CN1153887A - 热泵 - Google Patents

Abstract

一个热泵，包括室外装置和室内装置，该室外装置如一台压缩致冷剂的压缩机、一台用于致冷剂和室外空气之间进行热交换的室外热交换器、一个用于降低该致冷剂压力的降压装置和一个防止该致冷剂逆流的防逆流装置；室内装置如一台在该致冷剂和室内空气之间进行热交换的室内热交换器。用一个膨胀阀作为降压装置。一个降温器安装在该膨胀阀和该压缩机之间。该室外装置和该室内装置之间用一个连接管相连接。

Description

热泵

本发明涉及一种热泵，特别是涉及一种可分离的热泵，其中通过使用一个膨胀阀作为一个降压装置并根据流入压缩机的致冷剂的温度来控制压缩机的压力变化，从而可以控制过热的程度。

图1是传统热泵的示意图，如图所示，该传统热泵包括：一台压缩机1，用于压缩呈高温和高压状态的致冷剂；一台室外热交换器3，其通过一个四通阀2与压缩机1连接，用于由压缩机1压缩的致冷剂和室外的低温空气之间进行热交换，以把压缩了的致冷剂转变成高压过冷液态致冷剂；一个毛细管4，用于降低液态致冷剂的压力，以把过冷液态致冷剂变成低温低压呈干度很低的非正常状态的液态致冷剂；一台室内热交换器5，用于在低温的液态致冷剂和室内的高温空气之间进行热交换，以把低温的液态致冷剂转变成低温低压并且呈干度很低的非正常状态的气态致冷剂。压缩机1、四通阀2、室外热交换器3和毛细管4安装在室外，室内热交换器5安装在室内。如压缩机1、四通阀2、室外热交换器3和毛细管4这些室外装置以及如室内热交换器这样的室内装置通过第一连接管6a和第二连接管6b相连接。

在传统热泵的制冷循环中，由压缩机1压缩呈高温高压状态的致冷剂，该压缩了的致冷剂通过四通阀流入室外热交换器3，通过在室外放出热而转变成高压过冷液态致冷剂。当该致冷剂流经毛细管4时，该过冷液态致冷剂转变为低温低压呈低干度的非正常状态的液态致冷剂。该非正常液态致冷剂经过用于连接室内装置和室外装置的第一连接管6a流入室内热交换器5，它吸收室内空气的热量而被转变为高干度的液态致冷剂或高温低压的气态致冷剂，从而使室内温度下降，然后经过第二连接管6b又流入压缩机1。

在传统热泵的制热循环中，被压缩机1所压缩的致冷剂经过四通阀2和第一连接管6a流入室内热交换器5。在室内热交换器5中，该致冷剂向室内放出热量从而使室内的温度上升。由于放出了热量，该致冷剂变为高压过冷液态致冷剂。此后，当该过冷致冷剂通过第二连接管6b流经毛细管4时，被转变成呈低干度的非正常低温低压的液态致冷剂。这种液态致冷剂吸收室外空气中的热量，并变成为高干度的液态致冷剂或高温的气态致冷剂，然后通过四通阀又流回压缩机1。

在上面所提到的可分离热泵中，压缩机1和毛细管4的物量必须相平衡。然而，由于毛细管4的容量很小，毛细管4由于压缩机1的容量变化和负荷的变化而损坏。因此，就存在着作为降压装置的毛细管4的效力降低问题。此外，如果为了平衡制冷和加热期间的物量而制造大容量的毛细管，由于这种设计非常复杂，需化很长的时间来设计。

本发明的目的是提供一种热泵，其中可以通过用一个膨胀阀作为降压装置来精确地控制压缩机的容量，以提高效率。

为了实现这一目的，本发明包括：一台压缩机，用于压缩呈高温高压状态的致冷剂；一台室外热交换器，用于由该压缩机压缩的致冷剂和室外的低温空气之间进行热交换，以在制冷期间把该致冷剂转变成高压过冷液态致冷剂；第一降压装置，用于防止过冷液态致冷剂逆流，并降低过冷液态致冷剂的压力，以把该致冷剂转变为高干度的液态致冷剂或高温低压的气态致冷剂；第二降压装置，用于防止流入室内热交换器的高压液态致冷剂逆流，并降低高压液态致冷剂的压力，该高压液态致冷剂在加热期间被室内热交换器过冷却，以把该致冷剂转变为低温低压呈低干度非正常状态的液态致冷剂。

第一降压装置包括第一防逆流装置和一个膨胀阀，该第一防逆流装置用于防止受室外热交换器过冷的液态致冷剂的逆流，该膨胀阀用于降低该过冷液态致冷剂的压力，以把该液态致冷剂转变为低温低压呈低干度非正常状态的液态致冷剂。第二降压装置包括第二防逆流装置和一个毛细管，该第一防逆流装置用于防止流入室内热交换器的高压液态致冷剂的逆流，该毛细管用于降低在加热期间受室内热交换器过冷的液态致冷剂的压力，以把该过冷的液态致冷剂转变为低温低压呈低干度非正常状态的液态致冷剂。

另一方面，第一降压装置包括第一防逆流装置和毛细管，第二降压装置包括第二防逆流装置和膨胀阀。

再一方面，第一降压装置包括第一防逆流装置和第一膨胀阀，第二降压装置包括第二防逆流装置和第二膨胀阀。

该致冷剂在制冷循环中的路径是：压缩机→室外热交换器→第一降压装置→室内热交换器→压缩机。

该致冷剂在制热循环中的路径是：压缩机→室内热交换器→第二降压装置→室外热交换器→压缩机

在这二个循环中，该致冷剂的路径通过控制四通阀来加以选择。

压缩机、室外热交换器和第一降压装置安装在室外，室内热交换器安装在室内。如压缩机、室外热交换器和第一降压装置这些室外装置以及如室内热交换器这样的室内装置通过第一和第二连接管相连接。降温器安装在膨胀阀和压缩机之间，使得可以根据流入压缩机的致冷剂的温度来改变压缩机的压力从而适宜地控制膨胀阀的过热度。

图1是传统可分离热泵的示意图；

图2是按照本发明的第一个实施方案的可分离热泵的示意图；

图3是按照本发明的第二个实施方案的可分离热泵的示意图；

图4是按照本发明的第三个实施方案的可分离热泵的示意图。

图2是按照本发明的第一个实施方案的热泵的示意图。如图所示，该热泵包括：一台压缩机101，用于压缩呈高温高压的致冷剂；一台室外热交换器103，其与压缩机101相连接，用于被压缩了的致冷剂和室外的低温空气之间进行热交换，以把该致冷剂转变成高压过冷液态致冷剂；第一防逆流阀108a，其与室外热交换器相连接，用于防止液态致冷剂的逆流；一个膨胀阀104，其通过第一防逆流阀108a与室外热交换器相连接，用于降低通过第一防逆流阀108a的过冷液态致冷剂的压力，以把该致冷剂转变为低温低压呈低干度状态的液态致冷剂；一台室内热交换器105，其与膨胀阀104相连接，用于在低温低压的液态致冷剂和室内的高温空气之间进行热交换，以把该液态致冷剂转变成呈高干度非正常状态的低温液态致冷剂或高温低压的气态致冷剂；第二防逆流阀108b，其与室内热交换器105相连接，用于防止高干度的液态致冷剂或高温低压的气态致冷剂的逆流。

在第二防逆流阀108b和室外热交换器103之间，安装了一个毛细管110，以便可以通过降低该过冷液态致冷剂的压力把该高压过冷液态致冷剂转变为低温低压呈低干度状态的液态致冷剂。一个降温器安装在膨胀阀104和压缩机101之间，使得可以根据从室内热交换器105流入压缩机101的致冷剂的温度来改变压缩机101的压力，以控制膨胀阀104的过热度。

在该热泵内，压缩机101、室外热交换器103、第一和第二防逆流阀108a、108b、膨胀阀104、和毛细管110安装在室外，室内热交换器105安装在室内。第一和第二连接管106a、106b安装在室内装置和室外装置之间，使它们互相连接。

在图2中，标号102是一个四通阀，其中实线表示该致冷剂的制冷循环路径，虚线表示该致冷剂制热循环的路径。

该致冷剂的制冷循环和制热循环的路径如下：

致冷循环：压缩机101→室外热交换器103→第一防逆流阀108a→膨胀阀104→第一连接管106a→室内热交换器105→第二连接管106b→压缩机101。

加热循环：压缩机101→第二连接管106b→室内热交换器105→第一连接管106a→第二防逆流阀→毛细管110→室外热交换器103→压缩机101。

下面结合附图2详细描述热泵的工作过程。

在致冷循环中，受压缩机101压缩的高温高压致冷剂通过四通阀102的致冷循环路径流入室外热交换器103，也就是图2中实线所示的路径，来放出热量。由于热量的释放，该被压缩的致冷剂转变为高压过冷的液态致冷剂。该液态致冷剂经过第一防逆流阀108a流入膨胀阀104，来降低该致冷剂的压力，以把该致冷剂转变为低温低压呈低干度非正常状态的液态致冷剂。该低温致冷剂通过第一连接管106a流入室内热交换器105，以吸收室内空气中的热量，使得室内的温度下降。此时，该低温液态致冷剂由于吸收了热量变成高干度的液态致冷剂或高温低压的气态致冷剂。接着，该高干度的液态致冷剂或高温低压的气态致冷剂通过第二连接管106b又流入压缩机101。这个工作过程是一个致冷循环。安装在压缩机101和膨胀阀104之间的降温器107，根据流入压缩机101的致冷剂的温度来控制压缩机101的压力，从而控制膨胀阀104的过热度，以使房间始终被冷却到舒适的程度。

在加热循环中，受压缩机101压缩的高温高压致冷剂通过四通阀102的加热循环路径流入室内热交换器105，也就是图2中虚线所示的路径，来放出热量。由于这一热量的释放，使得室内的温度上升。此时，该被压缩的致冷剂转变为高压过冷液态致冷剂。该液态致冷剂经过第一连接管106a和第二防逆流阀108b流入毛细管110，来降低该致冷剂的压力，以把该致冷剂转变为低温低压呈低干度非正常状态的液态致冷剂。此后，该低压液态致冷剂在室外热交换器103中吸收室外空气的热量，以把该致冷剂转变成高干度的液态致冷剂或高温低压的气态致冷剂。作为一个加热循环，该高干度的液态致冷剂或高温低压的气态致冷剂通过四通阀102又流入压缩机101。

在上面所说的可分离热泵中，由于用膨胀阀104作为致冷的降压装置，防止了压缩机101的容量变化和负荷变化引起降压装置的损坏。此外，因为降温器107安装在压缩机101和膨胀阀104之间，可以根据流入压缩机101的致冷剂的温度来控制膨胀阀104的过热度。

图3是按照本发明的第二个实施方案的一个示意图。除了降压装置外，这个实施方案与第一个实施方案相类似。也就是分别用毛细管210和膨胀阀204作为制冷和加热的降压装置。在这种情况中，降温器207安装在压缩机210和膨胀阀204之间。

图4是按照本发明的第三个实施方案的一个示意图。除了降压装置外，这个实施方案与第一个实施方案相类似。也就是分别用膨胀阀304、310作为制冷和加热的降压装置。在这种情况中，第一降温器307a沿着致冷循环的路径安装在压缩机301和第一膨胀阀304之间。第二降温器307b沿着加热循环的路径安装在压缩机301和第二膨胀阀310之间。

在第二和第三个实施方案中，因为用膨胀阀作为降压装置并且降温装置安装在压缩机和降压装置之间，热泵一直顺利地运行。

在本发明中，因为用膨胀阀作为降压装置，防止了在容量和负荷变化时对降压装置的毁坏。因此，由于不需要用大尺寸毛细管，使得容易设计。此外，因为降温器安装在压缩机和降压装置之间，可以根据流入压缩机的致冷液的温度，精确地控制降压装置的过热度。这样，可分离热泵总是顺利地运行。

Claims (8)

1、一种热泵，包括：

压缩机，用于压缩致冷剂；

室外热交换器，用于在致冷剂和室外的空气之间进行热交换，以把该致冷剂转变成过冷液态致冷剂，该室外热交换器与压缩机相连接；

第一降压装置，在致冷循环中用于降低该致冷剂的压力，以把该致冷剂转变为低温低压、低干度的液态致冷剂，该第一降压装置与室外热交换器相连接；

室内热交换器，用于在致冷剂和室内的空气之间进行热交换，以把该致冷剂转变成呈高干度的液态致冷剂或高温低压的气态致冷剂，该室内热交换器与该第一降压装置相连接；和

第二降压装置，用于降低该致冷剂的压力，以把该致冷剂转变为低温低压和低干度的液态致冷剂，该第二降压装置与该室内热交换器和该室外热交换器相连接。

2、按照权利要求1所说的热泵，进一步包括一个控制致冷剂路径的四通阀，该四通阀与压缩机相连接。

3、按照权利要求1所说的热泵，其中该第一降压装置包括一个膨胀阀和第一防逆流装置，并且该第二降压装置包括一个毛细管和第二防逆流装置。

4、按照权利要求3所说的热泵，进一步包括位于该压缩机和该膨胀阀之间的一个降温装置。

5、按照权利要求1所说的热泵，其中该第一降压装置包括一个毛细管和第一防逆流装置，并且该第二降压装置包括一个膨胀阀和第二防逆流装置。

6、按照权利要求5所说的热泵，进一步包括位于该压缩机和该膨胀阀之间的一个降温装置。

7、按照权利要求1所说的热泵，其中该第一降压装置包括第一膨胀阀和第一防逆流装置，并且该第二降压装置包括第二膨胀阀和第二防逆流装置。

8、按照权利要求7所说的热泵，进一步包括位于该压缩机和该第一膨胀阀之间第一降温装置；和

位于该压缩机和该第二膨胀阀之间的第二降温装置。

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