CN101839523A - 一种空调机及其室外机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空调机及其室外机，室外机包括：压缩机、热交换器和节流元件，所述节流元件连通制冷剂分配元件，所述制冷剂分配元件通过至少两条流路连接所述热交换器，在所述至少两条流路中的至少一条流路上设置有气液分离元件。本发明能提高制冷量及能效比，解决因室外热交换器热平衡不佳所导致的结霜现象。

Description

一种空调机及其室外机

技术领域

本发明涉及空调器，特别是涉及一种带有气液分离器的空调机及其室外机。

背景技术

通过控制制冷剂的状态循环，制冷系统既可以实现制冷功用也可以实现制热功用。

首先介绍一下制冷系统的一般循环过程。如图1的压-焓图(lgP-h图)所示，它代表了制冷剂在制冷系统中的循环过程，图中的曲线为制冷剂的临界状态压-焓变化曲线。

状态点201→状态点202：压缩机把从蒸发器出来的低温低压气态制冷剂(状态点201)压缩成高温高压气态制冷剂(状态点202)；

状态点202→状态点203：冷凝器把从压缩机出来的高温高压气态制冷剂(状态点202)冷凝成低温高压液态制冷剂(状态点203)；在制热模式下，该过程由室内机实现，经冷凝放热，升高室内温度；

状态点203→状态点204：节流元件把从冷凝器出来的低温高压液态制冷剂(状态点203)节流成低温低压气液两相制冷剂(状态点204)；

状态点204→状态点201：从节流元件出来的低温低压气液两相制冷剂(状态点204)通过蒸发器的蒸发吸热变成低压低温气态制冷剂(状态点201)。

至此，一个制冷系统的循环过程建立起来了，该循环过程可以实现制冷(状态点204→状态点201)或制热(状态点202→状态点203：)。

在状态点204→状态点201这一过程中，因为气液两相的制冷剂在管内流动，产生了压力损失。并且，蒸发器外面的空气迎面风速越大，从制冷剂侧带走的热量就越多，从而气液两相的制冷剂换热量也就越大，气态的制冷剂越多，此压力损失越大，压缩机就需要消耗更多的功率，从而降低了制冷系统的能效比。另外，气液两相的制冷剂换热量越大，气态的制冷剂越多，压力损失越大，蒸发器的蒸发压力就越小，相应的蒸发温度也会变小，最终导致蒸发温度变为零度以下，这样，在制热的循环过程中，蒸发器上的空气就更容易结霜，结霜会阻碍热传导从而降低传热效率，进而降低了系统的性能。

接下来介绍一下房间空气调节器(空调机)的相关情况。

图2显示了一种现有的房间空调器室外机的结构示意图，从图2中可知：由于房间空气调节器的室外机电气部件31，送风系统32，风扇电机支架33及隔风板34的存在，阻碍了风通过热交换器表面的均匀性，导致热交换器表面的迎风面风速不同，引起各流路换热性能的不平衡，另外，也可以看出在现有的房间空调器室外机的内部，由于其设计紧凑的内在要求，没有多余的空间设置大尺寸的相关部件。

图3更显示了图2去除送风系统32后的结构示意图，从图中可知：由于房间空气调节器的室外机电气部件31，不规则形状的风扇电机支架33及隔风板34的存在，阻碍了风通过热交换器表面的均匀性，导致热交换器表面的迎风面的风速不同，引起各流路换热性能的不平衡，另外，也可以看出在现有的房间空调器室外机的内部，由于其设计紧凑的内在要求，没有多余的空间设置大尺寸的相关部件。

此外，现有的房间空气调节器有两种系统组成：无气液分离器的房间空气调节器和带气液分离器的房间空气调节器，以下进行分别说明：

1).无气液分离器的房间空气调节器，主要由压缩机，冷凝器，蒸发器，节流元件及连接管等组成，其缺点是：

I.经节流元件节流的低温低压气液混合制冷剂，一起进入蒸发器蒸发，导致蒸发器内部的压力损失增大。

II.由于房间空气调节器的室外机电气部件，送风系统，风扇电机支架及隔风板的存在，阻碍了风通过热交换器表面的均匀性，导致热交换器表面的迎风面的风速不同，引起各流路换热性能的不平衡，从而导致了蒸发器内部的压力损失的不同，传热性能下降，直至结霜。最终导致制热系统的制热量及能效比下降。

2).带气液分离器的房间空气调节器，现有的带有气液分离器的房间空气调节器如中国专利200510060877.0(公告号CN 1851353A)，该专利公开了一种“单冷定频及变频型房间空气调节器的制冷系统”，该装置包括：压缩机，冷凝器，蒸发器，节流元件及连接管等组成，在节流元件与蒸发器之间设有气液分离器，通过气液分离器将经节流元件节流产生的气态制冷剂分离出去，使进入蒸发器的制冷剂全部为液态制冷剂，从而提高了蒸发器的平均传热性能，降低了平均蒸发温度，使其在各种工况条件下的制热量和能效比得到较大的提高。其缺点是：

I.为了有效的分离全部的气液混合制冷剂，需要很大体积的气液分离器，在空间紧凑的房间空调器中，需要大幅增大房间空调器的尺寸，必然导致成本增加，丧失市场竞争力。

II.即使通过增大房间空气调节器的尺寸，装入气液分离器，因为房间空气调节器的室外机电气部件，送风系统，风扇电机支架及隔风板的存在，阻碍了风通过热交换器表面的均匀性，导致热交换器表面的迎面风速不同，引起各流路换热性能的不平衡，从而导致了蒸发器内部的压力损失的不同，传热性能下降，直至结霜，最终还是会导致制热系统的制热量及能效比下降，从而部分抵消了气液分离器带来的正面效果的。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种空调机及其室外机，能提高制冷量及能效比，解决因室外热交换器热平衡不佳所导致的结霜现象。

为了实现上述目的，一方面，提供了一种空调机的室外机，包括：压缩机、热交换器和节流元件，所述节流元件连通制冷剂分配元件，所述制冷剂分配元件通过至少两条流路连接所述热交换器，在所述至少两条流路中的至少一条流路上设置有气液分离元件。

优选地，上述的室外机中，所述气液分离元件设置在压力损失最大的流路上。

优选地，上述的室外机中，所述气液分离元件的气态制冷剂出口经逆止阀连接所述压缩机的储液器。

优选地，上述的室外机中，所述至少两条流路流经所述热交换器后，合并为一条合并流路，所述合并流路经四方阀连接所述压缩机的储液器。

优选地，上述的室外机中，所述至少两条流路至少包括由上到下排列的第一流路和第二流路，所述第一流路和所述第二流路位于所述室外机的风扇轴心的上方，所述气液分离元件设置在所述第二流路上。

优选地，上述的室外机中，所述至少两条流路包括由上到下排列的：第一流路、第二流路、第三流路和第四流路，所述第一流路和所述第二流路位于所述室外机的风扇轴心的上方，所述气液分离元件设置在所述第二流路上。

优选地，上述的室外机中，所述至少两条流路中，压力损失大于设定值的一条或多条流路上分别设置有所述气液分离元件。

优选地，上述的室外机中，所述至少两条流路的每条流路上都分别设置有所述气液分离元件。

本发明的另一个方面，提供一种空调机，包括室内机和室外机，所述室外机包括：压缩机、热交换器和节流元件，所述室内机的室内交换器连接所述节流元件，所述节流元件连通制冷剂分配元件，所述制冷剂分配元件通过至少两条流路连接所述热交换器，在所述至少两条流路中的至少一条流路上设置有气液分离元件。

优选地，上述的空调机中，所述气液分离元件设置在压力损失最大的流路上。

优选地，上述的空调机中，所述气液分离元件的气态制冷剂出口经逆止阀连接所述压缩机的储液器。

本发明实施例至少存在以下技术效果：

1)本发明室外机的实施例中，通过对分支的流路设置气液分离元件，而不是对总的流路设置一个总的气液分离元件，这样，一方面可以有效减少气液分离元件的体积，使气液分离元件可以适应现有空调机的尺寸结构来更好的布局，有效降低空调机的外形尺寸。另一方面，通过对设置气液分离元件的支流路的选择，可以平衡各支流路的压力损失，能够有效的解决室外热交换器因热平衡不佳导致的结霜现象，并能提高制冷量及能效比。

2)本发明通过气液分离器只把压力损失大的流路内的气液混合制冷剂中的气态制冷剂分离出去，以保证此流路流入蒸发器的制冷剂全部为液态，借以降低此流路的压力损失，提高此流路的传热性能，改善换热的不平衡性，从而提高制热系统的制热量及能效比提高。

而气液分离器设置在压力损失大的流路，是根据以下原因：因为房间空气调节器的室外机电气部件，送风系统，风扇电机支架及隔风板的存在，阻碍了风通过热交换器表面的均匀性，导致热交换器表面的迎面风速不同，引起各流路换热性能的不平衡，从而导致了蒸发器内部的压力损失的不同，传热性能下降，直至结霜，最终导致制热系统的制热量及能效比下降。

3)本发明突破现有技术中装入气液分离器，必须大幅增大房间空调器尺寸的限制，实现了在不增大现有房间空调器尺寸的前提下，装入气液分离器，提高房间空调器的性能，有效的控制了成本增加。

附图说明

图1是制冷系统的一般循环过程的压-焓图(lgP-h图)；

图2显示了一种现有的房间空调器室外机的结构示意图；

图3显示了图2去除送风系统后的结构示意图；

图4是本发明第一实施例的房间空气调节器的制冷系统图；

图5是本发明第二实施例的房间空气调节器的制冷系统图；

图6是本发明第三实施例的房间空气调节器的制冷系统图；

图7是本发明第四实施例的房间空气调节器的制冷系统图；

图8是本发明第一实施例的房间空调器的室外机结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对具体实施例进行详细描述。

本发明实施例提供了一种空调机及其室外机，室外机包括：压缩机、热交换器和节流元件，所述节流元件连通制冷剂分配元件，所述制冷剂分配元件通过至少两条流路连接所述热交换器，在所述至少两条流路中的至少一条流路上设置有气液分离元件。

本发明室外机的实施例中，通过对分支的流路设置气液分离元件，而不是对总的流路设置一个总的气液分离元件，这样，一方面可以有效减少气液分离元件的体积，使气液分离元件可以适应现有空调机的尺寸结构来更好的布局，有效降低空调机的外形尺寸，减低成本。另一方面，通过对设置气液分离元件的支流路的选择，可以平衡各支流路的压力损失，能够有效的解决室外热交换器因热平衡不佳导致的结霜现象，并能提高制冷量及能效比。

其中，所述气液分离元件设置在压力损失最大的流路上，压力损失最大的流路可以通过实际测量获得，也可以通过经验获得，本发明实施例中，可选择按照从上到下的顺序的第二个流路来设置气液分离元件，这是因为考虑到重力因素，上面的流路压损较大，而第一个流路因为靠近室外机顶部的电器部件而不宜选择。

另外，所述气液分离元件的气态制冷剂出口，可以设置逆止阀，以便在制冷的时候不用再用人工改变流路的设置。

气液分离元件可以设置多个，例如，对压力损失大于设定值的多条流路上都分别设置气液分离元件，当然，还可以对所有流路上都分别设置气液分离元件。

以下结合室内机和室外机，对整个空调机进行更为详细的说明。

图4是本发明第一实施例的房间空气调节器的制冷系统图，如图4所示，其包括压缩机11，室内热交换器13，节流元件14，室外热交换器15，气液分离器16及流路等。空调器在制热模式运转时，在制冷剂经制冷剂分配器19分成多个流路111、112、113、114之后，在制冷剂压力损失较大的流路112上设置一小型气液分离器16，此气液分离器16的进口与流路112相连通，气液分离器16的液态制冷剂出口与流路115相连通，气液分离器16的气态制冷剂出口与旁通流路116相连通，并经逆止阀17与压缩机储液器12相连通。

空调器在制热模式下运转时，经压缩机11压缩成为高温高压的气态制冷剂，通过四方阀18后进入室内热交换器13冷凝成为高压液态制冷剂，此种状态的制冷剂进入节流元件14后成为低温低压气液混合的制冷剂，经流路110及制冷剂经制冷剂分配器19分成多个流路111、112、113、114之后，流路112的低温低压气液混合制冷剂进入气液分离器16分离，分离出的气态制冷剂通过旁通流路116，并经逆止阀17送回到压缩机储液器12；从气液分离器16分离出的液态制冷剂则通过流路115进入室外热交换器15蒸发吸热成为气态制冷剂。流路111、113、114的低温低压气液混合的制冷剂进入室外热交换器15吸热蒸发成为气态制冷剂，并与流路115出来的气态制冷剂合流后，经四方阀18送回到压缩机储液器12，再送入压缩机11进行压缩。至此，完成一个循环。由此可知，气液分离器16只对流经室外热交换器15中的一部分制冷剂进行气态与液态的分离，以减小气液分离器16体积，降低了气液分离器16的成本，并且有利于减小房间空气调节器的室外机尺寸。气液分离器16分离流经室外热交换器15中的一部分制冷剂的气态与液态制冷剂的原因在于此部分制冷剂所在的流路压力损失比较大，导致整个室外热交换器流路平衡被破坏，降低了室外热交换器的性能，易导致室外热交换器15结霜。

图5是本发明第二实施例所采用的房间空气调节器的制冷系统图；空调器在制热模式运转时，在制冷剂经制冷剂分配器19分成多个流路之后，在制冷剂压力损失较大的流路112上设置一小型气液分离器16，此气液分离器16的进口与流路112相连通，气液分离器16的液态制冷剂出口与流路115相连通，气液分离器16的气态制冷剂出口与旁通流路116相连通。由此可知，气液分离器16只对流经室外热交换器中的一部分制冷剂进行气态与液态的分离，以减小气液分离器16体积，降低了气液分离器16的成本，并且有利于减小房间空气调节器的室外机尺寸。气液分离器16分离流经室外热交换器中的一部分制冷剂的气态与液态制冷剂的原因在于：此部分制冷剂所在的流路压力损失比较大，导致整个室外热交换器流路平衡被破坏，降低了室外热交换器的性能，易导致室外热交换器结霜。

图6是本发明第三实施例所采用的房间空气调节器的制冷系统图；空调器在制热模式运转时，在制冷剂经制冷剂分配器19分成多个流路之后，在制冷剂压力损失较大的流路112上设置一小型气液分离器16，此气液分离器16的进口与流路112相连通，气液分离器16的液态制冷剂出口与流路115相连通，气液分离器16的气态制冷剂出口与旁通流路116相连通。由此可知，气液分离器16只对流经室外热交换器中的一部分制冷剂进行气态与液态的分离，以减小气液分离器16体积，降低了气液分离器16的成本，并且有利于减小房间空气调节器的室外机尺寸。气液分离器16分离流经室外热交换器中的一部分制冷剂的气态与液态制冷剂的原因在于：此部分制冷剂所在的流路压力损失比较大，导致整个室外热交换器流路平衡被破坏，降低了室外热交换器的性能，易导致室外热交换器结霜。

图7是本发明第四实施例所采用的房间空气调节器的制冷系统图；空调器在制热模式运转时，在制冷剂经制冷剂分配器19分成多个流路之后，在制冷剂压力损失较大的流路112，(流路112包含两个流路)上设置小型气液分离器16，此气液分离器16的进口与流路112相连通，气液分离器16的液态制冷剂出口与流路115相连通，气液分离器16的气态制冷剂出口与旁通流路116相连通。由此可知，气液分离器16只对流经室外热交换器中的一部分制冷剂进行气态与液态的分离，以减小气液分离器16体积，降低了气液分离器16的成本，并且有利于减小房间空气调节器的室外机尺寸。气液分离器16分离流经室外热交换器中的一部分制冷剂的气态与液态制冷剂的原因在于：此部分制冷剂所在的流路压力损失比较大，导致整个室外热交换器流路平衡被破坏，降低了室外热交换器的性能，易导致室外热交换器结霜。

由以上可知，只要在室外热交换器多流路的情况下，因为房间空气调节器的室外机电气部件，送风系统，风扇电机及隔风板的存在，必然导致各流路换热性能的不平衡。可以在制冷剂压力损失较大的流路上设置一小型气液分离器，借此降低此流路的压力损失，提高此流路的传热性能，改善换热的不平衡性，从而提高制热系统的制热量及能效比提高。

图8是显示了本发明第一实施例的房间空调器室外机的结构示意图。其包括压缩机11，室内热交换器13(参见图4)，节流元件14，室外热交换器15，气液分离器16及流路等。空调器在制热模式运转时，在制冷剂经制冷剂分配器19分成多个流路111、112、113、114之后，在制冷剂压力损失较大的流路112上设置一小型气液分离器16，此气液分离器16的进口与流路112相连通，气液分离器16的液态制冷剂出口与流路115相连通，气液分离器16的气态制冷剂出口与旁通流路116相连通，并经逆止阀17与压缩机储液器12相连通。

在制热模式下空调器运转时，经压缩机11压缩成为高温高压的气态制冷剂，通过四方阀18后进入室内热交换器13冷凝成为高压液态制冷剂，此种状态的制冷剂进入节流元件14后成为低温低压气液混合的制冷剂，经流路110及制冷剂经制冷剂分配器19分成多个流路111、112、113、114之后，流路112的低温低压气液混合制冷剂进入气液分离器16分离，分离出的气态制冷剂通过旁通流路116，并经逆止阀17送回到压缩机储液器12；从气液分离器16分离出的液态制冷剂则通过流路115进入室外热交换器15蒸发吸热成为气态制冷剂。流路111、113、114的低温低压气液混合的制冷剂进入室外热交换器15吸热蒸发成为气态制冷剂，并与流路115出来的气态制冷剂合流后，经四方阀18送回到压缩机储液器12，再送入压缩机11进行压缩。至此，完成一个循环。

从图2与图8的对比可知，在同样的房间空调器室外机的尺寸下，装入了气液分离器16，改善了换热的不平衡性，并依此提高系统的性能。

另外，本发明实施例中，按照从上到下的顺序选择第二个流路来设置气液分离元件，是因为制冷剂以气液两相状态进入热交换器时，因重力因素的影响，上面流路的气态的制冷剂所占比重较下面流路中气态制冷剂所占比重大，而气体是产生压力损失的主要因素，从而，上面流路的压力损失比下面流路的压力损失大。而第一个流路因为靠近室外机顶部的电器部件，此处通过的风量与其他流路相比较小，从热交换器带走的热量较小，相应地由制冷剂蒸发吸收的热量也较小，故此路由液态变为气态的制冷剂量较少，从而此流路的压力损失较小而不宜选择。

由上可知，本发明具有如下优势：

1)本发明根据房间空气调节器的室外机电气部件，送风系统，风扇电机支架及隔风板的存在，阻碍了风通过热交换器表面的均匀性，导致热交换器表面的迎面风速不同，引起各流路换热性能的不平衡，从而导致了蒸发器内部的压力损失的不同，传热性能下降，直至结霜，最终导致制热系统的制热量及能效比下降这一根本原因出发，通过气液分离器只把压力损失大的流路内的气液混合制冷剂中的气态制冷剂分离出去，以保证此流路流入蒸发器的制冷剂全部为液态，借以降低此流路的压力损失，提高此流路的传热性能，改善换热的不平衡性，从而提高制热系统的制热量及能效比提高。

2)本发明突破现有技术中装入气液分离器，必须大幅增大房间空调器尺寸的限制，实现了在不增大现有房间空调器尺寸的前提下，装入气液分离器，提高房间空调器的性能，有效的控制了成本增加。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种空调机的室外机，包括：压缩机、热交换器和节流元件，其特征在于，所述节流元件连通制冷剂分配元件，所述制冷剂分配元件通过至少两条流路连接所述热交换器，在所述至少两条流路中的至少一条流路上设置有气液分离元件。

2.根据权利要求1所述的室外机，其特征在于，所述气液分离元件设置在压力损失最大的流路上。

3.根据权利要求1所述的室外机，其特征在于，所述气液分离元件的气态制冷剂出口经逆止阀连接所述压缩机的储液器。

4.根据权利要求1所述的室外机，其特征在于，所述至少两条流路流经所述热交换器后，合并为一条合并流路，所述合并流路经四方阀连接所述压缩机的储液器。

5.根据权利要求1所述的室外机，其特征在于，所述至少两条流路至少包括由上到下排列的第一流路和第二流路，所述第一流路和所述第二流路位于所述室外机的风扇轴心的上方，所述气液分离元件设置在所述第二流路上。

6.根据权利要求1所述的室外机，其特征在于，所述至少两条流路包括由上到下排列的：第一流路、第二流路、第三流路和第四流路，所述第一流路和所述第二流路位于所述室外机的风扇轴心的上方，所述气液分离元件设置在所述第二流路上。

7.根据权利要求1所述的室外机，其特征在于，所述至少两条流路中，压力损失大于设定值的一条或多条流路上分别设置有所述气液分离元件。

8.根据权利要求1所述的室外机，其特征在于，所述至少两条流路的每条流路上都分别设置有所述气液分离元件。

9.一种空调机，包括室内机和室外机，所述室外机包括：压缩机、热交换器和节流元件，其特征在于，所述室内机的室内交换器连接所述节流元件，所述节流元件连通制冷剂分配元件，所述制冷剂分配元件通过至少两条流路连接所述热交换器，在所述至少两条流路中的至少一条流路上设置有气液分离元件。

10.根据权利要求9所述的空调机，其特征在于，所述气液分离元件设置在压力损失最大的流路上。

11.根据权利要求9所述的空调机，其特征在于，所述气液分离元件的气态制冷剂出口经逆止阀连接所述压缩机的储液器。

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