輔助除霜結(jié)構(gòu)、換熱器及熱泵系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輔助除霜結(jié)構(gòu)、換熱器和熱泵系統(tǒng)。具體地，輔助除霜結(jié)構(gòu)設(shè)置在換熱器的底部，將未節(jié)流的液態(tài)制冷劑引入到輔助除霜結(jié)構(gòu)中使得換熱器的底部不結(jié)冰霜或者結(jié)較少的冰霜。
【專利說明】輔助除霜結(jié)構(gòu)、換熱器及熱泵系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及暖通空調(diào)、汽車、制冷以及運輸領(lǐng)域，尤其涉及用于微通道換熱器、平行流換熱器或熱泵等換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場上空調(diào)換熱器還是以翅片銅管換熱器為主，但是翅片銅管換熱器存在成本高、抗電腐蝕性差、焊接工藝復(fù)雜等問題。微通道換熱器或平行流換熱器采用扁管強化傳熱技術(shù)，是一種全鋁換熱器，具有成本低，耐腐蝕能力強，冷媒充注量少，流路優(yōu)化簡單及焊接工藝簡單等優(yōu)點。
[0003]參考圖1，當所述換熱器用于熱泵系統(tǒng)中并在嚴寒季節(jié)運行時，換熱器底部(尤其是扁管10底部與集流管處)會慢慢結(jié)霜，如參考標記12所示。機組正?；笮纬伤?3，水在未能及時流走而換熱器進入正常工作的情況下，一段時間后變成冰附著于換熱器底部，如參考標記14所示。如果不及時處理掉這些冰，冰12會逐漸在底部積累，并結(jié)滿整個換熱器，造成風道堵塞，換熱能力急劇下降。
[0004]有鑒于此，確有需要提供一種能夠至少部分地解決上述問題的新型的除霜結(jié)構(gòu)、換熱器和熱泵系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題和缺陷的至少一個方面。
[0006]本發(fā)明的至少一個目的是提供一種輔助除霜結(jié)構(gòu)，解決低溫工況熱泵換熱器底部結(jié)冰、減少熱泵型空調(diào)器除霜周期的問題。
[0007]本發(fā)明的另一的是提供一種使用輔助除霜結(jié)構(gòu)的換熱器和熱泵系統(tǒng)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于換熱器的輔助除霜結(jié)構(gòu)，所述輔助除霜結(jié)構(gòu)設(shè)置在換熱器的底部，將未節(jié)流的液態(tài)制冷劑引入到輔助除霜結(jié)構(gòu)中使得換熱器的底部不結(jié)冰霜或者結(jié)較少的冰霜。
[0009]具體地，所述輔助除霜結(jié)構(gòu)被設(shè)置成全部或部分地圍繞位于換熱器底部的集流管。
[0010]具體地，所述輔助除霜結(jié)構(gòu)的外表面上設(shè)置有至少一個導(dǎo)流件，每個導(dǎo)流件從集流管向下傾斜。
[0011]具體地，所述輔助除霜結(jié)構(gòu)為全部或部分地圍繞所述集流管的腔體。
[0012]具體地，所述腔體包括至少一個隔腔，所述至少一個隔腔中的每個通過各自的管道與供給未節(jié)流的制冷劑的管道相連。
[0013]具體地，所述輔助除霜結(jié)構(gòu)為具有至少一個轉(zhuǎn)彎的盤管。
[0014]具體地，所述盤管為圍繞換熱器內(nèi)的多根扁管的底部設(shè)置的蛇形盤管。
[0015]具體地，所述換熱器是熱泵系統(tǒng)中的室外換熱器。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種換熱器，其中，所述換熱器包括根據(jù)上述的輔助除霜結(jié)構(gòu)。
[0017]具體地，所述輔助除霜結(jié)構(gòu)的未節(jié)流的液體制冷劑的出口與至少一個節(jié)流裝置一端連接，所述節(jié)流裝置另一端與所述換熱器做為蒸發(fā)器使用時的制冷劑入口連接。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的還一方面，提供了一種熱泵系統(tǒng)，所述熱泵系統(tǒng)包括:
[0019]至少一個換向閥，其配置成當熱泵系統(tǒng)運行制熱模式時使得制冷劑在閉合的流路中以第一方向流動，和當熱泵系統(tǒng)運行制冷模式時使得制冷劑在閉合的流路中以與第一方向相反的第二方向流動；
[0020]壓縮機；
[0021]室內(nèi)換熱器，其在運行制熱模式時用作冷凝器，和在運行制冷模式用作蒸發(fā)器；
[0022]室外換熱器，其在運行制熱模式時用作蒸發(fā)器，和在運行制冷模式時用作冷凝器，其中所述室外換熱器為根據(jù)上述的換熱器；
[0023]至少一個節(jié)流裝置，其布置在所述室內(nèi)換熱器和室外換熱器之間的閉合流路內(nèi)；
[0024]其中在制熱模式中，從壓縮機流出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑流入室內(nèi)換熱器，之后變成溫度稍低的液態(tài)制冷劑；將從室內(nèi)換熱器流出的液態(tài)制冷劑引入到所述輔助除霜結(jié)構(gòu)后，再流經(jīng)節(jié)流裝置，然后流入到室外換熱器，從而使得室外換熱器的底部不結(jié)冰霜或者結(jié)較少的冰霜。
[0025]具體地，連接節(jié)流裝置的管件或所述節(jié)流裝置固定到所述室外換熱器上。
[0026]具體地，所述節(jié)流裝置為孔板裝置、毛細管、熱力膨脹閥或電子膨脹閥。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]本發(fā)明的這些和/或其他方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對優(yōu)選實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0028]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的換熱器底部結(jié)冰霜時的原理效果示意圖；
[0029]圖2是根據(jù)本發(fā)明的包括換熱器的熱泵系統(tǒng)的概略示意圖；
[0030]圖3是根據(jù)本發(fā)明的具有輔助除霜結(jié)構(gòu)的換熱器的除霜時的原理效果示意圖；
[0031]圖4a和4b分別是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的輔助除霜結(jié)構(gòu)的剖視圖和制冷劑的流動分布圖；
[0032]圖5a和5b分別是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的輔助除霜結(jié)構(gòu)的剖視圖和制冷劑的流動分布圖；
[0033]圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的輔助除霜結(jié)構(gòu)的透視圖；和
[0034]圖7是包含有節(jié)流裝置的根據(jù)本發(fā)明的熱泵系統(tǒng)的整裝示意圖。
【具體實施方式】
[0035]下面通過實施例，并結(jié)合附圖2-7，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。在說明書中，相同或相似的附圖標號指示相同或相似的部件。下述參照附圖對本發(fā)明實施方式的說明旨在對本發(fā)明的總體發(fā)明構(gòu)思進行解釋，而不應(yīng)當理解為對本發(fā)明的一種限制。
[0036]如前所述，當換熱器用于低溫工況的情況下，換熱器底部會慢慢結(jié)霜。機組正?；笮纬伤Ｋ茨芗皶r流走而換熱器進入正常工作，一段時間后變成冰附著于換熱器底部。如果不及時處理掉這些冰，冰會逐漸結(jié)滿整個換熱器，造成風道堵塞，換熱能力急劇下降。
[0037]為了解決低溫工況下熱泵系統(tǒng)中的換熱器或熱泵換熱器底部結(jié)冰，減少熱泵型空調(diào)器除霜周期的問題，本發(fā)明在熱泵換熱器底部設(shè)置有輔助除霜結(jié)構(gòu)。此處所述的熱泵換熱器可以為微通道換熱器或平行流換熱器。鑒于微通道換熱器或平行流換熱器都是本領(lǐng)域已知的，并且再此不再對它們的具體結(jié)構(gòu)進行描述。
[0038]參見圖2，示出了使用根據(jù)本發(fā)明的換熱器20的熱泵系統(tǒng)。所述熱泵系統(tǒng)包括:設(shè)置在一個封閉的流路內(nèi)的至少一個換向閥(未示出)、壓縮機30、室外換熱器20、至少一個節(jié)流裝置9以及室內(nèi)換熱器40。在此，換熱器20在熱泵系統(tǒng)處于制熱模式中用作室外換熱器。該換向閥配置成當熱泵系統(tǒng)在制熱模式中操作時使得制冷劑在閉合的流路中以第一方向(如2所示的順時針方向)流動，和當熱泵系統(tǒng)在制冷模式中操作時使得制冷劑在閉合的流路中以與第一方向相反的第二方向(如圖2所示的逆時針方向)流動。壓縮機30配置成壓縮制冷劑。室內(nèi)換熱器40在制熱模式中作為冷凝器操作，和在制冷模式中作為蒸發(fā)器操作。室外換熱器20在制熱模式中作為蒸發(fā)器操作，和在制冷模式中作為冷凝器操作。室外換熱器20為本發(fā)明所述的具有輔助除霜結(jié)構(gòu)的換熱器。至少一個節(jié)流裝置9布置在所述室內(nèi)換熱器40和室外換熱器20之間的閉合流路內(nèi)，且配置成減小所述制冷劑的壓力而不改變制冷劑的焓值。在制熱模式中，從壓縮機30流出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑流入室內(nèi)換熱器40，之后變成溫度稍低的液態(tài)制冷劑；將從室內(nèi)換熱器40流出的液態(tài)制冷劑引入到輔助除霜結(jié)構(gòu)8后，再流經(jīng)節(jié)流裝置9，然后流入到室外換熱器20，從而使得室外換熱器20的底部不結(jié)冰霜或者結(jié)較少的冰霜。
[0039]如圖3所示，示出了根據(jù)本發(fā)明的具有輔助除霜結(jié)構(gòu)8的換熱器進行除霜時的工作原理示意圖。具體地，將輔助除霜結(jié)構(gòu)8設(shè)置(例如安裝，粘結(jié)或釬焊)在換熱器20的底部。將未節(jié)流的來自(室內(nèi))換熱器的溫度和壓力均較高的液態(tài)制冷劑引入到輔助除霜結(jié)構(gòu)中使得換熱器(室外換熱器)的底部的不結(jié)冰霜或者結(jié)較少的冰霜(例如使得其表面溫度始終保持在零度以上)。這樣做，可以預(yù)防在換熱器底部形成冰且減少了熱泵型空調(diào)器除霜周期。與圖1相比，通過將未節(jié)流的溫度和壓力均較高的液態(tài)制冷劑引入到輔助除霜結(jié)構(gòu)8中使得換熱器20的底部始終保持在零度以上，或不結(jié)冰，即使結(jié)冰也是很少量的，如圖3所示。
[0040]第一實施例
[0041]在圖4a中示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的具有輔助除霜結(jié)構(gòu)8的室外換熱器20的剖視圖。其示出了室外換熱器20中的相互配合的一根扁管10、集流管4、隔腔2和3以及集流管4的腔體I。本示例中，隔腔2和3以及下述的導(dǎo)流件12 (如果需要的話)用作輔助除霜結(jié)構(gòu)8，圍繞集流管4的底部，且部分地包圍集流管4。隔腔2和3并排地間隔開，但是在隔腔2和3的外側(cè)設(shè)置有導(dǎo)流件12。所述導(dǎo)流件12設(shè)置成從集流管4向下傾斜?；蛘哒f，導(dǎo)流件12設(shè)置成相對于圖4a中的頁面的左右方向向下成一預(yù)定角度，例如圖示的30°的角度?？梢岳斫?，這樣設(shè)置的導(dǎo)流件12可以方便扁管10的外壁上的水(除霜后形成的水)沿著集流管4的外表面流經(jīng)導(dǎo)流件12，并且從導(dǎo)流件12流下來(由圖4a中的箭頭不出)。
[0042]在另外的實施例中，輔助除霜結(jié)構(gòu)8還可以設(shè)置成部分地或全部地圍繞集流管4的至少一個腔體，而不限于圖4a所示的兩個腔體2和3。當輔助除霜結(jié)構(gòu)8完全地圍繞集流管4設(shè)置時，例如設(shè)置成圓環(huán)形，可以不需要設(shè)置上述的導(dǎo)流件12，這是因為在這種情況下在剖視圖中成圓環(huán)形的輔助除霜結(jié)構(gòu)的兩側(cè)與扁管10相連接，輔助除霜結(jié)構(gòu)8的兩側(cè)的圓弧形外表面將起到與上述的導(dǎo)流件12相同的作用。當然，本領(lǐng)域技術(shù)人員，可以根據(jù)實際需要設(shè)置輔助除霜結(jié)構(gòu)8的具體結(jié)構(gòu)。
[0043]在圖4a中，兩個隔腔2和3通過例如三通管的管道5與腔體I連通，當然也可以選用本領(lǐng)域已知的其它連通技術(shù)。
[0044]圖4b示出了根據(jù)輔助除霜結(jié)構(gòu)中的流體的具體流動路徑的示意圖。鑒于本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠明白本發(fā)明的設(shè)計構(gòu)思的情況下，在圖4b中僅示出了室外換熱器20的部分部件。具體地，通過入口 6將(例如來自室內(nèi)換熱器40的)未節(jié)流的液態(tài)制冷劑引入到輔助除霜結(jié)構(gòu)8中，之后流經(jīng)膨脹閥9流入到分配管11中。最終流到集流管4中，并將制冷劑分配到相應(yīng)的扁管10中。
[0045]第二實施例
[0046]具體參見圖5a和5b，本發(fā)明的第二實施例與本發(fā)明的第一實施例在結(jié)構(gòu)設(shè)置和制冷劑流動路徑上都基本上相同，僅有的區(qū)別在于，用作輔助除霜結(jié)構(gòu)的隔腔2和3被布置成圖5a所示的在剖視中大致矩形的形狀。同樣，由于隔腔2和3未完全包圍住集流管4，故優(yōu)選在其兩側(cè)設(shè)置由導(dǎo)流件12。鑒于其中的制冷劑流動路徑與第一實施例相同，在此不再詳述，具體參見圖5b。
[0047]第三實施例
[0048]參見圖6，在本發(fā)明的第三實施例中，設(shè)置在室外換熱器20中的扁管10下部或底部的蛇形盤管18被用作輔助除霜結(jié)構(gòu)8。在本實例中，蛇形盤管18至少具有一個轉(zhuǎn)彎，在圖6中具體示出了具有兩個轉(zhuǎn)彎的蛇形盤管18。在使用中，未節(jié)流的液態(tài)制冷劑從標記13處進入到蛇形盤管18中，流經(jīng)膨脹閥9進入到熱泵換熱器20 (在熱泵系統(tǒng)處于制熱模式中時用作室外換熱器)的底部的集流管4中。最終制冷劑通過集流管4被分配到相應(yīng)的扁管10內(nèi)。優(yōu)選的，蛇形盤管18可以設(shè)在室外換熱器20的迎風側(cè)。風吹過蛇形盤管18表面，降低了蛇形盤管18內(nèi)制冷劑的溫度，而且將蛇形盤管18內(nèi)熱量帶給與熱泵換熱器20接觸的表面，從而實現(xiàn)結(jié)霜冰較少的目的；在蛇形盤管18內(nèi)的制冷劑換熱后獲得了更低的過冷度使得節(jié)流以后進入換熱器20的制冷劑有了更高的吸熱效率。
[0049]在圖6中，還示出了位于相鄰的兩個扁管10之間的多個翅片21。
[0050]綜上所述，本發(fā)明的第一至第三實施例所述的輔助除霜結(jié)構(gòu)8和18都能夠起到解決低溫工況下熱泵換熱器底部結(jié)冰，減少熱泵型空調(diào)器除霜周期的問題。當然，還可以根據(jù)需要將上述的第一至第三實施例示出的結(jié)構(gòu)進行結(jié)合，例如在換熱器上同時設(shè)置隔腔2和3以及蛇形盤端18。
[0051]參見圖7，示出了包含有節(jié)流裝置9、輔助除霜結(jié)構(gòu)8或18以及室外換熱器20的一部分的系統(tǒng)整裝示意圖。具體地，連接節(jié)流裝置9的管件51或所述節(jié)流裝置9固定到所述室外換熱器20上。優(yōu)選地，如圖所示，所述管件51通過固定裝置52連接或固定到室外換熱器20的端板28上。通過這樣的連接或固定，可以防止節(jié)流裝置9受外力影響后錯位、
掉落、管件泄露等。
[0052]可知，節(jié)流裝置9可以為孔板裝置、毛細管、熱力膨脹閥或電子膨脹閥。當然，節(jié)流裝置9還可以是本領(lǐng)域中具有相同功能的其它裝置。[0053]在圖7中，從輔助除霜結(jié)構(gòu)8或18流出的制冷劑經(jīng)由相關(guān)的管道經(jīng)過節(jié)流裝置9后，流入到室外換熱器20內(nèi)的分配管11。
[0054]以上僅為本發(fā)明的一些實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不背離本總體發(fā)明構(gòu)思的原則和精神的情況下，可對這些實施例做出改變，本發(fā)明的范圍以權(quán)利要求和它們的等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于換熱器的輔助除霜結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述輔助除霜結(jié)構(gòu)設(shè)置在換熱器的底部，將未節(jié)流的液態(tài)制冷劑引入到輔助除霜結(jié)構(gòu)中使得換熱器的底部不結(jié)冰霜或者結(jié)較少的冰霜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于換熱器的輔助除霜結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述輔助除霜結(jié)構(gòu)被設(shè)置成全部或部分地圍繞位于換熱器底部的集流管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于熱交換器的輔助除霜結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述輔助除霜結(jié)構(gòu)的外表面上設(shè)置有至少一個導(dǎo)流件，每個導(dǎo)流件從集流管向下傾斜。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于換熱器的輔助除霜結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述輔助除霜結(jié)構(gòu)為全部或部分地圍繞所述集流管的腔體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于換熱器的輔助除霜結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述腔體包括至少一個隔腔，所述至少一個隔腔中的每個通過各自的管道與供給未節(jié)流的制冷劑的管道相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于換熱器的輔助除霜結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述輔助除霜結(jié)構(gòu)為具有至少一個轉(zhuǎn)彎的盤管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于換熱器的輔助除霜結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述盤管為圍繞換熱器內(nèi)的多根扁管的底部設(shè)置的蛇形盤管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的用于換熱器的輔助除霜結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述換熱器是熱泵系統(tǒng)中的室外換熱器。
9.一種換熱器，其特征在于，所述換熱器包括根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的輔助除霜結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述換熱器，其特征在于， 所述輔助除霜結(jié)構(gòu)的未節(jié)流的液體制冷劑的出口與至少一個節(jié)流裝置一端連接，所述節(jié)流裝置另一端與所述換熱器做為蒸發(fā)器使用時的制冷劑入口連接。
11.一種熱泵系統(tǒng)，所述熱泵系統(tǒng)包括: 至少一個換向閥，其配置成當熱泵系統(tǒng)運行制熱模式時使得制冷劑在閉合的流路中以第一方向流動，和當熱泵系統(tǒng)運行制冷模式時使得制冷劑在閉合的流路中以與第一方向相反的第二方向流動； 壓縮機； 室內(nèi)換熱器，其在運行制熱模式時用作冷凝器，和在運行制冷模式用作蒸發(fā)器； 室外換熱器，其在運行制熱模式時用作蒸發(fā)器，和在運行制冷模式時用作冷凝器，其中所述室外換熱器為根據(jù)權(quán)利要求9所述的換熱器； 至少一個節(jié)流裝置，其布置在所述室內(nèi)換熱器和室外換熱器之間的閉合流路內(nèi)； 其中在制熱模式中，從壓縮機流出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑流入室內(nèi)換熱器，之后變成溫度稍低的液態(tài)制冷劑；將從室內(nèi)換熱器流出的液態(tài)制冷劑引入到所述輔助除霜結(jié)構(gòu)后，再流經(jīng)節(jié)流裝置，然后流入到室外換熱器，從而使得室外換熱器的底部不結(jié)冰霜或者結(jié)較少的冰霜。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱泵系統(tǒng)，其特征在于， 連接節(jié)流裝置的管件或所述節(jié)流裝置固定到所述室外換熱器上。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的熱泵系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)流裝置為孔板裝置、毛細管`、熱力膨脹閥或電子膨脹閥。
【文檔編號】F25B47/00GK103712387SQ201310733054
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】金俊峰, 蔣建龍, 楊靜, 陸向迅, 杰弗里·L·塔克 申請人:丹佛斯微通道換熱器（嘉興）有限公司