[发明专利]工质变向的套管式热泵

说明书

技术领域

本发明属于电气设备及电气工程技术领域，涉及一种热水器，尤其是一种通过改变冷媒工质的流向以及水的流向来提高换热效率的热泵热水器。

背景技术

目前，市面上热泵热水器的冷凝器技术一般使用套管、水箱内盘管和水箱外盘管几种方式。

现有技术的套管换热器虽然结构简单体积小，但工作中需要匹配循环水泵和复杂的水路设计，由于水泵会消耗相当于压缩机5%左右电能，效率一般不高，昂贵、复杂的特性使得其一般多用在商用机上；水箱内盘管安装固定在水箱内部，换热率较高，但是长期使用易结水垢影响热效率，虽然大多都设置有内置了镁棒降低结垢和腐蚀，但却没能完全杜绝水垢与腐蚀的发生，水箱寿命略短，需要定期更换镁棒和清除污垢、沉淀；外盘管虽然安全，但热效率低、制热慢，由于热胀冷缩的反复影响，盘管壁容易分离，内胆易爆裂，克服问题要求的工艺高、制作难度大并且成本昂贵。

此外现有技术制成的热泵冷凝换热器与其相匹配水箱的体积过大，使得多数消费者无法接受；且冷凝换热器设置的不合理导致压缩机长期高负荷做功，会加速压缩机润滑油的裂解和老化，缩短压缩机工作寿命。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种结构简单、占空间小、能耗低、换热效率高并且使用寿命长的工质变向的套管式热泵，该套管式热泵不需要设置循环水泵就可以让冷媒工质根据水流方向变化而换向做功，达到自循环换热的目的，有效提高换热效率与速率。

解决上述技术问题的技术方案是：一种工质变向的套管式热泵，包括压缩机、热泵换向阀、自循环套管式换热器、膨胀阀、蒸发器和蓄水箱,所述自循环套管式换热器包括N程并列设置的换热套管，所述换热套管包括管程和包裹在管程外的壳程；所述管程依次通过管程三通管串联，位于高端的管程三通管的第三接口Ⅰ分别通过电磁水阀与蓄水箱的上端接口连通，位于低端的管程三通管的第三接口Ⅱ分别通过单向止回水阀与蓄水箱的下端接口连通；处于第一程的换热套管的管程设有进水口，所述进水口通过单向止回水阀与水源管连通，且所述进水口还与蓄水箱连通；处于最末程的换热套管的管程下端设有低端水接口，低端水接口与蓄水箱下端的高速进水嘴连通；所述壳程依次通过壳程连接管串联，处于第一程的换热套管的壳程设有第一工质接口，处于最末程的换热套管的壳程下端设有第二工质接口，第一工质接口和第二工质接口分别与热泵换向阀连接，所述压缩机、热泵换向阀、换热套管的壳程、膨胀阀、蒸发器依次连接形成冷媒工质循环回路；所述自循环套管式换热器的换热套管为竖立或有一定倾斜角度的非水平结构。

本发明进一步的技术方案是：所述换热套管的程数N取值为1，换热套管的管程上端的进水口通过单向止回水阀与水源管连接，且进水口还通过电磁水阀与蓄水箱的上端接口连接，所述管程的低端水接口与蓄水箱的高速进水嘴连接；换热套管的壳程的第一工质接口和第二工质接口分别与热泵换向阀连接。

所述热泵换向阀包括主阀和通过毛细管与主阀连接的先导阀；所述主阀包括阀体和包裹在阀体内的阀芯，阀体内限定出阀腔，阀体上具有相对阀腔设置的第一侧壁和第二侧壁，阀芯两端与阀体内壁分别限定出第一活塞腔室和第二活塞腔室，所述先导阀分别通过毛细管与第一活塞腔室以及第二活塞腔室连接，且先导阀可控制阀芯在阀体内左右移动；所述阀体的第一侧壁上设有第一冷媒接管，阀体的第二侧壁上分别设有第二冷媒接管、第三冷媒接管和第四冷媒接管，所述第一冷媒接管与压缩机的高压排气管连通，所述第二冷媒接管与第一工质接口连通，所述第三冷媒接管与第二工质接口连通，所述第四冷媒接管与膨胀阀连通；所述阀芯为拱形阀芯，当阀芯移动到第一活塞腔室端时，第一冷媒接管与第三冷媒接管导通，且第四冷媒接管与第二冷媒接管导通；当阀芯移动到第二活塞腔室端时，第一冷媒接管与第二冷媒接管导通，且第四冷媒接管与第三冷媒接管导通。

本发明再进一步的技术方案是：所述换热套管的程数N取值为2，包括首程换热套管和末程换热套管，所述首程换热套管和末程换热套管的管程上端通过管程三通管连通，首程换热套管的管程下端的进水口通过单向止回水阀与水源管连通，且所述进水口还通过单向止回水阀与蓄水箱的下端接口连通，末程换热套管的管程的低端水接口与蓄水箱底部的高速进水嘴连通，管程三通管的第三接口Ⅰ通过电磁水阀与蓄水箱的上端接口连通；所述首程换热套管和末程换热套管的壳程上端通过壳程连接管连通，首程换热套管和末程换热套管的壳程下端分别设有第一工质接口和第二工质接口，壳程连接管还设有第三工质接口，所述第一工质接口、第二工质接口和第三工质接口分别与热泵换向阀连通。