CN1862132A - 等温除湿空调器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等温除湿空调器，压缩机通过四通换向阀连接室外热交换器和第2室内热交换器，连接第2室内热交换器的四通换向阀的一端还通过电磁阀分别连接第1室内热交换器和节流毛细管，第1室内热交换器、第2室内热交换器和节流毛细管的另一端通过电磁阀与室外热交换器的另一端连接。空调器通过四通换向阀、电磁节流阀和电磁阀的开关控制冷媒的流动路线，使空调器内循环的冷媒先后流过两个室内热交换器执行空调器等温除湿功能。本发明具有紧凑的内部结构，充分利用循环的冷媒，提高压缩机的效率，保持制冷***运行稳定，集空调器和除湿机的功能为一体，实现制冷、制热和等温除湿运行，扩大了空调器的应用前景。

Description

等温除湿空调器

技术领域

本发明涉及空调器，特别是涉及同时具有制冷/制热功能和等温除湿功能的空调器及其操作方法。

背景技术

一般来说，空调器是一种将室内温度保持在用户所需温度的制冷/制热装置，通过其制冷***内循环的冷媒与室内流动的空气进行热交换以实现室内降温或升温，为人们提供新鲜、舒适的空气环境。空调器的制冷***主要由作为蒸发器或冷凝器的热交换器、压缩机和节流器件等组成。

在夏季，制冷***内的冷媒按蒸发→压缩→冷凝→膨胀的顺序进行制冷循环实现空调器制冷运行；在冬季，则通过四通换向阀的切换，冷媒进行与制冷循环逆向的制热循环实现空调器制热运行。除了通常的制冷/制热功能外，空调器还兼有吸入室内已污染空气将其过滤净化后变为清洁空气再排放到室内的空气净化功能，以及具有吸入潮湿空气后变为干燥空气后再排放到室内的除湿功能。

图1显示一般窗式空调器的内部构成，以此为例说明一般空调器的运行。

如图1所示，窗式空调器的室内热交换器15设置于空调器机体30的室内侧前面板上形成的室内吸气口的后方，室内热交换器15内部设置有流动冷媒的紫铜管。通过室内吸气口吸入的室内空气与紫铜管中流动的冷媒进行热交换后，调节其温度并由室内出风口排出。

在进行制冷运行时，室内热交换器15具有蒸发器作用，流入到室内热交换器15紫铜管中的液态冷媒经过蒸发变换为气态冷媒，并吸收室内空气的热量。

贯通室内热交换器15的紫铜管连接四通换向阀19，四通换向阀19连接压缩机14。四通换向阀19用于调制冷媒的流动循环，例如，当空调器进行制冷运行时，调制压缩机14中吐出的冷媒进行制冷循环；当空调器进行制热运行时，则调制冷媒进行制热循环。

空调器机体30的室外侧部分设置有室外热交换器16。室外热交换器16的内部也设置有流动冷媒的紫铜管，压缩机14中吐出的高温高压气态冷媒，将通过紫铜管进入室外热交换器16。在进行制冷运行时，室外热交换器16具有冷凝器的作用，流入的气态冷媒，将经过冷凝变换为液态的冷媒。

连接室外热交换器16和室内热交换器15的导管之间设置有细长的膨胀阀18。当冷媒通过膨胀阀18时，将变为低温低压的状态。

在空调器进行制冷运行时，冷媒以压缩机14→室外热交换器16→膨胀阀18→室内热交换器15的顺序进行制冷循环，并降低空气调节空间的室内温度；当进行制热运行时，则以压缩机14→室内热交换器15→膨胀阀18→室外热交换器16的顺序进行制热循环，放出热量并提高空气调节空间的室内温度。

在进行制冷运行的同时，空气调节空间的室内温度将降低至设定温度，室内温度的降低会增加空气调节空间的相对湿度。相对湿度具有空间温度越低则湿度越高的特性。因此，当制冷时设定的温度越低，室内的高湿度越会给用户感到带来不适的感觉。

为降低上述原因造成的空间湿度的增加，空调器可进行除湿运行以除去空气调节空间内的湿气。空调器的除湿运行由温度保持在室内空气露点以下的冷媒在室内热交换器15内的流动来完成。

通过室内热交换器15的室内空气与露点以下低温的冷媒进行热交换的过程中，其一部分将被液化并在室内热交换器15的表面上形成细微的水滴。细微的水滴集中到一块后，通过室内热交换器15下部设置的冷凝水排水管向外部排出。从而，具有高湿度的室内空气经过室内热交换器15时，除去湿气而变为干燥空气并由此降低空气调节空间内的湿度。

通过除湿运行可除去空气调节空间内的湿气，但与此同时，空气调节空间内的温度必然降至低于设定的温度，从而导致其它用户不适宜状况的产生。

因此，需要开发出既保持空气调节空间内的温度为设定温度、又能除去内部湿气的具有等温除湿功能的空调器。

图2和图3分别显示现有技术中具有等温除湿功能的空调器的内部构成和除湿运行的示意图。

图2所示的具有等温除湿功能的空调器内部设置分立的两套制冷循环***。第1制冷循环***由第1室内热交换器50、第1压缩机70、第1室外热交换器80、第1膨胀阀90组成；第2制冷循环***由第2室内热交换器52、第2压缩机72、第2室外热交换器82、第2膨胀阀92组成。

另外，第1四通换向阀60连接第1压缩机70，在第1制冷循环***中起到调制冷媒循环方向的作用；第2四通换向阀62连接第2压缩机72，在第2制冷循环***中起到调制冷媒循环方向的作用。在空调器进行制冷运行时，两个制冷循环***都进行制冷循环；在空调器进行制热运行时，两个制冷循环***都进行制热循环。

而在空调器进行等温除湿运行时，第1制冷循环***内的冷媒将以第1压缩机70→第1室外热交换器80→第1膨胀阀90→第1室内热交换器50→第1压缩机70的顺序进行制冷循环；第2制冷循环***内的冷媒则以第2压缩机72→第2室内热交换器52→第2膨胀阀92→第2室外热交换器82→第2压缩机72的顺序进行制热循环。

两个制冷循环***中的冷媒在分别进行上述制冷循环和制热循环的同时，由空调器的室内吸气口吸入的室内空气中，通过第1室内热交换器50的流动空气与贯通第1室内热交换器50的低温冷媒进行热交换而除去其内包含的湿气，通过第2室内热交换器52流动的空气则与贯通第2室内热交换器52的高温冷媒进行热交换而补偿由第1室内热交换器50降低的温度。如上所述，图2所示的空调器中两个制冷循环***中的冷媒同时分别进行的制冷循环和制热循环实现空调器等温除湿运行。

图3所示的具有等温除湿功能的空调器内设置具有二个室内热交换器的制冷循环***，热交换器通过多个控制阀门与压缩机和节流膨胀阀连接，形成不同的冷媒流通路径，实现制冷、制热和等温除湿运行热。

图3所示的空调器的两个室内热交换器前后相互重叠设置。第一室内热交换器100设置于空调器前面板吸入口的后方，第二室内热交换器110则设置于第一室内热交换器100的后方。两个室内热交换器100、110的一侧分别连接于第一及第二膨胀阀120、130的一侧，第一及第二膨胀阀120、130的另一侧连接室外热交换器140的一侧。

同时，第二室内热交换器110的一侧除连接第二膨胀阀130外，还连接压缩机150。压缩机150的一侧分别连接第二室内热交换器110的一侧和室外热交换器140的另一侧，其另一侧通过四通换向阀160连接第一及第二室内热交换器100、110的另一侧。即，从压缩机150的一侧出来的用于冷媒流动的导管将分为两条，第一导管151连接室外热交换器140，第二导管152连接于第二室内热交换器110。

此外，第二室内热交换器110和第二膨胀阀130之间设置有用于调节两者间冷媒流动的第一阀门170，第二室内热交换器110和压缩机150之间的第二条导管152上则设置有调节两者间冷媒流动的第二阀门180。

第二室内热交换器110的后方设置有用于吸、排室内空气的室内风扇，室外热交换器140的后方设置有吸、排空气的风扇。

在空调器进行制冷运行时，从第一及第二膨胀阀120、130的一侧分别向第一及第二室内热交换器100、110的一侧流入低温低压的液态冷媒，在室内热交换器中蒸发，并将空气调节空间的温度降低；在空调器进行制热运行时，从压缩机150的另一侧向第一及第二室内热交换器100及110的另一侧流入高温高压的气态冷媒，在室内热交换器中冷凝，与室内空气进行热交换并提高空气调节空间的温度。在进行如上所述的制冷/制热运行时，开启第一阀门170，关闭第二阀门180，使第二膨胀阀130与第二室内热交换器110之间相通，而压缩机150与第二室内热交换器110之间则不相通。

在空调器进行等温除湿时，将关闭第一阀门170，第二膨胀阀130和第二室内热交换器110之间不相通；开启第二阀门180，而使压缩机150和第二室内热交换器110之间相通。从第一膨胀阀120的一侧向第一室内热交换器100流入低温低压的液态冷媒，在第一室内热交换器100中蒸发，并将空气调节空间的温度降低。同时，压缩机150的一侧向第二室内热交换器110流入高温高压的气态冷媒，在第二室内热交换器110中冷凝，与室内空气进行热交换并提高空气调节空间的温度。因此，从空调器的吸入口进入的室内空气，经过第一室内热交换器100时，其内含的湿气将被液化而除去并成为干燥空气；经过第二室内热交换器110时，则可补偿经过第一室内热交换器100时所降低的温度，从而将室内空气保持为一定温度。也就是说，第一室内热交换器100执行除去室内空气湿气的除湿功能，第二室内热交换器110则执行保持室内空气为一定温度的升温功能，两个室内热交换器的共同运作使空调器执行等温除湿功能。

但是，图2和图3显示的现有技术的具有等温除湿功能的空调器存在有以下问题。

图2所示的空调器设置了两个独立运行的制冷循环***。在等温除湿时，一个制冷循环***制冷运行，起除湿作用；另一个制冷循环***制热运行，起稳定环境温度的作用。而且，两个除湿运行的独立***，分别吹出冷风和热风，在室内混合以稳定室温。因此，这种空调器存在结构复杂、制造成本高等缺点。

图3所示的空调器设置有一个独立的制冷循环***。但是，在等温除湿时，压缩机排出的高温高压气态冷媒分为两路，一路直接通过室内热交换器110，冷凝放热，提高室内的空气温度，然后回到压缩机；另一路通过室外热交换器、第2膨胀阀，并在室内热交换器100吸热除湿，再回到压缩机。

因此，上述图3所示的空调器的制冷循环***存在问题为：

(1)冷媒进行两个循环，分散了冷媒量，一部分冷媒没有进行制冷相变直接回到压缩机，降低压缩机的效率。

(2)一路冷媒要经过节流膨胀，流动阻力大，而另一路的流动阻力较小，这将使冷媒分配不均，减低除湿能力。而且，室内热交换器110侧冷媒压力高，室内热交换器100侧压力低，可能产生冷媒倒流现象，会使***运行不稳定。

发明内容

针对现有技术中具有等温除湿功能的空调器所存在的问题，本发明提供一种新型等温除湿空调器，其目的在于改进制冷***中热交换器、压缩机和节流器件等组件的设置和冷媒流动路径，提高空调器的等温除湿功能。

本发明所涉及的等温除湿空调器的构成包括：设置在室内侧的第1室内热交换器、第2室内热交换器和节流毛细管，设置在室外侧的压缩机、室外热交换器和四通换向阀。压缩机通过四通换向阀连接室外热交换器和第2室内热交换器，连接第2室内热交换器的四通换向阀的一端还通过电磁阀分别连接第1室内热交换器和节流毛细管，第1室内热交换器、第2室内热交换器和节流毛细管的另一端通过电磁阀与室外热交换器的另一端连接。根据冷媒的不同流动路线，第1室内热交换器、第2室内热交换器和室外热交换器可分别起冷凝器或蒸发器的作用。室外热交换器和第1室内热交换器分别配置风扇。

上述等温除湿空调器的操作方法为：通过四通换向阀、电磁节流阀和电磁阀的开关控制冷媒的流动路线，使第1室内热交换器、第2室内热交换器和室外热交换器根据冷媒的不同流动路线分别起冷凝器或蒸发器的作用，实现空调器的制冷、制热或等温除湿运行。

上述空调器冷媒的具体流动路线说明如下。

在空调器进行制冷运行时，冷媒按照压缩机→四通换向阀→室外热交换器(冷凝器)→电磁节流阀→第1室内热交换器(蒸发器)与第2室内热交换器(蒸发器)→四通换向阀→压缩机的路线进行循环。即，从压缩机吐出的高温高压气态冷媒经四通换向阀进入室外热交换器，在室外热交换器中冷凝放热，变成中温高压的液态冷媒，经电磁节流阀降温降压变成低温低压的液态冷媒，再同时进入第1室内热交换器和第2室内热交换器蒸发吸热变成低温低压的气态冷媒，并与室内空气进行热交换以降低室内空气温度，然后经四通换向阀回压缩机。

在空调器进行制热运行时，冷媒按照压缩机→四通换向阀→第1室内热交换器(冷凝器)和第2室内热交换器(冷凝器)→电磁节流阀→室外热交换器(蒸发器)→四通换向阀→压缩机的路线进行循环。即，从压缩机吐出的高温高压气态冷媒经四通换向阀同时进入第1室内热交换器和第2室内热交换器，在室内热交换器中冷凝放热，变成中温高压的液态冷媒，经电磁节流阀降温降压变成低温低压的液态冷媒，再进入室外热交换器蒸发吸热变成低温低压的气态冷媒，然后经四通换向阀回压缩机。

在空调器进行等温除湿运行时，冷媒按照压缩机→四通换向阀→室外热交换器→第1室内热交换器(冷凝器)→节流毛细管→第2室内热交换器(蒸发器)→四通换向阀→压缩机的路线进行循环。即，从压缩机吐出的高温高压气态冷媒经四通换向阀进入第1室内热交换器，在第1室内热交换器中冷凝放热，变成中温高压的液态冷媒，经节流毛细管降温降压变成低温低压的液态冷媒，再进入第2室内热交换器蒸发吸热变成低温低压的气态冷媒，并与室内空气进行热交换以降低室内空气温度，然后经四通换向阀回压缩机。

进入第1室内热交换器的高温高压气态冷媒，冷凝放出热量，第1室内热交换器执行保持室内空气为一定温度的升温功能；进入第2室内热交换器的低温低压液态冷媒，蒸发吸收热量并使室内空气的湿气液化，第2室内热交换器执行室内空气除湿功能。也就是说，上述空调器内循环的冷媒通过先后流过两个室内热交换器执行等温除湿功能，而且，室内流动空气先经过第2室内热交换器遇冷凝结，再经过第1室内热交换器提高温度后再吹回室内，因此不降低室内温度。

本发明所涉及的等温除湿空调器具有紧凑的内部结构，充分利用循环的冷媒，提高压缩机的效率，保持制冷***运行稳定，集空调器和除湿机的功能为一体，实现制冷、制热和等温除湿运行，扩大了空调器的应用前景。

附图说明

图1为一般窗式空调器的内部构成示意图。

图2为现有技术中一种具有等温除湿功能的空调器的内部构成示意图。

图3为现有技术中另一种具有等温除湿功能的空调器的内部构成示意图。

图4为本发明的等温除湿空调器内部构成示意图。

图5为本发明的等温除湿空调器制冷运行时冷媒循环示意图。

图6为本发明的等温除湿空调器制热运行时冷媒循环示意图。

图7为本发明的等温除湿空调器等温除湿运行时冷媒循环示意图。

附图图面标记说明：

8、9、电磁节流阀         10、11、12、电磁阀

13、节流毛细管           14、压缩机

15、室内热交换器         16、室外热交换器

18、膨胀阀               19、四通换向阀

20、室外风扇             22、室内风扇

26、隔板                 30、机体

50、第1室内热交换器      52、第2室内热交换器

60、第1四通换向阀        62、第2四通换向阀

70、第1压缩机            72、第2压缩机

80、第1室外热交换器      82、第2室外热交换器

90、第1膨胀阀            92、第2膨胀阀

100、第一室内热交换器    110、第二室内热交换器

120、第一膨胀阀          130、第二膨胀阀

140、室外热交换器        150、压缩机

151、第一导管            152、第二导管

160、四通换向阀          170、第一阀门

180、第二阀门

具体实施方式

现结合附图对本发明所述的等温除湿空调器及其操作方法作进一步的说明。图4、图5、图6和图7显示本发明的等温除湿空调器内部构成及其运行时冷媒循环示意图。

如图所示，本发明所涉及的等温除湿空调器的构成包括：设置在室内侧的第1室内热交换器50、第2室内热交换器52和节流毛细管13，设置在室外侧的压缩机14、室外热交换器16和四通换向阀19。压缩机14通过四通换向阀19连接室外热交换器16和第2室内热交换器52，连接第2室内热交换器52的四通换向阀19的一端还通过电磁阀10分别连接第1室内热交换器50和节流毛细管13，第1室内热交换器50的另一端连接电磁节流阀9的一端，第2室内热交换器52的另一端通过电磁阀12也连接电磁节流阀9的一端，节流毛细管13的另一端通过电磁阀11和电磁阀12也连接电磁节流阀9的一端，电磁节流阀9的另一端通过电磁节流阀8连接室外热交换器16的另一端连接。室外热交换器16和第1室内热交换器50分别配置室外风扇20和室内风扇22。

上述等温除湿空调器的操作方法为：通过四通换向阀19、电磁节流阀8、9和电磁阀10、11、12的开关控制冷媒的流动路线，使第1室内热交换器50、第2室内热交换器52和室外热交换器16根据冷媒的不同流动路线分别起冷凝器或蒸发器的作用，实现空调器的制冷、制热或等温除湿运行。

在空调器进行制冷运行时，四通换向阀19动作，电磁节流阀8起截流作用，电磁节流阀9和电磁阀10、12打开，电磁阀11关闭，室外风扇20和室内风扇22运转。冷媒按照压缩机14→四通换向阀19→室外热交换器16(冷凝器)→电磁节流阀8、9→第1室内热交换器50(蒸发器)与第2室内热交换器52(蒸发器)→四通换向阀19→压缩机14的路线进行循环。即，从压缩机14吐出的高温高压气态冷媒经四通换向阀19进入室外热交换器16，在室外热交换器16中冷凝放热，变成中温高压的液态冷媒，经电磁节流阀8降温降压变成低温低压的液态冷媒，再同时进入第1室内热交换器50和第2室内热交换器52蒸发吸热变成低温低压的气态冷媒，并与室内空气进行热交换以降低室内空气温度，然后经四通换向阀19回压缩机14。

在空调器进行制热运行时，四通换向阀19动作，电磁节流阀9起截流作用，电磁节流阀8和电磁阀10、12打开，电磁阀11关闭，室外风扇20和室内风扇22运转。冷媒按照压缩机14→四通换向阀19→第1室内热交换器50(冷凝器)和第2室内热交换器52(冷凝器)→电磁节流阀9、8→室外热交换器16(蒸发器)→四通换向阀19→压缩机14的路线进行循环。即，从压缩机14吐出的高温高压气态冷媒经四通换向阀19同时进入第1室内热交换器50和第2室内热交换器52，在室内热交换器中冷凝放热，变成中温高压的液态冷媒，经电磁节流阀9降温降压变成低温低压的液态冷媒，再进入室外热交换器16蒸发吸热变成低温低压的气态冷媒，然后经四通换向阀19回压缩机14。

在空调器进行等温除湿运行时，四通换向阀19动作，电磁节流阀8、9和电磁阀11打开，电磁阀10、12关闭，节流毛细管13起截流作用，室外风扇20停转，室内风扇22运转。冷媒按照压缩机14→四通换向阀19→室外热交换器16→第1室内热交换器50(冷凝器)→节流毛细管13→第2室内热交换器52(蒸发器)→四通换向阀19→压缩机14的路线进行循环。即，从压缩机14吐出的高温高压气态冷媒经四通换向阀19进入第1室内热交换器50，在第1室内热交换器50中冷凝放热，变成中温高压的液态冷媒，经节流毛细管13降温降压变成低温低压的液态冷媒，再进入第2室内热交换器蒸发吸热变成低温低压的气态冷媒，并与室内空气进行热交换以降低室内空气温度，然后经四通换向阀19回压缩机14。

Claims (7)

1、一种等温除湿空调器，包括室内热交换器、室外热交换器、压缩机、四通换向阀、节流毛细管，其特征在于，室内热交换器为两个，压缩机(14)通过四通换向阀(19)连接室外热交换器(16)和第2室内热交换器(52)，连接第2室内热交换器(52)的四通换向阀(19)的一端还通过电磁阀分别连接第1室内热交换器(50)和节流毛细管(13)，第1室内热交换器(50)、第2室内热交换器(52)和节流毛细管(13)的另一端通过电磁阀与室外热交换器(16)的另一端连接。

2、根据权利要求1所述的等温除湿空调器，其特征在于，第一室内热交换器(50)的另一端连接电磁节流阀(9)的一端，第二室内热交换器(52)的另一端通过电磁阀(12)连接电磁节流阀(9)的一端，节流毛细管(13)的另一端通过电磁阀(11)和电磁阀(12)也连接电磁节流阀(9)的另一端，电磁节流阀(9)的另一端通过电磁节流阀(8)连接室外热交换器(16)的另一端连接。

3、根据权利要求1所述的等温除湿空调器，其特征在于，室外热交换器(16和第一室内热交换器(50)分别配置室外风扇(20)、室内风扇(22)。

4、根据权利要求1所述的等温除湿空调器的操作方法，其特征在于，通过四通换向阀(19)、电磁节流阀(8、9)和电磁阀(10、11、12)的开关控制冷媒的流动路线，使第1室内热交换器(50)、第2室内热交换器(52)和室外热交换器(16)根据冷媒的不同流动路线分别起冷凝器或蒸发器的作用，实现空调器的制冷、制热或等温除湿运行。

5、根据权利要求4所述的等温除湿空调器的操作方法，其特征在于，在空调器进行制冷运行时，四通换向阀(19)动作，电磁节流阀起截流作用，电磁节流阀(9)和电磁阀(10、12)打开，电磁阀(11)关闭，室外风扇(20)和室内风扇(22)运转；从压缩机(14)吐出的高温高压气态冷媒经四通换向阀(19)进入室外热交换器(16)，在室外热交换器(16)中冷凝放热，变成中温高压的液态冷媒，经电磁节流阀(8)降温降压变成低温低压的液态冷媒，再同时进入第1室内热交换器(50)和第2室内热交换器(52)蒸发吸热变成低温低压的气态冷媒，并与室内空气进行热交换以降低室内空气温度，然后经四通换向阀(19)回压缩机(14)。

6、根据权利要求4所述的等温除湿空调器的操作方法，其特征在于，在空调器进行制热运行时，四通换向阀(19)动作，电磁节流阀(9)起截流作用，电磁节流阀(10、12)打开，电磁阀(11)关闭，室外风扇(20)和室内风扇(22)运转；从压缩机(14)吐出的高温高压气态冷媒经四通换向阀(19)同时进入第1室内热交换器(50)和第2室内热交换器(52)，在室内热交换器中冷凝放热，变成中温高压的液态冷媒，经电磁节流阀(9)降温降压变成低温低压的液态冷媒，再进入室外热交换器(16)蒸发吸热变成低温低压的气态冷媒，然后经四通换向阀(19)回压缩机14。

7、根据权利要求4所述的等温除湿空调器的操作方法，其特征在于，在空调器进行等温除湿运行时，四通换向阀(19)动作，电磁节流阀(8、9)和电磁阀(11)打开，电磁阀(10、12)关闭，节流毛细管(13)起截流作用，室外风扇(20)停转，室内风扇(22)运转；从压缩机(14)吐出的高温高压气态冷媒经四通换向阀(19)进入第1室内热交换器(50)，在第1室内热交换器(50)中冷凝放热，变成中温高压的液态冷媒，经节流毛细管(13)降温降压变成低温低压的液态冷媒，再进入第2室内热交换器(52)蒸发吸热变成低温低压的气态冷媒，并与室内空气进行热交换以降低室内空气温度，然后经四通换向阀(19)回压缩机(14)。

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