CN1423095A - 备有制冷剂加热装置的空调系统 - Google Patents

Abstract

在制暖运转时,用电热元件30加热经过加热装置10的制冷剂配管23的制冷剂,通过将其供给发挥冷凝器功能的室内机B的热交换器6,具有大大提高制暖循环效率的效果。另外,毋庸置疑,加热装置10被单元化,没有着火等危险,可安全地运转,由于加热元件30插入配置在与制冷剂配管23并列且埋设在热传导翅21中的加热元件设置用管40内,所以具有加热元件30的设置及维修作业容易进行的效果。此外,从加热元件30产生的热量通过加热元件设置用管40与热传导翅21及制冷剂配管23传递,通过间接加热的方式对制冷剂进行加热,具有不使混入制冷剂中的润滑油碳化的效果。提供一种备有改善了制暖运转时用于对从压缩机排出送往室内侧热交换器的制冷剂进行加热的加热装置且安全、提高了制暖效率的制冷剂加热装置的空调系统。

Description

备有制冷剂加热装置的空调系统

技术领域

本发明涉及适用热泵循环的空调系统，更详细地说，涉及备有对进行制暖运转时从压缩机排出供应给室内热交换器的制冷剂进行加热，可提高制暖循环效率的制冷剂加热装置的空调系统。

背景技术

一般地，适用热泵循环(heat pump cycle)的空调系统设计成在夏季和冬季经过四通阀制冷剂转换流动方向，在一个单元进行制冷及制暖的形式。

这种适用以往的热泵循环的空调系统配备有室外机和室内机，所述室外机内装运转驱动电动机将制冷剂压缩成高温高压的压缩机等，所述室内机与该室外机以闭合回路的方式连接并配置在室内。

在室外机的机壳上内装有压缩机、热交换器、膨胀装置及四通阀等，在室内机的机壳上设有热交换器以及用于将进行了热交换的空气强制向室内送风的风扇等。

这时，室外机的热交换器与室内机的热交换器通过制冷或制暖运转改变冷凝器或蒸发器的作用，这通过四通阀的方向转换决定。也就是说，在制冷运转时，室内机的热交换器起着蒸发器的作用，室外机的热交换器起着冷凝器的作用。另一方面，在制暖运转时，室内机的热交换器起着冷凝器的作用，室外机的热交换器起着蒸发器的作用。

因此，这种适用热泵循环的空调系统在进行制冷运转时，用压缩机压缩成高温高压的制冷剂经由四通阀送往作为冷凝器发挥作用的室外机的热交换器中，在这里，将制冷剂携带的热量放出到外部，并进行凝聚。接着，凝聚的高压制冷剂一面通过膨胀装置一面减压，保持适当的蒸发压力。

另外，在作为蒸发器发挥作用的室内机的热交换器中，减压的制冷剂流入，将其汽化，同时与室内空气进行热交换，进行制冷。接着，通过使进行了热交换的制冷剂返回到备有储压器的压缩机中，制冷剂在由闭合回路构成的热泵循环中继续循环。

另一方面，适用热泵循环的空调系统进行制暖运转时，从压缩机排出的制冷剂经由四通阀被送往作为冷凝器发挥作用的室内机的热交换器中，在这里，通过将制冷剂携带的热量放出到室内，进行制暖。接着，被凝聚的制冷剂通过膨胀装置，同时被减压。然后，通过作为蒸发器发挥作用的室外机的热交换器，将减压的制冷剂汽化，它再次通过制冷剂管返回到压缩机侧。

在适用这种热泵循环的空调系统中，在制暖运转时，仅通过设在室外机内的压缩机将成为高温高压状态的制冷剂供给室内热交换器，所以，即使压缩机连续运转，制暖性能的提高也是有限的。特别是，在室外温度下降到冰点以下的冬季进行制暖运转时，存在制暖性能急剧下降的问题。

为了解决上述问题，以往在室内机机壳的内部另外设置电热元件，也有时为了对连接压缩机出口侧与室内机热交换器的制冷剂管直接进行加热，在室外机的机壳内设置燃烧器。

但是，在室内机机壳的内部设置了电热元件的空调系统的场合，由于发热体(电热元件)从室内发热，所以有着火等危险。特别是，室内机埋设在顶棚内的情况下，存在着火的危险极高，其维修操作也很复杂的问题。

另外，在室外机内设置燃烧器的空调系统的场合，必须使用除电之外的其它燃料(气体或油类)，且由于直接使用火，所以存在对安全装置及排放气体的排出装置等有很多要求的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种备有制冷剂加热装置的空调系统，该制冷剂加热装置把制暖运转时从压缩机供给室内机热交换器的制冷剂加热的加热装置进行改善且能够安全地更有效地提高制暖循环效率。

为了达到前述目的，本发明的空调系统备有将从设在室外侧的压缩机排出的制冷剂供应给在制暖运转时作为冷凝器发挥作用的室内侧热交换器前加热制冷剂的加热装置，其特征在于，加热装置配备有：在内部形成了给定空间的舱室，配置在舱室内并且入口侧与压缩机的出口端连接出口侧与室内侧热交换器的入口端连接且制冷剂通过的制冷剂配管，以及装有用于将其加热的加热元件的加热器。

另外，其特征在于，舱室的内部被划分为配备加热器的加热室，以及设置用于控制供给加热元件电源的电器部件的电器部件室。

另外，其特征在于，在舱室的加热室内配置用于防止向外部传递热量的隔热材料。

另外，其特征在于，在舱室内形成用于使制冷剂配管的入口侧与出口侧同时向舱室外部延伸设置的配管用开口部。

另外，其特征在于，加热器还配备有：制冷剂配管多次贯穿且并列配置的多个热传导翅，以及沿长方向贯穿热传导翅进行配置且被加热元件插入配置的多个加热元件设置用管。

此外，其特征在于，制冷剂配管成多列配置，加热元件设置用管配置在制冷剂配管的列与列之间。

另外，其特征在于，加热元件设置用管与制冷剂配管的列交错配置。

此外，一种空调系统，备有将从设于室外侧的压缩机排出的制冷剂供应给制暖运转时作为冷凝器发挥作用的室内侧热交换器之前对制冷剂进行加热的加热装置，其特征在于，加热装置配备有并列配置的多个热传导翅，贯穿热传导翅的制冷剂配管，以及用于加热热传导翅的加热元件。

此外，其特征在于，制冷剂配管配置成多列，加热元件配置在制冷剂配管的列与列之间。

另外，其特征在于，加热元件与制冷剂配管的列交错配置。

此外，其特征在于，加热元件由延伸给定长度的棒构成，加热装置还配备有沿长方向贯穿热传导翅进行配置且插入配置加热元件的多个加热元件设置用管。

附图说明

图1是表示适用本发明的热泵循环的空调系统的系统图。

图2是表示本发明的制冷剂加热装置的分解透视图。

图3是节选表示本发明的加热器结构的图。

图4是节选表示本发明的加热器的制冷剂配管结构的图。

图5是图3的V-V线剖视图。其中，A…室外机；B…室内机；1，6…热交换器；2…压缩机；10…加热装置；11…舱室；20…加热器；21…热传导翅；23…制冷剂配管；30加热元件；40…加热元件设置用管。

具体实施形式

下面，参照附图详细说明本发明的一个实施例。

适用本发明的热泵循环的空调系统，如图1所示，通过相反地控制制冷剂的流动方向进行制冷和制暖，配备有配置在室外侧的室外机(A)和配置在室内侧的室内机(B)。

室外机A配备有：吸引压缩低温低压的制冷剂并以高温高压状态排出的压缩机2，利用风扇5与外部大气进行热交换的热交换器1，将冷凝的制冷剂进行减压的膨胀装置4。另外，室内机(B)配备有：与室内空气进行热交换的热交换器6，用于将进行了热交换的空气强制送风到室内空间的风扇7。这种循环结构部件通过制冷剂管8a，8b，8c，8d在闭合回路内进行连接。

此外，在压缩机2的出口侧设置用于根据制暖或制冷运转转换制冷剂流动方向的四通阀3。即，在制暖运转时，将从压缩机2排出的高温高压状态的制冷剂通过四通阀4导向室内侧热交换器6中，从而室内侧热交换器6作为冷凝器发挥作用，室外侧热交换器1作为蒸发器发挥作用。另一方面，在制冷运转时，四通阀3变换，将从压缩机2排出的高温高压状态的制冷剂导向室外侧热交换器1，从而室外侧热交换器1作为冷凝器发挥作用，室内侧热交换器6作为蒸发器发挥作用。

另一方面，在连接压缩机2出口侧的四通阀3与室内侧热交换器6之间的制冷剂管8a的中间，配置用于对进行制暖运转时送往室内侧的高压制冷剂进行加热的加热装置10，下面参照图2至图5对加热装置10的详细结构说明如下。

首先，如图2所示，加热装置10配备有：内部被划分成电器部件装配室11b及加热室11a的舱室11，配置在该舱室11的加热室11a内制冷剂通过同时被加热的制冷剂配管23，以及装有加热元件30的加热器20。

舱室11由前方敞开的沉箱体构成，利用隔板11c将舱室11的内部空间上下划分成电器部件装配室11b与加热室11a。在形成于舱室11内上侧的电器部件装配室11b中，设置用于控制给加热元件30供电的继电器13及安全装置14等。安全装置14由用于加热元件30的温度上升过高时切断电源供给的电源断路器(circuit breaker)构成。另外，在形成于舱室11内下侧的加热室11a内，以具有余隙的方式容纳配置加热器20。

此外，在加热室11c壁面的下部，形成配管用开口部11d，用于把下述制冷剂配管23的入口侧总管25与出口侧总管26向外部延伸设置。借此，由于通过配管用开口部11d只将制冷剂配管23的入口侧及出口侧延伸到舱室11的外部，所以加热装置10在把电器部件13，14及加热器20内装于舱室11内的状态单元化。此外，在加热室11a的内壁上安装由不燃烧和难燃烧性材料构成的隔热材料15，这是为了防止将加热器20的热量传递到舱室11的外部。

在这种舱室11的前面，结合有覆盖其敞开部分的盖12a，12b，该盖12a，12b被区分成可自由装卸地覆盖加热室11a的第一盖12a以及覆盖电器部件装配室11b的第二盖12b。

参照图3至图5，加热器20由一种翅型热交换器构成，它配备有：并列配置的多个热传导翅21，依次贯穿该热传导翅并结合且将其配置成几层的制冷剂配管23，以及埋设在热传导翅21内用于加热该制冷剂配管23的多个加热元件30。

热传导翅21由长方形的薄铝板构成，在上侧端板22a与下侧端板22b之间配置几层，使之具有给定厚度。

另外，制冷剂配管23多次贯穿热传导翅21及上下侧端板22a，22b，配置成多列，处于上下侧端板22a，22b之外的制冷剂配管23的端部通过“U”形的回管24相互连接，形成三条制冷剂通路。因此，在制暖运转时，从压缩机2排出的高压制冷剂经由制冷剂配管23被送往室内侧热交换器6。

这种制冷剂配管23以等间隔贯穿热传导翅21的两侧边缘部，同时成多列地配置成直线状，这是为了使加热元件30中的热量均匀地传递。此外，各制冷剂通路通过与置于室外机A上的压缩机2的出口端连接的入口侧总管25以及与置于室内机B上的室内侧热交换器6的入口端连接的出口侧总管26连接。

也就是说，各制冷剂通路以四次(往复两次)进出热传导翅21的方式配置，其入口侧与入口端总管25相邻的结构连通，使之具有一定间隔，其出口侧与出口端总管26相邻的结构连通，使之具有一定间隔(在本实施例中，制冷剂配管23沿热传导翅21的边缘部排成两列，同时总计贯穿热传导翅21十二次)。

此外，多个加热元件30由棒状延伸给定长度的一种电热元件构成，贯穿热传导翅21在制冷剂配管23的列与列之间沿长方向配置。为了配置这种加热元件30，在制冷剂配管23的列与列之间等间隔地配置加热元件设置用管40。在本实施例中，如图5所示，贯穿热传导翅21的中央部等间隔地进行配置，使之将六个加热元件设置用管40置于制冷剂配管23的列与列之间，但与相邻的制冷剂配管23的列交错配置。这是为了使加热元件30发出的热量能够进一步均匀地传递给相邻的制冷剂配管23。

该加热元件设置用管40用热传导性优良的铜管制造，由具有给定内径的棒状构成。另外，加热元件设置用管40的下端封闭，上端敞开。此外，希望设置成加热元件设置用管40的内径与加热元件30的直径相比稍大，加热元件设置用管40与加热元件30的长度大致相等。借此，如果通过加热元件设置用管40的上端分别插入棒状的加热元件30，可以容易地在制冷剂配管23的列与列之间配置六个加热元件30。这时，由加热元件30产生的热量传递给加热元件设置用管40与热传导翅21及制冷剂配管23，以间接加热的方式加热制冷剂，这是为了将制冷剂的加热温度保持在150℃左右以下，防止混入制冷剂中的润滑油碳化。

另一方面，希望将插入到加热元件设置用管40内的加热元件30电连接在空调系统的控制部(图中未示出)，控制其驱动。也就是说，希望设定成在进行制暖运转的过程中，仅在室外温度寒冷的冬季驱动加热元件30，对供应给作为冷凝器发挥作用的室内侧热交换器6的高压制冷剂进行加热。

此外，由于这种加热装置10由一个单元构成，所以可以设置在室外机A或室内机(B)中的任何一个上，也可以另外设置在室外机A与室内机B之间的任何一处。

下面对装有这样构成的本发明的制冷剂加热装置的空调系统的作用及效果进行说明。

首先，在夏季进行制冷运转时，如果转换四通阀3，使从压缩机2排出的高压制冷剂排出到室外机(A)的热交换器1侧，室外侧热交换器1作为冷凝器发挥作用，室内侧热交换器6发挥蒸发器的作用。这时，不向加热装置10的加热元件30供电。

这种状态下，如果驱动压缩机2，结束蒸发作用的制冷剂从室内机(B)的热交换器6被吸入到压缩机2内，以高温高压状态被排出，其通过四通阀3被导向发挥冷凝器作用的室外侧热交换器1内(图1的实线箭头方向)。然后，在室外侧热交换器1中，通过风扇5将制冷剂携带的热量放出到外部，制冷剂被凝聚，凝聚的高压制冷剂通过膨胀装置20，同时减压至易于蒸发的压力。

接着，减压的制冷剂流入发挥蒸发器作用的室内侧热交换器6中，在该处一面汽化一面与室内空气进行热交换，进行制冷。然后，为了将进行了热交换的制冷剂再次压缩成高压，通过加热装置10及四通阀3返回到压缩机2中，从而构成制冷剂循环。

下面，对室外温度为寒冷的冬季进行制暖运转时，为了提高制暖循环的效率，要求驱动制冷剂加热装置10的情况进行说明。

这时，转换四通阀3，使通过空调系统的控制部从压缩机2排出的高压制冷剂直接传递到室内侧热交换器6，同时驱动制冷剂加热装置10的加热元件30。因此，室外侧热交换器1发挥蒸发器的作用，室内侧热交换器6作为冷凝器发挥作用，加热元件30的驱动条件在空调系统的控制部预先程序化。

在这种状态下，如果驱动压缩机2，排出的高温高压制冷剂经由四通阀3和加热装置10被送往作为冷凝器发挥作用的室内侧热交换器6(图1中虚线箭头的方向)。这时，从压缩机2排出的高压制冷剂一面通过入口侧总管25流入加热装置10内，一面被加热，然后再通过出口侧总管26被排出，将加热的制冷剂供给室内侧热交换器6。然后，加热的制冷剂在通过室内侧热交换器6的过程中，通过风扇7的动作与室内空气进行热交换，从而对室内进行制暖。

即，从压缩机2排出的高压制冷剂的初始温度大约为60至80℃左右，而这种高压制冷剂依次通过经由多个加热元件30加热的制冷剂配管23，同时被加热(这时，制冷剂被加热到100～150℃左右)。然后，通过将加热的高压制冷剂供给室内侧热交换器6，能够进一步提高空调系统的制暖效率。

这时，由多个加热元件30产生的热量通过加热元件设置用管40与多个热传导翅21传递给制冷剂配管23，借此，通过制冷剂配管23的制冷剂被间接加热。因此，将通过制冷剂配管23的制冷剂的加热温度保持在150℃左右以下，能够防止混入制冷剂中的润滑油的碳化。也就是说，为了使压缩机2顺利启动，在制冷剂中混入的润滑油大约在170℃左右碳化，通过用间接加热方式加热制冷剂，将其加热温度控制在保证润滑油稳定性的150℃以下，借此可以防止在制冷剂与润滑油同时依次通过制冷剂配管23的过程中发生碳化。

此外，如前所述，由于加热元件30在制冷剂配管23的列与列之间相互交错配置，所以，通过各制冷剂配管23的制冷剂一面被加热成均匀的温度一面在出口侧总管26处汇流并被送往室内侧热交换器6。

接着，与室内空气进行了热交换的制冷剂在大约36℃的温度下流入膨胀装置4中，通过膨胀装置4被减压后，从发挥蒸发器作用的室外侧热交换器1蒸发，保持在0℃的温度。然后，通过使被蒸发的制冷剂返回压缩机2，继续空调系统的循环。

另一方面，在这种制冷剂加热装置10中，需要更换加热元件30时，从加热元件设置用管40中只将该加热元件30取出后装入新的加热元件即可，简单地完成这种更换作业。借此，具有可以在短时间内容易地进行加热元件30维修作业的优点。

如上所述，采用备有本发明的制冷剂加热装置的空调系统，在制暖运转时，经过加热装置的制冷剂配管的制冷剂被电热元件加热，通过将其供给作为冷凝器发挥作用的室内机的热交换器，具有大大提高制暖循环效率的作用。

此外，不言而喻，加热装置被单元化，没有着火等危险，可以安全运转，由于加热元件插入配置在与制冷剂配管并列且埋设在热传导翅中的加热元件设置用管中，所以，具有容易进行加热元件的设置及维修作业的效果。

另外，从加热元件发出的热量通过加热元件设置用管与热传导翅及制冷剂配管传递，通过以间接加热的方式对制冷剂进行加热，具有不使混入制冷剂中的润滑油碳化的效果。

Claims (11)

1、一种备有制冷剂加热装置的空调系统，配备有将从设在室外侧的压缩机排出的制冷剂供给制暖运转时作为冷凝器发挥作用的室内侧热交换器之前对制冷剂进行加热的加热装置，其特征在于，

前述加热装置配备有：内部形成了给定空间的舱室，配置在该舱室内且入口侧与前述压缩机的出口端连接出口侧与前述室内侧热交换器的入口端连接并且制冷剂通过其中的制冷剂配管，以及用于对该制冷剂配管进行加热的装有加热元件的加热器。

2、如权利要求1所述的备有制冷剂加热装置的空调系统，其特征在于，前述舱室的内部被划分为配置前述加热器的加热室，以及设置用于控制向前述加热元件供电的电器部件的电器部件装配室。

3、如权利要求2所述的备有制冷剂加热装置的空调系统，其特征在于，在前述舱室的加热室装配有用于防止向外部传热的隔热材料。

4、如权利要求1所述的备有制冷剂加热装置的空调系统，其特征在于，在前述舱室形成用于使前述制冷剂配管的入口侧与出口侧同时向前述舱室外部延伸设置的配管用开口部。

5、如权利要求1所述的备有制冷剂加热装置的空调系统，其特征在于，前述加热器还备有：前述制冷剂配管多次贯穿地并列配置的多个热传导翅，以及沿长方向贯穿前述热传导翅进行配置且插入设置前述加热元件的多个加热元件设置用管。

6、如权利要求5所述的备有制冷剂加热装置的空调系统，其特征在于，前述制冷剂配管配置成多列，前述加热元件设置用管配置在前述制冷剂配管的列与列之间。

7、如权利要求6所述的备有制冷剂加热装置的空调系统，其特征在于，前述加热元件设置用管与前述制冷剂配管的列交错配置。

8、一种备有制冷剂加热装置的空调系统，配备有将从设在室外侧的压缩机排出的制冷剂供给制暖运转时作为冷凝器发挥作用的室内侧热交换器之前对制冷剂进行加热的加热装置，其特征在于，

前述加热装置配备有：并列配置的多个热传导翅，贯穿该热传导翅的制冷剂配管，用于对前述热传导翅进行加热的加热元件。

9、如权利要求8所述的备有制冷剂加热装置的空调系统，其特征在于，前述制冷剂配管配置成多列，前述加热元件配置在前述制冷剂配管的列与列之间。

10、如权利要求9所述的备有制冷剂加热装置的空调系统，其特征在于，前述加热元件与前述制冷剂配管的列交错配置。

11、如权利要求8所述的备有制冷剂加热装置的空调系统，其特征在于，前述加热元件由延长给定长度的棒状构成，前述加热装置还备有沿长方向贯穿前述热传导翅进行配置且插入设置前述加热元件的多个加热元件设置用管。

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