CN100472151C - 空气调节器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种空气调节器，其可以在普通冷却模式中操作，其中室内空气与主蒸发器中的第一制冷剂进行热交换从而冷却，或者可以选择在快速冷却模式中操作，其中室内空气与包括用于第一制冷剂的主蒸发器和用于第二制冷剂的快速冷却冷凝器的中间热交换器进行热交换从而首先被冷却，并且随后在用于第二制冷剂的快速冷却蒸发器中再次冷却。因此，可以获得快速适宜的空气冷却。

Description

空气调节器
相关申请的交叉参考
技术领域
本发明涉及一种空气调节器。更特别地，本发明涉及一种空气调节器，其中空气在第一阶段中与第一制冷剂进行热交换而被冷却一次，随后在第二阶段中与第二制冷剂进行热交换而再次被冷却。
背景技术
通常，空气调节器是用来冷却或者加热房间、净化空气并且除去空气中的湿气，从而产生更加舒适和适宜的室内环境。
在空气调节器的上述多种功能中，冷却空气是通过室内空气与制冷剂之间进行热交换的下述的冷却循环而实现的。
图1的框图示出了根据常规技术的空气调节器的冷却循环。
如图1所示，所述空气冷却循环包括：压缩机2，汽化的制冷剂在所述压缩机2中受到高压作用而变为压缩空气；冷凝器4，在所述冷凝器4中，由于制冷剂与空气进行热交换，从而所述压缩制冷剂受到冷凝，其温度降低；膨胀阀6，所述冷凝后的制冷剂在所述膨胀阀6中发生膨胀，并且压力降低；以及蒸发器8，低温低压的液体制冷剂在所述蒸发器8中与空气进行热交换，从而发生蒸发。
所述压缩机2分为具有一个压缩机的单个型和具有至少两个压缩机的多个型。所述单个型的压缩机2分成其压缩容量根据负载量而变化的变换器型，以及压缩容量总是不变的恒定速度型。在所述多个型的压缩机2中，至少两个压缩机根据负载量选择地工作。
根据现有技术的空气调节器所发生的冷却循环，室内的空气由蒸发器8中制冷剂的蒸发热而得以冷却，当蒸发器8中发生蒸发的制冷剂顺序通过压缩机2、冷凝器4以及膨胀阀6时，其恢复为所述低温低压的液态制冷剂。
根据现有技术的空气调节器具有如下的问题：
就是，在室内空气温度和目标温度差别很大的情况下，这种情况在空气调节器开始工作的阶段或者炎热的室外空气被吹进房间内部的时候就会遇到，空气调节器不能立刻冷却空气，因为冷却能力无法快速地提高。
发明内容
因此，提供本发明以解决上述的缺点和问题。本发明的一个方面是提供一种可以快速冷却空气的空气调节器，因此即使负载量很大也可以立即向使用者提供适宜的空气。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种空气调节器，包括：第一冷却循环和第二冷却循环，该第一冷却循环包括：对第一制冷剂进行压缩的主压缩机；主冷凝器，被所述主压缩机压缩后的所述第一制冷剂在所述主冷凝器中进行冷凝；主膨胀阀，被所述主冷凝器冷凝后的所述第一制冷剂在所述主膨胀阀中进行膨胀；主蒸发器，在所述主蒸发器中，从所述主膨胀阀排出的第一制冷剂与周围空气进行热交换，并且蒸发，从而冷却周围空气；以及该第二冷却循环包括快速冷却蒸发器，其利用第二制冷剂再次冷却被主蒸发器冷却后的空气，所述第二制冷剂与主蒸发器中的第一制冷剂进行热交换，从而发生冷凝。
所述第二冷却装置包括：快速冷却冷凝器，所述第二制冷剂在所述快速冷却冷凝器中与所述主蒸发器的第一制冷剂进行热交换，从而发生冷凝；快速冷却膨胀阀，在所述快速冷却冷凝器中冷凝后的第二制冷剂在所述快速冷却膨胀阀中发生膨胀；快速冷却蒸发器，在所述快速冷却蒸发器中，从所述快速冷却膨胀阀排出的第二制冷剂与所述主蒸发器中冷却的空气进行热交换，从而发生蒸发；以及快速冷却压缩机，在所述快速冷却压缩机中，在快速冷却蒸发器中已发生蒸发的第二制冷剂受到压缩。
所述空气调节器还包括控制整个空气调节器的控制器，从而在普通冷却模式中利用第一制冷剂的冷却循环对空气进行冷却，或者可以在快速冷却模式中利用第一和第二制冷剂的冷却循环进行快速冷却。
第二制冷剂与第一制冷剂相比为具有较低蒸发热量的材料，从而使得第二制冷剂可以与第一制冷剂进行热交换而冷凝。
所述第一制冷剂为R-22，而第二制冷剂为R-23。
根据本发明的另一个方面，提供了一种空气调节器，包括：对第一制冷剂进行压缩的主压缩机；对由所述主压缩机压缩后的第一制冷剂进行冷凝的主冷凝器；使在所述主冷凝器中发生冷凝后的所述第一制冷剂进行膨胀的主膨胀阀；主蒸发器，在所述主蒸发器中，从所述主膨胀阀排出的第一制冷剂与周围空气进行热交换，并发生蒸发，从而冷却周围空气；以及具有冷却循环的快速冷却装置，其使用第二制冷剂对在所述主蒸发器冷却过一次的周围空气进行再次冷却，所述第二制冷剂通过与所述主蒸发器的第一制冷剂进行热交换而发生冷凝，其中所述快速冷却装置包括：快速冷却冷凝器，在所述快速冷却冷凝器中，所述第二制冷剂与主蒸发器的第一制冷剂进行热交换，从而发生冷凝；快速冷却再冷凝器，在所述快速冷却冷凝器中冷凝后的第二制冷剂在所述快速冷却再冷凝器中通过与周围空气进行热交换而再次发生冷凝；快速冷却膨胀阀，所述经过再次冷凝的第二制冷剂在所述快速冷却膨胀阀中发生膨胀；快速冷却蒸发器，从所述快速冷却膨胀阀排出的第二制冷剂在快速冷却蒸发器中通过与在所述主蒸发器中冷却后的空气进行热交换而发生蒸发；以及快速冷却压缩机，其用于对在所述快速冷却蒸发器中蒸发的第二制冷剂进行压缩。
所述快速冷却再冷凝器包括流有所述第二制冷剂的汇集制冷剂管，以及用于产生吹力的汇集吹风机，从而使得汇集制冷剂管中的第二制冷剂与周围空气进行热交换而发生冷凝。
所述空气调节器还包括控制整个空气调节器的控制器，从而在普通冷却模式中利用第一制冷剂的冷却循环而冷却空气，或者可选择的，在快速冷却模式中利用第一和第二制冷剂的冷却循环而快速冷却空气。
所述第二制冷剂与第一制冷剂相比为具有较低蒸发热量的材料，从而使得第二制冷剂与第一制冷剂进行热交换而发生冷凝。
所述第一制冷剂为R-22，第二制冷剂为R-23。
所述空气调节器还包括用于产生吹力的室内吹风机，可以使得在主蒸发器中冷却后的空气顺序通过快速冷却蒸发器，从而进行热交换。
根据本发明实施例的空气调节器的优点在于，通过同时进行使用第一制冷剂的普通冷却循环以及使用第二制冷剂的快速冷却循环，可以获得快速而适宜的冷却，在所述快速冷却循环中，被普通冷却循环冷却的室内空气被快速冷却循环再次冷却。
根据本发明实施例的空气调节器的优点在于，可以根据使用者的需要和室内的负载，选择在普通冷却模式中只进行第一冷却循环或者在快速冷却模式中同时进行第一和第二冷却循环，从而提高了能量效率。
根据本发明实施例的空气调节器的优点在于，使用R-22作为第一制冷剂而使用R-23作为第二制冷剂，并采用了双重冷却循环以确保产生过冷，从而在快速冷却模式中，所述主蒸发器的第一制冷剂和快速冷却冷凝器的第二制冷剂可以彼此进行热交换。
附图说明
根据下面叙述的示例性实施例，并结合附图，本发明的上述和/或其它方面及优点将会变得清楚并更易于理解，其中：
图1示出了根据现有技术的空气调节循环的结构框图；
图2示出了根据本发明实施例的空气调节器的立体图；
图3示出了根据本发明实施例的空气调节循环的结构框图；
图4示出了根据本发明实施例的空气调节器的中间热交换器的立体图；
图5示出了沿着图4中A-A线的剖面图；
图6部分地示出了根据本发明实施例的空气调节器的快速冷却蒸发器的立体图；
图7示出了根据本发明的空气调节循环的图表。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中相同的数字标记一直都表示相同的元件。下述实施例参考附图而解释本发明。
图2示出了根据本发明实施例的空气调节器的立体图，图3示出了空气调节循环的结构框图，图4示出了空气调节器的中间热交换器的立体图，图5示出了沿着图4中A-A线的剖面图，图6示出了空气调节器的快速冷却蒸发器的立体图，以及图7示出了根据本发明的空气调节循环的图表。
根据本发明实施例的空气调节器包括用于与低温低压制冷剂进行热交换从而冷却室内空气的室内单元50，以及用于使进行了热交换的制冷剂回复到低温低压状态的室外部分52。
上述的空气调节器利用第一冷却循环和第二冷却循环冷却室内空气，在所述第一冷却循环中，室内空气与第一制冷剂进行热交换，在所述第二冷却循环中，通过第一冷却循环而冷却后的室内空气再次与第二制冷剂进行热交换，从而再次冷却，因此相比第一冷却循环冷却的室内空气具有更低的温度。
所述第一冷却循环包括：用于压缩第一制冷剂的主压缩机60；对压缩后的第一制冷剂进行冷凝并发出热量的主冷凝器62；使冷凝后的第一制冷剂发生膨胀的主膨胀阀64；以及蒸发所述第一制冷剂，吸收室内空气热量的主蒸发器66。
所述主压缩机60可以是单个型或者多个型的压缩机。在主压缩机60是单个型的情况下，它也可以是变换器或者恒定速度型。所述主蒸发器66布置在室内单元50中，从而使得第一制冷剂可以与室内空气进行热交换，所述主压缩机62布置在室外单元52中，从而使得第一制冷剂不会向室内空气发出热量，因为制冷剂在被冷凝的同时发出热量。
用在第一冷却循环中的第一制冷剂优选为图7所示的空气调节循环图表中的R-22，其在所述主冷凝器62中的冷凝温度为43.9℃，在所述主蒸发器66中的蒸发温度为-16.8℃。
所述第二冷却循环包括：用于快速压缩第二制冷剂的快速冷却压缩机70；用于对压缩后的第二制冷剂进行冷凝的快速冷却冷凝器72；用于使冷凝后的第二制冷剂发生膨胀的快速冷却膨胀阀74；以及快速冷却蒸发器76，从所述快速冷却膨胀阀74中排出的第二制冷剂在所述快速冷却蒸发器中发生蒸发，吸收被主蒸发器66冷却的室内空气的热量的。
与主压缩机60相似，所述快速冷却压缩机70优选为单个型或者多个型。而且，在快速冷却压缩机70是单个型的情况中，它可以是变换器或者恒定速度型。
所述快速冷却冷凝器72布置在室内单元50中，并这样构造，从而所述快速冷却冷凝器72中的第二制冷剂与所述主蒸发器66中的第一制冷剂进行热交换。
在下文中，快速冷却冷凝器72与主蒸发器66相结合称为中间热交换器80，其在快速冷却冷凝器72中的第二制冷剂与主蒸发器66中的第一制冷剂之间产生热交换。
所述中间热交换器80构造为双管，包括作为第一制冷剂管82的内管，其中流有第一制冷剂，以及作为第二制冷剂管84的外管，其中流有第二制冷剂。
在所述中间热交换器80的双管中，第一制冷剂管82和第二制冷剂管84为同心的，并且这样构造，从而使第一和第二制冷剂彼此朝相反的方向流动。
所述中间热交换器80的双管是由具有良好热交换能力的材料制成，从而使得第一制冷剂和第二制冷剂之间易于产生热交换。优选地，所述中间热交换器80还包括多个位于双管外部的热交换销86，从而使得周围空气和第一制冷剂之间的热交换易于在双管中进行。
在所述中间热交换器80中，由于所述第二制冷剂管84布置在第一制冷剂管82之内，从而所述第二制冷剂不会直接与周围的空气进行热交换。
另外，从快速冷却冷凝器72中出来的第二制冷剂，在被快速冷却膨胀阀74膨胀之后，被快速冷却再冷凝器78再次冷凝。
提供快速冷却再冷凝器78，以使从所述快速冷却冷凝器72中出来的第二制冷剂与室外的热空气进行热交换，从而发生冷凝。
所述快速冷却再冷凝器78包括汇集制冷剂管78a和汇集制冷剂管78b，与中间热交换器80的快速冷却冷凝器72以及快速冷却膨胀阀74相连接的，从中间热交换器80的快速冷却冷凝器72出来的第二制冷剂通过它流动，以及将室外空气吹向汇集制冷剂管78a的，从而使得汇集制冷剂管78a的第二制冷剂与室外空气进行热交换，从而被再次冷凝。
由于所述第二制冷剂发生冷凝时发出热量，所述汇集制冷剂管78a优选安装在室外单元52中，从而使所述汇集制冷剂管78a的第二制冷剂不向室内空气释放热量。所述汇集制冷剂管78a的外部具有多个热交换销，从而便于其中的制冷剂与室外空气之间进行热交换。
所述快速冷却蒸发器76安装在室内单元50中，并且布置在所述中间热交换器80的室内空气流动方向的正前方，从而使得在所述主蒸发器66中冷却后的室内空气与所述快速冷却蒸发器76的第二制冷剂进行热交换，从而对其进行再次冷却。
位于所述中间热交换器80正前方的快速冷却蒸发器76包括：流有第二制冷剂的快速冷却制冷剂管76a，以及多个配置在所述快速冷却制冷剂管76a外部的快速冷却热交换销76b。特别地，所述快速冷却热交换销76b可以沿着所述快速冷却制冷剂管76a的纵向布置，从而减少室内空气的气流阻力。
在所述第二冷却循环中使用的第二制冷剂需要具有一定的冷凝温度，从而使得制冷剂可以与所述中间热交换器80中的第一制冷剂进行热交换而得以冷凝，并且所述第二制冷剂比所述主蒸发器66的第一制冷剂具有更低的蒸发热。因此所述第二制冷剂优选为R-23。就是说，第二制冷剂具有如图7所示的空气调节图表，在快速冷却冷凝器72中的冷凝温度约为-23.5℃，而在快速冷却蒸发器76中的蒸发温度约为-79.7℃。
另外，在第二冷却循环中，对所述快速冷却压缩机70和快速冷却压缩机70的容量进行控制，从而即使所述中间热交换器80中的第一制冷剂不仅吸收了室内空气的热量，还吸收了第二制冷剂的热量，也可以冷却室内空气。
根据本发明实施例的空气调节器还可以包括布置在室内单元50中的室内吹风器90，其用于产生吹力，在将室内空气引入室内单元50之后将室内空气吹向房间，并且顺序地穿过中间热交换器80和快速冷却蒸发器76。根据本发明实施例的空气调节器还可包括布置在室外单元52中的室外吹风器92，其用于产生吹力，将室外空气吹到主冷凝器62。
所述空气调节器还可包括控制整个空气调节器的控制器(未示出)，用于选择在普通冷却模式和快速冷却模式中操作，在所述普通冷却模式中，室内空气靠第一冷却循环冷却，所述快速冷却模式中，室内空气由第一冷却循环进行冷却后，由第二冷却循环进行再次冷却。
所述控制器控制空气调节器，以根据目前室内温度和目标室内温度之间的差别所产生的负载量，或者根据使用者的模式选择，选择在普通冷却模式或者快速冷却模式中操作。
上述空气调节器如下操作。
在普通模式操作中，只有第一冷却循环工作，而第二冷却循环保持停止。
就是说，在所述主压缩机60中对所述第一制冷剂进行压缩，以使其具有高压；在所述主冷凝器62中使其与室外空气吹风机92吹动的室外空气进行热交换，从而使其发生冷凝以具有较低温度；并且随后在所述主膨胀阀64中发生膨胀，以具有低温低压。
在所述主膨胀阀64中发生膨胀后，所述第一制冷剂与所述室内空气吹风机90吹动的室内空气进行热交换，并发生蒸发，从而通过与所述中间热交换器80的主蒸发器66中的第一制冷剂进行热交换，以冷却室内空气。
在这个示例中，由于第二冷却循环保持停止，从而在所述中间热交换器80中的第一制冷剂和第二制冷剂之间没有热交换。室内空气由所述中间热交换器80进行冷却后，由所述室内空气吹风机90吹到快速冷却蒸发器76处，但是空气被吹出而不与所述快速冷却蒸发器76中的第二制冷剂发生热交换。
另一方面，在所述快速冷却操作中，所述第一和第二冷却循环都运行。
就是说，所述第一制冷剂循环通过中间热交换器80的主压缩机60、主冷凝器62、主膨胀阀64和主蒸发器66，并与室内空气吹风机90吹动的室内空气进行热交换，从而在中间热交换器80的主蒸发器66中蒸发。室内空气与所述中间热交换器80的主蒸发器66中的第一制冷剂进行热交换，从而得以冷却。
同时，在快速冷却压缩机70中对所述第二制冷剂进行压缩，以使其具有高压，然后在所述中间热交换器80的快速冷却冷凝器72中，使压缩后的第二制冷剂与所述中间热交换器80的主蒸发器中的第一制冷剂进行热交换，从而使其发生冷凝。
所述第二制冷剂在所述中间热交换器80的快速冷却冷凝器72中发生冷凝后，其与所述汇集制冷剂管78b吹到快速冷却再冷凝器78中的室外空气进行热交换，从而再次发生冷凝，并且再次冷凝后的第二制冷剂在所述快速冷却膨胀阀74中发生膨胀。
所述第二制冷剂在所述快速冷却膨胀阀74中膨胀后具有低温低压，其与在所述中间热交换器80的主蒸发器66中冷却后的室内空气进行热交换，从而发生蒸发。所述室内空气与所述快速冷却蒸发器76中的第二制冷剂进行热交换，从而进行再次冷却，随后排出。
在所述快速冷却模式的操作过程中，所述第二制冷剂顺序地循环通过快速冷却压缩机70、快速冷却冷凝器72和快速冷却膨胀阀74以及快速冷却蒸发器76，从而使得室内冷却。
根据本发明实施例的空气调节器具有如下优点：
首先，同时操作普通冷却循环和快速冷却循环，可以获得快速并且适宜的冷却，所述普通冷却循环使用第一制冷剂，所述快速冷却循环使用第二制冷剂，其中被普通冷却循环冷却的室内空气由所示快速冷却循环进行再次冷却。
第二，可以根据使用者的需要和室内的负载，选择在普通冷却模式中只进行第一冷却循环，或者在快速冷却模式中同时进行第一和第二冷却循环，从而提高了能量效率。
第三，使用R-22作为第一制冷剂而使用R-23作为第二制冷剂，并采用了双重冷却循环，可以确保产生过冷，从而在快速冷却模式中，所述主蒸发器中的第一制冷剂和所述快速冷却冷凝器中的第二制冷剂可以彼此进行热交换。

Claims (11)

1.一种空气调节器，包括：
第一冷却循环和第二冷却循环，该第一冷却循环包括：
对第一制冷剂进行压缩的主压缩机；
主冷凝器，被所述主压缩机压缩后的所述第一制冷剂在所述主冷凝器中进行冷凝；
主膨胀阀，被所述主冷凝器冷凝后的所述第一制冷剂在所述主膨胀阀中进行膨胀；
主蒸发器，在所述主蒸发器中，从所述主膨胀阀排出的第一制冷剂与周围空气进行热交换，并且蒸发，从而冷却周围空气；以及
该第二冷却循环包括快速冷却蒸发器，其利用第二制冷剂再次冷却被主蒸发器冷却后的空气，所述第二制冷剂与主蒸发器中的第一制冷剂进行热交换，从而发生冷凝。
2.如权利要求1所述的空气调节器，其特征在于，所述第二冷却循环包括：
快速冷却冷凝器，在所述快速冷却冷凝器中，所述第二制冷剂通过与所述主蒸发器的第一制冷剂进行热交换而发生冷凝；
快速冷却膨胀阀，在冷凝器中冷凝后的所述第二制冷剂在所述快速冷却膨胀阀中发生膨胀；以及
快速冷却压缩机，其用于对在所述快速冷却蒸发器中发生蒸发的第二制冷剂进行压缩。
3.如权利要求1所述的空气调节器，其特征在于，还包括控制器，其控制整个空气调节器，从而使得室内空气在普通冷却模式中利用第一冷却循环而得以冷却，或者可选择地，在快速冷却模式中利用第一和第二冷却循环而得以冷却。
4.如权利要求1至3中任一项所述的空气调节器，其特征在于，所述第二制冷剂为一种具有低于第一制冷剂的蒸发热量的材料，从而所述第二制冷剂可以与第一制冷剂进行热交换，从而发生冷凝。
5.如权利要求4所述的空气调节器，其特征在于，所述第一制冷剂为R-22，而第二制冷剂为R-23。
6.一种空气调节器，包括：
对第一制冷剂进行压缩的主压缩机；
对由所述主压缩机压缩后的第一制冷剂进行冷凝的主冷凝器；
使在所述主冷凝器中发生冷凝后的所述第一制冷剂进行膨胀的主膨胀阀；
主蒸发器，在所述主蒸发器中，从所述主膨胀阀排出的第一制冷剂与周围空气进行热交换，并发生蒸发，从而冷却周围空气；以及
具有冷却循环的快速冷却装置，其使用第二制冷剂对在所述主蒸发器冷却过一次的周围空气进行再次冷却，所述第二制冷剂通过与所述主蒸发器的第一制冷剂进行热交换而发生冷凝，
其中所述快速冷却装置包括：
快速冷却冷凝器，在所述快速冷却冷凝器中，所述第二制冷剂与主蒸发器的第一制冷剂进行热交换，从而发生冷凝；
快速冷却再冷凝器，在所述快速冷却冷凝器中冷凝后的第二制冷剂在所述快速冷却再冷凝器中通过与周围空气进行热交换而再次发生冷凝；
快速冷却膨胀阀，所述经过再次冷凝的第二制冷剂在所述快速冷却膨胀阀中发生膨胀；
快速冷却蒸发器，从所述快速冷却膨胀阀排出的第二制冷剂在快速冷却蒸发器中通过与在所述主蒸发器中冷却后的空气进行热交换而发生蒸发；以及
快速冷却压缩机，其用于对在所述快速冷却蒸发器中蒸发的第二制冷剂进行压缩。
7.如权利要求6所述的空气调节器，其特征在于，所述快速冷却冷凝器包括第二制冷剂穿过其中流动的汇集制冷剂管，以及用于产生吹力的汇集吹风机，使得所述汇集制冷剂管中的第二制冷剂通过与周围空气进行热交换而冷凝。
8.如权利要求6或7所述的空气调节器，其特征在于，还包括控制整个空气调节器的控制器，从而使得空气在普通冷却模式中利用第一制冷剂的冷却循环而得以冷却，或者可选择地，在快速冷却模式中利用第一和第二制冷剂的冷却循环而得以快速冷却。
9.如权利要求6或7所述的空气调节器，其特征在于，所述第二制冷剂为一种具有低于第一制冷剂的蒸发热量的材料，从而使得第二制冷剂通过与第一制冷剂进行热交换而冷凝。
10.如权利要求9所述的空气调节器，其特征在于，所述第一制冷剂为R-22，而第二制冷剂为R-23。
11.如权利要求6或7所述的空气调节器，其特征在于，还包括用于产生吹力的室内吹风机，可以使得主蒸发器中冷却的空气顺序通过快速冷却蒸发器。
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