CN1875228A - 热泵型热水产生*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热泵型热水产生***。本发明的热泵型热水产生***包括压缩机、冷凝热交换器、膨胀阀和蒸发热交换器，这些构件通过热交换介质的流动线路按顺序连接，从而使得从外部供应的冷水可以循环通过位于冷凝热交换器内并与热交换介质通道分开配置的流体通道，以便与热交换介质进行热交换而变热。本发明的热泵型热水产生***进一步包括将流过蒸发热交换器的热交换介质的温度保持在恒定范围内的装置。

Description

热泵型热水产生***
技术领域
本发明涉及一种热泵型热水产生***。具体地说，本发明涉及一种热泵型热水产生***，其能够解决与水温上升到至少约70℃的情况有关的问题，并能够将水温快速升高到至少约70℃，从而实现有利的能源效率。本发明可以从根本上解决结冰问题，比如蒸发热交换器与压缩机之间的管道和其他构件中发生的霜冻现象，这种现象是在长时间驱动传统压缩机1以将热水温度提高到至少约70℃时由流过蒸发热交换器的热交换介质的温度逐渐降低所造成的。此外，本发明可省去由于热水温度在70℃以下而额外配置的辅助加热器，因而具有有利的能源效率。
背景技术
本申请的受让人此前于2002年2月5日申请的韩国专利申请公开第2002-6429号公开了传统热泵型热冷水供应***的示例。
该热冷水供应***包括压缩机1、第一冷凝器3、膨胀阀5和蒸发器7，以建立基本的冷却循环，其中第一冷凝器3将输入制冷剂压缩成气态，第一冷凝器3利用鼓风扇4吹出的环境空气将从压缩机1排出的高温高压气态制冷剂液化成中温高压液态制冷剂，并且膨胀阀5将从冷凝器排出的液态制冷剂减压成低温低压状态。蒸发器7使低温低压状态的液态制冷剂可从输入的流体或水吸收热量，以便液态制冷剂可蒸发掉，从液相转化成气态。
接着，将第二冷凝器30安装在压缩机1的出口通道上，以便利用供给到冷凝器的流体和供给热流来冷凝从压缩机1排出的高温高压气态制冷剂。在第二冷凝器的侧面，安装第一供应泵21以将用于冷凝的流体供应到第二冷凝器30。在蒸发器7的侧面，安装第二供应泵23，以将用于蒸发的流体供应到蒸发器7。
第二冷凝器30包括第一至第三热交换器31、33和35，以供应低温、中温和高温流体。
在压缩机1的出口通道中，安装分油器9，以便将油和从压缩机1排出的制冷剂分开。在压缩机1的进口通道中，安装制冷剂热交换器11，以将引入压缩机1的制冷剂的温度和压力保持在预定值，由此减轻因引入超冷制冷剂而产生的压力差对压缩机1造成的冲击。
在第二冷凝器30的出口通道中，安装干燥器13，以便除去从第二冷凝器30排出的制冷剂中的杂质和湿气。
将阀15a和15b安装在干燥器13的输入和输出端，以便在更换干燥器13期间切断通道。
在干燥器13的输出端，安装制冷剂调节器17，以调节制冷剂的流速。在蒸发器7中安装温度传感器19，以检测蒸发器7的温度，从而在检测到异常温度时停用整个***。
上述附图中的实线表示制冷剂循环线，它将制冷剂循环通过的上述构件连接在一起。
虚线表示流体循环线，流体循环通过流体循环线并转换成热流体和冷流体。
参考符号25a、25b和25c分别表示第一至第三电磁阀，其以电气方式打开/闭合制冷剂循环线。
但是，上述现有技术具有下列问题。
首先，由于现有技术旨在单个***中产生热水和冷水，所以该***不能将水加热到约70℃以上。
其次，将热水加热到约70℃以上需要让压缩机1长时间工作。这会导致降低能源效率，同时会使压缩机1过载。
第三，让压缩机1长时间工作以将热水加热到约70℃以上会逐渐降低流过蒸发器7的热交换介质的温度。这会不利地引起结冰问题，其中蒸发器7和压缩机1及其他构件之间的管道会发生霜冻。
第四，由于热水具有70℃以下的相对较低温度，所以需要安装独立的电动辅助加热器，以快速提高热水的温度。这也会导致现有技术的能源效率下降。
第五，具有40℃或更高温度的输入水会产生热气体，从而造成压缩机停用。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的。本发明提供一种热泵型热水产生***，其能够解决与水温上升到至少约70℃的情况有关的问题，并能够将水温快速升高到至少约70℃，从而实现有利的能源效率。本发明的热水产生***可以从根本上解决结冰问题，比如蒸发热交换器与压缩机之间的管道和其他构件中发生的霜冻现象，这种现象是在长时间驱动传统压缩机1以将热水温度提高到至少约70℃时由流过蒸发热交换器的热交换介质的温度逐渐降低所造成的。此外，本发明的热水产生***可省去由于热水温度在70℃以下而额外配置的辅助加热器，因而具有有利的能源效率。
为了达到上述目的，本发明提供了一种热泵型热水产生***。本发明的热泵型热水产生***包括压缩机、冷凝热交换器、膨胀阀和蒸发热交换器，这些构件通过热交换介质的流动线路按顺序连接，从而使得从外部供应的冷水可以循环通过位于冷凝热交换器内并与热交换介质通道分开配置的流体通道，以便与热交换介质进行热交换而变热。本发明的热泵型热水产生***进一步包括将流过蒸发热交换器的热交换介质的温度保持在恒定范围内的装置。
根据本发明，该热泵型热水产生***能够解决与水温上升到至少约70℃的情况有关的问题，并能够将水温快速升高到至少约70℃，从而实现有利的能源效率。本发明的热水产生***可以从根本上解决结冰问题，比如蒸发热交换器与压缩机之间的管道和其他构件中发生的霜冻现象，这种现象是在长时间驱动传统压缩机1以将热水温度提高到至少约70℃时由流过蒸发热交换器的热交换介质的温度逐渐降低所造成的。此外，本发明的热水产生***可省去由于热水温度在70℃以下而额外配置的辅助加热器，因而具有有利的能源效率。
附图说明
图1是现有技术的说明；
图2是本发明的热泵型热水产生***的说明。
<附图主要参考符号>
100：压缩机                        200：冷凝热交换器
201：热交换介质通道
210：第一冷凝热交换器
220：第二冷凝热交换器              300：膨胀阀
400：蒸发热交换器                  510：水槽
520：再冷凝热交换器
具体实施方式
现在将参照附图详细说明本发明的优选实施例。
图2是本发明的热泵型热水产生***的说明。
本发明涉及一种热泵型热水产生***，其包括压缩机100、冷凝热交换器200、膨胀阀300和蒸发热交换器400，这些构件通过热交换介质的流动线路按顺序连接，从而使得从外部供应的冷水可以循环通过位于冷凝热交换器200内并与热交换介质通道201分开配置的流体通道202，以便与热交换介质进行热交换而变热。此外，还提供了用于将流过蒸发热交换器400的热交换介质的温度保持在恒定范围内的装置。
该温度保持装置包括：流体通道402，其形成于蒸发热交换器400内并与热交换介质通道401分开；热交换装置500，其使从外部供应的冷水与流过冷凝热交换器200的热交换介质进行热交换，以至少加热到预定温度；进水管501，其将流体通道402的进口侧与热交换装置500的出口侧连接起来，以便将从热交换装置500排出的预定温度的热水引入蒸发热交换器400；回水管502，其将流体通道402的出口侧与热交换装置500的进口侧连接起来，以使从蒸发热交换器400排出的预定温度的热水返回到热交换装置500；以及泵503，其安装在进水管501或回水管502内以使热水强制循环，其中，经由管道504通过蒸发热交换器400的进口侧将从热交换装置500排出的热交换介质通向热交换介质通道401。
热交换装置500包括：水槽510，其具有一进水口510a和一出水口510b，用于储存从外部供应的部分冷水；再冷凝热交换器520，其安装于水槽510内并具有一进水口500a和一出水口500b，该进水口500a通过线路222与冷凝热交换器200的出口侧相连，该出水口500b通过管道504与膨胀阀300的出口侧相连，其中，与热交换介质通道401分开形成的流体通道402具有一进口侧402a和一出口侧402b，该进口侧经由进水管501与水槽510的出水口510b相连，该出口侧402b经由回水管502与水槽510的进水口510a相连。
冷凝热交换器200包括第一冷凝热交换器210和第二冷凝热交换器220，其中，经由分离器110将从压缩机100排出的热交换介质分流并引入第一冷凝热交换器210。从第一冷凝热交换器210排出的热交换介质通向蒸发热交换器400的进口侧，而从第二冷凝热交换器220排出的热交换介质通向热交换装置500的进水口500a。同时，经由分离器250将引入第一冷凝热交换器210的冷水分流，从而经由泵251抽吸部分冷水以通过流体通道202排出，接着引入第二冷凝热交换器220内的流体通道202，以便经由管道221将热水排出到外部，并将经由分离器250分流的其余冷水引到水槽510的上游。
第二冷凝热交换器220包括平行连接在一起的至少两个热交换器。
经由管道241将从第一冷凝热交换器210引入第二冷凝热交换器220的冷水部分的一部分返回到分离器250，以加入流进第一冷凝热交换器210的冷水中。
此外，在水槽510的上游提供水头检测装置540，以便将经由分离器250分流的冷水填充到水槽510并达到预定的水位。
具有上述结构的本发明将执行以下操作。
本发明的操作分为三部分，即热交换介质的流动、冷水的流动，以及热交换介质和冷水之间的热交换。
首先说明热交换介质的流动。
在开始驱动本发明的热水产生***时，通过压缩机100的压缩将热交换介质转化成高温高压的气态，从而开始循环。
当从压缩机100排出的热交换介质通过分油器101时，将油除去，并且只有工作流体在流动。
经由分离器110将高温高压的热交换介质分流成两部分，分别将其引入第一冷凝热交换器210和第二冷凝热交换器220。
引入第一冷凝热交换器210的热交换介质的第一部分流过通道201和管道504，并通过膨胀阀300膨胀成容易蒸发的状态。接着，当通过蒸发热交换器400的热交换介质通道401时，该热交换介质部分与周围环境进行热交换，转换成低温低压的气态，然后返回到压缩机100。
经由分离器110分流的热交换介质的第二部分流过第二冷凝热交换器220的热交换介质通道201，并通过热交换装置500的再冷凝热交换器520。通过再冷凝热交换器520后，该热交换介质部分流过管道505并进入膨胀阀300。
上文已说明了热交换介质的流动。
现在说明冷水的流动。
经由水泵抽吸从冷水供应器引入冷水，并经由分离器250进行分流。第一部分冷水被引入第一冷凝热交换器210，通过流体通道202排出到第一冷凝热交换器210的外部，并通过管道505流进第二冷凝热交换器220。
将该冷水部分引入热交换器220后，通过流体通道202从第二热交换器220排出该冷水部分，然后通过管道221排出到外部，在此期间，该冷水部分通过临时储存流体的热水集管221a。
经由分离器240将流过管道505的第一冷水部分再次分流，以便将一部分分流到分离器250，以加入从冷水供应器供应的冷水中。
从冷水供应器抽吸并由分离器250分流的其余冷水流过管道506并进入水槽510的上游。
在这种情况下，在水槽510的上游提供水头检测装置540，以将经由分离器250分流的冷水填充进水槽510并达到预定的水位。
填充进水槽510并达到预定的水位后，冷水经由泵503的驱动而通过出水口510b排出，流过进水管501进入蒸发热交换器400的进口侧402a，流过蒸发热交换器400中的流体通道402，通过出口侧402b排出，流过回水管502，并经由进水口510a引入水槽510。
即，冷水经由泵503的抽吸而在水槽510与蒸发热交换器400之间持续循环。
上文已说明了冷水的流动。
下文将说明冷水和热交换介质之间的热交换过程。
首先，在第一冷凝热交换器210内，流过热交换介质通道201的高温高压热交换介质与流过流体通道202的冷水进行热交换。
通过热交换，将冷水的温度至少提高到预定值。当该水与第二冷凝热交换器220中的高温高压热交换介质进行热交换时，通过管道221将温度已提高到约70℃的热水排出。
排出的这种热水可以用于浴室、锅炉等。
同时，经由分离器240将从第一冷凝热交换器210排出的热水分流，以便将一部分热水分流进分离器250。
由分离器250分流的冷水流过管道506并填充进水槽510，与供应到第二冷凝热交换器220中的高温高压热交换介质进行热交换，并转换到预定温度的热水状态。
而且，将引入再冷凝热交换器520的热交换介质再次冷凝。
经由泵503的驱动，水槽510中的热水循环通过蒸发热交换器400，然后返回到水槽510。在此过程中，热水与蒸发热交换器400中的热交换介质进行热交换，以防止热交换介质的温度下降到预定值以下。
因此，这可以防止现有技术的缺陷，在现有技术中，蒸发热交换器400和压缩机100周围会发生像霜冻这样的结冰现象。
详细地说，热交换介质的温度可在蒸发热交换器400内保持恒定。
本文中的参考符号600、610和620分别表示压力计、高低压切断开关和高压切断开关。参考符号630表示窗口，通过该窗口可观察到热交换介质的状态，参考符号640表示内有过滤器的干燥器，参考符号650表示用于阻挡通道的电子阀。
参考符号660表示用于将液体成分与热交换介质分离的液体分离器。
以上参考符号所表示的这些构件将不再予以详述，因为它们是本领域中常用的。
综上所述，本发明可以防止传统问题，即当冷水的进水温度至少为40℃时，压缩机会因产生热气而发生故障。
此外，不需要具有鼓风扇的传统第一冷凝器3，因而可节省制造成本等等。

Claims (7)

1.一种热泵型热水产生***，其包括压缩机100、冷凝热交换器200、膨胀阀300和蒸发热交换器400，这些构件经由热交换介质的流动线路按顺序连接，从而使得从外部供应的冷水可以循环通过位于冷凝热交换器200内并与热交换介质通道201分开配置的流体通道202，以便与热交换介质进行热交换而变热，其特征在于提供了用于将流过蒸发热交换器400的热交换介质的温度保持在恒定范围内的装置。
2.如权利要求1所述的热泵型热水产生***，其中，温度保持装置包括：
流体通道402，其形成于蒸发热交换器400内并与热交换介质通道401分开；
热交换装置500，其使从外部供应的冷水与流过冷凝热交换器200的热交换介质进行热交换，以至少加热到预定温度；
进水管501，其将流体通道402的进口侧与热交换装置500的出口侧连接起来，以便将从热交换装置500排出的预定温度的热水引入蒸发热交换器400；
回水管502，其将流体通道402的出口侧与热交换装置500的进口侧连接起来，以使从蒸发热交换器400排出的预定温度的热水返回到热交换装置500；
以及泵503，其安装在进水管501或回水管502内，以使热水强制循环；
其中，经由管道504通过蒸发热交换器400的进口侧将从热交换装置500排出的热交换介质通向热交换介质通道401。
3.如权利要求1或2所述的热泵型热水产生***，其中，热交换装置500包括：
水槽510，其具有一进水口510a和一出水口510b，用于储存从外部供应的部分冷水；
再冷凝热交换器520，其安装于水槽510内，并具有一进水口500a和一出水口500b，该进水口500a经由线路222与冷凝热交换器200的出口侧相连，该出水口500b经由管道504与膨胀阀300的出口侧相连；
其中，与热交换介质通道401分开形成的流体通道402具有一进口侧402a和一出口侧402b，该进口侧402a经由进水管501与水槽510的出水口510b相连，该出口侧402b经由回水管502与水槽510的进水口510a相连。
4.如权利要求3所述的热泵型热水产生***，其中，该冷凝热交换器200包括第一冷凝热交换器210；
其中，经由分离器110将从压缩机100排出的热交换介质分流并引入第一冷凝热交换器210和第二冷凝热交换器220；
其中，从第一冷凝热交换器210排出的热交换介质通向蒸发热交换器400的进口侧，而从第二冷凝热交换器220排出的热交换介质通向热交换装置500的进水口500a；
其中，经由分离器250将引入第一冷凝热交换器210的冷水分流，从而经由泵251抽吸部分冷水以通过流体通道202排出，接着引入第二冷凝热交换器220内的流体通道202，以便经由管道221将热水排出到外部，并将经由分离器250分流的其余冷水引到水槽510的上游。
5.如权利要求4所述的热泵型热水产生***，其中，第二冷凝热交换器220包括平行连接在一起的至少两个热交换器。
6.如权利要求4所述的热泵型热水产生***，其中，经由管道241将从第一冷凝热交换器210引入第二冷凝热交换器220的冷水部分的一部分返回到分离器250，以加入流进第一冷凝热交换器210的冷水中。
7.如权利要求4所述的热泵型热水产生***，其中，在水槽510的上游提供水头检测装置540，以便将经由分离器250分流的冷水填充进水槽510并达到预定的水位。
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