專利名稱：用于熱泵的單個膨脹裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有單個膨脹裝置的熱泵，該膨脹裝置與流動控制 裝置連接以便依據該熱泵以冷卻模式或以供熱模式工作從而適當地引 導制冷劑流經該單個膨脹裝置。
背景技術：
制冷劑系統(tǒng)可用于控制在各種待調節(jié)的室內環(huán)境中的空氣的溫度 和濕度。在以冷卻模式工作的典型的制冷劑系統(tǒng)中，制冷劑在壓縮機 中被壓縮并被輸送到冷凝器(或者在這種情況下是室外的熱交換器)。 在冷凝器中，在外界的環(huán)境空氣與制冷劑之間進行熱量交換。制冷劑 從冷凝器流向膨脹裝置，制冷劑在該膨脹裝置中膨脹為低壓和低溫， 并隨后流向蒸發(fā)器(或者在這種情況下是室內的熱交換器)。在蒸發(fā) 器中，在制冷劑與室內空氣之間進行熱量交換。當該制冷劑系統(tǒng)工作 時，蒸發(fā)器冷卻被輸送到室內環(huán)境中的空氣。此外，隨著室內空氣的 溫度下降，通常也除去了空氣中的水分。以這種方式，還可控制室內 空氣的濕度水平。以上描述了制冷劑系統(tǒng)以冷卻模式運行的情況。在供熱模式中，流 經該制冷劑系統(tǒng)中制冷劑流動基本上是逆向的。室內的熱交換器變成 冷凝器并且向待調節(jié)的環(huán)境釋放熱量，(在這種情況下是加熱待調節(jié) 的環(huán)境)，并且室外的熱交換器用作蒸發(fā)器并且與相對較冷的室外空 氣交換熱量。熱泵是公知的能夠使得流經制冷劑循環(huán)的制冷劑流動逆 向以便在供熱和冷卻模式中運行的系統(tǒng)。這通常借助在該系統(tǒng)中示意 地位于壓縮機排氣端口的下游設置四通換向閥(或等效的裝置)來實 現。當該系統(tǒng)分別處于供熱模式運行或冷卻模式運行時，該四通換向 閥選擇性地引導制冷劑流經室內或室外的熱交換器。 一般而言，采用 一對膨脹裝置，每一膨脹裝置與止回閥一起使用。現有技術的熱泵存在的 一個問題在于，實現膨脹功能所產生的系統(tǒng) 復雜性。由于在熱泵中(依據運行的模式)制冷劑以相反的方向流動， 因此提供單個滿足要求的膨脹裝置是困難的。此外，由于在該工業(yè)領
域中提高可靠性和改善控制近來成為重要的考慮因素之一，因此在過 去通常是標準配置的固定的孔口膨脹裝置的應用場合中現在往往采用 熱力膨脹裝置。在本發(fā)明的受讓人擁有的共同未決的美國專利申請No. 10/693， 93 (原文如此)中披露了另一方案。在該技術構思中，所使用的單個膨 脹裝置具有一可移動的柱塞，依據運行的模式可移動到適當的位置。另一方案是采用電子膨脹裝置。然而，電子膨脹裝置比較昂貴并需 要額外的電子裝置和傳感器。發(fā)明內容在本發(fā)明所披露的實施例中，提供了 一種用作熱泵的制冷劑系統(tǒng)， 該制冷劑系統(tǒng)設置有用于適當地引導來自壓縮機的制冷劑流向室內和 室外的熱交換器的第一四通換向閥。第二四通換向閥在兩個熱交換器 之間沿適當的方向引導制冷劑流經單個膨脹裝置。TXV (熱力膨脹閥) 的感溫包定位在第一四通換向閥的下游位于通向壓縮才幾的吸氣管路 上。這樣，無論制冷劑的流動方向如何，TXV感溫包足以監(jiān)控制冷劑在 壓縮機吸氣口處的狀態(tài)，并適當地控制該膨脹裝置并連通返回到該膨 脹裝置。另外，第二四通換向閥確保制冷劑沿適當的方向流經該膨脹 裝置。用于該系統(tǒng)的控制裝置使得兩個四通換向閥切換到適當的位 置，并且基于由TXV感溫包感測到的制冷劑來控制該膨脹裝置。本發(fā)明因此提供了這樣一種熱泵，由于省去了額外的部件，因此其 更可靠、更便宜、更容易制造。另外，還提供了改進的控制。


參照對優(yōu)選實施例的下列描述并結合附圖，可以更好地理解本發(fā)明 及其特征，在附圖中圖l是現有技術的制冷劑系統(tǒng)的示意圖；和 圖2是本發(fā)明的制冷劑系統(tǒng)的示意圖。
具體實施方式
在常規(guī)的TXV (熱力膨脹閥)中，感溫包感測位于壓縮機上游且蒸 發(fā)器下游的制冷劑狀態(tài)。該感溫包還與TXV (熱力膨脹閥)的柱塞連通
并且控制TXV端口的開度。TXV明顯比電子膨脹裝置便宜，并且提供了優(yōu)于固定的孔口膨脹裝置的改進控制，然而，如上所述，在目前使用 的熱泵中通常需要兩個這種TXV。圖l示出了現有技術的制冷劑系統(tǒng)20，其設置有壓縮制冷劑并將該 制冷劑輸送到排氣管路23的壓縮機22。四通換向閥24定位成便于接受 來自排氣管路23的制冷劑并將該制冷劑引導到所需的熱交換器。如果 該制冷劑系統(tǒng)以冷卻模式運行，該制冷劑最初經由管路26被引導到室 外的熱交換器28。該制冷劑隨后流經止回閥32和冷卻用的(cooling) 熱力膨脹裝置30并流向室內的熱交換器34。冷卻用的TXV的感溫包36 可監(jiān)控在室內熱交換器34的下游的管路38上的狀態(tài)，以便確保冷卻用 的熱力膨脹裝置30處于受控狀態(tài)從而以所希望的過熱度數值向壓縮機 吸氣端口輸送制冷劑。管路38返回到第一四通閥24，并且制冷劑經由吸氣管路39;故引導 返回到壓縮機22。如果四通換向閥24移動到相反的位置以便熱泵以供 熱模式運行，則制冷劑從排氣管路23流入管路38，并流經室內熱交換 器34、止回閥42、供熱用的熱力膨脹裝置40、室外熱交換器28，并經 由四通換向閥24返回到管路39。另外，TXV的感溫包44可感測在管路39 上的狀態(tài)，并適當地控制該供熱用的熱力膨脹裝置40，以便確保壓縮 機吸氣的所希望的狀態(tài)。應當理解，圖l所示的現有技術的簡化的示意性的循環(huán)沒有覆蓋各 式各樣的不同的布置和系統(tǒng)構型。在系統(tǒng)設計中可設置其它的部件， 例如吸氣收集器、制冷劑存儲接收器、制冷劑分配裝置、制冷劑側節(jié) 能器、回熱盤管、輔助的熱交換器等。盡管現有技術提供各式各樣的冷卻和供熱的應用場合，但是其需要 額外的部件。也就是說，需要采用兩個不同的熱力膨脹閥、兩個不同 止回閥、和兩個不同的感溫包。本發(fā)明如圖2所示。在該附圖中，所示的熱泵50具有將壓縮后的制 冷劑輸送到排氣管路54的壓縮機52。第一四通換向閥56定位成便于選 擇性地將來自排氣管路54的制冷劑引導到室外熱交換器58或室內熱交 換器68中的之一。在冷卻模式中，該制冷劑流經該四通換向閥56，并 流向室外熱交換器58并流向第二四通換向閥60。該制冷劑從第二四通 換向閥60被引導到通向單個膨脹裝置62的管路64中。從該膨脹裝置62
的下游，該制冷劑流經管路66，再流經第二四通換向閥60，并且流向 室內熱交換器68。制冷劑從室內熱交換器68流向管路70，該管路70返 回通向第一四通換向閥56。第一四通換向閥56引導該制冷劑流入管路 72,在該管路72中制冷劑返回到壓縮機52。單個TXV感溫包74定位在管 路72上，并控制熱力膨脹裝置62并連通回到該熱力膨脹裝置62。如果該制冷劑系統(tǒng)以供熱模式運行，兩個四通換向閥56和60的工 作則逆向。此刻，制冷劑從管路54流入管路70,流經室內熱交換器68， 并流向四通換向閥60。制冷劑可從四通換向閥60經由管路64、單個熱 力膨脹裝置62、管路66，再經由四通換向閥60以便流向室外熱交換器 58,并返回到第一四通換向閥56。制冷劑可經由第一四通換向閥56流 向管路72，并返回到壓縮才幾52。因此，在不需要至少兩個獨立的膨脹裝置、兩個止回閥、和兩個感 溫包的情況下，本發(fā)明提供熱泵的功能，并且以非?？煽壳液喕姆?式提供了膨脹功能。盡管已經描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是本領域的普通技術人員應 當理解在本發(fā)明的范圍內可作出特定的變型。因此，應當研讀以下的 權利要求以便確定本發(fā)明的實際內容和范圍。
權利要求
1.一種熱泵，其包括壓縮機、室外熱交換器、和室內熱交換器、以及第一流動控制裝置，當該熱泵以冷卻模式運行時，該第一流動控制裝置選擇性地引導來自該壓縮機的制冷劑至該室外熱交換器，并且當該熱泵以供熱模式運行時，引導制冷劑至該室內熱交換器，制冷劑從該室內熱交換器和該室外熱交換器中的任一者流向第二流動控制裝置，并且該第二流動控制裝置定位成當該熱泵以冷卻模式運行時便于接受來自該室外熱交換器的制冷劑并當該熱泵以供熱模式運行時便于接受來自該室內熱交換器的制冷劑，并且定位成便于引導該制冷劑流經共用的膨脹裝置，流經該共用的膨脹裝置的制冷劑當該熱泵以冷卻模式運行時再經由該第二流動控制裝置流向該室內熱交換器，并且當該熱泵以供熱模式運行時再經由該第二流動控制裝置流向該室外熱交換器，所述制冷劑流經該第一流動控制裝置并返回到該壓縮機。
2. 如權利要求1所述的熱泵，其特征在于，吸氣管路接受來自該 第一流動控制裝置的制冷劑并將該制冷劑輸送到該壓縮機的吸氣端 口，并且膨脹裝置傳感器設置在該吸氣管路上，該膨脹裝置傳感器與 該共用的膨脹裝置連通。
3. 如權利要求2所述的熱泵，其特征在于，該共用的膨脹裝置是 熱力膨脹閥，該膨脹裝置傳感器是感溫包。
4. 如權利要求1所述的熱泵，其特征在于，該共用的膨脹裝置是 熱力膨脹閥。
5. 如權利要求1所述的熱泵，其特征在于，該第二流動控制裝置 和該第一流動控制裝置的功能均由相同類型的流動控制裝置提供的。
6. 如權利要求5所述的熱泵，其特征在于，該第一閥是四通換向 閥，該第二閥是四通換向閥。
7. —種操縱熱泵的方法，其包括以下步驟(l)提供壓縮機、室外熱交換器、和室內熱交換器、以及第一流 動控制裝置，當該熱泵以冷卻模式運行時，該第一流動控制裝置選擇 性地引導來自該壓縮機的制冷劑至該室外熱交換器，并且當該熱泵以 供熱模式運行時，引導制冷劑至該室內熱交換器，制冷劑從該室內熱 交換器和該室外熱交換器中的任一者流向第二流動控制裝置，并且該第二流動控制裝置定位成當該熱泵以冷卻模式運行時便于接受來自該 室外熱交換器的制冷劑并當該熱泵以供熱模式運行時便于接受來自該 室內熱交換器的制冷劑，并且定位成便于引導該制冷劑流經共用的膨 脹裝置，流經該共用的膨脹裝置的制冷劑當該熱泵以冷卻模式運行時 再經由該第二流動控制裝置流向該室內熱交換器，并且當該熱泵以供 熱模式運行時再經由該第二流動控制裝置流向該室外熱交換器，所述制冷劑流經該第一流動控制裝置并返回到該壓縮機；(2)確定以冷卻模式或以供熱模式來操縱該熱泵；和(3 )基于所述確定步驟(2 )來定位該第一和該第二流動控制裝置。
8. 如權利要求7所述的操縱熱泵的方法，其特征在于，還包括以 下步驟，提供吸氣管路以便接受來自該第一流動控制裝置的制冷劑并 將該制冷劑輸送到該壓縮機的吸氣端口 ，并且將膨脹裝置傳感器設置 在該吸氣管路上，該膨脹裝置傳感器與該共用的膨脹裝置連通。
9. 如權利要求8所述的操縱熱泵的方法，其特征在于，該共用的 膨脹裝置是熱力膨脹閥，該膨脹裝置傳感器是感溫包。
10. 如權利要求7所述的操縱熱泵的方法，其特征在于，該共用的膨脹裝置是熱力膨脹閥。
11. 如權利要求7所述的操縱熱泵的方法，其特征在于，該第二流 動控制裝置由單個閥提供，該第一流動控制裝置由相同類型的閥來提 供。
12. 如權利要求11所迷的操縱熱泵的方法，其特征在于，該第一 閥是四通換向閥，該第二閥是四通換向閥。
全文摘要
一種設置有單個膨脹裝置和一對四通換向閥的熱泵，其中一個換向閥引導制冷劑從壓縮機流向室外熱交換器和室內熱交換器，并且引導該制冷劑返回到壓縮機。第二四通換向閥接受來自其中一個熱交換器的制冷劑并且適當地引導制冷劑沿單一方向流經共用的膨脹裝置。依據熱泵以冷卻或供熱模式運行來控制兩個四通換向閥。單個膨脹裝置傳感器定位在吸氣管路上，該吸氣管路接受從第一四通換向閥返回到壓縮機的制冷劑。本發(fā)明由此省去了現有技術所需的附加部件，并且改進了控制并降低了系統(tǒng)成本。
文檔編號F25B13/00GK101156030SQ200680011211
公開日2008年4月2日 申請日期2006年3月7日 優(yōu)先權日2005年4月5日
發(fā)明者A·利夫森, M·F·塔拉斯 申請人:開利公司