可維持最佳制熱效率的熱泵的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種可維持最佳制熱效率的熱泵，其包含一蒸發(fā)器、一壓縮機(jī)、一冷凝器、一電子式膨脹閥、一水泵、一膨脹閥控制器及一水泵控制器；使用時(shí)，膨脹閥控制器會(huì)根據(jù)外界溫度及冷凝器出口溫度，配合數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)判斷當(dāng)下可達(dá)到最佳制熱效率的最佳壓力，然后再配合當(dāng)下的高壓側(cè)壓力來(lái)調(diào)整電子式膨脹閥的開(kāi)關(guān)速度及開(kāi)度，以達(dá)到該最佳壓力；而水泵控制器通過(guò)冷凝器的出水溫度調(diào)整進(jìn)水量，以使出水溫度等同設(shè)定的溫度，由此確保冷凝器的水流溫度不變，以避免影響制熱效率；通過(guò)兩個(gè)控制器不斷重復(fù)進(jìn)行調(diào)整，以使本實(shí)用新型維持在最佳制熱效率及保持在設(shè)定的出水溫度。
【專利說(shuō)明】可維持最佳制熱效率的熱泵
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種可維持最佳制熱效率的熱泵。
【背景技術(shù)】
[0002]請(qǐng)參閱圖4所示，現(xiàn)有技術(shù)的熱泵包含有以銅管95依序循環(huán)連接的一蒸發(fā)器91、一壓縮機(jī)92、一冷凝器93及一膨脹閥94，并且銅管95內(nèi)設(shè)有冷媒以在各元件中循環(huán)移動(dòng)；使用時(shí)，液態(tài)冷媒進(jìn)入到蒸發(fā)器91中，并且在蒸發(fā)器91內(nèi)吸收外界的熱而蒸發(fā)成氣態(tài)；之后氣態(tài)冷媒經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)92進(jìn)一步壓縮以提高溫度；接著高壓氣態(tài)冷媒進(jìn)入到冷凝器93里，并與冷凝器93里的水進(jìn)行熱交換而放出熱量及液化，冷凝器93里的水因此達(dá)到加熱的效果；最后液態(tài)冷媒移動(dòng)到膨脹閥94并進(jìn)行減壓，然后再次進(jìn)入到蒸發(fā)器91并且循環(huán)使用。
[0003]然而，現(xiàn)有技術(shù)的熱泵具有以下缺點(diǎn):
[0004]其一，現(xiàn)有技術(shù)的膨脹閥94多為機(jī)械式自動(dòng)膨脹閥94，其中更以溫度型自動(dòng)膨脹閥94居多，溫度型自動(dòng)膨脹閥94會(huì)配合一感溫棒96共同使用，感溫棒96設(shè)置于壓縮機(jī)92入口處以測(cè)量該處的溫度，當(dāng)該處溫度上升時(shí)，感溫棒96會(huì)使膨脹閥94增加開(kāi)度，反之會(huì)使膨脹閥94降低開(kāi)度；而從上述可看出，現(xiàn)有技術(shù)的熱泵是根據(jù)低壓側(cè)(蒸發(fā)器91至壓縮機(jī)92之間)的信息來(lái)控制，然而高壓側(cè)(壓縮機(jī)92至冷凝器93之間)才是制熱端，因此從低壓側(cè)獲取的信息來(lái)判斷及控制膨脹閥94及壓力，便無(wú)法得到最佳的制熱效率。
[0005]其二，前述的機(jī)械式自動(dòng)膨脹閥94，其開(kāi)關(guān)速度是以內(nèi)部的彈簧來(lái)控制，因此無(wú)法準(zhǔn)確控制開(kāi)關(guān)速度，并且機(jī)械式自動(dòng)膨脹閥94的開(kāi)度僅能調(diào)整至多個(gè)固定值，而無(wú)法任意改變；因此現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械式膨脹閥94無(wú)法配合所需的開(kāi)關(guān)速度及開(kāi)度來(lái)達(dá)到更好的制熱效率。
[0006]其三，現(xiàn)有技術(shù)的冷凝器93需進(jìn)一步連接一水槽97，水槽97內(nèi)的水流進(jìn)冷凝器93取得熱量再循環(huán)回水槽97，由此使水槽97內(nèi)的溫度上升，并當(dāng)水槽97內(nèi)的水上升至所欲的溫度后便會(huì)停機(jī)；然而此種方式也導(dǎo)致流經(jīng)冷凝器93的液體溫度逐漸升溫，如此冷凝器93內(nèi)的溫度不固定，而導(dǎo)致制熱效率不佳。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]有鑒于前述的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)及不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種可維持最佳制熱效率的熱泵，其可不斷調(diào)整壓力，以維持最佳的制熱效率。
[0008]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為設(shè)計(jì)一種可維持最佳制熱效率的熱泵，所述可維持最佳制熱效率的熱泵包含一蒸發(fā)器、一壓縮機(jī)、一冷凝器、一電子式膨脹閥、冷媒、一壓力傳感器、一冷凝器出口溫度傳感器、一外界溫度傳感器及一膨脹閥控制器；蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器及電子式膨脹閥依序以銅管循環(huán)連接，并形成一蓄熱循環(huán)；冷媒在蓄熱循環(huán)中循環(huán)移動(dòng)，且為二氧化碳；壓力傳感器設(shè)于壓縮機(jī)及冷凝器之間的銅管上；冷凝器出口溫度傳感器設(shè)于冷凝器及電子式膨脹閥之間的銅管上；膨脹閥控制器電連接電子式膨脹閥、壓力傳感器、冷凝器出口溫度傳感器及外界溫度傳感器，并根據(jù)壓力傳感器、冷凝器出口溫度傳感器及外界溫度傳感器的信息控制電子式膨脹閥的開(kāi)關(guān)速度及開(kāi)度。
[0009]優(yōu)選地，所述可維持最佳制熱效率的熱泵進(jìn)一步包含有一水泵、一冷凝器出水溫度傳感器及一水泵控制器；所述水泵連接所述冷凝器；所述冷凝器出水溫度傳感器連接所述冷凝器；所述水泵控制器電連接所述水泵及冷凝器出水溫度傳感器，且根據(jù)所述冷凝器出水溫度傳感器的信息控制所述水泵供給冷凝器的水量。
[0010]優(yōu)選地，所述膨脹閥控制器為比例積分微分控制器。
[0011]優(yōu)選地，所述可維持最佳制熱效率的熱泵進(jìn)一步包含有一電磁閥，所述電磁閥以一銅管連接所述壓縮機(jī)與冷凝器之間的銅管，且所述電磁閥以另一銅管連接所述電子式膨脹閥與蒸發(fā)器之間的銅管。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果及優(yōu)點(diǎn)在于:
[0013]1、使用時(shí)，膨脹閥控制器會(huì)根據(jù)外界溫度及冷凝器出口溫度，配合數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)判斷當(dāng)下可達(dá)到最佳制熱效率的最佳壓力，然后再配合當(dāng)下的高壓側(cè)壓力來(lái)調(diào)整電子式膨脹閥的開(kāi)關(guān)速度及開(kāi)度，并且不斷重復(fù)而使高壓側(cè)可以維持在最佳壓力；由于膨脹閥控制器判斷最佳壓力的部分依據(jù)是來(lái)自于制熱端的高壓側(cè)，因此判斷結(jié)果會(huì)更加準(zhǔn)確；而由于本實(shí)用新型使用可 控制開(kāi)關(guān)速度且可調(diào)整至任意開(kāi)度的電子式膨脹閥，因此便可以最佳的開(kāi)關(guān)速度調(diào)整至最佳開(kāi)度來(lái)調(diào)整高壓側(cè)壓力；本實(shí)用新型由此不斷循環(huán)調(diào)整，以達(dá)到維持在最佳的制熱效率的目的。
[0014]2、進(jìn)一步而言，所述的可維持最佳制熱效率的熱泵，其中進(jìn)一步包含有一水泵、一冷凝器出水溫度傳感器及一水泵控制器；水泵連接冷凝器；冷凝器出水溫度傳感器連接冷凝器；水泵控制器電連接水泵及冷凝器出水溫度傳感器，且根據(jù)冷凝器出水溫度傳感器的信息控制水泵供給冷凝器的水量。由此本實(shí)用新型無(wú)須設(shè)置現(xiàn)有技術(shù)的水槽，而直接根據(jù)冷凝器的出水溫度使水泵調(diào)整冷凝器的進(jìn)水量，由此冷凝器內(nèi)的水溫便會(huì)直接升至設(shè)定溫度，而縱使制熱量或其他條件有所改變，水泵控制器亦會(huì)隨時(shí)改變冷凝器進(jìn)水量，以保持冷凝器內(nèi)的水溫及出水溫度不變，如此便可避免影響制熱效率。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的示意圖。
[0016]圖2為本實(shí)用新型使用時(shí)的流程圖。
[0017]圖3為本實(shí)用新型的另一實(shí)施例的示意圖。
[0018]圖4為現(xiàn)有技術(shù)的熱泵的示意圖。
[0019]主要部件符號(hào)說(shuō)明:
[0020]11 蒸發(fā)器 12 壓縮機(jī)
[0021]13 冷凝器 14 電子式膨脹閥
[0022]15 水泵 21 銅管
[0023]22 銅管23 銅管
[0024]24 銅管 31 壓力傳感器
[0025]32 冷凝器出口溫度傳感器 33 冷凝器出水溫度傳感器
[0026]IlA蒸發(fā)器 12A 壓縮機(jī)
[0027]13A冷凝器 14A 電子式膨脹閥[0028]16A電磁閥22k 銅管
[0029]24A銅管25A 銅管
[0030]26A銅管
[0031]91蒸發(fā)器92壓縮機(jī)
[0032]93冷凝器94膨脹閥
[0033]95銅管96感溫棒
[0034]97水槽。
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下配合附圖及本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段。
[0036]請(qǐng)參閱圖1所示，本實(shí)用新型的可維持最佳制熱效率的熱泵包含一蒸發(fā)器11、一壓縮機(jī)12、一冷凝器13、一電子式膨脹閥14、冷媒、一水泵15、一壓力傳感器31、一冷凝器出口溫度傳感器32、一外界溫度傳感器、一冷凝器出水溫度傳感器33、一膨脹閥控制器及一水泵控制器。
[0037]蒸發(fā)器11、壓縮機(jī)12、冷凝器13及電子式膨脹閥14依序以銅管21、22、23、24循環(huán)連接，并形成一蓄熱循環(huán)；冷媒在蓄熱循環(huán)中循環(huán)移動(dòng)，且為二氧化碳。
[0038]水泵15連接于冷凝器13的進(jìn)水處，并且用以調(diào)整進(jìn)入冷凝器13的進(jìn)水量。
[0039]壓力傳感器31設(shè)于壓縮機(jī)12及冷凝器13之間的銅管22上，且可測(cè)量高壓側(cè)(壓縮機(jī)12至冷凝器13之間)的壓力；冷凝器出口溫度傳感器32設(shè)于冷凝器13及電子式膨脹閥14之間的銅管23上，且可測(cè)量冷凝器13冷媒出口處的溫度；冷凝器出水溫度傳感器33連接于冷凝器13的出水處，且可測(cè)量冷凝器13的出水水溫。
[0040]膨脹閥控制器電連接電子式膨脹閥14、壓力傳感器31、冷凝器出口溫度傳感器32及外界溫度傳感器；膨脹閥控制器根據(jù)壓力傳感器31、冷凝器出口溫度傳感器32及外界溫度傳感器的信息控制膨脹閥14的開(kāi)關(guān)速度及開(kāi)度；在本實(shí)施例中，膨脹閥控制器為比例積分微分控制器(PID控制器，Proportional Integral Derivative控制器),但不以此為限；水泵控制器電連接水泵15及冷凝器出水溫度傳感器33，且根據(jù)冷凝器出水溫度傳感器33的信息控制水泵15供給冷凝器13的水量。
[0041]請(qǐng)參閱圖2所示，本實(shí)用新型使用時(shí)包含一壓力調(diào)整機(jī)制及一出水溫度調(diào)整機(jī)制，詳述如下:
[0042]出水溫度調(diào)整機(jī)制:使用者首先設(shè)定想要的冷凝器13出水溫度，接著冷凝器出水溫度傳感器33測(cè)量冷凝器13的實(shí)際出水溫度，然后水泵控制器根據(jù)設(shè)定的出水溫度來(lái)調(diào)整水泵15供給冷凝器13的冰水進(jìn)水量，直到冷凝器13的出水溫度等同設(shè)定的出水溫度；例如當(dāng)出水溫度過(guò)高時(shí)，則提高冰水進(jìn)水量以降低溫度，出水溫度過(guò)低時(shí)，則降低冰水進(jìn)水量以提高溫度，如此調(diào)整便可達(dá)到使出水溫度等同設(shè)定溫度的目的。
[0043]壓力調(diào)整機(jī)制:冷凝器出口溫度傳感器32及外界溫度傳感器分別測(cè)量冷凝器13出口溫度及外界環(huán)境溫度，而膨脹閥控制器根據(jù)所述兩個(gè)溫度從數(shù)據(jù)庫(kù)中判斷出此時(shí)可達(dá)到最佳制熱效率的最佳壓力，并且根據(jù)該最佳壓力及壓力傳感器31測(cè)量到的高壓側(cè)當(dāng)下壓力，來(lái)調(diào)整電子式膨脹閥14的開(kāi)關(guān)速度及開(kāi)度，以達(dá)到最佳制熱效率。[0044]本實(shí)用新型開(kāi)機(jī)后，前述的兩種調(diào)整機(jī)制便會(huì)同時(shí)進(jìn)行，并且皆不斷重復(fù)進(jìn)行，每次進(jìn)行時(shí)，各種環(huán)境條件可能有些微改變，而壓力調(diào)整機(jī)制為了保持最佳制熱效率，可能會(huì)因應(yīng)環(huán)境條件的改變而連帶調(diào)整制熱量，但當(dāng)制熱量的改變?cè)斐衫淠?3出水溫度的改變時(shí)，冷凝器的進(jìn)水量也會(huì)立刻調(diào)整過(guò)來(lái)，以使冷凝器13出水溫度修正回設(shè)定溫度；由此通過(guò)兩種調(diào)整機(jī)制的不斷重復(fù)進(jìn)行，便可使本實(shí)用新型維持最佳制熱效率及保持在設(shè)定的出水溫度。
[0045]此外，在壓力調(diào)整機(jī)制中，膨脹閥控制器是根據(jù)外界溫度及高壓側(cè)的信息(冷凝器13出口溫度)，來(lái)判斷可達(dá)到最佳制熱效率的壓力，而高壓側(cè)是熱泵的制熱端，所以由此判斷出來(lái)的最佳壓力更為準(zhǔn)確；此外，膨脹閥控制器同時(shí)可判斷出膨脹閥14的最佳開(kāi)關(guān)速度，而本實(shí)用新型使用的膨脹閥14為電子式而可配合并執(zhí)行該開(kāi)關(guān)速度，由此使本實(shí)用新型可得到該最佳制熱效率。
[0046]再者，在出水溫度調(diào)整機(jī)制中，本實(shí)用新型通過(guò)使冷凝器13內(nèi)的水溫及出水溫度不變，以達(dá)到避免影響制熱效率的目的。
[0047]請(qǐng)參閱圖3所示，本實(shí)用新型可進(jìn)一步設(shè)有一電磁閥16A，電磁閥16A以一銅管25A連接壓縮機(jī)12A與冷凝器13A之間的銅管22A，且電磁閥16A以另一銅管26A連接電子式膨脹閥14A與蒸發(fā)器IlA之間的銅管24A ；由此電磁閥16A并聯(lián)地連接于壓縮機(jī)12A及蒸發(fā)器IlA之間，當(dāng)冷媒(二氧化碳)從壓縮機(jī)12A壓縮完畢后，若冷媒壓力過(guò)大而電子式膨脹閥14A來(lái)不及泄壓，則電磁閥16A會(huì)開(kāi)啟以同步泄壓；相比于電子式膨脹閥14A可調(diào)整開(kāi)度因此開(kāi)啟速度較慢，電磁閥16A無(wú)法調(diào)整開(kāi)度而僅能開(kāi)啟或關(guān)閉，因此電磁閥16A開(kāi)啟速度相對(duì)更為迅速，由此電磁閥16A可快速泄壓以避免電子式膨脹閥14A因來(lái)不及泄壓而爆炸損壞。
[0048]以上所述僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型做任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可維持最佳制熱效率的熱泵，其特征在于:所述可維持最佳制熱效率的熱泵包含一蒸發(fā)器、一壓縮機(jī)、一冷凝器、一電子式膨脹閥、冷媒、一壓力傳感器、一冷凝器出口溫度傳感器、一外界溫度傳感器及一膨脹閥控制器；所述蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器及電子式膨脹閥依序以銅管循環(huán)連接，并形成一蓄熱循環(huán)；所述冷媒在所述蓄熱循環(huán)中循環(huán)移動(dòng)，且所述冷媒為二氧化碳；所述壓力傳感器設(shè)于所述壓縮機(jī)及冷凝器之間的銅管上；所述冷凝器出口溫度傳感器設(shè)于所述冷凝器及電子式膨脹閥之間的銅管上；所述膨脹閥控制器電連接所述電子式膨脹閥、壓力傳感器、冷凝器出口溫度傳感器及外界溫度傳感器，并根據(jù)所述壓力傳感器、冷凝器出口溫度傳感器及外界溫度傳感器的信息控制所述電子式膨脹閥的開(kāi)關(guān)速度及開(kāi)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可維持最佳制熱效率的熱泵，其特征在于:所述可維持最佳制熱效率的熱泵進(jìn)一步包含有一水泵、一冷凝器出水溫度傳感器及一水泵控制器；所述水泵連接所述冷凝器；所述冷凝器出水溫度傳感器連接所述冷凝器；所述水泵控制器電連接所述水泵及冷凝器出水溫度傳感器，且根據(jù)所述冷凝器出水溫度傳感器的信息控制所述水泵供給冷凝器的水量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可維持最佳制熱效率的熱泵，其特征在于:所述膨脹閥控制器為比例積分微分控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可維持最佳制熱效率的熱泵，其特征在于:所述可維持最佳制熱效率的熱泵進(jìn)一步包含有一電磁閥，所述電磁閥以一銅管連接所述壓縮機(jī)與冷凝器之間的銅管，且所述電磁閥以另一銅管連接所述電子式膨脹閥與蒸發(fā)器之間的銅管。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可維持最佳制熱效率的熱泵，其特征在于:所述可維持最佳制熱效率的熱泵進(jìn)一步包含有一電磁閥，所述電磁閥以一銅管連接所述壓縮機(jī)與冷凝器之間的銅管，且所述電磁閥以另一銅管連接所述電子式膨脹閥與蒸發(fā)器之間的銅管。
【文檔編號(hào)】F25B30/02GK203771795SQ201420131217
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】林美東, 林明元, 黃財(cái)元 申請(qǐng)人:江陵機(jī)電股份有限公司