[发明专利]带喷射器的热泵

说明书

一种系统(20；300)包括：具有吸入端口(40)和排放端口(42)的压缩机(22)；具有动力流入口(50)、吸入流入口(52)和出口(54)的喷射器(32)；具有入口(72)、蒸气出口(74)和液体出口(76)的分离器(34)；第一热交换器(24)；膨胀装置(28)；和第二热交换器(26；302)。导管和阀被定位以提供以下模式中的交替操作：冷却模式；第一加热模式；和第二加热模式。在所述冷却模式和第二加热模式中，所述喷射器的针(60)关闭。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年11月20日提交的且标题为“Heat Pump with Ejector”的美国专利申请号62/258,345的权益，所述美国专利申请的公开内容通过引用整体并入本文，如同详细阐述一样。

背景技术

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。

蒸气压缩系统长期以来一直用于空气调节。示例性蒸气压缩空调包括制冷剂压缩机、压缩机下游沿着制冷剂流动路径的室外热交换器、位于室外热交换器下游的膨胀装置、以及位于制冷剂流动路径返回压缩机之前的膨胀装置下游的室内热交换器。制冷剂在压缩机中被压缩。然后，制冷剂在室外热交换器中排热并失温。示例性室外热交换器是制冷剂-空气热交换器，其中受风扇强制的室外空气从制冷剂获取热量。通过排热，制冷剂可以在排热热交换器中从蒸气冷凝成液体。因此，这种交换器通常被称为冷凝器。在其他系统中，制冷剂保持蒸气，并且此等被称为气体冷却器。

制冷剂在膨胀装置中膨胀并降低温度。制冷剂降低的温度因此在吸热热交换器(例如蒸发器)中吸收热量。再者，蒸发器可以是制冷剂-空气热交换器，跨所述制冷剂-空气热交换器，受风扇强制的内部/室内气流被驱动，内部/室内气流将热量排出到制冷剂。

这种蒸气压缩系统也可以用于加热内部空间。在这种情况下，制冷剂的流动方向被改变，以首先从压缩机流到室内热交换器，并从室外热交换器返回到压缩机。这种布置被称为热泵。

除了孔口和阀等简单的膨胀装置外，喷射器也被用作膨胀装置。在室内和室外环境之间温差较大的情况下，喷射器特别有效。

示例性喷射器形成为嵌套在外部构件或主体内的动力(主)喷嘴的组合。喷射器具有可形成动力喷嘴入口的动力流入口(主入口)。喷射器出口可以是外部构件的出口。动力/主制冷剂流进入入口，且然后流入动力喷嘴的会聚区段。动力/主制冷剂流然后通过喉部区段和膨胀(发散)区段并通过动力喷嘴的出口。动力喷嘴使流加速并降低流的压力。喷射器具有形成外部构件入口的辅助入口。动力喷嘴对主流造成的压力降低有助于通过吸入端口将吸入流或辅助流吸入到外部构件中。外部构件可以包括具有会聚区段和细长喉部或混合区段的混合器。外部构件还具有处于细长喉部或混合区段下游的发散区段或扩散器。动力喷嘴出口可以定位在会聚区段内。当动力流离开动力喷嘴出口时，其开始与吸入流混合，并通过提供混合区域的混合区段发生进一步混合。

喷射器可以与传统的制冷剂或基于CO₂的制冷剂一起使用。在利用CO₂的示例性操作中，动力流可以典型地在进入喷射器时是超临界的，并且在离开动力喷嘴时是亚临界的。辅助流在进入辅助入口时是气态的(或者带有少量液体的气体混合物)。所得的组合流是液体/蒸气混合物，并且在扩散器中减速并恢复压力，同时维持混合物形式。

2003年4月22日发布的且标题为“Ejector Cycle System”的Takeuchi等人的美国专利6550265公开了用于在冷却模式和加热模式中使用喷射器的切换布置。2012年7月19日公布的且标题为“Heat Pump Apparatus”的Okazaki等人的美国专利申请公布2012/0180510A1公开了具有喷射器和非喷射器加热模式及非喷射器除霜模式的配置。另外，2015年5月14日提交的且标题为“Heat Pump with Ejector”的Feng等人的PCT/US2015/030709公开了具有替代喷射器和非喷射器加热模式及非喷射器冷却模式的配置。

发明内容