[发明专利]一种热补偿转移换热器和包含该换热器的热泵热水机

权利要求书

1.一种热补偿转移换热器，用于热泵热水机系统，包括壳体、换热管、工质入口、工质出口、进水口和出水口，所述的工质入口和工质出口连接到热泵热水机的工质循环回路，所述的进水口和出水口连接到热泵热水机的热媒水回路，其特征在于：

所述的热补偿转移换热器是半容积式换热器，所述的换热管盘绕为螺旋状，置于所述壳体内部的下半部，形成管壳式的半容积式换热结构；

所述的换热管本身采用由外管和内管组成的套筒管，内管和外管之间留有工质通道，内管的内部为热媒水通道；

所述外管的两端分别连接到所述的工质入口和工质出口；

所述内管的一端连接到通往壳体外部的进水口，内管的另一端为置于壳体内部靠近底部的开口端；内管的内部为热媒水通道，热媒水通道通过所述的开口端连通壳体内部的贮水腔；所述的贮水腔连通设置在靠近壳体顶部并通往壳体外部出水口。

2.根据权利要求1所述的热补偿转移换热器，其特征在于所述的换热管为低频紊流换热管，所述的低频紊流换热管是由外管和内管组成的套筒管，所述的内管为麻花状螺旋管，所述麻花状螺旋管的内外表面均带有凹凸螺旋扭转的峰谷结构，所述外管的内壁贴近内管外壁的凸起螺旋，形成具有螺旋状工质通道的盘绕管结构；所述的热补偿转移换热器同时具备管壳结构、套筒管结构和盘绕管结构。

3.根据权利要求1或2所述的热补偿转移换热器，其特征在于所述的热补偿转移换热器采用热利用平衡处理结构，所述的热补偿转移换热器还包括内筒和汽液分离器；所述的内筒置于壳体内的上半部，壳体的上半部和内筒之间形成的空间，构成热利用平衡处理结构的主换热腔；所述的换热管盘绕为螺旋状，置于所述的主换热腔内；所述的汽液分离器包括汽分筒体、汽分入口和汽分出口，置于壳体内的下半部；所述汽分筒体的外周与所述壳体的下半部之间形成的空间，构成热利用平衡处理结构的副换热腔；所述的换热管的内部为热媒水通道，换热管的两端分别通过所述的进水口和出水口，连接到热媒水循环回路；所述主换热腔的上部连接通到置于壳体外部的工质入口，所述主换热腔的下部通过工质通道孔与副换热腔连通，所述副换热腔底部连通到置于壳体外部的工质出口。

4.根据权利要求3所述的热补偿转移换热器，其特征在于所述汽分筒体的外周设有螺旋翅片，所述壳体的内壁贴近汽分筒体外周的螺旋翅片，形成具有盘绕管结构的副换热腔。

5.一种包含热补偿转移换热器的热泵热水机，包括工质循环回路和热水循环回路；所述的工质循环回路包括压缩机、四通阀、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和汽液分离器，所述的热水循环回路包括主循环水泵和保温水箱，其特征在于：

所述的热泵热水器还包括权利要求1至4之任一权利要求所述的热补偿转移换热器，以及单向阀、辅循环水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第一三通阀和第二三通阀；所述的第一电磁阀串联在从冷凝器至膨胀阀之间的高压管路中，所述的第二电磁阀串联在从蒸发器至汽液分离器之间的低压管路中；

所述热补偿转移换热器的工质入口通过所述的第一三通阀，可选择地连通第一电磁阀或第二电磁阀的入口侧；所述热补偿转移换热器的工质出口通过所述的第二三通阀，可选择地连通第一电磁阀或第二电磁阀的出口侧；

所述的热补偿转移换热器设有热媒水循环回路，所述的热媒水循环回路从保温水箱开始，经由辅循环水泵和单向阀连接到热补偿转移换热器的进水口，再通过热补偿转移换热器的出水口回到保温水箱；所述热补偿转移换热器的进水口，通过第三电磁阀连接到外部冷水进水管路。

6.根据权利要求5所述的包含热补偿转移换热器的热泵热水机，其特征在于所述的热补偿转移换热器采用热利用平衡处理结构，从工质入口进入热补偿转移换热器的高温工质，经过主换热腔与换热管中的热媒水换热后，通过所述的副换热腔，与经汽分入口进入汽液分离器的低温工质进行再次换热，一方面，使经由汽分出口进入压缩机的工质升温充分汽化，以保证进入压缩机的工质为过热气体，防止液态工质进入压缩机造成液击故障，另一方面，使经由工质出口进入蒸发器的工质进一步降温，以提高蒸发器从空气源中吸收热能的效率。

7.根据权利要求5所述的包含热补偿转移换热器的热泵热水机，其特征在于所述的汽液分离器置于热补偿转移换热器的壳体内，构成所述热利用平衡处理结构的一部分。

8.根据权利要求5、6或7所述的包含热补偿转移换热器的热泵热水机，所述的热泵热水机设置夏季运行模式、春秋季运行模式和冬季运行模式，其特征在于：

a）夏季运行模式：当进入夏季运行模式时，所述的热泵热水机接收到开机信号后，开启主循环水泵、第二电磁阀和第三电磁阀，同时，关闭第一电磁阀和辅循环水泵；第一三通阀选择连通到第一电磁阀的入口侧，也就是令热补偿转移换热器的工质入口连通到冷凝器的出口，第二三通阀选择连通到第一电磁阀的出口侧，也就是令热补偿转移换热器的工质出口连通到膨胀阀的入口；

夏季运行模式下的工质循环回路为：压缩机－＞四通阀－＞冷凝器－＞第一三通阀－＞热补偿转移换热器－＞第二三通阀－＞膨胀阀－＞蒸发器－＞第二电磁阀－＞四通阀－＞汽液分离器－＞压缩机；

冷凝器出口的高温高压的工质，通过热补偿转移换热器，与通过第三电磁阀进入的冷水进行热交换降温，从而保证进入膨胀阀之前的制冷剂完全为液态，不会出现气堵故障，同时，所述的热补偿转移换热器还作为小型储液器用于调节冷凝侧的工质循环量，以保证合适的工质循环量；

b）春秋季运行模式：当进入春秋季运行模式时，所述的热泵热水机接收到开机信号后，开启主循环水泵、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀，同时，关闭辅循环水泵；

第一三通阀选择连通到第一电磁阀的入口侧，也就是令热补偿转移换热器的工质入口连通到冷凝器的出口，第二三通阀选择连通到第一电磁阀的出口侧，也就是令热补偿转移换热器的工质出口连通到膨胀阀的入口；

春秋季运行模式下的工质循环回路包括主循环回路和辅助支路，所述的主循环回路为：压缩机－＞四通阀－＞冷凝器－＞第一电磁阀－＞膨胀阀－＞蒸发器－＞第二电磁阀－＞四通阀－＞汽液分离器－＞压缩机；

所述的辅助支路并联在第一电磁阀的两端，起始于冷凝器的出口，终止于膨胀阀的入口：冷凝器的出口－＞第一三通阀－＞热补偿转移换热器－＞第二三通阀－＞膨胀阀的入口；

冷凝器出口的高温高压的工质的一部分，通过辅助支路中的热补偿转移换热器与通过第三电磁阀进入的冷水进行热交换降温，同时，所述的热补偿转移换热器还作为小型储液器用于调节冷凝侧的工质循环量，以保证合适的工质循环量；

c）冬季运行模式：当进入冬季运行模式时，所述的热泵热水机接收到开机信号后，开启主循环水泵、辅循环水泵和第一电磁阀，同时，关闭第二电磁阀和第三电磁阀；第一三通阀选择连通到第二电磁阀的入口侧，也就是令热补偿转移换热器的工质入口连通到蒸发器的出口，第二三通阀选择连通到第二电磁阀的出口侧，也就是令热补偿转移换热器的工质出口经由四通阀连通到汽液分离器的入口；

冬季运行模式下的工质循环回路为：压缩机－＞四通阀－＞冷凝器－＞第一电磁阀－＞膨胀阀－＞蒸发器－＞第一三通阀－＞热补偿转移换热器－＞第二三通阀－＞四通阀－＞汽液分离器－＞压缩机；

所述的辅循环水泵把保温水箱中的热水送入热补偿转移换热器的热媒水循环回路，蒸发器出口的工质，通过热补偿转移换热器从热媒水吸热升温，从而保证机组从空气中吸热的效率，并且提高压缩机回油性能，同时，所述的热补偿转移换热器还作为小型储液器用于储存部分未蒸发的液态工质，防止液态工质进入压缩机造成液击故障，并保证合适的工质循环量。