[發明專利]一種熱交換器

無效

• 申請號: 201110057882.1
• 申請日: 2011-03-10
• 公開（公告）號: CN102679635A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 張夏林;張惠忠
• 申請（專利權）人: 上海玄球太陽能科技發展有限公司
• 主分類號: F25B39/04
• 分類號: F25B39/04;C09K5/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種熱交換器，特別是一種適用于熱泵熱水器的熱交換器。

背景技術

目前使用盤管式熱交換器的熱泵熱水器，為達到加熱效果，在設計時有三種選擇方式：一種是盤管足夠長能把制冷劑的液化溫度冷卻到水溫或接近水溫；一種是盤管較短以制冷劑的液化溫度高于水溫10℃為限；另一種是介于兩者之間。由于熱泵熱水器加熱的最高水溫較高約55℃～60℃，如果制冷劑的液化溫度高此10℃的話，則壓縮機排氣溫度起碼要有65℃，因為存在壓力管損，壓縮機排氣溫度實際高達70℃～75℃，對應壓力2.996兆帕～3.316兆帕，在這樣的高壓高溫下壓縮機很容易過載，同時增加了壓縮機的磨損，減低了壽命，因此只宜采用液化溫度等于水溫或接近水溫的方法盡量降低制冷劑的液化溫度及壓力以免壓縮機過載。但當水溫較低時，尤其在冬季，水溫一般低于15℃，液化溫度只有15℃對應液化壓力為0.7892兆帕，加上壓力管損也不過在0.9099兆帕(20℃)～1.044兆帕(25℃)之間，壓縮機在這樣的溫度壓力下，功率輸出大減，1.5匹外機的壓縮機電流僅有3.5A左右，功率不足造成水的加熱時間大大延長，而水溫低于15℃時，壓力更低，功率輸出更小，加熱的時間甚至會長達7～8小時才能將水溫加熱到額定水溫(55℃)，因此實用性較差。

由于以上的原因盤管式熱泵熱水器的商業化一直進展緩慢，在最需要熱水的冬天它卻需要很長的時間才能供應熱水，這個缺陷極大地限制了這個節能產品的推廣。另外，現在流行的板式或其他形式的熱交換器熱泵熱水器也都存在上述缺陷，但沒有盤管式熱交換器式嚴重。

發明內容

針對上述技術問題，本發明的目的就是提供一種具有新型熱交換方式使壓縮機維持在額定功率附近工作、實用性強的的熱交換器。

本發明所采用的技術方案是：在傳統熱交換器導熱裝置的基礎上增設一層熱導率隨溫度變化而變化的導熱介質層，它利用導熱介質在固態和液態時的導熱率不同使熱交換器的熱交換量自動變化，從而使壓縮機維持在額定功率附近工作。

當水溫較低時，導熱介質層的熱導率較低，熱交換器導熱裝置單位長度的平均熱交換量減少，從而促使壓縮機功率增加；隨著水溫上升，傳導介質的傳導率升高，熱交換器導熱裝置單位長度的平均熱交換量不斷增加，從而使壓縮機的功率增加較少，因此在達到額定最高水溫時壓縮機不會過載。

本發明所取得的有益效果是：本發明熱交換器使壓縮機維持在額定功率附近工作，使用此熱交換器的熱泵熱水器在達到額定最高水溫時壓縮機不會過載，而且在冬天水溫較低時能大大減少熱水加熱時間，極大提高熱泵熱水器加熱時間效率，解決了行業內一直以來需要解決的技術問題，實用性強，易于推廣應用。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細的說明。

圖1是本發明熱交換器放大示意圖

圖2是本發明熱交換器應用結構示意圖

圖3是本發明熱交換器工作狀態的實驗數據表

具體實施方式

如圖1所示：本發明熱交換器包括制冷劑31和導熱銅管32、導熱介質層33和導熱大銅管34組成，所述的導熱介質層33被密封在與導熱銅管32同軸的外套導熱大銅管34與導熱銅管32之間；所述的導熱大銅管34短于導熱銅管32。

在選擇傳導介質時，傳導介質優先使用熔點在30℃～44℃之間，性能穩定，經多次冷熱循環后熔點不發生變化，固態時導熱系數小，無毒無腐蝕性、不溶于水的物質。如果介質的熔點太低，壓縮機工作壓力提高不明顯；傳導介質的熔點太高，水溫高時壓縮機易過載。

如圖1、圖2所示：本發明熱交換器3置于水箱2內，工作狀態時，壓縮機1將制冷劑31變成高溫高壓氣體，沿導熱銅管32進入熱交換器3時，通過熱傳導對水箱2內的水進行加熱；制冷劑31流經室外散熱器4時吸收外部熱量，最后回到壓縮機1。

當水溫較低時，導熱介質層33中熔點在30℃～44℃之間的導熱介質為固態，熱導率較低，導熱主要靠導熱銅管32未被導熱大銅管34包裹的裸露部分，熱交換量較小，散熱總量不足使導熱通道32內的制冷劑31的液化溫度與壓力都得到了提高，壓縮機1的功率也得到了相應提高；隨著水溫上升，導熱介質層33開始由固態轉為液態，以對流的方式參與散熱，導熱介質層33的熱導率升高，熱交換量不斷增加，限制了導熱通道32內的制冷劑31的液化溫度和壓力的快速上升，使壓縮機始終在額定功率附近工作，大大減少熱泵熱水器加熱時間，并且在達到額定最高水溫時壓縮機不會過載。