一种空调系统的制作方法

本实用新型属于空调技术领域，具体涉及一种空调系统。

背景技术：

目前纯电动车的车内空间有限，要求空调结构紧凑，而空调的性能直接影响电动车行驶里程；因此，提高空调的效率对电动车行驶里程有重要意义。随着车用冷媒的环保法规要求，R744(即CO₂)冷媒以其工作压力高，放热温度高、不可燃、低温制热性能优异，低成本，化学性质稳定等优势被列为未来汽车空调重要替代制冷剂。

CO₂工质由于临界温度较低，在环境温度高于30℃制冷时需进行跨临界循环，随着环境温度升高，制冷性能衰减严重。这也是CO₂汽车空调难以推广应用的关键原因之一。另一方面，目前电动汽车在0或-5℃以下均需依靠电辅热供暖，而电辅热供暖能效低于1，而且在0或-5℃以下电池本身的供电效率也会下降，从而导致在较低环境温度下电动汽车续航能力大幅下降。低温供热的效率低下，已大大影响了电动汽车在低环境温度下的行驶里程。

由于现有技术中的电动汽车存在制冷制热能力低下等技术问题，因此本实用新型研究设计出一种空调系统。

技术实现要素：

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的汽车空调系统存在环境温度较高时制冷能力低下的缺陷，从而提供一种空调系统。

本实用新型提供一种空调系统，其包括压缩机、室外换热器、室内换热器，并且在所述室外换热器与所述室内换热器之间还设置有喷射器，以及在所述喷射器与所述室内换热器之间还设置有气液分离器，所述气液分离器的液体出口连至所述室内换热器。

优选地，所述喷射器包括主进口、引射进口和喷射出口，所述主进口与所述室外换热器相连，所述引射进口连至所述室内换热器，所述喷射出口连至所述气液分离器。

优选地，所述气液分离器还包括流体进口，所述流体进口通过管路与所述喷射出口相连。

优选地，所述空调系统为汽车空调系统，且空调系统的冷媒为CO₂。

优选地，与所述室内换热器两端并联地还设置有电池热交换器，且在所述电池热交换器所在的管路上还设置有第五电磁阀。

优选地，在所述压缩机的吸气管路上还设置有过冷却器，所述室外换热器与所述喷射器之间的中间管路穿过所述过冷却器，使得所述吸气管路与所述中间管路在所述过冷却器中进行换热。

优选地，在所述喷射器和所述过冷却器之间还设置有第一膨胀阀，在所述过冷却器与所述室外换热器之间还设置有第二膨胀阀，且在所述第二膨胀阀上并联地还设置有单向阀。

优选地，当包括引射进口时，所述室内换热器通过连通管路连通至所述引射进口，在所述连通管路上还设置有第二电磁阀。

优选地，在所述连通管路上、位于所述第二电磁阀和所述室内换热器之间还分支地设置有分支管路，所述分支管路连至所述第一膨胀阀和所述过冷却器之间的管路上，且在所述分支管路上还设置有第三电磁阀。

优选地，还包括四通阀，所述四通阀的四个连接端分别连接至所述气液分离器的所述液体出口、所述室内换热器、所述室外换热器和所述压缩机的排气端。

优选地，在所述四通阀与所述室内换热器之间的管路上还设置有第三膨胀阀，且在所述第三膨胀阀上还并联地设置有第四电磁阀。

优选地，还包括三通阀，所述三通阀的三个连接端分别连接至所述气液分离器的所述液体出口、所述室外换热器和所述压缩机的排气端；

且在所述气液分离器与所述三通阀之间的还设置有第六电磁阀，在所述气液分离器与所述第六电磁阀之间还分支地设置有第二支路，所述第二支路连接至所述室外换热器，且所述第二支路上设置有第七电磁阀。

优选地，在所述三通阀与所述室内换热器之间的管路上还设置有第三膨胀阀，且在所述第三膨胀阀上还并联地设置有第四电磁阀。

本实用新型提供的一种空调系统具有如下有益效果：

1.本实用新型的空调系统，通过设置喷射器能够对冷媒进行引射作用，形成喷射循环，提高其速度和压力，并且结合气液分离器、将喷射器喷射出的冷媒喷射进入气液分离器中进行气液分离，并使分离出的气体进入压缩机、液体进入室内换热器，能够有效地减小进入蒸发器中的冷媒的干度，使得尽可能为液态的冷媒进入蒸发器中进行蒸发，从而有效地提高了蒸发换热效率，提高了尤其是高温环境下的制冷能力和制冷效率；

2.本实用新型的空调系统，通过设置喷射器能够对冷媒进行引射作用，提高其速度和压力，还能够有效地降低系统的节流损失，提高进入压缩机中的吸气压力，减小压比，降低压缩机的功耗，有效地提高了系统的能效；

3.本实用新型的空调系统，由于采用了天然环保的CO₂作为制冷剂，可以满足从极低温如-30℃到高温如45℃环境的使用，系统具备良好的低温制热性能，不再需要安装电辅热进行辅助供热，同时满足汽车空调制冷及功能需求，提高了安全性同时节省了成本和空间；

4.本实用新型的空调系统，本系统采用四通阀或三通阀实现制冷及制热的切换，可以同时满足纯电动汽车对制冷和制热的需求；且可以满足从极低温如 -30℃的使用环境，且不再需要安装电辅热进行辅助供热；

5.本实用新型的空调系统，本系统兼顾了电池的热管理，可以有效控制电池组的温度，提高电池用电效率。解决极端环境温度下电池效率低下的问题，提高电动汽车的使用温度范围及在极端气候环境下的续航能力。

附图说明

图1是本实用新型的采用四通阀的喷射循环热泵系统制冷运行图；

图2是本实用新型的采用四通阀的喷射循环热泵系统制热运行图；

图3是本实用新型的采用三通阀的喷射循环热泵系统制冷运行图；

图4是本实用新型的采用三通阀的喷射循环热泵系统制冷运行图；

图5是本实用新型的喷射器的结构示意图；

图6是本实用新型的制冷运行压焓图；

图7是本实用新型的制热运行压焓图。

图中附图标记表示为：

1、压缩机；2、室外换热器；3、室内换热器；4、喷射器；41、主进口； 42、引射进口；43、喷射出口；5、气液分离器；51、流体进口；52、气体出口；53、液体出口；6、电池热交换器；7、第五电磁阀；8、四通阀；9、过冷却器；10、吸气管路；11、中间管路；12、第一膨胀阀；13、第二膨胀阀； 14、单向阀；15、第三膨胀阀；16、第四电磁阀；17、连通管路；18、第二电磁阀；19、分支管路；20、第三电磁阀；21、三通阀；22、第六电磁阀；23、第二支路；24、第七电磁阀；25、第一电磁阀；g、引射喷嘴出口；h、混合段出口；i、扩压段出口。

具体实施方式

说明：图中线路中虚线表示短路，即冷媒不通过，电磁阀若是黑色填充，表示该电磁阀关闭，若为白色填充，则表示该电磁阀开启。

实施例1

如图1-7所示，本实用新型提供一种空调系统，其包括压缩机1、室外换热器2、室内换热器3，并且在所述室外换热器2与所述室内换热器3之间还设置有喷射器4，以及在所述喷射器4与所述室内换热器3之间还设置有气液分离器5，所述气液分离器5的液体出口53连至所述室内换热器3的一端。本发明所述气液分离器5的气体出口52连至所述压缩机1的吸气口端，以对进入压缩机中的冷媒进行气液分离作用、防止液体冷媒进入压缩机中而造成液击。

通过设置喷射器能够对冷媒进行引射作用，形成喷射循环，提高其速度和压力，并且结合气液分离器、将喷射器喷射出的冷媒喷射进入气液分离器中进行气液分离，并使分离出的气体进入压缩机、液体进入室内换热器，能够有效地减小进入蒸发器中的冷媒的干度，使得尽可能为液态的冷媒进入蒸发器中进行蒸发，从而有效地提高了蒸发换热效率，提高了尤其是环境温度较高时系统的制冷能力和制冷效率；

通过设置喷射器能够对冷媒进行引射作用，提高其速度和压力，还能够有效地降低系统的节流损失，提高进入压缩机中的吸气压力，减小压比，降低压缩机的功耗，有效地提高了系统的能效。

如图5所示，优选地，所述喷射器4包括主进口41、引射进口42和喷射出口43，所述主进口41与所述室外换热器2相连，所述引射进口42连至所述室内换热器3的另一端，所述喷射出口43连至所述气液分离器5。这是本实用新型的喷射器的优选结构和连接方式，通过将喷射器中的引射进口连至室内换热器、能够从室内换热器管段引射焓值较高的冷媒，从而提高主进口冷媒的焓值、除外还通过喷射器扩压段提高冷媒的压力，从而有效地提高了冷媒压力、减小节流损失，减小压比，提高了系统能效。

优选地，所述气液分离器5包括流体进口51、所述气体出口52和所述液体出口53，所述流体进口51通过管路与所述喷射出口43相连；所述气体出口 52连至所述压缩机1的吸气口端，所述液体出口53连至所述室内换热器3。这是本实用新型的气液分离器的优选结构形式和连接方式，将流体进口连至喷射器的喷射出口能够有效地从喷射出口获得压力较高的冷媒，将分离得出的液态冷媒导入至室内换热器能够有效地减小冷媒的干度，使得尽可能为液态状的冷媒进行蒸发吸热，提高了蒸发换热效率、提高了制冷效率，同时将分离出的气态冷媒导入至压缩机的吸气口端能够使得干度较大的冷媒进入压缩机中进行压缩，从而有效地避免了压缩机出现液击的现象，保证了压缩机及空调系统的性能。

优选地，所述空调系统为汽车空调系统，且空调系统的冷媒为CO₂。由于采用了天然环保的CO₂作为制冷剂，可以满足从极低温如-30℃到高温如45℃环境的使用，系统具备良好的低温制热性能，不再需要安装电辅热进行辅助供热，同时满足汽车空调制冷及功能需求，提高了安全性同时节省了成本和空间。

优选地，与所述室内换热器3两端并联地还设置有电池热交换器6，且在所述电池热交换器6所在的管路上还设置有第五电磁阀7。通过在室内换热器上并联设置电池热交换器的结构方式，能够有效地对电池也进行热交换作用，可以有效控制电池组的温度，提高电池用电效率。解决极端环境温度下电池效率低下的问题，提高电动汽车的使用温度范围及在极端气候环境下的续航能力，通过设置第五电磁阀的方式可以根据实际需要对电池进行换热作用、以对其进行升温或降温。

优选地，在所述压缩机1的吸气管路10上还设置有过冷却器9，所述室外换热器2与所述喷射器4之间的中间管路11穿过所述过冷却器9，使得所述吸气管路10与所述中间管路11在所述过冷却器9中进行换热。通过过冷却器的设置，能够使得经室外换热器换热过后的冷媒进行进一步冷凝放热的作用，使得冷媒的温度进一步得到降低，以尽可能达到过冷的状态，从而保证进入蒸发器中的冷媒尽可能地为液态，从而为进一步提高蒸发换热效率、提高制冷效率提供了条件；同时还有效地保证进入压缩机进口端的冷媒进行进一步的蒸发吸热作用，使得该处的冷媒尽可能地达到过热的状态，从而有效地保证进入压缩机中的冷媒为气体状态，从而有效地防止了液击，提高了压缩机乃至空调系统的安全性能。

优选地，在所述喷射器4和所述过冷却器9之间还设置有第一膨胀阀12 (优选为电子膨胀阀)，在所述过冷却器9与所述室外换热器2之间还设置有第二膨胀阀13(优选为电子膨胀阀)，且在所述第二膨胀阀13上并联地还设置有单向阀14(单向阀仅允许流体从室外换热器流向过冷却器)。通过在上述位置设置第一膨胀阀的结构，能够对经过冷凝放热及过冷冷凝放热过后的冷媒进行节流膨胀以及调节流量的作用，从而降低冷媒的压力以供蒸发作用，通过在上述位置设置第二膨胀阀能够对从过冷却器进入室外换热器之前进行节流膨胀的作用、以供进入室外换热器中进行蒸发(系统制热时)，同时通过在第二膨胀阀上并联单向阀并且使得仅允许流体从室外换热器流向过冷却器能够使得系统在制冷时从室外换热器冷凝后无需经过膨胀阀的节流作用、再进入过冷却器，防止出现过冷却器无法正常换热达到过冷的作用，使得系统制冷和制热之间能够正常、安全的切换。

优选地，当包括引射进口42时，所述室内换热器3通过连通管路17连通至所述引射进口42，在所述连通管路17上还设置有第二电磁阀18。这样能够使得室内换热器通过连通管路连接至喷射器的引射进口、以完成引射作用，同时通过第二电磁阀能够对该引射支路进行有效的控制。

优选地，在所述连通管路17上、位于所述第二电磁阀18和所述室内换热器3之间还分支地设置有分支管路19，所述分支管路19连至所述第一膨胀阀 12和所述过冷却器9之间的管路上，且在所述分支管路19上还设置有第三电磁阀20。通过在上述位置设置分支管路能够使得室内换热器不经过喷射器而直接与过冷却器相连，这种情况适用于系统在制热运行时，由于CO₂冷媒的制热性能较好，即使在低温以及超低温状态下仍能进行正常制热，因此空调系统在制热运行时可以不用使用喷射器进行喷射作用，仍能保证其正常的制热性能，实现了良好的控制作用，提高系统的制冷性能和制热性能。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上做出的进一步的改进，优选地，还包括四通阀8，所述四通阀8的四个连接端分别连接至所述气液分离器5的所述液体出口53、所述室内换热器3、所述室外换热器2和所述压缩机1的排气端。本系统采用四通阀实现制冷及制热的切换，可以同时满足纯电动汽车对制冷和制热的需求；且可以满足从极低温如-30℃的使用环境，且不再需要安装电辅热进行辅助供热。

优选地，在所述四通阀8与所述室内换热器3之间的管路上还设置有第三膨胀阀15(优选为电子膨胀阀)，且在所述第三膨胀阀15上还并联地设置有第四电磁阀16。通过在室内换热器上述上游的位置设置上述膨胀阀以及并联上述电磁阀的结构形式，能够在系统制冷运行时关闭该第四电磁阀，使得冷媒从第三膨胀阀中流过，从而完成节流膨胀的作用，使得冷媒进入室内换热器中蒸发时能够获取更大的蒸发吸热焓差、获得更好的蒸发换热效果，在制热运行时打开第四电磁阀，使得冷媒无需进行节流膨胀的作用便能够获得较好的制热效果，从而能够实现根据实际情况的需求进行综合有效的控制作用。

实施例3

本实施例是在实施例1的基础上做出的进一步的改进，且为实施例2的替换实施例，优选地，还包括三通阀21，所述三通阀21的三个连接端分别连接至所述气液分离器5的所述液体出口53、所述室外换热器2和所述压缩机1 的排气端；

且在所述气液分离器5与所述三通阀21之间的还设置有第六电磁阀22，在所述气液分离器5与所述第六电磁阀22之间还分支地设置有第二支路23，所述第二支路23连接至所述室外换热器2，且所述第二支路23上设置有第七电磁阀24。

本系统采用三通阀实现制冷及制热的切换，是对四通阀的结构的有效替换方式，也可以同时满足纯电动汽车对制冷和制热的需求；且可以满足从极低温如-30℃的使用环境，且不再需要安装电辅热进行辅助供热。

优选地，在所述三通阀21与所述室内换热器3之间的管路上还设置有第三膨胀阀15(优选电子膨胀阀)，且在所述第三膨胀阀15上还并联地设置有第四电磁阀16。通过在室内换热器上述上游的位置设置上述膨胀阀以及并联上述电磁阀的结构形式，能够在系统制冷运行时关闭该第四电磁阀，使得冷媒从第三膨胀阀中流过，从而完成节流膨胀的作用，使得冷媒进入室内换热器中蒸发时能够获取更大的蒸发吸热焓差、获得更好的蒸发换热效果，在制热运行时打开第四电磁阀，使得冷媒无需进行节流膨胀的作用便能够获得较好的制热效果，从而能够实现根据实际情况的需求进行综合有效的控制作用。

实施例4

本实用新型还提供一种空调系统的控制方法，其使用前述的空调系统，对其进行喷射循环的控制。本实用新型通过设置喷射器能够对冷媒进行引射作用，形成喷射循环，提高其速度和压力，并且结合气液分离器、将喷射器喷射出的冷媒喷射进入气液分离器中进行气液分离，并使分离出的气体进入压缩机、液体进入室内换热器，能够有效地减小进入蒸发器中的冷媒的干度，使得尽可能为液态的冷媒进入蒸发器中进行蒸发，从而有效地提高了蒸发换热效率，提高了制冷能力和制冷效率；

本实用新型还通过设置喷射器能够对冷媒进行引射作用，提高其速度和压力，还能够有效地降低系统的节流损失，提高进入压缩机中的吸气压力，减小压比，降低压缩机的功耗，有效地提高了系统的能效。

优选地，当包括第三膨胀阀15和第四电磁阀16时，在系统制冷运行时，关闭所述第四电磁阀16，在系统制热运行时，打开所述第四电磁阀16。由于空调系统尤其是CO₂空调系统的制热性能要优于制冷性能，在环境温度较高时(例如高于30℃)其进行跨临界循环、制冷性能较差，因此本实用新型的上述控制手段使得在系统制冷运行时关闭该第四电磁阀，使得冷媒从第三膨胀阀中流过，从而完成节流膨胀的作用，使得冷媒进入室内换热器中蒸发时能够获取更大的蒸发吸热焓差、获得更好的蒸发换热效果，在制热运行时打开第四电磁阀，使得冷媒无需进行节流膨胀的作用便能够获得较好的制热效果(制热时CO₂空调系统已具备良好的制热性能)，从而能够实现根据实际情况的需求进行综合有效的控制作用。

优选地，当包括所述第五电磁阀7时，且当系统(包括图2中的四通阀系统和图4中的三通阀系统)制冷运行、并且检测到电池组温度超过a℃时，开启所述第五电磁阀7，对电池组进行冷却；当检测到电池组温度低于a℃时，关闭所述第五电磁阀7，不需对电池组进行冷却，其中a的取值范围是30<a<60。由于第五电磁阀是设置在与电池热交换器相连的管路上的，上述的控制手段能够使得电池组温度超过制冷运行时的制冷预设温度时开启该电磁阀对其进行制冷降温作用、防止其温度过高；也能够使得电池组温度低于制冷预设温度时关闭该电磁阀不对电池组进行制冷降温作用，从而有效地将电池组的温度控制在上述预设温度a℃以下，实现了对电池组有效的制冷控制作用。

优选地，当系统(包括图2中的四通阀系统和图4中的三通阀系统)制热运行、且检测到电池组温度低于b℃时，开启所述第五电磁阀7，对电池组进行加热；当检测到电池组温度高于b℃时，关闭所述第五电磁阀7，不需对电池组进行加热，其中b的取值范围是-5<b<-25。由于第五电磁阀是设置在与电池热交换器相连的管路上的，上述的控制手段能够使得电池组温度低于制热运行时的制热预设温度时开启该电磁阀对其进行制热升温作用、防止其温度过高；也能够使得电池组温度高于制热预设温度时关闭该电磁阀不对电池组进行制热升温作用，从而有效地将电池组的温度控制在上述预设温度b℃以上，实现了对电池组有效的制热控制作用。

本热泵系统采用喷射循环，大幅降低节流损失同时可以提升高温制冷能力及能效；提升了在高于30℃环境下的制冷性能，节省空调制冷能耗，同时提高了夏季高温环境下的车内舒适性；解决极端环境温度下电池效率低下的问题，提高电动汽车的使用温度范围及在极端气候环境下的续航能力。还有效地节省了空调的能耗，有助于提升汽车的行驶里程；

本系统采用天然环保的CO₂作为制冷剂，且同时满足汽车空调制冷及功能需求；可以满足从极低温如-30℃到高温如45℃环境的使用，由于采用CO₂作为制冷剂，系统具备良好的低温制热性能，不再需要安装电辅热进行辅助供热，提高了安全性同时节省了成本和空间；

本系统采用四通阀或三通阀实现制冷及制热的切换，可以同时满足纯电动汽车对制冷和制热的需求；且可以满足从极低温如-30℃的使用环境，且不再需要安装电辅热进行辅助供热；本系统可用四通阀或三通阀实现制冷及制热的切换，可以满足纯电动汽车对制冷及制热的需求；

本系统兼顾了电池的热管理，可以有效控制电池组的温度，提高电池用电效率。增加对电动车电池组的冷热管理，提高电动汽车的使用温度范围及在极端气候环境下的续航能力。

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

制冷运行：

制冷运行时采用喷射循环，低温低压的气态冷媒经压缩机压缩后达到高温高压的状态，然后经过四通阀8(如图1-2所示)或三通阀21(如图3-4所示，此时第六电磁阀22开启，第七电磁阀24关闭)进入室外换热器进行冷却，然后经单向阀14进入过冷却器9进行热交换，接着由第一膨胀阀12节流后经第一电磁阀25进入喷射器，与引射的冷媒混合扩压后进入气液分离器5，气液分离器中一部分气态冷媒经过冷却器9换热后被吸入压缩机1，另一部分液态冷媒经过第三膨胀阀15节流后(制冷时与第三膨胀阀15并联的第四电磁阀16 或采用三通阀系统中的第四电磁阀16均为关闭状态)进入室内换热器3和电池热交换器6，一路经室内换热器3的液态冷媒被蒸发成气态，一路进入电池热交换器6，采用第五电磁阀7对进入电池热交换器的冷媒进行控制，当检测到电池组需要降温时则打开电池组管路上的第五电磁阀7，否则关闭。经室内换热器3和电池热交换器6内的冷媒被蒸发完全后汇合，再经过第二电磁阀18 进入喷射器4，如此完成喷射循环。

制冷运行时，与第三膨胀阀15并联的第四电磁阀16或采用三通阀系统中的第四电磁阀16一直处于关闭状态。

当检测到电池组温度超过a℃时，a的取值范围是30<a<60，第五电磁阀7 开启，对电池组进行冷却；当检测到电池组温度低于a℃时，第五电磁阀7关闭为0，不需对电池组进行冷却。节省空调系统运行能耗，同时确保了电池组运行效率。

制热运行：

基于CO₂具有良好的制热性能，排气温度较高，且喷射器具有方向性。为简化系统结构，在制热运行时不采用喷射循环，而采用常规单级压缩制冷循环方式。

低温低压的气态冷媒经压缩机1压缩后达到高温高压的状态，然后经过四通阀8(如图2所示)或三通阀21(如图4所示，此时第六电磁阀22关闭，第七电磁阀24开启)后，以及经过第三膨胀阀15及与其并联的开启状态的第四电磁阀16(或采用三通阀系统中的开启状态的第四电磁阀16)后，进入室内换热器进行对车内的供暖，同样采用电磁阀对进入电池热交换器的冷媒进行控制，即根据电池组的实际温度，有选择的开启或关闭第五电磁阀7(或三通阀系统中的第五电磁阀7)从而实现对电池进行加热或不加热。

当检测到电池组温度低于b℃时，b的取值范围是-5<b<-25，图2中采用四通阀的制热运行系统的第五电磁阀7(或三通阀系统中的第五电磁阀7)开启，对电池组进行加热；当检测到电池组温度高于b℃时，图2中采用四通阀的制热运行系统的第五电磁阀7(或三通阀系统中的第五电磁阀7)关闭，不需对电池组进行加热。节省空调系统运行能耗，同时确保了电池组运行效率。

制热运行时，与第三膨胀阀15并联的第四电磁阀16或采用三通阀系统中的第四电磁阀16一直处于开启状态。

经过室内换热器3和电池热交换器6的冷媒被冷却成高压液态，经过第三电磁阀20进入过冷却器9与气液分离器5出口的冷媒进行热交换，然后经过第二膨胀阀13节流后，通过四通阀8或三通阀21进入气液分离器5，进行气液分离后经过过冷却器9换热后被吸入压缩机1中，如此完成制热循环。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。