本發(fā)明涉及一種熱泵領(lǐng)域的裝置以及具有該裝置的無(wú)霜熱泵系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

熱泵機(jī)組主要由壓縮機(jī)、高溫?fù)Q熱器、節(jié)流器、低溫?fù)Q熱器等裝置構(gòu)成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)，冷媒在壓機(jī)縮的作用下在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)制熱或制冷。對(duì)于具有制熱水、空調(diào)等多功能的熱水系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，為了實(shí)現(xiàn)多功能熱功，系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)復(fù)雜，往往需要多個(gè)閥門控制才能實(shí)現(xiàn)，單向閥的使用數(shù)量尤其較多。

此外，現(xiàn)有熱泵系統(tǒng)對(duì)惡劣環(huán)境適應(yīng)性較差，高溫環(huán)境容易出現(xiàn)高壓保護(hù)、制熱水效果差，在低溫環(huán)境容易出現(xiàn)回氣溫度過(guò)低、容易結(jié)霜或液擊等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了優(yōu)化熱泵系統(tǒng)，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)獨(dú)特、可有效簡(jiǎn)化熱泵系統(tǒng)的三孔單向閥，同時(shí)還提出了改善熱泵系統(tǒng)運(yùn)行工況的無(wú)霜熱泵系統(tǒng)解決方案。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種三孔單向閥，包閥體，閥體頂部開設(shè)有出口，底部開設(shè)有入口，中部為中空腔體，中空腔體上部設(shè)置有可封堵流體從出口進(jìn)入中空腔體的上單向截止閥片，中空腔體下部設(shè)置有可封堵流體從中空腔體向入口外流出的下單向截止閥片，所述閥體側(cè)壁設(shè)置有連通中空腔體的側(cè)開口。

本發(fā)明還公開了一種具有三孔單向閥的無(wú)霜熱泵系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)、第一四通閥、第二四通閥，第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、單向閥、第一三孔單向閥、第二三孔單向閥、多重?fù)Q熱器、第一節(jié)流器、第二節(jié)流器；所述多重?fù)Q熱器包括內(nèi)外三層腔體，內(nèi)層腔體安裝有加熱體，中層腔體、外層腔體均為冷媒腔，中層腔體內(nèi)設(shè)有第一冷媒盤管，外層腔體內(nèi)設(shè)有第二冷媒盤管；中層、外層腔體和第一、第二冷媒盤管分別設(shè)置有出入口；所述第一四通閥四個(gè)接口分別連通壓縮機(jī)高壓側(cè)、第二四通閥第一接口、中層腔體入口、第二換熱器；所述第二四通閥第二、第四接口分別連通第三換熱器和第一換熱器入口，第二四通閥第三接口連通中層腔體入口；所述第一換熱器出口連通單向閥入口；所述多重?fù)Q熱器外層腔體的入口分別連通單向閥出口、第一三孔單向閥出口、第二三孔單向閥出口；外層腔體出口通過(guò)管道連通第一冷媒盤管入口；第一冷媒盤管出口分別連通第一節(jié)流器入口和第二節(jié)流器入口；中層腔體出口連通壓縮機(jī)吸氣側(cè)；第二冷媒盤管入口連通第二節(jié)流器出口；第二冷媒盤管出口連通壓縮機(jī)吸氣側(cè)；所述第一節(jié)流器出口分別連通第一三孔單向閥入口和第二三孔單向閥入口；所述第一三孔單向閥側(cè)開口連通第二換熱器另一側(cè)接口；第二三孔單向閥側(cè)開口連通第三換熱器另一側(cè)接口。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，第二換熱器和第三換熱器為左、右布置的整體式結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述壓縮機(jī)為噴氣增焓壓縮機(jī)，壓縮機(jī)補(bǔ)氣口通過(guò)管路連接有第二單向閥，第二單向閥入口側(cè)連通電磁閥出口，電磁閥的入口側(cè)分別連通中層腔體出口和第二冷媒盤管出口。

本發(fā)明還公開了另一種具有三孔單向閥的無(wú)霜熱泵系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)、第一四通閥、第二四通閥，第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、單向閥、第一三孔單向閥、第二三孔單向閥、節(jié)流器；所述第一四通閥四個(gè)接口分別連通壓縮機(jī)高壓側(cè)、第二四通閥第一接口、壓縮機(jī)吸氣側(cè)、第二換熱器；所述第二四通閥第二、三、四接口分別連通第三換熱器、壓縮機(jī)吸氣側(cè)和第一換熱器入口；所述第一換熱器出口連通單向閥入口；單向閥出口分別連通第一三孔單向閥出口、第二三孔單向閥出口、節(jié)流器入口；節(jié)流器出口分別連通第一三孔單向閥入口和第二三孔單向閥入口；第一三孔單向閥側(cè)開口連通第二換熱器另一側(cè)；第二三孔單向閥側(cè)開口連通第三換熱器另一側(cè)。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，第二換熱器和第三換熱器為左、右布置的整體式結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還公開了另一種具有三孔單向閥的無(wú)霜熱泵系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)、四通閥、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器、三孔單向閥A、三孔單向閥B；熱泵系統(tǒng)各部件通過(guò)冷媒管道作以下連接：四通閥四個(gè)接口分別連通壓縮機(jī)高壓側(cè)、蒸發(fā)器、壓縮機(jī)吸氣側(cè)、冷凝器；冷凝器另一側(cè)連通三孔單向閥A側(cè)開口；蒸發(fā)器另一側(cè)連通三孔單向閥B側(cè)開口；節(jié)流閥的一側(cè)分別連通三孔單向閥A和三孔單向閥B的出口；節(jié)流閥的另一側(cè)分別連通三孔單向閥A和三孔單向閥B的入口。

本發(fā)明的有益效果是：由于采用三孔單向閥的設(shè)計(jì)，優(yōu)化了熱泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減少了單向閥的使用數(shù)量，使系統(tǒng)的冷媒管路配置更簡(jiǎn)單，保持冷媒節(jié)流走向一致，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)特殊功能要求，便于熱泵管道零部件模塊化生產(chǎn)。此外，采用三孔單向閥、雙蒸發(fā)器回路以及多重?fù)Q熱器組成的無(wú)霜熱泵系統(tǒng)可有效改善熱熱泵在底溫環(huán)境下的運(yùn)行工況，雙蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)既滿足了制熱水時(shí)對(duì)蒸發(fā)器的大面積蒸發(fā)換熱要求，同時(shí)在除霜時(shí)對(duì)第二、第三蒸發(fā)器交替進(jìn)行，除霜過(guò)程中無(wú)需吸收熱水換熱器的熱量。從而整體提高了熱泵系統(tǒng)的工況及能效，使熱泵系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力大大提升；另一方面，由于小部分冷媒經(jīng)第二節(jié)流器、第二冷媒盤管后再與主回路的低壓冷媒混合后再回壓縮機(jī)，該小流量增焓回路解決了超低溫環(huán)境下主回路冷媒蒸發(fā)不充分、回氣溫度過(guò)低、排氣壓力低、無(wú)法制出高溫?zé)崴燃夹g(shù)問題，有效改善了系統(tǒng)的運(yùn)行工況。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是三孔單向閥的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實(shí)施例1無(wú)霜熱泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是實(shí)施例2無(wú)霜熱泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是實(shí)施例3無(wú)霜熱泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是實(shí)施例4無(wú)霜熱泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1所示，三孔單向閥，包閥體，閥體頂部開設(shè)有出口71，底部開設(shè)有入口73，中部為中空腔體74，中空腔體74上部設(shè)置有可封堵流體從出口進(jìn)入中空腔體的上單向截止閥片75，中空腔體74下部設(shè)置有可封堵流體從中空腔體向入口外流出的下單向截止閥片76，閥體側(cè)壁設(shè)置有連通中空腔體的側(cè)開口72。由于采用三孔單向閥的設(shè)計(jì)，在同一閥體上實(shí)現(xiàn)單向兩通道進(jìn)、一通道出；或者單通道進(jìn)、單通道出，另一通道截止等多種功能，優(yōu)化了熱泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；類似的，為了實(shí)現(xiàn)入口73、出口71的單向通道功能，該兩個(gè)單向通道閥門的設(shè)計(jì)也可采用彈簧閥芯的彈簧式結(jié)構(gòu)，或者重力式閥芯結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例1：具有三孔單向閥的無(wú)霜熱泵系統(tǒng)，參照?qǐng)D2所示，包括壓縮機(jī)1、第一四通閥2、第二四通閥3，第一換熱器4、第二換熱器5A、第三換熱器5B、單向閥6、第一三孔單向閥7、第二三孔單向閥8、多重?fù)Q熱器9、第一節(jié)流器13、第二節(jié)流器14。

多重?fù)Q熱器9包括內(nèi)外三層腔體，內(nèi)層腔體91安裝有加熱體94，中層腔體、外層腔體92、93均為冷媒腔，中層腔體92內(nèi)設(shè)有第一冷媒盤管95，外層腔體93內(nèi)設(shè)有第二冷媒盤管96；中層、外層腔體92、93和第一、第二冷媒盤管95、96分別設(shè)置有出入口。工作時(shí)，第一冷媒盤管95與中層腔體92之間、中層腔體92與外層腔體93之間、第二冷媒盤管96與外層腔體93之間形成綜合的多重?zé)峤粨Q，大大提升系統(tǒng)的運(yùn)行工況。

第一四通閥2四個(gè)接口分別連通壓縮機(jī)1高壓側(cè)、第二四通閥3第一接口、中層腔體92入口、第二換熱器5A；第二四通閥3第二、第四接口分別連通第三換熱器5B和第一換熱器4入口，第二四通閥3第三接口連通中層腔體92入口。第一換熱器4出口連通單向閥6入口。多重?fù)Q熱器外層腔體93的入口分別連通單向閥6出口、第一三孔單向閥7出口71、第二三孔單向閥8出口81；外層腔體93出口通過(guò)管道連通第一冷媒盤管95入口；第一冷媒盤管95出口分別連通第一節(jié)流器13入口和第二節(jié)流器14入口；中層腔體92出口連通壓縮機(jī)吸氣側(cè)；第二冷媒盤管96入口連通第二節(jié)流器14出口；第二冷媒盤管96出口連通壓縮機(jī)吸氣側(cè)。第一節(jié)流器13出口分別連通第一三孔單向閥7入口73和第二三孔單向閥8入口83。第一三孔單向閥7側(cè)開口72連通第二換熱器5A另一側(cè)接口；第二三孔單向閥8側(cè)開口82連通第三換熱器5B另一側(cè)接口。

實(shí)施例1的系統(tǒng)工作原理如下。

參照?qǐng)D2所示，在制熱水時(shí)，系統(tǒng)冷媒流動(dòng)方向?yàn)椋簤嚎s機(jī)1—→第一四通閥2—→第二四通閥3—→第一換熱器4（制熱水或冷凝放熱）—→單向閥6—→多重?fù)Q熱器外層腔體93—→第一冷媒盤管95；從第一冷媒盤管出口流出后分兩路：第一路，小部分冷媒經(jīng)第二節(jié)流器14—→第二冷媒盤管96—→回壓縮機(jī)1。第二路，大部分冷媒經(jīng)第一節(jié)流器13后再分兩支路，第一支路：從第一三孔單向閥7入口73進(jìn)入—→再?gòu)膫?cè)開口72流出—→第二換熱器5A—→從第一四通閥2第四接口進(jìn)入并從第三接口流出—→多重?fù)Q熱器中層腔體92—→回壓縮機(jī)1；第二支路：從第二三孔單向閥8入口83進(jìn)入—→再?gòu)膫?cè)開口82流出—→第三換熱器5B—→第二四通閥3—→多重?fù)Q熱器中層腔體92與來(lái)自第一支路的冷媒匯合—→回壓縮機(jī)1。

在超低環(huán)境溫度制熱水時(shí)，為了令壓縮機(jī)維持在高效工作狀態(tài)，加熱控制器自動(dòng)開啟電加熱，加熱體94工作，對(duì)中層腔體92中流過(guò)的冷媒進(jìn)行加熱，以提升壓縮機(jī)的吸氣溫度；另一方面，由于小部分冷媒經(jīng)第二節(jié)流器14、第二冷媒盤管96后再與主回路的低壓冷媒混合后再回壓縮機(jī)1，該小流量增焓回路解決了超低溫環(huán)境下主回路冷媒蒸發(fā)不充分、回氣溫度過(guò)低、排氣壓力低、無(wú)法制出高溫?zé)崴燃夹g(shù)問題，有效改善了系統(tǒng)的運(yùn)行工況。

本熱泵系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)不停機(jī)化霜，除霜過(guò)程不需吸收熱水換熱器（即第一換熱器4）的能量，優(yōu)選的，第二換熱器5A和第三換熱器5B為左、右布置的整體式結(jié)構(gòu)，除霜時(shí)對(duì)第二換熱器5A、第三換熱器5B分別進(jìn)行。

在熱泵制熱模式工作時(shí)，如需要對(duì)第二換熱器5A進(jìn)行化霜，將系統(tǒng)冷媒流動(dòng)方向切換如下：壓縮機(jī)1—→第一四通閥2—→第二換熱器5A（除霜）—→第一三孔單向閥7—→外層腔體93—→第一冷媒盤管95；分兩路：第一路，小部分冷媒經(jīng)第二節(jié)流器14—→第二冷媒盤管96—→回壓縮機(jī)1。第二路，大部分冷媒經(jīng)第一節(jié)流器13—→從第二三孔單向閥8入口83進(jìn)入—→再?gòu)膫?cè)開口82流出—→第三換熱器5B—→第二四通閥3—→多重?fù)Q熱器中層腔體92—→回壓縮機(jī)1。

當(dāng)需要對(duì)第三換熱器5B進(jìn)行化霜時(shí)，系統(tǒng)冷媒流動(dòng)方向?yàn)椋簤嚎s機(jī)1—→第一四通閥2—→第二四通閥3—→第三換熱器5B（除霜）—→第二三孔單向閥8—→外層腔體93—→第一冷媒盤管95；分兩路：第一路，小部分冷媒經(jīng)第二節(jié)流器14—→第二冷媒盤管96—→回壓縮機(jī)1。第二路，大部分冷媒經(jīng)第一節(jié)流器13—→從第一三孔單向閥7入口73進(jìn)入—→再?gòu)膫?cè)開口72流出—→第二換熱器5A—→第一四通閥2—→多重?fù)Q熱器中層腔體92—→回壓縮機(jī)1。

類似的，第二換熱器5A和第三換熱器5B也可以是上、下布置的整體式結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例2：參照?qǐng)D3所示，熱泵系統(tǒng)的壓縮機(jī)可采用增焓壓縮機(jī)，壓縮機(jī)補(bǔ)氣口1B通過(guò)管路連接有第二單向閥17，第二單向閥17入口側(cè)連通電磁閥16出口，電磁閥16的入口側(cè)分別連通中層腔體92出口和第二冷媒盤管96出口。在超低環(huán)境溫度制熱水時(shí)，開啟電磁閥16讓部分冷媒從補(bǔ)氣口1B進(jìn)入壓縮機(jī)。

實(shí)施例3：參照?qǐng)D4所示，具有三孔單向閥的無(wú)霜熱泵系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)1’、第一四通閥2’、第二四通閥3’，第一換熱器4’、第二換熱器5A’、第三換熱器5B’、單向閥6’、第一三孔單向閥7’、第二三孔單向閥8’、節(jié)流器13’。所述第一四通閥2’四個(gè)接口分別連通壓縮機(jī)1’高壓側(cè)、第二四通閥3’第一接口、壓縮機(jī)1’吸氣側(cè)、第二換熱器5A’；所述第二四通閥3’第二、三、四接口分別連通第三換熱器5B’、壓縮機(jī)1’吸氣側(cè)和第一換熱器4’入口。所述第一換熱器4’出口連通單向閥6’入口；單向閥6’出口分別連通第一三孔單向閥7’出口71’、第二三孔單向閥8’出口81’、節(jié)流器13’入口；節(jié)流器13’出口分別連通第一三孔單向閥7’入口73’和第二三孔單向閥8’入口83’；第一三孔單向閥7’側(cè)開口72’連通第二換熱器5A’另一側(cè)；第二三孔單向閥8’側(cè)開口82’連通第三換熱器5B’另一側(cè)。

實(shí)施例3的系統(tǒng)工作原理如下：在制熱水時(shí)，系統(tǒng)冷媒流動(dòng)方向?yàn)椋簤嚎s機(jī)1’—→第一四通閥2’—→第二四通閥3’—→第一換熱器4’（制熱水）—→單向閥6’—→節(jié)流器13’，分兩路：第一路，第一三孔單向閥7’—→第二換熱器5A’（蒸發(fā)）—→第一四通閥2’—→回壓縮機(jī)1’；第二路，第二三孔單向閥8’—→第三換熱器5B’（蒸發(fā)）—→ 第二四通閥3’—→回壓縮機(jī)1’。

本熱泵系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)不停機(jī)化霜，除霜過(guò)程不需吸收熱水換熱器（即第一換熱器4’）的能量，優(yōu)選的，第二換熱器5A’和第三換熱器5B’為左、右布置的整體式結(jié)構(gòu)，除霜時(shí)對(duì)第二換熱器5A’、第三換熱器5B’分別進(jìn)行。

在熱泵制熱模式工作時(shí)，如需要對(duì)第二換熱器5A’進(jìn)行化霜，將系統(tǒng)冷媒流動(dòng)方向切換如下：壓縮機(jī)1’—→第一四通閥2’—→第二換熱器5A’（除霜）—→第一三孔單向閥7’—→從第一三孔單向閥7’出口71’流出—→節(jié)流器13’—→第二三孔單向閥8’—→第三換熱器5B’（蒸發(fā)）—→第二四通閥3’—→回壓縮機(jī)1’。

切換至對(duì)第三換熱器5B’化霜，系統(tǒng)冷媒流動(dòng)方向如下：壓縮機(jī)1’—→第一四通閥2’—→ 第二四通閥3’—→ 第三換熱器5B’（除霜）—→第二三孔單向閥8’—→節(jié)流器13’—→第一三孔單向閥7’—→第二換熱器5A’（蒸發(fā)）—→第一四通閥2’—→回壓縮機(jī)1’。

實(shí)施例4：本設(shè)計(jì)的三孔單向閥除了適用于實(shí)施例1的無(wú)霜熱泵系統(tǒng)外，也可廣泛適用于其它熱泵系統(tǒng)，參照?qǐng)D5所示，具有三孔單向閥的熱泵系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)101、四通閥102、冷凝器103、節(jié)流閥104、蒸發(fā)器105、三孔單向閥A106、三孔單向閥B107；熱泵系統(tǒng)各部件通過(guò)冷媒管道作以下連接：四通閥四個(gè)接口分別連通壓縮機(jī)高壓側(cè)、蒸發(fā)器、壓縮機(jī)吸氣側(cè)、冷凝器；冷凝器另一側(cè)連通三孔單向閥A側(cè)開口；蒸發(fā)器另一側(cè)連通三孔單向閥B側(cè)開口；節(jié)流閥的一側(cè)分別連通三孔單向閥A和三孔單向閥B的出口；節(jié)流閥的另一側(cè)分別連通三孔單向閥A和三孔單向閥B的入口。系統(tǒng)工作原理：在制熱水或者空調(diào)制冷時(shí)，系統(tǒng)冷媒流動(dòng)方向?yàn)椋簤嚎s機(jī)101—→四通閥102—→冷凝器103—→三孔單向閥A106—→節(jié)流閥104—→三孔單向閥B107—→蒸發(fā)器105—→四通閥102—→回壓縮機(jī)101。

在熱泵系統(tǒng)的實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)系統(tǒng)常規(guī)的配置需求，熱泵系統(tǒng)低壓側(cè)可設(shè)置氣液分離器，高壓側(cè)可設(shè)置油分離器、儲(chǔ)液器；也可根據(jù)需要在系統(tǒng)中設(shè)置常規(guī)的壓力開關(guān)、壓力表、溫控裝置、干燥過(guò)濾器等。

以上所述只是發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，其并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，只要是以基本相同的手段實(shí)現(xiàn)發(fā)明的目的都應(yīng)屬于發(fā)明的保護(hù)范圍。