CN213273261U - 蒸汽压缩系统和热泵设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种蒸汽压缩系统和热泵设备，所述蒸汽压缩系统包括压缩机、油分离器和阀门，所述压缩机具有第一进气口、第二排气口及回油口，所述阀门具有入口、第一出口和第二出口，所述第一出口与所述回油口连通，所述阀门具有允许所述入口与第一出口连通的第一导通状态和允许所述入口与所述第二出口连通的第二导通状态；所述油分离器具有进气口和出油口，所述油分离器的进气口与所述压缩机的第二排气口连通，所述油分离器的出油口与所述阀门的入口连通，所述阀门的第二出口与所述压缩机的第一进气口连通。本实用新型通过选择阀门的不同导通状态，提供不同的回油通路，避免因回油问题导致压缩机缺油磨损，影响热泵系统的正常工作。

Description

蒸汽压缩系统和热泵设备

技术领域

本实用新型涉及空调领域，尤其涉及一种蒸汽压缩系统和热泵设备。

背景技术

在热泵设备的热泵热水系统中，系统油分离器的流出的油液直接回到压缩机内，由于压缩机壳体内的气压是中压(高于压缩机的进气压力且低于出气压力)，正常工况下油液回流较为容易。但在除霜工况和环境温度较高的工况下，由于出气压力和中压的压差变小而引起回油动力不足，回油困难，导致压缩机缺油现象，从而导致压缩机磨损的问题，影响热泵设备的正常工作。

实用新型内容

为解决上述技术问题中的至少一个，本实用新型提供一种蒸汽压缩系统和热泵设备。

具体而言，本实用新型提供一种蒸汽压缩系统，所述蒸汽压缩系统包括压缩机、油分离器和阀门，所述压缩机具有第一进气口、第二排气口及回油口，所述阀门具有入口、第一出口和第二出口，所述第一出口与所述回油口连通，所述阀门具有允许所述入口与第一出口连通的第一导通状态和允许所述入口与所述第二出口连通的第二导通状态；所述油分离器具有进气口和出油口，所述油分离器的进气口与所述压缩机的第二排气口连通，所述油分离器的出油口与所述阀门的入口连通，所述阀门的第二出口与所述压缩机的第一进气口连通。

进一步的，所述压缩机包括一级压缩单元、二级压缩单元及驱动所述一级压缩单元和二级压缩单元的动力单元，所述一级压缩单元具有第一排气口，所述二级压缩单元具有第二进气口，所述第一排气口与所述第二进气口连通；所述第一进气口形成于所述一级压缩单元，所述第二排气口形成于所述二级压缩单元。

进一步的，所述压缩机具有内腔及连接管，所述第一排气口与所述内腔连通，所述连接管包括进气端及与所述进气端连通的出气端，所述进气端与所述内腔连通，所述出气端与所述第二进气口连通。

进一步的，所述压缩机为转子式压缩机，所述一级压缩单元和所述二级压缩单元均为转子式压缩单元。

进一步的，所述蒸汽压缩系统还包括第一毛细管和第二毛细管，所述第一毛细管连通所述阀门的第一出口和所述回油口；所述第二毛细管连通所述阀门的第二出口和所述第一进气口；或所述第二毛细管连通第二出口和压缩机的进气管路，所述压缩机的进气管路与所述第一进气口连通。

进一步的，所述第一毛细管及第二毛细管的直径为2～3mm，所述第一毛细管及第二毛细管的壁厚为0.85～1.35mm。

进一步的，所述第一毛细管的长度为400～700mm，所述第二毛细管的长度为800～1200mm。

进一步的，所述阀门为三通电磁阀。

进一步的，所述压缩机具有内腔，所述蒸汽压缩系统包括设置于所述内腔的第一压力传感器和设置于所述第二排气口的第二压力传感器，所述第一压力传感器用于获取所述内腔的气压，所述第二压力传感器用于获取所述第二排气口的气压；当所述第二排气口的气压与所述内腔的气压的差值小于预设阈值时，控制所述阀门处于第二导通状态；当所述第二排气口的气压与所述内腔的气压的差值不小于预设阈值时，控制所述阀门处于第一导通状态。

另一方面，本实用新型还提供一种热泵设备，所述热泵设备包括如前所述的蒸汽压缩系统。

本实用新型通过选择阀门的不同导通状态，提供不同的回油通路，避免因回油问题导致压缩机缺油磨损，影响热泵系统的正常工作。

附图说明

图1是一种蒸汽压缩系统的第一进气口、内腔及第二排气口的在除霜工况下气压值。

图2是一种蒸汽压缩系统的第一进气口、内腔及第二排气口在环境温度较高的工况下的气压值。

图3是本实用新型蒸汽压缩系统的结构示意图。

图4是本实用新型一种实施方式的蒸汽压缩系统的压缩机的结构示意图。

图5是图3所示的蒸汽压缩系统的阀门逻辑控制图。

图6是本实用新型另一种实施方式的压缩机的结构示意图。

图7是图6所示的蒸汽压缩系统的阀门逻辑控制图。

图8是本实用新型一种实施方式的热泵设备的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施方式进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施方式中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置的例子。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施方式的目的，而非旨在限制本实用新型。除非另作定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

基于背景技术提及的问题，发明人发现，在除霜和环境高温两种工况下，第二排气口的压力和压缩机壳体内的压力的压差较小，具体请结合图1及图2，尤其当压差低于0.9Mpa时，回油动力不足，导致压缩机回油困难。

基于此，本实用新型提供一种蒸汽压缩系统，所述蒸汽压缩系统包括压缩机、油分离器和阀门，所述压缩机包括第一进气口、第二排气口及回油口，所述阀门具有入口、第一出口和第二出口，所述第一出口与所述回油口连通，所述阀门具有允许所述入口与第一出口连通的第一导通状态和允许所述入口与所述第二出口连通的第二导通状态；所述油分离器包括进气口和出油口，所述油分离器的进气口与所述第二排气口连通，所述油分离器的出油口与所述入口连通，所述第二出口与所述第一进气口连通。

请结合图3及图4，本实施方式中，蒸汽压缩系统包括压缩机1、油分离器2和阀门3，所述压缩机1具有内腔10、第一进气口101、第二排气口102及回油口103。

所述压缩机1包括一级压缩单元12、二级压缩单元13及驱动所述一级压缩单元12和二级压缩单元13的动力单元14，所述一级压缩单元12、二级压缩单元13设置于所述内腔10内。所述一级压缩单元12具有第一排气口104，所述二级压缩单元13具有第二进气口105，所述第一排气口104与所述第二进气口105连通，所述第一进气口101形成于所述一级压缩单元12，所述第二排气口102形成于所述二级压缩单元13。采用两级压缩,可以在一级压缩后对压缩气体进行冷却，再进行二次压缩，等温压缩的做功过程效率较高，可增加10％左右的产气量，从而节省约10％的能耗。

低压气流经第一进气口101进入第一压缩单元12，压缩后的气体通过第一排气口104排出，中压空气通过连接管进入第二进气口，经第二压缩单元13压缩后，从第二排气口102排出。压缩后的气流和油液的混合物自所述第二排气口102导出并进入油分离器2，自油分离器2回流的油液自出油口103回流至内腔10内。其中，第一进气口101处的气压为低压，内腔10中的气压为中压(例如为3～11.5Mpa)，第二排气口102处的气压为高压。

所述压缩机1还具有连接管11，所述第一排气口104与所述内腔10连通，所述连接管11包括进气端111及与所述进气端111连通的出气端112，所述进气端111与所述内腔10连通，所述出气端112与所述第二进气口105连通。

可选的，所述压缩机1为转子式压缩机，所述一级压缩单元12和所述二级压缩单元13均为转子式压缩单元。所述动力单元14例如为电机，其包括电机转子141和电机定子142，所述一级压缩单元12和所述二级压缩单元13通过所述电机转子141驱动。

所述油分离器2具有进气口21、出油口22及排气口23，压缩气体和油液的混合物自所述第二排气口导出后，自所述进气口21进入油分离器2，油气分离后压缩气体自排气口23传输至其他管道，油液则从出油口22排出。

所述阀门3具有入口A、第一出口B和第二出口C，所述入口A与所述油分离器2的出油口22连通，所述第一出口B与所述回油口103连通，所述第二出口C与所述第一进气口101连通。需要注意的是，连通的两个结构可以直接相连，也可以通过其他结构桥接。所述阀门3具有允许所述入口A与第一出口B连通的第一导通状态和允许所述入口A与所述第二出口C连通的第二导通状态。

可选的，所述阀门3为三通电磁阀。请结合图5，当压缩机1正常运行时，三通电磁阀不上电，入口A和第一出口B导通，油分离器2分离出的油液依次通过出油口22、入口A、第一出口B及回油口103，最终回到压缩机1的内腔10后流至底部油池；当热泵设备进入除霜运行或环境温度较高(可通过温度传感器检测)时，控制三通电磁阀上电动作，此时入口A和第二出口C导通，油分离器2分离出的油液回到压缩机的进气管路43，进气管路43与第一进气口101连通，从而回到压缩机1内。由于出油口22的气压接近于第二排气口102的气压(高压)，第一进气口101的气压为低压，两者压差较大，从而解决回油困难的问题，避免因回油问题导致压缩机缺油磨损。

请结合图6及图7，在另一实施方式中，蒸汽压缩系统包括设置于所述连接管11内的第一压力传感器15和设置于所述第二排气口102的第二压力传感器16，其他结构则与前述实施方式相同或相似。所述第一压力传感器15用于获取所述内腔10的气压P_m(中腔内的气压，即中压)，所述第二压力传感器16用于获取所述第二排气口102的气压P_d(高压)。当所述第二排气口102的气压P_d与所述内腔的气压P_m的差值小于预设阈值P_diff时，控制所述阀门处于第二导通状态(即入口A和第二出口C导通)；当所述第二排气口102的气压P_d与所述内腔10的气压P_m的差值不小于预设阈值P_diff时，控制所述阀门处于第一导通状态(即入口A和第一出口B导通)。通过实验测得，预设阈值可选择0.85～0.95Mpa，本实施方式中，选择0.9Mpa。类似的，由于出油口22的气压接近于第二排气口102的气压(高压)，第一进气口101的气压为低压，两者压差较大，从而解决回油困难的问题，避免因回油问题导致压缩机缺油磨损。实验表明，通过设置三通电磁阀的第一导通状态和第二导通状态，解决了回油问题，且在蒸汽压缩系统正常运行的同时，吸油量的减少有利于性能的提高。

可选的，所述阀门还可以是其他三通阀门、四通阀门、五铜阀门等(仅应用到其中的三个端口)。

所述蒸汽压缩系统还包括第一毛细管41和第二毛细管42，所述第一毛细管41连通所述第一出口B和所述回油口103，所述第二毛细管42连通第二出口C和所述第一进气口101。本实施方式中，所述第二毛细管42连通第二出口C和压缩机1的进气管路43，所述进气管路43与所述第一进气口101连通。

可选的，所述第一毛细管41及第二毛细管42的直径为2～3mm，所述第一毛细管及第二毛细管的壁厚为0.85～1.35mm。所述第一毛细管的长度为400～700mm，所述第二毛细管的长度为800～1200mm。当然，第一毛细管41及第二毛细管42也可以选择其他等效节流管道代替。

另外，本实用新型还提供一种热泵设备，例如CO2热泵热水器。请结合图8，所述热泵设备包括水泵50、气体冷却器51、蒸发器52、回热器53、气液分离器54、电子膨胀阀55、除霜电磁阀56及如前述任一实施方式所述的蒸汽压缩系统，所述气体冷却器51的第一端连接冷水进口501，气体冷却器51的第二端连接热水出口502，气体冷却器51的第三端通过管道连接至回热器53；所述气液分离器54的一端与回热器53连通，气液分离器54的另一端通过进气管路43连接至压缩机1的第一进气口101；所述回热器53与蒸发器52连通，电子膨胀阀55设于回热器53和蒸发器之间；电子膨胀阀55还通过排气管道44与气体冷却器51的第四端相连，所述除霜电磁阀56设于排气管道44中，油分离器2的排气口23与排气管道44连通。图中以不同箭头分别表示热水和冷媒的流动方向，热泵设备的运行原理不再赘述。

本实用新型通过选择阀门的不同导通状态，提供不同的回油通路，避免因回油问题导致压缩机缺油磨损，影响热泵系统的正常工作。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施方式而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施方式揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施方式，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种蒸汽压缩系统，其特征在于，所述蒸汽压缩系统包括压缩机、油分离器和阀门，所述压缩机具有第一进气口、第二排气口及回油口，所述阀门具有入口、第一出口和第二出口，所述第一出口与所述回油口连通，所述阀门具有允许所述入口与第一出口连通的第一导通状态和允许所述入口与所述第二出口连通的第二导通状态；

所述油分离器具有进气口和出油口，所述油分离器的进气口与所述压缩机的第二排气口连通，所述油分离器的出油口与所述阀门的入口连通，所述阀门的第二出口与所述压缩机的第一进气口连通。

2.根据权利要求1所述的蒸汽压缩系统，其特征在于，所述压缩机包括一级压缩单元、二级压缩单元及驱动所述一级压缩单元和二级压缩单元的动力单元，所述一级压缩单元具有第一排气口，所述二级压缩单元具有第二进气口，所述第一排气口与所述第二进气口连通；

所述第一进气口形成于所述一级压缩单元，所述第二排气口形成于所述二级压缩单元。

3.根据权利要求2所述的蒸汽压缩系统，其特征在于，所述压缩机具有内腔及连接管，所述第一排气口与所述内腔连通，所述连接管包括进气端及与所述进气端连通的出气端，所述进气端与所述内腔连通，所述出气端与所述第二进气口连通。

4.根据权利要求2所述的蒸汽压缩系统，其特征在于，所述压缩机为转子式压缩机，所述一级压缩单元和所述二级压缩单元均为转子式压缩单元。

5.根据权利要求1所述的蒸汽压缩系统，其特征在于，所述蒸汽压缩系统还包括第一毛细管和第二毛细管，所述第一毛细管连通所述阀门的第一出口和所述回油口；

所述第二毛细管连通所述阀门的第二出口和所述第一进气口；或所述第二毛细管连通第二出口和压缩机的进气管路，所述压缩机的进气管路与所述第一进气口连通。

6.根据权利要求5所述的蒸汽压缩系统，其特征在于，所述第一毛细管及第二毛细管的直径为2～3mm，所述第一毛细管及第二毛细管的壁厚为0.85～1.35mm。

7.根据权利要求6所述的蒸汽压缩系统，其特征在于，所述第一毛细管的长度为400～700mm，所述第二毛细管的长度为800～1200mm。

8.根据权利要求1所述的蒸汽压缩系统，其特征在于，所述阀门为三通电磁阀。

9.根据权利要求8所述的蒸汽压缩系统，其特征在于，所述压缩机具有内腔，所述蒸汽压缩系统包括设置于所述内腔的第一压力传感器和设置于所述第二排气口的第二压力传感器，所述第一压力传感器用于获取所述内腔的气压，所述第二压力传感器用于获取所述第二排气口的气压；

当所述第二排气口的气压与所述内腔的气压的差值小于预设阈值时，控制所述阀门处于第二导通状态；当所述第二排气口的气压与所述内腔的气压的差值不小于预设阈值时，控制所述阀门处于第一导通状态。

10.一种热泵设备，其特征在于，所述热泵设备包括如权利要求1至9中任一项所述的蒸汽压缩系统。

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