带有喷射器的热泵的制作方法

本公开涉及热泵。更具体地，本公开涉及以喷射器为特征的热泵。

背景技术：

1、蒸气压缩系统长期以来一直用于空调。示例性蒸气压缩空调包括制冷剂压缩机、沿制冷剂流径位于压缩机的下游的室外热交换器、位于室外热交换器的下游的膨胀装置，以及在制冷剂流径返回到压缩机之前位于膨胀装置的下游的室内热交换器。制冷剂在压缩机中压缩。然后制冷剂在室外热交换器中排热并且失去温度。示例性室外热交换器是制冷剂-空气热交换器，其中风扇强制室外空气从制冷剂获取热。通过排热，制冷剂可在排热热交换器中从蒸气冷凝为液体。因此，此类交换器通常称为冷凝器。在其它系统中，制冷剂保持为蒸气，并且这称为气体冷却器。

2、制冷剂在膨胀装置中膨胀并且温度降低。因此，温度降低的制冷剂在吸热热交换器(例如蒸发器)中吸热。同样，蒸发器可为制冷剂-空气热交换器，风扇强制内部/室内气流受驱动跨过该制冷剂-空气热交换器，其中内部/室内气流将热排至制冷剂。

3、此蒸气压缩系统还可用于加热内部空间。在此情况下，制冷剂流动方向改变为首先从压缩机传递到室内热交换器，并且然后从室外热交换器返回压缩机。此布置称为热泵。

4、除了诸如孔口和阀的简单膨胀装置之外，喷射器也已用作膨胀装置。在室内环境与室外环境之间的温差较大的情况下，喷射器特别有效。

5、示例性喷射器形成为嵌套在外部部件或本体内的动力(主)喷嘴的组合。喷射器具有动力流入口(主入口)，其可形成至动力喷嘴的入口。喷射器出口可为外部部件的出口。动力/主制冷剂流进入入口，并且然后进入动力喷嘴的会聚区段中。然后其穿过喉部区段和膨胀(发散)区段，并且穿过动力喷嘴的出口。动力喷嘴加速流并且降低流的压力。喷射器具有形成外部部件的入口的次级入口。由动力喷嘴对主流造成的压力降低有助于将吸入流或次级流通过吸入端口吸入到外部部件中。外部部件可包括具有会聚区段和长形喉部或混合区段的混合器。外部部件还具有位于长形喉部或混合区段的下游的发散区段或扩散器。动力喷嘴出口可定位在会聚区段内。当动力流离开动力喷嘴出口时，其开始与吸入流混合，其中通过提供混合区的混合区段发生进一步混合。

6、喷射器可与常规制冷剂或基于co2的制冷剂一起使用。在利用co2的示例性操作中，动力流在进入喷射器时通常可为超临界的，并且在离开动力喷嘴时可为亚临界的。次级流在进入次级入口时为气态的(或气体与少量液体的混合物)。产生的组合流是液体/蒸气混合物，并且在扩散器中减速并且恢复压力，同时保持为混合物。

7、takeuchi等人的2003年4月22日授权的并且名称为“ejector cycle system(喷射器循环系统)”的美国专利6550265公开了用于在冷却模式和加热模式下使用喷射器的切换布置。okazaki等人的2012年7月19日公开的名称为“heat pump apparatus(热泵装置)”的美国专利申请公开2012/0180510a1公开了一种具有喷射器和非喷射器加热模式以及非喷射器除霜模式的构造。另外，feng等人的2015年5月14日提交的并且名称为“heat pumpwith ejector(带有喷射器的热泵)”的pct/us2015/030709公开了一种具有备选喷射器和非喷射器加热模式以及非喷射器冷却模式的构造。

技术实现思路

1、本公开的一个方面涉及一种系统，其包括：具有吸入端口和排出端口的压缩机；具有动力流入口、吸入流入口和出口的喷射器；具有入口、蒸气出口和液体出口的分离器；第一热交换器；至少一个膨胀装置；第二热交换器；以及多个导管和多个阀。喷射器是具有在关闭位置与多个打开位置之间可转移的针的可控喷射器。导管和阀定位成在以下模式下提供备选操作：冷却模式；第一加热模式；以及第二加热模式。

2、在一个或多个实施例中，在冷却模式下，流径节段从第一热交换器穿过至少一个膨胀装置中的第一膨胀装置到达第二热交换器，并且针处于关闭位置以阻挡来自动力流入口的流。在第一加热模式下，流径节段从第二热交换器穿过动力流入口、分离器入口和液体出口以及第一膨胀装置并且到达第一热交换器。在第二加热模式下，流径节段从第二热交换器穿过第一膨胀装置到达第一热交换器，并且喷射器具有吸入流，并且针处于关闭位置以阻挡来自动力流入口的流。

3、在一个或多个实施例中，在冷却模式下，其中针处于关闭位置以阻挡来自动力流入口的流。在第一加热模式下，其中流径节段从第二热交换器穿过动力流入口、分离器入口和液体出口以及膨胀装置并且到达第一热交换器。在第二加热模式下，其中针处于关闭位置以阻挡来自动力流入口的流。

4、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，在冷却模式下，喷射器具有次级流。

5、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，系统仅具有单个所述喷射器。

6、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，系统仅具有单个所述膨胀装置。

7、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，该系统仅具有单个四通切换阀并且没有三通切换阀。

8、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，多个导管包括第一热交换器与第二热交换器之间的第一导管；至少一个膨胀装置包括沿第一导管的膨胀装置；多个导管包括位于分离器液体出口与第一导管之间的第二导管；并且多个阀包括第二导管中的止回阀。

9、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，第一导管包括：位于第一热交换器与膨胀装置之间的干线；通向第二热交换器上的第一端口的第一分支；以及延伸到第二热交换器上的第二端口的第二分支。

10、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，多个阀包括沿第一分支的止回阀和沿第二分支的双向阀。

11、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，多个导管包括从第二分支延伸到动力流入口的导管。

12、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，控制器配置成在以下之间切换系统：在冷却模式下运行；在第一加热模式下运行；以及在第二加热模式下运行。

13、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，控制器配置成基于感测到的室外温度在所述第一加热模式与所述第二加热模式之间切换系统。

14、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，一种用于使用该系统的方法包括：在冷却模式下运行；在第一加热模式下运行；以及在第二加热模式下运行。

15、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，该方法进一步包括至少部分地基于感测到的室外温度来选择在第一加热模式和第二加热模式中的哪一个下运行。

16、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，模式中的至少两个之间的切换包括致动单个四通切换阀并且不致动三通切换阀。

17、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，模式中的至少两个之间的切换包括，模式中的至少两个之间的切换包括致动单个四通切换阀，而不致动三通切换阀，并且不致动二通阀中的一个或多个。

18、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，在冷却模式下，离开第二热交换器的管的制冷剂的第一部分穿过多个阀中的止回阀以与第二部分汇合，并且继而又从第二热交换器的端口通过；并且在第一加热模式和第二加热模式下，制冷剂从第二热交换器的端口进入管，并且从管离开第二端口。

19、本公开的另一方面涉及一种系统，其包括：具有吸入端口和排出端口的压缩机；具有动力流入口、吸入流入口和出口的喷射器，该喷射器是具有在关闭位置与多个打开位置之间可转移的针的可控喷射器；具有入口、蒸气出口和液体出口的分离器；第一热交换器；膨胀装置；具有第一区段和第二区段的第二热交换器；以及多个导管和多个阀。导管和阀定位成在以下模式下提供备选操作：冷却模式，其中针处于关闭位置以阻挡来自动力流入口的流；以及加热模式，其中流径节段从第二热交换器穿过动力流入口、分离器入口和液体出口以及膨胀装置并且到达第一热交换器。多个阀定位成使得：在加热模式下，制冷剂顺序地从第一区段传递到第二区段；并且在冷却模式下，制冷剂并行地穿过第一区段和第二区段。

20、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，第一热交换器包括：第一歧管；第二歧管；以及第三歧管。在冷却模式下，制冷剂串联地穿过第一热交换器的第一区段和第一热交换器的第二区段。在加热模式下，制冷剂并行地穿过第一热交换器的第一区段和第一热交换器的第二区段。

21、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，第一热交换器第一区段大于第一热交换器第二区段；并且第二热交换器第一区段大于第二热交换器第二区段。

22、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，第一热交换器第一区段与第一热交换器第二区段的大小比率小于第二热交换器第一区段与第二热交换器第二区段的大小比率。

23、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，系统仅具有单个喷射器。

24、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，加热模式为第一加热模式；多个导管和多个阀进一步定位成在第二加热模式下提供备选操作，其中针处于关闭位置以阻挡来自动力流入口的流；并且多个阀定位成使得在第二加热模式下，制冷剂顺序地从第一区段传递到第二区段。

25、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，该系统进一步包括控制器，该控制器配置成在以下之间切换该系统：在冷却模式下运行；在第一加热模式下运行；以及在第二加热模式下运行。

26、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，控制器配置成基于感测到的室外温度在所述第一加热模式与所述第二加热模式之间切换系统。

27、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，第一热交换器包括：第一端口；第二端口；定位成阻挡从第一歧管到第二歧管的流的所述多个阀中的第一止回阀；定位成阻挡从第二端口到第二歧管的流的所述多个阀中的第二止回阀；以及定位成阻挡从第三歧管到第二端口的流的所述多个阀中的第三止回阀。

28、本公开的另一方面涉及一种系统，包括：具有吸入端口和排出端口的压缩机；具有动力流入口、吸入流入口和出口的喷射器，该喷射器是具有在关闭位置与多个打开位置之间可转移的针的可控喷射器；具有入口、蒸气出口和液体出口的分离器；第一热交换器；至少一个膨胀装置；第二热交换器；以及多个导管和多个阀。导管和阀定位成在以下模式下提供备选操作：冷却模式，其中流径节段从第一热交换器穿过至少一个膨胀装置中的第一膨胀装置到达第二热交换器并且针处于关闭位置以阻挡来自动力流入口的流；第一加热模式，其中流径节段从第二热交换器穿过动力流入口、分离器入口和液体出口以及第一膨胀装置并且到达第一热交换器；以及第二加热模式，其中流径节段从第二热交换器穿过第一膨胀装置到达第一热交换器，喷射器具有吸入流，并且针处于关闭位置以阻挡来自动力流入口的流。第一热交换器包括：第一歧管；第二歧管；第三歧管。在冷却模式下，制冷剂串联地穿过第一热交换器的第一区段和第一热交换器的第二区段。在第一加热模式下，制冷剂并行地穿过第一热交换器的第一区段和第一热交换器的第二区段。

29、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，第一热交换器包括：第一端口；第二端口；定位成阻挡从第一歧管到第二歧管的流的所述多个阀中的第一止回阀；定位成阻挡从第二端口到第二歧管的流的所述多个阀中的第二止回阀；以及定位成阻挡从第三歧管到第二端口的流的所述多个阀中的第三止回阀。

30、本公开的另一方面涉及一种系统，其包括：具有吸入端口和排出端口的压缩机；具有动力流入口、吸入流入口和出口的喷射器，该喷射器是具有在关闭位置与多个打开位置之间可转移的针的可控喷射器；具有入口、蒸气出口和液体出口的分离器；第一热交换器；除喷射器之外的至少一个膨胀装置；第二热交换器；以及多个导管和多个阀。导管和阀定位成在以下模式下提供备选操作：冷却模式，其中流径节段从第一热交换器穿过至少一个膨胀装置中的第一膨胀装置到达第二热交换器，并且针处于关闭位置以阻挡来自动力流入口的流；以及第一加热模式，其中流径节段从第二热交换器穿过动力流入口、分离器入口和液体出口以及第一膨胀装置并且到达第一热交换器。第一热交换器包括：第一歧管；第二歧管；第三歧管。在冷却模式下，制冷剂串联地穿过第一热交换器的第一区段和第一热交换器的第二区段。在第一加热模式下，制冷剂并行地穿过第一热交换器的第一区段和第一热交换器的第二区段。

31、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，第一热交换器包括：第一端口；第二端口；定位成阻挡从第一歧管到第二歧管的流的所述多个阀中的第一止回阀；定位成阻挡从第二端口到第二歧管的流的所述多个阀中的第二止回阀；以及定位成阻挡从第三歧管到第二端口的流的所述多个阀中的第三止回阀。

32、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，第二热交换器具有第一区段和第二区段；并且多个阀定位成使得：在第一加热模式下，制冷剂顺序地从第二热交换器第一区段传递到第二热交换器第二区段；并且在冷却模式下，制冷剂并行地穿过第二热交换器第一区段和第二热交换器第二区段。

33、在前述实施例中任一个中的一个或多个实施例中，多个导管和多个阀定位成在以下模式下进一步提供操作：第二加热模式，其中：流径节段从第二热交换器穿过第一膨胀装置到达第一热交换器；并且喷射器具有吸入流，并且针处于关闭位置以阻挡来自动力流入口的流。

34、一个或多个实施例的细节在附图和下面的描述中阐述。其它特征、目的和优点将从描述和附图，以及从权利要求中清楚。