一种可快速冷却的制冷制热装置的制作方法

1.本发明属于加热制冷技术领域，具体涉及一种可快速冷却的制冷制热装置。


背景技术：

2.制冷制热是指既能提供制冷效果又能提供加热效果，无论是制冷还是制热，一般都是通过热交换器，进行热量的转移，从而完成升温或降温。
3.现有的制冷制热装置在进行制冷制热时，主要存在以下问题：1.由于需要一定的空间来进行热交换，导致设备体积较大；2.以制冷剂作为媒介进行热交换，但是制冷剂的升温后的冷却效率较低，使得设备的使用效率跟随下降；3.最重要的是热交换时，能量传递效率较低，一些能量在热交换时，自然逸散或受外界环境影响，无法很好的维持状态并加以利用，另外，制冷剂制冷后的余热不能很好的利用，这种余热加重了制冷剂压缩机的负担，提高了整机的能量损耗，降低了转化利用率。


技术实现要素：

4.针对上述背景技术所提出的问题，本发明的目的是：旨在提供一种可快速冷却的制冷制热装置。
5.为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种可快速冷却的制冷制热装置，包括制冷机构、制热机构以及连接在制冷机构和制热机构之间的制冷剂循环机构；
7.所述制冷剂循环机构包括双层螺旋铜管ⅰ、双层螺旋铜管ⅱ、制冷剂压缩机和散热风扇，所述双层螺旋铜管ⅱ位于散热风扇的作用范围内；
8.所述双层螺旋铜管ⅰ设有同螺旋线分布的内管ⅰ和外管ⅰ，所述外管ⅰ套设在内管ⅰ外圈，所述内管ⅰ和外管ⅰ之间设有从头到尾伴行的导流弹簧，所述外管ⅰ和内管ⅰ之间为常温水流道ⅰ，所述内管ⅰ的内腔为制冷剂流道ⅰ，所述常温水流道ⅰ中的流向为从下往上；
9.所述双层螺旋铜管ⅱ设有同螺旋线分布的内管ⅱ和外管ⅱ，所述外管ⅱ套设在内管ⅱ外圈，所述外管ⅱ和内管ⅱ之间为制冷剂流道ⅱ，所述内管ⅱ的内腔为常温水流道ⅱ，所述常温水流道ⅱ中的流向为从上往下；
10.所述制冷剂压缩机的出口连接内管ⅰ在上的一端，使得制冷剂由上至下流经内管ⅰ，所述制冷剂压缩机的进口连接在制冷剂流道ⅱ在上的一端，使得制冷剂由下至上流经制冷剂流道ⅱ，所述内管ⅰ的下端和制冷剂流道ⅱ的下端接通；
11.所述制冷机构中需要制冷的水流经双层螺旋铜管ⅰ，所述制热机构中需要加热的水流经双层螺旋铜管ⅱ。
12.进一步限定，所述制冷机构包括与常温水流道ⅰ下端接通的常温水进口ⅰ、用于控制水流是否由常温水进口ⅰ流入常温水流道ⅰ的单向电磁阀ⅲ、与常温水流道ⅰ上端接通的冷水储水胆、连接在冷水储水胆一处出水口的单向电磁阀ⅱ、与单向电磁阀ⅱ接通的冷水出口以及位于单向电磁阀ⅱ和冷水出口之间的流量计ⅱ，这样的结构设计，外界的常温水
经常温水进口ⅰ进入常温水流道ⅰ的下端，单向电磁阀ⅲ用于控制常温水流入的通断，常温水经常温水流道ⅰ下端流入后，通过螺旋形的外管ⅰ向上攀升，并在攀升过程中，通过内管ⅰ与内部的制冷剂发生热交换，从而完成常温水到冷水的转变，冷水由常温水流道ⅰ的上端流出，进入冷水储水胆中储存，当用户需要饮冷水时，单向电磁阀ⅱ打开，冷水经流量计ⅱ从冷水出口流出，流量计ⅱ可以计量流出冷水的流量，达到需求流量后，可以发出信号，用于关闭单向电磁阀ⅱ，停止出水。
13.进一步限定，所述冷水储水胆的内腔连接温度探头ⅱ，所述冷水储水胆的另一处出口还与常温水流道ⅰ下端接通，所述冷水储水胆和常温水流道ⅰ下端之间的管路设置有单向水泵ⅰ，这样的结构设计，通过温度探头ⅱ来测量冷水储水胆内冷水的温度，当随着储存时间的延长，冷水储水胆内冷水的温度上升，为了保证用户能够随时饮用温度达标的冷水，温度探头ⅱ所探测的温度数值超标后，单向水泵ⅰ启动，将冷水储水胆内的冷水重新送入双层螺旋铜管ⅰ中进行循环，循环结束后，再进入冷水储水胆中。
14.进一步限定，所述冷水出口和流量计ⅱ之间的管路连接调温管路，所述调温管路设有常温水进口ⅱ、温度探头ⅰ、单向电磁阀ⅰ和流量计ⅰ，这样的结构设计，当冷水储水胆内的冷水温度过低时，在排水时通过调温管路的常温水进口ⅱ引入常温水以中和温度过低的冷水，单向电磁阀ⅰ用于控制调温管路的通断，而流量计ⅰ用于计量流经调温管路的常温水流量，通过与计量冷水流量的流量计ⅱ配合，可以控制常温水以及冷水的比例，从而达到调控水温的目的。
15.进一步限定，所述制热机构包括水箱以及与水箱出水口依次连接的流量计ⅲ、单向电磁阀v、单向水泵ⅲ、加热器、热水出水口，所述双层螺旋铜管ⅱ中内管ⅱ向下的端口通过管路与水箱连接，所述双层螺旋铜管ⅱ中内管ⅱ向上的端口通过外接的管路伸入水箱内腔的底部，所述内管ⅱ向上的端口连接单向水泵ⅱ，这样的结构设计，水箱中的常温水在单向水泵ⅱ的作用下经双层螺旋铜管ⅱ发生热交换，再由内管ⅱ底端回流至水箱中，当用户需要引用热水时，水箱中水经出水口依次流过流量计ⅲ、单向电磁阀v、单向水泵ⅲ、加热器、热水出水口，此时单向电磁阀v呈打开状态，单向水泵ⅲ呈工作状态。
16.进一步限定，所述加热器的进水端和出水端分别连接温度探头ⅲ和温度探头iv，这样的结构设计，通过温度探头ⅲ对进入加热器之前的常温水进行测温，通过温度探头iv对流出加热器后的热水进行测温。
17.进一步限定，所述制热机构还包括对水箱加水的补水管路，所述补水管路的出口伸入水箱内腔，所述补水管路的另一端为常温水进口ⅲ，所述补水管路的路径上设置单向电磁阀iv，这样的结构设计，当水箱中的常温水过少时，可以通过打开单向电磁阀iv，使外界的常温水经常温水进口ⅲ流入补水管路中，并最终流入水箱内腔，完成补水。
18.进一步限定，所述水箱内腔设置水位浮球，这样的结构设计，通过水位浮球来探测水箱内的水位高低，当水位过低时，水位浮球下降并发出信号，单向电磁阀iv启动，外界的常温水通过常温水进口ⅲ进入补水管路，再流入水箱，完成补水。
19.进一步限定，通过中心控制板进行信号的处理，这样的结构设计，通过中心控制板对制冷制热过程中的各元器件和信号进行控制处理。
20.本发明的有益效果：
21.1.采用双层螺旋铜管进行热交换，节省了设备的内部空间，且有利于热量的传递
利用；
22.2.采用水冷和风冷相结合的方式，能更快的减少制冷剂冷却时间，保证制冷效果，提高设备的使用效率；
23.3.在制冷剂参与制冷后，能够有效利用升温后的制冷剂上的余热，用于常温水的预热，提高了能量的利用率，节能高效，且降低了制冷剂压缩机的负担；
24.4.提高了制冷及散热效率以后，本装置可以实现即用即冷，即单次流出冷却后液体的量不受限制，可以一直不间断的流出冷却液体，相较于传统储罐式制冷受储罐容积局限，大大缩短了等待时间并增加了适配场景。
附图说明
25.本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
26.图1为本发明一种可快速冷却的制冷制热装置实施例的结构示意图；
27.图2为本发明一种可快速冷却的制冷制热装置实施例中制冷机构的结构示意图；
28.图3为本发明一种可快速冷却的制冷制热装置实施例中制冷剂循环机构的结构示意图；
29.图4为本发明一种可快速冷却的制冷制热装置实施例中制热机构的结构示意图；
30.主要元件符号说明如下：
31.1、制冷机构；111、常温水进口ⅰ；112、常温水进口ⅱ；121、单向电磁阀ⅲ；122、单向电磁阀ⅱ；123、单向电磁阀ⅰ；13、冷水储水胆；14、流量计ⅰ；15、冷水出口；16、流量计ⅱ；17、温度探头ⅱ；18、单向水泵ⅰ；
32.2、制冷剂循环机构；21、双层螺旋铜管ⅰ；22、双层螺旋铜管ⅱ；23、制冷剂压缩机；24、散热风扇；
33.3、制热机构；31、水箱；32、流量计ⅲ；33、单向电磁阀v；34、单向水泵ⅲ；35、加热器；36、热水出水口；37、单向水泵ⅱ；38、单向电磁阀iv。
具体实施方式
34.为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
35.如图1-4所示，本发明的一种可快速冷却的制冷制热装置，包括制冷机构1、制热机构3以及连接在制冷机构1和制热机构3之间的制冷剂循环机构2；
36.制冷剂循环机构2包括双层螺旋铜管ⅰ21、双层螺旋铜管ⅱ22、制冷剂压缩机23和散热风扇24，双层螺旋铜管ⅱ22位于散热风扇24的作用范围内；
37.双层螺旋铜管ⅰ21设有同螺旋线分布的内管ⅰ和外管ⅰ，外管ⅰ套设在内管ⅰ外圈，内管ⅰ和外管ⅰ之间设有从头到尾伴行的导流弹簧，外管ⅰ和内管ⅰ之间为常温水流道ⅰ，内管ⅰ的内腔为制冷剂流道ⅰ，常温水流道ⅰ中的流向为从下往上；
38.双层螺旋铜管ⅱ22设有同螺旋线分布的内管ⅱ和外管ⅱ，外管ⅱ套设在内管ⅱ外圈，外管ⅱ和内管ⅱ之间为制冷剂流道ⅱ，内管ⅱ的内腔为常温水流道ⅱ，常温水流道ⅱ中的流向为从上往下；
39.制冷剂压缩机23的出口连接内管ⅰ在上的一端，使得制冷剂由上至下流经内管ⅰ，
制冷剂压缩机23的进口连接在制冷剂流道ⅱ在上的一端，使得制冷剂由下至上流经制冷剂流道ⅱ，内管ⅰ的下端和制冷剂流道ⅱ的下端接通；
40.制冷机构1中需要制冷的水流经双层螺旋铜管ⅰ21，制热机构3中需要加热的水流经双层螺旋铜管ⅱ22。
41.本实施例中，主要对前置加热过程以及制冷过程进行解释；
42.制冷时，制冷机构1中需要制冷的水流经双层螺旋铜管ⅰ21，常温水首先从双层螺旋铜管ⅰ21中，外管ⅰ和内管ⅰ之间的常温水流道ⅰ，按照从下往上的方式流动，内管ⅰ中间流动的是制冷剂，制冷剂从上往下流动，常温水和制冷剂之间通过内管ⅰ完成热交换，制冷剂带走常温水上的热量，常温水由此变为冷水，而制冷剂的温度则上升；
43.在制冷过程中，双层螺旋铜管ⅰ21的螺旋结构既能节省空间，又能减少制冷剂能量的损失，具体的，制冷剂走内管ⅰ，常温水走外管ⅰ，可以防止制冷剂的能量损失，最大限度的利用制冷剂散发的能量，以保证最佳的制冷效果，此外，制冷剂和常温水的流向相反，常温水从下往上流动，制冷剂从上往下流动，使得常温水需要克服重力，延长了常温水在外管ⅰ中的流动时间，即延长了常温水和制冷剂热交换的时间，有效的完成了对常温水的降温；
44.前置加热时，制热机构3中需要加热的水流经双层螺旋铜管ⅱ22，常温水首先从双层螺旋铜管ⅱ22中，内管ⅱ的上端按照从上往下的方式流动，外管ⅱ和内管ⅱ之间流动的是制冷剂，制冷剂从下往上运动，此处的制冷剂为进行制冷后，温度上升的制冷剂，由于内管ⅰ的下端和制冷剂流道ⅱ的下端接通，因此制冷剂会在参与制冷后再参与前置加热，在前置加热时，制冷剂和常温水通过内管ⅱ完成热交换，制冷剂的比热容小、升温迅速，因此升温后的制冷剂温度高于内管ⅱ中的常温水，因此常温水带走制冷剂上的热量，常温水由此变为温热水，而制冷剂的温度则下降，完成热交换后的制冷剂则回流到制冷剂压缩机23；
45.在前置加热过程中，双层螺旋铜管ⅱ22的螺旋结构同样节省了空间；升温后的制冷剂走外管ⅱ更利于散热；制冷剂和常温水的流向相反，常温水从上往下流动，制冷剂从下往上，使得制冷剂需要克服重力，延长了制冷剂在外管ⅱ中的流动时间，即延长了常温水和制冷剂热交换的时间，上述对流形式可以保证制冷剂从双层螺旋铜管2流出时，温度能最大限度的降低到常温水温度，这种方式有效利用了制冷剂在参与制冷后的热能，并且降低了制冷剂重新制冷时，对制冷剂压缩机23形成的负载；
46.散热风扇24的作用是通过气体对流来加快外管ⅱ热量的散失，从而快速降低外管ⅱ中制冷剂的温度，由于采用水冷和风冷相结合的方式，能更快的减少制冷剂冷却时间，保证制冷效果，提高设备的使用效率；
47.最后，需要指出的是，双层螺旋铜管ⅰ21和双层螺旋铜管ⅱ22的螺旋轨迹形状包括但不限于扁平蚊香状螺旋、立式弹簧状螺旋、方形轨迹螺旋、蛇形螺旋，只要是双层管结构组成的螺旋形状，均符合本发明创造中双层螺旋铜管ⅰ21和双层螺旋铜管ⅱ22所指的螺旋线分布。
48.优选，制冷机构1包括与常温水流道ⅰ下端接通的常温水进口ⅰ111、用于控制水流是否由常温水进口ⅰ111流入常温水流道ⅰ的单向电磁阀ⅲ121、与常温水流道ⅰ上端接通的冷水储水胆13、连接在冷水储水胆13一处出水口的单向电磁阀ⅱ122、与单向电磁阀ⅱ122接通的冷水出口15以及位于单向电磁阀ⅱ122和冷水出口15之间的流量计ⅱ16，这样的结构设计，外界的常温水经常温水进口ⅰ111进入常温水流道ⅰ的下端，单向电磁阀ⅲ121用于
控制常温水流入的通断，常温水经常温水流道ⅰ下端流入后，通过螺旋形的外管ⅰ向上攀升，并在攀升过程中，通过内管ⅰ与内部的制冷剂发生热交换，从而完成常温水到冷水的转变，冷水由常温水流道ⅰ的上端流出，进入冷水储水胆13中储存，当用户需要饮冷水时，单向电磁阀ⅱ122打开，冷水经流量计ⅱ16从冷水出口15流出，流量计ⅱ16可以计量流出冷水的流量，达到需求流量后，可以发出信号，用于关闭单向电磁阀ⅱ122，停止出水。实际上，也可以根据具体情况具体考虑制冷机构1其它的结构形状。
49.优选，冷水储水胆13的内腔连接温度探头ⅱ17，冷水储水胆13的另一处出口还与常温水流道ⅰ下端接通，冷水储水胆13和常温水流道ⅰ下端之间的管路设置有单向水泵ⅰ18，这样的结构设计，通过温度探头ⅱ17来测量冷水储水胆13内冷水的温度，当随着储存时间的延长，冷水储水胆13内冷水的温度上升，为了保证用户能够随时饮用温度达标的冷水，温度探头ⅱ17所探测的温度数值超标后，单向水泵ⅰ18启动，将冷水储水胆13内的冷水重新送入双层螺旋铜管ⅰ21中进行循环，循环结束后，再进入冷水储水胆13中。实际上，也可以根据具体情况具体考虑冷水多次循环的其它结构形状。
50.优选，冷水出口15和流量计ⅱ16之间的管路连接调温管路，调温管路设有常温水进口ⅱ112、温度探头ⅰ、单向电磁阀ⅰ123和流量计ⅰ14，这样的结构设计，当冷水储水胆13内的冷水温度过低时，在排水时通过调温管路的常温水进口ⅱ112引入常温水以中和温度过低的冷水，单向电磁阀ⅰ123用于控制调温管路的通断，而流量计ⅰ14用于计量流经调温管路的常温水流量，通过与计量冷水流量的流量计ⅱ16配合，可以控制常温水以及冷水的比例，从而达到调控水温的目的。实际上，也可以根据具体情况具体考虑调整水温的其它结构形状。
51.优选，制热机构3包括水箱31以及与水箱31出水口依次连接的流量计ⅲ32、单向电磁阀v33、单向水泵ⅲ34、加热器35、热水出水口36，双层螺旋铜管ⅱ22中内管ⅱ向下的端口通过管路与水箱31连接，双层螺旋铜管ⅱ22中内管ⅱ向上的端口通过外接的管路伸入水箱31内腔的底部，内管ⅱ向上的端口连接单向水泵ⅱ37，这样的结构设计，水箱31中的常温水在单向水泵ⅱ37的作用下经双层螺旋铜管ⅱ22发生热交换，再由内管ⅱ底端回流至水箱31中，当用户需要引用热水时，水箱31中水经出水口依次流过流量计ⅲ32、单向电磁阀v33、单向水泵ⅲ34、加热器35、热水出水口36，此时单向电磁阀v33呈打开状态，单向水泵ⅲ34呈工作状态。实际上，也可以根据具体情况具体考虑其它的结构形状。
52.优选，加热器35的进水端和出水端分别连接温度探头ⅲ和温度探头iv，这样的结构设计，通过温度探头ⅲ对进入加热器35之前的常温水进行测温，通过温度探头iv对流出加热器35后的热水进行测温。实际上，也可以根据具体情况具体考虑制热机构3其它的结构形状。
53.优选，制热机构3还包括对水箱31加水的补水管路，补水管路的出口伸入水箱31内腔，补水管路的另一端为常温水进口ⅲ，补水管路的路径上设置单向电磁阀iv38，这样的结构设计，当水箱31中的常温水过少时，可以通过打开单向电磁阀iv38，使外界的常温水经常温水进口ⅲ流入补水管路中，并最终流入水箱31内腔，完成补水。实际上，也可以根据具体情况具体考虑补水的其它结构形状。
54.优选，水箱31内腔设置水位浮球，这样的结构设计，通过水位浮球来探测水箱31内的水位高低，当水位过低时，水位浮球下降并发出信号，单向电磁阀iv38启动，外界的常温
水通过常温水进口ⅲ进入补水管路，再流入水箱31，完成补水。实际上，也可以根据具体情况具体考虑探测水位的其它结构形状。
55.优选，通过中心控制板进行信号的处理，这样的结构设计，通过中心控制板对制冷制热过程中的各元器件和信号进行控制处理。实际上，也可以根据具体情况具体考虑其它的控制结构。
56.上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。