CN114872446A - 热敏打印机群的蓄能热回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热敏打印机群的蓄能热回收系统，包括：热泵系统，包括依次连接的变频压缩机、水冷冷凝器、四通换向阀、制冷剂‑空气换热器、膨胀阀和制冷剂‑水换热器，四通换向阀还分别与变频压缩机和制冷剂‑水换热器相连；水路系统，由制冷剂‑水换热器、新风系统和热敏打印机连接而成；控制系统，监控热敏打印机的温度，并通过四通换向阀的切换控制热泵系统切换制冷模式或制热模式；系统运行时，在制冷剂‑水换热器中换热后流出的水先经过新风系统，之后不经过或经过热敏打印机对其降温后回到制冷剂‑水换热器形成水路循环，且否经过热敏打印机由其温度监控结果决定。本发明充分利用热敏打印机工作时产生的热量，提高了系统能效。

Description

热敏打印机群的蓄能热回收系统

技术领域

本发明涉及打印机技术领域，尤其是一种热敏打印机群的蓄能热回收系统。

背景技术

热敏打印机相对于传统针式打印机，具有速度快、噪音低，打印清晰，使用方便等优点，其核心技术在于加热元件，热敏打印机的工作原理是在淡色材料上(通常是纸)覆上一层透明膜，将膜加热一段时间后变成深色，图像是通过加热，在膜中产生化学反应而生成的。这种热敏打印机化学反应是在一定的温度下进行的。高温会加速这种化学反应。当温度低于60℃时，纸需要经过相当长，甚至长达几年的时间才能变成深色。而当温度为200℃时，这种反应会在几微秒内完成。因此，当热敏打印机开始打印时需要瞬间将热打印头加热到一个较高的温度，但是过大的加热强度可能会引起热打印头的损坏，通常会在热敏打印机待机时利用恒温水将热打印头预热到一个额定的温度，同时，热打印头每次都以一个相同的额定温度开始工作，也会提高对热敏打印机温度控制的准确性。

本申请人之前申请的公开号为CN112208219B的专利，公开了一种适用于高温高负荷热敏打印机的蓄能恒温水系统，采用常规热泵系统结合蓄冷、蓄热器，可保证打印装置温度恒定，确保打印效果，同时通过蓄热器回收热敏打印机工作时产生的废热，也利用了蓄冷器对加热恒温水时蒸发器侧产生的冷量回收利用。但是其存在的缺点是：热泵(制冷)系统的能耗较大。在像高铁站这样的安装热敏打印机较多的场所，为了回收热敏打印机产生的巨大废热，价格昂贵的蓄热、蓄冷材料也必须成比例上升，降低了系统整体经济性。并且在热敏打印机长时间工作时，需要外部自来水来带走热敏打印机的大量多余废热，进一步增加了能耗。

因此，设计一套具有较高节能性的适用于高温高负荷热敏打印机群的蓄能热回收系统成为本领域技术人员迫切所需要解决的一个问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种热敏打印机群的蓄能热回收系统，目的是解决热敏打印机工作时产生的废热得不到充分利用的问题同时降低系统能耗。

本发明采用的技术方案如下：

一种热敏打印机群的蓄能热回收系统，包括：

热泵系统，包括依次连接的变频压缩机、水冷冷凝器、四通换向阀、制冷剂-空气换热器、膨胀阀和制冷剂-水换热器，所述四通换向阀同时还分别与变频压缩机和制冷剂-水换热器相连；

水路系统，由所述制冷剂-水换热器、新风系统、热敏打印机和蓄热水箱连接而成；

控制系统，监控所述热敏打印机的温度，并通过所述四通换向阀的切换控制所述热泵系统切换制冷模式或制热模式；

热泵系统处于制冷模式时，所述制冷剂-空气换热器作为所述水冷冷凝器的过冷器，所述制冷剂-水换热器作为蒸发器，在制冷剂-水换热器中换热后流出的低温冷水先进入新风系统对新风进行除湿降温，之后或者直接回到制冷剂-水换热器，或者经过热敏打印机对其降温后再回到制冷剂-水换热器形成水路循环；

热泵系统处于制热模式时，所述制冷剂-空气换热器作为蒸发器，所述制冷剂-水换热器作为所述水冷冷凝器的过冷器，在制冷剂-水换热器中换热后流出的热水先进入新风系统对新风进行预热，之后或者直接回到制冷剂-水换热器，或者经过热敏打印机对其降温后再回到制冷剂-水换热器形成水路循环；

其中，水是否经过热敏打印机由对其温度的监控结果决定。

进一步技术方案为：

还包括蓄热水箱，所述蓄热水箱用于储存所述水冷冷凝器的冷凝热，并在控制系统的控制下，在需要时，对热敏打印机进行加热。

所述蓄热水箱还用于为除热敏打印机之外的其他用户提供热水。

所述制冷剂-水换热器的水侧出口与新风系统的换热段入口连接，制冷剂-水换热器的水侧入口设有第二三通阀，第二三通阀的其余两端分别与新风系统的换热段出口、热敏打印机的水路出口连接，热敏打印机的水路入口设有第一三通阀，第一三通阀的其余两端分别与新风系统的换热段出口、蓄热水箱的热水出口连接。

热敏打印机的水路出口设有控温器。

热泵系统处于制冷模式时，可满足夏季空调制冷热敏打印机待机及正常工作工况、夏季空调制冷热敏打印机连续长时间工作工况的运行需求；

热泵系统处于制热模式时，可满足冬季空调制热热敏打印机待机及正常工作工况、冬季空调制热热敏打印机连续长时间工作工况的运行需求。

所述热敏打印机包括单个打印机、或者由多个打印机串联成的打印机群。

本发明的有益效果如下：

本发明将空调热泵系统、新风系统和热敏打印机的水路系统耦合，充分利用热敏打印机工作时产生的热量，提高系统能效，带来节能效益。具体优点包括：

1、热敏打印机工作时产生的废热被充分利用。夏季制冷剂-水换热器作为蒸发器实现制冷功能，并在特定工况下对长期工作的热敏打印机提供冷量，防止温度过高损坏打印头，实现了一机多用和冷量的梯级利用。冬季制冷剂-水换热器作为过冷器将水侧的热量供给新风系统预热新风，并在特定工况下回收热敏打印机长期工作时产生的废热，实现一机多用和水侧能量的梯级利用，能量分级利用，降低了传热损耗，提升了系统整体运行能效。

2、利用蓄热水箱给高温高负荷热敏打印机预热，整个系统内部产生的能量均实现循环自用，无需外界提供额外的能量，且蓄热水箱还能为用户提供生活用水。也无需额外设置蓄冷蓄热装置，节约成本。

3、在夏季制冷及冬季制热模式下，制冷剂-空气换热器和制冷剂-水换热器都分别作为水冷冷凝器的过冷装置，提高了热泵系统运行能效，进一步起到节能的效果。

4、通过四通阀切换和各管路上阀门启闭实现四种工况的切换，充分满足实际使用需求。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

图1为本发明实施例的系统结构示意图。

图中：

1、热敏打印机；2、控温器；3、第一电磁阀；4、第一水泵；5、第一三通阀；6、变频压缩机；

7、水冷冷凝器；7a、制冷剂侧入口；7b、制冷剂侧出口；7c、水侧输入端；7d、水侧输出端；

8、四通换向阀；8a、第一端口；第二端口；8c、第三端口；8d、第四端口；

9、制冷剂-空气换热器；10、膨胀阀；

11、制冷剂-水换热器；11a、水侧出口；11b、水侧入口；11c、制冷剂侧第一接口；11d、制冷剂侧第二接口；

12、第二水泵；13、第三水泵；14、第二三通阀；

15、蓄热水箱；15a、第二输出端；15b、第二输入端；15c、第一输出端；15d、第一输入端；

16、换热段。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的具体实施方式。

热敏打印机有时会出现连续长时间工作的情况，例如暑假及春运期间，高铁站的大量售票机中的热敏打印机会处在一个高负荷的工作状态，工作期间还会产生大量废热。同时，暑假及春运期间也是高铁站等售票厅使用空调系统制冷或取暖的高峰季节段，申请人经研究发现，如果能将热敏打印机在高负荷工作状态下产生的废热回收利用并与空调系统进行耦合，会对系统整体的节能性具有重要意义。

如图1所示，本实施例的热敏打印机群的蓄能热回收系统，包括热泵系统、控制系统和水路系统；

热泵系统，包括依次连接的变频压缩机6、水冷冷凝器7、四通换向阀8、制冷剂-空气换热器9、膨胀阀10和制冷剂-水换热器11，四通换向阀8同时还分别与变频压缩机6和制冷剂-水换热器11相连；

控制系统，监控热敏打印机1的温度，并通过四通换向阀8的切换控制热泵系统切换制冷模式或制热模式；

制冷模式下，热泵系统制冷剂侧形成第一循环回路；制热模式，热泵系统制冷剂侧形成第二循环回路；

每个循环回路运行时，在制冷剂-水换热器11中换热后流出的水先经过新风系统，之后不经过热敏打印机1直接回到制冷剂-水换热器11、或经过热敏打印机1对其降温后回到制冷剂-水换热器11形成水路循环。其中，水是否经过热敏打印机1根据对其温度的监控结果决定，当其温度大于额定温度需要降温则控制从新风系统流出的水流经热敏打印机1对其降温，否则，不需要流经热敏打印机1。

本实施例充分利用了热敏打印机工作时产生的热量，提高系统能效，带来节能效益。

具体的，变频压缩机6的输出端与水冷冷凝器7的制冷剂侧入口7a连接，水冷冷凝器7的制冷剂侧出口7b与四通换向阀8的第一端口8a连接，四通换向阀另外三个端口(图1所示的第二～第四端口8b、8c、8d)分别与制冷剂-空气换热器9、变频压缩机6、制冷剂-水换热器11的制冷剂侧第一端口11c相连。膨胀阀10的两端分别连接制冷剂-空气换热器9以及制冷剂-水换热器11的制冷剂侧第二接口11d连接。

其中，第一循环回路由变频压缩机6、水冷冷凝器7、四通换向阀8、制冷剂-空气换热器9、膨胀阀10和制冷剂-水换热器11及四通换向阀8依次连接而成。

具体的，制冷模式下，第一循环回路运行，制冷剂-空气换热器9作为水冷冷凝器7的过冷器，制冷剂-水换热器11作为蒸发器，在制冷剂-水换热器11中换热后流出的低温冷水先进入新风系统对新风进行除湿降温，之后根据需要，或者直接回到制冷剂-水换热器11，或者经过热敏打印机1对其降温后再回到制冷剂-水换热器11形成水路循环。

其中，第二循环回路由变频压缩机6、水冷冷凝器7、四通换向阀8、制冷剂-水换热器11、膨胀阀10、制冷剂-空气换热器9及四通换向阀8依次连接而成。

具体的，制热模式下，第二循环回路运行，制冷剂-空气换热器9作为蒸发器，制冷剂-水换热器11作为水冷冷凝器7的过冷器，在制冷剂-水换热器11中换热后流出的热水先进入新风系统对新风进行预热，之后根据需要，或者直接回到制冷剂-水换热器11，或者经过热敏打印机1对其降温后再回到制冷剂-水换热器11形成水路循环。

水路系统，由制冷剂-水换热器11、新风系统和热敏打印机1连接而成。

具体的，热敏打印机1包括单个打印机、或者由多个打印机串联成的打印机群。

本实施例的热敏打印机群的蓄能热回收系统，还包括蓄热水箱15，蓄热水箱15储存水冷冷凝器7的冷凝热，并在控制系统的控制下，在需要时，对热敏打印机1进行加热。

具体的，控制系统根据热敏打印机1的温度监控结果决定是否对其进行加热。当其温度低于设定温度时，开启加热。

蓄热水箱15还用于为除热敏打印机1之外的其他用户提供热水。

具体的，制冷剂-水换热器11的水侧出口11a与新风系统的换热段16入口连接，并在连接管路上设置第三水泵13，制冷剂-水换热器11的水侧入口11b设有第二三通阀14，第二三通阀14的其余两端分别与新风系统的换热段16出口、热敏打印机1的水路出口连接，热敏打印机1的水路入口设有第一三通阀5，第一三通阀5的其余两端分别与新风系统的换热段16出口、蓄热水箱15的热水出口(图1所示为第二输出端15a)连接。即空调箱的新风换热段16出口分为两路，一路经过第二三通阀14后与制冷剂-水换热器11的水侧入口11b连接，另一路经过第一三通阀5、热敏打印机1、再通过第二三通阀14与制冷剂-水换热器11的水侧入口11b连接。

具体的，蓄热水箱15的第一输出端15c与水冷冷凝器7的水侧输入端7c连接，并在连接管路上设置第二水泵12，水冷冷凝器7的水侧输出端7d与蓄热水箱15的第一输入端15d连接，形成加热回路，水冷冷凝器7的制冷剂侧产生的冷凝热不断被回收至蓄热水箱15。

具体的，蓄热水箱15的第二输入端15b与热敏打印机1的水路出口连接，并在连接管路上设置第一电磁阀3。

具体的，四通换向阀8、膨胀阀10可采用电磁阀。

具体的，热敏打印机1的水路出口设有控温器2，通过控温器2对热敏打印机1水路出口温度进行监控，根据监控结果对各回路进行控制，使系统完成相应的功能，具体为：

通过四通换向阀8的通路切换以及相关管路上的电磁阀的启闭，实现夏季热敏打印机待机及正常工作工况(室内需要制冷同时热敏打印机的水路出口温度不大于额定温度)、夏季热敏打印机连续长时间工作工况(室内需要制冷同时热敏打印机的水路出口温度大于额定温度)、冬季热敏打印机待机及正常工作工况(室内需要制热同时热敏打印机的水路出口温度不大于额定温度)、冬季热敏打印机连续长时间工作工况(室内需要制热同时热敏打印机的水路出口温度大于额定温度)四种工况下系统运行模式的切换。

以下具体说明本实施例在四种工况运行过程时的工作流程：

工况一、夏季热敏打印机待机及正常工作工况(热敏打印机1工作温度在额定温度以下)：

水由蓄热水箱15的第一输出端15c流出，经过第二水泵12进入水冷冷凝器7的水侧输入端7c吸热。被水冷冷凝器7加热的水经过水冷冷凝器7的水侧输出端7d与蓄热水箱15的第一输入端15d相连，流回蓄热水箱15中，完成循环。

通过上述循环，水冷冷凝器7为蓄热水箱15提供热量，蓄热水箱15中热水可用于生活热水供应。

水从蓄热水箱15的第二输出端15a流出，经过第一水泵4流经第一三通阀5、热敏打印机群1后，通过第一电磁阀3回到蓄热水箱15的第二输入端15b，完成循环。

通过上述循环，可通过蓄热水箱15对热敏打印机1进行加热，维持待机及正常工作状态下(温度未超过额定温度)的温度。

热泵系统的制冷剂侧按照第一循环回路运行，此状态下，高温高压制冷剂由变频压缩机6的出口经过水冷冷凝器7进入四通换向阀8的第一端口8a，并由四通换向阀的第二端口8b进入制冷剂-空气换热器9变为过冷状态，再经过膨胀阀10节流进入制冷剂-水换热器11吸热蒸发，然后经过四通换向阀8回到变频压缩机6。

其中，制冷剂-空气换热器9作为水冷冷凝器7出口的过冷器，提高了循环效率，节约了系统能耗。

其中，制冷剂-水换热器11作为蒸发器，为水路系统中的新风系统提供冷量：

换热后的冷水从制冷剂-水换热器11的水侧出口11a流出，依次经过第三水泵13、新风系统的空调箱的换热段16对新风进行除湿降温、以及第二三通阀14后，回到制冷剂-水换热器11的水侧入口11b，完成循环。如图1所示，空气从空调箱的A端进入，经换热段后从B端送出。

此工况下，冷水不经过热敏打印机1，即热敏打印机1不需要被冷却。

工况二、夏季热敏打印机连续长时间工作工况(热敏打印机1工作温度高于额定温度)：

与工况一相同，水冷冷凝器7为蓄热水箱15提供热量，蓄热水箱15中热水可用于生活热水供应。且热泵系统的制冷剂侧按照第一循环回路运行。

其中，制冷剂-水换热器11作为蒸发器，同时为水路系统中的新风系统及热敏打印机1提供冷量：

换热后的冷水从制冷剂-水换热器11的水侧出口11a流出，依次经过第三水泵13，空调箱的换热段16对新风进行除湿降温后，通过第一三通阀5流经热敏打印机群1和控温器2，再通过第二三通阀14回到制冷剂-水换热器11，完成循环。

此工况下，冷水经过热敏打印机1，即热敏打印机1需要被冷却。

工况三、冬季热敏打印机待机及正常工作工况(热敏打印机1工作在额定温度以下)：

与夏季两个工况相同，水冷冷凝器7为蓄热水箱15提供热量，蓄热水箱15中热水可用于生活热水供应。也可通过蓄热水箱15对热敏打印机1进行加热，维持待机状态下的温度。

与夏季两个工况不同的是，该工况下，热泵系统的制冷剂侧按照第二循环回路运行。此状态下，高温高压制冷剂由变频压缩机6出口经过水冷冷凝器7进入四通换向阀8的第一端口8a，并由第四端口8d进入制冷剂-水换热器11变为过冷状态，再经过膨胀阀10节流进入制冷剂-空气换热器9吸热蒸发，然后经四通换向阀8回到变频压缩机6。

其中，制冷剂-空气换热器9作为蒸发器，制冷剂-水换热器11作为水冷冷凝器7出口过冷器，提高了循环效率，节约了系统能耗，并为水路系统中的新风系统提供热量：

吸热后的温热水从制冷剂-水换热器11的水侧出口11a流出，经过第三水泵13进入空调箱的新风换热段16对新风进行预热，然后经第二三通阀14后回到制冷剂-水换热器11的水侧入口11b，完成循环。

此工况下，温热水不经过热敏打印机1，即热敏打印机1不需要被冷却，而是通过热水箱15被加热，以维持待机状态或正常工作时的温度：热水从蓄热水箱15的第二输出端15a流出，经过第一水泵4流经第一三通阀5、热敏打印机群1后通过第一电磁阀3回到蓄热水箱第二输入端15b，完成循环。

工况四、冬季热敏打印机连续长时间工作工况(热敏打印机1工作温度高于额定温度)：

与工况三相同，水冷冷凝器7为蓄热水箱15提供热量，蓄热水箱15中热水可用于生活热水供应。且热泵系统的制冷剂侧按照第二循环回路运行。

其中，制冷剂-空气换热器9作为蒸发器，制冷剂-水换热器11作为水冷冷凝器7出口过冷器，提高了循环效率，节约了系统能耗，并为水路系统中的新风系统提供热量同时为热敏打印机1提供冷量：

吸热后的中温热水从制冷剂-水换热器11的水侧出口11a流出，经过第三水泵13进入空调箱的新风换热段16对新风进行预热，释放部分热量后的热水(温度低于打印机额定温度)通过第一三通阀5经过热敏打印机群1回收利用热敏打印机群产生的废热，再从第二三通阀14回到制冷剂-水换热器水侧入口11b，完成循环。

此工况下，水路系统先预热新风、然后再经过热敏打印机1回收热敏打印机1的废热，实现了制冷剂-水换热器11作为过冷器产生的冷凝热的梯级利用。

本申请的热敏打印机群的蓄能热回收系统，制冷剂-水换热器11作为“室内机”实现夏季制冷、冬季制热，并且制冷剂-水换热器11、制冷剂-空气换热器9分别作为冬、夏季节的水冷冷凝器出口的过冷环节，提高了系统效率，节约了能耗。同时系统将热敏打印机产生的冷、热充分利用，当热敏打印机处于待机状态或正常工作状态下，利用水冷冷凝器7的冷凝热通过蓄热水箱15对其进行加热使其打印机头恒温，同时制冷剂-水换热器11的水侧产生的相对温度较低的水(冷量)无需对其进行降温，而是将冷量用于新风系统；当热敏打印机长时间工作后，制冷剂-水换热器11的水侧产生的相对温度较低的水(冷量)可对其进行降温，通过回收利用热敏打印机多余废热，提升系统的整体能效，并通过先后经过新风系统和热敏打印机实现冷量的梯级利用。

本领域普通技术人员可以理解：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (7)

1.一种热敏打印机群的蓄能热回收系统，其特征在于，包括：

热泵系统，包括依次连接的变频压缩机(6)、水冷冷凝器(7)、四通换向阀(8)、制冷剂-空气换热器(9)、膨胀阀(10)和制冷剂-水换热器(11)，所述四通换向阀(8)同时还分别与变频压缩机(6)和制冷剂-水换热器(11)相连；

水路系统，由所述制冷剂-水换热器(11)、新风系统(16)、热敏打印机(1)和蓄热水箱(15)连接而成；

控制系统，监控所述热敏打印机(1)的温度，并通过所述四通换向阀(8)的切换控制所述热泵系统切换制冷模式或制热模式；

热泵系统处于制冷模式时，所述制冷剂-空气换热器(9)作为所述水冷冷凝器(7)的过冷器，所述制冷剂-水换热器(11)作为蒸发器，在制冷剂-水换热器(11)中换热后流出的低温冷水先进入新风系统对新风进行除湿降温，之后或者直接回到制冷剂-水换热器(11)，或者经过热敏打印机(1)对其降温后再回到制冷剂-水换热器(11)形成水路循环；

热泵系统处于制热模式时，所述制冷剂-空气换热器(9)作为蒸发器，所述制冷剂-水换热器(11)作为所述水冷冷凝器(7)的过冷器，在制冷剂-水换热器(11)中换热后流出的热水先进入新风系统对新风进行预热，之后或者直接回到制冷剂-水换热器(11)，或者经过热敏打印机(1)对其降温后再回到制冷剂-水换热器(11)形成水路循环；

其中，水是否经过热敏打印机(1)由对其温度的监控结果决定。

2.根据权利要求1所述的热敏打印机群的蓄能热回收系统，其特征在于，还包括蓄热水箱(15)，所述蓄热水箱(15)用于储存所述水冷冷凝器(7)的冷凝热，并在控制系统的控制下，在需要时，对热敏打印机(1)进行加热。

3.根据权利要求2所述的热敏打印机群的蓄能热回收系统，其特征在于，所述蓄热水箱(15)还用于为除热敏打印机(1)之外的其他用户提供热水。

4.根据权利要求1所述的热敏打印机群的蓄能热回收系统，其特征在于，所述制冷剂-水换热器(11)的水侧出口与新风系统的换热段(16)入口连接，制冷剂-水换热器(11)的水侧入口设有第二三通阀(14)，第二三通阀(14)的其余两端分别与新风系统的换热段(16)出口、热敏打印机(1)的水路出口连接，热敏打印机(1)的水路入口设有第一三通阀(5)，第一三通阀(5)的其余两端分别与新风系统的换热段(16)出口、蓄热水箱(15)的热水出口连接。

5.根据权利要求1或4所述的热敏打印机群的蓄能热回收系统，其特征在于，热敏打印机(1)的水路出口设有控温器(2)。

6.根据权利要求1所述的热敏打印机群的蓄能热回收系统，其特征在于，热泵系统处于制冷模式时，可满足夏季空调制冷热敏打印机待机及正常工作工况、夏季空调制冷热敏打印机连续长时间工作工况的运行需求；

热泵系统处于制热模式时，可满足冬季空调制热热敏打印机待机及正常工作工况、冬季空调制热热敏打印机连续长时间工作工况的运行需求。

7.根据权利要求1所述的热敏打印机群的蓄能热回收系统，其特征在于，所述热敏打印机(1)包括单个打印机、或者由多个打印机串联成的打印机群。

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