CN213383787U - 一种用于电动机械设备的热泵空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于电动机械设备的热泵空调系统，包括电动机、压缩机、四通换向阀、冷凝器、节流元件、蒸发器、PTC加热系统、三通换向阀和液压散热器，压缩机的出气口与四通换向阀的进气口管路连接，四通换向阀的第一阀口管路连接冷凝器的第一设备口，冷凝器的第二设备口管路连接节流元件的第一元件口，节流元件的第二元件口管路连接蒸发器的第一设备口，蒸发器的第二设备口管路连接四通换向阀的第三阀口，四通换向阀的第二阀口管路连接压缩机的进气口。本实用新型通过一套系统即可实现对电动机械设备驾驶室的制冷和制热，解决了目前电动机械设备需要独立安装两套系统存在的造价高昂、占用设备空间大、制热能耗高的技术问题。

Description

一种用于电动机械设备的热泵空调系统

技术领域

本实用新型涉及电动机械设备驾驶室制冷制热技术领域，具体涉及一种用于电动机械设备的热泵空调系统。

背景技术

燃油车的驾驶室制热方式是利用发动机冷却水对驾驶室持续供暖。但电动机械设备比如电动汽车没有燃油车的发动机，无法利用发动机冷却水散热的方式为驾驶室供暖。目前电动汽车制热主要采用空气燃油加热器燃烧燃油产生热量，通过空气交换并用风机将暖风吹入驾驶室的方式解决。图3示出了空气燃油加热器为电动机械设备驾驶室供热的原理图。结合图 3可知，空气燃油加热器的供热原理为，驾驶员按下启动开关20后，空气燃油加热器10和电子油泵60得电，电子油泵60开始将燃油从油箱80中吸出，然后通过油管50将燃油输送到空气加热器10的燃烧室进行燃烧，安装在驾驶室内的热风机将加热空气通过风道输送到驾驶室。燃烧产生的废气则通过排气管90并经消声器100排放到大器中。蓄电池70则为空气燃油加热器提供工作电压。保险盒40则为供电提供安全保护。

电动机械设备驾驶室的制冷则通过另外一套空调制冷系统实现。所以目前电动机械设备比如电动汽车的驾驶室制冷和制热基本都是通过两套独立的系统实现，造成电动机械设备的制冷制热系统造价高昂，而且两套系统占用车体空间较大，提高了设备配件的装配复杂度和设备整体造价，不利于设备的市场销售。另外，采用空气燃油加热器制热会产生废气，与电动汽车标榜的清洁能源车形象格格不入。

电动机械设备目前应用较为普遍的另外一种供热方式用电能把水加热，然后通过设置在驾驶室内的管路对热水进行水循环的方式为驾驶室供热，该种制热方式能耗非常高，对设备的续航能力削弱很大，另外，该种供热方式同样为一套独立的供热系统，与电动机械设备的制冷系统是完全独立的，同样存在冷热系统无法集成为一套系统的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于电动机械设备的热泵空调系统，通过一套系统即可实现对电动机械设备驾驶室的制冷和制热，解决了目前电动机械设备需要独立安装两套系统存在的造价高昂、占用设备空间大、制热能耗高的技术问题。而且本实用新型提供的热泵空调系统的制热方式不需要通过燃油燃烧供暖，不会产生废气，让电动机械设备更加“清洁”。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种用于电动机械设备的热泵空调系统，包括电动机、压缩机、四通换向阀、冷凝器、节流元件、蒸发器、PTC加热系统、三通换向阀以及液压散热器，所述压缩机的出气口与所述四通换向阀的进气口管路连接，所述四通换向阀的第一阀口管路连接所述冷凝器的第一设备口，所述冷凝器的第二设备口管路连接所述节流元件的第一元件口，所述节流元件的第二元件口管路连接所述蒸发器的第一设备口，所述蒸发器的第二设备口管路连接所述四通换向阀的第三阀口，所述四通换向阀的第二阀口管路连接所述压缩机的进气口，所述蒸发器的第三设备口管路连接所述PTC加热系统的出水口，所述蒸发器的第四设备口管路连接所述 PTC加热系统的进水口，所述冷凝器的第三设备口管路连接所述三通换向阀第三设备口，所述冷凝器的第四设备口管路连接所述液压散热器进油口，所述三通换向阀第二设备口管路连接所述液压散热器进油口；

所述电动机与所述压缩机电气连接，所述电动机驱动所述压缩机工作，所述热泵空调系统在电动机械设备的控制系统的控制下为电动机械设备驾驶室内制冷或制热。

作为本实用新型的一种优选方案，所述四通换向阀为四通电磁阀，所述三通换向阀为三通电磁阀。

作为本实用新型的一种优选方案，在所述冷凝器和所述节流元件之间还设置有储液罐，所述冷凝器的第二设备口管路连接所述储液罐的灌口，并同时连接所述节流元件的第一元件口，所述储液罐用于收集所述冷凝器冷却产生的多余液体。

作为本实用新型的一种优选方案，所述节流元件为毛细管、热力膨胀阀或电子膨胀阀中的任意一种。

作为本实用新型的一种优选方案，所述冷凝器为具有4个设备口的冷凝器。

作为本实用新型的一种优选方案，当所述热泵空调系统处于制冷模式时，所述四通换向阀的第二阀口和第三阀口连通，所述四通换向阀的第一阀口与所述第二阀口和所述第三阀口不连通。

作为本实用新型的一种优选方案，当所述热泵空调系统处于制冷模式时，所述三通换向阀的第一设备口与第二设备口连通，所述三通换向阀的第一设备口与第三设备口不连通。

作为本实用新型的一种优选方案，当所述热泵空调系统处于制热模式时，所述四通换向阀的第一阀口和第二阀口连通，所述四通换向阀的第三阀口和所述第一阀口以及所述第二阀口不连通。

作为本实用新型的一种优选方案，当所述热泵空调系统处于制热模式时，所述三通换向阀的第一设备口与第三设备口连通，所述三通换向阀的第一设备口与第二设备口不连通。

本实用新型通过一套系统即可实现对电动机械设备驾驶室的制冷和制热，解决了目前电动机械设备需要独立安装两套系统存在的造价高昂、占用设备空间大、制热能耗高的技术问题。而且本实用新型提供的热泵空调系统的制热方式不需要通过燃油燃烧供暖，不会产生废气，让电动机械设备更加“清洁”。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例所述的热泵空调系统的制冷原理图；

图2是本实用新型一实施例所述的热泵空调系统的制热原理图；

图3是空气燃油加热器为电动机械设备驾驶室供热的原理图。

图中：

1、电动机；2、压缩机；3、四通换向阀；4、冷凝器；5、储液罐；6、节流元件；7、蒸发器；8、PTC加热系统；9、三通换向阀；10、液压散热器；21、压缩机2的出气口；22压缩机2的进气口；31、四通换向阀3的进气口；32、四通换向阀3的第一阀口；33、四通换向阀3的第二阀口；34、四通换向阀3的第三阀口；41、冷凝器4的第一设备口；42、冷凝器4的第二设备口；43、冷凝器4的第三设备口；44、冷凝器4的第四设备口；61、节流元件的第一元件口；62、节流元件的第二元件口；71、蒸发器7的第一设备口；72、蒸发器7 的第二设备口；73、蒸发器7的第三设备口；74、蒸发器7的第四设备口；81、PTC加热系统8的PTC加热器；82、PTC加热系统8的电子水泵；83、PTC加热系统8的膨胀水箱；91、三通换向阀第一设备口；92、三通换向阀第二设备口；93、三通换向阀第三设备口；101、液压散热器进油口。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的一种用于电动机械设备的热泵空调系统，包括电动机1、压缩机2、四通换向阀3、冷凝器4、节流元件6、蒸发器7、PTC加热系统8 三通换向阀9以及液压散热器10，压缩机2的出气口21与四通换向阀3的进气口31管路连接，四通换向阀3的第一阀口32管路连接冷凝器4的第一设备口41，冷凝器4的第二设备口42管路连接节流元件6的第一元件口61，节流元件6的第二元件口62管路连接蒸发器7 的第一设备口71，蒸发器7的第二设备口72管路连接四通换向阀3的第三阀口34，四通换向阀3的第二阀口33管路连接压缩机2的进气口22，蒸发器7的第三设备口73管路连接PTC 加热系统8的出水口，蒸发器7的第四设备口74管路连接PTC加热系统的进水口，冷凝器4 的第三设备口43管路连接三通换向阀9的第三设备口93，冷凝器4的第四设备口44管路连接液压散热器10的进油口101，三通换向阀9的第二设备口92管路连接液压散热器10的进油口101；

电动机1与压缩机2电气连接，电动机1驱动压缩机2工作，热泵空调系统在电动机械设备的控制系统的控制下为电动机械设备驾驶室内制冷或制热。这里所说的电动机械设备的控制系统比如为电动汽车的车身控制系统。

本实施例中，四通换向阀3优选为四通电磁阀，设备控制系统可根据驾驶室制冷或制热要求自动控制四通电磁阀的各个阀口的开合状态以及各个阀口间的连通状态。

为了收集冷凝器冷却产生的多余液体，在冷凝器4和节流元件之间还设置有一储液罐5，冷凝器4的第二设备口42管路连接储液罐5的灌口，并同时连接节流元件6的第一元件口 61，储液罐5用于收集冷凝器4冷却产生的多余液体。

本实施例中，节流元件6优选采用毛细管、热力膨胀阀或电子膨胀阀中的任意一种。

本实施例中，冷凝器4优选四个设备口的冷凝器。

本实施例中，三通换向阀9优选为三通电磁阀，设备控制系统可根据驾驶室制冷或制热要求自动控制三通电磁阀的各个阀口的开合状态以及各个阀口间的连通状态。

以下结合图1对本实施例提供的热泵空调系统的制冷原理进行阐述：

请参照图1，在电动机械设备驾驶室需要制冷时，驾驶员打开设置在驾驶台上的制冷开关按键，PTC加热系统8自动关闭，三通换向阀9在设备控制系统作用下，第一设备口91与第二设备口92连通，高温液压油经过三通换向阀9后直接流向液压散热器10，由液压散热器10直接对液压油散热，避免高温液压油参与到热泵空调系统的制冷过程中。电动机1接通电源开始工作，电动机1驱动压缩机2工作，压缩机2将低温冷媒气体压缩成高温高压气体，高压气体经过四通换向阀3(优选采用四通电磁阀)的第一阀口31后，高温高压气体从第二阀口32流动到冷凝器4的第一设备口41进入到冷凝器4中，冷凝器4内被低温空气吸热，冷凝器4对外散热，高温高压气体冷却凝结成高压液体，高压液体从冷凝器4的第二设备口42流出后通过节流元件6的第一元件口61进入到节流元件6中，节流元件6将高压液体节流成低温低压的液态制冷剂(比如氟利昂)，低温低压的液态制冷剂从节流元件6的第二元件口62流出通过蒸发器7的第一设备口71流入到蒸发器7中，蒸发器7的出气口与驾驶室内连通，蒸发器7通过其出气口从驾驶室内吸热将液态制冷剂气化成低压蒸汽，这些蒸汽也就是蒸发器7释放出的冷气进入到驾驶室制冷。

制冷模式下，四通换向阀3的第三阀口34和第二阀口33是连通的，蒸发器7将未来得及气化的液态制冷剂先后经过四通换向阀3的第三阀口34和第二阀口33循环给压缩机2。

以下结合图2对本实施例提供的热泵空调系统的制热原理进行阐述：

请参照图2，在设备刚启动需要开始工作，且环境温度较低，需要快速制热时，通过辅热开关，使PTC加热系统8工作，从而使驾驶室内迅速升温，当驾驶室内温度升至设定温度时，PTC加热系统8自动关闭，且自动启动电动机1为驱动压缩机2工作，压缩机2将低温冷媒气体压缩成高温高压气体后通过四通换向阀3(优选为四通电磁阀)的第三阀口34进入到蒸发器7中，高温高压气体在蒸发器7内被低温空气吸热，蒸发器7对外散热(比如对驾驶室散热)，达到制热目的。高温高压气体释放热量后冷却凝结成高压液体，高压液体从蒸发器7流入到节流元件6中，经节流元件6节流成低温低压液态制冷剂(例如氟利昂)，低温低压的液态制冷剂由节流元件6进入到冷凝器4后，在冷凝器4内从高温热源(比如常温空气) 中吸热并气化成低压蒸汽，冷凝器4对外释放冷气，达到制热目的。为了加快冷凝器4的吸热速度，进而提升制热效率，优选地，本实用新型实施例提供的热泵空调系统还包括三通换向阀9以及液压散热器10。当环境温度较低时，液压系统经过一段时间工作之后，其液压油温度相比环境温度要高很多，在设备控制系统作用下，三通换向阀9的第一设备口91与第三设备口93连通，高温液压油经过三通换向阀9后流入冷凝器4，经过冷凝器4后再流入液压散热器10，使冷凝器4所处工作环境温度相对于自然环境温度升高，从而提高冷凝器4的换热效率，同时降低液压散热所需功率，达到节能目的。当环境温度极低，热泵空调系统制热效果不明显时，还可以通过辅热开关，使PTC加热系统8工作，从而明显提高制热效果。

制热模式下，四通换向阀3的第一阀口32和第二阀口33是连通的，冷凝器4将未来得及气化的液态制冷剂经过四通换向阀3的第一阀口32和第二阀口33输送给压缩机2。

本实用新型通过一套系统即实现了对电动机械设备驾驶室的制冷和制热，解决了目前电动机械设备需要独立安装两套系统存在的造价高昂、占用设备空间大、制热能耗高的技术问题。而且本实用新型提供的热泵空调系统的制热方式不需要通过燃油燃烧供暖，不会产生废气，让电动机械设备更加“清洁”。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本实用新型做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本实用新型的精神，都应在本实用新型的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

Claims (9)

1.一种用于电动机械设备的热泵空调系统，其特征在于，包括电动机(1)、压缩机(2)、四通换向阀(3)、冷凝器(4)、节流元件(6)、蒸发器(7)、PTC加热系统(8)、三通换向阀(9)以及液压散热器(10)，所述压缩机(2)的出气口(21)与所述四通换向阀(3)的进气口(31)管路连接，所述四通换向阀(3)的第一阀口(32)管路连接所述冷凝器(4)的第一设备口(41)，所述冷凝器(4)的第二设备口(42)管路连接所述节流元件(6)的第一元件口(61)，所述节流元件(6)的第二元件口(62)管路连接所述蒸发器(7)的第一设备口(71)，所述蒸发器(7)的第二设备口(72)管路连接所述四通换向阀(3)的第三阀口(34)，所述四通换向阀(3)的第二阀口(33)管路连接所述压缩机(2)的进气口(22)，所述蒸发器(7)的第三设备口(73)管路连接所述PTC加热系统(8)的出水口，所述蒸发器(7)的第四设备口(74)管路连接所述PTC加热系统的进水口，所述冷凝器(4)的第三设备口(43)管路连接所述三通换向阀(9)第三设备口(93)，所述冷凝器(4)的第四设备口(44)管路连接所述液压散热器(10)进油口(101)，所述三通换向阀(9)第二设备口(92)管路连接所述液压散热器(10)进油口(101)；

所述电动机(1)与所述压缩机(2)电气连接，所述电动机(1)驱动所述压缩机(2)工作，所述热泵空调系统在电动机械设备的控制系统的控制下为电动机械设备驾驶室内制冷或制热。

2.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，所述四通换向阀(3)为四通电磁阀，所述三通换向阀(9)为三通电磁阀。

3.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，在所述冷凝器(4)和所述节流元件(6)之间还设置有储液罐(5)，所述冷凝器(4)的第二设备口(42)管路连接所述储液罐(5)的灌口，并同时连接所述节流元件(6)的第一元件口(61)，所述储液罐(5)用于收集所述冷凝器(4)冷却产生的多余液体。

4.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，所述节流元件(6)为毛细管、热力膨胀阀或电子膨胀阀中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，所述冷凝器(4)为具有4个设备口的冷凝器。

6.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，当所述热泵空调系统处于制冷模式时，所述四通换向阀(3)的第二阀口(33)和第三阀口(34)连通，所述四通换向阀(3)的第一阀口(32)与所述第二阀口(33)和所述第三阀口(34)不连通。

7.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，当所述热泵空调系统处于制冷模式时，所述三通换向阀(9)的第一设备口(91)与第二设备口(92)连通，所述三通换向阀(9)的第一设备口(91)与第三设备口(93)不连通。

8.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，当所述热泵空调系统处于制热模式时，所述四通换向阀(3)的第一阀口(32)和第二阀口(33)连通，所述四通换向阀(3)的第三阀口(34)和所述第一阀口(32)以及所述第二阀口(33)不连通。

9.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，当所述热泵空调系统处于制热模式时，所述三通换向阀(9)的第一设备口(91)与第三设备口(93)连通，所述三通换向阀(9)的第一设备口(91)与第二设备口(92)不连通。

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