CN116194313A - 蒸汽喷射模块和使用该蒸汽喷射模块的热泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蒸汽喷射模块，该蒸汽喷射模块包括：第一膨胀装置，该第一膨胀装置用于根据空调模式，阻挡冷凝制冷剂的流动或通过使冷凝制冷剂膨胀来将冷凝制冷剂传送到气液分离器；气液分离器，该气液分离器用于从第一膨胀装置接收制冷剂，并将制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂；以及第二膨胀装置，该第二膨胀装置用于根据空调模式，允许冷凝制冷剂穿过该第二膨胀装置，或使冷凝制冷剂膨胀，或用于使在气液分离器中分离的液态制冷剂膨胀。

Description

蒸汽喷射模块和使用该蒸汽喷射模块的热泵系统
技术领域
本文所公开的实施方式涉及一种蒸汽喷射模块和使用该蒸汽喷射模块的热泵系统。该实施方式涉及一种这样的蒸汽喷射模块和使用该蒸汽喷射模块的热泵系统，该蒸汽喷射模块能够根据空调模式使制冷剂膨胀、执行绕过操作和将气体和液体分离。
背景技术
随着已经对用于替代化石原料的环境友好技术和替代能源进行的开发和研究，电动车辆和混合动力车辆被认为是在最近汽车行业中最具吸引力的领域。电池被安装在电动车辆和混合动力车辆中以提供驱动力。电池的电力不仅被用于驱动车辆，而且还被用于冷却或加热车辆内部。
当电池被用作用于冷却或加热通过使用电池来提供驱动力的车辆的内部的热源时，行进距离减少至一定程度。为了解决这个问题，已经提出了一种将热泵系统应用于车辆的方法，该热泵系统在相关技术中已被广泛用作国内的冷却或加热装置。
供参考，热泵是指一种吸收低温热量并将所吸收的热量传递到高温位置的过程。例如，热泵实现了如下循环，其中，液态制冷剂通过在蒸发器中蒸发并从周围吸收热量而变成气态制冷剂，并且气态制冷剂通过借助冷凝器向周围耗散热量而变成液态制冷剂。将热泵应用于电动车辆或混合动力车辆可以有利地确保相关技术中一般空调外壳中的不足的热源。
当在通过使用热泵系统来加热车辆内部的过程期间外部空气温度过低时，加热能力显著劣化。这是由不足的吸收源引起的。当被传送到压缩机的气态制冷剂的量不足时，加热效率劣化。
由许多国家中的汽车制造商已进行了各种研究，以解决上述问题。例如，在一些情况下，已使用了通过使用PTC加热器来提高加热性能的方法以及通过使用电气部件的废热来提高加热性能的方法。
然而，即使相关技术中的方法也无法有效地解决热泵除霜操作期间加热性能劣化的问题。此外，单方面消耗电池的方法主要被用于提高加热性能，但是该方法导致了电池的可驱动性显著劣化的问题。
发明内容
技术问题
实施方式的目的是提供一种蒸汽喷射模块，该蒸汽喷射模块即使在具有低外部空气温度的低温状态下也能够提高加热效率。
实施方式的另一目的是提供一种蒸汽喷射模块，其中，在内部冷却和非蒸汽喷射模式下，制冷剂绕过气液分离器(LGS)，从而在没有不必要的压降的情况下，实现优异的加热效率。
由本发明要解决的技术问题不限于以上提及的技术问题，并且本领域技术人员可以从以下描述中清楚地理解以上未提及的其他技术问题。
技术方案
本发明的实施方式提供了一种蒸汽喷射模块，所述蒸汽喷射模块包括：第一膨胀装置，所述第一膨胀装置被构造成根据空调模式阻挡冷凝制冷剂的流动或者使所述冷凝制冷剂膨胀并将制冷剂传送到气液分离器；所述气液分离器，所述气液分离器被构造成从所述第一膨胀装置接收制冷剂，并将所述制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂；以及第二膨胀装置，所述第二膨胀装置被构造成根据所述空调模式允许所述冷凝制冷剂穿过所述第二膨胀装置，使所述冷凝制冷剂膨胀，或使在所述气液分离器中分离的所述液态制冷剂膨胀。
特别地，当所述第一膨胀装置阻挡所述冷凝制冷剂的流动时，所述第二膨胀装置可以允许所述冷凝制冷剂穿过所述第二膨胀装置或者使所述冷凝制冷剂膨胀。
特别地，在所述空调模式当中的冷却模式下，所述第一膨胀装置可以阻挡所述冷凝制冷剂的流动，并且所述第二膨胀装置可以允许所述冷凝制冷剂穿过所述第二膨胀装置。
特别地，在所述空调模式当中的冷却模式下，所述第一膨胀装置可以阻挡所述制冷剂的流动，并且所述第二膨胀装置可以允许所述冷凝制冷剂穿过所述第二膨胀装置。
特别地，在所述空调模式当中的蒸汽喷射加热模式下，所述第一膨胀装置可以使所述冷凝制冷剂膨胀，所述气液分离器可以将膨胀的制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂，将所述气态制冷剂传送到压缩机，而将所述液态制冷剂传送到所述第二膨胀装置，并且所述第二膨胀装置可以使所述液态制冷剂膨胀。
特别地，所述气液分离器可以仅在所述空调模式当中的蒸汽喷射加热模式下将制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂，所述空调模式包括冷却模式、一般加热模式和所述蒸汽喷射加热模式。
特别地，所述蒸汽喷射模块还可以包括：第一管线，所述第一管线连接到入口端口，所述制冷剂被引入到所述入口端口中；第二管线，所述第二管线连接到所述第一管线和所述气液分离器的上侧的一个区域；第三管线，所述第三管线连接到所述第一管线和所述气液分离器的下侧的一个区域；所述第一膨胀装置设置在所述第二管线中，并被构造成根据所述空调模式控制所述制冷剂的移动方向以及是否使所述制冷剂膨胀；并且所述第二膨胀装置设置在所述第三管线中，并被构造成控制穿过所述第一管线引入的或在所述气液分离器中分离并引入的所述液态制冷剂的移动方向以及是否使所述液态制冷剂膨胀。
特别地，所述第一膨胀装置可以包括第一球阀，所述第一球阀设置在所述第二管线中并被构造成旋转。
特别地，所述第一球阀可以包括第一流入孔，并且第一膨胀凹槽连接到所述第一流入孔。
特别地，所述气液分离器可以包括：壳体，所述壳体具有内部空间，所述制冷剂在所述内部空间中流动；流出通道，所述流出通道设置在所述壳体的上侧处并被构造成排放所述气态制冷剂，所述流出通道以管的形式设置以防止所述液态制冷剂的引入；以及移动通道，所述移动通道设置在所述壳体的下侧处并被构造成将所述液态制冷剂排放到所述第二膨胀装置。
特别地，连接到所述壳体的所述第二管线可以设置成使得所述制冷剂被朝向所述壳体的侧壁排放。
特别地，可以在所述移动通道的一侧处设置有分隔壁部，并且所述分隔壁部被构造成防止所述制冷剂散落。
特别地，所述分隔壁部可以比所述流出通道的直径大，以防止散落的液态制冷剂移向所述流出通道。
特别地，所述第二膨胀装置可以包括第二球阀，所述第二球阀具有第二流入孔、连接到所述第二流入孔的第二流出孔以及形成在所述第二流出孔的一侧处的第二膨胀凹槽。
特别地，在冷却模式下，所述制冷剂可以沿所述第一管线和所述第三管线流动，所述制冷剂在所述第二管线中的流动被所述第一膨胀装置阻挡，并且所述第二膨胀装置可以对所述制冷剂执行绕过操作。
特别地，在蒸汽喷射加热模式下，所述制冷剂可以沿所述第一管线流动，所述制冷剂可以通过所述第一膨胀装置膨胀并流向所述气液分离器，并且在所述气液分离器中分离的所述液态制冷剂可以通过所述第二膨胀装置膨胀并且被排放。
特别地，在加热模式下，所述制冷剂可以沿所述第一管线和所述第二管线流动，并且所述制冷剂可以通过所述第二膨胀装置膨胀并被排放。
本发明的另一实施方式提供了一种蒸汽喷射热泵系统，所述蒸汽喷射热泵系统包括：压缩机，所述压缩机被构造成压缩和排放制冷剂；冷凝器，所述冷凝器被构造成使所压缩的制冷剂冷凝；第一膨胀装置，所述第一膨胀装置被构造成根据空调模式阻挡冷凝制冷剂的流动或者使所述冷凝制冷剂膨胀并将制冷剂传送到气液分离器；所述气液分离器，所述气液分离器被构造成从所述第一膨胀装置接收制冷剂，并将所述制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂；第二膨胀装置，所述第二膨胀装置被构造成根据所述空调模式允许所述冷凝制冷剂穿过所述第二膨胀装置，使所述冷凝制冷剂膨胀，或使在所述气液分离器中分离的所述液态制冷剂膨胀；外部热交换器，所述外部热交换器被构造成使从所述第二膨胀装置传送的所述制冷剂冷凝或蒸发；第三膨胀装置，所述第三膨胀装置被构造成根据所述空调模式控制从所述外部热交换器传送的所述制冷剂的移动方向以及是否使所述制冷剂膨胀；以及蒸发器，所述蒸发器被构造成通过使用从所述第三膨胀装置传送的所述制冷剂来冷却内部。
特别地，所述第二膨胀装置可以与所述第一膨胀装置并行地设置。
特别地，当所述空调模式为冷却模式时，所述第一膨胀装置可以阻挡所述制冷剂的流动，并且所述第二膨胀装置可以对所述制冷剂执行绕过操作并将所述制冷剂传送到所述外部热交换器。
特别地，当所述空调模式为蒸汽喷射加热模式时，所述第一膨胀装置可以使所述冷凝制冷剂膨胀并将所述制冷剂传送到所述气液分离器，在所述气液分离器中分离的所述气态制冷剂可以被引入到所述压缩机中，而在所述气液分离器中分离的所述液态制冷剂可以通过所述第二膨胀装置膨胀并被传送到所述外部热交换器。
特别地，当所述空调模式为一般加热(非蒸汽喷射)模式时，所述第一膨胀装置可以阻挡所述制冷剂的流动，并且所述第二膨胀装置可以使所述制冷剂膨胀并将所述制冷剂传送到所述外部热交换器。
特别地，所述蒸汽喷射热泵系统还可以包括：第四膨胀装置，所述第四膨胀装置并行地连接到所述第三膨胀装置；以及冷却器，所述冷却器连接到所述第四膨胀装置并被构造成允许所述制冷剂和冷却剂彼此交换热量。
特别地，所述蒸汽喷射热泵系统还可以包括内部热交换器，所述内部热交换器被构造成通过使用被所述压缩机压缩的所述制冷剂来加热内部。
特别地，所述蒸发器和所述内部热交换器可以设置在空调外壳中。
特别地，在所述内部热交换器中的所述制冷剂可以与空气交换热量，并且已与制冷剂交换热量的空气可以被引入到内部中并加热内部。
特别地，在所述内部热交换器中的所述制冷剂可以与冷却剂交换热量，并且已与所述制冷剂交换热量的所述冷却剂可以与用于加热内部的空气交换热量。
特别地，所述蒸汽喷射热泵系统还可以包括：水冷式冷凝器，所述水冷式冷凝器被构造成允许从所述内部热交换器排放的所述冷却剂和所述制冷剂彼此交换热量。
有益效果
根据该实施方式，即使在具有低外部空气温度的低温状态下，也可以提高加热效率。
特别地，在内部冷却和非蒸汽喷射模式下，制冷剂绕过气液分离器，这使得可以在没有不必要的压降的情况下提高加热效率。
本发明的各种有益的优点和效果不限于以上提及的内容，并且在描述本发明的具体实施方式的过程期间可以更容易地被理解。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施方式的蒸汽喷射模块的内部的图。
图2是示出图1中的制冷剂在冷却模式下的操作的图。
图3是示出图1中的制冷剂在蒸汽喷射加热模式下的操作的图。
图4是示出图1中的制冷剂在加热模式下的操作的图。
图5和图6是用于说明作为图1中的构成元件的第一膨胀装置的操作的图。
图7至图9是用于说明作为图1中的构成元件的第二膨胀装置的操作的图。
图10是根据本发明的另一实施方式的使用蒸汽喷射模块的热泵系统的结构图。
图11是示出图10中的系统在冷却模式下的操作状态的图。
图12是示出图10中的系统在蒸汽喷射加热模式下的操作状态的图。
图13是示出图10中的系统在一般加热模式下的操作状态的图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施方式。
然而，本发明的技术精神不限于本文描述的一些实施方式，而可以以各种不同的形式来实现。在本发明的技术精神的范围内，实施方式中的构成元件中的一个或多个可以被选择性地组合和替换。
此外，除非另有具体且明确地定义和说明，否则本发明的实施方式中所使用的术语(包括技术和科学术语)可以被解释为本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义。可以考虑相关技术的上下文含义来解释诸如词典中所定义的术语的常用术语的含义。
此外，本发明的实施方式中所使用的术语是用于解释实施方式的，而非用于限制本发明。
在本说明书中，除非另有特别说明，否则单数形式也可以包括复数形式。表述“A、B和C中的至少一者(或一者或多者)”可以包括能够通过将A、B、C组合而进行的所有组合中的一种或多种。
此外，术语第一、第二、A、B、(a)以及(b)可以被用于描述本发明的实施方式的构成元件。
这些术语仅被用于将一个构成元件与另一个构成元件进行区分的目的，而构成元件的性质、序列或顺序不受该术语的限制。
此外，当一个构成元件被描述为“连接”、“联接”或“附接”到另一构成元件时，一个构成元件可以直接连接、联接或附接到另一构成元件，或者通过插设在二者之间的另一构成元件而连接、联接或者附接到另一构成元件。
此外，说明“一个构成元件形成或设置在另一构成元件上方(之上)或下方(之下)”不仅包括这两个构成元件彼此直接接触的情况，还包括一个或多个另外的构成元件形成或设置在这两个构成元件之间的情况。此外，表述“上方(之上)或下方(之下)”可以包括基于一个构成元件的向下方向以及向上方向的含义。
在本文中，将参考附图详细描述实施方式。无论附图标记如何，相同或对应的构成元件都被赋予相同的附图标记，并且将省略其重复描述。
图1至图13仅清楚地示出了用于概念上且清楚地理解本发明的主要特征。结果，预期对附图进行各种修改，并且本发明的范围不必受限于附图中所示出的特定形状。
图1是示出根据本发明的实施方式的蒸汽喷射模块的内部的图，图2是示出图1中的制冷剂在冷却模式下的操作的图，图3是示出图1中的制冷剂在蒸汽喷射加热模式下的操作的图，图4是示出图1中的制冷剂在加热模式下的操作的图，图5和图6是用于说明作为图1中的构成元件的第一膨胀装置的操作的图，并且图7至图9是用于说明作为图1中的构成元件的第二膨胀装置的操作的图。
参考图1至图9，根据本发明的实施方式的蒸汽喷射模块1可以包括第一管线100、气液分离器400、第二管线200、第三管线300、第一膨胀装置500以及第二膨胀装置600。
第一管线100连接到入口端口110，制冷剂被引入到该入口端口中。第一管线100可以提供供制冷剂穿过而被引入到蒸汽喷射模块1中的通路。在一个实施方式中，第一管线100可以具有圆形管结构，并且可以使用各种管结构以使制冷剂移动。
气液分离器400可以从第一膨胀装置500接收制冷剂，并将制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂。气液分离器400可以使分离的气态制冷剂移动至压缩机10并将液态制冷剂移动至第三管线300。
气液分离器400可以包括壳体410、流出通道420以及移动通道430。
壳体410提供了供制冷剂在其中流动的内部空间。壳体410具有圆柱形结构，并且壳体410的内壁可以具有倾斜度。该倾斜度可以减小壳体朝向壳体的下侧的半径，从而提供校正流速的效果。
出口端口可以设置在壳体410的上侧处，并且移动通道430可以形成在壳体410的下侧处。
流出通道420可以连接到出口端口，并且气态制冷剂可以穿过流出通道420流向出口端口。
第二管线200连接到壳体410的上侧的一个区域。第二管线200可以设置成使得制冷剂被朝向壳体410的侧壁排放，从而限定了制冷剂的循环。从第二管线200排放的制冷剂在沿流出通道420的侧壁螺旋地流动的同时向下流动。
移动通道430提供了供在壳体410中液化的制冷剂穿过而朝向设置在第三管线300中的第二膨胀装置600流动的通路。
可以在移动通道430的一侧处设置分隔壁部440，并且分隔壁部440防止制冷剂散落。
分隔壁部440可以定位在移动通道430的中央部分(即流出通道420的下侧)处，并且防止流过移动通道的制冷剂散落和被引入到流出通道420中。在一个实施方式中，分隔壁部440可以具有圆形板的结构，并且具有大于流出通道420直径的直径。分隔壁部440的形状不被限制，但是分隔壁部440的截面可以大于流出通道420的截面。可以根据流出通道420的截面形状对分隔壁部440进行各种修改。
此外，固定部可以连接到分隔壁部440，使得分隔壁部440可以被固定至壳体410。在一个实施方式中，固定部可以具有杆结构。固定部可以通过一侧连接到分隔壁部440而另一侧固定到壳体410的结构来固定。
第二管线200的一侧可以连接到第一管线100，而另一侧连接到气液分离器400的上侧处的一个区域。第二管线200提供了供制冷剂流过的通路。第一膨胀装置500可以设置在第二管线200的一个区域中。
第一膨胀装置500可以根据空调模式阻挡冷凝制冷剂的流动或使冷凝制冷剂膨胀并将膨胀的制冷剂传送到气液分离器400。
第一膨胀装置500可以包括第一球阀510，该第一球阀设置在第二管线200的中心处并被构造成旋转。第一球阀510可以包括第一流入孔511和连接到第一流入孔511的第一膨胀凹槽513。
被引入到第一膨胀装置500中的制冷剂可以流过形成在第一球阀510中的第一流入孔511，在穿过第一膨胀凹槽513的同时膨胀，然后进入气液分离器400。
驱动器可以连接到第一球阀510使得第一球阀510可以旋转。可以根据第一球阀510的旋转来允许或阻挡制冷剂向第二管线200的流动。
此外，第一膨胀装置500和第二膨胀装置600均为电子膨胀阀。尽管省略了附图标记，但是第一膨胀装置500和第二膨胀装置600均可以具有用于使球阀旋转的致动器(马达)，并且根据致动器的旋转角度来控制制冷剂的膨胀量或制冷剂的流速。
参考图5和图6，第一流入孔511可以具有弯曲结构，并且第一膨胀凹槽513可以连接到第一流入孔511的端部。
如图5中所示，在第一流入孔511设置在第二管线200中的情况下，制冷剂进入第一球阀510，在穿过第一膨胀凹槽513的同时膨胀，然后流向气液分离器400。
参考图6，当球阀旋转并且第二管线200和第一流入孔511彼此未对准时，可以阻挡制冷剂向第二管线200的流动。
图5和图6示出了使用球阀的第一膨胀装置500的一个实施方式。然而，可以使用能够在控制制冷剂的流动的同时使制冷剂膨胀的各种公知结构。
第三管线300可以连接到第一管线100和气液分离器400的下侧的一个区域，并且提供了供制冷剂可以流过的通路。
第三管线300的一侧可以连接到第一管线100，并且另一侧连接到气液分离器400的移动通道430，使得制冷剂可以流动。
第二膨胀装置600可以根据空调模式允许冷凝制冷剂穿过第二膨胀装置，使冷凝制冷剂膨胀，或使在气液分离器400中分离的液态制冷剂膨胀。
第二膨胀装置600可以设置在第三管线300中，并控制穿过第一管线100引入的或在气液分离器400中分离的液态制冷剂的移动方向以及是否使该液态制冷剂膨胀。
在第一膨胀装置500阻挡冷凝制冷剂的流动的情况下，第二膨胀装置600可以允许冷凝制冷剂穿过该第二膨胀装置或使冷凝制冷剂膨胀。
第二膨胀装置600可以包括第二球阀610，该第二球阀具有第二流入孔611、连接到第二流入孔611的第二流出孔613、以及形成在第二流出孔613的一侧处的第二膨胀凹槽613a。
第二球阀610具有球形形状。第二球阀610可以连接到驱动器(未示出)并旋转。第二球阀610可以设置在第二膨胀装置600中。
第二球阀610的第二流入孔611和第二流出孔613可以被连接并限定供制冷剂流过的通路。在一个实施方式中，第二流入孔611和第二流出孔613可以被连接以限定90度的角度。然而，第二流入孔611和第二流出孔613之间的角度不限于此。该角度可以被修改为各种角度。
第二膨胀凹槽613a可以连接到第二流出孔613的端部，并且使流过第二流出孔613的制冷剂膨胀和移动。在一个实施方式中，第二膨胀凹槽613a可以具有细长形状，并通过使用流动的制冷剂的压力的改变来使制冷剂膨胀。
第二球阀610操作以使制冷剂移动或膨胀。第二球阀610可以通过旋转来改变第二流入孔611、第二流出孔613和第二膨胀凹槽613a的位置，以使制冷剂移动或膨胀。
参考图7，第二流出孔613可以设置在与连接到第一管线100的第三管线300相邻的一侧处。以90度的角度与第二流出孔613连接的第二出口端口可以设置在与形成在第二膨胀装置600中的制冷剂出口601相邻的一侧，并且使制冷剂移动。在这种情况下，当第三管线300的连接到气液分离器400的一侧被阻挡时，制冷剂在不穿过第二膨胀凹槽613a的情况下朝向制冷剂出口601流动。
参考图8，第二流出孔613可以设置在与连接到气液分离器400的第三管线300相邻的一侧处。以90度的角度与第二流出孔613连接的第二出口端口可以设置在第二膨胀装置600附近。在这种情况下，当第二出口端口被第二膨胀装置600的内壁阻挡时，制冷剂通过第二膨胀凹槽613a膨胀并朝向制冷剂出口601流动。
参考图9，第二流出孔613可以设置在第三管线300与第一管线100连接的一侧处。以90度的角度与第二流出孔613连接的第二出口端口可以设置在第二膨胀装置600附近。在这种情况下，当第二出口端口被第二膨胀装置600的内壁阻挡时，制冷剂通过第二膨胀凹槽613a膨胀并朝向制冷剂出口601流动。
如上所述，第二膨胀装置600可以对穿过第一管线100或气液分离器400引入的制冷剂执行绕过操作，或者使穿过第一管线100或气液分离器400引入的制冷剂膨胀和移动
在下文中，将描述蒸汽喷射模块1根据空调模式的操作。
图2是示出根据本发明的实施方式的在蒸汽喷射模块1中制冷剂在冷却模式下的操作的图。
参考图2，在冷却模式下，第一膨胀装置500可以阻挡冷凝制冷剂的流动，并且第二膨胀装置600可以允许冷凝制冷剂穿过该第二膨胀装置。
在冷却模式下，制冷剂穿过入口端口110被引入。在这种情况下，制冷剂在与第一管线100连接的第二管线200中的流动被第一膨胀装置500阻挡，于是制冷剂流向第三管线300。
第二膨胀装置600可以在执行绕过操作的同时使穿过第三管线300引入的制冷剂移向制冷剂出口601。
图3是示出根据本发明的实施方式的在蒸汽喷射模块1中制冷剂在蒸汽喷射加热模式下的操作的图。
参考图3，在蒸汽喷射加热模式下，第一膨胀装置500可以使冷凝制冷剂膨胀，气液分离器400可以将膨胀的制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂，将气态制冷剂传送到压缩机，而将液态制冷剂传送到第二膨胀装置600，并且第二膨胀装置600可以使液态制冷剂膨胀。
在蒸汽喷射加热模式下，制冷剂穿过入口端口110被引入。在这种情况下，当第一膨胀装置500被打开时，制冷剂被引入。被引入的制冷剂通过第一膨胀装置500膨胀至中间压力，并被引入到气液分离器400中。第一膨胀装置500可以使引入的制冷剂膨胀至中间压力并减小施加到压缩机的负荷，从而提高蒸发器中的热交换效率。
被引入到气液分离器400中的制冷剂可以在沿气液分离器400的壳体410的侧壁循环的同时向下流动。在气液分离器400中分离的液态制冷剂可以穿过连接通道流向第三管线300，而分离的气态制冷剂可以穿过流出通道420被排放。
第二膨胀装置600的第二球阀610可以防止制冷剂从第一管线100被引入到第三管线300，并且允许制冷剂进入与气液分离器400连接的第三管线300。
被引入到第二球阀610的制冷剂可以通过第二膨胀凹槽613a而被膨胀至低压力，并穿过制冷剂出口601被排放。
在蒸汽喷射加热模式下，当制冷剂依次穿过第一膨胀装置500和第二膨胀装置600时，制冷剂的膨胀压力可以被调节，这使得可以提高效率。
图4是示出根据本发明的实施方式的在蒸汽喷射模块1中制冷剂在一般加热模式(非蒸汽喷射模式)下的操作的图。
参考图4，在一般加热模式下，第一膨胀装置500可以阻挡冷凝制冷剂的流动，并且第二膨胀装置600可以使冷凝制冷剂膨胀。
在一般加热模式下，制冷剂穿过入口端口110被引入。在这种情况下，制冷剂在与第一管线100连接的第二管线200中的流动被第一膨胀装置500阻挡，于是制冷剂流向第三管线300。
第二膨胀装置600的第二球阀610可以防止制冷剂从气液分离器400被引入到第三管线300，并且允许制冷剂进入与第一管线100连接的第三管线300。
被引入到第二球阀610中的制冷剂可以通过第二膨胀凹槽613a而被膨胀至低压力，并穿过制冷剂出口601被排放。
如上所述，根据本发明的实施方式的蒸汽喷射模块1仅在空调模式当中的蒸汽喷射加热模式下将制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂，该空调模式包括冷却模式、一般加热模式和蒸汽喷射加热模式。
同时，下面将参考附图描述根据本发明的另一实施方式的使用蒸汽喷射模块1的热泵系统。将省略与根据本发明的上述实施方式的蒸汽喷射模块1的构造相同的构造的描述。
图10是根据本发明的另一实施方式的使用蒸汽喷射模块的热泵系统的结构图，图11是示出图10中的系统在冷却模式下的操作状态的图，图12是示出图10中的系统在蒸汽喷射加热模式下的操作状态的图，并且图13是示出图10中的系统在一般加热模式下的操作状态的图。图1至图9中指示的相似的附图标记指代参考图10至图13的描述中相似的构件，并将省略对相同构件的详细描述。
参考图10，根据本发明的另一实施方式的使用蒸汽喷射模块1的热泵系统可以包括压缩机10、冷凝器30、内部热交换器20、第一膨胀装置500、第二膨胀装置600、气液分离器400、外部热交换器40、第三膨胀装置50、蒸发器60、第四膨胀装置70、冷却器80和蓄能器90。
压缩机10通过从发动机(内燃发动机)或马达接收动力来操作。压缩机抽吸制冷剂，将制冷剂压缩成高温、高压的气态制冷剂，然后将制冷剂排放到冷凝器30。
内部热交换器20可以通过允许从压缩机10引入的制冷剂与空调空气交换热量来加热内部。内部热交换器20与下面将描述的蒸发器60一起可以设置在车辆的空调外壳C中，并加热车辆的内部。
在一个实施方式中，内部热交换器20可以将冷凝器用作热交换器，用于加热内部。
流过内部热交换器20的制冷剂可以与空气交换热量，并且已与制冷剂交换热量的空气可以被引入到内部并加热内部。
此外，内部热交换器20中的制冷剂可以与冷却剂交换热量，并且已与制冷剂交换热量的冷却剂可以与空气交换热量，用于加热内部。
如上所述，风冷式热交换器或水冷式热交换器可以被用作内部热交换器20。
在一个实施方式中，内部热交换器20还可以包括水冷式冷凝器，该水冷式冷凝器被构造成允许排放的制冷剂和冷却剂彼此交换热量。包括在内部热交换器20中的水冷式冷凝器可以与流过冷却剂管线的冷却剂交换热量，并且已与水冷式冷凝器交换热量的冷却剂可以加热内部。
冷凝器30在冷却模式和加热模式下都用作冷凝器。冷凝器30可以使压缩的制冷剂冷凝。由冷凝器30冷凝的制冷剂沿第一管线100流动并被供应至蒸汽喷射模块1。在一个实施方式中，水冷式冷凝器30可以被用作冷凝器30。
第一膨胀装置500可以根据空调模式阻挡冷凝制冷剂的流动或使冷凝制冷剂膨胀并将膨胀的制冷剂传送到气液分离器400。在连接第一管线100和气液分离器400的第二管线200中设置第一膨胀装置500。设置在第一膨胀装置500中的第一球阀510可以确定是否使制冷剂移动和膨胀。
第二膨胀装置600可以与第一膨胀装置500并行地连接到气液分离器400，根据空调模式允许制冷剂穿过该第二膨胀装置或使制冷剂膨胀，并且将制冷剂排放到外部热交换器40。可以在连接第一管线100和气液分离器400的第三管线300中设置第二膨胀装置600。设置在第二膨胀装置600中的第二球阀610可以确定制冷剂的移动方向以及是否使制冷剂膨胀。第二管线200和第三管线300并行地彼此连接。第三管线300可以设置在第二管线200下方使得在气液分离器400中分离的液态制冷剂流动。
3通/2通膨胀阀可以被用作第二膨胀装置600。3通/2通膨胀阀可以确定引入的制冷剂的流动方向，确定是否使制冷剂膨胀，并控制流速。
气液分离器400可以将已穿过第一膨胀装置500的制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂，并使分离的制冷剂中的液态制冷剂移向第二膨胀装置，而气态制冷剂可以再次被引入到压缩机10中。
气液分离器400可以在制冷剂循环穿过制冷剂管线并进入压缩机10之前与设置的蓄能器90一起用于将制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂。然而，不同之处在于，蓄能器90将气态制冷剂供应至压缩机10，而气液分离器400允许分离的液态制冷剂原样流动。
被气液分离器400分离的液态制冷剂穿过设置在第三管线300中的第二膨胀装置600。在这种情况下，第二膨胀装置600可以另外将被气液分离器400分离的液态制冷剂减压。
外部热交换器40为风冷式热交换器，并被安装在车辆的发动机室的前侧处。外部热交换器40与散热器一起沿由鼓风机风扇吹送的空气的流动方向设置成直线。此外，外部热交换器40可以与从散热器排放的低温冷却剂交换热量。
此外，外部热交换器40可以根据空调模式执行不同的功能。在冷却模式下，外部热交换器40用作与水冷式冷凝器30相同的冷凝器30。在加热模式下，外部热交换器40用作执行与水冷式冷凝器30不同功能的蒸发器60。
第三膨胀装置50可以设置在与蒸发器60的入口相邻的一侧处，并执行如下功能：使制冷剂膨胀，控制流速，以及控制打开和关闭操作。
蒸发器60被安装在空调外壳C中并设置在制冷剂循环管线中。在从第三膨胀装置50排放的低温、低压制冷剂被供应到蒸发器60并且通过鼓风机在空调外壳C中流动的空气穿过蒸发器60的过程期间，空气与蒸发器60中的低温、低压制冷剂交换热量并被转换成冷空气。然后，冷空气被排放到车辆内部中并冷却乘员舱。也就是说，蒸发器60用作制冷剂循环管线中的蒸发器60。
第四膨胀装置70可以并行地连接到第三膨胀装置50，并执行如下功能：使循环的制冷剂膨胀，控制流速，以及控制打开和关闭操作。
从第四膨胀装置70排放的低温、低压制冷剂可以被供应到冷却器80，并与在冷却剂循环管线中流动的冷却剂交换热量。同时，通过冷却器80中的热交换生成的冷的冷却剂可以循环穿过冷却剂循环管线，并与高温电池交换热量。
蓄能器90被安装在制冷剂循环管线中位于与压缩机10的入口相邻的一侧处。已穿过蒸发器60和/或冷却器80的制冷剂被汇合到蓄能器90中。蓄能器90可以将制冷剂分离成液态制冷剂和气态制冷剂，仅将气态制冷剂供应到压缩机10，并储存剩余的制冷剂。
压缩机10的抽吸端口可以连接到蓄能器90的气态制冷剂出口。因此，可以防止液态制冷剂被抽吸到压缩机10中。
在本发明的实施方式中，第一膨胀装置500、第二膨胀装置600、第三膨胀装置50以及第四膨胀装置70可以根据相应模式执行膨胀、连通和阻挡功能。换言之，相应膨胀装置可以具有如下三种功能：使制冷剂膨胀，允许制冷剂穿过而不被膨胀，以及阻挡制冷剂。
图11是示出图10中的系统在冷却模式下的操作状态的图。
参考图11，在冷却模式下，压缩机10操作，并且高温、高压制冷剂从压缩机10被排放。压缩的制冷剂流向内部热交换器20，并通过绕过不操作的内部热交换器20而被引入到水冷式冷凝器30中。
被引入到水冷式冷凝器30中的制冷剂通过与冷却剂交换热量而被冷却，并且冷却的制冷剂沿第一管线100被引入到蒸汽喷射模块1中。
第一膨胀装置500防止沿第一管线100流动的制冷剂流入到第二管线200中，于是制冷剂被引入到第三管线300中。设置在第三管线300中的第二膨胀装置600对制冷剂执行绕过操作，使得制冷剂被引入到外部热交换器40中。制冷剂通过与外部热交换器40中的外部空气交换热量而被冷却。也就是说，水冷式冷凝器30和外部热交换器40都用作冷凝器30并使制冷剂冷凝。
之后，冷凝制冷剂在穿过第三膨胀装置50的同时被节流并膨胀。之后，膨胀的制冷剂穿过蒸发器60，同时与由空调外壳C的鼓风机(未示出)吹送的空气交换热量，使得制冷剂被蒸发，并且空气被冷却。冷却的空气被供应到车辆内部并用于冷却车辆内部。此外，通过蒸发器60蒸发的制冷剂经由蓄能器90再次流入到压缩机10中。
从制冷剂分支部B分支出的制冷剂的剩余部分穿过第四膨胀装置70。
在这种情况下，第四膨胀装置70被关闭，使得可以将制冷剂引入到蒸发器60中，并且制冷剂可以膨胀并进入冷却器80。
在制冷剂通过第四膨胀装置70被节流和膨胀之后，膨胀的制冷剂可以在穿过冷却器80的同时与冷却剂交换热量，使得可以使制冷剂蒸发，并且可以使冷却剂冷却。此外，在冷却器80中蒸发的制冷剂经由蓄能器90再次流入到压缩机10中。如上所述，已穿过蒸发器60的制冷剂和已穿过冷却器80的制冷剂在蓄能器90中彼此汇合并流入到压缩机10中。随着重复上述过程，制冷剂循环。。
图12是示出图10中的系统在蒸汽喷射加热模式下的操作状态的图。
参考图12，在蒸汽喷射加热模式下，压缩机10操作，并且高温、高压制冷剂从压缩机10被排放。压缩的制冷剂流向内部热交换器20，并通过绕过不操作的内部热交换器20而被引入到水冷式冷凝器30中。
被引入到水冷式冷凝器30中的制冷剂通过与冷却剂交换热量而被冷却，并且冷却的制冷剂沿第一管线100被引入到蒸汽喷射模块1中。
沿第一管线100流动的制冷剂流向第二管线200。制冷剂通过第一膨胀装置500膨胀至中间压力，并朝向气液分离器400流动。
膨胀的制冷剂朝向气液分离器400流动。在气液分离器400中分离的液态制冷剂流向第二膨胀装置600。液态制冷剂被另外减压至低压，然后被引入到外部热交换器40中。
在蒸汽喷射加热模式下，随着制冷剂依次穿过第一膨胀装置500和第二膨胀装置600，可以调节制冷剂的膨胀压力，这使得可以提高效率。
第二膨胀装置600可以阻挡连接到第一管线100的第三管线300，使得制冷剂被引入到第二管线200中。设置在第二膨胀装置600中的第二球阀610可以使在气液分离器400中分离的制冷剂膨胀，并将膨胀的制冷剂供应至外部热交换器40。
在这种情况下，在加热操作期间，在某些情况下，第二膨胀装置600可以改变已穿过气液分离器400的制冷剂的流速，以保持最佳COP。也就是说，第二膨胀装置600可以通过使球阀旋转来调节开度，从而调节已穿过气液分离器400的制冷剂的流速。相反，为了在放弃最佳COP的同时提高系统性能，可以强制性地降低制冷剂的流速。也就是说，根据本发明，第二膨胀装置600可以在蒸汽喷射加热模式下改变制冷剂的膨胀量。因此，可以确保最佳COP或最佳系统性能。
在气液分离器400中分离的气态制冷剂可以再次流入到压缩机10中。因此，因为具有比从蓄能器90引入的制冷剂更高温度的制冷剂可以再次流入到压缩机10中，因此提高了加热效率。
已穿过外部热交换器40的制冷剂吸收外部空气的热量，同时通过与外部空气交换热量而被蒸发。之后，制冷剂穿过制冷剂分支部B以及完全打开的第四膨胀装置70，然后流入到冷却器80中。在冷却器80中，制冷剂可以通过与冷却剂交换热量而被加热。接下来，已穿过冷却器80的制冷剂经由蓄能器90再次流入到压缩机10中。在这种情况下，第三膨胀装置50被关闭，使得制冷剂可以不流向蒸发器60。因此，随着重复上述过程，制冷剂循环。
图13是示出图10中的系统在一般加热模式下的操作状态的图。
参考图13，在一般加热模式(非蒸汽喷射模式)下，压缩机10操作，并且高温、高压制冷剂从压缩机10被排放。压缩的制冷剂流向内部热交换器20，并通过绕过不操作的内部热交换器20被引入到水冷式冷凝器30中。
被引入到水冷式冷凝器30中的制冷剂通过与冷却剂交换热量而被冷却，并且冷却的制冷剂沿第一管线100被引入到蒸汽喷射模块1中。
第一膨胀装置500防止沿第一管线100流动的制冷剂流入到第二管线200中，并且制冷剂被引入到第三管线300中。设置在第三管线300中的第二膨胀装置600使制冷剂膨胀至低压力，并将制冷剂引入到外部热交换器40中，并且制冷剂通过与外部热交换器40中的外部空气交换热量而被冷却。也就是说，水冷式冷凝器30和外部热交换器40都用作冷凝器30，并且使制冷剂冷凝。
第二膨胀装置600可以阻挡与气液分离器400连接的第三管线300，使得制冷剂被引入到第二管线200中。设置在第二膨胀装置600中的第二球阀610可以使穿过第三管线300引入的制冷剂膨胀，并将膨胀的制冷剂供应至外部热交换器40。
已穿过外部热交换器40的制冷剂吸收外部空气的热量，同时通过与外部空气交换热量而被蒸发。之后，制冷剂穿过制冷剂分支部B和完全打开的第四膨胀装置70，然后流入到冷却器80中。在冷却器80中，制冷剂可以通过与冷却剂交换热量而被加热。接下来，已穿过冷却器80的制冷剂经由蓄能器90流入到压缩机10中。在这种情况下，第三膨胀装置50被关闭，使得制冷剂可以不流向蒸发器60。因此，随着重复上述过程，制冷剂循环。
以上参考附图具体描述了本发明实施方式。
上述描述仅用于说明性地描述本发明的技术精神，并且本发明所属领域的技术人员将理解，在不偏离本发明的基本特征的情况下，可以进行各种修改、改变和替换。因此，本发明和附图中所公开的实施方式不旨在限制而旨在描述本发明的技术精神，并且本发明的技术精神的范围不受实施方式和附图的限制。本发明的保护范围应基于权利要求进行解释，并且其等效范围内的所有技术精神应被解释为落入本发明的范围内。
[附图标记的描述]1：蒸汽喷射模块，10：压缩机，20：内部热交换器，30：冷凝器，40：外部热交换器，50：第三膨胀装置，60：蒸发器，70：第四膨胀装置，80：冷却器，90：蓄能器，100：第一管线，110：入口端口，200：第二管线，300：第三管线，400：气液分离器，410：壳体，420：流出通道，430：移动通道，440：分隔壁部，500：第一膨胀装置，510：第一球阀，511：第一流入孔，513：第一膨胀凹槽，600：第二膨胀装置，601：制冷剂出口，610：第二球阀，611：第二流入孔，613：第二流出孔，613a：第二膨胀凹槽，C：空调外壳，B：制冷剂分支部。

Claims (20)

1.一种蒸汽喷射模块，所述蒸汽喷射模块包括：
第一膨胀装置，所述第一膨胀装置被构造成根据空调模式阻挡冷凝制冷剂的流动或者使所述冷凝制冷剂膨胀并将制冷剂传送到气液分离器；
所述气液分离器，所述气液分离器被构造成从所述第一膨胀装置接收制冷剂，并将所述制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂；以及
第二膨胀装置，所述第二膨胀装置被构造成根据所述空调模式允许所述冷凝制冷剂穿过所述第二膨胀装置，使所述冷凝制冷剂膨胀，或使在所述气液分离器中分离的所述液态制冷剂膨胀。
2.根据权利要求1所述的蒸汽喷射模块，其中，当所述第一膨胀装置阻挡所述冷凝制冷剂的流动时，所述第二膨胀装置允许所述冷凝制冷剂穿过所述第二膨胀装置或者使所述冷凝制冷剂膨胀。
3.根据权利要求1所述的蒸汽喷射模块，其中，在所述空调模式当中的蒸汽喷射加热模式下，所述第一膨胀装置使所述冷凝制冷剂膨胀，所述气液分离器将膨胀的制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂，将所述气态制冷剂传送到压缩机，而将所述液态制冷剂传送到所述第二膨胀装置，并且所述第二膨胀装置使所述液态制冷剂膨胀。
4.根据权利要求1所述的蒸汽喷射模块，其中，所述气液分离器仅在所述空调模式当中的蒸汽喷射加热模式下将所述制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂，所述空调模式包括冷却模式、一般加热模式和所述蒸汽喷射加热模式。
5.根据权利要求1所述的蒸汽喷射模块，所述蒸汽喷射模块还包括：
第一管线，所述第一管线连接到入口端口，所述制冷剂被引入到所述入口端口中；
第二管线，所述第二管线连接到所述第一管线和所述气液分离器的上侧的一个区域；
第三管线，所述第三管线连接到所述第一管线和所述气液分离器的下侧的一个区域；
所述第一膨胀装置设置在所述第二管线中，并被构造成根据所述空调模式控制所述制冷剂的移动方向以及是否使所述制冷剂膨胀；并且
所述第二膨胀装置设置在所述第三管线中，并被构造成控制穿过所述第一管线引入的或在所述气液分离器中分离出并引入的所述液态制冷剂的移动方向以及是否使所述液态制冷剂膨胀。
6.根据权利要求4所述的蒸汽喷射模块，其中，所述第一膨胀装置包括第一球阀，所述第一球阀设置在第二管线中并被构造成旋转。
7.根据权利要求6所述的蒸汽喷射模块，其中，所述第一球阀包括第一流入孔，并且第一膨胀凹槽连接到所述第一流入孔。
8.根据权利要求5所述的蒸汽喷射模块，其中，所述气液分离器包括：
壳体，所述壳体具有内部空间，所述制冷剂在所述内部空间中流动；
流出通道，所述流出通道设置在所述壳体的上侧处并被构造成排放所述气态制冷剂，所述流出通道以管的形式设置以防止所述液态制冷剂的引入；以及
移动通道，所述移动通道设置在所述壳体的下侧处并被构造成将所述液态制冷剂排放到所述第二膨胀装置。
9.根据权利要求8所述的蒸汽喷射模块，其中，连接到所述壳体的所述第二管线设置成使得所述制冷剂被朝向所述壳体的侧壁排放。
10.根据权利要求9所述的蒸汽喷射模块，其中，在所述移动通道的一侧处设置有分隔壁部，并且所述分隔壁部被构造成防止所述制冷剂散落。
11.根据权利要求10所述的蒸汽喷射模块，其中，所述分隔壁部比所述流出通道的直径大，以防止散落的液态制冷剂移向所述流出通道。
12.根据权利要求5所述的蒸汽喷射模块，其中，所述第二膨胀装置包括第二球阀，所述第二球阀具有第二流入孔、连接到所述第二流入孔的第二流出孔以及形成在所述第二流出孔的一侧处的第二膨胀凹槽。
13.根据权利要求5所述的蒸汽喷射模块，其中，在冷却模式下，所述制冷剂沿所述第一管线和所述第三管线流动，所述制冷剂在所述第二管线中的流动被所述第一膨胀装置阻挡，并且所述第二膨胀装置对所述制冷剂执行绕过操作。
14.根据权利要求5所述的蒸汽喷射模块，其中，在蒸汽喷射加热模式下，所述制冷剂沿所述第一管线流动，所述制冷剂通过所述第一膨胀装置膨胀并流向所述气液分离器，并且在所述气液分离器中分离的所述液态制冷剂通过所述第二膨胀装置膨胀并且被排放。
15.根据权利要求5所述的蒸汽喷射模块，其中，在加热模式下，所述制冷剂沿所述第一管线和所述第二管线流动，并且所述制冷剂通过所述第二膨胀装置膨胀并被排放。
16.一种蒸汽喷射热泵系统，所述蒸汽喷射热泵系统包括：
压缩机，所述压缩机被构造成压缩和排放制冷剂；
冷凝器，所述冷凝器被构造成使所压缩的制冷剂冷凝；
第一膨胀装置，所述第一膨胀装置被构造成根据空调模式阻挡冷凝制冷剂的流动或者使所述冷凝制冷剂膨胀并将制冷剂传送到气液分离器；
所述气液分离器，所述气液分离器被构造成从所述第一膨胀装置接收制冷剂，并将所述制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂；
第二膨胀装置，所述第二膨胀装置被构造成根据所述空调模式允许所述冷凝制冷剂穿过所述第二膨胀装置，使所述冷凝制冷剂膨胀，或使在所述气液分离器中分离的所述液态制冷剂膨胀；
外部热交换器，所述外部热交换器被构造成使从所述第二膨胀装置传送的所述制冷剂冷凝或蒸发；
第三膨胀装置，所述第三膨胀装置被构造成根据所述空调模式控制从所述外部热交换器传送的所述制冷剂的移动方向以及是否使所述制冷剂膨胀；以及
蒸发器，所述蒸发器被构造成通过使用从所述第三膨胀装置传送的所述制冷剂来冷却内部。
17.根据权利要求16所述的蒸汽喷射热泵系统，其中，所述第二膨胀装置与所述第一膨胀装置并行地设置。
18.根据权利要求16所述的蒸汽喷射热泵系统，其中，当所述空调模式为冷却模式时，所述第一膨胀装置阻挡所述制冷剂的流动，并且所述第二膨胀装置对所述制冷剂执行绕过操作并将所述制冷剂传送到所述外部热交换器。
19.根据权利要求16所述的蒸汽喷射热泵系统，其中，当所述空调模式为蒸汽喷射加热模式时，所述第一膨胀装置使所述冷凝制冷剂膨胀并将所述制冷剂传送到所述气液分离器，在所述气液分离器中分离的所述气态制冷剂被引入到所述压缩机中，而在所述气液分离器中分离的所述液态制冷剂通过所述第二膨胀装置膨胀并被传送到所述外部热交换器。
20.根据权利要求16所述的蒸汽喷射热泵系统，其中，当所述空调模式为一般加热模式即非蒸汽喷射加热模式时，所述第一膨胀装置阻挡所述制冷剂的流动，并且所述第二膨胀装置使所述制冷剂膨胀并将所述制冷剂传送到所述外部热交换器。
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