CN108679739B - 蓄热除霜装置、空调器室外机、空调器 - Google Patents

蓄热除霜装置、空调器室外机、空调器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种蓄热除霜装置、空调器室外机、空调器。该蓄热除霜装置，包括装置主体、加热装置、蓄热材料，所述装置主体构造有冷媒流动通道，所述加热装置用于加热所述冷媒流动通道中的冷媒，所述蓄热材料设置于所述装置主体具有的外壁与所述冷媒流动通道之间，以降低所述外壁的温升。根据本发明的一种蓄热除霜装置、空调器室外机、空调器，能够保证在空调器除霜过程的同时保证室内环境的温度稳定性和用户舒适性，有效降低装置的热损失并抑制装置外壁的表面温升。

Description

蓄热除霜装置、空调器室外机、空调器
技术领域
本发明属于空气调节技术领域，具体涉及一种蓄热除霜装置、空调器室外机、空调器。
背景技术
空调热泵在低温工况下运行，外机尤其是其中的室外换热器会出现结霜现象，使空调的制热能力降低，所以需要对空调外机进行除霜。目前常用的除霜方式有制冷循环除霜和热气除霜两种，这两种除霜方式在除霜过程中均无法对室内进行供热，从而使房间温度下降，影响空调器的舒适性，甚至在制冷循环除霜时，室内换热器作为蒸发器，还会吸收房间内的热量，进一步降低用户体验。专利文件CN204943993U公开了一种冷媒加热装置，但其由于缺少必要的蓄热隔温结构，导致加热装置的热损失严重，装置表面温升问题严重，装置安全可靠性不佳。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种蓄热除霜装置、空调器室外机、空调器，能够保证在空调器除霜过程的同时保证室内环境的温度稳定性和用户舒适性，有效降低装置的热损失并抑制装置外壁的表面温升。
为了解决上述问题，本发明提供一种蓄热除霜装置，包括装置主体、加热装置、蓄热材料，所述装置主体构造有冷媒流动通道，所述加热装置用于加热所述冷媒流动通道中的冷媒，所述蓄热材料设置于所述装置主体具有的外壁与所述冷媒流动通道之间，以降低所述外壁的温升。
优选地，所述冷媒流动通道由冷媒管形成。
优选地，所述加热装置包括电加热棒。
优选地，所述装置主体具有加热装置放置孔，所述加热装置放置孔中设有所述加热装置，所述装置主体还具有构造有环状凹槽，所述环状凹槽沿所述加热装置放置孔的周向环绕于所述冷媒流动通道远离所述加热装置的一侧，所述蓄热材料填充于所述环状凹槽中。
优选地，经过所述加热装置放置孔的轴线形成第一平面，所述冷媒流动通道在第一平面上的截面为U型，所述加热装置处于U型腔内。
优选地，所述蓄热材料包括相变潜热材料。
优选地，所述相变潜热材料为固-液相变潜热材料或固-固相变潜热材料。
优选地，所述环状凹槽的容积正相关于所述相变潜热材料的质量M1，所述M1与所述装置主体的质量M2存在关系式：M1×K＝T1-T2×M2×Q，其中K为相变潜热值、T1为未蓄热隔热时所述装置主体的表面温度、T2为所述装置主体预期加热的表面目标温度、Q为所述装置主体的材料比热容。
优选地，当所述冷媒流动通道由冷媒管形成时，所述装置主体、加热装置、冷媒管低压压铸或砂铸一体成型。
优选地，所述蓄热除霜装置还包括端盖，所述端盖连接于所述装置主体具有所述环状凹槽的一端，以封闭所述环状凹槽的敞开面。
优选地，所述蓄热除霜装置还包括安全气阀，所述安全气阀设于所述外壁上，并使所述环状凹槽与所述装置主体的外部选择性贯通。
本发明还提供一种空调器室外机，包括室外换热器、蓄热除霜装置，所述蓄热除霜装置为上述的蓄热除霜装置，所述蓄热除霜装置的冷媒流动通道的出口与所述室外换热器的冷媒进口管路连接。
本发明还提供一种空调器，包括上述的空调器室外机。
本发明提供的一种蓄热除霜装置、空调器室外机、空调器，一方面通过所述加热装置对所述冷媒流动通道中的冷媒进行加热，从而可以有效利用被加热的冷媒对空调器室外机中的室外换热器进行除霜，这样就有效避免了现有技术中利用空调器系统具有的制冷循环或热气进行除霜过程中对室内温度调节的不利影响，也即在室外换热器除霜的过程中室内仍然可以持续处于制热状态，这有效保证了室内环境温度的稳定性和用户舒适性；另一方面，由于在所述装置主体的外壁与所述冷媒流动通道之间设置了蓄热材料，利用了蓄热材料具有的蓄热特性，有效降低了所述外壁的温升问题，还能够有效降低装置的热损失，具有较高的节能性能。
附图说明
图1为本发明实施例的蓄热除霜装置的结构示意图；
图2为图1中A-A的剖面结构示意图；
图3为图1中的装置主体的俯视图；
图4为本发明另一实施例的空调器室外机的结构示意图。
附图标记表示为：
1、装置主体；11、加热装置放置孔；12、冷媒流动通道；121、出口；122、进口；13、环状凹槽；14、外壁；2、加热装置；3、蓄热材料；4、冷媒管；5、安全气阀；6、端盖；7、安装部；100、室外换热器。
具体实施方式
结合参见图1至图4所示，根据本发明的实施例，提供一种蓄热除霜装置，包括装置主体1、加热装置2、蓄热材料3，所述装置主体1构造有冷媒流动通道12，所述加热装置2用于加热所述冷媒流动通道12中的冷媒，所述蓄热材料3设置于所述装置主体1具有的外壁14与所述冷媒流动通道12之间，以降低所述外壁14的温升。该技术方案中，一方面通过所述加热装置2对所述冷媒流动通道12中的冷媒进行加热，从而可以有效利用被加热的冷媒对空调器室外机中的室外换热器100进行除霜，这样就有效避免了现有技术中利用空调器系统具有的制冷循环或热气进行除霜过程中对室内温度调节的不利影响，也即在室外换热器100除霜的过程中室内仍然可以持续处于制热状态，这有效保证了室内环境温度的稳定性和用户舒适性；另一方面，由于在所述装置主体1的外壁14与所述冷媒流动通道12之间设置了蓄热材料3，利用了蓄热材料3具有的蓄热特性，有效降低了所述外壁14的温升问题，还能够有效降低装置的热损失，具有较高的节能性能。
作为所述冷媒流动通道12的一种具体实现方式，优选地，所述冷媒流动通道12由冷媒管4形成，采用冷媒管4形成所述冷媒流动通道12，使所述装置主体1在材料选择方面更加广泛，更进一步的，所述加热装置2采用电加热装置，具体的可以为电加热棒或者电阻丝等，此时，可以采用空调器具有的电源模块或者外部电源模块对所述电加热装置进行供电实现电加热，经济环保且简单易行。
作为所述蓄热除霜装置的一种具体实施方式，优选地，所述装置主体1构造有加热装置放置孔11，所述加热装置放置孔11中设有所述加热装置2，所述装置主体1还具有构造有环状凹槽13，所述环状凹槽13沿所述加热装置放置孔11的周向环绕于所述冷媒流动通道12远离所述加热装置2的一侧，所述蓄热材料3填充于所述环状凹槽13中。该技术方案中，可理解为加热装置2处于最中央位置，以其为环绕圆心，沿径向向外一次设置有所述冷媒流动通道12、蓄热材料3，如此，由于所述冷媒流动通道12设置在所述加热装置2的四周，所述加热装置2能够对冷媒加热的更加充分，同时，蓄热材料3环绕于所述冷媒的外侧(靠近所述外壁14的一侧)使被加热的冷媒温度保持稳定，且有效减少了所述加热装置2、冷媒传递到所述外壁14的热量，从而保证了所述外壁14的温升不会太高。
更进一步地，经过所述加热装置放置孔11的轴线形成第一平面，所述冷媒流动通道12在第一平面上的截面为U型，所述加热装置2处于U型腔内，此时由于所述加热装置2处于U型结构的U型腔，使所述冷媒流动通道12中的冷媒与所述加热装置2的热量传递进一步充分，可以理解的是，所述冷媒流动通道12具有进口122、出口121，在具体应用时，可将所述出口121与其下游部件(室外换热器100)管道连接，将所述进口122与其冷媒上游部件连接(如蒸发器)即可。
优选地，所述蓄热材料3包括相变潜热材料，更进一步地，所述相变潜热材料为在相变过程中体积变化较小的固-液相变潜热材料或固-固相变潜热材料，例如可以为有机材料(如二月酸、乙二醇、石蜡等)、无机材料(如CaCl2·6H2O、Na2SO4·10H20等)、复合材料(膨胀石墨/石蜡复合相变材料等)中的一种或者多种。在具体应用时，在化霜过程中，所述蓄热材料3在温度达到一定值之后进行相变蓄热，确保整个装置温度不高于安全温度，同时起到隔热作用，达到控制所述外壁14温升的目的；在化霜后期，所述加热装置2停止加热之后，随着温度的降低，所述蓄热材料3再次相变缓慢放热，将热量反补给所述冷媒流动通道12中的冷媒，达到减少热量损失的目的，同时可以延长再次结霜的时间。
优选地，所述环状凹槽13的容积正相关于所述相变潜热材料的质量M1，所述M1与所述装置主体1的质量M2存在关系式：M1×K＝T1-T2×M2×Q，其中K为相变潜热值、T1为未蓄热隔热时所述装置主体1的表面温度、T2为所述装置主体1预期加热的表面目标温度、Q为所述装置主体1的材料比热容，此时通过精准计算使所述相变潜热材料与所述环状凹槽13的容积精准匹配，这有利于所述装置主体1的适配性设计。
在所述相变潜热材料发生相变的过程中，将不可避免的产生其体积及相态的变化，为了使所述相变潜热材料能够始终处于所述环状凹槽13中，优选地，所述蓄热除霜装置还包括端盖6，所述端盖6连接于所述装置主体1具有所述环状凹槽13的一端，以封闭所述环状凹槽13的敞开面，此时所述端盖6能够保证所述相变潜热材料在相变过程中始终处于所述环状凹槽13中而不发生外溢。
可以理解的是，所述相变潜热材料中可能会初始混入部分空气，在发生相变的过程中，这些空气可能会导致所述环状凹槽13与端盖6形成的密闭空间压力过大，为了保证装置的整体安全，优选地，所述蓄热除霜装置还包括安全气阀5，所述安全气阀5设于所述外壁14上，并使所述环状凹槽13与所述装置主体1的外部选择性贯通，所述安全气阀5为物质选择性通过的双向气阀，其能够允许空气小分子通过，而不允许相变材料大分子通过，所述安全气阀5原则上只要能够沟通所述环状凹槽13与外部大气即可，具体的位置不做具体限定。
为了简化所述蓄热除霜装置的组装及加工工艺，优选地，当所述冷媒流动通道12由冷媒管4形成时，所述装置主体1、加热装置2、冷媒管4低压压铸或砂铸一体成型，具体的，可以在相应的模具中将所述冷媒管4、加热装置2(例如电加热棒)按照预定位置布设完成后，将铝锭熔融后对所述装置主体1进行低压压铸或砂铸成型(此时可以理解的是，所述装置主体1、加热装置2、冷媒管4将连接为一个整体)，此时，所述蓄热除霜装置的一体化程度较低，且大大简化单独零件组装过程，在前述部件铸模完毕后，在形成的所述环状凹槽13中填充所述蓄热材料3，最后采用钎焊等工艺将所述端盖6与所述装置主体1焊接密封。
当然，为了保证所述蓄热除霜装置的安装可靠性，所述装置主体1还具有安装部7，通过安装部7将所述蓄热除霜装置的位置固定，防止在空调器运行时所述蓄热除霜装置在压缩机振动过程中发生位置偏移。
如上所述，根据本发明的实施例，还提供一种空调器室外机，包括室外换热器100、蓄热除霜装置，所述蓄热除霜装置为上述的蓄热除霜装置，所述蓄热除霜装置的冷媒流动通道12的出口121与所述室外换热器100的冷媒进口管路连接。更为具体的，通过加热装置2对经过所述冷媒管4中的冷媒进行加热升温，升温后的冷媒由冷媒管4的出口(也即所述冷媒流动通道12的出口121)流向低温工况下的外机换热器(也即所述室外换热器100)，将热量通过外机换热器的铜管传递给翅片，进行化霜，由此保证空调器内机不吹冷风，保持内机换热器持续供热，提高了室内制热舒适性。
根据本发明的实施例，还提供一种空调器，包括上述的空调器室外机。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上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 (10)

1.一种蓄热除霜装置，其特征在于，包括装置主体（1）、加热装置（2）、蓄热材料（3），所述装置主体（1）构造有冷媒流动通道（12），所述加热装置（2）用于加热所述冷媒流动通道（12）中的冷媒，所述蓄热材料（3）设置于所述装置主体（1）具有的外壁（14）与所述冷媒流动通道（12）之间，以降低所述外壁（14）的温升；所述装置主体（1）具有加热装置放置孔（11），所述加热装置放置孔（11）中设有所述加热装置（2），所述装置主体（1）还具有构造有环状凹槽（13），所述环状凹槽（13）沿所述加热装置放置孔（11）的周向环绕于所述冷媒流动通道（12）远离所述加热装置（2）的一侧，所述蓄热材料（3）填充于所述环状凹槽（13）中；所述蓄热材料（3）包括相变潜热材料；所述环状凹槽（13）的容积正相关于所述相变潜热材料的质量M1，所述M1与所述装置主体（1）的质量M2存在关系式：M1×K=（T1-T2）×M2×Q，其中K为相变潜热值、T1为未蓄热隔热时所述装置主体（1）的表面温度、 T2为所述装置主体（1）预期加热的表面目标温度、Q为所述装置主体（1）的材料比热容。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述冷媒流动通道（12）由冷媒管（4）形成。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热装置（2）包括电加热棒。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，经过所述加热装置放置孔（11）的轴线形成第一平面，所述冷媒流动通道（12）在第一平面上的截面为U型，所述加热装置（2）处于U型腔内。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述相变潜热材料为固-液相变潜热材料或固-固相变潜热材料。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述冷媒流动通道（12）由冷媒管（4）形成时，所述装置主体（1）、加热装置（2）、冷媒管（4）低压压铸或砂铸一体成型。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括端盖（6），所述端盖（6）连接于所述装置主体（1）具有所述环状凹槽（13）的一端，以封闭所述环状凹槽（13）的敞开面。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括安全气阀（5），所述安全气阀（5）设于所述外壁（14）上，并使所述环状凹槽（13）与所述装置主体（1）的外部选择性贯通。
9.一种空调器室外机，包括室外换热器（100）、蓄热除霜装置，其特征在于，所述蓄热除霜装置为权利要求1至8中任一项所述的蓄热除霜装置，所述蓄热除霜装置的冷媒流动通道（12）的出口（121）与所述室外换热器（100）的冷媒进口管路连接。
10.一种空调器，包括空调器室外机，其特征在于，所述空调器室外机为权利要求9所述的空调器室外机。
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