CN1118054A - 空调器 - Google Patents

Abstract

一种空调器，它的制冷循环系统含有一压缩机1、一室外换热器5、一室内换热器9、一膨胀阀7以及密封在该循环中包括高沸点和低沸点制冷剂的非共沸制冷剂混合物。室外换热器5配有第一风机15和第二风机17。速度控制器18驱动并控制第一和第二风机15和17。该速度控制器18变换到第一模式，以减少室外换热器位于制冷剂流上游侧部分的风量，使之小于室外换热器位于制冷剂流下游侧部分的风量；而速度控制器18变换到第二种模式时，可增加室外换热器上游的风量，使之大于室外换热器下游侧部分的风量。

Description

空调器

本发明涉及一种使用非共沸制冷剂混合物进行制冷循环的空调器，这种混合物由高沸点和低沸点的制冷剂组成；特别是一种靠有效地控制温度梯度来高效进行制冷循环的空调器，其中温度梯度是由非共沸制冷剂混合物的相变特性造成的。

图1和图2是空调器制冷循环的焓熵图，该制冷循环使用一既可供热又可供冷的热泵。图1中的制冷循环使用的是单一制冷剂，图2的制冷循环使用的是一种非共沸制冷制的混合物。

在供冷工况时制冷剂被室外换热器冷凝，而在供热工况时该制冷剂被室外换热器蒸发。当制冷剂被冷凝或蒸发时，制冷剂发生了相变。

当图1中单一制冷剂发生相变时，该制冷剂的压力和温度正如虚线指示的等温线T那样未发生变化。

当图2中的非共沸制冷剂混合物发生相变时，制冷剂的温度分别像虚线指示的等温线T₁和T₂(T₁＜T₂)那样发生了变化。也就是说，当非共沸制冷剂混合物的组分由于相变而变化时，非共沸制冷剂混合物呈现出一温度梯度。这个温度梯度取决于非共沸制冷剂混合物的组分和混合比例。例如，在空气调节过程中，室外换热器的进口和出口之间的温度梯度大约是5℃。

然而，传统的使用非共沸制冷剂混合物的空调器并没有有效地利用这一温度梯度。

本发明的目的之一是通过有效地控制温度梯度来高效运行使用非共沸制冷剂混合物的空调器的制冷循环，其中的温度梯度是由空调器的室外换热器中制冷剂的相变引起的。

为了实现这一目的，本发明的第一个方面提供了一种空调器，它的制冷循环包括一压缩机、一室外换热器、一室内换热器、一膨胀机构以及一种作为工作介质的密封在制冷循环中的非共沸制冷剂混合物。沿制冷剂的流动方向为室外换热器配置若干风机。为了改变由风机提供给室外换热器的空气量的比例，设置一个风量变换器。

风量变换器可获得第一种模式和第二种模式。第一种模式减少室外换热器上游侧的风量，使之比其下游侧的风量小。第二种模式增加室外换热器上游侧的风量，使之比其下游侧风量大。

本发明的第二个方面也提供了一种空调器，它的制冷循环包括一压缩机、一室外换热器、一室内换热器、一膨胀机构以及作为工作介质密封在制冷循环系统中的非共沸制冷剂混合物。该室外换热器带有一个风机。一带有百叶窗的风量改变机构被设在风机和室外换热器之间。该风量改变机构可减少室外换热器上游侧的风量，使之变换到小于其下游侧的风量的状态；也可增加室外换热器上游的风量，使之变换到大于其下游侧的风量的状态。风量改变装置是由风量变换器控制的，它们可以实现对应于减少室外换热器上游侧的风量，使之小于其下游侧的风量状态的第一种模式；也可实现对应于增加室外换热器上游侧的风量，使之大于下游风量状态的第二种模式。

本发明第一个方面中的风量变换器通过控制由风机提供的风量来改变室外换热器上游侧和下游侧的风量。本发明第二个方面中的风量变换器通过控制风机前的风量改变装置来改变室外换热器上游和下游侧的风量。

当风量变换器选择第二种模式来增加室外换热器上游侧的风量，使之大于其下游侧的风量时，由于室外换热器上游侧的温度远远不同于环境温度，所以总热交换能力加大。这样导致了制冷循环效能的提高。因此，在启动空调器时，第二种模式是有效的。

当风量变换器选择第一种模式来减少室外换热器上游侧的风量，使之小于其下游侧的风量时，上游侧的热交换能力减小，从而降低了制冷循环的运行特性。因此，在空调器不需要较高性能的控制运行阶段，第一模式是有效的。

上述这些以及本发明的其他目的、特性、优点将在下面参照附图对最佳实施例进行的详细描述中将变得更加明显。

图1是使用单一制冷剂的制冷循环的焓熵图。

图2是使用非共沸制冷剂混合物的制冷循环的焓熵图。

图3示出了本发明第一实施例中的一种空调器的制冷循环系统。

图4示出了图3空调器的一室外换热器和它的外围设备。

图5是图3空调器运行模式表。

图6是图3空调器供冷工况的控制步骤流程图。

图7是图3的空调器供热工况的控制步骤流程图。

图8是带有改进的外国设围的图4中的室外换热器。

图9示出了本发明的第二实施例中室外换热器和它的外围设备。

本发明的实施例将参照附图进行说明。

图3示出了本发明第一实施例的一种空调器的制冷循环。包含高沸点和低沸点制冷剂的非共沸制冷剂混合物被密封在该制冷循环中。

该制冷循环包括一压缩机1、一根据供冷和供热工况来改变制冷剂方向的四通阀3、一在供冷工况中作为冷凝器、而在供热工况中作为蒸发器的室外换热器5、一作为膨胀机构来减小制冷剂压力的膨胀阀7和一在供冷工况中作为蒸发器、而在供热工况中作为冷凝器的室内换热器9。

在供冷工况中，制冷剂的流动是用实线箭头指示的；在供热工况中，制冷剂的流动是用虚线箭头指示的。在供热工况中，来自压缩机1的制冷剂流经四通阀3、室内热交换器9、膨胀阀7、室外换热器5和四通阀3，最后返回压缩机1。

图4中，室外换热器5带有制冷剂管11和附属于11的热辐射翅片13。第一和第二风机15和17与室外换热器5相邻。在供冷工况中，沿制冷剂流动的方向，第一风机15位于换热器5的上游侧，第二风机17位于其下游侧。第一风机15由电机15b驱动，而15b是由一驱动电路15a控制的。第二风机17由电机17b驱动，而17b是由一驱动电路17a控制的。一速度调节器18分别控制驱动电路15a和17a，以便独立地控制电机15b和17b，即风机15和17。速度调节器18作为一风量调节器来改变由风机15和17提供的风量。

图5是表示靠速度调节器18获得的模式A和模式B的表。在模式A中，第一风机15提供较小风量而第二风机17提供较大风量。在模式B中，第一风机15提供较大风量而第二风机17提供较小风量。在供给工况中，根据压缩机1的运转频率来选择模式A和模式B中的一种，在供热工况中，室外换热器5的温度由附属于它的温度传感器9测定。

在供冷工况中，第一风机15位于制冷剂流的上游侧，第二风机17位于制冷制流的下游侧。在这种情况下，模式A与第一种模式相对应，此时室外换热器5上游侧的风量小于其下游侧的风量。这种模式只需要很小的动力。因此它适合用于控制运行。模式B对应于第二种模式，此时上游侧的风量大于下游侧的风量，这种模式适用于启动具有较大空气调节负荷和供冷能力的空调器。

在供热工况中，室外换热器5中的制冷剂流动方向与供冷工况的流动方向相反。因此，第二风机17位于制冷剂流动的上游侧，而第一风机15位于其下游侧。在这种情况下，模式A对应于第二种模式，这里室外换热器5上游侧的风量大于其下游侧的风量；模式B对应于第一种模式，此时上游侧的风量小于下游侧的风量。

供冷工况中速度调节器18的操作将参照附图6中的流程图来描述。

在601步骤中，速度调节器确定压缩机1的运转频率是否大于一预定值。如果是，速度调节器18可确认此时处于空调器的启动状态，然后在603步骤中，选择模式B来提供较大供冷能力。

在供冷工况中，压缩机1提供一高温、高压制冷剂以便通过室外换热器5与大气交换热量。如图2的焓熵图所示，非共沸制冷剂混合物在室外换热器5的上游侧下游侧之间有一温度梯度。因此，模式B靠第一风机15来增加风量，大量地空气被提供给在制冷和大气间存在较大温度差的室外换热器5的上游侧。由于这一原因，室外换热器5上游侧的制冷剂的冷凝率被加大以加快经过换热器5的制冷剂的总冷凝量。这样导致了制冷循环效能的提高，所以模式B适用于空调器的启动。

如果在601步骤中，压缩机1的运转步骤小于预定值，速度调节器18会确定此时处于控制运行，进而在605中选择模式A来获得较小的供冷能力。模式A减小来自室外换热器5上游侧第一风机15的风量，使之小于来自换热器5下游侧第二风机17的风量。这样降低了换热器5上游侧高压状态下的热交换能力，使上游侧压力降低并减少了制冷循环中压缩机的输入。

用这种方法，通过风机15和17产生的风量比值及其风量本身随空调器的状态---启动或控制运行状态而改变，使之能有效地控制使用非共沸制冷剂混合物的制冷循环的运行条件。

模式A和模式B不仅可根据压缩机1的运转频率互相转换，还可以根据大气的温度、房间温度、空调的设定的温度、室外换热器5的温度和压力、电流量、电功率以及它们的综合指标互相转换。

图7是供热工况的流程图。在步骤701中，速度调节器18确定室外换热器5的温度是否低于一预定值。如果是，速度调节器18确认室外换热器5将结霜，然后在703中选择模式B使第一风机15为室外换热器5下游侧提供大量空气。

在供热工况中，室外换热器9将制冷剂冷凝为液体状态，然后该制冷剂通过膨胀阀7被供给室外换热器5。室外换热器5将制冷剂蒸发以便与大气交换热量。此时室外换热器5入口的温度比其出口温度低几摄氏度，就象相对于非共沸制冷剂混合物的图2中的焓熵图表示的那样。在单一制冷剂的情况下，蒸发温度大约是0℃。而在非共沸制冷剂混合物的情况下，室外换热器5的入口温度在其出口温度是+3℃时，可能是-2℃。即使在对单一制冷剂不可能结霜的运行条件下，对非共沸致冷剂混合物来说，室外换热器5的入口也可能会结霜。所以，如果室外换热器5的温度低于预定值，其下游侧的风量要增加，目的是在维持总热交换能力的同时避免结霜。

如果室外换热器5的温度大于预定值，即如没有结霜的危险，在705步骤中，速度调节器18选择模式A来增加由第二风机17提供给室外换热器5入口侧的风量，在换热器5中制冷剂的蒸发温度与大气温度关系不大。这样可加大热交换能力和运行效率。

不仅可根据室外换热器5的温度，也可根据大气温度的象吸气压力、运转频率、电流和压缩机1的动力消耗这样的条件来选择模式A或模式B。

图8是图4的第一个实施例一种改型。一隔板20被放在第一和第二风机15和17之间。此隔板20清楚地区分了室外换热器5上游和下游侧的不同风量，以便进一步提高制冷循环的运行效率。

图9是本发明第二个实施例中的室外换热器5和它的外围设备。室外换热器5配有一风机21和一百叶窗装置23，该装置23是被放在风机21和室外换热器5之间的。百叶窗装置23有一窗框23a和位于风机21侧且固定于窗框23a上的百叶叶片25。位于室外换热器5侧的百叶叶片25上的端部叶片是可在实线指示位置与虚线指示位置间移动的。

百叶叶片27和一与小齿轮33啮合的齿条29相连。小齿轮33又与一电机31相连，该电机能以正、反两个方向转动。电机31是由驱动电路37驱动的，而驱动电路37又是由作为风量变换器的方向控制器35来控制的。

当百叶叶片27被驱动处于虚线位置时，第一模式被设定，以便在供冷工况中增加室外换热器5下游侧的风量。而在供热工况中，相对于第二模式的上述相同位置增加了室外换热器5上游侧的风量。因此虚线位置对应于图5中的模式A。

当百叶叶片27被驱动处于实线位置时，第二种模式被设定，以便在供冷工况中增加室外换热器5上游侧的风量。在供热工况中，相对于第一种模式的上述相同位置增加室外换热器下游侧的风量。因此，实线位置对应于图5中的模式B。

按照与第一实施例的图6和图7的流程图描述的相同的方法，模式A和模式B被从一种状态转换到另一种状态，从而有效地运行制冷循环。

总之，本发明可获得第二种模式来增加供给位于制冷剂流动方向上游侧的室外换热器部分的风量，使之大于位于制冷剂下游侧的室外换热器部分的风量。这种模式由于室外换热器和大气间的温度差在上游侧较大，所以总热交换能力增加，进而也增加了制冷循环的运行效能。

本发明还可获得第一种模式来减少室外换热器上游侧的风量，使之小于室外换热器下游侧的风量。这样就导致了上游侧热交换能力的减弱，进而也减弱了制冷循环的效能。所以，这一模式适用于不需要较大运行能力的控制过程。

用这种方法，本发明可通过有效地利用制冷剂发生相变时的温度梯度，高效地运行使用非共沸制冷剂混合物的制冷循环。

对那些本领域的技术人员来说，在得到本发明公开的教导后，在不背离本发是有范围的基础上可进行各种改进。

Claims (7)

1.一种空调器，其中包括：

(a)一制冷循环系统，该系统含有一压缩机、一室外换热器、一室内换热器、一膨胀机构以及作为工作介质被密封在制冷循环中的非共沸制冷剂混合物，

(b)沿制冷剂流动方向配置给室外换热器的多个风机，

(c)用于改变风量比例的风量改变装置，其中风量是由所述风机提供的，

(d)所述风量改变装置可获得第一种模式，该模式减小室外换热器位于制冷剂流上游侧部分的风量，使之小于室外换热器位于制冷剂流下游侧部分的风量；也可获得第二种模式，在这种模式中增加室外换热器上游侧的风量，使之大于室外换热器下游侧的风量。

2.如权利要求1所述空调器，其特征在于，所述风量改变装置根据压缩机的运转频率来选择第一种和第二种模式中的一种模式。

3.如权利要求2所述空调器，其特征在于，在供冷工况中，如果压缩机的运转频率小于预定值，所述的风量改变装置选择第一种模式；如果运转频率大于预定值则选择第二种模式。

4.如权利要求1所述空调器，其特征在于，风量改变装置根据室外换热器的温度来选择第一种和第二种模式中的一种模式。

5.如权利要求4所述空调器，其特征在于，在供热工况中，如果室外换热器的温度小于预定值，风量改变装置选择第一种模式；如果室外换热器的温度大于预定值则选择第二种模式。

6.如权利要求1所述空调器，其特征还包括一位于风机之间的隔板。

7.一空调器，其中包括：

(a)一制冷循环，该循环含有一压缩机、一室外换热器、一室内换热器、一膨胀机构以及作为工作介质被密封在制冷循环中的非共沸制冷剂混合物；

(b)配置给室外换热器的一风机；

(c)一位于室外换热器和所述风机之间的风量改变机构，以便获得减小室外换热器位于制冷制流上游侧部分的风量并使之小于室外换热器位于制冷剂流下游部分的风量的状态，以及增加室外换热器上游侧的风量并使之大于室外换热器下游的风量的状态。

(d)用于控制风量改变机构运转的风量改变装置，它可变换到对应于减少室外换热器上游侧风量状态的第一种模式，以及对应于增加室外换热器上游侧风量状态的第二种模式。

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