CN105737459A - 空调器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调器，包括：压缩机、喷射器、换向组件、室内室外换热器和气液分离器。喷射器的冷媒出口与压缩机回气口相连。换向组件具有四个端口，第一端口与压缩机排气口相连，第二端口与喷射器的引射入口相连。室内换热器与第三端口相连，室外换热器与第四端口相连。气液分离器设有三个接口，第一接口与室内换热器相连，第二接口与室外换热器相连，第三接口连接喷射器的喷射入口以向喷射器导入气态冷媒。根据本发明的空调器，提高了换热器换热效率，喷射器不仅可以对压缩机回气进行加热，提升回气的过热度，还回收部分节流损失的功，提高了空调器的能效。空调器结构简单合理、运转效率高、适用范围广、低温制热效果优。

Description

空调器

技术领域

本发明涉及制冷制热设备领域，尤其是涉及一种空调器。

背景技术

相关材料指出，冷媒循环系统在一些应用场合，如在低温度环境时的热泵应用中，由于蒸发温度的降低，导致冷媒循环系统能力降低、普通单级旋转式压缩机的性能变差无法使用。

喷射器可以回收系统节流损失功，提高吸气压力等。喷射器在采暖领域得到了大量应用，在制冷领域也有应用，但一般应用在单冷制冷机系统中。具有喷射器的单冷机系统，喷射器吸收蒸发器的冷媒后直接将冷媒气体喷回压缩机，系统结构形式较少。

相关技术公开的材料中也有一些热泵系统采用了喷射器结构，热泵系统中压缩机为喷气增焓压缩机，喷射器朝向压缩机的补气口喷气，这种结构不适用于设置普通压缩机的系统中。

发明内容

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：

相关技术中的冷暖型空调在环境温度较低的情况下也会出现冷媒循环系统能力降低的情况。发明人经研究和大量试验发现，将喷射器结合到冷暖型空调中，利用喷射器的性能可提高系统整体性能。

为此，本发明旨在提供一种空调器，该空调器的系统性能可得到提高。

根据本发明实施例的空调器，包括：压缩机，所述压缩机具有排气口和回气口；喷射器，所述喷射器设有喷射入口、引射入口和冷媒出口，所述冷媒出口与所述回气口相连；换向组件，所述换向组件具有第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述第一端口和所述第二端口中的其中一个与所述第三端口连通，且所述第一端口和所述第二端口中的另一个与所述第四端口连通，所述第一端口与所述排气口相连，所述第二端口与所述引射入口相连；室内换热器和室外换热器，所述室内换热器与所述第三端口相连，所述室外换热器与所述第四端口相连；气液分离器，所述气液分离器设有第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口与所述室内换热器相连，所述第二接口与所述室外换热器相连，所述第三接口连接所述喷射入口以向所述喷射器导入气态冷媒；第一节流装置和第二节流装置，所述第一节流装置连接在所述室内换热器与所述气液分离器之间，所述第二节流装置连接在所述室外换热器与所述气液分离器之间。

根据本发明实施例的空调器，通过采用气液分离器对室内换热器和室外换热器之间的冷媒进行气液分离，使得流入气液分离器下游的换热器的气体含量降低，利于液态冷媒在下游换热器各流路中均匀分布，提高了换热器的换热效率。利用气液分离器分离出的中温中压气态冷媒，喷射器不仅可以对压缩机回气进行加热，以提升回气的过热度，同时在制冷和制热工况下均可用喷射器来回收部分节流损失的功，提高空调器的能力能效。且由于喷射器具有结构简单、成本低、无运动部件、可适应两相流工况等优点，空调器也具有了结构简单合理、运转效率高、工作可靠、适用范围广、低温制热效果优等特点。

在一些实施例中，所述喷射器的所述喷射入口与所述气液分离器的所述第三接口通过直通管道相连。由此，最大限度地减少冷媒从气液分离器流入喷射器的压力损失，提高喷射器对冷媒节流损失的回收能力。

可选地，所述换向组件为四通阀。由此，换向组件的体积小、成本较低，换向功能稳定、可靠。

可选地，所述第一节流装置为电子膨胀阀、节流孔板、毛细管或热力膨胀阀。

可选地，所述第二节流装置为电子膨胀阀、节流孔板、毛细管或热力膨胀阀。

有利地，所述第一节流装置和所述第二节流装置的开度均可调节。由此，可适应空调器负荷的变化，使得空调器运转更加有效。

本发明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，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/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是根据本发明实施例的空调器的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的空调器的制冷循环路径示意图；

图3是根据本发明实施例的空调器的制热循环路径示意图。

附图标记：

空调器100、

压缩机1、排气口a、回气口b、储液器12、

喷射器2、喷射入口c、引射入口d、冷媒出口e、

壳体21、吸入室211、混合室212、扩压室213、喷嘴22、

换向组件3、第一端口D、第二端口S、第三端口E、第四端口C、

室内换热器4、室外换热器5、第一节流装置61、第二节流装置62、

气液分离器7、第一接口j、第二接口k、第三接口m、

直通管道8。

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，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的空调器100，空调器100为带有喷射器的冷暖型空调器，可应用于家用空调和小型商用空调领域等。

根据本发明实施例的空调器100，如图1所示，包括：压缩机1、喷射器2、换向组件3、室内换热器4、室外换热器5、气液分离器7、第一节流装置61和第二节流装置62。

压缩机1具有排气口a和回气口b，压缩机1用于将回气口b流入的低温低压气态冷媒进行压缩，冷媒压缩后形成高温高压冷媒气体并从排气口a排出。需要说明的是，压缩机1的结构及工作原理等均为现有技术，这里就不详细描述。

喷射器2设有喷射入口c、引射入口d和冷媒出口e，冷媒出口e与回气口b相连。需要进行说明的是，喷射器2可采用现有技术公开的喷射器结构，喷射器2的具体结构及工作原理等均为现有技术，这里不详细描述。其中，在空调器100运行时，从喷射入口c和引射入口d进入到喷射器2内的冷媒可混合，混合后气态冷媒从冷媒出口e排出，并通过回气口b回到压缩机1内。

换向组件3具有第一端口D、第二端口S、第三端口E和第四端口C，第一端口D和第二端口S中的其中一个与第三端口E连通，且第一端口D和第二端口S中的另一个与第四端口C连通，第一端口D与排气口a相连，第二端口S与引射入口d相连。也就是说，换向组件3具有两种导通状态，一种导通状态为第一端口D与第三端口E导通且第二端口S与第四端口C导通，另一种导通状态为第一端口D与第四端口C导通且第二端口S与第三端口E导通。

优选地，由于四通阀在空调设备中的应用技术较为成熟，且四通阀的体积小、成本较低，换向功能稳定、可靠，因此换向组件3选用四通阀。当然，换向组件3的结构可不限于此，换向组件3还可为现有技术中公开的由多个控制阀并联、串联构成的阀门组件。

室内换热器4与换向组件3的第三端口E相连，室外换热器5与换向组件3的第四端口C相连。

气液分离器7设有第一接口j、第二接口k和第三接口m，第一接口j与室内换热器4相连，第二接口k与室外换热器5相连，第三接口m连接喷射器2的喷射入口c以向喷射器2导入气态冷媒。具体地，气液分离器7构造为将从第一接口j和第二接口k中的其中一个流入的气液混合物进行气液分离，且将分离的气体部分从第三接口m排出，分离后液体部分从第一接口j和第二接口k中的另一个排出。

其中，气液分离器7的结构应做广义理解，其结构不作具体限定，只要气液分离器7能将进入的气液混合冷媒分离成气态冷媒和液态冷媒，并分别从不同接口排出即可。

第一节流装置61连接在室内换热器4与气液分离器7之间，第二节流装置62连接在室外换热器5与气液分离器7之间。可选地，第一节流装置61为电子膨胀阀、节流孔板、毛细管或热力膨胀阀等，第二节流装置62为电子膨胀阀、节流孔板、毛细管或热力膨胀阀等，这里对第一节流装置61和第二节流装置62的具体结构不作限定。

具体地，如图1-图3所示，压缩机1、喷射器2、换向组件3、室外换热器5、室内换热器4、节流装置和气液分离器7限定出了冷媒的制冷循环路径和制热循环路径，即空调器100具有制冷和制热的功能。

如图2所示，当空调器100需要对室内进行制冷时，此时换向组件3的第一端口D与第四端口C连通，第二端口S与第三端口E连通，从压缩机1的排气口a排出的高温高压气态冷媒经过换向组件3进入到室外换热器5内，并与外界空气进行换热以形成中温高压液态冷媒。

从室外换热器5排出的冷媒经第二节流装置62节流降压后，形成中温中压气液两相冷媒，之后冷媒从第二接口k流入气液分离器7。从气液分离器7分离出的液态冷媒从第一接口j流入第一节流装置61，经第一节流装置61的节流降压后得到低温低压的液态冷媒，液态冷媒流入室内换热器4后吸热蒸发，室内温度大幅度降低。从室内换热器4流出的低温低压气态冷媒通过换向组件3流入喷射器2的引射入口d。同时，从气液分离器7分离出的气态冷媒从第三接口m流入喷射器2的喷射入口c，从喷射入口c流入的中温中压气态冷媒与从引射入口d流入的低温低压气态冷媒进行混合，混合后的气态冷媒从冷媒出口e喷出，最终从回气口b流回压缩机1，并重复此过程不断循环。

又如图3所示，当空调器100需要对室内进行制热时，此时换向组件3的第一端口D与第三端口E连通，第二端口S与第四端口C连通，从压缩机1的排气口a排出的高温高压气态冷媒经过换向组件3进入到室内换热器4内，与外界空气进行换热并放热冷凝以形成中温高压液态冷媒，室内空气吸热升温。

从室内换热器4排出的冷媒经第一节流装置61节流降压后，形成中温中压气液两相冷媒，之后冷媒从第一接口j流入气液分离器7。从气液分离器7分离出的液态冷媒从第二接口k流入第二节流装置62，经第二节流装置62的节流降压后得到低温低压的液态冷媒，液态冷媒流入室外换热器5后吸热蒸发。从室外换热器5流出的低温低压气态冷媒通过换向组件3流入喷射器2的引射入口d。同时，从气液分离器7分离出的气态冷媒从第三接口m流入喷射器2的喷射入口c，从喷射入口c流入的中温中压气态冷媒与从引射入口d流入的低温低压气态冷媒进行混合，混合后的气态冷媒从冷媒出口e喷出，最终从回气口b流回压缩机1，并重复此过程不断循环。

为方便描述，称从喷射入口c流入喷射器2的冷媒为动力介质，从引射入口d流入喷射器2的冷媒为引射介质。从上述制冷循环路径和制热循环路径的描述可以看出，动力介质是从室内换热器4和室外换热器5之间流通的冷媒中分离出来的，引射介质是单次循环中流经室内换热器4、室外换热器5之后的冷媒，动力介质比引射介质的温度高，且动力介质比引射介质的气压大。

两种循环路径中，进入到喷射器2内的中温中压的动力介质与低温低压的引射介质混合后，引射介质的气压略上升，引射介质的温度也上升。可以理解的是，流入引射入口d的气态冷媒中，或多或少会混合有液态冷媒，因此通过在喷射器2内混合，引射介质中含有的少量的液态冷媒能瞬间蒸发形成为气态冷媒，气态冷媒从冷媒出口e排出，并通过回气口b回到压缩机1内。喷射器2的加热作用，可保证进入到压缩机1内的冷媒尽可能为气态冷媒，避免液态冷媒进入到压缩机1内而出现液击现象。

此时喷射器2一方面起到了闪蒸器的作用，利用循环中路的分离气体给最终回气进行加热，以提升回气的过热度。另一方面利用喷射器2的工作原理，喷射器2可以减少膨胀过程的节流损失，回收部分压力能，从而回收一部分中压流体压力降低的损失。也就是说，空调器100在制冷、制热时均可用喷射器2来回收冷媒节流损失的一部分功，提高吸气冷媒压力，减小压缩机功耗，提高能效，制热时提高制热量。

而且，喷射器2具有结构简单、成本低、无运动部件、可适应两相流工况等优点，因此在空调器100中采用喷射器2回收压力损失，空调器100结构简单、可靠。

另外，还需要说明的是，在冷媒进行蒸发吸热的换热器中，气态冷媒的吸热能力有限，但体积却是能吸收热量的液体体积几十倍左右，且气态冷媒的存在会阻隔管壁热量向液态冷媒传递，也就影响了液态冷媒的蒸发吸热。

而在本发明实施例中，当空调器100制冷时，气液分离器7对流出室外换热器5的冷媒进行气液分离，降低流入室内换热器4的冷媒中的气体含量，利于液态冷媒在室内换热器4内充分吸热。同样的，当空调器100制热时，气液分离器7对流出室内换热器4的冷媒进行气液分离，降低流入室外换热器5的冷媒中的气体含量，利于液态冷媒在室外换热器5内充分吸热。

在上述三重作用下，空调器100的制冷量可得到提升，提高了空调器100的能力能效。

根据本发明实施例的空调器100，通过采用气液分离器7对室内换热器4和室外换热器5之间的冷媒进行气液分离，使得流入气液分离器7下游的换热器的气体含量降低，利于液态冷媒在下游换热器各流路中均匀分布，提高了换热器的换热效率。利用气液分离器7分离出的中温中压气态冷媒，喷射器2不仅可以对压缩机回气进行加热，以提升回气的过热度，同时在制冷和制热工况下均可用喷射器2来回收部分节流损失的功，提高冷媒循环系统能力降低，提高空调器100的能力能效。尤其在低温环境中制热时，喷射器2回收功对系统的提升作用显著。

且由于喷射器2具有结构简单、成本低、无运动部件、可适应两相流工况等优点，空调器100也具有了结构简单合理、运转效率高、工作可靠、适用范围广、低温制热效果优等特点。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，喷射器2的喷射入口c与气液分离器7的第三接口m之间连接的是直通管道8，即喷射器2与气液分离器7之间未串联功能性部件，如截止阀、电磁阀、单向阀等控制阀，或者节流装置等。在制冷和制热工况下，气液分离器7分离出的气态冷媒均直接通过直通管道8流向喷射器2。

喷射器2与气液分离器7之间直通管道8的设置，最大限度地减少冷媒从气液分离器7流入喷射器2的压力损失，提高喷射器2对冷媒节流损失的回收能力。

具体地，第一节流装置61的开度可调，且第二节流装置62的开度也可调，这样，可适应空调器100负荷的变化，使得空调器100运转更加有效。

以制热工况下的应用为例，如果空调器100的负荷降低，室外换热器5需要吸收的热量减少。此时，可通过调节开度，减小第一节流装置61的压降，同时增加第二节流装置62的压降。这样，从室内换热器4流出的冷媒经第一节流装置61时压降减小，从这部分冷媒中分离出的气态冷媒气压升高，从而喷射器2能回收更多节流压损，空调器100能耗可降低。同时，从气液分离器7流出的液态冷媒经第二节流装置62时压降增加，保证流入室外换热器5的冷媒为符合要求的低温低压液态冷媒。

在其他工况下，第一节流装置61和第二节流装置62的调节方式也可以此类推，这里不再详细说明。

优选地，第一节流装置61为电子膨胀阀，第二节流装置62也为电子膨胀阀，从而可通过电控方式实现节流装置开度的自动调节。

下面参考图1描述根据本发明优选实施例的空调器100的结构。

压缩机1的排气口a与四通阀的第一端口D相连，四通阀的第二端口S与喷射器2的引射入口d相连，室内换热器4与第三端口E相连，室外换热器5与第四端口C相连。第一节流装置61的两端分别与室内换热器4和气液分离器7的第一接口j相连，第二节流装置62的两端分别与室外换热器5和气液分离器7的第二接口k相连，气液分离器7的第三接口m通过直通管道8与喷射器2的喷射入口c相连，喷射器2的冷媒出口e连接储液器12，储液器12与压缩机1的回气口b相连。

其中，在气液分离器7的容器上，第一接口j和第二接口k分别设在容器的冷媒液面下方，第三接口m设在容器的冷媒液面上方，保证流入喷射器2的喷射入口c的冷媒为气态冷媒。

在本发明实施例中，喷射器2以气态冷媒为动力介质，来抽吸和压送压缩机回气。具体如图1所示，喷射器2包括壳体21和喷嘴22，壳体21内依次限定相连通的吸入室211、混合室212和扩压室213，喷嘴22的一端伸入到吸入室211内，喷嘴22的另一端限定出喷射入口c，引射入口d设在壳体21上且连通吸入室211。其中，动力介质经喷嘴22形成高速射流，动力介质喷入吸入室211后，气压降低，从而动力卷带从引射入口d流入的引射介质，并在混合室212内进行能量交换，混合后的冷媒经扩压室213再将动能转化为压力能。

在图1所示的示例中，引射入口d设在喷射器2的上方。

根据本发明实施例的空调器100，系统在制冷、制热时均可用喷射器2来回收冷媒节流损失的一部分功，提高吸气冷媒压力，减小压缩机1功耗，提高能效，制热时提高制热量。

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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“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，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“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发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种空调器，其特征在于，包括：

压缩机，所述压缩机具有排气口和回气口；

喷射器，所述喷射器设有喷射入口、引射入口和冷媒出口，所述冷媒出口与所述回气口相连；

换向组件，所述换向组件具有第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述第一端口和所述第二端口中的其中一个与所述第三端口连通，且所述第一端口和所述第二端口中的另一个与所述第四端口连通，所述第一端口与所述排气口相连，所述第二端口与所述引射入口相连；

室内换热器和室外换热器，所述室内换热器与所述第三端口相连，所述室外换热器与所述第四端口相连；

气液分离器，所述气液分离器设有第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口与所述室内换热器相连，所述第二接口与所述室外换热器相连，所述第三接口连接所述喷射入口以向所述喷射器导入气态冷媒；

第一节流装置和第二节流装置，所述第一节流装置连接在所述室内换热器与所述气液分离器之间，所述第二节流装置连接在所述室外换热器与所述气液分离器之间。

2.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述喷射器的所述喷射入口与所述气液分离器的所述第三接口通过直通管道相连。

3.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述换向组件为四通阀。

4.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述第一节流装置为电子膨胀阀、节流孔板、毛细管或热力膨胀阀。

5.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述第二节流装置为电子膨胀阀、节流孔板、毛细管或热力膨胀阀。

6.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述第一节流装置和所述第二节流装置的开度均可调节。