制冷系统和空调的制作方法

1.本发明涉及空气调节技术领域，特别涉及一种制冷系统和空调。


背景技术：

2.制冷系统通常为蒸气压缩制冷循环系统，其由压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、各种控制阀门以及其他配件通过管路连接成循环回路，进行制冷/制热。
3.但是，现有技术中，系统循环回路中，参与循环的冷媒总量通常是不变的。但是制冷系统特别是空调制冷系统在运行不同工况下，所需的最佳冷媒循环量是不同的，但现有技术难以对冷媒循环量进行调节，成为制冷行业亟待解决的技术难题。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的是要提供一种能够根据不同的工况调节冷媒循环量的制冷系统和空调。
5.本发明的进一步的目的是要简化冷媒循环量的控制逻辑。
6.一方面，本发明提供了一种制冷系统，包括：具有压缩机、第一换热器、节流装置和第二换热器的循环回路；
7.所述制冷系统还包括冷媒调节器，其接入所述循环回路且位于所述第一换热器与所述第二换热器之间，所述冷媒调节器具有容纳腔和高度位置不同以用于冷媒出入所述容纳腔的多个管口，作为冷媒出口且位置最低的管口下方的冷媒滞留在所述容纳腔中；所述制冷系统配置成：
8.可受控地选用不同高度的管口所述容纳腔的冷媒出口，以便调节滞留在所述容纳腔的冷媒量，进而改变冷媒循环量。
9.可选地，制冷系统还包括：流向切换元件，其用于控制所述循环回路的冷媒流向，以使所述制冷系统运行使所述第一换热器作为冷凝器，所述第二换热器作为蒸发器的制冷模式；或运行使所述第一换热器作为蒸发器，所述第二换热器作为冷凝器的制热模式；
10.所述多个管口包括一个或多个高度位置不同的低位管口，和位置高于各所述低位管口的一个或多个高度位置不同的高位管口，各所述低位管口连通所述第一换热器，各所述高位管口连通所述第二换热器；
11.在制冷模式下，第一换热器下游冷媒经至少一个所述低位管口进入所述容纳腔，经至少一个所述高位管口流出，以使该高位管口下方的冷媒滞留在所述容纳腔中；
12.在制热模式下，第二换热器下游冷媒经至少一个所述高位管口进入所述容纳腔，经至少一个所述低位管口流出，以使所述低位管口下方的冷媒滞留在所述容纳腔中。
13.可选地，所述低位管口的数量为两个，分别为第一低位管口和位置低于所述第一低位管口的第二低位管口；所述制冷系统配置成：
14.在制热模式且室外环境温度达到或高于预设温度时，使所述第一低位管口连通所述第一换热器，关闭所述第二低位管口与所述第一换热器间的流路；
15.在制热模式且室外环境温度低于所述预设温度时，导通所述第二低位管口与所述第一换热器间的流路。
16.可选地，所述冷媒调节器包括电磁阀，其位于所述第二低位管口的连接管路上，以用于导通或关闭其与所述第一换热器间的流路；
17.所述第一低位管口与所述第一换热器间的流路处于常通状态。
18.可选地，所述预设温度为-7℃。
19.可选地，所述冷媒调节器位于所述第一换热器与所述节流装置之间。
20.可选地，所述冷媒调节器位于所述节流装置与所述第二换热器之间。
21.可选地，所述冷媒调节器包括：
22.罐体，其限定有所述容纳腔；和
23.多个插接管，从所述罐体底部向上插入所述容纳腔，各所述插接管的上端高度位置不同，分别构成各所述管口。
24.可选地，所述冷媒调节器包括限定有所述容纳腔的罐体，各所述管口为开设于所述罐体侧壁的连接孔。
25.另一方面，本发明还提供了一种空调，其包括如以上任一项所述的制冷系统。
26.本发明的制冷系统在传统的蒸气压缩制冷循环的循环回路中，在第一换热器与第二换热器之间加入冷媒调节器。冷媒调节器的多个管口高度位置不同，第一换热器与第二换热器之间的冷媒为液态或气液两相，作为冷媒出口且位置最低的管口下方的冷媒将被滞留在容纳腔中不参与循环。因此，制冷系统可通过选用不同高度的管口容纳腔的冷媒出口，调节滞留在容纳腔的冷媒量，进而改变冷媒循环量(即参与到循环的冷媒量)。如此，制冷系统便于根据不同的工况来调节冷媒循环量，使其保持在最佳范围，提升制冷系统的能效。
27.进一步地，本发明的制冷系统包括流向切换元件，即为热泵系统。冷媒调节器的各低位管口连通第一换热器，各高位管口连通第二换热器。在制冷模式下，使第一换热器(作为冷凝器)下游冷媒经至少一个低位管口进入容纳腔，经至少一个高位管口流出，以使该高位管口下方的冷媒滞留在容纳腔中，滞留量偏大，使冷媒循环量较小，降低功率消耗，提高系统能效。在制热模式下，使第二换热器下游冷媒经至少一个高位管口进入容纳腔，经至少一个低位管口流出，以使低位管口下方的冷媒滞留在容纳腔中，滞留量偏小，使冷媒循环量较大，以满足制热模式增大冷媒循环量的要求。可见，制冷系统切换为制冷模式或制热模式后，冷媒循环量随之变化，不需要复杂的控制逻辑去控制冷媒调节器，设计非常巧妙。
28.进一步地，本发明的制冷系统使低位管口的数量为两个，分别为第一低位管口和位置低于第一低位管口的第二低位管口。在制热模式且室外环境温度达到或高于预设温度时(即常规的制热模式)，使第一低位管口连通第一换热器，关闭第二低位管口与第一换热器间的流路；在制热模式且室外环境温度低于预设温度时(即低温制热模式)，导通第二低位管口与第一换热器间的流路，使第二低位管口下方冷媒滞留在容纳腔中，使滞留量比常规制热模式更小，从而使冷媒循环量更大，能够匹配低温制热工况对冷媒循环量的更高要求，使制冷系统在低温制热模式的效率更高。
29.根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
30.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
31.图1是本发明一个实施例的制冷系统的循环图；
32.图2是本发明另一实施例的制冷系统的循环图；
33.图3是本发明一个实施例中的冷媒调节器的结构示意图；
34.图4是本发明另一实施例的冷媒调节器的结构示意图；
35.图5是本发明又一实施例的冷媒调节器的结构示意图。
具体实施方式
36.下面参照图1至图5来描述本发明实施例的制冷系统和空调。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征，也即包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。当某个特征“包括或者包含”某个或某些其涵盖的特征时，除非另外特别地描述，这指示不排除其它特征和可以进一步包括其它特征。
37.图1是本发明一个实施例的制冷系统的循环图。图1中，实心箭头指示制冷循环冷媒流动方向，空心箭头指示制热循环冷媒流动方向。
38.如图1所示，本发明实施例的制冷系统包括：具有压缩机100、第一换热器300、节流装置400和第二换热器500的循环回路，其内流通有冷媒，构成蒸气压缩制冷循环系统。当然，制冷系统还包括一些阀门如截止阀600、700以及过滤器等等制冷配件。蒸气压缩制冷循环系统的原理及各部件连接关系为本领域技术人员所熟知的，在此不再赘述。
39.制冷系统用于输出冷量/热量，以对特定空间进行制冷/制热，可应用于空气调节设备、冷藏冷冻装置等等。制冷系统的运行工况(主要指第一换热器300、第二换热器500的所处环境温度/湿度)不同，对于参与循环的冷媒的量(以下简称冷媒循环量)的需求也不同。
40.例如，发明人发现，对于空调的制冷系统而言，不同运行模式(指的是制冷或制热)需要的最佳的冷媒循环量有所不同。具体地，相比于制冷模式，在制热模式下，冷媒单位质量流量的换热量较低，为保证制热能力，需要较多冷媒参与循环，因此需要调高冷媒循环量。除此之外，即便是同样的运行模式，工况发生变化(室外环境温度的差异)时，需要的最佳的冷媒循环量也有所不同。例如，同样是制热模式，在低温制热工况下(例如室外环境温度低于-7℃时)，室外环境温度更低，冷媒单位质量流量的换热量更低，为保证制热能力，需要更多冷媒参与循环，因此需要进一步调高冷媒循环量。
41.为此实现对冷媒循环量的调节，本发明实施例的制冷系统还包括冷媒调节器800。冷媒调节器800接入循环回路且位于第一换热器300与第二换热器500之间。冷媒调节器800具有容纳腔851和高度位置不同以用于冷媒出入容纳腔851的多个管口801、802、803。部分管口作为冷媒进口，供冷媒流入容纳腔851。部分管口作为冷媒出口，供冷媒流出容纳腔851。由于冷媒调节器800处于第一换热器300和第二换热器500之间，且第一换热器300和第
二换热器500之间的冷媒为液态或气液两相，故作为冷媒出口且位置最低的管口下方的冷媒将无法进入管口，而滞留在容纳腔851中，不参与循环，而该管口上方空间的冷媒将全部流出该管口参与循环。故，本发明的制冷系统配置成可受控地选用不同高度的管口容纳腔851的冷媒出口，以便调节滞留在容纳腔851的冷媒量，进而改变冷媒循环量。如此，制冷系统便于根据不同的工况来调节冷媒循环量，使其保持在最佳范围，提升制冷系统的能效。
42.具体地，当制冷系统需要调高冷媒循环量时，可选择使位置更低的管口801、802作为冷媒出口。反之，需要调低冷媒循环量时，选择使位置更高的管口803作为冷媒出口即可。可设计使更多(如三个、四个、五个或更多)管口能被切换为冷媒出口，以使冷媒循环量的调节档位更多。
43.在一些实施例中，制冷系统还包括流向切换元件200。流向切换元件200还用于控制循环回路的冷媒流向，以使制冷系统运行使第一换热器300作为冷凝器，第二换热器500作为蒸发器的制冷模式；或运行使第一换热器300作为蒸发器，第二换热器500作为冷凝器的制热模式。此时，制冷系统为热泵式制冷系统，主要应用于空调。图1所示方案中，流向切换元件200具体为四通阀，其四个阀口分别连通压缩机100的吸气口、压缩机100的排气口、第一换热器300和第二换热器500。利用四通阀调节切换制冷、制热模式的方案制冷领域普遍采用，在此不再赘述。
44.前述的冷媒调节器800的多个管口801、802、803包括一个或多个高度位置不同的低位管口801、802，和位置高于各低位管口801、802的一个或多个高度位置不同的高位管口803。各低位管口801、802连通第一换热器300，各高位管口803连通第二换热器500。如此一来，在制冷模式下，第一换热器300(作为冷凝器)下游冷媒经至少一个低位管口801、802进入容纳腔851，然后经至少一个高位管口803流出，以使该高位管口803下方的冷媒滞留在容纳腔851中，也就是使较多的冷媒滞留，从而使冷媒循环量更大。同理，在制热模式下，第二换热器500(作为冷凝器)下游冷媒经至少一个高位管口803进入容纳腔851，经至少一个低位管口801、802流出，以使低位管口801、802下方的冷媒滞留在容纳腔851中。
45.高位管口和低位管口的数量可为一个，也可为多个。具体如下：
46.在一种可选方案中，例如图1所示，使低位管口801、802的数量为两个，以使制冷系统具有三个冷媒循环量调节档位。分别为制冷模式、常规制热模式、低温制热模式下。两个低位管口801、802分别为第一低位管口801和位置低于第一低位管口801的第二低位管口802。制冷系统配置成：在制热模式且室外环境温度达到或高于预设温度时，使第一低位管口801连通第一换热器300，并关闭第二低位管口802与第一换热器300间的流路，以仅使位置更高的第一低位管口801及其流路工作，使冷媒循环量相对更少。而在制热模式且室外环境温度低于预设温度(可称为低温制热)时，导通第二低位管口802与第一换热器300间的流路，使位置更低的第二低位管口802工作，使冷媒循环量更多。该预设温度可为-7℃。在低温制热模式下，第一低位管口801与第一换热器300之间的流路可以打开，也可以关闭，而并不影响冷媒循环量。例如图1所示，可使第一低位管口801与第一换热器300间的流路处于常通状态，使冷媒调节器800包括电磁阀900，其位于第二低位管口802的连接管路上，以用于导通或关闭其与第一换热器300间的流路。本实施例能够匹配低温制热工况对冷媒循环量的更高要求，使制冷系统在低温制热模式下的效率更高。
47.在另一些可选方案中(未图示)，也可使低位管口和高位管口的数量均为一个。此
时制冷系统仅具有两个冷媒循环量调节档位，即制冷模式和制热模式。
48.在另一些可选方案中(未图示)，也可使高位管口的数量为多个。此时制冷系统在进行制冷模式下，具有多个冷媒循环量调节档位；在制热模式下，仅具有一个冷媒循环量调节档位。
49.在另一些可选方案中(未图示)，可使低位管口和高位管口的数量均为多个，此时制冷系统在进行制冷模式下，具有多个冷媒循环量调节档位；在制热模式下，同样具有多个冷媒循环量调节档位。
50.在图1所示实施例中，可使冷媒调节器800位于第一换热器300与节流装置400之间。此时，各低位管口801、802连通第一换热器300，各高位管口803连通节流装置400。具体如图1所示，在制冷模式下，参考实心箭头示意，冷媒经压缩机100压缩后，进入第一换热器300(作为冷凝器)冷凝为液态，然后从经第一低位管口801流入容纳腔851，电磁阀900关闭(也可以打开)，从高位管口803流至节流装置400进行节流成气液两相态，再流向第二换热器500(作为蒸发器)进行蒸发成低温低压气态，然后再流向压缩机100的吸气口重新压缩，如此循环流动。在常规制热模式(室外环境温度达到或高于预设温度)下，参考空心箭头示意，电磁阀900关闭，冷媒经压缩机100压缩后，依次经第二换热器500(作为冷凝器)和节流装置400，经高位管口803进入容纳腔851，经第一低位管口801流出，进入第一换热器300(作为蒸发器)，然后再流向压缩机100的吸气口重新压缩，如此循环流动。在低温制热模式(室外环境温度低于预设温度)下，参考空心箭头和一个双箭头示意，电磁阀900打开，冷媒经压缩机100压缩后，依次经第二换热器500(作为冷凝器)和节流装置400，经高位管口803进入容纳腔851，经第一低位管口801和第二低位管口802流出，进入第一换热器300(作为蒸发器)，然后再流向压缩机100的吸气口重新压缩，如此循环流动。
51.图2是本发明另一实施例的制冷系统的循环图。
52.图2所示实施例与图1所示实施例的区别在于改变了冷媒调节器800的位置，将其设置在节流装置400与第二换热器500之间。此时，各低位管口801、802连通节流装置400，各高位管口803连通第二换热器500。冷媒调节器800的结构与图1实施例相同，故在此不再对图2的实施例进行详细介绍。
53.图3是本发明一个实施例中的冷媒调节器800的结构示意图。图4是本发明另一实施例的冷媒调节器800的结构示意图；图5是本发明又一实施例的冷媒调节器800的结构示意图；
54.在一些实施例中，如图1至图3所示，可使冷媒调节器800包括罐体850和多个插接管810、820、830。罐体850限定有前述的容纳腔851，其可为由金属材质制成的抗压容器。多个插接管810、820、830从罐体850底部向上插入容纳腔851，各插接管810、820、830的上端高度位置不同，分别构成各管口801、802、803。当然，罐体850上开孔以允许插接管810、820、830插入。插接管810、820、830与罐体850的孔之间通过焊接等方式实现固定和密封。罐体850和多个插接管810、820、830整体构成冷媒调节器800，在进行制冷系统组装时，将制冷系统的其余相关管路与各插接管810、820、830相接即可。
55.在另一些实施例中，如图4所示，冷媒调节器800包括限定有容纳腔851的罐体850，各管口801、802、803为开设于罐体850侧壁的连接孔。该实施例的冷媒调节器800不包括插接管，在进行制冷系统组装时，制冷系统的相关管路需要与罐体850侧壁的连接孔相接。
56.在又一些实施例中，如图5所示，冷媒调节器800包括罐体850和多个插接管810、820、830。罐体850限定有前述的容纳腔851，可为由金属材质制成的抗压容器。多个插接管810、820、830从罐体850的侧壁部水平地插入容纳腔851，各插接管810、820、830插入罐体内部的端口高度位置不同，分别构成各管口801、802、803。当然，罐体850上开孔以允许插接管810、820、830插入。插接管810、820、830与罐体850的孔之间通过焊接等方式实现固定和密封。罐体850和多个插接管810、820、830整体构成冷媒调节器800，在进行制冷系统组装时，将制冷系统的其余相关管路与插接管810、820、830相接即可。
57.本发明实施例另一方面还提供了一种空调。该空调包括以上任一实施例的制冷系统，本发明并不对空调的具体形式进行限定，其可为家用空调或各式中央空调机组，以用于直接对室内环境进行制冷/制热，或通过载冷剂传输冷量或热量，间接对室内环境进行制冷/制热。
58.至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。