CN107990607B - 一种冷媒加热装置和空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种冷媒加热装置和空调器，冷媒加热装置包括：储液罐(1)，沿竖直方向放置；进管(2)，与所述储液罐(1)相接且与所述储液罐(1)内部相连通、能够通过所述进管(2)将冷媒通入所述储液罐(1)中；出管(3)，与所述储液罐(1)相接且与所述储液罐(1)内部相连通、能够将所述储液罐(1)中的冷媒通过所述出管(3)导出；加热部件(4)，设置于所述储液罐(1)上且位于所述储液罐(1)竖直方向下部的位置。通过本发明能够防止和避免对气态冷媒进行加热而造成的气态冷媒温度过高而产生的局部过热，防止润滑油分解焦化造成系统堵塞、降低空调使用寿命的情况发生，提高冷媒的均匀受热程度，提高空调器使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于空调技术领域，具体涉及一种冷媒加热装置和空调器。
背景技术
现有热泵空调系统化霜热量主要来自压缩机做功，如果化霜期间室内风机运转，将会把用于化霜的热量吹入室内供热，从而削弱化霜能力。
为了解决该问题，申请号为CN201210115635.7的专利公布了一种制冷剂加热装置。该装置由外壳、电加热管和制冷剂进口管路组成；外壳设置有制冷剂进口、制冷剂出口以及电加热管安装口；所述电加热管通过电加热管安装口伸进外壳内腔中，电加热管电源端子位于外壳外部；制冷剂进口管路与外壳在制冷剂进口处连接；电加热管外表面采用能够强化传热的肋片结构。所述肋片结构为螺纹肋片或环形肋片或条状肋片结构。所述螺纹肋片呈螺旋状缠绕于电加热管外表面，螺纹肋片的外端部与外壳的内腔壁之间的距离L小于(1/20)D，D代表制冷剂容器的直径。
该制冷剂加热装置中电加热管与冷媒直接接触，漏电、腐蚀的风险很大。为了确保冷媒换热均匀，避免局部过热的发生，电加热管外表面采用能够强化传热的肋片结构，且肋片的外端部与外壳的内腔壁之间的距离L小于(1/20)D，该种设计加工精度要求极高，同时冷媒通过肋片外端部与外壳内腔壁之间间隙旁通的可能性很大，因此无法可靠的避免局部过热的发生，致使润滑油分解焦化造成系统堵塞，降低空调使用寿命。
由于现有技术中的制冷剂加热装置加工要求高，漏电、腐蚀的隐患很大，同时缺少避免局部过热的有效措施，易引起润滑油分解焦化造成系统堵塞，降低空调使用寿命等技术问题，因此本发明研究设计出一种冷媒加热装置和空调器。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的冷媒加热装置存在局部过热会易引起润滑油分解焦化造成系统堵塞，降低空调使用寿命的缺陷，从而提供一种冷媒加热装置和空调器。
本发明提供一种冷媒加热装置，其包括：
储液罐，沿竖直方向放置；
进管，与所述储液罐相接且与所述储液罐内部相连通、能够通过所述进管将冷媒通入所述储液罐中；
出管，与所述储液罐相接且与所述储液罐内部相连通、能够将所述储液罐中的冷媒通过所述出管导出；
加热部件，设置于所述储液罐上且位于所述储液罐竖直方向下部的位置。
优选地，
所述储液罐中填充有气液两相冷媒时，所述加热部件设置在竖直方向上不高于气液两相分界液面的位置。
优选地，
定义所述储液罐具有高度中分线，所述加热部件的设置位置在竖直方向上不高于所述高度中分线。
优选地，
所述加热部件设置于所述储液罐的外表面上。
优选地，
所述加热部件为厚膜电路，通过印刷烧结的方式敷设在所述储液罐的外表面上。
优选地，
所述厚膜电路内设置有限温和熔断装置。
优选地，
所述进管为一根，连接于所述储液罐的下端。
优选地，
所述出管为一根，连接于所述储液罐的下端；或者，
所述出管为一根，连接于所述储液罐的上端；或者，
所述出管为两根，其中一根连接于所述储液罐的下端、另一根连接于所述储液罐的上端。
优选地，
所述储液罐的外表面贴附有保温材料；
和/或，所述储液罐的形状为柱状，其上下表面均为球面；
和/或，所述储液罐的材质为铜、铝或不锈钢。
本发明还提供一种空调器，包括冷媒循环管路，其包括前任一项所述的冷媒加热装置，所述冷媒加热装置串接在所述冷媒循环管路中。
本发明提供的一种冷媒加热装置和空调器具有如下有益效果：
1.本发明的冷媒加热装置和空调器，通过将加热部件设置于所述储液罐上且位于所述储液罐竖直方向下部的位置，由于冷媒进入储液罐后受重力作用会出现气液分层，液态冷媒沉于储液罐的下部，气态冷媒上浮于储液罐的上部，当该加热装置上电开启的时候加热部件能够直接给液态冷媒加热，该过程与电水壶烧开水类似，有效地防止和避免了对气态冷媒进行加热而造成的气态冷媒温度过高而产生的局部过热，防止润滑油分解焦化造成系统堵塞、降低空调使用寿命的情况发生，提高冷媒的均匀受热程度，提高空调器使用寿命，且能有效地提升热泵空调系统的化霜能力、保证化霜时室内仍然保持制热的舒适性；
2.本发明的冷媒加热装置和空调器，在制冷或制热工况不开启的时候，该进入装置可以起到气液分离器的作用，使进入蒸发端(制冷工况为内机换热器，制热工况为外机换热器)的冷媒全为液态，从而提高蒸发端换热器的换热效率。
3.本发明的冷媒加热装置和空调器，由储液罐、进出管和厚膜电路组成，厚膜电路设置在储液罐的下部外表面，不与冷媒直接接触，可以有效的避免漏电、腐蚀现象的发生。
附图说明
图1是本发明的冷媒加热装置的实施例一的结构示意图；
图2是本发明的冷媒加热装置的实施例一的制热/化霜结构示意图；
图3是本发明的冷媒加热装置的实施例一的制冷结构示意图；
图4是本发明的冷媒加热装置的实施例二的结构示意图；
图5是本发明的冷媒加热装置的实施例二的制热结构示意图；
图6是本发明的冷媒加热装置的实施例二的化霜结构示意图；
图7是本发明的冷媒加热装置的实施例二的制冷结构示意图；
图中附图标记表示为：
1、储液罐；2、进管；3、出管；4、加热部件；41、厚膜电路；5、气液两相分界面。
具体实施方式
如图1-7所示，本发明提供一种冷媒加热装置，其包括：
储液罐1，沿竖直方向放置；
进管2，与所述储液罐1相接且与所述储液罐1内部相连通、能够通过所述进管2将冷媒通入所述储液罐1中；
出管3，与所述储液罐1相接且与所述储液罐1内部相连通、能够将所述储液罐1中的冷媒通过所述出管3导出；
加热部件4，设置于所述储液罐1上且位于所述储液罐1竖直方向下部的位置。
通过将加热部件设置于所述储液罐上且位于所述储液罐竖直方向下部的位置，由于冷媒进入储液罐后受重力作用会出现气液分层，液态冷媒沉于储液罐的下部，气态冷媒上浮于储液罐的上部，当该加热装置上电开启的时候加热部件能够直接给液态冷媒加热，该过程与电水壶烧开水类似，有效地防止和避免了对气态冷媒进行加热而造成的气态冷媒温度过高而产生的局部过热，防止润滑油分解焦化造成系统堵塞、降低空调使用寿命的情况发生，提高冷媒的均匀受热程度，提高空调器使用寿命，且能有效地提升热泵空调系统的化霜能力、保证化霜时室内仍然保持制热的舒适性；
在制冷或制热工况不开启的时候，该进入装置可以起到气液分离器的作用，使进入蒸发端(制冷工况为内机换热器，制热工况为外机换热器)的冷媒全为液态，从而提高蒸发端换热器的换热效率。
优选地，
所述储液罐1中填充有气液两相冷媒时，所述加热部件4设置在竖直方向上不高于气液两相分界液面的位置。这样能够进一步有效地保证加热部件加热的是气液两相冷媒中的液相冷媒，使得冷媒的受热更加均匀、有效避免气态冷媒被加热而致使局部过热，而出现润滑油分解焦化造成系统堵塞的情况发生，
这个加热装置使用的时候是竖着放的(如附图中所示)，受重力作用，液态冷媒沉在储液罐下部，气态冷媒上浮在储液罐上部，我们方案中的厚膜电路设置在下部，其加热的冷媒是液态冷媒。
液态冷媒受热会气化成饱和气态冷媒，吸收大量的热量(存在相变潜热)，该过程冷媒的温度不发生变化，因此不会出现局部过热。如果厚膜电路布置的位置不合理，加热的是气态冷媒，而气态冷媒受热过程不存在相变潜热(吸热量与相变潜热不是一个数量级)，因此温度会升的很高，变成过热气态冷媒，致使局部过热发生，高到一定程度会导致周围粘附的润滑油分解焦化(约170℃左右)，从而对系统造成堵塞。
对于如何保证厚膜电路一致处在液态冷媒液面以下，可以通过调节冷媒灌注量，膨胀阀开度，以及监控储液罐温度等实现。
优选地，
定义所述储液罐1具有高度中分线，所述加热部件4的设置位置在竖直方向上不高于所述高度中分线。由于气液两相冷媒的液面通常位于储液罐竖直方向的高度中分线以下，那么将加热部件设置在高度中分线以下能够尽量地保证加热部件加热的是液态冷媒，能够有效地保证冷媒受热均匀、不存在局部过热的情况发生。
优选地，
所述加热部件4设置于所述储液罐1的外表面上。将加热部件设置在储液罐的下部外表面，不与冷媒直接接触，可以有效的避免漏电、腐蚀现象的发生。在使用的时候，该装置直接接入现有热泵空调系统的管路中。该装置加工工艺成熟，且无特殊要求，成本低廉，利于推广应用。
优选地，
所述加热部件4为厚膜电路41，通过印刷烧结的方式敷设在所述储液罐1的外表面上。通过将加热部件选择为厚膜电路、相对于普通的加热部件而言能够有效地减小其体积、减小占用空间，使得结构紧凑，也发热量大。本发明所述的冷媒加热装置由储液罐、进出管和厚膜电路组成，厚膜电路设置在储液罐的下部外表面，不与冷媒直接接触，可以有效的避免漏电、腐蚀现象的发生。
优选地，
所述厚膜电路41内设置有限温和熔断装置。这样能够提高冷媒加热装置的安全性和可靠性。
优选地，
所述进管2为一根，连接于所述储液罐1的下端。如图1-7所示，通过一根进管能够将冷媒通入储液罐中，实现冷媒的有效进入。
优选地，
所述出管3为一根，连接于所述储液罐1的下端；这是本发明的实施例一(如图1-3所示)的结构形式，通过设置于储液罐下端的一根出管能够对经过加热后的冷媒进行导出，能够适用于制冷、制热和化霜等多种情况；
或者，所述出管3为一根，连接于所述储液罐1的上端；
或者，所述出管3为两根，其中一根连接于所述储液罐1的下端、另一根连接于所述储液罐1的上端。这是本发明的实施例二(如图4-7所示)的结构形式，通过设置于储液罐下端的一根出管和设置于储液罐上端的一根出管能够对经过加热后的冷媒进行选择性的导出，在制冷时右下管作为进管2、左下管作为出管3(如图7)，制热时左下管作为进管2、右下管作为出管3(如图5)，化霜时左下管作为进管2、上管作为出管3(如图6)，由于化霜时最好需要较高热量的高温气体冷媒进行换热，因此在储液罐上方设置的上管应用于除霜时冷媒出管能够有效保证导出的为气态冷媒、这样可以提高放热效率，从而提高除霜效果。
实施例一：
该实施例中进出管共两个(左下端、右下端)，全设置在储液罐的下部(如图1所示)；在制热或化霜期间冷媒由左下端流入，从右下端流出(如图2所示)；在制冷期间冷媒由右下端流入，从左下端流出(如图3所示)。
实施例二：
该实施例中进出管共三个(左下端、右下端和上端)，其中左下端和右下端设置在贮液罐的下部，上端设置在贮液罐的上部(如图4所示)；在制热期间冷媒由左下端流入，从右下端流出(如图5所示)；在化霜期间冷媒由左下端流入，从上端流出(如图6所示)；在制冷期间冷媒由右下端流入，从左下端流出(如图7所示)。在制热(该装置上电的情况下)或化霜期间，冷媒也可以从左下端流入，并从右下端和上端同时流出。
优选地，
所述储液罐1的外表面贴附有保温材料；这样能够对储液罐进行保温隔热，保证储液罐中冷媒的高温热量不散失；
和/或，所述储液罐1的形状为柱状，其上下表面均为球面，或者上表面为球面、下表面为平面；这是本发明的储液罐的优选结构形状，储液罐的下表面设计成平面能够便于焊接进出管和安放于支承台上；
和/或，所述储液罐1的材质为铜、铝或不锈钢。这样能够提高储液罐的传热效果，保证冷媒从加热部件上获得最大的热量。
本发明还提供一种空调器，包括冷媒循环管路，其包括前任一项所述的冷媒加热装置，所述冷媒加热装置串接在所述冷媒循环管路中。
由于液态冷媒受热会气化成饱和气态冷媒，吸收大量的热量(存在相变潜热)，该过程冷媒的温度不发生变化，因此不会出现局部过热。如果厚膜电路布置的位置不合理，加热的是气态冷媒，而气态冷媒受热过程不存在相变潜热(吸热量与相变潜热不是一个数量级)，因此温度会升的很高，变成过热气态冷媒，致使局部过热发生，高到一定程度会导致周围粘附的润滑油分解焦化(约170℃左右)，从而对系统造成堵塞。因此本发明的加热装置使用的时候是竖着放的(如附图中所示)，受重力作用，液态冷媒沉在储液罐下部，气态冷媒上浮在储液罐上部，我们方案中的厚膜电路设置在下部，其加热的冷媒是液态冷媒。
这样有效地防止和避免了对气态冷媒进行加热而造成的气态冷媒温度过高而产生的局部过热，防止润滑油分解焦化造成系统堵塞、降低空调使用寿命的情况发生，提高冷媒的均匀受热程度，提高空调器使用寿命，且能有效地提升热泵空调系统的化霜能力、保证化霜时室内仍然保持制热的舒适性；
在制冷或制热工况不开启的时候，该进入装置可以起到气液分离器的作用，使进入蒸发端(制冷工况为内机换热器，制热工况为外机换热器)的冷媒全为液态，从而提高蒸发端换热器的换热效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种空调器，包括冷媒循环管路，其特征在于：包括冷媒加热装置，所述冷媒加热装置串接在所述冷媒循环管路中；所述冷媒加热装置包括：
储液罐（1），沿竖直方向放置；
进管（2），与所述储液罐（1）相接且与所述储液罐（1）内部相连通、能够通过所述进管（2）将冷媒通入或导出所述储液罐（1）；
出管（3），与所述储液罐（1）相接且与所述储液罐（1）内部相连通、能够通过所述出管（3）将冷媒通入或导出所述储液罐（1）；
加热部件（4），设置于所述储液罐（1）上且位于所述储液罐（1）竖直方向下部的位置；
所述储液罐（1）中填充有气液两相冷媒时，所述加热部件（4）设置在竖直方向上不高于气液两相分界液面的位置；
定义所述储液罐（1）具有高度中分线，所述加热部件（4）的设置位置在竖直方向上不高于所述高度中分线；
所述进管（2）为一根，连接于所述储液罐（1）的下端；所述出管（3）为两根，其中一根连接于所述储液罐（1）的下端、另一根连接于所述储液罐（1）的上端，
在制热期间冷媒由进管流入，从下端出管流出；在化霜期间冷媒由进管流入，从上端出管流出；在制冷期间冷媒由下端出管流入，从进管流出；或者，
在制热或化霜期间，冷媒从进管流入，并从下端出管和上端出管同时流出；在制冷期间冷媒由下端出管流入，从进管流出；
所述储液罐（1）的所述进管与内机换热器连通，所述储液罐（1）的所述下端出管与外机换热器连通，所述储液罐（1）的所述上端出管与所述外机换热器连通。
2.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于：
所述加热部件（4）设置于所述储液罐（1）的外表面上。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的空调器，其特征在于：
所述加热部件（4）为厚膜电路（41），通过印刷烧结的方式敷设在所述储液罐（1）的外表面上。
4.根据权利要求3所述的空调器，其特征在于：
所述厚膜电路（41）内设置有限温和熔断装置。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的空调器，其特征在于：
所述储液罐（1）的外表面贴附有保温材料；
和/或，所述储液罐（1）的形状为柱状，其上下表面均为球面；
和/或，所述储液罐（1）的材质为铜、铝或不锈钢。
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