CN1517610A - 空调器的冷却/加热系统 - Google Patents

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Abstract

一种空调器的冷却/加热系统，其包括具有抽吸外部空气的第一通道和抽吸房间空气的第二通道的管道，第二通道具有与第一通道交叉的部分；一再生式热交换器，具有处于所述第一和第二通道交叉部分处的第一和第二流动通道，使外部空气和房间内空气进行间接热交换；与所述管道的第一和第二通道相连的壳体，具有用于抽吸/排出外部空气和房间空气的第一和第二出口；第一和第二风扇，用于使抽吸的外部空气和房间空气通过第一和第二通道流入壳体，以及通过第一和第二出口排出外部空气和房间空气；第一和第二热交换器，使通过第一和第二出口排出的外部空气与房间空气进行热交换，因此，可防止房间空气污浊或干燥，并减小了热损失。

Description

空调器的冷却/加热系统
技术领域
本发明涉及一种空调器的冷却/加热系统，更具体地说，涉及一种具有冷却/加热功能、通风功能、加湿和除湿功能的空调器的冷却/加热系统。
本中请请求享有申请日为2003年1月14日的韩国申请P2003-0002451号的优先权，因而该申请作为本申请的参考文献。
背景技术
一般来说，空调器通过使其中的工作流体发生相变吸收环境中的热量或向环境排放热量来冷却或加热房间。现在结合附图对现有的空调器冷却/加热系统进行描述。图1是现有的空调器冷却/加热系统的示意图。
参照图1，现有的空调器冷却/加热系统包括压缩机1、四通阀2、室外热交换器3、室内热交换器4和膨胀装置5。在室外热交换器3附近设有室外风扇3a，在室内热交换器4附近设有室内风扇4a。在控制器的控制下，通过控制四通阀2空调器的冷却/加热系统使制冷剂流向一侧或另一侧，以便冷却或加热房间。
下面将对空调器的冷却/加热系统冷却房间的情况进行说明。
控制四通阀2，使经压缩机1压缩成高温和高压的制冷剂从压缩机1流向室外热交换器3，与外部空气进行热交换，当室外风扇3a运转时，制冷剂经室外热交换器3而被冷凝，然后，再流到膨胀装置5。经膨胀装置5膨胀成低温和低压状态的制冷剂在室内热交换器处与房间内空气进行热交换，再返回到压缩机1。在这种情况中，当室内风扇4a运转时，房间内的空气通过室内热交换器4并被冷却，再被排放到房间内，将房间冷却到固定温度。
下面将对空调器的加热/冷却系统加热房间的情况进行描述。
控制四通阀2，使经压缩机1压缩成高温和高压的制冷剂从压缩机1流向室内热交换器4，于是，高温和高压的制冷剂流过室内热交换器4。在这种情况中，当室内风扇4a运转时，房间内的空气通过室内热交换器4，并被加热，再被排放到房间内，将房间加热到固定温度。
然后，经室内热交换器4冷凝的制冷剂被送入膨胀装置5，经膨胀装置5膨胀成低温和低压状态的制冷剂在室外热交换器3处与外部空气进行热交换，再返回到压缩机1。
这样，通过反复进行上述过程，现有的空调器的冷却/加热系统可将房间冷却或加热到由用户选定的固定温度。但由于现有的空调器的冷却/加热系统反复冷却或加热房间并反复通过房间循环，如果冷却/加热运行持续很张时间，房间中空气将变得污浊和干燥。
若房间中空气污浊或干燥，用户将感到不舒服，所以用户要开窗，以使房间通风。在这种情况下，当将具有一定温度的房间空气排到房间外部时，欲再将房间冷却或加热到所述固定温度，需要相当多的能量，因而增加了能源的消耗。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种空调器的冷却/加热系统，该系统可基本上消除由于现有技术的局限性和缺陷造成的一个或多个问题。
本发明要解决的技术问题之一是提供一种空调器的冷却/加热系统，该系统能将外部空气引入房间，而按预定温度和湿度冷却或加热该房间，以防止房间中空气污浊或干燥。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种空调器的冷却/加热系统，该系统通过降低热损失，可用少量能量进行冷却/加热。
本发明的其它特征和优点可通过随后的描述表现出来，其中的一部分对于阅读了下文的本领域技术人员来说是显而易见的，或者可从发明的实施中得知。本发明的目的和其它优点可以通过说明书、权利要求书及附图所描述的具体结构来实现和获得。
为了实现上述目的和其它优点，在此，根据本发明的目的将对本发明作具体和概括的描述。本发明的空调器的冷却/加热系统包括：一管道(duct)，其具有用于抽吸外部空气的第一通道(passage)和用于抽吸房间空气的第二通道，该第二通道具有与第一通道交叉(crossed)的部分；一再生式热交换器，该热交换器具有处于第一和第二通道交叉部分处的第一和第二流动通道(flow passages)，用于使外部空气和房间内空气之间进行间接热交换；一与所述管道的第一和第二通道相连的壳体，所述壳体具有用于抽吸/排出外部空气和房间空气的第一和第二出口；第一和第二风扇，用于使抽吸的外部空气和房间空气通过第一和第二通道流入壳体，通过第一和第二出口排出外部空气和房间空气；以及第一和第二热交换器，用于使外部空气与通过第一和第二出口排出的房间空气进行热交换。
所述再生式热交换器包括彼此交替叠置的第一流动通道和第二流动通道，第一和第二流动通道由铝制成。
所述再生式热交换器包括：多块彼此交替叠置并交叉的波纹板，以形成第一流动通道和第二流动通道；和设置在相邻波纹板之间用于隔开第一和第二流动通道的平板。第一流动通道和第一通道相通，第二流动通道和第二通道相通。
第一和第二风扇安装在各通道和出口之间，并装在壳体里。热泵系统的第一和第二热交换器安装成与壳体的第一和第二出口相对。
壳体包括：处于壳体内的第一和第二空间，它们由只渗透水分的半渗透膜分隔而成，第一和第二空间充有干燥剂；和分别连接在所述空间的上部和下部之间的第一和第二泵系统，以便将干燥剂泵送到所述空间的上部。干燥剂可以是硅胶，而将第一和第二泵系统安装成使它们分别与第一和第二热交换器热接触。
第一和第二泵系统包括：第一和第二管路(pipelines)，它们连接在第一和第二空间的上部和下部之间，以形成干燥剂的流动通道，并与第一和第二热交换器热接触；和分别位于各管路上的第一和第二泵，用来将干燥剂泵送到上部。
第一和第二泵系统安装在第一和第二管路的上部。
第一空间与抽吸外部空气的第一通道相通，第二空间与抽吸房间空气的第二通道相通。
形成第一和第二出口，管道的第一和第二通道与处于充入第一和第二空间的干燥剂的液面上方的空间部分相连，第一和第二风扇分别安装在管道的第一和第二通道与第一和第二出口之间。
在壳体内形成第一和第二空间的情况中，优选再生式热交换器包括彼此交替叠置的第一流动通道和第二流动通道。更为优选的是，再生式热交换器包括多块彼此交替叠置并交叉的波纹板，以形成第一流动通道和第二流动通道；和设置在相邻波纹板之间用于隔开第一和第二流动通道的平板。所述第一流动通道和第一通道相通，第二流动通道和第二通道相通。
热泵系统的第一和第二热交换器安装成与壳体的第一和第二出口相对。
应当理解，上面对本发明的描述及下文的详细描述都只是示例性和说明性的，而且可以用来进一步解释本发明的权利要求。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明，所示附图组成本申请的一部分，本发明图示的实施方式和文字描述一起可用来解释本发明的原理。附图中：
图1是现有的空调器冷却/加热系统的示意图；
图2是本发明优选实施方式的空调器冷却/加热系统的示意图；和
图3是图2所示的空调器的冷却/加热系统中的再生式热交换器的透视图。
具体实施方式
下面将参照附图所示的例子详细说明本发明的优选实施方式。在所述的实施方式中，相同的部分用相同的名称和相同的附图标记表示，并省去重复的描述。图2是本发明优选实施方式的空调器冷却/加热系统示意图；
参照图2，本发明的空调器冷却/加热系统包括：一管道10，一再生式热交换器13，一壳体20，第一和第二风扇25和26，及一热泵系统。
管道10包括用于抽吸外部空气的第一通道11和用于抽吸房间空气的第二通道12。第一通道11和第二通道在某一部分交叉(cross)，再生式热交换器13安装在该交叉处。再生式热交换器包括第一流动通道14和第二流动通道15，用于分别流过房间空气和外部空气，并使所述房间空气和外部空气进行间接热交换。在这种情况下，再生式热交换器13的第一流动通道14和第二流动通道15彼此叠置，以便形成多层第一和第二流动通道14和15。
此外，参见图3，更为优选的是，再生式热交换器13包括多层交替叠置的第一和第二流动通道14和15。在这种情况下，再生式热交换器13包括多块彼此交叉叠置的波纹板13a，和多块设置在相邻波纹板13a之间用于隔开第一和第二流动通道14和15的平板。
这种结构可增加通过第一和第二流动通道14和15的房间空气和外部空气的热交换面积，与每一流动通道14和15是一整体的情况相比，能使热交换更充分。第一流动通道14与流过吸入的外部空气的第一通道11相通，第二流动通道15与流过吸入的房间空气的第二通道12相通。考虑到传热和成本，第一和第二流动通道14和15可以由铝或铜制成。
同时，分别与第一和第二通道11和12相连的壳体20容纳被吸入的、流过第一和第二通道11和12的房间空气和外部空气。在管道10的通道11和12及出口23和23a之间分别装有第一和第二风扇25和26。风扇25和26将通过通道吸入的空气经出口23和23a排到壳体20的外侧。
借助于热泵系统使来自壳体20的第一和第二出口23和23a的空气进行热交换。该热泵系统包括压缩机33，四通阀34，第一和第二热交换器31和32，和膨胀装置35。
下面详细描述热泵系统。第一和第二热交换器31和32分别安装在与壳体20的出口23和23a相对之处，以便对从第一和第二出口23和23a排出的空气进行热交换。压缩机33、四通阀34和膨胀装置35安装在与第一和第二热交换器31和32相连的制冷剂管路“p”上。由于压缩机33、四通阀34和膨胀装置35与现有技术中的相同，在此不再赘述。
另外，在壳体20中设有只渗透水分的半渗透膜24。半渗透膜24将与第一和第二通道11和12相通的壳体20中的空间分成第一和第二空间21和22。第一空间21与流过吸入的外部空气的第一通道11相通，第二空间22与流过吸入的外部空气的第二通道12相通。第一和第二出口23和23a也分别形成在空间21和22中。
在第一和第二空间21和22中充有液体干燥剂D1和D2。干燥剂可根据温度吸收或释放水分。干燥剂D1和D2主要是硅胶。
若用干燥剂填充第一和第二空间，出口23和23a应设在干燥剂D1和D2液面的上方。通道11和12应与干燥剂D1和D2液面上方的空间部分相连。
第一和第二空间21和22的上部和下部分别与将干躁剂D1和D2泵送到上部以便使之与空气接触的第一和第二泵装置相连。优选将泵装置安装成使之与第一和第二热交换器31和32热接触。
参照图2，第一或第二泵装置包括连接第一或第二空间21和22的上部和下部的第一或第二管路27或27a，以及安装在管路27或27a上的第一或第二泵29或29a。第一或第二管路27或27a形成干燥剂D1或D2的流动通道，并使干燥剂D1或D2与第一或第二热交换器31或32热接触。安装在管路27和27a上的泵29和29a分别将干燥剂D1和D2泵送到上部。
另外，优选第一和第二泵装置包括处于管路27和27a上部的喷嘴28和28a，所述喷嘴用于将干燥剂D1和D2喷入空气中。
所述空调器的冷却/加热系统可以通风和冷却/加热模式运行，或专以通风模式运行。下面将描述本空调器的通风和冷却/加热模式运行情况。
在炎热的夏季的白天，根据用户的选择，空调器的冷却/加热系统以通风和冷却模式运行。热泵系统中的制冷剂顺序流过压缩机33、第二热交换器32、膨胀装置35、和第一热交换器31。此时，第一热交换器31起蒸发器的作用，第二热交换器32起冷凝器的作用。
使第一和第二风扇25和26投入运行，吸入第一通道11中的外部空气经再生式热交换器13的第一流动通道14被导入第一空间21中，吸入第二通道12中的房间空气经再生式热交换器13的第二流动通道15被导入第二空间22中。
在这种情况下，外部空气和房间空气在再生式热交换器13处进行间接热交换。所以可从房间空气中回收部分热能。
然后，第一泵系统将干燥剂D1泵送到第一空间21的上部，并将干燥剂喷入第一空间21的房间空气中。在这种情况下，在干燥剂D1流过第一管路27期间，被第一热交换器31冷却的干燥剂D1与第一管路27热接触。由于喷出的干燥剂被冷却成低温状态，在干燥剂下落到下部期间，干燥剂吸收外部空气中的水分。
虽然第一空间21中的干燥剂D1在吸收外部空气中的水分并与外部空气进行热交换时略被加热，但在第一热交换器31处干燥剂D1又被冷却下来。通过反复进行所述过程，可将干燥的外部空气提供给第一热交换器31。
干燥的外部空气流过第一热交换器31并被冷却，然后排入房间，将房间冷却到固定温度。
另一方面，被干燥剂D1吸收的水分通过半渗透膜24进入第二空间22。然后，第二泵系统将干燥剂D2泵送到第二空间22的上部，并将干燥剂喷入第二空间22的房间空气中。在这种情况下，在干燥剂D2流过第二管路27a期间，在第二热交换器32处被加热的干燥剂D2与第二管路27a热接触。由于喷出的干燥剂被加热到高温状态，在干燥剂下落到下部期间，干燥剂将从外部空气中吸收的水分释放出来。
此时，虽然第二空间22中的干燥剂D2将水分排放给房间空气并与房间空气进行热交换而略被冷却，但在第二热交换器32处干燥剂D2又被加热。通过反复进行所述过程，可将湿润的房间空气提供给第二热交换器32，并使该热交换器冷却。
于是，当本发明的空调器的冷却/加热系统运行在通风和冷却模式下时，能向房间排放干燥冷却的空气，同时将所述外部空气排入房间，使房间通风。
反之，在寒冷的冬季的白天，根据用户的选择，空调器的冷却/加热系统以通风和加热模式运行。在这种情况下，第一和第二风扇25和26、第一和第二泵系统和热泵系统都运转。
热泵系统中的制冷剂顺序流过压缩机33、第一热交换器31、膨胀装置35、和第二热交换器32。此时，与通风和冷却模式不同，第一热交换器31起冷凝器的作用，第二热交换器32起蒸发器的作用。
当第一和第二风扇25和26投入运行时，外部空气被吸入第一通道11，并和被吸入第二通道12中的房间空气在再生式热交换器13处进行间接热交换。因此，可从房间空气中回收部分热能。经热交换的空气分别被引入第一和第二空间21和22。
然后，第一泵系统将干燥剂D1泵送到第一空间21的上部，并将干燥剂喷入第一空间21的外部空气中。在这种情况下，在干燥剂D1流过第一管路27期间，被第一热交换器31加热的干燥剂D1与第一管路27热接触。由于喷出的干燥剂被加热到高温状态，在干燥剂下落到下部期间，干燥剂向外部空气释放水分。
虽然第一空间21中的干燥剂D1向外部空气释放水分而略被冷却，但在第一热交换器31处干燥剂D1又被加热。通过反复进行所述过程，可将湿润的空气提供给第一热交换器31。湿润的空气流过第一热交换器31并被加热，然后排入房间，对房间供热和增湿。
另一方面，第二泵系统将干燥剂D2泵送到第二空间22的上部，并将干燥剂喷入第二空间22的房间空气中。在这种情况下，在干燥剂D2流过第二管路27a期间，干燥剂D2在第二热交换器32处被冷却。由于喷出的干燥剂被冷却到低温状态，在干燥剂下落到下部期间，干燥剂将从房间空气中吸收水分。
此时，虽然第二空间22中的干燥剂D2从空气中吸收水分并与所述空气进行热交换而略被加热，但在第二热交换器32处干燥剂D2又被冷却下来。然后，被干燥剂D2吸收的水分通过半渗透膜回到第一空间21。
于是，该空调器的冷却/加热系统运行在通风和加热模式下时，能向房间排放湿润的热空气，同时将所述外部空气排入房间，使房间通风。
下面描述冷却/加热系统的通风模式运行情况。
在这种情况下，第一和第二风扇25和26运转，热泵系统不运转。根据用户期望的空气条件，第一和第二泵系统可以运转，或者可以不运转。
当第一和第二风扇25和26投入运行时，被吸入第一通道11的外部空气通过再生式热交换器13被引入第一空间21，而被吸入第二通道12中的房间空气通过再生式热交换器被引入第二空间22。
在这个过程中，外部空气和房间空气在再生式热交换器13处进行间接热交换。在这种情况下，可从房间空气中回收部分热能。
然后，外部空气经空气出口23排入房间，房间空气经空气出口23a排到外界。
由于可从房间空气中回收部分热能，即使空调器的冷却/加热系统以专门的通风模式运行，房间温度的增长和下降都不会很迅速。结果，即使对房间再次冷却/加热，能量消耗也很小。
可以在以通风和冷却/加热模式运行期间间断地按专门的通风模式运行，或者也可以单独以专门的通风模式运行。
如上所述，本发明的空调器的冷却/加热系统具有以下优点。
第一，通过将外部空气排放到房间内，可同时实现对房间的冷却/加热、通风和冷却/加热。因此，即使房间冷却/加热时间很长，房间内空气仍能保持干净和合适的湿度。
第二，当冷却/加热系统以专门的通风模式运行时，可从房间空气中回收部分热能，因而可防止房间温度明显下降。所以，与开窗通风相比，大大减小了热损失。
第三，当外部空气通过再生式热交换器和干燥剂时，外部空气被冷却或加热，而外部空气通过第一热交换器时，外部空气被进一步冷却或加热，因此，即使第一热交换器的容量相同也能提高冷却/加热性能。
显然，本领域的技术人员可在不超出本发明的构思和保护范围的前提下进行各种改型和变换。因此，在权利要求书要求保护的范围及其等同物的范围内对本发明的改型和变换都将落入本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种空调器的冷却/加热系统，包括：
一管道，其具有用于抽吸外部空气的第一通道和用于抽吸房间空气的第二通道，该第二通道具有与所述第一通道交叉的部分；
一再生式热交换器，该热交换器具有处于所述第一和第二通道交叉部分处的第一和第二流动通道，用于使外部空气和房间内空气之间进行间接热交换；
一与所述管道的第一和第二通道相连的壳体，所述壳体具有用于抽吸/排出外部空气和房间空气的第一和第二出口；
第一和第二风扇，用于使抽吸的外部空气和房间空气通过所述第一和第二通道流入所述壳体，以及通过所述第一和第二出口排出外部空气和房间空气；和
第一和第二热交换器，用于使通过所述第一和第二出口排出的外部空气与房间空气进行热交换。
2.如权利要求1所述的冷却/加热系统，其中，所述再生式热交换器包括彼此交替叠置的第一流动通道和第二流动通道。
3.如权利要求2所述的冷却/加热系统，其中，所述第一流动通道和第二流动通道由铝制成。
4.如权利要求2所述的冷却/加热系统，其中，所述再生式热交换器包括：
多块彼此交替叠置并交叉的波纹板，以形成所述第一流动通道和第二流动通道；和
设置在相邻波纹板之间用于隔开所述第一和第二流动通道的平板。
5.如权利要求4所述的冷却/加热系统，其中，所述第一流动通道和所述第一通道相通，所述第二流动通道和所述第二通道相通。
6.如权利要求1所述的冷却/加热系统，其中，所述第一和第二风扇安装在各通道和出口之间。
7.如权利要求6所述的冷却/加热系统，其中，所述风扇安装在所述壳体内。
8.如权利要求1所述的冷却/加热系统，其中，所述热泵系统的第一和第二热交换器安装成与所述壳体的第一和第二出口相对。
9.如权利要求1所述的冷却/加热系统，其中，所述壳体包括处于壳体内的第一和第二空间，它们由只渗透水分的半渗透膜分隔而成，所述第一和第二空间充有干燥剂；和
分别连接在所述空间的上部和下部之间的第一和第二泵系统，以便将干燥剂泵送到所述空间的上部。
10.如权利要求9所述的冷却/加热系统，其中，所述干燥剂是硅胶。
11.如权利要求9所述的冷却/加热系统，其中，所述第一和第二泵系统安装成使它们分别与所述第一和第二热交换器热接触。
12.如权利要求11所述的冷却/加热系统，其中，所述第一和第二泵系统包括：
第一和第二管路，它们连接在所述第一和第二空间的上部和下部之间，以形成干燥剂的流动通道，并与所述第一和第二热交换器热接触；和
分别位于各管路上的第一和第二泵，用来将干燥剂泵送到上部。
13.如权利要求12所述的冷却/加热系统，其中，所述第一和第二泵系统安装在所述第一和第二管路的上部。
14.如权利要求9所述的冷却/加热系统，其中，所述第一空间与抽吸外部空气的所述第一通道相通，所述第二空间与抽吸房间空气的所述第二通道相通。
15.如权利要求9所述的冷却/加热系统，其中，形成所述第一和第二出口，所述管道的第一和第二通道与处于充入所述第一和第二空间的干燥剂的液面上方的空间部分相连。
16.如权利要求15所述的冷却/加热系统，其中，所述第一和第二风扇分别安装在所述管道的第一和第二通道与所述第一和第二出口之间。
17.如权利要求9所述的冷却/加热系统，其中，所述再生式热交换器包括彼此交替叠置的第一流动通道和第二流动通道。
18.如权利要求17所述的冷却/加热系统，其中，所述再生式热交换器包括：
多块彼此交替叠置并交叉的波纹板，以形成所述第一流动通道和第二流动通道；和
设置在相邻波纹板之间用于隔开所述第一和第二流动通道的平板。
19.如权利要求18所述的冷却/加热系统，其中，所述第一流动通道和所述第一通道相通，所述第二流动通道和所述第二通道相通。
20.如权利要求9所述的冷却/加热系统，其中，所述热泵系统的第一和第二热交换器安装成与所述壳体的第一和第二出口相对。
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