CN104154617B - 无室外机家用空调器及其在冰箱上的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无室外机家用空调器，其特征在于：包括置于室内的压缩机、冷凝器及蒸发器，压缩机置于盛有冷却水的冷却器内，压缩机浸没在冷却水内，压缩机的吸入口及排出口分别与低压管及高压管相连，低压管及高压管分别连接管路一及管路二，管路二连接冷凝器的进口侧。本发明由于不需要安装室外机，安全、维修的隐患将不复存在，更重要的一点，本发明能在北方严寒中照样正常制热，而不像过去有室外机遇低温无法正常工作。在环保方面，本发明也可替代现有的中央空调风机盘管系统，使风机盘管风道无法清洗的毛病根本改善，安装、维修不便的问题根本杜绝。

Description

无室外机家用空调器及其在冰箱上的应用

技术领域

本发明涉及一种没有室外机的家用空调器，本发明还涉及将该无室外机家用空调器应用在冰箱上后形成的空调-冰箱一体机。

背景技术

随着生活水平的提高，家用空调器越来越深入到人们的生活中，已是生活的必须品。现有的家用空调机基本上包括室内机及室外机，室外机大多比较笨重，而中国的许多城市大多高楼林立，在这些高楼安装室外机，对作业人员而言存在较大危险系数。而且，室外机一旦损坏需要维修时，作业人员也需要吊在室外进行维修，不方便不说而且还十分危险。尤其到了夏天，楼宇外墙上的室外机不停向外排放着热量，不仅是城市的整洁杀手，而且还是热岛效应的制造者。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种没有室外机的家用空调器。本发明的另一个目的是提供一种具有空调功能的冰箱。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种无室外机家用空调器，其特征在于：包括置于室内的压缩机、冷凝器及蒸发器，压缩机置于盛有冷却水的冷却器内，压缩机浸没在冷却水内，压缩机的吸入口及排出口分别与低压管及高压管相连，低压管及高压管分别连接管路一及管路二，管路二连接冷凝器的进口侧；

冷凝器包括内盛有冷却水的主壳体及置于主壳体内的蒸发冷凝器，蒸发冷凝器浸没在主壳体内的冷却水内，蒸发冷凝器包括壳体，壳体内抽真空，在壳体内布置有蛇形管及位于蛇形管上方的蒸发回气管，在壳体内盛有冷却水，壳体内的冷却水仅将蛇形管完全浸没，蛇形管的一端与管路二连通，蛇形管的另一端与管路三的一端连通，管路三的另一端自过冷管内穿过后与毛细管相连，毛细管连接蒸发器的进口侧，在过冷管内收集有冷凝水；

蒸发器的出口侧与管路四相连，蒸发回气管的一端与管路四连通，蒸发回气管的另一端与管路一连通。

优选地，所述低压管及所述高压管与所述管路一及所述管路二之间设有四通阀，当处于制冷状态时，所述低压管通过四通阀与所述管路一相连通，所述高压管通过四通阀与所述管路二相连通，当处于制热状态时，所述低压管通过四通阀与所述管路二相连通，所述高压管通过四通阀与所述管路一相连通；

所述管路四的一端与所述蒸发器的出口侧相连通，所述管路四的另一端分为两路，一路与所述蒸发回气管的一端连通，所述管路一经由单向阀一与另一路连通，所述蒸发回气管的另一端经由单向阀二与所述管路一连通。

优选地，还包括注水口，所述过冷管的一端与注水口相连通，过冷管的另一端穿过主壳体后连接在壳体的壁上，同时，由溢流管一将所述过冷管与所述主壳体相连通，所述壳体与所述冷却器之间通过溢流管相连通，所述冷却器上连接有溢流管二及排水管，在排水管上设有阀，经由溢流管二及排水管排出的水注入接水盘内；

所述冷却器顶部开口，在所述冷却器内还设有密封球，在冷却器开口上方设有送风扇，当处于制冷状态时，密封球在所述冷却器内冷却水浮力的作用下将所述冷却器顶部开口密封，当处于制热状态时，阀开启，所述冷却器内的冷却水经由排水管排出，密封球下降让出冷却器顶部开口，由送风扇将所述压缩机散发的热量送入室内。

优选地，在所述蒸发器附近还设有冷凝水接水盘，所述注水口经由冷凝水接水盘与所述过冷管的一端相连通。

优选地，在所述壳体上设有散热翅片。

本发明的另一个技术方案是提供了一种采用上述的无室外机家用空调器在冰箱上的应用，其特征在于：在冰箱箱体顶部设有冰箱出风口；

所述压缩机采用冰箱自带的冰箱压缩机，所述蒸发器选用制冷蒸发器，所述制冷蒸发器经由冰箱出风口出风；所述冷凝器、所述冷却器、所述低压管、所述高压管、所述管路一、所述管路二、所述管路三、所述过冷管、所述毛细管及所述管路四均置于冰箱箱体内；

冰箱自带的冰箱蒸发器的进口侧与所述冷凝器的出口侧管路相连，该段管路置于内有冷凝水的过冷管内，冰箱蒸发器的出口侧与所述冷凝器内的所述蒸发回气管的一端相连通。

优选地，还包括注水口，所述过冷管的一端与注水口相连通，过冷管的另一端与所述蒸发冷凝器内的壳体相连通，同时，由溢流管一将所述过冷管与所述壳体相连通，所述壳体与所述冷却器之间通过溢流管相连通，所述冷却器上连接有溢流管二及排水管，在排水管上设有阀，经由溢流管二及排水管排出的水注入接水盘内；

所述冷却器顶部开口，在所述冷却器内还设有密封球，在冷却器开口上方设有送风扇，当处于制冷状态时，密封球在所述冷却器内冷却水浮力的作用下将所述冷却器顶部开口密封，当处于制热状态时，阀开启，所述冷却器内的冷却水经由排水管排出，密封球下降让出冷却器顶部开口，由送风扇将所述压缩机散发的热量经由所述冰箱出风口送入室内。

本发明的主要特点是利用真空制冷的原理来实现由原来冷凝器在室外空气散热，变成在室内密闭空间里利用水在低压下沸点下降的特性冷却，大大减少了空调器的体积，压缩机的功率及手工操作的误差(主要是安装中内外机连接)。由于不需要安装室外机，安全、维修的隐患将不复存在，更重要的一点，本发明能在北方严寒中照样正常制热，而不像过去有室外机遇低温无法正常工作。在环保方面，本发明也可替代现有的中央空调风机盘管系统，使风机盘管风道无法清洗的毛病根本改善，安装、维修不便的问题根本杜绝。

附图说明

图1是实施例中的一种无室外机家用空调器的原理图；

图2A为图1中A部分的局部放大示意图；

图2B为图1中B部分的局部放大示意图；

图3是实施例中的空调-冰箱一体机的外部示意图；

图4为实施例中的空调-冰箱一体机的内部原理图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例1

结合图1，本实施例公开了一种即可制冷也可制热的无室外机家用空调器，包括置于室内的压缩机1、冷凝器2及蒸发器3。压缩机1置于盛有冷却水的冷却器4内，由冷却水将压缩机1完全浸没，压缩机1浸入水中，一方面起冷却作用，另一方面降低压缩机1噪声，压缩机1高压端的排温可降低，冷凝效果更好，也能够延长压缩机1的寿命。冷却器4顶部开口，在冷却器4上有一个放气阀25。在冷却器4内还设有密封球19，密封球19可以通过链条23与位于冷却水中的固定支架24相连。在冷却器4开口上方设有送风扇20。冷却器4上连接有排水管15，在排水管15上设有阀，经由排水管15排出的水注入接水盘17内。

密封球19的作用是，夏季在冷却水浮力作用下，密封高温的冷却水，使热量不会被送风扇20送入室内降温区域。冬季打开阀，排出冷却水，利用压缩机1工作时产生的高温，被送风扇20送入室内，起到加热的效果，节约电能，具体如下：当家用空调器处于制冷状态时，由冷却水将压缩机1完全浸没，此时，密封球19在冷却器4内冷却水浮力的作用下将冷却器4顶部开口密封。当家用空调器处于制热状态时，阀开启，冷却器4内的冷却水经由排水管15排出，密封球19下降让出冷却器4顶部开口，由送风扇20将压缩机1散发的热量送入室内。

压缩机1的低压口及高压口分别与低压管5及高压管6相连，低压管5及高压管6通过四通阀18连接管路一7及管路二8。当家用空调器处于制冷状态时，低压管5通过四通阀18与管路一7相连通，高压管6通过四通阀18与管路二8相连通。当家用空调器处于制热状态时，低压管5通过四通阀18与管路二8相连通，高压管6通过四通阀18与管路一7相连通。

管路二8连接冷凝器2的进口侧。冷凝器2包括内盛有冷却水的主壳体2-1及置于主壳体2-1内的蒸发冷凝器2-2，在主壳体2-1上设有一放气阀26、排污阀27。蒸发冷凝器2-2浸没在主壳体2-1内的冷却水内。蒸发冷凝器2-2包括壳体2-2-1，在所述壳体2-2-1上设有散热翅片2-2-4。在壳体2-2-1内布置有蛇形管2-2-2及位于蛇形管2-2-2上方的蒸发回气管2-2-3。先在壳体2-2-1内放入一半左右的水，使得蛇形管2-2-2被完全浸没，在对壳体2-2-1进行抽真空处理，使得壳体2-2-1内的压力在4kPa至3.6kPa之间，水在不同的真空度下其沸点不同，本领域技术人员可以根据地区的不同，选择高于室温1-2度的沸点对应的真空度。在本实施例2中，壳体2-2-1内压力为4kPa时，对应的水的沸点为29摄氏度，壳体2-2-1内压力为3.6kPa时，对应的沸点为27摄氏度。

蛇形管2-2-2的一端与管路二8连通，蛇形管2-2-2的另一端与管路三9的一端连通。管路三9的另一端自过冷管10内穿过后与毛细管11相连。过冷管10的一端与位于蒸发器3附近的冷凝水接水盘21相连通，冷凝水接水盘21同时连通注水口12，冷凝水接水盘21用于收集蒸发器3产生的冷凝水，冷凝水接水盘21与后续的过冷管10、溢流管一13、溢流管14等共同形成了对冷凝水收集的上进下出的方式，是为了造成强制循环，充分利用冷量，最终可在后续的接水盘17收集再利用。过冷管10的另一端穿过主壳体2-1后连接在壳体2-2-1的壁上。同时，由溢流管一13将过冷管10与主壳体2-1相连通。结合图2A及图2B，为了保证主壳体2-1及壳体2-2-1的密封性，过冷管10穿过主壳体2-1的部分与主壳体2-1之间焊接，过冷管10与壳体2-2-1的连接部分也采用焊接。主壳体2-1与冷却器4之间通过溢流管14相连通，冷却器4上连接有溢流管二16，经由溢流管二16排出的水注入接水盘17内。首次使用本发明提供的家用空调器或者在冬季将冷却器4内冷却水排出后需要再次使用制冷功能时，经由注水口12加入冷却水，冷却水由注水口12注入后，经由过冷管10、溢流管一13、主壳体2-1及溢流管14依次被注入冷却器4内，到达设定高度后即可，过冷管10的作用是充分利用冷凝水的冷量来对制冷剂进行过冷处理，增大本发明提供的家用空调器的制冷量。

毛细管11再连接蒸发器3的进口侧，蒸发器3的出口侧与管路四22的一端相连，管路四22的另一端分为两路，一路与蒸发回气管2-2-3的一端连通，管路一7经由单向阀一F1与另一路连通，蒸发回气管2-2-3的另一端经由单向阀二F2与管路一7连通。

本发明提供的无室外机家用空调器处于制冷状态时，由压缩机1出来的高温高压制冷剂出高压管6后经由四通阀18进入管路二8，高温高压的制冷剂经由管路二8进入蛇形管2-2-2内，蒸发冷凝器2-2内的水在一定真空度下沸点降低，因此高温高压的制冷剂进入蛇形管2-2-2后，蒸发冷凝器2-2内的水便受热蒸发产生蒸汽，带走制冷剂的大部分热量，高温高压的制冷剂出蒸发冷凝器2-2后便成为低温高压的制冷剂，低温高压的制冷剂出冷凝器2后，在管路三9内被过冷管10内的冷凝水二次冷凝，增加了制冷剂的制冷量。随后低温高压的制冷剂经过毛细管11后成为低温低压的制冷剂被送入蒸发器3内与外界高温换热，换热后的制冷剂出蒸发器3后进入管路四22，由于单向阀一F1的存在，所以换热后的制冷剂只能进入蒸发回气管2-2-3。制冷剂在蒸发回气管2-2-3内流动时，在蒸发回气管2-2-3附近形成的温度低于蒸发冷凝器2-2内的水受热蒸发后产生的水蒸汽的温度，压力是温度的函数，于体积无关，因此蒸发回气管2-2-3便起到了“冷阱”的作用，在它周围是低压区，水蒸汽压力大于该区域，从而形成密集的蒸汽区域，该区域密度高于周围，使得蒸汽向蒸发回气管2-2-3集聚。由相对湿度和含湿量的关系，可求出：当冷凝温度为30摄氏度，蒸发温度为10摄氏度时，在蒸发冷凝器2-2中，当蒸汽压力为4.23kPa，相对湿度为30％时，在蒸发回气管2-2-3上将产生露点。因此，蒸汽遇到蒸发回气管2-2-3管壁后便凝结成冷凝水，冷凝水回落至蒸发冷凝器2-2内剩余的水中又起到了更好的冷却效果。为了加快冷凝水下落的速度，可以如图所示将蒸发回气管2-2-3设置成直角。制冷剂出蒸发回气管2-2-3后经由单向阀F2、管路一7及四通阀18回流至低压管5，再由低压管5进入压缩机1形成循环。

本发明在制冷时，对制冷剂的冷却方式采用水冷，水冷的效率是常规空调使用的风冷效率的60倍左右，水的汽化潜热又是水的比热5-6倍。这样整个家用空调器的冷凝管路可大幅缩短，制冷剂的流动阻力也相应减小，意味着压缩机1可降低功率，节约材料及功耗。

本发明提供的无室外机家用空调器处于制热状态时，先要改变四通阀18的状态，使得低压管5通过四通阀18与管路二8相连通，高压管6通过四通阀18与管路一7相连通。同时，阀开启，冷却器4内的冷却水经由排水管15排出，密封球19下降让出冷却器4顶部开口，由送风扇20将压缩机1散发的热量送入室内。由压缩机1出来的高温高压制冷剂出高压管6后经由四通阀18进入管路一7，再经由单向阀一F1同时进入管路四22，同时一部分高温高压制冷剂进入蒸发回气管2-2-3，同时，由于单向阀二F2两侧压力差的关系，进入蒸发回气管2-2-3的制冷剂不回再回流至压缩机1，其存储在蒸发回气管2-2-3内。本发明采用蒸发回气管2-2-3分流一部分制冷剂的意义在于，制热时，有压缩机1的辅助热量通过送风扇20加入，故制冷剂的制热循环量小于制冷剂的制冷循环量。高温高压制冷剂出管路四22后进入蒸发器3释放热量，出蒸发器3再经过毛细管11后变为低温低压的制冷剂，其经由管路三9、蛇形管2-2-2、管路二8、四通阀18及低压管5进入压缩机1形成循环。

本发明提供的无室外机家用空调器无论在制冷状态下，还是在制热状态下，都在室内，因此，冷凝环境成为定值，常规空调原有的高压保护器件可以省掉，节约了生产成本，降低了维护成本，运作更可靠，实用寿命延长。

将本发明提供的无室外机家用空调器与日立KF-72LW/B型家用空调作比较。日立KF-72LW/B型家用空调的名义制冷量为7200W，制冷剂(R22)为2.05kg，制冷剂的比热容为30°，液体时为0.31(kJ/kg.℃)。需要说明的是，物质的比热容随物质的状态而不同，气体时比热容小于液体时，液体的R22比热容(冷凝后)30摄氏度为0.31，它的等压蒸汽比热为0.16(kJ/kg.℃)30摄氏度(时)。由以上数据可以计算出，当日立KF-72LW/B型家用空调冷凝温度为30摄氏度，蒸发温度为10摄氏度时的有关数据：

制冷剂冷凝负荷＝2.05×0.31×(60℃-30℃)s＝19.065kJ/57s。

相当于7.8g水汽化所吸收的热量，即采用本发明后，在约1分钟时间内汽化7.8g水就能达到与日立KF-72LW/B型家用空调相当的制冷剂冷凝效果。

实施例2

如图3及图4所示，本实施例公开了一种空调-冰箱一体机，其与实施例1的区别在于：

1、还包括冰箱箱体30，在冰箱箱体30顶部设有冰箱出风口31。

2、蒸发器3不要制热功能，因此，蒸发器3选用制冷蒸发器28，取消了四通阀18，取消了单向阀一F1、单向阀二F2及其相关管路，管路四22直接与蒸发回气管2-2-3相连通，管路一7直接与蒸发回气管2-2-3相连通。

3、除实施例1中的蒸发器3及压缩机1以及上述第2点中取消的所有设备外的其他设备均位于冰箱箱体30内。

4、增加冰箱自带的冰箱蒸发器29，冰箱蒸发器29的进口侧与所述冷凝器2的出口侧管路相连，该段管路置于内有冷凝水的过冷管内，冰箱蒸发器29的出口侧与所述冷凝器2内的所述蒸发回气管2-2-3的一端相连通。

5、可以在冰箱蒸发器29附近放置化霜积水盘32，化霜积水盘32与过冷管10相连通。

本实施例中的空调-冰箱一体机处于制冷状态时，其工作过程与实施例1中的无室外机家用空调器相同，由制冷蒸发器28通过冰箱出风口31与外部热量换热，降低室内温度。

本实施例中的空调-冰箱一体机处于制热状态时，制冷蒸发器28不起作用，阀开启，冷却器4内的冷却水经由排水管15排出，密封球19下降让出冷却器4顶部开口，由送风扇20将压缩机1散发的热量经由冰箱出风口31送入室内。

Claims (7)

1.一种无室外机家用空调器，其特征在于：包括置于室内的压缩机（1）、冷凝器（2）及蒸发器（3），压缩机（1）置于盛有冷却水的冷却器（4）内，压缩机（1）浸没在冷却水内，压缩机（1）的吸入口及排出口分别与低压管（5）及高压管（6）相连，低压管（5）连接管路一（7），高压管（6）连接管路二（8），管路二（8）连接冷凝器（2）的高温侧；

冷凝器（2）包括内盛有冷却水的主壳体（2-1）及置于主壳体（2-1）内的蒸发冷凝器（2-2），蒸发冷凝器（2-2）浸没在主壳体（2-1）内的冷却水内，蒸发冷凝器（2-2）包括壳体（2-2-1），壳体（2-2-1）内抽真空，在壳体（2-2-1）内布置有蛇形管（2-2-2）及位于蛇形管（2-2-2）上方的蒸发回气管（2-2-3），在壳体（2-2-1）内盛有冷却水，壳体（2-2-1）内的冷却水仅将蛇形管（2-2-2）完全浸没，蛇形管（2-2-2）的一端与管路二（8）连通，蛇形管（2-2-2）的另一端与管路三（9）的一端连通，管路三（9）的另一端自过冷管（10）内穿过后与毛细管（11）相连，毛细管（11）连接蒸发器（3）的进口侧，在过冷管（10）内注有冷凝水；

蒸发器（3）的出口侧与管路四（22）相连，蒸发回气管（2-2-3）的一端与管路四（22）连通，蒸发回气管（2-2-3）的另一端与管路一（7）连通。

2.如权利要求1所述的一种无室外机家用空调器，其特征在于：所述低压管（5）及所述高压管（6）与所述管路一（7）及所述管路二（8）之间设有四通阀（18），当处于制冷状态时，所述低压管（5）通过四通阀（18）与所述管路一（7）相连通，所述高压管（6）通过四通阀（18）与所述管路二（8）相连通，当处于制热状态时，所述低压管（5）通过四通阀（18）与所述管路二（8）相连通，所述高压管（6）通过四通阀（18）与所述管路一（7）相连通；

所述管路四（22）的一端与所述蒸发器（3）的出口侧相连通，所述管路四（22）的另一端分为两路，一路与所述蒸发回气管（2-2-3）的一端连通，所述管路一（7）经由单向阀一（F1）与另一路连通，所述蒸发回气管（2-2-3）的另一端经由单向阀二（F2）与所述管路一（7）连通。

3.如权利要求2所述的一种无室外机家用空调器，其特征在于：还包括注水口（12），所述过冷管（10）的一端与注水口（12）相连通，过冷管（10）的另一端与所述蒸发冷凝器（2-2）内的壳体（2-2-1）相连通，同时，由溢流管一（13）将所述过冷管（10）与所述壳体（2-2-1）相连通，所述壳体（2-2-1）与所述冷却器（4）之间通过溢流管（14）相连通，所述冷却器（4）上连接有溢流管二（16）及排水管（15），在排水管（15）上设有阀，经由溢流管二（16）及排水管（15）排出的水注入接水盘（17）内；

所述冷却器（4）顶部开口，在所述冷却器（4）内还设有密封球（19），在冷却器（4）开口上方设有送风扇（20），当处于制冷状态时，密封球（19）在所述冷却器（4）内冷却水浮力的作用下将所述冷却器（4）顶部开口密封，当处于制热状态时，阀开启，所述冷却器（4）内的冷却水经由排水管（15）排出，密封球（19）下降让出冷却器（4）顶部开口，由送风扇（20）将所述压缩机（1）散发的热量送入室内。

4.如权利要求3所述的一种无室外机家用空调器，其特征在于：在所述蒸发器（3）附近还设有冷凝水接水盘（21），所述注水口（12）经由冷凝水接水盘（21）与所述过冷管（10）的一端相连通。

5.如权利要求1所述的一种无室外机家用空调器，其特征在于：在所述壳体（2-2-1）上设有散热翅片（2-2-4）。

6.如权利要求1所述的无室外机家用空调器在冰箱上的应用，其特征在于：在冰箱箱体（30）顶部设有冰箱出风口（31）；

所述压缩机（1）采用冰箱自带的冰箱压缩机（27），所述蒸发器（3）选用制冷蒸发器（28），所述制冷蒸发器（28）经由冰箱出风口（31）出风；所述冷凝器（2）、所述冷却器（4）、所述低压管（5）、所述高压管（6）、所述管路一（7）、所述管路二（8）、所述管路三（9）、所述过冷管（10）、所述毛细管（11）及所述管路四（22）均置于冰箱箱体（30）内；

冰箱自带的冰箱蒸发器（29）的进口侧与所述冷凝器（2）的出口侧管路相连，该段管路置于内有冷凝水的过冷管内，冰箱蒸发器（29）的出口侧与所述冷凝器（2）内的所述蒸发回气管（2-2-3）的一端相连通。

7.如权利要求6所述的一种无室外机家用空调器在冰箱上的应用，其特征在于：还包括注水口（12），所述过冷管（10）的一端与溢流管一（13）相连通，过冷管（10）的另一端穿过主壳体（2-1）后连接在壳体（2-2-1）的壁上，同时，由溢流管一（13）将所述过冷管（10）与所述主壳体（2-1）相连通，所述壳体（2-2-1）与所述冷却器（4）之间通过溢流管（14）相连通，所述冷却器（4）上连接有溢流管二（16）及排水管（15），在排水管（15）上设有阀，经由溢流管二（16）及排水管（15）排出的水注入接水盘（17）内；

所述冷却器（4）顶部开口，在所述冷却器（4）内还设有密封球（19），在冷却器（4）开口上方设有送风扇（20），当处于制冷状态时，密封球（19）在所述冷却器（4）内冷却水浮力的作用下将所述冷却器（4）顶部开口密封，当处于制热状态时，阀开启，所述冷却器（4）内的冷却水经由排水管（15）排出，密封球（19）下降让出冷却器（4）顶部开口，由送风扇（20）将所述压缩机（1）散发的热量经由所述冰箱出风口（31）送入室内。