CN106196699A - 用于热泵***的热交换器、热泵***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于热泵***的热交换器、热泵***及其控制方法，所述的热交换器包括：油分离器组件和套设在所述油分离器组件外部的壳体，所述壳体与所述油分离器组件之间形成有用于充水的空腔，所述空腔具有入水口和出水口；其中，所述油分离器组件包括：罐体、进气管、排气管和回油管，所述回油管从所述罐体的顶部***，并伸至所述罐体的底部。本发明的技术方案能够借助油分离器组件的热量来实现对水的加热，有效提高了能源的利用效率，并且无需在原有热泵***的基础上增加过多的部件就可以实现制热水的功能，有效降低了产品的生产成本。

Description

用于热泵***的热交换器、热泵***及其控制方法
技术领域
本发明涉及热泵技术领域，具体而言，涉及一种用于热泵***的热交换器、一种热泵***和一种热泵***的控制方法。
背景技术
传统的风冷式热泵***在制冷运行时，其室外侧换热器的热量被空气带走，并没有得到有效利用；而空气能热水器则是利用了冷凝器侧的高温热量来实现制热水，但是因为没有内机，所以不能实现室内的温度调节。为了实现两种电器的功能，提高能源的利用效率，热泵热水器应运而生，热泵热水器可以在对房间制冷的同时来制热水，有效提高了能源的利用效率。其中，热泵热水器是在原热泵***的基础上增加一个套管式水换热器和一个四通阀，该套管式水换热器通过这个四通阀与风冷冷凝器并联，该四通阀的关和开控制着冷媒是经过风冷冷凝器还是水冷冷凝器，只有在制热水需求的时候高温冷媒才会经过水冷冷凝器，其它情况都是按普通的热泵***运行。
另外，多联机空调***为了保证压缩机的可靠运行，都会在压缩机的排气口设置一个油分离器来将排气中的润滑油分离出来，并回流至压缩机。其中，油分离器的原理是：携带润滑油的高温高压冷媒进入油分离器的罐体后撞击在侧壁上，油滴小颗粒在离心力的作用下被分离出来沿着罐体内表面落在罐体底部，然后通过回油毛细管回流至压缩机。目前，油分离器除了实现油气分离的功能以外几乎没有其它的作用。
可见，现有的热泵热水器需要在原热泵***的基础上增加额外的部件，结构复杂，且生产成本较高。而油分离器中进入的是高温高压的冷媒，其温度较高，因此若能够利用油分离器的热量来实现制热水的功能，无疑会利于生产成本的降低和能源的有效利用。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出了一种用于热泵***的热交换器，使得能够借助油分离器组件的热量来实现对水的加热，有效提高了能源的利用效率，并且无需在原有热泵***的基础上增加过多的部件就可以实现制热水的功能，有效降低了产品的生产成本。
本发明的另一个目的在于提出了一种热泵***及其控制方法。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例，提出了一种用于热泵***的热交换器，包括：油分离器组件和套设在所述油分离器组件外部的壳体，所述壳体与所述油分离器组件之间形成有用于充水的空腔，所述空腔具有入水口和出水口；其中，所述油分离器组件包括：罐体、进气管、排气管和回油管，所述回油管从所述罐体的顶部***，并伸至所述罐体的底部。
根据本发明的实施例的用于热泵***的热交换器，由于压缩机排出的高温高压的气态冷媒在从油分离器组件的进气管进入油分离器组件之后，气态冷媒会以倾斜的角度撞击在油分离器组件的内壁面上，冷媒气体中的小油滴在离心力的作用下分离出来并沿着油分离器组件的内壁面落在罐体底部，分离出来的润滑油再经过回油管回到压缩机，而冷媒气体则从排气管出来，可见油分离器组件的罐体在***运行时总是处于高温状态。因此通过设置壳体套设在油分离器组件的外部，以形成用于充水的空腔，使得能够借助油分离器组件的热量来实现对水的加热，有效提高了能源的利用效率。而在将上述热交换器应用在热泵***中时，使得无需在原有热泵***的基础上增加过多的部件就可以实现制热水的功能，有效降低了产品的生产成本。
根据本发明的上述实施例的用于热泵***的热交换器，还可以具有以下技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述油分离器组件还包括：第一安装基座，所述罐体的顶部设置在所述第一安装基座上；所述壳体设置在第二安装基座上，所述第二安装基座和所述第一安装基座上设置有对应的装配孔，所述第一安装基座和所述第二安装基座通过所述装配孔进行装配，以将所述壳体套设在所述油分离器组件的外部。
在该实施例中，通过在罐体的顶部设置第一安装基座，并将壳体设置在第二安装基座上，使得能够方便地通过第一安装基座和第二安装基座来将壳体与油分离器组件的罐体进行组装。其中，油分离器组件的罐体可以焊接在第一安装基座上；壳体也可以焊接在第二安装基座上。同时，油分离器组件与壳体之间的模块化组装的特点也使得具有较高的灵活性，便于后期的维护，并且也便于清除水垢。
根据本发明的一个实施例，所述第一安装基座和所述第二安装基座之间设置有密封圈。
在该实施例中，通过在第一安装基座和第二安装基座之间设置密封圈，使得能够保证油分离器组件与壳体之间的密封，避免腔体内的水流出。
根据本发明的一个实施例，所述入水口设置在所述第一安装基座上，所述出水口设置在所述壳体的底部。
根据本发明的一个实施例，所述油分离器组件还包括：储油罐，设置在所述罐体内，所述储油罐的中上部设置有与所述罐体相通的开口，所述进气管和所述回油管伸入所述储油罐内，所述排气管设置在所述储油罐外且伸入所述罐体的底部。
在该实施例中，由于油分离器组件与壳体之间的空腔内的水会带走油分离器组件的热量，因此若空腔内的水流量较大，则可能会将油分离器组件内的气体冷媒的温度冷却到饱和温度以下，进而液态的冷媒会和润滑油混合一起通过回油管返回压缩机，这样会导致压缩机液击。因此，通过在罐体内设置储油罐，且进气管和回油管伸入储油罐内，排气管设置在储油罐外且伸入罐体的底部，使得即便油分离器组件内的气态冷媒的温度被冷却到饱和温度以下，液态的冷媒也能够与分离出的润滑油隔开，进而能够避免液态冷媒随润滑油回流至压缩机而导致压缩机液击的风险。
根据本发明的一个实施例，所述空腔内设置有换热器翅片。通过在空腔内设置换热器翅片，使得能够强化换热效果。
根据本发明第二方面的实施例，还提出了一种热泵***，包括：压缩机、四通阀、室外换热器、室内机、低压罐、水箱，以及如上述实施例中任一项所述的用于热泵***的热交换器；
其中，所述压缩机的出口与所述油分离器组件的进气管连通，所述四通阀的四个端口分别连接至所述油分离器组件的排气管、所述室外换热器的第一端口、所述低压罐的入口和第一截止阀，所述低压罐的出口和所述油分离器组件的回油管均连接至所述压缩机的进口，所述室外换热器的第二端口通过第一节流部件连接至第二截止阀，所述第一截止阀和所述第二截止阀与所述室内机中的冷媒管道相连通；
所述水箱的第一端口与所述入水口连通，所述水箱的第二端口与所述出水口连通，所述水箱的第一端口与所述入水口之间的管道上设置有水泵，所述入水口还通过补水阀与水源连通。
根据本发明的实施例的热泵***，由于压缩机排出的高温高压的气态冷媒在从油分离器组件的进气管进入油分离器组件之后，气态冷媒会以倾斜的角度撞击在油分离器组件的内壁面上，冷媒气体中的小油滴在离心力的作用下分离出来并沿着油分离器组件的内壁面落在罐体底部，分离出来的润滑油再经过回油管回到压缩机，而冷媒气体则从排气管出来，可见油分离器组件的罐体在***运行时总是处于高温状态。因此通过设置水箱的第一端口与腔体的入水口连通，并设置水箱的第二端口与腔体的出水口连通，使得热泵***能够借助油分离器组件的热量来实现制热水的功能，有效提高了能源的利用效率，同时由于无需在原有热泵***的基础上增加过多的部件就可以实现制热水的功能，有效降低了产品的生产成本。
而通过在水箱的第一端口与入水口之间的管道上设置水泵，使得能够通过水泵带动水在水箱与腔体之间循坏，以便于对水箱内的水加热。
根据本发明的一个实施例，所述的热泵***还包括：电磁阀，并联在所述第一截止阀与所述第二截止阀之间。
在该实施例中，通过在第一截止阀和第二截止阀之间并联电磁阀，使得热泵***能够根据运行模式的不同来对该电磁阀进行控制。比如，热泵***在运行制热水模式时，可以控制该电磁阀开启，并控制室内机中的电子膨胀阀关闭，这样冷媒不经过室内机直接通过该电磁阀并经过上述第一节流部件节流后进入室外换热器，在室外换热器蒸发之后返回压缩机；而在热泵***制冷且制热水运行时，通过控制上述电磁阀开启，使得冷媒能够依次经过室外换热器、室内换热器，然后返回压缩机，在保证制冷的前提下，实现制热水的功能。
根据本发明的一个实施例，所述的热泵***还包括：流量控制阀，与所述水泵串联在所述水箱的第一端口与所述入水口之间的管道上。
在该实施例中，通过设置流量控制阀与水泵串联在水箱的第一端口与腔体的入水口之间的管道上，使得能够通过流量控制阀来控制腔体内的水流速率，避免水流速率较大导致将油分离器组件内的冷媒冷却至饱和温度以下而可能出现压缩机液击的问题。
根据本发明的一个实施例，所述水箱中设置有水位传感器。通过在水箱内设置水位传感器，使得能够对水箱内的水位进行监测，以将水箱内的水位控制在合理的范围内。
根据本发明第三方面的实施例，还提出了一种热泵***的控制方法，用于对如上述实施例中任一项所述的热泵***进行控制，所述控制方法包括：在确定需要制热水且所述压缩机正在运行时，检测所述油分离器组件的排气管温度；在所述油分离器组件的排气管温度大于或等于预定温度值时，根据所述水箱内的水温和水位，对所述补水阀和所述水泵进行控制。
根据本发明的实施例的热泵***的控制方法，通过在检测到油分离器组件的排气管温度大于或等于预定温度值时，根据水箱内的水温和水位来对补水阀和水泵进行控制，使得能够在油分离器的温度较高时才开启制热水功能，避免油分离器内的温度较低也开启制热水功能而影响热泵***的稳定性。而通过根据水箱内的水温和水位来对补水阀和水泵进行控制，使得能够对水箱内的水量和水温进行精确控制。
根据本发明的一个实施例，根据所述水箱内的水温和水位，对所述补水阀和所述水泵进行控制的步骤，具体包括：
在所述水箱内的水位小于或等于第一设定水位时，控制所述补水阀开启；
在所述水箱内的水位大于所述第一设定水位时，判断所述水箱内的水温是否达到设定水温；在判定所述水箱内的水温达到所述设定水温时，若所述水箱内的水位达到第二设定水位，则确定制热水完成，否则控制所述补水阀开启，其中，所述第二设定水位高于所述第一设定水位；在判定所述水箱内的水温未达到所述设定水温时，控制所述水泵开启；
在所述水箱内的水位达到所述第二设定水位时，控制所述补水阀关闭。
在该实施例中，通过在水箱内的水位小于或等于第一设定水位时，控制补水阀开启，可以在水箱内的水量较少时及时进行补充。而在水箱内的水位大于第二设定水位且水温达到设定水温时，说明书制热水已经完成；当水箱内的水位未达到第二设定水位但水位已经达到设定水温时，可以控制补水阀开启来进行补水。当水箱内水位大于第一设定水位但水温未达到设定水温时，通过控制水泵开启，可以实现对水箱内的水进行循环加热。
此外，通过在水箱内的水位达到第二设定水位时，控制补水阀关闭，可以避免水箱内的水量过多而溢出。
根据本发明的一个实施例，在控制所述补水阀开启之后，还包括：根据所述出水口的温度调节所述补水阀的开度。
在该实施例中，通过根据腔体的出水口的温度调剂补水阀的开度，可以避免水流速率较大导致将油分离器组件内的冷媒冷却至饱和温度以下而可能出现压缩机液击的问题。
根据本发明的一个实施例，在所述热泵***包括与所述水泵串联在所述水箱的第一端口与所述入水口之间的管道上的流量控制阀的情况下，所述控制方法还包括：在控制所述水泵开启之后，根据所述出水口的温度调节所述流量控制阀的开度。
在该实施例中，当流量控制阀与水泵串联在水箱的第一端口与腔体的入水口之间的管道上时，通过根据腔体的出水口的温度来调节流量控制阀的开度，可以避免水流速率较大导致将油分离器组件内的冷媒冷却至饱和温度以下而可能出现压缩机液击的问题。
根据本发明的一个实施例，所述的热泵***的控制方法，还包括：在接收到制热水运行的指令，或在接收到制冷且制热水运行的指令时，确定需要制热水。
根据本发明的一个实施例，在所述热泵***包括并联在所述第一截止阀与所述第二截止阀之间的电磁阀，且所述室内机的冷媒管道上设置有第二节流部件的情况下，所述控制方法还包括：在接收到所述制热水运行的指令时，控制所述四通阀将所述油分离器组件的排气管与所述第一截止阀连通、将所述室外换热器的第一端口与所述低压罐的入口连通，并控制所述电磁阀开启和所述第二节流部件关闭；
在接收到所述制冷且制热水运行的指令时，控制所述四通阀将所述油分离器组件的排气管与所述室外换热器的第一端口连通、将所述低压罐的入口与所述第一截止阀连通，并控制所述电磁阀关闭和所述第二节流部件开启。
在该实施例中，当热泵***在制热水运行时，通过控制四通阀将油分离器组件的排气管与第一截止阀连通、将室外换热器的第一端口与低压罐的入口连通，并控制电磁阀开启和第二节流部件关闭，使得冷媒能够不经过室内机直接通过上述电磁阀并经过上述第一节流部件节流后进入室外换热器，在室外换热器蒸发之后返回压缩机。而在热泵***制冷且制热水运行时，通过控制上述电磁阀开启，使得冷媒能够依次经过室外换热器、室内换热器，然后返回压缩机，在保证制冷的前提下，实现制热水的功能。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了相关技术中的油分离器的结构示意图；
图2示出了根据本发明的第一个实施例的油分离器组件的结构示意图；
图3示出了根据本发明的实施例的水换热器组件的结构示意图；
图4示出了根据本发明的实施例的密封圈的结构示意图；
图5示出了根据本发明的实施例的换热器翅片的结构示意图；
图6示出了根据本发明的第一个实施例的用于热泵***的热交换器的结构示意图；
图7示出了根据本发明的第二个实施例的油分离器组件的结构示意图；
图8示出了根据本发明的第二个实施例的用于热泵***的热交换器的结构示意图；
图9示出了相关技术中的热泵***的结构示意图；
图10示出了根据本发明的第一个实施例的热泵***的结构示意图；
图11示出了根据本发明的实施例的热泵***的控制方法的流程示意图；
图12示出了根据本发明的第二个实施例的热泵***的结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
在介绍本发明提出的热泵***的热交换器之前，先介绍目前的油分离器结构，具体如图1所示，目前的油分离器包括：罐体14、进气管11、排气管12和设置在罐体14底部的回油管13。
当携带润滑油的高温高压的冷媒从压缩机排出后，沿着进气管11进入油分离器的罐体14后撞击在侧壁上，油滴小颗粒在离心力的作用下被分离出来沿着罐体14的内表面落在罐体14的底部，然后通过回油管13回流至压缩机，而气态冷媒通过排气管12进入热泵***中进行循环。
可见，油分离器的罐体14在热泵***运行时总是处于高温状态，但是目前的油分离器除了实现油气分离的功能以外几乎没有其它的作用。
为了实现能源的有效利用，本发明在油分离器的结构基础上进行了改进，具体如下：
如图2所示为本发明提出的油分离器组件的结构，具体包括：罐体24、进气管21、排气管22和回油管23，回油管23从罐体24的顶部***，并伸至罐体34的底部。
当携带润滑油的高温高压的冷媒从压缩机排出后，沿着进气管21进入油分离器的罐体24后撞击在侧壁上，油滴小颗粒在离心力的作用下被分离出来沿着罐体24的内表面落在罐体24的底部，然后在气态冷媒的压力作用下通过回油管23回流至压缩机，而气态冷媒通过排气管22进入热泵***中进行循环。
其中，本发明提出的油分离器组件还具有安装基座25，该安装基座25可以与罐体24焊接在一起，目的是为了与图3所示的壳体31进行组装。此外，在安装基座25上还设置有一个入水口26，当图3所示的壳体31与图2所示的油分离器组件组装之后，可以通过该入水口26来向罐体24与壳体31之间的空腔内充水。安装基座25上设置有装配孔27，以便于与图3所示的组件进行组装。
如图3所示，壳体31设置在安装基座32上，比如可以通过焊接的方式来将安装基座32焊接在壳体31上，在壳体31的底部设置有出水口33，并且在安装基座32上设置有装配孔34，以便于与图2中所示的油分离器组件进行组装。其中，图3所示的结构可以称之为水换热器组件。
图4示出了用于装配在安装基座25与安装基座34之间的密封圈，其主要作用是实现两个安装基座之间的密封功能。
图5示出了换热器翅片的结构，换热器翅片51可以安装在壳体31与油分离器组件的罐体24之间的空腔内，以增强换热效果。
基于上述结构，本发明提出的用于热泵***的热交换器如图6所示，包括：图2中所示的油分离器组件和图3所示的水换热器组件，二者通过装配螺栓61装配为一个整体，冷媒在油分离器组件的罐体24内部实现油气分离，循环冷却水通过罐体24的外壁面和壳体31的内壁面以及两个安装基座表面形成的密封空腔实现换热，以达到制热水的目的。
其中，在本发明的其它实施例中，在装配之后，也可以不安装换热器翅片51，当然换热效果会有所下降。此外，也可以将入水口26设置在壳体31的侧壁上，但是这样会增加工艺难度。
本发明提出了油分离器组件和水换热器组件是基于模块化的思想来进行设计和组装的，这样具有更强的灵活性，并且也便于后期维护和清理水垢。在本发明的其它实施例中，也可以直接设计一体式的结构来保证对油分离器组件和壳体之间形成的空腔内的水进行加热。
进一步地，在图6所示的结构中，由于油分离器组件与壳体31之间的空腔内的水会带走油分离器组件的热量，因此若空腔内的水流量较大，则可能会将油分离器组件内的气体冷媒的温度冷却到饱和温度以下，进而液态的冷媒会和润滑油混合一起通过回油管返回压缩机，这样会导致压缩机液击。为了避免压缩机存在液击的风险，本发明对油分离器组件的结构做了进一步改进，具体如图7所示：
在油分离器组件的罐体24内设置一个储油罐71，其中储油罐71的中上部设置有开口，以与罐体24相通。进气管21和回油管23***储油罐71内，排气管22处于储油罐71外且伸入罐体24的底部。
基于图7的结构，如图8所示为改进后的热交换器的结构，改进后的结构使得即便油分离器组件内的气态冷媒的温度被冷却到饱和温度以下，液态的冷媒也能够与分离出的润滑油隔开，进而润滑油只能通过延伸至储油罐71底部的回油管23回到压缩机，而冷媒只能经过延伸到罐体24底部的排气管22出来，有效避免了液态冷媒随润滑油回流至压缩机而导致压缩机液击的风险。
普通的油分离器尺寸较小，在实际设计时，可以根据换热量的大小来设计相应油分离器组件的尺寸以满足换热的要求。
基于本发明提出的用于热泵***的热交换器(也可以称之为油分水换热器)，本发明还提出了一种新的热泵***，在介绍本发明提出的热泵***之前，先介绍相关技术中采用的热泵***，具体如图9所示：
当热泵***制冷运行时，压缩机91排出的气态冷媒从油分离器组件的进气管21进入，经油气分离后的高温高压冷媒气体从油分离器组件的排气管22经四通阀92进入室外换热器93，经室外换热器93冷凝降温后的高压液体冷媒经过电子膨胀阀95和截止阀97之后进入室内机，从室内换热器吸热后的冷媒气体经过截止阀98回到室外机，再经过四通阀92、低压罐94回到压缩机91完成冷媒的循环，而油分离器组件中分离出来的润滑油经回油管23回到压缩机91。
在制热运行时，排出的气态冷媒从油分离器组件的进气管21进入，经油气分离后的高温高压冷媒气体从油分离器组件的排气管22经四通阀92和截止阀98进入室内机，在室内换热器的作用下实现房间制热，在室内换热器中散热后的高压液态冷媒经过截止阀97返回室外机，经电子膨胀阀95节流后在室外换热器93中蒸发吸热，吸热后的气态冷媒经四通阀92、低压罐94回到压缩机91完成冷媒循环，而油分离器组件中分离出来的润滑油经回油管23回到压缩机91，保证压缩机91不缺油运转。
其中，电磁阀96在除霜运行时打开有利于***快速除霜。在图9所示的实施例中，油分离器组件的功能只是实现压缩机91排气中油和冷媒的分离作用。
需要注意的是：图9中所示的油分离器组件可以采用本发明提出的新型油分离器组件，这样当用户需要对热泵***进行升级时，可以直接在此基础上添加图3中所示的水换热器组件。
为了实现能源的有效利用，本发明提出的热泵***的结构如图10所示，具体包括：压缩机101、四通阀102、室外换热器103、室内机(图中未示出)、低压罐106、水箱109，以及图6所示的用于热泵***的热交换器。
其中，压缩机101的出口与油分离器组件的进气管21连通，四通阀102的四个端口分别连接至油分离器组件的排气管22、室外换热器103的第一端口、低压罐106的入口和第一截止阀108，低压罐106的出口和油分离器组件的回油管23均连接至压缩机101的进口，室外换热器103的第二端口通过第一节流部件104连接至第二截止阀107，第一截止阀108和第二截止阀107与室内机中的冷媒管道相连通；水箱109的第一端口与入水口26连通，水箱109的第二端口与出水口33连通，水箱109的第一端口与入水口26之间的管道上设置有水泵110，入水口26还通过补水阀111与水源连通(图10中所示的112为自来水接口)。
在图10所示的热泵***中，通过设置水箱109的第一端口与腔体的入水口26连通，并设置水箱109的第二端口与腔体的出水口33连通，使得热泵***能够借助油分离器组件的热量来实现制热水的功能，有效提高了能源的利用效率，同时由于无需在原有热泵***的基础上增加过多的部件就可以实现制热水的功能，有效降低了产品的生产成本。
而通过在水箱109的第一端口与入水口26之间的管道上设置水泵110，使得能够通过水泵110带动水在水箱109与腔体之间循坏，以便于对水箱109内的水加热。
进一步地，热泵***还包括：电磁阀105，并联在第一截止阀108与第二截止阀107之间。
在该实施例中，通过在第一截止阀108和第二截止阀107之间并联电磁阀105，使得热泵***能够根据运行模式的不同来对该电磁阀105进行控制。比如，热泵***在运行制热水模式时，可以控制该电磁阀105开启，并控制室内机中的电子膨胀阀关闭，这样冷媒不经过室内机直接通过该电磁阀105并经过第一节流部件104节流后进入室外换热器103，在室外换热器103蒸发之后返回压缩机101；而在热泵***制冷且制热水运行时，通过控制上述电磁阀105开启，使得冷媒能够依次经过室外换热器103和室内机，然后返回压缩机101，在保证制冷的前提下，实现制热水的功能。
进一步地，热泵***还包括：流量控制阀113，与水泵110串联在水箱109的第一端口与入水口26之间的管道上。
在该实施例中，通过设置流量控制阀113与水泵110串联在水箱109的第一端口与腔体的入水口26之间的管道上，使得能够通过流量控制阀113来控制腔体内的水流速率，避免水流速率较大导致将油分离器组件内的冷媒冷却至饱和温度以下而可能出现压缩机液击的问题。
进一步地，水箱109中设置有水位传感器114，以对水箱109内的水位进行监测。并且还设置有用水接口116和排污口115。
在图10所示的热泵***中，采用了本发明提出的用于热泵***的热交换器之后，通过增加水箱109(可以是承压保温水箱)等配件，可以将普通热泵升级成具有制热水功能的热泵***(如热泵热水器)。
基于图10所示的热泵***，本发明提出的控制方法如图11所示，包括：
步骤1100，在确定需要制热水且压缩机正在运行时，检测油分离器组件的排气管温度；
步骤1102，在油分离器组件的排气管温度大于或等于预定温度值时，根据水箱内的水温和水位，对补水阀和水泵进行控制。
通过在检测到油分离器组件的排气管温度大于或等于预定温度值时，根据水箱内的水温和水位来对补水阀和水泵进行控制，使得能够在油分离器的温度较高时才开启制热水功能，避免油分离器内的温度较低也开启制热水功能而影响热泵***的稳定性。而通过根据水箱内的水温和水位来对补水阀和水泵进行控制，使得能够对水箱内的水量和水温进行精确控制。
在本发明的一个实施例中，步骤1102具体包括：
在水箱内的水位小于或等于第一设定水位时，控制补水阀开启；
在水箱内的水位大于第一设定水位时，判断水箱内的水温是否达到设定水温；在判定水箱内的水温达到设定水温时，若水箱内的水位达到第二设定水位，则确定制热水完成，否则控制补水阀开启，其中，所述第二设定水位高于所述第一设定水位；在判定水箱内的水温未达到设定水温时，控制水泵开启；
在水箱内的水位达到第二设定水位时，控制补水阀关闭。
在该实施例中，通过在水箱内的水位小于或等于第一设定水位时，控制补水阀开启，可以在水箱内的水量较少时及时进行补充。而在水箱内的水位大于第二设定水位且水温达到设定水温时，说明书制热水已经完成；当水箱内的水位未达到第二设定水位但水位已经达到设定水温时，可以控制补水阀开启来进行补水。当水箱内水位大于第一设定水位但水温未达到设定水温时，通过控制水泵开启，可以实现对水箱内的水进行循环加热。
此外，通过在水箱内的水位达到第二设定水位时，控制补水阀关闭，可以避免水箱内的水量过多而溢出。
进一步地，在控制补水阀开启之后，还包括：根据所述出水口的温度调节补水阀的开度。
在该实施例中，通过根据腔体的出水口的温度调剂补水阀的开度，可以避免水流速率较大导致将油分离器组件内的冷媒冷却至饱和温度以下而可能出现压缩机液击的问题。
进一步地，所述的控制方法还包括：在控制水泵开启之后，根据所述出水口的温度调节所述流量控制阀的开度。
在该实施例中，通过根据腔体的出水口的温度来调节流量控制阀的开度，可以避免水流速率较大导致将油分离器组件内的冷媒冷却至饱和温度以下而可能出现压缩机液击的问题。
进一步地，所述的热泵***的控制方法，还包括：在接收到制热水运行的指令，或在接收到制冷且制热水运行的指令时，确定需要制热水。
其中，根据本发明的一个实施例，在室内机的冷媒管道上设置有第二节流部件的情况下，所述的控制方法还包括：在接收到制热水运行的指令时，控制四通阀将油分离器组件的排气管与所述第一截止阀连通、将室外换热器的第一端口与低压罐的入口连通，并控制所述电磁阀开启和第二节流部件关闭；
在接收到制冷且制热水运行的指令时，控制四通阀将所述油分离器组件的排气管与室外换热器的第一端口连通、将低压罐的入口与所述第一截止阀连通，并控制所述电磁阀关闭和所述第二节流部件开启。
在该实施例中，当热泵***在制热水运行时，通过控制四通阀将油分离器组件的排气管与第一截止阀连通、将室外换热器的第一端口与低压罐的入口连通，并控制电磁阀开启和第二节流部件关闭，使得冷媒能够不经过室内机直接通过上述电磁阀并经过上述第一节流部件节流后进入室外换热器，在室外换热器蒸发之后返回压缩机。而在热泵***制冷且制热水运行时，通过控制上述电磁阀开启，使得冷媒能够依次经过室外换热器、室内换热器，然后返回压缩机，在保证制冷的前提下，实现制热水的功能。
总结来说：
对于图10所示的热泵***，当有制热水需求时，如果检测到压缩机101在运行且油分离器组件的排气管22的出口温度高于设定的温度Tr，则水路***会检测水箱109中的水位S是否低于预设的最低水位S1，如果S≤S1，则打开补水阀111补充水位。其中，在打开补水阀111补充水位时，水泵110和流量控制阀113可以关闭，因为补水阀111打开后，水压足够推动管道中的水进入水箱109，此时，补水阀111的开度根据出水口33的出水温度T0来设定，避免补水阀111的开度较大导致冷媒液化。
如果刚开始时检测到S＞S1，则打开水泵110和流量控制阀113，此时补水阀111关闭，流量控制阀113的开度根据出水口33的出水温度T0来设定。当检测到水箱109中的温度Tw达到设定温度时，再检测水箱109中的水位S是否大于预设的最高水位S2，如果S≥S2，则关闭水泵110和流量控制阀113，并确定制热水完成，此时可以发送制热水能需为零的指令给控制器；而如果S<S2，则关闭水泵110和流量控制阀113，并打开补水阀111，补水阀111的开度根据出水口33的出水温度T0来调节。无论任何时候，只要检测到水箱109中的水位S≥S2，则补水阀111都要强制关闭，防止水位溢出。
在本发明的一个实施例中，热泵***可以有制冷模式、制热模式、制热水模式、制冷且制热水模式、除湿模式和送风模式等，只有在制热水模式和制冷且制热水模式时，才确定有制热水的需求，并且只有检测到有制热水的需求时水循环***才会运行。当热泵***运行制冷模式、制热模式、除湿模式和送风模式时与普通的热泵***一样，此时水路循环关闭。
具体来说，当热泵***运行制热水模式时，室外机接收到来自遥控器或者线控器发送来的制热水需求，四通阀102上电换向，电磁阀105打开，室内机的电子膨胀阀(即上述的第二节流部件)关闭，压缩机101根据能需大小决定运行频率。从压缩机101排出的高温高压气态冷媒从进气管21进入油分离器组件，在离心力作用下实现油和冷媒的分离，同时高温冷媒与来自水箱109侧的循环水在腔体内进行换热，经油气分离和降温后的冷媒从排气管22出来经过四通阀102、电磁阀105和电子膨胀阀104(即上述第一节流部件)的节流作用，在室外换热器103中蒸发吸热量后再经过四通阀102、低压罐106回到压缩机101完成冷媒循环。而油分离器组件中的润滑油则经过回油管23返回压缩机101，而水路循环***根据上面的控制逻辑运行。
当热泵***运行制冷且制热水模式时，室外机接收到来自遥控器或者线控器发送来的制冷且制热水需求，四通阀102关闭，电磁阀105关闭，室内机电子膨胀阀根据实际需求进行调节，压缩机101根据能需大小决定运行频率。从压缩机101排出的高温高压气态冷媒从进气管21进入油分离器组件，在离心力作用下实现油和冷媒的分离，同时高温冷媒与来自水箱109侧的循环水在腔体内进行换热，经油气分离和降温后的高压中温冷媒从排气管22出来经过四通阀102进入室外换热器103冷凝降温，再经过电子膨胀阀104从第二截止阀107进入室内机，在室内机中蒸发吸热后从第一截止阀108回到室外机，再经过四通阀102、低压罐106回到压缩机101完成冷媒循环。而油分离器组件中的润滑油则经过回油管23返回压缩机101，而水路循环***根据上面的控制逻辑运行。
其中，对于图10所示的热泵***，由于油分离器组件内部未设置储油罐，因此在水循环控制时要确保排气管22的出口温度不低于冷媒的饱和温度，以避免出现压缩机液击的问题。
基于此，如图12所示，油分离器组件采用图7所示的结构，即在罐体24内设置储油罐71，这种结构使得水路***的控制不受气态冷媒的饱和温度的限制，制热水更快更节能。水路的控制逻辑如上述所述，但是无需根据出水口33的出水温度T0来设置补水阀111和流量控制阀113的开度，并且在这种结构下，水路中也可以无需设置流量控制阀113。
此外，对于图10和图12所示的热泵***，也可以在油分离器组件的排气管22的出口处设置压力传感器来检测冷媒压力。
综上，本发明提供了一种新型的油分离器组件，可与水换热器组件进行组装构成新型的热交换器，该新型热交换器可以在实现正常的油和冷媒气体分离的前提下，实现与水的换热，增加了原油分离器的功能，并且模块化组装的特点具有更强的灵活性，同时也便于维护和清除水垢。基于提出的新型热交换器，本发明还提出了一种新的热泵热水器，可以不用增加四通阀和套管式水换热器的前提下实现制热水的功能，减少了热泵***的零部件和成本，使热泵***更加紧凑。
以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明提出了一种用于热泵***的热交换器及具有该热交换器的热泵***和相应的控制方案，使得能够借助油分离器组件的热量来实现对水的加热，有效提高了能源的利用效率，并且无需在原有热泵***的基础上增加过多的部件就可以实现制热水的功能，有效降低了产品的生产成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种用于热泵***的热交换器，其特征在于，包括：油分离器组件和套设在所述油分离器组件外部的壳体，所述壳体与所述油分离器组件之间形成有用于充水的空腔，所述空腔具有入水口和出水口；
其中，所述油分离器组件包括：罐体、进气管、排气管和回油管，所述回油管从所述罐体的顶部***，并伸至所述罐体的底部。
2.根据权利要求1所述的用于热泵***的热交换器，其特征在于，所述油分离器组件还包括：第一安装基座，所述罐体的顶部设置在所述第一安装基座上；
所述壳体设置在第二安装基座上，所述第二安装基座和所述第一安装基座上设置有对应的装配孔，所述第一安装基座和所述第二安装基座通过所述装配孔进行装配，以将所述壳体套设在所述油分离器组件的外部。
3.根据权利要求2所述的用于热泵***的热交换器，其特征在于，所述第一安装基座和所述第二安装基座之间设置有密封圈。
4.根据权利要求2所述的用于热泵***的热交换器，其特征在于，所述入水口设置在所述第一安装基座上，所述出水口设置在所述壳体的底部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于热泵***的热交换器，其特征在于，所述油分离器组件还包括：
储油罐，设置在所述罐体内，所述储油罐的中上部设置有与所述罐体相通的开口，所述进气管和所述回油管伸入所述储油罐内，所述排气管设置在所述储油罐外且伸入所述罐体的底部。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的用于热泵***的热交换器，其特征在于，所述空腔内设置有换热器翅片。
7.一种热泵***，其特征在于，包括：压缩机、四通阀、室外换热器、室内机、低压罐、水箱，以及如权利要求1至6中任一项所述的用于热泵***的热交换器；
其中，所述压缩机的出口与所述油分离器组件的进气管连通，所述四通阀的四个端口分别连接至所述油分离器组件的排气管、所述室外换热器的第一端口、所述低压罐的入口和第一截止阀，所述低压罐的出口和所述油分离器组件的回油管均连接至所述压缩机的进口，所述室外换热器的第二端口通过第一节流部件连接至第二截止阀，所述第一截止阀和所述第二截止阀与所述室内机中的冷媒管道相连通；
所述水箱的第一端口与所述入水口连通，所述水箱的第二端口与所述出水口连通，所述水箱的第一端口与所述入水口之间的管道上设置有水泵，所述入水口还通过补水阀与水源连通。
8.根据权利要求7所述的热泵***，其特征在于，还包括：电磁阀，并联在所述第一截止阀与所述第二截止阀之间。
9.根据权利要求7所述的热泵***，其特征在于，还包括：
流量控制阀，与所述水泵串联在所述水箱的第一端口与所述入水口之间的管道上。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的热泵***，其特征在于，所述水箱中设置有水位传感器。
11.一种热泵***的控制方法，用于对如权利要求7至10中任一项所述的热泵***进行控制，其特征在于，所述控制方法包括：
在确定需要制热水且所述压缩机正在运行时，检测所述油分离器组件的排气管温度；
在所述油分离器组件的排气管温度大于或等于预定温度值时，根据所述水箱内的水温和水位，对所述补水阀和所述水泵进行控制。
12.根据权利要求11所述的热泵***的控制方法，其特征在于，根据所述水箱内的水温和水位，对所述补水阀和所述水泵进行控制的步骤，具体包括：
在所述水箱内的水位小于或等于第一设定水位时，控制所述补水阀开启；
在所述水箱内的水位大于所述第一设定水位时，判断所述水箱内的水温是否达到设定水温；在判定所述水箱内的水温达到所述设定水温时，若所述水箱内的水位达到第二设定水位，则确定制热水完成，否则控制所述补水阀开启，其中，所述第二设定水位高于所述第一设定水位；在判定所述水箱内的水温未达到所述设定水温时，控制所述水泵开启；
在所述水箱内的水位达到所述第二设定水位时，控制所述补水阀关闭。
13.根据权利要求12所述的热泵***的控制方法，其特征在于，在控制所述补水阀开启之后，还包括：
根据所述出水口的温度调节所述补水阀的开度。
14.根据权利要求12所述的热泵***的控制方法，其特征在于，在所述热泵***包括与所述水泵串联在所述水箱的第一端口与所述入水口之间的管道上的流量控制阀的情况下，所述控制方法还包括：
在控制所述水泵开启之后，根据所述出水口的温度调节所述流量控制阀的开度。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的热泵***的控制方法，其特征在于，还包括：
在接收到制热水运行的指令，或在接收到制冷且制热水运行的指令时，确定需要制热水。
16.根据权利要求15所述的热泵***的控制方法，其特征在于，在所述热泵***包括并联在所述第一截止阀与所述第二截止阀之间的电磁阀，且所述室内机的冷媒管道上设置有第二节流部件的情况下，所述控制方法还包括：
在接收到所述制热水运行的指令时，控制所述四通阀将所述油分离器组件的排气管与所述第一截止阀连通、将所述室外换热器的第一端口与所述低压罐的入口连通，并控制所述电磁阀开启和所述第二节流部件关闭；
在接收到所述制冷且制热水运行的指令时，控制所述四通阀将所述油分离器组件的排气管与所述室外换热器的第一端口连通、将所述低压罐的入口与所述第一截止阀连通，并控制所述电磁阀关闭和所述第二节流部件开启。
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