热泵机组的制作方法

本发明涉及制冷和制热技术领域，尤其是涉及一种热泵机组。

背景技术：

一般地，为了增大热泵机组制热时的循环冷媒量，通常会在系统中设置储液器。然而，相关技术中的热泵机组，在制冷循环时，在获得相同过冷度的情况下，流路经过储液器会增加系统的冷媒充注量，若冷媒充注量相同时，制冷流路经过储液器会降低过冷度的获取，导致系统制冷量减少。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种热泵机组，在制冷循环时，冷媒不经过储液器，只有在制热循环时，才经过储液器，与制冷制热时均通过储液器的系统循环相比，在冷媒充注量相同情况下，制冷时可获得更大过冷度，获取更大的制冷能力；在获得相同过冷度的情况下，则可以减少系统的冷媒充注量，减少成本。

根据本发明实施例的热泵机组，包括：压缩机，所述压缩机具有排气口和回气口；换向组件，所述换向组件具有第一阀口至第四阀口，第一阀口与第二阀口和第三阀口中的一个换向连通，第四阀口与第二阀口和第三阀口中的另一个换向连通，所述第一阀口与所述排气口相连，所述第四阀口与所述回气口相连；第一换热器，所述第一换热器的第一端与所述第二阀口相连；第二换热器，所述第二热换器的第一端与所述第三阀口相连；第一节流元件，所述第一节流元件设在所述第一换热器的第二端和所述第二换热器的第二端之间；第一制冷流路和第二制冷流路，所述第一制冷流路连接在所述第一换热器的第二端和所述第一节流元件的第一端之间，所述第一制冷流路上串连有从所述第一换热器到所述第一节流元件的方向上单向导通的第一单向阀，所述第二制冷流路连接在所述第一节流元件的第二端和所述第二换热器的第二端之间，所述第二制冷流路上串连有从所述第一节流元件到所述第二换热器的方向上单向导通的第二单向阀；第一制热流路和第二制热流路，所述第一制热流路连接在所述第二换热器的第二端和所述第一节流元件的第一端之间，所述第一制热流路上串连有从所述第二换热器到所述第一节流元件的方向上单向导通的第三单向阀，所述第二制热流路连接在所述第一换热器的第二端和所述第一节流元件的第二端之间，所述第二制热流路上串连有从所述第一节流元件到所述第一换热器的方向上单向导通的第四单向阀；储液器，所述储液器串联在所述第一制热流路上，所述储液器位于所述第三单向阀和所述第二换热器之间。

根据本发明实施例的热泵机组，通过将储液器串联在第一制热流路上，且使其位于第三单向阀和第二换热器之间，从而制冷循环时冷媒不通过储液器，只在制热循环时冷媒才通过储液器，这与相关技术中的制冷制热时均通过储液器的热泵机组相比，可以在冷媒充注量相同情况下，制冷时获得更大过冷度，从而使得热泵机组获取更大的制冷能力，提高制冷效果；在获得相同过冷度的情况下，可以减少制冷时热泵机组的冷媒充注量，降低成本。另外，在制热运行时，第二换热器内的冷媒可部分迁移至储液器内以减少第二换热器内的冷媒储液量，提高第二换热器的换热效率，同时还有利于停电时对第二换热器中的换热管的防冻保护。

根据本发明的一些实施例，热泵机组还包括经济器，所述经济器包括相互换热的第一流路和第二流路，所述第一流路的第一端与所述第一节流元件的第一端相连，第一流路的第二端与所述第一单向阀和所述第三单向阀相连，所述第二流路的入口端连接在所述第一流路的第一端和所述第一节流元件的第一端之间，所述第二流路的出口端与所述压缩机的补气口相连，所述第二流路的入口端串联有第二节流元件。

根据本发明的一些实施例，所述第二换热器为降膜式换热器，所述第二换热器内设有冷媒流路和水流路，所述冷媒流路具有第一接口至第三接口，所述第一接口与所述第三阀口相连，所述第二接口与第二单向阀相连，所述第三接口与储液器相连。

具体地，热泵机组还包括防冻水路和控制装置，所述防冻水路的两端分别与所述水流路的进水口和出水口相连，所述防冻水路上串连有循环水泵，当所述热泵机组停止工作时，所述控制装置控制循环水泵开启。

具体地，所述防冻水路上设有加热件以用于加热防冻水路中的媒介水。

具体地，所述加热件包括用于盛放媒介水的加热壳体和电加热件，所述加热壳体串联在所述循环水泵和所述水流路之间，所述电加热件设在所述加热壳体上用于加热媒介水。

根据本发明的一些实施例，热泵机组还包括油分离器，所述油分离串连在所述排气口和所述第一阀口之间。

根据本发明的一些实施例，热泵机组还包括气液分离器，所述气液分离器串连在所述第四阀口和所述回气口之间。

可选地，所述换向组件为四通阀。

可选地，所述第一节流元件为电子膨胀阀。

附图说明

图1是根据本发明一些实施例的热泵机组的示意图；

图2是根据本发明一些实施例的热泵机组在制冷时的示意图；

图3是根据本发明一些实施例的热泵机组在制热时的示意图。

附图标记：

热泵机组100；

压缩机1；排气口a；回气口b；补气口m；

换向组件2；第一阀口c；第二阀口d；第三阀口e；第四阀口f；

第一换热器3；

第二换热器4；第一接口g；第二接口h；第三接口i；进水口j；出水口k；

第一节流元件5；

第一制热流路6；第三单向阀6a；

第二制热流路7；第四单向阀7a；

第一制冷流路8；第一单向阀8a；

第二制冷流路9；第二单向阀9a；

储液器10；

经济器11；第一流路11a；第二流路11b；第二节流元件11c

防冻水路12；循环水泵12a；加热件12b；

油分离器13；

气液分离器14；

分液器15。

具体实施方式

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。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。

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”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的热泵机组100，热泵机组100可用于调节室内温度例如给室内环境制冷或制热。例如，热泵机组100为空气源热泵机组。

如图1-图3所示，根据本发明实施例的热泵机组100，可以包括压缩机1、换向组件2、第一换热器3、第二换热器4、第一节流元件5、第一制冷流路8、第二制冷流路9、第一制热流路6、第二制热流路7和储液器10。其中，当热泵机组100制冷时，第一换热器3为冷凝器，第二换热器4为蒸发器，当热泵机组100制热时，第一换热器3为蒸发器，第二换热器4为冷凝器。

具体地，压缩机1具有排气口a和回气口b，换热后的冷媒可从压缩机1的回气口b返回到压缩机1内，冷媒在压缩机1内被压缩机1压缩后形成高温高压的冷媒，从排气口a排出到热泵机组100的冷媒流路中。可选地，压缩机1为螺杆式压缩机，当然本发明不限于此，在另一些实施例中，压缩机1还可以是其它压缩机例如离心式压缩机。需要说明的是，压缩机1的结构和工作原理已被本领域技术人员所熟知，此处不再详细描述。

换向组件2具有第一阀口c至第四阀口f，其中，第一阀口c与第二阀口d和第三阀口e中的一个换向连通，第四阀口f与第二阀口d和第三阀口e中的另一个换向连通，也就是说，当第一阀口c与第二阀口d连通时，第四阀口f与第三阀口e连通，当第一阀口c与第三阀口e连通时，第四阀口f与第二阀口d连通。另外，第一阀口c与排气口a相连，第四阀口f与回气口b相连，从而将换向组件2连接在冷媒流路中以便于冷媒的流通。

优选地，换向组件2为四通阀，当四通阀断电时，第一阀口c与第二阀口d连通，第四阀口f与第三阀口e连通，当四通阀通电时，第一阀口c与第三阀口e连通，第四阀口f与第二阀口d连通。但是可以理解的是，换向组件2也可以形成为其它元件，只要具有第一阀口c至第四阀口f且可实现换向即可。

由于换向组件2的第一阀口c可以与第二阀口d和第三阀口e中的其中一个换向连通，第四阀口f与第三阀口e和第二阀口d中的另一个换向连通，这使得热泵机组100可以在制冷模式和制热模式之间转换，从而实现了热泵机组100的制冷功能和制热功能。

第一换热器3的第一端(例如，图1-图3中示出的左端)与第二阀口d相连，第二换热器4的第一端与第三阀口e相连，第一节流元件5设在第一换热器3的第二端(例如，图1-图3中示出的右端)和第二换热器4的第二端之间以对流经其的冷媒进行节流降压。可选地，第一换热器3为翅片式换热器。在翅片式换热器的第二端设有分液器15，当热泵机组100制热时，冷媒可经过分液器15分液之后流向翅片式换热器。

可选地，第一节流元件5为毛细管、电子膨胀阀或热力膨胀阀。

具体地，如图1和图2所示，第一制冷流路8连接在第一换热器3的第二端(例如，图1-图3中示出的右端)和第一节流元件5的第一端(例如，图1-图3中示出的右端)之间，第一制冷流路8上串连有从第一换热器3到第一节流元件5的方向上单向导通的第一单向阀8a，第二制冷流路9连接在第一节流元件5的第二端(例如，图1-图3中示出的左端)和第二换热器4的第二端之间，第二制冷流路9上串连有从第一节流元件5到第二换热器4的方向上单向导通的第二单向阀9a；如图1和图3所示，第一制热流路6连接在第二换热器4的第二端和第一节流元件5的第一端之间，第一制热流路6上串连有从第二换热器4到第一节流元件5的方向上单向导通的第三单向阀6a，第二制热流路7连接在第一换热器3的第二端和第一节流元件5的第二端之间，第二制热流路7上串连有从第一节流元件5到第一换热器3的方向上单向导通的第四单向阀7a，储液器10串联在第一制热流路6上，储液器10位于第三单向阀6a和第二换热器4之间。

具体而言，当热泵机组100制冷时，第一阀口c与第二阀口d连通，第三阀口e与第四阀口f连通，从压缩机1的排气口a排出的高温高压的冷媒可经过第一阀口c和第二阀口d流向第一换热器3，冷媒在第一换热器3内与周围的环境进行换热，随后从第一换热器3排出，流向第一制冷流路8，并经过第一制冷流路8上的第一单向阀8a后，流向第一节流元件5，冷媒经第一节流元件5节流降压后，流向第二制冷流路9，并经过第二制冷流路9上的第二单向阀9a后，流向第二换热器4，冷媒从第二换热器4流出后，经过第三阀口e和第四阀口f以及压缩机1的回气口b返回到压缩机1，以此往复。

当热泵机组100制热时，第一阀口c与第三阀口e连通，第二阀口d与第四阀口f连通，从压缩机1的排气口a排出的冷媒经过第一阀口c和第三阀口e流向第二换热器4，并在第二换热器4内实现换热，冷媒从第二换热器4流出后流向第一制热流路6，并流向储液器10，随后冷媒从储液器10流出且经过第三单向阀6a后，流向第一节流元件5，冷媒经第一节流元件5节流降压后，流向第二制热流路7，并经过第二制热流路7上的第四单向阀7a后，流向第一换热器3，冷媒从第一换热器3流出后经过第二阀口d和第四阀口f，并经过压缩机1的回气口b返回到压缩机1，以此往复。

根据本发明实施例的热泵机组100，通过将储液器10串联在第一制热流路6上，且使其位于第三单向阀6a和第二换热器4之间，从而制冷循环时冷媒不通过储液器10，只在制热循环时冷媒才通过储液器10，这与相关技术中的制冷制热时均通过储液器的热泵机组相比，可以在冷媒充注量相同情况下，制冷时获得更大过冷度，从而使得热泵机组100获取更大的制冷能力，提高制冷效果；在获得相同过冷度的情况下，可以减少制冷时热泵机组100的冷媒充注量，降低成本。另外，在制热运行时，第二换热器4内的冷媒可部分迁移至储液器10内以减少第二换热器4内的冷媒储液量，提高第二换热器4的换热效率，同时还有利于停电时对第二换热器4中的换热管的防冻保护。

在本发明的一些实施例中，第二换热器4为降膜式换热器或满液式换热器。

具体地，如图1-图3所示，第二换热器4为降膜式换热器，第二换热器4内设有冷媒流路和水流路，冷媒流路具有第一接口g至第三接口i，第一接口g与第三阀口e相连，第二接口h与第二单向阀9a相连，第三接口i与储液器10相连。此处可以理解的是，第一接口g为上述的第二换热器4的第一端，第二接口h和第三接口i即为上述的第二换热器4的第二端。由于降膜式蒸发器具有换热效率高，冷媒的充注量少等优点，通过使得第二换热器4为降膜式换热器，有利于提高系统的能效，降低成本，而且在热泵机组100进行逆循环除霜运行时，由于冷媒流路的液位较低，相比满液式和干式换热器，降膜式换热器的设置会极大的降低吸气带液风险，减少压缩机1的液击可能性，提高热泵机组100性能。

具体而言，当热泵机组100制冷时，第一阀口c与第二阀口d连通，第三阀口e与第四阀口f连通，从压缩机1的排气口a排出的高温高压的冷媒可经过第一阀口c和第二阀口d流向第一换热器3，冷媒在第一换热器3内与周围的环境进行换热，随后从第一换热器3排出，流向第一制冷流路8，并经过第一制冷流路8上的第一单向阀8a后，流向第一节流元件5，冷媒经第一节流元件5节流降压后，流向第二制冷流路9，并经过第二制冷流路9上的第二单向阀9a后，经过第二接口h流向降膜式换热器的冷媒流路，冷媒在冷媒流路内与水流路中的媒介水进行换热，随后冷媒从降膜式换热器的第一接口g流出并经过第三阀口e和第四阀口f以及压缩机1的回气口b返回到压缩机1，水流路中换热后的媒介水则流向室内环境中与室内环境进行换热以降低室内温度。

当热泵机组100制热时，第一阀口c与第三阀口e连通，第二阀口d与第四阀口f连通，从压缩机1的排气口a排出的冷媒经过第一阀口c和第三阀口e、并经过第一接口g流向降膜式换热器的冷媒流路，冷媒在冷媒流路内与水流路中的媒介水进行换热，随后冷媒从降膜式换热器的第三接口i流出并流向第一制热流路6，接着流向储液器10，随后冷媒从储液器10流出且经过第三单向阀6a后，流向第一节流元件5，冷媒经第一节流元件5节流降压后，流向第二制热流路7，并经过第二制热流路7上的第四单向阀7a后，流向第一换热器3，冷媒从第一换热器3流出后经过第二阀口d和第四阀口f，并经过压缩机1的回气口b返回到压缩机1；水流路中换热后的媒介水则流向室内环境中与室内环境进行换热以提高室内温度。由此，在制热时，降膜式换热器的第三接口i与储液器10相连，从而在突然停电时，降膜式换热器的冷媒流路中的冷媒可从迁移至储液器10中，以用作停电时对冷媒流路的防冻保护。

具体地，第二换热器4包括用于流通冷媒的壳管和用于流通媒介水的换热管，换热管可设在壳管内，壳管与换热管之间的空间限定出上述的冷媒流路，换热管限定出上述的水流路。

进一步地，如图1-图3所示，热泵机组100还包括防冻水路12和控制装置，防冻水路12的两端分别与水流路的进水口j和出水口k相连，防冻水路12上串连有循环水泵12a，当热泵机组100停止工作时，控制装置控制循环水泵12a开启，这可便于媒介水在防冻水路12中循环，从而使得防冻水路12中的媒介水温度均衡，避免因水流路内媒介水局部温度过低而造成的媒介水结冰，提高水流路的防冻效果。

具体地，防冻水路12上设有加热件12b以用于加热防冻水路12中的媒介水，从而提高防冻水路12中的媒介水的水温，进而提高水流路的防冻效果，避免因热泵机组100长时间停机而造成的水流路内媒介水的结冰，在热泵机组100再次运行时，有利于提高热泵机组100运行的可靠性。

具体地，加热件12b包括用于盛放媒介水的加热壳体和电加热件，加热壳体串联在循环水泵12a和水流路之间即加热壳体串联在防冻水路12的除循环水泵12a以外的部分上，电加热件设在加热壳体上用于加热媒介水，从而当媒介水流经加热壳体时，电加热件对媒介水进行加热以提高媒介水的水温，提高水流路的防冻效果。优选地，电加热件电加热棒，电加热棒的至少一部分伸入到加热壳体内，从而对加热壳体内的媒介水直接加热，提高传热效果。

在本发明的一些实施例中，如图1-图3所示，热泵机组100还包括经济器11，经济器11包括相互换热的第一流路11a和第二流路11b，第一流路11a的第一端(例如，图1-图3中示出的上端)与第一节流元件5的第一端相连，第一流路11a的第二端(例如，图1-图3中示出的下端)与第一单向阀8a和第三单向阀6a相连，第二流路11b的入口端连接在第一流路11a的第一端和第一节流元件5的第一端之间，第二流路11b的出口端与压缩机1的补气口m相连，第二流路11b的入口端串联有第二节流元件11c。具体而言，从冷凝器(制冷时第一换热器3为冷凝器，制热时第二换热器4为冷凝器)流出的冷媒可经过第一流路11a的第二端流向经济器11，经过第一流路11a的第一端流出经济器11并流向第一节流元件5，位于第一流路11a的第一端与第一节流元件5的第一端之间的冷媒可流向第二节流元件11c，这部分冷媒经第二节流元件11c节流降压后形成为低温低压的冷媒并流向第二流路11b，第二流路11b内的低温低压冷媒与第一流路11a内的冷媒进行换热，随后第二流路11b内的冷媒流向压缩机1的补气口m。由此，不但有利提高从第一流路11a流出的冷媒的过冷度，提高系统制冷量，而且从第二流路11b流出的冷媒可经过压缩机1的补气口m补充到压缩机1内，可降低压缩机1的排气温度，提高热泵机组100运行的可靠性。

可选地，第二节流元件11c为电子膨胀阀、热力膨胀阀或毛细管。

在本发明的一些实施例中，热泵机组100还包括油分离器13，油分离器13串连在排气口a和第一阀口c之间，从压缩机1的排气口a排出的含油冷媒可首先流向油分离器13，含油冷媒在油分离器13内实现冷媒与润滑油的分离，分离出的冷媒流向第一阀口c，分离出的润滑油流回压缩机1，由此，可较大程度上减少流向热泵机组100的冷媒流路中的润滑油量，可使得分离出的润滑油更顺畅地回流到压缩机1内，有利于提高热泵机组100的性能和运行的可靠性。

在本发明的一些实施例中，热泵机组100还包括气液分离器14，气液分离器14串连在第四阀口f和回气口b之间，从第四阀口f流出的冷媒可首先流向气液分离器14，冷媒在气液分离器14内可实现气态冷媒和液态冷媒的分离，分离出的气态冷媒则经过回气口b返回到压缩机1，液态冷媒则储存在气液分离器14内，从而避免了压缩机1产生液击，提高压缩机1运行的可靠性。

根据本发明实施例的热泵机组100的其它结构均已成为现有技术，且被本领域技术人员所熟知，此处不再进行说明。

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，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。