專(zhuān)利名稱(chēng)：用于熱泵式空調(diào)器的循環(huán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于熱泵式空調(diào)器的循環(huán)裝置，是針對(duì)現(xiàn)有循環(huán)裝置壓縮機(jī)能耗大所作的一種改進(jìn)，尤其適用于較大負(fù)載的熱泵式空調(diào)器。
現(xiàn)有技術(shù)中，適用于熱泵式空調(diào)器的循環(huán)裝置包括有通過(guò)管道連接的壓縮機(jī)、電磁四通閥、室外換熱器、毛細(xì)管、室內(nèi)換熱器、制冷或制熱循環(huán)通過(guò)切換電磁四通閥的通道流向進(jìn)行控制。(見(jiàn)朱國(guó)宏、馮玉琪編著《空調(diào)器的選購(gòu)、使用與維修》，電子工業(yè)出版社1989.6第一版P14)。相對(duì)電熱式冷暖空調(diào)器而言，熱泵式空調(diào)器采用一套循環(huán)裝置，通過(guò)電磁閥的切換形成制冷或制熱兩種循環(huán)，可以說(shuō)已比較節(jié)能，但仍然存在著以下不足1、由于壓縮機(jī)的能耗與熱交換的負(fù)載直接相關(guān)，因此通常是根據(jù)負(fù)載情況及與之相適應(yīng)的毛細(xì)管的流量來(lái)選配壓縮機(jī)的功率。在制冷或制熱循環(huán)中，為了滿足毛細(xì)管節(jié)流前的高壓以及毛細(xì)管流量的要求，需要壓縮機(jī)有足夠大的排氣量，通常壓縮機(jī)排氣量相當(dāng)于毛細(xì)管流量的兩倍或兩倍以上。而實(shí)際上壓縮機(jī)的大排量除了一部分滿足毛細(xì)管的流量外，另一部分則是要在毛細(xì)管的入口處“瞬間”建立起滿足工況要求的高壓，考慮到壓縮機(jī)的功率應(yīng)當(dāng)與排氣量相適應(yīng)，所以循環(huán)裝置的能耗是比較大的。以KC-30R臥式熱泵式空調(diào)器為例其制冷(熱)量為3000Kcal/h，而功率消耗為1590w。2、熱泵式空調(diào)器作制熱使用有一定的局限性，在冬季室外溫度下降至+5℃以下，由于室外換熱器表面結(jié)霜甚至結(jié)冰，影響室外換熱器在工質(zhì)蒸發(fā)時(shí)從外界吸收熱量，使得工質(zhì)在室外換熱器內(nèi)蒸發(fā)不充分甚至無(wú)法蒸發(fā)，制熱循環(huán)無(wú)法進(jìn)行，嚴(yán)重的還可能導(dǎo)致“液擊”，損環(huán)壓縮機(jī)。
本發(fā)明的目的主要在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的空調(diào)器中壓縮機(jī)能耗大的不足，而提供一種可以較大幅度降低壓縮機(jī)能耗，適用于熱泵式空調(diào)器的循環(huán)裝置。
本發(fā)明的另一目的就是要改善熱泵式空調(diào)器的使用局限性，使熱泵式空調(diào)器能夠在室外溫度0℃以上的條件下工作。
本發(fā)明的目的是通過(guò)下列技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的熱泵式空調(diào)器循環(huán)裝置，包含有通過(guò)管道連接的壓縮機(jī)，電磁四通閥、室外換熱器、毛細(xì)管、室內(nèi)換熱器，在壓縮機(jī)排氣口與電磁四通閥之間設(shè)置單向閥。在室內(nèi)換熱器和室外換熱器之間的毛細(xì)管兩端分別設(shè)置由兩個(gè)流向相反的單向閥和調(diào)壓?jiǎn)蜗蜷y并聯(lián)連接組成的閥組，其中一閥組與另一閥組對(duì)應(yīng)的單向閥或?qū)?yīng)的調(diào)壓?jiǎn)蜗蜷y通流方向相反，制冷或制熱循環(huán)通過(guò)切換電磁四通閥的通流方向進(jìn)行控制。
本發(fā)明的思想就是要在熱泵式空調(diào)器循環(huán)裝置的高壓部分有部分混合相高壓制冷工質(zhì)儲(chǔ)備，在壓縮機(jī)排氣與回氣平衡并且壓縮機(jī)排量大于毛細(xì)管流量的前提下，降低壓縮機(jī)起動(dòng)功率的儲(chǔ)備和能量消耗。
為了改善熱泵式空調(diào)器的使用局限性，便于在0℃以上溫度條件下熱泵的起動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)，在上述循環(huán)裝置中將室外換熱器改為組合式結(jié)構(gòu)，該組合式室外換熱器由密閉的筒狀容器及該容器外壁上固結(jié)的換熱翅片組成，進(jìn)、出氣管設(shè)置在該換熱器的上側(cè)，進(jìn)、出液管設(shè)置在該換熱器的下側(cè)，該組合式室外換熱器置于貯水箱內(nèi)的冷卻水中。如果在該貯水箱內(nèi)再附設(shè)電熱元件，還可以使熱泵的起動(dòng)條件下降室外溫度0℃以下。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下述優(yōu)點(diǎn)1、可以較大幅度降低熱泵式空調(diào)器循環(huán)裝置的能耗。由于在壓縮機(jī)排氣口與電磁四通閥之間設(shè)置單向閥，在室外換熱器與毛細(xì)管之間(制冷)或室內(nèi)換熱器與毛細(xì)管之間(制熱)設(shè)置有調(diào)壓?jiǎn)蜗蜷y，壓縮機(jī)排出的高壓過(guò)熱蒸汽首先沖開(kāi)單向閥，經(jīng)電磁四通閥進(jìn)入室外換熱器(以制冷循環(huán)為例)，由于在該換熱器的出口設(shè)置有調(diào)壓?jiǎn)蜗蜷y，因此只有當(dāng)室外換熱器的內(nèi)壓力大于調(diào)壓?jiǎn)蜗蜷y的調(diào)定壓力，制冷循環(huán)才能貫通進(jìn)入制冷工況，因此該循環(huán)裝置的室外換熱器具有冷凝和高壓混合相工質(zhì)貯存雙重功能，內(nèi)壓可高達(dá)15-21kgf/cm2。當(dāng)壓縮機(jī)再次啟動(dòng)時(shí)，壓縮機(jī)排出的高壓過(guò)熱蒸汽與室外換熱器中已蓄積的高壓工質(zhì)混合，頂開(kāi)出口端的調(diào)壓?jiǎn)蜗蜷y“即刻”在毛細(xì)管的入口處建立起滿足工況要求的高壓，而現(xiàn)有循環(huán)裝置則是采用相當(dāng)于毛細(xì)管流量?jī)杀痘騼杀兑陨系膲嚎s機(jī)排量才能實(shí)現(xiàn);壓力要求愈高，排量要求愈大，壓縮機(jī)的能耗也就愈大。在本發(fā)明的室外換熱器蓄積的混合相高壓工質(zhì)(后半部分通常為液相)可以起到高壓部分壓力和流量的穩(wěn)定作用，借助這部分高壓工質(zhì)的儲(chǔ)備，壓縮機(jī)起動(dòng)功率儲(chǔ)備可以減少，在壓縮機(jī)排量滿足毛細(xì)管流量要求的條件下，可以選用較小功率的壓縮機(jī)帶動(dòng)較大的制冷負(fù)載。對(duì)于常規(guī)制熱工況，制冷劑采用逆向循環(huán)，其節(jié)能效果與制冷工況相同。對(duì)于較大負(fù)載的熱泵式空調(diào)器其節(jié)能效果體現(xiàn)得則更為顯著，以現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)的KC-30R熱泵空調(diào)器為例，其制冷(熱)量為3490W(3000Kcal/h);功率為1590W，同樣的制冷(熱)量，采用本發(fā)明其壓縮機(jī)功率只有750W，其節(jié)能效果是十分明顯的。
2、如果室外換熱器采用組合式結(jié)構(gòu)，并且將該室外換熱器置于貯水箱的冷卻水中，不僅在制冷工況時(shí)可以改善冷凝效果，增加單位制冷量，而且還可以使熱泵式空調(diào)器的使用局限性有所改善，在冬季室外溫度0℃以下的條件下也能起動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)。其原因是當(dāng)冬季溫度較低時(shí)，現(xiàn)有熱泵式空調(diào)器的室外換熱器的蒸發(fā)時(shí)，將在其換熱翅片上結(jié)霜，隨著結(jié)霜情況的嚴(yán)重，使室外換熱器的空氣對(duì)流基本阻隔，并且該換熱器內(nèi)的制冷工質(zhì)無(wú)法從外界吸收熱量進(jìn)行蒸發(fā)，使制熱循環(huán)無(wú)法進(jìn)行。本發(fā)明的室外換熱器采用水冷，并且利用壓縮機(jī)工作時(shí)的“振動(dòng)”使換熱翅片與水“攪拌”和“摩擦”，吸收水中的熱量當(dāng)貯水箱中的水溫度下降后又與空氣進(jìn)行熱交換，以保持熱平衡，因此本發(fā)明的熱泵式空調(diào)器循環(huán)裝置可以適用于0℃以上溫度的制熱要求，而且可以避免因室內(nèi)側(cè)和室外側(cè)換熱器作用的互換所引起的“液擊”現(xiàn)象。如果在貯水箱內(nèi)附設(shè)電熱元件，當(dāng)室外溫度下降至0℃以下，熱泵仍可以起動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)，適用范圍可進(jìn)一步拓寬。


如下圖1是本發(fā)明基本循環(huán)裝置的示意圖，(虛線所示為制熱循環(huán))。
圖2是本發(fā)明采用組合式室外換熱器的循環(huán)裝置示意圖。(虛線所示為制熱循環(huán)，圖中19為電加熱元件)。
本發(fā)明將結(jié)合附圖及實(shí)施例作進(jìn)一步的詳述。
實(shí)施例一如圖1所示的基本循環(huán)裝置。包括由管道11連接的壓縮機(jī)1、單向閥2、電磁四通閥3、室外換熱器4，由流向相反的單向閥5和調(diào)壓?jiǎn)伍y6并聯(lián)組成的閥組7、毛細(xì)管8、閥組9、室內(nèi)換器10組成。壓縮機(jī)1首次啟動(dòng)后先連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，將高壓過(guò)熱蒸汽壓入室外換熱器4內(nèi)貯存，當(dāng)室外換熱器4內(nèi)壓逐漸升高直到頂開(kāi)調(diào)壓?jiǎn)蜗蜷y6，制冷循環(huán)至此形成進(jìn)入常規(guī)制冷工況。當(dāng)壓縮機(jī)受溫控開(kāi)關(guān)作用停機(jī)后，單向閥2內(nèi)鋼珠封閉制冷工質(zhì)的逆向循環(huán)，隨即室外換熱器4因得不到高壓過(guò)熱蒸汽的補(bǔ)充，其內(nèi)壓下降，最終調(diào)壓?jiǎn)蜗蜷y6受彈力作用也自行關(guān)閉，因此在單向閥2和調(diào)壓?jiǎn)蜗蜷y6之間的室外換熱器4和管道11內(nèi)貯存有混合相的高壓工質(zhì)。當(dāng)壓縮機(jī)1再次啟動(dòng)后，新壓縮產(chǎn)生的高壓過(guò)熱蒸汽與原貯存在室外換熱器4內(nèi)的混合相壓縮工質(zhì)混合，頂開(kāi)調(diào)壓?jiǎn)蜗蜷y6，“即刻”可以在毛細(xì)管8入口處產(chǎn)生滿足工況要求的高壓(該高壓相當(dāng)于調(diào)壓?jiǎn)蜗蜷y6的調(diào)定壓力，一般可高達(dá)15-21kgf/cm2)。在滿足壓縮機(jī)的排氣與回氣平衡，并且壓縮機(jī)排量大于毛細(xì)管的流量的條件下，本實(shí)施例壓縮機(jī)的選配無(wú)需太多的功率儲(chǔ)備。以KC-30R熱泵式空調(diào)器為例其制冷(熱)量為3490W(3000kcal/h);壓縮機(jī)功率750W;調(diào)壓?jiǎn)蜗蜷y6的調(diào)定壓力18kgf/cm2。本實(shí)施例用作制熱循環(huán)時(shí)(如圖1中虛線所示)，其制冷劑的循環(huán)路線為壓縮機(jī)1→單向閥2→電磁四通閥3(已相對(duì)制冷循環(huán)流向作了切換)→室內(nèi)換熱器10→閥組9中的調(diào)壓?jiǎn)蜗蜷y6→毛細(xì)管8→閥組7中的單向閥5→室外換熱器4→電磁四通閥3→壓縮機(jī)1。在制冷循環(huán)時(shí)閥組7中的單向閥5和閥組9調(diào)壓?jiǎn)蜗?關(guān)閉;在制熱循環(huán)中閥組9的單向閥5和閥組7調(diào)壓?jiǎn)蜗蜷y6關(guān)閉。如圖1所示的循環(huán)裝置，用以產(chǎn)生高壓過(guò)熱蒸汽的壓縮機(jī)可以由二個(gè)或二個(gè)以上的壓縮機(jī)并聯(lián)組合供氣。
實(shí)施例二如圖2所示的采用組合式室外換熱器的循環(huán)裝置。包括并聯(lián)組合供氣的雙壓縮機(jī)1、單向閥2、電磁四通閥3、組合式室外換熱器13，貯水箱14、閥組7、毛細(xì)管8、閥組9，室內(nèi)換熱器10組成。與實(shí)施一相比，室外換熱器4已由組合式室外換熱器13置換。該組合式室外換熱器13由密閉的筒狀容器15及容器15外壁上固結(jié)的換熱翅片16組成，進(jìn)、出氣管17設(shè)置在該換熱器13的上側(cè)，進(jìn)、出液管18設(shè)置在換熱器13的下側(cè)，采用該組合式結(jié)構(gòu)可以擴(kuò)大單向閥2和調(diào)壓?jiǎn)蜗蜷y6之間的高壓制冷工質(zhì)的貯存和排放的吞吐量及高壓部分的壓力穩(wěn)定能力。由于該組合式室外換熱器13置于貯水箱14的冷卻水中，可以利用壓縮機(jī)工作時(shí)的“振動(dòng)”使換熱翅片16與水“攪拌”和“摩擦”，在制冷循環(huán)中，可以使筒體15及翅片16與冷卻水充分熱交換，改善室外換熱器的冷凝效果，提高單位制冷量;在制熱循環(huán)中，由于冷卻水在0℃以下才會(huì)結(jié)冰，該外換熱器13可以從水中吸收熱量，低壓制冷工質(zhì)流經(jīng)該換熱器13時(shí)可以充分蒸發(fā)，因此改善了熱泵式空調(diào)器只能在+5℃以上溫度工作的使用局限性。本實(shí)施例用作制熱循環(huán)時(shí)，其制冷劑的循環(huán)路線如圖2中虛線所示。以上LR-60熱泵式空調(diào)器為例，其制冷(熱)量為6970W(6000kcal/h)，其壓縮機(jī)功率為1875W，調(diào)壓?jiǎn)蜗蜷y6的調(diào)定壓力為19kgf/cm2。
如果在貯水箱14內(nèi)附設(shè)電加熱元件19，利用電加熱使貯水箱內(nèi)的冷卻水不結(jié)冰，則可使熱泵式空調(diào)器在室外溫度0℃以下條件工作，因?yàn)檫@種情況下室換熱器13的熱交換并沒(méi)有受阻，制冷工質(zhì)流經(jīng)該換熱器13仍可充分蒸發(fā)，因此熱泵可以在0℃以下條件起動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)。圖2中所示的電加熱元件19為管狀，電阻絲是鎳鉻合金，裝入φ15mm，壁厚1.0mm的無(wú)縫鋼管中，在電阻絲和鋼管內(nèi)壁之間填充既導(dǎo)熱又絕緣的結(jié)晶氧化鎂。
本實(shí)施例中采用雙壓縮機(jī)或多壓縮機(jī)并聯(lián)組合供氣，與單壓縮機(jī)供氣相比，在同樣排量的條件下，雙壓縮機(jī)并聯(lián)供氣更能獲得理想的節(jié)能效果。
權(quán)利要求
1.用于一種熱泵式空調(diào)器的循環(huán)裝置，包括有通過(guò)管道連接的壓縮機(jī)、電磁四通閥、室外換熱器、毛細(xì)管、室內(nèi)換熱器、制冷或制熱循環(huán)通過(guò)切換電磁四通閥的通流方向進(jìn)行控制，其特征在于在壓縮機(jī)(1)的排氣口與電磁四通閥(3)之間設(shè)有單向閥(2)，在室外換熱器(4)和室內(nèi)換熱器(10)之間的毛細(xì)管(8)兩端分別設(shè)置由兩個(gè)流向相反的單向閥(5)和調(diào)壓?jiǎn)蜗蜷y(6)并聯(lián)連接組成的閥組(7)和(9)，其中閥組(7)和閥組(9)中對(duì)應(yīng)的單向閥(5)或?qū)?yīng)的調(diào)壓?jiǎn)蜗蜷y(6)通流方向相反。
2.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)裝置，其特征在于室外換熱器(4)由組合式室外換熱器(13)置換，該組合式室外換熱器(13)由密閉的筒狀容器(15)及該容器(15)外壁上固結(jié)的換熱翅片(16)組成，進(jìn)、出氣管(17)設(shè)置該換熱器(13)的上側(cè)，進(jìn)、出液管(18)設(shè)置在該換熱器(13)的下側(cè)，并且該組合式室外換熱器(13)置于貯水箱(14)內(nèi)的冷卻水中。
3.如權(quán)利要求1或2所述的循環(huán)裝置，其特征在于在貯水箱(14)內(nèi)附設(shè)有電熱元件(19)，該電熱元件(19)為管狀，電阻絲是鎳鉻合金，裝入無(wú)縫鋼管內(nèi)，在電阻絲與鋼管內(nèi)壁之間填充既導(dǎo)熱又絕緣的結(jié)晶氧化鎂。
4.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)裝置，其特征在于在制冷或制熱循中用的產(chǎn)生高壓過(guò)熱蒸汽的壓縮機(jī)(1)由二個(gè)或二個(gè)以上的壓縮機(jī)并聯(lián)組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于熱泵式空調(diào)器的循環(huán)裝置，為了解決現(xiàn)有熱泵式空調(diào)器能耗大的問(wèn)題，在現(xiàn)有循環(huán)裝置壓縮機(jī)(1)的排氣口與四通閥(3)之間設(shè)有單向閥(2)，在室外換熱器(4)和室內(nèi)換熱器(10)之間的毛細(xì)管(8)兩端分別設(shè)置由兩個(gè)流向相反的單向閥(5)和調(diào)壓?jiǎn)蜗蜷y(6)并聯(lián)連接組成的閥組(7)和(9)，其中閥組(7)和(9)中對(duì)應(yīng)的單向閥(5)或調(diào)壓?jiǎn)蜗蜷y(6)通流方向相反。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)就是可以較大幅度地降低熱泵式空調(diào)器的能耗，并且改善其制熱循環(huán)的使用局限性。
文檔編號(hào)F24F5/00GK1073516SQ91111670
公開(kāi)日1993年6月23日 申請(qǐng)日期1991年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月18日
發(fā)明者陳林建, 陳長(zhǎng)泉 申請(qǐng)人:陳林建