CN101403536B - 带有喷射器的制冷剂循环装置 - Google Patents

Abstract

在带有喷射器(18)的制冷剂循环装置(10)中，在喷射器的喷嘴部分(18a)的上游侧配置分支部分(17)，以便在冷却运行模式下，将从外部热交换器(13)中流出的制冷剂分流成第一和第二液流。配置通路切换部分(12a，12b)，从而在冷却运行模式下，第一液流的制冷剂流经喷射器的喷嘴部分，并且第二液流的制冷剂流经减压单元、使用端热交换器、以及喷射器的制冷剂吸入口。相反，在加热运行模式下，从压缩机排出的制冷剂在通过使用端热交换器后流进喷嘴部分，并且从外部热交换器流出的制冷剂流进喷射器的制冷剂吸入口。

Description

带有喷射器的制冷剂循环装置

技术领域

本发明涉及一带有喷射器的制冷剂循环装置。

背景技术

通常，带有喷射器的制冷剂循环装置被配置成可在冷却运行模式和加热运行模式之间切换，其中所述冷却运行模式用于冷却需要进行空气调节的空间，所述加热模式用于加热需要进行空气调节的空间。

在带有喷射器的制冷剂循环装置中，可切换制冷剂流动通路从而实现冷却运行模式和加热运行模式的切换。使用端热交换器(using-side heatexchange)在冷却运行模式中用作蒸发冷却剂的蒸发器，在使用端热交换器中，冷却剂与吹入到需要进行空气调节的空间内的空气进行热交换，并且该使用端热交换器在加热运行模式中用作用于从制冷剂中散热的制冷剂散热器。

例如，图3显示了带有喷射器118的制冷剂循环装置100A，在JP-A-2007-003171(对应于美国US2006/0266072A1)中有详细描述。制冷剂循环装置100A具有四通阀门112作为通路切换部分。在冷却运行模式下，切换四通阀门112使从压缩机111中排出的制冷剂进入外部热交换器113，以执行和外部空气的热交换，同时从喷射器118的扩散器部分118d流出的制冷剂被吸入到压缩机111中。在冷却运行模式下，制冷剂如图3中实线箭头所示流动。因此，在冷却运行模式中，从外部热交换器113流出的制冷剂被分流到喷射器118的喷嘴部分118a的上游。从分支部分分流的一部分制冷剂在通过减压单元119后流入到使用端热交换器114中，然后制冷剂通过从喷嘴部分118a喷射的制冷剂液流被吸入到喷射器118的吸入口118b中。从喷嘴部分118a喷射的制冷剂和从吸入口部分118b吸入的制冷剂在喷射器118的混合部分118c中混合，然后混合的制冷剂流过喷射器118的扩散器部分118d。因此，在冷却运行模式中，使用端热交换器114用作蒸发器。

相反，在加热运行模式中，切换四通阀门112使制冷剂如图3中虚线箭头所示流动。因此，在加热运行模式中，从压缩机111中排出的制冷剂从喷射器118的扩散器部分118d的出口侧被引入到喷射器118中，然后流出外部热交换器113的制冷剂被吸入到压缩机111中。在加热运行模式中，使用端热交换器114用作制冷剂散热器。

但是，在图3所示的制冷剂循环装置100A中，在加热运行模式过程中，制冷剂流入喷射器118的方向和冷却运行模式中正好相反，并且不可能在喷射器118中获得压力增加效率。因此，在加热运行模式中，性能系数(COP)不可能通过使用喷射器118而获得改进。

在JP-A-2002-327967(对应于美国专利No.6550265)描述的带有喷射器118的制冷剂循环装置100B中，如图4所示，具有两个四通阀门112a，112b作为通路切换部分。在图4中，与图3中的制冷剂循环装置100A的组件相似的组件都使用同样的编号示出。切换四通阀门112a，112b来执行冷却运行模式或加热运行模式。在冷却运行模式中，从压缩机111排出的制冷剂流入外部热交换器113中，从使用端热交换器114中流出的制冷剂被吸入到制冷剂吸入口118b，如图4中实线箭头所示。因此，在冷却运行模式中，使用端热交换器114用作蒸发器。在图4中，气液分离器120位于喷射器118的扩散器部分118d的出口侧。

相反，在加热运行模式中，切换四通阀门112a，112b使制冷剂如图4中虚线箭头所示流动。因此，在加热运行模式中，从压缩机111中排出的制冷剂被引入使用端热交换器114中，同时从外部热交换器113流出的制冷剂被吸入到喷射器118的制冷剂吸入口118b中，如此使用端热交换器114用作制冷剂散热器。

在图4的制冷剂循环装置100B中，无论在冷却运行模式还是在加热运行模式中，都是将高压制冷剂供应到喷射器118的喷嘴部分118a，从用作蒸发器的热交换器中流出的制冷剂被吸入到喷射器118的制冷剂吸入口118b中。在这种情况下，COP在冷却运行模式和加热运行模式中都能获得改善，这是因为喷嘴部分118a中的制冷剂的动能损失能够获得恢复并且在扩散器部分118d中受压的制冷剂被吸入到压缩机111中。但是，根据本申请发明人的实验，尽管在加热运行模式中需要进行空气调节的空间能够被充分加热，同时COP也获得改善，但在冷却运行模式中该需要进行空气调节的空间却不能被充分制冷。

本申请的发明人仔细研究了其中的原因后发现，由于使用端热交换器114和外部热交换器113的位置状况，冷却运行模式和加热运行模式会具有不同的效果。

例如，当制冷剂循环装置110B用作房间的固定空调时，使用端热交换器114通常位于房间的上部因而房间能够实现有效的空气调节。因此，使用端热交换器114通常所处位置要高于定位在外部的外部热交换器113的位置。因而，在使用端热交换器114用作蒸发器的冷却运行模式中，有必要将液体制冷剂移动到处在高于外部热交换器113的位置处的使用端热交换器114中。进一步，在外部热交换器113用作蒸发器的加热运行模式中，喷射器118需要提供与使用端热交换器114和外部热交换器113之间的头差(head difference)相对应的制冷剂吸入效果。

但是，在图4所示的制冷剂循环装置100B中，喷射器118的制冷剂吸入能力在冷却运行模式和加热运行模式中都大致相等，只使用喷射器118的吸入作用把液体制冷剂供应给作为蒸发器的热交换器，因而导致在冷却运行模式中制冷剂的吸入能力不足。结果是在冷却运行模式中，无法向使用端热交换器114提供充分的液态制冷剂流量，从而使得需要进行空气调节的空间不能被有效制冷。

进一步而言，当制冷剂循环装置100B用作汽车空调时，压缩机111和外部热交换器113都位于发动机舱内，而使用端热交换器114则位于乘客车厢内。

当喷射器118位于发动机舱内时，与连接喷射器118和外部热交换器113的制冷剂管道相比，连接喷射器118和使用端热交换器114的制冷剂管道变得更长。结果，经由用作蒸发器的热交换器，从气液分离器120到制冷剂吸入口118b的制冷器通路中的压力损失增加。因此，乘客车厢不能被有效制冷。

发明内容

考虑到前述各种问题，本发明的目的是提供一种制冷剂循环装置，通过该装置无论在冷却运行模式还是加热运行模式下都能适宜地对空间进行空气调节，并且同时在冷却运行模式和加热运行模式下改进性能系数(COP)。

根据本发明的一方面，一种制冷剂循环装置包括用于压缩和排出制冷剂的压缩机，位于要进行空气调节的空间外部的外部热交换器，用以在制冷剂和外部空气之间进行热交换，和使用端热交换器，所述使用端热交换器设置成用于在制冷剂与被吹入空间的空气之间进行热交换。在制冷剂循环装置中设置通路切换部分，所述通路切换部分设置成用于切换制冷剂流，从而使得在用于冷却所述空间的冷却运行模式下，使用端热交换器用作蒸发制冷剂的制冷剂蒸发器，外部热交换器用作散热和冷却制冷剂的制冷剂散热器，并且使得在用于加热所述空间的加热运行模式下，使用端热交换器用作制冷剂散热器，外部热交换器用作制冷剂蒸发器。制冷剂循环装置具有喷射器，所述喷射器包括喷嘴部分和制冷剂吸入口，所述喷嘴部分构造成使制冷剂减压，在冷却运行模式和加热运行模式两种模式下，从用作蒸发器的热交换器流出的制冷剂在喷嘴部分喷出的高速制冷剂流的作用下从所述制冷剂吸入口吸入。此外，设有分支部分，该分支部分构造成在冷却运行模式和加热运行模式中的一种运行模式下将从用作制冷剂散热器的热交换器流出的制冷剂流分流成第一和第二液流，并且减压单元位于分支部分与用作蒸发器的热交换器之间的制冷剂通路中，用以在所述一种运行模式下使制冷剂减压。

在制冷剂循环装置中，所述通路切换部分被切换成将在分支部分分支的第一流制冷剂引导到喷嘴部分中，并经由减压单元和用作蒸发器的热交换器将在分支部分分支的第二流制冷剂引导到制冷剂吸入口中，并且在冷却运行模式和加热运行模式中的另一运行模式下，所述通路切换部分被切换成将从用作散热器的热交换器流出的制冷剂引导到喷嘴部分中，并将从用作蒸发器的热交换器流出的制冷剂引导到制冷剂吸入口中。

在一种运行模式中，因为通过减压设备，第一液流制冷剂流进喷嘴部分，第二液流制冷剂流进作为蒸发器运行的热交换器中，所以可以利用喷射器的吸入容量和压缩机的制冷剂吸入和排出容量来向作为蒸发器运行的热交换器提供液体制冷剂。

因此，在冷却运行模式和加热运行模式的任意运行模式下，能够向作为蒸发器运行的热交换器提供足够数量的液体制冷剂，从而能够对空间进行适当的空气调节。此外，在冷却运行模式和加热运行模式的任意运行模式下，因为从作为蒸发器运行的热交换器中流出的制冷剂被吸入到喷射器的制冷剂吸入口，所以可以减少在压缩机中的能量消耗，并且能够提高COP。

例如，制冷剂循环装置可进一步包括内部热交换器，所述内部热交换器用于在某一运行模式下，在从作为制冷剂散热器运行的热交换器流出的制冷剂和被吸入到压缩机中的制冷剂之间进行热交换。

作为一个实例，所述某一运行模式可以是冷却运行模式。在这种情况下，喷射器可位于空间的外部，使用端热交换器可位于外部热交换器的上侧，或/和使用端热交换器具有的热交换容量可小于外部热交换器所具有的热交换容量。

制冷剂循环装置可以进一步提供位于制冷剂通路中的第一止回阀，在冷却运行模式下，从压缩机排出的制冷剂通过所述止回阀流入到外部热交换器中，以允许制冷剂液流从压缩机流向外部热交换器；第二止回阀，其位于外部热交换器和分支部分之间的制冷剂通路中，以允许制冷剂液流从外部热交换器流向分支部分；气液分离器，用以将从喷射器流出的制冷剂分离成气体制冷剂和液体制冷剂，并且将已分离的气体制冷剂引入到压缩机的制冷剂吸入侧；以及位于制冷剂通路中的第三止回阀，在加热运行模式下，通过第三止回阀，已分离的液体制冷剂被引入到外部热交换器中以允许制冷剂从气液分离器流入到外部热交换器中。在这种情况下，通路切换部分被配置成在冷却运行模式下，使得从压缩机排出的制冷剂经由第一止回阀被引入到外部热交换器中，从外部热交换器流出的制冷剂经由第二止回阀被引入到分支部分中，从使用端热交换器流出的制冷剂被吸入到喷射器的制冷剂吸入部分中。进一步而言，通路切换部分被进一步配置成在加热模式下，使得从压缩机中排出的制冷剂被引入到使用端热交换器中，引入到外部热交换器中的制冷剂经由第三止回阀被吸入到喷射器的制冷剂吸入口。

根据本发明的另一方面，制冷剂循环装置包括用于压缩并排出制冷剂的压缩机；位于需要进行空气调节的空间外部的外部热交换器，所述外部热交换器用于在制冷剂和外部空气之间进行热交换；以及使用端热交换器，所述使用端热交换器用于在制冷剂和被吹入需要进行空气调节的空间的空气之间进行热交换。通路切换部分用于切换制冷剂流，以便在用于冷却空间的冷却运行模式下，使用端热交换器作为制冷剂蒸发器运行，制冷剂在所述蒸发器内蒸发，并且外部热交换器作为制冷剂散热器运行，制冷剂在所述散热器内散热和冷却，在用于加热空间的加热运行模式下，使用端热交换器作为制冷剂散热器运行，并且外部热交换器作为制冷剂蒸发器运行。进一步而言，制冷剂循环装置还包括喷射器，所述喷射器包括用于减压制冷剂的喷嘴部分和制冷剂吸入口，在冷却运行模式和加热运行模式两种模式下，从所述制冷剂吸入口从作为蒸发器运行的热交换器流出的制冷剂在喷嘴部分喷出的制冷剂的高速制冷剂流的作用下被吸入。分支部分用于在冷却运行模式下将流出外部热交换器的制冷剂流分流成第一和第二液流，并且减压单元位于分支部分和使用端热交换器之间的制冷剂通路中，用以在冷却运行模式下减压制冷剂。

在制冷剂循环装置中，通路切换部分被配置成在冷却运行模式下使第一液流的制冷剂流过喷射器的喷嘴部分，第二液流的制冷剂流过减压单元、使用端热交换器以及喷射器的制冷剂吸入口。此外，通路切换部分进一步被配置成，在加热运行模式下使从压缩机排出的制冷剂在通过使用端热交换器后流入喷嘴部分，并且从外部热交换器流出的制冷剂流入到喷射器的制冷剂吸入口。因此，在冷却运行模式和加热运行模式下，都能够对空间进行适当的空气调节，同时改善性能参数(COP)。

例如，制冷剂循环装置可以进一步配置气液分离器，用于将从喷射器流出制冷剂分离成的气体制冷剂和液体制冷剂。在这种情况下，气液分离器可被配置成用于在加热运行模式下将分离的液体制冷剂引导到外部热交换器中。

附图说明

从随后结合附图对实施例的描述中，本发明的其它目的和优点将变得显而易见并更容易理解，在附图中：

图1是示意图，示出了根据本发明的实施例，在冷却运行模式下具有喷射器的制冷剂循环装置；

图2是示意图，示出了根据本发明的实施例，在加热运行模式下具有喷射器的制冷剂循环装置；

图3是示意图，示出了现有技术中带有喷射器的制冷剂循环装置；和

图4是示意图，示出了现有技术中另一带有喷射器的制冷剂循环装置。

具体实施方式

将参考图1和图2对本发明的实施例进行描述。在本实施例中，具有喷射器18的制冷剂循环装置10通常用作汽车空调。在用于冷却需要进行空气调节的空间的冷却运行模式下，制冷剂如图1所示箭头流入制冷剂循环装置10。相反，在用于加热需要进行空气调节的空间的加热运行模式下，制冷剂如图2所示箭头流入制冷剂循环装置10。在本实施例中，需要进行空气调节的空间指汽车的乘客车厢。

在制冷剂循环装置10中，配置压缩机11用于吸入制冷剂，压缩被吸入的制冷剂和排出被压缩的高压高温制冷剂。压缩机11位于发动机舱内，通过皮带轮和皮带由来自汽车发动机(未示出)的驱动力来驱动和旋转压缩机11。

作为压缩机11，可以是可变排量压缩机，通过改变排放容量来调节制冷剂的排放容量，或者是固定排量压缩机，通过电磁离合器的断续连接改变压缩机的运行效率来调节制冷剂的排放容量。当电动压缩机用作压缩机11时，压缩机11可通过调节电动机的转速来调节制冷剂的排放容量。

第一四通阀门12a连接到压缩机11的制冷剂排放侧。提供第一四通阀门12a和第二四通阀门12b用以构成通路切换部分，在冷却运行模式和加热运行模式之间切换制冷剂流动。第一和第二四通阀门12a，12b都是电气阀门，其中阀门的运行由来自空调控制器(未示出)的控制信号控制。

如图1和2所示，第一四通阀门12a具有制冷剂入口和出口，所述入口和出口除了和压缩机11的排放端连接外，还与第二四通阀门12b的一侧、外部热交换器13和使用端热交换器14相连接。

如图1所示，当设置成冷却运行模式时，切换第一四通阀门12a，使得压缩机11的排放侧与外部热交换器13连接，并且使用端热交换器14通过第二四通阀门12b与喷射器18的制冷剂吸入口18b相连。相反，如图2所示，当设置成加热运行模式时，切换第一四通阀门12a，使得压缩机11的排放侧和使用端热交换器14相连，并且外部热交换器13通过第二四通阀门12b与喷射器18的制冷剂吸入口18b相连。

第二四通阀门12b具有制冷剂入口和出口，所述入口和出口分别与外部热交换器13、内部热交换器16的第一制冷剂通路16a、喷射器18的制冷剂吸入口18b和第一四通阀门12a相连。

如图1所示，当设置成冷却运行模式时，切换第二四通阀门12b，使得外部热交换器13和内部热交换器16的第一制冷剂通路16a相连，并且第一四通阀门12a和喷射器18的制冷剂吸入口18b相连。更进一步，如图2所示，当设置成加热运行模式时，切换第二四通阀门12b，使得外部热交换器13和喷射器18的制冷剂吸入口18b相连。

外部热交换器13是这样的热交换器，即其中的制冷剂和由冷却风扇吹入的外部空气(也就是乘客车厢外部的空气)进行热交换。外部热交换器13位于发动机舱内，类似于压缩机11。第一止回阀15a位于从第一四通阀门12a到外部热交换器13的制冷剂通路中，使得仅允许制冷剂从第一四通阀门12a向外部热交换器13流动。也就是说，在冷却运行模式中，配置第一止回阀15a用于仅允许制冷剂从压缩机11向外部热交换器13流动。

使用端热交换器14是这样的热交换器，即在其中流动的制冷剂与吹入乘客车厢中的空气进行热交换。空调中经有条件的温度调节的空气通过鼓风扇被吹入乘客车厢中。这里，乘客车厢是需要进行空气调节的空间的一个实例。

例如，使用端热交换器14位于乘客车厢中。更确切地说，使用端热交换器14被布置在限定出空气通路的空气调节箱中，空气通过所述空气通路流入乘客车厢中。空调的空气调节箱配置在位于乘客车厢前部区域的仪表板(仪表盘)的内部。

在本实施例中，因为使用端热交换器14处在乘客车厢中，所以需要使用端热交换器14的成形尺寸小于外部热交换器13的尺寸。一般来说，使用端热交换器14的热交换区域制造得小于外部热交换器13的热交换区域，因而使用端热交换器14的热交换容量变得小于外部热交换器13的热交换容量。例如，用于将空气吹向外部热交换器的冷却风扇和用于将空气吹入乘客车厢的鼓风扇都是电风扇，其中的旋转速度(空气吹入量)是由空气调节控制器输出的电压控制的。

接下来，将基于图1中冷却运行模式描述按照本实施例的制冷剂循环装置10的结构。

内部热交换器16包括第一制冷剂通路16a和第二制冷剂通路16b。在冷却运行模式下，从外部热交换器13中流出的制冷剂通过内部热交换器16的第一制冷剂通路16a，与通过内部热交换器16的第二制冷剂通路16b的制冷剂进行热交换。通过第二制冷剂通路16b的制冷剂被吸入到压缩机11中。因为具有内部热交换器16，所以处在使用端热交换器14的制冷剂入口端的制冷剂和处在使用端热交换器14的制冷剂出口端的制冷剂之间的焓差在冷却运行模式下会增加，从而改善了制冷剂循环装置10中的性能系数(COP)。

分支部分17位于内部热交换器16的第一制冷剂通路16a的制冷剂出口侧，用于在冷却运行模式下，将位于喷射器18喷嘴部分18a上游侧的制冷剂液流分为第一和第二液流。第二止回阀15b位于内部热交换器16的第一制冷剂通路16a和分支部分17之间的制冷剂通路中，以允许在冷却运行模式中，制冷剂从第一制冷剂通路16a流向分支部分17。也就是说，配置第二止回阀15b以允许在冷却运行模式下制冷剂从外部热交换器13向分支部分17流动。

分支部分17能够是具有带有三个端口的三通接头。分支部分17可以由矩形金属块或树脂块构成，在其中有多个制冷剂通路。

第一和第二分支通路17a，17b从分支部分17中分离出来。分支部分17通过第一分支通路17a连接到喷射器18的喷嘴部分18a。更进一步，分支部分17通过第二分支通路17b连接到减压单元19。在冷却运行模式中减压单元19位于使用端热交换器14的上游，用以减压制冷剂。例如，减压单元19是诸如毛细管或孔之类的节流阀。

连接到第一分支通路17a的喷射器18用作用于减压制冷剂的减压单元，也用作通过从喷嘴部分18a高速喷出的制冷剂的吸气作用、用于循环制冷剂的制冷剂循环装置。

喷射器18包括喷嘴部分18a、制冷剂吸入口18b、混合部分18c和扩散器部分18d。喷嘴部分18a在横截面上具有节流的制冷剂通路区域，在该区域中制冷剂在等熵情况下减压并膨胀。制冷剂吸入口18b位于喷射器18中，与喷射器18中的喷嘴部分18a的制冷剂喷射端口连通。因此，在冷却运行模式中，来自使用端热交换器14的制冷剂通过来自喷嘴部分18a的制冷剂喷射端口的制冷剂喷射流经由第一和第二四通阀门12a，12b被吸入到制冷剂吸入口18b中。

从喷嘴部分18a的制冷剂喷射端口喷射的制冷剂以及从制冷剂吸入口18b吸入的制冷剂在混合部分18c中被混合在一起，并且在扩散器部分18d中加压。

扩散器部分18d具有制冷剂通路区域，所述通路区域朝着下游方向逐渐变大。扩散器部分18d具有通过降低制冷剂流动速度来增加制冷剂压力的功能，也就是说，具有将制冷剂的速度能量转变成制冷剂的压力能量的功能。喷射器18通常位于需要进行空气调节的空间的外部。例如，喷射器18位于发动机舱中，比使用端热交换器14更靠近外部热交换器13。

蓄能器(accumulator)20位于喷射器18的扩散器部分18d的制冷剂出口侧。蓄能器20是气液分离器，其中从喷射器18的扩散器部分18d流出的制冷剂被分离成气态制冷剂和液态制冷剂，制冷循环的剩余制冷剂被存储在那里。蓄能器20具有气态制冷剂出口和液态制冷剂出口。蓄能器20的气态制冷剂出口通过内部热交换器16的第二制冷剂通路16b与压缩机11的制冷剂吸入侧连接。

蓄能器20的液态制冷剂出口连接到位于第一止回阀15a和外部热交换器13之间的制冷剂通路。配置第三止回阀15c以便在加热运行模式下只允许制冷剂从蓄能器20的液态制冷剂出口流向外部热交换器13。

接下来，将描述按照本实施例的制冷剂循环装置10的运行。首先，将参考图1描述用于冷却乘客车厢的冷却运行模式。

当设置成冷却运行模式时，控制第一和第二四通阀门12a，12b，切换到和冷却运行模式相对应的位置使制冷剂按照图1中箭头方向流动。

因而，当通过汽车发动机驱动并旋转压缩机11时，从压缩机11排出的高温高压制冷剂经由第一止回阀15a流入到外部热交换器13中。因为配置了第三止回阀15c，第三止回阀15c可阻止制冷剂从外部热交换器13流向蓄能器20。

流入外部热交换器13的高温高压制冷剂通过与冷却扇吹入的外部空气执行热交换而获得冷却。因此，在冷却运行模式下，外部热交换器作为制冷剂散热器运行。

在外部热交换器13中冷却的高压制冷剂通过第二四通阀门12b流入内部热交换器16的第一制冷剂通路16a中，并且与通过第二制冷剂通路16b的低温低压制冷剂进行热交换。因此，通过与将被吸入到压缩机11的制冷剂吸入侧的制冷剂进行热交换，穿过内部热交换器16的第一制冷剂通路16a的制冷剂的焓减少。从内部热交换器16的第一制冷剂通路16a流出的制冷剂通过第二止回阀15b流入分支部分17。

在分支部分17分流的制冷剂流进第一分支通路17a和第二分支通路17b。流进第一分支通路17a的制冷剂通过喷射器18的喷嘴部分18a在等熵情况下被减压并膨胀。在喷射器18的喷嘴部分18a减压并膨胀的制冷剂中，制冷剂的压力能量被转换成制冷剂的速度能量，从而使得高速制冷剂从喷嘴部分18a的制冷剂喷射端喷射出来。

在从喷嘴部分18a喷射出的制冷剂的吸入作用下，从使用端热交换器14流出的制冷剂通过第一和第二四通阀门12a，12b被吸入到喷射器18的制冷剂吸入口18b中。从喷嘴部分18a喷射出的制冷剂和从制冷剂吸入口18b吸入的制冷剂在喷射器18的混合部分18c混合在一起，经过混合的制冷剂流入到扩散器部分18d。

因为扩散器部分18d的内部通路的截面积朝着喷射器18的下游一侧不断变大，通过将制冷剂的速度能量转化为制冷剂的压力能量使得在扩散部分18d的制冷剂的压力得以增加。从喷射器18的扩散器部分18d流出的制冷剂在蓄能器20中被分离成气体制冷剂和液体制冷剂。从蓄能器20流出的已分离的气体制冷剂流进内部热交换器16的第二制冷剂通路16b中，与通过内部热交换器16的第一制冷剂通路16a高压高温制冷剂进行热交换，并且被吸入到压缩机11的制冷剂吸入口中。

在冷却运行模式中，因为存储在蓄能器20中的液体制冷剂的压力低于外部热交换器13一侧的压力，蓄能器20中的液体制冷剂不会通过第三止回阀15c流向外部热交换器13。

相反，从分支部分17流向第二分支通路17b的制冷剂在等熵情况下在减压单元19中获得减压并膨胀，在减压单元19中的已减压的低压制冷剂流入到使用端热交换器14中。流入到使用端热交换器14中的低压制冷剂通过从被吹入到乘客车厢中的空气中吸取热量而被蒸发。因而，通过鼓风扇吹入乘客车厢的空气被使用端热交换器14冷却。因此，在冷却运行模式下，使用端热交换器14作为用于蒸发制冷剂的蒸发器运行。

从使用端热交换器14流出的制冷剂，经由第一四通阀门12a和第二四通阀门12b，从制冷剂吸入口18b被吸入到喷射器18中。

接下来，将描述通过利用使用端热交换器14在乘客车厢中执行加热操作的加热运行模式。

当设成置加热运行模式时，切换第一和第二四通阀门12a，12b，使制冷剂如图2中箭头所示流动。因而，从压缩机11排出的高温高压制冷剂流入到使用端热交换器14中，并且通过与被鼓风扇吹入乘客车厢的空气执行热交换获得冷却。因此，被吹入乘客车厢中的空气通过使用端热交换器14获得加热。因而，在加热运行模式下，使用端热交换器14作为制冷剂散热器运行，在其中散热并冷却制冷剂。

在使用端热交换器14中的获得冷却的高压制冷剂流入第二分支通路17b中，并且通过减压单元19(例如固定节流阀)减压并膨胀到中等压力。在减压单元19中减压的制冷剂通过分支部分17流入第一分支通路17a。因为具有第二止回阀15b，分支部分17中的制冷剂仅流入第一分支通路17a而不会流入到内部热交换器16的第一制冷剂通路16a中。

流入第一分支通路17a的中压制冷剂在喷射器18的喷嘴部分18a在等焓的情况下进一步减压和膨胀。因而，制冷剂从喷嘴部分18a的制冷剂喷射端被高速喷出，类似于冷却运行模式。通过从喷嘴部分18a喷射出来的制冷剂流的吸入作用，流出外部热交换器13的制冷剂经由第二四通阀门12b被吸入到制冷剂吸入口18b中。

因而，在加热运行模式下，从喷嘴部分18a喷射出来的制冷剂和从制冷剂吸入口18b吸入的制冷剂在喷射器18的混合部分18c中混合，并且在扩散器部分18d中被加压。流出扩散器部分18d的制冷剂流入蓄能器20中，在蓄能器20中从液体制冷剂中分离出来的气体制冷剂流过内部热交换器16的第二制冷剂通路16b，并且被吸入到压缩机11的制冷剂吸入口中。在加热运行模式下，制冷剂流经内部热交换器16的第二制冷剂通路16b，实质上没有执行热交换。

相反，蓄能器20的液体制冷剂在喷射器18的吸入作用下经由第三止回阀15c流入外部热交换器13。流入外部热交换器13的液体制冷剂通过吸收被冷却扇吹入的外部空气的热量而被蒸发。因此，在加热运行模式下，外部热交换器13作为用以蒸发制冷剂的蒸发器运行。

在加热运行模式下，配置第一止回阀15a用以防止制冷剂从外部热交换器13向第二止回阀15b流动。因而，在加热运行模式下，制冷剂没有在从第二止回阀15b→内部热交换器16的第一制冷剂通路16a→第二四通阀门12b→第一四通阀门12a→第一止回阀15a的制冷剂通路上循环。因而，在加热运行模式下内部热交换器16基本不执行热交换。

在本实施例的制冷剂循环装置10中，喷射器18位于除需要进行空气调节的空间之外的发动机舱内，喷射器18和使用端热交换器14间的制冷剂通路(管道)的长度将变得比喷射器18和外部热交换器13之间的制冷剂通路(管道)长。

因而，当在冷却运行模式下流出使用端热交换器14的制冷剂从制冷剂吸入口18b被吸入到喷射器18中时导致的压力损失，将大于在加热运行模式下流出外部热交换器13的制冷剂从制冷剂吸入口18b被吸入到喷射器18中时导致的压力损失。因此，在冷却运行模式下，相对于加热运行模式而言，液体制冷剂很难被供应到作为蒸发器运行的热交换器中。

更进一步，由于使用端热交换器14被安装在乘客车厢的有限空间内，使用端热交换器14的热交换容量通常要小于外部热交换器13的热交换容量。

但是，在本实施例中，如上文描述切换第一和第二四通阀门12a，12b来选择性地设置冷却运行模式或加热运行模式。因而，在冷却运行模式下，通过不仅需使用喷射器18的吸入作用同时还需使用压缩机11的制冷剂吸入和排出作用，将液体制冷剂供应给使用端热交换器14。因此，在冷却运行模式下液体制冷剂很难供应给使用端热交换器14的情况下，液体制冷剂就能够被充分地供应给使用端热交换器14，借此改进使用端热交换器的制冷容量。

结果，即使在冷却运行模式下，也能合适地对需要进行空气调节的空间进行冷却。因此，冷却运行模式和加热运行模式都能合适地完成。更进一步，在任意运行模式下，流出作为蒸发器运行的热交换器13，14的制冷剂从制冷剂吸入口18b被吸入到喷射器18中，然后随即流向压缩机11的制冷剂吸入侧。因而，在冷却运行模式和加热运行模式下，制冷循环的COP都能获得改善。

更进一步，设置内部热交换器16，从而在冷却运行模式下，流出外部热交换器13的制冷剂与将被吸入到压缩机11的吸入制冷剂进行热交换。因此，即使在使用端热交换器14的热交换容量小于外部热交换器13的热交换容量时，使用端热交换器14的冷却容量仍旧能在冷却运行模式下得到增加，从而能够在冷却运行模式下使需要进行空气调节的空间得到有效冷却。

(其他实施例)

尽管已经参照附图结合优选实施例对本发明进行了详尽的描述，然而需要指出的是对本领域技术人员而言，各种变化和改进将是显而易见的。

(1)例如，在上文描述的实施例中，制冷剂循环装置10特别用于汽车空调。但是，制冷剂循环装置10可以配置在房间中作为固定空调使用，或者可以用作固定冷藏设备等。

当制冷剂循环装置10用作固定空调或固定冷藏设备时，使用端热交换器14可位于外部热交换器13的上游侧，并且在冷却运行模式下，由于使用端热交换器14和外部热交换器13之间的落差，液体制冷剂很难供应给使用端热交换器14。即使在这种情况下，因为不仅通过使用喷射器18的吸入作用也通过压缩机11的制冷剂吸入和排出作用来将液体制冷剂供应给使用端热交换器14，所以在冷却运行模式下能够向使用端热交换器14供应足够数量的液体制冷剂。

结果，无论在冷却运行模式下还是加热运行模式下，需要进行空气调节的空间都能够在高COP下被合适并且有效地制冷或加热。

(2)在上文描述的实施例中，任何众所周知的制冷剂都可用于制冷剂循环装置10。例如，基于氟利昂的制冷剂，基于HC的制冷剂，二氧化碳或类似可用于制冷剂循环装置10。在制冷剂循环装置10中的高压侧的制冷剂压力可高于制冷剂的临界压力。

(3)在上文所述的实施例中，减压单元19不仅限于固定的节流阀，其他减压结构也可用作减压单元19。例如，减压单元19可以是热膨胀阀门，在该热膨胀阀门中阀门开度是机械调节，以便使要被吸入到压缩机11中的制冷剂处于预定的过热度(super-heating degree)中。在这种情况下，可以省略蓄能器20。或者，可在制冷剂流动中在喷射器18的喷嘴部分18a的上游配置气液分离器。

(4)在上文描述的实施例中，第一和第二四通阀门12a，12b在制冷剂循环装置10中用作通路切换部分。但是，在上述实施例中描述的冷却运行模式和加热运行模式可在制冷剂循环装置10中有选择地进行切换时，其它阀门结构也可以用作通路切换部分。例如，可将两个三通阀门组合起来以具有第一和第二四通阀门12a，12b中任意一个的功能。

更进一步，也可使用电磁阀来替换第一和第二四通阀门12a，12b。例如，可在制冷剂循环装置10中配置4个电磁阀以便能够有选择地设置上文实施例中描述的冷却运行模式和加热运行模式。例如，电磁阀可以是电动切换阀门。通过使用电磁阀，可以获得上文描述的实施例中的同样效果。

可选地，可使用电磁阀取代第一和第二四通阀门12a，12b中的一个阀门，以便在制冷剂循环装置10中能够有选择地设定冷却运行模式和加热运行模式。

(5)在上文描述的实施例中，分支部分17由三通接头构成。但是，电动三通阀门可用作分支部分17。在这种情况下，在冷却运行模式下，作为分支部分17的三通阀门的所有三个端口都是打开的。相反，在加热运行模式下，作为分支部分17的三通阀门的两个端口是打开的，其中一个连接到内部热交换器16的端口是关闭的。当三通阀门用作分支部分17时，可以省去止回阀15b。

(6)在上文描述的实施例中，可以使用一个电磁阀取代第一至第三止回阀15a，15b，15c中的至少一个。也就是说，如果在制冷剂循环装置10中可以有选择地设置冷却运行模式和加热运行模式，那么通路切换结构诸如四通阀门12a，12b，止回阀15a，15b，15c，以及分支部分17可以适当地改变。

更进一步，第二止回阀15b和分支部分17可整合成一个装置，或者第二止回阀15b和内部热交换器16可整合成一个装置。

(7)在上文描述的实施例中，制冷剂循环装置10被构造成在冷却运行模式下，通过使用喷射器18的吸入作用和压缩机11的压缩和排出作用，可以将液体制冷剂供应给使用端热交换器14。但是，也可以将制冷剂循环装置构造成在加热运行模式下，通过使用喷射器18的吸入作用和压缩机11的压缩和排出作用，可以将液体制冷剂供应给外部热交换器13。

能够将制冷剂循环装置10配置成在冷却运行模式和加热运行模式的其中一个运行模式下，通过使用喷射器18的吸入作用和压缩机11的压缩和排出作用，将液体制冷剂供应给作为蒸发器运行的热交换器(13，14)。

例如，在一种运行模式下，切换通路切换部分(12a，12b)，以便经由减压单元19和作为蒸发器运行的热交换器(13，14)，将分支部分17处的已分流的第一液流制冷剂引入喷嘴部分18a，并且将分支部分17处的已分流的第二液流制冷剂引入制冷剂吸入口18b。更进一步，在冷却运行模式和加热运行模式的另一运行模式下，切换通路切换部分(12a，12b)，将流出作为散热器运行的热交换器(13，14)的制冷剂引入喷嘴部分18a，并且将流出作为蒸发器运行的热交换器(13，14)的制冷剂引入制冷剂吸入口18b。

在上文描述的实施例中，使用端热交换器14可以直接配置在需要进行空气调节的空间中，或者可以配置在需要进行空气调节的空间外面，以便在使用端热交换器14中冷却或加热的空气流入需要进行空气调节的空间中。

在上文描述的实施例中，可以从制冷剂循环装置10中省去内部热交换器16和蓄能器20中的至少一个。

这些变换和修改应当被理解为都在由所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种制冷剂循环装置，包括：

用于压缩和排出制冷剂的压缩机(11)；

位于要进行空气调节的空间外部的外部热交换器(13)，用以在制冷剂和外部空气之间进行热交换；

使用端热交换器(14)，所述使用端热交换器(14)设置成用于在制冷剂与被吹入空间的空气之间进行热交换；

通路切换部分(12a，12b)，所述通路切换部分(12a，12b)设置成用于切换制冷剂流，从而使得在用于冷却所述空间的冷却运行模式下，使用端热交换器用作蒸发制冷剂的制冷剂蒸发器，外部热交换器用作散热和冷却制冷剂的制冷剂散热器，并且使得在用于加热所述空间的加热运行模式下，使用端热交换器用作制冷剂散热器，外部热交换器用作制冷剂蒸发器；

喷射器(18)，所述喷射器(18)包括喷嘴部分(18a)和制冷剂吸入口(18b)，所述喷嘴部分(18a)构造成使制冷剂减压，在冷却运行模式和加热运行模式两种模式下，从用作蒸发器的热交换器流出的制冷剂在喷嘴部分喷出的高速制冷剂流的作用下从所述制冷剂吸入口(18b)吸入；

分支部分(17)，该分支部分(17)构造成在冷却运行模式和加热运行模式中的一种运行模式下将从用作制冷剂散热器的热交换器流出的制冷剂流分流成第一和第二液流；以及

减压单元(19)，其位于分支部分与用作蒸发器的热交换器之间的制冷剂通路中，用以在所述一种运行模式下使制冷剂减压，以及

气液分离器(20)，所述气液分离器(20)设置成用于将从喷射器流出的制冷剂分离成气体制冷剂和液体制冷剂，该气液分离器构造成用以在加热运行模式下将分离的液体制冷剂引导到外部热交换器中；

在所述一种运行模式下，所述通路切换部分被切换成，导致从压缩机排出的制冷剂引导到外部热交换器，导致从外部热交换器流出的制冷剂进入到分支部分，将在分支部分分支的第一流制冷剂引导到喷嘴部分中，并经由减压单元和用作蒸发器的热交换器将在分支部分分支的第二流制冷剂引导到喷射器的制冷剂吸入口中；

并且在冷却运行模式和加热运行模式中的另一运行模式下，所述通路切换部分被切换成，导致从压缩机排出的制冷剂引导到使用端热交换器，导致从使用端热交换器流出的制冷剂进入到喷嘴部分，而不在分支部分被分支，并且同时，导致在气液分离器处分离的液体制冷剂被引导进入外部热交换器，导致从外部热交换器流出的制冷剂进入喷射器的制冷剂吸入口中。

2.一种制冷剂循环装置，包括：

用于压缩和排出制冷剂的压缩机(11)；

位于要进行空气调节的空间外部的外部热交换器(13)，用以在制冷剂和外部空气之间进行热交换；

使用端热交换器(14)，所述使用端热交换器(14)设置成用于在制冷剂与被吹入空间的空气之间进行热交换；

通路切换部分(12a，12b)，所述通路切换部分(12a，12b)设置成用于切换制冷剂流，从而使得在用于冷却所述空间的冷却运行模式下，使用端热交换器用作蒸发制冷剂的制冷剂蒸发器，外部热交换器用作散热和冷却制冷剂的制冷剂散热器，并且使得在用于加热所述空间的加热运行模式下，使用端热交换器用作制冷剂散热器，外部热交换器用作制冷剂蒸发器；

喷射器(18)，所述喷射器(18)包括喷嘴部分(18a)和制冷剂吸入口(18b)，所述喷嘴部分(18a)构造成使制冷剂减压，在冷却运行模式和加热运行模式两种模式下，从用作蒸发器的热交换器流出的制冷剂在喷嘴部分喷出的高速制冷剂流的作用下从所述制冷剂吸入口(18b)吸入；

分支部分(17)，该分支部分(17)构造成在冷却运行模式和加热运行模式中的一种运行模式下将从用作制冷剂散热器的热交换器流出的制冷剂流分流成第一和第二液流；以及

减压单元(19)，其位于分支部分与用作蒸发器的热交换器之间的制冷剂通路中，用以在所述一种运行模式下使制冷剂减压，其中

在所述一种运行模式下，所述通路切换部分被切换成将在分支部分分支的第一流制冷剂引导到喷嘴部分中，并经由减压单元和用作蒸发器的热交换器将在分支部分分支的第二流制冷剂引导到制冷剂吸入口中，并且在冷却运行模式和加热运行模式中的另一运行模式下，所述通路切换部分被切换成将从用作散热器的热交换器流出的制冷剂引导到喷嘴部分中，并将从用作蒸发器的热交换器流出的制冷剂引导到制冷剂吸入口中；

其中所述制冷剂循环装置进一步包括：

内部热交换器(16)，所述内部热交换器(16)构造成在所述一种运行模式下，在从用作散热器的热交换器流出的制冷剂与被吸入到压缩机中的制冷剂之间进行热交换。

3.如权利要求1所述的制冷剂循环装置，其中所述一种运行模式是冷却运行模式。

4.如权利要求1至3中任一项所述的制冷剂循环装置，其中所述喷射器位于所述空间的外部。

5.如权利要求1至3中任一项所述的制冷剂循环装置，其中使用端热交换器位于外部热交换器的上侧。

6.如权利要求1至3中任一项所述的制冷剂循环装置，其中使用端热交换器具有的热交换容量小于外部热交换器的热交换容量。

7.如权利要求1至3中任一项所述的制冷剂循环装置，进一步包括：

位于制冷剂通路中的第一止回阀(15a)，在冷却运行模式下，从压缩机排出的制冷剂通过所述第一止回阀流入到外部热交换器中，以允许制冷剂从压缩机流向外部热交换器；

第二止回阀(15b)，其位于外部热交换器与分支部分之间的制冷剂通路中，以允许制冷剂从外部热交换器流向分支部分；

以及

位于制冷剂通路中的第三止回阀(15c)，在加热运行模式下，已分离的液体制冷剂通过所述第三止回阀(15c)被引导到外部热交换器中，以允许制冷剂从气液分离器流到外部热交换器，其中

所述通路切换部分被构造成在冷却运行模式下，使得从压缩机排出的制冷剂经由第一止回阀引导到外部热交换器中，从外部热交换器流出的制冷剂经由第二止回阀引导到分支部分中，和从使用端热交换器流出的制冷剂吸入到喷射器的制冷剂吸入口中，并且

所述通路切换部分进一步被构造成在加热运行模式下，使得从压缩机排出的制冷剂被引导到使用端热交换器中，经由第三止回阀引导到外部热交换器中的制冷剂被吸入到喷射器的制冷剂吸入口。

8.一种制冷剂循环装置，包括：

压缩机(11)，所述压缩机(11)构造成压缩和排出制冷剂；

位于要进行空气调节的空间外部的外部热交换器(13)，用以在制冷剂与外部空气之间进行热交换；

使用端热交换器(14)，所述使用端热交换器(14)设置成在制冷剂与被吹入所述空间的空气之间进行热交换；

通路切换部分(12a，12b)，所述通路切换部分(12a，12b)设置成用于切换制冷剂流，从而使得在用于冷却所述空间的冷却运行模式下，使用端热交换器用作蒸发制冷剂的制冷剂蒸发器，外部热交换器用作散热和冷却制冷剂的制冷剂散热器，并且使得在用于加热所述空间的加热运行模式下，使用端热交换器用作制冷剂散热器，外部热交换器用作制冷剂蒸发器；

喷射器(18)，所述喷射器(18)包括喷嘴部分(18a)和制冷剂吸入口(18b)，所述喷嘴部分(18a)构造成使制冷剂减压，在冷却运行模式和加热运行模式两种模式下，从用作蒸发器的热交换器流出的制冷剂在喷嘴部分喷出的高速制冷剂流的作用下从所述制冷剂吸入口(18b)被吸入；

分支部分(17)，该分支部分(17)构造成在冷却运行模式下将从外部热交换器流出的制冷剂流分成第一流和第二流；减压单元(19)，其位于分支部分与使用端热交换器之间的制冷剂通路中，用以在所述冷却运行模式下使制冷剂减压，以及

气液分离器(20)，所述气液分离器(20)设置成用于将从喷射器流出的制冷剂分离成气体制冷剂和液体制冷剂，该气液分离器构造成用以在加热运行模式下将分离的液体制冷剂引导到外部热交换器中；其中

通路切换部分被构造成在冷却运行模式下，使从压缩机排出的制冷剂流入到外部热交换器，从外部热交换器流出的制冷剂流入到分支部分，使在分支部分被分支的第一流的制冷剂流经喷射器的喷嘴部分，使在分支部分被分支的第二流的制冷剂流经减压单元、使用端热交换器和喷射器的制冷剂吸入口，并且

通路切换部分进一步被构造成在加热运行模式下使从压缩机排出的制冷剂在通过使用端热交换器后流入喷嘴部分中而不在分支部分被分支，并且，使在气液分离器处分离的液体制冷剂流入到外部热交换器并且使从外部热交换器流出的制冷剂流入到喷射器的制冷剂吸入口。

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