CN102072590B - 热泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热泵，其包括：冷冻循环单元，其具有压缩制冷剂的压缩机、使在压缩机压缩的制冷剂冷凝的第一热交换器、使在第一热交换器冷凝的制冷剂膨胀的膨胀机构以及使在上述膨胀机构膨胀的制冷剂蒸发的第二热交换器；和增压模块，其与上述冷冻循环单元连接，在从上述第一热交换器流动到膨胀机构的制冷剂中分离出气态制冷剂并进行压缩后，使其向上述压缩机和第一热交换器之间流动，或将在第二热交换器蒸发的制冷剂进行压缩后向压缩机与第一热交换器之间流动。由此，具有可方便提高制热能力，并根据只利用冷冻循环单元的压缩机很难应对的多种负荷条件发挥最佳性能的优点。

Description

热泵

技术领域

本发明涉及热泵，特别是涉及一种具有使制冷剂循环的压缩机、第一热交换器、膨胀机构和第二热交换器且第一热交换器可向热需要处供给热量的热泵。

背景技术

一般来说，热泵是为了向用户提供更加舒适的室内环境而利用由压缩机、第一热交换器、膨胀机构、第二热交换器构成的冷冻循环单元对室内进行制冷制热的装置。

如上所述的热泵通过由第一热交换器或第二热交换器对室内的空气进行加热-冷却后，将其排出到室内以对室内进行制热-制冷。

但是，在现有技术的热泵中存在有因气温变化或周边环境的变化导致热泵无法发挥充分的制冷制热能力的情况，并存在用户需要将之前设置的热泵替换为更大容量的热泵或追加设置新的热泵的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术中的问题而作出的，其目的在于提供一种热泵，在冷冻循环单元连接用于强化其性能的增压模块。

本发明的另一目的在于提供一种热泵，向增压模块的增压压缩机注入制冷剂气体，以可提高低温条件下的制热性能。

本发明的又一目的在于提供一种热泵，可实现根据负荷的多种运转，从而使消耗电力最小化而可有效应对负荷。

用于解决上述课题的本发明的热泵，其特征在于，包括：冷冻循环单元，其具有压缩制冷剂的压缩机、使在上述压缩机压缩的制冷剂冷凝的第一热交换器、使在上述第一热交换器冷凝的制冷剂膨胀的膨胀机构以及使在上述膨胀机构膨胀的制冷剂蒸发的第二热交换器；和增压模块，其与上述冷冻循环单元连接，在从上述第一热交换器流动到膨胀机构的制冷剂中分离出气态制冷剂并进行压缩后，使其向上述压缩机和第一热交换器之间流动。

上述增压模块包括：第一增压膨胀机构，其使在上述第一热交换器流动的制冷剂膨胀；气液分离器，其使在上述第一增压膨胀机构膨胀的制冷剂中的液态制冷剂和气态制冷剂分离；第二增压膨胀机构，其使在上述气液分离器分离的气态制冷剂膨胀；和增压压缩机，其使在上述第二增压膨胀机构膨胀的制冷剂压缩。

上述增压模块还包括增压吸入配管，该增压吸入配管对在上述第二热交换器蒸发的制冷剂进行引导，以使其被吸入到上述增压压缩机。

上述增压模块还包括：气液分离器吸入配管，其连接第一增压膨胀机构和上述气液分离器；气态制冷剂排出配管，其将在上述气液分离器分离的气态制冷剂向上述第二增压膨胀机构引导；增压压缩机吸入配管，其使在上述第二增压膨胀机构膨胀的制冷剂被吸入到上述增压压缩机；和增压压缩机排出配管，其将从上述增压压缩机排出的制冷剂向上述压缩机与第一热交换器之间引导，该热泵中，上述增压吸入配管连接上述第二热交换器与压缩机之间和上述增压压缩机吸入配管。

上述增压模块中还包括止回阀，该止回阀设置于上述增压吸入配管上，防止上述增压压缩机吸入配管的制冷剂通过上述增压吸入配管而被吸入到上述压缩机。

上述第一增压膨胀机构通过第一增压膨胀机构吸入配管与上述第一热交换器连接。

上述气液分离器通过气液分离器出口配管与上述膨胀机构连接。

上述压缩机是容量可变型压缩机，上述增压压缩机是定速压缩机。

上述增压压缩机的容量小于上述压缩机的容量。

上述热泵包括控制部，该控制部根据运转模式控制上述压缩机、增压压缩机和第二增压膨胀机构。

上述控制部在一般负荷模式时使上述压缩机驱动，上述增压压缩机停止，上述第二增压膨胀机构封闭。

上述控制部在部分负荷模式时使上述压缩机停止，上述增压压缩机驱动，上述第二增压膨胀机构封闭。

上述控制部在多运转模式时使上述压缩机和增压压缩机驱动，上述第二增压膨胀机构封闭。

上述控制部在气体注入模式时使上述压缩机和增压压缩机驱动，上述第二增压膨胀机构开放。

上述第一热交换器是使制冷剂和水进行热交换的水制冷剂热交换器，其通过水循环流路与对室内进行制热的制热单元及供给热水的热水供给单元连接。

根据如上所述地构成的本发明的热泵，具有下述优点：由于在冷冻循环单元追加结合增压模块，因而在制热能力不足或寒冷地区能方便提高制热能力，并可应对只利用冷冻循环单元的压缩机很难应对的多种负荷条件，使将能够发挥最佳性能，能以最小的费用提高性能。

附图说明

本发明的特征及优点将通过后述的本发明实施例的详细说明及所附的附图而变得更加易于理解，在上述附图中，

图1是在根据本发明的热泵一实施例的冷冻循环单元中设置增压模块之前的结构图。

图2是在根据本发明的热泵一实施例的冷冻循环单元中设置增压模块之后的结构图。

图3是根据本发明的热泵一实施例的冷冻循环单元中连接热水供给单元和制热单元的结构图。

图4是根据本发明的热泵一实施例的增压模块与冷冻循环单元分离设置时的主视图。

图5是根据本发明的热泵一实施例的增压模块安装于冷冻循环单元时的主视图。

图6是比较根据本发明的热泵一实施例的增压模块未设置时和增压模块被设置时的P-h线图。

图7是根据本发明的热泵一实施例的控制框图。

图8是表示根据本发明的热泵一实施例的一般负荷模式时的制冷剂流动的简单结构图。

图9是表示根据本发明的热泵一实施例的部分负荷模式时的制冷剂流动的简单结构图。

图10是表示根据本发明的热泵一实施例的多运转模式时的制冷剂流动的简单结构图。

图11是表示根据本发明的热泵一实施例的气体注入模式时的制冷剂流动的简单结构图。

图12是在根据本发明的热泵另一实施例的冷冻循环单元中设置增压模块之后的结构图。

图13是表示根据本发明的热泵另一实施例的一般负荷模式时的制冷剂流动的简单结构图。

图14是表示根据本发明的热泵另一实施例的气体注入模式时的制冷剂流动的简单结构图。

图15是在根据本发明的热泵又一实施例的冷冻循环单元中设置增压模块之前的结构图。

图16是在根据本发明的热泵又一实施例的冷冻循环单元中设置增压模块之后的结构图。

具体实施方式

以下，参照附图对可具体实现上述目的的本发明的实施例进行说明。

图1是在根据本发明的热泵一实施例的冷冻循环单元中设置增压模块之前的结构图；图2是在根据本发明的热泵一实施例的冷冻循环单元中设置增压模块之后的结构图；图3是根据本发明的热泵一实施例的冷冻循环单元中连接热水供给单元和制热单元的结构图。

本实施例的热泵包括冷冻循环单元1和增压模块2。

冷冻循环单元1可利用于室内的制冷制热和热水供给等。

设置增压模块2的目的在于，在冷冻循环单元1无法充分应对制冷制热和热水供给容量，或是用户等希望提高室内的制冷制热容量和热水供给容量的情况下，用于追加提高室内的制冷制热容量和热水供给容量。

如图1至图3所示，冷冻循环单元1包括：压缩机10，其压缩制冷剂；第一热交换器14，其使在压缩机10得到压缩的制冷剂冷凝；膨胀机构16，其使在第一热交换器14得到冷凝的制冷剂膨胀；和第二热交换器18，其使在膨胀机构16得到膨胀的制冷剂蒸发。

冷冻循环单元1可设置成用于制冷，也可设置成用于制热，还可设置成兼用于制冷、制热。

冷冻循环单元1可通过室内空气被吹送到第一热交换器14后再次向室内排出以对室内进行制热，也可通过室内空气被吹送到第二热交换器18后再次向室内排出以对室内进行制冷。

即，冷冻循环单元1可使室内空气与第一热交换器14和第二热交换器18中的一个直接进行热交换，在此情况下，冷冻循环单元1可包括使室内空气向第一热交换器14和第二热交换器18中的一个循环的室内风扇。

冷冻循环单元1中，第一热交换器14和第二热交换器18中的一个由使制冷剂和水进行热交换的水制冷剂热交换器构成，对室内空气和室外空气的混合空气进行加热或冷却的冷却-加热线圈通过水循环流路与水制冷剂热交换器连接，使得水在水制冷剂热交换器和冷却-加热线圈循环而对冷却-加热线圈进行冷却、加热，室内空气和室外空气的混合空气被冷却-加热线圈冷却、加热后向室内排出。

即，在冷冻循环单元1中，与制冷剂进行热交换的水可被利用于对室内空气和室外空气的混合空气进行冷却、加热后向室内排出的空气处理单元(AHU：Air Handling Unit)。

冷冻循环单元1中，第一热交换器14和第二热交换器18中的一个由使制冷剂和水进行热交换的水制冷剂热交换器构成，在水制冷剂热交换器得到加热或冷却的水可被利用于室内的制冷、制热、热水供给。

在冷冻循环单元1设置成用于制冷的情况下，第二热交换器18由水制冷剂热交换器构成，用于制冷室内的制冷单元通过水循环流路与水制冷剂热交换器连接，使得水在水制冷剂热交换器和制冷单元循环而对制冷单元进行冷却，制冷单元则对室内进行冷却。

在冷冻循环单元1设置成用于制热的情况下，第一热交换器14由水制冷剂热交换器构成，用于制热室内的制热单元通过水循环流路与水制冷剂热交换器连接，使得水在水制冷剂热交换器和制热单元循环而对制热单元进行加热，制热单元则对室内进行制热。

在冷冻循环单元1设置成用于热水供给的情况下，第一热交换器14由水制冷剂热交换器构成，用于向室内供给热水的热水供给单元通过水循环流路与水制冷剂热交换器连接，使得水在水制冷剂热交换器和热水供给单元循环而对热水供给单元进行加热，热水供给单元则向室内供给热水。

在冷冻循环单元1设置成为用于制冷、制热、热水供给的情况下，第一热交换器14由水制冷剂热交换器构成，水制冷剂热交换器通过水循环流路与对室内进行制冷、制热的制冷制热单元连接，使得水在水制冷剂热交换器和制冷制热单元循环而对制冷制热单元进行冷却、加热，水制冷剂热交换器通过水循环流路与用于向室内供给热水的热水供给单元连接，使得水在水制冷剂热交换器和热水供给单元循环而对热水供给单元进行加热。

即，在冷冻循环单元1中与制冷剂进行热交换的水可被利用于用于对室内进行制热的制热单元，也可被利用于对室内进行制冷的制冷单元，还可被利用于用于向室内供给热水的热水供给单元。

以下，在冷冻循环单元1中，以第一热交换器14由水制冷剂热交换器构成，在第一热交换器14得到加热的水被利用于热水供给单元14，在第一热交换器14中得到加热或冷却的水被利用于制冷制热单元5为例进行说明。

本实施例的热泵，在冷冻循环单元1中可设置压缩机10、第一热交换器14和第二热交换器18，冷冻循环单元1中还可包括用于切换制冷、制热的制冷制热切换阀12。

制冷制热切换阀12在制热模式时，使在压缩机10得到压缩的制冷剂向第一热交换器14流动的同时使在第二热交换器18得到蒸发的制冷剂向压缩机10流动，从而在第一热交换器14中制冷剂被冷凝，在第二热交换器18中制冷剂被蒸发。

制冷制热切换阀12在制冷模式或除霜模式时，使在压缩机10得到压缩的制冷剂向第二热交换器18流动的同时使在第一热交换器14得到蒸发的制冷剂向压缩机10流动，从而在第一热交换器14中制冷剂被蒸发，在第二热交换器18中制冷剂被冷凝。

冷冻循环单元1可由一个单元构成，也可由室内机6和室外机7构成。

在冷冻循环单元1由一个单元构成的情况下，压缩机10、制冷制热切换阀12、冷凝器14、膨胀机构16、第二热交换器18可设置于一个外壳内部。

在冷冻循环单元1由室内机6和室外机7构成的情况下，室外机7可包括压缩机10、制冷制热切换阀12、膨胀机构16和第二热交换器18，室内机6可包括第一热交换器14、室外机7和室内机6可由制冷剂配管连接。

压缩机10可通过压缩机排出配管11与制冷制热切换阀12连接。

在压缩机排出配管11中可设置用于防止从后述的增压压缩机90排出的制冷剂流入到压缩机10的止回阀11’。

制冷制热切换阀12可通过第一热交换器-制冷制热切换阀连接配管13与第一热交换器14连接，并可通过压缩机吸入配管20与压缩机10连接。

第一热交换器14可通过第一热交换器-膨胀机构连接配管15与膨胀机构16连接。

第一热交换器14由使制冷剂和水进行热交换的水制冷剂热交换器构成，在制冷剂通过时进行放热的放热流路和在水通过时进行吸热的吸热流路可在其间设置热传递构件而形成。

在第一热交换器14中可连接与热水供给单元4及制热单元5形成封闭回路的水循环流路22。

膨胀机构16可通过膨胀机构-第二热交换器连接配管17与第二热交换器18连接。

膨胀机构16可由电子膨胀阀构成。

第二热交换器18可通过第二热交换器-制冷制热切换阀连接配管19与制冷制热切换阀12连接。

第二热交换器18由将室外空气吹送到第二热交换器18以使制冷剂因室外空气而蒸发的气冷式热交换器构成，冷冻循环单元1还可包括用于将室外空气吹送到第二热交换器18的室外风扇(未图示)。

水循环流路22连接第一热交换器14、热水供给单元4和制热单元5，以使在第一热交换器14中与制冷剂进行热交换的水通过热水供给单元4和制热单元5中的至少一个后被回收到第一热交换器14。

水循环流路22包括：冷冻循环单元配管23，其位于冷冻循环单元1内部；热水供给配管24，其使在第一热交换器14得到加热的水通过热水供给单元4；制冷制热配管25，其使在第一热交换器14得到加热的水通过制冷制热单元5；和连接配管27，其将冷冻循环单元配管23连接于热水供给配管24及制冷制热配管25。

在连接配管27中设置有水调节阀28，该水调节阀28用于将在第一热交换器14得到加热或冷却的水引导到热水供给配管24和制冷制热配管25中的至少一个，热水供给配管24和制热配管25可通过连接配管27与水调节阀28连接。

以下，对冷冻循环单元1、热水供给单元4和制热单元5进行详细的说明。

冷冻循环单元1是空气热源热泵制冷制热机(AWHP：air to waterheat pump)，其包括：流量开关32，其用于检测通过冷冻循环单元配管23的水的流动；膨胀箱33，其设置于冷冻循环单元配管23中与流量开关32隔开的位置；集水箱34，其连接有冷冻循环单元配管23，并在内部设置有辅助加热器35；和循环泵36，其设置于冷冻循环单元配管23上，用于抽吸水以使其进行循环。

膨胀箱33是通过第一热交换器14时得到加热的水的体积膨胀到适当水平以上时将其吸收的一种缓冲器，在其内部填充有氮气，并且设置有与水的体积对应地移动的隔膜。

集水箱34用于收集水，在除霜运转或第一热交换器14的热量未能达到所需热量的情况下，辅助加热器35可选择性地进行驱动。

循环泵36用于使水在冷冻循环单元1、热水供给单元4和制热单元5循环，其可设置于冷冻循环单元配管23中的集水箱34之后。

热水供给单元4用于向用户的洗脸、洗澡或刷碗等作业供给所需的热水，其可包括盛放水的热水供给箱41和设置于热水供给箱41的热水供给用辅助加热器42。

在热水供给箱41中可连接有向热水供给箱41供给冷水的冷水进水部43和使热水供给箱41的热水出水的热水出水部44。

在热水供给箱41中可设置热水供给配管24，以加热热水供给箱41内的水。

在热水出水部44中可连接有淋浴器等热水出水机构45。

在热水出水部44中可连接有用于向热水出水机构45供给冷水的冷水进水部46。

制热单元5包括：地板制冷制热单元51，其对室内的地板进行制冷制热；和空气制冷制热单元52，其对室内的空气进行制冷制热。

地板制冷制热单元51可在室内地板以曲折线(meander line)形式进行埋设。

空气制冷制热单元52可由风机-盘管空调机(Fan coil unit)或散热器(Radiator)等构成。

在制冷制热配管25中可设置用于将水引导到地板制冷制热单元51和空气制冷制热单元52中的至少一个的水调节阀53、54，空气制冷制热单元52通过空气制冷制热配管55与水调节阀53、54连接，地板制冷制热单元51通过地板制冷制热配管56与水调节阀53、54连接。

在循环泵36的驱动时，水调节阀28处于热水供给模式时，在第一热交换器14得到加热的水依次通过冷冻循环单元配管23和连接配管27而向热水供给配管24流入，在对热水供给箱41内的水进行加热后，依次通过连接配管27和冷冻循环单元配管23而被回收到第一热交换器14。

在循环泵36的驱动时，水调节阀28处于制冷制热模式时，在第一热交换器14得到加热或冷却的水依次通过冷冻循环单元配管23和连接配管27而向制冷制热配管25流入，在对地板制冷制热单元51和空气制冷制热单元52中的至少一个进行加热或冷却后，依次通过制冷制热配管25和连接配管27和冷冻循环单元配管23而被回收到第一热交换器14。

此时，水调节阀53、54处于空气制冷制热模式时，在第一热交换器14得到加热或冷却的水依次通过空气制冷制热配管55、空气制冷制热单元52和空气制冷制热配管55而从制冷制热配管25出水，处于地板制冷制热模式时，在第一热交换器14得到加热或冷却的水依次通过地板制冷制热配管56、地板制冷制热单元51和地板制冷制热配管56而从制冷制热配管25出水。

在设置冷冻循环单元1后，根据需要可在冷冻循环单元1中额外设置增压模块2。

增压模块2连接于冷冻循环单元1，使从第一热交换器14向膨胀机构16流动的制冷剂中分离出气态制冷剂进行压缩后，可使其向压缩机10和第一热交换器14的之间流动。

增压模块2使后述的增压压缩机90与冷冻循环单元1的压缩机10分开而压缩制冷剂，并将高于第一热交换器14的冷凝压且低于第二热交换器18的蒸发压的中间压的气态制冷剂注入到增压压缩机90，从而可提高运转效率。

增压模块2包括：第一增压膨胀机构62，其使在第一热交换器14得到冷凝的制冷剂膨胀；气液分离器70，其从在第一增压膨胀机构62得到膨胀的制冷剂中分离出液态制冷剂和气态制冷剂；第二增压膨胀机构80，其使从气液分离器70分离的气态制冷剂膨胀；和增压压缩机90，其使在第二增压膨胀机构80得到膨胀的制冷剂压缩。

在根据本实施例的热泵中，在设置增压模块2时，第一热交换器-制冷制热切换阀连接配管13和第一热交换器-膨胀机构连接配管15分别分离，增压模块2可与被分离的第一热交换器-制冷制热切换阀连接配管13A、13B连接，并与被分离的第一热交换器-膨胀机构连接配管15A、15B连接。

第一增压膨胀机构62可通过第一增压膨胀机构吸入配管64与第一热交换器14连接，第一增压膨胀机构吸入配管64可与被分离的第一热交换器-膨胀机构连接配管15A、15B中的某一个15A连接。

第一增压膨胀机构62可由电子膨胀阀构成。

气液分离器70用于从在第一热交换器14得到冷凝的制冷剂中将气态制冷剂与液态制冷剂分离，其可通过气液分离器出口配管72与膨胀机构16连接，气液分离器出口配管72可与被分离的第一热交换器-膨胀机构连接配管15A、15B中的另一个15B连接。

第二增压膨胀机构80在开放时使气液分离器70的气态制冷剂向增压压缩机90流动，在封闭时使气液分离器70的气态制冷剂不向增压压缩机90流动。第二增压膨胀机构80在调节开度时，可使从气液分离器70向增压压缩机90流动的气态制冷剂膨胀。

第二增压膨胀机构80可由电子膨胀阀构成。

增压模块2包括用于连接第一增压膨胀机构62和气液分离器70的气液分离器吸入配管74。

即，第一热交换器14和膨胀机构16在设置增压模块2之前，可通过第一热交换器-膨胀机构连接配管15进行连接，在设置增压模块2之后，可通过第一热交换器-膨胀机构连接配管15A、15B中的某一个15A、第一增压膨胀机构吸入配管64、第一增压膨胀机构62、气液分离器吸入配管74、气液分离器70、气液分离器出口配管72以及第一热交换器-膨胀机构连接配管15A、15B中的另一个15B进行连接。

增压模块2还包括：气态制冷剂排出配管76，其将在气液分离器70分离的气态制冷剂向第二增压膨胀机构80引导；增压压缩机吸入配管92，其将在第二增压膨胀机构80得到膨胀的制冷剂吸入到增压压缩机90；和增压压缩机排出配管94、95，其将从增压压缩机90排出的制冷剂向冷冻循环单元1的压缩机10和第一热交换器14之间引导。

增压压缩机排出配管94、95包括：第一增压压缩机排出配管94，其连接被分离的第一热交换器-制冷制热切换阀连接配管13A、13B的某一个13A和另一个13B；和第二增压压缩机排出配管95，其将从增压压缩机90排出的制冷剂向第一增压压缩机排出配管94引导。

即，在设置增压模块2之前，如图1所示地制冷制热切换阀12和第一热交换器14通过第一热交换器-制冷制热切换阀连接配管13进行连接，在设置增压模块2之后，如图2所示地通过第一热交换器-制冷制热切换阀连接配管13A、13B的某一个13A、第一增压压缩机排出配管94和第一热交换器-制冷制热切换阀连接配管13A、13B的另一个13B进行连接。

在增压压缩机排出配管94、95中设置有止回阀95’，该止回阀95’防止在压缩机10得到压缩的制冷剂向增压压缩机90流动，止回阀95’也可设置于第二增压压缩机排出配管95。

增压模块2还包括旁路配管99，其使从气液分离器70向气液分离器出口配管72流动的制冷剂流动到第一增压膨胀机构吸入配管64。在旁路配管99中设置止回阀99’，该止回阀99’防止第一增压膨胀机构吸入配管64的制冷剂通过旁路配管99而向气液分离器出口配管72流动，并可使从气液分离器70向增压压缩机吸入配管92流动的气态制冷剂达到最大化。

增压模块2可使在第二热交换器18得到蒸发的制冷剂在增压压缩机90压缩后，向压缩机10和第一热交换器14之间流动。

增压模块2可构成下述结构：在气液分离器70分离的气态制冷剂和在第二热交换器18蒸发的制冷剂一同或选择性地被吸入到增压压缩机90。

增压模块2通过增压吸入配管96连接第二热交换器18与压缩机10之间和增压压缩机吸入配管92，可将在第二热交换器18蒸发的制冷剂中的一部分向增压压缩机吸入配管92引导。

增压吸入配管96的一端连接于压缩机吸入配管20，另一端连接于增压压缩机吸入配管92。

增压吸入配管96包括：第一增压吸入配管97，其以与压缩机吸入配管20连接的方式设置于冷冻循环单元1上；第二增压吸入配管98，其以与增压压缩机吸入配管92连接的方式设置于增压模块2上；和第三增压吸入配管99，其连接第一增压吸入配管97和第二增压吸入配管98。

增压模块2还包括止回阀96’，该止回阀96’设置于增压吸入配管96上，以防止增压压缩机吸入配管92的制冷剂通过增压吸入配管96而被吸入到压缩机10。

止回阀96’可设置于第二增压吸入配管98上。

图4是根据本发明的热泵一实施例的增压模块与冷冻循环单元分离设置时的主视图；图5是根据本发明的热泵一实施例的增压模块安装于冷冻循环单元时的主视图。

在冷冻循环单元1由一个单元构成的情况下，增压模块2可与冷冻循环单元1隔开设置或是与冷冻循环单元1结合设置。

在冷冻循环单元1由室内机6和室外机7构成的情况下，增压模块2可与室内机和室外机7隔开设置或是与室内机6和室外机7中的一个结合设置。

冷冻循环单元1，可以如图4所示地与室外机7隔开设置以与冷冻循环单元1构成分体型，也可以如图5所示地与室外机7成一体地安装于室外机7以与冷冻循环单元1构成一体型。

即，如图4及图5所示，增压模块5可选择性地安装于室外机0上。

图6是比较根据本发明的热泵一实施例的增压模块未设置时和增压模块设置时的P-h线图。

在增压模块2未设置的情况下，制冷剂经由通常的压缩、冷凝、膨胀、蒸发过程，并如图4中用虚线表示，将进行a->b’->c’->f’->a的过程。

此外，在增压模块2追加设置的情况下，制冷剂经由压缩、冷凝、膨胀、蒸发过程，并如图6中用实线表示，将进行a->b->c->d->e->f->a的过程，从第一热交换器14流出的制冷剂中的一部分在增压模块2中经由膨胀、压缩过程而进行图6的d->g->h->b的过程，在与增压模块2未设置的情况比较时，热泵整体上的效率提高并可减少压缩能。

即，向压缩机10和增压压缩机90供给的整体消耗电力减少，特别是提高室外为低温时的低温制热能力，此外，增压模块2设置的情况与增压模块2未设置的情况比较时，压缩机10的最大管理温度将相对变低，从而提高压缩机10的可靠性。

图7是根据本发明的热泵一实施例的控制框图；图8是表示根据本发明的热泵一实施例的一般负荷模式时的制冷剂流动的简单结构图；图9是表示根据本发明的热泵一实施例的部分负荷模式时的制冷剂流动的简单结构图；图10是表示根据本发明的热泵一实施例的多运转模式时的制冷剂流动的简单结构图；图11是表示根据本发明的热泵一实施例的气体注入模式时的制冷剂流动的简单结构图。

根据本实施例的热泵还包括：操作部100，其用于输入热泵的运转、停止等的各种指令；负荷检测传感器110，其用于检测热泵的负荷；和控制部120，其根据操作部100的操作和负荷检测传感器110的检测结果，控制压缩机10、膨胀机构16、室外风扇22、第一增压膨胀机构62、第二增压膨胀机构80和增压压缩机90等。

负荷检测传感器110包括用于检测热水供给单元4和制热单元5的负荷的水温传感器。

水温传感器设置于水循环流路22一侧，以检测在热水供给单元4和制热单元5中的至少一个和第一热交换器14中循环的水的温度。

水温传感器设置成用于检测通过热水供给单元4和制热单元5中的至少一个后被回收到第一热交换器14的水的温度，并优选设置于冷冻循环单元配管23上。

负荷检测传感器110还可包括用于检测室外是否为低温的室外温度传感器。

室外温度传感器可设置于第二热交换器18上，以在室外检测向第二热交换器18吹送的室外空气的温度。

控制部120在负荷检测传感器110检测出负荷时，将控制为部分负荷模式、一般负荷模式和多运转模式，在负荷检测传感器110检测出室外低温负荷时，控制为气体注入模式。

控制部120在负荷检测传感器110检测出的水温不足第一设定温度时，将热泵的负荷判断为部分负荷，在负荷检测传感器110检测出的水温为第一设定温度以上且比第一设定温度高预定温度的第二设定温度以下时，将热泵的负荷判断为一般负荷，在负荷检测传感器110检测出的水温为第二设定温度以上时，将热泵的负荷判断为多运转负荷(即，过负荷)。

控制部120在负荷检测传感器110检测出的室外的温度为设定温度以下时，将热泵的负荷判断为室外低温负荷。

控制部120可根据运转模式同时控制压缩机10、增压压缩机90和第二增压膨胀机构80，其可根据负荷构成多种运转模式，在负荷小于一般负荷的情况下，可使压缩机10、增压压缩机90和第二增压膨胀机构80以部分负荷模式运转，在负荷为一般负荷的情况下，可使压缩机10、增压压缩机90和第二增压膨胀机构80以一般负荷模式运转，在负荷大于一般负荷的情况下，可使压缩机10、增压压缩机90和第二增压膨胀机构80以多运转模式运转，在低温负荷的情况下，可使压缩机10、增压压缩机90和第二增压膨胀机构80以气体注入模式运转。

本实施例中的热泵优选为容量可变的压缩机，以能更加有效地应对多种负荷，增压压缩机90由定速压缩机构成，增压压缩机90形成为其容量小于压缩机10。

控制部120在部分负荷模式时使压缩机10关闭，增压压缩机90驱动，第二增压膨胀机构80封闭。此外，控制部120使第一增压膨胀机构62全开放，并将膨胀机构16的开度调节为设定开度，以使膨胀机构16对制冷剂进行膨胀。

此时，控制部120可控制膨胀机构16的开度，以使增压压缩机90的吸入过热度达到设定过热度。

在进行如上所述的控制时，压缩机吸入配管19的制冷剂可如图2及图8所示，不向压缩机10流入，而是依次通过增压吸入配管96和增压压缩机吸入配管92而向增压压缩机90流动并进行压缩，随后依次通过增压压缩机排出配管94和压缩机排出配管13而向第一热交换器14流动。

流动到第一热交换器14的制冷剂在第一热交换器14得到冷凝而对通过第一热交换器14的水进行加热，随后依次通过第一增压膨胀机构62和气液分离器70，并在膨胀机构16膨胀后向第二热交换器18流动。

流动到第二热交换器18的制冷剂由从室外风扇22吹送的室外空气蒸发，随后被回收到压缩机吸入配管19。

即，在热泵中，制冷剂在增压压缩机90、第一热交换器14、膨胀机构16和第二热交换器18循环而进行压缩、冷凝、膨胀、蒸发，并在与驱动压缩机10的情况比较时可以更少的消耗电力应对部分负荷。

控制部120在一般负荷模式时使压缩机10驱动，增压压缩机90停止，第二增压膨胀机构80封闭。此外，控制部120使第一增压膨胀机构62全开放，将膨胀机构16的开度调节为设定开度，以使膨胀机构16对制冷剂进行膨胀。

此时，控制部120可控制膨胀机构16的开度，以使压缩机10的吸入过热度达到设定过热度。

在进行如上所述的控制时，压缩机吸入配管19的制冷剂可如图2及图9所示，不向增压压缩机90流入，而是被吸入到压缩机10得到压缩，随后依次通过压缩机排出配管13而向第一热交换器14流入。

被流动到第一热交换器14的制冷剂在第一热交换器14冷凝而对通过第一热交换器14的水进行加热，随后依次通过第一增压膨胀机构62和气液分离器70，并在膨胀机构16膨胀后向第二热交换器18流动。

流动到第二热交换器18的制冷剂由从室外风扇22吹送的室外空气蒸发，随后被回收到压缩机吸入配管19。

即，在热泵中，制冷剂在压缩机10、第一热交换器14、膨胀机构16和第二热交换器18循环而进行压缩、冷凝、膨胀、蒸发，并可应对与驱动增压压缩机90的情况比较时更大的一般负荷。

控制部120在多运转模式时使压缩机10和增压压缩机90驱动，第二增压膨胀机构80封闭。此外，控制部120使第一增压膨胀机构62全开放，并将膨胀机构16的开度调节为设定开度，以能使膨胀机构16对制冷剂进行膨胀。

此时，控制部120可控制膨胀机构16的开度，以使压缩机10的吸入过热度达到设定过热度。

在进行如上所述的控制时，压缩机吸入配管19的制冷剂可如图2及图10所示，其一部分被吸入到压缩机10而压缩后向压缩机排出配管13排出，其余依次通过增压吸入配管96和增压压缩机吸入配管92后被吸入到增压压缩机90而压缩后向压缩机排出配管13排出，以与从压缩机10排出的制冷剂合流。

排出到压缩机排出配管13的制冷剂向第一热交换器14流动并在第一热交换器14冷凝而对通过第一热交换器14的水进行加热，随后依次通过第一增压膨胀机构62和气液分离器70，在膨胀机构16膨胀后向第二热交换器18流动。

流动到第一热交换器18的制冷剂由从室外风扇22吹送的室外空气蒸发，随后被回收到压缩机吸入配管19。

即，在热泵中，制冷剂在压缩机10、增压压缩机90、第一热交换器14、膨胀机构16和第二热交换器18循环而进行压缩、冷凝、膨胀、蒸发，并可应对与增压压缩机90的单独驱动和压缩机10的单独驱动的情况比较时更大的大负荷。

控制部120在气体注入模式时使压缩机10和增压压缩机90被驱动，第二增压膨胀机构80开放。此外，控制部120使第一增压膨胀机构62开放，并将膨胀机构16的开度调节为设定开度，以使膨胀机构16对制冷剂进行膨胀。

此时，控制部120控制第一增压膨胀机构62的开度和第二增压膨胀机构80的开度，以使被吸入到增压压缩机90的制冷剂的压力达到低于第二热交换器18的蒸发压且高于第一热交换器14的冷凝压的中间压，并可控制膨胀机构16的开度，以使压缩机10的吸入过热度达到设定过热度。

在进行如上所述的控制时，压缩机吸入配管19的制冷剂可如图2及图11所示，被吸入到压缩机10压缩后向压缩机排出配管13排出，随后向第一热交换器14流动并在第一热交换器14冷凝而对通过第一热交换器14的水进行加热，随后在第一增压膨胀机构62膨胀后向气液分离器70流入。流入到气液分离器70的制冷剂分离为气态制冷剂和液态制冷剂，气态制冷剂从气态制冷剂排出配管76排出，液态制冷剂通过膨胀机构入口配管72向膨胀机构16流动而得到膨胀。

在膨胀机构16膨胀的制冷剂向第二热交换器18流动后蒸发，随后被回收到压缩机吸入配管19，在压缩机10进行压缩后向压缩机排出配管13排出。

此外，排出到气态制冷剂排出配管76的制冷剂在第二增压膨胀机构80膨胀后向增压压缩机吸入配管92流动，随后在增压压缩机90进行压缩。在增压压缩机90压缩的制冷剂向增压压缩机排出配管94排出后，向压缩机排出配管13流动并与从压缩机10排出的制冷剂混合。

即，在热泵中，制冷剂在压缩机10、第一热交换器14、第一增压膨胀机构62、膨胀机构16和第二热交换器18循环而进行压缩、冷凝、膨胀、膨胀、蒸发，在第一热交换器14冷凝的制冷剂中的气态制冷剂膨胀后向增压压缩机90进行气体注入，在与无气体注入地驱动增压压缩机90和压缩机10的情况比较时，可提高热泵的效率并减少压缩能，特别是可提高室外为低温的低温制热能力。

图12是在根据本发明的热泵另一实施例的冷冻循环单元中设置增压模块之后的结构图；图13是表示根据本发明的热泵另一实施例的一般负荷模式时的制冷剂流动的简单结构图；图14是表示根据本发明的热泵另一实施例的气体注入模式时的制冷剂流动的简单结构图。

根据本实施例的热泵，没有设置本发明一实施例中的增压吸入配管96和止回阀96’，其余结构与本发明一实施例相同或类似。

根据本实施例的热泵，具有如图12所示的使压缩机10驱动，增压压缩机90不驱动，第二增压膨胀机构80不使气态制冷剂通过的一般负荷模式，也可具有如图14所示的使压缩机10和增压压缩机90驱动，第二增压膨胀机构80使气态制冷剂通过的气体注入模式。

即，在负荷检测传感器110检测出低温负荷时，进行控制而以将压缩机10和增压压缩机90驱动，第二增压膨胀机构80使气态制冷剂通过，以使压缩机10对在蒸发器18蒸发的制冷剂进行压缩，增压压缩机90对从气液分离器70分离的气态制冷剂进行压缩。

相反，在负荷检测传感器110没有检测出低温负荷时，进行控制而使压缩机10驱动，增压压缩机90不驱动，第二增压膨胀机构80不使气态制冷剂通过，以使压缩机10对在蒸发器18蒸发的制冷剂进行压缩。

图15是在根据本发明的热泵又一实施例的冷冻循环单元中设置增压模块之前的结构图；图16是在根据本发明的热泵又一实施例的冷冻循环单元中设置增压模块之后的结构图。

根据本实施例的热泵专用于制热，其可构成为不包括本发明一实施例的制冷制热切换阀12，其他结构与本发明一实施例相同或类似。

在冷冻循环单元1中，压缩机10通过压缩机排出配管11与第一热交换器14连接，第一热交换器14通过第一热交换器-膨胀机构连接配管15与膨胀机构16连接，膨胀机构16通过膨胀机构-第二热交换器连接配管17与第二热交换器18连接，第二热交换器18通过压缩机吸入配管20’与压缩机10连接。

根据本实施例的热泵。在设置增压模块2时，压缩机排出配管11和第一热交换器-膨胀机构连接配管15分别分离，增压模块2与被分离的压缩机排出配管11A、11B连接，并与被分离的第一热交换器-膨胀机构连接配管15A、15B连接。

在增压模块2中，增压压缩机排出配管94、95包括：第一增压压缩机排出配管94，其用于连接被分离的压缩机排出配管11A、11B的某一个11A和另一个11B；和第二增压压缩机排出配管95，其用于将从增压压缩机90排出的制冷剂向第一增压压缩机排出配管94引导。

即，压缩机10和第一热交换器14在设置增压模块2之前，如图14所示地通过压缩机排出配管11进行连接，并在设置增压模块2之后，如图15所示地通过压缩机排出配管11的某一个11A、第一增压压缩机排出配管94和压缩机排出配管11的另一个11B进行连接。

增压吸入配管96的一端可与压缩机吸入配管20’连接，另一端可与增压压缩机吸入配管92连接。

Claims (14)

1.一种热泵，其特征在于，

该热泵包括：

冷冻循环单元，其具有压缩制冷剂的压缩机、使在上述压缩机压缩的制冷剂冷凝的第一热交换器、使在上述第一热交换器冷凝的制冷剂膨胀的膨胀机构以及使在上述膨胀机构膨胀的制冷剂蒸发的第二热交换器，

增压模块，其与上述冷冻循环单元连接，在从上述第一热交换器流动到膨胀机构的制冷剂中分离出气态制冷剂并进行压缩后，使其向上述压缩机和第一热交换器之间流动；

上述增压模块包括：

第一增压膨胀机构，其使在上述第一热交换器流动的制冷剂膨胀，

气液分离器，其使在上述第一增压膨胀机构膨胀的制冷剂中的液态制冷剂和气态制冷剂分离，

第二增压膨胀机构，其使在上述气液分离器分离的气态制冷剂膨胀，

增压压缩机，其使在上述第二增压膨胀机构膨胀的制冷剂压缩。

2.根据权利要求1所述的热泵，其特征在于，上述增压模块中还包括增压吸入配管，该增压吸入配管对在上述第二热交换器蒸发的制冷剂进行引导，以使其被吸入到上述增压压缩机。

3.根据权利要求2所述的热泵，其特征在于，上述增压模块还包括：

气液分离器吸入配管，其连接第一增压膨胀机构和上述气液分离器；

气态制冷剂排出配管，其将在上述气液分离器分离的气态制冷剂向上述第二增压膨胀机构引导；

增压压缩机吸入配管，其使在上述第二增压膨胀机构膨胀的制冷剂被吸入到上述增压压缩机；和

增压压缩机排出配管，其将从上述增压压缩机排出的制冷剂向上述压缩机与第一热交换器之间引导，

该热泵中，上述增压吸入配管连接上述第二热交换器与压缩机之间和上述增压压缩机吸入配管。

4.根据权利要求3所述的热泵，其特征在于，上述增压模块中还包括止回阀，该止回阀设置于上述增压吸入配管上，防止上述增压压缩机吸入配管的制冷剂通过上述增压吸入配管而被吸入到上述压缩机。

5.根据权利要求3所述的热泵，其特征在于，上述第一增压膨胀机构通过第一增压膨胀机构吸入配管与上述第一热交换器连接。

6.根据权利要求3所述的热泵，其特征在于，上述气液分离器通过气液分离器出口配管与上述膨胀机构连接。

7.根据权利要求2所述的热泵，其特征在于，上述压缩机是容量可变型压缩机，上述增压压缩机是定速压缩机。

8.根据权利要求2所述的热泵，其特征在于，上述增压压缩机的容量小于上述压缩机的容量。

9.根据权利要求2所述的热泵，其特征在于，上述热泵包括控制部，该控制部根据运转模式控制上述压缩机、增压压缩机和第二增压膨胀机构。

10.根据权利要求9所述的热泵，其特征在于，上述控制部在一般负荷模式时使上述压缩机驱动，上述增压压缩机停止，上述第二增压膨胀机构封闭。

11.根据权利要求9所述的热泵，其特征在于，上述控制部在部分负荷模式时使上述压缩机停止，上述增压压缩机驱动，上述第二增压膨胀机构封闭。

12.根据权利要求9所述的热泵，其特征在于，上述控制部在多运转模式时使上述压缩机和增压压缩机驱动，上述第二增压膨胀机构封闭。

13.根据权利要求9所述的热泵，其特征在于，上述控制部在气体注入模式时使上述压缩机和增压压缩机驱动，上述第二增压膨胀机构开放。

14.根据权利要求1所述的热泵，其特征在于，上述第一热交换器是使制冷剂和水进行热交换的水制冷剂热交换器，其通过水循环流路与对室内进行制热的制热单元及供给热水的热水供给单元连接。

Images