CN1432775A - 具有喷射器循环***的空调器 - Google Patents

Abstract

一种具有喷射器的空调器，其包括用于在致冷剂和吹入到室内的空气之间进行热交换的第一、第二内部热交换器(31、32)。第二内部热交换器(32)位于第一内部热交换器(31)的下游空气端，用于在除湿一加热操作中进行致冷剂减压的减压阀(33)位于连接第一、第二内部热交换器(31、32)的致冷剂通道中。在制冷操作中，第一、第二热交换器用作蒸发器。另一方面，在除湿一加热操作中，在减压阀(33)中减压的致冷剂在第一内部热交换器(31)中蒸发，同时旁路绕过喷射器(40)的管口(41)，致冷剂在第二内部热交换器(32)中散热。

Description

具有喷射器循环***的空调器

技术领域

本发明涉及一种包括具有喷射器的喷射器循环***的空调器。

背景技术

在日本JP-A-5-149652号专利所述的传统喷射器循环***中，喷射器通过将膨胀能量转化成压力能量以此来增加吸入到压缩机中的致冷剂的压力。另外，在喷射器循环***中设置有蒸发器，这样空气可以通过蒸发器进行冷却。目前，需要空调器具有能够在对室内进行除湿并且能够防止内部温度过度降低的除湿及加热功能。但是，在传统***中，还没有关于除湿和加热功能的描述。

发明内容

考虑到上述问题，本发明的目的之一是提供一种具有喷射器循环***的空调器，其具有除湿及加热功能。

根据本发明的空调器包括：用于吸入致冷剂并压缩致冷剂的压缩机；用于在致冷剂和室外空气之间进行热交换的外部热交换器；用于在致冷剂和吹入到室内的空气之间进行热交换的第一内部热交换器；用于在致冷剂和吹入到室内的空气之间进行热交换的第二内部热交换器；喷射器；用于将致冷剂分成气体致冷剂和液体致冷剂的气—液分离器；和用于转换到用于室内制冷的制冷操作和用于室内除湿并限制室内温度降低的除湿—加热操作中的一种操作的转换单元。第二内部热交换器位于第一内部热交换器的下游空气端。在制冷操作中，致冷剂在第一、第二内部热交换器中蒸发，致冷剂在外部热交换器中散热。这样，室内的制冷能力得到提高。另一方面，在除湿—加热操作中，致冷剂在第一内部热交换器中蒸发，同时致冷剂在第二内部热交换器中散热。相应地，空调器可以执行除湿和加热的功能。这样，室内可以得到除湿，同时可以防止室内的温度过度降低。

优选方式中，至少在除湿—加热操作中用于致冷剂减压的减压单元位于连接第一内部热交换器和第二内部热交换器的致冷剂通道中。这样，利用减压单元空调器可以容易地执行室内的除湿操作。在此，第一内部热交换器和第二内部热交换器相对于致冷剂的流向设置成串联形式。在此例中，当进行制冷操作时，从压缩机排出的致冷剂依次流经外部热交换器、喷射器的管口和气—液分离器，同时气—液分离器中的液体致冷剂依次流经第一、第二内部热交换器、喷射器和气—液分离器。另一方面，在除湿—加热操作中，从压缩机中排放出的致冷剂依次流经外部热交换器、第二内部热交换器、减压单元、第一内部热交换器和气—液分离器，同时旁路绕过喷射器。

另一方面，第一内部热交换器和第二内部热交换器至少在制冷操作中相对于致冷剂的流向设置成并联形式。在此例中，至少在除湿—加热操作中，从压缩机排出的高压致冷剂的一部分在减压之前导入到第二内部热交换器中，并在减压单元中减压之后流入第一热交换器中，同时高压致冷剂的其它部分导入到喷射器的管口中。在此例中，可以实现室内的除湿和加热功能，同时压缩机的能耗降低。

另外，转换单元可设置成转换到用于室内的制冷操作、除湿—加热操作和加热操作中的一种操作。在此例中，当进行加热操作时，致冷剂在外部热交换器中蒸发，同时致冷剂在第一、第二热交换器中散热。具体地说，在加热操作中，从压缩机中排出的致冷剂流经第一、第二内部热交换器、喷射器的管口和气—液分离器，同时气—液分离器中的致冷剂依次流经外部热交换器、喷射器和气—液分离器。相应地，空调器可以制冷操作、除湿—加热操作和加热操作中进行选择性转换。

附图说明

参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明，本发明的上述和其它目的和优点将得到更加清晰地理解。

图1是显示根据本发明的第一优选实施方式的空调器在制冷操作中致冷剂循环的致冷剂流向的示意图。

图2是显示根据本发明的第一实施方式中的致冷剂循环中使用的喷射器的放大示意图。

图3是显示第一实施方式中的空调器在除湿—加热操作中致冷剂循环的致冷剂流向的示意图。

图4是显示根据本发明的第二优选实施方式的空调器在制冷操作中致冷剂循环的致冷剂流向的示意图。

图5是显示第二实施方式中的空调器在除湿—加热操作中致冷剂循环的致冷剂流向的示意图。

图6是显示根据本发明的第三优选实施方式的空调器在制冷操作中致冷剂循环的致冷剂流向的示意图。

图7是显示第三实施方式中的空调器在除湿—加热操作中致冷剂循环的致冷剂流向的示意图。

图8是显示第三实施方式中的空调器在加热操作中致冷剂循环的致冷剂流向的示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。

首先参照图1-3对本发明的第一优选实施方式进行说明。在第一实施方式中，本发明能够适用于室内，如房屋室内的空调器。

图1所示的压缩机10加电驱动以吸入并压缩致冷剂。在外部热交换器20中，喷射器循环***(致冷剂循环)中的致冷剂与房间外部的空气(室外空气)进行热交换。第一内部热交换器31和第二内部热交换器32设置成使喷射器循环***(致冷剂循环)中的致冷剂与吹入室内的空气进行热交换。第一内部热交换器31和第二内部热交换器32置于形成空气通过其流入到室内的空气通道的空气调节箱中。在空气调节箱中，第一内部热交换器31置于第二内部热交换器32的上游端。另外，第一内部热交换器31和第二内部热交换器32相对于致冷剂的流向设置成串联形式。用于在除湿—加热功能中降低致冷剂压力的减压阀33设置于连接第一内部热交换器31和第二内部热交换器32的致冷剂通道中。

喷射器40在喷射器循环***的高压端使致冷剂减压并膨胀，这样在低压端蒸发的气体致冷剂被吸入其中，将膨胀能量转化成压力能量以增加吸入到压缩机10中的致冷剂的压力。

如图2所示，喷射器40包括管口41、混合部42和扩散器43。管口41在高压端通过将致冷剂的压力能量(压力位差)转化成速度能量(速度位差)使致冷剂减压并膨胀。在混合部42中，在低压端蒸发的致冷剂被从管口41喷出的高速致冷剂所吸收。在扩散器43中，致冷剂的速度能量转化成压力能量，这样吸入到压缩机10中的致冷剂的压力增加，同时从管口41喷出的致冷剂与吸入到混合部42中的致冷剂混合。

在此，来自喷射器40的致冷剂的压力不仅在扩散器43中增加，同时在低压端蒸发的致冷剂吸入时压力在混合部42中也增加。这样在喷射器40中，通过混合部42和扩散器43形成增压部分。在第一实施方式中，混合部42的横截面积在达到扩散器43之前的部分为一个常量。但是，混合部42也可以形成锥形以使其靠近扩散器43的部分横截面积逐渐扩大。管口41具有节流部分41a，在此位置通道的横截面积降低到最小值。

如图1所示，来自喷射器40的致冷剂流入到气—液分离器50中以在气—液分离器50中分离成气体致冷剂和液体致冷剂。在空调器的制冷操作中，在气—液分离器50中分离出来的气体致冷剂吸入到压缩机10中，而分离出来的液体致冷剂流向第一、第二内部热交换器31、32。

三通阀61、62设置成用于转换致冷剂循环中的致冷剂的流向，这样至少可以转换到制冷操作和除湿—加热功能中的一种模式。鼓风机70用于通过空气调节箱将空气吹入到室内。在第一实施方式中，三通阀61、62、压缩机10、减压阀33和鼓风机70通过电子控制单元(ECU)加以控制。

下面对具有喷射器循环***的空调器的操作进行说明。

(1)制冷操作(普通操作)

空调器的普通操作模式是用于将吹入到室内的空气进行冷却的制冷操作或用于通过使吹入到室内的空气进行冷却对室内进行除湿的除湿—制冷操作。在制冷操作中，减压阀33完全开启，这样致冷剂在减压阀33中不减压。接着，压缩机10和鼓风机70运行，同时三通阀61、62操作，这样来自冷凝器20的致冷剂流入到喷射器40的管口41中，而来自第一、第二内部热交换器31、32的致冷剂被吸入到喷射器40的混合部42中。相应地，从压缩机的10中流出的高压致冷剂在冷凝器20与外部空气进行热交换以得到冷却，并流入到喷射器40的管口41进行减压并膨胀。从第一、第二内部热交换器31、32中流出的致冷剂吸入到喷射器40的混合部42中以与从管口41中流出的致冷剂进行混合。在此，混合致冷剂的动态压力转化成静态压力，这样扩散器43中混合致冷剂的压力增加。从喷射器40中流出的致冷剂流入到气—液分离器50中。

另一方面，由于第一、第二内部热交换器31、32中的致冷剂被吸入到喷射器40中，气—液分离器50中的液体致冷剂流入到第一、第二内部热交换器31、32中。从气—液分离器50流入到第一、第二内部热交换器31、32中的液体致冷剂通过吸收经过第一、第二内部热交换器31、32的空气的热量而进行蒸发，这样使吹入到室内的空气得到冷却和除湿。在第一实施方式中，电子控制单元ECU通过控制压缩机10的转速和鼓风机70的鼓风量来对第一、第二内部热交换器31、32产生的制冷容量进行控制。

(2)除湿—加热操作

在除湿—加热操作过程中，吹入到室内的空气首先在第一内部热交换器31中进行冷却和除湿，经过除湿的空气然后在第二内部热交换器32中进行加热。这样在除湿—加热操作过程中，其可以防止吹入到室内的空气的温度过度降低。

具体地说，用于除湿的减压阀33的开度减小，这样致冷剂在减压阀33中减压。另一方面，三通阀61、62操作，这样在压缩机10和鼓风机70操作时，致冷剂旁路绕过喷射器40，而压缩机10和鼓风机70工作相应地，从压缩机10中排出的致冷剂在外部热交换器20和第二内部热交换器32中进行冷却和冷凝，并在减压阀33中减压。在减压阀33中减压的气体—液两相致冷剂流向第一内部热交换器31。流入到第一内部热交换器31中的致冷剂通过吸收经过第一内部热交换器31的空气的热量来蒸发。

在除湿—加热操作中，在第一内部热交换器31中冷却和除湿的空气在第二内部热交换器32中进行加热。这样，室内可以有效地进行除湿并防止吹入到室内的空气被过度冷却。即使在除湿—加热操作中，压缩机10的转速、减压阀33的开度和鼓风机70的鼓风量将由电子控制单元进行控制，这样可以对吹入到室内的空气温度进行适度控制。

下面将参照图4和图5对本发明的第二优选实施方式进行说明。在上述第一实施方式中，第一内部热交换器31和第二内部热交换器32相对于致冷剂的流动方向形成串联形式。在第二优选实施方式中，第一内部热交换器31和第二内部热交换器32在制冷操作中相对于致冷剂的流向并联连接，减压阀33设置在连接第一、第二内部热交换器31、32的致冷剂通道中。在第二实施方式中，上述第一实施方式中的三通阀61予以省略。

下面，将对本发明第二实施方式中的具有喷射循环***的空调器的操作进行说明。

(1)制冷操作(普通操作)

在制冷操作中，如图4所示，用于除湿的减压阀33完全开启，这样致冷剂在减压阀33中不减压。接着，三通阀62操作，这样来自外部热交换器20的致冷剂流入到喷射器40中的管口41中，同时来自第一、第二内部热交换器31、32的致冷剂吸入到喷射器40的混合部42中。在制冷操作中，压缩机10和鼓风机70在此状态下运行。

相应地，从气—液分离器50中流出的气体致冷剂被吸入压缩机10中，在压缩机10中压缩的致冷剂向外部热交换器20排放。在外部热交换器20进行冷却并冷凝的致冷剂在喷射器40的管口41中减压并膨胀，这样在第一、第二内部热交换器31、32中的气体致冷剂被吸入到喷射器40中。从第一、第二内部热交换器31、32吸入的致冷剂和从管口41中喷出的致冷剂在混合部42中混合，混合后的致冷剂在扩散器43中增压。从喷射器40的扩散器43中流出的致冷剂流入到气—液分离器50中。

另一方面，由于第一、第二内部热交换器31、32中的致冷剂被吸入到喷射器40中，气—液分离器50中的液体致冷剂流入到第一、第二内部热交换器31、32中。从气—液分离器50流入到第一、第二内部热交换器31、32中的液体致冷剂通过吸收经过第一、第二内部热交换器31、32的空气的热量而蒸发，这样吹入到室内的空气得到冷却和除湿。在第二实施方式中，电子控制单元通过控制压缩机10的转速和鼓风机70的鼓风量来对第一、第二内部热交换器31、32产生的制冷容量进行控制。

(2)除湿—加热操作

在除湿—加热操作过程中，吹入到室内的空气首先进行冷却和除湿，经过除湿的空气然后进行加热。具体地说，用于除湿的减压阀33的开度减小，这样致冷剂在减压阀33中减压。另一方面，三通阀62操作，这样来自外部热交换器20的致冷剂的一部分流进喷射器40的管口41，同时来自外部热交换器20的致冷剂的其它部分流进第二内部热交换器32中。在此状态下，压缩机10和鼓风机70运行。相应地，从气—液分离器50流出的气体致冷剂被吸入到压缩机10，经过压缩的致冷剂从压缩机10排放到外部热交换器20中。在外部热交换器20中冷却和冷凝的致冷剂的一部分在喷射器40的管口41中减压，这样第一内部热交换器31中的气体致冷剂被吸入到喷射循环40的混合部42中。从第一内部热交换器31中吸入的致冷剂和从管口41中喷射出来的致冷剂在混合部42中混合，并在流经扩散器43之后流入气—液分离器50中。由于第一内部热交换器31中的致冷剂被吸入到喷射器40中，气—液分离器50中的液体致冷剂输送到第一内部热交换器31中，并通过吸收经过第一内部热交换器31的空气的热量而蒸发。

另一方面，从外部热交换器20中流出的致冷剂的其它部分在减压前流进第二内部热交换器32中。来自外部热交换器20并直接流入第二内部热交换器32中的致冷剂具有相对较高的温度和压力。这样，在第一内部热交换器31中冷却并除湿的空气在第二内部热交换器32中被加热。相应地，室内得到除湿，同时能够防止吹入到室内的空气被过度冷却。从第二内部热交换器32流出的致冷剂在减压阀33中减压。在减压阀33中减压的致冷剂和从气—液分离器50流出的液体致冷剂汇合，并流入到第一内部热交换器31中。

在除湿—加热操作中，第一内部热交换器31与制冷操作相似，其用作喷射循环的蒸发器，第二内部热交换器32用作膨胀循环中的散热器(冷凝器)，而减压阀33用作膨胀阀。

当在膨胀阀循环中进行除湿—加热操作，同时致冷剂如同第一实施方式一样旁路绕过喷射器40时，除湿—加热操作中压缩机10的能耗增加。但是，在本发明的第二实施方式中，来自压缩机10的高压致冷剂的一部分被导入到喷射器40中，而高压致冷剂中的其它部分在减压之前被导入到第二内部热交换器32中。从第二内部热交换器32中流出的致冷剂进一步在减压阀33中减压之后导入到第一内部热交换器31中。相应地，即使在除湿—加热操作中，压缩机10的能耗也可以降低。

在上述第一实施方式中，当进行制冷操作时，由于在第一内部热交换器31中蒸发的液体致冷剂和气体致冷剂流经减压阀33和第二内部热交换器32，所以在制冷操作中可能出现下述问题。例如，当第二内部热交换器32是具有多个管道的多管型热交换器时，由于气体致冷剂与液体致冷剂的浓度具有巨大差别，所以很难使致冷剂均匀地流入到多个管道中。另一方面，当气—液两相致冷剂流入到减压阀33中时，与仅有液态致冷剂流入减压阀33的情形相比，减压阀33中的压力损失较大。由此，有必要增大减压阀33的内部空间来解决上述问题。但是，在第二实施方式中，当进行制冷操作时，只有来自气—液分离器50中的液体致冷剂通过减压阀33并在减压阀33中不进行减压的情况下输送到第一内部热交换器31和第二内部热交换器32中。这样，在第二实施方式中，理论上将不会发生上述问题。

在本发明的第二实施方式中，当进行除湿—加热操作时，在减压阀33中减压的致冷剂流入到第一内部热交换器31中。这样，气—液两相致冷剂可能在除湿—加热操作中流入到第一内部热交换器31中。但是，需要在第一内部热交换器31中进行除湿的容量较小，在第一内部热交换器31中可以容易地获得需要的热交换性能。

相应地，在第二实施方式中，可以有效地对室内进行除湿并同时防止吹入到室内中的空气被过度冷却。即使在除湿—加热操作中，压缩机10的转速、减压阀33的开度和鼓风机70的鼓风量将由电子控制单元进行控制，从而对吹入到室内的空气的温度进行控制。

下面参照图6-8对本发明的第三优选实施方式加以说明。第三实施方式是上述第二实施方式的一种变更形式。与第二实施方式相似，在第三实施方式中，第一内部热交换器31和第二内部热交换器32相对于制冷操作中致冷剂的流向设置成并联形式。如图6-8所示，本实施方式中增加有转换阀63、64，这样从压缩机10中排出的致冷剂转向流入到外部热交换器20中或者流入到第一、第二内部热交换器31、32中。相应地，在转换阀62-64的转换操作下，可以选择制冷操作、除湿—加热操作和加热操作中的一种操作。

图6示出了第三实施方式中制冷操作中致冷剂的流向。在制冷操作中，转换阀62-64操作以使致冷剂与第二实施方式中的致冷剂流向相似。图7示出了第三实施方式中除湿—加热操作中致冷剂的流向。在第三实施方式中，转换阀62-64操作以使致冷剂与第二实施方式除湿—加热操作中的致冷剂流向相似。

图8示出了第三实施方式中加热操作中的致冷剂流向。在加热操作中，用于除湿的减压阀33充分开启。在加热操作中，气体致冷剂被从气—液分离器50中吸入到压缩机10中以在压缩机10中进行压缩。压缩机10中压缩的致冷剂排放到第一、第二内部热交换器31、32中，这样流经第一、第二内部热交换器31、32的空气被加热。由此，致冷剂在第一、第二内部热交换器31、32中得到冷却和冷凝，并在喷射器40的管口41中减压，而外部热交换器20中的致冷剂被吸入到喷射器40的混合部42中。从第一、第二内部热交换器31、32流入到管口41的致冷剂和从外部热交换器20吸入到喷射器40中的致冷剂在喷射器40中的混合部42混合，并且致冷剂的动态压力在喷射器40的扩散器43中转化成静态压力。这样，来自喷射器40的致冷剂返回到气—液分离器50中。

由于外部热交换器20中的致冷剂被吸入到喷射器40中，气—液分离器50中的液体致冷剂输送到外部热交换器20中，并通过吸收来自外部的空气的热量在外部热交换器20中蒸发。

相应地，在第三实施方式中，在制冷操作和除湿—加热操作之外还可以进行加热操作。在上述第一实施方式中也进行第三实施方式所述的加热操作。

虽然本发明在参照附图的情况下通过优选实施方式进行了充分地说明，有必要说明的是，本领域专业技术人员应当理解本发明可能有各种变化和更改形式。

例如，根据本发明的空调器可适用于汽车或者其它室内。另外，在上述实施方式中，可以使用普通的致冷剂如碳氟化合物(flon)。然而，也可以使用二氧化碳或者碳氢化合物作为致冷剂。在此例中，高压端致冷剂压力等于或者高于致冷剂的临界压力。这样，喷射器循环***的工作效率可以进一步提高。

应当理解，上述变化和更改将落入由本发明的权利要求所限定的范围中。

Claims (11)

1.一种用于室内的空调器，其包括：

用于吸入并压缩致冷剂的压缩机(10)；

用于在致冷剂和室外空气之间进行热交换的外部热交换器(20)；

用于在致冷剂和吹入到室内的空气之间进行热交换的第一内部热交换器(31)；

用于在致冷剂和吹入到室内的空气之间进行热交换的第二内部热交换器(32)，所述第二内部热交换器位于所述第一内部热交换器的下游端；

喷射器(40)，其包括用于将高压端致冷剂的压力能量转化成速度能量以使高压端致冷剂减压和膨胀的管口(41)和用于在其中将速度能量转化成压力能量以使致冷剂的压力增加，同时从所述管口排放的致冷剂和从低压端吸入的气体致冷剂进行混合的增压部分；

用于将致冷剂分成气体致冷剂和液体致冷剂的气—液分离器(50)，所述气—液分离器与压缩机相连以将气体致冷剂吸入到压缩机中；和

用于转换成用于室内制冷的制冷操作和用于室内除湿并限制室内温度降低的除湿—加热操作中的至少一种操作的转换单元(61-64)，其中：

在制冷操作中，致冷剂在第一、第二内部热交换器中蒸发，致冷剂在外部热交换器中散热；和

在除湿—加热操作中，致冷剂在第一内部热交换器中蒸发，同时致冷剂在第二内部热交换器中散热。

2.如权利要求1所述的空调器，其特征在于还包括：

用于至少在除湿—加热操作中进行致冷剂减压的减压单元(33)，所述减压单元位于连接第一内部热交换器和第二内部热交换器的致冷剂通道中。

3.如权利要求2所述的空调器，其特征在于：

第一内部热交换器和第二内部热交换器相对于致冷剂的流向设置成串联形式。

4.如权利要求3所述的空调器，其特征在于：

在制冷操作中，从压缩机排出的致冷剂依次流经外部热交换器、喷射器的管口和气—液分离器，同时气—液分离器中的液体致冷剂依次流经第一、第二内部热交换器、喷射器和气—液分离器；和

在除湿—加热操作中，从压缩机中排放出的致冷剂依次流经外部热交换器、第二内部热交换器、减压单元、第一内部热交换器和气—液分离器，同时旁路绕过喷射器。

5.如权利要求2所述的空调器，其特征在于：

第一内部热交换器和第二内部热交换器至少在制冷操作中相对于致冷剂的流向设置成并联形式；和

至少在除湿—加热操作中，从压缩机排出的高压致冷剂的一部分在减压之前被导入到第二内部热交换器中，并在减压单元中减压之后流入到第一热交换器中，同时高压致冷剂的其它部分被导入到喷射器的管口中。

6.如权利要求1所述的空调器，其特征在于：

转换单元(61-64)设置成转换到用于室内的制冷操作、除湿—加热操作和加热操作中的至少一种操作；和

在加热操作中，致冷剂在外部热交换器中蒸发，同时致冷剂在第一、第二热交换器中散热。

7.如权利要求6所述的空调器，其特征在于：

在加热操作中，从压缩机中排出的致冷剂流经第一、第二内部热交换器、喷射器的管口和气—液分离器，同时气—液分离器中的致冷剂依次流经外部热交换器、喷射器和气—液分离器。

8.如权利要求7所述的空调器，其特征在于：

第一内部热交换器和第二内部热交换器在加热操作中相对于致冷剂的流向设置成并联形式。

9.如权利要求7所述的空调器，其特征在于：

第一内部热交换器和第二内部热交换器在加热操作中相对于致冷剂的流向设置成串联形式。

10.如权利要求1所述的空调器，其特征在于：

转换单元设置成转换到从压缩机中排出的致冷剂流向外部热交换器的第一模式和从压缩机中排出的致冷剂流向第一、第二内部热交换器的第二模式中的一种模式。

11.如权利要求1至10中任何一项所述的空调器，其特征在于：

二氧化碳、碳氟化合物和碳氢化合物中的一种用作致冷剂。

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