CN1190723A - 可变功率的空调器 - Google Patents

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Abstract

一种可变功率的空调器,包括:第一热交换器;和膨胀设备,以及第二热交换器,其中膨胀设备包括一个最大运行毛细管,在最大运行期间,该毛细管使从压缩机排出的循环制冷剂量为最多;一个额定运行毛细管,在额定运行期间,该毛细管与最大运行毛细管一起膨胀制冷剂;一个用于将制冷剂引入到额定运行毛细管中的额定运行阀;一个最小运行毛细管,在最小运行期间,该毛细管与最大运行毛细管及额定运行毛细管一起膨胀制冷剂,其中,该循环制冷剂量为最少;和一个最小运行阀。

Description

可变功率的空调器
本发明涉及的是可变功率的空调器，该空调器具有一台压缩机，一个送风单元，一个热交换器，一根毛细管和其它的构件，更具体地说，涉及一种这样的可变功率的空调器，通过该空调器，用作膨胀设备的毛细管可以根据各种运行情况进行不同的运行。
如图1所示，传统的可变功率的空调器，包括一台压缩机(1)，一个用于将高温和高压制冷剂冷凝并变成液态制冷剂的第一热交换器(3)，一个用于使流过第一热交换器(3)的液态制冷剂进行膨胀，以便将其温度和压力降低的膨胀设备(5)，以及一个用于使流过膨胀设备(5)的低压制冷剂蒸发并变成气态制冷剂的第二热交换器(7)。膨胀设备(5)由预定长度的毛细管构成。
传统的可变功率的空调器通过控制压缩机(1)的工作频率来改变其运转情况，由此增加或减少从压缩机(1)排出的循环制冷剂量，从而改变加热或冷却能力。
为了迅速进行加热或冷却，通过压缩机(1)增加其工作频率以大转数运行，使空调器实现各种最大运行，这样从压缩机(1)排出的循环制冷剂量也就最大。
反之，为了保存能量，通过压缩机(1)减少其工作频率以小转数运行，使空调器频繁实现最小运行，这样从压缩机(1)排出的循环制冷剂量也就最小。
空调器通过沿图1所示的实线箭头进行冷却循环以实现其冷却运行。气态制冷剂在第一热交换器(3)中经与送风设备(未示出)送来的空气进行热交换后得到强制冷却，变成液态制冷剂。该液态制冷剂在膨胀设备(5)中变成低压雾态制冷剂后进入第二热交换器(7)中，然后与周围的由送风设备(未示出)送来的空气进行热交换变成气态制冷剂。热交换过的气态制冷剂在压缩机(1)中变成高温和高压气态制冷剂。利用上述方法重复进行冷却循环。通过与第二热交换器(7)中流动的制冷剂热交换后冷却下来的冷空气进入房间进行冷却。
通过沿图1所示的虚线箭头进行加热循环以实现其加热运行。由压缩机(1)排出的气态制冷剂通过在第二热交换器(7)中与经送风设备(未示出)送来的空气进行热交换后得到强制冷却，变成液态制冷剂。液态制冷剂通过一个容器式干燥器(receiver dryer)(未示出)后变成雾态制冷剂并进入第一热交换器(3)中，在第一热交换器(3)中的雾态制冷剂与周围的由送风设备(未示出)送来的空气进行热交换变成气态制冷剂。热交换过的气态制冷剂在压缩机(1)中变成高温和高压气态制冷剂。利用上述方法重复进行加热循环。通过与第二热交换器(7)中流动的制冷剂热交换后得到加热的热空气进入房间进行加热。
但是，传统可变功率的空调器的一个问题在于：为了增加从压缩机(1)排出的循环制冷剂量而使冷却运行达到最大，当压缩机(1)以其大转数运行来增加该压缩机的工作频率时，第二热交换器(7)的外部温度过分下降，因而不利于产品的稳定性。
传统可变功率的空调器的另一个问题在于：为了减少从压缩机(1)排出的循环制冷剂量而使冷却运行达到最小，当压缩机(1)以其小转数运行来减少该压缩机的工作频率时，膨胀设备(5)没有充分膨胀制冷剂，这样减小了热交换能力和降低了节能效率。
本发明旨在克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种可变功率的空调器，对于最小冷却或加热运行(后面称之为最小运行)来讲，该空调器大大提高了热交换能力和节能效率，在该运行期间减少了转数，同时，对于最大冷却或加热运行(后面称之为最大运行)来讲，该空调器大大改进了产品的稳定性，在该运行期间转数增加。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种可变功率的空调器，该空调器包括：一台转数可变的压缩机；一个用于将高温和高压制冷剂冷凝并变成液态制冷剂的第一热交换器；一个用于使流过第一热交换器的液态制冷剂进行膨胀，以便将致冷剂温度和压力降低的膨胀设备；以及一个用于使流过膨胀设备的低压制冷剂蒸发变成气态制冷剂的第二热交换器，空调器的膨胀设备包括：
一个与主管(main pipe)串联的最大运行毛细管(maximum operationcapillary)，在最大运行期间，该毛细管使从压缩机排出的循环制冷剂量为最多；
一个与主管并联的额定(rated)运行毛细管，在额定运行期间，该毛细管与最大运行毛细管一起膨胀制冷剂；
一个安装在主管上的用于将制冷剂引入到额定运行毛细管中的额定(rated)运行阀；
一个与主管并联的最小运行毛细管(minimum operation capillary)，在最小运行期间，该毛细管与最大运行毛细管及额定运行毛细管一起膨胀制冷剂，在该运行期间，循环制冷剂量为最少；和
一个安装在主管上的用于将制冷剂引入到最小运行毛细管中的最小运行阀(minimum operation valve)。
此外，本发明还提供了一种可变功率的空调器，该空调器包括：一台转数可变的压缩机；一个用于将高温和高压的制冷剂冷凝并变成液态制冷剂的第一热交换器；一个用于使流过第一热交换器的液态制冷剂进行膨胀，将致冷剂温度和压力降低的膨胀设备；以及一个用于使流过膨胀设备的低压制冷剂蒸发变成气态制冷剂的第二热交换器，空调器的膨胀设备包括：
一个与主管串联的主毛细管；
一个与主管并联的辅助毛细管；
一个安装在主管上的用于将制冷剂引入到辅助毛细管中的阀。
为了充分理解本发明的目的、特征，下面结合附图详细描述本发明，其中：
图1是在传统可变功率的空调器中制冷剂循环的简图；
图2是在本发明第一个实施例的可变功率的空调器中制冷剂循环的简图；
图3是在本发明第二个实施例的可变功率的空调器中制冷剂循环的简图。
下面结合附图2详细描述本发明的一个实施例。为了描述和说明方便起见，在整个附图中，相同标号或标记用来表示相同或等同的部件或部位，此处省略多余的描述。
如图2所示，本发明包括：一个用来将从压缩机(1)中排出的高温和高压气态制冷剂冷凝并变成液态制冷剂的第一热交换器(3)；和一个用于使流过第一热交换器(3)的液态制冷剂进行膨胀，以便将在第一热交换器(3)和第二热交换器(7)之间流动的制冷剂的温度和压力降低的膨胀设备(10)，在第二热交换器中，把流过第一热交换器(3)的液态制冷剂经蒸发变成气态制冷剂。
膨胀设备(10)包括一个与主管(P)串联的最大运行毛细管(11)，在最大运行期间，该毛细管用来使从压缩机(1)排出的循环制冷剂量为最多；一个通过第一辅助管(Pa1)与主管(P)并行安装的额定运行毛细管(13)，在额定运行期间，该毛细管用来与最大运行毛细管(11)一起膨胀制冷剂；一个安装在主管(P)上的用于将制冷剂引入到额定运行毛细管(13)中的额定运行阀(15)；一个通过第二辅助管(Pa2)与主管(P)并行安装的最小运行毛细管(17)，在最小运行期间，该毛细管用来与最大运行毛细管(11)及额定运行毛细管(13)一起膨胀制冷剂，在该运行期间，循环制冷剂量为最少；和一个安装在主管(P)上的用于将制冷剂引入到最小运行毛细管(17)中的最小运行阀(19)。
下面详细描述本发明第一个实施例的运行效果。即使可以由图2所示的实线和虚线分别描述冷却或加热运行的制冷剂流动方向，但此处只描述用实线表示的冷却运行时的制冷剂流动方向。
在空调器的额定冷却运行中，以额定频率驱动压缩机，关闭额定运行阀(15)，打开最小运行阀(19)。因此，从压缩机(1)排出的高温和高压制冷剂在第一个热交换器(3)中换热后，被冷却和变成液态制冷剂。液态制冷剂流过膨胀设备(10)的最大运行毛细管(11)和额定运行毛细管(13)，变成低压雾态制冷剂。然后，绝大多数制冷剂流过最小运行阀(19)，进入第二热交换器(7)。
此时，与所设置的最小运行阀(19)的内径相比，最小运行毛细管的内径小到可以忽略不计。所以，此处不考虑流过最小运行毛细管(17)的制冷剂。制冷剂被膨胀到正常状态，从而对于额定冷却运行来讲，控制流过第二热交换器(7)的制冷剂的加热程度。
进入到第二热交换器(7)中的雾态制冷剂与周围的空气换热后在压缩机(1)中变成高温和高压气态制冷剂。然后如上所述反复进行额定冷却循环。与流过第二热交换器(7)的制冷剂换过热以后的空气进入房间内进行冷却。
反之，在需要最高热交换能力的最大冷却运行时，压缩机的转数增加，为使压缩机排出的制冷剂量达到最大，打开额定运行阀(15)和最小运行阀(19)。
此时，从压缩机(1)排出的高温和高压气态制冷剂在第一热交换器(3)中与空气得到热交换，冷却和变成液态制冷剂。液态制冷剂流过膨胀设备(10)的最大毛细管(11)，变成低压雾态制冷剂。此后，绝大部分制冷剂流过额定运行阀(15)和最小运行阀(19)，并进入到第二热交换器(7)中。
此时，与设置的最小运行阀(19)和额定运行阀(15)的内径相比，额定运行毛细管(13)和最小运行毛细管(17)的内径小到可以忽略不计。所以此处不考虑流过额定运行毛细管(13)和最小运行毛细管(17)的制冷剂。减少制冷剂的膨胀，就避免了蒸发器外部出现温度过分下降的情况。
进入到第二热交换器(7)中的雾态制冷剂与周围的空气换热后在压缩机(1)中变成高温和高压气态制冷剂。然后重复进行如上所述的最大冷却循环。在制冷剂流过第二热交换器(7)时，与制冷剂换过热的空气进入房间进行冷却。
最后，在需要最低热交换能力的最小冷却运行时，压缩机的转数减少，为使压缩机排出的制冷剂量达到最少，关闭额定运行阀(15)和最小运行阀(19)。
因此，从压缩机(1)中排出的高温和高压气态制冷剂在第一热交换器(3)中与空气进行过热交换后，被冷却和变成液态制冷剂。该液态制冷剂流过膨胀设备(10)的最大毛细管(11)，额定运行毛细管(13)和最小运行毛细管(17)，变成低压雾态制冷剂，由此进入第二热交换器(7)。当关闭额定运行阀(15)和最小运行阀(19)时，流过主毛细管(11)的所有制冷剂基本流过额定运行毛细管(13)和最小运行毛细管(17)。
增加制冷剂的膨胀效率是为了增加流过第二热交换器(7)的致冷剂的加热程度，由此提高了热交换效率和节能效果。
进入第二热交换器(7)中的雾态制冷剂与周围的空气热交换后，在压缩机(1)中变成高温和高压气态制冷剂。然后重复进行如上所述的最小冷却循环。与流过第二热交换器(7)的制冷剂换过热的空气进入房间进行冷却。
下面的表1说明了已有技术和本发明之间的可变功率空调器在最小冷却运行期间冷却效率的实验比较数据。实验条件如下：
电源：60Hz，单相，220V
压缩机的工作频率：30Hz
热交换功率的设定值(Q设定)：2000Kca/h
电能的设定值：750W
表1：两种空调器模式的实验比较数据
       类别     传统模式    本发明模式
热交换能力(Kcal/h) 2318(115.90％) 2378(118.88％)
耗电(W) 957 958
节能效率(E.E.R) 2.423Kcal/hW 2.482Kcal/hW
如表1所示，与传统模式空调器相比，本发明实施例空调器的热交换能力增加了3％，节能效率增加了0.06Kcal/hW。
如上所述，证明了本发明第一实施例的空调器更有效，在其最大运行期间，避免了热交换器(蒸发器)外部的温度下降，而在循环制冷剂量减少时的最小运行期间，由于制冷剂充分膨胀，提高了热交换能力和节能效率。
下面结合图3详细描述本发明的第二实施例。为了描述和说明方便起见，在整个附图中，相同标号或标记用来表示相同或等同的部件或部位，此处省略多余的描述。
如图3所示，膨胀设备(10)包括：一个与主管(P1)串联的主毛细管(11a)；一个通过辅助管(P2)与主管(P1)并行安装的辅助毛细管(13a)；和一个安装在主管(P1)上的用于引入制冷剂的阀(15a)。
下面详细描述本发明第二个实施例的运行效果。即使可以由图3所示的实线和虚线分别描述冷却和加热运行的制冷剂流动方向，但此处只描述用实线表示的冷却运行时的制冷剂流动方向。
当空调器在额定冷却运行时，以额定频率驱动压缩机，打开额定运行阀(15a)。因此，从压缩机(1)排出的高温和高压气态制冷剂在第一个热交换器(3)中换热后，被冷却和变成液态制冷剂。该液态制冷剂流过膨胀设备(10a)的主毛细管(11a)，变成低压雾态制冷剂。然后，绝大多数制冷剂流过阀(15a)，进入第二热交换器(7)。
此时，与所设置的阀(15a)的内径相比，辅助毛细管(13a)的内径小到可以忽略不计。所以，此处不考虑流过辅助毛细管(13a)的制冷剂。该制冷剂被膨胀到正常状态，从而对于额定冷却运行来讲，控制流过第二热交换器(7)的制冷剂的加热程度。
进入到第二热交换器(7)中的雾态制冷剂与周围的空气换热后在压缩机(1)中变成高温和高压气态制冷剂。然后如上所述重复进行额定冷却循环。与流过第二热交换器(7)的制冷剂换过热以后的空气进入房间内进行冷却。
最后，在需要最低热交换能力的最小冷却运行时，压缩机的转数减少到使压缩机排出的制冷剂量达到最少，此时关闭阀(15a)。
因此，从压缩机(1)中排出的高温和高压气态制冷剂在第一热交换器(3)中与空气进行过热交换后，被冷却并变成液态制冷剂。液态制冷剂流过膨胀设备(10a)的主毛细管(11a)和辅助毛细管(13a)，变成低压雾态制冷剂，由此通过阀(15a)进入第二热交换器(7)。当关闭阀(15a)时，流过主毛细管(11a)的所有制冷剂基本流过辅助毛细管(13a)。
增加制冷剂的膨胀效率是为了增加流过第二热交换器(7)的加热程度，由此提高了热交换能力和节能效果。
进入第二热交换器(7)的雾态制冷剂与周围的空气热交换后变成高温和高压气态制冷剂。然后进行如上所述的最小冷却循环。与流过第二热交换器(7)的制冷剂换过热的空气进入房间进行冷却。
下面的表2说明了已有技术和本发明之间的可变功率空调器在最小冷却运行期间冷却效率的实验比较数据。实验条件如下：
电源：60Hz，单相，220V
压缩机的工作频率：35Hz
热交换功率的设定值(Q设定)：2500Kcal/h
电能的设定值：1200W
表2：两种空调器模式的实验比较数据
       类别     传统模式    本发明模式
热交换能力(Kcal/h) 2479(99.17％) 2610(104.39％)
耗电(W) 1233 1262
节能效率(E.E.R) 2.011Kcal/hW 2.068Kcal/hW
如表2所示，与传统模式空调器相比，本发明空调器的热交换能力增加了5.2％，节能效率增加了0.06Kcal/hW。
如上所述，证明了本发明第二实施例的空调器的较好效果在于：由于减少了压缩机的转数，在从压缩机排出的循环制冷剂量减少的最小运行期间，当制冷剂流入辅助毛细管时，提高了热交换能力和节能效率。

Claims (2)

1.一种可变功率的空调器，该空调器包括：一台可以改变转数的压缩机；一个用于将高温和高压制冷剂冷凝并变成液态制冷剂的第一热交换器；一个用于使流过第一热交换器的液态制冷剂进行膨胀，以便将致冷剂温度和压力降低的膨胀设备；以及一个用于使流过膨胀设备的低压制冷剂蒸发变成气态制冷剂的第二热交换器，其中膨胀设备包括：
一个与主管串联的最大运行毛细管，在该最大运行期间，该毛细管用于使从压缩机排出的循环制冷剂量为最多；
一个与主管并行安装的额定运行毛细管，在该额定运行期间，该毛细管用来与最大运行毛细管一起膨胀该制冷剂；
一个安装在主管上的用于将制冷剂引入到额定运行毛细管中的额定运行阀；
一个与主管并行安装的最小运行毛细管，在该最小运行期间，该毛细管用来与最大运行毛细管及额定运行毛细管一起膨胀该制冷剂，在该运行期间，循环制冷剂量为最少；和
一个安装在主管上的用于将制冷剂引入到最小运行毛细管中的最小运行阀。
2.一种可变功率的空调器，该空调器包括：一台转数可变的压缩机；一个用于将高温和高压的制冷剂冷凝并变成液态制冷剂的第一热交换器；一个用于使流过第一热交换器的液态制冷剂进行膨胀，以便将致冷剂温度和压力降低的膨胀设备；以及一用于使流过膨胀设备的低压制冷剂蒸发变成气态制冷剂的第二热交换器，空调器的膨胀设备包括：
一个与主管串联的主毛细管；
一个与主管并行安装的辅助毛细管；
一个安装在主管上的用于将制冷剂引入到辅助毛细管中的阀。
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