CN103528289B - 冷媒加热装置及具有其的空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种冷媒加热装置及具有其的空调器。根据本发明的冷媒加热装置，包括冷媒外管，以及至少部分设置在冷媒外管内部的加热装置；冷媒外管与加热装置之间形成冷媒容腔，冷媒外管上设置有与冷媒容腔导通的冷媒入口和冷媒出口；冷媒外管上还设置至少一个用于对冷媒外管的内部进行观察的观察镜。根据本发明的冷媒加热装置及具有其的空调器，通过在冷媒外管上设置观察镜，从而可以在开发试验时，便于设计员在使用电加热器时，观察冷媒的两相流状态转换与电加热器管壁温度关系，其次，售后人员可以通过该观察镜查看冷媒被长期加热使用后是否存在冷媒和压缩机润滑油混合体结焦变质情况发生，便于售后人员及时维护清洁管路系统。
Description
技术领域
本发明涉及空调领域，具体而言，涉及一种冷媒加热装置及具有其的空调器。
背景技术
在冬季，结霜是威胁热泵空调器的主要原因。热泵空调器在室外环境温度低于0℃时，在有限的化霜时间内，单靠整机本身的输出热量不足以将蒸发器上的霜融掉，因此，需要借助额外的热量来除霜。目前，普遍采用电加热器直接加热冷媒的方法，通过设置在管路上的电加热器装置来把电能转化为冷媒的热能，从而增加机组输出的热量，提高化霜的效率和能效。在现有的电加热器装置中，不能直接查看到其内部的冷媒的状态，不便于实验观察和售后维护。
发明内容
本发明旨在提供一种方便实验观察和售后维护的冷媒加热装置及具有其的空调器。
本发明提供了一种冷媒加热装置，包括冷媒外管，以及至少部分设置在冷媒外管内部的加热装置；冷媒外管与加热装置之间形成冷媒容腔，冷媒外管上设置有与冷媒容腔导通的冷媒入口和冷媒出口；冷媒外管上还设置至少一个用于对冷媒外管的内部进行观察的观察镜。
进一步地，观察镜包括固定设置在冷媒外管上的镜帽，镜帽上设置有观察窗。
进一步地，镜帽通过筒状的连接螺栓固定在冷媒外管上，并通过密封圈密封。
进一步地，加热装置包括导热套筒，导热套筒内部设置有加热器，并充满使加热器与导热套筒绝缘隔离并传热的第一导热绝缘介质，第一导热绝缘介质为导热绝缘油。
进一步地，加热器包括壳体和设置在壳体内部的电加热丝，壳体的一端为引出电加热丝的出线端；壳体内部填充有使电加热丝与壳体绝缘隔离并传热的第二导热绝缘介质，第二导热绝缘介质为氧化镁粉。
进一步地，加热器还包括绝缘导热棒，电加热丝缠绕在绝缘导热棒上，绝缘导热棒为氧化镁棒。
进一步地，加热器还至少包括一个设置在壳体内部以测定温度的温度传感器，温度传感器通过温度传感器固定块固定设置在壳体的出线端的内部。
进一步地，加热器还包括与电加热丝串联的加热保护装置，加热保护装置包括相互串联的限温器和熔断器。
进一步地，导热套筒与壳体的出线端相对应的端部上具有出线孔；出线孔内安装有具有通孔的绝缘密封孔套，导线从通孔中穿出并延伸至导热套筒的外部。
进一步地，导热套筒内部还设置有支撑固定加热器并使导热套筒的内壁与加热器的外壁之间具有间隙的支撑固定装置；支撑固定装置为陶瓷固定环，陶瓷固定环的外径与导热套筒内壁适配，陶瓷固定环的内径与加热装置外壁相适配。
进一步地，导热套筒上具有第一导热绝缘介质填充口以及与第一导热绝缘介质填充口相适配的密封盖。
进一步地，加热装置还包括设置在导热套筒外壁上的螺旋翅片。
进一步地，螺旋翅片的外周侧与冷媒外管的内壁贴合从而将冷媒容腔分割为螺旋状通道；冷媒入口和冷媒出口分别位于螺旋状通道的一端。
本发明还提供了一种空调器，包括蒸发器，蒸发器的入口端的冷媒管道上设置有前述的冷媒加热装置。
根据本发明的冷媒加热装置及具有其的空调器，通过在冷媒外管上设置观察镜，从而可以在开发试验时，便于设计员在使用电加热器时，观察冷媒的两相流状态转换与电加热器管壁温度关系，其次，售后人员可以通过该观察镜查看冷媒被长期加热使用后是否存在冷媒和压缩机润滑油混合体结焦变质情况发生，便于售后人员及时维护清洁管路系统。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明的冷媒加热装置的第一实施例的剖视结构示意图；
图2是根据本发明的冷媒加热装置的第二实施例的剖视结构示意图；
图3是根据本发明的冷媒加热装置的第三实施例的剖视结构示意图；
图4是根据本发明的冷媒加热装置的第一立体结构示意图；
图5是根据本发明的冷媒加热装置的第二立体结构示意图；
图6a是根据本发明的冷媒加热装置的连接螺栓的立体结构示意图；
图6b是根据本发明的冷媒加热装置的绝缘密封孔套的立体结构示意图；以及
图6c是根据本发明的冷媒加热装置的温度传感器固定块的立体结构示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1、图4和图5所示，根据本发明的第一实施例的冷媒加热装置，包括冷媒外管10，以及至少部分设置在冷媒外管10内部的加热装置20；冷媒外管10与加热装置20之间形成冷媒容腔11，冷媒外管10上设置有与冷媒容腔11导通的冷媒入口12和冷媒出口13；冷媒外管10上还设置至少一个用于对冷媒外管10的内部进行观察的观察镜14。本发明的冷媒加热装置，通过在冷媒外管10上设置观察镜14，从而可以在开发试验时，便于设计员在使用电加热器时，观察冷媒的两相流状态转换与电加热器管壁温度关系，其次，售后人员可以通过该观察镜查看冷媒被长期加热使用后是否存在冷媒和压缩机润滑油混合体结焦变质情况发生，便于售后人员及时维护清洁管路系统。
如图4、图5以及图6a所示，观察镜14包括设置在冷媒外管10上的镜帽141，镜帽141上设置有观察窗142，镜帽141可以为圆形或者其他形状，为了安装方便，将镜帽141设置为圆筒形，然后采用筒状的连接螺栓143固定在冷媒外管10上，为了提高密封性，在冷媒外管10与连接螺栓143以及连接螺栓143与镜帽141的配合处设置密封圈144。在观察窗142处嵌入透明的观察镜，如玻璃、塑料、或者其他透明质防水材料，为了提高耐磨程度，可以选择为钢化玻璃。
如图1所示，加热装置20包括导热套筒21，导热套筒21内部设置有加热器22，并充满使加热器22与导热套筒21绝缘隔离并传热的第一导热绝缘介质23。较优选地，第一导热绝缘介质23为导热绝缘油，使加热器22产生的热量能够及时的通过导热绝缘油传递到导热套筒21上，并通过导热套筒21对冷媒加热，提高冷媒的温度，从而对蒸发器化霜。导热绝缘油具有绝缘性能，从而使导热套筒21与加热器22绝缘隔离，从而及时加热器漏电，也能够保证导热套筒21以及冷媒外管10不导电，从而提高冷媒加热装置整体的安全性能满足II类电器的要求。导热套筒21上还设置有第一导热绝缘介质填充口214以及与该第一导热绝缘介质填充口214相适配的密封盖，通过第一导热绝缘介质填充口214可以对导热绝缘油补充，以使保持充满状态，也可以更换长期加热后质变的导热绝缘油，从而提高导热性能。
导热套筒21内部的设置有支撑固定装置24，支撑固定装置24将加热器22固定在导热套筒21内部，并使导热套筒21的内壁与加热器22的外壁之间具有一定的间隙。优选地，支撑固定装置24为陶瓷固定环，陶瓷固定环的外径与导热套筒21内壁适配，陶瓷固定环的内径与加热装置20外壁相适配。
如图1所示，加热器22包括壳体221和设置在壳体221内部的电加热丝222，电加热丝222从位于壳体一端的出线端引出并与外部的接线端子连接，从而方便与外部导线连接。导热套筒21与壳体221的出线端相对应的端部上具有出线孔211，出线孔211内安装有如图6b所示的具有通孔的绝缘密封孔套212，导线从通孔中穿出并延伸至导热套筒21的外部。绝缘密封孔套212能够有效地对出线孔密封，从而防止导热绝缘油从出线孔211漏出。
优选地，为了方便安装，以及使用过程中保持电加热丝222形状稳定，在壳体内部还设置有绝缘导热棒224，电加热丝222按一定的形状缠绕在导绝缘导热棒224上，较优选地可以安装螺旋的方式缠绕在绝缘导热棒224上，从而可以保持电加热丝222形状稳定，均匀地分布在壳体内部，提高加热的均匀程度，从而提高加热效率。电加热丝222按照螺旋型绕制，可以加长电热丝的长度，一方面提高功率，另一方面增大发热面积。
优选地，壳体221内部还填充有第二导热绝缘介质223。通过第二导热绝缘介质223填充壳体221内部的剩余空间，使电加热丝222与壳体221通过导热性大于气体的第二导热绝缘介质223传热，从而提高传热效率，从而也可以及时地将电加热丝222产生的热量传递到壳体外部，从而防止电加热丝222温度过高而引起电加热丝222熔化、烧断等。另外，第二导热绝缘介质223具有绝缘性能，通过绝缘材料填充，能够使电加热丝222与壳体221隔离，防止壳体221漏电，保证安全性。通过第一导热绝缘介质23和第二导热绝缘介质223两次绝缘隔离，在最大程度上保证了冷媒加热装置的安全性，满足基本绝缘和附加绝缘要求。
因为绝缘导热棒224和第二导热绝缘介质223均与电加热丝直接接触，温度较高，普通的绝缘导热材料在高温是情况下有可能氧化或者其他情况下质变。综合考虑，绝缘导热棒224和第二导热绝缘介质223的材料均为氧化镁，即绝缘导热棒224为氧化镁棒，第二导热绝缘介质223为氧化镁粉。
为了能够对冷媒加热装置有效控制，防止温度较低不能满足加热要求，也防止温度过高造成冷媒和压缩机的润滑油粘性变大，发生质变，影响压缩机性能，甚至结焦，堵塞管路，引起压缩机故障，加热器22内部还设置有温度传感器225，通过温度传感器225检测温度信号从而对加热器22反馈控制，当温度较低时，可以加大加热功率或者加热时间；温度较高时，可以减小加热功率，或者关闭加热器22。
温度传感器225可以是一个或者多个并与外部的主控单元连接。在本实施例中，温度传感器225为设置在壳体221出线端距离电加热丝222一定距离的热敏电阻。采用热敏电阻作为温度传感器，能够直接将温度信号转化为电信号，便于控制。热敏电阻与主板的控制端进行连接，冷媒加热装置工作时，内部电加热丝222工作，设置在电加热丝222附近的热敏电阻感受温度，根据热敏电阻的性能和实验测试，当加热器22的温度达到TU℃时，对应的热敏电阻检测转化为控制信号的阻值为Y欧姆。其中TU为设计所需要控制的加热器22不能超过的高温温度阀值，Y为对应温度值TU经过主控检测转换后的热敏电阻阻值。
优选地，如图1和图6c所示，为了保持温度传感器225固定可靠，可以在出线端距离电加热丝222一定距离的位置设置温度传感器固定块226，温度传感器固定块226上设置有与温度传感器相配合的固定槽，温度传感器225固定设置在该固定槽中。优选地，该温度传感器固定块226也采用氧化镁材料，具有良好的导热性，从而使温度传感器测量的温度更准确。
如图1所示，在加热器22的与出线端相对的另一端，还设置有与电加热丝222串联的加热保护装置227，将温度传感器225和加热保护装置227分别设置在加热器22的两端是为了更好的对加热器22更好的控制。首先，加热器22的出线端为器冷端，即该端温度相对较低，能够有效地降低温度传感器225的要求，有利于节约成本；同时，由于温度传感器225也需要向外引线，将温度传感器225设置在出线端方便设置和布线；另外，温度传感器225的引线不需要经过高温区，从而防止了电加热丝222产生的高温对其引线的影响，从而干扰温度传感器225测量温度的准确性。将加热保护装置227设置在加热器22的另一端，即高温端，能够有效地防止加热器22内部温度过高而造成冷媒和压缩机的润滑油粘性变大，发生质变。
加热保护装置227包括相互串联的限温器227a和熔断器227b，在正常情况下，通过温度传感器225能够使温度控制在可以设计的范围内，当温度出现异常情况时，限温器227a可以在温度过高的情况下跳开，从而断开电路，使电加热丝222停止工作，这种跳开使可逆的，当温度下降到合理的范围时，限温器227a能够重新导通。如果温度传感器225与限温器227a均没有对温度形成有效控制，导致温度持续升高的情况下，熔断器227b内部的熔断丝在一定的温度下熔断，从而切断电路，保证安全，但是这种变化是不可逆的，熔断器227b内部的熔断丝熔断后需要重新更换熔断丝才可以重新导通。本实施例通过温度传感器225、限温器227a和熔断器227b的配合使用，能够把断开温度设定在设计控制温度内，避免因电加热器温度过高，导致管路内部冷媒因电加热温度过高引起化学变质或结焦，堵塞管路。
如图2所示，根据本发明的第二实施例，在第一实施例的基础上，在导热套筒21外壁设置有螺旋翅片215。通过在导热套筒21外表面设置螺旋翅片215，有效地增加了导热套筒21与冷媒的接触面积，使冷媒与导热套筒21能够充分换热，提高加热效率。另外，螺旋翅片215能够使冷媒螺旋状流动，即使高温冷媒和低温冷媒充分混合，避免了冷媒受热不均的问题。
如图3所示，根据本发明的第三实施例，在第二实施例的基础上，其螺旋翅片215的外周侧与冷媒外管10的内壁贴合或者与冷媒外管10连接，从而使冷媒外管10与加热装置20之间的冷媒容腔11分割为螺旋状通道。相比第二实施例，能够更进一步地增加换热面积和流道长度，从而提高换热效率，也能够更有效地使高温和低温冷媒混合均匀，避免了冷媒受热不均的问题。
本发明还提供了一种空调器，包括蒸发器，蒸发器的入口端的冷媒管道上设置有前述的冷媒加热装置。通过对冷媒的加热，能够有效地解决蒸发器接霜的问题。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
本发明的冷媒加热装置及具有其的空调器，通过在冷媒外管上设置观察镜，从而可以在开发试验时，便于设计员在使用电加热器时，观察冷媒的两相流状态转换与电加热器管壁温度关系，其次，售后人员可以通过该观察镜查看冷媒被长期加热使用后是否存在冷媒和压缩机润滑油混合体结焦变质情况发生，便于售后人员及时维护清洁管路系统。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种冷媒加热装置，其特征在于，包括冷媒外管(10)，以及至少部分设置在所述冷媒外管(10)内部的加热装置(20)；
所述冷媒外管(10)与所述加热装置(20)之间形成冷媒容腔(11)，所述冷媒外管(10)上设置有与所述冷媒容腔(11)导通的冷媒入口(12)和冷媒出口(13)；
所述冷媒外管(10)上还设置至少一个用于对所述冷媒外管(10)的内部进行观察的观察镜(14)；
所述加热装置(20)包括导热套筒(21)，所述导热套筒(21)内部设置有加热器(22)，所述加热器(22)包括壳体(221)和设置在所述壳体(221)内部的电加热丝(222)，所述壳体(221)的一端为引出所述电加热丝(222)的出线端；
所述加热器(22)还至少包括一个设置在所述壳体(221)内部以测定温度的温度传感器(225)，所述温度传感器(225)通过固定块(226)固定设置在所述壳体(221)的出线端的内部；
所述固定块(226)上设置有与所述温度传感器(225)相配合的固定槽，所述温度传感器(225)固定设置在所述固定槽中。
2.根据权利要求1所述的冷媒加热装置，其特征在于，
所述观察镜(14)包括固定设置在所述冷媒外管(10)上的镜帽(141)，所述镜帽(141)上设置有观察窗(142)。
3.根据权利要求2所述的冷媒加热装置，其特征在于，
所述镜帽(141)通过筒状的连接螺栓(143)固定在所述冷媒外管(10)上，并通过密封圈(144)密封。
4.根据权利要求1所述的冷媒加热装置，其特征在于，
所述导热套筒(21)内充满使所述加热器(22)与所述导热套筒(21)绝缘隔离并传热的第一导热绝缘介质(23)，所述第一导热绝缘介质(23)为导热绝缘油。
5.根据权利要求1所述的冷媒加热装置，其特征在于，
所述壳体(221)内部填充有使所述电加热丝(222)与所述壳体(221)绝缘隔离并传热的第二导热绝缘介质(223)，所述第二导热绝缘介质(223)为氧化镁粉。
6.根据权利要求1所述的冷媒加热装置，其特征在于，
所述加热器(22)还包括绝缘导热棒(224)，所述电加热丝(222)缠绕在所述绝缘导热棒(224)上，所述绝缘导热棒(224)为氧化镁棒。
7.根据权利要求5或6所述的冷媒加热装置，其特征在于，
所述加热器(22)还包括与所述电加热丝(222)串联的加热保护装置(227)，所述加热保护装置(227)包括相互串联的限温器(227a)和熔断器(227b)。
8.根据权利要求5所述的冷媒加热装置，其特征在于，
所述导热套筒(21)与所述壳体(221)的出线端相对应的端部上具有出线孔(211)；
所述出线孔(211)内安装有具有通孔的绝缘密封孔套(212)，导线从所述通孔中穿出并延伸至所述导热套筒(21)的外部。
9.根据权利要求4所述的冷媒加热装置，其特征在于，
所述导热套筒(21)内部还设置有支撑固定所述加热器(22)并使所述导热套筒(21)的内壁与所述加热器(22)的外壁之间具有间隙的支撑固定装置(24)；
所述支撑固定装置(24)为陶瓷固定环，所述陶瓷固定环的外径与所述导热套筒(21)内壁适配，所述陶瓷固定环的内径与所述加热装置(20)外壁相适配。
10.根据权利要求4所述的冷媒加热装置，其特征在于，
所述导热套筒(21)上具有第一导热绝缘介质填充口(214)以及与所述第一导热绝缘介质填充口(214)相适配的密封盖。
11.根据权利要求4所述的冷媒加热装置，其特征在于，
所述加热装置(20)还包括设置在所述导热套筒(21)外壁上的螺旋翅片(215)。
12.根据权利要求11所述的冷媒加热装置，其特征在于，
所述螺旋翅片(215)的外周侧与所述冷媒外管(10)的内壁贴合从而将所述冷媒容腔(11)分割为螺旋状通道；
所述冷媒入口(12)和冷媒出口(13)分别位于所述螺旋状通道的一端。
13.一种空调器，包括蒸发器，其特征在于，所述蒸发器的入口端的冷媒管道上设置有权利要求1至12中任一项所述的冷媒加热装置。
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