CN100465551C

CN100465551C - 热泵系统

Info

Publication number: CN100465551C
Application number: CNB2005101180604A
Authority: CN
Inventors: 王启东
Original assignee: Tatung Co Ltd
Current assignee: Tatung Co Ltd
Priority date: 2005-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2025-10-25
Also published as: CN1955617A

Abstract

本发明是有关于一种热泵系统，具有：一压缩机、一热回收器、一四通阀、一热交换器、一第一膨胀阀、以及一蒸发器，各组件间并串连有一冷媒管路。通过由四通阀控制冷媒管路的连通路径，可使热交换器作凝结器使用，或是使热回收器作凝结器使用，因此蒸发器可提供冰水，而热回收器可回收系统的废热并提供热水。故不论在夏季、或冬季，本发明全年皆可提供冰水、及热水、或是提供冷气、及暖气，既节省能源，且兼具环保。

Description

热泵系统

技术领域

本发明是关于一种热泵系统，尤指一种适用于冷冻空调系统的热泵系统。

背景技术

请参阅图4、及图5是现有热泵的热循环系统及冷循环系统的示意图。一般室温调节是冬天加热于空气中以取暖，夏天使空气冷却以取凉。在冬天时，如图4所示，现有热泵的热循环系统是通过由一控制器7控制，使热泵的热循环系统依序组设有一压缩机1、一四通阀6、一凝结器2(装置于室内)、一膨胀阀3、及一蒸发器4(装置于室外)，且其彼此的间是由一冷媒管路5相互串连。通过由高压高温的气态冷媒通过凝结器2后变成高压低温的液态冷媒，凝结器2可与室内冷空气进行热交换，即放出热量将室内的冷空气转换成热空气，以提供暖气，当然其所交换的热量也可用以间接加热于水，即凝结器2于冬天时可提供一冷水入口28、及一热水出口27。

如图5所示，在夏天时，通过由一控制器7控制，使常用热泵的冷循环系统依序组设有一压缩机1、一四通阀6、一凝结器8(装置于室外)、一膨胀阀3、及一蒸发器9(装置于室内)，且其彼此的间是由一冷媒管路5相互串连。通过由低压低温的液态冷媒通过蒸发器9后变成低压高温的气态冷媒，蒸发器9可与室内热空气进行热交换，即吸收热量将室内的热空气转换成冷空气，通过以提供冷气，当然其所交换的热量也可用以间接将水变为冰水，即蒸发器9于夏天时可提供一冷水入口98、及一冰水出口97。

上述的设计，冬天只能提供暖气、或热水，夏天只能提供冷气、或冰水，对于使用者而言，无法满足需求，且不能节省能源。

发明内容

本发明目的是提供一种热泵系统满足使用者对冷热水的不同需求。

本发明一种热泵系统，具有：一压缩机、一热回收器、一四通阀、一热交换器、一第一膨胀阀、以及一蒸发器。四通阀具有一入口、一第一开口、一第二开口、及一第三开口，且入口是可选择式连通至第一开口，同时并使第二开口连通至第三开口，或是入口可选择式连通至第三开口，同时并使第一开口连通至第二开口。其中，一第一管路是串连压缩机与热回收器的内壁第一端，一第二管路是串连热回收器的内壁第二端与四通阀的入口，一第三管路是串连四通阀的第一开口与热交换器，一第四管路是串连热交换器与第一膨胀阀，一第五管路是串连第一膨胀阀与蒸发器的内壁第一端，一第六管路是串连蒸发器的内壁第二端与压缩机，一第七管路、及一控制阀是串连四通阀的第三开口与第一膨胀阀，一第二中间管路、及另一控制阀是串连蒸发器内壁第二端与四通阀的第三开口，一第三中间管路是串连四通阀的第二开口与压缩机。且热回收器的外壁具有一冷水入口、及一热水出口。又蒸发器的外壁具有一冷水入口、及一冰水出口。并且四通阀是可选择式将第二管路连通至第三管路、或是将第二管路连通至第七管路。

通过此，本发明当第二管路连通至第三管路时，热交换器是作凝结器使用，此时热泵系统是作冷循环，因此蒸发器可热交换，将进入的冷水吸热成冰水排出，而热回收器则可将进入的冷水利用系统废热加热成热水排出。当第二管路连通至第七管路时，热回收器是作凝结器使用，热泵系统亦为冷循环，因此蒸发器也是将进入的冷水吸热成冰水排出，而热回收器则可将进入的冷水利用系统废热加热成热水排出去。故不论在夏季、或冬季，全年皆可提供冰水或冷气、及热水，当然其所交换的热量也可用以提供冷气、或暖气，既节省能源，且兼具环保。

此外，本发明更可具有一第一中间管路、及一第二膨胀阀，第一中间管路、及第二膨胀阀并串连热交换器与蒸发器的内壁一端。以便当第二管路连通至该第七管路时，部分冷媒可分流至热交换器，直接回至压缩机，不提供热交换。部分冷媒可再分流至第一膨胀阀，再流至蒸发器的内壁一端，可经热交换而提供冰水。

再者，本发明的第六管路更可具有一汽液分离器，以便确保进入压缩机的冷媒皆为气态，不会损及压缩机的运转。

另外，本发明更可具有一第四中间管路，其是串连四通阀的第三开口与第二膨胀阀。以便当第二管路连通至第三管路时，部分冷媒可由第四中间管路经由四通阀的第三开口，再经由第三中间管路，回至压缩机，而不流经蒸发器，可减少热交换的热量，因而可提高冰水的温度，或维持所需的冰水温度但减少供应的冰水量。

此外，本发明的第四中间管路更可具有一控制阀。以便当第二管路连通至该第七管路时，可控制离开四通阀的第三开口的冷媒是否部分要进入第二膨胀阀，当控制阀关闭时，则冷媒全部由第一膨胀阀进入蒸发器，可降低冰水的温度。

再者，本发明的第四管路更可具有一单向阀、或一控制阀。以便控制第四管路的冷媒仅能由热交换器单向流至第一膨胀阀。

另外，本发明的第一中间管路更可具有一单向阀、或一控制阀。以便控制第四中间管路的冷媒仅能由四通阀的第三开口单向流至第二膨胀阀。

此外，本发明的四通阀更可具有一控制器。以便可控制四通阀的入口选择式连通至第一开口，并使第二开口连通至第三开口，或是入口选择式连通至第三开口，并使第一开口连通至第二开口。

又，本发明的蒸发器可为壳管式、板片式、鳍片式、或其它等效的任何型式，以便可产生冰水或冷气。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的冷循环系统架构图；

图2是本发明另一较佳实施例的热循环系统架构图；

图3是本发明一较佳实施例的应用系统架构图；

图4是现有热泵的热循环系统架构图；

图5是现有热泵的冷循环系统架构图。

【主要组件符号说明】

1，11 压缩机 15 热回收器 151 热水出口

152 冷水入口 16 四通阀 161 入口

162 第一开 163 第二开口 164 第三开口

18 控制器 2 凝结器 21 蒸发器

211 冰水出口 212 冷水入口 27 热水出口

28 冷水入口 3 膨胀阀 31 第二膨胀阀

32 第一膨胀阀 33，34 单向阀 35，36，37，38 控制阀

4 蒸发器 40 热交换器 45 汽液分离器

5 冷媒管路 51 第一管路 52 第二管路

53 第三管路 54 第四管路 541 第一中间管路

55 第五管路 56 第六管路 561 第二中间管路

562 第三中间管路 57 第七管路 571 第四中间管路

6 四通阀 60 贮槽 61 莲蓬头

62 温水游泳池 64，65，66 水泵 7 控制器

70 冷气机 8 凝结器 80 空调箱

9 蒸发器 97 冰水出口 98 冷水入口

100 热泵系统 CW，CW1，CW2 冷水 HW 热水

IW 冰水

具体实施方式

请参阅图1是本发明一较佳实施例的冷循环系统架构图。本发明主要具有一压缩机11、一热回收器15、一四通阀16、一控制器18、一热交换器40、一第一膨胀阀32、一蒸发器21、以及一汽液分离器45。四通阀16具有一入口161、一第一开口162、一第二开口163、及一第三开口164，且可通过由控制器18，可选择式控制四通阀16的入口161连通至第一开口162，并使第二开口163连通至第三开164。

上述各组件间是通过由冷媒管路连通，一第一管路51是串连压缩机11与热回收器15的内壁一端，一第二管路52是串连热回收器15的内壁第二端与四通阀16的入口161，一第三管路53是串连四通阀16的第一开口162与热交换器40，一第四管路54是串连热交换器40与第一膨胀阀32，其间并连通一单向阀33，一第五管路55是串连第一膨胀阀32与蒸发器21的内壁一端，一第六管路56是串连蒸发器21的内壁第二端与压缩机11，一第七管路57是串连四通阀16的第三开口164与第一膨胀阀32，其间并连通一控制阀36，一第一中间管路541是串连热交换器40与蒸发器21的内壁一端，其间并连通一第二膨胀阀31、及一单向阀34，一第二中间管路561是串连蒸发器21的内壁第二端与四通阀16的第三开口164，其间并连通一控制阀35，一第三中间管路562是串连四通阀16的第二开口163与压缩机11，一第四中间管路571是串连四通阀16的第三开口164与第二膨胀阀31，其间并连通一控制阀37。在本实施例中，热回收器15外壁具有一冷水入口152、及一热水出口151。蒸发器21外壁具有一冷水入口212、及一冰水出口211。且第六管路56、及第三中间管路562与压缩机11的间并连通汽液分离器45，以便确保进入压缩机11的冷媒皆为气态，不会损及压缩机11的运转。

如图1所示，离开压缩机11的高压高温气态冷媒经过热回收器15后，将系统废热排出因此其温度会降低，而进入热回收器15的冷水CW(ColdWater)经过热交换后，其温度会升高变成热水HW(Hot Water)排出。在本实施例中，控制器18是控制四通阀16将第二管路52连通至第三管路53，此时热交换器40是作凝结器使用，且控制阀36、及控制阀37是为关闭状态，第三管路53的冷媒仅能经由第四管路54、第五管路55进入蒸发器21，通过由低压低温的液态冷媒通过蒸发器21后变成低压高温的气态冷媒，蒸发器21会进行热交换，即吸收热量将进入蒸发器21的冷水CW(ColdWater)变成温度较低的冰水IW(Ice Water)排出，最后低压高温的气态冷媒再经由第六管路56、或第二中间管路561回至压缩机11。在本实施例中，控制阀35不论是为开启、或关闭状态，并不影响整个冷循环系统的运作，可同时提供冰水或冷气、及热水。如不需热水，即热水停止流动，则热回收器15仅是冷媒流过的组件，无任何效应。

请参阅图2是本发明另一较佳实施例的热循环系统架构图。离开压缩机11的高压高温气态冷媒经过热回收器15后，将系统废热排出因此其温度会降低，而进入热回收器15的冷水CW(Cold Water)经过热交换后，其温度会升高变成热水HW(Hot Water)排出。在本实施例中，控制器18是控制四通阀16将第二管路52连通至第七管路57，此时控制阀35、及控制阀37是为关闭状态，且热回收器15是作为凝结器使用，冷媒不能逆向通过单向阀33，因此冷媒是经由第一膨胀阀32进入蒸发器21，通过由低压低温的液态冷媒通过蒸发器21后变成低压高温的气态冷媒，蒸发器21会进行热交换，即吸收热量将进入蒸发器21的冷水CW(Cold Water)变成温度较低的冰水IW(Ice Water)排出，最后低压高温的气态冷媒再经由第六管路56回至压缩机11，此一同时控制阀38为关闭状态，防止冷媒由第三中间管路562回流至热交换器40。若要提高冰水的温度或减少冰水使用量，则可使控制阀37，38处于开启状态，使部分冷媒分流至第二膨胀阀31，再经由热交换器40回至压缩机11，蒸发器21所进行的热交换热量便减少，即冰水的温度较高或冰水量降低。在本实施例中，如不需使用冰水或冷气，则冷媒由第二管路52连通至第四中间管路571，此时控制阀37，38为开启状态，控制阀36为关闭状态，冷媒全数经由第二膨胀阀31流至热交换器40，此热交换器当蒸发器用，故低温的液态冷媒吸收大气中的热量，转变为气态冷媒由第三中间管路562回压缩机11。故本发明不论在夏季、或冬季，全年皆可提供冰水或冷气、及热水，既节省能源，且兼具环保。

请继续参阅图3是本发明一较佳实施例的应用系统架构图。本发明的热泵系统100可应用于各种场所，其所提供的热水HW(Hot Water)先输送至一贮槽60，其可同时供应至一莲蓬头61、及一温水游泳池62所需的热水，温水游泳池62使用过的冷水CW1(Cold Water)则经由一水泵64再输送至贮槽60，贮槽60的热水与冷水是分别储存，贮槽60的冷水则再经由一水泵65输送至热泵系统100。另外，热泵系统100所提供的冰水IW(IceWater)是可同时输送至一冷气机70、或送风机(图未示)、及一空调箱80，冷气机70与空调箱80使用过的冷水CW2(Cold Water)则经由一水泵66直接输送至热泵系统100，而空调箱80内热盘管使用过的冷水CW1则输送至贮槽60，如水压不足时，则需另设置加压水泵输送(图未示)。因此，本发明所提供的冰水、及回收废热所产生的热水，可运用于多种场所，且可多重使用，既节省能源，且兼具环保。

上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims

1、一种热泵系统，包括：一压缩机、一热回收器、一四通阀、一热交换器、一第一膨胀阀、以及一蒸发器，各组件间并串连有冷媒管路；其特征在于，其中：该四通阀包括一入口、一第一开口、一第二开口、及一第三开口，且该入口是可选择式连通至该第一开口、并使该第二开口连通至该第三开口，或可选择式连通至该第三开口、并使该第一开口连通至该第二开口；

一第一管路是串连该压缩机与该热回收器内壁一端，一第二管路是串连该热回收器内壁另一端与该四通阀的该入口，一第三管路是串连该四通阀的该第一开口与该热交换器，一第四管路是串连该热交换器与该第一膨胀阀，一第五管路是串连该第一膨胀阀与该蒸发器内壁第一端，一第六管路是串连该蒸发器内壁第二端与该压缩机，一第七管路一端串连该四通阀的该第三开口，另一端经一控制阀与该第一膨胀阀串连，一第二中间管路一端串连该四通阀的该第三开口，另一端经另一控制阀与该蒸发器内壁第二端串连，一第三中间管路是串连该四通阀的该第二开口与该压缩机；

该热回收器外壁包括有一冷水入口、及一热水出口；

该蒸发器外壁包括有一冷水入口、及一冰水出口；

该四通阀是可选择式将该第二管路连通至该第三管路、或是将该第二管路连通至该第七管路。

2、权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，更包括有一第一中间管路、及一第二膨胀阀，该第一中间管路串连该热交换器，并经该第二膨胀阀与该蒸发器内壁第一端串连。

3、权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述第六管路更包括有一汽液分离器。

4、权利要求1或2所述的热泵系统，其特征在于，更包括有一第四中间管路，其是串连该四通阀的该第三开口与该第二膨胀阀。

5、权利要求4所述的热泵系统，其特征在于，所述该第四中间管路更包括有一控制阀。

6、权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述该第四管路更包括有一单向阀。

7、权利要求2所述的热泵系统，其特征在于，所述该第一中间管路更包括有一单向阀。

8、权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述该四通阀更包括有一控制器。