热泵制造技术

技术编号：41277196 阅读：6 留言：0更新日期：2024-05-11 09:29

提供了一种热泵(1)，该热泵(1)的外部单元中的热交换器(100)包括：热交换单元(102)；空气输送机(105)，该空气输送机可运行，以输送气流通过热交换单元(102)的空气通道系统(104)，其中，空气输送机(105)包括具有环形出口槽(108)的输送通道(106)和驱动空气风机(109)，该驱动空气风机用于将驱动气流(110)吸入到输送通道(106)中，以及通过环形出口槽(108)以环形空气叶片的形式将驱动气流(110)从输送通道(106)排出，从而产生空气动力学凹陷，该空气动力学凹陷吸入从动气流(113)，该从动气流的流率高于驱动气流(110)的流率，其中，环形出口槽(108)布置在热交换单元(102)处，使得至少从动气流(113)穿过空气通道系统(104)。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热交换器，例如在热泵中，例如用于加热和/或冷却空气和/或水，例如在工厂(plant)中，用于加热和/或冷却室内和/或水。

技术介绍

1、热泵包括用于循环制冷剂流体的回路、放置在回路中的蒸发器(由第一热交换器组成)、在回路中放置于蒸发器的下游的压缩机、在回路中放置于压缩机的下游的冷凝器(由第二热交换器组成)、以及在回路中放置于冷凝器的下游和蒸发器的上游的膨胀阀。表述“下游”和“上游”指的是制冷剂流体在至少一种运行模式下的循环方向。压缩机可运行，以从蒸发器吸入处于气相(gaseous phase)和低压下的制冷剂流体，压缩制冷剂流体，并且将制冷剂流体推入冷凝器中。在冷凝器内部，压缩后的制冷剂流体在高压下放热并且冷凝。在从冷凝器离开后，制冷剂流体穿过膨胀阀，膨胀阀使制冷剂流体减压，使制冷剂流体进入气相含量可能较少的减压液相。仍由于压缩机的吸入(suction)效应，减压后的液体制冷剂流体被输送到蒸发器中，制冷剂流体在蒸发器中吸热并且在低压下蒸发，然后再次被压缩机吸入和压缩。

2、制冷剂流体在蒸发器内改变状态，通过吸热从液体转变为气体，制冷剂流体在冷凝器内改变状态，通过产生热量从气体转变为液体。因此，蒸发器所在的空间被冷却，而冷凝器所在的空间被加热。

3、还已知的是，通过插入(四通)切换阀将压缩机连接在回路中，该切换阀允许反转制冷剂流体的压缩和循环方向，从而将第一热交换器从蒸发器切换到冷凝器，以及将第二热交换器从冷凝器切换到蒸发器，从而允许对第一热交换器和第二热交换器所在的空间进行冷却和加热。</p>

4、如上所述的已知热泵可以在加热模式下(例如，在冬季的月份中)使用，从外部空气获取热量并且将热量带入到建筑物中。

5、在这种情况下，制冷剂流体穿过膨胀阀，在低压下变为液-汽(liquid-vapor)混合物，然后进入放置在室外的蒸发器，在蒸发器中吸热，直到在低温下变为蒸汽，然后蒸汽被压缩机吸入并且压缩，随后温度上升，压缩后的热蒸汽从压缩机出口被推入冷凝器中，在冷凝器中(例如，到用于加热室内环境的水回路)产生热量，并且相再次从气态转变为液态，释放液化热。液体制冷剂流体返回到膨胀阀，循环往复。

6、通过反转冷却循环(例如，通过(四通)切换阀)，同一热泵可以在冷却模式下(例如，在夏季的月份中)使用，其中，制冷剂流体在内部热交换器中蒸发并且在外部热交换器中冷凝。

7、在室外环境和室内环境二者中，空气与制冷剂流体之间的热交换条件显著地影响热泵的能效以及热交换器的外部结构配置和内部结构配置，因此显著地影响加热系统和/或冷却系统的外部单元和内部单元的热交换器的外部结构配置和内部结构配置。

8、在现有技术中，已知的是提供了一种用于使气流(air flow)移动通过空气-制冷剂流体热交换器(例如，表面热交换器(例如，有翅片的(finned)))的轴流风机，该轴流风机允许气流与制冷剂流体之间通过分离两种流体的表面进行热交换。

9、在热交换器应用的背景下，轴流风机产生轴向气流分量、径向气流分量和切向气流分量。

10、对轴流风机产生的热交换有用的气流分量只是轴向气流分量，因为它对空气流率值(air flow rate value)有贡献，而径向气流分量和切向气流分量对空气流率没有贡献，对空气-制冷剂流体热交换器的热交换也没有贡献。

11、径向气流分量和切向气流分量的大小(作为第一近似值)取决于风机的转速和几何形状。只有在实际无法实现的理想化条件下，风机吸入区域内的空气速度等于风机的空气下游的轴向速度分量。

12、考虑到风机位于热交换单元(热交换单元被理解为参与热交换的两个或多个流体流所穿过的一组管道和热交换表面)的下游，即使是吸入阶段的气流矢量也不是理想的轴向，而是受到热交换单元本身以及(例如，用于风机本身稳定和安全组装所需的)其他结构部件的干扰。

13、由于存在保护格栅(为保护风机叶片免受外部影响和保护用户免受旋转叶片造成的伤害风险所需要的)，风机下游也会出现类似情况。保护格栅还会影响轴向叶片风机产生的流动，使流动更加不均匀，并且增加其非轴向分量。风机为产生非轴向气流分量(对流率(flow rate)和热传递没有贡献)所做的工作是不需要的运行成本、以及不期望的噪音和振动的来源。

14、轴流风机的几何形状和对保护格栅的需求还是不期望的尺寸和美学约束的来源。

15、此外，在非常潮湿的环境条件下、或者在冬季运行期间为热泵的蒸发器热交换器除霜时湿气累积的情况下，风机叶片会积聚一层冰和霜，导致阻碍热交换器空气风机叶轮旋转的风险。

技术实现思路

1、因此，本专利技术的目的是提供一种改进的热交换器和热泵，该热交换器和热泵具有例如克服现有技术的至少一些缺点的特征。

2、在一般目的的范围内，本专利技术的一个具体目的是提供一种改进的热交换器和热泵，该改进的热交换器和热泵具有例如减少旋转叶片风机所需的结构约束和安全措施、以及减少对通过热交换单元的气流的阻力等特征。

3、本专利技术的另一个具体目的是提供一种热交换器和热泵，该热交换器和热泵具有例如使通过热交换单元的气流更均匀、以及可能使噪声更少的特征。

4、本专利技术的另一个具体目的是提供一种热交换器和热泵，与现有技术相比，该热交换器和热泵具有例如通过热交换单元产生具有小的径向流动分量和切向流动分量的气流的特征。

5、本专利技术的另一个具体目的是提供一种热交换器和热泵，该热交换器和热泵具有在空气输送机吸收相同的电能的情况下，例如通过热交换单元产生流率增加的气流的特征。

6、本专利技术的另一个具体目的是提供一种具有简化结构的热交换器和热泵。

7、本专利技术的另一个目的是克服风机冻结的风险，风机冻结导致阻塞空气风机的叶轮旋转的风险。

8、这些和其他目的通过根据本专利技术的热交换器(具体为热泵)来实现。本专利技术涉及有利的和优选的实施例。

9、根据本专利技术的一方面，一种热交换器，尤其是用于热泵的热交换器，包括：

10、-支撑结构，

11、-热交换单元，该热交换单元连接到支撑结构，并且具有流体通道系统以及与流体通道系统进行热交换传输的空气通道系统，

12、-空气输送机，该空气输送机连接到支撑结构并且可运行，以输送气流通过热交换单元的空气通道系统，其中，空气输送机包括：

13、-管状的输送通道，该输送通道从进气口延伸到环形出口槽(不一定是圆形)，

14、-驱动空气风机，该驱动空气风机放置在输送通道中并且可运行，以沿驱动气流方向将驱动气流通过进气口吸入到输送通道中，以及从输送通道通过环形出口槽以环形空气叶片(annular air blade)(不一定是圆形)的形式排出驱动气流，

15、-可选地，在沿着整个环形出口槽的下游形成有具有连续凸曲率的环形的引导表面，从而由于空气动力学和/或康达效应产生凹陷，该凹陷在从动气流方向上吸入从本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种热泵(1)，包括：

2.根据权利要求1所述的热泵(1)，其中，所述热交换器(100)包括：环形的引导表面(112)，所述引导表面具有连续的凸曲率，所述引导表面在所述驱动气流方向(111)上、沿着所述环形出口槽(108)的整个环形延伸部形成在所述环形出口槽(108)的下游，以便也由于康达效应产生凹陷，所述凹陷吸入所述从动气流(113)。

3.根据权利要求2所述的热泵(1)，其中，所述环形出口槽(108)和所述引导表面(112)一起形成在单个管状闭环结构(115)中，所述管状闭环结构安装到所述支撑结构(101)上。

4.根据权利要求2或3所述的热泵(1)，其中，所述引导表面(112)由所述热交换器(100)的外部壳体(117)的外围边缘(116)形成，或所述引导表面(112)形成所述热交换器(100)的外部壳体(117)的外围边缘(116)，所述外围边缘界定所述外部壳体(117)的出气口(118)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的热泵(1)，其中，所述环形出口槽(108)和/或所述管状闭环结构(115)具有圆形形状、或椭圆形

6.根据前述权利要求中任一项所述的热泵(1)，其中，所述输送通道(106)被配置为沿着所述环形出口槽(108)以基本均匀的流率排出所述驱动气流(110)。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的热泵(1)，其中，所述输送通道(106)被配置为沿着所述环形出口槽(108)以不均匀的流率排出所述驱动气流(110)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的热泵(1)，其中，所述环形出口槽(108)和/或所述管状闭环结构(115)在与所述从动气流方向(114)正交的单个输送平面(119)中延伸。

9.根据前述权利要求中任一项所述的热泵(1)，其中，所述空气输送机(105)包括两个或多个所述环形出口槽(108)，所述两个或多个环形出口槽分别与同一热交换单元(102)相关联或与多个所述热交换单元(102)中的一个热交换单元相关联。

10.根据前述权利要求中任一项所述的热泵(1)，其中，所述输送通道(106)包括：环形部分(120)，所述环形部分形成所述环形出口槽(108)；风机座(121)，所述风机座容纳所述驱动空气风机(109)的至少一部分；以及线性部分(122)，所述线性部分连接在所述风机座(121)与所述环形部分(120)之间。

11.根据前述权利要求中任一项所述的热泵(1)，其中，所述输送通道(106)包括：多个或两个环形部分(120、120')，所述多个或两个环形部分形成多个或两个环形出口槽(108、108')；风机座(121)，所述风机座容纳所述驱动空气风机(109)的至少一部分；以及单个线性部分(122)，所述单个线性部分连接在所述风机座(121)与所述多个或两个环形部分(120、120')之间。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的热泵(1)，其中，所述输送通道(106)包括：多个环形部分(120、120')，所述多个环形部分形成多个环形出口槽(108、108')；多个不同的风机座(121、121')，每个风机座分别容纳多个驱动空气风机(109、109')中的一个驱动空气风机的至少一部分；以及多个不同的线性部分(122、122')，每个线性部分分别连接在一个风机座(121、121')与一个环形部分(120、120')之间。

13.根据前述权利要求中任一项所述的热泵(1)，其中，在所述从动气流方向(114)上观看，所述环形出口槽(108)布置在所述热交换单元(102)的上游。

14.根据权利要求1至12中任一项所述的热泵(1)，其中，在所述从动气流方向(114)上观看，所述环形出口槽(108)布置在所述热交换单元(102)的下游。

15.根据前述权利要求中任一项所述的热泵(1)，其中，所述空气输送机(105)包括加热装置(123)，所述加热装置被配置为对所述环形出口槽(108)进行除霜。

16.根据前述权利要求中任一项所述的热泵(1)，其中，所述热交换器(100)在所述从动气流(113)处没有保护格栅。

17.根据前述权利要求中任一项所述的热泵(1)，其中，所述外部单元(14)包括：外部壳体，所述外部壳体与所述热交换器(100)的外部壳体(117)重叠；以及内部分离隔板(10)，所述内部分离隔板将容纳所述热交换单元(102)的热交换室(11)与容纳所述压缩机(5)的所述压缩机室(17)分离，

18.根据权利要求17所述的热泵(1)，其中，整个所述空气输送机(...

【技术特征摘要】

1.一种热泵(1)，包括：

5.根据前述权利要求中任一项所述的热泵(1)，其中，所述环形出口槽(108)和/或所述管状闭环结构(115)具有圆形形状、或椭圆形形状、或具有圆形边缘的多边形形状。

6.根据前述权利要求中任一项所述的热泵(1)，其中，所述输送通道(106)被配置为沿着所述环形出口槽(108)以基本均匀的流率排出所述驱动气流(110)。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的热泵(1)，其中，所述输送通道(106)被配置为沿着所述环形出口槽(108)以不均匀的流率排出所述驱动气流(110)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的热泵(1)，其中，所述输送通道(106)包括：多个或两个环形部分(120、120'...

【专利技术属性】
技术研发人员：马尔科·莫尔泰尼，罗伯托·阿莱桑德雷利，
申请(专利权)人：阿里斯顿股份公司，
类型：发明
国别省市：

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