CN102706057B - 空调及控制空调冷媒流动的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调及控制空调冷媒流动的方法和装置。所述方法包括下述步骤：对节流机构流出的冷媒进行气液分离；控制气液分离后的气态冷媒流向压缩机；判断蒸发器中冷媒相变程度，根据判断结果控制气液分离后的液态冷媒全部或部分流向蒸发器。本发明通过对节流机构流出的冷媒进行气液分离，并控制分离后的冷媒的流向和流量，有效提高了冷媒在蒸发器中的换热效率，且最大程度避免了压缩机液压缩现象的发生。

Description

空调及控制空调冷媒流动的方法和装置

技术领域

本发明涉及空调控制技术领域，具体地说，是涉及空调及控制空调冷媒流动的方法和装置。

背景技术

空调制冷系统一般由冷凝器、蒸发器、压缩机和节流机构构成，通过冷媒在制冷系统中循环实现空调的制冷功能。现有空调中，从冷凝器流出的液态冷媒经过节流机构节流后变为低温低压的气液两相混合的状态，然后直接流入室内蒸发器。由于进入蒸发器管道中的冷媒为气液两相，气态冷媒会占据较大的换热空间，致使液态冷媒所占换热空间变小，而又因为气态冷媒比液态冷媒换热效果差，压力损失大，因此，降低了蒸发器的换热效率，蒸发器整体制冷效果变差，影响了空调的制冷性能。此外，空调在不同的环境温度下运行制冷模式时所需要的冷媒循环量不同，如果进入蒸发器的液态冷媒过多，不能完全换热而变为气态冷媒，则会导致过量的液态冷媒回流至压缩机，容易导致压缩机因液压缩而损坏。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种控制空调冷媒流动的方法，通过对冷媒进行气液分离，并控制分离后的冷媒流向和流量，可以有效解决现有技术存在的上述问题。

为实现上述发明目的，本发明的方法采用下述技术方案予以实现：

一种控制空调冷媒流动的方法，所述方法包括下述步骤：

a、对节流机构流出的冷媒进行气液分离；

b、控制气液分离后的气态冷媒流向压缩机；

c、判断蒸发器中冷媒相变程度，根据判断结果控制气液分离后的液态冷媒全部或部分流向蒸发器。

如上所述的方法，在所述步骤c中，可以采用下述过程进行冷媒相变程度的判断：检测蒸发器冷媒出口处的温度及蒸发器的盘管温度，根据两个温度值判断蒸发器中冷媒相变程度。

如上所述的方法，若所述蒸发器冷媒出口处的温度与所述蒸发器的盘管温度之差大于设定温度值，判定蒸发器中冷媒相变完全，控制气液分离后的液态冷媒全部流向蒸发器；否则，判定蒸发器中冷媒相变不完全，控制气液分离后的液态冷媒部分流向蒸发器。

如上所述的方法，所述设定温度值优选为1-3℃。

本发明的目的之二是提供一种控制空调冷媒流动的装置，利用该装置对冷媒进行气液分离，并实现对冷媒的流向和流量的控制。

为实现上述技术目的，本发明的装置采用下述技术方案来实现：

一种控制空调冷媒流动的装置，包括有气液分离器，气液分离器包括有壳体及设置在壳体上、与壳体所形成的腔体相连通的两相进管、气相出管及多路液相出管。

如上所述的装置，为保证气相和液相分离彻底，所述气相出管及所述多路液相出管插入所述壳体形成的腔体内，且气相出管位于腔体内的管口的位置高于所有液相出管位于腔体内的管口的位置。

如上所述的装置，为便于对液态冷媒进行流量控制，所述多路液相出管位于所述腔体内的管口的高度各不相同。

如上所述的装置，为实现自动、方便地控制，所述多路液相出管中每路液相出管在位于所述壳体外的管路上均设置有电磁阀；且所述装置还包括控制器、设置在空调蒸发器盘管上的盘管温度传感器及设置在蒸发器冷媒出口处的出口温度传感器，控制器一方面通过信号输入端与盘管温度传感器及出口温度传感器相连接，另一方面通过控制信号输出端与所述每路液相出管上的电磁阀相连接。

此外，本发明还提供了一种空调，包括蒸发器、压缩机及与压缩机相连接的节流机构，在节流机构与蒸发器之间还设置有上述所述的控制空调冷媒流动的装置，且装置中气液分离器的两相进管还与节流机构相连接，气相出管还与压缩机相连接，多路液相出管还与蒸发器相连接。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明通过对气液两相混合冷媒进行气液分离，控制分离后的气态冷媒流向压缩机而不进入蒸发器，有效解决了气态冷媒进而蒸发器而占据蒸发器换热空间、影响换热效率的问题；而且，根据蒸发器中冷媒相变程度、也即蒸发程度控制进入蒸发器的液态冷媒流量，以防止过量液态冷媒从蒸发器回流至压缩机中造成压缩机液压缩而容易损坏的问题的发生。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明控制空调冷媒流动的装置一个实施例的结构示意图；

图2是本发明控制空调冷媒流动的方法一个实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

首先，简要说明本发明的设计出发点：从压缩机经节流机构流出的冷媒以气液两相的混合相态形式存在，混合相态的冷媒如果直接流入蒸发器进行热交换，如背景技术所述，会造成蒸发器换热效率低、压缩机液压缩等问题的发生。而本发明从解决这两方面的缺陷入手，考虑对气液两相的冷媒进行气液分离，然后控制分离后的冷媒的流向及流量，以有效解决现有技术存在的所述缺陷。具体实现方法、所用装置等可参考后续描述。

请参考图1，该图1示出了本发明控制空调冷媒流动的装置一个实施例的结构示意图，图中箭头方向表示冷媒的流向。

如图1所示，该实施例的装置包括有气液分离器1和控制器2。气液分离器1作为整个装置进行冷媒气液分离的核心结构，包括有壳体11，在壳体11上设置有与壳体11所形成的腔体相连通的四个管路，分别为两相进管12、气相出管13、第一液相出管14和第二液相出管15。其中，两相进管12作为气液分离器1的冷媒进入管，用来输送气液两相混合相态的冷媒；气相出管13作为气液分离器1的气相冷媒流出管，用来输出气液分离器1中的气相冷媒；而第一液相出管14和第二液相出管15均可以用来输出气液分离器1中的液态冷媒。第一液相出管14和第二液相出管15可以分别通过单独的管路直接与待连接的空调蒸发器相连接。而在该实施例中，为简化管路结构，优选采用第一液相出管14与第二液相出管15分别连接至三通阀18的两个分支管上，进而经三通阀18连接至液态汇流管19。

由于在气液分离器1中设置了多路液相出管，如该实施例中的两路，可以通过对多路液相出管进行控制，使得气液分离器1能够输出不同流量的液态冷媒，从而实现对冷媒流量的控制。

在该实施例中，为实现两个液相出管能够输出不同流量的液态冷媒，第一液相出管14和第二液相出管15均插入到壳体11形成的腔体内，而第一液相出管14位于腔体内的管口141的位置高于第二液相出管15位于腔体内的管口151的位置。例如，第二液相管15的管口151优选位于壳体11底部，那么，第一液相出管14的管口141只要高于壳体11的底部即可。而且，为保证气液两相能够在气液分离器1中分离彻底，气相出管13也插入壳体11形成的腔体内，且气相出管13位于腔体内的管口131的位置高于第一液相出管14位于腔体内的管口141的位置，同时也高于第二液相出管15位于腔体内的管口151的位置。而且，为便于气液有足够的空间进行气液分离，两相进管12也插入至腔体内，且其位于腔体内的管口121的高度位于气相出管13的管口与高度最高的液相出管的管口之间。具体来说，在该实施例中，管口121的高度位于管口131与管口141之间。

上述所述位于壳体11的腔体中的各管口的位置为相对位置，更具体的位置关系可以根据实际应用环境选择设定，只要满足上述相对位置关系即可。

而且，为了实现对液态冷媒流量自动、方便地控制，在第一液相出管14与三通阀18之间的液相管路上设置有第一电磁阀16，在第二液相出管15与三通阀18之间的液相管路上设置有第二电磁阀17，电磁阀16与电磁阀17分别于控制器2的控制信号输出端相连接。此外，在接收液态冷媒的空调蒸发器盘管上设置有盘管温度传感器、在蒸发器冷媒出口处设置有出口温度传感器（图中未示出），而控制器2通过信号输入端与这两个温度传感器分别相连接，用于获取蒸发器的盘管温度和出口温度。由于这两个温度之差能够反映蒸发器中冷媒的蒸发程度、也即相变程度，因此，控制器2可以根据冷媒的蒸发程度控制第一电磁阀16和第二电磁阀17的通、断，进而控制流向蒸发器的液态冷媒流量。例如，如果判断蒸发器中冷媒相变完全，则可以控制第一电磁阀16关断、第二电磁阀17打开，气液分离器1中的冷媒将全部经第二液相出管15、三通阀18及汇流管19流向蒸发器，为蒸发器提供足够流量的热交换液态冷媒。而如果判断蒸发器中冷媒相变不完全，为防止蒸发器中过多的液态冷媒回流至压缩机造成液压缩，控制器2可以控制第二电磁阀17关断、第一电磁阀16打开，此时。气液分离器1中液面位于第一液相出管14的管口141之上的液态冷媒将通过第一液相出管14、三通阀18及汇流管19流向蒸发器，作为热交换使用，而液面位于第一液相出管14的管口141之下的液态冷媒将储存在气液分离器1中，实现储液功能。

当然，除了采用通过控制器2采集蒸发器盘管温度和冷媒出口温度作为控制信号的产生依据来控制电磁阀的通断实现液态冷媒流量的控制之外，也可以采用其他技术手段来判断蒸发器中冷媒蒸发程度，或者，也可以根据使用经验手动控制不同液相出管是否流出冷媒来实现对冷媒流量的控制，所有这些控制手段均属于本发明所请求保护的范畴。

该实施例的装置可以应用在空调中，具体来说，该装置设置在与空调压缩机相连接的节流机构和蒸发器之间。而且，气液分离器的两相进管12与节流机构相连接，气相出管13与压缩机相连接，而第一液相出管14和第二液相出管15直接或通过汇流管19与蒸发器相连接。利用该装置一方面对节流机构流出的冷媒进行气、液分离，气态冷媒汇流至压缩机，液态冷媒流向蒸发器，实现冷媒不同相态的流向控制；另一方面，可以对流向蒸发器的液态冷媒流量进行控制，从而实现了整个空调中冷媒流动的控制，在提升空调制冷量、提高空调换热效率的同时，最大程度地避免了压缩机液压缩现象的发生。此外，还可以通过气液分离器1实现对液态冷媒的储液功能。

请参考图2，该图2示出了本发明控制空调冷媒流动的方法一个实施例的流程图，该实施例的流程基于图1实施例的装置，实现对空调冷媒流向和流量的控制。

如图2所示，该实施例控制冷媒流动的方法流程如下：

步骤201：流程开始。

步骤202：对节流机构流出的冷媒进行气液分离。

考虑到从与压缩机相连接的节流机构中所流出的冷媒是影响蒸发器换热效率和压缩机使用寿命的重要冷媒段，因此，该实施例将对节流机构流程的冷媒进行流动控制，这里的流动控制不仅包括冷媒的流量控制，还包括对冷媒的流向进行控制。因此，在该实施例中，首先对节流机构流出的冷媒进行气液分离。气液分离可以采用图1实施例中的气液分离器来实现。

步骤203：控制气液分离后的气态冷媒流向压缩机，以避免换热效果差的气态冷媒流向蒸发器而影响蒸发器的换热效率。

步骤204：检测蒸发器冷媒出口温度T1和蒸发器盘管温度T2。

在该实施例中，对冷媒流量进行的控制主要是对流向蒸发器的、经步骤202分离出的液态冷媒进行控制，且控制的依据是蒸发器中液态冷媒的相变程度。其中，液态冷媒的相变程度可以通过蒸发器冷媒出口的温度与蒸发器的盘管温度、也即蒸发器中冷媒的温度之差来判定。因此，可以在蒸发器冷媒出口处和蒸发器盘管上分别设置温度传感器，利用温度传感器来检测相应的冷媒出口温度和蒸发器盘管温度。

步骤205：计算T1与T2之差△T。

步骤206：判断△T是否大于设定温度值。若是，转至步骤208；若否，执行步骤107。

△T作为蒸发器冷媒出口温度T1与蒸发器盘管温度T2的温度差，其大小能够反映蒸发器中冷媒的相变程度、也即液态冷媒的蒸发程度。如果△T较大，说明T1远大于T2，也即冷媒在蒸发器出口的温度远大于位于蒸发器中的温度，进一步说明冷媒在蒸发器中吸热蒸发程度较高，也即进行了完全的相变。而如果△T较小，说明T1与T2相差不大，也即冷媒在蒸发器出口的温度与蒸发器中的温度差别不大，进一步说明冷媒在蒸发器中吸热蒸发程度不高，也即进行了不完全的相变。为了便于判断，该实施例设置了一个设定温度值，用来与△T进行比较。该设定温度值可以1-3℃之间进行选择设定，例如，选择为2℃。

步骤207：若△T不大于设定温度值，则判定蒸发器冷媒相变不完全，控制气液分离后的液态冷媒部分流向蒸发器，然后，转至步骤209。

步骤208：若△T不大于设定温度值，则判定蒸发器冷媒相变完全，控制气液分离后的液态冷媒全部流向蒸发器。

在对液态冷媒进行流量控制时，可以采用上述图1实施例所述的控制插入气液分离器1的壳体11中不同深度的多路液相出管的通断来实现，或者可以采用现有技术中其他能够实现对液体不同流量进行控制的方法来实现，该实施例对此不作具体限定。

步骤209：流程结束。

需要说明的是，上述步骤203对气态冷媒流向的控制与步骤204至步骤208对液态冷媒流量及流向的控制的过程将是同时进行的过程，该实施例仅为了图示方便而将步骤203放置在前。

该实施例通过对气液两相混合冷媒进行气液分离，控制分离后的气态冷媒流向压缩机而不进入蒸发器，有效解决了气态冷媒进而蒸发器而占据蒸发器换热空间、影响换热效率的问题；而且，根据蒸发器中冷媒相变程度、也即蒸发程度控制进入蒸发器的液态冷媒流量，从而防止了过量液态冷媒从蒸发器回流至压缩机中造成压缩机液压缩而容易损坏的问题的发生。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种控制空调冷媒流动的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

a、对节流机构流出的冷媒进行气液分离；

b、控制气液分离后的气态冷媒流向压缩机；

c、判断蒸发器中冷媒相变程度，根据判断结果控制气液分离后的液态冷媒全部或部分流向蒸发器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤c中，检测蒸发器冷媒出口处冷媒的温度及蒸发器盘管内冷媒的温度，根据两个温度值判断蒸发器中冷媒相变程度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述蒸发器冷媒出口处冷媒的温度与所述蒸发器盘管内冷媒的温度之差大于设定温度值，判定蒸发器中冷媒相变完全，控制气液分离后的液态冷媒全部流向蒸发器；否则，判定蒸发器中冷媒相变不完全，控制气液分离后的液态冷媒部分流向蒸发器。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述设定温度值为1-3℃。