CN111692682A - 空调换热垫系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空调换热垫系统，包括：冷媒循环系统，所述冷媒循环系统中循环流通有冷媒；介质循环系统，所述介质循环系统包括换热垫和介质容放部件，所述换热垫包括垫子本体和介质流通管，所述介质流通管的一部分穿设在所述垫子本体中，所述介质流通管与所述介质容放部件相连通，所述介质容放部件中的介质与所述冷媒循环系统中的冷媒进行换热；和蓄热件，所述蓄热件与所述介质容放部件相连。根据本发明的空调换热垫系统，利用冷媒来对介质进行换热，当介质流经换热垫时，便可改变换热垫的温度，整体能耗较低，安全性较高，设置的蓄热件一方面有利于降低装置的能耗，另一方面还可避免介质在换热过程中温度波动过大。
Description
技术领域
本发明属于家用电器技术领域，尤其是涉及一种空调换热垫系统。
背景技术
目前，在冬季时节，一些无集中供暖的地区常用的装置主要是空调器和电热毯，在使用空调器制热时，由于温度较高的空气会浮在房间上层，温度较低的空气则在下层，为了能使用户在入睡时感受到一个较为温暖的温度，则需要空调器将室内温度升高到一个较高的水平，从而会加大空调器的能耗，而使用电热毯取暖时，由于电热毯普遍采用电加热元件来发热，因此存在漏电问题和电磁辐射问题，安全性不高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种空调换热垫系统，整体能耗较低，安全性较高，能较好地满足用户的使用需求。
根据本发明实施例的空调换热垫系统，包括：冷媒循环系统，所述冷媒循环系统中循环流通有冷媒；介质循环系统，所述介质循环系统包括换热垫和介质容放部件，所述换热垫包括垫子本体和介质流通管，所述介质流通管的一部分穿设在所述垫子本体中，所述介质流通管与所述介质容放部件相连通，所述介质容放部件中的介质与所述冷媒循环系统中的冷媒进行换热；和蓄热件，所述蓄热件与所述介质容放部件相连。
根据本发明实施例的空调换热垫系统，利用的是冷媒循环系统中的冷媒来对介质容放部件中的介质进行换热，当介质流经换热垫时，便可改变换热垫的温度，提高了用户在使用换热垫时的舒适性体验，而且整体能耗较低，安全性较高，此外还设置了蓄热件，在冷媒与介质的换热过程中，蓄热件可以存储一部分冷媒传递的热量，再将这部分热量逐渐传递给介质，由此一方面可以避免有部分冷媒的热量没有参与到与介质的换热而被浪费掉，有利于降低装置的能耗，另一方面还可避免介质在换热过程中升温或者降温过快，导致温度波动过大，影响用户体验。
在本发明的一些实施例中，所述冷媒循环系统包括压缩机、第一换热器、节流元件、换向组件和第二换热器，所述压缩机的排气口与所述换向组件的第一接口相连，所述第一换热器的第一端与所述换向组件的第二接口相连，所述第一换热器的第二端通过所述节流元件与所述第二换热器的第一端相连，所述第二换热器的第二端与所述换向组件的第三接口相连，所述压缩机的回气口与所述换向组件的第四接口相连；所述第一换热器的管路、所述第一换热器与所述第二接口之间的管路和所述第一换热器与所述节流元件之间的管路中的至少一个与所述介质容放部件中的介质换热。
在本发明的一些实施例中，所述介质容放部件包括本体和冷媒管，所述本体限定出存放所述介质的空腔，所述冷媒管的一部分和所述蓄热件分别设于所述空腔内，所述冷媒管的两端穿出所述空腔与冷媒循环管路连通。
在本发明的一些实施例中，所述冷媒管与第一换热器并联。
在本发明的一些实施例中，所述冷媒管与冷媒循环管路的至少一个相连处设有三通阀。
在本发明的一些实施例中，所述冷媒管串联在所述冷媒循环管路上。
在本发明的一些实施例中，所述蓄热件包括壳体和填充在壳体内部的蓄热介质，所述壳体外套在所述冷媒管上，所述蓄热介质包裹所述冷媒管
在本发明的一些实施例中，所述蓄热件内设有加热元件。
在本发明的一些实施例中，所述空调换热垫系统还包括辅热元件，所述辅热元件用于加热所述介质容放部件内的介质。
在本发明的一些实施例中，所述介质流通管包括多条子流通管，所述垫子本体包括多个换热区，多条所述子流通管与多个所述换热区一一对应，每条所述子流通管盘绕在对应所述换热区内。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的冷媒循环系统处于制热模式下的空调换热垫系统的示意图。
图2为根据本发明实施例的设有蓄热件的介质容放部件的结构示意图。
图3为根据本发明实施例的冷媒管上设有翅片的介质容放部件的结构示意图。
图4为根据本发明实施例的蓄热件内设有加热元件的介质容放部件的结构示意图。
图5为根据本发明实施例的空调换热垫系统的换热垫的结构示意图。
附图标记：
空调换热垫系统1000；
冷媒循环系统100；
压缩机11；排气口111；回气口112；换向组件12；第一接口121；第二接口122；第三接口123；第四接口124；第一换热器13；节流元件14；第二换热器15；
介质循环系统200；
换热垫21；垫子本体211；换热区2111；介质流通管212；子流通管2121；
介质容放部件22；本体221；空腔2211；进口2212；出口2213；冷媒管222；翅片223；
循环泵23；第二温度传感器24；
蓄热件300；壳体31；蓄热介质32；加热元件33；
三通阀400。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。
如图1和图2所示，根据本发明实施例的空调换热垫系统1000，包括冷媒循环系统100、介质循环系统200和蓄热件300。
冷媒循环系统100中循环流通有冷媒。具体地，这里的冷媒循环系统100为空调器的冷媒循环系统100，参照图1，冷媒循环系统100包括压缩机11、换向组件12、第一换热器13、节流元件14和第二换热器15，压缩机11的排气口111与换向组件12的第一接口121相连，第一换热器13的第一端与换向组件12的第二接口122相连，第一换热器13的第二端通过节流元件14与第二换热器15的第一端相连，第二换热器15的第二端与换向组件12的第三接口123相连，压缩机11的回气口112与换向组件12的第四接口124相连，由此可组成一个闭环系统，冷媒可在这个闭环系统中循环流动。
进一步地，换向组件12具有换向作用，通过换向组件12的换向作用可使冷媒循环系统100具有制冷或制热功能，具体而言，第一换热器13为室内换热器，第二换热器15为室外换热器，在制热模式时，第一接口121与第二接口122导通且第三接口123与第四接口124导通，由此，冷媒经压缩机11压缩后，会先流向第一换热器13换热以升高室内温度，然后经节流元件14节流降压后再流向第二换热器15换热，最后流回压缩机11，从而完成制热循环；在制冷模式时，第一接口121与第三接口123导通且第二接口122与第四接口124导通，由此，冷媒经压缩机11压缩后，会先流向第二换热器15换热，然后经节流元件14节流降压后再流向第一换热器13换热以降低室内温度，最后流回压缩机11，从而完成制冷循环。需要说明的是，关于冷媒循环系统100的进一步结构组成以及相关的制冷制热原理已被本领域技术人员所熟知，此处不再赘述。
如图1和图2所示，介质循环系统200包括换热垫21和介质容放部件22，介质容放部件22适于容放介质，换热垫21包括垫子本体211和介质流通管212，介质流通管212的一部分穿设在垫子本体211中，由此垫子本体211还可对介质流通管212起到一定的防护作用，介质流通管212与介质容放部件22相连通，由此介质循环系统200中的介质可在介质流通管212和介质容放部件22之间循环流动，其中介质容放部件22中的介质与冷媒循环系统100中的冷媒进行换热，也就是说冷媒循环系统100中冷媒的热量可传递介质循环系统200中的介质，以使介质的温度升高或者降低，进而当介质在位于垫子本体211中的介质流通管212内流动时，便最终会改变垫子本体211的表面温度，从而有利于提高用户的使用体验。
需要说明的是，本发明对于换热垫21的具体种类不作限制，例如换热垫21可为床垫，当冷媒循环系统100处于制热模式时，高温的冷媒可与介质进行换热，以使介质的温度升高，进而可升高换热垫21的温度，从而当用户使用床垫时，可使得身体在睡眠过程中保持温暖，提高睡眠质量，在这种情况下，发明人发现冷媒循环系统100只需将室内温度调节至12～16℃搭配换热垫21便可使用户感到温暖，从而不需要像常规空调器一样将室内温度调节至20℃才能使用户感到温暖，因此可以有效降低能耗；相应地，当冷媒循环系统100处于制冷模式时，低温的冷媒可与介质进行换热，以使介质的温度降低，进而可降低换热垫21的温度，从而当用户使用床垫时，可使得身体在睡眠过程中保持凉爽，提高睡眠舒适度，在这种情况下，冷媒循环系统100不需要将室内的温度维持在较低温度，搭配换热垫21便可使用户感到凉爽，从而也可以降低能耗。在另一些实施方式中，换热垫21还可为坐垫或者靠垫等等。
需要说明的是，本发明对于介质容放部件22与冷媒循环系统100的具体配合方式不限，只要介质能与冷媒换热即可。例如，介质容放部件22可与冷媒循环系统100中的部分管路直接抵接，冷媒的热量通过热传导的方式传递给介质容放部件22中的介质；又例如，介质容放部件22与冷媒循环系统100中的部分管路间隔开，冷媒的热量通过热辐射的方式传递给介质容放部件22中的介质。
如图2所示，蓄热件300与介质容放部件22相连。具体而言，在冷媒与介质的换热过程中，蓄热件300可以存储一部分冷媒传递的热量，再将这部分热量逐渐传递给介质，由此一方面可以避免有部分冷媒的热量没有参与到与介质的换热而被浪费掉，有利于降低装置的能耗，另一方面还可避免介质在换热过程中升温或者降温过快，导致温度波动过大，影响用户体验。
综上可知，根据本发明实施例的空调换热垫系统1000包括两套循环系统，即冷媒循环系统100和介质循环系统200，在介质循环系统200中，介质容放部件22中的介质可与冷媒循环系统100中的冷媒进行换热，从而当介质在位于垫子本体211中的介质流通管212内流动时，便会改变换热垫21的表面温度，提高用户的舒适性体验，相较于相关技术中单纯采用空调器来制热取暖而言，本装置的能耗较低，而相较于采用电加热元件33来取暖的电热毯这类产品而言，本装置中的换热垫21不存在漏电问题和电磁辐射问题，安全性较高；此外还设置了蓄热件300，在冷媒与介质的换热过程中，蓄热件300可以存储一部分冷媒传递的热量，再将这部分热量逐渐传递给介质，由此一方面可以避免有部分冷媒的热量没有参与到与介质的换热而被浪费掉，有利于降低装置的能耗，另一方面还可避免介质在换热过程中升温或者降温过快，导致温度波动过大，影响用户体验。
在本发明的一些实施例中，蓄热件300上设有第一温度传感器，第一温度传感器用于实时检测蓄热件300的温度并生成第一检测信号，空调换热垫系统1000还包括控制器，控制器用于根据第一检测信号控制冷媒循环系统100和介质循环系统200工作。
具体而言，当第一温度传感器检测到蓄热件300的温度达到预设温度时，控制器可以控制冷媒循环系统100停止工作，从而可以进一步减少装置的整体能耗。例如，当冷媒循环系统100处于制热模式时，当蓄热件300存储冷媒的热量导致自身的温度逐渐升高到预设温度时，冷媒循环系统100此时便可以停止工作，而蓄热件300靠存储的这部分热量与介质换热便足以使介质升温到满足用户的使用需求，这样冷媒循环系统100便不需要一直处于工作状态，从而可以降低能耗。
在本发明的一些实施例中，第一换热器13的管路、第一换热器13与第二接口122之间的管路和第一换热器13与节流元件14之间的管路中的至少一个与介质容放部件22中的介质换热。具体而言，冷媒循环系统100具有冷媒循环管路，冷媒循环管路中的部分管路段与介质容放部件22配合以使得冷媒可与介质换热，这部分管路段可以是第一换热器13本身的管路，或者是第一换热器13与第二接口122之间的管路，或者是第一换热器13与节流元件14之间的管路，也可以是第一换热器13本身的管路和第一换热器13与第二接口122之间的管路，或者是第一换热器13本身的管路和第一换热器13与节流元件14之间的管路，也可以是第一换热器13与第二接口122之间的管路和第一换热器13本身的管路以及第一换热器13与节流元件14之间的管路，由此使得介质容放部件22的布置位置和方式有了更多选择，便于根据实际情况安放介质容放部件22。
在本发明的一些实施例中，如图2所示，介质容放部件22包括本体221和冷媒管222，本体221限定出存放介质的空腔2211，冷媒管222的一部分和蓄热件300分别设于空腔2211内，冷媒管222的两端穿出空腔2211与冷媒循环管路连通，由此会有部分冷媒流经冷媒管222与位于空腔2211内的介质进行换热，这种结构形式简单，便于实现。
需要说明的是，本发明对于介质的具体种类不作限制，例如介质可为水或者是添加有添加剂的水溶液。
在本发明的一些实施例中，本体221分为内外层，内外层之间设有保温层或抽真空，以充分保温，减少空腔2211内的介质的热量向外部扩散而导致热量损失。
在本发明的一些实施例中，如图2所示，蓄热件300被构造成用于使冷媒的热量先传递给蓄热件300，蓄热件300再将热量传递给介质，也就是说，介质不与冷媒直接换热，而是通过蓄热件300与介质间接换热，由此可以进一步发挥蓄热件300的作用，使得蓄热件300可以存储更多的热量再逐渐传递给介质。
在本发明的一些实施例中，如图1所示，冷媒管222与第一换热器13并联，由此当冷媒循环系统100工作时，冷媒在冷媒循环管路中流动时会分成两路，一路流向第一换热器13与室内空气换热，另一路流向冷媒管222与介质容放部件22中的介质换热，从而可使两个过程互不干涉影响。
可选地，如图1所示，冷媒管222与冷媒循环管路的至少一个相连处设有三通阀400，三通阀400共有三个阀口，一个是阀门进口，另外两个是阀门出口，由此便可以实现冷媒管222与第一换热器13的并联相连。
具体应用中，三通阀400为三通比例调节阀，这种阀可以调节与三通阀400相连的两支分出路的流量，即可以调节流向第一换热器13的冷媒流量和流向冷媒管222的冷媒流量，进而可以实现对介质温度的调节。
可以理解的是，冷媒管222除了可以采用并联的方式与第一换热器13并联外，在另一些实施方式中，冷媒管222还可以串联在冷媒循环管路上，由此结构简单，便于实现，具体地，冷媒管222串联在第一换热器13与换向组件12之间。
在本发明的一些实施例中，如图2所示，蓄热件300包括壳体31和填充在壳体31内部的蓄热介质32，壳体31外套在冷媒管222上，蓄热介质32包裹冷媒管222，由此结构简单，而且使得蓄热件300不仅可对冷媒管222起到一定的防护作用还能够较好地存储冷媒向外传递的热量。
在本发明的一些实施例中，如图3所示，冷媒管222的位于空腔2211的部分的外周壁上设有翅片223，翅片223为多个并沿着冷媒管222的轴向方向间隔排布，通过设置翅片223可将冷媒管222中的热量与介质之间进行有效的热量交换，且通过翅片223可以增加热量的传递面积，提高热量交换的效率。
进一步地，如图4所示，蓄热件300包裹冷媒管222和翅片223，由此蓄热件300可对翅片223起到防护作用，而翅片223可以提高蓄热件300与冷媒管222冷媒的换热效率。
在本发明的一些实施例中，如图4所示，蓄热件300内设有加热元件33，设置的加热元件33可发热，从而可对空腔2211内的介质进行加热，由此当需要迅速提高介质的温度，或者需要升高介质的温度时，便可以开启加热元件33。
实际应用中，加热元件33可利用电磁加热或者利用电流的热效应加热等等，本发明对此不作限制。
在本发明的一些实施例中，空调换热垫系统1000还包括辅热元件，辅热元件用于加热介质容放部件22内的介质。具体而言，这里的辅热元件指的是空调器中用于在制冷模式下进行辅助加热的元件，例如PTC，辅热元件产生的热量除了可以辅助空调器制热外，还有一部分热量与介质进行热交换，从而可以进一步降低装置的能耗。
在本发明的一些实施例中，如图2所示，介质容放部件22上设有分别与空腔2211连通的进口2212和出口2213，介质流通管212的两端分别与进口2212和出口2213连通，由此结构简单。
在本发明的一些实施例中，如图5所示，介质流通管212包括多条子流通管2121，垫子本体211包括多个换热区2111，多条子流通管2121与多个换热区2111一一对应，每条子流通管2121盘绕在对应换热区2111内，由此不同子流通管2121的盘绕方式不同可使得不同换热区2111的温度不同，也就是说可以使换热垫21表面具有多个温度不同的区域，从而能满足用户的不同使用需求，例如可以满足不同年龄体质的人对于换热垫21不同的舒适温度要求，或者满足人的躯体的不同部分对于换热垫21不同的舒适温度要求。
可选地，参照图5，介质流通管212包括两条子流通管2121，其中一条子流通管2121盘绕设置在垫子本体211的左侧区域，另一条子流通管2121盘绕设置在垫子本体211的右侧区域。具体应用中，通过控制这两条子流通管2121中的介质流量，便可以使得垫子本体211的左侧区域和右侧区域的温度不同。
在本发明的一些实施例中，如图2所示，介质容放部件22的空腔2211内设有循环泵23，循环泵23与介质流通管212相连，通过调节循环泵23的工作状态可以调节介质流通管212内的介质流速和流量，进而可以改变换热垫21的温度。
进一步地，如图2所示，介质容放部件22的空腔2211内设有第二温度传感器24，第二温度传感器24用于实时检测介质的温度并生成第二检测信号，控制器用于根据第二检测信号控制循环泵23工作，由此可以较为精准地控制换热垫21的温度。
在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种空调换热垫系统，其特征在于，包括：
冷媒循环系统，所述冷媒循环系统中循环流通有冷媒；
介质循环系统，所述介质循环系统包括换热垫和介质容放部件，所述换热垫包括垫子本体和介质流通管，所述介质流通管的一部分穿设在所述垫子本体中，所述介质流通管与所述介质容放部件相连通，所述介质容放部件中的介质与所述冷媒循环系统中的冷媒进行换热；和
蓄热件，所述蓄热件与所述介质容放部件相连。
2.根据权利要求1所述的空调换热垫系统，其特征在于，所述冷媒循环系统包括压缩机、第一换热器、节流元件、换向组件和第二换热器，所述压缩机的排气口与所述换向组件的第一接口相连，所述第一换热器的第一端与所述换向组件的第二接口相连，所述第一换热器的第二端通过所述节流元件与所述第二换热器的第一端相连，所述第二换热器的第二端与所述换向组件的第三接口相连，所述压缩机的回气口与所述换向组件的第四接口相连；
所述第一换热器的管路、所述第一换热器与所述第二接口之间的管路和所述第一换热器与所述节流元件之间的管路中的至少一个与所述介质容放部件中的介质换热。
3.根据权利要求2所述的空调换热垫系统，其特征在于，所述介质容放部件包括本体和冷媒管，所述本体限定出存放所述介质的空腔，所述冷媒管的一部分和所述蓄热件分别设于所述空腔内，所述冷媒管的两端穿出所述空腔与冷媒循环管路连通。
4.根据权利要求3所述的空调换热垫系统，其特征在于，所述冷媒管与第一换热器并联。
5.根据权利要求4所述的空调换热垫系统，其特征在于，所述冷媒管与所述冷媒循环管路的至少一个相连处设有三通阀。
6.根据权利要求3所述的空调换热垫系统，其特征在于，所述冷媒管串联在所述冷媒循环管路上。
7.根据权利要求3所述的空调换热垫系统，其特征在于，所述蓄热件包括壳体和填充在壳体内部的蓄热介质，所述壳体外套在所述冷媒管上，所述蓄热介质包裹所述冷媒管。
8.根据权利要求1所述的空调换热垫系统，其特征在于，所述蓄热件内设有加热元件。
9.根据权利要求1所述的空调换热垫系统，其特征在于，所述空调换热垫系统还包括辅热元件，所述辅热元件用于加热所述介质容放部件内的介质。
10.根据权利要求1所述的空调换热垫系统，其特征在于，所述介质流通管包括多条子流通管，所述垫子本体包括多个换热区，多条所述子流通管与多个所述换热区一一对应，每条所述子流通管盘绕在对应所述换热区内。
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