换热系统的制作方法

本发明涉及换热技术领域，具体而言，涉及一种换热系统。

背景技术：

现有技术中的换热系统，特别是空调系统，采用的理论制冷循环是逆卡诺循环。当蒸发压力与冷凝压力越接近时，空调制冷循环的能效就越高。现有单级制冷循环，一般用压缩机将低温低压制冷剂压缩为高温高压的制冷剂气体。现有的单级压缩机存在排气温度过高的问题，从而严重影响换热系统的运行可靠性和性能。

现有的空调系统使用的压缩机分为定频压缩机和变频压缩机两种。

变频压缩机通过调节压缩机的转速来调节输出的冷量，但是受压缩机可靠性的限制，其工作频率不能过高或者过低，使得空调系统输出的冷量范围受到限制。为了在压缩机工作频率范围内进一步扩大压缩机的冷量输出范围，尤其是降低最小冷量的输出，开发了双转子变容压缩机。

双转子变容压缩机可通过变容切换机构使某个压缩腔空转不做功，不压缩制冷剂，从而改变排气量，以调节空调系统输出的冷量。但是现有双缸变容压缩机存在以下问题：

1.只有单、双缸两种运行模式，冷量调节范围小；

2.两个气缸的排量相同，单缸模式的最低冷量仍达不到空调系统的某些工况的要求；

3.双缸运行模式下，压缩机的排气温度较高，压缩机和换热系统的能效较低。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种换热系统，以解决现有技术中换热系统的运行模式单一、冷量调节范围小的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种换热系统，包括主回路和中压支路，主回路包括相连接的压缩机、四通阀、第一换热器和第二换热器，压缩机包括至少两个气缸；中压支路的出口端与至少两个气缸中的一个气缸连通，中压支路的进口端与主回路连接并位于第一换热器与第二换热器之间；压缩机具有多缸高冷量运行模式、多缸中冷量运行模式和单缸低冷量运行模式，当压缩机处于多缸高冷量运行模式时，至少两个气缸工作且中压支路停用；当压缩机处于多缸中冷量运行模式时，至少两个气缸均工作且中压支路导通；当压缩机处于单缸低冷量运行模式时，至少两个气缸中仅一个气缸工作。

进一步地，气缸为两个，压缩机为双缸压缩机。

进一步地，两个气缸的容积比值为0.1至0.4。

进一步地，中压支路的出口端与两个气缸中的第一气缸连接。

进一步地，主回路还包括两个节流部，两个节流部均位于第一换热器与第二换热器之间，中压支路的进口端位于两个节流部之间。

进一步地，中压支路包括闪蒸器，闪蒸器设置在主回路上并呈三通结构，两个节流部通过闪蒸器连通。

进一步地，中压支路还包括：用于控制中压支路通断的第一开关阀；第一气液分离器，第一气液分离器位于闪蒸器的下游位置处。

进一步地，第一开关阀位于第一气液分离器的下游位置处。

进一步地，第一开关阀为多通阀，每个气缸的吸气口彼此独立设置，主回路还包括第二气液分离器，四通阀通过第二气液分离器与气缸的吸气口连通，第二气液分离器通过多通阀与至少一个气缸的吸气口连通。

进一步地，第一开关阀为三通阀，气缸为两个，每个气缸的吸气口彼此独立设置，主回路还包括第二气液分离器，四通阀通过第二气液分离器与气缸的吸气口连通，第二气液分离器具有第一进气支路，第一进气支路通过三通阀与两个气缸中的第一气缸连接，第二气液分离器具有第二进气支路，第二进气支路直接与两个气缸中的第二气缸连接。

进一步地，换热系统还包括用于控制气缸卸载或加载的变容切换机构，变容切换机构与气缸锁止或解锁。

进一步地，变容切换机构包括：销钉，销钉的头部与气缸内的滑片卡接或分离；复位元件，复位元件设置在与销钉的头部相对的一端；压力切换组件，压力切换组件控制销钉的头部的压力并选择性地与压缩机的排气口或压缩机的吸气口连通。

进一步地，压力切换组件包括：吸气连通支路，压缩机的吸气口通过吸气连通支路与销钉的头部连通；第二开关阀，第二开关阀控制吸气连通支路的通断；排气连通支路，压缩机的排气口通过排气连通支路与销钉的头部连通；第三开关阀，第三开关阀控制排气连通支路的通断。

进一步地，压缩机是变容量压缩机或定容量压缩机。

进一步地，压缩机是定速压缩机或变速压缩机。

进一步地，压缩机是立式压缩机或卧式压缩机。

应用本发明的技术方案，压缩机具有至少三种运行模式，通过在换热系统内增加中压支路，以使压缩机除了具有单缸低冷量运行模式和多缸高冷量运行模式外，还增加了多缸中冷量运行模式，从而使换热系统的运行模式得以丰富，有效提高了换热系统的冷量调节范围，提高了换热系统的运行可靠性，并优化了换热系统的性能。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的一个优选实施方式中压缩机的结构示意图；

图2示出了具有图1中的压缩机处于双缸中冷量运行模式时换热系统的工作原理图；

图3示出了具有图1中的压缩机处于双缸中冷量运行模式时换热系统的压焓图(lgP-h)；

图4示出了具有图1中的压缩机处于单缸低冷量运行模式时换热系统的工作原理图；

图5示出了具有图1中的压缩机处于单缸低冷量运行模式时换热系统的压焓图(lgP-h)；

图6示出了具有图1中的压缩机处于双缸高冷量运行模式时换热系统的工作原理图；

图7示出了本发明的另一个优选实施方式中压缩机的结构示意图；以及

图8示出了具有图7中的压缩机处于单缸低冷量运行模式时换热系统的工作原理图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、压缩机；11、第一气缸；13、滑片；14、第二气缸；20、四通阀；30、第一换热器；40、第二换热器；50、中压支路；51、闪蒸器；52、第一开关阀；53、第一气液分离器；60、节流部；70、第二气液分离器；71、第一进气支路；72、第二进气支路；80、变容切换机构；81、销钉；811、头部；82、复位元件；83、压力切换组件；831、吸气连通支路；832、第二开关阀；833、排气连通支路；834、第三开关阀；90、电机组件；91、上法兰；92、曲轴；93、下法兰；94、隔板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

为了解决现有技术中换热系统的运行模式单一、冷量调节范围小的问题，本发明提供了一种换热系统。

如图1至图8所示，换热系统包括主回路和中压支路50，主回路包括相连接的压缩机10、四通阀20、第一换热器30和第二换热器40，压缩机10包括至少两个气缸；中压支路50的出口端与至少两个气缸中的一个气缸连通，中压支路50的进口端与主回路连接并位于第一换热器30与第二换热器40之间；压缩机10具有多缸高冷量运行模式、多缸中冷量运行模式和 单缸低冷量运行模式，当压缩机10处于多缸高冷量运行模式时，至少两个气缸工作且中压支路50停用；当压缩机10处于多缸中冷量运行模式时，至少两个气缸均工作且中压支路50导通；当压缩机10处于单缸低冷量运行模式时，至少两个气缸中仅一个气缸工作。其中，四通阀20分别与压缩机10的吸气口、压缩机10的排气口、第一换热器30、第二换热器40相连接，用于在切换制冷、制热模式时改变制冷剂流向。

本发明中的压缩机10具有至少三种运行模式，通过在换热系统内增加中压支路50，以使压缩机10除了具有单缸低冷量运行模式和多缸高冷量运行模式外，还增加了多缸中冷量运行模式，从而使换热系统的运行模式得以丰富，有效提高了换热系统的冷量调节范围，提高了换热系统的运行可靠性，并优化了换热系统的性能。

在图1至图8所示的优选实施方式中，气缸为两个，压缩机10为双缸压缩机。当然，压缩机还可以设置有三个气缸、四个气缸等。

为了扩大换热系统和压缩机的冷量调节范围，两个气缸的容积比值为0.1至0.4。但为了保证压缩机的模式调节可靠性，需要使中压气体通入到容积较小的气缸内，这是因为中压气体的流量较小。在图1所示的具体实施方式中，第一气缸11的容积可以大于第二气缸14，第一气缸11的容积也可以小于第二气缸14。

如图1和图2所示的优选实施方式中，本发明中的中压支路50的出口端与两个气缸中的第一气缸11连接。当然，不仅限于图示的方式，中压支路50也可以与第二气缸14连接。

如图2至图6所示，主回路还包括两个节流部60，两个节流部60均位于第一换热器30与第二换热器40之间，中压支路50的进口端位于两个节流部60之间。由于设置有两个节流部60，因而当制冷剂依次流过这两个节流部60后，会二次降压，以保证制冷剂通入第二换热器40内的可靠性。

如图2至图6所示，中压支路50包括闪蒸器51，闪蒸器51设置在主回路上并呈三通结构，两个节流部60通过闪蒸器51连通。其中，两个节流部60沿制冷剂的流向依次为一级节流件和二级节流件。闪蒸器51用于将经过一次节流的制冷剂液体闪发并分离为饱和气态和饱和液态。

优选地，节流部60为节流阀。

在图2至图6所示的优选实施方式中，中压支路50还包括第一气液分离器53和用于控制中压支路50通断的第一开关阀52，第一气液分离器53位于闪蒸器51的下游位置处。由于设置有第一开关阀52，因而通过控制第一开关阀52，可以决定是否让闪蒸器51内的制冷剂通过第一开关阀52流向第一气缸11，从而保证了压缩机的运行模式调节可靠性。

具体而言，第一开关阀52位于第一气液分离器53的下游位置处(请参考图2)。

优选地，第一开关阀52为多通阀，每个气缸的吸气口彼此独立设置，主回路还包括第二气液分离器70，四通阀20通过第二气液分离器70与气缸的吸气口连通，第二气液分离器70 通过多通阀与至少一个气缸的吸气口连通。由于第一开关阀52位于第一气液分离器53的下游位置处，并与第二气液分离器70连通，因而通过第一开关阀52，可以择一选用第一气液分离器53或第二气液分离器70与第一气缸11导通。

在图2所示的优选实施方式中，第一开关阀52为三通阀，气缸为两个，每个气缸的吸气口彼此独立设置，主回路还包括第二气液分离器70，四通阀20通过第二气液分离器70与气缸的吸气口连通，第二气液分离器70具有第一进气支路71，第一进气支路71通过三通阀与两个气缸中的第一气缸11连接，第二气液分离器70具有第二进气支路72，第二进气支路72直接与两个气缸中的第二气缸14连接。由于两个气缸的吸气口彼此独立，因而两个气缸的不会相互干扰，保证了压缩机的运行模式调节可靠性。

本发明中的换热系统还包括用于控制气缸卸载或加载的变容切换机构80，变容切换机构80与气缸锁止或解锁。由于设置有变容切换机构80，因而通过控制变容切换机构80可以控制某一个或几个气缸工作或空转。

如图1和图7所示，变容切换机构80包括销钉81、复位元件82和压力切换组件83，销钉81的头部811与气缸内的滑片13卡接或分离，复位元件82设置在与销钉81的头部811相对的一端，压力切换组件83控制销钉81的头部811的压力并选择性地与压缩机10的排气口或压缩机10的吸气口连通。当销钉81的头部811与对应的滑片13卡接时，此时该滑片13所在的气缸空转不做功。

在图1和图7所示的优选实施方式中，压力切换组件83包括吸气连通支路831、第二开关阀832、排气连通支路833和第三开关阀834，压缩机10的吸气口通过吸气连通支路831与销钉81的头部811连通，第二开关阀832控制吸气连通支路831的通断，压缩机10的排气口通过排气连通支路833与销钉81的头部811连通，第三开关阀834控制排气连通支路833的通断。通过第二开关阀832和第三开关阀834的联合控制，以确定通入销钉81的头部811处的气压，从而对气缸的工作状态进行控制。当销钉81的头部811通入压缩机10的排气压力(此时第二开关阀832将吸气连通支路831截断，而第三开关阀834将排气连通支路833导通)时，销钉81与滑片13解锁，该气缸投入使用。

在图1和图2所示的优选实施方式中，压缩机还包括电机组件90和泵体组件，泵体组件包括上述的气缸、滑片13、销钉81、复位元件82以及上法兰91、曲轴92、下法兰93、隔板94等。

具体而言，电机组件90包括定子组件和转子组件，定子组件固定于压缩机的壳体内部的上方，转子组件与压缩机的曲轴92相连接，电机组件90的电机提供驱动力，使转子组件带动曲轴92旋转。

在图1所示的优选实施方式中，泵体组件有两个气室，第一气室由上法兰91、第一气缸11及其内部的第一滚子和滑片13组成，上法兰91外面设置有消音器，第一滚子与曲轴92的第一偏心部配合，滑片13在弹簧或者高压的作用下紧贴滚子表面。第二气室由下法兰93、第二气缸14及其内部的第二滚子和滑片13组成，下法兰93外面设置有消音器，第二滚子与曲 轴92的第二偏心部配合，滑片13在弹簧或者高压的作用下贴紧下滚子表面。第一气室与第二气室之间有隔板94分隔开来，曲轴92的第一偏心部与第二偏心部呈180°对置。其中，泵体组件的零件通过螺栓连接紧固，以防止气体泄漏。

在图1中的压缩机在换热系统中工作时，当换热系统以正常运转的节能模式运行时，压缩机10以双缸中冷量运行模式运行(请参考图2和图3)，此时中压支路50工作，第一开关阀52使第一气缸11的吸气口与第一气液分离器53导通，通过控制变容切换机构80将压缩机10调节至双缸运行模式。此时，高温高压制冷剂从压缩机10的排气口排出、经过四通阀20后进入第一换热器30冷却冷凝为高压低温制冷剂液体(图3中的状态点8)、经过靠近第一换热器30的节流部60降压后进入闪蒸器51再次降压、经过降压后制冷剂变为气液混合状态、饱和气态的制冷剂(图3中的状态点4)进入第一气液分离器53变为低温中压制冷剂气体(图3中的状态点6)、经过第一开关阀52吸入压缩机10的第一气缸11内、经过压缩后变为高温高压制冷剂(图3中的状态点3)排入压缩机10的设置在上法兰91上的消音器内。同时，饱和液态的制冷剂(图3中的状态点4’)经过靠近第二换热器40的节流部60后变为低压低温制冷剂(图3中的状态点5)，然后进入第二换热器40内吸热制冷，经过四通阀20和第二气液分离器70后形成中温低压制冷剂气体(图3中的状态点1)、进入压缩机10的第二气缸14进行压缩后变为高温高压制冷剂(图3中的状态点2)排入压缩机10的下法兰93一侧的消音器处。第二气缸14的排气经过内部流通通道与第一气缸11的排气在上法兰91一侧消音器内混合，而后一起经过该消音器排入压缩机10的壳体内部，完成一次循环。

在图1中的压缩机在换热系统中工作时，当换热系统以低冷量维持室温运行时，压缩机10以单缸低冷量运行模式运行(请参考图4和图5)，此时中压支路50停用，第一开关阀52使第一气缸11的吸气口与第一气液分离器53、第二气液分离器70均断连，通过控制变容切换机构80将压缩机10调节至单缸运行模式。此时，高温高压的制冷剂气体(图5中的状态点2)经过四通阀20，进入第一换热器30冷却冷凝为高压低温制冷剂液体(图5中的状态点8)经过靠近第一换热器30的节流部60后进入闪蒸器51，由于第一开关阀52此时关闭了中压支路50，制冷剂继续进入靠近第二换热器40的节流部60，截留降压为低温低压气液混合状态(图5中的状态点5’)，然后进入第二换热器40吸热制冷，再经过四通阀20、第二气液分离器70变为中温低压制冷剂气体(图5中的状态点1)。由于变容切换机构80中的销钉81在低压控制下弹起，卡住滑片13，第一气缸11空转不吸气也不压缩，制冷剂只吸入第二气缸14内并进行压缩，而后经过靠近下法兰93一侧的消音器和靠近上法兰91一侧的消音器排入压缩机10的壳体内，完成一次循环。

在图1中的压缩机在换热系统中工作时，当换热系统刚启动时，为了快速制冷、制热，压缩机10以双缸高冷量运行模式运行(请参考图6)，此时压缩机10的第一气缸11的吸气口通过第一开关阀52与第二气液分离器70连通，通过控制变容切换机构80将压缩机10调节为双缸运行模式。此时，高温高压的制冷剂气体经过四通阀20，进入第一换热器30冷却冷凝为高压低温制冷剂液体经过靠近第一换热器30的节流部60后进入闪蒸器51内，由于第一开关阀52此时关闭了连通第一气液分离器53和闪蒸器51的通道，制冷剂继续进入靠近第二换热器40的节流部60内，截留降压为低温低压气液混合状态，然后进入第二换热器40吸热制 冷，再经过四通阀20、第二气液分离器70变为中温低压制冷剂气体，同时吸入压缩机10的第一气缸11和第二气缸14内进行压缩，并分别经过靠近上法兰91一侧的消音器和靠近下法兰93一侧的消音器排入压缩机10的壳体内，完成一次循环。

在图1所示的实施例中，中压支路50和变容切换机构80设置在同一个气缸，也就是第一气缸11上，同时对第二气缸14进行调节。其中，中压支路50用于调节第一气缸11的吸气方式，同时变容切换机构80控制第一气缸11是否工作，而第二气缸14是始终工作的，并且进气方式始终为吸入低压气体。

在图2所示的优选实施方式中，变容切换机构80设置在第二气缸14上。此外，中压支路50与第一气缸11连接，也就是中压支路50和变容切换机构80设置在不同的气缸上。其中，中压支路50控制着第一气缸11的吸气方式，而变容切换机构80控制第二气缸14是否工作，因此第一气缸11是始终工作的。

上述两个实施例相同点是都可以根据换热系统所需工况而调整运行模式，压缩机都具有双缸高冷量运行模式、双缸中冷量运行模式、单缸低冷量运行模式。其中，压缩机10在双缸高冷量运行模式和双缸中冷量运行模式时的工作原理与图2和图4所示的原理相同，这里就不赘述了。

在图7中的压缩机在换热系统中工作时，当换热系统以低冷量维持室温运行时，压缩机10以单缸低冷量运行模式运行(请参考图8)，此时第一气缸11运行，第二气缸14空转不做功。其中，压缩机10的运行模式如果从双缸高冷量运行模式切换为单缸低冷量运行模式时，只需通过变容切换机构80动作，需要关闭第三开关阀834，打开第二开关阀832，此时销钉81的头部811通入低压气流，销钉81在复位元件82的作用下弹起，卡住第二气缸14内的滑片13，滑片13该滑片13与第二滚子脱离，第二气缸14空转不做功。如果压缩机10的运行模式从双缸中冷量运行模式切换为单缸低冷量运行模式时，为了防止第二气缸14直接空转会造成第二换热器40不制冷，应先通过第一开关阀52，将第一气缸11的吸气口由连通第二气液分离器70改为通第一气液分离器53，之后才可通过变容切换机构80切换为单缸模式。

优选地，压缩机10是变容量压缩机或定容量压缩机。

优选地，压缩机10是定速压缩机或变速压缩机。

优选地，压缩机10是立式压缩机或卧式压缩机。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1.本发明通过将气体冷媒喷射与双缸变容压缩机相结合，经过一次节流的中压制冷剂喷入气缸内，以提高压缩机的制冷量，从而解决了换热系统(特别是换热系统)因过冷度的限制而存在能效低的问题；

2.通过加装了中压支路，通过调节进气方式，增加了多缸中冷量运行模式，使换热系统具有单缸低冷量、多缸中冷量、多缸高冷量三种运行模式，并使三种运行模式自由切换，解决了现有的变容压缩机存在运行模式单一的问题；

3.通过将双缸压缩机的两个气缸设计成容积大小不同的形式，使换热系统在单缸低冷量运行模式时能够小排量运行，解决了现有压缩机输出的最小冷量达不到要求，冷量调节范围小的问题；

4.两个气缸采用独立吸气方式，第一气缸11吸入中压制冷剂，第二气缸14吸入低压制冷剂，从而降低了压缩机的功耗，解决了现有压缩机双缸模式排气温度高、能效低的问题。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。