一種熱泵及具有該熱泵的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熱泵及具有該熱泵的系統(tǒng)，所述熱泵包括壓縮機(jī)、冷卻器、回?zé)嵫b置、膨脹裝置、蒸發(fā)器和連接上述各個(gè)部件以使制冷劑循環(huán)的管體，以及制熱側(cè)流體管道和制冷側(cè)流體管道，其中，所述壓縮機(jī)包括壓縮部、傳動軸及電動機(jī)，其中：該制熱側(cè)流體管道的出口和入口與熱泵之外環(huán)境相連通，主體至少部分置于所述冷卻器內(nèi)部；該制冷側(cè)流體管道的出口和入口與熱泵之外環(huán)境相連通，主體至少部分置于所述蒸發(fā)器內(nèi)部。通過制熱側(cè)流體導(dǎo)管和制冷側(cè)流體導(dǎo)管將外部空間“延伸”至熱泵內(nèi)部，相當(dāng)于將熱量交換的物質(zhì)送到熱泵的內(nèi)部。因此，可以不需要室外設(shè)備，縮小了體積。并且，制冷劑可以密封于熱泵內(nèi)部，不需要采用活動連接的方式，降低了泄露的風(fēng)險(xiǎn)。
【專利說明】一種熱泵及具有該熱泵的系統(tǒng)
[0001]本申請要求于2014年01月06日提交中國專利局、申請?zhí)枮?01410005339.0、發(fā)明名稱為“一種熱泵及具有該熱泵的系統(tǒng)”的中國專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在本申請中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及熱泵系統(tǒng)，更具體的說是涉及一種熱泵及具有該熱泵的中央空調(diào)、工業(yè)制冷機(jī)、家用空調(diào)、熱泵式熱水器及其他制冷制熱系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]本部分旨在為權(quán)利要求書中陳述的本發(fā)明的實(shí)施方式提供背景或上下文。此處的描述可包括可以探究的概念，但不一定是之前已經(jīng)想到或者已經(jīng)探究的概念。因此，除非在此指出，否則在本部分中描述的內(nèi)容對于本申請的說明書和權(quán)利要求書而言不是現(xiàn)有技術(shù)，并且并不因?yàn)榘ㄔ诒静糠种芯统姓J(rèn)是現(xiàn)有技術(shù)。
[0004]熱泵，顧名思義就是輸送熱量的泵，所述“泵”并非只是一個(gè)單純的泵，而是說起到了類似泵的作用，是指搬運(yùn)熱能的設(shè)備。例如將熱能從房間內(nèi)輸送到房間外實(shí)現(xiàn)制冷，以及將從外部將熱能輸送至房間內(nèi)實(shí)現(xiàn)制熱的空調(diào)系統(tǒng)，又例如制冷機(jī)或者熱水器。
[0005]現(xiàn)有的熱泵一般體積較為龐大，給安裝和使用帶來了各種不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種熱泵及具有該熱泵的系統(tǒng)，以減小熱泵及具有熱泵的系統(tǒng)的體積。
[0007]本發(fā)明的一方面，公開了一種熱泵，包括壓縮機(jī)、冷卻器、回?zé)嵫b置、膨脹裝置、蒸發(fā)器和連接上述各個(gè)部件以使制冷劑循環(huán)的管體，所述壓縮機(jī)包括壓縮部、傳動軸及通過所述傳動軸帶動壓縮部工作的電動機(jī)，還包括制熱側(cè)流體管道和制冷側(cè)流體管道，其中:所述制熱側(cè)流體管道的出口和入口與熱泵之外的環(huán)境相連通，主體至少部分置于所述冷卻器內(nèi)部；所述制冷側(cè)流體管道的出口和入口與熱泵之外的環(huán)境相連通，主體至少部分置于所述蒸發(fā)器內(nèi)部。
[0008]可以看出，本實(shí)施例提供的熱泵打破了常規(guī)思路，通過制熱側(cè)流體導(dǎo)管和制冷側(cè)流體導(dǎo)管將外部空間“延伸”至熱泵內(nèi)部，相當(dāng)于將熱量交換的物質(zhì)(例如空氣或水)送到熱泵的內(nèi)部。這意味著本實(shí)施例所提供的熱泵中需要與外環(huán)境換熱的部分不需要安裝到室外去，即可以不需要室外設(shè)備(例如空調(diào)或熱泵熱水器的室外機(jī))，縮小了整體體積。并且，制冷劑可以密封于熱泵內(nèi)部，不需要采用活動連接的方式，從而降低了泄露的風(fēng)險(xiǎn)。
[0009]本發(fā)明的另一方面，提供一種熱水器，包括水箱及從水箱泵熱水的熱水泵及上述熱泵，所述熱水泵的出口與所述熱泵的制熱測流體管道的入口相連通，所述制熱側(cè)流體管道的出口與所述水箱的入口相連通，所述制冷側(cè)流體管道的入口之前設(shè)置有風(fēng)機(jī)，用于從所述制冷側(cè)的流體管道的入口向其出口的方向送風(fēng)。[0010]本發(fā)明的又一方面，還提供具有上述熱泵的制冷系統(tǒng)和家用空調(diào)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式提供的一種熱泵的結(jié)構(gòu)；
[0013]圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式提供的另一種熱泵的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中，回?zé)嵫b置具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)；
[0014]圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式提供的又一種熱泵的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中，由膨脹機(jī)作為膨脹裝置；
[0015]圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式提供的又一種熱泵的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中，蒸發(fā)器具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)；
[0016]圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式提供的一種制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；
[0017]圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式提供的一種房間家用空調(diào)的結(jié)構(gòu)；
[0018]圖7示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式提供的一種熱泵式熱水器的結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]發(fā)明人在實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造過程中，對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究和分析:熱泵應(yīng)用于很多設(shè)備或系統(tǒng)中，其中具有代表性的是，中央空調(diào)、工業(yè)制冷機(jī)(系統(tǒng))、家用空調(diào)和熱泵式熱水器等。這些設(shè)備或系統(tǒng)中的熱泵均存在可以改善或者優(yōu)化的空間，下面針對各種設(shè)備或系統(tǒng)逐一介紹:
[0020]一、中央空調(diào)
[0021]傳統(tǒng)中央空調(diào)一般包含風(fēng)機(jī)盤管、冷凍水循環(huán)管道、蒸發(fā)器、膨脹閥、壓縮機(jī)、冷凝器、冷卻水循環(huán)管道、冷卻水循環(huán)泵、冷卻塔和補(bǔ)水裝置。在工作時(shí)，風(fēng)機(jī)盤管中的風(fēng)機(jī)將中央空調(diào)所在建筑內(nèi)的空氣中的熱量交換到冷凍水中，冷凍水得到熱量后溫度上升，溫度上升后的冷凍水經(jīng)由冷凍水循環(huán)泵的作用，通過冷凍水管道流到蒸發(fā)器，蒸發(fā)器中的制冷劑在膨脹閥的控制下，吸收冷凍水中的熱量并蒸發(fā)，蒸發(fā)形成的制冷劑蒸汽被壓縮機(jī)壓縮后送到冷凝器中放熱冷凝，以將熱量交換給冷卻水，冷卻水在冷卻水循環(huán)泵的驅(qū)動下，順著冷卻水管道流到冷卻塔中，并散布于冷卻塔中的填料的表面，冷卻塔使用風(fēng)機(jī)扇風(fēng)以促使冷卻水蒸汽蒸發(fā)從而將熱量帶到所述建筑外大氣中。補(bǔ)水裝置用于向冷卻塔中填充蒸發(fā)掉的水。
[0022]這種中央空調(diào)的熱量交換過程需要的環(huán)節(jié)較多，例如將室內(nèi)的熱量帶到室外的過程就包括:室內(nèi)熱量一風(fēng)機(jī)盤管一冷凍水一冷凍水循環(huán)泵一蒸發(fā)器一壓縮機(jī)一冷凝器一冷卻水循環(huán)泵一冷卻塔一冷卻塔風(fēng)機(jī)一冷卻水蒸汽一大氣環(huán)境。其中涉及的耗能設(shè)備較多，包括風(fēng)機(jī)盤管、冷凍水循環(huán)泵、壓縮機(jī)、冷卻水循環(huán)泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)，導(dǎo)致中央空調(diào)整體耗能較大。并且熱量交換過程中耗費(fèi)了大量的自來水資源。能源和自來水資源，對于日益擁擠的城市來說都是珍貴的資源，及昂貴的成本，一幢安置中央空調(diào)的建筑，一年的制冷費(fèi)用動輒幾百萬甚至上千萬。并且，冷卻水的循環(huán)中需要定期加入各種殺菌劑、滅藻劑和阻垢劑，不僅增加了運(yùn)營成本，還由于毒性較大對環(huán)境造成較嚴(yán)重的污染和損害。
[0023]此外，設(shè)施比較復(fù)雜且包含較多體積龐大的設(shè)備，例如冷卻塔、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)盤管，增大了中央空調(diào)整體體積。并且，由于冷卻塔一般放置在樓頂，冷凍水循環(huán)系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)一般設(shè)置于地下機(jī)房，需要較長的冷卻水循環(huán)管道和冷凍水管道，這些都進(jìn)一步增大了中央空調(diào)整體體積。
[0024]再者，這種中央空調(diào)采用冷卻水循環(huán)，在冷卻塔中具有大量填料，填料具有較大的表面積，用于與室外大氣進(jìn)行蒸發(fā)熱交換。冷卻塔風(fēng)機(jī)不斷扇風(fēng)，風(fēng)和水進(jìn)行接觸交換，此時(shí)環(huán)境中的塵土就會不斷進(jìn)入到冷卻水中，形成泥狀物，導(dǎo)致設(shè)備骯臟。在大氣污染嚴(yán)重的地方，有時(shí)一年時(shí)間能從設(shè)備內(nèi)清理出數(shù)以噸計(jì)的泥狀物。由于水的不斷蒸發(fā)，水中的礦物質(zhì)富集，能在冷凝器較高的溫度下結(jié)垢，清洗困難；并且，冷卻水長期與大氣密切接觸，容易滋生藻類甚至對人類屬于非 常危險(xiǎn)的軍團(tuán)菌。由于以上這些因素，中央空調(diào)需要經(jīng)常清洗維護(hù)，成本較高。
[0025]二、工業(yè)制冷機(jī)
[0026]工業(yè)制冷機(jī)的組成與上述中央空調(diào)類似，存在基本相同的問題。
[0027]三、家用空調(diào)
[0028]現(xiàn)在的家用空調(diào)一般包括室外機(jī)、室內(nèi)機(jī)、制冷劑管路、排水管和遙控器等，其中，所述室外機(jī)包含壓縮機(jī)、冷凝器和風(fēng)機(jī)，所述室內(nèi)機(jī)含有膨脹閥、蒸發(fā)器、風(fēng)機(jī)和控制電路。在工作時(shí)，壓縮機(jī)壓縮制冷劑，經(jīng)由冷凝器作用使制冷劑液化，液化后的制冷劑通過制冷劑管路進(jìn)入室內(nèi)機(jī)，然后在膨脹閥的控制下吸熱蒸發(fā)，形成制冷劑蒸汽，制冷劑蒸汽經(jīng)由制冷劑管路進(jìn)入壓縮機(jī)，壓縮機(jī)壓縮制冷劑，經(jīng)由冷凝器作用使制冷劑液化，……，周而復(fù)始。
[0029]上述家用空調(diào)采用分體式結(jié)構(gòu)，室外機(jī)必須置于室外，這種結(jié)構(gòu)至少存在以下幾個(gè)問題:
[0030]其一，在室外環(huán)境酷熱及陽光暴曬時(shí)，會可能導(dǎo)致冷凝器冷凝困難，影響制冷效率。
[0031]其二，體積龐大，尤其是室外機(jī)，無論是安裝還是移機(jī)，都需要求助于專業(yè)人員。
[0032]例如，安裝時(shí)需要專業(yè)人員用專用支架進(jìn)行高空作業(yè)，并且室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)的連接采用可拆卸的形式，安裝的專業(yè)性要求很高。普通用戶無法即買即用。如果搬家或者需要移動時(shí)，也需要專業(yè)人員拆卸及搬移。
[0033]其三，分體式結(jié)構(gòu)決定了室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)的之間的制冷劑管道必須采用活動連接的結(jié)構(gòu)，一方面增加了安裝的專業(yè)性要求，另一方面，制冷劑容易泄露。
[0034]四、熱泵式熱水器
[0035]熱泵式熱水器是將室外的熱能富集后傳遞到水中形成熱水，供室內(nèi)使用。分為空氣能熱水器、水源熱泵熱水器等。
[0036]由于是采用熱泵技術(shù)，相對于耗能大的天然氣熱水器和電熱水器來說，在耗能方面具有優(yōu)越性。但是，由于采用室外的熱能，不能不與室外的空氣或者水進(jìn)行熱交換，而產(chǎn)生的熱水是用于室內(nèi)，這就出現(xiàn)了室內(nèi)外的交換問題。以空氣能熱水器為例，當(dāng)前的空氣能熱水器一般分為室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)，這種結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)和上述分體式空調(diào)類似的問題，并且由于室內(nèi)需要儲存熱水，需要較大的水箱，增加了設(shè)備成本。此外，室外機(jī)體積較大，在較小的戶型中很難安裝，而如果取消室內(nèi)機(jī)，將水箱設(shè)置在室外，則在室外溫度較低的天氣下，熱量散失很大，影響使用效果。
[0037]在進(jìn)行上述的研究分析后，發(fā)明人提出了一種全新的構(gòu)想，并基于該構(gòu)想設(shè)計(jì)出具體的實(shí)現(xiàn)方案，以解決上述熱泵存在的問題。
[0038]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0039]請參考圖1，為本發(fā)明一實(shí)施例提供的熱泵的結(jié)構(gòu)框圖，如圖所示，所述熱泵包括壓縮機(jī)11、冷卻器12、回?zé)嵫b置13、膨脹裝置14、蒸發(fā)器15和連接上述各個(gè)部件以使制冷劑(例如氟利昂、烴類、氨或二氧化碳等)循環(huán)的管體16，以及制熱側(cè)流體管道17和制冷側(cè)流體管道18，其中:
[0040]壓縮機(jī)11包括壓縮部111、傳動軸112和電動機(jī)113，電動機(jī)113通過傳動軸112帶動壓縮部111工作。
[0041]制熱側(cè)流體管道17的出口和入口與熱泵之外的環(huán)境相連通，其主體至少有部分置于冷卻器12內(nèi)部。
[0042]制冷側(cè)流體管道18的出口和入口與熱泵之外的環(huán)境相連通，其主體至少有部分置于蒸發(fā)器15內(nèi)部。
[0043]本實(shí)施例所提供的熱泵的工作過程如下:
[0044]電動機(jī)113通過電源接口(圖中未示出)從外部電源獲取電能后，轉(zhuǎn)動并帶動傳動軸112轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動壓縮部111工作。壓縮部111工作時(shí)，從連通的管體16中吸入制冷劑(例如，溫度為20度，壓力為4bar)，進(jìn)行壓縮變成高壓高溫的制冷劑氣體(例如，溫度為80度，壓力為26bar)，經(jīng)管體16輸送到冷卻器12。
[0045]在冷卻器12中，從制熱側(cè)流體管道17流經(jīng)的流體(例如空氣或水)從所述高溫高壓的制冷劑氣體吸收熱量，從而使制熱側(cè)流體管道17內(nèi)的流體溫度上升，形成熱風(fēng)或熱水，同時(shí)，所述高溫高壓的制冷劑氣體溫度下降并逐步凝結(jié)成液態(tài)，形成高壓的制冷劑液體。
[0046]所述高壓的制冷劑液體流經(jīng)回?zé)嵫b置13，進(jìn)入膨脹裝置14，經(jīng)過蒸發(fā)膨脹后，形成低溫低壓的制冷劑氣體，經(jīng)管體16進(jìn)入蒸發(fā)器15。
[0047]在蒸發(fā)器15中，制冷側(cè)流體管道18中的流體(例如空氣或水)與所述低溫低壓的制冷劑氣體進(jìn)行熱交換，使得制冷劑蒸汽溫度上升，同時(shí)所述制冷側(cè)流體管道18中的流體溫度下降，形成冷風(fēng)或冷凍水。
[0048]所述制冷劑蒸汽從蒸發(fā)器15流出后，通過管體16進(jìn)入回?zé)嵫b置13，與上述從冷卻器12中流出的高壓的制冷劑液體進(jìn)行熱交換，使得所述高壓的制冷劑液體的溫度降低，同時(shí)所述制冷劑蒸汽溫度上升，并經(jīng)由管體16被吸入所述壓縮機(jī)11的壓縮部111中。
[0049]在需要制熱時(shí)，所述制熱側(cè)流體管道17的出口和入口均位于室內(nèi)，所述制冷側(cè)流體管道18的出口和入口均置于室外。在需要制冷時(shí)，所述制熱側(cè)流體管道17的出口和入口置于室外，所述制冷側(cè)流體管道18的出口和入口置于室內(nèi)。
[0050]可以在制熱側(cè)流體管道17的出口或入口，制冷側(cè)流體管道18的出口或入口設(shè)置風(fēng)機(jī)(文中未示出)，通過風(fēng)機(jī)工作，使制熱側(cè)流體管道17中的流體沿著制熱側(cè)流體管道17的入口到其出口流動，以及，使制冷側(cè)流體管道18中的流體沿著制冷側(cè)流體管道17的入口到其出口流動。
[0051]可以看出，本實(shí)施例提供的熱泵打破了常規(guī)思路，通過制熱側(cè)流體導(dǎo)管和制冷側(cè)流體導(dǎo)管將外部空間“延伸”至熱泵內(nèi)部，相當(dāng)于將熱量交換的物質(zhì)(空氣或水)送到熱泵的內(nèi)部。這意味著本實(shí)施例所提供的熱泵中需要與外環(huán)境換熱的部分不需要安裝到室外去，即可以不需要室外設(shè)備(如空調(diào)或熱泵熱水器的室外機(jī))，縮小了整體體積。并且，制冷劑可以密封于熱泵內(nèi)部，不需要采用活動連接的方式，從而降低了泄露的風(fēng)險(xiǎn)。
[0052]本實(shí)施例中，回?zé)嵫b置13可以采用現(xiàn)有的回?zé)崞鹘Y(jié)構(gòu)，例如圖中所示，回?zé)崞鳛榉忾]結(jié)構(gòu)，管體16中從冷卻器12中穿出來的部分管體與從蒸發(fā)器15中穿出來的部分管體設(shè)置于回?zé)嵫b置13中，在其中進(jìn)行熱量交換。
[0053]發(fā)明人在實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造的過程中，發(fā)現(xiàn)從冷卻器12中流出的制冷劑的余溫一般較高，且可能并非純液態(tài)，可能含有氣態(tài)制冷劑，并且，冷卻器12體積越小，這種現(xiàn)象就越明顯。另外，從蒸發(fā)器15流出的制冷劑(呈低溫氣態(tài))溫度較低，同樣的，這種現(xiàn)象蒸發(fā)器15體積越小就越明顯。這兩種現(xiàn)象都意味著能量的浪費(fèi)，如果能夠減少甚至避免這種浪費(fèi)，將能夠提高熱泵的工作效率。
[0054]因此，發(fā)明人對回?zé)嵫b置13的結(jié)構(gòu)做了改進(jìn)，在本發(fā)明另外一些實(shí)施例，例如圖2所示實(shí)施例提供的熱泵中，回?zé)嵫b置13中具有入口和出口，其入口與管體16中穿過冷卻器12的部分管體連接且密封，其出口在垂直方向上位于所述入口之下，與管體16中連接膨脹裝置14的部分管體連接且密封。由此，回?zé)嵫b置13形成具有一定體積的容器，以存儲從冷卻器12流出的制冷劑(液態(tài)或者液態(tài)和氣態(tài)混合)，該制冷劑與回?zé)嵫b置13中從蒸發(fā)器15穿出來的部分管體接觸，并進(jìn)行熱交換(稱為回?zé)?，該制冷劑的溫度被降低，有利于其充分液化，而從流經(jīng)蒸發(fā)器15穿出來的部分管體的制冷劑的溫度卻得到提高，由此提高了熱交換效率。并且，回?zé)嵫b置13中還可以放置有分子篩顆粒131，用于吸附制冷劑中的水分，降低甚至避免冰堵現(xiàn)象的發(fā)生，相當(dāng)于對制冷劑的“干燥”作用?？梢钥闯?，本實(shí)施例提供的熱泵中的回?zé)嵫b置13既能夠“回?zé)帷?，也能夠“儲液”，同時(shí)還具有“干燥”功能，因此，該回?zé)嵫b置13可以被稱為儲液干燥回?zé)崞鳌?br> [0055]從熱泵整體結(jié)構(gòu)來看，由于所述儲液干燥回?zé)崞鞯拇嬖?，與現(xiàn)有的熱泵相比，在熱交換效率相同的情況下，不需要具備較大體積的冷卻器12和蒸發(fā)器15，一定程度上打破了冷卻器12 (或蒸發(fā)器15)體積對熱交換效率的制約，有利于熱泵整體體積小型化。
[0056]需要說明的是，上述分子篩顆粒131屬于現(xiàn)有的材料，本文對其不做贅述。
[0057]上述所有實(shí)施例可以采用膨脹閥作為所述膨脹裝置14，從回?zé)嵫b置13流出的高壓的制冷劑液體經(jīng)過所述膨脹閥，蒸發(fā)膨脹，形成低溫低壓的制冷劑氣體。發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，高壓的制冷劑液體經(jīng)過所述膨脹閥，蒸發(fā)膨脹產(chǎn)生的動能在膨脹閥中沒有被利用，基本上被損耗掉了，屬于能量的浪費(fèi)。因此，本發(fā)明另外一些實(shí)施例提供的熱泵采用膨脹機(jī)作為膨脹裝置，如圖3所示，膨脹機(jī)14設(shè)置于壓縮機(jī)11中，與壓縮部111同軸且與壓縮部111分別位于電動機(jī)113的兩側(cè)，通過傳動軸114與所述電動機(jī)113連接。
[0058]本領(lǐng)域的常識認(rèn)為，較低的蒸發(fā)器15溫度和較高的冷卻器12溫度意味著壓縮機(jī)11具有更低的吸入壓力及更高的排氣壓力，壓縮機(jī)11中的壓縮部111的功耗將會隨著增力口。本實(shí)施例巧妙利用了膨脹機(jī)，并將其與驅(qū)動壓縮部111工作的電動機(jī)113同軸設(shè)置，對制冷劑膨脹產(chǎn)生的動力進(jìn)行了利用。具體的，膨脹機(jī)14依靠制冷劑膨脹產(chǎn)生的動力能夠被利用在電動機(jī)113轉(zhuǎn)動上，即:高壓制冷劑的動能在膨脹過程中發(fā)揮出來并推動膨脹機(jī)14做功，從而帶動傳動軸114轉(zhuǎn)動，進(jìn)而幫助電動機(jī)113旋轉(zhuǎn)，降低了電動機(jī)的功耗。
[0059]因此，在較低的蒸發(fā)器15溫度和較高的冷卻器12溫度條件下，雖然壓縮部111的功耗加大，但膨脹機(jī)14產(chǎn)生的動力抵消了一部分功耗。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例提供的熱泵能夠在產(chǎn)生較低功耗的情況下，提供較高效率。
[0060]壓縮部111和膨脹機(jī)14可以同采用渦旋式結(jié)構(gòu)。
[0061]發(fā)明人在進(jìn)行研究和試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，壓縮部111和膨脹機(jī)14可以為渦旋式結(jié)構(gòu)，即由靜渦盤和動渦盤組成，所述靜渦盤和動渦盤通過各自的漸開線渦線齪合，形成封閉腔，在轉(zhuǎn)動過程中腔體縮小或增大從而實(shí)現(xiàn)壓縮或膨脹。但由于動渦盤不是中心對稱的，而是具有一定的偏心距，因此轉(zhuǎn)動的時(shí)候會出現(xiàn)振動進(jìn)而產(chǎn)生噪音。由此，發(fā)明人對壓縮機(jī)111和膨脹機(jī)14的結(jié)構(gòu)做了些改進(jìn),從傳動軸112和傳動軸114各延伸出一段曲軸柄，通過曲軸柄驅(qū)動壓縮部111和膨脹機(jī)14的動渦輪旋轉(zhuǎn)，并且，安裝了旋轉(zhuǎn)塊，所述旋轉(zhuǎn)塊與曲軸柄以傳動軸(傳動軸112和傳動軸114)的中心為基準(zhǔn)呈180度分布，從而旋轉(zhuǎn)時(shí)的相位相反，以抵消曲軸柄的偏心運(yùn)動所產(chǎn)生的偏心量，減少壓縮部111和膨脹機(jī)14機(jī)體的振動，從而降低了噪音。
[0062]為了防止動渦盤的自轉(zhuǎn)，還可以采用十字形滑軌將動渦盤和靜渦盤約束在一起，故而動渦盤只繞靜渦盤呈圓形軌跡擺動但動渦盤不進(jìn)行自轉(zhuǎn)。避免自轉(zhuǎn)消耗能量。
[0063]本發(fā)明另外實(shí)施例提供的熱泵中，針對制熱側(cè)流體管道17中的流體為空氣的情況，蒸發(fā)器15做了特殊設(shè)計(jì)，如圖4所示的熱泵中，蒸發(fā)器15內(nèi)部設(shè)置有化霜器151，并在底部設(shè)置有與蒸發(fā)器15內(nèi)部連通的積水疏導(dǎo)通道152，該積水疏導(dǎo)通道152的出口置于制熱側(cè)流體管道17的入口處?；?51內(nèi)置一個(gè)位置開關(guān)和電加熱器，當(dāng)蒸發(fā)器15內(nèi)部的冰霜結(jié)到一定程度時(shí)，通過位置開關(guān)啟動電加熱器工作，進(jìn)行化霜?；笮纬傻睦淠鎯τ谡舭l(fā)器15中并從積水疏導(dǎo)通道152流出，從制熱側(cè)流體管道17的入口處被吸入(由于風(fēng)機(jī)作用使得入口處形成負(fù)壓，從而將積水吸入)，到達(dá)冷卻器12，由于冷卻器12的溫度較高，這部分冷凝水被蒸發(fā)后從制熱側(cè)流體管道17的出口排出。如此，避免蒸發(fā)器15滴水的問題，并且還降低了冷卻器12的溫度，提高了制冷量和能效比。
[0064]需要說明的是，上述通過位置開關(guān)啟動電加熱器工作的方式可以是人工操作，也可以是由內(nèi)置控制部件自動操作。具體的，所述位置開關(guān)可以是放置于蒸發(fā)器15中易結(jié)霜部位與支撐面之間的彈性感應(yīng)頭，在結(jié)霜厚度超過一定尺寸時(shí)，感應(yīng)頭會縮回并使得觸點(diǎn)接通，其電阻值和電流會變化。這種變化將可以作為自動電加熱器的信號。
[0065]上述各實(shí)施例所述的熱泵可以應(yīng)用于多個(gè)系統(tǒng)中，例如制冷系統(tǒng)(如中央空調(diào)或工業(yè)制冷機(jī))、家用空調(diào)和熱泵式熱水器等，下面逐個(gè)介紹。
[0066]制冷系統(tǒng)可以包括多臺并聯(lián)設(shè)置的上述熱泵。其結(jié)構(gòu)如圖5所示，多臺熱泵并聯(lián)設(shè)置，其制冷側(cè)流體管道的出、入口連接冷凍水管道，制熱側(cè)流體管道與外部環(huán)境相連通，傳輸空氣，其出口處設(shè)置有風(fēng)機(jī)，向所述出口朝向的方向送風(fēng)。當(dāng)然，在另外實(shí)施例中，所述風(fēng)機(jī)也可以設(shè)置于制熱側(cè)流體管道的入口處，朝向所述出口送風(fēng)。
[0067]可以看出，上述制冷系統(tǒng)由多臺熱泵形成，各臺熱泵分別制冷，各臺熱泵搭配風(fēng)機(jī)對內(nèi)部的冷卻器進(jìn)行風(fēng)冷，通過制熱側(cè)流體管道排出熱風(fēng)，無需冷卻水。這意味著無需冷卻塔、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)等設(shè)備，體積大幅度縮小，無需專門的機(jī)房，管道也相應(yīng)較少，節(jié)省了空間，節(jié)約了設(shè)備成本、安裝成本和運(yùn)行成本。并且避免冷卻水帶來的其他一系列問題，例如需要定期加入的各種殺菌劑、滅藻劑和阻垢劑對成本的增加及對環(huán)境的不良影響，及需要對冷卻塔、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和清理的問題。
[0068] 圖6示出了前文所提供的熱泵在家用房間空調(diào)的應(yīng)用示例,如圖所示,所述熱泵中制冷側(cè)流體管道的入口設(shè)置有風(fēng)機(jī)I (即第一風(fēng)機(jī))，用于從所述入口向所述出口的方向送風(fēng)；制熱側(cè)流體管道的出口處設(shè)置有風(fēng)機(jī)2 (即第二風(fēng)機(jī))，用于從所述入口向所述出口的方向送風(fēng)。
[0069]在家用房間空調(diào)工作時(shí)，房間的空氣被風(fēng)機(jī)I吹入熱泵，降溫后形成冷風(fēng)吹向房間，風(fēng)機(jī)2從室外吸入空氣，并送入熱泵，增溫后形成熱風(fēng)吹回室外。與現(xiàn)有的房間空調(diào)相t匕，無需室外機(jī)。從而避免了增設(shè)室外機(jī)所帶來的一系列問題，例如安裝困難、專業(yè)性要求高、體積大及制冷劑容易泄露的問題。
[0070]并且，若家用房間空調(diào)采用設(shè)置有化霜器及積水疏導(dǎo)通道的熱泵，還可以消除蒸發(fā)器冷凝水滴水問題。
[0071]在其他實(shí)施例中，風(fēng)機(jī)I也可以設(shè)置于制冷側(cè)流體管道的出口，從出口方向朝外部送風(fēng)，風(fēng)機(jī)2也可以設(shè)置于制熱側(cè)流體管道的入口，從所述入口向所述出口的方向送風(fēng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能理解，只要是能夠使得制冷側(cè)流體管道和制熱側(cè)流體管道中流體按照從入口到出口方向流動，風(fēng)機(jī)理論上可以設(shè)置于管道上的任意位置。
[0072]圖7示出了前文所提供的熱泵在熱泵式熱水器中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，如圖所示，風(fēng)機(jī)I置于制冷側(cè)流體管道入口，用于從所述制冷側(cè)的流體管道的入口向其出口的方向送風(fēng)，制熱側(cè)流體管道入口通過熱水泵連接水箱。
[0073]在所述熱水器工作時(shí)，風(fēng)機(jī)I從室外吸入空氣，熱水泵將其中蘊(yùn)含的熱量富集后，傳遞到熱水中，使得熱水在水箱和熱泵之間循環(huán)，從而使水箱中的水不斷升溫。
[0074]本實(shí)施例提供的熱水器可用于制造生活熱水或者地暖用的熱水，無需室外機(jī)，避免了室外機(jī)所帶來的一系列問題，具有體積小、維護(hù)方便的特點(diǎn)。
[0075]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能理解，上述包含熱泵的系統(tǒng)和設(shè)備同樣屬于本發(fā)明的保護(hù)范疇。
[0076]需要說明的是，本說明書中各個(gè)實(shí)施例可相互補(bǔ)充，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0077]另外，在本文中，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0078]對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種熱泵，包括壓縮機(jī)、冷卻器、回?zé)嵫b置、膨脹裝置、蒸發(fā)器和連接上述各個(gè)部件以使制冷劑循環(huán)的管體，所述壓縮機(jī)包括壓縮部、傳動軸及通過所述傳動軸帶動所述壓縮部工作的電動機(jī)，其特征在于，還包括制熱側(cè)流體管道和制冷側(cè)流體管道，其中: 所述制熱側(cè)流體管道的出口和入口與熱泵之外的環(huán)境相連通，主體至少部分置于所述冷卻器內(nèi)部； 所述制冷側(cè)流體管道的出口和入口與熱泵之外的環(huán)境相連通，主體至少部分置于所述蒸發(fā)器內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵，其特征在于，所述回?zé)嵫b置具有與冷卻器連接的入口及與膨脹裝置連接的出口，內(nèi)部為封閉結(jié)構(gòu)，用于容納連接于蒸發(fā)器和壓縮部入口之間的部分管體，且設(shè)置有水分吸附劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵，其特征在于，所述膨脹裝置為膨脹機(jī)，置于所述壓縮機(jī)內(nèi)部，所述膨脹機(jī)與所述壓縮部同軸且位于所述電動機(jī)的兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3權(quán)利要求所述的熱泵，其特征在于，所述壓縮部和膨脹機(jī)均由靜渦盤和動渦盤組成，所述靜渦盤和動渦盤通過各自的漸開線渦線齪合，形成封閉腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱泵，其特征在于，所述壓縮部和膨脹機(jī)的動渦盤由連接電動機(jī)的傳動軸延伸出的曲軸柄驅(qū)動，所述曲軸柄上安裝有旋轉(zhuǎn)塊，該旋轉(zhuǎn)塊與該曲軸柄以該傳動軸的中心為基準(zhǔn)呈180度分布，與該曲軸柄旋轉(zhuǎn)時(shí)的相位相反，以抵消曲軸柄的偏心運(yùn)動所產(chǎn)生的偏心量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵，其特征在于，所述蒸發(fā)器內(nèi)部設(shè)置有化霜器及設(shè)置于所述蒸發(fā)器底部的積水出口，該積水出口連接有積水疏導(dǎo)管道。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱泵，其特征在于，所述制熱側(cè)流體管道中容納的流體是氣體，所述積水疏導(dǎo)管道的出口設(shè)置于所述制熱側(cè)流體管道的入口處。
8.一種熱水器，包括水箱及從水箱泵熱水的熱水泵，其特征在于，還包括如權(quán)利要求1?6任意一項(xiàng)所述的熱泵，所述熱水泵的出口與所述熱泵的制熱測流體管道的入口相連通，所述制熱側(cè)流體管道的出口與所述水箱的入口相連通，所述制冷側(cè)流體管道的入口之前設(shè)置有風(fēng)機(jī)，用于從所述制冷側(cè)的流體管道的入口向其出口的方向送風(fēng)。
9.一種制冷系統(tǒng)，應(yīng)用于中央空調(diào)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1?7任意一項(xiàng)所述的熱泵，所述熱泵中制熱側(cè)流體管道的出入口設(shè)置有風(fēng)機(jī)，用于從所述入口向所述出口的方向送風(fēng)。
10.一種家用空調(diào)，包括如權(quán)利要求1?7任意一項(xiàng)所述的熱泵，其特征在于: 所述熱泵中制冷側(cè)流體管道的出口和入口中的至少一個(gè)，設(shè)置有第一風(fēng)機(jī)，用于從所述入口向所述出口的方向送風(fēng)； 所述熱泵中制熱側(cè)流體管道的出口和入口中的至少一個(gè)，設(shè)置有第二風(fēng)機(jī)，用于從所述入口向所述出口的方向送風(fēng)。
【文檔編號】F25B30/02GK103954074SQ201410201269
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】曾洪駿, 閆永勤 申請人:北京金創(chuàng)智博科技有限公司