热泵系统、制冷系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种热泵系统和制冷系统。其中热泵系统包括低背压式压缩机、四通阀、室内换热器、节流机构、室外换热器和止回机构。压缩机通过四通阀与室内换热器和室外换热器相连，节流机构设在室内换热器与室外换热器之间，止回机构设在压缩机的排气口与四通阀之间。该热泵系统解决了低压侧换热器及高压侧换热器内的制冷剂向低背压式压缩机内迁徙所带来的问题。制冷系统包括低背压式压缩机、室内换热器、节流机构、室外换热器和止回机构，压缩机的排气口与吸气口之间顺序连接有止回机构、室外换热器、节流机构、室内换热器。该制冷系统解决了低压侧换热器及高压侧换热器内的制冷剂向低背压式压缩机内迁徙所带来的问题。
【专利说明】热泵系统、制冷系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及制冷【技术领域】，尤其是涉及一种热泵系统和制冷系统。
【背景技术】
[0002]传统的具有低背压式压缩机的制冷系统中，在某些特殊情况下，例如由于制冷系统环境温度的变化，通常会出现制冷剂在系统中大量迁徙的现象，即高压侧换热器和低压侧换热器内的制冷剂向着压缩机内迁徙。
[0003]当制冷剂从低压侧换热器迁徙到压缩机内时，制冷剂会流到壳体底部的润滑油处，当迁徙的液态制冷剂和壳体内部的润滑油累积的液面高度高于压缩机构的吸气口时，将会导致液态制冷剂或润滑油大量进入气缸，产生液压缩现象，从而引起压缩机无法起动或排气阀损坏等现象，压缩机的可靠性无法得到保证。
[0004]当制冷剂从高压侧换热器迁徙到压缩机内的排气腔时，会导致排气腔内的压力增大，从而导致压缩机排气阻力增加，起动困难，极大地降低了排气阀的寿命和系统的稳定性。
【发明内容】
[0005]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0006]为此，本发明的一个目的在于提出一种热泵系统，该热泵系统解决了低压侧换热器及高压侧换热器内的制冷剂向低背压式压缩机内迁徙所带来的问题，从而提高了排气阀的寿命和系统的稳定性。
[0007]本发明的另一个目的在于提出一种制冷系统，该制冷系统解决了低压侧换热器及高压侧换热器内的制冷剂向低背压式压缩机内迁徙所带来的问题，从而提高了排气阀的寿命和系统的稳定性。
[0008]根据本发明的一个方面，提出了一种热泵系统，包括:低背压式压缩机，所述低背压式压缩机包括:壳体，所述壳体上设有第一吸气口和第一排气口且所述壳体的内底部设有润滑油，其中所述第一吸气口与所述壳体内部连通；压缩机构，所述压缩机构设在所述壳体内，所述压缩机构具有第二吸气口、第二排气口和排气腔，其中所述第二吸气口与所述壳体的内部连通，所述排气腔分别与所述第一和第二排气口连通且所述第二排气口处设置有排气阀；其中，所述壳体内位于、通过所述第二吸气口最下端的水平面以下的空间的体积为V，所述润滑油的体积为VI，所述制冷系统内的制冷剂在液态时的体积为V2，其中
V≥ V1+K1XV2，其中Kl为预先设定的一个系数；四通阀，所述四通阀具有第一、第二、第三和第四阀口，其中所述第一阀口与所述第一吸气口相连，所述第四阀口与所述第一排气口相连；室外换热器，所述室外换热器的一端与所述第二阀口相连；室内换热器，所述室内换热器的一端与所述第三阀口相连；节流机构，所述节流机构串联在所述室外换热器与所述室内换热器的另一端之间；止回机构，所述止回机构串联在所述第一排气口与所述第四阀口之间，用于防止所述制冷剂通过所述第一排气口进入到所述排气腔内。[0009]根据本发明的热泵系统，通过合理地设计壳体内部的空间分布，即保证
V> VI +KI X V2，从而在低压侧换热器内的制冷剂大量迁徙至壳体内时，液态制冷剂与润滑油的液面始终低于第二吸气口，避免液态制冷剂进入到压缩腔内发生液压缩现象，从而保证低背压式压缩机能够顺利启动，而且还提高了排气阀的寿命，稳定性也大大提高。
[0010]同时，通过设置止回机构，能够有效防止高压侧换热器内的制冷剂从高压侧换热器迁徙至排气腔内，避免了由于制冷剂回流导致排气腔内阻力增大，从而使得排气阀能够更加顺畅地开闭，且进一步提高了排气阀的寿命。
[0011]另外，根据本发明的热泵系统，还可以具有如下附加技术特征:
[0012]根据本发明的一个实施例，所述系数Kl = 0.25。
[0013]根据本发明的一个实施例，所述止回机构包括阀组件，所述阀组件构造成沿着所述第一排气口朝向所述第四阀口的方向单向导通所述第一排气口与所述第四阀口。
[0014]根据本发明的一个实施例，所述阀组件为单向阀。
[0015]根据本发明的一个实施例，所述止回机构包括油分离器，所述油分离器设在所述壳体的外面且包括:罐体，所述罐体具有与所述罐体内连通的第三排气口，所述第三排气口与所述第四阀口相连；以及排气管，所述排气管的一端与所述第一排气口连通且所述排气管的另一端伸入到所述罐体内，其中所述罐体内位于所述排气管的所述另一端所处水平面以下的空间的体积为V3，则有V3 ^ K2XV2，其中K2为预先设定的一个系数。
[0016]根据本发明的一个实施例，所述系数K2=0.75。
[0017]根据本发明的另一方面，提出了一种制冷系统，包括:低背压式压缩机，所述低背压式压缩机包括:壳体，所述壳体上设有第一吸气口和第一排气口且所述壳体的内底部设有润滑油，其中所述第一吸气口与所述壳体内部连通；压缩机构，所述压缩机构设在所述壳体内，所述压缩机构具有第二吸气口、第二排气口和排气腔，其中所述第二吸气口与所述壳体的内部连通，所述排气腔分别与所述第一和第二排气口连通且所述第二排气口处设置有排气阀；其中，所述壳体内位于、通过所述第二吸气口最下端的水平面以下的空间的体积为V，所述润滑油的体积为VI，所述制冷系统内的制冷剂在液态时的体积为V2，其中
V^ V1+K1XV2，其中Kl为预先设定的一个系数；室外换热器，所述室外换热器的一端与所述第一排气口相连；室内换热器，所述室内换热器的一端与所述第一吸气口相连；节流机构，所述节流机构串联在所述室外换热器与所述室内换热器的另一端之间；止回机构，所述止回机构串联在所述第一排气口与所述室外换热器的所述一端之间，用于防止所述制冷剂通过所述第一排气口进入到所述排气腔内。
[0018]根据本发明的制冷系统，通过合理地设计壳体内部的空间分布，即保证
V> VI +KI X V2，从而在低压侧换热器内的制冷剂大量迁徙至壳体内时，液态制冷剂与润滑油的液面始终低于第二吸气口，避免液态制冷剂进入到压缩腔内发生液压缩现象，从而保证低背压式压缩机能够顺利启动，而且还提高了排气阀的寿命，稳定性也大大提高。
[0019]同时，通过设置止回机构，能够有效防止高压侧换热器内的制冷剂从高压侧换热器迁徙至排气腔内，避免了由于制冷剂回流导致排气腔内阻力增大，从而使得排气阀能够更加顺畅地开闭，且进一步提高了排气阀的寿命。
[0020]另外，根据本发明的制冷系统，还可以具有如下附加技术特征:
[0021]根据本发明的一个实施例，所述系数Kl = 0.25。[0022]根据本发明的一个实施例，所述止回机构包括阀组件，所述阀组件构造成沿着所述第一排气口朝向所述室外换热器的所述一端的方向单向导通所述第一排气口与所述室外换热器。
[0023]根据本发明的一个实施例，所述阀组件为单向阀。
[0024]根据本发明的一个实施例，所述止回机构包括油分离器，所述油分离器设在所述壳体的外面且包括:罐体，所述罐体具有与所述罐体内连通的第三排气口，所述第三排气口与所述室外换热器的所述一端相连；以及排气管，所述排气管的一端与所述第一排气口连通且所述排气管的另一端伸入到所述罐体内，其中所述罐体内位于所述排气管的所述另一端所处水平面以下的空间的体积为V3，则有V3≥K2XV2，其中K2为预先设定的一个系数。
[0025]根据本发明的一个实施例，所述系数K2=0.75。
[0026]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。【专利附图】
【附图说明】
[0027]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0028]图1是根据本发明一个实施例的热泵系统的示意图；
[0029]图2是图1中所示的热泵系统中低背压式压缩机的示意图；
[0030]图3是根据本发明另一个实施例的热泵系统的示意图；
[0031]图4是图3中所示的热泵系统中低背压式压缩机的示意图；
[0032]图5是根据本发明一个实施例的制冷系统的示意图；
[0033]图6是根据本发明另一个实施例的制冷系统的示意图；
[0034]图7是一种具有高背压式压缩机的制冷系统内的制冷剂在各部件内的分布情况。
[0035]附图标记说明:
[0036]壳体I ;第一吸气口 11 ;第一排气口 12 ;润滑油13 ；
[0037]第二吸气口 2a ;第二排气口 2b ;排气腔2c ;主轴承21 ;气缸22 ;副轴承23 ;隔离板24 ；曲轴25 ;活塞26 ;驱动电机27 ;排气阀29 ；
[0038]室外换热器3 ；
[0039]节流机构4 ；
[0040]室内换热器5;
[0041]止回机构6 ;罐体61 ;第三排气口 611 ;排气管62 ;排气管的一端621 ;排气管的另一端 622 ；
[0042]四通阀I ;第一阀口 71 ;第二阀口 72 ;第三阀口 73 ;第四阀口 74。
【具体实施方式】
[0043]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0044]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时
针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0045]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0046]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0047]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0048]下面参考图1-图4、图7描述根据本发明实施例的热泵系统，用于制冷或制热。
[0049]根据本发明一个实施例的热泵系统，包括低背压式压缩机、四通阀7、室外换热器
3、室内换热器5、节流机构4和止回机构6。
[0050]参照图2和图4所示，低背压式压缩机可包括壳体I和压缩机构，壳体I可包括上壳体、中间壳体和下壳体，其中中间壳体连接在上壳体和下壳体之间，该壳体I可形成为大体圆柱形。壳体I上设有第一吸气口 11和第一排气口 12，第一吸气口 11可位于壳体I的顶部，第一吸气口 11与壳体I的内部连通以便从第一吸气口 11流回的制冷剂能够顺利进入壳体I内部，第一排气口 12可位于壳体I的侧面且优选邻近壳体I的底部。壳体I的内底部设有用于润滑压缩机构的润滑油13。
[0051]如图2和图4所示，压缩机构可包括气缸22、主轴承21、副轴承23。其中主轴承21设在气缸22的上面，副轴承23设在气缸22的下面，主轴承21与气缸22、副轴承23与气缸22可分别采用螺栓可拆卸地相连，主轴承21、气缸22与副轴承23之间共同限定出压缩腔。
[0052]参照图2和图4，活塞26在曲轴25偏心部的驱动下可在压缩腔内作旋转运动，以对进入压缩腔内的气态制冷剂进行压缩。曲轴25的上端可贯穿主轴承21且向上延伸，驱动电机27可设在主轴承21的正上方，驱动电机27可包括定子和转子，定子可固定在壳体I内，例如固定在中间壳体的内壁上，转子与曲轴25的上端相连用于驱动曲轴25带动活塞26旋转。
[0053]参照图2和图4，压缩机构具有第二吸气口 2a、第二排气口 2b和排气腔2c，其中第二吸气口 2a和第二排气口 2b分别与压缩腔连通。其中第二吸气口 2a可形成在压缩机构的顶面，例如该第二吸气口 2a可贯穿主轴承21以便与壳体I的内部连通，这样从第一吸气口 11回流到壳体I内部的制冷剂就可以通过该第二吸气口 2a吸入到压缩腔内。[0054]第二排气口 2b可形成在压缩机构的底面，如图4所示，例如该第二排气口 2b可贯穿副轴承23。排气腔2c可位于气缸22的下方，例如排气腔2c可由副轴承23与隔离板24共同限定出，排气腔2c分别与第一排气口 12和第二排气口 2b连通，这样经过活塞26压缩后的高温高压的气态制冷剂就可以通过第二排气口 2b进入到排气腔2c内，再由排气腔2c通过第一排气口 12流出壳体I。
[0055]参照图4，其中第二排气口 2b处可设置有排气阀29，该排气阀29用于控制第二排气口 2b的开闭，例如当压缩腔内的气压达到一定程度时，该排气阀29可打开以便压缩腔内的制冷剂能够流入到排气腔2c内，而当压缩腔的气压较低时，则排气阀29关闭。
[0056]参照图2和图4，壳体I内位于、通过第二吸气口 2a最下端的水平面以下的空间的体积为V，换言之，壳体I内位于第一水平面(即图2和图4中所示的SI)以下的空间的体积为V，该第一水平面为通过第二吸气口 2a最下端的一水平面，例如，第二吸气口 2a可以是平面、斜面或竖直面，当第二吸气口 2a为水平面时则该第一水平面就是第二吸气口 2a所在平面，当第二吸气口 2a为斜面或竖直面时则通过该斜面或竖直面最下端的一水平面即为第一水平面。
[0057]其中润滑油13的体积为VI，制冷系统内的制冷剂在液态时的体积为V2，这里，需要说明的是，该V2指的是向制冷系统内充入的制冷剂、在低背压式压缩机正常工作温度区间(例如-25°C -85°C)内处于液态时的体积。则有V≥V1+K1XV2，其中Kl为预先设定的一个系数，关于Kl将在下面给出详细的描述。
[0058]四通阀7具有第一阀口 71、第二阀口 72、第三阀口 73和第四阀口 74。可以理解的是，四通阀7已为现有技术，且为所属领域的技术人员所熟知，例如当四通阀7掉电时第一阀口 71和第二阀口 72导通，第三阀口 73和第四阀口 74导通，而当四通阀7上电时则第一阀口 71与第三阀口 73导通，第二阀口 72与第四阀口 74导通。
[0059]其中，第一阀口 71与第一吸气口 11相连，第四阀口 74与第一排气口 12相连，第二阀口 72与室外换热器3的一端相连，第三阀口 73与室内换热器5的一端相连。并且，节流机构4串联在室外换热器3的另一端与室内换热器5的另一端之间。
[0060]参照图1和图3所示，止回机构6串联在第一排气口 12与第四阀口 74之间，用于防止制冷剂通过第一排气口 12进入到排气腔2c内。
[0061]下面以Kl = 0.25为例详细说明关系式V≥V1+K1XV2。
[0062]参照图7，图7的表格示出了通过实验研究及仿真分析得出的一种具有高背压式压缩机的制冷系统内制冷剂的分布情况。需要说明的是，在本领域内，压缩机(包括低背压式和高背压式)排出的经压缩后的制冷剂进入的第一个换热器可称为高压侧换热器，而制冷剂经过循环后流回压缩机过程中的最后一个换热器可称为低压侧换热器，其中图7表格中的冷凝器在制冷系统制冷运行时可相当于高压侧换热器，蒸发器可相当于低压侧换热器。
[0063]而且，在本领域内，由于壳体I内部空间气体比容差异及润滑油13中制冷剂的溶解度等存在差异，因此对于低背压式压缩机内的制冷剂含量较高背压式压缩机的少。因此，当根据本发明一个实施例的热泵系统内充入制冷剂例如R290时，压缩机内的制冷剂含量比例要小于图7表格中的相应数值，而室外换热器3与室内换热器5中的制冷剂比例则大于图7表格中的数值。
[0064]并且，对于制热运行来说，冷凝器与蒸发器功能互换，而冷凝器一般较蒸发器的容积大，因此高压侧换热器内的制冷剂比例会减少一些，而低压侧换热器的制冷剂比例则会相应增大一些。
[0065]因此，综合考虑上述情况并留有一定的余量，可认为低压侧换热器内的制冷剂的量低于充注总量的25%，而高压侧换热器内的制冷剂的量低于充注总量的75%，换言之，在发生制冷剂迁徙的情况，从低压侧换热器迁徙至压缩机内的制冷剂的量低于总量的25%,从搞压侧换热器迁徙至压缩机内的制冷剂的量低于总量的75%。
[0066]那么，根据本发明的一个实施例，上述关系式就可以为:V≥V1+0.25 X V2，这样，即便热泵系统运行时，低压侧换热器内的制冷剂全部迁徙至壳体I内，壳体I内液态制冷剂以及润滑油13的高度也低于第二吸气口 2a，即液态的制冷剂或润滑油13不会从第二吸气口 2a进入到压缩腔内，从而避免液压缩现象的发生。
[0067]可以理解的是，上述以制冷剂为R290仅是为了示意性描述本发明，不能理解为对本发明的限制。而且，Ki的具体数值是可以根据制冷剂在热泵系统内的分布情况来设定的(参照上面的描述)，对于不同热泵系统或者不同制冷剂，该数值在较小的范围内是可以变化的，例如可以设置成略高于0.25，当然也可以略低于或者等于0.25，这里以Kl为0.25仅是本发明的一个较优的实施例，不能理解为对本发明的限制。
[0068]另外，关于位于第二吸气口 2a以下的空间V，应当理解为去除压缩机构以外的剩余的空间，即该剩余部分的空间是空的，可用于容纳润滑油13和/或液态的制冷剂。
[0069]本发明的热泵系统具有制冷和制热两种模式，当热泵系统处于制冷模式时，第一阀口 71和第三阀口 73导通，第二阀口 72和第四阀口 74导通，这样经过低背压式压缩机压缩后的制冷剂从第一排气口 12通过止回机构6和四通阀7后，依次流经室外换热器3、节流机构4、室内换热器5后再从四通阀7通过第一吸气口 11流回低背压式压缩机。
[0070]当热泵系统处于制热模式时，第一阀口 71和第二阀口 72导通，第三阀口 73和第四阀口 74导通，这样经过低背压式压缩机压缩后的制冷剂从第一排气口 12通过止回机构6和四通阀7后，依次流经室内换热器5、节流机构4、室外换热器3后再从四通阀7通过第一吸气口 11流回低背压式压缩机。
[0071]其中，节流机构4可以防止从高压侧换热器(制冷时为室外换热器3、制热时为室内换热器5)迁徙至排气腔2c内的液态制冷剂,这样就可以避免由于排气腔2c内充满液态制冷剂导致排气阀29不能顺畅打开、排气阻力增大的问题。
[0072]需要说明的是，本发明的热泵系统处于制冷模式时，室外换热器3为高压侧换热器，室内换热器5为低压侧换热器。而当热泵系统处于制热模式时，室外换热器3为低压侧换热器，室内换热器5则相应为高压侧换热器。
[0073]根据本发明实施例的热泵系统，通过合理地设计壳体I内部的空间分布，即保证
V^ Vl+Kl X V2，从而在低压侧换热器内的制冷剂大量迁徙至壳体I内时，液态制冷剂与润滑油13的液面始终低于第二吸气口 2a，避免液态制冷剂进入到压缩腔内发生液压缩现象，从而保证低背压式压缩机能够顺利启动，而且还提高了排气阀29的寿命，稳定性也大大提闻。[0074]同时，通过设置止回机构6，能够有效防止高压侧换热器内的制冷剂从高压侧换热器迁徙至排气腔2c内，避免了由于制冷剂回流导致排气腔2c内阻力增大，从而使得排气阀29能够更加顺畅地开闭，且进一步提高了排气阀29的寿命。[0075]根据本发明的一个实施例，参照图1和图2，止回机构6包括阀组件，该阀组件构造成沿着第一排气口 12朝向第四阀口 74的方向单向导通第一排气口 12与第四阀口 74之间的管路，这样高压侧换热器内的制冷剂就无法通过该阀组件从第一排气口 12流入到排气腔2c内，保证了排气腔2c内的排气压力，使排气阀29能够顺畅打开同时也提高了排气阀29的寿命。
[0076]可选地，该阀组件包括单向阀。当然，可以理解的是，对于其它由多个阀构成的具有单向导通功能的阀组件，同样落在本发明的保护范围内。
[0077]根据本发明的一个实施例，参照图3和图4，该实施例中止回机构6包括油分离器，该油分离器设在壳体I的外面且包括罐体61和排气管62。其中罐体61具有与罐体61内连通的第三排气口 611，第三排气口 611与第四阀口 74相连。
[0078]参照图4所示，排气管62的一端621与第一排气口 12连通且排气管62的另一端622伸入到罐体61内，其中值得说明的是，该另一端622应低于第三排气口 611的高度。
[0079]其中罐体61内位于排气管62的所述另一端622所处水平面(图4中所示的S2)以下的空间的体积为V3，则有V3 ^ K2XV2，其中K2为预先设定的一个系数。根据本发明的一个实施例，K2=0.75。其中，关于Κ2值的确定已在上面给出详尽的描述，这里不再说明。
[0080]这样，即便热泵系统运行时，高压侧换热器内的制冷剂全部迁徙至罐体61内，罐体61内液态制冷剂的高度也低于排气管62的另一端622，即液态的制冷剂不会从排气管62的另一端622进入排气腔2c内，从而避免由于制冷剂迁徙至排气腔2c导致排气腔2c内压力过高造成排气阀29不能顺利打开排气，提高了系统的稳定性以及排气阀29的寿命。
[0081]同样可以理解的，该K2的具体数值是可以根据制冷剂在热泵系统内的分布情况来设定的(参照上面的描述)，对于不同热泵系统或者不同制冷剂，该数值在较小的范围内是可以变化的，例如可以设置成略高于0.75，当然也可以略低于或者等于0.75，这里以Kl为0.75仅是本发明的一个较优的实施例，不能理解为对本发明的限制。
[0082]整体而言，根据本发明一个实施例的热泵系统，解决了低压侧换热器内的制冷剂向壳体I内迁徙以及高压侧换热器内的制冷剂向排气腔2c内迁徙带来的问题，从而保证低背压式压缩机能够顺利启动，提高其排气阀29的寿命，避免液压缩现象，进而整体提高了热泵系统的稳定性。
[0083]下面参考图2、图4-图7详细描述根据本发明实施例的制冷系统。
[0084]根据本发明一个实施例的制冷系统，包括低背压式压缩机、室外换热器3、室内换热器5、节流机构4和止回机构6。
[0085]参照图2和图4所示，低背压式压缩机可包括壳体I和压缩机构，壳体I可包括上壳体、中间壳体和下壳体，其中中间壳体连接在上壳体和下壳体之间，该壳体I可形成为大体圆柱形。壳体I上设有第一吸气口 11和第一排气口 12，第一吸气口 11可位于壳体I的顶部，第一吸气口 11与壳体I的内部连通以便从第一吸气口 11流回的制冷剂能够顺利进入壳体I内部，第一排气口 12可位于壳体I的侧面且优选邻近壳体I的底部。壳体I的内底部设有用于润滑压缩机构的润滑油13。[0086]如图2和图4所示，压缩机构可包括气缸22、主轴承21、副轴承23。其中主轴承21设在气缸22的上面，副轴承23设在气缸22的下面，主轴承21与气缸22、副轴承23与气缸22可分别采用螺栓可拆卸地相连，主轴承21、气缸22与副轴承23之间共同限定出压缩腔。
[0087]参照图2和图4，活塞26在曲轴25偏心部的驱动下可在压缩腔内作旋转运动，以对进入压缩腔内的气态制冷剂进行压缩。曲轴25的上端可贯穿主轴承21且向上延伸，驱动电机27可设在主轴承21的正上方，驱动电机27可包括定子和转子，定子可固定在壳体I内，例如固定在中间壳体的内壁上，转子与曲轴25的上端相连用于驱动曲轴25带动活塞26旋转。
[0088]参照图2和图4所示，压缩机构具有第二吸气口 2a、第二排气口 2b和排气腔2c，第二吸气口 2a和第二排气口 2b分别与压缩腔连通。其中第二吸气口 2a可形成在压缩机构的顶面，如图4所示，例如该第二吸气口 2a可贯穿主轴承21以便与壳体I的内部连通，这样从第一吸气口 11回流到壳体I内部的制冷剂就可以通过该第二吸气口 2a吸入到压缩腔内。
[0089]第二排气口 2b可形成在压缩机构的底面，如图4所示，例如该第二排气口 2b可贯穿副轴承23。排气腔2c可位于气缸22的下方，例如排气腔2c可由副轴承23与隔离板24共同限定出，排气腔2c分别与第一排气口 12和第二排气口 2b连通，这样经过活塞26压缩后的高温高压的气态制冷剂就可以通过第二排气口 2b进入到排气腔2c内，再由排气腔2c通过第一排气口 12流出壳体I。
[0090]参照图4，其中第二排气口 2b处可设置有排气阀29，该排气阀29用于控制第二排气口 2b的开闭，例如当压缩腔内的气压达到一定程度时，该排气阀29可打开以便压缩腔内的制冷剂能够流入到排气腔2c内，而当压缩腔的气压较低时，则排气阀29关闭。
[0091]参照图2和图4，壳 体I内位于、通过第二吸气口 2a最下端的水平面以下的空间的体积为V，换言之，壳体I内位于第一水平面(即图2和图4中所示的SI)以下的空间的体积为V，该第一水平面为通过第二吸气口 2a最下端的一水平面，例如，第二吸气口 2a可以是平面、斜面或竖直面，当第二吸气口 2a为水平面时则该第一水平面就是第二吸气口 2a所在平面，当第二吸气口 2a为斜面或竖直面时则通过该斜面或竖直面最下端的一水平面即为第一水平面。
[0092]其中润滑油13的体积为VI，制冷系统内的制冷剂在液态时的体积为V2，这里，需要说明的是，该V2指的是向制冷系统内充入的制冷剂、在低背压式压缩机正常工作温度区间(例如-25°C -85°C)内处于液态时的体积。则有V≤V1+K1XV2，其中Kl为预先设定的一个系数，关于Kl将在下面给出详细的描述。
[0093]参照图5和图6,室外换热器3的一端与第一排气口 12相连,室内换热器5的一端与第一吸气口 11相连，并且节流机构4串联在室外换热器3的另一端与室内换热器5的另一端之间。
[0094]参照图1和图3所不,止回机构6串联在第一排气口 12与室外换热器3的一端之间，用于防止制冷剂通过第一排气口 12进入到排气腔2c内。
[0095]下面以Kl = 0.25为例详细说明关系式V≤V1+K1XV2。
[0096]参照图7，图7的表格示出了通过实验研究及仿真分析得出的一种具有高背压式压缩机的制冷系统内制冷剂的分布情况。需要说明的是，在本领域内，压缩机(包括低背压式和高背压式)排出的经压缩后的制冷剂进入的第一个换热器可称为高压侧换热器，而制冷剂经过循环后流回压缩机过程中的最后一个换热器可称为低压侧换热器，其中图7表格中的冷凝器在制冷系统制冷运行时可相当于高压侧换热器，蒸发器可相当于低压侧换热器。
[0097]而且，在本领域内，由于壳体I内部空间气体比容差异及润滑油13中制冷剂的溶解度等存在差异，因此对于低背压式压缩机内的制冷剂含量较高背压式压缩机的少。因此，当根据本发明一个实施例的制冷系统内充入制冷剂例如R290时，压缩机内的制冷剂含量比例要小于图7表格中的相应数值，而室外换热器3与室内换热器5中的制冷剂比例则大于图7表格中的数值。
[0098]因此，综合考虑上述情况并留有一定的变化余量，可认为低压侧换热器内的制冷剂的量低于充注总量的25%，而高压侧换热器内的制冷剂的量低于充注总量的75%，换言之，在发生制冷剂迁徙的情况，从低压侧换热器迁徙至压缩机内的制冷剂的量低于总量的25%,从搞压侧换热器迁徙至压缩机内的制冷剂的量低于总量的75%。
[0099]那么，根据本发明的一个实施例，上述关系式就可以为:V≥V1+0.25 X V2，这样，即便制冷系统运行时，低压侧换热器内的制冷剂全部迁徙至壳体I内，壳体I内液态制冷剂以及润滑油13的高度也低于第二吸气口 2a，即液态的制冷剂或润滑油13不会从第二吸气口 2a进入到压缩腔内，从而避免液压缩现象的发生。
[0100]需要说明的是，本发明的制冷系统由于只具有制冷模式时，因此高压侧换热器即为室外换热器3，低压侧换热器即为室内换热器5。
[0101]可以理解的是，上述以制冷剂为R290仅是为了示意性描述本发明，不能理解为对本发明的限制。而且，Ki的具体数值是可以根据制冷剂在制冷系统内的分布情况来设定的(参照上面的描述)，对于不同制冷系统或者不同制冷剂，该数值在较小的范围内是可以变化的，例如可以设置成略高于0.25，当然也可以略低于或者等于0.25，这里以Kl为0.25仅是本发明的一个较优的实施例，不能理解为对本发明的限制。
[0102]另外，关于位于第二吸气口 2a以下的空间V，应当理解为去除压缩机构以外的剩余的空间，即该剩余部分的空间是空的，可用于容纳润滑油13和/或液态的制冷剂。
[0103]参照图5和图6所示，当本发明的制冷系统处于制冷模式时，经过低背压式压缩机压缩后的制冷剂从第一排气口 12通过止回机构6依次流经室外换热器3、节流机构4、室内换热器5后从第一吸气口 11流回低背压式压缩机。
[0104]其中，节流机构4可以防止从高压侧换热器迁徙至排气腔2c内的液态制冷剂，这样就可以避免由于排气腔2c内充满液态制冷剂导致排气阀29不能顺畅打开、排气阻力增大的问题。
[0105]根据本发明实施例的制冷系统，通过合理地设计壳体I内部的空间分布，即保证
V≥Vl+Kl X V2，从而在低压侧换热器内的制冷剂大量迁徙至壳体I内时，液态制冷剂与润滑油13的液面始终低于第二吸气口 2a，避免液态制冷剂进入到压缩腔内发生液压缩现象，从而保证低背压式压缩机能够顺利启动，而且还提高了排气阀29的寿命，稳定性也大大提闻。
[0106]同时，通过设置止回机构6，能够有效防止高压侧换热器内的制冷剂从高压侧换热器迁徙至排气腔2c内，避免了由于制冷剂回流导致排气腔2c内阻力增大，从而使得排气阀29能够更加顺畅地开闭，且进一步提高了排气阀29的寿命。
[0107]根据本发明的一个实施例，参照图5和图6，止回机构6包括阀组件，该阀组件构造成沿着第一排气口 12朝向室外换热器3的所述一端的方向单向导通第一排气口 12与室外换热器3的所述一端之间的管路。
[0108]这样室外换热器3内的制冷剂就无法通过该阀组件从第一排气口 12流入到排气腔2c内，保证了排气腔2c内的排气压力，使排气阀29能够顺畅打开同时也提高了排气阀29的寿命。
[0109]可选地，该阀组件包括单向阀。当然，可以理解的是，对于其它由多个阀构成的具有单向导通功能的阀组件，同样落在本发明的保护范围内。
[0110]根据本发明的一个实施例，参照图4，该实施例中止回机构6包括油分离器，该油分离器设在壳体I的外面且包括罐体61和排气管62。其中罐体61具有与罐体61内连通的第三排气口 611，第三排气口 611与室外换热器3的所述一端相连。
[0111]参照图4所示，排气管62的一端621与第一排气口 12连通且排气管62的另一端622伸入到罐体61内，其中值得说明的是，该另一端622应低于第三排气口 611的高度。
[0112]其中罐体61内位于排气管62的所述另一端622所处水平面(图4中所示的S2)以下的空间的体积为V3，则有V3 ^ K2XV2，其中K2为预先设定的一个系数。根据本发明的一个实施例，K2=0.75。其中，关于Κ2值的确定已在上面给出详尽的描述，这里不再说明。
[0113]这样，即便制冷系统运行时，室外换热器3内的制冷剂全部迁徙至罐体61内，罐体61内液态制冷剂的高度也低于排气管62的另一端622，即液态的制冷剂不会从排气管62的另一端622进入排气腔2c内，从而避免由于制冷剂迁徙至排气腔2c导致排气腔2c内压力过高造成排气阀29不能顺利打开排气，提高了系统的稳定性以及排气阀29的寿命。
[0114]同样可以理解的，该K2的具体数值是可以根据制冷剂在制冷系统内的分布情况来设定的(参照上面的描述)，对于不同制冷系统或者不同制冷剂，该数值在较小的范围内是可以变化的，例如可以设置成略高于0.75，当然也可以略低于或者等于0.75，这里以Kl为0.75仅是本发明的一个较优的实施例，不能理解为对本发明的限制。
[0115]需要说明的是，该制冷系统中的低背压式压缩机的具体结构可与上述热泵系统中的低背压式压缩机的具体结构完全相同，因此关于图5和图6两个实施例中的制冷系统的低背压式压缩机的具体结构请参照图2和图4。
[0116]整体而言，根据本发明一个实施例的制冷系统，解决了低压侧换热器内的制冷剂向壳体I内迁徙以及高压侧换热器内的制冷剂向排气腔2c内迁徙带来的问题，从而保证低背压式压缩机能够顺利启动，提高其排气阀29的寿命，避免液压缩现象，进而整体提高了制冷系统的稳定性。
[0117]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0118]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种热泵系统，其特征在于，包括: 低背压式压缩机，所述低背压式压缩机包括: 壳体，所述壳体上设有第一吸气口和第一排气口且所述壳体的内底部设有润滑油，其中所述第一吸气口与所述壳体内部连通； 压缩机构，所述压缩机构设在所述壳体内，所述压缩机构具有第二吸气口、第二排气口和排气腔，其中所述第二吸气口与所述壳体的内部连通，所述排气腔分别与所述第一和第二排气口连通且所述第二排气口处设置有排气阀；其中，所述壳体内位于、通过所述第二吸气口最下端的水平面以下的空间的体积为V，所述润滑油的体积为VI，所述制冷系统内的制冷剂在液态时的体积为V2，其中V ^ V1+K1XV2，其中Kl为预先设定的一个系数； 四通阀，所述四通阀具有第一、第二、第三和第四阀口，其中所述第一阀口与所述第一吸气口相连，所述第四阀口与所述第一排气口相连； 室外换热器，所述室外换热器的一端与所述第二阀口相连； 室内换热器，所述室内换热器的一端与所述第三阀口相连； 节流机构，所述节流机构串联在所述室外换热器与所述室内换热器的另一端之间； 止回机构，所述止回机构串联在所述第一排气口与所述第四阀口之间，用于防止所述制冷剂通过所述第一排气口进入到所述排气腔内。
2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述系数Kl= 0.25。
3.根据权利要求1或2所述的热泵系统，其特征在于，所述止回机构包括阀组件，所述阀组件构造成沿着所述第一排气口朝向所述第四阀口的方向单向导通所述第一排气口与所述第四阀口。`
4.根据权利要求3所述的热泵系统，其特征在于，所述阀组件为单向阀。
5.根据权利要求1或2所述的热泵系统，其特征在于，所述止回机构包括油分离器，所述油分离器设在所述壳体的外面且包括: 罐体，所述罐体具有与所述罐体内连通的第三排气口，所述第三排气口与所述第四阀口相连；以及 排气管，所述排气管的一端与所述第一排气口连通且所述排气管的另一端伸入到所述罐体内，其中所述罐体内位于所述排气管的所述另一端所处水平面以下的空间的体积为V3，则有V3 > K2XV2，其中K2为预先设定的一个系数。
6.根据权利要求5所述的热泵系统，其特征在于，所述系数K2=0.75。
7.—种制冷系统，其特征在于，包括: 低背压式压缩机，所述低背压式压缩机包括: 壳体，所述壳体上设有第一吸气口和第一排气口且所述壳体的内底部设有润滑油，其中所述第一吸气口与所述壳体内部连通； 压缩机构，所述压缩机构设在所述壳体内，所述压缩机构具有第二吸气口、第二排气口和排气腔，其中所述第二吸气口与所述壳体的内部连通，所述排气腔分别与所述第一和第二排气口连通且所述第二排气口处设置有排气阀；其中，所述壳体内位于、通过所述第二吸气口最下端的水平面以下的空间的体积为V，所述润滑油的体积为VI，所述制冷系统内的制冷剂在液态时的体积为V2，其中V ^ V1+K1XV2，其中Kl为预先设定的一个系数；室外换热器，所述室外换热器的一端与所述第一排气口相连；室内换热器，所述室内换热器的一端与所述第一吸气口相连； 节流机构，所述节流机构串联在所述室外换热器与所述室内换热器的另一端之间； 止回机构，所述止回机构串联在所述第一排气口与所述室外换热器的所述一端之间，用于防止所述制冷剂通过所述第一排气口进入到所述排气腔内。
8.根据权利要求7所述的制冷系统，其特征在于，所述系数Kl=0.25。
9.根据权利要求7或8所述的制冷系统，其特征在于，所述止回机构包括阀组件，所述阀组件构造成沿着所述第一排气口朝向所述室外换热器的所述一端的方向单向导通所述第一排气口与所述室外换热器。
10.根据权利要求9所述的制冷系统，其特征在于，所述阀组件为单向阀。
11.根据权利要求7或8所述的制冷系统，其特征在于，所述止回机构包括油分离器，所述油分离器设在所述壳体的外面且包括: 罐体，所述罐体具有与所述罐体内连通的第三排气口，所述第三排气口与所述室外换热器的所述一端相连；以及 排气管，所述排气管的一端与所述第一排气口连通且所述排气管的另一端伸入到所述罐体内，其中所述罐体内位于所述排气管的所述另一端所处水平面以下的空间的体积为V3，则有V3 > K2XV2，其中K2为预先设定的一个系数。
12.根据权利要求11`所述的制冷系统，其特征在于，所述系数K2=0.75。
【文档编号】F25B13/00GK103512259SQ201310093071
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年3月21日 优先权日:2013年3月21日
【发明者】高斌 申请人:广东美芝制冷设备有限公司