CN1912498B - 空调、冷冻系统及其热互补装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空调、冷冻系统，其是由一压缩机，一四向阀，相对设于四分阀两侧的输送导管，二热互补装置，及二热交换器所组成。经由本发明的实施，即便是回转式压缩机的窗型机种，其经由冷媒填充量的加倍与流程的调节，可实现慢速移动、快速降温的目的，同时在高、低压比为4∶1(冷房)或8∶1(暖房)时是冷、暖气机最新颖设计，并可确保室内的舒适感。此外，本发明用于冷冻系统时，四向阀可令冷媒移动方向改向，使除霜不用钨丝，却更具有效率。

Description

空调、冷冻系统及其热互补装置
技术领域
本发明是一种空调、冷冻系统，尤指一种经由一四向阀的切换，使压缩机所送出的高温气态冷媒及润滑油，选择性地通过一热互补装置并送往一室外或室内热交换器，以作为散热(冷凝)，而另一室内或室外热交换器则进行吸热(蒸发)，而所回收的低压气态冷媒及润滑油则安排通过一热互补装置，使冷油升温的同时亦使高压液态冷媒降温，使提供冷房或暖房效果。
背景技术
随着居住环境的差异，为讲究生活品质及舒适性，通常会在室内安装一空调系统，如温带、热带地区安装冷气机，而寒带地区则装设暖气机。但上述的温、寒带的夏日亦常伴随着高温，或冬日的寒流来袭，常令人难以忍受。故冷、暖气供应系统确实有其存在的必要与价值。
目前以空调系统的暖气言，其主要是借由一加热源，例如锅炉将水煮沸至水蒸气，使将暖气沿着管线输送至各住户，但此方式并不适用于无中央空调的住户。而对于一般家庭所采用的冷、暖气机，大都是以钨丝加热方式，以吹送出暖气，由于室内空间的差异，常使得所吹出的暖气不够温暖。此外，常用的电热方式并非一种有效率的暖气供应，且会有耗氧的情况产生。尤有甚者，空调、冷冻系统的冷媒循环时，当其通过蒸发器时，冷媒因温度骤降而吸热，连带地使管路中的润滑油冷化，而形成粘稠状，而不利于压缩机的润滑，往往使得电流安培量增大，令运转时增加负荷，容易造成使用上的危险。
有鉴于此，本发明的申请人本于多年来从事空调、冷冻系统的设计及产销的经验，以及获颁美国及中国中国台湾多项发明专利的事实，例如中国第00107612.4号的「空调冷冻室外主机的气冷二段式散热、冷凝结构(Air cooled two stage condenser for air conditioning andrefrigeration system)」(对应于美国核准第6,092,377号专利发明及中国台湾公告第428077号)，中国第01142171.1号的「复合式蒸发系统及其装置(Compound evaporation system and device thereof)」(对应于美国核准第6,370,901号专利发明及中国台湾公告第457359号)，以及中国台湾公告第494222号的「冷凝强化方法及其装置(Method for reinforcingcondensation and a device thereof)」(对应于美国核准第09/878,415号专利申请发明)，潜心研究，期能突破上述空调、冷冻系统的诸多缺失，经再三实验与测试，进而发展出本发明的「空调、冷冻系统及其热互补装置」。
发明内容
本发明主要目的在于提供一种空调、冷冻系统，其包括：一压缩机，其以管路连接于一四向阀，该四向阀经由切换控制，使高温气态冷媒与油选择性地沿着输送导管朝向室外或室内热交换器流动；二热互补装置，是相对连接于输送导管两端，并进一步分别连接所述室外及室内热交换器，该两热交换器间具必要的管路连接，其中各热互补装置是在一主管两端的封闭端分别向外延伸一歧管及设置一支管，且该主管内的两支管间以多只热互补作用毛细管作为连接，其中该热互补作用毛细管内是流动高压液态冷媒与油，而歧管内则流动低压气态冷媒与油，各热互补装置，各热互补装置的支管一端具有多只分流毛细管，其分别接装于相对应的室外、室内热交换器的盘管，使平行导出或注入液态冷媒与油，通过热互补装置内多只热互补作用毛细管时，可与周围歧管所导入或排出的液态或气态冷媒与油发生热互补后，并进入相关的循环路径；该设于蒸发状态热交换器前段的热互补装置的热互补作用毛细管所通过的来液，可让来自蒸发状态热交换器呈热缺乏的冷油吸收该来液的热量，使油增温软化，并将该高压液态冷媒与油的温度降至最低。
本发明次要目的在于提供一种用于空调、冷冻系统的热互补装置，其是设于蒸发状态热交换器前段，该装置是在一主管两端的封闭端分别向外延伸一歧管及设置一支管，且该主管内的两支管间以多只热互补作用毛细管作为连接，其中该热互补作用毛细管内是流动高压液态冷媒与油，而歧管内则流动低压气态冷媒与油；该支管末端具多只分流毛细管，并分别接装于该热交换器的盘管，使液态冷媒与油平行注入盘管，然后使冷媒与油经由歧管通过该热互补装置再返回压缩机；该热互补装置内热互补作用毛细管所通过的来液，可让来自蒸发器呈热缺乏的冷油吸收该来液的热量，使油增温软化，并将该高压液态冷媒与油的温度降至最低。
本发明所获致的功效，计有如下数点：
(1)该等热互补作用毛细管亦为一种冷凝强化装置，可分散计量毛细管所释出的液态冷媒与油，其于主管内与室内热交换器所蒸发后的冷油形成「温差互补」作用，使该等冷油于热缺乏(heat absence)情况下，在此可吸收来液的热量，从而使得来自计量毛细管所流过的液态冷媒与油降温至最低。
(2)该液体接收器可令液态冷媒与油得到最好的纯度与混合，且混合比例也稀释到最佳且均匀状态。
(3)分流毛细管是将液态冷媒以平行注入方式分散于室内热交换器的盘管内，且具有自我微调能力，使得该室内热交换器获得饱和的等焓(enthalpy)膨胀。
(4)流出室内热交换器的油在离开热互补装置后，已获得初步的增温与软化，然后导管将气态冷媒与油分路同流，并利用与所贴合的另一导管相接触时再度进行热互补作用而增温，使压缩机不致结霜。
(5)本发明可获得以最少油、气比例的最高油、气温度与软度，使压缩机的吸入/吐出温差超过100℃运转，磁场能达到最高功率因素，甚至启动线圈所获得的二次电压、电磁，由于反辅而成为高速运转，继而降低电流安培量，却能增加冷房或暖房效果。
故经由本发明的实施，在未大幅增加系统成本的情况下，即可将现行的冷气系统改装成一暖气供应系统，即便是回转式压缩机的窗型机种，其经由冷媒填充量的加倍与流程的调节，可实现「慢速移动，快速降温」的目的，同时在高、低压比为4∶1(冷房)或8∶1(暖房)时是冷、暖气机最新颖设计，并可确保室内的舒适感。此外，本发明用于冷冻系统时，四向阀可令冷媒移动方向改向，使「除霜不用钨丝」，却更有效率。
附图说明
图1为本发明空调、冷冻系统的整体架构图；
图2为本发明热互补装置的示意图。
具体实施方式
如图1所示，基本上，本发明是由一压缩机2，一四向阀(four wayvalve)4，一输送导管6，二热互补装置8、10，一室外热交换器12，一冷凝结构14，以及一室内热交换器16所组成。
请再参阅图1，如欲进行室内冷房时，压缩机2是将内部的高温高压气态冷媒与润滑油(或称冷冻油)予以吐出，使该气态冷媒与油一同通过一过滤器(filter)3并输送至一四向阀4。其中，该过滤器3内的滤网可初步滤除油中杂质，以避免杂质堵塞后叙的管路，例如毛细管，同时并可将油状气泡进行切割，使包覆于其内的气态冷媒得以释放。
四向阀4是用以切转换该高温气态冷媒与油的流动方向，使其依所欲选择的冷、暖气，而选择性令该高温气态冷媒与油沿着输送导管6输送，使其经由同向的热互补装置8或10分流后，而朝向室外、室内热交换器12、16行进。
输送导管6是以两导管61及62分别连接四向阀4的两管口，使当一导管61作为冷媒的起始(热出)端，而另一导管62则作为返回(冷回)端，反之亦然。本发明异于公知者乃在于，该两导管61及62是由多只细管组成，使获致冷媒与油产生分路同流的效果，以避免单一导管所可能发生的滞流现象，从而影响随后的冷凝(散热)作用。此外，该两导管61及62于四向阀4前段是形成贴合状接触，使发生热互补，亦即热出端与冷回端相贴合，可令返回压缩机2前的气态冷媒与油升温，使油软化后，有助于压缩机2的运转更为顺畅。由于吐气量增大，使压缩机2线圈的热得以释出，进而升温，并降低电流安培量。基于此作用并非为单纯的热交换原理，所以发明人将其称为「第二段热互补」。
热互补装置8是为一辅助分流的分歧管，例如四通管，使以分流方式将高温气态冷媒与油注入热交换器12、16的盘管121、161内。如图2所示，该热互补装置8的主管81上方至少一歧管82连接于导管61，使令高温气态冷媒与油通过主管81，并由下方至少一歧管82导入室外热交换器12的盘管121入口，以便进行冷凝(散热)，使大部分经散热后的液态冷媒与油通过盘管121出口及一逆止阀(check valve)91后，而流入一液体过滤器(distributor filter)92。而为获致所预期的「慢速移动，快速降温」的效果，该盘管121于各回弯处的U形管选择性地连通至少一分流毛细管83，使将部份液态冷媒与油暂存于一液体接收器84内，并由其末端的一导引管85导入一主管81下方的支管86，随即通过多只热互补作用毛细管87，使其与主管81内流动的高温气态冷媒与油进行热互补，使升温后的液态冷媒与油导入上方支管86，并通过一计量毛细管88及一导引管89而流入液体过滤器92，使借由其内的滤网对气泡进行破碎，并过滤杂质。此举可令冷媒于气态经热交换器12散热而转换成液态过程中，形成液态冷媒增压同时兼具减缓来液量的效果。
室外热交换器12及室内热交换器16，是相对设置的两热交换器，是依据高温气态或低温雾态冷媒的进入，并搭配公知的风扇及导热片(公知未予以揭示)，而选择性地进行冷凝(散热)或蒸发(吸热)作用。该室外或室内热交换器12或16将输送过来的冷媒导入室内或室外盘管121或161，但此俱为公知的技艺，在此不拟赘述。
冷凝结构14是将通过液体过滤器92的液态冷媒、油与气泡导入发明人所拥有的公告第494222号专利的第一冷凝强化装置141以进行初步「液、气、油」自我调节流通，使利用该装置孔径细小的毛细管，当液体进入后，是充斥于整只毛细管内，使泡沫被阻挡在管外，而提升冷凝效果。然后经初步处理后的「液、气、油」合流以进入发明人所拥有的第01142171.1号专利的复合式蒸发系统的两液体分配器(distributor)142、143内，使再度进行散热，该两液体分配器142、143是分别设于室外、室内热交换器12、16下方，其间具有一由多只毛细管所组成的第二冷凝强化装置144，使将来液导入室内热交换器16底部复合式蒸发系统的液体分配器143，并为室内热交换器16蒸发后的冷凝水所冲刷而降温，再行通过一第三冷凝强化装置145。其中，通过该第三冷凝强化装置145的来液是呈中性，亦即不致有吸热或放热的现象产生，仅调节纯液态冷媒(不含气泡)与油的量能。
该通过该冷凝结构14的纯液态冷媒与油，再通过一液体过滤器171，并为一逆止阀172所阻挡，使其仅能沿着另一热互补装置10(构件与前述热互补装置8完全相同)的导引管109、计量毛细管108而进入上方支管106，而流向多只热互补作用毛细管107，以分散及分流该计量毛细管108所释出的液态冷媒与油，并汇集于下方支管106后，经由一导引管105导入一液体接收器104内，再分别由多只分流毛细管103将液态冷媒平行注入室内热交换器16的盘管161各回弯处的U形管，以便进行蒸发(吸热)作用，并搭配公知的风扇及导热片(公知未予以揭示)，即可将冷气吹送于室内，而获致预期的冷房效果。而低温气态冷媒与油经由与盘管161相连的下方歧管102汇集并通过主管101，而从其上方歧管102排出，而进入输送导管6的导管62内，使经由热互补且升温后的气态冷媒与油返回压缩机2内，据以形成一冷媒循环路径。
反之，如欲暖房效果时，则经由对四向阀4的切换，使冷媒移动路径与前述的冷房路径反向，亦即使室内热交换器16作为冷凝(散热)器，而室外热交换器12作为蒸发(吸热)器，即可将暖气吹送于室内，即获致所预期的暖房效果。
本发明所揭示的，乃较佳实施例的一种，举凡局部的变更或修饰而源于本发明的技术思想而为熟习该项技艺的人所易于推知者，俱不脱本发明的权利要求书的保护范畴。

Claims (12)

1.一种空调、冷冻系统，其特征在于，包括：
一压缩机，其以管路连接于一四向阀，该四向阀经由切换控制，使高温气态冷媒与油选择性地沿着输送导管朝向室外或室内热交换器流动；
二热互补装置，是相对连接于输送导管两端，并进一步分别连接所述室外及室内热交换器，该两热交换器间具必要的管路连接，其中各热互补装置是在一主管两端的封闭端分别向外延伸一歧管及设置一支管，且该主管内的两支管间以多只热互补作用毛细管作为连接，其中该热互补作用毛细管内是流动高压液态冷媒与油，而歧管内则流动低压气态冷媒与油，各热互补装置的支管一端具有多只分流毛细管，其分别接装于相对应的室外、室内热交换器的盘管，使平行导出或注入液态冷媒与油，通过各热互补装置内多只热互补作用毛细管时，可与周围歧管所导入或排出的液态或气态冷媒与油发生热互补后，并进入相关的循环路径；
该设于蒸发状态热交换器前段的热互补装置的热互补作用毛细管所通过的来液，可让来自蒸发状态热交换器呈热缺乏的冷油吸收该来液的热量，使油增温软化，并将该高压液态冷媒与油的温度降至最低者。
2.如权利要求1所述的空调、冷冻系统，其特征在于，其中该压缩机与四向阀之间设有一过滤器。
3.如权利要求1所述的空调、冷冻系统，其特征在于，其中该输送导管是以两导管分别连接四向阀的两管口，当一导管作为冷媒的起始端，而另一导管则作为返回端。
4.如权利要求3所述的空调、冷冻系统，其特征在于，其中该两导管是由多只细管组成，使冷媒与油产生分路同流。
5.如权利要求3所述的空调、冷冻系统，其特征在于，其中该两导管一段是形成贴合状接触，以产生热互补。
6.如权利要求1所述的空调、冷冻系统，其特征在于，其中该设于冷凝状态热交换器前段的热互补装置至少一歧管连接于输送导管，使将高温气态冷媒与油通过该热互补装置的主管，并由主管下方歧管导入冷凝状态热交换器的盘管入口，使大部分经散热后的液态冷媒与油通过盘管出口及一逆止阀后，而流入一液体过滤器；该盘管连接于多只分流毛细管，使剩余部份液态冷媒与油暂存于一液体接收器内，并由其末端的一导引管导入主管下方的支管，随即通过主管内的多只热互补作用毛细管，使其与主管内流动的高温气态冷媒与油进行热互补作用，并使升温后的液态冷媒与油导入主管上方支管，并通过主管外的一计量毛细管及另一导引管而流入液体过滤器。
7.如权利要求6所述的空调、冷冻系统，其特征在于，其进一步包括一冷凝结构，该冷凝结构连接于室外、室内热交换器间，其是将通过液体过滤器的液态冷媒、油与气泡再通过两组相对设置的冷凝强化装置及液体分配器，且该两液体分配器间另以一冷凝强化装置连接，以去除液态冷媒与油中的气泡。
8.如权利要求7所述的空调、冷冻系统，其特征在于，其中该两液体分配器是分别设于室外、室内热交换器下方。
9.如权利要求1所述的空调、冷冻系统，其特征在于，其中该设于蒸发状态热交换器前段的热互补装置是将经冷凝作用后的液态冷媒与油，先行通过一液体过滤器，并为一逆止阀所阻挡，使其由一导引管、一计量毛细管进入主管上方支管，而流向主管内的多只热互补作用毛细管，并汇集于主管下方支管后，经由另一导引管导入一液体接收器内，再分别由多只分流毛细管将液态冷媒平行注入蒸发状态热交换器的盘管，以进行蒸发作用，借由雾化至蒸发的增压作用，使平行注入具自我微调能力，以达到等焓膨胀的高度饱和情况，而低温气态冷媒与油经由与盘管出口相连的主管下方歧管汇集并通过主管，而从其上方歧管排出，以进入输送导管的导管内，使经由热互补且升温后的气态冷媒与油返回压缩机内。
10.一种用于空调、冷冻系统的热互补装置，其特征在于，其是设于蒸发状态热交换器前段，该热互补装置是在一主管两端的封闭端分别向外延伸一歧管及设置一支管，且该主管内的两支管间以多只热互补作用毛细管作为连接，其中该热互补作用毛细管内是流动高压液态冷媒与油，而歧管内则流动低压气态冷媒与油；
该主管内热互补作用毛细管所通过的来液，可让来自热交换器呈热缺乏的冷油吸收该来液的热量，使油增温软化，并将该高压液态冷媒与油的温度降至最低。
11.如权利要求10所述的用于空调、冷冻系统的热互补装置，其特征在于，其中该支管末端具多只分流毛细管，并分别接装于该热交换器的盘管，使液态冷媒与油平行注入盘管，然后使冷媒与油经由歧管通过该热互补装置及导管，再返回压缩机。
12.如权利要求10所述的用于空调、冷冻系统的热互补装置，其特征在于，其中该热互补装置是将经冷凝作用后的液态冷媒与油，经由一导引管、一计量毛细管进入主管上方支管，而流向多只热互补作用毛细管，并汇集于主管下方支管后，经由另一导引管导入一液体接收器内，再分别由多只分流毛细管将液态冷媒平行注入蒸发状态热交换器的盘管，以进行蒸发作用，使借由雾化至蒸发的增压作用，使平行注入具自我微调能力，以达到等焓膨胀的高度饱和情况，而低温气态冷媒与油经由与盘管出口相连的主管下方歧管汇集并通过主管，而从其上方歧管排出，以进入导管内，使经由热互补且升温后的气态冷媒与油返回压缩机内。
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