CN103968455B - 空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空调器，包括主路循环，主路循环包括主路压缩机、室内换热器、室外换热器以及连接在室内换热器与室外换热器之间以对主路压缩机补气的补气装置，空调器还包括与主路循环耦合以对进入补气装置的制冷剂供热并对进入室外换热器的制冷剂制冷的辅路循环。本发明通过在主路循环中耦合辅路循环，对进入补气装置的制冷剂供热，从而提高进入补气装置的制冷剂的干度，即提高补气装置对主路压缩机的补气量；另外，辅路循环对进入室外换热器的制冷剂制冷，提高进入室外换热器的制冷剂的过冷度。通过提高进入室外换热器的制冷剂的过冷度和补气装置的补气量，能够显著地提高本发明的空调器的制热量和性能系数，还能够降低压缩机的排气温度。

Description

空调器

技术领域

本发明涉及空调领域，具体而言，涉及一种空调器。

背景技术

空气源热泵制热能力随室外环境温度下降迅速衰减而无法满足用户需求。现有采用双级或准二级压缩中间补气增焓技术，包括两级节流中间不完全冷却和一级节流中间不完全冷却循环，以提高低温制热量和COP，同时降低压缩机排气温度。但现有技术补气增焓比例并不高，导致补气增焓对提高制热性能系数的效果不明显；寒冷冬季室外环境温度很低时，制热量仍无法满足要求。

发明内容

本发明旨在提供一种提高制热量和制热性能的空调器。

本发明提供了一种空调器，包括主路循环，主路循环包括主路压缩机、室内换热器、室外换热器以及连接在室内换热器与室外换热器之间以对主路压缩机补气的补气装置，空调器还包括与主路循环耦合以对进入补气装置的制冷剂供热并对进入室外换热器的制冷剂制冷的辅路循环。

进一步地，辅路循环包括对进入补气装置的制冷剂供热的辅路冷凝器和对进入室外换热器的制冷剂制冷的辅路蒸发器。

进一步地，辅路冷凝器包括相互隔离并换热的辅路冷凝腔和主路制热腔；辅路蒸发器包括相互隔离并换热的辅路蒸发腔和主路制冷腔；辅路循环还包括辅路节流装置和辅路压缩机，辅路冷凝腔、辅路节流装置、辅路蒸发腔和辅路压缩机依次串联连接在辅路循环中；主路制冷腔和主路制热腔接入主路循环中。

进一步地，补气装置为经济器，包括相互隔离并换热的第一制冷剂腔和第二制冷剂腔；第一制冷剂腔的第一端与辅路冷凝器的主路制热腔的第二端相连通，第一制冷剂腔的第二端与主路压缩机的补气口相连通；第二制冷剂腔的第一端与空调器的室内换热器的第二端相连通，第二制冷剂腔的第二端与辅路蒸发器的主路制冷腔的第一端相连通。

进一步地，辅路冷凝器的主路制热腔的第一端与室内换热器的第二端相连通，并在室内换热器与主路制热腔之间串联设置第一节流装置；辅路蒸发器的主路制冷腔的第二端与室外换热器的第一端相连通，并在主路制冷腔与室外换热器之间串联设置第二节流装置。

进一步地，辅路蒸发器的主路制冷腔的第二端通过管路分别与室外换热器的第一端和主路制热腔的第一端相连通，并在主路制冷腔与主路制热腔之间串联设置第一节流装置，在主路制冷腔与室外换热器之间串联设置第二节流装置。

进一步地，辅路冷凝器的主路制热腔的第一端与经济器的第二制冷剂腔的第二端相连通，并在第二制冷剂腔与主路制热腔之间串联设置第一节流装置；辅路蒸发器的主路制冷腔的第二端与室外换热器的第一端相连通，并在主路制冷腔与室外换热器之间串联设置第二节流装置。

进一步地，补气装置为闪发器；闪发器包括与室内换热器的第二端相连通的第一制冷剂端口和与主路压缩机的补气口相连通的气相出口和与室外换热器相连通的第二制冷剂端口；辅路冷凝器的主路制热腔串联设置在闪发器的第一制冷剂端口与室内换热器之间，并在主路制热腔与室内换热器之间串联设置第一节流装置；辅路蒸发器的主路制冷腔串联设置在闪发器的第二制冷剂端口和室外换热器之间，并在主路制冷腔与室外换热器之间串联设置第二节流装置。

根据本发明的空调器，通过在主路循环中耦合辅路循环，对进入补气装置的制冷剂供热，从而提高进入补气装置的制冷剂的干度，即提高补气装置对主路压缩机的补气量；另外，辅路循环对进入室外换热器的制冷剂制冷，提高进入室外换热器的制冷剂的过冷度。通过提高进入室外换热器的制冷剂的过冷度和补气装置的补气量，能够显著地提高本发明的空调器的制热量和性能系数，还能够降低压缩机的排气温度。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的空调器的第一实施例的系统示意图；

图2是根据本发明的空调器的第二实施例的系统示意图；

图3是根据本发明的空调器的第三实施例的系统示意图；以及

图4是根据本发明的空调器的第四实施例的系统示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至4所示，根据本发明的空调器，包括主路循环，主路循环包括主路压缩机1、室内换热器3、室外换热器2以及连接在室内换热器3与室外换热器2之间以对主路压缩机1补气的补气装置5，空调器还包括与主路循环耦合以对进入补气装置5的制冷剂供热并对进入室外换热器2的制冷剂制冷的辅路循环。本发明的空调器，通过在主路循环中耦合辅路循环，对进入补气装置5的制冷剂供热，从而提高进入补气装置5的制冷剂的干度，即提高补气装置5对主路压缩机1的补气量；另外，辅路循环对进入室外换热器2的制冷剂制冷，提高进入室外换热器2的制冷剂的过冷度。通过提高进入室外换热器2的制冷剂的过冷度和补气装置5的补气量，能够显著地提高空调器的制热量和性能系数，还能够降低压缩机的排气温度。

具体地，如图1所示，根据本发明的空调器的第一实施例，辅路循环包括依次连接构成回路的辅路冷凝器901、辅路节流装置403、辅路蒸发器902和辅路压缩机10。辅路冷凝器901对进入补气装置5的制冷剂供热，辅路蒸发器902对进入室外换热器2的制冷剂制冷。

更具体地，辅路冷凝器901和辅路蒸发器902均具有两个相互隔离并相互换热的制冷剂腔，即辅路冷凝器901包括相互隔离并换热的辅路冷凝腔和主路制热腔，辅路蒸发器902包括相互隔离并换热的辅路蒸发腔和主路制冷腔。辅路冷凝腔和辅路蒸发腔串联在辅路循环中，分别使辅路循环的制冷剂冷凝和蒸发；主路制热腔和主路制冷腔位于主路循环中。工作时，辅路冷凝腔中的辅路制冷剂与主路制热腔中的主路制冷剂换热，从而使辅路制冷剂冷凝，主路制冷剂吸热，而使部分蒸发，从而使进入补气装置5的制冷剂的干度提高；主路制冷腔中的主路制冷剂与辅路蒸发腔中的辅路制冷剂换热，辅路制冷剂蒸发吸热，从而使进入室外换热器2的制冷剂过冷。

如图1所示，在第一实施例中，补气装置5为经济器，包括相互隔离并换热的第一制冷剂腔和第二制冷剂腔；第一制冷剂腔的第一端与辅路冷凝器901的主路制热腔的第二端相连通，第一制冷剂腔的第二端与主路压缩机1的补气口相连通；第二制冷剂腔的第一端与室内换热器3的第二端相连通，第二制冷剂腔的第二端与辅路蒸发器902的主路制冷腔的第一端相连通。

辅路冷凝器901的主路制热腔的第一端与室内换热器3的第二端相连通，并在室内换热器3与主路制热腔之间串联设置第一节流装置401；辅路蒸发器902的主路制冷腔的第二端与室外换热器2的第一端相连通，并在主路制冷腔与室外换热器2之间串联设置第二节流装置402。

空调器制热工作时，主路压缩机1的排气经室内换热器3（冷凝器）后分为第一支路和第二支路（补气路），第一支路的制冷剂进入补气装置5（经济器的第二制冷剂腔）被过冷后再经辅路蒸发器902的主路制冷腔被进一步过冷，经过两次过冷的第一支路制冷剂经第二节流装置402节流降压后经室外换热器2（蒸发器）进入主路压缩机1的低压吸气口，第二支路（补气路）的制冷剂经第一节流装置401节流降压后进入辅路冷凝器吸热部分蒸发，再经补气装置5（经济器的第一制冷剂腔）吸热完全蒸发后进入主路压缩机1的补气口并与从低压吸气口进入经第一次压缩至中间压力的制冷剂混合后再经第二次压缩从排气口排出，形成主路循环。辅路压缩机10的排气进入辅路冷凝器901的辅路冷凝腔散热后经辅路节流装置403节流降压，再进入辅路蒸发器902的辅路蒸发腔吸热蒸发后进入辅路压缩机10经压缩后排出，形成辅路循环。

在第一实施例中，经过第二节流装置402的制冷剂被经济器和辅路蒸发器902两次过冷，比焓显著下降，从而使室外换热器2（蒸发器）进出口比焓差显著升高，蒸发器吸热量增加而压缩机比功降低。经过第一节流装置401之后的制冷剂被辅路冷凝器901和经济器两次加热，补气路制冷剂质量流量增加，从而增加补气量，进而降低主路压缩机1的排气温度。因辅路循环的冷源和热源温差几乎为零，因此辅路循环的性能系数相对很高，虽然辅路压缩机消耗一定的功耗，但是从总体来说，空调器的制热量和制热性能系数均得到显著提高，同时压缩机排气温度下降。

如图2所示，根据本发明的空调器的第二实施例，与第一实施例不同的是，在该实施例中，辅路蒸发器902的主路制冷腔的第二端通过管路分别与室外换热器2的第一端和主路制热腔的第一端相连通，并在主路制冷腔与主路制热腔之间串联设置第一节流装置401，在主路制冷腔与室外换热器2之间串联设置第二节流装置402。由于进入第一节流装置401的制冷剂被两次过冷，比焓显著下降，补气路比焓差显著升高，对整机制热量的提高效果优于第一实施例。

如图3所示，根据本发明的空调器的第三实施例，与第一实施例不同的是，在该实施例中，辅路冷凝器901的主路制热腔的第一端与经济器的第二制冷剂腔的第二端相连通，并在第二制冷剂腔与主路制热腔之间串联设置第一节流装置401；辅路蒸发器902的主路制冷腔的第二端与室外换热器2的第一端相连通，并在主路制冷腔与室外换热器2之间串联设置第二节流装置402。由于进入第一节流装置401的制冷剂被经济器5过冷，比焓下降，补气路比焓差升高，对整机制热量的提高效果优于第一实施例。

如图4所示，根据本发明的空调器的第四实施例，与第一实施例不同的是，在该实施例中，补气装置5为闪发器；闪发器包括与室内换热器3的第二端相连通的第一制冷剂端口和与主路压缩机1的补气口相连通的气相出口和与室外换热器2相连通的第二制冷剂端口；辅路冷凝器901的主路制热腔串联设置在闪发器的第一制冷剂端口与室内换热器3之间，并在主路制热腔与室内换热器3之间串联设置第一节流装置401；辅路蒸发器902的主路制冷腔串联设置在闪发器的第二制冷剂端口和室外换热器2之间，并在主路制冷腔与室外换热器2之间串联设置第二节流装置402。

在该实施例中，空调器制热工作时，主路压缩机1的排气经室内换热器3（冷凝器）、第一节流装置401后进入辅路冷凝器901的主路制热腔蒸发吸热后进入补气装置5（闪发器），并在闪发器中气液分离，分离后的气体制冷剂进入压缩机补气口，分离后的液体制冷剂进入辅路蒸发器902的主路制冷腔被冷却降温后经第二节流装置402节流降压进入室外换热器2（蒸发器）吸热蒸发后进入主路压缩机1的吸气口，经压缩至中间压力后与从补气口进入的制冷剂气体混合并进一步被压缩后从排气口排出，形成主路循环。辅路压缩机10的排气进入辅路冷凝器901的辅路冷凝腔散热后经辅路节流装置403节流降压，再进入辅路蒸发器902的辅路蒸发腔吸热蒸发后进入辅路压缩机10经压缩后排出，形成辅路循环。

在该实施例中，经过第二节流装置402的制冷剂经过辅路蒸发器902过冷，比焓显著下降，从而使室外换热器2（蒸发器）进出口比焓差显著升高，蒸发器吸热量增加而压缩机比功降低。经过第一节流装置401之后的制冷剂被辅路冷凝器901加热，使制冷剂气化的量增加，从而增加闪发器对主路压缩机1的补气量，进而降低主路压缩机1的排气温度。因辅路循环的冷源和热源温差几乎为零，因此辅路循环的性能系数相对很高，虽然辅路压缩机消耗一定的功耗，但是从总体来说，空调器的制热量和制热性能系数均得到显著提高，同时压缩机排气温度下降。

本发明的空调器的经济器、辅路冷凝器901和辅路蒸发器902的结构可以是套管换热器、板式换热器，也可以是微通道换热器和微型壳管换热器。在本发明的空调器中，主路压缩机1可以是涡旋准二级压缩机、双转子双级补气增焓压缩机或两台任意形式的单级压缩机的组合，也可以是带补气增焓功能的螺杆压缩机或离心压缩机。另外，闪发器可以是单向闪发器或双向闪发器，也可以是其他具有补气带液功能的闪发器。第一节流装置401和第二节流装置402和辅路节流装置403可以是毛细管、节流短管、热力膨胀阀、电子膨胀阀、节流孔板或前述任意合理组合。在本发明的空调器中，主路循环和辅路循环可以加上必要的四通换向阀等部件以适应制冷、制热或制热水等应用场合。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

根据本发明的空调器，通过在主路循环中耦合辅路循环，对进入补气装置的制冷剂供热，从而提高进入补气装置的制冷剂的干度，即提高补气装置对主路压缩机的补气量；另外，辅路循环对进入室外换热器的制冷剂制冷，提高进入室外换热器的制冷剂的过冷度。通过提高进入室外换热器的制冷剂的过冷度和补气装置的补气量，能够显著地提高本发明的空调器的制热量和性能系数，还能够降低压缩机的排气温度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种空调器，包括主路循环，所述主路循环包括主路压缩机(1)、室内换热器(3)、室外换热器(2)以及连接在所述室内换热器(3)与所述室外换热器(2)之间以对所述主路压缩机(1)补气的补气装置(5)，其特征在于，

所述空调器还包括与所述主路循环耦合以对进入所述补气装置(5)的制冷剂供热并对进入所述室外换热器(2)的制冷剂制冷的辅路循环；

所述辅路循环包括对进入所述补气装置(5)的制冷剂供热的辅路冷凝器(901)和对进入所述室外换热器(2)的制冷剂制冷的辅路蒸发器(902)；

所述辅路冷凝器(901)包括相互隔离并换热的辅路冷凝腔和主路制热腔；

所述辅路蒸发器(902)包括相互隔离并换热的辅路蒸发腔和主路制冷腔；

所述辅路循环还包括辅路节流装置(403)和辅路压缩机(10)，所述辅路冷凝腔、辅路节流装置(403)、辅路蒸发腔和辅路压缩机(10)依次串联连接在所述辅路循环中；

所述主路制冷腔和主路制热腔接入所述主路循环中；

所述补气装置(5)为经济器，包括相互隔离并换热的第一制冷剂腔和第二制冷剂腔；

所述第一制冷剂腔的第一端与所述辅路冷凝器(901)的主路制热腔的第二端相连通，所述第一制冷剂腔的第二端与所述主路压缩机(1)的补气口相连通；

所述第二制冷剂腔的第一端与所述空调器的所述室内换热器(3)的第二端相连通，所述第二制冷剂腔的第二端与所述辅路蒸发器(902)的主路制冷腔的第一端相连通。

2.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，

所述辅路冷凝器(901)的主路制热腔的第一端与所述室内换热器(3)的第二端相连通，并在所述室内换热器(3)与所述主路制热腔之间串联设置第一节流装置(401)；

所述辅路蒸发器(902)的主路制冷腔的第二端与所述室外换热器(2)的第一端相连通，并在所述主路制冷腔与所述室外换热器(2)之间串联设置第二节流装置(402)。

3.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，

所述辅路蒸发器(902)的主路制冷腔的第二端通过管路分别与所述室外换热器(2)的第一端和所述主路制热腔的第一端相连通，并在所述主路制冷腔与所述主路制热腔之间串联设置第一节流装置(401)，在所述主路制冷腔与所述室外换热器(2)之间串联设置第二节流装置(402)。

4.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，

所述辅路冷凝器(901)的主路制热腔的第一端与所述经济器的第二制冷剂腔的第二端相连通，并在所述第二制冷剂腔与所述主路制热腔之间串联设置第一节流装置(401)；

所述辅路蒸发器(902)的主路制冷腔的第二端与所述室外换热器(2)的第一端相连通，并在所述主路制冷腔与所述室外换热器(2)之间串联设置第二节流装置(402)。

5.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，

所述补气装置(5)为闪发器；

所述闪发器包括与所述室内换热器(3)的第二端相连通的第一制冷剂端口和与所述主路压缩机(1)的补气口相连通的气相出口和与所述室外换热器(2)相连通的第二制冷剂端口；

所述辅路冷凝器(901)的主路制热腔串联设置在所述闪发器的第一制冷剂端口与所述室内换热器(3)之间，并在所述主路制热腔与所述室内换热器(3)之间串联设置第一节流装置(401)；

所述辅路蒸发器(902)的主路制冷腔串联设置在所述闪发器的第二制冷剂端口和所述室外换热器(2)之间，并在所述主路制冷腔与所述室外换热器(2)之间串联设置第二节流装置(402)。