輔助除霜結(jié)構(gòu)、換熱器及熱泵系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輔助除霜結(jié)構(gòu)、換熱器和熱泵系統(tǒng)。具體地，輔助除霜結(jié)構(gòu)設(shè)置在換熱器的底部，將未節(jié)流的液態(tài)制冷劑引入到輔助除霜結(jié)構(gòu)中使得換熱器的底部不結(jié)冰霜或者結(jié)較少的冰霜。
【專利說明】輔助除霜結(jié)構(gòu)、換熱器及熱泵系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及暖通空調(diào)、汽車、制冷以及運(yùn)輸領(lǐng)域，尤其涉及用于微通道換熱器、平行流換熱器或熱泵等換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場(chǎng)上空調(diào)換熱器還是以翅片銅管換熱器為主，但是翅片銅管換熱器存在成本高、抗電腐蝕性差、焊接工藝復(fù)雜等問題。微通道換熱器或平行流換熱器采用扁管強(qiáng)化傳熱技術(shù)，是一種全鋁換熱器，具有成本低，耐腐蝕能力強(qiáng)，冷媒充注量少，流路優(yōu)化簡(jiǎn)單及焊接工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]參考圖1，當(dāng)所述換熱器用于熱泵系統(tǒng)中并在嚴(yán)寒季節(jié)運(yùn)行時(shí)，換熱器底部(尤其是扁管10底部與集流管處)會(huì)慢慢結(jié)霜，如參考標(biāo)記12所示。機(jī)組正?；笮纬伤?3，水在未能及時(shí)流走而換熱器進(jìn)入正常工作的情況下，一段時(shí)間后變成冰附著于換熱器底部，如參考標(biāo)記14所示。如果不及時(shí)處理掉這些冰，冰12會(huì)逐漸在底部積累，并結(jié)滿整個(gè)換熱器，造成風(fēng)道堵塞，換熱能力急劇下降。
[0004]有鑒于此，確有需要提供一種能夠至少部分地解決上述問題的新型的除霜結(jié)構(gòu)、換熱器和熱泵系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題和缺陷的至少一個(gè)方面。
[0006]本發(fā)明的至少一個(gè)目的是提供一種輔助除霜結(jié)構(gòu)，解決低溫工況熱泵換熱器底部結(jié)冰、減少熱泵型空調(diào)器除霜周期的問題。
[0007]本發(fā)明的另一的是提供一種使用輔助除霜結(jié)構(gòu)的換熱器和熱泵系統(tǒng)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于換熱器的輔助除霜結(jié)構(gòu)，所述輔助除霜結(jié)構(gòu)設(shè)置在換熱器的底部，將未節(jié)流的液態(tài)制冷劑引入到輔助除霜結(jié)構(gòu)中使得換熱器的底部不結(jié)冰霜或者結(jié)較少的冰霜。
[0009]具體地，所述輔助除霜結(jié)構(gòu)被設(shè)置成全部或部分地圍繞位于換熱器底部的集流管。
[0010]具體地，所述輔助除霜結(jié)構(gòu)的外表面上設(shè)置有至少一個(gè)導(dǎo)流件，每個(gè)導(dǎo)流件從集流管向下傾斜。
[0011]具體地，所述輔助除霜結(jié)構(gòu)為全部或部分地圍繞所述集流管的腔體。
[0012]具體地，所述腔體包括至少一個(gè)隔腔，所述至少一個(gè)隔腔中的每個(gè)通過各自的管道與供給未節(jié)流的制冷劑的管道相連。
[0013]具體地，所述輔助除霜結(jié)構(gòu)為具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)彎的盤管。
[0014]具體地，所述盤管為圍繞換熱器內(nèi)的多根扁管的底部設(shè)置的蛇形盤管。
[0015]具體地，所述換熱器是熱泵系統(tǒng)中的室外換熱器。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種換熱器，其中，所述換熱器包括根據(jù)上述的輔助除霜結(jié)構(gòu)。
[0017]具體地，所述輔助除霜結(jié)構(gòu)的未節(jié)流的液體制冷劑的出口與至少一個(gè)節(jié)流裝置一端連接，所述節(jié)流裝置另一端與所述換熱器做為蒸發(fā)器使用時(shí)的制冷劑入口連接。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的還一方面，提供了一種熱泵系統(tǒng)，所述熱泵系統(tǒng)包括:
[0019]至少一個(gè)換向閥，其配置成當(dāng)熱泵系統(tǒng)運(yùn)行制熱模式時(shí)使得制冷劑在閉合的流路中以第一方向流動(dòng)，和當(dāng)熱泵系統(tǒng)運(yùn)行制冷模式時(shí)使得制冷劑在閉合的流路中以與第一方向相反的第二方向流動(dòng)；
[0020]壓縮機(jī)；
[0021]室內(nèi)換熱器，其在運(yùn)行制熱模式時(shí)用作冷凝器，和在運(yùn)行制冷模式用作蒸發(fā)器；
[0022]室外換熱器，其在運(yùn)行制熱模式時(shí)用作蒸發(fā)器，和在運(yùn)行制冷模式時(shí)用作冷凝器，其中所述室外換熱器為根據(jù)上述的換熱器；
[0023]至少一個(gè)節(jié)流裝置，其布置在所述室內(nèi)換熱器和室外換熱器之間的閉合流路內(nèi)；
[0024]其中在制熱模式中，從壓縮機(jī)流出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑流入室內(nèi)換熱器，之后變成溫度稍低的液態(tài)制冷劑；將從室內(nèi)換熱器流出的液態(tài)制冷劑引入到所述輔助除霜結(jié)構(gòu)后，再流經(jīng)節(jié)流裝置，然后流入到室外換熱器，從而使得室外換熱器的底部不結(jié)冰霜或者結(jié)較少的冰霜。
[0025]具體地，連接節(jié)流裝置的管件或所述節(jié)流裝置固定到所述室外換熱器上。
[0026]具體地，所述節(jié)流裝置為孔板裝置、毛細(xì)管、熱力膨脹閥或電子膨脹閥。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]本發(fā)明的這些和/或其他方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0028]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的換熱器底部結(jié)冰霜時(shí)的原理效果示意圖；
[0029]圖2是根據(jù)本發(fā)明的包括換熱器的熱泵系統(tǒng)的概略示意圖；
[0030]圖3是根據(jù)本發(fā)明的具有輔助除霜結(jié)構(gòu)的換熱器的除霜時(shí)的原理效果示意圖；
[0031]圖4a和4b分別是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的輔助除霜結(jié)構(gòu)的剖視圖和制冷劑的流動(dòng)分布圖；
[0032]圖5a和5b分別是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的輔助除霜結(jié)構(gòu)的剖視圖和制冷劑的流動(dòng)分布圖；
[0033]圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的輔助除霜結(jié)構(gòu)的透視圖；和
[0034]圖7是包含有節(jié)流裝置的根據(jù)本發(fā)明的熱泵系統(tǒng)的整裝示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖2-7，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。在說明書中，相同或相似的附圖標(biāo)號(hào)指示相同或相似的部件。下述參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的說明旨在對(duì)本發(fā)明的總體發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行解釋，而不應(yīng)當(dāng)理解為對(duì)本發(fā)明的一種限制。
[0036]如前所述，當(dāng)換熱器用于低溫工況的情況下，換熱器底部會(huì)慢慢結(jié)霜。機(jī)組正?；笮纬伤?。水未能及時(shí)流走而換熱器進(jìn)入正常工作，一段時(shí)間后變成冰附著于換熱器底部。如果不及時(shí)處理掉這些冰，冰會(huì)逐漸結(jié)滿整個(gè)換熱器，造成風(fēng)道堵塞，換熱能力急劇下降。
[0037]為了解決低溫工況下熱泵系統(tǒng)中的換熱器或熱泵換熱器底部結(jié)冰，減少熱泵型空調(diào)器除霜周期的問題，本發(fā)明在熱泵換熱器底部設(shè)置有輔助除霜結(jié)構(gòu)。此處所述的熱泵換熱器可以為微通道換熱器或平行流換熱器。鑒于微通道換熱器或平行流換熱器都是本領(lǐng)域已知的，并且再此不再對(duì)它們的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。
[0038]參見圖2，示出了使用根據(jù)本發(fā)明的換熱器20的熱泵系統(tǒng)。所述熱泵系統(tǒng)包括:設(shè)置在一個(gè)封閉的流路內(nèi)的至少一個(gè)換向閥(未示出)、壓縮機(jī)30、室外換熱器20、至少一個(gè)節(jié)流裝置9以及室內(nèi)換熱器40。在此，換熱器20在熱泵系統(tǒng)處于制熱模式中用作室外換熱器。該換向閥配置成當(dāng)熱泵系統(tǒng)在制熱模式中操作時(shí)使得制冷劑在閉合的流路中以第一方向(如2所示的順時(shí)針方向)流動(dòng)，和當(dāng)熱泵系統(tǒng)在制冷模式中操作時(shí)使得制冷劑在閉合的流路中以與第一方向相反的第二方向(如圖2所示的逆時(shí)針方向)流動(dòng)。壓縮機(jī)30配置成壓縮制冷劑。室內(nèi)換熱器40在制熱模式中作為冷凝器操作，和在制冷模式中作為蒸發(fā)器操作。室外換熱器20在制熱模式中作為蒸發(fā)器操作，和在制冷模式中作為冷凝器操作。室外換熱器20為本發(fā)明所述的具有輔助除霜結(jié)構(gòu)的換熱器。至少一個(gè)節(jié)流裝置9布置在所述室內(nèi)換熱器40和室外換熱器20之間的閉合流路內(nèi)，且配置成減小所述制冷劑的壓力而不改變制冷劑的焓值。在制熱模式中，從壓縮機(jī)30流出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑流入室內(nèi)換熱器40，之后變成溫度稍低的液態(tài)制冷劑；將從室內(nèi)換熱器40流出的液態(tài)制冷劑引入到輔助除霜結(jié)構(gòu)8后，再流經(jīng)節(jié)流裝置9，然后流入到室外換熱器20，從而使得室外換熱器20的底部不結(jié)冰霜或者結(jié)較少的冰霜。
[0039]如圖3所示，示出了根據(jù)本發(fā)明的具有輔助除霜結(jié)構(gòu)8的換熱器進(jìn)行除霜時(shí)的工作原理示意圖。具體地，將輔助除霜結(jié)構(gòu)8設(shè)置(例如安裝，粘結(jié)或釬焊)在換熱器20的底部。將未節(jié)流的來自(室內(nèi))換熱器的溫度和壓力均較高的液態(tài)制冷劑引入到輔助除霜結(jié)構(gòu)中使得換熱器(室外換熱器)的底部的不結(jié)冰霜或者結(jié)較少的冰霜(例如使得其表面溫度始終保持在零度以上)。這樣做，可以預(yù)防在換熱器底部形成冰且減少了熱泵型空調(diào)器除霜周期。與圖1相比，通過將未節(jié)流的溫度和壓力均較高的液態(tài)制冷劑引入到輔助除霜結(jié)構(gòu)8中使得換熱器20的底部始終保持在零度以上，或不結(jié)冰，即使結(jié)冰也是很少量的，如圖3所示。
[0040]第一實(shí)施例
[0041]在圖4a中示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的具有輔助除霜結(jié)構(gòu)8的室外換熱器20的剖視圖。其示出了室外換熱器20中的相互配合的一根扁管10、集流管4、隔腔2和3以及集流管4的腔體I。本示例中，隔腔2和3以及下述的導(dǎo)流件12 (如果需要的話)用作輔助除霜結(jié)構(gòu)8，圍繞集流管4的底部，且部分地包圍集流管4。隔腔2和3并排地間隔開，但是在隔腔2和3的外側(cè)設(shè)置有導(dǎo)流件12。所述導(dǎo)流件12設(shè)置成從集流管4向下傾斜?；蛘哒f，導(dǎo)流件12設(shè)置成相對(duì)于圖4a中的頁面的左右方向向下成一預(yù)定角度，例如圖示的30°的角度?？梢岳斫?，這樣設(shè)置的導(dǎo)流件12可以方便扁管10的外壁上的水(除霜后形成的水)沿著集流管4的外表面流經(jīng)導(dǎo)流件12，并且從導(dǎo)流件12流下來(由圖4a中的箭頭不出)。
[0042]在另外的實(shí)施例中，輔助除霜結(jié)構(gòu)8還可以設(shè)置成部分地或全部地圍繞集流管4的至少一個(gè)腔體，而不限于圖4a所示的兩個(gè)腔體2和3。當(dāng)輔助除霜結(jié)構(gòu)8完全地圍繞集流管4設(shè)置時(shí)，例如設(shè)置成圓環(huán)形，可以不需要設(shè)置上述的導(dǎo)流件12，這是因?yàn)樵谶@種情況下在剖視圖中成圓環(huán)形的輔助除霜結(jié)構(gòu)的兩側(cè)與扁管10相連接，輔助除霜結(jié)構(gòu)8的兩側(cè)的圓弧形外表面將起到與上述的導(dǎo)流件12相同的作用。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員，可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置輔助除霜結(jié)構(gòu)8的具體結(jié)構(gòu)。
[0043]在圖4a中，兩個(gè)隔腔2和3通過例如三通管的管道5與腔體I連通，當(dāng)然也可以選用本領(lǐng)域已知的其它連通技術(shù)。
[0044]圖4b示出了根據(jù)輔助除霜結(jié)構(gòu)中的流體的具體流動(dòng)路徑的示意圖。鑒于本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠明白本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思的情況下，在圖4b中僅示出了室外換熱器20的部分部件。具體地，通過入口 6將(例如來自室內(nèi)換熱器40的)未節(jié)流的液態(tài)制冷劑引入到輔助除霜結(jié)構(gòu)8中，之后流經(jīng)膨脹閥9流入到分配管11中。最終流到集流管4中，并將制冷劑分配到相應(yīng)的扁管10中。
[0045]第二實(shí)施例
[0046]具體參見圖5a和5b，本發(fā)明的第二實(shí)施例與本發(fā)明的第一實(shí)施例在結(jié)構(gòu)設(shè)置和制冷劑流動(dòng)路徑上都基本上相同，僅有的區(qū)別在于，用作輔助除霜結(jié)構(gòu)的隔腔2和3被布置成圖5a所示的在剖視中大致矩形的形狀。同樣，由于隔腔2和3未完全包圍住集流管4，故優(yōu)選在其兩側(cè)設(shè)置由導(dǎo)流件12。鑒于其中的制冷劑流動(dòng)路徑與第一實(shí)施例相同，在此不再詳述，具體參見圖5b。
[0047]第三實(shí)施例
[0048]參見圖6，在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，設(shè)置在室外換熱器20中的扁管10下部或底部的蛇形盤管18被用作輔助除霜結(jié)構(gòu)8。在本實(shí)例中，蛇形盤管18至少具有一個(gè)轉(zhuǎn)彎，在圖6中具體示出了具有兩個(gè)轉(zhuǎn)彎的蛇形盤管18。在使用中，未節(jié)流的液態(tài)制冷劑從標(biāo)記13處進(jìn)入到蛇形盤管18中，流經(jīng)膨脹閥9進(jìn)入到熱泵換熱器20 (在熱泵系統(tǒng)處于制熱模式中時(shí)用作室外換熱器)的底部的集流管4中。最終制冷劑通過集流管4被分配到相應(yīng)的扁管10內(nèi)。優(yōu)選的，蛇形盤管18可以設(shè)在室外換熱器20的迎風(fēng)側(cè)。風(fēng)吹過蛇形盤管18表面，降低了蛇形盤管18內(nèi)制冷劑的溫度，而且將蛇形盤管18內(nèi)熱量帶給與熱泵換熱器20接觸的表面，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)霜冰較少的目的；在蛇形盤管18內(nèi)的制冷劑換熱后獲得了更低的過冷度使得節(jié)流以后進(jìn)入換熱器20的制冷劑有了更高的吸熱效率。
[0049]在圖6中，還示出了位于相鄰的兩個(gè)扁管10之間的多個(gè)翅片21。
[0050]綜上所述，本發(fā)明的第一至第三實(shí)施例所述的輔助除霜結(jié)構(gòu)8和18都能夠起到解決低溫工況下熱泵換熱器底部結(jié)冰，減少熱泵型空調(diào)器除霜周期的問題。當(dāng)然，還可以根據(jù)需要將上述的第一至第三實(shí)施例示出的結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)合，例如在換熱器上同時(shí)設(shè)置隔腔2和3以及蛇形盤端18。
[0051]參見圖7，示出了包含有節(jié)流裝置9、輔助除霜結(jié)構(gòu)8或18以及室外換熱器20的一部分的系統(tǒng)整裝示意圖。具體地，連接節(jié)流裝置9的管件51或所述節(jié)流裝置9固定到所述室外換熱器20上。優(yōu)選地，如圖所示，所述管件51通過固定裝置52連接或固定到室外換熱器20的端板28上。通過這樣的連接或固定，可以防止節(jié)流裝置9受外力影響后錯(cuò)位、
掉落、管件泄露等。
[0052]可知，節(jié)流裝置9可以為孔板裝置、毛細(xì)管、熱力膨脹閥或電子膨脹閥。當(dāng)然，節(jié)流裝置9還可以是本領(lǐng)域中具有相同功能的其它裝置。[0053]在圖7中，從輔助除霜結(jié)構(gòu)8或18流出的制冷劑經(jīng)由相關(guān)的管道經(jīng)過節(jié)流裝置9后，流入到室外換熱器20內(nèi)的分配管11。
[0054]以上僅為本發(fā)明的一些實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不背離本總體發(fā)明構(gòu)思的原則和精神的情況下，可對(duì)這些實(shí)施例做出改變，本發(fā)明的范圍以權(quán)利要求和它們的等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于換熱器的輔助除霜結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述輔助除霜結(jié)構(gòu)設(shè)置在換熱器的底部，將未節(jié)流的液態(tài)制冷劑引入到輔助除霜結(jié)構(gòu)中使得換熱器的底部不結(jié)冰霜或者結(jié)較少的冰霜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于換熱器的輔助除霜結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述輔助除霜結(jié)構(gòu)被設(shè)置成全部或部分地圍繞位于換熱器底部的集流管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于熱交換器的輔助除霜結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述輔助除霜結(jié)構(gòu)的外表面上設(shè)置有至少一個(gè)導(dǎo)流件，每個(gè)導(dǎo)流件從集流管向下傾斜。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于換熱器的輔助除霜結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述輔助除霜結(jié)構(gòu)為全部或部分地圍繞所述集流管的腔體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于換熱器的輔助除霜結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述腔體包括至少一個(gè)隔腔，所述至少一個(gè)隔腔中的每個(gè)通過各自的管道與供給未節(jié)流的制冷劑的管道相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于換熱器的輔助除霜結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述輔助除霜結(jié)構(gòu)為具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)彎的盤管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于換熱器的輔助除霜結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述盤管為圍繞換熱器內(nèi)的多根扁管的底部設(shè)置的蛇形盤管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的用于換熱器的輔助除霜結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述換熱器是熱泵系統(tǒng)中的室外換熱器。
9.一種換熱器，其特征在于，所述換熱器包括根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的輔助除霜結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述換熱器，其特征在于， 所述輔助除霜結(jié)構(gòu)的未節(jié)流的液體制冷劑的出口與至少一個(gè)節(jié)流裝置一端連接，所述節(jié)流裝置另一端與所述換熱器做為蒸發(fā)器使用時(shí)的制冷劑入口連接。
11.一種熱泵系統(tǒng)，所述熱泵系統(tǒng)包括: 至少一個(gè)換向閥，其配置成當(dāng)熱泵系統(tǒng)運(yùn)行制熱模式時(shí)使得制冷劑在閉合的流路中以第一方向流動(dòng)，和當(dāng)熱泵系統(tǒng)運(yùn)行制冷模式時(shí)使得制冷劑在閉合的流路中以與第一方向相反的第二方向流動(dòng)； 壓縮機(jī)； 室內(nèi)換熱器，其在運(yùn)行制熱模式時(shí)用作冷凝器，和在運(yùn)行制冷模式用作蒸發(fā)器； 室外換熱器，其在運(yùn)行制熱模式時(shí)用作蒸發(fā)器，和在運(yùn)行制冷模式時(shí)用作冷凝器，其中所述室外換熱器為根據(jù)權(quán)利要求9所述的換熱器； 至少一個(gè)節(jié)流裝置，其布置在所述室內(nèi)換熱器和室外換熱器之間的閉合流路內(nèi)； 其中在制熱模式中，從壓縮機(jī)流出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑流入室內(nèi)換熱器，之后變成溫度稍低的液態(tài)制冷劑；將從室內(nèi)換熱器流出的液態(tài)制冷劑引入到所述輔助除霜結(jié)構(gòu)后，再流經(jīng)節(jié)流裝置，然后流入到室外換熱器，從而使得室外換熱器的底部不結(jié)冰霜或者結(jié)較少的冰霜。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱泵系統(tǒng)，其特征在于， 連接節(jié)流裝置的管件或所述節(jié)流裝置固定到所述室外換熱器上。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的熱泵系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)流裝置為孔板裝置、毛細(xì)管`、熱力膨脹閥或電子膨脹閥。
【文檔編號(hào)】F25B47/00GK103712387SQ201310733054
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】金俊峰, 蔣建龍, 楊靜, 陸向迅, 杰弗里·L·塔克 申請(qǐng)人:丹佛斯微通道換熱器（嘉興）有限公司