CN101140098A - 空气源热泵机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种结构简单、能效高、具有除霜结构的空气源热泵机组，括外壳、控制器、风扇、压缩机、冷凝器和蒸发器，其特征在于所述蒸发器包括安装架、换热管和若干翅片，每个翅片上开有管孔，换热管插入各翅片的管孔内与翅片接触，在翅片上高于管孔处设有条形孔或缺口。蒸发器除霜时，霜块可以快速、整块地跌落，而不需将霜块全部溶解。

Description

空气源热泵机组

技术领域

本发明涉及一种空气源热泵机组，特别是一种具有除霜结构的空气源热泵机组。

背景技术

现有空气源热泵机组包括压缩机、冷凝器、蒸发器、控制器和风扇，其在冬季的制热循环中都要对室外的蒸发器进行除霜，一般是采用热气冲霜，即通过制冷系统逆向循环将蒸发器上的霜化为水流走，或者在蒸发器翅片上加设电热丝对霜直接加热来除霜，如在2003年8月13日公开的中国专利公告CN2566164Y中公开的“高效空气冷却器”即是在蒸发器的翅片上直接设置电热丝来除霜的，它包括壳体、换热管、翅片，翅片上交叉排列管孔，管孔之间有电炉丝孔和凸台，换热管插入管孔内，电炉丝穿过电炉丝孔，除霜时电炉丝通电发热使翅片上的霜融化。这种“高效空气冷却器”用于热泵机组时，也可以称作蒸发器，蒸发器从空气中吸取热量，当环境温度低于零度时，蒸发器表面会将空气中的水汽凝结为霜块或冰块。现有的这种除霜方法和结构造成热泵机组的能效下降，因为它几乎将凝结在蒸发器上的霜完全融化，热泵机组在蒸发器表面结霜过程中所吸收的水蒸汽相变时的汽化热，在除霜时几乎全部返还到蒸发器用于除霜。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有空气源热泵机组除霜时会降低整机能效的问题，而提供一种结构简单、能效高、具有除霜结构的空气源热泵机组。

技术方案：

本实现本发明的目的是这种实现的：一种空气源热泵机组，包括外壳、控制器、风扇、压缩机、冷凝器和蒸发器，其特征在于所述蒸发器包括安装架、换热管和若干翅片，每个翅片上开有管孔，换热管插入各翅片的管孔内与翅片接触，在翅片上高于管孔处设有条形孔或缺口。因为翅片上的条形孔或缺口高于管孔，所以翅片是竖放或斜放的。无论采用制冷系统逆向循环除霜或外设电热丝除霜，当除霜时，霜块紧贴换热管和翅片的部分先融化，在重力作用下，现有的除霜结构必须待换热管上侧的霜块完全融化后霜块才能自行跌落，但由于现有的蒸发器结构使位于换热管上下侧的霜块大小相当，当位于换热管上侧的霜块完全融化时，位于其下侧的霜块已所剩无几了，所以，其耗费在除霜上的功耗大致与结霜时吸收的凝结热相当，也即机组在结霜时吸收的凝结热量在除霜时被抵消了损失了；而本发明因为在翅片上高于管孔处设有条形孔或缺口，减少了位于换热管上侧的霜的量，除霜时，在换热管下侧的霜还未完全融化，位于换热管上侧的霜已完全融化，霜块可以在重力作用下跌落，跌落部分的霜块不须损耗热泵机组的热量，从而降低了除霜时的用热量，提高了热泵机组的能效，而条形孔或缺口部分的面积可以在翅片的其它位置补偿，以使翅片总面积大致不变，从而保证翅片的换热效果。

所述空气源热泵机组，其特征在于所述条形孔或缺口的宽度与所述换热管的直径相当。其目的是使除霜时，只需融化位于换热管上侧面的霜而不须同时融化位于换热管上侧翅片上的霜块，使跌下的霜块更大，热泵机组的能效也更高。

所述空气源热泵机组，其特征在于所述翅片配有可沿翅片上边滑动的电热元件，电热元件的滑动受电磁铁或电机控制，电磁铁或电机受控制器控制，电热元件滑动时的导轨设置在所述安装架中。结霜时霜块横跨翅片上边，从而阻挡了霜块受重力作用下跌，除霜时，电热元件发热，同时电磁铁或电机控制该电热元件沿翅片上边的表面滑动，融化横跨翅片上边的霜，跌下的霜块更大，热泵机组的热损失更小。

所述空气源热泵机组，其特征在于所述翅片的条形孔或缺口内放置电热元件，该电热元件受电磁铁或电机控制可以在条形孔或缺口内滑动，电磁铁或电机受控制器控制。除霜时，热泵机组的控制器接通电热元件的电源，使电热元件通电发热，同时电磁铁或电机动作，电热元件从条形孔或缺口一端缓慢行至另一端而将条形孔或缺口内的霜和换热管表面靠条形孔或缺口处的霜融化，从而可以使跌下的霜块更快更大。

所述空气源热泵机组，其特征在于所述翅片竖放，翅片上设有上下排列的上管孔和下管孔，在翅片上位于两管孔之间的位置设置竖向的条形孔，而在翅片位于上管孔上侧的位置设置缺口或条形孔。当然每一翅片上也可以设置三个或三个以上的管孔，每增加一个下管孔则增加一个条形孔。热泵机组运行时，向蒸发器吹风的风扇可以正向运行一段时间后，再反向运行，使翅片和换热管两侧尽量结满霜块，目的是从尽量多的水汽中吸取相变热。

所述空气源热泵机组，其特征在于所述翅片竖放，翅片上设有上下排列的上管孔和下管孔，在翅片的上管孔和下管孔之间的位置设置斜向的条形孔，该斜向的条形孔下端位于下管孔上侧、上端位于上管孔内侧，空气经上管孔外侧流向内侧；在翅片上位于上管孔上侧的位置设置缺口或条形孔；在上管孔和下管孔之间斜向的条形孔内放置电热元件，常态时电热元件位于该斜向的条形孔上端，其好处是，在非除霜时候电热元件不会阻挡空气的流动，而且，上下管孔之间位于外侧的霜块在除霜时被滑动的电热元件切成由上至下向外侧倾斜，霜块下跌时不会卡住位于下管孔内的下换热管；在上管孔上侧的缺口或条形孔内放置另一电热元件。当然每个翅片上也可以设置三个或三个以上的管孔，每增加一个下管孔则增加一个斜向的条形孔。

所述空气源热泵机组，其特征在于所述翅片下方设有粉碎机。霜块跌下后被粉碎机粉碎，以防止跌落的霜块太大而砸伤路人。

所述空气源热泵机组，其特征在于所述粉碎机由切刀、限位块、导向块、动力机构和所述安装架构成，切刀位于所述安装架下开口的一侧，限位块位于所述安装架下开口的下方，动力机构控制切刀运动，切刀刀口后侧设有推块。霜块下落后其下端被限位块限位，动力机构控制切刀向安装架下开口方向运动，将伸出安装架下开口的霜块从原霜块上切下变成小霜块，切刀继续向前时切刀上的推块将被切下的小霜块推出限位块外而跌落。

所述空气源热泵机组，其特征在于所述切刀上的推块设有若干通槽，对应每一通槽、在安装架下方相对于切刀的对侧固定有刀片，刀片的宽度小于对应通槽的宽度。切刀将小霜块切下后，推块推动小霜块向刀片方向运动而将小霜块切成更小的霜粒。

实际设计中的热泵机组上的蒸发器，其翅片数量多达几十片或几百片，为了从尽量多的水汽中吸取相变热能，可以增加翅片之间的距离，以积聚较大的霜块。

有益效果：

由于采用了本发明所述的技术方案，热泵机组除霜速度快，落下的块状霜块不再损耗热泵机组的热能，相当于热泵机组吸收了这部分霜块从水汽凝结为霜的过程中的相变能量，提高了热泵机组的效率；而且该结构简单、实用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明所述空气源热泵机组所使用的一种蒸发器的立体视图。

图2是本发明所述空气源热泵机组所使用的一种蒸发器的立体视图。

图3是图1实施例中翅片的立体示意图。

图4是图1实施例中只画出换热弯管和一块翅片时的立体示意图。

图5是图2实施例中所用的电热管安装在滑动支架上的立体示意图。

图6是本发明所述空气源热泵机组所使用的一种蒸发器的立体视图。

图7是图6实施例中换热管安装上若干翅片后的立体结构示意图。

图8是本发明所述空气源热泵机组所使用的一种蒸发器的立体视图。

图9是本发明所述空气源热泵机组所使用的一种蒸发器的立体视图。

图10是图9实施例中所用翅片的立体外观图。

图11是本发明所述空气源热泵机组所使用的一种蒸发器的立体视图。

图12是图11实施例中翅片的立体视图。

图13是图11实施例中电热管安装在滑动支架上的立体视图。

图14是本发明所述空气源热泵机组在蒸发器上使用的霜块粉碎机的结构示意图。

图15是图14中切刀的立体外观图。

图16是图14中设置若干切片的定架立体外观图。

附图标记，11、换热弯管，12、翅片，121、条形孔，122、管孔，123、上边，124、缺口，129、管孔，13、滑动支架，131、电热管；21、换热弯管，22、翅片，221、缺口，220、槽，23、滑动支架，231、电热管；31、换热管，311、上主干管，312、下主干管，32、翅片，33、滑动支架，331、电热管；41、换热弯管，42、翅片，421、缺口，43、滑动支架，431、电热管；51、换热弯管，52、翅片，521、条形孔，522、管孔，520、上端，523、上边，529、缺口，53、滑动支架，531、电热管；91、92、限位导向套，93、电磁铁，94、驱动杆，95、弹簧；61、安装架，62、切刀，621、弹簧，622、导向块，623、开口，624、推块，6240、通槽，625、刀口，626、限位块，63、定架，631、刀片，64、电机，641、减速器。

具体实施方式：

实施例一，是本发明所述空气源热泵机组所使用的一种蒸发器的立体视图，见图1，图3是图1中翅片的立体示意图，图4是本实施例中只画出换热弯管和一块翅片时的立体示意图；构成空气源热泵机组的安装架只用于安装，所以，图中未画出，而且，使用时翅片如图3所示竖放，图1只是便于观察而将其倾斜一角度；从图1可见，若干结构相同的翅片12组成一翅片组，结合图3和图4，每条换热管顺序插入各翅片的管孔后，相邻的换热管首尾相接构成一条蛇形的换热管11；从图3可见，每个翅片12上开有六个竖向排列的管孔122，本实施例与现有技术的不同之处在于：翅片12上设有五个条形孔121分别位于相邻的管孔122之间，而在最高的管孔129上侧开有缺口124。除霜时，霜块会被融化为内、外两部分跌落。

实施例二，是本发明所述空气源热泵机组所使用的一种蒸发器的立体视图，见图2，它只是在实施例一的基础上，沿各翅片相同高度的条形孔121内及缺口124内分别伸入一条电热管131，各电热管两端固定在位于最外的两翅片外侧的滑动支架13上，热泵机组常态运行时，各电热管位于对应条形孔的最上端，其中图5是各电热管131安装在滑动支架131上的立体示意图。另外可以在翅片12上边123放置另一电热管(图中未画出)。除霜时，热泵系统逆向运行，控制器同时接通所有电热管的电源，另外，控制器控制位于翅片上边123上的电热管水平滑动，将位于翅片上边的霜融化，使霜块不致被卡在翅片上不能下跌，条形孔内的电热管131先通电一段时间，以使位于电热管上侧、对就换热管下侧的霜融化，控制器再控制电磁铁带动滑动支架13向下滑，将位于条形孔和缺口内的霜融化，使霜块不致被卡在换热管上而不能下跌。电磁铁对滑动支架13的控制方式可以参考实施例六。

实施例三，是本发明所述空气源热泵机组所使用的一种蒸发器的立体视图，见图6，使用时图6中的翅片22竖向放置，而且翅片上的缺口221向上，图6只是为了便于观察而将其倾斜一角度，插入翅片管孔内的各换热管水平排列并首尾相接成一换热弯管21，每一换热管上侧的缺口构成沿换热管方向的槽220，每条槽220上侧设置一条电热管231，各电热管231两端与滑动支架23固定，滑动支架23的滑动受一电磁铁控制，电磁铁对滑动支架23的控制方式可以参考实施例六；除霜时，控制器控制热泵系统逆向运行，同时使电磁铁控制各电热管通电并向对应槽内运动，而将槽内和位于各换热管上侧的霜融化，使其它部分的霜靠重力与翅片和换热管分离。图7是图6中拿走了电热管231和滑动支架23后另一角度的立体图，从图7中更易观察到由各翅片上的缺口221构成的槽220的形状。

实施例四，图9是本发明所述空气源热泵机组所使用的一种蒸发器的立体视图，图10是其翅片的外观图，从图9中可见，本实施例是将图6所示实施例中水平放置的换热管改为倾斜放置后的结果，其原理大同小异，在此不再多述。图9中各标记的名称详见附图标记一段。

实施例五，图8是本发明所述空气源热泵机组所使用的一种蒸发器的立体视图，从图8中可见，本实施例与图9实施例的不同之处只在于：各换热管31首首相接、尾尾相接，即各换热管为并联，其除霜原理与实施例四的相同。图8中各标记的名称详见附图标记一段。

其中实施例三、四、五中除霜时，霜块可能整块跌落。

实施例六，图11是是本发明所述空气源热泵机组所使用的一种蒸发器的立体视图，其翅片的数量和放置方向与实施例一的相同，不同之处只在于翅片52上的条形孔521和缺口529向外倾斜，而且条形孔521上端520位于对应的管孔522内侧(见图12)。与条形孔和缺口配置的电热管531和滑动支架53如图13所示。图11中也画出了控制滑动支架53滑动的机构，该机构由限位导向套91、92和电磁铁93、驱动杆94、弹簧95构成，除霜时，热泵机组逆向运行，控制器接通电热管531和电磁铁93的电源，电磁铁吸下驱动杆94，弹簧95作用在滑动支架上的力消失，滑动支架53受到重力向下的作用力在限位导向套91、92的限位导向下向下滑，并在下行过程中将各条形孔521和缺口529内的霜融化，直到电热管靠近条形孔下端，电热管与对应换热管一道(因热泵机组逆向运行)将该换热管上侧的霜融化，位于换热弯管51两侧的霜块分别跌落。电磁铁93与安装架固定。

上述各实施例都可以配置图14是所示的霜块粉碎机，从图14中可见，该霜块粉碎机由切刀62、限位块626、导向块622、动力机构——电机64和安装架61构成，安装架61同时用于安装蒸发器，切刀62位于安装架61下开口的一侧，限位块626用于限定由安装架61上下落的霜块的位置，电机64通过齿轮减速器641带动拉索642拉动切刀62右行，切刀的刀口625后侧设有带若干通槽6240的推块624，在安装架下方相对于切刀的对侧固定有定架63，定架63上设有若干刀片631，刀片631的宽度小于对通槽6240的宽度。切刀62的立体结构如图15所示，定架63的立体结构如图16所示。除霜时，霜块经安装架61的下开口下落并被限位块626定位，霜块位于切刀的开口623处，控制器控制电机64转动，减速器641带动拉索642拉动切刀62右行，刀口625将位于刀口下侧的霜块切断，切刀62继续向右行时切刀上的推块624将被切下的小霜块推向刀片631，将小霜块进一步切成粒状，霜粒经定架右侧跌落，控制器控制电机断电，切刀在弹簧621作用下复位，控制器再次控制切刀工作，直到将霜块完全切碎为止。

Claims (9)

1.一种空气源热泵机组，包括外壳、控制器、风扇、压缩机、冷凝器和蒸发器，其特征在于所述蒸发器包括安装架、换热管和若干翅片，每个翅片上开有管孔，换热管插入各翅片的管孔内与翅片接触，在翅片上高于管孔处设有条形孔或缺口。

2.根据权利要求1所述空气源热泵机组，其特征在于所述条形孔或缺口的宽度与所述换热管的直径相当。

3.根据权利要求1所述空气源热泵机组，其特征在于所述翅片配有可沿翅片上边滑动的电热元件，电热元件的滑动受电磁铁或电机控制，电磁铁或电机受控制器控制，电热元件滑动时的导轨设置在所述安装架中。

4.根据权利要求1所述空气源热泵机组，其特征在于所述翅片的条形孔或缺口内放置电热元件，该电热元件受电磁铁或电机控制可以在条形孔或缺口内滑动，电磁铁或电机受控制器控制。

5.根据权利要求1所述空气源热泵机组，其特征在于所述翅片竖放，翅片上设有上下排列的上管孔和下管孔，在翅片上位于两管孔之间的位置设置竖向的条形孔，而在翅片位于上管孔上侧的位置设置缺口或条形孔。

6.根据权利要求1所述空气源热泵机组，其特征在于所述翅片竖放，翅片上设有上下排列的上管孔和下管孔，在翅片的上管孔和下管孔之间的位置设置斜向的条形孔，该斜向的条形孔下端位于下管孔上侧、上端位于上管孔内侧；在翅片上位于上管孔上侧的位置设置缺口或条形孔；在上管孔和下管孔之间斜向的条形孔内放置电热元件，常态时电热元件位于该斜向的条形孔上端；在上管孔上侧的缺口或条形孔内放置另一电热元件。

7.根据权利要求1所述空气源热泵机组，其特征在于所述翅片下方设有粉碎机。

8.根据权利要求7所述空气源热泵机组，其特征在于所述粉碎机由切刀、限位块、导向块、动力机构和所述安装架构成，切刀位于所述安装架下开口的一侧，限位块位于所述安装架下开口的下方，动力机构控制切刀运动，切刀刀口后侧设有推块。

9.根据权利要求8所述空气源热泵机组，其特征在于所述切刀上的推块设有若干通槽，对应每一通槽、在安装架下方相对于切刀的对侧固定有刀片，刀片的宽度小于对应通槽的宽度。

Images