[发明专利]高速除霜型热泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种安装有高速除霜装置的高速高效除霜的热泵，其中，压缩机、四通阀、内部热交换器、膨胀阀以及外部热交换器形成闭循环，从而通过四通阀切换制冷剂的循环方向进行制冷和制热操作。 

背景技术

通常，当热泵用于制热时，制冷剂循环表现为由压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器形成的闭循环，其中，所述压缩机用于将制冷剂压缩至高温高压，所述冷凝器用于通过室内散热将从压缩机排放出来的高温高压的制冷剂冷凝成液态，所述膨胀阀用于通过节流作用将从冷凝器中排放出来的液态制冷剂膨胀至低压，所述蒸发器用于通过室外吸热将节流后的制冷剂蒸发成气态。 

此外，众所周知，当制冷剂循环反向进行时，热泵能够用于制冷，因而，作为采用四通阀的单一设备，所述热泵能够选择地进行制冷或制热操作，从而可以有效地利用有限的空间。因此，近来，热泵在本领域非常流行。 

但是，根据该热泵，其在冬天进行制热操作时，作为蒸发器的外部热交换器的表面温度设置得比室外空气的露点温度低，从而在外部热交换器的表面会产生冰霜。如果冰霜淤积，使得空气流动不畅，会导致室外空气与制冷剂之间的热交换变差，从而降低热泵的性能。 

此外，因为基于蒸发压力下降，吸收在压缩机上的制冷剂的比容变大，因而压缩效率会变低并且排放温度会急剧增大，从而会造成压缩机损坏。 

因此，为防止此类问题，应该在特定条件下或特定时间内进行除霜操作。在传统实践中已存在热气支路除霜操作。 

图1显示采用热气支路进行除霜操作的传统热泵(在韩国实用新型注册No.20-0284796中公开)，下面将描述该热泵的大概结构。 

如图所示，压缩机11的排放线路通过四通阀21连接于作为冷凝器的内部热交换器12，并且用于排放制冷剂的冷凝器12的出口连接于外部热交换器13。外部热交换器13的出口连接于向压缩机供应制冷剂的压缩机11的进口。 

在内部热交换器12和外部热交换器13之间设置有膨胀阀4，该膨胀阀4用于通过节流作用将从内部热交换器12排放出来的高温高压的液态制冷剂膨胀至低压，从而使得制冷剂易于蒸发，并且在膨胀阀4的进口处布置有贮液器43，该贮液器43用于仅将液态制冷剂供给至膨胀阀4。 

为进行除霜操作，支路管31的一端连接在压缩机11的出口和四通阀21之间，并且支路管31的另一端连接在外部热交换器13和膨胀阀4之间，同时通过热气控制阀3进行控制。此外，在四通阀21和内部热交换器12之间布置有控制阀1，在贮液器43和膨胀阀4之间布置有控制阀2，控制阀1和2用作打开和关闭制冷剂管道的结构。 

参照如上所述循环的除霜操作，如果在内部热交换器12处的控制阀1和2关闭、热气控制阀3打开的状态下于特定时间段内进行除霜操作，高温高压的热气会被导至外部热交换器13，导致外部热交换器13的温度升高，从而除去形成在外部热交换器13外部的霜或冰。在完成除霜操作后，开始在控制阀1和2打开、热气控制阀3关闭的状态下进行正常运转，从而回到正常的热泵循环。 

顺便说明一下，传统热泵的热气支路除霜循环存在下列问题： 

第一，根据具有热气支路除霜循环的传统热泵，在制热操作过程中，未完全蒸发的液态制冷剂会在外部热交换器13的内部(即在蒸发器的内部)残留少许，从而它们会因自身重力积存在蒸发器的下管道内，其积存量高达蒸发器管道容积的约20％。 

此外，根据具有热气支路除霜循环的传统热泵，通过采用单独的管道将热气导至蒸发器，在此情形下，即使将高达100％量的从压缩机排放出来的热气旁通至蒸发器，积存在蒸发器下管道内的液态制冷剂也仅在其与热气接触的顶部部分才会少量蒸发，从而积存在下管道的下侧内的、与热气不接触  的液态制冷剂仍然保持液态。因此，热气仅与积存在部分蒸发器管道上的制冷剂进行热交换，然后便再循环回压缩机。 

通常情形下，在除霜操作过程中，从蒸发器13再循环回压缩机11的热气会与积存在蒸发器13内的制冷剂充分地进行热交换，从而该热气的温度和压力应当降低。 

但是，如上所述，因为100％数量的、已经旁通至蒸发器的高温高压的热气仅能与积存在部分蒸发器管道上的制冷剂进行热交换，所以热交换操作进行得不完全，从而不理想地妨碍了热气温度和压力充分降低。 

从蒸发器再循环回压缩机的热气超过适当的压力，因此，如果通过压缩机11再压缩，产生的过高压力对压缩机形成影响，从而使得压缩机发生故障。