CN1380518A - 连续加热式空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续加热系统,其通过切换制冷剂流和空气流而不再需要有任何单独的除霜周期。本发明是一种具有新式结构的空调系统,其通过切换制冷剂流和空气流而保持蒸发器无霜,因而不需要有任何附加的单独除霜装置,并且不会中断加热过程。

Description

连续加热式空调系统

技术领域

本发明涉及一种不需要任何除霜周期的连续加热系统，特别是涉及一种新结构的连续加热系统，其能够通过切换制冷剂流和空气流而防止蒸发器结霜，而不需要有单独的除霜周期。

背景技术

由热泵实施的加热模式，即在作为室外装置的蒸发器一侧吸取热量并在作为室内装置的冷凝器一侧释放热量，是与普通制冷周期正好相反的。与传统热泵式热交换器相关的最严重问题之一是，作为室外装置的蒸发器会在零度以下的温度中结霜，从而会降低蒸发器的热效率，在某些情况下还会损坏设备。为此，在传统热泵系统中，需要在加热操作过程中执行除霜程序，以周期性地去除附着在蒸发器上的霜。

然而，为了执行除霜操作以去除聚集在蒸发器上的霜，需要使用单独的加热装置或元件，此外，由于在除霜时段内需要中断加热，因此必然导致室内温度下降。

发明内容

本发明是考虑到传统热泵式加热系统除霜操作中的前面所述问题而研制的，本发明的目的是提供一种具有新式结构的连续加热式空调系统，其通过切换制冷剂流和空气流而保持蒸发器无霜，因而不需要有任何附加的单独除霜装置，并且不需要中断加热过程。

附图简述

图1是根据本发明的一个实施例的热交换器室、气口和其他元件的布置图，

图2至4中示出了制冷、加热和除霜加热模式各自的示意图，以显示相应的制冷剂流和空气流，

图5和6中示出了根据本发明的其他实施例的连续加热式空调系统的布置图，

图7中示出了本发明的一个改型实施例的布置图，

图8中示出了本发明的另一个实施例。

详细描述

根据本发明的一个方面，本发明的目的可以通过一种连续加热式空调系统而实现，该系统具有：第一热交换器2；压缩机4；第二热交换器3；膨胀阀5或毛细管；用于将上述元件顺序连接起来的制冷剂管线9；吹风机10；用于容纳第一热交换器2的第一热交换器室22；用于容纳第二热交换器3的第二热交换器室23；外壳1，其内布置着第一和第二热交换器室22、23，而且其周边上形成了室内侧排气口11和室内侧吸气口12以及室外侧排气口13和室外侧吸气口14；气门31、32、33、34，它们布置在第一和第二热交换器2、3与上述气口11、12、13、14之间，以切换空气流；四通阀16，其布置在制冷剂管线9中，以使制冷剂流变换方向；以及控制器17，其用于控制上述气门31、32、33、34的切换和打开程度，其中：

在制冷模式下，上述四通阀16被设置为正向状态，此时上述第一热交换器2用作蒸发器，而上述第二热交换器3用作冷凝器，与此同时，上述气门31、32、33、34设置在第一状态，以使主流室内空气通过第一热交换器2引入室内，主流室外空气通过第二热交换器3排出室外；在常规加热模式下，上述四通阀16被设置为正向状态，此时上述第一热交换器2用作蒸发器，而上述第二热交换器3用作冷凝器，与此同时，上述气门31、32、33、34设置在第二状态，以使主流室内空气通过第二热交换器3引入室内，主流室外空气通过第一热交换器2排出室外；在除霜加热模式下，上述四通阀16被设置为反向状态，此时上述第一热交换器2用作冷凝器，而上述第二热交换器3用作蒸发器，与此同时，上述气门31、32、33、34设置在第三状态，以使主流室内空气通过第一热交换器2引入室内，主流室外空气通过第二热交换器3排出室外。

根据本发明的另一个方面，这里提供了一种连续加热式空调系统，其具有：布置在第一热交换器室22中的第一热交换器2；布置在第二热交换器室23中的第二热交换器3；压缩机4；膨胀阀5或毛细管；用于将上述元件相连的制冷剂管线9；用于切换制冷剂流的四通阀16；用于引起室内空气和室外空气流经第一和第二热交换器2、3的吹风机10；用于选择性地引导室内空气和室外空气以预定混合比流向第一和第二热交换器2、3的吸气端的吸气装置50；以及用于将室内空气和室外空气从热交换器2、3排放到室内或室外的排气装置70，其中：

吸气装置50包括：用于将室内吸气口12和室外吸气口14连接到第一和第二热交换器2、3的吸气端24、25的导管54；设在上述吸气导管中的用于完全或部分地打开或关闭路径的气门55、56、57、58。排气装置70包括：用于将室内排气口11和室外排气口13连接到第一和第二热交换器2、3的排气端26、27的导管74；设在上述排气导管中的用于完全或部分地打开或关闭路径的气门75、76、77、78。

根据本发明的又一个方面，这里提供了一种连续加热式空调系统，其可以在制冷、加热或除霜加热的模式下操作，其中：

在制冷模式下，上述四通阀16被设置为正向状态，此时上述第一热交换器2用作蒸发器，而上述第二热交换器3用作冷凝器，与此同时，上述气门55～58、75～78设置在第一状态，以使主流室内空气通过第一热交换器2引入室内，主流室外空气通过第二热交换器3排出室外；在常规加热模式下，上述四通阀16被设置为正向状态，此时上述第一热交换器2用作蒸发器，而上述第二热交换器3用作冷凝器，与此同时，上述气门55～58、75～78设置在第二状态，以使主流室内空气通过第二热交换器3引入室内，主流室外空气通过第一热交换器2排出室外；在除霜加热模式下，上述四通阀16被设置为反向状态，此时上述第一热交换器2用作冷凝器，而上述第二热交换器3用作蒸发器，与此同时，上述气门55～58、75～78设置在第三状态，以使主流室内空气通过第一热交换器2引入室内，主流室外空气通过第二热交换器3排出室外。

根据本发明的另一个方面，这里提供了一种连续加热式空调系统，其具有：布置在第一热交换器室22中的第一热交换器2；布置在第二热交换器室23中的第二热交换器3；压缩机4；膨胀阀5或毛细管；用于将上述元件相连的制冷剂管线9；用于选择性地将第一热交换器2和第二热交换器3切换成蒸发器或冷凝器的四通阀16；用于引起室内空气和室外空气流经第一和第二热交换器2、3的吹风机10；用于选择性地引导室内空气和室外空气以预定混合比流向第一和第二热交换器2、3的吸气端的吸气装置；以及用于将室内空气和室外空气从热交换器2、3排放到室内或室外的排气装置。

根据本发明的另一个方面，吸气装置包括：用于连接到第一热交换器室22和第二热交换器室23的室内吸气端的室内吸气导管42；用于连接到第一热交换器室22和第二热交换器室23的室外吸气端的室外吸气导管44；以及安装在室内吸气端和室外吸气端处或安装在吸气导管42、44处的用来完全或部分地打开或关闭的吸气门31、32、55、56、57、58。排气装置包括：用于连接到第一热交换器室22和第二热交换器室23的室内排气端的室内排气导管41；用于连接到第一热交换器室22和第二热交换器室23的室外排气端的室外排气导管43；以及安装在室内排气端和室外排气端处或安装在排气导管41、43处的用来完全或部分地打开或关闭的排气门33、34、75、76、77、78。

根据本发明的另一个方面，这里提供了一种连续加热式空调系统，其具有：布置在第一热交换器室22中的第一热交换器2；布置在第二热交换器室23中的第二热交换器3；压缩机4；膨胀阀5或毛细管；用于将上述元件相连的制冷剂管线9；用于选择性地将第一热交换器2和第二热交换器3切换成蒸发器或冷凝器的四通阀16；用于引起室内空气和室外空气流经第一和第二热交换器2、3的吹风机10；用于通过气门31、32、33、34而选择性地引导室内空气和室外空气以预定混合比流向第一和第二热交换器2、3的吸气端的吸气装置：以及用于通过气门31、32、33、34而将室内空气和室外空气从热交换器2、3排放到室内或室外的排气装置，其中：

在常规加热模式下，上述四通阀16被设置为正向状态，此时上述第一热交换器2用作蒸发器，而上述第二热交换器3用作冷凝器，与此同时，上述气门31、32、33、34设置在第一状态，以使主流室内空气通过第二热交换器3引入室内，主流室外空气通过第一热交换器2排出室外；在除霜加热模式下，上述四通阀16被设置为反向状态，此时上述第一热交换器2用作冷凝器，而上述第二热交换器3用作蒸发器，与此同时，上述气门31、32、33、34设置在第二状态，以使主流室内空气通过第一热交换器2引入室内，主流室外空气通过第二热交换器3排出室外。

下面参照附图描述优选实施例。图1中示出了根据本发明的一个实施例的热交换器室、气口和其他元件的布置图，图2至4中示出了制冷、加热和除霜加热模式各自的示意图，以显示上述实施例中的相应制冷剂流和空气流。如图所示，根据本发明，室内排气和吸气口11和12在外壳1上形成在与室外排气和吸气口13和14相反的位置上。室内排气口11和室外排气口13被一个间壁18隔开，室内吸气口12和室外吸气口14被一个间壁19隔开。在这些排气口11、13和吸气口12、14之间设有第一和第二热交换器室22和23，二者分别被气门31、32、33、34分隔开。此外，第一热交换器2和第二热交换器3分别容纳在热交换器室22和23中。室内排气导管41、室内吸气导管42、室外排气导管43和室外吸气导管44分别连接着这些排气口11、13和吸气口12、14。

附图标记4、9、10和15分别表示压缩机、制冷剂管线、安装在排气口11和13所在一侧的吹风机以及过滤器。控制器17用于控制整个系统，特别是根据操作模式而控制气门31、32、33、34的切换和打开。四通阀16安装在制冷剂管线9中，用于在正向和反向之间切换制冷剂流。通过改变制冷剂流的方向，第一热交换器2和第二热交换器3可以被切换成蒸发器或冷凝器。

在操作中，首先在制冷模式下，四通阀16被设置为正向，以使第一热交换器2可被用作蒸发器，而第二热交换器3可被用作冷凝器，如图2所示。在这种状态下，气门31打开了室内吸气口12与第一热交换器2之间的通道，并且关闭了室外吸气口14与第一热交换器2之间的通道。气门32堵塞了室内吸气口12与第二热交换器3之间的通道，并且打开了室外吸气口14与第二热交换器3之间的通道。气门33打开了室内排气口11与第一热交换器2之间的通道，并且堵塞了室外排气口13与第一热交换器2之间的通道。此外，气门34堵塞了室内排气口11与第二热交换器3之间的通道，并且打开了室外排气口13与第二热交换器3之间的通道。这样，室内空气R.A.在流经第一热交换器2时被冷却，室外空气O.A.在流经第二热交换器3时被加热，其结果是，可以获得用于室内冷却的低温室内空气。

在图3所示的常规加热模式下，四通阀16被设置为正向，其中第一热交换器2用作蒸发器，而第二热交换器3用作冷凝器，与制冷模式中一样。然而，气门31、32、33、34被切换，以使室内空气R.A.流经第二热交换器3，以从被冷凝的制冷剂获取热量，而室外空气O.A.流经第一热交换器2，从而被冷却下来。

当第一热交换器2在加热模式下用作制冷剂蒸发器，并且在低温下因冷空气的作用而附着了很多霜时，整体操作模式将切换到除霜加热模式。在这种除霜加热模式下，如图4所示，四通阀16被设置为反向状态，其中第一热交换器2现在用作冷凝器，而第二热交换器3用作蒸发器，与前面所述的两种模式相反。在这种状态下，气门31、32、33、34被这样操纵，即能够导致室内空气R.A.流经第一热交换器2，室外空气O.A.流经第二热交换器3。这样，由于第一热交换器2现在用作冷凝器，因此室内空气被加热，又由于第二热交换器3用作蒸发器，因此室外空气被冷却。其结果是，在常规加热周期中聚集在第一热交换器2上的霜可以被融化，而且室内的加热可以持续进行，而不需要停止。

因此，这里所描述的气门的打开和关闭应当理解为大致打开或关闭主空气流。在实际应用中，气门可以被打开或关闭到完全的程度，或者可以被部分地打开或关闭，以实现例如为室内换气留下余地或回收废热等目的。作为示例，主流室内或室外空气的打开可以指的是相应气门打开70％。主流室内或室外空气的关闭可以指的是相应气门打开30％。气门打开或关闭的程度可以基于温度或其他条件而适宜地调节。

如前所述，通过同时切换制冷剂流和空气流，可以容易地从常规加热模式切换到除霜模式，反之亦然，而且由于加热操作不会终止，因此室内温度也不会降低。

图5和6中所示的系统涉及本发明的其他实施例，其中元件的布置相对于第一个实施例而言发生了变化，以节约安装空间。具体地讲，第一和第二热交换器2和3对角安置在外壳10的热交换器室22和23中，室内侧吸气口12和室外侧吸气口14彼此相反地安置在外壳1的一侧，室内侧排气口11和室外侧排气口13以相反的关系安置在外壳1的两端。此外，前一实施例中的四个气门根据功能而被分割成八个气门31a、31b、32a、32b、33a、33b、34a、34b。气门的型号、数量或布置可以适宜地选择。例如，气门31a与气门32a或者气门31b与气门32b可以作为单一的元件以摆动或滑动的方式整体操作，以实现打开或关闭。

图7中示出了本发明的一种改型实施例。本实施例包含分别由第一和第二热交换器室22和23单独形成的单元，所述单元中设有采用导管系统形式的吸气装置50和排气装置70，以控制空气流。吸气装置50包含有导管，用于将室内侧吸气口12和室外侧吸气口14连接到第一和第二热交换器室22和23的相应吸气端24和25。同样，排气装置70也包含导管件，用于将室内侧排气口11和室外侧排气口13连接到第一和第二热交换器室22和23的相应排气端26和27。此外，这些导管中内置着气门55、56、57、58和气门75、76、77、78，以使室内和室外空气在流向和流出第一和第二热交换器2和3之间切换，或者部分地打开或关闭流道，以使两种气流以一定的混合比例流动。在图中，附图标记10和16表示吹风机和四通阀，28和38表示用于调节空气的加湿器。本系统的操作基本上与第一个实施例相同。

图8中示出了本发明的另一个实施例，其中吸气装置和排气装置的结构发生了变化。外壳1被壁20分隔成第一热交换器室22和第二热交换器室23，它们中分别安置着第一热交换器2和第二热交换器3。吸气装置包括布置在外壳1的上表面或侧表面上的室内吸气口12和室外吸气口14以及安装在这些口12和14中的四个气门31a、31b、32a、32b。排气装置包括位于外壳1的相反端部上的两个排气口26、27和连接着这些口26、27的排气导管39、40。这些排气导管39、40分支为室内排气导管41和室外排气导管43，并且可被气门33、34切换。

这个导管系统的结构或布置以及气门的数量和位置可以根据位置条件或其他限制条件而适宜地确定出来。在图5、6和8中，制冷剂管线和四通阀被略去。

空调器可以根据预置的程序操作，从而反复进行例如10至40分钟的加热周期和随后的例如3至10分钟的除霜加热周期。

如前所述，根据本发明的连续式空调系统能够根据具体情况的要求而简单地切换室内外空气流和制冷剂流，从而进行制冷和加热的组合操作，特别是加热操作可以与除霜操作同时进行。

可以理解，虽然前面主要根据特定的实施例描述了本发明，但本发明决不局限于那些实施例，而且本领域的普通技术人员可以参照这里的描述和附图而在本发明的精神范围内作出多种修改和替代。例如，在不脱离本发明的精神范围的前提下，气门的位置和数量、热交换器的结构、吸气和排气口的位置和诸如此类可以作出其他形式的修改和替代。

Claims (6)

1.一种连续加热式空调系统，其具有：第一热交换器(2)；压缩机(4)；第二热交换器(3)；膨胀阀(5)或毛细管；用于将上述元件顺序连接起来的制冷剂管线(9)；吹风机(10)；用于容纳第一热交换器(2)的第一热交换器室(22)；用于容纳第二热交换器(3)的第二热交换器室(23)；外壳(1)，其内布置着第一和第二热交换器室(22，23)，而且其周边上形成了室内侧排气口(11)和室内侧吸气口(12)以及室外侧排气口(13)和室外侧吸气口(14)；气门(31，32，33，34)，它们布置在第一和第二热交换器(2，3)与上述气口(11，12，13，14)之间，用以切换空气流；四通阀(16)，其布置在制冷剂管线(9)中，以使制冷剂流变换方向；以及控制器(17)，其用于控制上述气门(31，32，33，34)的切换和打开程度，其中：

在制冷模式下，上述四通阀(16)被设置为正向状态，此时上述第一热交换器(2)用作蒸发器，而上述第二热交换器(3)用作冷凝器，与此同时，上述气门(31，32，33，34)设置在第一状态，以使主流室内空气通过第一热交换器(2)引入室内，主流室外空气通过第二热交换器(3)排出室外；在常规加热模式下，上述四通阀(16)被设置为正向状态，此时上述第一热交换器(2)用作蒸发器，而上述第二热交换器(3)用作冷凝器，与此同时，上述气门(31，32，33，34)设置在第二状态，以使主流室内空气通过第二热交换器(3)引入室内，主流室外空气通过第一热交换器(2)排出室外；在除霜加热模式下，上述四通阀(16)被设置为反向状态，此时上述第一热交换器(2)用作冷凝器，而上述第二热交换器(3)用作蒸发器，与此同时，上述气门(31，32，33，34)设置在第三状态，以使主流室内空气通过第一热交换器(2)引入室内，主流室外空气通过第二热交换器(3)排出室外。

2.一种连续加热式空调系统，其具有：布置在第一热交换器室(22)中的第一热交换器(2)；布置在第二热交换器室(23)中的第二热交换器(3)；压缩机(4)；膨胀阀(5)或毛细管；用于将上述元件相连的制冷剂管线(9)；用于切换制冷剂流的四通阀(16)；用于引起室内空气和室外空气流经第一和第二热交换器(2，3)的吹风机(10)；用于选择性地引导室内空气和室外空气以预定混合比流向第一和第二热交换器(2，3)的吸气端的吸气装置(50)；以及用于将室内空气和室外空气从热交换器(2，3)排放到室内或室外的排气装置(70)，其中：

吸气装置(50)包括用于将室内吸气口(12)和室外吸气口(14)连接到第一和第二热交换器(2，3)的吸气端(24，25)的导管(54)；设在上述吸气导管中的用于完全或部分地打开或关闭路径的气门(55，56，57，58)，而排气装置(70)包括用于将室内排气口(11)和室外排气口(13)连接到第一和第二热交换器(2，3)的排气端(26，27)的导管(74)；设在上述排气导管中的用于完全或部分地打开或关闭路径的气门(75，76，77，78)。

3.如权利要求2所述的连续加热式空调系统，其特征在于，上述系统可以在制冷，加热或除霜加热模式下操作，而且：

在制冷模式下，上述四通阀(16)被设置为正向状态，此时上述第一热交换器(2)用作蒸发器，而上述第二热交换器(3)用作冷凝器，与此同时，上述气门(55～58，75～78)设置在第一状态，以使主流室内空气通过第一热交换器(2)引入室内，主流室外空气通过第二热交换器(3)排出室外；在常规加热模式下，上述四通阀(16)被设置为正向状态，此时上述第一热交换器(2)用作蒸发器，而上述第二热交换器(3)用作冷凝器，与此同时，上述气门(55～58，75～78)设置在第二状态，以使主流室内空气通过第二热交换器(3)引入室内，主流室外空气通过第一热交换器(2)排出室外；在除霜加热模式下，上述四通阀(16)被设置为反向状态，此时上述第一热交换器(2)用作冷凝器，而上述第二热交换器(3)用作蒸发器，与此同时，上述气门(55～58，75～78)设置在第三状态，以使主流室内空气通过第一热交换器(2)引入室内，主流室外空气通过第二热交换器(3)排出室外。

4.一种连续加热式空调系统，其具有：布置在第一热交换器室(22)中的第一热交换器(2)；布置在第二热交换器室(23)中的第二热交换器(3)；压缩机(4)；膨胀阀(5)或毛细管；用于将上述元件相连的制冷剂管线(9)；用于选择性地将第一热交换器(2)和第二热交换器(3)切换成蒸发器或冷凝器的四通阀(16)；用于引起室内空气和室外空气流经第一和第二热交换器(2，3)的吹风机(10)；用于选择性地引导室内空气和室外空气以预定混合比流向第一和第二热交换器(2，3)的吸气端的吸气装置；以及用于将室内空气和室外空气从热交换器(2，3)排放到室内或室外的排气装置。

5.如权利要求4所述的连续加热式空调系统，其特征在于，吸气装置包括：用于连接到第一热交换器室(22)和第二热交换器室(23)的室内吸气端的室内吸气导管(42)；用于连接到第一热交换器室(22)和第二热交换器室(23)的室外吸气端的室外吸气导管(44)；以及安装在室内吸气端和室外吸气端处或安装在吸气导管(42，44)处的用来完全或部分地打开或关闭的吸气门(31，32，55，56，57，58)，而排气装置包括：用于连接到第一热交换器室(22)和第二热交换器室(23)的室内排气端的室内排气导管(41)；用于连接到第一热交换器室(22)和第二热交换器室(23)的室外排气端的室外排气导管(43)；以及安装在室内排气端和室外排气端处或安装在排气导管(41，43)处的用来完全或部分地打开或关闭的排气门(33，34，75，76，77，78)。

6.一种连续加热式空调系统，其具有：布置在第一热交换器室(22)中的第一热交换器(2)；布置在第二热交换器室(23)中的第二热交换器(3)；压缩机(4)；膨胀阀(5)或毛细管；用于将上述元件相连的制冷剂管线(9)；用于选择性地将第一热交换器(2)和第二热交换器(3)切换成蒸发器或冷凝器的四通阀(16)；用于引起室内空气和室外空气流经第一和第二热交换器(2，3)的吹风机(10)；用于通过气门(31，32，33，34)而选择性地引导室内空气和室外空气以预定混合比流向第一和第二热交换器(2，3)的吸气端的吸气装置；以及用于通过气门(31，32，33，34)而将室内空气和室外空气从热交换器(2，3)排放到室内或室外的排气装置，其中：

在常规加热模式下，上述四通阀(16)被设置为正向状态，此时上述第一热交换器(2)用作蒸发器，而上述第二热交换器(3)用作冷凝器，与此同时，上述气门(31，32，33，34)设置在第一状态，以使主流室内空气通过第二热交换器(3)引入室内，主流室外空气通过第一热交换器(2)排出室外；在除霜加热模式下，上述四通阀(16)被设置为反向状态，此时上述第一热交换器(2)用作冷凝器，而上述第二热交换器(3)用作蒸发器，与此同时，上述气门(31，32，33，34)设置在第二状态，以使主流室内空气通过第一热交换器(2)引入室内，主流室外空气通过第二热交换器(3)排出室外。

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