CN106016833B - 一种高温热泵热水器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高温热泵热水器，包括压缩机、四通换向阀、水箱、设置在水箱中的冷凝器、节流装置以及蒸发器，其中压缩机、冷凝器、节流装置以及蒸发器依次连接并形成循环回路，节流装置包括并联设置的电子膨胀阀和毛细管，毛细管的进液口端设有流量实时控制装置，流量实时控制装置包括电磁阀和控制器，控制器通过控制电磁阀的开通频率来调节通过电磁阀的制冷剂流量。进而该高温热泵热水器可以通过控制电子膨胀阀和电磁阀的开启和关闭来实时的调节通过节流装置的制冷剂流量，同时，采用扰动的方式对通过电磁阀的循环流量进行调节，提高了系统循环流量的控制精度以及压缩机的运行效率。

Description

一种高温热泵热水器
技术领域
本发明涉及热水器领域，尤其涉及一种高温热泵热水器。
背景技术
空气能热水器，也称为空气源热泵热水器，其工作原理是将空气中的低温热量吸收进来，经过蒸发器将制冷剂气化，然后通过压缩机压缩后增压升温，压缩后的高温热能以此来加热水温。随着社会的发展，人们对于生活用水的要求越来越高，热泵热水器要求在外界环境温度为-7℃至43℃的条件下，产生高达80℃的生活用水，为了满足对于水温更大的运行范围的需求，高温型热泵热水器应运而生。现有的高温型热泵热水器中的节流装置一般采用单一热力膨胀阀或者电子膨胀阀，为了保证热力膨胀阀或者电子膨胀阀的控制精度，因其控制机构的特性，其流量控制范围(最小开度，最大开度)一般设计较小，因此不能适用于较宽温度范围的调节。当处于极端工作环境下时，在水温上升的过程中，流量控制区间增大并超过了阀件的调节范围，进而影响了进入蒸发器中的制冷剂的循环量，从而使压缩机工作效率降低。
为了解决上述问题，如图1所示，中国专利文献CN103322681A公开了一种热泵热水器，包括压缩机1′、四通换向阀2′、水箱3′、设置在水箱3′中的冷凝器4′、节流装置5′、蒸发器6′以及气液分离器7′，其中压缩机1′、冷凝器4′、节流装置5′、蒸发器6′以及气液分离器7′依次连接并形成循环回路，四通换向阀2′的四个开口分别连接压缩机1′的排气口、冷凝器4′的制冷剂进口、蒸发器6′的制冷剂出口和气液分离器7′的制冷剂进口，节流装置5′包括并联设置的主毛细管51′和辅毛细管52′，辅毛细管52′的进液口端设有流量实时控制装置，流量实时控制装置包括电磁阀8′、与电磁阀8′电连接的控制器以及与控制器电连接的温度传感器，控制器用于根据温度传感器测得的系统内外的温度信号控制通过电磁阀8′的制冷剂流量。
上述热泵热水器虽然采用流量控制装置配合主毛细管51′和辅毛细管52′的方式，改善了采用单一热力膨胀阀或者电子膨胀阀不能适用于较宽范围的调节的问题，但是毛细管因自身结构的特性，仍然无法自动调节开度；同时，流量控制装置仅仅只能够通过感测系统内外的温度来控制电磁阀的制冷剂流量，进而带来了该节流装置的控制精度低的技术问题。因此，如何在保证热泵热水器具有较宽温度调节范围的情况下，提高节流装置的控制精度成为了现如今亟待解决的问题。
发明内容
为此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的热泵热水器的节流装置控制精度低的技术缺陷，从而提供一种控制精度高的高温热泵热水器。
为了实现上述目的，本发明提供一种高温热泵热水器，包括压缩机、四通换向阀、水箱、设置在水箱中的冷凝器、节流装置以及蒸发器，其中压缩机、冷凝器、节流装置以及蒸发器依次连接并形成循环回路，节流装置包括并联设置的电子膨胀阀和毛细管，毛细管的进液口端设有流量实时控制装置，流量实时控制装置包括电磁阀和控制器，控制器通过控制电磁阀的开通频率来调节通过电磁阀的制冷剂流量。
作为优选，流量实时控制装置还包括温度传感器组，温度传感器组与控制器电连接，并将测得的系统内外温度实时反馈给控制器。
作为优选，温度传感器组包括放置在水箱中的水温传感器、放置在压缩机排气口处的排气温度传感器以及测量整机环境温度的整机温度传感器，水温传感器、排气温度传感器和整机温度传感器分别与控制器电连接，并将测得的温度信号实时反馈给控制器。
作为优选，流量实时控制装置还包括检测压缩机运行电流的检测元件，检测元件与控制器电连接，并将检测到的电流信号实时反馈给控制器。
作为优选，控制器设定有压缩机保护电流，并且压缩机保护电流大于压缩机自身的额定最大电流。
作为优选，电子膨胀阀与控制器之间设置有将电子膨胀阀的开度信号实时传递给控制器的开度信号线。
作为优选，控制器以脉冲的方式控制电磁阀的开通频率。
作为优选，四通换向阀的四个开口分别连接压缩机的排气口、冷凝器的制冷剂进口、蒸发器的制冷剂出口以及压缩机的制冷剂进口。
作为优选，蒸发器旁设置有对其供热的风扇。
作为优选，高温热泵热水器还包括气液分离器，气液分离器设置于四通换向阀和压缩机的进气口之间。
本发明提供的高温热泵热水器具有如下优点：
1.由于节流装置包括并联设置的电子膨胀阀和毛细管，通过控制电子膨胀阀的开度可以实时有效的控制通过电子膨胀阀的制冷剂流量；同时，通过在毛细管的进液口端设有流量实时控制装置，流量实时控制装置包括电磁阀和控制器，控制器通过控制电磁阀的开通频率来调节通过电磁阀的制冷剂流量，进而该高温热泵热水器可以通过控制电子膨胀阀和电磁阀的开启和关闭来实时的调节通过节流装置的制冷剂流量，同时，采用扰动的方式对通过电磁阀的循环流量进行调节，提高了系统循环流量的控制精度以及压缩机的运行效率。
2.由于温度传感器组包括放置在水箱中的水温传感器、放置在压缩机排气口处的排气温度传感器以及测量整机环境温度的整机温度传感器，进而控制器可以通过实时检测到的水温、排气温度以及整机温度分析系统的内外温度，以做出相应的响应来控制电磁阀的开通频率，从而提高了节流装置的控制精度。
3.由于流量实时控制装置还包括检测压缩机运行电流的检测元件，检测元件与控制器电连接，并将检测到的电流信号实时反馈给控制器；同时，在压缩机工作的过程中，其运行电流与水温、压缩机本体温度和压缩机负载成正比，即水温越大，运行电流越大；压缩机本体温度越大，运行电流越大；压缩机负载越大，运行电流越大，进而控制器可以通过对实时反馈的压缩机运行电流进行分析，来控制电磁阀的开通频率，从而调节通过节流装置的制冷剂流量，以达到自动卸载和压缩机本体温度保护的目的。
4.由于控制器设定有压缩机保护电流，并且压缩机保护电流大于压缩机自身的额定最大电流，当压缩机负载过大时，压缩机的运行电流过大，检测元件将检测到的电流信号传递给控制器以调节通过节流装置的制冷剂流量，进而通过电磁阀进行卸载，从而保证压缩机在一定电流范围内的安全运行，达到过大电流保护的效果，保证了整机的正常运行。
5.由于电子膨胀阀与控制器之间设置有将电子膨胀阀的开度信号实时传递给控制器的开度信号线，进而控制器可以实时对电子膨胀阀的开度信号进行的分析，来调节通过节流装置的制冷剂流量，从而提高了节流装置的控制精度。
6.由于控制器以脉冲的方式控制电磁阀的开通频率，进而实现了对通过节流装置的制冷剂流量的脉冲扰动，从而提高了压缩机运行效率。
7.由于四通换向阀的四个开口分别连接压缩机的排气口、冷凝器的制冷剂进口、蒸发器的制冷剂出口以及压缩机的制冷剂进口，进而在寒冷环境下可以利用四通换向阀改变制冷剂的流动方向来达到除霜的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式的技术方案，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对发明作进一步详细说明。
图1为现有技术的热泵热水器的结构示意图。
图2为本发明高温热泵热水器的一种实施方式的结构示意图。
图中各附图标记说明如下。
1′-压缩机；2′-四通换向阀；3′-水箱；4′-冷凝器；
5′-节流装置；51′-主毛细管；52′-辅毛细管；6′-蒸发器；
7′-气液分离器；8′-电磁阀；1-压缩机；2-四通换向阀；
3-水箱；4-冷凝器；5-节流装置；51-电子膨胀阀；52-毛细管；
53-电磁阀；6-蒸发器；7-风机。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图2所示的高温热泵热水器的一种具体实施方式，包括压缩机1、四通换向阀2、水箱3、设置在水箱3中的冷凝器4、节流装置5以及蒸发器6，其中压缩机1、冷凝器4、节流装置5以及蒸发器6依次连接并形成循环回路，节流装置5包括并联设置的电子膨胀阀51和毛细管52，毛细管52的进液口端设有流量实时控制装置，流量实时控制装置包括电磁阀53和控制器，控制器通过控制电磁阀53的开通频率来调节通过电磁阀53的制冷剂流量。
上述高温热泵热水器，由于节流装置5包括并联设置的电子膨胀阀51和毛细管52，通过控制电子膨胀阀51的开度可以实时有效的控制通过电子膨胀阀51的制冷剂流量；同时，通过在毛细管52的进液口端设有流量实时控制装置，流量实时控制装置包括电磁阀53和控制器，控制器通过控制电磁阀53的开通频率来调节通过电磁阀53的制冷剂流量，进而该高温热泵热水器可以通过控制电子膨胀阀和电磁阀的开启和关闭来实时的调节通过节流装置的制冷剂流量，同时，采用扰动的方式对通过电磁阀的循环流量进行调节，提高了系统循环流量的控制精度以及压缩机的运行效率。
作为可选的实施方式，流量实时控制装置还包括温度传感器组，温度传感器组与控制器电连接，并将测得的系统内外温度实时反馈给控制器。
温度传感器组包括放置在水箱3中的水温传感器、放置在压缩机1排气口处的排气温度传感器以及测量整机环境温度的整机温度传感器，水温传感器、排气温度传感器和整机温度传感器分别与控制器电连接，并将测得的温度信号实时反馈给控制器。进而控制器可以通过实时检测到的水温、排气温度以及整机温度分析系统的内外温度，以做出相应的响应来控制电磁阀53的开通频率，从而提高了节流装置5的控制精度。
作为可选的实施方式，流量实时控制装置还包括检测压缩机1运行电流的检测元件，检测元件与控制器电连接，并将检测到的电流信号实时反馈给控制器。同时，在压缩机1工作的过程中，其运行电流与水温、压缩机1本体温度和压缩机1负载成正比，即水温越大，运行电流越大；压缩机1本体温度越大，运行电流越大；压缩机1负载越大，运行电流越大，进而控制器可以通过对实时反馈的压缩机1运行电流进行分析，来控制电磁阀53的开通频率，从而调节通过节流装置5的制冷剂流量，以达到自动卸载和压缩机1本体温度保护的目的。
控制器设定有压缩机保护电流，并且压缩机保护电流大于压缩机1自身的额定最大电流。当压缩机1负载过大时，压缩机1的运行电流过大，检测元件将检测到的电流信号传递给控制器以调节通过节流装置5的制冷剂流量，进而通过电磁阀53进行卸载，从而保证压缩机1在一定电流范围内的安全运行，达到过大电流保护的效果，保证了整机的正常运行。
作为可选的实施方式，电子膨胀阀51与控制器之间设置有将电子膨胀阀51的开度信号实时传递给控制器的开度信号线。进而控制器可以实时对电子膨胀阀51的开度信号进行的分析，来调节通过节流装置5的制冷剂流量，从而提高了节流装置5的控制精度。
作为可选的实施方式，控制器以脉冲的方式控制电磁阀53的开通频率。进而实现了对通过节流装置5的制冷剂流量的脉冲扰动，从而提高了压缩机1运行效率。
作为可选的实施方式，四通换向阀2的四个开口分别连接压缩机1的排气口、冷凝器4的制冷剂进口、蒸发器6的制冷剂出口以及压缩机1的制冷剂进口。进而在寒冷环境下可以利用四通换向阀2改变制冷剂的流动方向来达到除霜的目的。
作为可选的实施方式，蒸发器6旁设置有对其供热的风机7。
作为可选的实施方式，还包括气液分离器(图未示)，气液分离器设置于四通换向阀2和压缩机1的进气口之间。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种高温热泵热水器，包括压缩机(1)、四通换向阀(2)、水箱(3)、设置在所述水箱(3)中的冷凝器(4)、节流装置(5)以及蒸发器(6)，其中所述压缩机(1)、所述冷凝器(4)、所述节流装置(5)以及蒸发器(6)依次连接并形成循环回路，其特征在于，所述节流装置(5)包括并联设置的电子膨胀阀(51)和毛细管(52)，所述毛细管(52)的进液口端设有流量实时控制装置，所述流量实时控制装置包括电磁阀(53)和控制器，所述控制器通过控制所述电磁阀(53)的开通频率来调节通过所述电磁阀(53)的制冷剂流量；所述电磁阀(53)配合所述电子膨胀阀(51)的开度控制调节通过所节流装置的制冷剂流量。
2.根据权利要求1所述的高温热泵热水器，其特征在于，所述流量实时控制装置还包括温度传感器组，所述温度传感器组与所述控制器电连接，并将测得的系统内外温度实时反馈给控制器。
3.根据权利要求2所述的高温热泵热水器，其特征在于，所述温度传感器组包括放置在所述水箱(3)中的水温传感器、放置在所述压缩机(1)排气口处的排气温度传感器以及测量整机环境温度的整机温度传感器，所述水温传感器、所述排气温度传感器和所述整机温度传感器分别与所述控制器电连接，并将测得的温度信号实时反馈给所述控制器。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的高温热泵热水器，其特征在于，所述流量实时控制装置还包括检测所述压缩机(1)运行电流的检测元件，所述检测元件与所述控制器电连接，并将检测到的电流信号实时反馈给控制器。
5.根据权利要求4中所述的高温热泵热水器，其特征在于，所述控制器设定有压缩机保护电流，并且所述压缩机保护电流大于所述压缩机(1)自身的额定最大电流。
6.根据权利要求1所述的高温热泵热水器，其特征在于，所述电子膨胀阀(51)与所述控制器之间设置有将所述电子膨胀阀(51)的开度信号实时传递给所述控制器的开度信号线。
7.根据权利要求1所述的高温热泵热水器，其特征在于，所述控制器以脉冲的方式控制所述电磁阀(53)的开通频率。
8.根据权利要求1所述的高温热泵热水器，其特征在于，所述四通换向阀(2)的四个开口分别连接所述压缩机(1)的排气口、所述冷凝器(4)的制冷剂进口、所述蒸发器(6)的制冷剂出口以及所述压缩机(1)的制冷剂进口。
9.根据权利要求1所述的高温热泵热水器，其特征在于，所述蒸发器(6)旁设置有对其供热的风机(7)。
10.根据权利要求1所述的高温热泵热水器，其特征在于，还包括气液分离器，所述气液分离器设置于所述四通换向阀(2)和所述压缩机(1)的进气口之间。
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