CN100371658C - 热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在空调器中使用的热交换器，该热交换器在形成制冷剂路径的管子中具有路径转换单元。该路径转换单元用于根据致冷或加热载荷转换通过该管子的制冷剂的流动路径，从而调节该制冷剂的流速。使用路径转换单元具有根据外部载荷实现有效控制其致冷或加热能力的效果。

Description

热交换器
技术领域
本发明涉及一种空调器，更具体地说，涉及一种热交换器，该热交换器包括用于转换制冷剂流动路径的路径转换元件，因而实现根据外部载荷容易控制冷却或加热的能力，并涉及使用该热交换器的空调器。
背景技术
通常，空调器是用于致冷或加热房间以便产生更加舒适的房间环境的设备。空调器吸入室内空气以加热或冷却该空气，并将该加热或冷却的空气排入房间内。
图1是示意地示出常规空调器结构的简图。图2是示意地示出常规热交换器内部的简图。
如图1所示，常规的空调器包括：压缩机2，其将低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压状态；冷凝器(即致冷时的室外热交换器4，或加热时的室内热交换器8)，其通过将热辐射到周围使从该压缩机2排出的制冷剂冷凝成液态制冷剂；膨胀元件6，将由该冷凝器凝结的液态制冷剂膨胀为低温低压的气态/液态两相制冷剂；以及蒸发器(即致冷时的室内热交换器8，或加热时的室外热交换器4)，其通过吸收来自周围的热量将该两相制冷剂变成气态制冷剂。
该压缩机2是具有不变容量的恒速压缩机。在这种类型的压缩机中，旁通元件10安装在该压缩机2的吸入和排出部分之间，以便当所希望的致冷载荷与该压缩机2的容量相比较低时控制该压缩机的容量。
该旁通元件10包括：连接该压缩机2的吸入部分和排出部分的旁通路径12；以及设置在该旁通路径12以打开或关闭该旁通路径12的打开/关闭阀14。
该室外热交换器4包括：板形热交换器主体16，其在制冷剂和室外空气之间进行热交换操作；设置在该热交换器主体16一侧的吸入集管18，以吸入从该压缩机2排出的制冷剂；从该吸入集管18分支的一个或多个管子20；以及排出集管22，以排出经过换热的制冷剂，管子20在该排出集管22汇合。
该室内热交换器的内部结构可以同样的方式用于室外热交换器。
当具有上述结构的常规空调器进行致冷操作时，首先，从压缩机2排出的高温高压制冷剂被引进用作冷凝器的室外热交换器4中，因而该制冷剂向周围辐射热。
因此，已经通过该室外热交换器4的制冷剂在通过该膨胀元件6的同时膨胀为低温低压状态。此后，该低温低压状态的制冷剂被引进该室内热交换器8中。
一旦被引进该室内热交换器8中之后，该制冷剂从室内空气吸收热量，因而实现致冷房间。
同时，当需要减少该压缩机2的容量时，该打开/关闭阀14被打开，以便从该压缩机2排出的部分制冷剂通过该旁通路径12再次被引进该压缩机2的吸入部分。
常规空调器的缺点在于，作为根据致冷载荷控制该空调器致冷能力的方法，使从该压缩机2排出的制冷剂分流，以调节该制冷剂的流速。但是，根据外部载荷改变被分流的制冷剂的流速存在限制。而且，由于驱动压缩机所需要的电力消耗是常量的缘故，因此常规空调器存在过多的电力消耗，因而能量效率较低。
发明内容
因此，考虑到上述问题提出本发明，并且本发明的目的在于提供一种热交换器，其中提供制冷剂路径转换单元，因而根据变化的外部载荷实现致冷或加热能力的适当控制，本发明的目的还在于提供一种使用该热交换器的空调器。
根据本发明，上述和其他目的通过提供一种热交换器实现，该热交换器包括：形成在热交换器主体里面用于使制冷剂通过的制冷剂路径；以及至少一个设置在制冷剂路径中以转换该制冷剂的流动路径的路径转换单元，以便调节通过该制冷剂路径的制冷剂的流速。
优选地，该路径转换单元可以包括：使通过该制冷剂路径的制冷剂分流的旁通路径；以及打开或关闭该旁通路径的打开/关闭阀。
优选地，该至少一个路径转换单元可以包括多个路径转换单元。
优选地，该制冷剂路径可以包括：吸入制冷剂的吸入集管；排出经过换热的制冷剂的排出集管；以及至少一个将该吸入集管连接于该排出集管、用于使制冷剂通过的管子。
优选地，该旁通路径可以形成在该管子和该排出集管之间。
优选地，该打开/关闭阀可以安装在该制冷剂路径和该旁通路径之间的连接位置。
优选地，该打开/关闭阀可以是三通阀。
优选地，该至少一个管子可以包括从该吸入集管分支的多个管子。
优选地，该至少一个路径转换单元可以包括多个路径转换单元，并且该每个路径转换单元的旁通路径连接于其中一个相关的管子。
优选地，该管子具有多个弯曲的形状，并且该旁通路径可以将该管子的弯曲部分连接于该排出集管。
在用于根据本发明的空调器的热交换器中，由于在形成制冷剂路径的管子上安装了路径转换单元，因此能够通过根据致冷或加热载荷转换通过该管子的制冷剂的流动路径，调节该制冷剂的流速。这样具有根据外部载荷有效控制致冷或加热能力的作用。
而且，当具有路径转换单元的热交换器与可变容量的压缩机一起使用时，即使在低载荷条件下以减少的能量消耗也能实现容量的变化。
附图说明
从下面结合附图的详细描述中，将更加清楚地了解本发明的上述和其他目的、特性以及其他优点，其中：
图1是示意地示出常规空调器的结构简图；
图2是示意地示出常规热交换器内部的结构简图；
图3是示意地示出根据本发明实施例的空调器的结构简图；及
图4是示意地示出根据本发明实施例的热交换器内部的结构简图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的实施例。
图3是示意地示出根据本发明实施例的空调器的结构简图。图4是示意地示出设置在根据本发明实施例的空调器中的热交换器的内部的结构简图。
如图3所示，根据本发明的空调器包括：压缩机50，以将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压状态；冷凝器(即致冷时的室外热交换器52，或加热时的室内热交换器54)，以通过向周围辐射热量将从该压缩机50排出的制冷剂凝结成液态制冷剂；膨胀元件56，以将由该冷凝器凝结的液态制冷剂膨胀为低温低压的气态/液态两相制冷剂；以及蒸发器(即致冷时的室内热交换器54，或加热时的室外热交换器52)，其通过吸收周围的热量将该两相制冷剂变成气态制冷剂。
该压缩机50可以是具有不变容量的恒速压缩机，或者是可变容量的压缩机。下面的描述限于使用恒速压缩机。
该室内热交换器54包括：形成在热交换器主体64里面用于使制冷剂通过的制冷剂路径；以及转换该制冷剂流动路径的路径转换单元70，以便调节通过该制冷剂路径的制冷剂的流速。
该制冷剂路径包括：吸入制冷剂的吸入集管60；排出经过换热的制冷剂的排出集管62；以及将该吸入集管60连接于该排出集管62的多个管子，用于使制冷剂能够从该吸入集管60流到该排出集管62。
该多个管子从该吸入集管60分支，并且每个管子具有多个弯曲的形状。
该排出集管62构造成该多个管子在那里汇合。
该热交换器主体64具有板形。该多个管子被该热交换器主体64包围。吸入集管60和排出集管62两者可以一起设置在该热交换器主体64的一侧，或者分别设置在该热交换器主体64的两侧。
关于该多个管子，下面的描述限于只有两个管子，即第一管子66和第二管子68。
该第一和第二管子66和68每个的一端连接于吸入集管60，而该第一和第二管子66和68每个的另一端连接于排出集管62。
该路径转换单元70包括：第一和第二旁通路径72和76；以及分别打开或关闭该第一和第二旁通路径72和76的打开/关闭阀74和78。该第一和第二旁通路径72和76分别将该第一和第二管子66和68的弯曲部分连接于该排出集管62，以使经过该第一和第二管子66和68的制冷剂分流到排出集管62。
虽然本发明的实施例限于这样的结构，其中该第一和第二旁通路径72和76分别设置在该第一和第二管子66和68选定的弯曲部分，但是应当理解，本发明不限于该实施例，并且多个旁通路径可以设置在该第一和第二管子66和68的多个位置。
该打开/关闭阀74和78是安装在该第一和第二管子66和68的选定弯曲部分和该第一和第二旁通路径72和76之间的三通阀。根据该打开/关闭阀74和78的操作，当根据低致冷载荷需要减少该制冷剂的流速时，打开该第一和第二旁通路径72和76，而当制冷剂的流速适合于所希望的致冷载荷时，则关闭该第一和第二旁通路径72和76。
在本发明的一个可选实施例中，可在第一个第二旁通路径72和76分别安装电磁阀，用于打开或关闭旁通路径72和76。
以下，将说明具有根据本发明的室内热交换器的空调器的运行。
当本发明的空调器在致冷模式运行时，首先，在压缩机50中被压缩的高温高压制冷剂引进用作冷凝器的室外热交换器52中。因而该制冷剂向周围辐射热量。
然后，已经通过该室外热交换器52的制冷剂在通过该膨胀元件56的同时膨胀成低温低压状态。此后，该低温低压制冷剂被引入该室内热交换器54中。
一旦被引进该室内热交换器54中之后，该制冷剂通过该吸入集管60被分开，以引进该第一和第二管子66和68中。从而，该制冷剂在通过该第一和第二管子66和68的同时与室内空气进行热交换。然后，在从该排出集管62排出之后，该制冷剂再次循环进入该压缩机50。
如上所述，该制冷剂在通过该室内热交换器54的同时吸收来自室内空气的热量，从而使房间致冷。
在这种情况下，当致冷载荷较低时，该第一和第二三通阀74和78操作以打开该第一和第二旁通路径72和76。
如果该第一和第二旁通路径72和76被打开，通过该室内热交换器54的第一和第二管子66和68的制冷剂通过该第一和第二三通阀74和78被分流到该第一和第二旁通路径72和76中。
当致冷载荷较低时，将通过该第一和第二管子66和68的制冷剂分流到该第一和第二旁通路径72和76中，有效地减少该制冷剂和室内空气之间的热交换，使得该制冷剂从室内空气中接收较少的热量。这样确保房间的制冷度能够被降低到与低致冷载荷成比例。
因此，房间的致冷温度能够以较高致冷载荷灵敏度调节。
同时，虽然上面的描述限制在将该路径转换单元70安装在室内热交换器54中，该但是路径转换单元70可以设置在室外热交换器52中，以根据加热载荷转换通过该室外热交换器52的制冷剂的流动路径，用于控制加热能力。
而且，在本发明的可选实施例中，压缩机50可以是可变容量压缩机。利用可变容量压缩机具有若干优点。例如，可以减小在该热交换器里面的制冷剂路径的尺寸以及减少驱动该压缩机所需电能的消耗。还有，能够更加灵敏地响应致冷载荷，因此，能够实现致冷效率的提高。
从上面的描述中明显看出，用于根据本发明的空调器的热交换器具有以下效果。
首先，根据本发明，路径转换单元设置在该热交换器中形成制冷剂路径的管子中。该路径转换单元用于根据致冷或加热载荷转换通过该管子的制冷剂的流动路径，而调节该制冷剂的流速。该路径转换单元的使用具有根据外部载荷实现有效控制其致冷或加热能力的效果。
其次，当具有路径转换单元的热交换器与可变容量的压缩机一起使用时，即使在低载荷条件下以减少量的电能消耗也可以实现容量的改变。
虽然为了说明的目的描述了本发明的优选实施例，本领域的技术人员应当理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围和精神实质的情况下可以进行各种修改、添加和替代。

Claims (8)

1.一种在空调器中使用的热交换器，包括：
形成在热交换器主体里面用于使制冷剂通过的制冷剂路径；以及
至少一个设置在制冷剂路径中以转换制冷剂流动路径的路径转换单元，以便调节通过该制冷剂路径的制冷剂的流速，所述路径转换单元包括使通过该制冷剂路径的制冷剂分流的旁通路径，
其中该制冷剂路径包括：
吸入制冷剂的吸入集管；
排出经过换热的制冷剂的排出集管；以及
至少一个将该吸入集管连接于该排出集管、用于使制冷剂通过的管子，
其中该旁通路径形成在该管子和该排出集管之间。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其中该路径转换单元包括：
打开或关闭该旁通路径的打开/关闭阀。
3.根据权利要求2所述的热交换器，其中提供多个路径转换单元。
4.根据权利要求2所述的热交换器，其中该打开/关闭阀安装在该制冷剂路径和该旁通路径之间的连接位置。
5.根据权利要求2所述的热交换器，其中该打开/关闭阀是三通阀。
6.根据权利要求1所述的热交换器，其中提供从该吸入集管分支的多个管子。
7.根据权利要求6所述的热交换器，其中，提供多个路径转换单元，并且每个该路径转换单元的旁通路径连接于其中一个相关的管子。
8.根据权利要求1所述的热交换器，
其中该管子具有多个弯曲的形状，并且
其中该旁通路径将该管子的弯曲部分连接于该排出集管。
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