CN104048449B - 引射制热装置、循环系统、空气调节设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种引射制热装置、循环系统、空气调节设备及控制方法，引射制热装置包括引射器和气液分离器，引射器的射出口与气液分离器相连，引射器的工作口和引射口分别用于连接室内换热装置的出口和室外换热装置的出口，气液分离器的出气管和出液管分别用于连接压缩机的进口和室外换热装置的进口前的节流阀，在引射器的工作口和引射口之前还分别设有第一流量调节单元和第二流量调节单元。相比于现有的空气调节设备来说，本发明能够在节流膨胀功方面和压缩机功耗方面提高制热循环的能效；另外，本发明还能够分别对通向引射器的工作流和引射流进行流量调节，增强引射制热的可控性和适应性。

Description

引射制热装置、循环系统、空气调节设备及控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术，尤其涉及一种引射制热装置、循环系统、空气调节设备及控制方法。

背景技术

在现有的空气调节设备的制热循环中，采用具有汽液两相的冷媒，例如氟利昂等，利用冷媒汽液两相的转换的不同循环过程来实现制热循环和制冷循环。在制热循环中，气态的冷媒在进行节流时存在摩擦损失，会消耗一定的节流膨胀功。而目前空气调节设备中所采用的压缩机实现了一个较高的压比，造成压缩机的功耗也维持在较高的水平。因此，对于现有的空气调节设备来说，无论在节流膨胀功方面，还是在压缩机功耗方面都存在继续提高能效的需要。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种引射制热装置、循环系统、空气调节设备及控制方法，能够提高制热循环能效。

为实现上述目的，本发明提供一种引射制热装置，包括引射器和气液分离器，所述引射器的射出口与所述气液分离器相连，所述引射器的工作口和引射口分别用于连接室内换热装置的出口和室外换热装置的出口，所述气液分离器的出气管和出液管分别用于连接压缩机的进口和所述室外换热装置的进口前的节流阀，在所述引射器的工作口和引射口之前还分别设有第一流量调节单元和第二流量调节单元。

为实现上述目的，本发明提供一种引射制热循环系统，包括压缩机、室内换热装置、室外换热装置和节流阀，还包括引射器和气液分离器；所述压缩机、所述室内换热装置、所述引射器和所述气液分离器依次连接形成第一通路；所述气液分离器的出液管、所述节流阀、所述室外换热装置和所述引射器依次连接形成第二通路，且所述引射器的工作口接收所述室内换热装置输出的制冷剂，通过所述引射器的引射口引射所述室外换热装置输出的制冷剂，并通过所述引射器的射出口将形成的气液两相混合制冷剂发送到所述气液分离器；在所述第一通路中处于所述室内换热装置和所述引射器之间的位置还设有第一流量调节单元；在所述第二通路中处于所述引射器与所述室外换热装置之间的位置还设有第二流量调节单元；所述气液分离器的出气管与所述压缩机连接形成供所述气液分离器分离的气态制冷剂返回的第三通路，且所述第二通路中处于所述第二流量调节单元与所述室外换热装置之间的位置与所述第三通路相连通。

根据本发明的一个实施例，进一步的，还包括位于所述压缩机分别与所述第一通路和所述第三通路之间、用于切换制冷剂流向的四通阀；在所述第一通路中处于所述室内换热装置和所述引射器之间的位置还设有第一开闭单元，在所述第二通路中处于所述引射器与所述室外换热装置之间的位置还设有第二开闭单元，在所述第二通路中处于所述气液分离器的出液管和所述节流阀之间的位置还设有第三开闭单元，在所述第二通路中处于所述节流阀和所述第三开闭单元之间的位置与所述第一通路中处于所述室内换热装置和所述第一开闭单元之间的位置还设有第四通路，在所述第四通路中还设有第四开闭单元，在所述第三通路上还设有从所述气液分离器的出气管到所述压缩机单向导通的单向阀或开闭单元。

根据本发明的一个实施例，进一步的，在所述四通阀切换为制热循环的状态下，所述第一开闭单元、所述第二开闭单元和所述第三开闭单元处于开启状态，所述第四开闭单元处于关闭状态。

根据本发明的一个实施例，进一步的，在所述四通阀切换为制冷循环的状态下，所述第一开闭单元、所述第二开闭单元和所述第三开闭单元处于关闭状态，所述第四开闭单元处于开启状态。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述第一开闭单元和所述第一流量调节单元为同一电磁阀，所述第二开闭单元和所述第二流量调节单元为同一电磁阀。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述引射器包括喷嘴、混合室和扩散器；所述室内换热装置输出的制冷剂通过所述引射器的工作口进入所述喷嘴被降压，将势能转变为动能，所述喷嘴出口处的制冷剂引射通过所述引射器的引射口输入的由所述第二通路输出的气态制冷剂形成气液两相的制冷剂；所述气液两相的制冷剂在所述扩散器内减速升压，将动能转变为势能，通过所述引射器的射出口发送给所述气液分离器。

为实现上述目的，本发明提供一种空气调节设备，包括如上所述的引射制热循环系统。

为实现上述目的，本发明提供一种基于如上的引射制热循环系统的控制方法，包括：当四通阀切换为制冷循环的状态时，使第一开闭单元、第二开闭单元和第三开闭单元开启，并使第四开闭单元关闭，形成制热循环；当四通阀切换为制热循环的状态时，使所述第一开闭单元、所述第二开闭单元和所述第三开闭单元关闭，并使第四开闭单元开启，形成制冷循环。

本发明的引射制热装置、循环系统、空气调节设备及控制方法，利用引射器混合液气两相的制冷剂，并提升进入气液分离器的制冷剂的压力，然后利用气液分离器进行制冷剂的气液分离，分离出的液态制冷剂在通过节流阀时消耗的节流膨胀功较小，而进入到压缩机的气态制冷剂由于压力升高，也使得压缩机的压比变小，进而降低压缩机的功耗，因此相比于现有的空气调节设备来说，本发明能够在节流膨胀功方面和压缩机功耗方面提高制热循环的能效。另外，本发明还通过第一流量调节单元和第二流量调节单元分别对通向引射器的工作流和引射流进行流量调节，增强引射制热的可控性和适应性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明的引射制热循环系统的一个实施例的示意图；

图2为根据本发明的引射制热循环系统的另一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中“第一”、“第二”等为描述上加以区别，并没有其它特殊的含义。

如图1所示，引射制热循环系统包括：压缩机1、室内换热装置2、室外换热装置3、节流阀4、引射器5和气液分离器6。压缩机1、室内换热装置2、引射器5和气液分离器6依次连接形成第一通路20。

气液分离器6的出液管、节流阀4、室外换热装置3和引射器5依次连接形成第二通路22，且引射器5的工作口接收室内换热装置2输出的液态制冷剂或气液混合制冷剂等，通过引射口引射室外换热装置3输出的气态制冷剂，通过射出口将形成的气液两相混合制冷剂发送给气液分离器6，气液分离器6的出气管与压缩机1连接形成供气液分离器6分离的气态制冷剂返回的第三通路24。

在制热的状态下，经压缩机1压缩升温升压后的气态制冷剂进入室内换热装置2进行换热，室内换热装置2输出的液态制冷剂进入引射器5引射由第二通路22输入的气态制冷剂形成气液两相的制冷剂，并将此气液两相的制冷剂输入气液分离器6。气液分离器6分离的液态制冷剂进入第二通路22并由室外换热装置3生成气态制冷剂后输入引射器5，气液分离器6分离的气态制冷剂经过第三通路24返回压缩机1，并循环往复。

本发明的引射制热循环系统为采用引射/喷射器的蒸汽压缩系统，是一种有效的节能系统，可以减少节流膨胀损失，降低压缩机压力比，提高制冷系统效率。在实施例中，引射制热循环系统包括压缩机1、室内换热装置2、室外换热装置3和节流阀4。

压缩机1能够不断的抽取和排出制冷剂(也称冷媒)来为制冷循环提供动力。室内换热装置2是在使用时设置于室内的热交换装置，例如冷凝器等。室外换热装置3是在使用时设置于室外的热交换装置，例如蒸发器等。室内换热装置2及室外换热装置3还可以采用其他形式的热交换设备，例如回热器、过冷器等。节流阀4是对制冷剂进行节流降压的热力设备，也能够起到控制进入蒸发器的制冷剂流量的作用，节流阀4可采用毛细管、热力膨胀阀、电子膨胀阀或节流孔板等。

引射器5(也可以为喷射器)被配置为通过室内换热装置2输出的液态制冷剂引射室外换热装置3输出的气态制冷剂到气液分离器。引射器5起到回收节流损失和提升压缩机入口制冷剂压力的双重作用，有助于提高制热系统效率。

下面提供了一种引射器的实现结构例子帮助理解引射器5。引射器包括喷嘴、混合室和扩散器，室内换热装置输出的液态制冷剂通过工作口进入喷嘴被降压，将势能转变为动能，而喷嘴出口处的制冷剂引射通过引射口输入的由第二通路输出的气态制冷剂形成气液两相的制冷剂，而气液两相的制冷剂在扩散器内减速升压，将动能转变为势能，通过射出口将气液两相的制冷剂输入气液分离器6。

利用引射器混合液气两相的制冷剂，并提升进入气液分离器的制冷剂的压力，然后利用气液分离器进行制冷剂的气液分离，分离出的液态制冷剂在通过节流阀时消耗的节流膨胀功较小，而进入到压缩机的气态制冷剂由于压力升高，也使得压缩机的压比变小，进而降低压缩机的功耗，因此相比于现有的空气调节设备来说，本发明能够在节流膨胀功方面和压缩机功耗方面提高制热循环的能效。

根据本发明的一个实施例，在第二通路22中处于引射器5与室外换热装置3之间的位置还设有第二电磁阀7，第二电磁阀7作为第二流量调节单元，用于控制进入引射器5喷嘴的气态制冷剂的流量。在第一通路20中处于室内换热装置2和引射器5之间的位置还设有第一电磁阀8，第一电磁阀8作为第一流量调节单元，用于控制进入引射器5喷嘴的制冷剂的流量。可以根据具体的应用场景，通过第二电磁阀7和第一电磁阀8控制进入引射器5进行引射的气态、液态的制冷剂的流量，能够调节制热的功效。

根据本发明的一个实施例，第二通路22中处于第二电磁阀7与室外换热装置3之间的位置与第三通路24通过连接通路26相连通。气液分离器6分离的气态制冷剂经过第三通路24返回压缩机1时，气态制冷剂能够通过连接通路26进入第三通路24，可以作为由第二通路22输入引射器5的气态制冷剂的一部分。根据具体的应用场景，通过第二电磁阀7能够控制气态制冷剂通过连接通路26进入第三通路24的流量，可以控制通过连接通路26、第二通路22进入引射器5的气态制冷剂流量。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，系统还包括位于压缩机1分别与第一通路和第三通路之间的四通阀11。通过四通阀11能够切换制冷剂流向，使系统可以实现制热和制冷功能的切换。在第二通路22中处于引射器5与室外换热装置3之间的位置的第二电磁阀7，可以作为第二开闭单元。在第一通路20中处于室内换热装置2和引射器5之间的位置还设有第一电磁阀8，可以作为第一开闭单元。在第二通路22中处于气液分离器6的出液管和节流阀4之间的位置还设有第三电磁阀10，作为第三开闭单元。

在第二通路22中处于节流阀4和第三电磁阀10之间的位置与第一通路20处于室内换热装置2和第二电磁阀8之间的位置还设有第四通路30，在第四通路30中还设有第四电磁阀9，作为第四开闭单元。在第三通路上还设有从气液分离器6的出气管到压缩机1单向导通的单向阀12，也可以设置开闭单元，例如为电磁阀等。第一开闭单元和第一流量调节单元可以通过同一电磁阀实现，也可以独立进行设置，第二开闭单元和第二流量调节单元通过同一电磁阀实现，也可以独立进行设置。各通路开闭单元和流量调节单元可以采用电磁阀，还可以采用其它的能够控制通路开闭或进行流量调节的装置。

根据本发明的一个实施例，在通过四通阀11切换为制热循环的状态下，第二电磁阀7、第一电磁阀8和第三电磁阀10处于开启状态，第四电磁阀9处于关闭状态。在通过四通阀11切换为制冷循环的状态下，第二电磁阀7、第一电磁阀8和第三电磁阀10处于关闭状态，第四电磁阀9处于开启状态。

根据本发明的一个实施例，四通阀11的第一工作口d、第二工作口e分别与压缩机1的出口和室内换热装置2的进口相连通。第三通路包括：第一回流子通路28和第二回流子通路32。第一回流子通路28的两端分别与气液分离器6的出气管和四通阀的第三工作口c相连通。第二回流子通路32的两端分别与四通阀的第四工作口s与压缩机1的进口相连通。

在制热的状态下，第二电磁阀7、第一电磁阀8和第三电磁阀10处于开启状态，第四电磁阀9处于关闭状态，经压缩机1升温升压后的气态制冷剂通过四通阀的第一工作口d、第二工作口e进入室内换热装置2进行换热。气液分离器6分离的气态制冷剂经过第一回流子通路28、四通阀的第三工作口c、第四工作口s、第二回流子通路32返回压缩机1。在第一回流子通路28上设置单向阀12，气液分离器6分离的气态制冷剂能够经过第一回流子通路28进入四通阀的第三工作口c。

位于引射器5与室外换热装置3之间的第二通路22与第一回流子通路28相连通。在制冷的状态下，第二电磁阀7、第一电磁阀8和第三电磁阀10处于关闭状态，第四电磁阀9处于开启状态。经压缩机1的高温高压气态制冷剂经过四通阀的第一工作口d和第三工作口c，通过第一回流子通路28、连接通路26进入室外换热装置3进行换热冷凝后，依次经过节流阀4、第四通路30进入室内换热装置2进行换热，并通过四通阀的第二工作口e和第四工作口s、第二回流子通路32返回压缩机1。

本发明引射制热循环系统中，还可以由引射器、气液分离器以及第一流量调节单元和第二流量调节单元来形成独立的引射制热装置，在使用时可以将引射制热装置作为独立模块安装到空调系统中，实现引射制热循环。

独立的引射制热装置可以包括引射器和气液分离器，引射器的射出口与气液分离器相连，引射器的工作口和引射口分别用于连接室内换热装置的出口和室外换热装置的出口，气液分离器的出气管和出液管分别用于连接压缩机的进口和室外换热装置的进口前的节流阀，在引射器的工作口和引射口之前还分别设有第一流量调节单元和第二流量调节单元。

根据本发明的一个实施例，制冷剂为二氧化碳或碳氢化合物等等。根据本发明的一个实施例，一种空气调节设备，包括如上的引射制热循环系统。空气调节设备如风管机、中央空调等，本发明的引射制热循环系统也可用于热泵制冷循环系统中。

根据本发明的一个实施例，在上述图2引射制热循环系统实施例的基础上，本发明还提供了一种控制方法，包括：

当四通阀切换为制热循环的状态时，使第一开闭单元、第二开闭单元和第三开闭单元开启，并使第四开闭单元关闭，形成高效制热循环；当四通阀切换为制冷循环的状态时，使第一开闭单元、第二开闭单元和第三开闭单元关闭，并使第四开闭单元开启，形成普通制热循环。这样利用四通阀及各个通路开闭单元的操作就可以实现高效制热循环和普通制冷循环的良好切换。

本发明的引射制热装置、循环系统、空气调节设备及控制方法，可以减少节流膨胀损失，能够降低压缩机压比,提高制热效率。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种引射制热装置，其特征在于，包括引射器和气液分离器，所述引射器的射出口与所述气液分离器相连，所述引射器的工作口和引射口分别用于连接室内换热装置的出口和室外换热装置的出口，所述气液分离器的出气管和出液管分别用于连接压缩机的进口和所述室外换热装置的进口前的节流阀，在所述引射器的工作口和引射口之前还分别设有第一流量调节单元和第二流量调节单元。

2.一种引射制热循环系统，包括压缩机、室内换热装置、室外换热装置和节流阀，其特征在于，还包括引射器和气液分离器；

所述压缩机、所述室内换热装置、所述引射器和所述气液分离器依次连接形成第一通路；

所述气液分离器的出液管、所述节流阀、所述室外换热装置和所述引射器依次连接形成第二通路，且所述引射器的工作口接收所述室内换热装置输出的制冷剂，通过所述引射器的引射口引射所述室外换热装置输出的制冷剂，并通过所述引射器的射出口将形成的气液两相混合制冷剂发送到所述气液分离器；

在所述第一通路中处于所述室内换热装置和所述引射器之间的位置还设有第一流量调节单元；在所述第二通路中处于所述引射器与所述室外换热装置之间的位置还设有第二流量调节单元；

所述气液分离器的出气管与所述压缩机连接形成供所述气液分离器分离的气态制冷剂返回的第三通路，且所述第二通路中处于所述第二流量调节单元与所述室外换热装置之间的位置与所述第三通路相连通。

3.根据权利要求2所述的引射制热循环系统，其特征在于，还包括位于所述压缩机分别与所述第一通路和所述第三通路之间、用于切换制冷剂流向的四通阀；在所述第一通路中处于所述室内换热装置和所述引射器之间的位置还设有第一开闭单元，在所述第二通路中处于所述引射器与所述室外换热装置之间的位置还设有第二开闭单元，在所述第二通路中处于所述气液分离器的出液管和所述节流阀之间的位置还设有第三开闭单元，在所述第二通路中处于所述节流阀和所述第三开闭单元之间的位置与所述第一通路中处于所述室内换热装置和所述第一开闭单元之间的位置还设有第四通路，在所述第四通路中还设有第四开闭单元，在所述第三通路上还设有从所述气液分离器的出气管到所述压缩机单向导通的单向阀或开闭单元。

4.根据权利要求3所述的引射制热循环系统，其特征在于，在所述四通阀切换为制热循环的状态下，所述第一开闭单元、所述第二开闭单元和所述第三开闭单元处于开启状态，所述第四开闭单元处于关闭状态。

5.根据权利要求3所述的引射制热循环系统，其特征在于，在所述四通阀切换为制冷循环的状态下，所述第一开闭单元、所述第二开闭单元和所述第三开闭单元处于关闭状态，所述第四开闭单元处于开启状态。

6.根据权利要求3所述的引射制热循环系统，其特征在于，所述第一开闭单元和所述第一流量调节单元为同一电磁阀，所述第二开闭单元和所述第二流量调节单元为同一电磁阀。

7.根据权利要求2所述的引射制热循环系统，其特征在于，所述引射器包括喷嘴、混合室和扩散器；所述室内换热装置输出的制冷剂通过所述引射器的工作口进入所述喷嘴被降压，将势能转变为动能，所述喷嘴出口处的制冷剂引射通过所述引射器的引射口输入的由所述第二通路输出的气态制冷剂形成气液两相的制冷剂；所述气液两相的制冷剂在所述扩散器内减速升压，将动能转变为势能，通过所述引射器的射出口发送给所述气液分离器。

8.一种空气调节设备，其特征在于，包括权利要求2至7任一所述的引射制热循环系统。

9.一种基于权利要求3～7任一所述的引射制热循环系统的控制方法，其特征在于，包括：

当四通阀切换为制热循环的状态时，使第一开闭单元、第二开闭单元和第三开闭单元开启，并使第四开闭单元关闭，形成制热循环；

当四通阀切换为制冷循环的状态时，使所述第一开闭单元、所述第二开闭单元和所述第三开闭单元关闭，并使第四开闭单元开启，形成制冷循环。