新型無霜空氣源熱泵熱水器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型無霜空氣源熱泵熱水器，包括制冷劑循環(huán)回路，空氣壓縮機以及空氣膨脹機。制冷劑循環(huán)回路包括通過制冷劑管路連接的壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置和熱交換器；其中，所述熱交換器包括殼體，位于該殼體內(nèi)的盤管，一進氣口以及一出氣口，所述盤管內(nèi)流通制冷劑，所述盤管外的殼體內(nèi)部形成空氣引入空間；所述進氣口與所述空氣壓縮機相連，所述出氣口與所述空氣膨脹機相連，以使經(jīng)所述空氣壓縮機輸出的空氣從所述進氣口輸入所述空氣引入空間內(nèi)與所述制冷劑換熱，并在放熱后從所述出氣口輸出至所述空氣膨脹機。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，能夠有效防止結(jié)霜。
【專利說明】新型無霜空氣源熱泵熱水器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及熱水器，特別涉及一種新型無霜空氣源熱泵熱水器。
【背景技術】
[0002]空氣源熱泵熱水器，是采用制冷原理從空氣中吸收熱量來制造熱水的“熱量搬運”裝置。通過讓工質(zhì)不斷完成蒸發(fā)(吸取環(huán)境中的熱量)一壓縮一冷凝(放出熱量)一節(jié)流—再蒸發(fā)的熱力循環(huán)過程，從而將環(huán)境里的熱量轉(zhuǎn)移到水中。該裝置主要從空氣獲得熱能，具有太陽能熱水器節(jié)能、環(huán)保、安全的優(yōu)點，又解決了太陽能熱水器依靠陽光采熱和安裝不便的問題。此外，它也沒有電熱水器漏電的危險。
[0003]然而，目前使用的空氣源熱泵熱水器具有環(huán)境適應性的問題，北方冬季環(huán)境溫度偏低，導致室外蒸發(fā)器容易結(jié)霜。目前廣泛應用的空氣源熱泵熱水器多靠四通換向閥除霜技術，這種傳統(tǒng)的方法無法徹底除去霜層并且故障率高。
[0004]為解決上述問題，目前多是利用熱水器的除霜設備及控制方法進行除霜，如直流變頻帶熱水器空調(diào)器的除霜控制方法，相變蓄熱器除霜，并聯(lián)式互助除霜等。但這些方法也僅僅是針對熱水器結(jié)霜后提出技術方案，并沒有從根本上解決結(jié)霜問題。
[0005]有鑒于此，需要提出一種可解決結(jié)霜源頭問題的空氣源熱泵熱水器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主要目的旨在提出了一種新型無霜空氣源熱泵熱水器，結(jié)構(gòu)簡單，能夠有效防止結(jié)霜。
[0007]為達成上述目的，本發(fā)明提供一種空氣源熱泵熱水器，包括制冷劑循環(huán)回路，空氣壓縮機以及空氣膨脹機。制冷劑循環(huán)回路包括通過制冷劑管路連接的壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置和熱交換器；其中，所述熱交換器包括殼體，設于該殼體內(nèi)的盤管，一進氣口以及一出氣口，所述盤管內(nèi)流通制冷劑，所述盤管外的殼體內(nèi)部形成空氣弓I入空間；所述進氣口與所述空氣壓縮機相連，所述出氣口與所述空氣膨脹機相連，以使經(jīng)所述空氣壓縮機輸出的空氣從所述進氣口輸入所述空氣引入空間內(nèi)與所述制冷劑換熱，并在放熱后從所述出氣口輸出至所述空氣膨脹機。
[0008]優(yōu)選地，所述盤管外的殼體內(nèi)部儲有導熱液體，所述導熱液體包圍所述盤管且其液位上方留有一空間；經(jīng)所述空氣壓縮機輸出的空氣從所述進氣口輸入所述空氣引入空間內(nèi)并通過所述導熱液體與所述制冷劑換熱。
[0009]優(yōu)選地，所述空氣源熱泵熱水器還包括一分流部件，其設于所述空氣引入空間內(nèi)與所述進氣口相接，或為連接所述進氣口與所述空氣壓縮機并伸入所述空氣引入空間內(nèi)的管件，所述分流部件位于所述空氣引入空間內(nèi)的部分具有多個導氣孔以使所述空氣壓縮機輸出的空氣進入所述空氣引入空間時分流。
[0010]優(yōu)選地，所述熱交換器設有一排水閥。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述熱交換器上部設有一安全閥。[0012]優(yōu)選地，所述空氣壓縮機為離心式空氣壓縮機，所述空氣膨脹機為離心式空氣膨脹機。
[0013]優(yōu)選地，所述空氣壓縮機和所述空氣膨脹機為同軸設置。
[0014]優(yōu)選地，所述進氣口設于所述熱交換器的外殼的下部，所述出氣口設于所述熱交換器的外殼的上部。
[0015]優(yōu)選地，所述熱交換器的外殼的外壁上包覆有保溫材料。
[0016]優(yōu)選地，所述冷凝器和所述節(jié)流裝置之間依次設置一貯液罐和一干燥過濾器。
[0017]本發(fā)明所提出的空氣源熱泵熱水器，通過向室外熱交換器內(nèi)輸入高溫高壓空氣與制冷劑進行換熱，避免了室外低溫空氣與熱交換器內(nèi)的盤管直接接觸，因此在北方氣溫偏低的時候，該裝置同樣能夠有效地對盤管除霜甚至防止結(jié)霜。此外，本發(fā)明省去了四通閥，能夠避免由于四通閥故障引起熱效率降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明一實施例的空氣源熱泵熱水器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步說明。當然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領域內(nèi)的技術人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0020]在本說明書中及在權(quán)利要求書中，應理解當一元件被稱為“連接”到另一元件或與另一元件“相連”時，其可直接連接到另一元件，或可存在介入元件。
[0021]圖1為本發(fā)明一實施例的空氣源熱泵熱水器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，空氣源熱泵熱水器包括壓縮機1、冷凝器2、節(jié)流裝置5、室外熱交換器6、空氣壓縮機7和空氣膨脹機8。其中，壓縮機1、冷凝器2、節(jié)流裝置5和熱交換器6通過制冷劑管路連接，構(gòu)成制冷劑循環(huán)回路?？蛇x的，冷凝器2和節(jié)流裝置5之間還可依次設置與冷凝器2相連的貯液罐3和與節(jié)流裝置5相連的干燥過濾器4，貯液罐3用于存儲制冷劑，干燥過濾器4用于過濾水分和雜質(zhì)。在該制冷劑循環(huán)回路中，熱交換器6中吸熱蒸發(fā)的制冷劑以蒸汽形式進入壓縮機I，被壓縮后變成高溫高壓氣體進入冷凝器2。在冷凝器2中，高溫高壓制冷劑蒸汽與從進口 A輸入的冷水進行熱交換，制冷劑的溫度下降，由高溫高壓氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，釋放大量的熱量，而將冷水加熱至一定溫度從出口 B輸出供用戶使用。而放熱后的液態(tài)制冷劑經(jīng)貯液罐3、干燥過濾器4至節(jié)流裝置5，如膨脹閥或節(jié)流閥，進行節(jié)流降壓及流量調(diào)節(jié)后回到熱交換器6。
[0022]由于制冷劑的沸點非常低，即使熱交換器6內(nèi)流通的是低溫空氣，制冷劑仍能夠吸熱蒸發(fā)而以氣態(tài)進入壓縮機I。然而，熱交換器內(nèi)過低溫度的空氣容易造成熱交換器結(jié)霜。為解決這一問題，本發(fā)明采用殼管式換熱器作為熱交換器6并配合空氣壓縮機7和空氣膨脹機8，以形成由熱交換器6、空氣壓縮機7和空氣膨脹機8構(gòu)成的開式系統(tǒng)。具體來說，熱交換器6為殼管式換熱器,包括一殼體,設于該殼體內(nèi)的盤管，一進氣口和一出氣口。盤管中流通制冷劑，盤管外的殼體內(nèi)部形成一空氣引入空間，用于流通進行換熱的空氣。熱交換器6的進氣口與空氣壓縮機7相連，出氣口與空氣膨脹機8相連。較佳的，進氣口設于熱交換器6的外殼的下部，出氣口設于熱交換器6的外殼的上部。如此,室外空氣進入空氣壓縮機7，壓縮變成高溫高壓氣體后從進氣口通入熱交換器6的空氣引入空間，從而與制冷劑進行熱交換，制冷劑吸收該高溫高壓氣體的熱量蒸發(fā)為氣態(tài)，而放熱后的高壓空氣經(jīng)過空氣膨脹機8平壓后排向室外環(huán)境中。由以上可知，在熱交換器側(cè)，進入熱交換器6的空氣為高溫高壓氣體，不僅能與制冷劑換熱，也能夠防止空氣溫度降到露點溫度以下而導致熱交換器6結(jié)霜。
[0023]為了進一步提高進入熱交換器的高溫高壓氣體與盤管內(nèi)制冷劑的換熱效率以及增加換熱系數(shù)，可在熱交換器6的盤管外殼體的內(nèi)部存儲一定量的導熱液體。導熱液體未充滿熱交換器6，并且較佳的是包圍盤管外，與熱交換器外殼體的上下端之間都留有一定空間。高溫高壓的空氣從熱交換器6下部的進氣口進入空氣引入空間，氣體密度比較小，會經(jīng)導熱液體上升，上升的過程也是換熱的過程。導熱液體液位上方的空間可緩沖空氣壓力變化，使出口壓力穩(wěn)定。由此，進入該空氣引入空間的高溫高壓氣體以導熱液體作為介質(zhì)，通過該介質(zhì)間接與制冷劑進行換熱。具體的，該高溫高壓氣體首先與導熱液體進行換熱，導熱液體吸收熱量后再與制冷劑換熱。導熱液體可以是水或其他液態(tài)溶液，具有比氣體更好的比熱及導熱系數(shù)，因此能夠有效提高和強化熱交換效率。同時熱交換器6內(nèi)部分的高溫高壓空氣冷凝成水還能補充導熱液體。如圖所示，熱交換器6上可設有一排水閥10，用以對導熱液體的液位進行控制。
[0024]此外，為了避免高溫高壓氣體從進氣口進入熱交換器6內(nèi)部快速流通空氣引入空間從出氣口排出，可在熱交換器6上設有一分流部件以使進入其中的高溫高壓氣體能夠與制冷劑充分換熱。該分流部件可以是設于空氣引入空間內(nèi)與進氣口相接的分流板件或管件，也可以是連接進氣口與空氣壓縮機7并伸入到空氣引入空間內(nèi)的管件，分流部件位于空氣引入空間之內(nèi)的部分可設有多個導氣孔，從而使高溫高壓氣體進入空氣引入空間時分流。
[0025]對于空氣壓縮機7和空氣膨脹機8來說，較佳的兩者均采用離心式機器。進一步的，離心式空氣壓縮機7和離心式空氣膨脹機8為同軸設置，以回收一部分的功，減小系統(tǒng)的耗功量。
[0026]此外，熱交換器6上部可設有一安全閥9，用于防止熱交換器內(nèi)部壓力過高。熱交換器6的外殼的外壁上還可包覆一定厚度的保溫材料，用于對其內(nèi)部的高溫高壓氣體的溫度保溫。
[0027]綜上所述，本發(fā)明所提出的空氣源熱泵熱水器，通過向室外熱交換器內(nèi)輸入高溫高壓空氣與制冷劑進行換熱，避免了室外低溫空氣與熱交換器內(nèi)部部件直接接觸，因此在北方氣溫偏低的時候，該裝置同樣能夠有效地對熱交換器除霜甚至防止結(jié)霜。并且，本發(fā)明省去了四通閥，能夠避免由于四通閥故障引起熱效率降低。進一步地，通過以導熱液體為介質(zhì)，使輸入熱交換器的高溫高壓空氣間接與制冷劑換熱，更加提高了換熱效率。
[0028]雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然所述諸多實施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領域的技術人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤飾，本發(fā)明所主張的保護范圍應以權(quán)利要求書所述為準。
【權(quán)利要求】
1.一種空氣源熱泵熱水器，其特征在于，包括: 制冷劑循環(huán)回路，其包括通過制冷劑管路連接的壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置和熱交換器； 空氣壓縮機；以及空氣膨脹機， 其中，所述熱交換器包括殼體，設于該殼體內(nèi)的盤管，一進氣口以及一出氣口 ；所述盤管內(nèi)流通制冷劑，所述盤管外的殼體內(nèi)部形成空氣引入空間；所述進氣口與所述空氣壓縮機相連，所述出氣口與所述空氣膨脹機相連，以使經(jīng)所述空氣壓縮機輸出的空氣從所述進氣口輸入所述空氣引入空間內(nèi)與所述制冷劑換熱，并在放熱后從所述出氣口輸出至所述空氣膨脹機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣源熱泵熱水器，其特征在于，所述盤管外的殼體內(nèi)部儲有導熱液體，所述導熱液體包圍所述盤管且其液位上方留有一空間；經(jīng)所述空氣壓縮機輸出的空氣從所述進氣口輸入所述空氣引入空間內(nèi)并通過所述導熱液體與所述制冷劑換熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空氣源熱泵熱水器，其特征在于，還包括一分流部件，其設于所述空氣引入空間內(nèi)與所述進氣口相接，或為連接所述進氣口與所述空氣壓縮機并伸入所述空氣引入空間內(nèi)的管件，所述分流部件位于所述空氣引入空間內(nèi)的部分具有多個導氣孔以使所述空氣壓縮機輸出的空氣進入所述空氣引入空間時分流。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空氣源熱泵熱水器，其特征在于，所述熱交換器設有一排水閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空氣源熱泵熱水器，其特征在于，所述熱交換器上部設有一安全閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空氣源熱泵熱水器，其特征在于，所述空氣壓縮機為離心式空氣壓縮機，所述空氣膨脹機為離心式空氣膨脹機。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空氣源熱泵熱水器，其特征在于，所述空氣壓縮機和所述空氣膨脹機為同軸設置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空氣源熱泵熱水器，其特征在于，所述進氣口設于所述熱交換器的外殼的下部，所述出氣口設于所述熱交換器的外殼的上部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空氣源熱泵熱水器，其特征在于，所述熱交換器的外殼的外壁上包覆有保溫材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空氣源熱泵熱水器，其特征在于，所述冷凝器和所述節(jié)流裝置之間依次設置一貯液罐和一干燥過濾器。
【文檔編號】F25B39/02GK103983013SQ201410239311
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】孫文哲, 胡選哲, 馮夢嬌, 侯龍, 顧驍勇 申請人:中國水產(chǎn)科學研究院漁業(yè)機械儀器研究所