一种汽车热泵制冷系统的制作方法

本发明涉及汽车空调设计与制造技术领域，具体的是一种汽车热泵制冷系统。

背景技术：

现有汽车热泵制冷系统（参见图1）的关键部件有压缩机01、四通换向阀02、第一换热器03、第一风机04、节流装置05、第二换热器06、第二风机07等部件。当制冷剂流向与空气流向相同时，称为顺流；当制冷剂流向与空气流向相反时，称为逆流。图1中，“”箭头所示方向为制冷循环，“”箭头所示方向为热泵循环。当汽车空调处在制冷状态时，制冷剂在压缩机01中被压缩成高温高压气体，经四通换向阀02进入第一换热器03，在第一换热器03中放出热量，变成高压低温液体，再经节流装置05节流成为气液混合物，然后，气液混合物进入第二换热器06中吸收热量并蒸发成为低温低压的气体，低温低压气体再经四通换向阀02回到压缩机01，完成一个制冷循环。

当汽车空调处在制热状态时，制冷剂经四通换向阀02换向后沿图1中“”箭头所示方向进行循环。在制热状态下，汽车空调一般会在蒸发器两侧安装ptc热敏电阻（ptc）辅助加热，当外界环境温度低于一定温度时，汽车空调的空调能效比（cop）十分低，此时，汽车空调会关闭热泵系统，使用ptc热敏电阻为车厢加热。

现有汽车空调热泵制冷系统存在的不足有：⑴在制冷状态下，蒸发器与冷凝器均为逆流。而在制热状态下，蒸发器与冷凝器均变成了顺流。在顺流状态下，换热器的换热效率下降，在换热量不变的条件下，换热温差会加大；⑵在制热状态下，压缩机压比也会增加，增加了压缩机功耗，引起空调能效比降低；⑶在制热状态下，第一换热器容易结霜，这进一步降低了换热效率；⑷在外界环境温度较低时，由于功耗大，空调能效比较低，汽车空调会关闭整个热泵系统而完全使用ptc热敏电阻为车厢提热，而使用ptc加热直接将电能转化为热能，对能源的利用效率较低。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种汽车热泵制冷系统，它利用单向阀结构，使制冷剂流经第一换热器和第二换热器时无论是在制冷模式回路下还是在制热模式回路下均从空气流向下游的接口进入，从空气流向上游的接口流出，保持逆流状态；在逆流状态下，蒸发器与换热器的换热效率大大提高，换热温差减小，压缩机压比降低，系统能耗降低，能提高空调能效比（cop），提高汽车空调的能源利用效率。

为实现上述的目的，本发明采用了以下技术方案。

一种汽车热泵制冷系统，含有压缩机、四通换向阀、第一换热器、节流装置、第二换热器、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀、第六单向阀、第七单向阀和第八单向阀，构成两个回路：一个制冷模式回路和一个制热模式回路；其特征在于，利用所述单向阀结构，使制冷剂流经第一换热器和第二换热器时无论是在制冷模式回路下还是在制热模式回路下均保持逆流状态。

进一步，所述制冷模式回路由压缩机、四通换向阀、第一单向阀、第一换热器——从第一换热器逆流方向入口处进入第一换热器，再从第一换热器逆流方向出口处流出、第七单向阀、节流装置、第二单向阀、第二换热器——从第二换热器逆流方向入口处进入第二换热器，再从第二换热器逆流方向出口处流出、第三单向阀、再经四通换向阀回到压缩机形成一个回路；所述制热模式回路由压缩机、四通换向阀、第四单向阀、第二换热器——从第二换热器逆流方向入口处进入第二换热器，再从第二换热器逆流方向出口处流出、第五单向阀、节流装置4、第八单向阀、第一换热器——从第一换热器逆流方向入口处进入第一换热器，再从第一换热器逆流方向出口处流出、第六单向阀、再经四通换向阀回到压缩机，形成一个制热循环；所述制热模式回路与所述制冷模式回路共用压缩机、四通换向阀、第一换热器、节流装置和第二换热器。

进一步，所述压缩机为立式或卧式压缩机。

进一步，所述第一换热器和第二换热器为管片式换热器、套管换热器或板式换热器；当第一换热器或第二换热器为套管换热器或板式换热器时，不需要风机（套管换热器和板式换热器的逆流状态是指制冷剂流向与换热器另一侧的液体流向相反）。

进一步，所述第一节流装置和第二节流装置为膨胀阀或毛细管节流装置或多组节流装置。

一种汽车热泵制冷系统，含有压缩机、四通换向阀、第一换热器、节流装置、第二换热器、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀、第六单向阀、第七单向阀和第八单向阀，构成两个回路：一个制冷模式回路和一个制热模式回路；其特征在于，利用单向阀结构，使制冷剂流经第一换热器和第二换热器时无论是在制冷模式回路下还是在制热模式回路下均保持逆流状态；将所述压缩机的排气口与所述四通换向阀的a端接口相连，将所述四通换向阀的c端接口分为两路：一路与第一单向阀的入口相连，另一路与第六单向阀的出口相连；将所述第一单向阀的出口分为两路：一路与第一换热器的逆流方向入口处相连，另一路与第八单向阀的出口相连；将所述第一换热器逆流方向出口处也分为两路：一路与第六单向阀的入口相连，另一路与第七单向阀的入口相连；将所述第七单向阀出口分为两路：一路与节流装置的一端接口相连，另一路与第八单向阀的入口相连；将所述节流装置另一端的接口分为两路：一路与第五单向阀的出口相连，另一路与第二单向阀的入口相连；将所述第二单向阀的出口也分为两路：一路与第二换热器逆流方向入口处相连，另一路与第四单向阀出口相连；将所述第二换热器逆流方向出口处分为两路：一路与第五单向阀的入口相连，另一路与第三单向阀的入口相连；将所述四通换向阀的d端口也分为两路：一路与第三单向阀的出口相连，另一路与第四单向阀的入口相连；将所述四通换向阀的b端接口与所述压缩机的进气口相连。

一种汽车热泵制冷系统，含有压缩机、四通换向阀、第一换热器、节流装置、第二换热器、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀、第六单向阀、第七单向阀和第八单向阀，构成两个回路：一个制冷模式回路和一个制热模式回路；其特征在于，利用单向阀结构，使制冷剂流经第一换热器和第二换热器时无论是在制冷模式回路下还是在制热模式回路下均保持逆流状态；将所述压缩机的排气口与所述四通换向阀的a端接口相连，将所述四通换向阀的c端接口分为两路：一路与第一单向阀的入口相连，另一路与第六单向阀的出口相连；将所述第一单向阀的出口分为两路：一路与第一换热器逆流方向入口处相连，另一路与第八单向阀的出口相连；将所述第一换热器逆流方向出口处也分为两路：一路与第六单向阀的入口相连，另一路与第七单向阀的入口相连；将所述第七单向阀出口分两路：一路与节流装置的一端接口相连，另一路与第五单向阀的出口相连；将所述节流装置的另一端接口分为两路：一路与第八单向阀的入口相连，另一路与第二单向阀的入口相连；将所述第二单向阀的出口也分为两路：一路与第二换热器逆流方向入口处相连，另一路与第四单向阀出口相连；将所述第二换热器逆流方向出口处分两路，一路与第五单向阀的入口相连，另一路与第三单向阀的入口相连；将所述四通换向阀的d端口分两路，一路与第三单向阀的出口相连，另一路与第四单向阀的入口相连；将所述四通换向阀的b端接口与所述压缩机的进气口相连。

本发明一种汽车热泵制冷系统的积极效果：

（1）它利用单向阀结构，使制冷剂流经第一换热器和第二换热器时无论是在制冷模式回路下还是在制热模式回路下均保持逆流状态，克服了目前热泵制冷系统在制热模式下由于第一换热器和第二换热器的“顺流”而导致换热效率低的不足。

（2）由于换热效率的提高，能适当减小换热器大小；制热时第一换热器侧制冷剂温度提高，降低了第一换热器的结霜概率，可取消或只使用低档ptc，能节省系统耗能。

（3）在逆流状态下，蒸发器与换热器的换热效率明显提高，制热时压比降低，压缩机功耗降低，提高了汽车空调的能源利用效率，有利于推广应用。

附图说明

图1为现有汽车热泵制冷系统的结构示意图。

图中的标号分别为：

01、压缩机；02、四通换向阀；

03、第一换热器；04、第一风机；

05、节流装置；06、第二换热器；

07、第二风机。

图2为本发明一种汽车热泵制冷系统实施例1的结构示意图。

图3为本发明一种汽车热泵制冷系统实施例2的结构示意图。

图4为本发明一种汽车热泵制冷系统实施例3的结构示意图。

图5为本发明一种汽车热泵制冷系统实施例4的结构示意图。

图中的标号分别为：

1、压缩机；2、四通换向阀；

3、第一换热器；4、节流装置；

5、第二换热器；601、第一风机；

602、第二风机；7、第一单向阀；

8、第二单向阀；9、第三单向阀；

10、第四单向阀；11、第五单向阀；

12、第六单向阀；13、第七单向阀；

14、第八单向阀。

具体实施方式

以下结合附图给出本发明一种汽车热泵制冷系统的具体实施方式。但是应该指出，本发明的实施不限于以下的实施方式。

参见图2。一种汽车热泵制冷系统，含有压缩机1、四通换向阀2、第一换热器3、节流装置4、第二换热器5、第一风机601、第二风机602、第一单向阀7、第二单向阀8、第三单向阀9、第四单向阀10、第五单向阀11、第六单向阀12、第七单向阀13和第八单向阀14，所述结构组成两个回路：一个制冷模式回路和一个制热模式回路：图2中“”箭头所示为制冷模式回路；“”箭头所示为制热模式回路。

本发明要做的是：利用八个单向阀的结构，使制冷剂（采用非共沸制冷剂）流经第一换热器3和第二换热器5时无论是在制冷模式回路下还是在制热模式回路下保持逆流状态（注：若是管片式换热器，当制冷剂流向与空气流向相同时，称为顺流；当制冷剂流向与空气流向相反时，称为逆流。若是套管式换热器或板式换热器，制冷剂流向与换热器另一侧液体流向相同时为顺流；制冷剂流向与另一侧液体流向相反时为逆流。在逆流状态下，蒸发器与换热器的换热效率将大大提高，换热温差减小，压缩机1压比降低，系统能耗降低，cop增加）。

所述制冷模式回路由压缩机1、四通换向阀2、第一单向阀7、从第一换热器3位于空气流向下游的接口处进入第一换热器3（制冷剂在第一换热器3中冷凝放热变成液体），再从第一换热器3位于空气流向上游的接口处流出、再经第七单向阀13、节流装置4、第二单向阀8从第二换热器5位于空气流向下游的接口处进入第二换热器5（制冷剂在第二换热器5中蒸发吸热变成高温低压气体），再从第二换热器5位于空气流向上游的接口处流出，经第三单向阀9、再经四通换向阀2回到压缩机1形成一个回路。

所述制热模式回路由压缩机1、四通换向阀2、第四单向阀10、从第二换热器5位于空气流向下游的接口处进入第二换热器5（制冷剂在第二换热器5中冷凝放热变成低温高压液体），再从第二换热器5位于空气流向上游的接口处流出、再经第五单向阀11、节流装置4、第八单向阀14从第一换热器3位于空气流向下游的接口处进入第一换热器3（制冷剂在第一换热器3中蒸发吸热变成高温低压气体），再从第一换热器3位于空气流向上游的接口出流出、经第六单向阀12、再经四通换向阀2回到压缩机1，形成一个制热循环。

所述制热模式回路与所述制冷模式回路可共用压缩机1、四通换向阀2、第一换热器3、节流装置4和第二换热器5。

实施例1

一种汽车热泵制冷系统（参见图2），含有压缩机1、四通换向阀2、第一换热器3、节流装置4、第二换热器5、第一风机601、第二风机602、第一单向阀7、第二单向阀8、第三单向阀9、第四单向阀10、第五单向阀11、第六单向阀12、第七单向阀13和第八单向阀14。实施中，所述压缩机1可采用立式或卧式压缩机。所述第一换热器3和第二换热器5可采用管片式换热器。所述第一节流装置4和第二节流装置15可采用膨胀阀或毛细管节流装置或多组节流装置。实施中，其他部件可采用现有使用的配件。

具体实施内容为：

将压缩机1的排气口与四通换向阀2的a端接口相连，将四通换向阀2的c端接口分为两路：一路与第一单向阀7的入口相连，另一路与第六单向阀12的出口相连。

将第一单向阀7的出口分为两路：一路与第一换热器3的位于空气流下游的接口相连，另一路与第八单向阀14的出口相连。

将第一换热器3位于空气流向上游的接口也分为两路：一路与第六单向阀12的入口相连，另一路与第七单向阀13的入口相连。所述第一换热器3由第一风机601提供风量。

将第七单向阀13出口分为两路：一路与节流装置4的一端接口相连，另一路与第八单向阀14的入口相连。

将节流装置4另一端的接口分为两路：一路与第五单向阀11的出口相连，另一路与第二单向阀8的入口相连。

将第二单向阀8的出口也分为两路：一路与第二换热器5位于空气流下游的接口相连，另一路与第四单向阀10出口相连。

将第二换热器5位于空气流上游的出口分为两路：一路与第五单向阀11的入口相连，另一路与第三单向阀9的入口相连。所述第二换热器5由第二风机602提供风量。

将四通换向阀2的d端口也分为两路：一路与第三单向阀9的出口相连，另一路与第四单向阀10的入口相连。

将所述四通换向阀2的b端接口与所述压缩机1的进气口相连。

所述制热模式回路与所述制冷模式回路可共用压缩机1、四通换向阀2、第一换热器3、节流装置4和第二换热器5。

实施例1的汽车热泵制冷系统的工作流程为：（参见图2）：

在制冷模式下（见图2中“”箭头所示），从压缩机1排出的制冷剂（采用非共沸制冷剂）高温高压气体经四通换向阀2、第一单向阀7流向第一换热器3，从第一换热器3位于空气流向下游的接口处进入第一换热器3，制冷剂在第一换热器3中冷凝放热变成液体，再从第一换热器3位于空气流向上游的接口处流出，经第七单向阀13流向节流装置4，在节流装置4中制冷剂被节流成气液混合物，经第二单向阀8从第二换热器5位于空气流向下游的接口处进入第二换热器5，制冷剂在第二换热器5中蒸发吸热变成高温低压气体，再从第二换热器5位于空气流向上游的接口处流出，经第三单向阀9、再经四通换向阀2回到压缩机1，完成一个制冷循环。

在制热模式下（见图2中“”箭头所示），从压缩机1排出的制冷剂高温高压气体经四通换向阀2、第四单向阀10，从第二换热器5位于空气流向下游的接口处进入第二换热器5，制冷剂在第二换热器5中冷凝放热变成低温高压液体，再从第二换热器5位于空气流向上游的接口处流出，经第五单向阀11流向节流装置4，在节流装置4中制冷剂被节流成气液混合物，经第八单向阀14从第一换热器3位于空气流向下游的接口处进入第一换热器3，在第一换热器3中蒸发吸热变成高温低压气体，再从第一换热器3位于空气流向上游的接口出流出，经第六单向阀12、再经四通换向阀2回到压缩机1，形成一个制热循环。

实施例2

一种汽车热泵制冷系统（参见图3），含有压缩机1、四通换向阀2、第一换热器3、节流装置4、第二换热器5、第一风机601、第二风机602、第一单向阀7、第二单向阀8、第三单向阀9、第四单向阀10、第五单向阀11、第六单向阀12、第七单向阀13和第八单向阀14。实施中，所述压缩机1可采用立式或卧式压缩机。所述第一换热器3和第二换热器5可采用管片式换热器。所述第一节流装置4和第二节流装置15可采用膨胀阀或毛细管节流装置或多组节流装置。实施中，其他部件可采用现有使用的配件。

具体实施内容为：

将压缩机1的排气口与四通换向阀2的a端接口相连，四通换向阀2的c端接口分为两路：一路与第一单向阀7的入口相连，另一路与第六单向阀12的出口相连。

将第一单向阀7的出口分为两路：一路与第一换热器3的位于空气流下游的接口相连，另一路与第八单向阀14的出口相连。

将第一换热器3位于空气流向上游的接口也分为两路：一路与第六单向阀12的入口相连，另一路与第七单向阀13的入口相连。所述第一换热器3由第一风机601提供风量。

将第七单向阀13出口分两路：一路与节流装置4的一端接口相连，另一路与第五单向阀11的出口相连。

将节流装置4的另一端接口分为两路：一路与第八单向阀14的入口相连，另一路与第二单向阀8的入口相连。

将第二单向阀8的出口也分为两路：一路与第二换热器5位于空气流下游的接口相连，另一路与第四单向阀10出口相连。

将第二换热器5位于空气流上游的出口分两路，一路与第五单向阀11的入口相连，另一路与第三单向阀9的入口相连。所述第二换热器5由第二风机602提供风量。

将四通换向阀2的d端口分两路，一路与第三单向阀9的出口相连，另一路与第四单向阀10的入口相连。

将所述四通换向阀2的b端接口与所述压缩机1的进气口相连。

实施例2的汽车热泵制冷系统的工作流程为：（参见图3）：

制冷模式下的工作模式同实施例1（见图3中“”箭头所示）。

在制热模式下（见图3中“”箭头所示），从压缩机1排出的制冷剂高温高压气体经四通换向阀2、第四单向阀10，从第二换热器5位于空气流向下游的接口处进入第二换热器5，制冷剂在第二换热器5中冷凝放热变成低温高压液体，再从第二换热器5位于空气流向上游的接口处流出，经第五单向阀11流向节流装置4，制冷剂在节流装置4中被节流成气液混合物，经第八单向阀14从第一换热器3位于空气流向下游的接口处进入第一换热器3，制冷剂在第一换热器3中蒸发吸热变成高温低压气体，再从第一换热器3位于空气流向上游的接口出流出，经第六单向阀12、再经四通换向阀2回到压缩机1，形成一个制热循环。

实施例3

一种汽车热泵制冷系统（参见图4），含有压缩机1、四通换向阀2、第一换热器3、节流装置4、第二换热器5、第一风机601、第二风机602、第二单向阀8、第三单向阀9、第四单向阀10和第五单向阀11。比较实施例1和2，实施例3至少减少了四个单向阀，即：第一单向阀7、第六单向阀12、第七单向阀13和第八单向阀14。实施中部件的采用上同实施例1。

具体实施内容为：

将压缩机1的排气口与四通换向阀2的a端接口相连，将四通换向阀2的c端接口直接与第一换热器3的位于空气流下游的接口相连，所述第一换热器3由第一风机601提供风量；将第一换热器3位于空气流向上游的接口直接与节流装置4的一端接口相连，将节流装置4另一端与第二单向阀8的入口相连；将第二单向阀8的出口分为两路：一路与第二换热器5位于空气流下游的接口相连，另一路与第四单向阀10出口相连。将第二换热器5位于空气流上游的出口分为两路：一路与第五单向阀11的入口相连，另一路与第三单向阀9的入口相连。所述第二换热器5由第二风机602提供风量。将第五单向阀11的出口与节流装置4的一端与第二单向阀8的入口处连接；将四通换向阀2的d端口也分为两路：一路与第三单向阀9的出口相连，另一路与第四单向阀10的入口相连。将所述四通换向阀2的b端接口与所述压缩机1的进气口相连。

实施例3的汽车热泵制冷系统的工作流程为：（参见图4）：

在制冷模式下（见图4中“”箭头所示），从压缩机1排出的制冷剂（采用非共沸制冷剂）高温高压气体经四通换向阀2流向第一换热器3，从第一换热器3位于空气流向下游的接口处进入第一换热器3，制冷剂在第一换热器3中冷凝放热变成液体，再从第一换热器3位于空气流向上游的接口处流出进入节流装置4，制冷剂在节流装置4中被节流成气液混合物，经第二单向阀8从第二换热器5位于空气流向下游的接口处进入第二换热器5，制冷剂在第二换热器5中蒸发吸热变成高温低压气体，再从第二换热器5位于空气流向上游的接口处流出，经第三单向阀9、再经四通换向阀2回到压缩机1，完成一个制冷循环。

在制热模式下（见图4中“”箭头所示），从压缩机1排出的制冷剂高温高压气体经四通换向阀2、第四单向阀10，从第二换热器5位于空气流向下游的接口处进入第二换热器5，制冷剂在第二换热器5中冷凝放热变成低温高压液体，再从第二换热器5位于空气流向上游的接口处流出，经第五单向阀11流向节流装置4，在节流装置4中制冷剂被节流成气液混合物，从第一换热器3位于空气流向上游的接口处进入第一换热器3，在第一换热器3中蒸发吸热变成高温低压气体，再从第一换热器3位于空气流向下游的接口处流出（非逆流状态），再经四通换向阀2回到压缩机1，形成一个制热循环。

实施例4

一种汽车热泵制冷系统（参见图5），含有压缩机1、四通换向阀2、第一换热器3、节流装置4、第二换热器5、第一风机601、第二风机602、第一单向阀7、第六单向阀12、第七单向阀13和第八单向阀14。比较实施例1和2，实施例4至少减少了四个单向阀，即：第二单向阀8、第三单向阀9、第四单向阀10和第五单向阀11。实施中，在部件的采用上同实施例1。

具体实施内容为：

将压缩机1的排气口与四通换向阀2的a端接口相连，四通换向阀2的c端接口分为两路：一路与第一单向阀7的入口相连，另一路与第六单向阀12的出口相连。

将第一单向阀7的出口分为两路：一路与第一换热器3的位于空气流下游的接口相连，另一路与第八单向阀14的出口相连。

将第一换热器3位于空气流向上游的接口也分为两路：一路与第六单向阀12的入口相连，另一路与第七单向阀13的入口相连。所述第一换热器3由第一风机601提供风量。

将第七单向阀13出口分两路：一路与节流装置4的一端接口相连，另一路与第八单向阀14的进口相连。

将节流装置4的另一端与第二换热器5位于空气流上游的出口相连，所述第二换热器5由第二风机602提供风量；第二换热器5位于空气流下游的接口与四通换向阀2的d端相连。将所述四通换向阀2的b端接口与所述压缩机1的进气口相连。

实施例4的汽车热泵制冷系统的工作流程为：（参见图3）：

制冷模式下的工作模式同实施例1（见图4中“”箭头所示）。

在制热模式下（见图4中“”箭头所示），从压缩机1排出的制冷剂高温高压气体经四通换向阀2、从第二换热器5位于空气流向上游的接口处进入第二换热器5，制冷剂在第二换热器5中冷凝放热变成低温高压液体，再从第二换热器5位于空气流向下游的接口处流出（非逆流状态）进入节流装置4，制冷剂在节流装置4中被节流成气液混合物，经第八单向阀14从第一换热器3位于空气流向下游的接口处进入第一换热器3，制冷剂在第一换热器3中蒸发吸热变成高温低压气体，再从第一换热器3位于空气流向上游的接口出流出，经第六单向阀12、再经四通换向阀2回到压缩机1，形成一个制热循环。

以上是本发明的较佳实施例，本领域的技术人员据此是可以做一些结构上的变通的，但是，这些变通也应该属于本发明的保护范畴。