二氧化碳制冷系统的制作方法

本实用新型涉及制冷技术领域，尤其是涉及一种二氧化碳制冷系统。

背景技术：

目前如何提高二氧化碳制冷系统能效是制冷行业的趋势，各大厂家都在争先恐后地研究此技术。空调厂商从系统角度出发，如何改善换热效率、改善流路特性等方面进行研究检讨，而压缩机厂商则从如何提高压缩机机械效率、电机效率、容积效率等方面进行研究检讨。

技术实现要素：

本实用新型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，本实用新型提出一种二氧化碳制冷系统，本申请是从二氧化碳制冷系统和压缩机结构两方面同时考虑，来提高二氧化碳制冷系统的能效。

根据本实用新型实施例的二氧化碳制冷系统，包括：压缩机，所述压缩机内具有第一气缸和第二气缸，所述压缩机上设有排气口、第一吸气口和第二吸气口，所述第一吸气口与所述第一气缸连通，所述第二吸气口与所述第二气缸连通；室外换热器，所述室外换热器具有第一进口和第一出口，所述第一进口与所述排气口连通，所述第一出口处设有第一节流装置；室内换热器，所述室内换热器具有第二进口和第二出口，所述第二出口与所述第一吸气口连通，所述第二进口处设有第二节流装置；回热换热器，所述回热换热器内限定出第一换热腔和第二换热腔，所述第一换热腔连接在所述第一出口和所述第二节流装置之间，所述第二换热腔连接在所述第一节流装置和所述第二吸气口之间；所述二氧化碳制冷系统内所充注的冷媒为二氧化碳，其中所述第一气缸的容积V1和所述第二气缸的容积V2满足如下关系式：0.05≤V2/V1≤0.5。

根据本实用新型实施例的二氧化碳制冷系统，通过在系统中设置回气换热器，将从室外换热器中排出的冷媒分流后在回气换热器中进行换热，并且将第一气缸的容积V1和第二气缸的容积V2设计为0.05≤V2/V1≤0.5，由此根据本实用新型实施例的二氧化碳制冷系统分别从系统流路角度和压缩机结构角度两方面综合考虑并且改进，从而本二氧化碳制冷系统的能效高，能够达到最佳能效状态。

根据本发明实施例的二氧化碳制冷系统内所充注的冷媒为二氧化碳。也就是说，根据本发明实施例的二氧化碳制冷系统的冷媒为二氧化碳制冷剂，由此，根据本发明实施例的二氧化碳制冷系统当充注二氧化碳为冷媒时，其对于系统的吸能提高的效果更加明显，也就是说，根据本发明实施例的二氧化碳制冷系统更加适于二氧化碳制冷剂的循环。

在一些优选实施例中，所述第一气缸的容积V1和所述第二气缸的容积V2满足如下关系式：0.1≤V2/V1≤0.4。

在一些优选实施例中，所述第一气缸的容积V1和所述第二气缸的容积V2满足如下关系式：0.15≤V2/V1≤0.3。

在一些优选实施例中。

在一些优选实施例中，所述第一吸气口处设有第一气液分离器。

在一些优选实施例中，所述第二吸气口处设有第二气液分离器。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/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：

图1是根据本实用新型实施例的二氧化碳制冷系统原理图；

图2是图1所述的二氧化碳制冷系统压焓图。

附图标记：

二氧化碳制冷系统100；

压缩机10；第一气缸11；第二气缸12；排气口13；第一吸气口14；第二吸气口15；

室外换热器20；第一进口21；第一出口22；

室内换热器30；第二进口31；第二出口32；

回热换热器40；第一节流装置50；第二节流装置60；第一气液分离器70。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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。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实用新型中的具体含义。

下面参考图1和图2描述根据本发明实施例的二氧化碳制冷系统100。

如图1所示，根据本发明实施例的二氧化碳制冷系统100，包括：压缩机10、室外换热器20、室内换热器30、回热换热器40、第一节流装置50和第二节流装置60。

压缩机10内具有第一气缸11和第二气缸12，压缩机10上设有排气口13、第一吸气口14和第二吸气口15，第一吸气口14与第一气缸11连通，第二吸气口15与第二气缸12连通。第一吸气口14用于第一气缸11的吸气，第二吸气口15用于第二气缸12的吸气。第一气缸11通过第一吸气口14吸气后，在第一气缸11内压缩，压缩后的高压冷媒再从第一气缸11排入至压缩机10的壳体内；同理，第二气缸12通过第二吸气口15吸气后，在第二气缸12内压缩，压缩后的高压冷媒再从第二气缸12排入至压缩机10的壳体内。从第一气缸11和第二气缸12派排出的高压冷媒在压缩机10的壳体内混合后，全部通过压缩机10上设置的排气口13排出，从而参与二氧化碳制冷系统100的冷媒循环。

室外换热器20具有第一进口21和第一出口22，第一进口21与排气口13连通，第一出口22处设有第一节流装置50，室内换热器30具有第二进口31和第二出口32，第二出口32与第一吸气口14连通，第二进口31处设有第二节流装置60，回热换热器40内限定出第一换热腔和第二换热腔，第一换热腔连接在第一出口22和第二节流装置60之间，第二换热腔连接在第一节流装置50和第二吸气口15之间。

由此，从压缩机10排气口13排出的高压冷媒，经第一进口21进入到室外换热器20中，与室外环境进行换热，从第一出口22排出的冷媒分成两路，其中一路经回热换热器40的第一换热腔、第二节流装置60进入到室内换热器30的第二进口31，并且在室内换热器30与室内环境进行换热，换热后的冷媒由第一吸气口14回到压缩机10的第一气缸11进行压缩；另一路经第一节流装置50节流后，在回热换热器40的第二换热腔与前述的冷媒流路进行换热后，由第二吸气口15回到压缩机10的第二气缸12进行压缩，如此循环。

也就是说，第一气缸11用于接收经过室内换热器30换热后的冷媒，第二气缸12 用于接收未经室内换热器30换热，而直接从室外换热器20排出后，经节流后的冷媒。并且这两路冷媒在回热换热器40中进行换热。

在本发明的实施例中，第一气缸11的容积V1和第二气缸12的容积V2满足如下关系式：0.05≤V2/V1≤0.5。

根据本发明实施例的二氧化碳制冷系统100，通过在系统中设置回气换热器，将从室外换热器20中排出的冷媒分流后在回气换热器中进行换热，并且将第一气缸11的容积V1和第二气缸12的容积V2设计为0.05≤V2/V1≤0.5，由此根据本发明实施例的二氧化碳制冷系统100分别从系统流路角度和压缩机10结构角度两方面综合考虑并且改进，从而本二氧化碳制冷系统100的能效高，能够达到最佳能效状态。

此外，根据本发明实施例的二氧化碳制冷系统100内所充注的冷媒为二氧化碳。也就是说，根据本发明实施例的二氧化碳制冷系统100的冷媒为二氧化碳制冷剂，由此，根据本发明实施例的二氧化碳制冷系统100当充注二氧化碳为冷媒时，其对于系统的吸能提高的效果更加明显，也就是说，根据本发明实施例的二氧化碳制冷系统100更加适于二氧化碳制冷剂的循环。

下面将参考图1和图2，详细描述根据本发明实施例的二氧化碳制冷系统100。

如图1所示，根据本发明实施例的二氧化碳制冷系统100中，压缩机10内具有第一气缸11和第二气缸12，压缩机10上设有与第一气缸11连通的第一吸气口14，与第二气缸12连通的第二吸气口15，经第一气缸11和第二气缸12压缩后的冷媒均从排气口13排出。

室外换热器20包括第一进口21与第一出口22，室内换热器30包括第二进口31与第二出口32，第一出口22与第二进口31连通，室外换热器20的第一进口21与压缩机10的排气口13连通，室内换热器30的第二出口32与压缩机10的第一吸气口14连通。

从室外换热器20的第一出口22流出的冷媒，分成二股流路，其中第一股流路的冷媒通过第二节流装置60流入室内换热器30，再流向压缩机10的第一吸气口14，第二股流路的冷媒通过第一节流装置50后流向压缩机10的第二吸气口15。

回热换热器40为上述两股冷媒流路的热交换提供了场所，通过第一节流装置50后的冷媒与第一股流路的冷媒在回热换热器40中有热量交换，热交换后，第一股流路的冷媒才经过第二节流装置60进入室内换热器30。两股流路有热交换但是冷媒在回热换热器40中不存在混合现象。

根据本发明实施例的二氧化碳制冷系统100，经过压缩机10压缩后的高压高温的冷媒排出压缩机10后进入到室外换热器20中，室外换热器20与室外环境温度存在温差，室外换热器20将热量交换到室外环境，由此高压高温的冷媒的温度会降低逐步变为液 态或气液混合物流出室外换热器20。

流出室外换热器20的冷媒分成二股流路，第一股流路为通往室内换热器30的冷媒流路，第二股流路为首先流经第一节流装置50，该第一节流装置50可以是毛细管、节流阀或电子膨胀阀等，经过第一节流装置50后的冷媒往压缩机10的第二吸气口15流动。在第一股流路通往室内换热器30前，系统中设置有回热换热器40，这使得第一股未经节流的冷媒与第二股经过节流后的冷媒进行热交换，由此第一股冷媒首先被冷却，然后再经第二节流装置60进行节流；而第二股冷媒吸热后逐步转化成气态，并进入到压缩机10第二气缸12内进行压缩。

其中，上述冷媒的流动过程可以参考图2的压焓图做进一步详细说明，并由此能够清楚地体现出能效提升的原因。

如图2所示，从压缩机10开始，经过压缩机10压缩后的高压高温的冷媒的压焓值位于2和3’处，这两处的冷媒排出压缩机10后进入到室外换热器20中，室外换热器20与室外环境温度存在温差，室外换热器20将热量交换到室外环境，由此高压高温的冷媒的压焓值会降低6点，流出室外换热器20。

流出室外换热器20的冷媒分成二股流路，第一股流路为通往室内换热器30的冷媒，第二股流路流经第一节流装置50后节流，压焓值降低到7点，7点的冷媒状态为气液混合物，该混合物流向压缩机10的第二吸气口15。第一股流路在通往室内换热器30前，在回热换热器40中与第二股经第一节流装置50节流后的冷媒换热，也就是说第二股流路冷媒节流后位于7点的冷媒和第一股冷媒未节流前位于6点的冷媒进行热交换，由此第一股冷媒会被进一步冷却至压焓值为8点的状态，然后再进入第一节流装置50，通过第一节流装置50节流后变成压焓值为9点的状态进入室内换热器30，而第二股冷媒吸热后逐步转化成气态3点进入到压缩机10第二气缸12吸入口压缩。

在上述过程中，由于回热系统可以使得第一股冷媒流路过冷至8点，这可提高二氧化碳制冷系统100的能力，即制冷量。而采用了本发明的压缩机10，使得第二股冷媒流路在回热换热器40中换热后的压焓值为3点状态，进入压缩机10的第二气缸12进行压缩，则压焓值位于3点处的压缩过程可表示为图2的3-3’过程，相对于图2的1-2的压缩过程很明显节省了压缩功耗，由此该压缩机10及其二氧化碳制冷系统100可带来能效的提升。

在本发明的实施例中，第一气缸11的容积为V1，第二气缸12的容积为V2，V1和V2满足：0.05≤V2/V1≤0.5。

根据本发明的二氧化碳制冷系统100，第二股流路的冷媒质量应远小于第一股流路的冷媒，即整个二氧化碳制冷系统100的冷媒应大部分流经第一股流路，以保证室内换 热器30的蒸发需求。根据该需求，第二股冷媒进入到压缩机10第二气缸12质量远小于第一股冷媒进入到压缩机10第一气缸11质量，由此优选地V1和V2满足：0.05≤V2/V1≤0.5。

根据本发明实施例的空调器，通过设置如上的二氧化碳制冷系统100，使第二气缸12排气容积与第一气缸11的排气容积的比值满足0.05≤V2/V1≤0.5，可以有效地提高二氧化碳制冷系统100的性能，使空调器可以达到最佳能效状态。

更优选地V1和V2满足：0.1≤V2/V1≤0.4。

优选地V1和V2满足：0.15≤V2/V1≤0.3。

通过上述V2/V1的范围限定可以最大限度保证本压缩机10及其二氧化碳制冷系统100的能效值。

根据本发明实施例的制冷系统100内所充注的冷媒为二氧化碳。也就是说，根据本发明实施例的制冷系统100的冷媒为二氧化碳制冷剂，由此，根据本发明实施例的制冷系统100当充注二氧化碳为冷媒时，其对于系统的吸能提高的效果更加明显，也就是说，根据本发明实施例的制冷系统100更加适于二氧化碳制冷剂的循环。

在本发明的优选实施例中，第一吸气口14处设有第一气液分离器70。由此可以避免从第一吸气口14处进入的制冷剂混合了液体或杂质成分后，对压缩机10产生不良影响，由此可以对压缩机10起到有效的保护作用。

同理，在本发明的优选实施例中，第二吸气口15处也可以设有第二气液分离器。换言之，第一吸气口14处设置的气液分离器与第二吸气口15处设置的气液分离器是不同的零部件，也就是说，第一吸气口14和第二吸气口15分别经过不同的气液分离器后再进入到相应的气缸中，由此可以使进入到第一气缸11和第二气缸12内的冷媒不经混合直接进入到相应的气缸内进行压缩，从而可以保证二氧化碳制冷系统100的冷媒流向与压缩机10的不同气缸吸气的温度和压力，进而保证二氧化碳制冷系统100的制冷性能。

综上，根据本发明实施例的二氧化碳制冷系统100，通过在系统中设置回气换热器，将从室外换热器20中排出的冷媒分流后在回气换热器中进行换热，并且将第一气缸11的容积V1和第二气缸12的容积V2设计为0.05≤V2/V1≤0.5，由此根据本发明实施例的二氧化碳制冷系统100分别从系统流路角度和压缩机10结构角度两方面综合考虑并且改进，从而本二氧化碳制冷系统100的能效高，能够达到最佳能效状态。

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实用新型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。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。