本實用新型涉及空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

由于CO₂具有無毒，對臭氧層無破壞，不會產(chǎn)生溫室效應(yīng)，以及具有良好的熱力學(xué)性質(zhì)等優(yōu)點，把CO₂作為制冷劑具再次受到制冷行業(yè)的重視。但是，傳統(tǒng)的以CO₂作為制冷劑的空調(diào)系統(tǒng)，CO₂利用率低，制冷效果差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)，所述CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)能夠提高空調(diào)系統(tǒng)制冷劑的利用率以及制冷效果。

本實用新型實施例提供了一種CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)，所述空調(diào)系統(tǒng)包括通過管道依次連通的CO₂電動壓縮機(jī)、車外換熱器、四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器、第一電子膨脹閥以及CO₂蒸發(fā)器。所述四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器還與所述CO₂蒸發(fā)器以及所述CO₂電動壓縮機(jī)連通。

在本實用新型較佳的實施例中，所述CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)還包括水冷氣冷器和第一截止閥，所述水冷氣冷器的輸入端與所述CO₂電動壓縮機(jī)的輸出端連通，所述水冷氣冷器的輸出端與所述第一截止閥的一端連通，所述第一截止閥的另一端與所述車外換熱器的輸入端連通；所述水冷氣冷器與所述第一截止閥用于充當(dāng)所述氣態(tài)冷媒的流通通道。

在本實用新型較佳的實施例中，所述CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)還包括控制器、第二截止閥以及第二電子膨脹閥，所述第二截止閥一端與所述水冷氣冷器的輸出端連通，另一端與所述四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器連通，所述第二電子膨脹閥一端與所述四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器連通，另一端與所述車外換熱器連通，所述控制器分別與所述水冷氣冷器、第一截止閥、第一電子膨脹閥、第二截止閥以及第二電子膨脹閥電連接。

在本實用新型較佳的實施例中，所述CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)還包括暖風(fēng)加熱器；所述水冷氣冷器與所述暖風(fēng)加熱器連通形成水路加熱循環(huán)。

在本實用新型較佳的實施例中，所述CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)還包括電子水泵，所述電子水泵一端與所述水冷氣冷器連通，另一端與所述暖風(fēng)加熱器連通。

在本實用新型較佳的實施例中，所述水冷氣冷器采用板式結(jié)構(gòu)。

在本實用新型較佳的實施例中，所述車外換熱器上安裝有溫度傳感器。

在本實用新型較佳的實施例中，所述車外換熱器采用扁管豎直放置結(jié)構(gòu)。

在本實用新型較佳的實施例中，所述CO₂電動壓縮機(jī)是滑片式電動壓縮機(jī)。

在本實用新型較佳的實施例中，所述第二電子膨脹閥、所述CO₂蒸發(fā)器以及所述暖風(fēng)加熱器構(gòu)成HVAC總成。

本實用新型實施例的有益效果是：本實用新型提供了一種CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)，該CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)可以通過所述四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器，實現(xiàn)了對CO₂制冷劑進(jìn)行回?zé)?，給制冷劑提供了過冷度，提高了CO₂作為制冷劑的利用率的同時，也增強(qiáng)了該CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)的制冷效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的一種CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實用新型實施例提供的另一種CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本實用新型實施例提供的另一種CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為本實用新型實施例提供的另一種CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖標(biāo)：100-CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)；110-CO₂電動壓縮機(jī)；120-車外換熱器；130-四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器；140-第一電子膨脹閥；150-CO₂蒸發(fā)器；160-水冷氣冷器；170-第一截止閥；180-第二截止閥；190-第二電子膨脹閥；200-暖風(fēng)加熱器；210-電子水泵。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。

因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“上”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該實用新型產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

請參照圖1，本實用新型實施例提供了一種CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)100，其包括通過管道依次連通的CO₂電動壓縮機(jī)110、車外換熱器120、四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器130、第一電子膨脹閥140以及CO₂蒸發(fā)器150。其中，所述四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器130還與所述CO₂蒸發(fā)器150以及所述CO₂電動壓縮機(jī)110連通。

所述CO₂電動壓縮機(jī)110設(shè)有用于存儲CO₂制冷劑的存儲裝置，所述CO₂電動壓縮機(jī)110用于將存儲裝置內(nèi)的CO₂轉(zhuǎn)換成高溫高壓的氣態(tài)冷媒。其中，CO₂電動壓縮機(jī)110可以是滑片式電動壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)、渦旋式壓縮機(jī)、滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)等。

所述車外換熱器120用于將所述高溫高壓的氣態(tài)冷媒進(jìn)行換熱處理，以使所述氣態(tài)冷媒冷卻。

請參看圖2，作為一種實施方式，所述CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)100還包括水冷氣冷器160和第一截止閥170，所述水冷氣冷器160的輸入端與所述CO₂電動壓縮機(jī)110的輸出端連通，所述水冷氣冷器160的輸出端與所述第一截止閥170的一端連通，所述第一截止閥170的另一端與所述車外換熱器120的輸入端連通。所述水冷氣冷器160與所述第一截止閥170用于充當(dāng)所述氣態(tài)冷媒的流通通道，以使所述高溫高壓的氣態(tài)冷媒在流經(jīng)所述車外換熱器120的過程中得到冷卻。

經(jīng)過車外換熱器120進(jìn)行換熱處理冷卻后的氣態(tài)冷媒流經(jīng)四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器130，所述四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器130可以對冷卻后的氣態(tài)冷媒進(jìn)行回?zé)崽幚?，利用溫差進(jìn)行熱交換，以使所述回?zé)岷蟮臍鈶B(tài)冷媒進(jìn)一步冷卻，提供過冷度。

所述第一電子膨脹閥140用于將經(jīng)過所述四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器130回?zé)岷笤俅卫鋮s的氣態(tài)冷媒進(jìn)行節(jié)流降壓作用，形成低溫低壓的冷媒。其中，第一電子膨脹閥140可以根據(jù)溫度或者壓力精確地控制制冷的流量。

由第一電子膨脹閥140形成的低溫低壓的冷媒流經(jīng)CO₂蒸發(fā)器150后，使得CO₂蒸發(fā)器150可以通過所述低溫低壓的冷媒吸收外界的熱量，從而降低CO₂蒸發(fā)器150周圍環(huán)境的溫度，達(dá)到制冷的目的。

低溫低壓的冷媒吸收外界的熱量后，會形成氣液混合物，所述四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器130還用于將吸熱后的低溫低壓的冷媒進(jìn)行氣液分離，將分離后得到的氣態(tài)的低溫低壓的冷媒輸送回所述CO₂電動壓縮機(jī)110，形成一個制冷循環(huán)。

該CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)100除了可以用于制冷外，還可以利用冷氣進(jìn)行除霧。

請參看圖3，作為一種實施方式，CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)100還可以包括第二截止閥180以及第二電子膨脹閥190。所述第二截止閥180一端與所述水冷氣冷器160的輸出端連通，另一端與所述四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器130連通，所述第二電子膨脹閥190一端與所述四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器130連通，另一端與所述車外換熱器120連通。當(dāng)然，還可以在CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)100設(shè)置控制器，所述控制器分別與所述水冷氣冷器160、第一截止閥170、第一電子膨脹閥140、第二截止閥180以及第二電子膨脹閥190電連接。

其中，所述控制器可以控制所述水冷氣冷器160、第一截止閥170、第一電子膨脹閥140、第二截止閥180以及第二電子膨脹閥190的工作狀態(tài)。例如，控制器可以控制水冷氣冷器160是否對流經(jīng)其中的冷媒起到熱交換作用，可以控制第一截止閥170、第一電子膨脹閥140、第二截止閥180以及第二電子膨脹閥190處于開啟狀態(tài)還是關(guān)閉狀態(tài)。

當(dāng)控制器控制第一截止閥170以及第一電子膨脹閥140處于關(guān)閉狀態(tài)，控制第二截止閥180以及第二電子膨脹閥190處于開啟狀態(tài)，控制水冷氣冷器160對流經(jīng)其中的冷媒起到熱交換作用時，CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)100可以進(jìn)行另外一條冷媒循環(huán)。

所述冷媒循環(huán)的過程為：水冷氣冷器160對由CO₂電動壓縮機(jī)110做功排出的高溫高壓的氣態(tài)冷媒進(jìn)行熱交換作用，使得高溫高壓的氣態(tài)冷媒冷卻。由于第一截止閥170處于關(guān)閉狀態(tài)，第二截止閥180處于開啟狀態(tài)，冷卻后的冷媒通過第二截止閥180流向四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器130。四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器130通過其包含的回?zé)崞鲗⒗鋮s后的冷媒加熱，利用溫差進(jìn)行熱交換，以使回?zé)岷蟮臍鈶B(tài)冷媒進(jìn)一步冷卻，提供過冷度。第二電子膨脹閥190將進(jìn)一步冷卻后的冷媒進(jìn)行節(jié)流降壓，形成低溫低壓的冷媒，并使所述低溫低壓的冷媒進(jìn)入車外換熱器120進(jìn)行換熱；換熱后的冷媒再次進(jìn)入四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器130后，進(jìn)行換向和氣液分離，最后將分離得到的氣態(tài)的低溫低壓的冷媒輸送回所述CO₂電動壓縮機(jī)110，形成一個冷媒循環(huán)。

請參看圖4，作為一種實施方式，所述CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)100還包括暖風(fēng)加熱器200，所述水冷氣冷器160與所述暖風(fēng)加熱器200連通可以形成水路加熱循環(huán)。進(jìn)一步地，還可以在水冷氣冷器160與所述暖風(fēng)加熱器200形成的水路加熱循環(huán)中設(shè)置電子水泵210，電子水泵210的一端與水冷氣冷器160連通，另一端與暖風(fēng)加熱器200連通。即水冷氣冷器160、暖風(fēng)加熱器200以及電子水泵210共同形成一個水路加熱循環(huán)。

當(dāng)電子水泵210工作時，帶動水冷氣冷器160中由于熱交換產(chǎn)生的熱水進(jìn)行循環(huán)，熱水通過電子水泵210進(jìn)入暖風(fēng)加熱器200，暖風(fēng)加熱器200與外界進(jìn)行熱交換，將高溫的水變成低溫的水輸入水冷氣冷器160中，實現(xiàn)一個制熱循環(huán)，從而實現(xiàn)CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)100的制熱功能。此外，電子水泵210還可以根據(jù)出水或出風(fēng)溫度進(jìn)行流量的精確控制，到達(dá)節(jié)能的效果。

CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)100在制熱過程中，還可以利用產(chǎn)生的熱能對車外換熱器120進(jìn)行除霜處理。為了避免對車外換熱器120長時間過度除霜，影響車外換熱器120的加熱效果，作為一種實施方式，可以在車外換熱器120上安裝一個溫度傳感器，用于檢測車外換熱器120的表面工作溫度。當(dāng)溫度傳感器檢測到的溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度時，CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)100開始對車外換熱器120除霜。

此外，所述車外換熱器120可以采用扁管豎直放置結(jié)構(gòu)，便于除霜時，冷凝水的排放。

由于現(xiàn)有的HVAC總成包括電子膨脹閥、蒸發(fā)器以及暖風(fēng)加熱器，為了有效地降低主機(jī)廠和供應(yīng)商的開發(fā)成本，降低開發(fā)風(fēng)險，縮短開發(fā)周期，作為一種實施方式，所述第二電子膨脹閥190、所述CO₂蒸發(fā)器150以及所述暖風(fēng)加熱器200可以在現(xiàn)有的HVAC總成的基礎(chǔ)上，只需要把現(xiàn)有的HVAC總成中的蒸發(fā)器改裝成CO₂蒸發(fā)器即可。這樣可以很大程度上降低主機(jī)廠和供應(yīng)商的開發(fā)成本，降低開發(fā)風(fēng)險，縮短開發(fā)周期。

作為一種實施方式，所述水冷氣冷器160可以采用板式結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)熱量的交換。

此外，該CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)100還可以進(jìn)行擴(kuò)展，實現(xiàn)電池的冷卻和加熱。

在本實用新型實施例中所采用的四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器130，可以使整個系統(tǒng)更簡單，有效減少零部件，從而降低成本，同時也為設(shè)置該系統(tǒng)的車輛節(jié)省了空間。

本實用新型實施例提供的CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)100的工作原理是：請參看圖4，制冷循環(huán)時，第一截止閥170和第一電子膨脹閥140處于開啟狀態(tài)，第二截止閥180和第二電子膨脹閥190處于關(guān)閉狀態(tài)。所述CO₂電動壓縮機(jī)110將CO₂轉(zhuǎn)換成高溫高壓的氣態(tài)冷媒后，氣態(tài)冷媒通過水冷氣冷器160以及第一截止閥170流經(jīng)車外換熱器120，通過車外換熱器120進(jìn)行換熱，將高溫高壓的氣態(tài)冷媒冷卻。冷卻后的氣態(tài)冷媒流經(jīng)四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器130，四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器130用于將冷卻后的氣態(tài)冷媒進(jìn)行回?zé)?，以使所述回?zé)岷蟮臍鈶B(tài)冷媒進(jìn)一步冷卻，利用溫差進(jìn)行熱交換。進(jìn)一步冷卻后的氣態(tài)冷媒通過所述第一電子膨脹閥140的節(jié)流降壓作用，形成低溫低壓的冷媒進(jìn)入所述CO₂蒸發(fā)器150，CO₂蒸發(fā)器150用于通過所述低溫低壓的冷媒吸熱，從而降低周圍環(huán)境的溫度。從CO₂蒸發(fā)器150流出的冷媒再次經(jīng)過所述四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器130，四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器130將冷媒進(jìn)行氣液分離，并將分離后得到的氣態(tài)的低溫低壓的冷媒輸送回所述CO₂電動壓縮機(jī)110，完成制冷循環(huán)。在制熱循環(huán)時，第一截止閥170和第一電子膨脹閥140處于關(guān)閉狀態(tài)，第二截止閥180和第二電子膨脹閥190處于開啟狀態(tài)。水冷氣冷器160對由CO₂電動壓縮機(jī)110做功排出的高溫高壓的氣態(tài)冷媒進(jìn)行熱交換作用，使得高溫高壓的氣態(tài)冷媒冷卻。由于第一截止閥170處于關(guān)閉狀態(tài)，第二截止閥180處于開啟狀態(tài)，冷卻后的冷媒通過第二截止閥180流向四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器130。四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器130通過其包含的回?zé)崞鲗⒗鋮s后的冷媒加熱，利用溫差進(jìn)行熱交換，以使回?zé)岷蟮臍鈶B(tài)冷媒進(jìn)一步冷卻，提供過冷度。第二電子膨脹閥190將進(jìn)一步冷卻后的冷媒進(jìn)行節(jié)流降壓，形成低溫低壓的冷媒，并使所述低溫低壓的冷媒進(jìn)入車外換熱器120進(jìn)行換熱；換熱后的冷媒再次進(jìn)入四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器130后，進(jìn)行換向和氣液分離，最后將分離得到的氣態(tài)的低溫低壓的冷媒輸送回所述CO₂電動壓縮機(jī)110，形成一個冷媒循環(huán)。當(dāng)電子水泵210工作時，帶動水冷氣冷器160中由于熱交換產(chǎn)生的熱水進(jìn)行循環(huán)，熱水通過電子水泵210進(jìn)入暖風(fēng)加熱器200，暖風(fēng)加熱器200與外界進(jìn)行熱交換，將高溫的水變成低溫的水輸入水冷氣冷器160中，實現(xiàn)一個制熱循環(huán)。

綜上所述，本實用新型提供了一種CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)100該CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)100通過CO₂電動壓縮機(jī)110將CO₂轉(zhuǎn)換成高溫高壓的氣態(tài)冷媒；車外換熱器120對所述氣態(tài)冷媒進(jìn)行換熱處理，以使所述氣態(tài)冷媒冷卻；四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器130將冷卻后的氣態(tài)冷媒進(jìn)行回?zé)?，以使所述回?zé)岷蟮臍鈶B(tài)冷媒再次冷卻；第一電子膨脹閥140將所述再次冷卻的氣態(tài)冷媒節(jié)流降壓，形成低溫低壓的冷媒；CO₂蒸發(fā)器150通過所述低溫低壓的冷媒吸熱，降低周圍環(huán)境的溫度，四通換向帶回?zé)崞鞯臍庖悍蛛x器130將吸熱后的低溫低壓的冷媒進(jìn)行氣液分離，將分離后得到的氣態(tài)的低溫低壓的冷媒輸送回所述CO₂電動壓縮機(jī)110，進(jìn)而完成制冷循環(huán)以及提供了該CO₂熱泵空調(diào)系統(tǒng)100的利用率以及制冷效果。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。