换热装置和具有它的热泵热水器的制作方法

本发明涉及制冷技术领域，特别涉及一种换热装置和具有该换热装置的热泵热水器。

背景技术：

近几十年来，热泵热水器行业迅猛发展，而换热器作为热水器的主要组成部分之一，也需要根据市场方面的要求进行改进优化设计。微通道换热器具有传热效率高、体积小、重量轻、耐压能力强等特点，有取代传统换热器的趋势，其在成本和节能环保上能够很好的满足市场的要求。

当系统的蒸发器为微通道换热器时，需在集流管内加分配管，使冷媒分配均匀，以提高蒸发器的换热性能，尽管如此，增加分配管只能改善分配问题，并不能最终使冷媒在蒸发器内分配均匀，对于微通道蒸发器而言，分配问题仍然制约换热器的性能，解决好分配问题，对提高系统及换热器性能至关重要。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种换热装置，该换热装置的结构稳定，换热效率高。

本发明另一方面在于提出一种具有该换热装置的热泵热水器。

根据本发明实施例的换热装置，包括：压缩机、冷凝器、节流元件、气液分离器以及蒸发器。所述冷凝器的入口与所述压缩机的出口相连；所述节流元件的入口与所述冷凝器的出口相连；所述气液分离器具有入口、液体出口和气体出口，所述气液分离器的入口与所述节流元件相连，所述气液分离器的气体出口与所述压缩机的入口相连；所述蒸发器连接在所述气液分离器的液体出口和所述压缩机的入口之间。

根据本发明实施例的换热装置，通过设置气液分离器，使得进入到蒸发器内的冷媒为液态冷媒，有利于蒸发器冷媒的均匀分配，提高蒸发器的单体性能，从而提高换热装置的整机性能。

另外，根据本发明上述实施例的换热装置，还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述换热装置还包括：回热器，所述回热器具有相互隔开并换热的第一通道和第二通道，所述回热器的第一通道串接在所述冷凝器和所述节流元件之间，所述回热器的第二通道串接在所述气液分离器的气体出口和所述压缩机的入口之间。

在本发明的一些实施例中，所述节流元件为膨胀阀。

进一步地，所述节流元件为电子膨胀阀。

在本发明的一些实施例中，所述蒸发器为微通道蒸发器。

在本发明的一些实施例中，所述冷凝器为微通道冷凝器。

在本发明的一些实施例中，所述蒸发器和所述冷凝器中的至少一个包括微通道扁管，所述微通道扁管的两端设有集流管，所述集流管用于分配和汇集制冷剂，所述微通道扁管包括多个。

进一步地，相邻的微通道扁管之间设有散热翅片。

优选地，所述散热翅片呈波纹状或带百叶窗的形状。

本发明还公开了一种热泵热水器，包括：水箱和换热装置。所述换热装置为前述的换热装置，所述换热装置的冷凝器设在所述水箱上或与所述水箱换热。

附图说明

图1是本发明一个所述实施例的热泵热水器的示意图。

图2是相关技术中的热泵热水器的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

相关技术中的热泵热水器的原理图如图2所示，其包括有压缩机1’、水箱2’、节流装置3’以及蒸发器4’。相关技术的系统冷媒经节流后，气液两相冷媒进入蒸发器4’(尤其是微通道换热器)后易引起冷媒分配不均，进而引起蒸发器出口过热震荡，降低微通道换热器单体性能，从而降低热水器系统的整机性能。

为此，本发明提供了一种新型的换热装置，该换热装置至少在一定程度上解决了相关技术中的一些问题。

如图1所示，根据本发明实施例的换热装置，包括：压缩机1、冷凝器2、节流元件4、气液分离器5以及蒸发器6。

具体而言，所述冷凝器2的入口与所述压缩机1的出口相连，压缩机1压缩的高温高压气态冷媒进入冷凝器2，所述节流元件4的入口与所述冷凝器2的出口相连，在冷凝器2中放热后，进入节流元件4，然后变为低温低压气液两相冷媒进入气液分离器5。所述气液分离器5具有入口、液体出口和气体出口，所述气液分离器5的入口与所述节流元件4相连，所述气液分离器5的气体出口与所述压缩机1的入口相连。所述蒸发器6连接在所述气液分离器5的液体出口和所述压缩机1的入口之间，气液分离器5对冷媒进行气液分离，其中，液体进入蒸发器6后回到压缩机1吸入口，气体回到压缩机1吸入口，完成了整个循环。

根据本发明实施例的换热装置，通过设置气液分离器5，使得进入到蒸发器6内的冷媒为液态冷媒，有利于蒸发器6冷媒的均匀分配，提高蒸发器6的单体性能，从而提高换热装置的整机性能。

因此，本申请通过设置气液分离器5解决了现有技术中，气液混合的冷媒在蒸发器6中换热效率低的问题。

优选地，本申请的蒸发器6可以为微通道蒸发器6。这是因为，在发明人对换热装置的设计过程中，发现气液两相冷媒进入到微通道蒸发器6后，会造成冷媒的分配不均的问题，并得出这是由于微通道蒸发器6的工作原理导致的。因此，采用微通道换热器作为蒸发器6后，气液混合的冷媒进入到微通道蒸发器6后，对换热效率的影响尤其明显，而通过实验可以看出，气液分离后，将液态冷媒通入微通道蒸发器6后，对换热效率的改进尤其明显。

另外，本发明中的冷凝器2也可以为微通道蒸发器6。从而提高换热的效率。

优选地，本发明的冷凝器2和蒸发器6中的至少一个包括：微通道扁管，所述微通道扁管的两端设有集流管，所述集流管用于分配和汇集制冷剂，所述微通道扁管包括多个。通过节流管的分配和汇集作用，使得冷媒可以通过多个微通道扁管均匀地换热，从而极大地提高换热效率。

进一步地，相邻的微通道扁管之间设有散热翅片。通过散热翅片可以强化换热器与空气侧的换热效率，从而进一步地提高换热器的换热效率。在相同功率的情况下，制冷效果好，而为了达到相同的制冷效果，换热效率高使得换热装置的能耗较小。

优选地，所述散热翅片呈波纹状或带百叶窗的形状。从而增加了散热翅片与空气的接触面积，使得散热翅片可以快速的散热，从而有效地提高换热器的换热效率。

当然，所述的散热翅片还可以为其它的形状，例如圆弧形等，本发明并未对散热翅片的形状做限定，上述实施例仅是对本发明一个具体方案的描述。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，所述换热装置还包括：回热器3，所述回热器3具有相互隔开并换热的第一通道和第二通道，所述回热器3的第一通道串接在所述冷凝器2和所述节流元件4之间，所述回热器3的第二通道串接在所述气液分离器5的气体出口和所述压缩机1的入口之间。在冷媒流通过程中，经过气液分离后的气态冷媒将会回流到回热器3，通过回热器3与从冷凝器2流出的冷媒进行换热，以进一步地过冷液态冷媒，从而进一步地提高换热效率。

在本发明的一些实施例中，所述节流元件4为膨胀阀。通过膨胀阀可以起到很好地节流作用，从而起到很好的节流和调节流量的作用，同时，膨胀阀还可以防止湿压缩、液击压缩机及异常过热，从而极大地提高换热装置的稳定性和安全性。

当然，节流元件4也可以采用毛细管等其他结构元件。

优选地，本发明的节流元件4为电子膨胀阀。

对于电子膨胀阀，在低温下同样能准确反应出过热度的变化。因此，在冷藏库的冻结间等低温环境中，电子膨胀阀也能提供较好的流量调节。只需改变一下控制程序中的源代码，就可改变过热度的设定值。对电子膨胀阀的调节作用可以彻底实现远距离控制，并且电子膨胀阀可根据不同需要灵活调整过热度以减小蒸发器6表面和冷藏库内环境之间的温差，从而减少蒸发器6表面的结霜，这样一来，既提高了冷冻能力，同时也可以降低食品的干耗。对于冷藏库制冷系统停机期间如使高低压侧连通，则会产生所谓工质迁移现象，即冷凝器2中的常温高压液体将逐渐流入蒸发器6，使蒸发器6的温度压力都升高。再次开机时，要重新建立压差也需要消耗压缩机1额外一部分能量。反之，若在停机期间切断高低压侧，这虽然维持了蒸发器6的低温低压，但再次启动时，压缩机1属于带载启动，电流冲击大，也会增加能量的损失。但若是采用电子膨胀阀就会解决上述问题。具体做法是：停机时令膨胀阀全关，防止冷凝器2的高温液体流入蒸发器6，造成再次启动时的能量损失。开机前，将膨胀阀全开，使系统高低压侧平衡，然后开机。这样既实现了轻载启动，又减少了停机中的热损失。

另外，采用电子膨胀阀可以缩短冻结时间，电子膨胀阀在冻结全过程中能做到负荷与冷量平衡，冻结效率可以得到提高，冻结时间比热力膨胀阀也可缩短10％，同时也就减少了压缩机1的能耗。采用电子膨胀阀控制压缩机1排气温度可以防止因排气温度的升高对系统性能产生的不利影响，同时又可省去专设的安全保护器，节约成本，节省电耗约6％。

电子膨胀阀从全闭到全开状态其用时仅需几秒钟，反应和动作速度快，不存在静态过热度现象，且开闭特性和速度均可人为设定，尤其适合于工况波动剧烈的热泵机组的使用。

如图1，本发明还公开了一种热泵热水器，包括：水箱7和换热装置。所述换热装置为前述的换热装置，所述换热装置的冷凝器2设在所述水箱7上或与所述水箱7换热。

本发明的热泵热水器，通过设置前述的换热装置，通过设置气液分离器5，使得进入到蒸发器6内的冷媒为液态冷媒，有利于蒸发器6冷媒的均匀分配，提高蒸发器6的单体性能，从而提高换热装置的整机性能。

下面结合附图1描述本发明实施例的热泵热水器。

其中，热泵热水器包括压缩机1、水箱7、回热器3、节流元件4(电子膨胀阀)、气液分离器5、蒸发器6(微通道蒸发器6)。

压缩机1压缩的高温高压气态冷媒进入水箱7的冷凝器2，在冷凝器2中放热制取热水后，中温高压的液态冷媒进入回热器3，进一步过冷液态冷媒，之后进入节流元件4后，变为低温低压气液两相冷媒进入气液分离器5，液体进入蒸发器6后回到压缩机1吸入口，气体经回热器3冷却来自冷凝器2的冷媒后回到压缩机1吸入口，完成了整个循环。

该系统可使进入蒸发器6的冷媒为液体，使其分配均匀，避免传统系统易引起蒸发器6冷媒分配不均的现象，从而提高蒸发器6单体性能，进而提高热水器系统性能。

本发明涉及的系统通过设置气液分离器5，使进入蒸发器6的冷媒为液态冷媒，有利于蒸发器6冷媒分配均匀，提高蒸发器6单体性能，从而提高热水器整机性能。回热器3进一步过冷液态冷媒，使该系统更适合于低温环境运行。

另外，本发明尤其适用于具有微通道换热器的换热装置或热泵热水器。

以上仅描述了本发明的基本思路，但不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，任何其他形式通过系统改变使进入蒸发器6冷媒为液体冷媒，改善微通道蒸发器6分配，任何简单变化和替换均在保护范围之内。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。