一種熱泵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熱泵（100）以及一種熱泵裝置（200）。所述熱泵（100）包括壓縮機(jī)（110）、熱交換器（112）以及形成有用于容納制冷劑的流體流動(dòng)通道(150)的蒸發(fā)器（116），其特征在于，所述熱泵（100）包括液密殼體或外殼（102），用于容納所述壓縮機(jī)（110）和所述蒸發(fā)器（116），所述殼體（102）形成有至少一個(gè)孔（120），由此允許導(dǎo)管（122）通往位于殼體（102）外部的熱交換器（112）或從該交換器（112）返回。所述熱泵（100）還包括包含在所述殼體（102）中并至少部分圍繞所述蒸發(fā)器（116）的液體（140），所述液體（140）用作熱源。
【專利說明】一種熱泵
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱泵，尤其涉及一種利用制冷循環(huán)的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)熱泵。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)明人對(duì)傳統(tǒng)熱泵(http://en.wikipedia.0rg/wiki/Heat_pump,訪問時(shí)間為2013年5月20日)十分了解。傳統(tǒng)熱泵利用壓縮機(jī)壓縮制冷劑，使所述制冷劑進(jìn)入對(duì)其進(jìn)行加熱和加壓的熱交換器或冷凝器(根據(jù)所使用的制冷劑和特定循環(huán)，可選的將制冷劑從蒸汽冷凝)。熱量被傳輸至冷凝器，在此可以有用的作為加熱應(yīng)用(heating application)(例如空間加熱器或水熱器)的一部分被散發(fā)或者作為冷卻應(yīng)用(cooling application)(例如空調(diào)系統(tǒng)或制冷器)的一部分作為廢氣被散發(fā)。
[0003]所述制冷劑隨后穿過類似閥門的計(jì)量裝置至蒸發(fā)器，在此所述制冷劑降壓并蒸發(fā)，從而吸收熱量。降低壓力的制冷劑返回壓縮機(jī)并重復(fù)循環(huán)。
[0004]對(duì)于加熱應(yīng)用，熱泵是有利的，并且能夠?qū)崿F(xiàn)比例如簡(jiǎn)單的電阻式加熱更好的加熱。典型的空氣源熱泵(http://en.wikipedia.0rg/wiki/Air_source_heat_pump,訪問日期為2013年5月20日)可以具有3-4的性能系數(shù)(C0P)，然而對(duì)于電阻式加熱理想的COP為I。
[0005]熱泵的缺點(diǎn)也是眾所周知的。尤其是在加熱應(yīng)用方面，蒸發(fā)器會(huì)凍結(jié)，因此抑制或阻塞制冷劑流動(dòng)。雖然有解決該問題的方法(例如，在臨近冷凝器處設(shè)置電阻式加熱器)，但這會(huì)降低COP并增加熱泵的成本、尺寸以及復(fù)雜度。如果冷凝器為散熱器或者含有散熱器的形式，可以使用風(fēng)扇在散熱器上驅(qū)動(dòng)空氣。這會(huì)提高散熱器的性能，代價(jià)是額外的復(fù)雜度、成本、噪音以及尺寸。
[0006]發(fā)明人希望獲得一種熱泵，仍然利用傳統(tǒng)的制冷循環(huán)，但是能夠降低或者消除與空氣源熱泵相關(guān)的缺點(diǎn)，尤其是與熱泵的冷凝器相關(guān)的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明提供一種熱泵，包括壓縮機(jī)、熱交換器以及形成有用于容納制冷劑的流體流動(dòng)通道的蒸發(fā)器，其特征在于，所述熱泵包括:
[0008]液密殼體或外殼，用于容納所述壓縮機(jī)和所述蒸發(fā)器，所述殼體形成有至少一個(gè)孔，由此允許導(dǎo)管通往位于殼體外部的熱交換器或從該交換器返回；以及
[0009]液體，包含在所述殼體中并至少部分圍繞所述蒸發(fā)器，所述液體用作熱源。
[0010]所述液體可以是油，如車用機(jī)油。所述油可以包含抗凍劑。殼體中的部件(至少包括壓縮機(jī)和蒸發(fā)器)因此可以浸入或沉浸于油中。油可能是合適的物質(zhì)因?yàn)樗哂懈叻悬c(diǎn)以及低凝固點(diǎn)，并且能夠在熱泵的工作溫度范圍內(nèi)保持液態(tài)。
[0011]所述蒸發(fā)器可以形成迂回的或盤繞的流體流動(dòng)通道。所述蒸發(fā)器可以包括至少一個(gè)線圈，還可以包括多個(gè)線圈。每個(gè)線圈可以是螺旋線圈。
[0012]所述熱泵可以包括在所述熱交換器和所述蒸發(fā)器之間成排設(shè)置的計(jì)量設(shè)備。所述計(jì)量設(shè)備可以是閥門或者毛細(xì)管。在一實(shí)施例中，所述計(jì)量設(shè)備可以是管，所述管形成有與所述蒸發(fā)器限定的流體通道相比縮小的截面(reduced section)的流體通道。所述管子的直徑可以為約3mm (1/8英寸)。
[0013]所述制冷劑可以是傳統(tǒng)制冷劑。例如，它可以是氟氯烴化合物(hydrochlorofluorocarbon),如 HCFC-22。
[0014]所述殼體可以形成通道開口以允許通往包含在其中的液體(例如油)。例如，所述開口可以用作向所述殼體加入所述液體的入口，和/或從所述殼體中排放所述液體的出□。
[0015]所述殼體可以為一般的盒形或立方體。例如，所述殼體的尺寸可以為250mm X 250mm X 400mm。
[0016]所述殼體可以由金屬構(gòu)成，例如鋼。所述殼體的壁可以由金屬薄片構(gòu)成。
[0017]所述殼體的壁，例如上壁，可以從其余的壁移去或分離。該可移去的壁可以通過機(jī)械緊固件，例如螺母，連接至其余的壁。
[0018]可以由電源，如市電，向所述壓縮機(jī)供電。所述熱泵可以包括例如設(shè)置于殼體外部的供電單元，該供電單元可以連接至市電，并具有穿過殼體延伸至所述壓縮機(jī)的電連接。
[0019]所述熱泵可以用于水加熱或者空間加熱。如果用于水加熱，所述熱交換器可以設(shè)置在蓄水池或熱水器中。所述熱交換器可以發(fā)揮類似于冷凝器的作用。因此，所述熱泵可以臨近或者甚至在所述蓄水池上安裝。
[0020]所述熱泵可以是出廠時(shí)即與蓄水池匹配。作為替代，或者此外，所述熱泵可以后改裝成與蓄水池匹配。令人贊賞的是，根據(jù)本發(fā)明的所述熱泵可能遠(yuǎn)比包括空氣源蒸發(fā)器和風(fēng)扇的傳統(tǒng)熱泵更加緊湊，并因此可以安裝在更加緊湊的空間中。
[0021]所述熱泵可以包括用于壓縮機(jī)的油分離器。
[0022]本發(fā)明還提供一種熱泵裝置，包括:
[0023]如前所述的熱泵；以及
[0024]蓄水池，所述熱交換器位于所述蓄水池內(nèi)部，
[0025]從而加熱包含在所述蓄水池中的水。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]以下將通過實(shí)施例以及所附附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明。
[0027]其中:
[0028]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的熱泵的立體示意圖；
[0029]圖2示出了包含圖1所示的熱泵的熱泵裝置的立體示意圖；以及
[0030]圖3示出了圖2所示的裝置在使用中的截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]提供以下對(duì)本發(fā)明的說明以作為本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)的啟示。相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)可對(duì)所描述的實(shí)施例可以作出多種改變，而仍然可以獲得本發(fā)明的有益效果。同樣明顯的是，一些本發(fā)明所要達(dá)到的有益效果能夠通過選擇本發(fā)明的部分特征而不利用其它特征獲得。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)可對(duì)本發(fā)明作出多種修改和改寫是可行的，在特定情況下甚至是令人滿意的，這些均為本發(fā)明的一部分。因此，提供以下說明作為對(duì)本發(fā)明原則的說明，但并不局限于此。
[0032]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的熱泵100的示意圖。所述泵100包括殼體或外殼102。在本實(shí)施例中，所述殼體102為立方體并且由金屬薄片制成，更具體的是不銹鋼制成。所述殼體102的底壁和側(cè)壁為固定的，而上壁104為可拆卸的。因此，所述殼體102的上壁104像一個(gè)蓋板，在需要時(shí)，可以將其移去以允許接觸所述殼體102中所容納的東西。所述上壁104通過周邊一系列間隔開的螺母106固定于所述殼體102的其余部分。當(dāng)所述上壁104被固定時(shí)，所述殼體102充分液密以防止其中包含的任何液體的泄漏。
[0033]所述殼體102中包含有壓縮機(jī)110、蒸發(fā)器116、收縮截面的管114形的計(jì)量裝置、油分離器118以及互相連接的導(dǎo)管111。通過所述壓縮機(jī)110以傳統(tǒng)制冷循環(huán)的方式形成流體流動(dòng)通道150，所述互相連接的導(dǎo)管111 (如有需要)、熱交換器112 (參考圖2和3)、管114、蒸發(fā)器116全部再次返回所述壓縮機(jī)110。
[0034]值得注意的是，所述殼體102中充滿液體，例如油140。所述殼體102可以被完全充滿，或者保留一個(gè)小的氣隙142，前提是所述殼體102幾乎被全部充滿。所述殼體102中的部件(例如所述蒸發(fā)器116和所述壓縮機(jī)110)因此淹沒或沉浸在所述油140中。
[0035]所述殼體102，以及本實(shí)施例中的上壁104，形成一對(duì)孔120以允許通過導(dǎo)管122的通道向所述交換器112提供制冷劑/從所述交換器112提供制冷劑。所述導(dǎo)管122通過例如密封環(huán)密封在所述孔120中。所述殼體102還構(gòu)成通道開口 124以允許通往所述油140。所述油140通過所述開口 124排出或補(bǔ)充。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，所述開口 124通過螺紋帽密封。
[0036]供電單元130安裝在所述殼體102的外部并且，一方面連接至市電供給132，另一方面通過穿過所述殼體102的電線136連接至所述壓縮機(jī)110。在所描述的實(shí)施例中，所述供電單元130包括電源開關(guān)134并且可以包括用于設(shè)定例如溫度或時(shí)間的顯示器以及恒溫器等。在其他實(shí)施例中，控制功能可以遠(yuǎn)離所述殼體102，例如設(shè)置在配電箱或者房子或其他建筑物的其他控制臺(tái)中。
[0037]所述流體流動(dòng)通道150容納傳統(tǒng)制冷劑，在本實(shí)施例中為HCFC-22。有利的是，在傳統(tǒng)的制冷循環(huán)期間(其細(xì)節(jié)與本發(fā)明并不密切相關(guān)，不需要進(jìn)行深入描述)，所述蒸發(fā)器116從其周圍環(huán)境中(在此情況下為油140)提取熱量，隨后熱量經(jīng)所述制冷劑傳導(dǎo)至所述熱交換器112，在此將其傳送或者排放至例如要加熱的水中。有利的是，所述蒸發(fā)器116朝所述殼體102的可操作上端(operative upper end)安裝，以便在所述殼體102的頂部從油140中提取熱量。所述油140冷卻時(shí)，它會(huì)下沉至所述殼體102的底部，而更熱的油140將會(huì)上升至所述蒸發(fā)器116的高度。這會(huì)產(chǎn)生溫度梯度并確保更熱的油140環(huán)繞所述蒸發(fā)器116，提高所述熱泵100的加熱效率。
[0038]圖2示出了一種熱泵裝置200，包括安裝在蓄水池202上的圖1所示的熱泵100。所述蓄水池202可以是拆除了(或者仍有但已無效的)電氣元件的傳統(tǒng)蓄水池，或者是按顧客的具體要求制造的、與所述熱泵100 —起使用的蓄水池。所述蓄水池202經(jīng)配置以儲(chǔ)存要加熱的或已經(jīng)加熱過的水204，并包括傳統(tǒng)形式的冷水入口 206以及熱水出口 208。根據(jù)慣例和安全守則，所述蓄水池202可以包括若干安全閥210 (例如超壓閥和真空破壞閥)。
[0039]所述熱泵100實(shí)際上可以緊鄰所述蓄水池202安裝，因?yàn)槠渥銐蚓o湊。因此它可以安裝在建筑物內(nèi)部。然而，它仍可以安裝在外部，并會(huì)因其緊湊尺寸而比傳統(tǒng)熱泵更不顯眼。
[0040]圖3示出了使用中的熱泵裝置200示意圖。首先，在所述熱泵100運(yùn)行之前，所述蓄水池202中的水204是涼的或冷的，為入口環(huán)境溫度。隨后啟動(dòng)所述熱泵100并開始制冷循環(huán)。通過所述蒸發(fā)器110從所述油140中獲取熱量，并通過制冷劑經(jīng)導(dǎo)管傳導(dǎo)至所述水204中的熱交換器112。比所述熱交換器112 (或蒸發(fā)器)更冷的水204吸收熱量并因此升溫。
[0041]同時(shí)，所述油140隨著熱量的消耗開始冷卻。更冷的油140下沉，允許更熱的油上升并環(huán)繞所述蒸發(fā)器116。所述油140具有比空氣高得多的比熱容。而且，當(dāng)作為整體開始冷卻(例如大量熱水使用期間)時(shí)，所述殼體102可以從周圍環(huán)境中吸收熱量。
[0042]所述蓄水池202可以包括恒溫器(未圖示)，連接至所述熱泵100的供電單元130，從而控制水204的加熱。
[0043]即使在最大限度使用熱量時(shí)，所述油140 (具有適當(dāng)?shù)奶砑觿?會(huì)冷卻而不會(huì)凍結(jié)。這會(huì)降低熱交換器的C0P，但是總之不會(huì)導(dǎo)致其停止工作或失效。因此，制冷循環(huán)仍舊會(huì)繼續(xù)。
[0044]發(fā)明人相信，所例證的本發(fā)明具有多個(gè)優(yōu)勢(shì)。所述熱泵100明顯比傳統(tǒng)熱泵緊湊。因此，如果安裝在建筑物外部，它將不會(huì)太難看。它還可以安裝在內(nèi)部。它可以集成在便攜式或移動(dòng)加熱裝置中，例如空間加熱器中。
[0045]它更加安靜:它不包括風(fēng)扇，因?yàn)樗⒎强諝庠礋岜?。事?shí)上，它可以安靜至只有將耳朵貼在所述殼體102上才能聽見所述壓縮機(jī)110。
[0046]它具有比傳統(tǒng)空氣源熱泵更高的C0P。由此可以節(jié)省能源和/或提高加熱能力。而且，如果使用合適的油，它甚至可以在零下環(huán)境中工作。
[0047]而且，相對(duì)于傳統(tǒng)空氣源熱泵，它的生產(chǎn)成本相對(duì)更低，尺寸更小，并且部件更少。
【權(quán)利要求】
1.一種熱泵，包括壓縮機(jī)、熱交換器以及形成有用于容納制冷劑的流體流動(dòng)通道的蒸發(fā)器，其特征在于，所述熱泵包括: 液密殼體或外殼，用于容納所述壓縮機(jī)和所述蒸發(fā)器，所述殼體形成有至少一個(gè)孔，通過該孔，導(dǎo)管能通往位于殼體外部的熱交換器或從該交換器返回；以及 液體，包含在所述殼體中并至少部分圍繞所述蒸發(fā)器，所述液體用作熱源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵，其特征在于，所述液體為油。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱泵，其特征在于，至少所述壓縮機(jī)和所述蒸發(fā)器浸入在所述油中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵，其特征在于，包括在所述熱交換器和所述蒸發(fā)器之間成排設(shè)置的計(jì)量設(shè)備，所述計(jì)量設(shè)備為管形，所述管形成有與所述蒸發(fā)器所限定的流動(dòng)通道相比縮小的截面的流動(dòng)通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵，其特征在于，所述制冷劑為氟氯烴化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵，其特征在于，所述殼體形成有能通往包含在其中的液體的通道開口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵，其特征在于，所述殼體為一般的盒形或立方體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱泵，其特征在于，所述殼體尺寸為250mmX250mmX 400mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述熱泵，其特征在于，所述殼體由金屬構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱泵，其特征在于，所述金屬為鋼，并且其中所述殼體的壁由金屬薄片構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵，其特征在于，所述殼體的一個(gè)壁可從其余壁移去或分離。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱泵，其特征在于，所述可移去的壁通過機(jī)械緊固件連接至其余壁。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵，其特征在于，所述壓縮機(jī)通過電源供電，所述熱泵包括: 供電單元，可連接至市電；以及 電連接，穿過所述殼體延伸至所述壓縮機(jī)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述熱泵，其特征在于，所述熱泵用于水加熱或空間加熱。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的熱泵，其特征在于，所述熱泵用于水加熱并且其中所述熱交換器安裝在蓄水池或熱水器的內(nèi)部。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的熱泵，其特征在于，所述熱泵臨近或者在所述蓄水池上安裝。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的熱泵，其特征在于，該熱泵 出廠即與所述蓄水池匹配；或者 后改裝成與所述蓄水池匹配。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵，其特征在于，包括用于壓縮機(jī)的油分離器。
19.一種熱泵裝置，包括: 如權(quán)利要求15所述的熱泵；以及 蓄水池，所述熱交 換器位于所述蓄水池內(nèi)部，從而加熱包含在所述蓄水池中的水。
【文檔編號(hào)】F25B30/02GK103808069SQ201310551879
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月7日
【發(fā)明者】戴維·雅各布斯·格勒布勒 申請(qǐng)人:戴維·雅各布斯·格勒布勒, 哈科·佩爾塞