CN100390475C

CN100390475C - 具有双致冷剂循环的空调

Info

Publication number: CN100390475C
Application number: CNB2005101084363A
Authority: CN
Inventors: 朴峰秀; 吴世基; 宋致雨; 崔松; 郑百永; 张世东
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2004-10-05
Filing date: 2005-10-08
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2025-10-08
Also published as: EP1645818A2; KR100565257B1; US20060070391A1; CN1757991A; EP1645818A3; EP1645818B1; US7464563B2

Abstract

本发明涉及一种具有双致冷剂循环的空调，包括主致冷剂回路、次致冷剂回路及热交换单元，在制热操作中，主致冷剂回路中的致冷剂沿着从第一压缩机依次经过热交换单元、膨胀阀、室外热交换器返回到第一压缩机的第一循环顺序进行循环，次致冷剂回路中的致冷剂沿着从第二压缩机依次经过室内热交换器、热交换单元返回到第二压缩机的第二循环顺序进行循环；所述致冷剂在制冷操作中的循环顺序与制热操作时的情形相反。在制冷或制热操作中，主致冷剂回路中的致冷剂流入到热交换单元中的方向与次致冷剂回路中的致冷剂流入到热交换单元中的方向相同，主致冷剂回路中的致冷剂从热交换单元中排出的方向与次致冷剂回路中的致冷剂从热交换单元中排出的方向相同。

Description

具有双致冷剂循环的空调

技术领域

本发明涉及一种具有双致冷剂循环的空调，尤其涉及一种具有能通过采用在次致冷剂回路中的压缩机压缩致冷剂来提高空调效率的双致冷剂循环的空调。

背景技术

一般地，可进行制冷和制热操作的热泵型空调，不仅通过包括室内热交换器和室外热交换器来作为制冷设备，而且通过使致冷剂循环的致冷剂的流动反向来作为制热设备。

具有双致冷剂循环的空调构造成室外单元和室内单元的致冷剂循环回路为分离的，这样，在室外单元内设有主致冷剂回路，并在室内单元内设有次致冷剂回路。用于热交换的热交换单元置于主致冷剂回路和次致冷剂回路之间。

图1给出了依据现有技术的具有次致冷剂回路的空调的致冷剂循环的结构。

现有技术的空调包括：主致冷剂回路102，其与室外空气进行热交换；次致冷剂回路104，其与室内空气进行热交换以进行制冷和制热操作；以及交换单元106，其置于主和次致冷剂回路102和104之间，从而在它们之间进行热交换。

主致冷剂回路102包括：室外热交换器108，其与室外空气进行热交换；四通阀110，其沿正向或方向改变致冷剂的流动；膨胀阀112，其置于连接在室外热交换器108和热交换单元106之间的致冷剂管130上，并将致冷剂变为低温和低压；以及收集器118，其连接于压缩机114的吸入侧，将致冷剂分离为气体和液体，并将气态致冷剂提供给压缩机114。

次致冷剂回路104包括：多个室内热交换器122，其与构成封闭回路的致冷剂管120连接，并与室内空气进行热交换；以及泵124，其安装在致冷剂管120上，并抽吸致冷剂以在次致冷剂回路104中循环。

主致冷剂回路的致冷剂管130和次致冷剂回路104的致冷剂管120与热交换单元106连接，其中热交换单元106使主致冷剂回路102和次致冷剂回路104之间进行热交换。

以下将说明按上述构造的现有技术的空调的操作。

图2是依据现有技术操作空调以制热时主和次致冷剂回路的压焓回路图。图3是依据现有技术操作空调以制冷时主和次致冷剂回路的压焓回路图。

首先，主致冷剂回路在制热操作过程中的操作如下：

在压缩机114内压缩致冷剂(D→C过程)。压缩的致冷剂在通过四通阀110和热交换单元106时进行热交换并冷凝(C→B过程)。接着，致冷剂在通过膨胀阀112时变为低温和低压液态致冷剂(B→A过程)。然后，致冷剂在通过室外热交换器108时吸收蒸发潜热以被蒸发(A→D过程)。蒸发的致冷剂通过四通阀110引入到收集器118内，以分离成气体和液体，并将气态致冷剂供给压缩机114。如此，使致冷剂循环。

次致冷剂回路在制热操作过程中的操作如下：

流经致冷剂管120的致冷剂在通过室内热交换器122时进行制热操作(4→1过程)。在室内热交换器122中完成制热操作后，致冷剂由泵124抽吸以获得通过致冷剂管120循环的驱动力(1→2过程)。抽取的致冷剂在通过热交换单元106时与主致冷剂回路102进行热交换(2→3过程)。热交换后的致冷剂供给室内热交换器122(3→4过程)。

主致冷剂回路在制冷操作过程中的操作如下：

在四通阀110工作时，改变致冷剂流动通道，并在压缩机114中压缩致冷剂(D→C过程)。压缩的致冷剂在通过四通阀110和室外热交换器108时进行热交换和冷凝(C→B过程)。冷凝的致冷剂在通过膨胀阀112时膨胀为低温和低压的液态致冷剂(B→A过程)。膨胀的致冷剂在通过热交换单元106时进行热交换以吸收蒸发潜热，以使被蒸发(A→D过程)。然后，致冷剂在通过四通阀110和收集器118时分离为气体和液体，气态致冷剂吸入到压缩机114内。这些过程反复进行。

次致冷剂回路在制冷操作过程中的操作如下：

致冷剂在通过室内热交换器122时吸收蒸发潜热，从而进行制冷操作(2→3过程)。接着，致冷剂移动到热交换单元106内(3→4过程)。然后，致冷剂在通过热交换单元106时与主致冷剂回路进行热交换，从而冷凝(4→1过程)。冷凝的致冷剂由泵124抽取，以获得通过致冷剂管120循环的驱动力(1→2过程)。

然而，背景技术中空调具有以下问题：

即，因为在制热操作中，主致冷剂回路102的冷凝过程(C→B过程)的压力比实际用于在房间内进行制热操作的次致冷回路104的蒸发过程(4→1过程)的压力高，所以使主致冷剂回路的效率降低。

另外，因为在制冷操作过程中，主致冷剂回路102的蒸发过程(A→D过程)产生蒸发的压力比实际进行制冷操作的次致冷剂回路104的冷凝过程(2→3)的压力低，所以使致冷剂回路的效率降低。

因此，虽然具有双致冷剂循环的现有技术的空调的优点在于，由于主和次致冷剂回路102和104是分离的，所以压缩机油不会朝次致冷剂回路104引入，但是，主致冷剂回路102的冷凝压力高于次致冷剂回路104的蒸发压力，或者主致冷剂回路102的蒸发压力低于次致冷剂回路104的冷凝压力，从而导致空调效率降低。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种具有双致冷剂循环的空调，其通过在次致冷剂回路内安装压缩机，能够在制热操作中通过降低主致冷剂回路的高压，并在制冷操作中增加主致冷剂回路的低压，从而提高效率。

为了达到这些和其他的优点，并根据本发明的目的，如在此具体实施并广泛说明的，提供一种具有双致冷剂循环的空调，包括：主致冷剂回路，其包括：室外热交换器，与室外空气进行热交换；膨胀阀，用于使该主致冷剂回路中的致冷剂减压并膨胀；以及第一压缩机，用于压缩该致冷剂回路中的致冷剂；次致冷剂回路，其包括：室内热交换器，与室内空气进行热交换以及第二压缩机，用于压缩该次致冷剂回路中的致冷剂；以及热交换单元，其置于该主致冷剂回路和该次致冷剂回路之间，以在该主致冷剂回路和该次致冷剂回路之间进行热交换，其中，在制热操作中，该主致冷剂回路中的致冷剂将沿着从该第一压缩机依次经过该热交换单元、该膨胀阀、该室外热交换器而返回到该第一压缩机的第一循环顺序进行循环，该次致冷剂回路中的致冷剂将沿着从该第二压缩机依次经过该室内热交换器、该热交换单元而返回到该第二压缩机的第二循环顺序进行循环；在制冷操作中，该主致冷剂回路中的致冷剂将沿着与所述第一循环顺序完全相反的循环顺序进行循环，该次致冷剂回路中的致冷剂将沿着与该第二循环顺序完全相反的循环顺序进行循环。其中，在制冷或制热操作中，该主致冷剂回路中的致冷剂流入到该热交换单元中的方向与该次致冷剂回路中的致冷剂流入到该热交换单元中的方向相同，该主致冷剂回路中的致冷剂从该热交换单元中排出的方向与该次致冷剂回路中的致冷剂从该热交换单元中排出的方向相同。

通过结合附图对本发明的下述详细说明，将使本发明的上述及其它目的、特征、方案和优点更加清晰。

附图说明

所包括的附图提供了对本发明的进一步理解，而且合并在说明书中并构成本说明书的一部分，其例举了本发明的实施例并与说明书一起用于说明本发明的原理。

在附图中：

图1给出了依据现有技术具有双致冷剂循环的空调的致冷剂循环的构成；

图2为依据现有技术空调在制热操作时主和次致冷剂回路的压焓回路图；

图3为依据现有技术空调在制冷操作时主和次致冷剂回路的压焓回路图；

图4给出依据本发明具有双致冷剂循环的空调的致冷剂循环的构成；

图5为依据本发明空调在制热操作时主和次致冷剂回路的压焓回路图；

图6给出了具有双致冷剂循环的空调在制冷操作时的操作状态；以及

图7是依据本发明空调在制冷操作时主和次致冷剂回路的压焓回路图。

具体实施方式

以下将结合附图说明依据本发明优选实施例的具有次致冷剂回路的空调。

具有次致冷剂回路的空调可有多个实施例，以下将说明最优选实施例。

图4给出了依据本发明具有双致冷剂循环的空调的致冷剂循环的构成。

依据本发明的空调包括：主致冷剂回路10，其与室外空气进行热交换；次致冷剂回路12，其置于房间内，并在房间内进行制冷和制热操作；以及热交换单元14，其置于主和次致冷剂回路10和12之间，并在它们之间进行热交换。

主致冷剂回路10包括：室外热交换器16，其与室外空气进行热交换；第一四通阀18，其用于沿正向或反向改变致冷剂的流动；膨胀阀22，其用于使致冷剂减压并膨胀；第一压缩机24，其用于将致冷剂压缩以具有高温和高压；收集器26，其与第一压缩机24的吸入侧连接，将致冷剂分离成气体和液体，并将气态致冷剂供给第一压缩机24。

主致冷剂回路10的致冷剂管包括：第一管30，其通过第一四通阀18和热交换单元14与膨胀阀22连接；第二管32，其连接在膨胀阀22和室外热交换器16之间；第三管34，连接在室外热交换器16和第一四通阀18之间；第四管36，连接在第一四通阀18和第一压缩机24的吸入侧之间；以及第五管38，连接在第一压缩机24的排放侧和第一四通阀18之间。

次致冷剂回路12包括：多个室内热交换器40，其与室内空气进行热交换；第二压缩机42，其用于压缩以使致冷剂在次致冷剂回路12中循环，以及第二四通阀44，其置于连接在第二压缩机42的排放侧的致冷剂管上，并沿正向或反向改变致冷剂的流动。

次致冷剂回路12的致冷剂管包括：第一管50，其连接在第二四通阀44和室内热交换器40之间；第二管52，其通过热交换单元14连接在室内热交换器40和第二四通阀44之间；第三管54，其连接在第二四通阀44和第二压缩机42的吸入侧之间；以及第四管56，其连接在第二压缩机42的排放侧和第二四通阀42之间。

至于第二压缩机42，优选采用不使用油的无油压缩机，以避免油导入室内热交换器40。第二压缩机42压缩气态冷凝剂并排出气态冷凝剂。

热交换单元14与主致冷剂回路10的第一管30和次致冷剂回路12的第二管52连接，以使在主致冷剂回路10和次致冷剂回路12之间能进行热交换。

图5为依据本发明空调在制热操作时主和次致冷剂回路的压焓回路图。

首先，主致冷剂回路10在制热过程中的操作如下：

在操作第一四通阀18时，第三管34、第四管36、第一管30和第五管38彼此连通。

在此状态下，当驱动第一压缩机24时，第一压缩机24内的致冷剂被压缩(D→C过程)。压缩的致冷剂在通过第一四通阀18穿过热交换单元14时进行热交换和冷凝(C→B过程)。然后，冷凝的致冷剂在通过膨胀阀22时减压且膨胀，以使变为液态致冷剂状态(B→A过程)。随后，液态致冷剂在通过室外热交换器16时吸收蒸发潜热以被蒸发(A→D过程)。蒸发的致冷剂通过第一四通阀18引入到收集器26，并在收集器26中分离成气体和液体，接着，气态致冷剂供给第一压缩机24。

次致冷剂回路12在制热过程中的操作如下：

操作第二四通阀44以使第二和第三管52和54以及第一和第四管50和56彼此连通。

在此状态下，驱动第二压缩机42以压缩致冷剂(4→3过程)。压缩的致冷剂引入到室内热交换器40以被冷凝。此时，室内热交换器40与室内空气热交换以进行制热操作(3→2过程)。然后，冷凝的致冷剂供给热交换单元14(2→1过程)。在通过热交换单元14时，致冷剂与主致冷剂回路10进行热交换并被蒸发(1→4过程)。已通过热交换单元14的致冷剂通过第二四通阀44吸入到第二压缩机42中。

这样，在制热操作中，在进行次致冷剂回路12的制热操作的同时，在用于通过热交换单元14与冷凝的致冷剂进行热交换的过程(1→4过程)中，进行主致冷剂回路10的冷凝过程(C→B过程)，因此，与现有技术相比，如图5所示，空调效率增加，相当于与现有技术相比冷凝压力降低的压力值H1。

图6给出了具有双致冷剂循环的空调在制冷操作时的操作状态，图7是依据本发明空调在制冷操作时主和次致冷剂回路的压焓回路图。

该空调的制冷操作过程中的主致冷剂回路10的操作如下：

操作第一四通阀18以使第一和第四管30和36以及第三和第五管34和38彼此连通。

在此状态下，驱动第一压缩机24以压缩致冷剂(D→C过程)。压缩的致冷剂在通过室外热交换器16时与室外空气进行热交换并随后冷凝(C→B过程)。冷凝的致冷剂在通过膨胀阀22时减压和膨胀(B→A过程)。然后，减压和膨胀的致冷剂在通过热交换单元14时与次致冷剂回路12进行热交换，吸收潜热以被蒸发(A→D过程)。再后，已通过热交换单元14的致冷剂在通过第一四通阀18穿过收集器26时分离成气体和液体，气态致冷剂被吸入第一压缩机24中。这些过程重复进行。

次致冷剂回路12在制冷操作过程中的操作如下：

操作第二四通阀44，以使第一和第三管50和54以及第二和第四管52和56互相连通。

在此状态下，驱动第二压缩机42以压缩致冷剂(4→3过程)。压缩的致冷剂在通过热交换单元14时与主致冷剂回路10进行热交换，以使被冷凝(3→2过程)。冷凝的致冷剂移动至室内热交换器40中以膨胀为低压状态(2→1过程)。然后，致冷剂在通过内部热交换器40时吸收潜热，以使被蒸发(1→4过程)。此时，室内热交换器40与室内空气热交换，进行制冷操作。蒸发的致冷剂通过第二四通阀44被吸入到第二压缩机42内。这些过程反复进行。

这样，在空调的制冷过程中，在与次致冷剂回路12的第二压缩机42压缩的致冷剂进行热交换的同时，进行主致冷剂回路10的蒸发过程(A→D过程)，由此使得该蒸发压力增加了压力值H2，并且冷凝过程中(B→C过程)的冷凝压力与现有技术的冷凝压力相同。因此，空调效率可增加为增加的蒸发压力一样多。

如至此说明的，依据本发明的具有双致冷剂循环的空调具有很多优点。

即，例如，由于将压缩机设在与室内空气热交换的次致冷剂回路中以压缩在次致冷剂回路中循环的致冷剂，所以，主致冷剂回路的冷凝压力在制热操作过程中能够被降低，而主致冷剂回路的蒸发压力在制冷操作过程中被增加。因此，能够增加空调效率。

由于在不脱离本发明的精神和基本特征本发明可以通过多种形式具体实施，所以还应该清楚的是，上述实施例不由上述说明中的任何细节所限制，除非另有规定，而是应该在附属的权利要求书限定的精神和范围内被广泛地解释，因此，落在在这种权利要求书范围或该范围的等同物内的所有变化和修改都将为附属的权利要求书所包含。

Claims

1.一种具有双致冷剂循环的空调，包括：

主致冷剂回路，其包括：室外热交换器，与室外空气进行热交换；膨胀阀，用于使该主致冷剂回路中的致冷剂减压并膨胀；以及第一压缩机，用于压缩该致冷剂回路中的致冷剂；

次致冷剂回路，其包括：室内热交换器，与室内空气进行热交换；以及第二压缩机，用于压缩该次致冷剂回路中的致冷剂；以及

热交换单元，其置于该主致冷剂回路和该次致冷剂回路之间，以在该主致冷剂回路和该次致冷剂回路之间进行热交换；

其中，在制热操作中，该主致冷剂回路中的致冷剂将沿着从该第一压缩机依次经过该热交换单元、该膨胀阀、该室外热交换器而返回到该第一压缩机的第一循环顺序进行循环，该次致冷剂回路中的致冷剂将沿着从该第二压缩机依次经过该室内热交换器、该热交换单元而返回到该第二压缩机的第二循环顺序进行循环；在制冷操作中，该主致冷剂回路中的致冷剂将沿着与所述第一循环顺序完全相反的循环顺序进行循环，该次致冷剂回路中的致冷剂将沿着与该第二循环顺序完全相反的循环顺序进行循环；

其中，在制冷或制热操作中，该主致冷剂回路中的致冷剂流入到该热交换单元中的方向与该次致冷剂回路中的致冷剂流入到该热交换单元中的方向相同，该主致冷剂回路中的致冷剂从该热交换单元中排出的方向与该次致冷剂回路中的致冷剂从该热交换单元中排出的方向相同。

2.如权利要求1所述的空调，其中，该第二压缩机采用无油压缩机。

3.如权利要求1所述的空调，其中，该第二压缩机压缩气态致冷剂并排出压缩的气态致冷剂。

4.如权利要求1所述的空调，其中，

所述室内热交换器为多个；

该次致冷剂回路还包括第二四通阀，其置于与该第二压缩机的排放侧连接的致冷剂管上，并用于改变该次致冷剂回路中的致冷剂的流向。

5.如权利要求4所述的空调，其中，该第二压缩机采用无油压缩机。

6.如权利要求4所述的空调，其中，该第二压缩机压缩气态致冷剂并排出气态致冷剂。

7.如权利要求4所述的空调，其中，次致冷剂回路的致冷剂管包括：

第一管，其连接在该第二四通阀和该室内热交换器之间；

第二管，其通过该热交换单元连接在该室内热交换器和该第二四通阀之间；

第三管，其连接在该第二四通阀和该第二压缩机的吸入侧之间，以及

第四管，其连接在该压缩机的排放侧和该第二四通阀之间。

8.如权利要求7所述的空调，其中，该第二四通阀在制热操作中使该第二管和该第三管以及该第一管和该第四管彼此连通。

9.如权利要求7所述的空调，其中，该第二四通阀在制冷操作中使该第一管和该第三管以及该第二管和该第四管彼此连通。

10.如权利要求7所述的空调，其中，该主致冷剂回路还包括用于改变该主致冷剂回路中的制冷剂的流向的第一四通阀、以及位于该第一四通阀与该膨胀阀之间的第一管，该热交换单元与该主致冷剂回路的该第一管和该次致冷剂回路的第二管连接。