蒸汽喷射模块和使用该蒸汽喷射模块的热泵系统的制作方法

本文所公开的实施方式涉及一种蒸汽喷射模块和使用该蒸汽喷射模块的热泵系统。该实施方式涉及一种这样的蒸汽喷射模块和使用该蒸汽喷射模块的热泵系统，该蒸汽喷射模块能够根据空调模式通过使用单个球阀使制冷剂膨胀、执行绕过操作和将气体和液体分离。

背景技术：

1、随着已经对用于替代化石原料的环境友好技术和替代能源进行的开发和研究，电动车辆和混合动力车辆被认为是在最近汽车行业中最具吸引力的领域。电池被安装在电动车辆和混合动力车辆中以提供驱动力。电池的电力不仅被用于驱动车辆，而且还被用于冷却或加热车辆内部。

2、当电池被用作用于冷却或加热通过使用电池来提供驱动力的车辆的内部的热源时，行进距离减少至一定程度。为了解决这个问题，已经提出了一种将热泵系统应用于车辆的方法，该热泵系统在相关技术中已被广泛用作国内的冷却或加热装置。

3、供参考，热泵是指一种吸收低温热量并将所吸收的热量传递到高温位置的过程。例如，热泵实现了如下循环，其中，液态制冷剂通过在蒸发器中蒸发并从周围吸收热量而变成气态制冷剂，并且气态制冷剂通过借助冷凝器向周围耗散热量而变成液态制冷剂。将热泵应用于电动车辆或混合动力车辆可以有利地确保相关技术中一般空调外壳中的不足的热源。

4、当在通过使用热泵系统来加热车辆内部的过程期间外部空气温度过低时，加热能力显著劣化。这是由不足的吸收源引起的。当被传送到压缩机的气态制冷剂的量不足时，加热效率劣化。

5、由许多国家中的汽车制造商已进行了各种研究，以解决上述问题。例如，在一些情况下，已使用了通过使用ptc加热器来提高加热性能的方法以及通过使用电气部件的废热来提高加热性能的方法。

6、然而，即使相关技术中的方法也无法有效地解决热泵除霜操作期间加热性能劣化的问题。此外，单方面消耗电池的方法主要被用于提高加热性能，但是该方法导致了电池的可驱动性显著劣化的问题。

技术实现思路

1、技术问题

2、实施方式的目的是提供一种蒸汽喷射模块，该蒸汽喷射模块即使在具有低外部空气温度的低温状态下也能够提高加热效率。

3、实施方式的另一目的是提供一种蒸汽喷射模块，其中，在内部冷却和非蒸汽喷射模式下，制冷剂绕过气液分离器(lgs)，从而在没有不必要的压降的情况下，实现优异的加热效率。

4、实施方式的又一目的是通过借助使用单个球阀和致动器来执行两级膨胀而降低成本并简化模块。

5、由本发明要解决的技术问题不限于以上提及的技术问题，并且本领域技术人员可以从以下描述中清楚地理解以上未提及的其他技术问题。

6、技术方案

7、本发明的实施方式提供了一种蒸汽喷射模块，所述蒸汽喷射模块包括：膨胀阀，所述膨胀阀被构造成根据空调模式允许冷凝制冷剂穿过所述膨胀阀或使冷凝制冷剂膨胀；以及气液分离器，所述气液分离器被构造成接收来自所述膨胀阀的制冷剂，并将所述制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂，其中，所述膨胀阀具有多个膨胀区，并且根据所述膨胀区的布置位置执行以下操作：允许所述制冷剂穿过所述膨胀阀、对所述制冷剂执行第一级膨胀、或对所述制冷剂执行第二级膨胀。

8、特别地，所述蒸汽喷射模块还可以包括：致动器，所述致动器连接到所述膨胀阀并被构造成控制所述膨胀阀的位置。

9、特别地，在所述空调模式当中的冷却模式下，所述膨胀阀可以防止所述冷凝制冷剂流动到所述气液分离器，而允许所述冷凝制冷剂穿过所述膨胀阀。

10、特别地，在所述空调模式当中的一般加热模式(非蒸汽喷射)下，所述膨胀阀可以防止所述冷凝制冷剂流动到所述气液分离器，而使所述冷凝制冷剂膨胀。

11、特别地，在所述空调模式当中的蒸汽喷射加热模式下，所述膨胀阀可以使所述冷凝制冷剂初次膨胀并将所述制冷剂移动到所述气液分离器，并且由所述气液分离器分离的所述液态制冷剂在穿过所述膨胀阀的同时可以被二次膨胀。

12、特别地，所述气液分离器可以仅在所述空调模式当中的蒸汽喷射加热模式下将所述制冷剂分离成所述气态制冷剂和所述液态制冷剂，所述空调模式包括冷却模式、一般加热模式和所述蒸汽喷射加热模式。

13、特别地，所述膨胀阀可以包括球阀，所述球阀连接到入口端口并被构造成旋转，并且所述多个膨胀区可以形成在所述球阀中。

14、特别地，所述球阀可以包括：连接孔，所述连接孔连接到所述入口端口；第一膨胀区，所述第一膨胀区连接到所述连接孔并被构造成使所述制冷剂膨胀；以及第二膨胀区，所述第二膨胀区设置在所述球阀的一侧处。

15、所述第二膨胀区可以形成为穿过所述球阀形成的通孔。

16、特别地，所述第一膨胀区可以具有一对凹槽结构，所述一对凹槽结构在所述连接孔的端部处设置成面向彼此。

17、特别地，所述膨胀阀可以包括出口端口，并且，在所述空调模式当中的冷却模式和一般加热模式下，所述球阀可以旋转使得所述第二膨胀区不指向所述出口端口。

18、特别地，所述膨胀阀可以包括出口端口，所述气液分离器和所述膨胀阀通过移动通道连接，并且，在所述空调模式当中的蒸汽喷射加热模式下，所述球阀的所述第二膨胀区旋转以连接所述出口端口和所述移动通道。

19、特别地，所述气液分离器可以包括：壳体，所述壳体具有内部空间，所述制冷剂在所述内部空间中流动；流出通路，所述流出通路设置在所述壳体的上侧处，并且被构造成排放所述气态制冷剂，所述流出通路以管的形式设置以防止所述液态制冷剂的流入；以及移动通道，所述移动通道设置在所述壳体的下侧处，并且被构造成将所述液态制冷剂排放到所述球阀。

20、特别地，可以设置连接到所述壳体的连接通道，使得穿过所述球阀引入的所述制冷剂被朝向所述壳体的侧壁排放。

21、在所述壳体的一侧处可以设置有分隔壁部，并且所述分隔壁部被构造成防止所述制冷剂散落。

22、本发明的另一实施方式提供了一种蒸汽喷射热泵系统，所述蒸汽喷射热泵系统包括：压缩机，所述压缩机被构造成压缩和排放制冷剂；冷凝器，所述冷凝器被构造成使所压缩的制冷剂冷凝；膨胀阀，所述膨胀阀被构造成根据空调模式阻挡冷凝制冷剂的流动，或使所述冷凝制冷剂膨胀并将所述制冷剂传送到气液分离器；所述气液分离器，所述气液分离器被构造成接收来自所述膨胀阀的所述制冷剂，并将所述制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂；外部热交换器，所述外部热交换器被构造成使从所述膨胀阀传送的所述制冷剂冷凝或蒸发；第二膨胀阀，所述第二膨胀阀被构造成根据所述空调模式控制从所述外部热交换器传送的所述制冷剂的移动方向以及是否使从所述外部热交换器传送的所述制冷剂膨胀；以及蒸发器，所述蒸发器被构造成通过使用从所述第二膨胀阀传送的所述制冷剂来冷却内部，其中，所述膨胀阀使用多个膨胀区来根据所述空调模式执行以下操作：允许所述制冷剂穿过所述膨胀阀、对所述制冷剂执行第一级膨胀、或对所述制冷剂执行第二级膨胀。

23、特别地，所述膨胀阀可以包括球阀，所述球阀连接到入口端口并被构造成旋转，并且所述多个膨胀区可以形成在所述球阀中。

24、特别地，所述球阀可以包括：连接孔，所述连接孔连接到所述入口端口；第一膨胀区，所述第一膨胀区设置在所述连接孔的端部处；以及第二膨胀区，所述第二膨胀区设置在所述球阀的一侧处。

25、特别地，所述第一膨胀区可以具有一对凹槽结构，所述一对凹槽结构在所述连接孔的端部处设置成面向彼此。

26、所述第二膨胀区可以形成为穿过所述球阀形成的通孔。

27、特别地，在所述空调模式为冷却模式的情况下，所述膨胀阀可以防止所述冷凝制冷剂流动到所述气液分离器，而允许所述冷凝制冷剂穿过所述膨胀阀。

28、特别地，在所述空调模式为一般加热模式(非蒸汽喷射)的情况下，所述膨胀阀可以防止所述冷凝制冷剂流动到所述气液分离器，而使所述冷凝制冷剂膨胀。

29、特别地，在所述空调模式当中的蒸汽喷射加热模式下，所述膨胀阀可以通过使用所述第一膨胀区使所述冷凝制冷剂初次膨胀并将所述制冷剂移动到所述气液分离器，并且由所述气液分离器分离的所述液态制冷剂在穿过所述膨胀阀的同时可以被所述第二膨胀区二次膨胀。

30、特别地，所述蒸汽喷射热泵系统还可以包括：第三膨胀阀，所述第三膨胀阀并行地连接到所述第二膨胀阀；以及冷却器，所述冷却器连接到所述第三膨胀阀并被构造成允许所述制冷剂和冷却剂彼此交换热量。

31、特别地，所述蒸汽喷射热泵系统还可以包括内部热交换器，所述内部热交换器被构造成通过使用被所述压缩机压缩的所述制冷剂来加热内部。

32、特别地，所述蒸发器和所述内部热交换器可以设置在空调外壳中。

33、特别地，在所述内部热交换器中的所述制冷剂可以与空气交换热量，并且已与制冷剂交换热量的空气可以被引入到内部中并加热内部。

34、特别地，在所述内部热交换器中的所述制冷剂可以与冷却剂交换热量，并且已与所述制冷剂交换热量的所述冷却剂可以与用于加热内部的空气交换热量。

35、特别地，所述蒸汽喷射热泵系统还可以包括：水冷式冷凝器，所述水冷式冷凝器被构造成允许从所述内部热交换器排放的所述冷却剂和所述制冷剂彼此交换热量。

36、有益效果

37、根据该实施方式，即使在具有低外部空气温度的低温状态下，也可以提高加热效率。

38、特别地，在内部冷却和非蒸汽喷射模式下，制冷剂绕过气液分离器，这使得可以在没有不必要的压降的情况下提高加热效率。

39、此外，通过改进相关技术中的结构，可以降低成本并简化模块。

40、本发明的各种有益的优点和效果不限于以上提及的内容，并且在描述本发明的具体实施方式的过程期间可以更容易地被理解。