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CN100350195C - 控制空调器中的制冷剂的温度的系统和方法 - Google Patents

控制空调器中的制冷剂的温度的系统和方法 Download PDF

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CN100350195C
CN100350195C CNB2004100852760A CN200410085276A CN100350195C CN 100350195 C CN100350195 C CN 100350195C CN B2004100852760 A CNB2004100852760 A CN B2004100852760A CN 200410085276 A CN200410085276 A CN 200410085276A CN 100350195 C CN100350195 C CN 100350195C
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Abstract

本发明提供一种控制空调器中制冷剂的温度的系统和方法，用于确保过冷度和/或过热度。该系统包括：一个或多个室内单元；一个或多个室外单元；用于连接室内单元和室外单元的高压管和低压管；和制冷剂温度控制单元，该制冷剂温度控制单元包括双重管形式的内管和外管，该内管穿过该外管，该制冷剂温度控制单元通过该内管和该外管连接到该高压管和该低压管，使得在该高压管和该低压管中流动的制冷剂能够相互交换热量而不需要将制冷剂混合，并且该制冷剂温度控制单元感测该高压管的过冷度和/或该低压管的过热度，然后通过将该高压管连接到该外管的旁路通道增大或减少流入该外管的制冷剂输入流，以使感测到的过冷或过热度等于目标值。

Description

控制空调器中的制冷剂的温度的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种空调器，具体地说，涉及一种控制空调器中的制冷剂的温度的系统和方法，其中通过控制制冷剂的量来确保过热度(super-heatingdegree)和/或过冷度(super-cooling degree)，该制冷剂由于温差，在连接室内单元和室外单元的管路的预定位置处进行热交换。
背景技术
空调器是能够控制空气温度、湿度、气流和清洁度，以得到舒适的环境的装置。最近，已开发出多模式(multi-type)的空调器。多模式空调器包括安装在分割空间中的多个室内单元，并控制各个空间内的空气温度。
根据制冷循环和加热循环，热泵系统既可用作冷却系统，也可用作加热系统。该制冷循环使制冷剂流经一正常通道，该加热循环使制冷剂流经一反向通道。
图1示出了通常的制冷循环与穆勒图(Molier diagram)的关系。如图1所示，制冷循环是由制冷剂的压缩、冷凝、膨胀和蒸发的反复操作来进行的。
压缩机10对导入的制冷剂进行压缩，并将加热后的高温高压的蒸气排放到室外热交换器15。此时，从压缩机10中排放出的制冷剂的状态变为过热度(superheating degree)，其超过穆勒图上的饱和状态。
室外热交换器15在排出的高温高压的制冷剂和室外空气之间进行热交换，其结果是相(phase)变为液态。此时，制冷剂的热量被穿过室外热交换器15的空气带走，从而其温度快速下降。其结果是，制冷剂以过冷度(SC)(supercooling degree)的液态被传送。
膨胀机(expander)20对该过冷的制冷剂减压，使其在室内热交换器25中容易被蒸发。
室内热交换器25在减压后的制冷剂和室外空气之间进行热交换。此时，制冷剂的热量被流经该室内热交换器的空气带走，由此其温度升高。其结果是，制冷剂的相变为液态。
从室内热交换器25导入到压缩机10的制冷剂变为过热度为TSH的气态，其中，该制冷剂高于饱和态蒸发。
在该制冷循环和该穆勒图之间的关系中，制冷剂流经压缩机10、室外热交换器15、膨胀机20和室内热交换器25。由室内热交换器25中排出的制冷剂再次被导入到压缩机10中。
当制冷剂从室内热交换器25传送到压缩机10中时，制冷剂的相变为过热度。也就是说，导入到压缩机10或从压缩机10中排出的制冷剂一定是完全的气态。
然而，这仅是理论上的结果，在实际应用到产品中时会有预定的误差发生。并且，当与热交换状态相比，在制冷循环中流动的制冷剂的量相对较小或较大时，在各个过程中所发生的相的变化就会不彻底。
由于这些问题，由室内热交换器25导入到压缩机10的制冷剂不会变成完全的过热蒸气，而是经常以液态存在。当液态的制冷剂积聚在储液器(accumulator)(未示出)并导入到压缩机10中时，就会发出较大的噪音，并降低压缩机的性能。
另外，在热泵系统从制热模式变为除霜模式，或从除霜模式变为制热模式时，液态制冷剂被导入到压缩机10中的可能性是相当高的。其原因如下，在模式切换过程中，当作为室内热交换器的热交换器作为冷凝器工作时，以及相反的，作为室外热交换器的热交换器作为蒸发器工作时，制冷剂的流向被改变。
通过使用膨胀机20控制制冷剂的流动速度，导入该压缩机10中的制冷剂被变为具有过热度(TSH)，由此可防止液态的制冷剂过多地积聚在储液器中，以及然后被导入到压缩机中的现象。这里，该膨胀机20包括线形的电子膨胀阀(LEV)或电子膨胀阀(EEV)。该阀被称为EEV。
多模式空调器包括至少一个室外单元和连接于室外单元的多个室内单元，并且其可工作在制热模式和制冷模式下。这种多模式空调器倾向于被开发为，对于单独的房间可选择性地工作在制热或制冷模式下。
现有技术中的空调器具有下列问题。
当对应于短/中/长管的安装状况和高度差，室内单元的输入流量的过冷度降低时，室内单元中的蒸发器会发出很大的制冷剂流动的噪声。
在现有技术中的空调器中，制冷剂的当前状态是使用传感器等来测量的，其安装在室外热交换器或压缩机的入口和出口管中。然后，利用制冷剂的当前状态计算和控制过冷度和过热度。然而，在这种情况下有这样的问题，即由于在该长管的安装状况和高度差的情况下的压力损失，不能确保过冷度。
并且，由于该多模式空调具有较差的分支特性，或由于在一分支管后的管路的长度较长，过冷度会降低。
进一步地，当在多模式空调器中发生制冷剂噪声时，必须改变用于室外单元的算法或结构设计。
这样，由于在长管的安装状况和高度不同的情况下发生的压力损失或热损失，很难确保过冷度。在这种情况下，制冷剂的噪声会很大。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种空调器，其基本能够避免由现有技术的局限与弊端造成的一个或多个问题。
本发明的第一目的是提供一种控制多模式空调器中的制冷剂的温度的系统和方法，其中，可确保过冷度和/或过热度。该系统包括高压管和低压管之间的制冷剂温度控制单元。一管路穿过另一管路，并且利用流动的制冷剂的温差，和控制通过一旁路通道的制冷剂的量，来确保该过冷度和/或过热度。
本发明的第二目的是提供一种控制制冷剂的温度的系统和方法，其在安装在高压和低压管的预定位置的过冷度控制单元的控制下，利用流经高压管和低压管的制冷剂的温差，来确保过冷度。
本发明的第三目的是提供一种控制制冷剂的温度的系统和方法，其在安装在高压和低压管的预定位置的过热度控制单元的控制下，利用流经高压管和低压管的制冷剂的温度，来确保过热度。
本发明的第四目的是提供一种控制空调器中的制冷剂的温度的系统和方法，利用安装在高压和低压管的预定位置的过冷/过热度控制单元，来同时确保过冷度和过热度。
本发明的其它优点、目的和特征将出现在本说明书的下文中。同时对于本技术领域的普通技术人员将会很明显。本发明的目的和特征可从书面的说明书、权利要求书及其附图中指出的特定结构中获得。
为了实现根据本发明目标的这些目的和其它优点，如在此举例和描述的那样，控制空调器中的制冷剂的温度的系统包括：一个或多个室内单元；一个或多个室外单元；用于连接该室内单元和室外单元的高压管和低压管；和制冷剂温度控制单元，该制冷剂温度控制单元包括双重管形式的内管和外管，该内管穿过该外管，该制冷剂温度控制单元通过该内管和该外管连接到该高压管和该低压管，使得在该高压管和该低压管中流动的制冷剂能够相互交换热量而不需要将制冷剂混合，并且该制冷剂温度控制单元感测该高压管的过冷度和/或该低压管的过热度，然后通过将该高压管连接到该外管的旁路通道增大或减少流入该外管的制冷剂输入流，以使感测到的过冷或过热度等于目标值。
优选地，该制冷剂温度控制单元可以是过冷度控制单元、过热度控制单元和过冷/过热度控制单元中的一个。
根据本发明的另一实施例，控制制冷剂的温度的方法包括如下步骤：利用热交换部分进行由高压制冷剂和低压制冷剂之间的温差引起的热交换，该热交换部分包括内管和外管，该内管和外管的两端依次地分别连接到高压管和低压管中的一个，其中该高压管连接至少一个室外单元，该低压管连接至少一个室内单元；感测置于该热交换部分的一侧的管路的过冷度和/或过热度；和通过增大/减小流入到该热交换部分的外管中的预定的制冷剂的量，来确保过冷度和/或过热度，使感测到的过冷度和/或过热度等于目标值。
根据本发明，制冷剂温度控制单元安装在高压管和低压管之间，并控制流经两管路的制冷剂的温差和流量，由此确保过冷度或过热度或过冷/过热度。因此，可确保过冷度和/或过热度，而与工作循环的特性无关。
可以理解的是，不论是上述的概括性的说明还是下面的详细描述，均是例举性的，是为提供对权利要求中的本发明的进一步解释。
附图说明
用于提供对本发明进一步理解的附图被包含在本申请中，并构成本申请的一部分。其示出了本发明的具体实施例，并与说明书一起用于阐释本发明的原理。其中：
图1示出了现有技术中的空调器的工作循环；
图2示出了根据本发明实施例的控制空调器中的制冷剂的温度的系统；
图3是根据本发明实施例的系统的方块图；
图4示出了根据本发明第一实施例的过冷度控制单元的结构图；
图5示出了根据本发明第一实施例的过冷度控制单元的另一结构图；
图6示出了根据本发明第一实施例的过冷度控制单元的又一结构图；
图7示出了根据本发明第二实施例的过热度控制单元的结构图；
图8示出了根据本发明第二实施例的过热度控制单元的另一结构图；
图9示出了根据本发明第二实施例的过热度控制单元的又一结构图；
图10示出了根据本发明第三实施例的过冷/过热度控制单元的结构图；
图11示出了根据本发明第三实施例的过冷/过热度控制单元的另一结构图；
图12示出了根据本发明第三实施例的过冷/过热度控制单元的又一结构图；
图13示出了根据本发明第三实施例的过冷/过热度控制单元的再一结构图；
图14示出了根据本发明第四实施例的过冷/过热度控制单元的结构图；
图15是一p-h伯德图，其示出了根据本发明实施例确保过冷/过热度的原理；
图16是根据本发明包括控制制冷剂的温度的系统的空调器的示意图；和
图17是根据本发明的实施例控制空调器中的制冷剂的温度的方法的流程图；
具体实施方式
下面具体描述本发明的优选实施例。其实例已在附图中示出。只要有可能，所有附图中都使用相同的附图标号来表示相同或相似的部件。
优选地，根据本发明的空调器包括一个或多个室外单元和一个或多个室内单元。本发明可用于制冷/制热切换式产品和多模式空调器，该多模式空调器可工作在制冷模式、制热模式、基于制冷的并发制冷/制热模式和基于制热的并发制冷/制热模式。
图2是根据本发明的空调器的原理图。
参见图2，空调器包括一个或多个室外单元100和一个或多个室内单元110。该单元100和110通过管路121和122连接在一起。控制制冷剂温度的制冷剂温度控制单元130安装在上述管路之间，以确保管路121和122的过冷度和/或过热度。
室外单元100包括压缩机101、一个或多个室外热交换器103和104，和安装在室外热交换器103和104的入口侧的EEV 105和106。
室内单元110安装在每个分割开的房间，并包括一个或多个室内EEV112和一个或多个室内热交换器114。集流管(header)111和116安装在该室内热交换器的两侧。
这种空调器通过由制冷剂管路依序连接压缩机101、室外热交换器103和104、室外EEV 105和106、室内EEV 112和室内热交换器114而构成闭合电路。
将压缩机101的出口端连接到室内EEV 112的入口端的制冷剂管路是高压管121，其导引从压缩机101排出的高压制冷剂流；将室内EEV 112的出口端连接到压缩机101的入口端的制冷剂管路是低压管122，其导引在室内EEV 112中膨胀的低压制冷剂流。因此，室外热交换器103和104安装在高压管121的通道上，室内热交换器安装在低压管122的通道上。
如果压缩机101被驱动，被排出的制冷剂由通道开关阀(未示出)根据制冷模式或制热模式切换，并且该被排出的制冷剂以相反的方向流动。
这里，利用置于压缩机101的出口端的高压传感器107和温度传感器108来控制过冷度。而且，利用置于室内热交换器114的入口端和出口端的温度传感器113和115控制过热度。
有关制冷循环和基于上述工作循环的穆勒图之间的关系，从压缩机101通过室外热交换器103和104传送到室内热交换器114的制冷剂必须确保该过冷度。相反，从室内热交换器114传送到压缩机101的制冷剂必须确保该过热度。而且，导入到压缩机101的制冷剂和从压缩机101排出的制冷剂必须是完全的气态。
为此目的，用于确保过冷度和/或过热度的制冷剂温度控制单元130，安装在连接室外单元100和室内单元110的高压和低压管121和122的预定位置上。
制冷剂温度控制单元130可安装在接近室内单元110的位置，也就是说，邻近于室内EEV 112和室内热交换器114。而且，当将制冷剂温度控制单元130安装在集流管111和115和管式桥的前端时，也可确保该过冷度。
另外，制冷剂温度控制单元130也可设置有，不需室内和室外单元交流，就能独立地控制制冷剂的温度的单个的单元。在这种情况下，优选提供单独的电压到电路板。进一步地，利用现有的通信线缆，温度控制单元130可传送及接收制冷剂的状态(温度、压力)，以与其它单元通信。
图3是制冷剂温度控制单元130的示意图。
参见图3，制冷剂温度控制单元130包括热交换部分131、制冷剂温度感测部分132和制冷剂温度控制单元135。热交换部分131连接到高压和低压管121和122上，并进行由制冷剂的温差引起的热交换。制冷剂温度感测部分132安装在该管路的一侧，并感测过冷。制冷剂温度控制单元135根据制冷剂温度感测部分132的感测结果，控制热交换部分131的热交换量。
这里，热交换部分131被安装为双重管(dual pipe type)的形式，使得可利用高压管121中的高压制冷剂的室温和低压管122中的低压制冷剂的低温之间的温差，来进行热交换。在该双重管中，内管可与该高压管相连，外管可延伸到该内管的外部，并与该低压管相连。
也就是说，热交换部分131的双重管被安装在该高压和低压管之间的被切除的部分之间。为了提高热交换效率，内管以预定的形状连接(例如，“己”字形)，外管成形为圆筒形，并以延伸为比内管的外径大的方式安装。作为另一个实例，双重管的内管和外管形成为使制冷剂之间的热交换效率得到提高的形状。另外，在内管的外侧或外管的内侧形成有散热鳍片。
制冷剂温度感测部分132包括一个或多个能够感测该管路中的过冷度和/或过热度的传感器。也就是说，制冷剂温度感测部分132包括：一个或多个温度传感器134，用于感测置于热交换部分131一侧的管路的流出量的温度；和一个或多个温度或压力传感器133，用于检测高压管的饱和温度或压力。压力传感器133可安装在高压管的入口端和出口端，以测量高压和饱和温度。
这里，制冷剂温度感测单元132能作为过冷度感测部分和/或过热度感测部分工作。
制冷剂温度控制单元135包括微型计算机(Micom)136和EEV 137。微型计算机136根据制冷剂温度感测单元132的感测结果，来计算过冷/过热度与目标过冷/过热度的偏差。然后，控制EEV 137的开度(opening degree)，以减小计算出的偏差。以此方式，热交换部分131的热交换量得到控制。
这里，制冷剂温度控制单元135能作为过冷度控制单元和/或过热度控制单元工作。
制冷剂温度控制单元130控制关于传送到室内单元110的制冷剂的过冷度TSC，并控制关于传送到室外单元100的制冷剂的过热度TSH。也就是说，通过旁路、分支等方法控制流动的制冷剂的量，从而通过控制两个管路的压力差和温度差和制冷剂的热交换量，至少一制冷剂可将其它的制冷剂过冷化或过热化。
下面分别描述制冷剂温度控制单元130作为过冷度控制单元、过热度控制单元或过冷/过热度控制单元工作时，制冷剂温度控制单元10的各个实施例。
第一实施例
图4～6示出了根据本发明第一实施例的过冷度控制单元200的各种实例的构造。
参见图4，过热度控制单元200包括：热交换单元201；传感器202和203；和旁路管204及EEV 205，用于控制过冷。
热交换单元201具有内管201a和外管201b，其相应地连接到高压管121和低压管122上，并介于高压管121和低压管122之间。内管201a的两端连接到高压管121的入口端和出口端，并弯曲呈“己”字形。外管201b的两端连接到低压管122的入口端和出口端，并延伸到内管201a的外侧，以允许低温低压的制冷剂流动。
这里，高压管121的入口端连接到室外热交换器，以导入两相液流；其出口端连接到室内EEV，并在热交换之后排出液相制冷剂。该低压管122的入口端连接到室内热交换器，出口端连接到压缩机的吸入端。
另外，过冷度感测单元(未示出)包括第一温度传感器202和第二温度传感器203。第一温度传感器202安装在热交换单元201的入口端的高压管121上，第二温度传感器203安装在热交换器201的出口端的高压管121上。
第一温度传感器202感测高压管121的温度，以感测高压管121的压力，并感测穆勒图上的高压饱和温度。第二温度传感器203感测对应于热交换高压管121的当前排放温度的温度。
另外，过冷度控制单元(未示出)包括：旁路管204，其从热交换单元201的入口端的高压管121处分支，以连接高压管121和外管201b；EEV 205，安装在旁路管204的空气通道中，以控制制冷剂的流量；和用于控制EEV 205的微型计算机203。
这里，分支的旁路管204中的制冷剂的温度，低于在支路压力下流入到高压管121中的制冷剂的温度。
此时，微型计算机230通过将第一温度传感器202中感测到的第一温度减去第二温度传感器203感测到的第二温度，来计算过冷度。计算出的过冷度增大或缩小EEV 205的空隙(opening)，从而使计算出的过冷度与目标过冷度一致。
通过上述步骤，高温高压的制冷剂和低温低压的制冷剂，在热交换单元201的内管201a和外管201b之间的温差的作用下，进行热交换，并且该热交换单元201的热交换量，由导入到该旁路管路204中的制冷剂的量来控制。
这里，由于感测到的第一温度不是实际的饱和温度，将它补偿一预定温度以计算该饱和温度。
另外，从如下等式中得到过冷度(TSC)：
TSC＝Tin2-Tin1
其中，TSC是过冷度
Tin1：第一温度传感器202所感测到的第一温度；
Tin2：第二温度传感器203所感测到的第二温度；
图5示出了根据本发明第一实施例的过冷度控制单元200的又一结构图。下面省略对与图4中相同部件的描述。
参见图5，过冷感测单元(未示出)包括热交换单元211的出口端的高压管121的高压传感器212和温度传感器213。该过冷感测单元利用在高压传感器212处感测到的高压，计算饱和温度。
此时，微型计算机230通过将在出口端的温度传感器213处感测到的温度，减去在高压传感器212处感测到的饱和温度(冷凝温度)，并控制EEV215的空隙，以使得到的过冷度跟随(或确保)目标过冷度。
这里，从如下等式中得到过冷度(TSC)：
TSC＝Tin-TL(Ps)
其中，Tin：该出口端的温度传感器所感测到的温度；
TL(Ps)：高压传感器所感测到的压力饱和温度。
图6示出了根据本发明第一实施例的过冷度控制单元200的又一结构图。
参见图6，过冷度控制单元200的热交换单元221具有双重管结构，其具有连接到高压管121两端上的内管221a，和延伸到内管221a外部的外管221b。
另外，该过冷度感测单元包括置于热交换单元221的出口端的高压管121上的高压传感器222和温度传感器223。该过冷度控制单元包括：从该高压管121分支的旁路管224；用于控制制冷剂量的EEV 225；与该双重管的外管221b连接的高压制冷剂入口管121；和作为单方向制冷剂入口单元的止回阀227或旁路阀。
该过冷度控制单元的微型计算机230利用高压传感器222和温度传感器223感测过冷度。该微型计算机230依据感测到的结果控制EEV 225的开度，以使内管221a中的高温高压的制冷剂，与外管221b中的中温高压的制冷剂进行热交换，其中，该中温高压的制冷剂由该高压管121中分支出。
在此，从高压管121分支出的旁路管224中的制冷剂的温度，低于由于分支压力在高压管121中流动的制冷剂的温度，由此在热交换单元中可获得热交换。
进一步的，通过打开止回阀227，在热交换单元221的外管221b中流动的高压制冷剂，会通过高压制冷剂入口管226被导入到低压管122中。此时，在热交换单元221的外管211b中流动的制冷剂处于高压状态，并且在低压管122中流动的制冷剂处于低压状态。因此，在压差的作用下，高压制冷剂入口管226的高压制冷剂流入到低压管122中。
这里，从下列等式中得到过冷度(TSC)：
TSC＝Tin-TL(Ps)
其中，Tin：高压管的出口端的温度传感器223所感测到的排放温度；
TL(Ps)：高压传感器222所感测到的压力饱和温度；
第二实施例
图7到图9示出了根据本发明第二实施例的过热度控制单元300的各种实例的结构图。
参见图7，过热控制单元300具有在高压管121和低压管122之间彼此连接的内管301a和外管301b。热交换单元301的内管301a的两端连接到低压管122的入口端和出口端，并弯曲为“己”字形。外管301b的两端连接到高压管121的入口端和出口端。高温低压的制冷剂流经内管301a的外部。
另外，过热度感测单元包括温度传感器302和303。第一传感器302置于热交换单元301入口端处的低压管122上，第二温度传感器303置于出口端处的低压管122上。
第一温度传感器302感测低压管122的压力，并感测穆勒图上的低压端的饱和温度。第二温度传感器303感测低压管122排出的被热交换的制冷剂的当前温度。
另外，过热度控制单元包括旁路管304、EEV 305和微型计算机(未示出)。该旁路管被从热交换单元301的入口端处的高压管121分支，以将高压管121连接到外管301b的内部。EEV 305安装在旁路管304的预定通道中，以控制通过旁路管304流入外管301b内部的制冷剂的量。
此时，微型计算机330通过将第一温度传感器302感测到的第一温度减去第二温度传感器303感测到的第二温度，以计算过热度(TSH)，来控制该过热度。电子膨胀阀305的开度增大或减小，从而计算得到的过热度与目标过热度一致。因此，通过导入旁路管304中的制冷剂，来控制由流经内管301a的高温高压制冷剂与流经外管301b的低温低压制冷剂之间的温差引起的热交换的量。
换言之，如果当前过热度小于目标过热度，则增大EEV 305的开度，从而增大在热交换单元301中的热交换的量，从而增大当前过热度。相反，如果当前过热度大于目标过热度，则减小EEV 305的开度，从而减小在热交换单元301中的热交换的量，从而减小当前过热度。
这里，由于第一温度传感器所感测到的温度不是实际饱和温度，需要补偿一预定温度来计算饱和温度。
另外，由下列等式获得过热度(TSh)：
TSh＝Tout2-Tout1
其中，
TSh：过冷度
Tout1：第一温度；
Tout2：第二温度。
图8示出根据本发明第二实施例的过热度控制单元300的又一结构图。
参见图8，过热度感测单元包括热交换单元311的出口端的低压管122的低压传感器312和温度传感器313。低压传感器312利用低压传感器312感测到的低压来计算饱和温度。
此时，微型计算机330通过将出口端的温度传感器313感测到的温度减去饱和温度(冷凝温度)，得到该过热度，并增大或减小对EEV 315的开度的控制，以使得到的过热度跟随该目标过热度。
这里，从下列等式中得到过冷度(TSh)：
TSh＝Tout-TL(Ps)
其中，
Tout：出口端温度传感器所感测到的温度；
TL(Ps)：低压传感器所感测到的压力的饱和温度。
图9示出了根据本发明第二实施例的过热度控制单元200的再一结构图。
如图9所示，过热度控制单元300的热交换单元331构成为双重管结构，以将低压管122连接到内管321a的两端，并将制冷剂入口管和出口管326a和326b连接到外管321b的两端。
另外，过热度感测单元包括低压管122出口端上的低压传感器322和温度传感器。
另外，过热度控制单元包括：EEV 327、止回阀327b和微型计算机330。EEV 327安装在连接在高压管121和外管321b之间的制冷剂入口管326a上。止回阀327b安装在制冷剂从该外管321b流到高压管121的制冷剂出口管326b上。
另外，高压传感器322和温度传感器323用于感测当前过热度，依据感测到的结果，EEV 327a的开度被增大或减小，以控制当前过热度来跟随目标过热度，以及控制热交换单元321的热交换量。
换言之，通过旁路管324导入到外管321b中的制冷剂的量会随着该EEV325的开度控制而变化，从而可控制交换单元321的热交换量和过热度。此时，流经热交换单元321的外管321b的高压制冷剂，通过止回阀327再一次导入到高压管121中。
这里，从下列等式中得到过热度(TSh)：
TSh＝Tout-TL(Ps)
其中，
Tout：低压管的出口端的温度传感器所感测到的温度；
TL(Ps)：低压管的出口端的低压传感器所感测到的压力饱和温度。
第三实施例
图10到图12示出了根据本发明的第三实施例的过冷/过热度控制单元400的结构图。
参见图10，热交换单元401具有内管401a和外管401b的双重管结构，以在其中进行制冷剂热交换。内管401a的两端连接到高压管121，外管401b的两端连接到低压管122。
另外，过冷/过热度感测单元(未示出)包括多个温度传感器402、403、408和409，也就是，高压管121的入口端的第一温度传感器402和出口端的第二温度传感器403，和低压管122的入口端的第三温度传感器408和出口端的第四温度传感器409。
这里，第一温度传感器402感测用于计算饱和冷凝温度的温度，第三温度传感器408感测用于计算饱和蒸发温度的温度，第二温度传感器403感测热交换高压管121的温度，和第四温度传感器409感测热交换低压管122的温度。
另外，过冷/过热度控制单元(未示出)包括：旁路管404，其在高压管121的入口端分支，以连接到外管401b上；EEV 405，其安装在旁路管304中，以控制高压制冷剂的量；和微型计算机450。
为了同时控制过冷/过热度，微型计算机450通过将第二温度传感器403感测到的温度减去第一温度传感器402感测到的温度，以检测过冷度，并且通过将第四温度传感器409检测到的温度减去第三温度传感器408感测到的温度，以检测过热度。
根据满足所有检测到的过冷和过热度的条件，增大或减小EEV 405的开度，以控制热交换单元401的热交换度。
换言之，满足所有检测到的过冷和过热度的条件由下式得到：
Tout1＜Tout2＜Tin1＜THEX＜Tin2
其中，
Tout1：低压管122的出口端第三温度传感器的温度；
Tout2：低压管122的出口端第四温度传感器的温度；
THEX：热交换单元的内部温度；
Tin1：高压管的出口端第一温度传感器的温度；
Tin2：高压管的出口端第二温度传感器的温度。
在上述条件下，可确保导入到室内单元的高压管121的过冷度，并可确保导入到室外单元的低压管122的过热度。
图11示出了根据本发明第三实施例的过冷/过热度控制单元400的另一结构图。
参见图11，热交换单元411具有两端连接到高压管121的内管411a和两端连接到低压管122的外管411b，以在流经该内管和外管的制冷剂之间进行热交换。
另外，过冷/过热度感测单元(未示出)包括多个温度传感器413和419，和压力传感器412和418。也就是说，其包括压力管121的出口端第一压力传感器412和第一温度传感器413，和低压管的出口端第二压力传感器418和第二温度传感器。第一压力传感器412是高压传感器，第二压力传感器418是低压传感器。
这里，由第一压力传感器412感测到的高压来计算饱和冷凝温度，由第二压力传感器418感测到的高压来计算饱和蒸发温度，第一温度传感器413感测热交换高压管121的温度，第二温度传感器419感测热交换低压管122的温度。
过冷/过热度控制单元(未示出)包括：旁路管414，其从高压管121的入口端分支，以连接到外管411b；EEV 415，其安装在旁路管414中，以控制高压制冷剂的量；和微型计算机450。
为了同时控制过冷/过热度，微型计算机450通过将第一温度传感器413感测到的温度减去第一压力传感器412感测到的饱和温度，以检测过冷度，并且通过第二温度传感器419检测到的温度减去第二压力传感器418感测到的饱和温度，以检测过热度。
根据满足所有检测到的过冷和过热度的条件，增大或减小EEV 415的开度，以控制热交换单元411的热交换度。
换言之，满足所有检测到的过冷和过热度的条件这样得到：
Tout1＜Tout2＜Tin1＜THEX＜Tin2
其中，
Tout1：低压管的低压饱和温度；
Tout2：低压管的出口端第二温度传感器的温度；
THEX：热交换单元411的内部温度；
Tin1：高压管的出口端第一压力传感器的饱和温度；
Tin2：高压管的出口端第一温度传感器的温度。
在上述条件下，可确保导入到室内单元的高压管121的过冷度，并可确保导入到室外单元的低压管122的过热度。
图12示出了根据本发明第三实施例的过冷/过热度控制单元400的再一结构图。
参见图12，过冷/过热度控制单元400的热交换单元421包括连接到内管421a和外管421b的两端上的高压管121。
过冷/过热度控制单元通过从高压管121分支而出的旁路管424和EEV425控制热交换量，并将热交换单元421的外管421b通过止回阀427连接到低压管122。
另外，该过冷/过热度感测单元包括：高压管121的出口端第一压力传感器422和第一温度传感器423，和低压管的出口端第二压力传感器428和第二温度传感器429。
过冷/过热控制单元的微型计算机450通过使用该高压管121的出口端第一压力传感器422和第一温度传感器423来检测过冷度，并通过使用该低压管的出口端第二压力传感器428和第二温度传感器429来检测过热度。
另外，过冷/过热控制单元包括连接到双重管的外管421b的高压制冷剂入口管42和作为单一方向的制冷剂入口单元6的止回阀427，以控制低压管122的过热度。
微型计算机450通过使用过冷度感测单元的第一压力传感器422和第一温度传感器423来计算过冷度。该微型计算机450依据计算出的过冷度，来控制EEV 425的开度的增大和减小，以控制从高压管121分支到外管421b中的高压制冷剂与流入内管421a的高压制冷剂之间的热交换的量。
同时，根据从第二压力传感器426和第二温度传感器429计算得到的过热度，控制EEV 425的开度，从而止回阀427打开，以允许流入热交换单元421的外管421b中的高压制冷剂通过高压制冷剂入口管426，流入到低压管122中。此时，由于热交换单元421的外管421b处于高压状态并且低压管122处于低压状态，高压制冷剂入口管426的高压制冷剂由于压差而被传送到低压管122中，以确保过热度。
换言之，满足所有检测到的过冷和过热度的条件由这样得到：
Tout1＜Tout2＜Tin1＜THEX＜Tin2
其中，
Tout1：低压管的出口端第二压力传感器的饱和温度；
Tout2：低压管的出口端第二温度传感器的温度；
THEX：热交换单元的内部温度；
Tin1：高压管的入口端第一压力传感器的高压饱和温度；
Tin2：高压管的出口端第二温度传感器的温度。
在上述条件下，可确保导入到室内单元的高压管121的过冷度，并可确保导入到室外单元的低压管122的过热度。
图13示出了根据本发明第三实施例的过冷/过热度控制单元400的又一结构图。
参见图13，过热度控制单元检测高压管121的入口端温度(T121)，和由热交换高压管的出口端温度传感器433所感测到的温度(T433)，并得到热交换单元431的内部温度(THEX)。
另外，得到由低压管122的入口端第三温度传感器438感测到的温度(T438)和由热交换低压管122的第四温度传感器439感测到的温度(T439)。这里，为了同时确保过热度和过冷度过热度和过冷度被同时控制为符合如下关系：T428＜T429＜THEX＜T423＜T121。
这里，高压管121的入口端温度和热交换单元431的内部温度可通过使用温度传感器分别感测，该温度传感器仅仅安装在高压管侧，以利用热交换之前/之后的温差，感测该热交换单元的内部温度。
第四实施例
图14示出了根据本发明第四实施例的过冷/过热度控制单元400的结构图。
参见图14，制冷剂温度控制单元500包括过冷度控制单元510和过热度控制单元520。过冷度控制单元510安装在室内单元侧，过热度控制单元520安装在室外单元侧。
过冷度控制单元510利用第一压力传感器502和第一温度传感器503检测过冷度。由于热交换单元501的高压连接管121a通过内管501a与高压管121连接，从高压连接管121a分支出的旁路管504连接到外管501b。
此时，微型计算机530计算当前过冷度，以控制EEV 505的开度的增大或减小，从而使得当前过冷度与目标过冷度一致。因此，可控制流经外管501b的制冷剂的量。
另外，微型计算机530利用第二压力传感器512和第二温度传感器513检测当前过热度。通过控制该EEV 515的开度，从热交换单元的高压管121分支而出的旁路管514，可控制应用到外管511b的制冷剂的量。
换言之，根据本发明的第四实施例，过冷度控制单元安装在室内单元中以确保高压管的过冷度，而过热度控制单元安装在室外单元中以确保低压管的过热度。优选的，将这些控制单元安装为一个单一的单元。
图15示出了穆勒图，在该图上，由于本发明的过热度控制单元，过冷度得到增大。在图15中，虚线和实线示出了由不同的制冷剂引起的穆勒图。
过冷度控制单元可确保在室外热交换中进行热交换的制冷剂和导入到EEV的制冷剂的过冷度。因此，温度传感器感测的温度点(A)被补偿到饱和温度点(B)，然后高压(Pd)饱和点的过冷度被该过冷度控制单元增大。因此，在该Pd点，出口端的过冷度可在该室外热交换器中得到确保。另外，该穆勒图增大到室内EEV的入口端的温度(C)。
另外，可确保压缩机的入口端过热度(TSH)。这里，“S1”代表在低压(Ps)下，室内入口处的管路温度传感器感测到的温度点，“S2”代表室内出口处的管路温度传感器感测到的温度，“S3”代表在高压(PD)下，排放管温度传感器感测到的温度，和“S4”代表室外热交换器的出口端管路温度传感器感测到的温度。
图16示出了根据本发明的系统的应用实例。
参见图16，由长、中和短管连接的至少一个室外单元601～605安装在室外600中。至少一个室内单元611到617安装在每个室内房间610中。因此，根据操作条件，可提供组合的制冷和制热的多模式空调器，用于选择性地进行所有房间的制冷操作，所有房间的制热操作，基于制冷的并发制冷和制热操作，和基于制热的并发制冷和制热操作。
安装在空调器的管路之间的预定位置的该制冷剂温度控制单元621、622、623、624和625，被安装在室内单元和室外单元之间，或被分别安装在桥式室内单元的入口处和室内单元的前方。控制每个制冷剂温度控制单元621、622、623、624和625，以使过冷度和过热度与室内单元和室外单元之间的管路的目标温度一致。
图17示出了根据本发明优选实施例的控制制冷剂温度的方法。
参见图17，首先确定控制制冷剂的温度是控制过冷度还是控制过热度(S101，S113)。此时，这种确定依赖于过冷度和过热度的优先权而可能不同。换言之，在制冷工作模式中，首先控制过热度，在制热工作模式中，首先控制过热度。
此外，在控制过冷度的情况下，感测热交换单元的出口端的制冷剂温度和高压(S103)，并将感测到的压力和温度用于感测当前制冷度(S105)。
感测到的过冷度与预定的目标过冷度相比，以检测他们之间的偏差(S107)。控制EEV的开度，以减小检测到的偏差，从而使当前过冷度与目标过冷度一致(S109)。此时，由于双重管的高压制冷剂，内部的热交换量被增大或减小，其中，该双重管是确保过冷度的热交换单元(S111)。
同时，在控制过热度的情况下(S113)，感测双重管的低压管的出口端的制冷剂的温度和压力(S115)，并计算当前过热度(S117)。如果计算该过热度被计算出，就可获得当前过热度与目标过热度之间的偏差(S119)。此后，控制EEV的开度，使得当前的过冷度与目标过冷度一致而减少偏差(S121)。此时，由于双重管的高压制冷剂，内部的热交换量被增大或减小以确保过热度(S111)。
如上所述，本发明通过使用无论管路内部/外部均可进行精确感测的特定的感测单元，解决了温度传感器和压力传感器的安装位置，并且能够使用感测到的热交换单元的温度，并能够使用管路热交换之前/之后的温差。
另外，本发明通过控制制冷操作中进行循环流动的制冷剂、和制热操作中反向循环流动的制冷剂的过冷度/过热度，来确保过冷度/过热度。
如上所述，本发明的温度控制单元和控制空调制冷剂的方法可控制室内单元和室外单元之间的制冷剂的温度，以选择性地控制来确保流到室内单元的制冷剂的过冷度或流到室外单元的制冷剂的过热度，并同时地控制过冷度和过热度，由此可确保过冷度和过热度，而与工作循环的特征无关。
另外，本发明具有确保过冷度和过热度的效果，由此可降低制冷剂噪声。具体地说，在长管路中，过冷效果较显著。
此外，本发明具有这样的效果，即将模块型安装在头部与分支的前方与后方，由此可获得简单的安装，而无需解开室内单元与室外单元。进一步，本发明具有这样的效果，即由独立的电源来进行独立的控制，甚至无需在室内单元与室外单元之间通信。
本发明具有这样的效果，即，在制冷循环中可确保过热度，由此可防止冷冻和液体压缩，其中在诸如空调器的弱风操作时有过大的质量流量(massflow)的情况下，可以控制该质量流量。
很明显，对本技术领域的普通技术人员来说，可对本发明作出各种改进和变型。于是，本发明意在覆盖本发明的各种改进和变型，只要它们落入后附的权利要求书和其等价物的范围内。

Claims (19)

1.一种控制空调器中的制冷剂的温度的系统，该系统包括：
一个或多个室内单元；
一个或多个室外单元；
用于连接该室内单元和该室外单元的高压管和低压管；和
制冷剂温度控制单元，该制冷剂温度控制单元包括双重管形式的内管和外管，该内管穿过该外管，该制冷剂温度控制单元通过该内管和该外管连接到该高压管和该低压管，使得在该高压管和该低压管中流动的制冷剂能够相互交换热量而不需要将制冷剂混合，并且该制冷剂温度控制单元感测该高压管的过冷度和/或该低压管的过热度，然后通过将该高压管连接到该外管的旁路通道增大或减少流入该外管的制冷剂输入流，以使感测到的过冷或过热度等于目标值。
2.如权利要求1所述的系统，其中，该制冷剂温度控制单元包括：
热交换部分，其包括两端连接到该高压管的内管，和两端连接到该低压管的外管，其中，该内管弯曲为预定的形状，该外管延伸到该内管的外侧，从而由于在该内管和该外管内流动的制冷剂的温差而发生热交换；
过冷度感测部分，用于感测流经置于该热交换部分的一侧的高压管的制冷剂的过冷度；
过冷度控制单元，用于依据该过冷度感测部分感测到的过冷度值，控制该外管的热交换量。
3.如权利要求2所述的系统，其中，该过冷度感测部分包括多个温度传感器，用于感测置于该热交换部分的入口和出口端的高压管的制冷剂的温度。
4.如权利要求2所述的系统，其中，该过冷度感测部分包括：
压力传感器，用于感测置于该热交换部分的入口端的该高压管的制冷剂的压力；和
温度传感器，用于感测置于该热交换部分的出口端的该高压管的制冷剂的温度。
5.如权利要求2所述的系统，其中，该过冷度感测部分包括温度传感器和压力传感器，分别用于感测置于该热交换部分的出口端的该高压管的制冷剂的温度和压力。
6.如权利要求2所述的系统，其中，该过冷度控制单元包括：
旁路管，其从置于该热交换部分的入口端的该高压管处分支，并连接到该热交换部分的该外管；
电子膨胀阀，安装在该旁路管中，用于控制通过该旁路管导入到该热交换部分的该外管的制冷剂的量；和
微型计算机，用于控制该电子膨胀阀的开度，以使当前过冷度等于预定目标过冷度，其中，该当前过冷度由该过冷度感测部分感测。
7.如权利要求6所述的系统，其中，该微型计算机利用补偿温度和当前温度的差值计算过冷度，其中，该补偿温度通过补偿一热交换之前的温度而得到，其中，该热交换之前的温度是在置于该热交换部分的入口端的该高压管处被感测到，该当前温度是在置于该热交换部分的出口端的高温管处被感测到，并且该微型计算机控制该电子膨胀阀的开度，以使该计算出的当前过冷度确保该预定的目标过冷度。
8.如权利要求6所述的系统，其中，该微型计算机利用饱和温度和置于该热交换部分的出口端的高压管的当前温度的温差，来计算过冷度，其中，该饱和温度对应于压力饱和位置，并由置于该热交换部分的出口端的高压管的制冷剂的压力感测得到，并且该微型计算机控制该电子膨胀阀的开度，以使该计算出的过冷度确保该预定的目标过冷度。
9.如权利要求1所述的系统，其中，该制冷剂温度控制单元包括：
热交换部分，包括两端连接到该高压管的内管和一外管，其中，由该高压管分支出的高压制冷剂被导入到该外管中，并且该导入的制冷剂被排放到该低压管中，该外管延伸到该内管的外部，从而该高压制冷剂彼此之间进行热交换；
过冷度感测部分，置于该高压管的一端，用于感测温度和压力；和
过冷度控制单元，用于根据该过冷度感测部分的感测结果，控制导入到该外管中的、该分支的高压制冷剂的量，以确保该高压管的过冷度。
10.如权利要求9所述的系统，其中，该过冷度控制单元包括：
旁路管，其从置于该热交换部分的入口端的该高压管处分支，并连接到该热交换部分的该外管；
电子膨胀阀，安装在该旁路管中，用于控制通过该旁路管导入到该热交换部分的该外管的制冷剂的量；和
微型计算机，用于控制该电子膨胀阀的开度，以使过冷度等于预定的目标过冷度，其中，该过冷度由该过冷度感测部分感测；
高压入口管，连接到该热交换部分的该外管和该低压管上，用于使该外管的高压制冷剂流经该低压管；和
阀，安装在该高压入口管中，用于防止该低压管中的制冷剂导入到该热交换部分的该外管中。
11.如权利要求1所述的系统，其中，该制冷剂温度控制单元包括：
热交换部分，其包括两端连接到该低压管的内管，和两端连接到该高压管的外管，其中，该内管弯曲为预定的形状，该外管延伸到该内管的外侧，从而由于该内管和该外管内流动的制冷剂的温差而发生热交换；
过热度感测部分，用于感测流经置于该热交换部分的入口和出口端的低压管的制冷剂的过冷度；
过热度控制单元，用于使用该过热度感测部分感测到的温度和压力来计算过热度，并控制流经该外管的制冷剂的量，以使计算出的过热度能够跟随预定的目标过热度。
12.如权利要求11所述的系统，其中，该过热度控制单元包括：
旁路管，其从置于该热交换部分的入口端的高压管处分支，并与该热交换部分的该外管并联连接；
电子膨胀阀，安装在该旁路管中，用于控制通过该旁路管导入到该热交换部分的该外管的制冷剂的量；和
微型计算机，用于控制该电子膨胀阀的开度，以使当前过冷度等于预定的目标过冷度，其中，该当前过冷度由该过冷度感测单元感测。
13.如权利要求12所述的系统，其中，该微型计算机利用低压下的饱和温度和置于该热交换部分的出口端的该低压管的当前排放温度的温差，来计算过热度，其中，该低压下的饱和温度是从置于该热交换部分的入口端的低压管被感测到；以及该微型计算机控制该电子膨胀阀的开度，以使该计算出的过热度确保该预定的目标过冷度。
14.如权利要求1所述的系统，其中，该制冷剂温度控制单元包括：
热交换部分，包括两端连接到该高压管的内管，和两端连接到该低压管的外管，其中，该外管延伸到该内管的外部，从而由于在该内管和该外管内流动的制冷剂的温差而发生热交换；
过冷/过热度感测部分，置于该热交换部分管路的入口端和/或出口端，用于感测管路的压力和温度；和
过冷/过热度控制单元，用于通过控制从该高压管中分支出的、并导入到该热交换部分的该外管中的制冷剂的量，来同时控制该高压管的过冷和该低压管的过热。
15.如权利要求14所述的系统，其中，该过冷/过热度控制单元包括：
旁路管，其从置于该热交换部分的入口端的该高压管处分支，并连接到该热交换部分的该外管；
电子膨胀阀，安装在该旁路管的预定位置；和
微型计算机，用于基于该过冷/过热度感测部分的感测结果，来计算当前过冷/过热度，并在一范围内控制该电子膨胀阀的开度，其中，该计算出的过冷/过热度满足该目标过冷/过热度。
16.如权利要求15所述的系统，其中，该过冷/过热度感测部分包括：
第一温度传感器和第一压力传感器，用于分别感测该高压管的温度和压力，从而感测该高压管的过冷度；及
第二温度传感器和第二压力传感器，用于分别感测该低压管的温度和压力，从而感测该低压管的过热度。
17.一种控制制冷剂的温度的方法，包括如下步骤：
利用热交换部分来进行由于高压制冷剂和低压制冷剂之间的温差而产生的热交换，该热交换部分包括内管和外管，该内管和外管的两端依次地分别连接到高压管和低压管中的一个，其中该高压管连接至少一个室外单元，该低压管连接至少一个室内单元；
感测置于该热交换部分的一端的管路的过冷度和/或过热度；和
通过增加或减小流入到该热交换部分的该外管中的制冷剂的预定的量，确保过冷度和/或过热度，以使感测到的过冷度和/或过热度等于目标值。
18.如权利要求17所述的方法，其中，该热交换是通过使该高压制冷剂流过该内管，并使该低压制冷剂流过该外管进行的，并且通过利用电子膨胀阀的开度，控制经由旁路管流入到该外管中的高压制冷剂的量，来确保该过冷度，从而使感测到的过冷度等于目标过冷度，其中，该旁路管从该高压管处分支。
19.如权利要求17所述的方法，其中，该热交换是通过使低压制冷剂流经该内管，并使高压制冷剂流经该外管而形成制冷剂的温差进行的，并且通过利用电子膨胀阀的开度，控制经由旁路管流入到该外管中的低压制冷剂的量，来确保该过冷度，从而使感测到的过冷度等于目标过冷度，其中，该旁路管从该高压管处分支。
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