相变热泵系统和终端设备的制作方法

1.本技术涉及热泵系统技术领域，特别涉及一种相变热泵系统和终端设备。


背景技术：

2.随着科技的发展，热泵系统作为一种新的供热技术受到广泛关注，由于热泵系统具有回收低温废热、节约能源等特点，已经被广泛应用到众多领域。
3.热泵系统通常包括压缩机、冷凝器和蒸发器等器件，压缩机、冷凝器和蒸发器两两之间相互连通，压缩机由蒸发器处吸入低温低压气体，并向冷凝器输送高温高压气体，高温高压气体在冷凝器处冷凝成液体并向外部放热，冷凝后的液体流入蒸发器并在蒸发器处吸热蒸发形成低温低压的气体。为了保证蒸发器的工作效率，会在蒸发器处设置换热媒介，换热媒介通常采用空气或水。
4.然而，当换热媒介采用水时，蒸发器所需要的水的体积比较大，会导致热泵系统的整体尺寸偏大。而当换热媒介采用空气时，热泵系统中还需要额外设置风机，不但增加了热泵系统的整体尺寸，还使得热泵系统工作时产生较大的噪音。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种相变热泵系统和终端设备，能解决相关技术中热泵系统整体尺寸大和/或噪音大的问题。技术方案如下：
6.第一方面，本技术提供了一种相变热泵系统，其特征在于，所述相变热泵系统包括：压缩机、蒸发器、冷凝器、相变换热器和辅助换热组件；
7.所述压缩机、所述蒸发器和所述冷凝器两两之间相互连通；
8.所述相变换热器包括第一箱体和相变材料，所述相变材料填充在所述第一箱体中，所述相变换热器用于与所述蒸发器进行热交换；
9.所述辅助换热组件包括第二箱体和换热媒介，所述换热媒介填充在所述第二箱体中，所述辅助换热组件与所述相变换热器热连通，用于加热所述相变材料。
10.在一种可能的实现方式中，所述第一箱体位于所述第二箱体内，且所述第一箱体与所述第二箱体的内壁之间形成第一间隔空间，所述换热媒介位于所述第一间隔空间中，且所述第一箱体的至少部分浸在所述换热媒介中。
11.在一种可能的实现方式中，所述第一箱体的外表面具有多个散热翅片，所述多个散热翅片均浸在所述换热媒介中。
12.在一种可能的实现方式中，所述相变热泵系统还包括水循环子系统，所述水循环子系统包括水槽、第三箱体、循环水泵和喷臂；
13.所述水槽、所述第三箱体、所述循环水泵、所述喷臂依次相互连通，当所述循环水泵处于第一工作状态时，所述循环水由所述水槽依次流经所述第三箱体、所述循环水泵和所述喷臂，并由所述喷臂喷出；
14.所述冷凝器位于所述第三箱体内，且所述冷凝器的至少部分浸在第三箱体中的循
环水中。
15.在一种可能的实现方式中，所述第二箱体与所述水槽相连，当所述第二箱体与所述水槽连通时，所述换热媒介为由所述水槽进入所述第二箱体中的所述循环水。
16.在一种可能的实现方式中，所述第二箱体具有第一循环口和第二循环口，所述循环水泵具有换热媒介抽取口和换热媒介排放口；
17.所述第一循环口与所述换热媒介抽取口通过第一单向阀相连，所述第二循环口与所述换热媒介排放口通过第二单向阀相连，当所述循环水泵处于第二工作状态时，所述第二箱体与所述循环水泵之间形成回路，且所述第二箱体与所述水槽不连通。
18.在一种可能的实现方式中，所述辅助换热组件还包括微型排水泵，所述微型排水泵的入水口与所述第二箱体连通，所述微型排水泵的出水口与外部连通。
19.在一种可能的实现方式中，所述水循环子系统还包括排水泵和排水管道；
20.所述排水泵分别与所述水槽和所述排水管道相连通，所述排水泵和所述排水管道用于将所述水槽中的所述循环水排出。
21.在一种可能的实现方式中，所述蒸发器位于所述第一箱体内，所述蒸发器与所述第一箱体的内壁之间形成第二间隔空间，所述相变材料位于所述第二间隔空间中，且所述蒸发器的至少部分与所述相变材料相接触。
22.第二方面，本技术提供了一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括如第一方面及其可能的实现方式中任一项所述的相变热泵系统。
23.在一种可能的实现方式中，所述终端设备为洗涤设备，所述洗涤设备还包括底座、外壳和隔板；
24.所述隔板位于所述底座和所述外壳之间，所述隔板与所述底座之间形成容纳腔，所述相变热泵系统位于所述容纳腔内，所述隔板与所述外壳之间形成洗涤腔，所述洗涤腔用于对目标物进行洗涤处理。
25.本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
26.本技术实施例提供的方案中，相变换热器与蒸发器进行热交换，辅助换热组件与相变换热器热连通进行热交换，采用该方案，蒸发器处的换热媒介为相变材料，由于相变材料具有导热系数大、比热容大以及能贮藏或放出较多的热量等特点，因此，蒸发器在蒸发处理过程中所需要的相变材料的体积较小，所以，有利于减小相变热泵系统的尺寸，而且，不会产生额外的噪音。
27.而且，辅助换热组件可以为相变材料提供热量使其重新贮藏热量并恢复放热前的状态，即完成相变材料的再生，从而使相变材料能持续为蒸发器提供热量，有利于提高整个相变热泵系统的工作效率。
28.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他
的附图。
30.图1是本技术实施例提供的一种相变热泵系统的局部结构示意图；
31.图2是本技术实施例提供一种相变热泵系统的局部结构示意图；
32.图3是本技术实施例提供的一种相变热泵系统的局部结构示意图；
33.图4是本技术实施例提供一种相变热泵系统的结构示意图；
34.图5是本技术实施例提供的一种相变热泵系统的局部结构示意图；
35.图6是本技术实施例提供的一种相变热泵系统的局部结构示意图。
36.图例说明
37.1、压缩机；2、蒸发器；3、冷凝器；4、相变换热器；5、辅助换热组件；6、水循环子系统；
38.41、第一箱体；42、相变材料；51、第二箱体；52、换热媒介；53、微型排水泵；61、水槽；62、第三箱体；63、循环水泵；64、喷臂；65、排水泵；66、排水管道；
39.41a、散热翅片；51a、第一循环口；51b、第二循环口；63a、换热媒介抽取口；63b、换热媒介排放口。
具体实施方式
40.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。
41.热泵系统通常包括压缩机、冷凝器和蒸发器等器件，压缩机、冷凝器和蒸发器两两之间相互连通，压缩机由蒸发器处吸入低温低压气体，并向冷凝器输送高温高压气体，高温高压气体在冷凝器处冷凝成液体并向外部放热，冷凝后的液体流入蒸发器并在蒸发器处吸热蒸发形成低温低压的气体。为了保证蒸发器正常工作，通常会在蒸发器处设置换热媒介，换热媒介通常采用空气或水。
42.当换热媒介采用水时，由于水所能贮藏的热量有限，因此，蒸发器所需要的水的体积比较大，会导致热泵系统的整体尺寸偏大。而当换热媒介采用空气时，需要为热泵系统额外设置风机，风机需要占据一定的空间而且会较大的噪音，因此，增加了热泵系统的整体尺寸，还使得热泵系统在工作时会产生较大的噪音。
43.本技术实施例提供了一种相变热泵系统和终端设备，能解决相关技术中热泵系统整体尺寸大和/或噪音大的问题。为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
44.图1是本技术实施例提供的一种相变热泵系统的局部结构示意图。如图1所示，该相变热泵系统包括：压缩机1、蒸发器2、冷凝器3、相变换热器4和辅助换热组件5。
45.如图1所示，压缩机1、蒸发器2和冷凝器3两两之间相互连通，作为示例，压缩机1具有吸气口和排气口，蒸发器2具有第一接口和第二接口，冷凝器3具有第三接口和第四接口，压缩机1的吸气口与蒸发器2的第一接口相连通，压缩机1的排气口与冷凝器3的第四接口相连通，蒸发器2的第二接口与冷凝器3的第三接口相连通。
46.在一些示例中，该相变热泵系统还可以包括节流阀，节流阀分别与蒸发器2和冷凝器3相连通，即节流阀的两端分别与蒸发器2的第二接口、冷凝器3的第三接口相连通，节流阀用于控制由蒸发器2流向冷凝器3的介质的流速。
47.如图1所示，相变换热器4包括第一箱体41和相变材料42，相变材料42填充在第一箱体41中，相变换热器4用于与蒸发器2进行热交换，具体的，当蒸发器2在进行蒸发处理时，从相变换热器4的相变材料42中吸收热量。作为示例，相变材料42初始状态为液态，当相变材料42向外放热时，逐渐从液态变为固态，当相变材料变为固态后不再放热。
48.如图1所示，辅助换热组件5包括第二箱体51和换热媒介52，换热媒介52填充在第二箱体51中，辅助换热组件5与相变换热器4热连通，此处的热连通又可以称为热耦合，表示辅助换热组件5与相变换热器4之间可以进行热交换，以加热相变换热器4中的相变材料42。
49.采用该方案，蒸发器2处的换热媒介为相变材料42，由于相变材料42具有导热系数大、比热容大以及能贮藏或放出较多的热量等特点，因此，蒸发器2在蒸发处理过程中所需要的相变材料42的体积较小，所以，有利于减小相变热泵系统的尺寸，而且，不会产生额外的噪音。
50.另外，辅助换热组件5可以与相变换热器4进行热交换，当相变材料42放热后由液态变为固态使，辅助换热组件5可以为相变材料42提供热量使其恢复液态并贮藏热量，即完成相变材料42的再生，从而使相变材料42能持续为蒸发器2提供热量，有利于提高整个相变热泵系统的工作效率。
51.在一些示例中，第一箱体41位于第二箱体51内，且第一箱体41与第二箱体51的内壁之间形成第一间隔空间，换热媒介52位于第一间隔空间中，且第一箱体41的至少部分浸在换热媒介52中。作为示例，第一箱体41完全浸泡在液态的相变材料42中，这样，有利于增加第一箱体41与换热媒介52之间用于热交换的换热面积，从而辅助换热组件5与相变换热器4之间的换热效率，进而提高对相变材料42的加热效率。
52.当蒸发器2持续从相变材料42中吸收热量导致相变材料42的温度降低的过程中，第一箱体41的外表面会出现冷凝水，冷凝水会进行汇集并对应用该系统的终端设备中的电子元件产生漏电风险。而采用本方案，将第一箱体41设置在第二箱体51内，第一箱体41外表面的冷凝水会汇集在第二箱体51内，不会危害终端设备中的其他电子元件，保证了系统运行的可靠性。
53.作为示例，图2是本技术实施例提供一种相变热泵系统的局部结构示意图，如图2所示，第一箱体41的外表面具有多个散热翅片41a，多个散热翅片41a均浸在所述换热媒介52中。相邻两个散热翅片41a之间形成了散热通道，换热媒介52在散热通道中流通，采用该方案，换热媒介52既可以与第一箱体41的外表面进行热交换，又可以与多个散热翅片41a进行热交换，有利于增加换热面积，从而，有利于提高对相变材料42的加热效率。而且，位于图2中示出的第一箱体41底部的多个散热翅片41a与第二箱体51的内壁相接触，这样，有利于提高第一箱体41的稳定性。
54.在另一些示例中，第一箱体41位于第二箱体51外，第一箱体41的外表面与第二箱体51的外表面相接触，此时，相变材料42通过第一箱体41、第二箱体51与换热媒介52进行热交换。采用该结构，便于相变换热器4、辅助换热组件5的独立生产加工，而且有利于降低相变换热器4与辅助换热组件5之间的装配难度。
55.图3是本技术实施例提供的一种相变热泵系统的局部结构示意图。在一些示例中，如图3所示，蒸发器2位于第一箱体41内，蒸发器2与第一箱体41的内壁之间形成第二间隔空间，相变材料42位于第二间隔空间中，并且蒸发器2的至少部分与相变材料42相接触，也即蒸发器2的至少部分浸没在相变材料42中。作为示例，蒸发器2完全浸泡在液态的相变材料42中，这样，有利于增加蒸发器2与相变材料42之间用于热交换的换热面积，从而提高蒸发器2与相变材料42之间的换热效率，进而提高相变热泵系统的工作效率。
56.在另一些示例中，蒸发器2位于第一箱体41外，蒸发器2的表面与第一箱体41的外表面相接触。蒸发器2和相变材料42通过第一箱体41进行热交换。采用该结构，便于蒸发器2、相变换热器4的生产加工，而且有利于降低蒸发器2与相变换热器4之间的装配难度。
57.图4是本技术实施例提供一种相变热泵系统的结构示意图。如图4所示，该相变热泵系统还可以包括水循环子系统6，水循环子系统6包括水槽61、第三箱体62、循环水泵63和喷臂64，水槽61、第三箱体62、循环水泵63、喷臂64依次相互连通。水槽61具有进水口，用于从外部向水槽61中输送水(下文中称为循环水)，当循环水泵63处于第一工作状态时，循环水由水槽61依次流经第三箱体62、循环水泵63和喷臂64，并由喷臂64喷出。上述冷凝器3则位于第三箱体62内，且冷凝器3的至少部分浸在第三箱体62中的循环水中，压缩机1工作时，冷凝器3用于加热第三箱体62中的循环水。
58.可选地，冷凝器3可以位于第三箱体62外，此时，冷凝器3的表面与第三箱体62的外表面相接触，冷凝器3通过第三箱体62与第三箱体62中的循环水进行热交换。采用该方案，在对进行装配时，无需过度考虑冷凝器3和第三箱体62之间的密封性，有利于降低装配难度。
59.在一些示例中，水槽61设置有循环水泵接口和喷臂接口，循环水泵63和循环水泵接口连通，循环水泵接口和喷臂接口连通，喷臂接口与喷臂64连通，并且循环水泵接口、喷臂接口均与水槽61盛装循环水的部位不连通，此种情况下，循环水泵63处的循环水依次经过循环水泵接口、喷臂接口到达喷臂64，并由喷臂64喷出。
60.在一些示例中，循环水由喷臂64喷出后，循环水在某一指定区域完成指定工作后直接排向外部。例如，在洗碗机中，循环水由喷臂64喷到放置待清洗餐具的容纳箱中，由于喷出的循环水具有一定的动能，可以清洗待清洗餐具上的污垢，该容纳箱可以不与水槽61连通，且该容纳箱具有出水口，容纳箱中完成清洗工作的循环水由出水口直接排出洗碗机，等等。
61.在另一些示例中，循环水由喷臂64喷出后，会回流至水槽61。例如，在洗碗机中，放置待清洗餐具的容纳箱与水槽连通，循环水由喷臂64喷到容纳箱中对待清洗餐具完成清洗后，回流至水槽中。
62.在一些示例中，如图5所示，上述第二箱体51可以与水槽61相连，即第二箱体51与水槽61之间可以在连通状态与非连通状态之间切换。作为示例，第二箱体51与水槽61之间通过单向阀相连，单向阀可以实现第二箱体51和水槽61之间通断关系的调整。
63.当第二箱体51与水槽61连通时，换热媒介52为由水槽61进入第二箱体51中的循环水。
64.在一些示例中，当外部向水槽61添加循环水时，可以打开第二箱体51和水槽61之间的单向阀，水槽61中的循环水流入第三箱体62的同时可以流入第二箱体51，流入第二箱体51的循环水留作后续对相变材料42加热使用。在另一些示例中，外部停止向水槽61加水后，循环水在循环水泵63的作用下在水槽61、第三箱体62、循环水泵63、喷臂64中循环时，可以在指定时段打开第二箱体51和水槽61之间的单向阀，使经过第三箱体62加热后的循环水由水槽61进入第二箱体51，流入第二箱体51的循环水贮藏有一定的热量，有利于增强对相变材料42的加热效果。
65.在另一些示例中，当由喷臂64喷出的循环水回流至水槽61后需要将循环水排出时，可以先将水槽61与第二箱体51连通，使水槽61中的循环水进入第二箱体51，等第二箱体51充满循环水后，阻断水槽61和第二箱体51，然后再将水槽61中剩余的循环水排出。由于回流至水槽61的循环水具有余热，该余热的温度大于放热后的相变材料42的温度，因此，由排水泵65流入第二箱体51的循环水可以对相变材料42起到一定的加热作用。采用该方案，充分利用了相变热泵系统中的循环水及其余热，有利于提高循环水的利用率，从而有利于节约资源。
66.图5是本技术实施例提供的一种相变热泵系统的局部结构示意图。如图5所示，该水循环子系统6还可以包括排水泵65和排水管道66，排水泵65分别与水槽61和排水管道66相连通，排水泵65和排水管道66则用于将水槽31中的循环水排出。
67.在一些示例中，排水泵65具有一个入水口和两个出水口，入水口与水槽61连通，一个出水口与第二箱体51连通，另一个出水口与排水管道66连通。当由喷臂64喷出的循环水回流至水槽61且需要将循环水排出时，需要排出的循环水由入水口进入排水泵65，进入排水泵65的循环水可以通过一个出水口流入第二箱体51中，并同时通过另一个出水口流入排水管道66排向外部。
68.图6是本技术实施例提供的一种相变热泵系统的局部结构示意图。如图6所示，第二箱体51还可以具有第一循环口51a和第二循环口51b，循环水泵63具有换热媒介抽取口63a和换热媒介排放口63b。第一循环口51a与换热媒介抽取口63a通过第一单向阀相连，第二循环口51b与换热媒介排放口63b通过第二单向阀相连。
69.当循环水泵63处于第二工作状态时，循环水泵63与第三箱体62、喷臂64之间均处于不连通状态，而且第二箱体51与水槽61之间也处于不连通状态，此时，第二箱体51与循环水泵63之间形成回路，也即第一循环口51a与换热媒介抽取口63a连通、第二循环口51b与换热媒介排放口63b连通。此种情况下，在循环水泵63的作用下，换热媒介52(循环水)在第二箱体51和循环水泵63之间循环流动，有利于提高换热媒介52与相变换热器4的第一箱体41之间的换热效率，从而，加速相变材料42的再生速度。
70.在另一些示例中，辅助换热组件5还包括三通换向阀，三通换向阀的三个端口分别与第二箱体51、水槽61、循环水泵63的换热媒介抽取口63a连通，通过调整三通换向阀的工作状态，调整第二箱体51与水槽61、循环水泵63之间的通断状态。此种情况下，第二箱体51可以包括上述第二循环口51b，第二循环口51b与循环水泵63的换热媒介排放口63b通过第二单向阀相连。当循环水泵63处于第二工作状态时，调整三通换向阀的工作状态，使第二箱
体51与循环水泵63的换热媒介抽取口63a连通，同时，连通第二循环口51b与换热媒介排放口63b，从而，在第二箱体51与循环水泵63之间形成回路。
71.参考图5所示，相变热泵系统的辅助换热组件5还可以包括微型排水泵53，微型排水泵53的入水口与第二箱体51连通，微型排水泵53的出水口与外部连通。当换热媒介52完成与对相变材料42的加热后，可以通过微型排水泵53将换热媒介52排出第二箱体51，将换热媒介52排出后，可以再重新注入换热媒介52，以进行后续对相变材料42的加热处理。
72.再次向第二箱体51注入换热媒介52时，可以采用上文提到过的任意一种方案或多种方案的结合。例如，可以在外部向水槽61添加循环水时同时向第二箱体51添加循环水作为换热媒介52，或者，在对水槽61中的循环水进行循环加热时由水槽61向第二箱体51输送加热后的循环水，或者，在排水泵65向外部排出水槽61中完成指定工序的循环水时通过排水泵65向第二箱体51输送该循环水，等等。采用多种方式向第二箱体51添加换热媒介52(即循环水)的方案，可以保证第二箱体51中充满换热媒介52以保证对相变材料42的加热效果。而且，采用该方案，可以是整个相变热泵系统中的循环水尽可能得到充分的充分利用，有利于充分利用循环水的剩余热量，提高资源或能源的利用率。
73.采用本技术实施例提供的方案，蒸发器2处的换热媒介为相变材料42，由于相变材料42具有导热系数大、比热容大以及能贮藏或放出较多的热量等特点，因此，蒸发器2在蒸发处理过程中所需要的相变材料42的体积较小，所以，有利于减小相变热泵系统的尺寸，而且，不会产生额外的噪音。
74.另外，辅助换热组件5可以与相变换热器4进行热交换，当相变材料42放热后由液态变为固态使，辅助换热组件5可以为相变材料42提供热量使其恢复液态并贮藏热量，即完成相变材料42的再生，从而使相变材料42能持续为蒸发器2提供热量，有利于提高整个相变热泵系统的工作效率。
75.基于相同的技术构思，本技术实施例提供了一种终端设备，该终端设备包括本技术实施例提供的任意一种相变热泵系统。
76.在一些示例中，上述终端设备为洗涤设备，该洗涤设备还可以包括底座、外壳和隔板。隔板位于底座和外壳之间，隔板可以与底座密封相连，也可以和外壳密封相连。隔板与底座之间形成容纳腔，相变热泵系统位于容纳腔内。隔板与外壳之间形成洗涤腔，洗涤腔用于对目标物进行洗涤处理。作为示例，该洗涤设备可以是洗碗机、洗衣机等。
77.作为示例，上述洗涤设备为洗碗机时，上述目标物是待清洗的餐具，具体的：待清洗餐具放置在洗碗机的洗涤腔中，喷臂64的出水口与水槽61通过洗涤腔连通，水槽61中的循环水依次经过第三箱体62、循环水泵63到达喷臂64，并由喷臂64喷出用于清洗上述洗涤腔中的餐具，循环水完成清洗后回流至水槽61中，并由上述排水泵65和排水管道66排出。其中，循环水到达第三箱体62时，在压缩机1的作用下通过冷凝器3对第三箱体62中的循环水进行加热，加热后的循环水流向循环水泵63。冷凝器3对循环水进行加热时，蒸发器2从相变换热器4的相变材料42中吸收热量，使相变材料42有液态变为固态。相变材料42转变为固态后或循环水完成清洗后，第二箱体51中的换热媒介52对相变材料42进行加热，以实现相变材料42的储热，从而，实现相变材料42的循环再生，以保证相变热泵系统能够持续对循环水进行加热。
78.以上所述仅为本技术的可选实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和
原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。