專利名稱：復疊式熱泵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種復疊式熱泵(cascade heat pump,階梯式熱泵)。
背景技術：
通常，熱泵是使用在制冷劑回路中循環(huán)的制冷劑來調(diào)節(jié)室內(nèi)空間或者冷藏或冷凍食物的裝置，該裝置包括:壓縮機，用于壓縮制冷劑；冷凝器，用于冷凝從壓縮機排放的制冷劑；膨脹器，用于膨脹經(jīng)過該冷凝器的制冷劑；以及蒸發(fā)器，用于蒸發(fā)由膨脹器膨脹的制冷劑。目前，為了提高系統(tǒng)的效率，開發(fā)出了一種復疊式熱泵，該復疊式熱泵包括第一制冷劑在其中循環(huán)的第一制冷劑回路以及第二制冷劑在其中循環(huán)的第二制冷劑回路，從而通過制冷劑熱交換器使第一制冷劑與第二制冷劑熱交換。在這種情況中，第一制冷劑回路可作為用于調(diào)節(jié)室內(nèi)空間的空氣的回路而使用，而第二制冷劑回路可作為用于冷藏或冷凍食物的回路而使用。在此，第一制冷劑可在制冷劑熱交換器中蒸發(fā)，而第二制冷劑可以被冷凝以使第一制冷劑與第二制冷劑熱交換。此外，在第一制冷劑回路中循環(huán)的第一制冷劑的流動方向可根據(jù)制冷/制熱操作模式的轉(zhuǎn)換而轉(zhuǎn)換。然而，在第二制冷劑回路中循環(huán)的第二制冷劑可總是沿相同的方向循環(huán)。在根據(jù)現(xiàn)有技術來實現(xiàn)空氣調(diào)節(jié)操作或者冷藏或冷凍操作的復疊式熱泵中，在制冷劑回路中循環(huán)的制冷劑利用一個壓縮機來進行壓縮。因此，壓縮率可能被降低，并且復疊式熱泵的效率可能被降低。
發(fā)明內(nèi)容
實施例提供一種復疊式熱泵及其操作方法，該復疊式熱泵利用冷凍回路的壓縮機和冷藏回路的壓縮機分兩步來壓縮制冷劑，以實現(xiàn)高壓縮率并且提高效率。在一個實施例中，復疊式熱泵包括:第一制冷劑回路，包括第一壓縮機以及第一室內(nèi)熱交換器；第二制冷劑回路，包括第二壓縮機以及第二室內(nèi)熱交換器；室外熱交換器，在第一壓縮機或第二壓縮機中壓縮過的制冷劑在該室外熱交換器中冷凝；支路管，允許在第二壓縮機中壓縮過的制冷劑繞過第一壓縮機，從而流入到第一壓縮機的排放側；以及第一流速調(diào)節(jié)部，設置在第二壓縮機的排放側上，以將從第二壓縮機排放的制冷劑引入到第一壓縮機和支路管中的一個中。在另一個實施例中，復疊式熱泵包括:冷藏回路，包括冷藏壓縮機和冷藏室內(nèi)熱交換器；冷凍回路，包括冷凍壓縮機和冷凍室內(nèi)熱交換器；室外熱交換器，在冷藏回路或冷凍回路中壓縮過的制冷劑在該室外熱交換器中冷凝；空氣調(diào)節(jié)回路，包括空氣調(diào)節(jié)壓縮機和空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)熱交換器；制冷劑熱交換器，設置在室外熱交換器的一側，以使在室外熱交換器中冷凝過的制冷劑與循環(huán)進入空氣調(diào)節(jié)回路中的制冷劑熱交換；以及第一流速調(diào)節(jié)部，設置在冷凍壓縮機的排放側上，以調(diào)節(jié)制冷劑的流動方向，使得在冷凍壓縮機中壓縮過的制冷劑在冷藏壓縮機中被兩級壓縮。一個或多個實施例的細節(jié)將在附圖和以下描述中提出。從該描述和附圖以及權利要求中，其它特征將是顯而易見的。


圖1是根據(jù)第一實施例的復疊式熱泵的視圖；圖2到圖5是示出在根據(jù)第一實施例的復疊式熱泵中流動的制冷劑的視圖；圖6是根據(jù)第二實施例的復疊式熱泵的視圖；圖7是根據(jù)第二實施例的復疊式熱泵的方框圖；圖8到圖10是示出在根據(jù)第二實施例的復疊式熱泵中流動的制冷劑的視圖；圖11是示出根據(jù)第二實施例的復疊式熱泵的操作方法的流程圖。
具體實施例方式圖1是根據(jù)第一實施例的復疊式熱泵的視圖。參考圖1，根據(jù)第一實施例的復疊式熱泵I包括第一制冷劑回路10、第二制冷劑回路20以及第三制冷劑回路30。第一制冷劑回路10包括第一制冷劑在其中循環(huán)的第一壓縮機11、第一室外熱交換器12、第一室內(nèi)熱交換器13以及第一膨脹器14。而且，第一制冷劑回路10還包括第一制冷劑管16，其將第一壓縮機11、第一室外熱交換器12、第一室內(nèi)熱交換器13以及第一膨脹器14彼此連接以引導第一制冷劑的循環(huán)。這里，第一壓縮機11可稱為“冷藏壓縮機”。而且，第一室內(nèi)熱交換器13可稱為“冷藏室內(nèi)熱交換器”，并且第一制冷劑回路可稱為“冷藏回路”。第一制冷劑回路10可以是冷藏回路。在冷藏回路中，第一制冷劑可借助通過第一室外熱交換器12并且在第一室內(nèi)熱交換器13中蒸發(fā)的空氣而冷凝。第一制冷劑可借助在第三制冷劑回路30中循環(huán)的第三制冷劑在制冷劑熱交換器36 (將在以下描述)中熱交換。例如，當?shù)谝恢评鋭┖偷谌评鋭┍舜藷峤粨Q時，第一制冷劑被冷凝，并且第一制冷劑的冷凝熱量被傳遞到第三制冷劑中以蒸發(fā)第三制冷劑。第一制冷劑回路10還可包括用于儲存第一制冷劑的貯槽15。貯槽15可充分地調(diào)節(jié)在經(jīng)過第一室外熱交換器12之后待引入到第一室內(nèi)熱交換器13中的第一制冷劑的量，或者可充分地調(diào)節(jié)在經(jīng)過第一室外熱交換器12之后待引入到第二室內(nèi)熱交換器22中的第二制冷劑的量。即，貯槽15可儲存第一制冷劑或第二制冷劑。貯槽15可以是一容器。在第一壓縮機11中壓縮的第一制冷劑可在第一室外熱交換器12中冷凝之后儲存在貯槽15中。之后，第一制冷劑可在第一室內(nèi)熱交換器13中蒸發(fā)以冷卻其周圍，即第一儲存室(冷藏室)。第二制冷劑回路20包括第二制冷劑在其中循環(huán)的第二壓縮機21、第一室外熱交換器12、第二室內(nèi)熱交換器22以及第二膨脹器23。而且，第二制冷劑回路20還包括第二制冷劑管28，其將第二壓縮機21、第一室外熱交換器12、第二室內(nèi)熱交換器22以及第二膨脹器23彼此連接以引導第二制冷劑的循環(huán)。這里，第二壓縮機21可稱為“冷凍壓縮機”。而且，第二室內(nèi)熱交換器22可稱為“冷凍室內(nèi)熱交換器”，并且第二制冷劑回路可稱為“冷凍回路”。第二制冷劑回路20可以是冷凍回路。在冷凍回路中，第二制冷劑可引入到第一室外熱交換器12中并且冷凝。之后，第二制冷劑可在第二室內(nèi)熱交換器22中蒸發(fā)。第二制冷劑回路20可與第一制冷劑回路10共用冷凝器(第一室外熱交換器12)。第二制冷劑可以與第一制冷劑相同。即，第一和第二制冷劑回路10和20使用相同的制冷劑。在當前的實施例中，一種制冷劑可以被分配成操作第一和第二制冷劑回路10和20，即，冷藏回路和冷凍回路。如同第一制冷劑，第二制冷劑可以借助在第三制冷劑回路30中循環(huán)的第三制冷劑而在制冷劑熱交換器36中熱交換。第一和第二制冷劑的冷凝熱量可被傳遞到第三制冷劑以蒸發(fā)第三制冷劑。第二制冷劑回路20可與第一制冷劑回路10的第一室外熱交換器12共用貯槽15。即，在第二壓縮機21中壓縮的第二制冷劑可在第一室外熱交換器12中被冷凝之后儲存在貯槽15中。之后，第二制冷劑可在第二室內(nèi)熱交換器22中蒸發(fā)以冷卻其周圍，即第二儲存室(冷凍室)。第二制冷劑回路20還可包括第一流速調(diào)節(jié)部24和支路管25。第一流速調(diào)節(jié)部24可設置在第二壓縮機21的出口側與第一壓縮機11的入口側之間的點上。經(jīng)過第二壓縮機21的第二制冷劑可通過第一流速調(diào)節(jié)部24引入到第一壓縮機11中。為此，第二制冷劑管28可連接到第一制冷劑管16的一點。詳細地，第二制冷劑管28所接合的第一接合部50設置在第一制冷劑管16上。從第二壓縮機21排放的制冷劑可通過第一流速調(diào)節(jié)部24和第一接合部50引入到第一壓縮機11中。也就是說，第一流速調(diào)節(jié)部24可設置在第二壓縮機21的排放端與第一接合部50之間。第一流速調(diào)節(jié)部24可以是四向閥。然而，在當前的實施例中，第一流速調(diào)節(jié)部24并不限于四向閥。例如，能夠轉(zhuǎn)換第二制冷劑的流動方向的多種閥可作為第一流速調(diào)節(jié)部24使用。從第二壓縮機21排放的第二制冷劑可借助第一流速調(diào)節(jié)部24引入到第一壓縮機11中。替代性地，從第二壓縮機21排放的第二制冷劑可借助第一流速調(diào)節(jié)部24而沿著支路管25與從第一壓縮機11排放的第一制冷劑相遇。第二制冷劑管28從其分支的第一分支部52設置在第一制冷劑管16上。第一分支部52設置在貯槽15的出口的一側上。經(jīng)過貯槽15的制冷劑的至少一部分(第二制冷劑)可經(jīng)由第一分支部52流向第二膨脹器23。而且，經(jīng)過貯槽15的制冷劑中的剩余制冷劑(第一制冷劑)可經(jīng)由第一分支部52流向第一膨脹器14。流入到第二制冷劑回路20中的制冷劑(第二制冷劑)可被控制而經(jīng)過第一壓縮機11。即，第二制冷劑可借助第二壓縮機21首先被壓縮。之后，第二制冷劑的流動方向可借助第一流速調(diào)節(jié)部24轉(zhuǎn)換，之后第二制冷劑可被引入到第一壓縮機11中。此后，第二制冷劑可借助第一壓縮機11被第二次壓縮。在要求高壓縮以確保制冷性能的情況中，如果制冷劑僅借助一個壓縮機壓縮，該壓縮機可能過度地運行而降低效率。因此，在當前的實施例中，如果滿足預設的條件，則第二制冷劑在第二壓縮機21中首先被壓縮，之后在第一壓縮機11中被第二次壓縮以確保高壓縮率并且提高效率，從而降低能耗。例如，第一壓縮機11可以是恒定的壓縮機，并且第二壓縮機21可以是變頻壓縮機。預設的條件可表示外部空氣的溫度大于參考值的情況。由于外部空氣在夏天具有相對高的溫度，制冷劑應被充分地壓縮以平穩(wěn)地實現(xiàn)冷藏循環(huán)。因此，在當前的實施例中，如果外部空氣的溫度大于參考值，第二制冷劑可在第二壓縮機21和第一壓縮機11中被相繼地壓縮。外部空氣的溫度可借助外部空氣溫度檢測部(見圖7的附圖標記110)來檢測。而且，控制部(見圖7的附圖標記100)可基于由外部空氣溫度檢測部110識別的信息來控制第一流速調(diào)節(jié)部24的運行。支路管25連接到第一流速調(diào)節(jié)部24以允許第二制冷劑繞過第一壓縮機11。另一方面，支路管25的一端連接到第二壓縮機21的排放側(即，第一流速調(diào)節(jié)部24)，并且其另一端連接到第一壓縮機11的排放側(即，第四接合部59)。當?shù)谝涣魉僬{(diào)節(jié)部24被控制而使得第二制冷劑流入支路管25中，第二制冷劑經(jīng)由第一流速調(diào)節(jié)部24引入到支路管25中，但是不引入到第一壓縮機11中。之后，第二制冷劑可與第四接合部59中的第一制冷劑混合而流入到第一室外熱交換器12中。在這種情況中，循環(huán)進入第一制冷劑回路10中的第一制冷劑在第一壓縮機11中壓縮，循環(huán)進入第二制冷劑回路20中的第二制冷劑在第二壓縮機21中壓縮。S卩，第一和第二制冷劑可在第一和第二壓縮機11和12中分別壓縮。另一方面，當?shù)谝涣魉僬{(diào)節(jié)部24被控制而使得在第二壓縮機21中壓縮的第二制冷劑經(jīng)過第一接合部50，第二制冷劑經(jīng)由第一流速調(diào)節(jié)部24引入到第一壓縮機11中。之后，第二制冷劑可在第一壓縮機11中再次被壓縮。在這種情況中，從第一室內(nèi)熱交換器13排放的第一制冷劑以及在第二壓縮機21中壓縮之后排放的第二制冷劑可在第一接合部50中彼此混合，之后引入到第一壓縮機11中。在第一壓縮機11中壓縮的第一和第二制冷劑可在經(jīng)過第一室外熱交換器12和貯槽15之后在第一分支部52中分配,然后分別引入到第一室內(nèi)熱交換器13和第二室內(nèi)熱交換器22中。當?shù)谝缓偷诙评鋭┮氲降谝缓偷诙覂?nèi)熱交換器13和22中時，可調(diào)節(jié)第一和第二膨脹器14和23中的每一個的打開程度。因此，第一和第二制冷劑可在冷藏或冷凍所需的狀態(tài)中發(fā)生相變。第二制冷劑回路20還可包括過冷裝置29。過冷裝置29構造成使得與制冷劑熱交換器36中的第三制冷劑進行熱交換的第二制冷劑過冷。過冷裝置29可包括:過冷膨脹器292，用于膨脹經(jīng)過制冷劑熱交換器36的制冷劑的一部分；以及過冷熱交換器291，用于使由過冷膨脹器292膨脹的制冷劑與從制冷劑熱交換器36引入到第二室內(nèi)熱交換器22中的制冷劑進行熱交換。而且，第二分支部54(其中經(jīng)過貯槽15的制冷劑的至少一部分分支到過冷裝置29中)設置在第一制冷劑管16中。由第二分支部54分支的制冷劑可經(jīng)由過冷膨脹器292引入到過冷熱交換器291中。即，從制冷劑熱交換器36排放的制冷劑可經(jīng)過貯槽15并且在第二分支部54中分支，之后引入到過冷裝置29中。這里，引入到過冷膨脹器292中的制冷劑(稱為分支制冷劑)在過冷熱交換器291中蒸發(fā)。
之后，蒸發(fā)的制冷劑流入到第一制冷劑管16的第二接合部56中并且與第二接合部56中的第一制冷劑混合，之后引入到第一壓縮機11中。第二接合部56可設置在第一制冷劑管16中的第一壓縮機11的入口側的點上。另一方面，向第一分支部52中的第二室內(nèi)熱交換器22分支的制冷劑(稱為第二制冷劑)可以與分支制冷劑熱交換并且在過冷熱交換器291中被過冷。因此，由于第二制冷劑在過冷裝置29中被過冷并且引入到第二室內(nèi)熱交換器22中，所以第二室內(nèi)熱交換器22中的熱交換效率可提高。結果，冷凍室可以被充分地冷卻。經(jīng)過制冷劑熱交換器36的制冷劑的一部分可流入到第一膨脹器14中并且在第一室內(nèi)熱交換器13中蒸發(fā)。第三制冷劑回路30包括第三制冷劑在其中循環(huán)的第三壓縮機31、第三室外熱交換器32、第三室內(nèi)熱交換器33以及多個膨脹器34a和34b。而且，第三制冷劑回路30還包括第三制冷劑管37，其將第三壓縮機31、第三室外熱交換器32、第三室內(nèi)熱交換器33、第三膨脹器34a以及第四膨脹器34b彼此連接，以引導第三制冷劑的循環(huán)。第三壓縮機可稱為“空氣調(diào)節(jié)壓縮機”。而且，第三室內(nèi)熱交換器33可稱為“空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)熱交換器”，并且第三制冷劑回路可成為“空氣調(diào)節(jié)回路”。多個膨脹器34a和34b包括第三膨脹器34a和第四膨脹器34b。第三膨脹器34a可設置在第三室內(nèi)熱交換器33的一側，第四膨脹器34b可設置在制冷劑熱交換器36的一側。而且，用于根據(jù)制冷操作或制熱操作來轉(zhuǎn)換制冷劑的流動方向的第三流速調(diào)節(jié)部35設置在第三壓縮機31的出口側上。第三流速調(diào)節(jié)部35可控制第三制冷劑，使得從第三壓縮機31排放的第三制冷劑引入到第三室內(nèi)熱交換器33或者第三熱交換器32，或者使得在第三室內(nèi)熱交換器33或第三室外熱交換器32中蒸發(fā)的制冷劑引入到第三壓縮機31中。當執(zhí)行制冷操作時，在第三壓縮機31中壓縮的制冷劑可經(jīng)過第三流速調(diào)節(jié)部35，之后在第三室外熱交換器32中與外部空氣熱交換(冷凝)。之后，制冷劑可借助第三膨脹器34a或者第四膨脹器34b膨脹，然后在第三室內(nèi)熱交換器33或者制冷劑熱交換器36中蒸發(fā)。另一方面，當執(zhí)行制熱操作時，第三壓縮機31中壓縮的制冷劑可經(jīng)由第三流速調(diào)節(jié)部35在第三室內(nèi)熱交換器33中冷凝。之后，制冷劑可在第三膨脹器34a或第四膨脹器34b中膨脹，然后在第三室內(nèi)熱交換器或制冷劑熱交換器36中蒸發(fā)。第三制冷劑回路30可以是用于制冷或制熱室內(nèi)空間的空氣調(diào)節(jié)回路。S卩，第三制冷劑和室內(nèi)空氣可在第三室內(nèi)熱交換器33中彼此熱交換以調(diào)節(jié)室內(nèi)空間的空氣，從而提供用戶所需的室內(nèi)環(huán)境。循環(huán)進入第三制冷劑回路的第三制冷劑可在制冷劑熱交換器36中與循環(huán)進入第一制冷劑回路10的第一制冷劑及循環(huán)進入第二制冷劑回路20中的第二制冷劑進行熱交換。制冷劑熱交換器36可連接到第一室外熱交換器12的排放端。即，在第一室外熱交換器12中冷凝過的第一和第二制冷劑可在制冷劑熱交換器36中再次冷凝。這里，發(fā)出的熱量可傳遞到第三制冷劑中。因此，循環(huán)到第三制冷劑回路30中的第三制冷劑吸收制冷劑熱交換器36中的熱量，并且因此蒸發(fā)。
在制冷模式中，從第三壓縮機31排放的第三制冷劑可經(jīng)過第三室外熱交換器32并且引入到第三室內(nèi)熱交換器33或者制冷劑熱交換器中，之后蒸發(fā)。另一方面，在制熱模式中，從第三壓縮機31排放的第三制冷劑可經(jīng)過第三室內(nèi)熱交換器33并且引入到第三室外熱交換器32或者制冷劑熱交換器36中，之后蒸發(fā)。根據(jù)當前的實施例，由于第三制冷劑的一部分從循環(huán)進入第一制冷劑回路10中的第一制冷劑及循環(huán)進入第二制冷劑回路20中的第二制冷劑吸收熱量，之后蒸發(fā)，所以第三制冷劑回路30的蒸發(fā)效率可提高。替代性地，在當前的實施例中，制冷劑熱交換器36可省略。因此，第三制冷劑可引入到第一室外熱交換器12中。在這種情況中，第一室外熱交換器12可構造成使制冷劑彼此熱交換，即，使第一制冷劑及第二制冷劑與第三制冷劑熱交換。以下，將參照圖2到圖5描述根據(jù)當前實施例的復疊式熱泵的運行。圖2到圖5是示出在根據(jù)第一實施例的復疊式熱泵中流動的制冷劑的視圖。圖2是示出第二制冷劑通過繞過第一壓縮機而流入到支路管中、而且當執(zhí)行第三制冷劑回路中的制冷操作時第三制冷劑在第三室內(nèi)熱交換器中蒸發(fā)的狀態(tài)的視圖。圖3是示出第二制冷劑通過繞過第一壓縮機流入到支路管中、而且當執(zhí)行第三制冷劑回路中的制冷操作時第三制冷劑在第三室內(nèi)熱交換器中蒸發(fā)的狀態(tài)的視圖。圖4是示出第二制冷劑被兩級壓縮的狀態(tài)的視圖。圖5是示出第二制冷劑被兩級壓縮并且因此過冷的狀態(tài)的視圖。參考圖2，第一制冷劑在第一壓縮機11中壓縮，之后在室外熱交換器12中冷凝。然后，第一制冷劑在制冷劑熱交換器36中與第三制冷劑熱交換，之后經(jīng)過貯槽15并且在第一室內(nèi)熱交換器13中蒸發(fā)。第二制冷劑在第二壓縮機21中壓縮，之后在第一室外熱交換器12中冷凝。然后，第二制冷劑在制冷劑熱交換器36與第三制冷劑熱交換，之后經(jīng)過貯槽15并且在第二室內(nèi)熱交換器22中蒸發(fā)。這里，從第二壓縮機21中排放的第二制冷劑可借助第一流速調(diào)節(jié)部24沿著支路管25流動，并且被引向第一壓縮機11的排放端。S卩，第一和第二制冷劑可在第一和第二壓縮機11和21中分別壓縮。而且，壓縮過的第一和第二制冷劑可彼此混合，之后引入到第一室外熱交換器12中。第三制冷劑在第三壓縮機21中壓縮，之后在第三室外熱交換器32中冷凝。然后，第三制冷劑在第三室內(nèi)熱交換器33或者制冷劑熱交換器36中蒸發(fā)。即，經(jīng)過第三室外熱交換器32的第三制冷劑的至少一部分可引入到第三室內(nèi)熱交換器33中，并且剩余制冷劑可引入到制冷劑熱交換器36。這里，第三制冷劑回路30可以是用于執(zhí)行制冷操作的回路。參考圖3，第一和第二制冷劑通過與如圖2中所示的相同方向循環(huán)。然而，第三制冷劑沿相反的方向循環(huán)。即，第三制冷劑可在第三壓縮機31中壓縮，之后在第三室內(nèi)熱交換器33中冷凝。然后，第三制冷劑可在第三室外熱交換器32或者制冷劑熱交換器36中蒸發(fā)。這里，第三制冷劑回路30可以是用于執(zhí)行制熱操作的回路。參考圖4，第一制冷劑沿如圖2和圖3中所示的相同方向循環(huán)。另一方面，第二制冷劑可在第二壓縮機21中壓縮，之后借助第一流速調(diào)節(jié)部24引入到第一壓縮機11中。第二制冷劑可在第一壓縮機11中再次被壓縮。結果，在圖4中，第二制冷劑可被兩級壓縮。在外部空氣的溫度大于參考值(例如，在夏天)的情況中，可通過第一流速調(diào)節(jié)部24執(zhí)行將第二制冷劑引入到第一壓縮機11中的操作?？傊?，當外部空氣具有相對高的溫度時，第二制冷劑應被充分地壓縮以運行冷凍回路。如果第二制冷劑僅利用第二壓縮機21壓縮，則會消耗大量的電力而降低效率。因此，第二制冷劑可被兩級壓縮。根據(jù)當前的實施例，第二制冷劑可根據(jù)外部空氣的溫度而被一級壓縮或兩級壓縮。因此，熱交換效率可提高，并且能耗可降低。參考圖5，經(jīng)過貯槽15的制冷劑的一部分可以被過冷。詳細地，經(jīng)過貯槽15的制冷劑的一部分(分支的制冷劑)借助第二分支部54分支、借助過冷膨脹器292膨脹、并且在過冷熱交換器291中蒸發(fā)。而且，制冷劑中的剩余制冷劑(第二制冷劑)可與分支的制冷劑進行熱交換，而且在經(jīng)過過冷熱交換器291的同時被過冷。這里，在過冷熱交換器291蒸發(fā)的分支的制冷劑可與循環(huán)進入第二接合部56中的第一制冷劑管16中的第一制冷劑混合，之后可引入到第一壓縮機11中。圖6是根據(jù)第二實施例的復疊式熱泵的視圖。參考圖6，根據(jù)第二實施例的復疊式熱泵I包括第一制冷劑回路10、第二制冷劑回路20和第三制冷劑回路30。根據(jù)當前實施例的復疊式熱泵I還包括:壓力平衡管26，設置在第一壓縮機11的一側，使得制冷劑被繞過；以及第二流速調(diào)節(jié)部27，設置在壓力平衡管26中。由于第一制冷劑回路10、第二制冷劑回路20和第三制冷劑回路30具有與根據(jù)第一實施例的第一制冷劑回路10、第二制冷劑回路20和第三制冷劑回路30相同的構造，所以對它們的詳細描述將省略。壓力平衡管26連接到第一壓縮機11的一端和另一端以調(diào)節(jié)第一壓縮機11的排放端中的壓力。詳細地，第一制冷劑管16包括:第三分支部57，設置在第一壓縮機11的吸入側上以將制冷劑的至少一部分分支到壓力平衡管26中；以及第三接合部58，設置在第一壓縮機11的排放側上以將壓力平衡管26中的制冷劑加入到第一制冷劑管16中。第三分支部57設置在第一接合部與第一壓縮機11之間。壓力平衡管26可允許引入到第一壓縮機11中的制冷劑的至少一部分被繞過(旁路)，從而流入到第一壓縮機11的排放端中。因此，第一壓縮機11的流入端與排放端之間的壓力差可減小。結果，第一壓縮機11的負載可減小以確保第一壓縮機11的運行可靠性。第二流速調(diào)節(jié)部27可設置在壓力平衡管26中以控制壓力平衡管26的打開程度。第二流速調(diào)節(jié)部27可以是止回閥。當?shù)谝涣魉僬{(diào)節(jié)部24被控制而使得第二制冷劑引入到第一壓縮機11中時，壓力平衡管26可打開。而且，當?shù)诙评鋭┮氲街饭?5中時，壓力平衡管26可關閉?？傊?，在第二制冷劑被一級壓縮的情況中，第一壓縮機11的負載不大。因此，即使不使用壓力平衡管26，也可確保足夠的可靠性。另一方面，在第二制冷劑被兩級壓縮的情況中，第一壓縮機11的流入端和排放端之間的壓力差可增大而降低第一壓縮機11的性能。因此，在第二制冷劑被兩級壓縮的情況中，第二流速調(diào)節(jié)部可打開壓力平衡管26以減小第一壓縮機11的負載，從而提高第一壓縮機11的運行效率。即，當外部空氣的溫度高于參考值時，可理解，第二流速調(diào)節(jié)部27打開壓力平衡管26。當制冷劑沿壓力平衡管26流動時，在第一壓縮機11的流入端與排放端之間的壓力差小于預設壓力的情況中，第二流速調(diào)節(jié)部27可以被控制而阻擋制冷劑流入壓力平衡管26中。S卩，第二流速調(diào)節(jié)部27可根據(jù)第一壓縮機11的流入端與排放端之間的壓力差來控制壓力平衡管26的打開程度。熱泵I包括:吸入壓力檢測部，用于檢測第一壓縮機11的吸入側的壓力；以及排放壓力檢測部130，用于檢測第一壓縮機11的排放側的壓力。當在檢測部120和130所識別的信息的基礎上、第一壓縮機11的排放壓力與吸入壓力之間的壓力差小于預設壓力時，第二流速調(diào)節(jié)部27可關閉以防止制冷劑流入到壓力平衡管26中。以下，將參照圖8到圖10描述根據(jù)當前實施例的復疊式熱泵的運行。圖8到圖10是示出在根據(jù)第二實施例中的復疊式熱泵中流動的制冷劑的視圖。圖8是示出第二制冷劑繞過第一壓縮機的狀態(tài)的視圖。圖9是示出第二制冷劑被兩級壓縮的狀態(tài)的視圖。圖10是示出第二制冷劑被兩級壓縮并且因此過冷的狀態(tài)的視圖。參考圖8，第一制冷劑在第一壓縮機11中壓縮并且在第一室外熱交換器12中冷凝。之后，第一制冷劑在制冷劑熱交換器36中與第三制冷劑熱交換。而且，第一制冷劑經(jīng)過忙槽15并且在第一室內(nèi)熱交換器13中蒸發(fā)。第二制冷劑在第二壓縮機21中壓縮并且在第一室外熱交換器12中冷凝。之后，第二制冷劑在制冷劑熱交換器36中與第三制冷劑熱交換。而且，第二制冷劑經(jīng)過貯槽15并且在第二室內(nèi)熱交換器22中蒸發(fā)。這里，從第二壓縮機21中排放的第二制冷劑可借助第一流速調(diào)節(jié)部24沿支路管25繞過第一壓縮機11。之后，第二制冷劑可在第四接合部59中與第一制冷劑混合并且引入到第一室外熱交換器12中?？傊谝恢评鋭┖偷诙评鋭┛稍诘谝粔嚎s室11和第二壓縮室21中分別壓縮。壓縮過的第一和第二制冷劑可彼此混合，之后在第一室外熱交換器12中冷凝。參考圖9，第二制冷劑可在第二壓縮機21中壓縮，之后經(jīng)由第一流速調(diào)節(jié)部24引入到第一壓縮機11中。而且，第二流速調(diào)節(jié)部27打開壓力平衡管26，因此，第一壓縮機11的吸入側的制冷劑的至少一部分繞過第一壓縮機11而流入到第一壓縮機11的排放端中。因此，由于第一壓縮機11的前端與后端之間的壓力差減小，所以第一壓縮機11的負載可減小而提高第一壓縮機11的操作性能。參考圖10，第二制冷劑可在被兩級壓縮之后過冷。使第二制冷劑過冷的過程與圖5中描述的過程相同，所以對它們的詳細描述將省略。圖11是示出根據(jù)第二實施例的復疊式熱泵的操作方法的流程圖。參考圖11，在根據(jù)第二實施例的復疊式熱泵I中，第二制冷劑可引入到第二壓縮機21中(S10)，之后，當滿足預設的條件(SlO)時，從第二壓縮機21排放的制冷劑可引入到第一壓縮機11中(S12)。這里，預設條件可表示外部空氣的溫度高于參考值。由于待引入到第一壓縮機11中的制冷劑的一部分被繞過以流入第一壓縮機11的排放側，所以可調(diào)節(jié)第一壓縮機11的吸入端與排放端之間的壓力差，因此，可確保第一壓縮機11的可靠性(S14)。然而，如果未滿足預設的條件，則從第二壓縮機21排放的制冷劑可被繞過以使該制冷劑與第一壓縮機11排放的第一制冷劑在第四接合部59中混合(S13)。以下，第一或第二制冷劑可在制冷劑熱交換器36中與第三制冷劑熱交換(S15)，而且第二制冷劑可以被過冷(S16)。過冷的第二制冷劑在第二室內(nèi)熱交換器22中蒸發(fā)。而且，第一制冷劑可在第一室內(nèi)熱交換器13中蒸發(fā)。根據(jù)上述控制方法，第二制冷劑可通過將外部空氣的溫度與參考值比較而被一級壓縮或兩級壓縮，以獲得高壓縮比并且減小能耗。而且，當?shù)诙评鋭┍粌杉墘嚎s時，可調(diào)節(jié)第一壓縮機11的流入端與排放端之間的壓力差以確保壓縮機的運行可靠性。盡管參照多個示例性實施例對本發(fā)明進行描述，但是應該理解的是，本領域技術人員能想到的眾多其它改型和實施例都落入本發(fā)明原理的精神和范圍內(nèi)。更具體地，在本公開內(nèi)容、附圖和所附權利要求的范圍內(nèi)，可以對主要的組合配置方案中的組成部件和/或結構進行各種修改和改型。因此，關于多種變型和修改的內(nèi)容將解釋為被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。根據(jù)實施例，由于循環(huán)進入冷凍回路的制冷劑可連續(xù)地引入冷凍回路的壓縮機并且在其中壓縮，冷凍回路的壓縮率可提高。而且，當外部空氣具有相對低的溫度時，循環(huán)進入冷藏回路和冷凍回路的制冷劑可利用一個壓縮機壓縮。另一方面，當外部空氣具有相對高的溫度時，循環(huán)進入冷凍回路的制冷劑可通過冷凍回路的壓縮機和冷藏回路的壓縮機被兩級壓縮，以降低能耗。而且，當循環(huán)進入冷凍回路的制冷劑被兩級壓縮時，冷藏回路的壓縮機的流入端與排放端之間的壓力差可處于平衡，以確保壓縮機的運行可靠性。盡管參照多個示例性實施例對本發(fā)明進行描述，但是應該理解的是，本領域技術人員能想到的眾多其它改型和實施例都落入本發(fā)明原理的精神和范圍內(nèi)。更具體地，在本公開內(nèi)容、附圖和所附權利要求的范圍內(nèi)，可以對主要的組合配置方案中的組成部件和/或結構進行各種修改和改型。除了對組成部件和/或結構進行修改和改型以外，對于本領域的技術人員而言，替代性的使用也是顯而易見的。
權利要求
1.一種復疊式熱泵，包括: 第一制冷劑回路，包括第一壓縮機以及第一室內(nèi)熱交換器； 第二制冷劑回路，包括第二壓縮機以及第二室內(nèi)熱交換器； 室外熱交換器，在所述第一壓縮機或所述第二壓縮機中壓縮過的制冷劑在所述室外熱交換器中被冷凝； 支路管，允許在所述第二壓縮機中壓縮過的制冷劑繞過所述第一壓縮機，從而流入到所述第一壓縮機的排放側；以及 第一流速調(diào)節(jié)部，設置在所述第二壓縮機的排放側，以將從所述第二壓縮機排放的制冷劑引入到所述第一壓縮機和所述支路管中的一個中。
2.根據(jù)權利要求1所述的復疊式熱泵，其中所述支路管的一端連接到所述第一流速調(diào)節(jié)部，所述支路管的另一端連接到所述第一壓縮機的排放側。
3.根據(jù)權利要求1所述的復疊式熱泵，還包括第三制冷劑回路，設置在所述第一制冷劑回路或所述第二制冷劑回路的一側，所述第三制冷劑回路包括第三壓縮機和第三室內(nèi)熱交換器，以執(zhí)行制冷或制熱操作。
4.根據(jù)權利要求3所述的復疊式熱泵，其中所述第三制冷劑回路包括制冷劑熱交換器，從所述室外熱交換器排放的制冷劑和循環(huán)進入到所述第三制冷劑回路中的制冷劑在所述制冷劑熱交換器中彼此熱交換。
5.根據(jù)權利要求4所述的復疊式熱泵，其中所述第三制冷劑回路還包括第三室外熱交換器，所述第三室外熱交換器設置在所述制冷劑熱交換器的一側，以使循環(huán)進入所述第三制冷劑回路的制 冷劑與外部空氣熱交換。
6.根據(jù)權利要求3所述的復疊式熱泵，其中所述第三制冷劑回路還包括: 第三膨脹器，設置在所述第三室內(nèi)熱交換器的一側，以使制冷劑減壓；以及 第四膨脹器，設置在所述制冷劑熱交換器的一側，以使制冷劑減壓。
7.根據(jù)權利要求1所述的復疊式熱泵，其中所述第二制冷劑回路包括: 過冷熱交換器，在所述室外熱交換器中冷凝過的制冷劑的至少一部分被引入所述過冷熱交換器中，并且在所述過冷熱交換器中熱交換；以及 過冷膨脹器，用于使被引入到所述過冷熱交換器中的制冷劑的至少一部分膨脹。
8.根據(jù)權利要求1所述的復疊式熱泵，還包括: 第一制冷劑管，設置在所述第一制冷劑回路中，以引導循環(huán)進入所述第一壓縮機和所述第一室內(nèi)熱交換器中的制冷劑的流動；以及 第二制冷劑管，設置在所述第二制冷劑回路中，以引導循環(huán)進入所述第二壓縮機和所述第二室內(nèi)熱交換器中的制冷劑的流動。
9.根據(jù)權利要求8所述的復疊式熱泵，其中所述第一制冷劑管包括: 第一分支部，用于使經(jīng)過所述室外熱交換器的制冷劑的至少一部分分支到所述第二制冷劑管中；以及 第一接合部，經(jīng)過所述第二室內(nèi)熱交換器的制冷劑借助所述第一接合部流入到所述第一制冷劑管中。
10.根據(jù)權利要求9所述的復疊式熱泵，其中所述第一流速調(diào)節(jié)部被設置在所述第二壓縮機的排放端與所述第一接合部之間。
11.根據(jù)權利要求7所述的復疊式熱泵，其中所述第一制冷劑回路包括: 第二分支部，用于將在所述室外熱交換器中冷凝過的制冷劑的至少一部分引入到所述過冷膨脹器中；以及 第二接合部，經(jīng)過所述過冷熱交換器的制冷劑借助所述第二接合部流入到所述第一制冷劑回路的所述第一制冷劑管中。
12.根據(jù)權利要求1所述的復疊式熱泵，還包括: 壓力平衡管，從所述第一流速調(diào)節(jié)部的排放側延伸到所述第一壓縮機的排放側，以允許所述制冷劑繞過所述第一壓縮機；以及 第二流速調(diào)節(jié)部，用于調(diào)節(jié)所述壓力平衡管的打開程度。
13.根據(jù)權利要求12所述的復疊式熱泵，還包括控制部，用于控制所述第一流速調(diào)節(jié)部和所述第二流速調(diào)節(jié)部中的每一個的打開程度， 其中所述控制部控制所述第一流速調(diào)節(jié)部，使得當外部空氣的溫度低于預設溫度時，制冷劑流入所述支路管中，并關閉所述第二流速調(diào)節(jié)部，而且 所述控制部控制所述第一流速調(diào)節(jié)部，使得當所述外部空氣的溫度高于預設溫度時，制冷劑在所述第二壓縮機和所述第一壓縮機中被兩級壓縮，并打開所述第二流速調(diào)節(jié)部。
14.根據(jù)權利要求12所述的復疊式熱泵，還包括: 吸入壓力檢測部，用于檢測所述第一壓縮機的吸入側壓力；以及 排放壓力檢測部 ，用于檢測所述第一壓縮機的排放側壓力， 當所述第一壓縮機的排放側壓力與吸入側壓力之間的壓力差小于預設壓力時，第二流速調(diào)節(jié)部被關閉。
15.根據(jù)權利要求12所述的復疊式熱泵，其中所述第一流速調(diào)節(jié)部包括四向閥，并且所述第二流速調(diào)節(jié)部包括止回閥。
全文摘要
本發(fā)明提供一種復疊式熱泵。該復疊式熱泵包括第一制冷劑回路，包括第一壓縮機以及第一室內(nèi)熱交換器；第二制冷劑回路，包括第二壓縮機以及第二室內(nèi)熱交換器；室外熱交換器，在第一壓縮機或第二壓縮機中壓縮過的制冷劑在該室外熱交換器中冷凝；支路管，允許在第二壓縮機中壓縮過的制冷劑繞過第一壓縮機，從而流入到第一壓縮機的排放側；以及第一流速調(diào)節(jié)部，設置在第二壓縮機的排放側上以將從第二壓縮機排放的制冷劑引入到第一壓縮機和支路管中的一個中。
文檔編號F25B7/00GK103196252SQ20131000996
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月10日 優(yōu)先權日2012年1月10日
發(fā)明者崔宰赫, 郭泰熹, 柳潤鎬 申請人:Lg電子株式會社