熱泵熱水空調器的製作方法

2023-06-03 04:08:31 1

專利名稱：熱泵熱水空調器的製作方法
技術領域：
本發明涉及熱力學及熱力學領域中的一種供熱製冷的熱泵熱水空調器裝置。
背景技術：
現有的熱泵熱水器主要由壓縮機，放置在儲水箱內的冷凝器、節流裝置、蒸發器、風機、承壓式或微承壓式儲水箱和控制器等組成，由於冷凝器放置在儲水箱內，這就要求熱泵熱水器的儲水箱要充滿冷水才能更充分地進行熱交換，這就造成如下缺點第一，熱泵應在較長的運行時間，才能加熱整箱冷水，才能供使用。第二，在使用熱水過程中，冷水同時進入儲水箱，使冷熱水快速混合，高溫熱水的溫度傳遞到低溫的冷水中，而熱泵熱水器的熱源又補充不及，致使熱水溫度迅速下降，嚴重影響連續使用。第三，在熱泵運行過程中，由於內置式的冷凝器在放熱過程中，使水溫升高，隨著水溫升高，冷凝器的冷凝效率將受影響，導致熱泵制熱效果降低。第四，由於熱泵熱水器冷凝器效率降低，就增加了壓縮機等設備的負荷，從而影響熱泵熱水器的運作及壽命。第五，由於承壓式的儲水箱對生產工藝和生產材料要求較高，致使目前的熱泵熱水器儲水箱相對偏小，這就造成熱泵熱水器主機的日制熱能力遠遠超越儲水箱儲滿水的儲熱容量。又因熱泵熱水器制熱速度比常規的其它熱能設備慢，這就要求熱泵熱水器要提前運行，或由溫度控制熱泵進行不定時運行。從而使熱泵不能隨意地進行製冷，不能有效地按使用習慣利用製冷時制熱儲熱，使熱泵熱水器的使用功能單一。第六，熱泵熱水器不能夠集中連續供應恆溫熱水，高要求使用性差。這就是目前熱泵熱水器供熱效率差，又不能充分地利用熱泵熱水器製冷，水溫在連續使用時下降，使用舒適性差等缺點，造成熱泵熱水器的應用和推廣受阻。

發明內容
針對現有技術的不足和缺陷。本發明的目的是提供一種熱泵熱水空調器，可有效克服上述嚴重問題。
本發明的技術方案如下一種熱泵熱水空調器，包括壓縮機，通過製冷劑管路，分別與壓縮機的吸入口和出口相連的蒸發器，帶保溫外置於常壓保溫儲水箱的管中管冷凝器，常壓保溫儲水箱，以及設置在管中管冷凝器和蒸發器之間製冷劑管路上的節流裝置和乾燥過濾器、控制器、膨脹閥、風機等組成的裝置。所述的管中管冷凝器設置在常壓保溫儲水箱的內外膽之間，或在常壓保溫水箱外部獨立安裝，保溫儲水箱的下端設有熱水出口，在上端設有熱水進口和排氣口。其特徵在於所述的管中管冷凝器安裝在常壓保溫儲水箱的內外膽之間或獨立安裝在常壓保溫儲水箱的外部，其形狀可以是折彎形，螺旋盤管形，或直線形。管中管式冷凝器結構是外管有保溫材料，其外管與內管之間的腔管及內管分別作冷水管和熱工質流經管使用(反之亦可)，在管中管冷凝器的出熱水口端設置溫度控制儀。管中管式冷凝器還具有進水管的功能，在其進水口端設有電磁閥，水閥，以出水口的溫度控制儀控制電磁閥的進水及控制熱泵壓縮機和風機的運行。
本發明還在所述的常壓保溫儲水箱內設置液位器探頭，以控制進熱水量和儲水箱水滿後關閉壓縮機、風機、電磁閥等電源，保證熱泵熱水空調器正常運作。所述的儲水箱因是常壓的，對製作水箱的技術、工藝、材質等要求較承壓式水箱低，所以在製作時可充分與壓縮機日制熱水量進行匹配。做大容量常壓保溫儲水箱，相對於目前熱泵熱水器的承壓式儲水箱的容量配置要大。
本發明由於將管中管冷凝器放置在常壓保溫儲水箱內外膽之間，或獨立安裝在常壓保溫儲水箱外部，同時設置溫度控制儀、電磁閥、水閥以及具有進水管功能等相結合。因而與現有技術相比具有以下優點和突出性效果第一，通過對冷凝器管中管的設計，使熱工質始終與冷水逆向流動，且充分接觸，進行熱交換和冷卻熱工質，極大限度地提高制熱效率，和製冷效果，使熱泵熱水空調器在能量輸出時發揮極致。第二，由於冷卻熱工質效果好，減輕壓縮機等負荷，使熱泵熱水空調器運行穩定和減少噪音。第三，由於在使用熱水時沒有直接補充冷水到常壓保溫儲水箱，不會造成冷熱水混合，保持水溫穩定，更利於熱水的使用。第四，管中管式的冷凝器既能夠安裝在常壓保溫儲水箱的內外膽之間，製成一體機，十分美觀簡潔，又可獨立安裝在常壓保溫儲水箱的外部，製成分體機，便於按用戶要求進行安裝。第五，常壓保溫儲水箱對工藝，材質要求較承壓式儲水箱低，在同樣材料成本的前提下，可製作容量與壓縮機日制熱水量相匹配的大容量常壓保溫儲水箱。這不僅可以為大量集中使用熱水提供條件，還因它容熱水量與熱泵熱水空調器的日制熱水量相匹配，就為熱泵熱水空調器隨意啟動製冷成為可行，製冷氣的同時進行制熱水，製冷制熱的雙功能使得在使用過程中得以協調，而目前的熱泵熱水器滿足製冷的時間和生活習慣時，就不能及時供應熱水，當要求隨時供應熱水時，卻不能製冷，造成製冷氣和供熱水嚴重的矛盾。
由於熱泵熱水空調器具有制熱水和製冷氣的效率極高，又可按生活習慣製冷氣，壓縮機負荷小，噪音低，全天候供應恆溫熱水等優秀功能，它是目前其它同類熱泵熱水器技術不可比擬的，推廣前景廣闊。


圖1為本發明提供的熱泵熱水空調器實施例的原理結構示意圖。
圖中1、常壓保溫儲水箱熱水出水閥；2、常壓保溫儲水箱；3、冷水進水閥；4、電磁閥；5、液位器探頭；6、溫度控制儀；7、管中管冷凝器；8、高壓汽態管道；9、冷水管道；10、高壓液態管道；11、節流裝置；12、電源；13、壓縮機；14、乾燥過濾器；15、控制器；16、膨脹閥；17、低壓液態管道；18、低壓液態管道 19、蒸發器；20、風機；21、常壓保溫儲水箱排氣口；22、管中管冷凝器內外管之間的管腔。
圖2為本發明提供的熱泵熱水空調器實施例一體式安裝摺彎式管中管冷凝器的常壓保溫儲水箱的結構示意圖。
圖中1、內管；2、外管；3、保溫層；4、溫度控制儀；5、常壓保溫儲水箱內膽；6、常壓保溫儲水箱外膽；7、熱水出口；8、冷水入口；9、高壓汽態工質入口；10、高壓液態工質出口。
圖3為本發明提供的熱泵熱水空調器實施例一體式安裝螺旋盤管式管中管冷凝器的常壓保溫儲水箱結構示意圖。
圖中1、內管；2、外管；3、保溫層；4、溫度控制儀；5、常壓保溫儲水箱內膽；6、常壓保溫儲水箱外膽；7、熱水出口；8、冷水入口；9、高壓汽態工質入口；10、高壓液態工質出口。
具體實施例方式
下面結合附圖，對本發明的具體結構及實施例作進一步說明。
圖1為本發明提供的熱泵熱水空調器實施例的原理結構示意圖。該熱泵熱水空調器主要包括壓縮機(1-13)、通過低壓液態管道(1-17、18)，分別與壓縮機的吸入口和出口相連的蒸發器(1-19)和管中管冷凝器(1-7)，以及設置在管中管冷凝器和蒸發器之間低壓液態管道(1-17、18)上的節流裝置(1-11)和乾燥過濾器(1-14)，膨脹閥(1-16)相連接。管中管冷凝器(1-7)，設置在常壓保溫儲水箱(1-2)的內膽和外膽之間，或獨立安裝在常壓保溫儲水箱的外部。該管中管冷凝器(1-7)採用折彎式或螺旋盤管式，並在該管中管冷凝器(1-7)的熱水出水口處裝有溫度控制儀(1-6)，進水口處裝有水閥(1-3)、電磁閥(1-4)，在外管表面加保溫材料。在所述的常壓保溫水箱(1-2)內或在該水箱外的連通器裝置液位器探頭，在該水箱下端開熱水出水口。上端開熱水進水口及排氣口，所述常壓保溫儲水箱(1-2)分別與熱水出水管，和管中管冷凝器(1-7)的熱水出口管相連。當實施一體式熱泵熱水空調器時，壓縮機(1-13)，節流裝置(1-11)，乾燥過濾器(1-14)，蒸發器(1-19)，風機(1-20)及高壓汽態管道(1-8)，高壓液態管道(1-10)，低壓液態管道(1-17、18)，控制器(1-15)，膨脹閥(1-16)等相連接，並安裝在常壓保溫儲水箱上部形成一個整體機，當實施分體式熱泵熱水空調器時，管中管冷凝器(1-7)可安裝在常壓保溫儲水箱(1-2)的內外膽之間，或該管中管冷凝器(1-7)獨立安裝在其外面。壓縮機(1-13)，節流裝置(1-11)，乾燥過濾器(1-14)，蒸發器(1-19)，風機(1-20)及高壓汽態管道(1-8)，高壓液態管道(1-10)，低壓液態管道(1-17、18)，膨脹閥(1-16)，控制器(1-15)等獨立安裝在常壓保溫儲水箱(1-2)的外部，按設計需求安裝。
圖2為本發明提供的熱泵熱水空調器實施例一體式安裝摺彎式管中管冷凝器的常壓保溫儲水箱的結構示意圖。該一體式常壓保溫儲水箱主要包括水箱內膽(2-5)、水箱外膽(2-6)、保溫層(2-3)、管中管冷凝器的內管(2-1)、管中管冷凝器外管(2-2)、溫度控制儀(2-4)、熱水出口(2-7)、冷水入口(2-8)、高壓汽態工質入口(2-9)。高壓液態工質出口(2-10)相連接，折彎形管中管冷凝器安裝在常壓保溫儲水箱的內膽(2-5)、外膽(2-6)的中間，且冷水入口和熱水出口均設置在常壓保溫儲水箱上部。方便與壓縮機、蒸發器、節流裝置等相連接。因而結構緊湊美觀。
圖3為本發明提供的熱泵熱水空調器實施例一體式安裝螺旋盤管式管中管冷凝器的常壓保溫儲水箱結構示意圖。該一體式常壓保溫儲水箱主要包括水箱內膽(3-5)、水箱外膽(3-6)、保溫層(3-3)、管中管冷凝器的內管(3-1)、外管(3-2)、溫度控制儀(3-4)、熱水出口(3-7)、冷水入口(3-8)、高壓汽態工質入口(3-9)。高壓液態工質出口(3-10)相連接，螺旋盤管式管中管冷凝器安裝在常壓保溫儲水箱的內膽(3-5)和外膽(3-6)的中間，且冷水入口設置在常壓保溫儲水箱下部或上部均可，熱水出口設置在常壓保溫儲水箱上部。方便與壓縮機、蒸發器、節流裝置等相連接。因而結構緊湊美觀。
在應用熱泵熱水空調器時，當要製冷氣或制熱水時，在壓縮機(1-13)，管中管冷凝器(1-7)，節流裝置(1-11)，蒸發器(1-19)，乾燥過濾器(1-14)及其間的連接管道中，充入適當的氟裡昂工質後，並使管中管冷凝器(1-7)的進水管內充滿冷水，調節熱水溫度控制儀(1-6)的溫度。接通電源(1-12)，壓縮機(1-13)，風機(1-20)啟動，高壓高溫的氣體工質經高壓汽態管道(1-8)，進入管中管冷凝器(1-7)，被管中管冷凝器的管腔(1-22)中的冷水冷卻成液態，經高壓液態管道(1-10)，經過節流裝置(1-11)，乾燥過濾器(1-14)，變為低壓液態工質；由低壓液態管道(1-17、18)進入蒸發器(1-19)，蒸發器(1-19)被風機(1-20)的快速熱交換下加熱而蒸發成汽體，再流回低壓液態管道(1-17、18)，返回壓縮機(1-13)，如此往復循環。這樣管中管冷凝器(1-7)裡面的冷水與高溫汽態工質相逆向流動而快速高效冷卻熱工質的同時加熱管中管冷凝器(1-7)裡面的冷水，當冷水溫度上升到所設的溫度時，溫度控制儀(1-6)打開電磁閥(1-4)，冷水把熱水推進常壓保溫儲水箱(1-2)，由於常壓保溫水箱(1-2)容量與壓縮機日制熱水量相匹配，所以可以按使用冷氣的要求和習慣，隨時開啟熱泵熱水空調器進行製冷氣或制熱水，實現高效節能和按習慣使用冷氣和熱水的目的，同時在常壓保溫儲水箱(1-2)設置有液位器探頭(1-5)，當熱水滿時可自動關閉全部電源，以防止熱水溢出，還在管中管冷凝器(1-7)的出水口的內外管之間設置溫控儀的電熱偶(1-6)。當管中管冷凝器(1-7)熱水溫度高於所設置的熱水溫度時，關閉壓縮機(1-13)，風機(1-20)，反之打開壓縮機(1-13)，風機(1-20)，如此進行運行，以生產恆溫熱水和製冷氣，供生產生活各領域使用。這就是所述發明的熱泵熱水空調器的運行原理。
本發明的運行操作過程如下開始運行時，打開自來水閥(1-3)，調節溫度控制儀(1-6)，啟動電磁閥(1-4)，冷水在自來水的壓力下，使管中管冷凝器內外管之間的管腔(1-22)充滿冷水後，把控制電磁閥的溫度控制儀(1-6)的溫度調置所需水溫的溫度，讓它自動控制進水。同時液位器探頭(1-5)可根據實際用水量，或製冷氣量進行位置調節。在管中管冷凝器的管腔(1-22)充滿水之前，要把控制壓縮機(1-13)的溫度控制儀(1-6)溫度調到最低，避免缺水過熱運行壓縮機(1-13)，風機(1-20)。管中管冷凝器的管腔(1-22)充滿水後，還要調節控制壓縮機(1-13)運行的溫度控制儀(1-6)溫度，最好略高於制熱水的溫度以確保生產恆溫熱水和對壓縮機(1-13)進行過熱保護。
當熱泵熱水空調器的進水系統正常運轉時，壓縮機(1-13)，風機(1-20)啟動運行，高壓汽體工質經管道(1-8)進入管中管冷凝器(1-7)，被管中管冷凝器的管腔(1-22)內的冷水冷卻後，變為高壓液態工質流出管中管冷凝器的管腔(1-22)，由低壓液態管道(1-10)進入節流裝置(1-11)及乾燥過濾器(1-14)，變成低壓液態工質，並在壓縮機的壓力作用下，繼續流經低壓液態管道(1-18)進入蒸發器(1-19)，在風機(1-20)快速熱交換的作用下，流經低壓液態管道(1-17)，返回壓縮機(1-13)，並再次被壓縮機(1-13)壓縮。如此住復循環，直至管中管冷凝器的管腔(1-22)的熱水溫度過熱或所制熱水以達設定的水量，或不需要製冷氣時才停止運行。在製冷氣的同時製造熱水，並儲存在常壓保溫儲水箱(1-2)裡，供全天候隨時使用，真正實現製冷氣制熱水相結合。全天候供應恆溫熱水和冷氣達到熱泵熱水空調器最高熱能效率的目的。
權利要求
1.一種熱泵熱水空調器，包括壓縮機(1-13)，通過製冷劑管路(1-8，10，17，18)，分別與壓縮機(1-13)的吸入口和出口相連的蒸發器(1-19)，帶保溫外置於常壓保溫儲水箱(1-2)的管中管冷凝器(1-7)，常壓保溫儲水箱(1-2)，以及設置在管中管冷凝器(1-7)和蒸發器(1-19)之間製冷劑管路(1-8，10，17，18)上的節流裝置(1-11)和乾燥過濾器(1-14)、控制器(1-15)、膨脹閥(1-16)、風機(1-20)等組成的裝置。所述的管中管冷凝器(1-7)設置在常壓保溫儲水箱(1-2)的內外膽之間，或在常壓保溫水箱(1-2)外部獨立安裝，常壓保溫儲水箱(1-2)的下端設有熱水出口，在其上端設有熱水進口和排氣口(1-21)。其特徵在於所述的管中管冷凝器(1-7)安裝在常壓保溫儲水箱(1-2)的內外膽之間或獨立安裝在常壓保溫儲水箱(1-2)的外部，其形狀可以是折彎形，螺旋盤管形，或直線形。管中管式冷凝器(1-7)結構是外管有保溫材料，其外管與內管之間的腔管(1-22)及內管(2-1)。在管中管冷凝器(1-7)的出熱水口端設置溫度控制儀(1-6)。在管中管式冷凝器(1-7)的進水口端設置電磁閥(1-4)，水閥(1-3)。
2.按照權利要求1所述的熱泵熱水空調器，其特徵在於在所述的常壓保溫儲水箱頂部設有排氣口，其內部或與水箱連通的外部連通器設有液位器探頭。
全文摘要
本發明的熱泵熱水空調器，涉及一種把冷凝器設計為管中管冷凝器的一種熱泵熱水空調器的裝置。本發明將管中管冷凝器以折彎形式或螺旋盤管形式放置在保溫水箱的內外膽之間，或獨立安裝在常壓保溫水箱的外面，在管中管冷凝器的兩端分別設置電磁閥，水閥和溫度控制器實現製冷，供熱水雙功能的裝置。本發明的優點在於，它的製冷制熱水的效率極高；可按習慣開啟製冷功能和杜絕連續使用熱水時水穩下降的不良現象，可全天候供應恆溫熱水；還使熱泵熱水空調器運行穩定，減少噪音，美觀耐用。
文檔編號F24H4/00GK101017038SQ20061003349
公開日2007年8月15日 申請日期2006年2月9日 優先權日2006年2月9日
發明者羅國志 申請人:羅國志