CN206018879U - 热泵系统及车载空调 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热泵系统及车载空调。该热泵系统包括相互连接的室外换热器、室内换热器、节流件、气液分离器以及并联设置的两个以上压缩机，其中的至少一个压缩机为增焓压缩机。本实用新型提供的热泵系统具有并联的压缩机，压缩机并联方式的采用能解决单压缩机系统能效不高的问题，可提升制冷制热能效，从而节省用电量，而增焓压缩机的使用，能效高且能够拓宽系统运行的温度范围。

Description

热泵系统及车载空调

技术领域

本实用新型涉及空调技术领域，更具体地涉及一种热泵系统及车载空调。

背景技术

压缩机是空调器的“心脏”，压缩机的好坏直接影响到空调器的性能表现。现有的热泵系统一般采用的是单个压缩机进行冷媒的压缩，由于压缩机本身局限性，热泵系统正常运行的温度范围有限，都会表现出低温制热能力不佳的问题。随着环境温度的下降，压缩机吸气侧制冷剂比容不断增大，对吸气容积不变的压缩机来说，将导致吸气量下降，使得换热器内的制冷剂流量减少，机组的制热能力随之下降。而且，低温环境中运行的压缩机会出现容积效率下降、排气温度过高等问题，可靠性降低。同样，在高温制冷时，也会存在制冷能力达不到要求的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种运行可靠的热泵系统及车载空调。

第一方面，提供一种热泵系统；

一种热泵系统，包括相互连接的室外换热器、室内换热器、节流件、气液分离器以及并联设置的两个以上压缩机，其中至少一个压缩机为增焓压缩机。

优选地，其中的至少两个压缩机上设置有均油口，并且各个均油口之间经均油管路连通，所述均油管路与所述气液分离器的入口端连接。

优选地，所述均油口距所述压缩机底部的距离为所述压缩机筒体高度的1/8至1/5。

优选地，至少一个压缩机为变频压缩机。

优选地，所述均油管路包括多条均油支路，所述均油支路的第一端连接所述压缩机的均油口，所有均油支路的第二端汇集在一起后经均油总管连接至所述气液分离器的入口端。

优选地，所述均油支路上按润滑油流动方向依次设置过滤装置、毛细管和均油开关阀。

优选地，所述增焓压缩机上设置有补气口，所述补气口连接补气结构。

优选地，当所述热泵系统包括两个以上的增焓压缩机时，每个所述增焓压缩机的补气口均经补气支路与所述补气结构连接。

优选地，所述补气支路上设置有补气开关阀，以控制是否向对应的增焓压缩机补气。

优选地，所述节流件包括室内节流装置和室外节流装置，所述补气结构包括换热装置和补气节流装置，所述换热装置包括第一换热通路和第二换热通路；

所述第一换热通路设置于所述室内节流装置和所述室外节流装置之间的连接管路上，所述第一换热通路的第一端连接所述室内节流装置，所述第一换热通路的第二端连接所述室外节流装置；

所述第二换热通路的第一端经所述补气节流装置与所述第一换热通路的第一端连接，所述第二换热通路的第二端与所述增焓压缩机的补气口连接。

优选地，所述热泵系统还包括油分离器，所述油分离器上设置有溢流口，所述溢流口经溢流支路与所述气液分离器的入口端连接。

优选地，还包括室外环境感温包和室内环境感温包，以用于分别测量室外温度和室内温度。

第二方面，提供一种车载空调，所述车载空调上设置有如上所述的热泵系统。

本实用新型提供的热泵系统具有并联的压缩机，压缩机并联方式的采用能解决单压缩机系统能效不高的问题，可提升制冷制热能效，从而节省用电量，而双级增焓压缩机的使用，能效高且能够拓宽系统运行的温度范围。特别地，当采用变频压缩机时，两个适中容量的压缩机并联代替一个大容量压缩机的形式，能够提高机组在中低频段的性能表现。另外，本实用新型的热泵系统能实现一个压缩机出现故障时，另外的压缩机仍可维持与性能，提高了系统的可靠性和舒适性。

本实用新型提供的车载空调由于采用了上述热泵系统，能效高，运行范围广，节省用电量。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出本实用新型具体实施方式提供的热泵系统的结构示意图；

图2示出本实用新型具体实施方式提供的增焓压缩机的结构示意图。

图中，11、第一压缩机；111、均油口；112、补气口；113、排气口；114、回气口；12、第二压缩机；21、均油支路；22、均油过滤装置；23、均油毛细管；24、均油开关阀；25、均油总管；31、补气支路；32、补气开关阀；331、第一换热通路；332、第二换热通路；34、补气节流装置；4、室内节流装置；5、室外节流装置；6、室外换热器；7、室内换热器；8、油分离器；81、溢流支路；82、溢流过滤装置；83、溢流毛细管；84、溢流开关阀；9、四通阀；10、单向阀；13、气液分离器。

具体实施方式

以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本文中所述的“竖直”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本实用新型保护内容的限制。

本实用新型提供了一种热泵系统，其包括相互连接的室外换热器6、室内换热器7、节流件、气液分离器13以及并联设置的两个以上压缩机，优选至少一个压缩机为变频压缩机，由于每个压缩机都均在一个能效较佳的频率点(一般在50至80Hz)，实际运行频率与能效最佳频率点偏离越远则机组运行效率越低，因此，多个压缩机并联方式的采用使得机组在中低频段的表现更优，可提升制冷制热能效，从而节省用电量。另一方面，在一个压缩机出现故障时，另一个压缩机也可以维持空调系统的稳定运行，提高用户体验。

其中，至少一个压缩机为增焓压缩机，优选双级增焓压缩机，增焓压缩机的使用能够拓宽系统运行的温度范围，在低温制热时，由于蒸发器进口和出口之间的焓差增压，制热量得到提升，同理在高温制冷时制冷量也得到提升。另外，双级压缩机可减少单级压缩机的压比，从而降低排气温度，避免由于排气温度过高导致润滑油分解，产生对压缩机有害的游离炭、酸类的物质，保证系统可靠性，双级压缩系统机能效要高于普通的单级压缩机，可节省耗电量。

在进一步优选的实施例中，由于压缩机采用变频压缩机，当其中一个压缩机故障时，可提高另一个压缩机的频率，以满足制冷和制热需求。

在进一步的实施例中，至少两个压缩机上设置有均油口111，并且各个均油口111之间经均油管路连接。如此，富油的压缩机内的润滑油可经均油管流入缺油的压缩机内进行补充，从而实现压缩机之间的油平衡，提高热泵系统的运行稳定性。其中，均油口111的设置位置不限，优选地，均油口111距压缩机底部的距离为压缩机筒体高度的1/8至1/5。该距离能够达到较优的均油效果，使得每个压缩机内的润滑油均能够达到良好的润滑效果。

其中，压缩机的数量不限，可以为如图1中所示的两个，也可以为三个以上，可根据具体需求进行设置。下面以两个压缩机为例具体说明热泵系统的结构，但压缩机为三个以上时其结构与两个压缩机时类似。两个压缩机分别为第一压缩机11和第二压缩机12，在第一压缩机11和第二压缩机12上均设置有均油口111，两个均油口111之间经均油管路连通，均油管路与气液分离器13的入口端连接，从而，当某一压缩机富油时，其内的润滑油可经均油管路进入气液分离器13内，然后随着压缩机的吸气动作分别回到两个压缩机内，从而实现压缩机之间的油平衡。第一压缩机11的结构如图2所示，第二压缩机12结构与第一压缩机11类似。

再进一步的实施例中，均油管上设置有均油过滤装置22、均油毛细管23和/或均油开关阀24，均油过滤装置22可以对压缩机中流出的润滑油进行过滤，均油开关阀24可用于将压缩机之间的均油管路连通和切断，从而控制压缩机之间是否进行均油。均油毛细管23的设置能够降低均油口111与气液分离器13入口端的压差，以控制润滑油回油的速率。均油过滤装置22的具体结构不限，能够实现对润滑油的过滤即可，例如可以为滤网。均油开关阀24的具体结构也不限，能够实现均油管路的通路即可，例如均油开关阀可以为电磁阀。

为达到更好的均油效果以及更方便的控制，均油管路包括多条均油支路21，均油支路21的第一端连接压缩机的均油口111，所有均油支路21的第二端汇集后经均油总管25连接至气液分离器13的入口端，形成各个压缩机之间的连通。均油支路21上按润滑油流动方向依次设置均油过滤装置22、均油毛细管23和均油开关阀24，从而，对每个压缩机流出的润滑油均形成很好的过滤效果，并且可方便的控制每一条均油支路21的通断。当压缩机工作时，与其连接的均油支路21上的均油开关阀24开启。

在进一步的实施例中，在增焓压缩机上设置有补气口112，补气口112连接补气结构，从而提高增焓压缩机的制冷量和制热量。优选地，两个增焓压缩机上均设置有补气口112，每个增焓压缩机的补气口112均经补气支路31与补气结构连接，从而实现同一补气结构对多个增焓压缩机的补气。当增焓压缩机数量为三个以上时结构类似。

再进一步的实施例中，补气支路31上设置有补气开关阀32，以控制是否向对应的增焓压缩机补气。当增焓压缩机以补气增焓方式工作时，与该增焓压缩机连接的补气支路31上的补气开关阀32开启，对该增焓压缩机补气，当增焓压缩机不以补气增焓方式工作时，与该增焓压缩机连接的补气支路31上的补气开关阀32关闭，不对该增焓压缩机补气，实现对增焓压缩机是否补气的控制。其中，补气开关阀32的具体结构不限，能够实现补气支路的通断即可，例如，补气开关阀32可以为电磁阀。

在进一步的优选实施例中，热泵系统还包括室内节流装置4和室外节流装置5，室内节流装置4和室外节流装置5的具体结构不限，能够实现对冷媒的节流即可，例如可以为电子膨胀阀、毛细管等。补气结构的具体结构形式不限，例如，申请号200510101708.7的中国专利中所述的压缩机补气系统，再例如，申请号为201210104581.4的中国专利中所述的压缩机补气结构。在一个具体的实施例中，补气结构包括换热装置和补气节流装置34，补气节流装置34的具体结构不限，能够实现对冷媒的节流即可，例如可以为电子膨胀阀、毛细管等。换热装置包括第一换热通路331和第二换热通路332，第一换热通路331和第二换热通路332之间可以进行相互热交换。其中，第一换热通路331设置于室内节流装置4和室外节流装置5之间的连接管路上，并且，第一换热通路331的第一端连接室内节流装置4，第一换热通路331的第二端连接室外节流装置5。第二换热通路332的第一端经补气节流装置34与第一换热通路331的第一端连接，第二换热通路332的第二端与增焓压缩机的补气口112连接。换热装置的具体结构不限，例如可以是板式换热器、经济器等。

热泵系统还包括油分离器8和四通阀9，第一压缩机11和第二压缩机12上还均设置有排气口113和回气口114。另外，热泵系统还包括室外环境感温包和室内环境感温包(未示出)，以用于分别测量室外温度和室内温度。

热泵系统运行时的冷媒循环过程包括：

当热泵系统运行制冷模式时，从并联的第一压缩机11和第二压缩机12出来的高温高压冷媒气体汇合后经油分离器8和四通阀9来到室外换热器6，经过冷凝变成低温高压冷媒液体进入换热装置的第一换热通路331，在第一换热通路331内进一步冷却后冷媒分主路和辅路，辅路的冷凝经补气节流装置34节流后变成低温中压冷媒两相混合物，然后进入换热装置的第二换热通路332与第一换热通路331内的低温高压冷媒进行热交换，变成中压中温气相状态经各个压缩机的补气口112进入压缩机内；主路的冷媒经室内节流装置4节流降压变成低温低压冷媒两相混合物后进入室内换热器7，在室内换热器7蒸发后变成高温低压冷媒气体分别回到两个压缩机内。在压缩机内部，高温高压冷媒被压缩到一定压力后，和从辅路回来的中压冷媒气体混合，混合后的冷媒被进一步压缩后排出，构成制冷循环。

当热泵系统运行制热模式时，四通阀9换向，从并联的第一压缩机11和第二压缩机12出来的高温高压冷媒气体汇合后经油分离器8和四通阀9来到室内换热器7，经过冷凝变成低温高压冷媒液体，然后分为主路和辅路，主路冷媒进入换热装置的第一换热通路331，辅路冷媒经补气节流装置34节流后变成中温低压的两相混合物，然后进入换热装置的第二换热通路332与第一换热通路331中的高温高压冷媒进行热交换，第二换热通路332中的冷媒经热交换后变成中压中温气相状态进入各个压缩机的补气口112，第一换热通路331中的冷媒与第二换热通路332中的冷媒换热后进一步被冷却，然后经室外节流装置5节流降压，变成低温低压冷媒两相混合物后进入室外换热器，蒸发后变成高温低压冷媒气体分别回到各个压缩机的吸气口114。在压缩机内部，高温低压冷媒被压缩到一定压力后和从第二换热通路332回来的中压制冷剂气体混合，混合后的冷媒被进一步压缩后排出，构成制热循环。

其中，控制室内节流装置4和室外节流装置5是否进行节流的方式有多种，例如，如图中所示，在室内节流装置4和室外节流装置5上均并联一支路，支路上设置单向阀10，与室内节流装置4并联的支路上的单向阀10仅允许冷媒由室内换热器7流向换热装置，与室外节流装置5并联的支路上的单向阀10仅允许冷媒由室外换热器6流向换热装置；再例如，室外节流装置5和室内节流装置4均为电子膨胀阀时，当热泵系统运行制冷模式时室外节流装置5全开，通过调节室内节流装置4的开度来进行节流，当热泵系统运行制热模式时室内节流装置4全开，通过调节室外节流装置5的开度进行节流。

在进一步的实施例中，油分离器8上设置有溢流口，溢流口经溢流支路81与气液分离器13的入口端连接，从而，当油分离器8中的油过多时可经溢流支路81流入气液分离器13内，避免油分离器8内的油过多影响热泵系统的正常运行，大大提高了热泵系统的稳定性。进一步的，溢流支路81上按冷媒流动方向依次设置溢流过滤装置82、溢流毛细管83和溢流开关阀84，从而，对油分离器8流出的润滑油均形成很好的过滤效果，溢流开关阀84可长期处于打开状态，也可以间歇性的打开。溢流开关阀84的具体结构不限，能够实现溢流支路的通断即可，例如可以为电磁阀。

本实用新型提供的热泵系统可广泛的应用于热水器、空调等电器中。

进一步的，针对上述热泵系统，本实用新型还提供了一种车载空调及控制方法，采用如上所述的热泵系统，能够降低耗电量；可替代电辅热，解决电动汽车在寒冷及严寒地区的供暖问题，提升了电动汽车的续航能力；延长汽车空调的使用温度范围，同步延伸汽车的使用温度范围，使得汽车可在极限环境下制冷和制热，提升用户体验；当其中一个压缩机出故障时，其他压缩机可维持运转，确保汽车在运行状态下空调可持续使用。

在进一步的实施例中，在室外换热器7和室内换热器6处均布置有环境温度感温包，可以实现室外和室内环境温度的检测。车载空调可根据室外温度和室内温度控制压缩机开启的数量，即当系统负荷较低时，可减少压缩机开启的数量，而当系统负荷较高时，增加压缩机开启的数量，从而提高系统整体性能，节约电能，提升电动汽车的续航能力。以压缩机为两个时为例，在系统负荷较低时仅开启一个压缩机，使其处于高频率运行范围，相比于采用一个大压缩机在低负荷时运行低频的控制方式，本实用新型可提高系统在低负荷时的压缩机效率。

另外，车载系统还可根据室外温度和室内温度以及压缩机频率来控制补气开关阀的开关，以控制压缩机是否进行补气增焓。

在一个具体的实施例中，热泵系统包括第一压缩机11和第二压缩机12，其可以进行仅第一压缩机11运行的单压缩机运行模式，也可以进行两个压缩机同时运行的双压缩机运行模式，单双压缩机运行模式的切换控制方法包括：

当接收到开启制冷模式的信号后，车载空调首先判断是否满足室外环境温度不高于a℃且室内环境温度低于b℃，若是，则说明当前系统负荷较低，仅开启第一压缩机11或第二压缩机12，否则说明当前系统负荷较高，同时开启第一压缩机11和第二压缩机12。

在车载空调运行制冷模式第一预定时间后(例如达到预设温度后)，不再考虑室外环境温度因素，当室内环境温度高于c℃时，说明系统负荷较高，第一压缩机11和第二压缩机12同时运行，当室内环境温度等于或低于c℃时，说明系统负荷较低，仅第一压缩机11或第二压缩机12运行。

其中a、b、c的具体数值不限，可根据具体情况进行设定，例如，在一个优选实施例中，24≤a≤32，22≤b≤27，22≤c≤27。

单双压缩机运行模式的切换控制方法还包括：

当接收到开启制热模式的信号后，车载空调首先判断是否满足室外环境温度不低于d℃，室内环境温度高于e℃，若是，则说明当前系统负荷较低，仅开启第一压缩机11或第二压缩机12，否则说明当前系统负荷较高，同时开启第一压缩机11和第二压缩机12。

在车载空调运行制热模式第二预定时间后(例如达到预设温度后)，不再考虑室外环境温度因素，当室内环境温度低于f℃时，说明系统负荷较高，第一压缩机11和第二压缩机12同时运行，当室内环境温度等于或高于f℃时，说明系统负荷较低，仅第一压缩机11或第二压缩机12运行。

其中d、e、f的具体数值不限，可根据具体情况进行设定，例如，在一个优选实施例中，7≤d≤18；12≤e≤22，12≤f≤22。

进一步优选地，压缩机中包括至少一个变频压缩机，当压缩机开启的数量减少时，提高处于工作状态的变频压缩机的工作频率，一方面能够满足制冷和制热需求，另一方面使得变频压缩机处于较佳的工作频率范围内，节约用电量。例如，当仅第一压缩机11处于工作状态时，提高第一压缩机11的工作频率。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种热泵系统，其特征在于，包括相互连接的室外换热器、室内换热器、节流件、气液分离器以及并联设置的两个以上压缩机，其中至少一个压缩机为增焓压缩机。

2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，其中的至少两个压缩机上设置有均油口，并且各个均油口之间经均油管路连通，所述均油管路与所述气液分离器的入口端连接。

3.根据权利要求2所述的热泵系统，其特征在于，所述均油口距所述压缩机底部的距离为所述压缩机筒体高度的1/8至1/5。

4.根据权利要求1至3任一项所述的热泵系统，其特征在于，至少一个压缩机为变频压缩机。

5.根据权利要求2或3所述的热泵系统，其特征在于，所述均油管路包括多条均油支路，所述均油支路的第一端连接所述压缩机的均油口，所有均油支路的第二端汇集后经均油总管连接至所述气液分离器的入口端。

6.根据权利要求5所述的热泵系统，其特征在于，所述均油支路上按润滑油流动方向依次设置过滤装置、毛细管和均油开关阀。

7.根据权利要求1至3任一项所述的热泵系统，其特征在于，所述增焓压缩机上设置有补气口，所述补气口连接补气结构。

8.根据权利要求7所述的热泵系统，其特征在于，当所述热泵系统包括两个以上的增焓压缩机时，每个所述增焓压缩机的补气口均经补气支路与所述补气结构连接。

9.根据权利要求8所述的热泵系统，其特征在于，所述补气支路上设置有补气开关阀，以控制是否向对应的增焓压缩机补气。

10.根据权利要求7所述的热泵系统，其特征在于，所述节流件包括室内节流装置和室外节流装置，所述补气结构包括换热装置和补气节流装置，所述换热装置包括第一换热通路和第二换热通路；

所述第一换热通路设置于所述室内节流装置和所述室外节流装置之间的连接管路上，所述第一换热通路的第一端连接所述室内节流装置， 所述第一换热通路的第二端连接所述室外节流装置；

所述第二换热通路的第一端经所述补气节流装置与所述第一换热通路的第一端连接，所述第二换热通路的第二端与所述增焓压缩机的补气口连接。

11.根据权利要求1至3任一项所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统还包括油分离器，所述油分离器上设置有溢流口，所述溢流口经溢流支路与所述气液分离器的入口端连接。

12.根据权利要求1至3任一项所述的热泵系统，其特征在于，还包括室外环境感温包和室内环境感温包，以用于分别测量室外温度和室内温度。

13.一种车载空调，其特征在于，包括如权利要求1至12任一项所述的热泵系统。