本發(fā)明屬于二氧化碳熱泵技術(shù)，具體涉及一種避免壓縮機(jī)回液沖擊的二氧化碳空氣源熱泵系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的熱泵熱水器系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)、節(jié)流閥、蒸發(fā)器以及冷凝器構(gòu)成，基本工作原理為：制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸收低溫物體的熱量，蒸發(fā)成氣體媒體，蒸發(fā)器出來的氣體媒體經(jīng)過壓縮機(jī)的壓縮，變?yōu)楦邷馗邏旱臍怏w媒體，高溫高壓的氣體媒體在冷凝器中將熱能釋放給高溫物體、同時(shí)自身變?yōu)楦邏阂后w媒體，高壓液體媒體流經(jīng)膨脹閥節(jié)流減壓，再變?yōu)檫^熱液體媒體，進(jìn)入蒸發(fā)器，如此循環(huán)。

隨著科技的進(jìn)步以及人們節(jié)能意識(shí)的提高，近年來，熱泵熱水器市場(chǎng)發(fā)展迅速，歐美、日本等地區(qū)二氧化碳空氣源熱泵熱水器在市場(chǎng)已有一定市場(chǎng)容量。二氧化碳空氣源熱泵熱水器在國(guó)內(nèi)越來越多的廠家開始投入研發(fā)，因其空氣源熱泵產(chǎn)品在低溫環(huán)境下，制熱能力衰減，能效下降，系統(tǒng)回油不良。空氣源熱泵的節(jié)流元件都是根據(jù)吸氣過熱度控制，即蒸發(fā)器出口溫度與蒸發(fā)器入口溫度的溫度差，環(huán)境溫度越低，系統(tǒng)中的制冷劑經(jīng)蒸發(fā)器從空氣中吸取的熱量就越少，此時(shí)要保證一定的過熱度，節(jié)流元件就會(huì)關(guān)得越來越小，在此情況下系統(tǒng)的回油會(huì)越來越差，長(zhǎng)時(shí)間這樣運(yùn)行下去會(huì)造成壓縮機(jī)回油不良而導(dǎo)致壓縮機(jī)失去潤(rùn)滑，嚴(yán)重磨損和過熱而燒壞。隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能減排越來越重視，熱泵市場(chǎng)增長(zhǎng)遠(yuǎn)高于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，特別是低溫?zé)岜迷絹碓绞芮嗖A。但低溫下熱泵制熱時(shí)的回油問題給熱泵較低環(huán)境溫度下制熱可靠運(yùn)行帶來技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是克服現(xiàn)有熱泵熱水器產(chǎn)品在低溫環(huán)境下制熱回油不良以及回油同時(shí)回液的問題，提供一種避免壓縮機(jī)回液沖擊的二氧化碳空氣源熱泵系統(tǒng)，令系統(tǒng)低溫運(yùn)行回油時(shí)，使回油型氣液分離器中積存的液態(tài)油液及制冷劑進(jìn)入回油套管蒸發(fā)器型氣冷器吸收熱量進(jìn)行蒸發(fā)，使油液霧化、液態(tài)制冷劑變?yōu)闅怏w，氣態(tài)制冷劑和霧化的油液回到回油型氣液分離器并最終回到壓縮機(jī)運(yùn)行，從而避免系統(tǒng)因回油而造成系統(tǒng)回液給壓縮機(jī)造成損害，延長(zhǎng)壓縮機(jī)的壽命的同時(shí)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的避免壓縮機(jī)回液沖擊的二氧化碳空氣源熱泵系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)、經(jīng)濟(jì)器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器、電磁閥、儲(chǔ)液器，所述的經(jīng)濟(jì)器具有高溫高壓液態(tài)制冷劑進(jìn)口、高溫高壓液態(tài)制冷劑出口、第一氣態(tài)制冷劑進(jìn)口、第一氣態(tài)制冷劑出口，所述的高溫高壓液態(tài)制冷劑進(jìn)口與高溫高壓液態(tài)制冷劑出口連通，所述的第一氣態(tài)制冷劑進(jìn)口與第一氣態(tài)制冷劑出口連通，其特征是：

該二氧化碳空氣源熱泵系統(tǒng)還包括回油套管蒸發(fā)器型氣冷器和回油型氣液分離器；

所述回油套管蒸發(fā)器型氣冷器上設(shè)有高溫高壓氣態(tài)制冷劑進(jìn)口、高溫高壓氣液制冷劑出口、回油蒸發(fā)進(jìn)口、回油蒸發(fā)出口、冷水進(jìn)水口、熱水出水口，所述的高溫高壓氣態(tài)制冷劑進(jìn)口與高溫高壓氣液制冷劑出口連通，所述的回油蒸發(fā)進(jìn)口與回油蒸發(fā)出口連通，所述的冷水進(jìn)水口與熱水出水口連通；

所述的回油型氣液分離器包括罐體及設(shè)于罐體上的第二氣態(tài)制冷劑進(jìn)口、第二氣態(tài)制冷劑出口和回油出口；

所述壓縮機(jī)的出口與所述的高溫高壓氣態(tài)制冷劑進(jìn)口連接，所述的高溫高壓氣液制冷劑出口與高溫高壓液態(tài)制冷劑進(jìn)口連接，所述的高溫高壓液態(tài)制冷劑出口與所述儲(chǔ)液器的進(jìn)口連接，所述儲(chǔ)液器的出口經(jīng)所述的節(jié)流閥與所述蒸發(fā)器的進(jìn)口連接，所述蒸發(fā)器的出口與所述的第一氣態(tài)制冷劑進(jìn)口連接，所述的第一氣態(tài)制冷劑出口與所述的第二氣態(tài)制冷劑進(jìn)口連接，所述的第二氣態(tài)制冷劑出口與所述壓縮機(jī)的進(jìn)口連接；

所述的回油出口經(jīng)所述的電磁閥連接所述的回油蒸發(fā)進(jìn)口，所述的回油蒸發(fā)出口連接所述的第二氣態(tài)制冷劑進(jìn)口；

所述的電磁閥打開，沉積在所述回油型氣液分離器底部的油液經(jīng)所述的回油出口-電磁閥-回油蒸發(fā)進(jìn)口-回油套管蒸發(fā)器型氣冷器-回油蒸發(fā)出口-第二氣態(tài)制冷劑進(jìn)口-回油型氣液分離器-第二氣態(tài)制冷劑出口的路徑回到壓縮機(jī)，系統(tǒng)進(jìn)行回油工作。

作為優(yōu)選技術(shù)手段：所述的回油套管蒸發(fā)器型氣冷器為套管換熱器，所述的蒸發(fā)器為翅片換熱器，所述的經(jīng)濟(jì)器為套管換熱器。

作為優(yōu)選技術(shù)手段：所述的回油套管蒸發(fā)器型氣冷器包括高溫高壓氣態(tài)制冷劑換熱通道、冷水吸熱通道、回油油液吸熱蒸發(fā)通道，所述高溫高壓氣態(tài)制冷劑換熱通道的兩端分別設(shè)所述的高溫高壓氣態(tài)制冷劑進(jìn)口和高溫高壓氣液制冷劑出口，所述冷水吸熱通道的兩端分別設(shè)所述的冷水進(jìn)水口和熱水出水口，所述回油油液吸熱蒸發(fā)通道的兩端分別設(shè)所述的回油蒸發(fā)進(jìn)口和回油蒸發(fā)出口。

作為優(yōu)選技術(shù)手段：所述回油套管蒸發(fā)器型氣冷器包括自外至內(nèi)依次套在一起的外側(cè)鋼管、麻花狀銅管、換熱銅管，所述的換熱銅管內(nèi)為所述的回油油液吸熱蒸發(fā)通道，所述換熱銅管與麻花狀銅管之間為所述的冷水吸熱通道，所述麻花狀銅管與外側(cè)鋼管之間為所述的高溫高壓氣態(tài)制冷劑換熱通道；所述的換熱銅管從所述麻花狀銅管內(nèi)引出，所述的麻花狀銅管從所述的外側(cè)鋼管內(nèi)引出，所述的高溫高壓氣態(tài)制冷劑進(jìn)口和高溫高壓氣液制冷劑出口分別連接在所述外側(cè)鋼管的兩端，所述的回油蒸發(fā)進(jìn)口和回油蒸發(fā)出口分別形成在所述換熱銅管的兩端，所述的冷水進(jìn)水口和熱水出水口分別形成在所述麻花狀銅管的兩端。

作為優(yōu)選技術(shù)手段：所述的外側(cè)鋼管、麻花狀銅管、換熱銅管呈螺旋狀盤繞。

作為優(yōu)選技術(shù)手段：所述的第二氣態(tài)制冷劑進(jìn)口和第二氣態(tài)制冷劑出口設(shè)在所述回油型氣液分離器的罐體頂部，所述的回油出口設(shè)在所述回油型氣液分離器的罐體底部，所述的回油出口位于所述回油型氣液分離器內(nèi)的部分向下彎曲且盡可能靠近所述回油型氣液分離器罐體內(nèi)壁的底部。

作為優(yōu)選技術(shù)手段：所述第二氣態(tài)制冷劑進(jìn)口的內(nèi)端經(jīng)直管延伸至所述罐體內(nèi)的上部并彎折向所述罐體的側(cè)壁。

作為優(yōu)選技術(shù)手段：所述第二氣態(tài)制冷劑出口的內(nèi)端經(jīng)u形管延伸至所述罐體內(nèi)的上部，所述u形管的下端位于所述罐體的底部。

作為優(yōu)選技術(shù)手段：所述u形管的管壁上設(shè)有通孔，為所述的通孔配置阻擋網(wǎng)。

本發(fā)明的有益效果是：通過在現(xiàn)有二氧化碳空氣源熱泵系統(tǒng)中增設(shè)回油套管蒸發(fā)器型氣冷器、回油型氣液分離器，系統(tǒng)回油工作時(shí)電磁閥打開，積存在回油型氣液分離器底部的液態(tài)油液及制冷劑從回油出口出來，進(jìn)入回油套管蒸發(fā)器型氣冷器回油蒸發(fā)進(jìn)口，液態(tài)油液及制冷劑從回油套管蒸發(fā)器型氣冷器中吸熱蒸發(fā)，之后從回油蒸發(fā)出口出來成為霧化油、氣態(tài)制冷劑，再進(jìn)入到回油型氣液分離器的氣態(tài)制冷劑進(jìn)口進(jìn)行氣液分離，然后氣態(tài)制冷劑和霧化油一起回到壓縮機(jī)中，從而實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑壓縮機(jī)，避免壓縮機(jī)因回液沖擊或缺油造成損害，延長(zhǎng)壓縮機(jī)的壽命的同時(shí)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性。

由于本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有二氧化碳空氣源熱泵系統(tǒng)增設(shè)了回油套管蒸發(fā)器型氣冷器、回油型氣液分離器，保證一定過熱度時(shí)節(jié)流元件保持在合適的開度，保證系統(tǒng)良性回油。

附圖說明

圖1為本發(fā)明避免壓縮機(jī)回液沖擊的二氧化碳空氣源熱泵系統(tǒng)的原理圖；

圖2為本發(fā)明回油套管蒸發(fā)器型氣冷器示意圖；

圖3為圖2所示回油套管蒸發(fā)器型氣冷器一個(gè)端口部分的放大示意圖；

圖4為本發(fā)明回油型氣液分離器示意圖；

圖中標(biāo)號(hào)說明：

1-壓縮機(jī)；

2-回油套管蒸發(fā)器型氣冷器：21-高溫高壓氣態(tài)制冷劑進(jìn)口，22-高溫高壓氣液制冷劑出口，23-回油蒸發(fā)進(jìn)口，24-回油蒸發(fā)出口，25-冷水進(jìn)水口，26-熱水出水口，27-高溫高壓氣態(tài)制冷劑換熱通道，28-冷水吸熱通道，29-回油油液吸熱蒸發(fā)通道，210-外側(cè)鋼管，211-麻花狀銅管，212-換熱銅管；

3-經(jīng)濟(jì)器：31-高溫高壓液態(tài)制冷劑進(jìn)口，32-高溫高壓液態(tài)制冷劑出口，33-第一氣態(tài)制冷劑進(jìn)口，34-第一氣態(tài)制冷劑出口；

4-節(jié)流閥；

5-蒸發(fā)器；

6-回油型氣液分離器：61-第二氣態(tài)制冷劑進(jìn)口，62-第二氣態(tài)制冷劑出口，63-回油出口，64-罐體，65-擋網(wǎng)；

7-電磁閥；

8-儲(chǔ)液器。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明避免壓縮機(jī)回液沖擊的二氧化碳空氣源熱泵系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)1、經(jīng)濟(jì)器3、節(jié)流閥4、蒸發(fā)器5、電磁閥7、儲(chǔ)液器8，經(jīng)濟(jì)器3具有高溫高壓液態(tài)制冷劑進(jìn)口31、高溫高壓液態(tài)制冷劑出口32、第一氣態(tài)制冷劑進(jìn)口33、第一氣態(tài)制冷劑出口34，高溫高壓液態(tài)制冷劑進(jìn)口31與高溫高壓液態(tài)制冷劑出口32連通，第一氣態(tài)制冷劑進(jìn)口33與第一氣態(tài)制冷劑出口34連通；

該二氧化碳空氣源熱泵系統(tǒng)還包括圖2所示的回油套管蒸發(fā)器型氣冷器2和圖4所示的回油型氣液分離器6；

回油套管蒸發(fā)器型氣冷器2上設(shè)有高溫高壓氣態(tài)制冷劑進(jìn)口21、高溫高壓氣液制冷劑出口22、回油蒸發(fā)進(jìn)口23、回油蒸發(fā)出口24、冷水進(jìn)水口25、熱水出水口26，高溫高壓氣態(tài)制冷劑進(jìn)口21與高溫高壓氣液制冷劑出口22連通，回油蒸發(fā)進(jìn)口23與回油蒸發(fā)出口24連通，冷水進(jìn)水口25與熱水出水口26連通；

回油型氣液分離器6包括罐體（64）及設(shè)于罐體上的第二氣態(tài)制冷劑進(jìn)口61、氣態(tài)劑出口62和回油出口63；

壓縮機(jī)1的出口與高溫高壓氣態(tài)制冷劑進(jìn)口21連接，高溫高壓氣液制冷劑出口22與高溫高壓液態(tài)制冷劑進(jìn)口31連接，高溫高壓液態(tài)制冷劑出口32與儲(chǔ)液器8的進(jìn)口連接，儲(chǔ)液器8的出口經(jīng)節(jié)流閥4與蒸發(fā)器5的進(jìn)口連接，蒸發(fā)器5的出口與第一氣態(tài)制冷劑進(jìn)口33連接，第一氣態(tài)制冷劑出口34與第二氣態(tài)制冷劑進(jìn)口61連接，第二氣態(tài)制冷劑出口62與壓縮機(jī)1的進(jìn)口連接；

回油出口63經(jīng)電磁閥7連接回油蒸發(fā)進(jìn)口23，回油蒸發(fā)出口24連接第二氣態(tài)制冷劑進(jìn)口61；

電磁閥7打開，沉積在回油型氣液分離器6底部的油液經(jīng)回油出口63-電磁閥7-回油蒸發(fā)進(jìn)口23-回油套管蒸發(fā)器型氣冷器2-回油蒸發(fā)出口24-第二氣態(tài)制冷劑進(jìn)口61-回油型氣液分離器6-第二氣態(tài)制冷劑出口62的路徑回到壓縮機(jī)，系統(tǒng)進(jìn)行回油工作。

具體的，回油套管蒸發(fā)器型氣冷器2為套管換熱器，蒸發(fā)器5為翅片換熱器，經(jīng)濟(jì)器3為套管換熱器。參見圖2，回油套管蒸發(fā)器型氣冷器2包括高溫高壓氣態(tài)制冷劑換熱通道27、冷水吸熱通道28、回油油液吸熱蒸發(fā)通道29，高溫高壓氣態(tài)制冷劑換熱通道27的兩端分別設(shè)高溫高壓氣態(tài)制冷劑進(jìn)口21和高溫高壓氣液制冷劑出口22，冷水吸熱通道28的兩端分別設(shè)冷水進(jìn)水口25和熱水出水口26，回油油液吸熱蒸發(fā)通道29的兩端分別設(shè)回油蒸發(fā)進(jìn)口23和回油蒸發(fā)出口24。

回油套管蒸發(fā)器型氣冷器2包括自外至內(nèi)依次套在一起的外側(cè)鋼管210、麻花狀銅管211（內(nèi)壁、外壁均呈螺紋狀）、換熱銅管212，換熱銅管212內(nèi)為回油油液吸熱蒸發(fā)通道29，換熱銅管212與麻花狀銅管211之間為冷水吸熱通道28，麻花狀銅管211與外側(cè)鋼管210之間為高溫高壓氣態(tài)制冷劑換熱通道27；換熱銅管212從麻花狀銅管211內(nèi)引出，麻花狀銅管211從外側(cè)鋼管210內(nèi)引出，高溫高壓氣態(tài)制冷劑進(jìn)口21和高溫高壓氣液制冷劑出口22分別連接在外側(cè)鋼管210的兩端，回油蒸發(fā)進(jìn)口23和回油蒸發(fā)出口24分別形成在換熱銅管212的兩端，冷水進(jìn)水口25和熱水出水口26分別形成在麻花狀銅管211的兩端。套在一起的外側(cè)鋼管210、麻花狀銅管211、換熱銅管212呈螺旋狀盤繞，可以增長(zhǎng)回油套管蒸發(fā)器型氣冷器2內(nèi)流體的路徑，增大換熱效果；而麻花狀銅管211則具有更大的換熱表面積，利于其內(nèi)外兩側(cè)介質(zhì)換熱，其形狀使水形成紊流以達(dá)到最佳換熱效果。

第二氣態(tài)制冷劑進(jìn)口61和第二氣態(tài)制冷劑出口62設(shè)在回油型氣液分離器6的罐體64頂部，回油出口63設(shè)在回油型氣液分離器6的罐體64底部，回油出口63位于回油型氣液分離器6罐體64內(nèi)的部分向下彎曲且盡可能靠近回油型氣液分離器6罐體內(nèi)壁的底部?；赜托蜌庖悍蛛x器6的最高工作壓力設(shè)計(jì)為13mpa。

第二氣態(tài)制冷劑進(jìn)口61的內(nèi)端經(jīng)直管延伸至罐體64內(nèi)的上部并彎折向罐體64的側(cè)壁，防止進(jìn)來的氣態(tài)或氣液態(tài)制冷劑直接進(jìn)入第二氣態(tài)制冷劑出口62的u形管頂部入口；第二氣態(tài)制冷劑出口62的內(nèi)端經(jīng)u形管延伸至罐體64內(nèi)的上部，u形管的下端位于罐體64的底部，u形管的管壁上設(shè)有通孔，為通孔配置阻擋網(wǎng)65，阻擋網(wǎng)65能有效阻擋系統(tǒng)內(nèi)部雜質(zhì)顆粒物進(jìn)入壓縮機(jī)，從而起到保護(hù)壓縮機(jī)的作用。

圖1所示避免壓縮機(jī)回液沖擊的二氧化碳空氣源熱泵系統(tǒng)，的工作原理如下：

自蒸發(fā)器5出來的低溫低壓的氣態(tài)制冷劑進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器3中吸取系統(tǒng)中制冷劑的熱量，吸取熱量后的低溫低壓氣態(tài)制冷劑進(jìn)入回油型氣液分離器6中進(jìn)行氣液分離，然后氣態(tài)制冷劑回到壓縮機(jī)1中進(jìn)行壓縮；而從回油套管蒸發(fā)器型氣冷器2出來的高溫高壓的液態(tài)制冷劑經(jīng)過與水交換熱量冷卻（冷凝）后，經(jīng)高溫高壓液態(tài)制冷劑進(jìn)口31進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器3中將高溫高壓制冷劑的潛熱傳遞給蒸發(fā)器出來的氣態(tài)制冷劑，從經(jīng)濟(jì)器3的高溫高壓液態(tài)制冷劑出口32出來的低溫高壓的液態(tài)制冷劑進(jìn)入儲(chǔ)液器8中，進(jìn)入儲(chǔ)液器8中的低溫高壓的液態(tài)制冷劑，高壓液體冷媒流經(jīng)膨脹閥節(jié)流降壓，再變?yōu)檫^熱液體冷媒，進(jìn)入蒸發(fā)器，如此循環(huán)。

當(dāng)?shù)蜏刂茻?，系統(tǒng)回油不良時(shí)，系統(tǒng)中電磁閥7打開，沉積在回油型氣液分離器6底部的液態(tài)油液及制冷劑從回油出口63流經(jīng)電磁閥7進(jìn)入回油蒸發(fā)進(jìn)口23，液態(tài)油液及制冷劑在回油套管蒸發(fā)器型氣冷器2中吸熱蒸發(fā)后成為霧化油、氣態(tài)制冷劑，從回油蒸發(fā)出口24回到壓縮機(jī)，從而使二氧化碳空氣源熱泵機(jī)組在較低環(huán)境溫度下運(yùn)行時(shí)，很好的將積存在系統(tǒng)容器中的油回到壓縮機(jī)中，使壓縮機(jī)工作過程中始終得到可靠的潤(rùn)滑，延長(zhǎng)壓縮機(jī)的壽命的同時(shí)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性。

所述的回油套管蒸發(fā)器型氣冷器兼具氣體冷卻器、回油蒸發(fā)器功能為一體，其蒸發(fā)回油時(shí)油液中的液態(tài)制冷劑經(jīng)過吸取套管中的熱量變?yōu)闅鈶B(tài)制冷劑的同時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行正常的冷卻換熱，大大提升壓縮機(jī)的使用壽命，提高系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠性。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳具體實(shí)施方式，但本發(fā)明保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此本發(fā)明保護(hù)范圍以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。