CN116018486B - 热泵装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种热泵装置，其能够有效地调节用于收集制冷剂循环回路的高压空间中的制冷剂或将制冷剂排出到该高压空间中的缓冲罐中的温度。一种热泵装置，在其中连接有压缩机、气体冷却器、制冷剂热交换器、制冷剂膨胀阀和蒸发器以构造制冷剂循环回路，其中，热泵装置包括缓冲罐和第一制冷剂管，缓冲罐的一端连接到制冷剂膨胀阀的高压侧并且布置成存储制冷剂，第一制冷剂管的一端连接到压缩机的高压侧并且其另一端连接到蒸发器的低压侧并且布置成与缓冲罐交换热量，其中，第一制冷剂管包括布置在压缩机的高压侧和缓冲罐之间以控制第一制冷剂管的打开和关闭的第一控制阀和布置在缓冲罐和蒸发器的低压侧之间以控制制冷剂的流量的第一流量调节器。

Description

热泵装置及其控制方法

技术领域

本公开涉及热泵装置。

背景技术

热泵装置(例如，使用二氧化碳作为制冷剂的热泵热水器)通常在诸如气温、水温和热水供应需求的操作条件易于波动的环境中操作。因此，制冷剂循环回路中的高压空间和低压空间中的压力易于波动，为了维持正常操作，需要快速且适当地调节在制冷剂循环回路中循环的制冷剂的量。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利No.3602116

专利文献2：中国实用新型No.209214113

日本专利No.3602116中公开的热泵热水供应装置被构造成通过在预定最低温度和最高温度下操作附接到缓冲罐的加热器来加热缓冲罐以将缓冲罐中的制冷剂排出。

中国实用新型No.209214113中公开的热泵热水供应装置被构造成通过不仅设置有加热装置还设置有冷却装置的制冷剂量调节机构来使缓冲罐中的制冷剂的温度升高或降低。

发明内容

技术问题

图5示出了热泵装置(例如热泵热水供应装置)中的制冷剂量调节机构的基本构造。如图5所示，制冷剂量调节机构包括缓冲罐21、加热单元221和冷却单元222。缓冲罐21具有用于存储二氧化碳制冷剂的容器主体211，容器主体211的内部经由制冷剂分支管Tb2与高压侧制冷剂管Th连通。制冷剂加热回路221包括加热制冷剂管T1s、第一控制阀221a和制冷剂分支管Tb3。加热制冷剂管T1s的一端经由第一控制阀221a通过制冷剂分支管Tb3连接到压缩机11的高压侧Hs的高压制冷剂管Th，另一端通过制冷剂分支管Tb3连接到制冷剂膨胀阀14的低压侧Lb的低压冷却管Tl。仅当第一控制阀221a打开时，来自压缩机11的高压侧Hs的高温制冷剂经由加热制冷剂管T1s与容器主体211交换热量，并且然后流到制冷剂膨胀阀14的低压侧Lb。另一方面，制冷剂冷却回路222包括冷却制冷剂管T2s、第二控制阀222a、制冷剂分支管Tb4。冷却制冷剂管T2s的一端经由第二控制阀222a通过制冷剂分支管Tb4连接到制冷剂膨胀阀14的低压侧Lb的低压制冷剂管Tl，另一端通过制冷剂分支管Tb4连接到蒸发器15的下游侧的低压制冷剂管Tl。仅当第二控制阀222a打开时，来自制冷剂膨胀阀14的低压侧Lb的低温制冷剂通过冷却制冷剂管T2s与容器主体211交换热量，并且然后流到蒸发器15的下游侧。

然而，在图5所示的制冷剂量调节机构中，当从压缩机11的高压侧Hs引入的高温制冷剂通过第一控制阀221被排出时，压力显著下降，使得流过加热制冷剂管T1s的制冷剂的温度显著下降。因此，难以在短时间内使容器主体211中的温度上升。另外，由于从蒸发器15的下游侧通过第二控制阀流到冷却制冷剂管T2s的低温制冷剂在与容器主体211进行热交换之后直接流到制冷剂热交换器13的上游侧，因此跨冷却制冷剂管T2s的压力差小，并且制冷剂的流量趋于不稳定。因此，难以在短时间内降低缓冲罐中的温度。另外，在加热制冷剂管T1s的下游侧的制冷剂分支管Tb3连接在膨胀阀14的制冷剂出口与蒸发器15的制冷剂入口之间，该空间是制冷剂液体和饱和制冷剂气体以混合状态存在于其中的空间，并且制冷剂流入蒸发器15中以通过与空气进行热交换而被冷却，当从加热制冷剂管T1s排出的高温(例如50℃)过热气体进入时，制冷剂的冷却被不利地影响。

期望一种包括具有更宽的制冷剂温度调节范围、更高的调节精度以及更快的加热/冷却控制响应的缓冲罐的热泵装置。

期望一种热泵装置，在其中的缓冲罐能够快速且适当地排出或收集制冷剂。

期望一种热泵，其能够有效地调节用于收集制冷剂循环回路的高压空间中的制冷剂或将制冷剂排出到该高压空间中的缓冲罐中的温度。

另外，在常用的热泵热水器中，为了以最佳效率操作热泵热水器同时跟上由于季节导致的温度改变，仅需要通过对存在于缓冲罐中的制冷剂进行加热和冷却来调节最佳量。换句话说，最多每小时地跟踪变化足以，例如季节和每日温度改变。但是，近年来，不仅频繁地进行热水存储操作(加热自来水，并且将热水以65至90℃存储在热水存储罐中)，而且频繁地进行用于加热热量存储罐中的热水以供地板加热的循环和热量存储操作(整个罐几乎是均匀的，并且设定温度通常设定为45至55℃)。

在这种情况下，两种类型的罐，热水存储罐和热量存储罐附接到一个系统，并且当从热水存储操作切换为热量存储操作或从热量存储操作切换为热水存储操作时，需要切换每个罐并且操作热泵装置。在这种情况下，需要使制冷剂的量相对于热水存储操作(例如，利用水热交换器将自来水加热到20℃至90℃)所需的高压制冷剂的量和循环加热操作(例如，55至60℃)中的热泵加热所需的制冷剂的量减少约30％。为此目的，需要将缓冲罐的温度降低大约30℃以吸收制冷剂。期望能够在尽可能短的时间内调节缓冲罐的温度，以便能够应对瞬时操作切换。

在缓冲温度的降低延迟的情况下，则无法被吸收的制冷剂一度被排出并积聚在储液器中，并且需要防止超过储液器的积聚量的制冷剂进一步流入压缩机中而成为被称为制冷剂液体压缩的操作状态。因此，期望以秒或分钟为单位冷却缓冲罐(例如，将缓冲表面的温度控制在30℃至10℃或更低)。

问题的解决方案

公开了一种热泵装置，在该热泵装置中连接有压缩机、气体冷却器、制冷剂热交换器、制冷剂膨胀阀和蒸发器以构造制冷剂循环回路，其中，热泵装置包括缓冲罐和第一制冷剂管，该缓冲罐的一端连接到制冷剂膨胀阀的高压侧并且该缓冲罐被布置成存储制冷剂，该第一制冷剂管的一端连接到压缩机的高压侧并且该第一制冷剂管的另一端连接到蒸发器的下游侧并且该第一制冷剂管被布置成与缓冲罐交换热量，其中，第一制冷剂管包括第一控制阀和第一流量调节器，该第一控制阀布置在压缩机的高压侧和缓冲罐之间以控制第一制冷剂管的打开和关闭，该第一流量调节器布置在缓冲罐与蒸发器的下游侧之间以控制制冷剂的流量。

根据本技术，例如，由于可以在短时间内以大范围调节用于收集高压空间中的制冷剂或将制冷剂排出到高压空间中的缓冲罐中的温度，因此能够快速且适当地调节在制冷剂循环回路中循环的制冷剂的量。即，在加热单元中，由于制冷剂从压缩机的高压侧通过第一控制阀被引入并通过第一阻力单元被排出到蒸发器的下游侧，所以制冷剂排出侧的压力变低，并且整个加热单元的压力变高。因此，高温制冷剂可被更稳定地引入。同时，由于第一阻力单元连接到加热制冷剂管的下游侧，所以加热制冷剂管的上游侧的压力升高，使得从第一控制阀排出的制冷剂的压力的下降被抑制，并且流过加热制冷剂管的制冷剂的温度的下降被抑制。因此，缓冲罐中的温度可以快速升高。另一方面，在冷却单元中，由于制冷剂从制冷剂膨胀阀的高压侧经由第二控制阀被引入并且被排出到蒸发器的下游侧，所以制冷剂引入侧(也称为上游侧)的压力增加并且跨整个冷却区段的压力差增加，使得低温制冷剂可以被更有效地引入。同时，由于通过流过第二阻力单元在温度已经降低之后的制冷剂流入冷却制冷剂管中，所以可以快速地冷却缓冲罐中的制冷剂。

在该技术中，例如，压缩机的高压侧、气体冷却器、制冷剂热交换器的高压部分和制冷剂膨胀阀的高压侧可以经由作为制冷剂循环路径的一部分的高压制冷剂管顺序地连接，以构造制冷剂循环回路的高压空间。制冷剂膨胀阀的低压侧、蒸发器、制冷剂热交换器的低压部分和压缩机的低压侧可以经由作为制冷剂循环路径的一部分的低压制冷剂管顺序地连接，以构造制冷剂循环回路的低压空间。储液器可以连接在从蒸发器的排出侧到压缩机的引入侧的区段中，并且制冷剂分流回路可以设置在压缩机的高压侧和制冷剂膨胀阀的低压侧之间。缓冲罐可连接到从高压制冷剂管分支的制冷剂分支管，控制单元可基于包括被引入到压缩机中的制冷剂的过热度的操作信息来控制第一控制阀和第二控制阀的打开和关闭。

根据上述结构，例如，可以构造其中的高压空间的比例小且更安全和更有效的循环回路，并且可以根据全年的温度更快速和精确地调节在循环回路中循环的制冷剂的量。另外，由于控制器基于包括被引入到压缩机中的制冷剂的过热度的操作信息来控制温度调节单元，因此可以根据操作状态快速且适当地调节在制冷剂循环回路的高压空间中循环的制冷剂的量。结果，由于制冷剂循环回路中的高压空间中的压力和低压空间中的过热度被适当地维持，因此能够提高热泵装置的安全性、稳定性和操作效率。

在上述热泵装置中，例如，加热制冷剂管和冷却制冷剂管可以布置在缓冲罐的外壁上或容器中。根据该结构，例如，可以通过简单的结构容易地调节缓冲罐中的温度。

在上述热泵装置中，例如，第一阻力单元可以是毛细管。根据该构造，可以使与缓冲罐进行热交换之后的制冷剂的流动通道变窄。

在热泵装置中，例如，第二阻力单元可以是毛细管。根据该构造，可以使引入到冷却制冷剂管中的流动通道变窄。

附图说明

图1是示出根据本技术的实施方式的热泵装置的基本结构的图。

图2是示出用于调节图1的热泵装置中的缓冲罐的温度的温度调节单元的图。

图3是示出用于控制图2的温度控制单元的控制单元的操作的框图。

图4是用于说明由图3的控制单元执行的控制的流程图。

图5是示出热泵装置的基本结构的图。

具体实施方式

图1是示出根据本技术的实施方式的热泵装置的基本结构的构造图。如图1所示，本实施方式的热泵装置1包括压缩机10、气体冷却器20、制冷剂热交换器30、制冷剂膨胀阀40以及蒸发器50。压缩机10、气体冷却器20、制冷剂热交换器30、制冷剂膨胀阀40以及蒸发器50顺序地连接以构造制冷剂循环回路。制冷剂循环回路填充有制冷剂，该制冷剂是二氧化碳。制冷剂可以是氯氟烃(CFC)或氢氯氟烃(HCFC)，或者可以是天然制冷剂，例如甲烷或丙烷。热泵装置1可以是热水供应装置、空调、冷却装置、加热装置或冰箱。在本实施方式中，为了方便起见，将描述热水器的示例。

具体地，压缩机10的高压侧Hs、气体冷却器20、制冷剂热交换器30的高压部分Ht、制冷剂膨胀阀40的高压侧Hb经由作为制冷剂循环路径的一部分的高压制冷剂管Th(图1中用粗线指示)顺序地连接以构造制冷剂循环回路的高压空间(也称为高压回路或高压管道系统，以下相同)。制冷剂膨胀阀40的低压侧Lb、蒸发器50、制冷剂热交换器30的低压部分Lt和压缩机10的低压侧Ls经由作为制冷剂循环路径的一部分的低压制冷剂管Tl(在图1中由虚线指示)顺序地连接，从而形成制冷剂循环回路的低压空间(也称为低压回路或低压管道系统；在下文中相同)。压缩机10压缩从低压侧Ls引入的气态制冷剂，并从高压侧Hs排出高压高温制冷剂。

气体冷却器20是双管系统的逆流式热交换器，并且通过与来自高压制冷剂管Th的高压高温制冷剂进行热交换来加热由水泵21等供应的水，并将热水排出。

在制冷剂已经与气体冷却器20中的水交换热量之后，制冷剂热交换器30与低压空间中的制冷剂交换热量，并且其高压部分Ht连接到高压制冷剂管Th，其低压部分Lt连接到低压制冷剂管Tl。用作过滤器的粗滤器32设置在制冷剂热交换器30的高压部分Ht的下游。

制冷剂膨胀阀40使从高压侧Hb引入的高压中低温制冷剂膨胀，并将来自低压侧Lb的具有降低的压力的制冷剂排出。

蒸发器50是例如配备有风扇51的空气热交换器，诸如日本伊藤美珂公司(NihonItomic Co.,Ltd.)的热源机CHP-80Y2，并且被构造成通过在由风扇51引入的外部空气与来自制冷剂膨胀阀40的制冷剂之间进行热交换而蒸发和排出制冷剂。蒸发器50的排出侧经由低压制冷剂管Tl连接到制冷剂热交换器30的低压部分Lt，并且从蒸发器50排出的制冷剂与在制冷剂热交换器30的高压部分Ht中流动的制冷剂交换热量以被进一步蒸发。

储液器31经由低压制冷剂管Tl连接在制冷剂热交换器30的低压部分Lt的下游侧与压缩机10的低压侧Ls之间。储液器31是一种保护装置，其设置成当来自蒸发器50的制冷剂未充分蒸发、即使被制冷剂热交换器30加热也不能充分干燥时，防止作为液体的制冷剂被抽吸到压缩机10中。

制冷剂分流控制阀42和流量调节器41设置在压缩机10的高压侧Hs和制冷剂膨胀阀40的低压侧Lb之间。流量调节器41可以是毛细管。制冷剂分流控制阀42和流量调节器41与制冷剂分流管Tb1一起构造制冷剂分流回路，并且高压空间中的制冷剂通过制冷剂分流回路被分流到低压空间中。在该制冷剂分流回路中，作为除霜回路，仅当霜附着于蒸发器50时，制冷剂分流控制阀42才打开，并且来自高压空间的高温制冷剂被送到蒸发器50以融化霜。

由于热泵装置1的制冷剂循环回路是闭合环路，因此要填充的制冷剂的量是恒定的并且不会改变。然而，由于蒸发器50中的空气热交换器的蒸发温度根据气温改变，因此低压空间中的制冷剂量的密度根据气温而改变。因此，高压空间和低压空间中的制冷剂的量的分配根据气温而极大地改变。在高气温下(例如在夏季)，制冷剂趋于蒸发，从而增加在低压空间中循环的制冷剂的密度。也就是说，低压空间中的制冷剂的量增加，而高压空间中的制冷剂的量减少。通常，当在高压空间中循环的制冷剂的量变得不足时，可以想到性能系数(COP)降低并且压缩机被损坏。另一方面，制冷剂循环回路可以填充有大量制冷剂，使得即使在高气温下也可以维持正常操作。然而，当在制冷剂循环回路中循环的制冷剂的量太大时，制冷剂在低气温下(例如，在冬季)难以蒸发，使得在低压空间中循环的制冷剂的量减少，在高压空间中循环的制冷剂的量增加，并且高压空间中的压力增加。通常，当高压空间中的压力升高到超过必要时，高压开关操作并停止操作，或者性能系数(COP)降低。因此，需要根据气温适当地调节在制冷剂循环回路中、特别是在高压空间中循环的制冷剂的量。

另一方面，在本实施方式中，用于调节在制冷剂循环路径中循环的制冷剂的量的缓冲罐90设置在制冷剂膨胀阀40的高压侧Hb。缓冲罐90是用于存储二氧化碳制冷剂的容器，其外壁完全覆盖有绝热材料，使内部的制冷剂难以与外部空气交换热量。缓冲罐90的内部连接到从高压制冷剂管Th分支的制冷剂分支管Tb2，并经由制冷剂分支管Tb2与高压制冷剂管Th连通。因此，缓冲罐90能够从高压制冷剂管Th收集制冷剂，或者经由制冷剂分支管Tb2将制冷剂排出到高压制冷剂管Th。另外，从高压制冷剂管Th分支的制冷剂分支管Tb2可以不具有控制阀或控制装置，使得制冷剂被允许自由地出入。在这种情况下，具有仅通过表面温度简化缓冲罐的控制的优点。

为了通过缓冲罐90收集或排出制冷剂，设置了用于调节缓冲罐90中的温度的温度调节单元100(见图3)和用于根据操作条件控制温度调节单元100的控制单元120(见图3)。图2是示出用于调节缓冲罐90中的温度的温度调节单元100的构造的构造图。如图2和图3所示，温度调节单元100包括用于增加缓冲罐90中的温度的加热单元101和用于降低缓冲罐90中的温度的冷却单元102。

加热单元101包括用于加热缓冲罐90中的温度的加热制冷剂管T1s、连接到加热制冷剂管T1s的上游端并控制加热制冷剂管T1s的打开和关闭的第一控制阀101v、以及连接到加热制冷剂管T1s的下游端的第一阻力单元101r。

加热制冷剂管T1s布置成在绝热材料与缓冲罐90的外壁之间围绕缓冲罐90盘绕，并且通过与缓冲罐90的外壁交换热量而增加缓冲罐90中的温度。加热制冷剂管T1s的上游端经由第一控制阀101v连接到从制冷剂分流管Tb1分支的制冷剂分流管T1h，以从压缩机10的高压侧Hs引入高温制冷剂，其下游端经由第一阻力单元101r连接到从蒸发器50的下游侧的低压冷却管Tl分支的制冷剂分流管T1l，以将与缓冲罐90进行热交换之后的制冷剂排出到蒸发器50的下游侧。

第一阻力单元101r可以是能够限制制冷剂的流量的流量调节器，或者可以是具有窄的制冷剂流动通道的毛细管。由于第一阻力单元101r连接到加热制冷剂管T1s的下游端，所以在加热制冷剂管T1s的上游端处的压力增加。因此，可以防止从第一控制阀101v排出的制冷剂的压力降低，并且防止流过加热制冷剂管T1s的制冷剂的温度极大地降低。

冷却区段102包括用于降低缓冲罐90中的温度的冷却制冷剂管T2s、用于控制冷却制冷剂管T2s的打开和关闭的第二控制阀102v、以及连接到冷却制冷剂管T2s的上游端的第二阻力单元102r。

冷却制冷剂管T2s布置成在绝热材料和缓冲罐90的外壁之间围绕缓冲罐90盘绕，并且通过与缓冲罐90的外壁进行热交换而使缓冲罐90中的温度降低。冷却制冷剂管T2s的上游端经由第二阻力单元102r连接到第二控制阀102v，并且经由第二控制阀102v进一步连接到从制冷剂膨胀阀40的高压侧Hb中的高压制冷剂管Th分支的制冷剂分支管T2h以引入制冷剂，其下游端连接到蒸发器50的下游侧的低压冷却管Tl以将与缓冲罐90进行热交换之后的制冷剂排出到蒸发器50的下游侧。

第二阻力单元102r可以是能够限制制冷剂的流量的流量调节器，或者可以是具有窄的制冷剂流动通道的毛细管。由于第二阻力单元102r连接到加热制冷剂管T2s的上游端，所以来自制冷剂膨胀阀40的高压侧Hb的高压制冷剂管Th的制冷剂首先流过第二阻力单元102r，以在流过冷却制冷剂管T2s之前降低温度，从而提高冷却效果。

图3是示出用于控制上述温度调节单元100的控制单元120的操作的框图。如图3所示，控制单元120分别连接到加热单元101(第一控制阀101v)和冷却单元102(第二控制阀102v)。控制单元120基于能够反映操作状态的状态变量来确定在高压空间中循环的制冷剂的量是否不足，在确定为制冷剂的量不足的情况下，进行控制使得通过操作加热单元101(打开第一控制阀101v)来加热缓冲罐90，并将制冷剂从缓冲罐90排出到制冷剂膨胀阀40的高压侧Hb，在确定为制冷剂的量过量的情况下，进行控制使得通过操作冷却单元102(打开第二控制阀102v)来冷却缓冲罐90，并将来自制冷剂膨胀阀40的高压侧Hb的制冷剂回收到缓冲罐90中。

这里，第一控制阀101v可以是电磁阀，并且基于来自控制单元120的控制信号打开和关闭。当第一控制阀101v打开时，来自压缩机10的高压侧Hs的高温制冷剂被引入到加热制冷剂管T1s中，并在被排出到蒸发器50的下游侧之前经历与缓冲罐90进行热交换。当第一控制阀101v关闭时，压缩机10的高压侧Hs的制冷剂被切断。

类似地，第二控制阀102V可以是电磁阀，并且基于来自控制单元120的控制信号打开和关闭。当第二控制阀102v打开时，来自制冷剂膨胀阀40的高压侧Hb的制冷剂在压力和温度下降后流过第二阻力器102r进入冷却制冷剂管T2s中，并在与缓冲罐90进行热交换后被排出到蒸发器50的下游侧。当第二控制阀102v关闭时，制冷剂膨胀阀40的高压侧Hb的制冷剂被切断。

在本实施方式中，用于控制加热单元101和冷却单元102的控制单元120基于蒸发器50中的空气热交换器的蒸发温度tj和压缩机10的引入侧的制冷剂引入温度ti来计算引入到压缩机10中的制冷剂的过热度SH，并且基于所计算的过热度SH，确定在高压空间中循环的制冷剂的量是否适当。

具体地，通过压缩机10的引入侧处的制冷剂引入温度ti和空气热交换器的蒸发温度tj之间的差来计算过热度SH，即SH＝ti-tj。如果过热度SH在目标范围(SHl至SHh，例如，5至15℃)内，则确定在制冷剂循环回路中循环的制冷剂的量是适当的。当气温降低时，过热SH降低，并且当过热SH变为等于或小于下限值SHl时，表示制冷剂在蒸发器中没有被充分干燥，并且在高压空间中循环的制冷剂的量变得过多。如果这种状况继续，通常存在操作效率降低、压缩机损坏、劣化等的风险。相反，当温度升高时，过热SH升高，并且当过热SH变为等于或大于上限值SHh时，这表示低压空间中的制冷剂的温度太高，并且循环的制冷剂不足。如果这种状况继续，通常认为性能系数(COP)发生下降。因此，过热度SH是反映诸如气温的操作条件的状态变量之一。基于该原理，控制单元120通过使用引入到压缩机10中的制冷剂的过热度SH作为反映操作条件的信息来控制温度调节单元100。

图4是用于说明由控制单元120执行的控制的流程图。如图4所示，控制单元120经由例如温度传感器获取蒸发器50的空气热交换器的蒸发温度tj和压缩机10的引入侧的制冷剂引入温度ti(步骤S1)，计算引入到压缩机10中的制冷剂的过热度SH(SH＝ti-tj)(步骤S2)，确定计算的过热度SH是否小于通常范围的下限值SHl(步骤S3)，当过热度SH小于下限值SHl(SH＜SHl)(是)时，向第二控制阀102v输出冷却信号Ic(步骤S4)，返回到步骤S1，而相反地，当过热度SH不小于正常范围的下限值SHl(不是SH＜SHl)(否)时，确定过热SH是否大于正常范围的上限值SHh(步骤S5)，向第一控制阀101v输出加热信号Ih(步骤S6)，返回到步骤S1，而相反地，当过热度SH不大于正常范围的上限值SHh(不是SH＞SHh)(否)时，返回到步骤S1，并且重复上述步骤。

在加热单元101中，第一控制阀101v在接收到来自控制单元120的控制信号Ih时长时间保持打开状态，高温制冷剂从压缩机10的高压侧Hs的高压制冷剂管Th流入加热制冷剂管T1s中以加热缓冲罐90，并且当来自控制单元120的控制信号Ih中断时，第一控制阀101v关闭，压缩机10的高压侧Hs的高温制冷剂被切断，并且缓冲罐90的加热被停止。

当通过加热制冷剂管T1s来加热缓冲罐90时，压力随着缓冲罐90内部的温度增加而增加，使得制冷剂通过制冷剂分支管Tb2被排出到高压制冷剂管Th。

在冷却单元102中，在第二控制阀102v接收到来自控制单元120的控制信号Ic时，第二控制阀102v保持打开，来自制冷剂膨胀阀40的高压侧Hb中的高压制冷剂管Th的制冷剂经由第二阻力单元102r达到低温，然后流入冷却制冷剂管T2s中以冷却缓冲罐90，并且当来自控制单元120的控制信号Ic中断时，第二控制阀Th关闭，并且来自制冷剂膨胀阀40的高压侧Hb的制冷剂被切断，从而停止缓冲罐90的冷却。

当缓冲罐90被冷却制冷剂管T2s冷却时，缓冲罐90的压力随着缓冲罐90内部的温度降低而降低，从而从制冷剂膨胀阀40的高压侧Hb的高压制冷剂管Th抽吸制冷剂。

这样，缓冲罐90通过根据操作条件将制冷剂排出到制冷剂循环路径中或收集来自制冷剂循环路径的、高压空间中的制冷剂，来适当地维持在制冷剂循环回路中、特别是在高压空间中循环的制冷剂的量。

在该实施方式中，如上所述，由于加热单元101经由第一控制阀101v从压缩机10的高压侧Hs引入高温制冷剂，并且将热交换之后的制冷剂排出到蒸发器50的下游侧，所以加热单元101的制冷剂引入侧和制冷剂排出侧之间的压力差增大，使得高温制冷剂可以被更有效地引入。此外，由于其中制冷剂的流动通道变窄的第一阻力单元101r连接到加热制冷剂管T1s的下游侧，所以加热制冷剂管T1s的上游端处的压力增加，使得从第一控制阀101v排出的制冷剂的压力的降低被抑制，并且可避免在加热制冷剂管T1s中流动的制冷剂的温度的显著降低。结果，缓冲罐90可以在短时间内被加热到预定温度。另一方面，由于冷却单元102经由第二控制阀102v从制冷剂膨胀阀40的高压侧Hb引入制冷剂，并将热交换后的制冷剂排出到蒸发器50的下游侧，所以冷却单元102的制冷剂引入侧和制冷剂排出侧之间的压力差增大，使得低温制冷剂可以被更有效地引入。另外，由于具有用于制冷剂的窄流动通道的第二阻力单元连接到冷却制冷剂管T2s的上游端，所以制冷剂首先流过第二阻力单元，然后在第二阻力单元的温度降低之后流入冷却制冷剂管T2s中。因此，低温制冷剂可被引入到冷却制冷剂管T2s中。因此，缓冲罐90可以在短时间内被冷却到预定温度。

因此，根据本实施方式的热泵装置1，由于可以根据操作条件在短时间内使用于收集高压空间中的制冷剂或将制冷剂排出到高压空间中的缓冲罐90的温度升高或降低，因此可以快速且准确地调节在制冷剂循环回路中循环的制冷剂的量。结果，能够提高热泵装置1的操作稳定性、安全性和操作效率。

本技术不限于上述实施方式，并且可以被适当地修改。

例如，在上述实施方式中，控制单元120将引入到压缩机10中的制冷剂的过热度SH设定为反映操作条件的信息，并基于过热度SH控制温度调节单元100。然而，本技术不限于此，并且控制单元120可以基于能够反映操作状态的其它信息(例如，制冷剂的温度和压力)来控制温度调节单元100。

此外，在上述实施方式中，加热制冷剂管T1s和冷却制冷剂管T2s分别布置在覆盖缓冲罐90的外壁的绝热材料和缓冲罐90的外壁之间，但是本技术不限于此，并且加热制冷剂管T1s和/或冷却制冷剂管T2s可以布置在缓冲罐90内部。

本发明可以以各种其它方式实施而不脱离其精神或主要特征。因此，上述实施方式在所有方面都仅仅是说明性的，而不应被解释为限制性的。本发明的范围由权利要求指示，并且不受说明书的文本限制。此外，落入所附权利要求范围内的所有变化和修改都在本发明的范围内。

工业适用性

提供一种热泵装置，其能够有效地调节例如用于收集制冷剂循环回路的高压空间中的制冷剂或将制冷剂排出到该高压空间中的缓冲罐中的温度。

附图标记列表：

1 热泵装置

10 压缩机

20 气体冷却器

30 制冷剂热交换器

40 制冷剂膨胀阀

50 蒸发器

Claims (20)

1.一种热泵装置，在所述热泵装置中连接有压缩机、气体冷却器、制冷剂热交换器、制冷剂膨胀阀和蒸发器以构造制冷剂循环回路，所述热泵装置包括：

缓冲罐，所述缓冲罐的一端连接到所述制冷剂膨胀阀的高压侧，并且所述缓冲罐被布置成存储制冷剂；以及

第一制冷剂管，所述第一制冷剂管的一端连接到所述压缩机的高压侧，所述第一制冷剂管的另一端连接到所述蒸发器的下游侧，并且所述第一制冷剂管被布置成与所述缓冲罐交换热量；

其中，所述第一制冷剂管包括：

第一控制阀，所述第一控制阀布置在所述压缩机的高压侧与所述缓冲罐之间以控制所述第一制冷剂管的打开和关闭；以及

第一流量调节器，所述第一流量调节器布置在所述缓冲罐与所述蒸发器的下游侧之间以控制所述制冷剂的流量。

2.根据权利要求1所述的热泵装置，所述热泵装置还包括第二制冷剂管，所述第二制冷剂管的一端连接到所述制冷剂膨胀阀的高压侧，并且所述第二制冷剂管的另一端连接到所述蒸发器的下游侧，

其中，所述第二制冷剂管包括：

第二控制阀，所述第二控制阀布置在所述制冷剂膨胀阀的高压侧与所述缓冲罐之间以控制所述第二制冷剂管的打开和关闭；以及

第二流量调节器，所述第二流量调节器布置在所述制冷剂膨胀阀的高压侧与所述缓冲罐之间以控制所述制冷剂的流量。

3.根据权利要求1所述的热泵装置，其中，所述热泵装置是热水供应装置、空调或冰箱。

4.根据权利要求1所述的热泵装置，其中，所述热泵装置是冷却装置或加热装置。

5.根据权利要求1所述的热泵装置，其中，所述缓冲罐被构造成将所述制冷剂排出到制冷剂循环路径中或从所述制冷剂循环路径收集所述制冷剂。

6.根据权利要求1所述的热泵装置，其中，所述第一制冷剂管被构造成从所述压缩机的高压侧引入所述制冷剂以通过热交换加热所述缓冲罐，并且将与所述缓冲罐进行热交换之后的所述制冷剂排出到所述蒸发器的下游侧。

7.根据权利要求2所述的热泵装置，其中，所述第二制冷剂管被构造成从所述制冷剂膨胀阀的高压侧引入所述制冷剂以通过热交换冷却所述缓冲罐，并且将与所述缓冲罐进行热交换之后的所述制冷剂排出到所述蒸发器的下游侧。

8.根据权利要求1所述的热泵装置，其中，所述第一流量调节器被构造成限制所述制冷剂的流量。

9.根据权利要求8所述的热泵装置，其中，所述第一流量调节器包括毛细管。

10.根据权利要求1所述的热泵装置，其中，所述第一制冷剂管的至少一部分布置在所述缓冲罐的外壁上或布置在所述缓冲罐中。

11.根据权利要求1所述的热泵装置，所述热泵装置还被构造成基于包括被引入到所述压缩机中的所述制冷剂的过热度的操作信息来控制所述第一控制阀的打开和关闭。

12.根据权利要求1所述的热泵装置，其中，所述制冷剂包括二氧化碳、甲烷、丙烷、CFC和HCFC中的至少一种。

13.根据权利要求1所述的热泵装置，其中，所述压缩机、所述气体冷却器、所述制冷剂热交换器和所述制冷剂膨胀阀顺序地连接以构造所述制冷剂循环回路的高压空间；并且

所述制冷剂膨胀阀、所述蒸发器、所述制冷剂热交换器(30)和所述压缩机(10)顺序地连接以构造所述制冷剂循环回路的低压空间。

14.根据权利要求1所述的热泵装置，其中，所述气体冷却器被构造成加热经由热交换器供应的水。

15.根据权利要求1所述的热泵装置，其中，所述制冷剂热交换器被构造成在所述制冷剂已经与所述气体冷却器中的水交换热量之后与低压空间中的所述制冷剂交换热量。

16.根据权利要求1所述的热泵装置，所述热泵装置还包括位于所述制冷剂热交换器与所述压缩机之间的储液器。

17.根据权利要求1所述的热泵装置，其中，所述第一控制阀是电磁阀。

18.根据权利要求1所述的热泵装置，其中，当所述压缩机的引入侧处的制冷剂引入温度与所述蒸发器的蒸发温度之间的差大于预定值时，所述第一控制阀打开。

19.根据权利要求2所述的热泵装置，其中，当所述压缩机的引入侧处的制冷剂引入温度与所述蒸发器的蒸发温度之间的差小于预定值时，所述第二控制阀打开。

20.一种用于控制热泵的方法，在所述热泵中连接有压缩机、气体冷却器、制冷剂热交换器、制冷剂膨胀阀和蒸发器以构造制冷剂循环回路，所述热泵具有缓冲罐、第一制冷剂管和第二制冷剂管，所述缓冲罐的一端连接到所述制冷剂膨胀阀的高压侧并且所述缓冲罐被布置成存储制冷剂，所述第一制冷剂管的一端连接到所述压缩机的高压侧并且所述第一制冷剂管的另一端连接到所述蒸发器的下游侧并且所述第一制冷剂管被布置成与所述缓冲罐交换热量，所述第二制冷剂管的一端连接到所述制冷剂膨胀阀的高压侧并且另一端连接到所述蒸发器的下游侧并且所述第二制冷剂管被布置成与所述缓冲罐交换热量，所述方法包括：

其中，所述第一制冷剂管包括布置在所述压缩机的高压侧与所述缓冲罐之间以控制所述第一制冷剂管的打开和关闭的第一控制阀，所述第二制冷剂管包括布置在所述制冷剂膨胀阀的高压侧与所述缓冲罐之间以控制所述第二制冷剂管的打开和关闭的第二控制阀；

当所述压缩机的引入侧的制冷剂引入温度与所述蒸发器上的蒸发温度之间的差小于预定值时，打开所述第二控制阀；以及

当所述压缩机的所述引入侧的所述制冷剂引入温度与所述蒸发器上的所述蒸发温度之间的差大于预定值时，打开所述第一控制阀。