调节部24和支路管25。第一流速调节部24可设置在第二压缩机21的出口侧与第一压缩机11的入口侧之间的点上。经过第二压缩机21的第二制冷剂可通过第一流速调节部24引入到第一压缩机11中。为此，第二制冷剂管28可连接到第一制冷剂管16的一点。详细地，第二制冷剂管28所接合的第一接合部50设置在第一制冷剂管16上。从第二压缩机21排放的制冷剂可通过第一流速调节部24和第一接合部50引入到第一压缩机11中。也就是说，第一流速调节部24可设置在第二压缩机21的排放端与第一接合部50之间。第一流速调节部24可以是四向阀。然而，在当前的实施例中，第一流速调节部24并不限于四向阀。例如，能够转换第二制冷剂的流动方向的多种阀可作为第一流速调节部24使用。从第二压缩机21排放的第二制冷剂可借助第一流速调节部24引入到第一压缩机11中。替代性地，从第二压缩机21排放的第二制冷剂可借助第一流速调节部24而沿着支路管25与从第一压缩机11排放的第一制冷剂相遇。第二制冷剂管28从其分支的第一分支部52设置在第一制冷剂管16上。第一分支部52设置在贮槽15的出口的一侧上。经过贮槽15的制冷剂的至少一部分(第二制冷剂)可经由第一分支部52流向第二膨胀器23。而且，经过贮槽15的制冷剂中的剩余制冷剂(第一制冷剂)可经由第一分支部52流向第一膨胀器14。流入到第二制冷剂回路20中的制冷剂(第二制冷剂)可被控制而经过第一压缩机11。即，第二制冷剂可借助第二压缩机21首先被压缩。之后，第二制冷剂的流动方向可借助第一流速调节部24转换，之后第二制冷剂可被引入到第一压缩机11中。此后，第二制冷剂可借助第一压缩机11被第二次压缩。在要求高压缩以确保制冷性能的情况中，如果制冷剂仅借助一个压缩机压缩，该压缩机可能过度地运行而降低效率。因此，在当前的实施例中，如果满足预设的条件，则第二制冷剂在第二压缩机21中首先被压缩，之后在第一压缩机11中被第二次压缩以确保高压缩率并且提高效率，从而降低能耗。例如，第一压缩机11可以是恒定的压缩机，并且第二压缩机21可以是变频压缩机。预设的条件可表示外部空气的温度大于参考值的情况。由于外部空气在夏天具有相对高的温度，制冷剂应被充分地压缩以平稳地实现冷藏循环。因此，在当前的实施例中，如果外部空气的温度大于参考值，第二制冷剂可在第二压缩机21和第一压缩机11中被相继地压缩。外部空气的温度可借助外部空气温度检测部(见图7的附图标记110)来检测。而且，控制部(见图7的附图标记100)可基于由外部空气温度检测部110识别的信息来控制第一流速调节部24的运行。支路管25连接到第一流速调节部24以允许第二制冷剂绕过第一压缩机11。另一方面，支路管25的一端连接到第二压缩机21的排放侧(即，第一流速调节部24)，并且其另一端连接到第一压缩机11的排放侧(即，第四接合部59)。当第一流速调节部24被控制而使得第二制冷剂流入支路管25中，第二制冷剂经由第一流速调节部24引入到支路管25中，但是不引入到第一压缩机11中。之后，第二制冷剂可与第四接合部59中的第一制冷剂混合而流入到第一室外热交换器12中。在这种情况中，循环进入第一制冷剂回路10中的第一制冷剂在第一压缩机11中压缩，循环进入第二制冷剂回路20中的第二制冷剂在第二压缩机21中压缩。S卩，第一和第二制冷剂可在第一和第二压缩机11和12中分别压缩。另一方面，当第一流速调节部24被控制而使得在第二压缩机21中压缩的第二制冷剂经过第一接合部50，第二制冷剂经由第一流速调节部24引入到第一压缩机11中。之后，第二制冷剂可在第一压缩机11中再次被压缩。在这种情况中，从第一室内热交换器13排放的第一制冷剂以及在第二压缩机21中压缩之后排放的第二制冷剂可在第一接合部50中彼此混合，之后引入到第一压缩机11中。在第一压缩机11中压缩的第一和第二制冷剂可在经过第一室外热交换器12和贮槽15之后在第一分支部52中分配,然后分别引入到第一室内热交换器13和第二室内热交换器22中。当第一和第二制冷剂引入到第一和第二室内热交换器13和22中时，可调节第一和第二膨胀器14和23中的每一个的打开程度。因此，第一和第二制冷剂可在冷藏或冷冻所需的状态中发生相变。第二制冷剂回路20还可包括过冷装置29。过冷装置29构造成使得与制冷剂热交换器36中的第三制冷剂进行热交换的第二制冷剂过冷。过冷装置29可包括:过冷膨胀器292，用于膨胀经过制冷剂热交换器36的制冷剂的一部分；以及过冷热交换器291，用于使由过冷膨胀器292膨胀的制冷剂与从制冷剂热交换器36引入到第二室内热交换器22中的制冷剂进行热交换。而且，第二分支部54(其中经过贮槽15的制冷剂的至少一部分分支到过冷装置29中)设置在第一制冷剂管16中。由第二分支部54分支的制冷剂可经由过冷膨胀器292引入到过冷热交换器291中。即，从制冷剂热交换器36排放的制冷剂可经过贮槽15并且在第二分支部54中分支，之后引入到过冷装置29中。这里，引入到过冷膨胀器292中的制冷剂(称为分支制冷剂)在过冷热交换器291中蒸发。
之后，蒸发的制冷剂流入到第一制冷剂管16的第二接合部56中并且与第二接合部56中的第一制冷剂混合，之后引入到第一压缩机11中。第二接合部56可设置在第一制冷剂管16中的第一压缩机11的入口侧的点上。另一方面，向第一分支部52中的第二室内热交换器22分支的制冷剂(称为第二制冷剂)可以与分支制冷剂热交换并且在过冷热交换器291中被过冷。因此，由于第二制冷剂在过冷装置29中被过冷并且引入到第二室内热交换器22中，所以第二室内热交换器22中的热交换效率可提高。结果，冷冻室可以被充分地冷却。经过制冷剂热交换器36的制冷剂的一部分可流入到第一膨胀器14中并且在第一室内热交换器13中蒸发。第三制冷剂回路30包括第三制冷剂在其中循环的第三压缩机31、第三室外热交换器32、第三室内热交换器33以及多个膨胀器34a和34b。而且，第三制冷剂回路30还包括第三制冷剂管37，其将第三压缩机31、第三室外热交换器32、第三室内热交换器33、第三膨胀器34a以及第四膨胀器34b彼此连接，以引导第三制冷剂的循环。第三压缩机可称为“空气调节压缩机”。而且，第三室内热交换器33可称为“空气调节室内热交换器”，并且第三制冷剂回路可成为“空气调节回路”。多个膨胀器34a和34b包括第三膨胀器34a和第四膨胀器34b。第三膨胀器34a可设置在第三室内热交换器33的一侧，第四膨胀器34b可设置在制冷剂热交换器36的一侧。而且，用于根据制冷操作或制热操作来转换制冷剂的流动方向的第三流速调节部35设置在第三压缩机31的出口侧上。第三流速调节部35可控制第三制冷剂，使得从第三压缩机31排放的第三制冷剂引入到第三室内热交换器33或者第三热交换器32，或者使得在第三室内热交换器33或第三室外热交换器32中蒸发的制冷剂引入到第三压缩机31中。当执行制冷操作时，在第三压缩机31中压缩的制冷剂可经过第三流速调节部35，之后在第三室外热交换器32中与外部空气热交换(冷凝)。之后，制冷剂可借助第三膨胀器34a或者第四膨胀器34b膨胀，然后在第三室内热交换器33或者制冷剂热交换器36中蒸发。另一方面，当执行制热操作时，第三压缩机31中压缩的制冷剂可经由第三流速调节部35在第三室内热交换器33中冷凝。之后，制冷剂可在第三膨胀器34a或第四膨胀器34b中膨胀，然后在第三室内热交换器或制冷剂热交换器36中蒸发。第三制冷剂回路30可以是用于制冷或制热室内空间的空气调节回路。S卩，第三制冷剂和室内空气可在第三室内热交换器33中彼此热交换以调节室内空间的空气，从而提供用户所需的室内环境。循环进入第三制冷剂回路的第三制冷剂可在制冷剂热交换器36中与循环进入第一制冷剂回路10的第一制冷剂及循环进入第二制冷剂回路20中的第二制冷剂进行热交换。制冷剂热交换器36可连接到第一室外热交换器12的排放端。即，在第一室外热交换器12中冷凝过的第一和第二制冷剂可在制冷剂热交换器36中再次冷凝。这里，发出的热量可传递到第三制冷剂中。因此，循环到第三制冷剂回路30中的第三制冷剂吸收制冷剂热交换器36中的热量，并且因此蒸发。
在制冷模式中，从第三压缩机31排放的第三制冷剂可经过第三室外热交换器32并且引入到第三室内热交换器33或者制冷剂热交换器中，之后蒸发。另一方面，在制热模式中，从第三压缩机31排放的第三制冷剂可经过第三室内热交换器33并且引入到第三室外热交换器32或者制冷剂热交换器36中，之后蒸发。根据当前的实施例，由于第三制冷剂的一部分从循环进入第一制冷剂回路10中的第一制冷剂及循环进入第二制冷剂回路20中的第二制冷剂吸收热量，之后蒸发，所以第三制冷剂回路30的蒸发效率可提高。替代性地，在当前的实施例中，制冷剂热交换器36可省略。因此，第三制冷剂可引入到第一室外热交换器12中。在这种情况中，第一室外热交换器12可构造成使制冷剂彼此热交换，即，使第一制冷剂及第二制冷剂与第三制冷剂热交换。以下，将参照图2到图5描述根据当前实施例的复叠式热泵的运行。图2到图5是示出在根据第一实施例的复叠式热泵中流动的制冷剂的视图。图2是示出第二制冷剂通过绕过第一压缩机而流入到支路管中、而且当执行第三制冷剂回路中的制冷操作时第三制冷剂在第三室内热交换器中蒸发的状态的视图。图3是示出第二制冷剂通过绕过第一压缩机流入到支路管中、而且当执行第三制冷剂回路中的制冷操作时第三制冷剂在第三室内热交换器中蒸发的状态的视图。图4是示出第二制冷剂被两级压缩的状态的视图。图5是示出第二制冷剂被两级压缩并且因此过冷的状态的视图。参考图2，第一制冷剂在第一压缩机11中压缩，之后在室外热交换器12中冷凝。然后，第一制冷剂在制冷剂热交换器36中与第三制冷剂热交换，之后经过贮槽15并且在第一室内热交换器13中蒸发。第二制冷剂在第二压缩机21中压缩，之后在第一室外热交换器12中冷凝。然后，第二制冷剂在制冷剂热交换器36与第三制冷剂热交换，之后经过贮槽15并且在第二室内热交换器22中蒸发。这里，从第二压缩机21中排放的第二制冷剂可借助第一流速调节部24沿着支路管25流动，并且被引向第一压缩机11的排放端。S卩，第一和第二制冷剂可在第一和第二压缩机11和21中分别压缩。而且，压缩过的第一和第二制冷剂可彼此混合，之后引入到第一室外热交换器12中。第三制冷剂在第三压缩机21中压缩，之后在第三室外热交换器32中冷凝。然后，第三制冷剂在第三室内热交换器33或者制冷剂热交换器36中蒸发。即，经过第三室外热交换器32的第三制冷剂的至少一部分可引入到第三室内热交换器33中，并且剩余制冷剂可引入到制冷剂热交换器36。这里，第三制冷剂回路30可以是用于执行制冷操作的回路。参考图3，第一和第二制冷剂通过与如图2中所示的相同方向循环。然而，第三制冷剂沿相反的方向循环。即，第三制冷剂可在第三压缩机31中压缩，之后在第三室内热交换器33中冷凝。然后，第三制冷剂可在第三室外热交换器32或者制冷剂热交换器36中蒸发。这里，第三制冷剂回路30可以是用于执行制热操作的回路。参考图4，第一制冷剂沿如图2和图3中所示的相同方向循环。另一方面，第二制冷剂可在第二压缩机21中压缩，之后借助第一流速调节部24引入到第一压缩机11中。第二制冷剂可在第一压缩机11中再次被压缩。结果，在图4中，第二制冷剂可被两级压缩。在外部空气的温度大于参考值(例如，在夏天)的情况中，可通过第一流速调节部24执行将第二制冷剂引入到第一压缩机11中的操作。总之，当外部空气具有相对高的温度时，第二制冷剂应被充分地压缩以运行冷冻回路。如果第二制冷剂仅利用第二压缩机21压缩，则会消耗大量的电力而降低效率。因此，第二制冷剂可被两级压缩。根据当前的实施例，第二制冷剂可根据外部空气的温度而被一级压缩或两级压缩。因此，热交换效率可提高，并且能耗可降低。参考图5，经过贮槽15的制冷剂的一部分可以被过冷。详细地，经过贮槽15的制冷剂的一部分(分支的制冷剂)借助第二分支部54分支、借助过冷膨胀器292膨胀、并且在过冷热交换器291中蒸发。而且，制冷剂中的剩余制冷剂(第二制冷剂)可与分支的制冷剂进行热交换，而且在经过过冷热交换器291的同时被过冷。这里，在过冷热交换器291蒸发的分支的制冷剂可与循环进入第二接合部56中的第一制冷剂管16中的第一制冷剂混合，之后可引入到第一压缩机11中。图6是根据第二实施例的复叠式热泵的视图。参考图6，根据第二实施例的复叠式热泵I包括第一制冷剂回路10、第二制冷剂回路20和第三制冷剂回路30。根据当前实施例的复叠式热泵I还包括:压力平衡管26，设置在第一压缩机11的一侧，使得制冷剂被绕过；以及第二流速调节部27，设置在压力平衡管26中。由于第一制冷剂回路10、第二制冷剂回路20和第三制冷剂回路30具有与根据第一实施例的第一制冷剂回路10、第二制冷剂回路20和第三制冷剂回路30相同的构造，所以对它们的详细描述将省略。压力平衡管26连接到第一压缩机11的一端和另一端以调节第一压缩机11的排放端中的压力。详细地，第一制冷剂管16包括:第三分支部57，设置在第一压缩机11的吸入侧上以将制冷剂的至少一部分分支到压力平衡管26中；以及第三接合部58，设置在第一压缩机11的排放侧上以将压力平衡管26中的制冷剂加入到第一制冷剂管16中。第三分支部57设置在第一接合部与第一压缩机11之间。压力平衡管26可允许引入到第一压缩机11中的制冷剂的至少一部分被绕过(旁路)，从而流入到第一压缩机11的排放端中。因此，第一压缩机11的流入端与排放端之间的压力差可减小。结果，第一压缩机11的负载可减小以确保第一压缩机11的运行可靠性。第二流速调节部27可设置在压力平衡管26中以控制压力平衡管26的打开程度。第二流速调节部27可以是止回阀。当第一流速调节部24被控制而使得第二制冷剂引入到第一压缩机11中时，压力平衡管26可打开。而且，当第二制冷剂引入到支路管25中时，压力平衡管26可关闭。总之，在第二制冷剂被一级压缩的情况中，第一压缩机11的负载不大。因此，即使不使用压力平衡管26，也可确保足够的可靠性。另一方面，在第二制冷剂被两级压缩的情况中，第一压缩机11的流入端和排放端之间的压力差可增大而降低第一压缩机11的性能。因此，在第二制冷剂被两级压缩的情况中，第二流速调节部可打开压力平衡管26以减小第一压缩机11的负载，从而提高第一压缩机11的运行效率。即，当外部空气的温度高于参考值时，可理解，第二流速调节部27打开压力平衡管26。当制冷剂沿压力平衡管26流动时，在第一压缩机11的流入端与排放端之间的压力差小于预设压力的情况中，第二流速调节部27可以被控制而阻挡制冷剂流入压力平衡管26中。S卩，第二流速调节部27可根据第一压缩机11的流入端与排放端之间的压力差来控制压力平衡管26的打开程度。热泵I包括:吸入压力检测部，用于检测第一压缩机11的吸入侧的压力；以及排放压力检测部130，用于检测第一压缩机11的排放侧的压力。当在检测部120和130所识别的信息的基础上、第一压缩机11的排放压力与吸入压力之间的压力差小于预设压力时，第二流速调节部27可关闭以防止制冷剂流入到压力平衡管26中。以下，将参照图8到图10描述根据当前实施例的复叠式热泵的运行。图8到图10是示出在根据第二实施例中的复叠式热泵中流动的制冷剂的视图。图8是示出第二制冷剂绕过第一压缩机的状态的视图。图9是示出第二制冷剂被两级压缩的状态的视图。图10是示出第二制冷剂被两级压缩并且因此过冷的状态的视图。参考图8，第一制冷剂在第一压缩机11中压缩并且在第一室外热交换器12中冷凝。之后，第一制冷剂在制冷剂热交换器36中与第三制冷剂热交换。而且，第一制冷剂经过忙槽15并且在第一室内热交换器13中蒸发。第二制冷剂在第二压缩机21中压缩并且在第一室外热交换器12中冷凝。之后，第二制冷剂在制冷剂热交换器36中与第三制冷剂热交换。而且，第二制冷剂经过贮槽15并且在第二室内热交换器22中蒸发。这里，从第二压缩机21中排放的第二制冷剂可借助第一流速调节部24沿支路管25绕过第一压缩机11。之后，第二制冷剂可在第四接合部59中与第一制冷剂混合并且引入到第一室外热交换器12中。总之，第一制冷剂和第二制冷剂可在第一压缩室11和第二压缩室21中分别压缩。压缩过的第一和第二制冷剂可彼此混合，之后在第一室外热交换器12中冷凝。参考图9，第二制冷剂可在第二压缩机21中压缩，之后经由第一流速调节部24引入到第一压缩机11中。而且，第二流速调节部27打开压力平衡管26，因此，第一压缩机11的吸入侧的制冷剂的至少一部分绕过第一压缩机11而流入到第一压缩机11的排放端中。因此，由于第一压缩机11的前端与后端之间的压力差减小，所以第一压缩机11的负载可减小而提高第一压缩机11的操作性能。参考图10，第二制冷剂可在被两级压缩之后过冷。使第二制冷剂过冷的过程与图5中描述的过程相同，所以对它们的详细描述将省略。图11是示出根据第二实施例的复叠式热泵的操作方法的流程图。参考图11，在根据第二实施例的复叠式热泵I中，第二制冷剂可引入到第二压缩机21中(S10)，之后，当满足预设的条件(SlO)时，从第二压缩机21排放的制冷剂可引入到第一压缩机11中(S12)。这里，预设条件可表示外部空气的温度高于参考值。由于待引入到第一压缩机11中的制冷剂的一部分被绕过以流入第一压缩机11的排放侧，所以可调节第一压缩机11的吸入端与排放端之间的压力差，因此，可确保第一压缩机11的可靠性(S14)。然而，如果未满足预设的条件，则从第二压缩机21排放的制冷剂可被绕过以使该制冷剂与第一压缩机11排放的第一制冷剂在第四接合部59中混合(S13)。以下，第一或第二制冷剂可在制冷剂热交换器36中与第三制冷剂热交换(S15)，而且第二制冷剂可以被过冷(S16)。过冷的第二制冷剂在第二室内热交换器22中蒸发。而且，第一制冷剂可在第一室内热交换器13中蒸发。根据上述控制方法，第二制冷剂可通过将外部空气的温度与参考值比较而被一级压缩或两级压缩，以获得高压缩比并且减小能耗。而且，当第二制冷剂被两级压缩时，可调节第一压缩机11的流入端与排放端之间的压力差以确保压缩机的运行可靠性。尽管参照多个示例性实施例对本发明进行描述，但是应该理解的是，本领域技术人员能想到的众多其它改型和实施例都落入本发明原理的精神和范围内。更具体地，在本公开内容、附图和所附权利要求的范围内，可以对主要的组合配置方案中的组成部件和/或结构进行各种修改和改型。因此，关于多种变型和修改的内容将解释为被包括在本发明的范围内。根据实施例，由于循环进入冷冻回路的制冷剂可连续地引入冷冻回路的压缩机并且在其中压缩，冷冻回路的压缩率可提高。而且，当外部空气具有相对低的温度时，循环进入冷藏回路和冷冻回路的制冷剂可利用一个压缩机压缩。另一方面，当外部空气具有相对高的温度时，循环进入冷冻回路的制冷剂可通过冷冻回路的压缩机和冷藏回路的压缩机被两级压缩，以降低能耗。而且，当循环进入冷冻回路的制冷剂被两级压缩时，冷藏回路的压缩机的流入端与排放端之间的压力差可处于平衡，以确保压缩机的运行可靠性。尽管参照多个示例性实施例对本发明进行描述，但是应该理解的是，本领域技术人员能想到的众多其它改型和实施例都落入本发明原理的精神和范围内。更具体地，在本公开内容、附图和所附权利要求的范围内，可以对主要的组合配置方案中的组成部件和/或结构进行各种修改和改型。除了对组成部件和/或结构进行修改和改型以外，对于本领域的技术人员而言，替代性的使用也是显而易见的。
权利要求
1.一种复叠式热泵，包括: 第一制冷剂回路，包括第一压缩机以及第一室内热交换器； 第二制冷剂回路，包括第二压缩机以及第二室内热交换器； 室外热交换器，在所述第一压缩机或所述第二压缩机中压缩过的制冷剂在所述室外热交换器中被冷凝； 支路管，允许在所述第二压缩机中压缩过的制冷剂绕过所述第一压缩机，从而流入到所述第一压缩机的排放侧；以及 第一流速调节部，设置在所述第二压缩机的排放侧，以将从所述第二压缩机排放的制冷剂引入到所述第一压缩机和所述支路管中的一个中。
2.根据权利要求1所述的复叠式热泵，其中所述支路管的一端连接到所述第一流速调节部，所述支路管的另一端连接到所述第一压缩机的排放侧。
3.根据权利要求1所述的复叠式热泵，还包括第三制冷剂回路，设置在所述第一制冷剂回路或所述第二制冷剂回路的一侧，所述第三制冷剂回路包括第三压缩机和第三室内热交换器，以执行制冷或制热操作。
4.根据权利要求3所述的复叠式热泵，其中所述第三制冷剂回路包括制冷剂热交换器，从所述室外热交换器排放的制冷剂和循环进入到所述第三制冷剂回路中的制冷剂在所述制冷剂热交换器中彼此热交换。
5.根据权利要求4所述的复叠式热泵，其中所述第三制冷剂回路还包括第三室外热交换器，所述第三室外热交换器设置在所述制冷剂热交换器的一侧，以使循环进入所述第三制冷剂回路的制 冷剂与外部空气热交换。
6.根据权利要求3所述的复叠式热泵，其中所述第三制冷剂回路还包括: 第三膨胀器，设置在所述第三室内热交换器的一侧，以使制冷剂减压；以及 第四膨胀器，设置在所述制冷剂热交换器的一侧，以使制冷剂减压。
7.根据权利要求1所述的复叠式热泵，其中所述第二制冷剂回路包括: 过冷热交换器，在所述室外热交换器中冷凝过的制冷剂的至少一部分被引入所述过冷热交换器中，并且在所述过冷热交换器中热交换；以及 过冷膨胀器，用于使被引入到所述过冷热交换器中的制冷剂的至少一部分膨胀。
8.根据权利要求1所述的复叠式热泵，还包括: 第一制冷剂管，设置在所述第一制冷剂回路中，以引导循环进入所述第一压缩机和所述第一室内热交换器中的制冷剂的流动；以及 第二制冷剂管，设置在所述第二制冷剂回路中，以引导循环进入所述第二压缩机和所述第二室内热交换器中的制冷剂的流动。
9.根据权利要求8所述的复叠式热泵，其中所述第一制冷剂管包括: 第一分支部，用于使经过所述室外热交换器的制冷剂的至少一部分分支到所述第二制冷剂管中；以及 第一接合部，经过所述第二室内热交换器的制冷剂借助所述第一接合部流入到所述第一制冷剂管中。
10.根据权利要求9所述的复叠式热泵，其中所述第一流速调节部被设置在所述第二压缩机的排放端与所述第一接合部之间。
11.根据权利要求7所述的复叠式热泵，其中所述第一制冷剂回路包括: 第二分支部，用于将在所述室外热交换器中冷凝过的制冷剂的至少一部分引入到所述过冷膨胀器中；以及 第二接合部，经过所述过冷热交换器的制冷剂借助所述第二接合部流入到所述第一制冷剂回路的所述第一制冷剂管中。
12.根据权利要求1所述的复叠式热泵，还包括: 压力平衡管，从所述第一流速调节部的排放侧延伸到所述第一压缩机的排放侧，以允许所述制冷剂绕过所述第一压缩机；以及 第二流速调节部，用于调节所述压力平衡管的打开程度。
13.根据权利要求12所述的复叠式热泵，还包括控制部，用于控制所述第一流速调节部和所述第二流速调节部中的每一个的打开程度， 其中所述控制部控制所述第一流速调节部，使得当外部空气的温度低于预设温度时，制冷剂流入所述支路管中，并关闭所述第二流速调节部，而且 所述控制部控制所述第一流速调节部，使得当所述外部空气的温度高于预设温度时，制冷剂在所述第二压缩机和所述第一压缩机中被两级压缩，并打开所述第二流速调节部。
14.根据权利要求12所述的复叠式热泵，还包括: 吸入压力检测部，用于检测所述第一压缩机的吸入侧压力；以及 排放压力检测部 ，用于检测所述第一压缩机的排放侧压力， 当所述第一压缩机的排放侧压力与吸入侧压力之间的压力差小于预设压力时，第二流速调节部被关闭。
15.根据权利要求12所述的复叠式热泵，其中所述第一流速调节部包括四向阀，并且所述第二流速调节部包括止回阀。
全文摘要
本发明提供一种复叠式热泵。该复叠式热泵包括第一制冷剂回路，包括第一压缩机以及第一室内热交换器；第二制冷剂回路，包括第二压缩机以及第二室内热交换器；室外热交换器，在第一压缩机或第二压缩机中压缩过的制冷剂在该室外热交换器中冷凝；支路管，允许在第二压缩机中压缩过的制冷剂绕过第一压缩机，从而流入到第一压缩机的排放侧；以及第一流速调节部，设置在第二压缩机的排放侧上以将从第二压缩机排放的制冷剂引入到第一压缩机和支路管中的一个中。
文档编号F25B7/00GK103196252SQ20131000996
公开日2013年7月10日 申请日期2013年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者崔宰赫, 郭泰熹, 柳润镐 申请人:Lg电子株式会社