可维持最佳制热效率的热泵的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种可维持最佳制热效率的热泵，其包含一蒸发器、一压缩机、一冷凝器、一电子式膨胀阀、一水泵、一膨胀阀控制器及一水泵控制器；使用时，膨胀阀控制器会根据外界温度及冷凝器出口温度，配合数据库来判断当下可达到最佳制热效率的最佳压力，然后再配合当下的高压侧压力来调整电子式膨胀阀的开关速度及开度，以达到该最佳压力；而水泵控制器通过冷凝器的出水温度调整进水量，以使出水温度等同设定的温度，由此确保冷凝器的水流温度不变，以避免影响制热效率；通过两个控制器不断重复进行调整，以使本实用新型维持在最佳制热效率及保持在设定的出水温度。
【专利说明】可维持最佳制热效率的热泵
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种可维持最佳制热效率的热泵。
【背景技术】
[0002]请参阅图4所示，现有技术的热泵包含有以铜管95依序循环连接的一蒸发器91、一压缩机92、一冷凝器93及一膨胀阀94，并且铜管95内设有冷媒以在各元件中循环移动；使用时，液态冷媒进入到蒸发器91中，并且在蒸发器91内吸收外界的热而蒸发成气态；之后气态冷媒经过压缩机92进一步压缩以提高温度；接着高压气态冷媒进入到冷凝器93里，并与冷凝器93里的水进行热交换而放出热量及液化，冷凝器93里的水因此达到加热的效果；最后液态冷媒移动到膨胀阀94并进行减压，然后再次进入到蒸发器91并且循环使用。
[0003]然而，现有技术的热泵具有以下缺点:
[0004]其一，现有技术的膨胀阀94多为机械式自动膨胀阀94，其中更以温度型自动膨胀阀94居多，温度型自动膨胀阀94会配合一感温棒96共同使用，感温棒96设置于压缩机92入口处以测量该处的温度，当该处温度上升时，感温棒96会使膨胀阀94增加开度，反之会使膨胀阀94降低开度；而从上述可看出，现有技术的热泵是根据低压侧(蒸发器91至压缩机92之间)的信息来控制，然而高压侧(压缩机92至冷凝器93之间)才是制热端，因此从低压侧获取的信息来判断及控制膨胀阀94及压力，便无法得到最佳的制热效率。
[0005]其二，前述的机械式自动膨胀阀94，其开关速度是以内部的弹簧来控制，因此无法准确控制开关速度，并且机械式自动膨胀阀94的开度仅能调整至多个固定值，而无法任意改变；因此现有技术的机械式膨胀阀94无法配合所需的开关速度及开度来达到更好的制热效率。
[0006]其三，现有技术的冷凝器93需进一步连接一水槽97，水槽97内的水流进冷凝器93取得热量再循环回水槽97，由此使水槽97内的温度上升，并当水槽97内的水上升至所欲的温度后便会停机；然而此种方式也导致流经冷凝器93的液体温度逐渐升温，如此冷凝器93内的温度不固定，而导致制热效率不佳。
实用新型内容
[0007]有鉴于前述的现有技术的缺点及不足，本实用新型的目的在于提供一种可维持最佳制热效率的热泵，其可不断调整压力，以维持最佳的制热效率。
[0008]为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为设计一种可维持最佳制热效率的热泵，所述可维持最佳制热效率的热泵包含一蒸发器、一压缩机、一冷凝器、一电子式膨胀阀、冷媒、一压力传感器、一冷凝器出口温度传感器、一外界温度传感器及一膨胀阀控制器；蒸发器、压缩机、冷凝器及电子式膨胀阀依序以铜管循环连接，并形成一蓄热循环；冷媒在蓄热循环中循环移动，且为二氧化碳；压力传感器设于压缩机及冷凝器之间的铜管上；冷凝器出口温度传感器设于冷凝器及电子式膨胀阀之间的铜管上；膨胀阀控制器电连接电子式膨胀阀、压力传感器、冷凝器出口温度传感器及外界温度传感器，并根据压力传感器、冷凝器出口温度传感器及外界温度传感器的信息控制电子式膨胀阀的开关速度及开度。
[0009]优选地，所述可维持最佳制热效率的热泵进一步包含有一水泵、一冷凝器出水温度传感器及一水泵控制器；所述水泵连接所述冷凝器；所述冷凝器出水温度传感器连接所述冷凝器；所述水泵控制器电连接所述水泵及冷凝器出水温度传感器，且根据所述冷凝器出水温度传感器的信息控制所述水泵供给冷凝器的水量。
[0010]优选地，所述膨胀阀控制器为比例积分微分控制器。
[0011]优选地，所述可维持最佳制热效率的热泵进一步包含有一电磁阀，所述电磁阀以一铜管连接所述压缩机与冷凝器之间的铜管，且所述电磁阀以另一铜管连接所述电子式膨胀阀与蒸发器之间的铜管。
[0012]本实用新型的有益效果及优点在于:
[0013]1、使用时，膨胀阀控制器会根据外界温度及冷凝器出口温度，配合数据库来判断当下可达到最佳制热效率的最佳压力，然后再配合当下的高压侧压力来调整电子式膨胀阀的开关速度及开度，并且不断重复而使高压侧可以维持在最佳压力；由于膨胀阀控制器判断最佳压力的部分依据是来自于制热端的高压侧，因此判断结果会更加准确；而由于本实用新型使用可 控制开关速度且可调整至任意开度的电子式膨胀阀，因此便可以最佳的开关速度调整至最佳开度来调整高压侧压力；本实用新型由此不断循环调整，以达到维持在最佳的制热效率的目的。
[0014]2、进一步而言，所述的可维持最佳制热效率的热泵，其中进一步包含有一水泵、一冷凝器出水温度传感器及一水泵控制器；水泵连接冷凝器；冷凝器出水温度传感器连接冷凝器；水泵控制器电连接水泵及冷凝器出水温度传感器，且根据冷凝器出水温度传感器的信息控制水泵供给冷凝器的水量。由此本实用新型无须设置现有技术的水槽，而直接根据冷凝器的出水温度使水泵调整冷凝器的进水量，由此冷凝器内的水温便会直接升至设定温度，而纵使制热量或其他条件有所改变，水泵控制器亦会随时改变冷凝器进水量，以保持冷凝器内的水温及出水温度不变，如此便可避免影响制热效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的示意图。
[0016]图2为本实用新型使用时的流程图。
[0017]图3为本实用新型的另一实施例的示意图。
[0018]图4为现有技术的热泵的示意图。
[0019]主要部件符号说明:
[0020]11 蒸发器 12 压缩机
[0021]13 冷凝器 14 电子式膨胀阀
[0022]15 水泵 21 铜管
[0023]22 铜管23 铜管
[0024]24 铜管 31 压力传感器
[0025]32 冷凝器出口温度传感器 33 冷凝器出水温度传感器
[0026]IlA蒸发器 12A 压缩机
[0027]13A冷凝器 14A 电子式膨胀阀[0028]16A电磁阀22k 铜管
[0029]24A铜管25A 铜管
[0030]26A铜管
[0031]91蒸发器92压缩机
[0032]93冷凝器94膨胀阀
[0033]95铜管96感温棒
[0034]97水槽。
【具体实施方式】
[0035]以下配合附图及本实用新型的较佳实施例，进一步阐述本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段。
[0036]请参阅图1所示，本实用新型的可维持最佳制热效率的热泵包含一蒸发器11、一压缩机12、一冷凝器13、一电子式膨胀阀14、冷媒、一水泵15、一压力传感器31、一冷凝器出口温度传感器32、一外界温度传感器、一冷凝器出水温度传感器33、一膨胀阀控制器及一水泵控制器。
[0037]蒸发器11、压缩机12、冷凝器13及电子式膨胀阀14依序以铜管21、22、23、24循环连接，并形成一蓄热循环；冷媒在蓄热循环中循环移动，且为二氧化碳。
[0038]水泵15连接于冷凝器13的进水处，并且用以调整进入冷凝器13的进水量。
[0039]压力传感器31设于压缩机12及冷凝器13之间的铜管22上，且可测量高压侧(压缩机12至冷凝器13之间)的压力；冷凝器出口温度传感器32设于冷凝器13及电子式膨胀阀14之间的铜管23上，且可测量冷凝器13冷媒出口处的温度；冷凝器出水温度传感器33连接于冷凝器13的出水处，且可测量冷凝器13的出水水温。
[0040]膨胀阀控制器电连接电子式膨胀阀14、压力传感器31、冷凝器出口温度传感器32及外界温度传感器；膨胀阀控制器根据压力传感器31、冷凝器出口温度传感器32及外界温度传感器的信息控制膨胀阀14的开关速度及开度；在本实施例中，膨胀阀控制器为比例积分微分控制器(PID控制器，Proportional Integral Derivative控制器),但不以此为限；水泵控制器电连接水泵15及冷凝器出水温度传感器33，且根据冷凝器出水温度传感器33的信息控制水泵15供给冷凝器13的水量。
[0041]请参阅图2所示，本实用新型使用时包含一压力调整机制及一出水温度调整机制，详述如下:
[0042]出水温度调整机制:使用者首先设定想要的冷凝器13出水温度，接着冷凝器出水温度传感器33测量冷凝器13的实际出水温度，然后水泵控制器根据设定的出水温度来调整水泵15供给冷凝器13的冰水进水量，直到冷凝器13的出水温度等同设定的出水温度；例如当出水温度过高时，则提高冰水进水量以降低温度，出水温度过低时，则降低冰水进水量以提高温度，如此调整便可达到使出水温度等同设定温度的目的。
[0043]压力调整机制:冷凝器出口温度传感器32及外界温度传感器分别测量冷凝器13出口温度及外界环境温度，而膨胀阀控制器根据所述两个温度从数据库中判断出此时可达到最佳制热效率的最佳压力，并且根据该最佳压力及压力传感器31测量到的高压侧当下压力，来调整电子式膨胀阀14的开关速度及开度，以达到最佳制热效率。[0044]本实用新型开机后，前述的两种调整机制便会同时进行，并且皆不断重复进行，每次进行时，各种环境条件可能有些微改变，而压力调整机制为了保持最佳制热效率，可能会因应环境条件的改变而连带调整制热量，但当制热量的改变造成冷凝器13出水温度的改变时，冷凝器的进水量也会立刻调整过来，以使冷凝器13出水温度修正回设定温度；由此通过两种调整机制的不断重复进行，便可使本实用新型维持最佳制热效率及保持在设定的出水温度。
[0045]此外，在压力调整机制中，膨胀阀控制器是根据外界温度及高压侧的信息(冷凝器13出口温度)，来判断可达到最佳制热效率的压力，而高压侧是热泵的制热端，所以由此判断出来的最佳压力更为准确；此外，膨胀阀控制器同时可判断出膨胀阀14的最佳开关速度，而本实用新型使用的膨胀阀14为电子式而可配合并执行该开关速度，由此使本实用新型可得到该最佳制热效率。
[0046]再者，在出水温度调整机制中，本实用新型通过使冷凝器13内的水温及出水温度不变，以达到避免影响制热效率的目的。
[0047]请参阅图3所示，本实用新型可进一步设有一电磁阀16A，电磁阀16A以一铜管25A连接压缩机12A与冷凝器13A之间的铜管22A，且电磁阀16A以另一铜管26A连接电子式膨胀阀14A与蒸发器IlA之间的铜管24A ；由此电磁阀16A并联地连接于压缩机12A及蒸发器IlA之间，当冷媒(二氧化碳)从压缩机12A压缩完毕后，若冷媒压力过大而电子式膨胀阀14A来不及泄压，则电磁阀16A会开启以同步泄压；相比于电子式膨胀阀14A可调整开度因此开启速度较慢，电磁阀16A无法调整开度而仅能开启或关闭，因此电磁阀16A开启速度相对更为迅速，由此电磁阀16A可快速泄压以避免电子式膨胀阀14A因来不及泄压而爆炸损坏。
[0048]以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何所属【技术领域】技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种可维持最佳制热效率的热泵，其特征在于:所述可维持最佳制热效率的热泵包含一蒸发器、一压缩机、一冷凝器、一电子式膨胀阀、冷媒、一压力传感器、一冷凝器出口温度传感器、一外界温度传感器及一膨胀阀控制器；所述蒸发器、压缩机、冷凝器及电子式膨胀阀依序以铜管循环连接，并形成一蓄热循环；所述冷媒在所述蓄热循环中循环移动，且所述冷媒为二氧化碳；所述压力传感器设于所述压缩机及冷凝器之间的铜管上；所述冷凝器出口温度传感器设于所述冷凝器及电子式膨胀阀之间的铜管上；所述膨胀阀控制器电连接所述电子式膨胀阀、压力传感器、冷凝器出口温度传感器及外界温度传感器，并根据所述压力传感器、冷凝器出口温度传感器及外界温度传感器的信息控制所述电子式膨胀阀的开关速度及开度。
2.根据权利要求1所述的可维持最佳制热效率的热泵，其特征在于:所述可维持最佳制热效率的热泵进一步包含有一水泵、一冷凝器出水温度传感器及一水泵控制器；所述水泵连接所述冷凝器；所述冷凝器出水温度传感器连接所述冷凝器；所述水泵控制器电连接所述水泵及冷凝器出水温度传感器，且根据所述冷凝器出水温度传感器的信息控制所述水泵供给冷凝器的水量。
3.根据权利要求1或2所述的可维持最佳制热效率的热泵，其特征在于:所述膨胀阀控制器为比例积分微分控制器。
4.根据权利要求1或2所述的可维持最佳制热效率的热泵，其特征在于:所述可维持最佳制热效率的热泵进一步包含有一电磁阀，所述电磁阀以一铜管连接所述压缩机与冷凝器之间的铜管，且所述电磁阀以另一铜管连接所述电子式膨胀阀与蒸发器之间的铜管。
5.根据权利要求3所述的可维持最佳制热效率的热泵，其特征在于:所述可维持最佳制热效率的热泵进一步包含有一电磁阀，所述电磁阀以一铜管连接所述压缩机与冷凝器之间的铜管，且所述电磁阀以另一铜管连接所述电子式膨胀阀与蒸发器之间的铜管。
【文档编号】F25B30/02GK203771795SQ201420131217
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2014年3月21日
【发明者】林美东, 林明元, 黄财元 申请人:江陵机电股份有限公司