專利名稱：熱泵熱水器用的過熱平衡器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制冷及空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種熱泵熱水器用的過熱平衡器。
背景技術(shù)：
熱力膨脹閥是一種廣泛用于空調(diào)制冷設(shè)備中的節(jié)流部件，隨著熱泵熱水器的出現(xiàn)，熱力膨脹閥又被運(yùn)用到熱泵熱水器中。在氣候溫和的情況下，熱力膨脹閥通過對制冷劑流量的調(diào)節(jié)，保證蒸發(fā)器出口獲得穩(wěn)定的過熱度，并使得系統(tǒng)正常運(yùn)行，但是，一旦到了環(huán)境溫度較低的冬季，由于熱力膨脹閥本身固有的缺陷，在自身調(diào)節(jié)的過程中使得蒸發(fā)器出口過熱度出現(xiàn)較大的振蕩，甚至出現(xiàn)負(fù)值，使得壓縮機(jī)吸氣帶液，嚴(yán)重影響壓縮機(jī)的壽命。為了避免吸氣帶液的發(fā)生，通常只能以犧牲效率為代價(jià)，調(diào)高熱力膨脹閥的靜態(tài)過熱度。但是，大的靜態(tài)過熱度一方面使得熱泵熱水器在環(huán)境低溫時過熱度過大，另一方面導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣溫度過高，甚至超過安全運(yùn)行的范圍，而且它會隨著環(huán)境溫度的降低變得更加嚴(yán)重。所以，目前采用熱力膨脹閥的熱泵熱水器不能適應(yīng)較低的環(huán)境溫度。
為了拓寬熱泵熱水器的適用范圍，使得在較低的環(huán)境溫度下也能使用，從更大的程度上發(fā)揮熱泵節(jié)能的優(yōu)勢，就迫切需要改善節(jié)流部件的工作特性，一方面要設(shè)法降低在環(huán)境為低溫時過熱度的值，同時也要避免過熱度振蕩帶液的發(fā)生，但是，采用熱力膨脹閥作為系統(tǒng)的節(jié)流部件是無法同時實(shí)現(xiàn)的，這是采用熱力膨脹閥作為熱泵熱水器節(jié)流部件所面臨的共同難題。因此，有必要設(shè)法拓寬熱力膨脹閥的工作范圍，同時提高系統(tǒng)的效率。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)?3116026.3，發(fā)明名稱為熱力膨脹閥與毛細(xì)管并聯(lián)的節(jié)流機(jī)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的在于在一定程度上拓寬了制冷空調(diào)設(shè)備的工況范圍，和熱力膨脹閥單獨(dú)工作時相比，熱力膨脹閥和輔助毛細(xì)管并聯(lián)工作時的制冷劑通過能力增強(qiáng)，制冷量增大，拓寬了制冷劑的流通能力。但是，由于該設(shè)計(jì)中熱力膨脹閥的工作機(jī)制和通常熱力膨脹的工作機(jī)制完全相同，而熱力膨脹閥本身固有的缺陷就決定了一方面要設(shè)法降低在環(huán)境為低溫時過熱度的值，另一方面也要避免過熱度振蕩帶液是無法同時實(shí)現(xiàn)的。因此，要提高熱力膨脹閥在低溫環(huán)境下的性能，就必須從削弱振蕩的幅度入手，通過一定的裝置來穩(wěn)定蒸發(fā)器出口溫度，使得熱力膨脹閥的調(diào)節(jié)動作平滑，最終達(dá)到降低蒸發(fā)器出口過熱度的目的，但是，在對目前檢索的文獻(xiàn)中沒有發(fā)現(xiàn)能改善熱力膨脹閥在環(huán)境為低溫時工作特性的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種過熱平衡器的裝置。本發(fā)明利用自身熱平衡的原理，在拓寬熱力膨脹閥使用范圍的同時，還可以提高熱泵熱水器可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括耐壓金屬腔體(與制冷劑相容)、蓄熱材料和保溫材料。整個過熱平衡器安裝在蒸發(fā)器出口和熱力膨脹閥的溫包之間。保溫材料與耐壓金屬腔體緊密結(jié)合，用來隔絕耐壓金屬腔體與環(huán)境的換熱，耐壓金屬腔體的入口和蒸發(fā)器出口相連，蓄熱材料緊密封裝在耐壓金屬腔體中，所述蓄熱材料為與制冷劑相容的金屬。保溫材料的功能是用來隔絕耐壓金屬腔體與環(huán)境的換熱，蓄熱材料放置在耐壓金屬腔體中，從蒸發(fā)器出口過來的制冷劑氣體或者氣液兩相首先通過過熱平衡器的入口，然后均勻通過蓄熱材料中的多孔通道，同時和蓄熱材料進(jìn)行換熱，使得蓄熱材料蓄存了一部分的能量，而制冷劑的溫度變得更加均勻，然后制冷劑從過熱平衡器出口排出，熱力膨脹閥的溫包放置在過熱平衡器的出口下游，用于感知制冷劑的過熱度。
所述的蓄熱材料為具有較高導(dǎo)熱性能和熱容的材料，其總熱容根據(jù)壓縮機(jī)的制冷量來確定。蓄熱材料可以為與制冷劑相容的金屬，如紫銅、黃銅、純鋁。蓄熱材料結(jié)構(gòu)形式可以采用絲網(wǎng)，各層絲網(wǎng)之間緊密接觸并填滿蓄熱的空間，或者采用金屬粉末燒結(jié)成多孔通道的形式，保證制冷劑氣體能順利通過，而制冷劑液滴不能直接通過，液滴在經(jīng)過蓄熱材料時，在多孔通道表面張力的作用下被蓄熱材料表面吸附，然后和蓄熱材料進(jìn)行換熱后蒸發(fā)。制冷劑和蓄熱材料能充分換熱且通過該段時的壓降控制在蒸發(fā)溫度降低1℃左右。
所述的保溫材料為制冷系統(tǒng)里常用的聚氨酯、軟泡沫塑料等材料。保溫材料與耐壓金屬腔體緊密結(jié)合，用來隔絕耐壓金屬腔體與環(huán)境的換熱。
對于使用熱力膨脹閥作為節(jié)流部件的熱泵熱水器在低溫天氣，例如0℃以下時，為了保證壓縮機(jī)不吸氣帶液而不得不設(shè)高熱力膨脹閥的靜態(tài)過熱度，使得壓縮機(jī)的排氣溫度接近或超過壓縮機(jī)廠家推薦的115℃，容易導(dǎo)致潤滑油出現(xiàn)結(jié)焦而降低系統(tǒng)的安全性，另外，也由于設(shè)高的過熱度導(dǎo)致系統(tǒng)COP偏低。本發(fā)明通過耐壓金屬腔體、蓄熱材料、保溫材料和熱力膨脹閥的結(jié)合，以提高蒸發(fā)器出口溫度的均勻度和降低過熱度振蕩幅度為手段，最終降低蒸發(fā)器的出口過熱度，具有拓展熱力膨脹閥在冬季低溫環(huán)境下的適用性，使之能適應(yīng)0℃以下的天氣、提高熱泵熱水器可靠性和系統(tǒng)能源利用率的特點(diǎn)，節(jié)能和環(huán)保意義明顯，且適用于各類型的熱泵熱水系統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為蓄熱材料的結(jié)構(gòu)形式。
具體實(shí)施例方式
下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
如圖1所示，本實(shí)施例過熱平衡器由耐壓金屬腔體1、蓄熱材料2和保溫材料3構(gòu)成。圖1中的4和5分別表示蒸發(fā)器出口和熱力膨脹閥的溫包。
如圖2所示，表示蓄熱材料2的結(jié)構(gòu)形式，它可以采用絲網(wǎng)，各層絲網(wǎng)之間緊密接觸并填滿蓄熱的空間，或者采用金屬粉末燒結(jié)成多孔通道的形式，保證制冷劑氣體能順利通過，但制冷劑液滴不能直接通過，液滴在經(jīng)過蓄熱材料2時被蓄熱材料表面吸附，制冷劑通過該蓄熱材料2時能充分換熱且通過該段時的壓降控制在蒸發(fā)溫度降低1℃左右。蓄熱材料2為與制冷劑相容的金屬，如紫銅、黃銅、純鋁。保溫材料3為制冷系統(tǒng)里常用的聚氨酯、軟泡沫塑料等材料。
本實(shí)施例過熱平衡器安裝在蒸發(fā)器出口4和熱力膨脹閥的溫包5之間。其中，上述的保溫材料3與耐壓金屬腔體1緊密結(jié)合，用來隔絕耐壓金屬腔體1與環(huán)境的換熱，耐壓金屬腔體1的入口和蒸發(fā)器出口4相連，蓄熱材料2緊密封裝在耐壓金屬腔體1中，蓄熱材料2具有多孔通道，制冷劑氣體能直接通過，而制冷劑的液滴不能直接通過，液滴在經(jīng)過蓄熱材料2時被蓄熱材料表面吸附。在制冷劑通過蓄熱材料2時，制冷劑也在和蓄熱材料2進(jìn)行換熱，由于蓄熱材料2優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，整個蓄熱材料2溫度均勻，使得通過后的制冷劑溫度也變得更加均勻，另外，當(dāng)蒸發(fā)器出口4溫度出現(xiàn)振蕩或者波動時，由于蓄熱器優(yōu)良的蓄熱能力，蓄熱材料2也能補(bǔ)償溫度的波動，使得蒸發(fā)器出口4溫度振蕩的幅度變小，甚至消失。
本實(shí)施例使用時，過熱平衡器安裝在蒸發(fā)器出口4和熱力膨脹閥的溫包5之間。根據(jù)熱力膨脹閥的工作原理，熱力膨脹閥通過感測溫包處的過熱度來調(diào)節(jié)閥的開度，當(dāng)溫包5感知的過熱度出現(xiàn)大的波動時會促使膨脹閥改變開度來調(diào)節(jié)制冷劑流量，一旦蒸發(fā)器出口4溫度波動太大，膨脹閥就表現(xiàn)為頻繁的動作，過熱度出現(xiàn)振蕩，在低溫環(huán)境如0℃以下甚至出現(xiàn)過熱度為負(fù)值的情況，即蒸發(fā)器出口4帶液，當(dāng)在蒸發(fā)器出口4和溫包5之間安裝該過熱平衡器之后，氣液兩相的制冷劑會和過熱平衡器中的蓄熱材料2進(jìn)行換熱，即使在蒸發(fā)器出口4溫度處于波動的情況下，由于蓄熱材料2自身的蓄熱能力，使其溫度也要比蒸發(fā)器出口4的溫度穩(wěn)定，因此，通過過熱平衡器后的制冷劑溫度波動的幅度要變小，使得熱力膨脹閥調(diào)節(jié)的過熱度振蕩幅度變小甚至消失，因此，在過熱平衡器的作用下可以進(jìn)一步調(diào)整熱力膨脹閥的靜態(tài)過熱度，降低蒸發(fā)器出口4的過熱度，提高蒸發(fā)器的熱力學(xué)效率，拓寬熱力膨脹閥在低溫環(huán)境下的適用范圍，同時也提高系統(tǒng)的安全性和效率。該過熱平衡器的重要特點(diǎn)在于改善熱力膨脹閥在低溫環(huán)境下的調(diào)節(jié)能力，能設(shè)置更低的過熱度，而在其他環(huán)境下，當(dāng)過熱度波動較小或者無明顯波動時，熱力膨脹閥本身就能保證良好的調(diào)節(jié)能力，在這種情況下過熱平衡器就起到一個通道的作用，不會影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.一種熱泵熱水器用的過熱平衡器，其特征在于，包括耐壓金屬腔體、蓄熱材料和保溫材料，保溫材料與耐壓金屬腔體緊密結(jié)合，用來隔絕耐壓金屬腔體與環(huán)境的換熱，耐壓金屬腔體的入口和蒸發(fā)器出口相連，蓄熱材料緊密封裝在耐壓金屬腔體中，所述蓄熱材料為與制冷劑相容的金屬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵熱水器用的過熱平衡器，其特征是，所述的蓄熱材料為絲網(wǎng)，各層絲網(wǎng)之間緊密接觸并填滿蓄熱的空間；或者采用金屬粉末燒結(jié)成多孔通道的形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱泵熱水器用的過熱平衡器，其特征是，所述的蓄熱材料為多孔通道的形式時，制冷劑氣體能順利通過多孔通道，制冷劑液滴在經(jīng)過蓄熱材料時被蓄熱材料表面吸附，再和蓄熱材料進(jìn)行換熱后蒸發(fā)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的熱泵熱水器用的過熱平衡器，其特征是，所述的蓄熱材料為紫銅、黃銅、純鋁中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵熱水器用的過熱平衡器，其特征是，所述的過熱平衡器安裝在蒸發(fā)器出口和熱力膨脹閥的溫包之間，從蒸發(fā)器出口過來的制冷劑氣體或者氣液兩相首先通過過熱平衡器的入口，然后均勻通過蓄熱材料，同時和蓄熱材料進(jìn)行換熱，使得蓄熱材料蓄存了一部分的能量，而制冷劑的溫度變得更加均勻，然后制冷劑從過熱平衡器出口排出，熱力膨脹閥的溫包設(shè)置在過熱平衡器的出口下游，用于感知制冷劑的過熱度。
全文摘要
一種能源類供熱及空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域的熱泵熱水器用的過熱平衡器，包括耐壓金屬腔體、蓄熱材料和保溫材料，保溫材料與耐壓金屬腔體緊密結(jié)合，用來隔絕耐壓金屬腔體與環(huán)境的換熱，耐壓金屬腔體的入口和蒸發(fā)器出口相連，蓄熱材料緊密封裝在耐壓金屬腔體中。本發(fā)明安裝在蒸發(fā)器出口和熱力膨脹閥的溫包之間，通過蓄熱和強(qiáng)導(dǎo)熱促使通過的制冷劑的溫度更加均勻，波動幅度更小。由于該過熱平衡器的平衡作用，使得熱力膨脹閥調(diào)節(jié)蒸發(fā)器出口溫度的波動或者振蕩幅度更小，從而可以設(shè)置更低的過熱度，提高熱泵熱水器的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號F25B40/00GK101033902SQ20071003913
公開日2007年9月12日 申請日期2007年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月5日
發(fā)明者郭俊杰, 吳靜怡, 夏再忠, 許煜雄, 王如竹 申請人:上海交通大學(xué)