一种热泵热水器的制冷剂存储器的制作方法

本实用新型属于热泵热水器领域，具体涉及一种热泵热水器的制冷剂存储器。

背景技术：

现有的静态加热式热泵热水器在研发时需要调整制冷剂充注量使系统性能达到最优。在一定范围内，当制冷剂充注量越大，系统制冷剂流量越大，制热效果越好，当充注量过大引起制冷剂流量过大时，热泵热水器中的冷凝器会严重积液，恶化传热，导致制热量下降。静态加热式热泵热水器在实际运行加热热水时，水温会不断上升，系统的冷凝压力和蒸发压力(吸气压力)也会随之上升，导致制冷剂的吸气比容减小，制冷剂质量流量增大；同时，冷凝温度的上升也会引起冷凝换热效果变差，过多的制冷剂积存在冷凝器中反而会更加恶化换热效果。因此，对于一台热泵热水器来说，在运行前期水温较低时，使系统制热效果最好的制冷剂充注量会比较大，在运行后期水温较高时，它的最佳制冷剂充注量反而会比较小，但是目前的热泵热水器在研发生产时，制冷剂充注量已无法改变，所以热水器难以发挥其最佳的性能。

此外，静态加热式热泵热水器在除霜时主要都是使用四通阀反向除霜法。除霜时，制冷剂换向，低温低压的制冷剂流进水箱冷凝器中吸收保温水箱中储存的热量来除霜，导致热水储热量的损失。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种热泵热水器的制冷剂存储器。

本实用新型一种一种热泵热水器的制冷剂存储器的技术方案包括：

罐体，所述罐体的顶面上设有罐体进口和罐体出口，用于制冷剂的流入或流出；

活动隔板，所述活动隔板内置于所述罐体并将所述罐体分隔成两个独立腔体，其中独立腔体一用于流入或流出制冷剂；

弹簧，所述弹簧位于独立腔体二内，一端连接在所述罐体的内底部上，另一端与所述活动隔板的底部连接。

优选的，还包括：

外绕铜管，所述外绕铜管缠绕在所述罐体外壁上；

蓄热材料层，所述蓄热材料层包围所述罐体和所述外绕铜管，且所述外绕铜管的进出口延伸出所述蓄热材料层。

优选的，所述蓄热材料层的包裹范围在所述活动隔板的上限位置与下限位置之间。

优选的，还包括进口单向阀和出口单向阀，所述出口单向阀和所述进口单向阀分别与所述罐体出口与所述罐体进口连接。

首先，为了使热泵热水器能在不同水温下以合适的制冷剂充注量运行，在制冷剂存储器设置了弹簧和活动隔板，制冷剂存储器可根据冷凝压力的不同而改变容积，在水温高时存储较多制冷剂，使在热泵系统中循环的制冷剂减少，水温低时存储较少制冷剂，使在热泵系统中循环的制冷剂增多，使热泵热水系统能在运行过程中在不同水温下以较合适的制冷剂充注量运行。

其次，在制冷剂存储器罐体表面包裹一层相变蓄热材料构成的蓄热材料层，当制冷剂从冷凝器出口流入制冷剂存储器时，温度较高的制冷剂能将热量传递给罐体外相变蓄热材料，将流进存储器中的制冷剂热量吸收存储起来，蓄热材料层里包含换热铜管，当热泵热水系统除霜时低温制冷剂先流进换热铜管中吸收蓄热材料中的热量，再流入冷凝器水箱中吸热来除霜，由于低温制冷剂同时吸收蓄热材料层和冷凝器水箱中的热量，吸热量更大，除霜时间更短，相当于减少了冷凝器水箱中热量的损失。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种热泵热水器的制冷剂存储器的结构示意图；

图2为本实用新型带有制冷剂存储器的热泵热水器系统示意图；

图3为制热时制冷剂存储器及热泵热水系统工作原理图；

图4为除霜时制冷剂存储器及热泵热水系统工作原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的热泵热水器的制冷剂存储器包括：

罐体，所述罐体上设有罐体进口和罐体出口，用于制冷剂的流入或流出；

活动隔板，所述活动隔板内置于所述罐体并将所述罐体分隔成两个独立腔体，其中独立腔体一用于流入或流出制冷剂；

弹簧，所述弹簧位于独立腔体二内并与所述活动隔板连接。活动隔板可根据施加在身上的制冷剂压力和弹簧推力而上下移动，使罐内的独立腔体一和独立腔体二的容积改变。

本实施例中，活动隔板2将罐体1的中空腔体分隔成两个独立腔体，罐体进口和罐体出口可均位于罐体的顶部，则独立腔体一和独立腔体二为图1中所示的上下设置。独立腔体一为罐体1的顶部与活动隔板2的顶部之间的区域，用于流入或流出制冷剂；独立腔体二为活动隔板2的底部与罐体1的内底部之间的区域。

为了实现活动隔板2在罐体1内的位置可调，具体采用了如下方案：

罐体1内设置有弹簧3，弹簧3位于独立腔体二内，弹簧3的一端连接在罐体1的内底部上，起固定的作用，另一端与活动隔板2的底部连接，弹簧3可根据活动隔板2的顶部的受力情况进行伸缩活动，从而实现了活动隔板2的位置可调。

上述制冷剂存储器还包括：

外绕铜管，所述外绕铜管缠绕在所述罐体外壁上；

蓄热材料层，所述蓄热材料层包围所述罐体和所述外绕铜管，且所述外绕铜管的进出口延伸出所述蓄热材料层。

通过上述说明，结合图1可知，本实用新型的制冷剂存储器主要由罐体1、活动隔板2、弹簧3、外绕铜管4、蓄热材料层5、出口单向阀6、进口单向阀7组成。其中：

出口单向阀6和进口单向阀7分别与罐体出口与罐体进口连接，出口单向阀6的流动方向指向罐体外部，进口单向阀7的流动方向指向罐体内部。

所述罐体1的形状不局限于空心圆柱体。为了便于说明，本实施例中设定罐体1的形状为空心圆柱体，由于活动隔板2设置在罐体1内，活动隔板2需要将罐体1的中空腔体分隔成两个独立的腔体，保证上侧独立腔体内的制冷剂不会流入位于下侧独立腔体内，则活动隔板2为一圆形隔板，其直径与罐体1的内径相同。

外绕铜管4为D型铜管，缠绕在罐体1的外表面，其平面一侧与罐体1外表面接触，外绕铜管4的进出口延伸出蓄热材料层5外。

蓄热材料层5包裹在罐体1外表面，其中填充的是相变温度为25℃的固液相变蓄热材料，蓄热材料层5的包裹范围在活动隔板2的上限位置与下限位置之间，蓄热材料层5的厚度为外绕铜管4直径的两倍，为罐体1内径的五分之一，蓄热材料层5的外表面有保温处理。

本实用新型还提供一种热泵热水器，包括图1所示的制冷剂存储器。本实施例中的热泵热水器主要由压缩机a、四通阀b、冷凝器水箱c、毛细管d、蒸发器e、制冷剂存储器f、第一单向阀g、第二单向阀h组成。

如图2所示，压缩机a的出口与四通阀b中的b1口连接，四通阀b中的b4口与冷凝器水箱c的进口连接，冷凝器水箱c的出口与毛细管d的一端连接，毛细管d的另一端与蒸发器e的进口连接，蒸发器e的出口与四通阀b的b2口连接，四通阀b的b3口与压缩机a的进口连接，制冷剂存储器f的罐体出口连接到冷凝器水箱c的进口管道上，罐体出口上设置了出口单向阀，制冷剂存储器f的罐体进口连接到冷凝器水箱c与毛细管d之间的管道上，罐体进口上设置了进口单向阀，制冷剂存储器f中的外绕铜管4的进口与出口分别和冷凝器水箱c与毛细管d之间的管道连接，第一单向阀g设置在冷凝器水箱c与毛细管d之间的管道上，并在两个管道分流口之间，第二单向阀h接在外绕铜管4的出口管道。

在制冷剂存储器的罐体出口设置了出口单向阀，与冷凝器水箱c进口的管道相连，在罐体进口设置了进口单向阀，与冷凝器水箱c出口的管道相连，使从冷凝器水箱c流出的液体制冷剂流入罐体后不会倒流回热泵系统中，当制冷剂被排出时不会倒流回罐体中。

制冷剂存储器的罐体出口与热泵热水系统中的冷凝器水箱进口管道连接，罐体进口与冷凝器水箱出口管道连接，制冷剂存储器中的外绕D型铜管的进口与出口分别和冷凝器水箱与毛细管之间的管道连接，在冷凝器水箱与毛细管之间的管道上设置了一个单向阀，D型铜管的出口管道上设置了另一个单向阀。这样在系统制热时，制冷剂从冷凝器水箱流出后能流进毛细管中，在除霜时制冷剂从毛细管流出后，能先进入外绕D型铜管中，再流进冷凝器水箱中。

下面结合图3和图4对热泵热水器的工作原理进行说明。

如图3所示，当热泵热水器运行加热热水时，制冷剂在压缩机a中被压缩成高温高压的气体，然后通过四通阀b中导通的b1和b4口输送到冷凝器水箱c中，制冷剂在冷凝器水箱c中释放热量来加热热水，高温高压气体制冷剂则转化成中温高压的液体制冷剂，此时第一单向阀g导通，第二单向阀h闭合，制冷剂则流向毛细管d中进行节流，经节流后的低温低压制冷剂流入蒸发器e中进行蒸发吸热，然后再通过四通阀b流回压缩机a中，从而完成一个热泵循环。

制冷剂存储器f的出口单向阀6连接在罐体1出口与冷凝器水箱c的进口管道之间，进口单向阀7则连接在罐体1进口与冷凝器水箱c的出口管道之间。制冷剂存储器f中的弹簧3设有预紧力，为停机时系统冷凝压力的2倍，当系统停机或者水温较低时，活动隔板2受弹簧3预紧力的作用，被顶到罐体1内的顶部，此时制冷剂存储器f中没有存储制冷剂。随着水温上升，冷凝压力不断上升，当冷凝压力升高到停机时系统冷凝器压力2倍以上时，从进口单向阀7流进罐体1进口的液体制冷剂压力大于弹簧3的预紧力，弹簧3开始被压缩，活动隔板2向下移动，液体制冷剂便流入制冷剂存储器f的罐体1中，随着水温不断上升，冷凝压力越大，活动隔板2不断向下移动，更多的液体制冷剂流入罐体1中，当弹簧3无法再被压缩时活动隔板2也到达下限位置，停止向下移动。虽然罐体1的出口与冷凝器水箱3的进口管道连接，但是由于出口单向阀6的作用，高温高压的制冷剂无法从此处流进罐体1中。当制冷剂流入到制冷剂存储器f中，由于此时制冷剂的温度相对较高，会通过罐体1表面将热量传递到蓄热材料层5中相变蓄热材料中存储起来，可用于除霜。

当系统停机或者水温下降导致冷凝压力降低时，由于弹簧3的弹力大于罐体1进口的制冷剂压力，所以弹簧3会将活动隔板2往上顶，罐体1内的制冷剂则通过出口单向阀6被排出罐外，回流到热泵系统中。

如图4所示，当系统进行除霜时，四通阀b转向，其中b1和b2口导通，b3和b4口导通，在压缩机a中被压缩的高温高压气体制冷剂通过四通阀b流进蒸发器e中释放热量，使蒸发器上的霜层融化，然后制冷剂流入毛细管d中进行节流降压，此时由于第一单向阀g闭合，第二单向阀h导通，低温低压的制冷剂先流入制冷剂存储器f中的外绕铜管4中吸收蓄热材料层5中的热量，然后再流进冷凝器水箱c中继续吸热，最后制冷剂通过四通阀b中流回压缩机中，从而完成一个热泵除霜循环。

由于除霜时冷凝器水箱c处在系统的低压侧，此时制冷剂存储器f中罐体1的进口压力会比较低，此时弹簧3施加在活动隔板2上的弹力大于制冷剂施加在活动隔板2上的压力，活动隔板2会向上移动，通过单向阀6将制冷剂压回热泵系统中。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。