CN110608540A - 一种热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种热泵系统，包括压缩机、第一换热器、第二换热器、第三换热器、中间换热器、第一节流元件和第一阀件，中间换热器包括能进行热交换的第一换热部和第二换热部，热泵系统工作时，压缩机的出口与第一换热器的进口连通，第一换热器的出口通过第一节流元件与第三换热器的第一端口连通，第三换热器的第二端口与第一换热部的第二端口与连通，第一换热部的第一端口与压缩机的进口连通，本发明有利于提高热泵系统的性能。

Description

一种热泵系统

技术领域

本发明涉及热管理技术领域。

背景技术

通常，热泵系统中设置中间换热器能够提高热泵系统的性能，如中间换热器能够提高热泵系统的制冷性能，但热泵系统在制热时，中间换热器增加了压缩机的吸气过热度，可能导致热泵性能的降低，因此，有必要对现有的技术进行改进，以有利于提高热管理系统的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热泵系统，以有利于提高热泵系统制的性能。

一种热泵系统，包括压缩机、第一换热器、第二换热器、第三换热器和中间换热器，所述中间换热器包括第一换热部和第二换热部，流经所述第一换热部的制冷剂和流经所述第二换热部的制冷剂能够热交换，所述第一换热部的第一端口与所述压缩机的入口连通，所述第一换热部的第二端口能够与所述第二换热器的出口连通和/或与所述第三换热器的第二端口连通，所述第二换热部的第一端口能够与所述第三换热器的第一端口连通；所述热泵系统还包括第一路，所述第一路设置有第一节流元件，所述第一换热器的出口能够通过所述第一路与所述第三换热器的第一端口连通；所述热泵系统还包括第二路，所述第二路包括第一阀件和所述第二换热部，所述第一阀件的一个端口能够与所述第二换热部的第一端口或所述第二换热部的第二端口连通，所述第三换热器的第一端口能够通过所述第二路与所述第二换热器的入口连通；

所述热泵系统包括制冷、制热工作模式，在所述热泵系统的制热模式，所述第一换热器的出口通过所述第一路与所述第三换热器的第一端口连通，所述第一阀件使所述第二路不导通，所述第一换热部的第二端口与所述第三换热器的第二端口连通，所述第一节流元件开启。

热泵系统包括中间换热器，中间换热器包括第一换热部和第二换热部；热泵系统设置第一路和第二路，第一路包括第一节流元件，第二路包括第一阀件及第二换热部；热泵系统制热时，第一路能够旁通第二路，第一换热部和第二换热部不换热或换热量较少，有利于降低压缩机的吸气过热度，进而有利于提高热泵系统性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的热泵系统在制冷模式时的示意图；

图2是本发明实施例一提供的热泵系统在制热模式时的示意图；

图3是本发明实施例一提供的热泵系统在第一除湿模式时的示意图；

图4是本发明实施例一提供的热泵系统在第二除湿模式时的示意图；

图5是本发明实施例二提供的热泵系统在制热模式时的示意图；

图6是本发明实施例三提供的热泵系统在制冷模式时的示意图；

图7是本发明实施例三提供的热泵系统在制热模式时的示意图；

图8是本发明实施例三提供的热泵系统在第一除湿模式时的示意图；

图9是本发明实施例三提供的热泵系统在第二除湿模式时的示意图；

图10是本发明实施例三提供的第一流体切换阀处于第一工作模式时的连通示意图；

图11是本发明实施例三提供的第一流体切换阀处于第二工作模式时的示意图；

图12是本发明实施例四提供的热泵系统在制热模式时的示意图；

图13是本发明实施例四提供的第二流体切换阀处于第一工作模式时的示意图；

图14是本发明实施例四提供的第二流体切换阀处于第二工作模式时的示意图；

图15是本发明实施例五提供的热泵系统在制热模式时的示意图。

图1-图15中的粗实线表示导通，细实线表示不导通。

图中：1-压缩机；2-气液分离器；3-第一换热器；4-第二换热器；5-第三换热器；6-中间换热器；61-第一换热部；62-第二换热部；71-第一路；72-第二路；8-第一节流元件；9-第一阀件；10-第二阀件；11-第三阀件；12-第四阀件；13-第二节流元件；14-第一风门；15-格栅；16-风机；17-第二风门；18-第一流体切换阀；181-第一流体切换阀的第一接口；182-第一流体切换阀的第二接口；183-第一流体切换阀的第三接口；184-第一流体切换阀的第四接口；18’-第二流体切换阀；181’-第二流体切换阀的第一接口；182’-第二流体切换阀的第二接口；183’-第二流体切换阀的第三接口；184’-第二流体切换阀的第四接口；19-第四换热器；20-第一泵；21-第五换热器；22-第二泵；23-第五阀件。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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，本领域技术人员在没有作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。该热泵系统的一个或多个实施方式可以适用于家用空调系统、车用空调系统或者商用空调系统，下面以车用热泵系统为例介绍。

实施例一

如图1-图5所示，本实施例提供一种热泵系统，其具有制冷模式、制热模式和除湿模式(或称除雾模式)等多种工作模式。具体的，该热泵系统包括用于调节车厢内的温度和/或湿度的空调箱，热泵系统还包括压缩机1、气液分离器2、第三换热器5和中间换热器6；空调箱内设置有风道，风道的一端设置有用于向风道内通入循环风的第一风门14，风道的另一端设置有用于向车厢内送风的格栅15，风道内从风道入口到出口依次设置有风机16、第二换热器4和第一换热器3，其中第一换热器3处设置有第二风门17，用于控制流经第一换热器3的空气流。上述第一换热器3和第二换热器4可根据车厢内的工况需求选择性地给车厢进行供热、供冷或除雾。可以理解的是，上述第一换热器3和第二换热器4不仅可以设置于车厢内，也可以设置于车厢外，通过送风管道向车厢内送风。上述中间换热器6包括第一换热部61和第二换热部62，第一换热部61与第二换热部62相对不连通，第一换热部61和第二换热部62之间的流体流动是独立进行的，且两者之间能够进行热交换。具体的，本实施例一的中间换热器6的第一换热部61用于通入相对低压冷媒，第二换热部62用于通入相对高压冷媒。

压缩机1的出口能够通过第二阀件10与第一换热器3的入口连通，第一换热器3的出口能够与第二换热部62的第二端口连通，第二换热部62的第一端口能够与第三换热器5的第一端口连通；第三换热器5的第二端口能够通过第四阀件12与气液分离器2的入口连通；气液分离器2的出口能够与中间换热器6的第一换热部61的第二端口连通，中间换热器6的第一换热部61的第一端口与压缩机1的入口连通；压缩机1的出口能够通过第三阀件11与第三换热器5的第二端口连通。第二换热部62的第二端口还与第二换热器4的入口连通，且第二换热器4的入口处设置有第二节流元件13，第二换热器4的出口与气液分离器2的入口连通。具体地，热泵系统还包括第一路71，第一路71设置有第一节流元件8，第一换热器3的出口能够通过第一路71与第三换热器5的第一端口连通；热泵系统还包括第二路72，第二路包括第一阀件9和第二换热部62，第一阀件9的一个端口能够与第二换热部62的第一端口或第二换热部62的第二端口连通，第三换热器5的第一端口能够通过第二路72与第二换热器62的入口连通；更为具体地，在一种实施方式，第一阀件9包括两个端口，如二通阀，第一阀件9的第一端口与第二换热部62的第二端口连通，第一阀件9的第二端口能够与第二换热器4的进口连通；或者第一阀件9的第一端口与第二换热部62的第一端口连通，第一阀件9的第二端口与第三换热器5的第一端口连通；或者，第一阀件9和第一节流元件8一体设置，第一阀件9包括两个端口，第一阀件9和第一节流元件8定义为流量调节阀，流量调节阀包括阀体，第一阀件9和第一节流元件8的相应端口设置于阀体。在另一实施方式，第一阀件9包括三个端口，如三通阀或三通流量调节阀或两个截止阀，第一阀件9的第一端口与第二换热部62的第二端口连通，第一阀件9的第二端口与第一节流元件8的第二端口连通，第一阀件9的第三端口能够与第二换热器4的进口连通或者与第一换热器3的出口连通；或者第一阀件9的第一端口与第二换热部62的第一端口连通，第一阀件9的第二端口与第一节流元件8的第一端口连通，第一阀件9的第三端口与第三换热器5的第一端口连通。或者，第一阀件9包括三个端口，第一阀件9和第一节流元件8一体设置，第一阀件9和第一节流元件8定义为流量调节阀，流量调节阀包括阀体，第一阀件9和第一节流元件8的相应端口设置于阀体。第一阀件9还可以为单向阀，单向阀与第二换热部62串联设置，单向阀的入口与第二换热部62的第二端口连通，单向阀的出口能够与第二换热器4的进口连通，或者单向阀的出口与第二换热部62的第一端口连通，单向阀的入口与第三换热器5的第一端口连通。热泵系统的第一路71，设置有第一节流元件8，用于对流经第一路71的冷媒进行节流降压；热泵系统的第二路包括第一阀件9，第一阀件9能够使第二路导通或不导通；这样，热泵系统能够根据工况选择第一路71导通或第二路72导通。

本实施例给出了热泵系统中第二阀件10、第三阀件11和第四阀件12的具体设置方式，当然，在其它实施例中，也可以不设置第二阀件10和第三阀件11，而仅设置第四阀件12和一个第一三通阀，其中第一三通阀的第一接口能够与压缩机1的出口连通，第一三通阀的第二接口能够与第一换热器3的入口连通，第一三通阀的第三接口能够与第三换热器5的第二端口连通，第四阀件12的第一端口能够与第三换热器的第二端口连通，第四阀件12的第二端口与第一换热部61的第二端口连通，该设置同样能够实现本发明对各工作模式的控制功能。或者，在其它实施例中，也可以不设置第三阀件11和第四阀件12，而仅设置第二阀件10和一个第二三通阀，其中第二三通阀的第二接口、第二阀件10的第一端口与压缩机1的出口连通，第二阀件10的第二端口与第一换热器3的制冷剂入口连通，第二三通阀的第一接口与第三换热器5的第二端口连通，第二三通阀的第三接口与第二换热器4的制冷剂出口连通，第二三通阀的第三接口与第一换热部61的第二端口连通，该设置方式与上述两种阀件的设置方式类似，同样能够实现本发明对各工作模式的控制功能。

本实施例不同工作模式下的工作原理如下：

1)当夏天车内需要制冷时，该空调热泵系统切换为制冷模式。如图1所示，在制冷模式下，第一阀件9、第三阀件11和第二节流元件13开启，第二阀件10、第四阀件12和第一节流元件8关闭。如图中的粗实线所示，压缩机1消耗一定的电能，将低温低压的气态冷媒压缩成高温高压的气态冷媒，然后通过第三阀件11流向第三换热器5的第二端。高温高压的气态冷媒在第三换热器5中被室外空气流冷却，其放出的热量释放到室外空气中，而本身经冷却后发生相变冷凝成液态。液态的冷媒由第三换热器5的第一端流出，此时由于第一阀件9是打开的，第一节流元件8是关闭的，因此冷媒不经过第一节流元件8，而是流入中间换热器6的第二换热部62的第一端口，此时第二换热部62中的冷媒与第一换热部61中的冷媒进行热交换，由于通过第一换热部61的冷媒是经过第二换热器4后的低温低压的冷媒，所以两者热交换后能使流经第二换热部62的冷媒进一步降温。冷媒从第二换热部62的第二端口流出后，通过第一阀件9，然后再流入第二节流元件13，通过第二节流元件13的节流降压后，到达第二换热器4，此时低温低压的液态冷媒在第二换热器4中，吸收室内空气流中的热量，吸收热量后冷媒本身发生相变(或部分相变)而蒸发成气态，并使车厢内的空气降温；然后冷媒进入气液分离器2，经气液分离器2分离后，液态冷媒储存在气液分离器2内，低温低压的气态冷媒再流入到中间换热器6的第一换热部61的第二端口，此时，第一换热部61内的冷媒与第二换热部62内的冷媒进行逆流换热，第一换热部61内的冷媒被升温后，再被压缩机1吸入，压缩成高温高压的气态冷媒，如此循环工作。上述过程中，由于通过第一换热部61的冷媒的温度得到提高，从而使进入压缩机1的冷媒的温度也能得到提高，从而节省了功耗。本实施例制冷模式下，通过使来自第三换热器5的高压冷媒与来自气液分离器2的低压冷媒在中间换热器6中逆流换热，从而大大提高了系统的制冷性能系数。

本实施例中风机16对室内空气流起输送作用。室内空气流通过第二换热器4被降温，然后经风道与格栅15送入车室内，降低车室内的温度，以提供舒适的乘车环境。此外，由于在制冷模式时，电动汽车的电池、电机变频器等发热部件也需要一定的冷却程度，为此，本实施例中也可采用相应的风管从风道中引入相应的冷风对电池进行冷却。另外也可以在车厢内设置一个回风口，将吹向车厢内的冷风经过车厢后再通过风管送向电池等发热部件，以冷却电池等发热部件。

2)当冬天车内需要制热时，该空调热泵系统切换为制热模式。如图2所示，在制热模式下，第一阀件9、第三阀件11和第二节流元件13关闭，第二阀件10、第四阀件12和第一节流元件8开启。如图中的粗实线所示，压缩机1消耗一定的电能，将低温低压的气态冷媒压缩成高温高压的气态冷媒，然后通过第二阀件10进入第一换热器3，在室内空气流的冷却下，冷媒的热量传递给低温的室内空气流，本身发生相变而冷凝为液态；液态冷媒从第一换热器3出来后，由于第一阀件9关闭，第一节流元件8开启，即此时第一路71是导通的，因此冷媒直接通过第一路71进入第一节流元件8，而不进入中间换热器6的第二换热部62，从而不与第一换热部61中低温低压的冷媒进行热交换；冷媒经过第一节流元件8节流降压后，进入第三换热器5的第一端口，由于经过第一节流元件8后到达第三换热器5的冷媒的温度相对较低，增加了第三换热器5中冷媒与外部环境的温差，从而使该系统能从较低温度的外界环境中吸收热量，实现热泵的功能。液态冷媒在第三换热器5中与低温的室外空气流进行热交换，吸收其热量后蒸发而变成低温低压的气态冷媒或气液两相的冷媒。冷媒从第三换热器5的第二端口流出后，通过第四阀件12，流向气液分离器2，经气液分离器2的分离，液态冷媒储存在气液分离器2内，低温低压的气态冷媒再流入到中间换热器6的第一换热部61，但此时不与第二换热部62进行热交换，之后冷媒流入压缩机1，被压缩机1压缩成高温高压的气态冷媒，如此循环工作。上述过程中，来自第一换热器3的高压冷媒经过第一节流元件8节流降压后不经过中间换热器6直接进入第三换热器5，因此在中间换热器6中没有热量交换，从而去除了中间换热器6的作用，减小了制热模式下压缩机1的吸气过热度，保证热泵系统制热性能系数的最大化。

本实施例中室内空气流通过第一换热器3被加热，经风道与格栅15后送入车室内，增加车室内的温度，为用户提供舒适的乘车环境。此外，本发明的汽车空调系统制热时不让冷媒通过第二换热器4，这样风机16吹出的风通过第二换热器4时不会进行热交换，而直接到达冷媒温度高的第一换热器3进行热交换。而且如果环境温度太低，热泵的加热性能不足，或导致热泵效率较低甚至导致热泵无法工作时，可使用电加热器来辅助加热，通过电加热器与热泵系统一起实现加热功能。这样，该系统的工作范围能进一步加大，从而扩大了该汽车空调的使用范围，特别是在低温低寒区域。

3)当需要除掉车厢内空气的湿气或玻璃上的雾气时，启动除湿(雾)模式，本实施例的第一除湿模式如图3所示，此时第二阀件10和第二节流元件13开启，第三阀件11、第四阀件12关闭，所述第一节流元件和/或所述第一阀件使所述第一路71不导通，所述第一阀件9使所述第二路72不导通。如图中的粗实线所示，压缩机1消耗一定的电能，将低温低压的气态冷媒压缩成高温高压的气态冷媒，通过第二阀件10流入第一换热器3；在第一换热器3处，通过调整第二风门17的开度，可以选择冷媒是否与室内空气流进行热交换，即在气温较低时可以使第一换热器3与室内空气流进行热交换，而在气温相对较高时也可以使第一换热器3不与室内空气流进行热交换。从第一换热器3出来后，冷媒经过第二节流元件13节流降压，然后到达第二换热器4，低温低压的液态冷媒在第二换热器4中与室内空气流进行热交换，由于第二换热器4的表面温度相对车厢内温度要低得多，因此在此过程中，第二换热器4前的空气的露点温度高于第二换热器4的表面温度，这样就会有水分在第二换热器4的表面上冷凝而析出，并通过设置的管道排出，这样就降低了车厢内空气中的水蒸汽的含量，即降低了相对湿度，从而达到车厢内除湿或除雾的目的。从第二换热器4出来后，冷媒进入气液分离器2，经气液分离器2的分离，液态冷媒储藏在气液分离器2内，低温低压的气态冷媒再到达中间换热器6的第一换热部61的第二端口；此时由于第一阀件9处于关闭状态，因此中间换热器6中没有热交换，冷媒从第一换热部61的第一端口出来后，进入压缩机1的入口，被压缩机1压缩成高温高压的气态冷媒，如此循环工作。

本实施例中室内空气流通过第二换热器4被降温除湿，经过第一换热器3被加热至合适温度，然后经风道与格栅15送入车室内，从而为用户提供舒适的乘车环境。室内空气流温度的控制是这样实现的：可根据需要，由第二风门17的开启角度决定流经第一换热器3的空气流的比例，加热流经第一换热器3的空气流，再与原来的空气流进行混合，从而达到所需的温度。另外，如果温度比较高时，也可以使第一换热器3的第二风门17开度为零，让风道旁通，不让风经过第一换热器3，这样，当高温高压的气态冷媒从压缩机1出来，经过第一换热器3时，第二风门17是关闭的，所以经过第一换热器3的冷媒不会与空气流产生热交换；而当温度较低时，可以使第一换热器3的第二风门17开度最大，让风经过第一换热器3，使经过除湿后的空气进行升温后，经风道与格栅15送入车室内或车窗上，使温度和湿度同时得到控制，这样就使车室内的舒适度得以提高。另外如果需要快速除去玻璃上的雾气或水汽时，可直接关闭第二风门17，并通过相应的风管直接把冷风吹向玻璃，达到快速除去玻璃表面雾气的目的。

4)本实施例的第二除湿模式如图4所示，此时第二阀件10、第四阀件12、第一节流元件8和第二节流元件13开启，第一阀件9和第三阀件11关闭，所述第一节流元件8和/或所述第一阀件9使所述第一路71导通，所述第一阀件9使所述第二路72不导通。如图中的粗实线所示，第二除湿模式同时具有两条冷媒循环回路，第一条冷媒循环回路与上述第一除湿模式相同，此处不再赘述，第二条冷媒循环回路为：压缩机1消耗一定的电能，将低温低压的气态冷媒压缩成高温高压的气态冷媒，通过第二阀件10后流入第一换热器3，从第一换热器3出来后，由于第一阀件9关闭，第一节流元件8开启，因此冷媒不经过中间换热器6的第二换热部62，而是流入第一路71，经过第一节流元件8节流降压，然后到达第三换热器5的第一端口，在第三换热器5中低温低压的液态冷媒与室外空气流进行热交换，吸收外界热量蒸发而变成低温低压的气态冷媒或气液两相的冷媒；然后冷媒通过第四阀件12，流向气液分离器2，经气液分离器2的分离，液态冷媒储存在气液分离器2内，低温低压的气态冷媒再流入到中间换热器6的第一换热部61的第二端口，但此时第一换热部61的冷媒不与第二换热部62进行热交换，之后冷媒进入压缩机1，被压缩机1压缩成高温高压的气态冷媒，如此循环工作。本实施例在第二条冷媒循环回路中，通过设置第一节流元件8，使到达第三换热器5的冷媒与外部环境的温差加大，使该热泵系统能够从外界环境中吸收热量，能效比提高；同时由于在中间换热器6中不进行热交换，从而去除了中间换热器6的作用，避免了中间换热器6的影响。本实施例第二除湿模式相对于第一除湿模式来说，提高了系统的效率，避免了能源的浪费，从而节省了电能，提高了汽车的行驶里程。

本实施例中，室内空气流为流经内循环风口和新风口的混合风，混合比例可由系统根据舒适性要求，由第一风门14进行控制；本发明引入内循环风可以进一步的节省功耗，而内循环风的比例以不引起车窗结雾为目标。

进一步地，上述第一节流元件8和第二节流元件13均可以采用电子膨胀阀或热力膨胀阀，本实施例优选采用控制方便的电子膨胀阀。上述中间换热器6可以为套管式换热器或并列的双流道换热器，本实施例优选采用套管式换热器，其设置方式为：第二换热部62套设在第一换热部61的管中，两者之间密封隔绝；或者第一换热部61套设在第二换热部62的管中，两者之间密封隔绝，只要能实现这两部分的热交换即可。

实施例二

如图5所示，本实施例提供又一种热泵系统，其与实施例一中空调系统的组成结构和工作原理基本相同，区别在于：本实施例的第一换热器3和/或第二换热器4不设置于风道内。具体地，本实施例第一换热器3可包括制冷剂流道和冷却液流道，第一换热器3的制冷剂流道和第一换热器3的冷却液流道相对不连通，第一换热器3的制冷剂流道内的制冷剂和第一换热器3的冷却液流道内的冷却液能够进行热交换；进一步地，热泵系统还包括第四换热器19和第一泵20，第一换热器3的冷却液流道通过第一泵20与第四换热器19连通，从而实现第一换热器3与第四换热器19的热交换。同样的，上述第二换热器4也可包括制冷剂流道和冷却液流道，第二换热器4的制冷剂流道和第二换热器4的冷却液流道相对不连通，第二换热器4的制冷剂流道内的制冷剂和第二换热器4的冷却液流道内的冷却液能够进行热交换；进一步地，热泵系统还包括第五换热器21和第二泵22，第二换热器4的冷却液流道通过第二泵22与第五换热器21连通，从而实现第二换热器4与第五换热器21的热交换。本实施例在制热工况下，第一节流元件8开启，第一节流元件8旁通第二换热部62，从而能够有效去除中间换热器6的作用，保证热泵系统制热性能系数的最大化。

实施例三

如图6-图11所示，本实施例提供又一种热泵系统，其与实施例一中空调系统的组成结构和工作原理基本相同，区别在于：本实施例中未设置第二阀件10、第三阀件11和第四阀件12，而是设置了第一流体切换阀18，如图10和图11所示，该第一流体切换阀18具有四个接口，分别为第一流体切换阀的第一接口181、第一流体切换阀的第二接口182、第一流体切换阀的第三接口183和第一流体切换阀的第四接口184。该第一流体切换阀18包括第一工作模式和第二工作模式，如图10所示，在第一流体切换阀18的第一工作模式，第一流体切换阀的第三接口183与第一流体切换阀的第一接口181连通，第一流体切换阀的第二接口182与第一流体切换阀的第四接口184截止；如图11所示，在第一流体切换阀18的第二工作模式，第一流体切换阀的第三接口183与第一流体切换阀的第四接口184连通，第一流体切换阀的第二接口182与第一流体切换阀的第一接口181连通。

本实施例中各部件之间的线路连通关系如下：

压缩机1的出口端与第一换热器3的入口连通，第一换热器3的出口与第一流体切换阀的第三接口183连通，第一流体切换阀的第四接口184与中间换热器6的第二换热部62的第二端口连通，中间换热器6的第二换热部62的第一端口与第三换热器5的第一端口连通，第三换热器5的第二端口与第一流体切换阀的第一接口181连通，第一流体切换阀的第二接口182与气液分离器2的入口连通，气液分离器2的出口与中间换热器6的第一换热部61的第二端口连通，中间换热器6的第一换热部61的第一端口与压缩机1的进口连通。第一流体切换阀的第四接口184还与第二换热器4的入口连通，且第二换热器4的入口处设置有第二节流元件13，第二换热器4的出口与第一流体切换阀的第二接口182及气液分离器2的入口连通。进一步地，中间换热器6第二换热部62的两端还并联设置有第一路71，第一路71上设置有第一节流元件8，用于对流经第一路71的冷媒进行节流降压，同时第二换热部62的第二端口到第一路71之间的管路上还设置有第一阀件9。同样，该第一阀件9可以为二通阀、三通阀、单向阀或两个截止阀，其具体设置方式与实施例一中的相同，此处不再赘述。

本实施例不同工作模式下的工作原理如下：

1)当夏天车内需要制冷时，该空调热泵系统切换为制冷模式。如图6所示，在制冷模式下，第一阀件9和第二节流元件13开启，第一节流元件8关闭，第一流体切换阀18处于第一工作模式，第一流体切换阀的第一接口181与第一流体切换阀的第三接口183导通，第一流体切换阀的第二接口182与第一流体切换阀的第四接口184截止。如图中的粗实线所示，压缩机1消耗一定的电能，将低温低压的气态冷媒压缩成高温高压的气态冷媒，然后气态冷媒进入第一换热器3，在第一换热器3中与室内空气流进行热量交换后，冷媒本身发生相变而冷凝为液态；液态冷媒从第一换热器3出来后，由第一流体切换阀的第三接口183流入第一流体切换阀18，再由第一流体切换阀的第一接口181流出第一流体切换阀18，之后冷媒进入第三换热器5的第二端口；在第三换热器5中与室外空气流进行热量交换后，冷媒由第三换热器5的第一端口流出，此时由于第一阀件9是打开的，第一节流元件8是关闭的，因此冷媒不经过第一节流元件8，而是流入第二换热部62的第一端口，此时第二换热部62中的高压冷媒与第一换热部61中的低压冷媒进行热交换，从而能使流经第二换热部62的冷媒被进一步降温。冷媒从第二换热部62的第二端口流出后，通过第一阀件9，然后再流入第二节流元件13，通过第二节流元件13的节流降温后，到达第二换热器4，此时低温低压的液态冷媒在第二换热器4中，吸收室内空气流中的热量，吸收热量后冷媒本身发生相变(或部分相变)而蒸发成气态，并使车厢内的空气降温；然后冷媒进入气液分离器2，经气液分离器2分离后，液态冷媒储存在气液分离器2内，低温低压的气态冷媒再流入到的第一换热部61的第二端口，此时，第一换热部61内的冷媒与第二换热部62内的冷媒进行逆流换热，第一换热部61内的冷媒被升温后，再被压缩机1吸入，压缩成高温高压的气态冷媒，如此循环工作。上述过程中，由于通过第一换热部61的冷媒的温度得到提高，从而使进入压缩机1的冷媒的温度也能得到提高，从而节省了功耗。本实施例制冷模式下，通过使来自第三换热器5的高压冷媒与来自气液分离器2的低压冷媒在中间换热器6中逆流换热，从而大大提高了系统的制冷性能系数。本实施例中室内空气流通过第二换热器4被降温，然后可选择地流经第一换热器3，再经过风道与格栅15送入车室内，以降低车室内的温度，为用户提供舒适的乘车环境。

2)当冬天车内需要制热时，该空调热泵系统切换为制热模式。如图7所示，在制热模式下，第一阀件9和第二节流元件13关闭，第一节流元件8开启，第一流体切换阀18处于第二工作模式，第一流体切换阀的第一接口181与第一流体切换阀的第二接口182导通，第一流体切换阀的第三接口183与第一流体切换阀的第四接口184导通。如图中的粗实线所示，压缩机1消耗一定的电能，将低温低压的气态冷媒压缩成高温高压的气态冷媒，然后气态冷媒进入第一换热器3，在室内空气流的冷却下，冷媒的热量传递给低温的室内空气流，本身发生相变而冷凝为液态；液态冷媒从第一换热器3出来后，由第一流体切换阀的第三接口183流入第一流体切换阀18，再由第一流体切换阀的第四接口184流出第一流体切换阀18，之后冷媒直接通过第一路71进入第一节流元件8，而不进入中间换热器6的第二换热部62，从而不与第一换热部61中低温低压的冷媒进行热交换；冷媒经过第一节流元件8节流降压后，进入第三换热器5的第一端，由于经过第一节流元件8后到达第三换热器5的冷媒的温度相对较低，增加了第三换热器5中冷媒与外部环境的温差，从而使该系统能从较低温度的低温环境中吸收热量，实现热泵的功能。液态冷媒在第三换热器5中与低温的室外空气流进行热交换，吸收其热量后蒸发而变成低温低压的气态冷媒或气液两相的冷媒。冷媒从第三换热器5的第二端流出后，依次通过第一流体切换阀的第一接口181和第一流体切换阀的第二接口182，流向气液分离器2，经气液分离器2的分离，液态冷媒储存在气液分离器2内，低温低压的气态冷媒再流入到中间换热器6的第一换热部61，但此时不与第二换热部62进行热交换，之后冷媒流入压缩机1，被压缩机1压缩成高温高压的气态冷媒，如此循环工作。上述过程中，来自第一换热器3的高压冷媒经过第一节流元件8节流降压后不经过中间换热器6直接进入第三换热器5，因此在中间换热器6中没有热量交换，从而去除了中间换热器6的作用，减小了制热模式下压缩机1的吸气过热度，保证热泵系统制热性能系数的最大化。本实施例中室内空气流通过第一换热器3被加热，经风道与格栅15后送入车室内，增加车室内的温度，为用户提供舒适的乘车环境。

3)当需要除掉车厢内空气的湿气或玻璃上的雾气时，启动除湿(雾)模式，本实施例的第一除湿模式如图8所示，此时第一阀件9和第一节流元件8关闭，第二节流元件13开启，第一流体切换阀18处于第二工作模式，第一流体切换阀的第一接口181与第一流体切换阀的第二接口182导通，第一流体切换阀的第三接口183与第一流体切换阀的第四接口184导通。如图中的粗实线所示，压缩机1消耗一定的电能，将低温低压的气态冷媒压缩成高温高压的气态冷媒，然后进入第一换热器3，从第一换热器3出来后，冷媒依次经过第一流体切换阀的第三接口183和第一流体切换阀的第四接口184，然后流入第二节流元件13进行节流降压，之后到达第二换热器4，使水分在第二换热器4的表面上冷凝而析出，从而降低车厢内空气中的含湿量，达到车厢内除湿或除雾的目的。从第二换热器4出来后，冷媒进入气液分离器2，经气液分离器2的分离后，低温低压的气态冷媒再到达中间换热器6的第一换热部61的第二端口，此时中间换热器6中没有热交换；冷媒从第一换热部61的第一端口出来后，进入压缩机1的入口，被压缩机1压缩成高温高压的气态冷媒，如此循环工作。本实施例中室内空气流通过第二换热器4被降温除湿，经过第一换热器3被加热至合适温度，然后经风道与格栅15送入车室内，从而为用户提供舒适的乘车环境。

4)本实施例的第二除湿模式如图9所示，此时第一阀件9关闭，第一节流元件8和第二节流元件13开启，第一流体切换阀18处于第二工作模式，第一流体切换阀的第一接口181与第一流体切换阀的第二接口182导通，第一流体切换阀的第三接口183与第一流体切换阀的第四接口184导通。如图中的粗实线所示，第二除湿模式同时具有两条冷媒循环回路，第一条冷媒循环回路与上述第一除湿模式相同，此处不再赘述，第二条冷媒循环回路为：压缩机1消耗一定的电能，将低温低压的气态冷媒压缩成高温高压的气态冷媒，然后进入第一换热器3，从第一换热器3出来后，冷媒依次经过第一流体切换阀的第三接口183和第一流体切换阀的第四接口184，然后流入第一路71，而不经过中间换热器6的第二换热部62，冷媒在第一路71中经第一节流元件8节流降压后，到达第三换热器5的第一端，从第三换热器5的第二端流出后，冷媒依次经过第一流体切换阀18第一接口181和第一流体切换阀的第二接口182，然后流向气液分离器2，经气液分离器2的分离后，低温低压的气态冷媒再流入到中间换热器6第一换热部61的第二端口，但此时第一换热部61的冷媒不与第二换热部62进行热交换，之后冷媒进入压缩机1，被压缩机1压缩成高温高压的气态冷媒，如此循环工作。本实施例在第二条冷媒循环回路中，通过设置第一节流元件8，使到达第三换热器5的冷媒与外部环境的温差加大，使该热泵系统能够从外界环境中吸收热量，能效比提高；同时由于在中间换热器6中不进行热交换，从而去除了中间换热器6的作用，避免了中间换热器6的影响。本实施例第二除湿模式相对于第一除湿模式来说，提高系统的效率，避免了能源的浪费，从而节省了电能，提高了汽车行驶里程。

实施例四

如图12-14所示，本实施例提供又一种热泵系统，其与实施例三中空调系统的组成结构和工作原理基本相同，区别在于：本实施例使用第二流体切换阀18’和第五阀件23代替了实施例三中的第一流体切换阀18。

具体地，第二流体切换阀18’也具有四个接口，分别为第二流体切换阀的第一接口181’、第二流体切换阀的第二接口182’、第二流体切换阀的第三接口183’和第二流体切换阀的第四接口184’。第二流体切换阀18’包括第一工作模式和第二工作模式，在第二流体切换阀18’的第一工作模式，第二流体切换阀的第三接口183’与第二流体切换阀的第一接口181’连通，第二流体切换阀的第二接口182’与第二流体切换阀的第四接口184’连通；在第二流体切换阀18’的第二工作模式，第二流体切换阀的第三接口183’与第二流体切换阀的第四接口184’连通，第二流体切换阀的第二接口182’与第二流体切换阀的第一接口181’连通；第二流体切换阀的第一接口181’与第三换热器5的第二端口连通，第二流体切换阀的第二接口182’与第一换热部61的第二端口连通，第二流体切换阀的第三接口183’与第一换热器3的出口连通，第二流体切换阀的第四接口184’通过第五阀件23能够与第一节流元件8的第二端口和/或第二换热器4的进口连通。本实施例通过在第二流体切换阀的第四接口184’处设置第五阀件23，既保证了本发明制冷和制热工况下的最佳性能，同时也提供了更多的阀体选择方式，提高了本热泵系统的通用性，有利于节省制作成本。本实施例中其它结构的设置及其工作原理与实施例三相同，此处不再赘述。

实施例五

如图15所示，本实施例提供又一种热泵系统，其与实施例三中空调系统的组成结构和工作原理基本相同，区别在于：本实施例的第一换热器3和/或第二换热器4不设置于风道内。具体地，本实施例第一换热器3可包括制冷剂流道和冷却液流道，第一换热器3的制冷剂流道和第一换热器3的冷却液流道相对不连通，第一换热器3的制冷剂流道内的制冷剂和第一换热器3的冷却液流道内的冷却液能够进行热交换；进一步地，热泵系统还包括第四换热器19和第一泵20，第一换热器3的冷却液流道通过第一泵20与第四换热器19连通，从而实现第一换热器3与第四换热器19的热交换。同样的，上述第二换热器4也可包括制冷剂流道和冷却液流道，第二换热器4的制冷剂流道和第二换热器4的冷却液流道相对不连通，第二换热器4的制冷剂流道内的制冷剂和第二换热器4的冷却液流道内的冷却液能够进行热交换；进一步地，热泵系统还包括第五换热器21和第二泵22，第二换热器4的冷却液流道通过第二泵22与第五换热器21连通，从而实现第二换热器4与第五换热器21的热交换。本实施例在制热工况下，第一节流元件8开启，第一节流元件8旁通第二换热部62，从而能够有效去除中间换热器6的作用，保证热泵系统制热性能系数的最大化。

综上，本发明在制冷模式时，能够使来自第三换热器5的高压冷媒与来自汽液分离器2的低压冷媒在中间换热器6中逆流换热，提高系统制冷性能系数；而在制热模式时，能够使来自第一换热器3的高压冷媒经过第一节流元件8节流降压后不经过中间换热器6直接进入第三换热器5，从而使系统旁通了中间换热器6，消除了中间换热器6对制热性能系数的消减。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种热泵系统，包括压缩机(1)、第一换热器(3)、第二换热器(4)、第三换热器(5)和中间换热器(6)，所述中间换热器(6)包括第一换热部(61)和第二换热部(62)，流经所述第一换热部(61)的制冷剂和流经所述第二换热部(62)的制冷剂能够热交换，所述第一换热部(61)的第一端口与所述压缩机(1)的入口连通，所述第一换热部(61)的第二端口能够与所述第二换热器(4)的出口连通和/或与所述第三换热器(5)的第二端口连通，所述第二换热部(62)的第一端口能够与所述第三换热器(5)的第一端口连通；所述热泵系统还包括第一路(71)，所述第一路(71)设置有第一节流元件(8)，所述第一换热器(3)的出口能够通过所述第一路(71)与所述第三换热器(5)的第一端口连通；所述热泵系统还包括第二路(72)，所述第二路(72)包括第一阀件(9)和所述第二换热部(62)，所述第一阀件(9)的一个端口能够与所述第二换热部(62)的第一端口或所述第二换热部(62)的第二端口连通，所述第三换热器(5)的第一端口能够通过所述第二路(72)与所述第二换热器(4)的入口连通；

所述热泵系统包括制冷模式和制热模式，在所述热泵系统的制热模式，所述第一换热器(3)的出口通过所述第一路(71)与所述第三换热器(5)的第一端口连通，所述第一阀件(9)使所述第二路(72)不导通，所述第一换热部(61)的第二端口与所述第三换热器(5)的第二端口连通，所述第一节流元件(8)开启。

2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述第一阀件(9)和所述第一节流元件(8)分体设置，所述第一节流元件(8)包括两个端口，所述第一节流元件(8)的第一端口能够与所述第三换热器(5)的第一端口连通，所述第一节流元件(8)的第二端口能够与所述第一换热器(3)的出口连通；所述第一阀件(9)包括两个端口，所述第一阀件(9)的第一端口与所述第二换热部(62)的第二端口连通，所述第一阀件(9)的第二端口能够与所述第二换热器(4)的进口连通；或者所述第一阀件(9)包括两个端口，所述第一阀件(9)的第一端口能够与所述第二换热部(62)的第一端口连通，所述第一阀件(9)的第二端口与所述第三换热器(5)的第一端口连通；

或者，所述第一阀件(9)和所述第一节流元件(8)一体设置，所述第一阀件(9)包括两个端口，所述第一阀件(9)和所述第一节流元件(8)定义为流量调节阀，所述流量调节阀包括阀体，所述第一阀件(9)和所述第一节流元件(8)的相应端口设置于所述阀体。

3.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述第一阀件(9)和所述第一节流元件(8)分体设置，所述第一阀件(9)包括三个端口，所述第一阀件(9)的第一端口与所述第二换热部(62)的第二端口连通，所述第一阀件(9)的第二端口与所述第一节流元件(8)的第二端口连通，所述第一阀件(9)的第三端口能够与所述第二换热器(4)的进口连通或者与所述第一换热器(3)的出口连通，所述第一节流元件(8)的第一端口能够与所述第三换热器(5)的第一端口连通；或者所述第一阀件(9)的第一端口与所述第二换热部(62)的第一端口连通，所述第一阀件(9)的第二端口与所述第一节流元件(8)的第一端口连通，所述第一阀件(9)的第三端口与所述第三换热器(5)的第一端口连通，所述第一节流元件(8)的第二端口能够与所述第一换热器(3)的出口连通；

或者，所述第一阀件(9)和所述第一节流元件(8)一体设置，所述第一阀件(9)包括三个端口，所述第一阀件(9)和所述第一节流元件(8)定义为流量调节阀，所述流量调节阀包括阀体，所述第一阀件(9)和所述第一节流元件(8)的相应端口设置于所述阀体。

4.根据权利要求2所述的热泵系统，其特征在于，所述第一阀件(9)包括单向阀，所述单向阀的入口与所述第二换热部(62)的第二端口连通，所述单向阀的出口能够与所述第二换热器(4)的进口连通，或者所述单向阀的出口与所述第二换热部(62)的第一端口连通，所述单向阀的入口与所述第三换热器(5)的第一端口连通。

5.根据权利要求2或3或4项所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统还包括气液分离器(2)，所述气液分离器(2)的出口与所述第一换热部(61)的第二端口连通，所述气液分离器(2)的进口能够与所述第三换热器(5)的第二端口连通和/或与所述第二换热器(4)的出口连通。

6.根据权利要求1-5任一所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统包括第二阀件(10)、第三阀件(11)和第四阀件(12)，所述第二阀件(10)的第一端口、所述第三阀件(11)的第一端口能够与所述压缩机(1)的出口连通，所述第二阀件(10)的第二端口与所述第一换热器(3)的进口连通，所述第三阀件(11)的第二端口能够与所述第三换热器(5)的第二端口连通，所述第四阀件(12)的第一端口与所述第三换热器(5)的第二端口连通，所述第四阀件(12)的第二端口能够与所述第一换热部(61)的第二端口连通；

或者所述热泵系统包括第一三通阀和所述第四阀件(12)，所述第一三通阀的第一接口与所述压缩机(1)的出口连通，所述第一三通阀的第二接口与所述第一换热器(3)的入口连通，所述第一三通阀的第三接口能够与所述第三换热器(5)的第二端口连通，所述第四阀件(12)的第一端口与所述第三换热器(5)的第二端口连通，所述第四阀件(12)的第二端口能够与所述第一换热部(61)的第二端口连通；或者所述热泵系统包括第二三通阀和所述第二阀件(10)，所述第二三通阀的第二接口、所述第二阀件(10)的第一端口与所述压缩机(1)的出口连通，所述第二阀件(10)的第二端口与所述第一换热器(3)的制冷剂入口连通，所述第二三通阀的第一接口与所述第三换热器(5)的第二端口连通，所述第二三通阀的第三接口与所述第一换热部(61)的第二端口连通。

7.根据权利要求1-5任一所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统包括第一流体切换阀(18)，所述第一流体切换阀(18)包括四个接口，其中第一流体切换阀的第一接口(181)与所述第三换热器(5)的第二端口连通，第一流体切换阀的第二接口(182)与所述第一换热部(61)的第二端口连通，第一流体切换阀的第三接口(183)与所述第一换热器(3)的出口连通，第一流体切换阀的第四接口(184)能够与所述第一节流元件(8)的第二端口和/或所述第二换热器(4)的进口连通；

所述第一流体切换阀(18)包括第一工作模式和第二工作模式，在所述第一流体切换阀(18)的第一工作模式，所述第一流体切换阀的第三接口(183)与所述第一流体切换阀的第一接口(181)导通，所述第一流体切换阀的第二接口(182)与所述第一流体切换阀的第四接口(184)不导通；在所述第一流体切换阀(18)的第二工作模式，所述第一流体切换阀的第三接口(183)与所述第一流体切换阀的第四接口(184)导通，所述第一流体切换阀的第二接口(182)与所述第一流体切换阀的第一接口(181)导通。

8.根据权利要求1-5任一所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统包括第二流体切换阀(18’)和第五阀件(23)，所述第二流体切换阀(18’)包括也包括四个接口，所述第二流体切换阀(18’)包括第一工作模式和第二工作模式，在所述第二流体切换阀(18’)的第一工作模式，第二流体切换阀的第三接口(183’)与第二流体切换阀的第一接口(181’)连通，第二流体切换阀的第二接口(182’)与第二流体切换阀的第四接口(184’)连通；在所述第二流体切换阀(18’)的第二工作模式，所述第二流体切换阀的第三接口(183’)与所述第二流体切换阀的第四接口(184’)连通，所述第二流体切换阀的第二接口(182’)与所述第二流体切换阀的第一接口(181’)连通；

所述第二流体切换阀的第一接口(181’)与所述第三换热器(5)的第二端口连通，所述第二流体切换阀的第二接口(182’)与所述第一换热部(61)的第二端口连通，所述第二流体切换阀的第三接口(183’)与所述第一换热器(3)的出口连通，所述第二流体切换阀的第四接口(184’)通过所述第五阀件(23)能够与所述第一节流元件(8)的第二端口和/或所述第二换热器(4)的进口连通。

9.根据权利要求6或7或8所述的热泵系统，其特征在于，所述第一换热器(3)包括制冷剂流道和冷却液流道，所述第一换热器(3)的制冷剂流道和所述第一换热器(3)的冷却液流道相对不连通，所述第一换热器(3)的制冷剂流道内的制冷剂和所述第一换热器(3)的冷却液流道内的冷却液能够进行热交换；所述热泵系统还包括第四换热器(19)和第一泵(20)，所述第一换热器(3)的冷却液流道通过所述第一泵(20)与所述第四换热器(19)连通；

和/或所述第二换热器(4)包括制冷剂流道和冷却液流道，所述第二换热器(4)的制冷剂流道和所述第二换热器(4)的冷却液流道相对不连通，所述第二换热器(4)的制冷剂流道内的制冷剂和所述第二换热器(4)的冷却液流道内的冷却液能够进行热交换；所述热泵系统还包括第五换热器(21)和第二泵(22)，所述第二换热器(4)的冷却液流道通过所述第二泵(22)与所述第五换热器(21)连通。

10.根据权利要求9所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统还包括第二节流元件(13)，所述第二节流元件(13)的第一端口与所述第二换热器(4)的进口连通，所述热泵系统包括第一除湿模式和第二除湿模式，

在所述第一除湿模式，所述压缩机(1)的出口与所述第一换热器(3)的入口连通，流经所述第一换热器(3)的制冷剂在所述第一换热器(3)释放热量，所述第一节流元件(8)和/或所述第一阀件(9)使所述第一路(71)不导通，所述第一阀件(9)使所述第二路(72)不导通；所述第一换热器(3)的出口与所述第二换热器(4)的进口连通，所述第二换热器(4)的出口与所述第一换热部(61)的第二端口连通，流经所述第二换热器(4)的制冷剂能够在所述第二换热器(4)吸收热量；

在所述第二除湿模式，所述压缩机(1)的出口与所述第一换热器(3)的入口连通，流经所述第一换热器(3)的制冷剂能够在所述第一换热器(3)释放热量，所述第一节流元件(8)和/或所述第一阀件(9)使所述第一路(71)导通，所述第一阀件(9)使所述第二路(72)不导通，所述第一换热器(3)的出口通过所述第一节流元件(8)与所述第三换热器(5)的第一端口连通，所述第三换热器(5)的第二端口与所述第一换热部(61)的第二端口连通，流经所述第三换热器(5)的制冷剂能够在所述第三换热器(5)吸收热量；所述第一换热器(3)的出口通过所述第二节流元件(13)与所述第二换热器(4)的进口连通，所述第二节流元件(13)开启，所述第二换热器(4)的出口与所述第一换热部(61)的第二端口连通，流经所述第二换热器(4)的制冷剂能够在所述第二换热器吸收热量；

在所述制冷模式，所述压缩机(1)的出口与所述第三换热器(5)的第二端口连通或通过所述第一换热器(3)与所述第三换热器(5)的第二端口连通，流经所述第三换热器(5)的制冷剂能够在所述第三换热器(5)释放热量，所述第一节流元件(8)和/或所述第一阀件(9)使所述第一路(71)不导通，所述第一阀件(9)使所述第二路(72)导通，所述第三换热器(5)的第一端口通过所述第二路(72)与所述第二节流元件(13)的第二端口连通，流经所述第二换热部(62)的制冷剂与流经所述第一换热部(61)的制冷剂热交换，所述第二节流元件(13)开启，流经所述第二换热器(4)的制冷剂能够在所述第二换热器(4)吸收热量。