CN1163702C - 紧凑型空调机 - Google Patents

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CN1163702C CNB991103297A CN99110329A CN1163702C CN 1163702 C CN1163702 C CN 1163702C CN B991103297 A CNB991103297 A CN B991103297A CN 99110329 A CN99110329 A CN 99110329A CN 1163702 C CN1163702 C CN 1163702C
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�Ƕ���D�����ʲ���
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O
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L
迈克尔·L·休伊
��J����������Ŭ
杰弗里·J·安塞尔米努
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Abstract

提供一种空调机，它包括一覆盖整个前部的蒸发器和一U形冷凝器。由一个电动机驱动的两轴流风扇分别给蒸发器和冷凝器提供气流。蒸发器气流轴向吸入，并通过在机柜顶部和两侧的百叶窗径向排出。而冷凝器气流通过U形冷凝器的侧面吸入，并通过U形冷凝器的后面排出。

Description

紧凑型空调机
技术领域
本发明涉及一种室内空调机，特别涉及一种具有面向空调机室内侧的蒸发器、在空调机室外侧的冷凝器和在它们两者之间的分隔壁的空调机，且所有这些零部件均封闭在空调机的外侧机柜里。
背景技术
室内空调机通常具有在空调机前侧的进气口和排气口，当空调机位于窗户口或通过墙壁的套管时空调机前侧面向室内。通常，暖空气通过前面板的一部分吸入，经过蒸发器盘管后被冷却，然后通过一送风机或风扇被引导到也在前面板上的排气口处。该排气口既可是位于前面板的顶部或底部上的单个开口，也可是位于前面板的横向一侧或另一侧的单个开口。有时候，由送风机提供的空气被导向集合管箱或通风室，再自该室通过在空调机前面的一个以上的开口排出。例如，在转让给本发明受让人的美国专利第3,472,149号里，空气通过前格栅下部吸入空调机，并通过沿空调机顶部边缘延伸的一格栅部分返回到室内。
在美国专利第2,737,788号里，空气从前格栅下部开口吸入，通过一过滤器，并由安装在一集合管室或通风室里的风扇加压，然后空气由该室通过两互相间隔的格栅排出。在美国专利第4,492,094号里，空气通过前格栅吸入，由一风扇加压，然后通过在前面板底部边缘的格栅30排出。在美国专利第5,065,596号里，空气通过前面板中心部分吸入，由一风扇加压并被导入一通风室，然后自两个横向间隔的排气口通过空调机的前面板排出。
在这些结构里，蒸发器盘管只延伸跨越前面板的横向宽度和/或竖向高度的一部分，从而要求蒸发器折起(多层)，以便提供足够的表面积在蒸发器内的致冷剂和流经蒸发器的气流之间进行热交换。结果，需要额外的风扇功率来克服因跨越多层蒸发器产生的压力降。
在绝大多数室内空调机里，冷凝器盘管位于空调机设备的后壁上，通过一风扇使周围的空气流经冷凝器。为了在周围空气和冷凝器之间提供足够数量的表面积以进行热交换，冷凝器必须相当厚。结果，与上面所述的多层蒸发器一样，冷凝器占据空调机设备内的大量空间并需要额外的风扇功率来克服显著的气流压力降。通常，空调机的外侧机柜的侧壁上形成有空气开口，以便提供流经冷凝器的气流。
通常，使用集合管通风室或类似的结构需要空调机内有一个额外的空间，从而会降低空调机的紧凑性和增加空调机的笨重性。此外，这种结构需要额外的零部件和重量，从而增加制造成本和复杂性。
发明内容
提供一种改进的、可解决上述问题的室内空调机，它包括：一用来压缩致冷剂蒸汽的压缩机；一与压缩机连通的冷凝器，以便接受压缩蒸汽并使压缩蒸汽冷凝成液体，藉此将热能释放到冷凝器；一与冷凝器连通的蒸发器，其通过一膨胀装置接受冷凝液体并允许冷凝液体蒸发，藉此消除来自蒸发器的热能；一支承压缩机、冷凝器和蒸发器的底座；一第一风扇，它可吸入空气并作为第一气流连续不断地轴向向内跨越蒸发器，以消除来自该气流的热量；一第二风扇，它可移动空气并作为第二气流连续不断地跨越冷凝器，以使第二气流消除来自冷凝器的热量；一固定在底座上的分隔壁，以使第一气流与第二气流分开；一壳体，它包括一内侧部分、一前格栅、一顶面和两个相对的侧面，结合有第一风扇的内侧部分使第一气流轴向流过蒸发器，该蒸发器延伸跨越一前部开口区域并且与前格栅配合对齐，气流对着分隔壁并且放射状地通过位于内侧部分的顶部和两侧的气流开口，以使用于空气气流的第一流动路径贯通；以及一外侧部分，该外侧部分包括一顶盖，以包围压缩机、冷凝器和第二风扇。
上述空调机设备采用基本上延伸跨越空调机前部的全部宽度和高度的平面蒸发器，以及沿空调机两侧的后部外侧部分全部高度延伸和跨越整个后表面的U形冷凝器。蒸发器和冷凝器由一绝缘的分隔壁分离，而蒸发器在分隔壁的前面和在室内一侧，而冷凝器在分隔壁的后面和在室外一侧。蒸发器、分隔壁和冷凝器均安装在一底座上。一压缩机也安装在该底座上并在分隔壁后面的U形冷凝器内。一固定在底座和分隔壁上的内侧部分包围着蒸发器。固定在内侧部分上的前格栅和过滤器覆盖着蒸发器的前面。一固定在底座和分隔壁上的外侧顶盖覆盖着冷凝器和压缩机。作为一种选择，可在外侧顶盖和底座之间插入一轻便的敞口格栅，以保护U形冷凝器的外侧。
第一气流通过在蒸发器和分隔壁之间的一平板的孔口里的风扇进入在室内一侧的分隔壁的前面。该孔口平板通过一泡沫材料做的围板与蒸发器连接。风扇由安装在分隔壁背后的一电动机驱动。蒸发器、围板、孔口平板和分隔壁由底座和内侧部分包围着，从而限定了风扇进出气流路径。风扇通过空调机的前表面和蒸发器轴向吸入室内空气，然后通过在孔口平板和分隔壁之间的内侧部分顶部和两侧壁上的整体百叶窗将冷却的空气放射状地排入室内。使用者喜欢放射状的送风方式，因为它通过空气的广角分配方式、以相当低的速度提供均匀的、无气流的冷气。此外，室内空气可通过在分隔壁前方的空调机顶部和侧壁上的百叶窗径向吸入，通过蒸发器和空调机的前部轴向排入室内。在任一种蒸发器气流模式里，由于气流面积被最大化和它的弯转角由180度减至90度，使用者将从显著降低的风扇功率和噪声中得到好处。
第二气流通过位于分隔壁和空调机后部之间的一平板的孔口里的风扇进入在室外一侧的分隔壁的后面。该风扇由安装在分隔壁后面的、驱动蒸发器风扇的同一电动机驱动。孔口平板与冷凝器、底座和外侧顶盖连接，从而限定风扇进出气流路径。风扇通过U形冷凝器的侧面吸入外界空气，并通过U形冷凝器的后侧排出该空气。另外的空气也可通过在外侧顶盖、底座或在分隔壁后面的部分侧壁上的开口吸入。此外，外界空气可通过U形冷凝器的后侧吸入，并通过U形冷凝器的侧壁排出。使用U形冷凝器的好处是，只要使用一个风扇电动机就可驱动蒸发器风扇和冷凝器风扇，而机柜使用的材料数量将减少，这是因为冷凝器构成了侧壁的大部分，而外观也得到了改善，因为设备的内部与传统的设备不一样，已被完全遮盖。
作为一种选择，该结构也允许在冷凝器气流的主要部分通过U形冷凝器在侧壁处的第一部分后让另外较冷的室外空气进入。来自顶部的、较冷的第二冷凝器气流也可首先经过压缩机以冷却压缩机，然后与来自冷凝器第一部分的主要冷凝器气流结合。然后，该结合的气流通过风扇流向在空调机后侧的冷凝器的第二部分，以便进行更有效的热交换。
在一个实施例里，蒸发器风扇用的孔口平板是内侧部分整体的一部分。
在一个实施例里，U形冷凝器安装在底座上，并由此延伸至空调机的两侧和顶部。冷凝器覆盖压缩机并自分隔壁延伸至成为设备后壁的冷凝器风扇用的孔口平板。冷凝器风扇用的孔口平板和分隔壁是底座整体的一部分。
在一个实施例里，蒸发器延伸跨越设备前部的全部宽度和高度，而该设备由一可与位于前格栅上的一传感器通讯的遥控器操纵。
在一个实施例里，蒸发器延伸跨越设备前部的全部宽度和高度，而该设备由机电控制器操纵。该控制器元件安装在分隔壁的后面，而转动轴向前延伸通过蒸发器和前格栅。安装在前格栅处的该轴上的旋钮允许使用者操纵该控制器。
在一个实施例里，蒸发器延伸跨越设备前部的全部宽度和大部分高度。控制器安装在蒸发器上方。
在一个实施例里，空气通过位于底座上的百叶窗和位于内侧部分顶部和两侧壁上的百叶窗排入室内。
附图说明
在阅读了下面的详细说明和附后的权利要求书并参考附图后可更清楚地了解本发明的其它目的和优点。
图1是按照本发明原理实施的一室内空调机的立体图；
图2是图1中的室内空调机主要零件的立体分解图；
图3是图1中的室内空调机的局部俯视剖视图；
图4是本发明空调机另一实施例的主要零件的立体分解图。
应该明白，这里的附图不一定是成比例的，有时候这些实施例在部分视图里是用绘图符号、假想线、略图表示的。在某些例子里，对于理解本发明不是必须的或致使其它细节难以理解的细节可能被省略。当然，应该明白，本发明不限于这里所述的具体实施例。
具体实施方式
在图1中，一空调机包括一壳体，该壳体总地包括一固定有前格栅11的内侧部分10、外侧顶盖12和相对的侧壁(例如保护格栅13)，它们均安装在一底座14上。壳体通常是指具有内侧或外侧部分。内侧通常包括内侧部分10、前面板11、具有空气流动开口的顶部18和两个具有空气流动开口的17的相对侧壁。外侧部分通常被说成具有由冷凝器30和单独的顶盖12形成的一对侧壁和一后壁。空调机由安装在前格栅11上的控制板15操纵。空调机也可通过使用适当信号装置的遥控器16操纵。室内空气通过前格栅11吸入，并通过位于内侧部分10上的百叶窗放射状地排回室内。
如同下面将更详细地说明的那样，图2大致示出了空调机的机械构件和各部件的相互连接和设置。更具体地说，空调机包括：一用于压缩致冷剂蒸汽的压缩机31；一与压缩机相连的冷凝器30，该冷凝器用于接受压缩蒸汽并使压缩蒸汽冷凝成液体，藉此将热能释放到冷凝器；一与冷凝器相连的蒸发器25，该蒸发器用于接受冷凝液体并使冷凝液体蒸发，藉此消除来自蒸发器的热能；一第一空气移动装置20；一第二空气移动装置27；以及一分隔壁22。在本发明的示范性实施例中，蒸发器25位于前面板11附近的空调机内侧，冷凝器30和压缩机31大致设置在空调机外侧，一分隔壁22位于它们之间。一第一空气移动装置(例如一风扇20)设置在蒸发器25与分隔壁22之间，它可吸入空气并作为第一气流连续不断地轴向向内跨越蒸发器，以便消除来自该气流的热量。一第二空气移动装置(例如另一风扇27)设置在分隔壁22与冷凝器30之间，它可移动空气并作为第二气流连续不断地跨越冷凝器，以使第二气流消除来自冷凝器的热量。第二空气移动装置被构造成吸入来自外侧顶盖12上的开口的少量空气。分隔壁被设置成使第一气流与第二气流相分离。
如同本技术领域的技术人员应当认识到的那样，结合有第一空气移动装置的壳体内侧部分使第一气流轴向流过蒸发器，该蒸发器延伸跨越一前部开口区域并且与格栅11大致配合对齐，气流对着分隔壁22并且放射状地通过位于内侧部分的顶部和两侧的气流开口17、18、19，以使用以空气气流的第一流动路径贯通。第一空气移动装置20被设置成使第一气流向内通过格栅11并轴向通过蒸发器，并且放射状地向外通过设在壳体内侧部分的两侧和顶部的气流开口17、18、19。
在图2中，由安装在分隔壁22上的风扇电动机2 1驱动的第一空气移动装置(例如风扇20)位于平板24的孔口23里。孔口平板24通过围板26与蒸发器25连接。蒸发器25、围板26、孔口平板24和分隔壁22安装在底座14上并由内侧部分10包围。固定在内侧部分10上的前格栅11保护蒸发器并有助于改善设备的外观。零部件的这种步骤限定了空气流经风扇20的进入路径和输出路径。风扇20轴向吸入室内空气，使其通过前格栅11和蒸发器25。冷却的空气通过在孔口23里的风扇20后与分隔壁22碰撞并自风扇20的轴线弯转90度，通过在包围着在孔口平板24和分隔壁22之间的空间处的内侧部分10上的百叶窗放射状地向外流回室内。虽然这里未画出，但也可以在孔口平板24和分隔壁22之间的空间处的底座14上设置百叶窗，以便让冷却空气向下排入室内。
在另一种结构里，蒸发器气流被反转。风扇20通过在内侧部分10上的百叶窗吸入室内空气。空气通过风扇20，再通过蒸发器26和前格栅11流入室内。
在又一种结构里，围板26和孔口平板24是内侧部分10整体的一部分，是用同一件材料制成的。
由于蒸发器25延伸跨越内侧部分前开口的全部宽度和高度，因此蒸发器25为了获得足够热交换表面所需要的管子排数将减到最少，这将减少通过蒸发器25的气流的压力降。使气流在分隔壁22处只弯转90度以将它们排入室内将减少排出气流压力降。将排气百叶窗设置内侧部分10的顶部和侧面将允许有更多的面积来排出气流，这将减少它的流速和排出气流压力降。将整个气流路径上的气流压力降减少综合起来将降低所需要的蒸发器风扇功率，这对使用者是有利的。风扇功率和气流排放速度这两方面的减少将显著地减少设备的噪声程度，这是有利于使用者的另一重要方面。
在图2中，由安装在分隔壁22上的电动机21驱动的第二空气移动装置(例如风扇27)位于平板29的孔口28里。孔口平板29的侧面与冷凝器30连接，而它们均安装在底座14上。冷凝器30也固定在分隔壁22上。压缩机31安装在底座14上并位于冷凝器30内。外侧顶盖12位于冷凝器30的顶部以覆盖压缩机31，并固定在分隔壁22和孔口平板29上。此外，外侧顶盖12还可以有一如图所示的阶梯18a，以便安装在窗上，但它并不是必须的。保护格栅13包围着冷凝器30的外侧，并安装在底座14和外侧顶盖12之间。换句话说，空调机的外部部分包括由冷凝器和顶盖12形成的侧壁(例如保护格栅)和一后壁。零部件的这种布置限定了通过风扇27的不同的进入路径和输出路径。风扇27通过保护格栅13和冷凝器30的侧面32和33吸入外界空气。该空气流经压缩机31和风扇电动机21，以便进行冷却。也可在外侧顶盖12、底座14或内侧部分10的后侧壁上设置另外的有助于冷却压缩机31和风扇电动机21的开口。空气经过风扇27后，将通过冷凝器30的后面34和保护格栅13排出。
在另一种结构里，冷凝器气流被反转。风扇27通过冷凝器30的后面34吸入外界空气。该空气流经风扇27，流过压缩机31和风扇电动机21以进行冷却，然后通过冷凝器30的侧面32和33排到外界。
冷凝器30的U形结构允许它有系统地与底座14和分隔壁22连接，以提供足够的强度，并以最少量的材料支承内侧部分10、外侧顶盖12和保护格栅13，以便将重量和成本降至最低。冷凝器30的这种U形结构与孔口平板29结合将允许一个风扇电动机21驱动两个风扇20和27，从而降低成本和复杂程度。冷凝器30的这种U形结构与保护格栅13结合将遮盖和保护设备的内部工作部件，并改善外观和设备的可靠性。
图4显示了本发明空调机的另一实施例。前面加1的标号被用来表示类似的或相同的零件。空调机包括带有固定的前格栅111的、安装在底座114上的机柜110。供冷凝器130用的保护格栅113是机柜110整体的一部分。空调机也可由使用适当信号装置的遥控器116操纵。室内空气通过前格栅111吸入，再通过机柜110前部的百叶窗117、118和119放射状地排入室内。由安装在分隔壁122上的风扇电动机121驱动的风扇120位于平板124的一个孔口123里。分隔壁122是底座114整体的一部分，而孔口平板124是机柜110整体的一部分。蒸发器125延伸跨越机柜110前部的全部高度和宽度并固定在孔口平板124前的机柜110上。固定在机柜110上的前格栅111保护蒸发器并改善设备的外观。零部件的这种布置限定了流经风扇120的空气的不同进入路径和输出路径。风扇120通过前格栅111和蒸发器125轴向吸入室内空气。冷却的空气经过在孔口123中的风扇120后撞击在分隔壁122上，然后相对风扇120的轴线弯转90度，通过在包围着在孔口平板124和分隔壁122之间的空间处的机柜110上的百叶窗117、118和119放射状地向外流回室内。
虽然这里未画出，但也可以在孔口平板124和分隔壁122之间的空间处的底座114上设置百叶窗，以便让冷却空气向下排入室内。由安装在分隔壁122上的电动机121驱动的风扇127位于平板129的孔口128里。孔口平板129和分隔壁122一起在底座114上形成一底盘136。压缩机131安装在底座114上。倒U形冷凝器130固定在底座114上，从而覆盖压缩机131并完全填满在分隔壁122和孔口平板129之间的空间。作为机柜110整体一部分的保护格栅113覆盖着冷凝器130的两侧和顶部。零部件的这种布置限定了通过风扇127的不同的进入路径和输出路径。风扇127通过保护格栅113和冷凝器130的两侧和顶部吸入外界空气。该空气流经压缩机131和风扇电动机121，以便进行冷却。空气经过风扇127后即排入外界。
从上述描述中可清楚地看到，本发明还可通过许多变化和改进来实施，而这些变化和改进可能不同于上面已经介绍的。应该明白，我们希望在被批准的专利范围内合理及正当地实施所有这些改进。

Claims (16)

1.一种室内空调机，包括：
一用来压缩致冷剂蒸汽的压缩机(31)；
一与压缩机(31)连通的冷凝器(30)，以便接受压缩蒸汽并使压缩蒸汽冷凝成液体，藉此将热能释放到冷凝器(30)；
一与冷凝器(30)连通的蒸发器(25)，其通过一膨胀装置接受冷凝液体并允许冷凝液体蒸发，藉此消除来自蒸发器(25)的热能；
一支承压缩机(31)、冷凝器(30)和蒸发器(25)的底座(14)；
一第一风扇(20)，它可吸入空气并作为第一气流连续不断地轴向向内跨越蒸发器(25)，以消除来自该气流的热量；
一第二风扇(27)，它可移动空气并作为第二气流连续不断地跨越冷凝器(30)，以使第二气流消除来自冷凝器(30)的热量；
一固定在底座(14)上的分隔壁(22)，以使第一气流与第二气流分开；
一壳体，它包括一内侧部分(10)、一前格栅(11)、一顶面和两个相对的侧面，结合有第一风扇(20)的内侧部分使第一气流轴向流过蒸发器(25)，该蒸发器延伸跨越一前部开口区域并且与前格栅(11)配合对齐，气流对着分隔壁(22)并且放射状地通过位于内侧部分(10)的顶部和两侧的气流开口(17、18、19)，以使用于空气气流的第一流动路径贯通；以及
一外侧部分，该外侧部分包括一顶盖(12)，以包围压缩机(31)、冷凝器(30)和第二风扇(27)。
2.如权利要求1所述的室内空调机，其特征在于，壳体的内侧部分是由一分离的内侧部分(10)形成的，它具有位于内侧部分(10)顶部和两侧的气流开口(17、18、19)  以及
外侧部分包括由冷凝器(30)和一单独的顶盖(12)形成的侧壁和一后壁。
3.如权利要求2所述的室内空调机，其特征在于，第一风扇(20)位于在蒸发器(25)后面的一前孔口平板(24)上，它被安装成通过前格栅(11)吸入空气并轴向跨越蒸发器(25)。
4.如权利要求3所述的室内空调机，其特征在于，在内侧部分(10)顶部和两侧上的气流开口(17、18、19)包括百叶窗，它们引导第一气流径向向外并相对该室内空调机略微向前地从室内空调机中排出。
5.如权利要求3所述的室内空调机，其特征在于，前孔口平板(24)是内侧部分(10)整体的一部分，是由制造内侧部分(10)的同一件材料制成的。
6.如权利要求1所述的室内空调机，其特征在于，壳体的内侧部分是前格栅(11)整体的一部分，是由制造前格栅(11)的同一件材料制成的，它固定在分隔壁(22)上。
7.如权利要求2所述的室内空调机，其特征在于，冷凝器(30)水平设置，并且包括一支承在分隔壁(22)后面的底座(14)上的U形结构，该冷凝器(30)延伸通过自底座(14)至外侧顶盖(12)的整个高度，并自分隔壁(22)沿着两侧向后延伸和跨越空调机的后表面。
8.如权利要求2所述的室内空调机，其特征在于，形成壳体外侧部分的侧壁和后壁的冷凝器(30)由一保护格栅(13)保护。
9.如权利要求7所述的室内空调机，其特征在于，U形冷凝器(30)由一保护格栅(13)保护。
10.如权利要求7所述的室内空调机，其特征在于，第二风扇(27)位于一后孔口平板(29)上，该孔口平板延伸通过自底座(14)至外侧顶盖(12)的整个高度和自U形冷凝器(30)一侧至另一侧的整个宽度。
11.如权利要求10所述的室内空调机，其特征在于，第二风扇(27)通过U形冷凝器(30)的两侧(32、33)吸入外界空气，并通过U形冷凝器(30)的后侧(34)排出该空气。
12.如权利要求10所述的室内空调机，其特征在于，第二风扇(27)通过U形冷凝器(30)的后侧(34)吸入空气，并通过U形冷凝器(30)的至少一侧(32、33)排出该空气。
13.如权利要求10所述的室内空调机，其特征在于，第二风扇(27)还从外侧顶盖(12)上的开口吸入少量空气。
14.如权利要求3所述的室内空调机，其特征在于，第一风扇(20)是一电动机驱动的轴流风扇(20)。
15.如权利要求13所述的室内空调机，其特征在于，一单独电动机(21)驱动第一(20)和第二(27)风扇。
16.如权利要求1所述的室内空调机，其特征在于，外侧顶盖(12)略微位于内侧部分(10)顶部的下面，以便提供较容易安装该空调机的结构。
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