熱泵的製作方法

2024-02-03 07:43:15 2

專利名稱：熱泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種熱泵，特別是涉及一種可分離的熱泵，其中通過使用一個膨脹閥作為一個降壓裝置並根據流入壓縮機的致冷劑的溫度來控制壓縮機的壓力變化，從而可以控制過熱的程度。


圖1是傳統熱泵的示意圖，如圖所示，該傳統熱泵包括一臺壓縮機1，用於壓縮呈高溫和高壓狀態的致冷劑；一臺室外熱交換器3，其通過一個四通閥2與壓縮機1連接，用於由壓縮機1壓縮的致冷劑和室外的低溫空氣之間進行熱交換，以把壓縮了的致冷劑轉變成高壓過冷液態致冷劑；一個毛細管4，用於降低液態致冷劑的壓力，以把過冷液態致冷劑變成低溫低壓呈幹度很低的非正常狀態的液態致冷劑；一臺室內熱交換器5，用於在低溫的液態致冷劑和室內的高溫空氣之間進行熱交換，以把低溫的液態致冷劑轉變成低溫低壓並且呈幹度很低的非正常狀態的氣態致冷劑。壓縮機1、四通閥2、室外熱交換器3和毛細管4安裝在室外，室內熱交換器5安裝在室內。如壓縮機1、四通閥2、室外熱交換器3和毛細管4這些室外裝置以及如室內熱交換器這樣的室內裝置通過第一連接管6a和第二連接管6b相連接。
在傳統熱泵的製冷循環中，由壓縮機1壓縮呈高溫高壓狀態的致冷劑，該壓縮了的致冷劑通過四通閥流入室外熱交換器3，通過在室外放出熱而轉變成高壓過冷液態致冷劑。當該致冷劑流經毛細管4時，該過冷液態致冷劑轉變為低溫低壓呈低幹度的非正常狀態的液態致冷劑。該非正常液態致冷劑經過用於連接室內裝置和室外裝置的第一連接管6a流入室內熱交換器5，它吸收室內空氣的熱量而被轉變為高幹度的液態致冷劑或高溫低壓的氣態致冷劑，從而使室內溫度下降，然後經過第二連接管6b又流入壓縮機1。
在傳統熱泵的制熱循環中，被壓縮機1所壓縮的致冷劑經過四通閥2和第一連接管6a流入室內熱交換器5。在室內熱交換器5中，該致冷劑向室內放出熱量從而使室內的溫度上升。由於放出了熱量，該致冷劑變為高壓過冷液態致冷劑。此後，當該過冷致冷劑通過第二連接管6b流經毛細管4時，被轉變成呈低幹度的非正常低溫低壓的液態致冷劑。這種液態致冷劑吸收室外空氣中的熱量，並變成為高幹度的液態致冷劑或高溫的氣態致冷劑，然後通過四通閥又流回壓縮機1。
在上面所提到的可分離熱泵中，壓縮機1和毛細管4的物量必須相平衡。然而，由於毛細管4的容量很小，毛細管4由於壓縮機1的容量變化和負荷的變化而損壞。因此，就存在著作為降壓裝置的毛細管4的效力降低問題。此外，如果為了平衡製冷和加熱期間的物量而製造大容量的毛細管，由於這種設計非常複雜，需化很長的時間來設計。
本發明的目的是提供一種熱泵，其中可以通過用一個膨脹閥作為降壓裝置來精確地控制壓縮機的容量，以提高效率。
為了實現這一目的，本發明包括一臺壓縮機，用於壓縮呈高溫高壓狀態的致冷劑；一臺室外熱交換器，用於由該壓縮機壓縮的致冷劑和室外的低溫空氣之間進行熱交換，以在製冷期間把該致冷劑轉變成高壓過冷液態致冷劑；第一降壓裝置，用於防止過冷液態致冷劑逆流，並降低過冷液態致冷劑的壓力，以把該致冷劑轉變為高幹度的液態致冷劑或高溫低壓的氣態致冷劑；第二降壓裝置，用於防止流入室內熱交換器的高壓液態致冷劑逆流，並降低高壓液態致冷劑的壓力，該高壓液態致冷劑在加熱期間被室內熱交換器過冷卻，以把該致冷劑轉變為低溫低壓呈低幹度非正常狀態的液態致冷劑。
第一降壓裝置包括第一防逆流裝置和一個膨脹閥，該第一防逆流裝置用於防止受室外熱交換器過冷的液態致冷劑的逆流，該膨脹閥用於降低該過冷液態致冷劑的壓力，以把該液態致冷劑轉變為低溫低壓呈低幹度非正常狀態的液態致冷劑。第二降壓裝置包括第二防逆流裝置和一個毛細管，該第一防逆流裝置用於防止流入室內熱交換器的高壓液態致冷劑的逆流，該毛細管用於降低在加熱期間受室內熱交換器過冷的液態致冷劑的壓力，以把該過冷的液態致冷劑轉變為低溫低壓呈低幹度非正常狀態的液態致冷劑。
另一方面，第一降壓裝置包括第一防逆流裝置和毛細管，第二降壓裝置包括第二防逆流裝置和膨脹閥。
再一方面，第一降壓裝置包括第一防逆流裝置和第一膨脹閥，第二降壓裝置包括第二防逆流裝置和第二膨脹閥。
該致冷劑在製冷循環中的路徑是壓縮機→室外熱交換器→第一降壓裝置→室內熱交換器→壓縮機。
該致冷劑在制熱循環中的路徑是壓縮機→室內熱交換器→第二降壓裝置→室外熱交換器→壓縮機在這二個循環中，該致冷劑的路徑通過控制四通閥來加以選擇。
壓縮機、室外熱交換器和第一降壓裝置安裝在室外，室內熱交換器安裝在室內。如壓縮機、室外熱交換器和第一降壓裝置這些室外裝置以及如室內熱交換器這樣的室內裝置通過第一和第二連接管相連接。降溫器安裝在膨脹閥和壓縮機之間，使得可以根據流入壓縮機的致冷劑的溫度來改變壓縮機的壓力從而適宜地控制膨脹閥的過熱度。
圖1是傳統可分離熱泵的示意圖；圖2是按照本發明的第一個實施方案的可分離熱泵的示意圖；圖3是按照本發明的第二個實施方案的可分離熱泵的示意圖；圖4是按照本發明的第三個實施方案的可分離熱泵的示意圖。
圖2是按照本發明的第一個實施方案的熱泵的示意圖。如圖所示，該熱泵包括一臺壓縮機101，用於壓縮呈高溫高壓的致冷劑；一臺室外熱交換器103，其與壓縮機101相連接，用於被壓縮了的致冷劑和室外的低溫空氣之間進行熱交換，以把該致冷劑轉變成高壓過冷液態致冷劑；第一防逆流閥108a，其與室外熱交換器相連接，用於防止液態致冷劑的逆流；一個膨脹閥104，其通過第一防逆流閥108a與室外熱交換器相連接，用於降低通過第一防逆流閥108a的過冷液態致冷劑的壓力，以把該致冷劑轉變為低溫低壓呈低幹度狀態的液態致冷劑；一臺室內熱交換器105，其與膨脹閥104相連接，用於在低溫低壓的液態致冷劑和室內的高溫空氣之間進行熱交換，以把該液態致冷劑轉變成呈高幹度非正常狀態的低溫液態致冷劑或高溫低壓的氣態致冷劑；第二防逆流閥108b，其與室內熱交換器105相連接，用於防止高幹度的液態致冷劑或高溫低壓的氣態致冷劑的逆流。
在第二防逆流閥108b和室外熱交換器103之間，安裝了一個毛細管110，以便可以通過降低該過冷液態致冷劑的壓力把該高壓過冷液態致冷劑轉變為低溫低壓呈低幹度狀態的液態致冷劑。一個降溫器安裝在膨脹閥104和壓縮機101之間，使得可以根據從室內熱交換器105流入壓縮機101的致冷劑的溫度來改變壓縮機101的壓力，以控制膨脹閥104的過熱度。
在該熱泵內，壓縮機101、室外熱交換器103、第一和第二防逆流閥108a、108b、膨脹閥104、和毛細管110安裝在室外，室內熱交換器105安裝在室內。第一和第二連接管106a、106b安裝在室內裝置和室外裝置之間，使它們互相連接。
在圖2中，標號102是一個四通閥，其中實線表示該致冷劑的製冷循環路徑，虛線表示該致冷劑制熱循環的路徑。
該致冷劑的製冷循環和制熱循環的路徑如下致冷循環壓縮機101→室外熱交換器103→第一防逆流閥108a→膨脹閥104→第一連接管106a→室內熱交換器105→第二連接管106b→壓縮機101。
加熱循環壓縮機101→第二連接管106b→室內熱交換器105→第一連接管106a→第二防逆流閥→毛細管110→室外熱交換器103→壓縮機101。
下面結合附圖2詳細描述熱泵的工作過程。
在致冷循環中，受壓縮機101壓縮的高溫高壓致冷劑通過四通閥102的致冷循環路徑流入室外熱交換器103，也就是圖2中實線所示的路徑，來放出熱量。由於熱量的釋放，該被壓縮的致冷劑轉變為高壓過冷的液態致冷劑。該液態致冷劑經過第一防逆流閥108a流入膨脹閥104，來降低該致冷劑的壓力，以把該致冷劑轉變為低溫低壓呈低幹度非正常狀態的液態致冷劑。該低溫致冷劑通過第一連接管106a流入室內熱交換器105，以吸收室內空氣中的熱量，使得室內的溫度下降。此時，該低溫液態致冷劑由於吸收了熱量變成高幹度的液態致冷劑或高溫低壓的氣態致冷劑。接著，該高幹度的液態致冷劑或高溫低壓的氣態致冷劑通過第二連接管106b又流入壓縮機101。這個工作過程是一個致冷循環。安裝在壓縮機101和膨脹閥104之間的降溫器107，根據流入壓縮機101的致冷劑的溫度來控制壓縮機101的壓力，從而控制膨脹閥104的過熱度，以使房間始終被冷卻到舒適的程度。
在加熱循環中，受壓縮機101壓縮的高溫高壓致冷劑通過四通閥102的加熱循環路徑流入室內熱交換器105，也就是圖2中虛線所示的路徑，來放出熱量。由於這一熱量的釋放，使得室內的溫度上升。此時，該被壓縮的致冷劑轉變為高壓過冷液態致冷劑。該液態致冷劑經過第一連接管106a和第二防逆流閥108b流入毛細管110，來降低該致冷劑的壓力，以把該致冷劑轉變為低溫低壓呈低幹度非正常狀態的液態致冷劑。此後，該低壓液態致冷劑在室外熱交換器103中吸收室外空氣的熱量，以把該致冷劑轉變成高幹度的液態致冷劑或高溫低壓的氣態致冷劑。作為一個加熱循環，該高幹度的液態致冷劑或高溫低壓的氣態致冷劑通過四通閥102又流入壓縮機101。
在上面所說的可分離熱泵中，由於用膨脹閥104作為致冷的降壓裝置，防止了壓縮機101的容量變化和負荷變化引起降壓裝置的損壞。此外，因為降溫器107安裝在壓縮機101和膨脹閥104之間，可以根據流入壓縮機101的致冷劑的溫度來控制膨脹閥104的過熱度。
圖3是按照本發明的第二個實施方案的一個示意圖。除了降壓裝置外，這個實施方案與第一個實施方案相類似。也就是分別用毛細管210和膨脹閥204作為製冷和加熱的降壓裝置。在這種情況中，降溫器207安裝在壓縮機210和膨脹閥204之間。
圖4是按照本發明的第三個實施方案的一個示意圖。除了降壓裝置外，這個實施方案與第一個實施方案相類似。也就是分別用膨脹閥304、310作為製冷和加熱的降壓裝置。在這種情況中，第一降溫器307a沿著致冷循環的路徑安裝在壓縮機301和第一膨脹閥304之間。第二降溫器307b沿著加熱循環的路徑安裝在壓縮機301和第二膨脹閥310之間。
在第二和第三個實施方案中，因為用膨脹閥作為降壓裝置並且降溫裝置安裝在壓縮機和降壓裝置之間，熱泵一直順利地運行。
在本發明中，因為用膨脹閥作為降壓裝置，防止了在容量和負荷變化時對降壓裝置的毀壞。因此，由於不需要用大尺寸毛細管，使得容易設計。此外，因為降溫器安裝在壓縮機和降壓裝置之間，可以根據流入壓縮機的致冷液的溫度，精確地控制降壓裝置的過熱度。這樣，可分離熱泵總是順利地運行。
權利要求
1.一種熱泵，包括壓縮機，用於壓縮致冷劑；室外熱交換器，用於在致冷劑和室外的空氣之間進行熱交換，以把該致冷劑轉變成過冷液態致冷劑，該室外熱交換器與壓縮機相連接；第一降壓裝置，在致冷循環中用於降低該致冷劑的壓力，以把該致冷劑轉變為低溫低壓、低幹度的液態致冷劑，該第一降壓裝置與室外熱交換器相連接；室內熱交換器，用於在致冷劑和室內的空氣之間進行熱交換，以把該致冷劑轉變成呈高幹度的液態致冷劑或高溫低壓的氣態致冷劑，該室內熱交換器與該第一降壓裝置相連接；和第二降壓裝置，用於降低該致冷劑的壓力，以把該致冷劑轉變為低溫低壓和低幹度的液態致冷劑，該第二降壓裝置與該室內熱交換器和該室外熱交換器相連接。
2.按照權利要求1所說的熱泵，進一步包括一個控制致冷劑路徑的四通閥，該四通閥與壓縮機相連接。
3.按照權利要求1所說的熱泵，其中該第一降壓裝置包括一個膨脹閥和第一防逆流裝置，並且該第二降壓裝置包括一個毛細管和第二防逆流裝置。
4.按照權利要求3所說的熱泵，進一步包括位於該壓縮機和該膨脹閥之間的一個降溫裝置。
5.按照權利要求1所說的熱泵，其中該第一降壓裝置包括一個毛細管和第一防逆流裝置，並且該第二降壓裝置包括一個膨脹閥和第二防逆流裝置。
6.按照權利要求5所說的熱泵，進一步包括位於該壓縮機和該膨脹閥之間的一個降溫裝置。
7.按照權利要求1所說的熱泵，其中該第一降壓裝置包括第一膨脹閥和第一防逆流裝置，並且該第二降壓裝置包括第二膨脹閥和第二防逆流裝置。
8.按照權利要求7所說的熱泵，進一步包括位於該壓縮機和該第一膨脹閥之間第一降溫裝置；和位於該壓縮機和該第二膨脹閥之間的第二降溫裝置。
全文摘要
一個熱泵，包括室外裝置和室內裝置，該室外裝置如一臺壓縮致冷劑的壓縮機、一臺用於致冷劑和室外空氣之間進行熱交換的室外熱交換器、一個用於降低該致冷劑壓力的降壓裝置和一個防止該致冷劑逆流的防逆流裝置；室內裝置如一臺在該致冷劑和室內空氣之間進行熱交換的室內熱交換器。用一個膨脹閥作為降壓裝置。一個降溫器安裝在該膨脹閥和該壓縮機之間。該室外裝置和該室內裝置之間用一個連接管相連接。
文檔編號F25B30/00GK1153887SQ9612114
公開日1997年7月9日 申請日期1996年10月4日 優先權日1996年10月4日
發明者金京植, 柳承光 申請人:Lg電子株式會社