专利名称：热泵系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及到热泵系统，具体地说是利用空气热源的热泵系统。
此外，在冷却运转时，四通阀设置成压缩机上压缩的高温高压冷却剂蒸汽流入室外热交换机一侧，而高温高压的冷却剂蒸汽通过空气(外部)热源，在起凝聚机作用的室外热交换机上凝聚，而且在室外热交换机上凝聚的高温高压冷却液，在膨胀阀上膨胀后，在起蒸发器作用的室内热交换机上蒸发时，从流体吸收蒸发热，生成冷水或冷却室内空气，达到冷却，从室内热交换机上蒸发形成的低温低压的冷却蒸汽，吸入到压缩机，再次压缩，反复循环。
上述热泵系统在加热运转时，室外热交换机利用外部热源蒸发冷却液，此时，如果外部温度低，室外热交换机表面产生霜，所以冷却液的蒸发效果不好，加热能力明显下降。因此，在调整蒸发器中冷却液的蒸发或在加快吸入到压缩机的冷却蒸汽的蒸发等方面，需要做出很多努力。
其中一例为，日本国特许公报昭54-45949号公开的冷暖房装置，其中暖房回路中设置冷却剂加热器，兼用作暖房运转时的蒸发器，在压缩机上压缩的高温高压冷却剂在室内热交换机上凝聚，暖和室内后，在暖房用减压器上减压的冷却液，在冷却剂加热器上蒸发，因此，即使外部温度低，也不会降低暖房能力。日本国特许公报昭55-5017号公开的热泵式冷暖房装置，其中具有切换第1和第2循环的流路切换装置，即，设置多个室外热交换机，上述多个室外热交换机冷却时同时作为凝聚机作用，而加热时同时作为蒸发器作用的第1循环；以及从压缩机流入到室内热交换机的高温高压冷却蒸汽的部分直接导入到上述多个室外热交换机，并且上述室外热交换机一侧为凝聚机，另一侧为蒸发器交替作用的第2循环。另外，本发明者在大韩民国特许第289751号上公开的热泵式空气调节器，其中包括，把压缩机、四通阀、室内热交换机、冷却用减压器、暖房用减压器以及室外热交换机等用第1导管和冷却蒸汽吸入管连接的冷却回路中，具有在上述第1导管的上述室内热交换机和暖房用减压器之间设置的第1热交换机，并具有在上述第1导管的上述室外热交换机和四通阀之间设置的第2热交换机，它设置在上述第1热交换机的上方，且与上述第1热交换机和具有阀的连接管形成封闭回路，同时，上述第1和第2热交换机上填充作用流体，上述室内热交换机上凝聚的冷却液作为热源，促进吸入到压缩机的冷却液和冷却蒸汽的蒸发。
另外，上述热泵系统，因为室外热交换机中使用外部热源蒸发冷却液或凝聚冷却蒸汽，所以其容量根据放热量决定，在该领域中通常使用室内热交换机传热面积的1.2～1.4倍来设计。
但是，上述日本国特许公报昭54-45949号中，虽然暖房运转时冷却剂加热器作为蒸发器兼用，但该冷却剂加热器的具体技术方法没有记载，因此蒸发器只能利用结构简单且容易设置的传热器，维持费用相当大。另外，日本国特许公报昭55-5017号中，暖房外部温度低时，会在室外热交换机上产生霜，只利用到从压缩机上压缩的部分高温高压冷却蒸汽，因此需要大容量的压缩机，需要高的设备费用和维持费用。本发明者的上述特许中，外部温度低时，会产生室外热交换机中冷却液的不充分蒸发，寒冷时需要利用辅助加热手段，因此也存在结构复杂且维持费用高的问题。此外，上述设备在寒冷时降低室外热交换机中冷却液的蒸发，因此会降低加热效率。
此外，冷却运转时，外部温度高，会产生凝聚在室外热交换机的冷却蒸汽与外部温度差异小，因此冷却蒸汽的凝聚不完全，减少冷却负荷时，室内热交换机中冷却液的蒸发不完全，潮湿状态吸入到压缩机，在压缩机上发生回流和液锤现象，可能引起压缩机的损坏，并降低效率。
为解决上述问题，可考虑加大室外热交换机的容量，但这会引起设备费用高，且设置面积大等的其他问题。
本发明的其他目的是提供吸入到压缩机上的潮湿冷却蒸汽通过过饱和或过热蒸汽化，提高效率的热泵系统。
为达到上述目的，本发明的热泵系统由以下几个部分组成即按顺序用导管连接压缩机、四通阀、室内热交换机、冷却用膨胀阀、加热用膨胀阀、室外热交换机以及上述四通阀，并把上述四通阀和压缩机用吸入导管连接的基础冷却回路；设置在上述导管的冷却用膨胀阀和加热用膨胀阀之间，填充有热介质且内装储热材料的储热组；贯通储热组的上述导管上设置的加热热交换机；用供给管和具有循环泵的回归管连接上述储热组，并设置在上述室外热交换机吸入侧的热交换机；在上述加热热交换机的外周围设置蒸发部分和放热部分，用连接管连接上述蒸发部分和放热部分并设置在储热组外部的热管；与上述吸入导管并列设置，内装在上述放热部分和储热组，根据吸入到压缩机的冷却蒸汽的温度，选择性作用的第1和第2吸热热交换机。
图2是本发明实施例的循环泵控制电路图。
附图
主要部分的符号说明1基础冷却回路，4室内热交换机，7室外热交换机，10储热组，11加热热交换机，13储热材料，14加热器，20热交换机，30热管，31蒸发部分，32放热部分，40，41第1和第2吸热热交换机
10是储热组，上述储热组(10)设置在上述导管(8)的上述冷却用膨胀阀(5)和加热用膨胀阀(6)之间，上述储热组(10)内贯通上述导管(8)，安装设置在上述导管(8)的加热热交换机(11)，并填充热介质(12)。另外，上述储热组(10)内装储热材料(13)，延长热介质(12)的储热时间，保持一定温度，并在储热组(10)的侧面壁上设置加热器(14)，补充加热热介质(12)。
上述储热材料(13)使用已知的硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、碳酸盐和石蜡等，在27～30℃引起相变化。
20是热交换机，上述热交换机(20)用上述储热组(10)和供给管(21)以及回归管(22)连接，设置成与上述室外热交换机(7)的吸入侧形成一体或接近，回归管(22)上设置循环泵(23)，这样，上述热交换机(20)在加热运转中外部温度为5℃以下时，通过加热热交换机(11)的放热，加热热介质(12)的同时，在储热材料(13)上储热，循环已加热的热介质(12)，预热吸入到室外热交换机(7)的外部空气，并供给室外热交换机(7)，由此防止室外热交换机(7)上产生霜或解霜；另外，冷却运转中外部温度为设定温度(约30℃)以上时，循环上述热介质(12)，冷却吸入到室外热交换机(7)的外部空气，并把冷却空气供给室外热交换机(7)，由此达到良好的冷却蒸汽凝聚。
上述循环泵(23)的控制电路，如图2所示，包括设置在室外热交换机(7)吸入侧，并输出信号的高温感应器(123)和低温感应器(124)；高温(约30℃)标准电压输入到“-”端子，上述高温感应器(123)的输出信号输入到“+”端子，比较该两个端子中输入的电压大小，并把该比较值以逻辑信号输出的第1比较器(125)；低温(5℃)标准电压输入到“+”端子，上述低温感应器(124)的输出信号输入到“-”端子，比较该两个端子中输入的电压大小，并把该比较值以逻辑信号输出的第2比较器(126)；接受上述第2比较器(126)的输出信号，转换为逻辑状态后输出的整流器(127)；接收上述第1比较器(125)和整流器(127)的输出信号，换算为逻辑信号，并输出其换算结果的‘或’门(128)；‘或’门的换算结果为高电平逻辑时，打开向循环泵(23)供电的开关(129)。
30是热管，上述热管(30)用连接管(33)连接蒸发部分(31)和放热部分(32)，蒸发部分(31)设置在上述加热热交换机(11)的外周围，放热部分(32)设置在上述储热组(10)的外面的同时，内部真空填充蒸馏水、酒精等作用流体。
40是第1吸热热交换机，41是第2吸热热交换机，上述第1吸热热交换机(40)和第2吸热热交换机(41)并列连接在上述吸入导管(9)，第1吸热热交换机(40)安装在上述放热部分(32)，第2吸热热交换机(41)安装在上述储热组(10)，同时，上述第1和第2吸热热交换机(40)(41)的入口侧设置螺线管阀(solenoid)(40′)(41′)，而这些阀由设置在吸入导管(9)的压缩机(2)吸入侧的温度感应器(42)的输出信号打开，因此吸入到压缩机(2)的冷却蒸汽温度为适当温度(约12℃)以上时，打开螺线管阀(40′)，吸入到压缩机(2)的冷却蒸汽在放热部分(32)通过作用流体的凝聚热而加热，稍微升温，而适当温度以下时，打开螺线管阀(41′)，在第2吸热热交换机(41)上通过热介质的热加热，大大升温，由此进行吸入压缩机(2)的冷却蒸汽的过饱和或过热蒸汽化。
符号51是栓，52，53是止回阀。
如上所述，本发明在加热运转时，四通阀(3)设置成冷却剂流入实线箭头方向，启动压缩机(2)，在压缩机(2)上压缩的高温高压冷却蒸汽流入到起凝聚机作用的室内热交换机(4)上凝聚，根据其凝聚热加热流体，生成温水或完成空气调节(暖房)功能等，而在上述室内热交换机(4)上凝聚的高温高压冷却液经过止回阀(52)，在储热组(10)上设置的加热热交换机(11)上蒸发热管(30)的蒸发部分(31)内的作用流体，并加热热介质(12)，冷却液达到过冷却。上述过冷却的冷却液在膨胀阀(6)上膨胀后，流入到起蒸发器作用的室外热交换机(7)，通过外部热源进行蒸发，而在室外热交换机(7)上蒸发的低温低压冷却蒸汽经过四通阀(3)后，选择性地经过与吸入导管(9)并列设置并安装在热管(30)的放热部分(32)和储热组(10)的第1吸热热交换机(40)或第2吸热热交换机(41)，通过作用流体的凝聚热或热介质的热加热，进行过饱和或过热蒸汽化后，吸入到压缩机(2)，再压缩，反复循环。
另外，冷却运转时，四通阀(3)设置成冷却剂流入虚线箭头方向，启动压缩机(2)，在压缩机(2)上压缩的高温高压冷却蒸汽流入起凝聚机作用的室外热交换机(7)上凝聚，在室外热交换机(7)上凝聚的冷却液经过止回阀(53)，在冷却用膨胀阀(5)上膨胀后，流入起蒸发器作用的室内热交换机(4)上蒸发，其蒸发热从流体吸收，以此冷却流体，达到生成冷水或空气调节(冷却)功能，而在室内热交换机(4)上蒸发的低温低压冷却蒸汽经过四通阀(3)和吸入导管(9)，吸入到压缩机(2)，再次压缩，反复循环。如上所述形成循环时，加热热交换机(11)、第1吸热热交换机(40)和第2吸热热交换机(41)履行相同于上述加热运转时的功能。
另外，如上所述，在加热以及冷却运转中，在加热热交换机(11)上进行冷却液的过冷却时释放凝聚热，蒸发填充在热管(30)的蒸发部分(31)内的作用流体，并加热热介质(12)，如果上述热介质(12)的温度高于储热材料(13)的相变化温度，即27～30℃，储热材料(13)变为液体，吸收并储存熔解热，相反，低于储热材料(13)的相变化温度时，变为固体，向热介质释放凝固热，因此热介质保持一定的温度。上述状态的加热运转中，外部温度为低温(5℃)时，低温感应器(124)的输出信号输入到第2比较器(126)的“-”端子，比较输入到“+”端子和“-”端子的电压大小，输出低电平的逻辑信号“0”，上述第2比较器(126)的输出信号用整流器(127)转换，在‘或’门(128)中根据换算结果打开开关(129)，由此启动循环泵(23)，通过储存在储热组(10)的储热材料(13)的凝固热，加热热介质(12)，并把它供给热交换机(20)，预热室外热交换机(7)吸入部周围的外部空气后，吸入到室外热交换机(7)，因此外部温度低也能防止室外热交换机(7)上产生霜或解冻霜，达到良好的室外热交换机(7)中冷却液的蒸发。如果外部温度为5℃以上时，循环泵(23)会停止，因此，停止预热室外热交换机(7)吸入部的外部空气。因停止运转等而产生热介质温度降到适当温度以下时，用加热器(14)加热。
加热运转中，外部温度为30℃以上时，高温感应器(123)的输出信号输入到第1比较器(125)的“+”端子，比较输入到“+”端子和“-”端子的电压大小，输出高电平的逻辑信号“1”，上述第1比较器(125)的输出信号在‘或’门(128)中根据换算结果打开开关(129)，由此启动循环泵(23)，通过储存在储热组(10)的热介质(12)供给热交换机(20)，冷却室外热交换机(7)周围的外部空气后，吸入到室外热交换机(7)，因此通过加大冷却蒸汽的凝聚温度和外部空气温度差异，达到良好的冷却蒸汽凝聚。如果外部温度不足30℃时，循环泵(23)会停止。
上述冷却运转时高温感应器(123)的输出信号举例为30℃，但可以根据室外热交换机(7)的传热面积或外部空气条件等而上升或下降，此时储热材料(13)的相变化温度也变化。
另外，上述加热以及冷却运转中，从室外热交换机(7)或室内热交换机(4)中蒸发的冷却蒸汽温度为举例的适当温度，即12℃以下时，通过设置在吸入导管(9)压缩机(2)吸入侧的温度感应器(42)的输出信号，打开螺线管阀(41’)，因此该潮湿冷却蒸汽经过第2吸热热交换机(41)时，被热介质加热；而在12℃以上时，打开螺线管阀(40′)，因此该潮湿冷却蒸汽在热管(30)的放热部分(32)，通过作用流体的凝聚热而加热，进行冷却蒸汽的过饱和或过热蒸汽化，所以不会产生回流和液锤现象。
如上所述，本发明可以提供低外部温度的加热运转中在室外热交换机上冷却液的良好蒸发，也可以提供高外部温度的冷却运转中在室外热交换机上冷却蒸汽的良好凝聚，并通过压缩机上吸入的潮湿冷却蒸汽的过饱和或过热蒸汽化，确保压缩机的信赖性。
发明的效果如上所述，本发明通过在基础冷却回路的冷却用膨胀阀和加热用膨胀阀之间设置储热组，从起凝聚机作用的室内或室外热交换机排出的冷却液加热热介质，把上述热介质供给设置在室外热交换机吸入部分的热交换机，由此达到室外热交换机中吸入的外部空气加热或冷却，因此可以提供低外部温度的加热运转中在室外热交换机上冷却液的良好蒸发，可以提供高外部温度的冷却运转中在室外热交换机上冷却蒸汽的良好凝聚，并通过上述热介质和热管的作用流体，进行压缩机上吸入的潮湿冷却蒸汽的过饱和或过热蒸汽化，防止压缩机产生回流和液锤现象，因此可以提高效率，并且外部温度低或高时，都可以提高效率，因此不管季节，都可以保持良好效率。
权利要求
1.热泵系统，其包括按顺序用导管连接压缩机、四通阀、室内热交换机、冷却用膨胀阀、加热用膨胀阀、室外热交换机以及上述四通阀，并把上述四通阀和压缩机用吸入导管连接的基础冷却回路；设置在上述导管的冷却用膨胀阀和加热用膨胀阀之间，填充有热介质且内装储热材料的储热组；贯通储热组的上述导管上设置的加热热交换机；用供给管和具有循环泵的回归管连接上述储热组与设置在上述室外热交换机吸入侧的热交换机；在上述加热热交换机的外周围设置蒸发部分和放热部分，用连接管连接上述蒸发部分和放热部分并设置在储热组外部的热管；与上述吸入管并列设置，内装在上述放热部分和储热组，根据吸入到压缩机的冷却蒸汽的温度，选择性作用的第1和第2吸热热交换机。
2.根据权利要求1所述的热泵系统，其中循环泵在外部温度5℃以下或30℃以上时启动。
3.根据权利要求1或2所述的热泵系统，其中循环泵的控制电路包括设置在室外热交换机吸入侧，并输出信号的高温感应器和低温感应器；高温标准电压输入到“-”端子，上述高温感应器的输出信号输入到“+”端子，比较该两个端子中输入的电压大小，并把该比较值以逻辑信号输出的第1比较器；低温标准电压输入到“+”端子，上述低温感应器的输出信号输入到“-”端子，比较该两个端子中输入的电压大小，并把该比较值以逻辑信号输出的第2比较器；接受上述第2比较器的输出信号，转换为逻辑状态后输出的整流器；接受上述第1比较器和整流器的输出信号，换算为逻辑信号，并输出其换算结果的‘或’门；‘或’门的换算结果为高电平逻辑时打开向循环泵供电的开关。
4.根据权利要求1所述的热泵系统，其中储热组上设置有加热器。
5.根据权利要求1所述的热泵系统，其中第1吸热热交换机和第2吸热热交换机的入口侧设置有螺线管阀，通过设置在吸入导管的压缩机吸入侧的温度感应器，选择性地打开。
全文摘要
本发明涉及到利用空气热源的热泵系统，可以提供低外部温度的加热运转中在室外热交换机上冷却液的良好蒸发，可以提供高外部温度的冷却运转中在室外热交换机上冷却蒸汽的良好凝聚，并通过压缩机上吸入的潮湿冷却蒸汽的过饱和或过热蒸汽化，以提高效率。本发明的热泵系统包括基础冷却回路(1)，储热组(10)，加热热交换机(11)，热交换机(20)，热管(30)和吸热热交换机(40)(41)。
文档编号F25B13/00GK1403768SQ0214029
公开日2003年3月19日 申请日期2002年7月4日 优先权日2001年8月31日
发明者陈玪洙 申请人:陈玪洙