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CN1811290A - 变容量空调 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变容量空调，其能响应运行模式来控制容量以及耗电，其中响应运行模式，通过旁通管(161、162)的开关阀(171、172)和压缩机(120)的旁通阀(173)的选择组合对打开/关闭操作模式进行控制，可变化地调节压缩机(120)的制冷剂压缩量。所公开的变容量空调在节能运行模式下，在压缩机(120)的旁通阀(173)打开的同时，将已输入到压缩机(120)中的部分制冷剂排出，以便在压缩机的负载小于正常运行模式时的负载的节能运行模式下能够可调节地减少制冷剂循环量，由此能够减少容量和耗电。

Description

变容量空调
技术领域
本发明涉及一种空调，尤其涉及一种变容量空调，其配置成通过旁通式的制冷剂液量控制来调节压缩机的制冷剂压缩量，由此能在能效模式(energy-efficient mode)下运行。
背景技术
由于追求居住空间以及办公空间的舒适环境的需求增加了，像制冷和制热装置的空调的使用也逐渐增加。众所周知，空调通过使热交换介质在室内机和室外机之间进行循环的制冷循环驱动运行来实现制冷或制热功能。
室内机通过热交换器(蒸发器)和送风扇的共同运行来吸入和排出室内空气。室外机设有压缩机、冷凝器以及冷却风扇，其起到吸入和排出室外空气的作用。
室内机用于蒸发通过安装在室外机上的压缩机和冷凝器引入的高温高压的热交换制冷剂，并使制冷剂相变成气态。在这种条件下，制冷剂通过热交换丧失空气的热量，以产生冷气，冷气被供给到室内空间并随着送风扇的运行进行制冷或冷冻。
如此所述的传统空调的制冷系统在现有技术中是众所周知的，并在图1中示出，所述传统空调的制冷系统包括压缩机11、冷凝器12、膨胀装置13和蒸发器14。
压缩机11将气态制冷剂压缩成高温高压的气态制冷剂，而冷凝器12使高温高压的气态制冷剂放热并相变成高温高压的液态制冷剂。高温高压的液态致冷剂在穿过膨胀装置13的同时减压以在蒸发器14中蒸发。在此条件下，所述制冷剂在蒸发过程中吸收周围的热量以冷却蒸发器14的周围空气，这样依次形成冷气并供给到室内。已蒸发的制冷剂再输入到压缩机11中，并被压缩成高温高压的气体。
换句话说，所述的传统空调以如下方式运行：从压缩机11排出的高温高压的气态制冷剂通过冷凝器风扇15的吹送运行而被冷凝器12冷却，以形成液态制冷剂。如此形成的液态制冷剂穿过膨胀装置13，以变成低温低压的两相制冷剂，并被送至蒸发器14。在蒸发器14中的两相制冷剂由蒸发器风扇16加热并变成气态制冷剂。所述气态制冷剂被输入到压缩机11中，并重复将气态制冷剂压缩成高温高压气体的过程。换句话说，通过制冷循环来运行该空调。
然而，如此所述的传统空调的不足在于，在正常的驱动模式下，由压缩机11间歇运行所导致的能量过分消耗会破坏运行的舒适性并产生节能的问题。
发明内容
由此，本发明旨在基本上克服由于相关技术的局限性和不足所导致的一个或多个问题。由此，本发明的目的在于提供一种变容量空调，其配置成根据运行模式通过可以调节压缩机的制冷剂压缩量的旁通管的开关阀的操作控制来控制容量和能耗。
为了达到这些目的以及其它优点并根据本发明的目的，正如在此具体实施并广泛说明的，本发明提供一种变容量空调，包括：压缩机，其设置有安装在其上的旁通管连接器，并具有制冷剂入口、制冷剂出口以及旁通阀；冷凝器，其用于冷凝从该压缩机排出而被输入的制冷剂；膨胀装置，其将由该冷凝器冷凝的制冷剂的压力降低至可蒸发状态；蒸发器，其通过与周围空气进行热交换来蒸发由该膨胀装置膨胀的制冷剂；制冷剂循环管，其连接到该制冷剂入口和该制冷剂出口，以通过与该冷凝器、该膨胀装置和该蒸发器的连接来形成制冷剂循环路线；多个旁通管，其安装成将该压缩机的旁通管连接器连接到该制冷剂循环管；以及至少一个或多个开关阀，其用于选择性地打开和关闭所述旁通管，以便能够响应运行模式调节该压缩机的制冷剂压缩量。
所述旁通阀控制成通过与所述旁通管的打开和关闭相关的制冷剂压力的变化而被打开和关闭，在此，所述旁通阀控制成在正常运行模式时关闭而在节能运行模式时打开。
根据本发明的一个方案，所述旁通管包括：第一旁通管，其两端分别连接到该压缩机的制冷剂入口侧的制冷剂循环管和该压缩机的旁通管连接器；以及第二旁通管，其用于将该压缩机的制冷剂出口侧的制冷剂循环管连接到该第一旁通管。
该第一旁通管和第二旁通管可分别设置有第一开关阀和第二开关阀。该第一开关阀和第二开关阀被控制成响应运行模式互相执行相反的打开/关闭操作。
在节能运行模式时，通过响应打开该第一开关阀并同时关闭该第二开关阀的控制所产生的制冷剂压力变化来打开该旁通阀，可控制地调节该压缩机的制冷剂压缩量。
根据本发明的另一方案，该第一旁通管和第二旁通管的连接器设置有开关阀。该开关阀可为三通阀或四通阀。
附图说明
所包括的附图用于进一步理解本发明，其被并入到本说明书中并构成为本说明书的一部分，所述附图示出了本发明的实施例并与文字描述一起用于解释本发明的原理。
图1是示出传统空调的冷却系统的结构示意图。
图2是示出依据本发明第一实施例的变容量空调的示意图。
图3A和图3B是解释依据本发明的变容量空调在正常模式运行时压缩机和制冷剂流动状态的运行状态的示意图。
图4A和图4B是解释依据本发明的变容量空调在节能模式运行时压缩机和制冷剂流动状态的运行状态的示意图。
图5A和图5B是解释依据本发明第二实施例的变容量空调的主要结构和在各运行模式下的制冷剂流动状态的示意图。
具体实施方式
参照图2，根据本发明第一实施例的变容量空调100包括：压缩机120，其设置成与形成制冷剂循环通路的制冷剂循环管110相连接；冷凝器130；膨胀装置140；蒸发器150；旁通管161和162；以及至少一个或多个开关阀171和172，用于打开和关闭旁通管161和162。
压缩机120包括安装在其上的旁通管连接器120c，并具有制冷剂入口120a、制冷剂出口120b以及旁通阀173。冷凝器130用于冷凝从压缩机120排出的制冷剂。膨胀装置140用于将被冷凝器130冷凝的制冷剂的压力降低至可蒸发状态。蒸发器150通过与周围空气进行热交换来蒸发由膨胀装置膨胀的制冷剂。
制冷剂循环管110的两端连接到压缩机120的制冷剂入口120a和制冷剂出口120b，且冷凝器130、膨胀装置140和蒸发器150连接到制冷剂循环管110，以顺序地设置于在制冷剂入口120a和制冷剂出口120b之间形成的封闭的制冷剂循环路线上。
所述旁通管包括第一旁通管161和第二旁通管162，其中第一旁通管161的末端连接到制冷剂入口120a侧的制冷剂循环管110和压缩机120的旁通管连接器120c。第二旁通管162设置成将压缩机120的制冷剂出口120b侧的制冷剂循环管110连接到第一旁通管161。
第一旁通管161和第二旁通管162的内部安装有第一开关阀171和第二开关阀172。第一开关阀171和第二开关阀172响应各运行模式被分别控制为打开和关闭，且第一旁通管161和第二旁通管162被强行选择性地打开和关闭，以便调节压缩机120的制冷剂压缩量。
响应本发明的第一实施例，第一开关阀171和第二开关阀172被控制成根据运行模式而被相反地打开和关闭。旁通阀173被控制成通过响应旁通管161和162的打开/关闭状态的、制冷剂压力的变化状态而被打开和关闭。根据本发明的旁通阀173在正常运行模式下关闭而在节能运行模式下打开。
根据本发明的变容量空调，通过在正常运行模式下打开第一开关阀171并同时关闭第二开关阀172的控制所产生的制冷剂压力的变化状态，来打开旁通阀173，以便可变化地调节压缩机120的制冷剂压缩量。
现在根据本发明的一个实施例，参照图3A、图3B、图4A以及图4B来详细说明变容量空调响应运行模式的运行状态。
参照图3A，在根据本发明的变容量空调选择正常运行模式时，通过微型计算机(未示出)的控制信号来关闭第一旁通管161的第一开关阀171并同时打开第二旁通管162的第二开关阀172。
在这种情况下，从压缩机120的制冷剂出口120b排出的高压制冷剂对设置在压缩机120的旁通管连接器120c上的旁通阀173施加压力，并使旁通阀173保持关闭状态。
如图3B所示，由于压缩机120使旁通阀173保持关闭，所以与所述传统空调的正常运行模式一样，在经由压缩机120的制冷剂入口120a输入的制冷剂被压缩并存储于压缩区P中，其中图3B中未说明的附图标记121表示压缩机外壳，附图标记122表示转轴，附图标记123表示偏心装置。
换句话说，在根据本发明的变容量空调中，在正常运行模式时，在旁通阀173关闭的情况下，由压缩机120压缩的高温高压的气态制冷剂由冷凝器130冷凝至液态，随后所述制冷剂在穿过膨胀装置140的同时被减压，所述制冷剂通过蒸发器150的蒸发作用吸收周围热量并将由此产生的冷气排放到室内空间内。
参照图4A，在所述变容量空调选择节能运行模式时，通过微型计算机(未示出)的控制信号将第一旁通管161的第一开关阀171打开并同时将第二旁通管162的第二开关阀172关闭。
结果，第一旁通管161相对于压缩机120的内部保持低压状态，以便设置在压缩机120的旁通管连接器120c上的旁通阀173保持打开状态。在这种条件下，压缩机120以如下方式运行：如图4B所示，因为旁通阀173保持打开状态，所以通过压缩机120的制冷剂入口120a输入的被压缩的部分制冷剂经由旁通阀173排出到第一旁通管161并再次输入到制冷剂入口120a。
在这种情况下，输入到压缩机120中的已减压的制冷剂在压缩区P中被进一步减压并被排放至冷凝器130。图4B中未说明的附图标记121表示压缩机外壳，附图标记122表示转轴，附图标记123表示偏心装置。
换句话说，根据本发明的变容量空调以如下方式运行：在节能运行模式时，在旁通阀173打开的情况下，输入到压缩机120中的部分制冷剂被排出，以便压缩和循环制冷剂，此时制冷剂的量少于正常运行模式下的制冷剂的量。
由此，根据本发明的变容量空调以如下方式运行：在压缩机的负载比正常运行模式小的节能模式时，制冷剂的循环量减少，由此能减小容量和能耗。
简言之，根据本发明的实施例，通过响应压缩机120的旁通阀173和所述旁通管161及162的开关阀171及172的选择组合来控制打开和关闭操作，使压缩机120的制冷剂量可根据运行模式变化地调节，由此能控制空调的容量以及电耗。
图5A和图5B是解释根据本发明另一实施例的变容量空调的主要结构和在各运行模式下的制冷剂流动状态的示意图。
除了第二实施例中设有第一旁通管161和第二旁通管162的连接器安装有三通阀180之外，根据本发明第二实施例的结构与第一实施例的结构相同。
参照图5A，在根据本发明第二实施例的变容量空调处于正常运行模式下，通过微型计算机(未示出)的控制信号将三通阀180的A通道关闭同时将B通道和C通道打开。
结果，通过三通阀180的控制，由压缩机120的制冷剂出口120b排出的高压制冷剂施加到设置在压缩机120的旁通管连接器120c上的旁通阀173的压力，使压缩机120的旁通阀173保持关闭。
在这种情况下，因为旁通阀173保持关闭，所以与传统空调在正常运行模式下一样，经由压缩机120的制冷剂入口120a输入的制冷剂在保持在压缩区域P中的状态下被压缩，以在制冷剂制冷循环中进行循环。
参照图5B，当根据本发明该实施例的变容量空调在节能运行模式下运转时，通过微型计算机(未示出)的控制信号将三通阀180的C通道关闭，同时将A通道和B通道打开。
由此，与压缩机120的内部相比，通过控制三通阀180，第一旁通管161保持相对低的压力状态，以便设置在压缩机120的旁通管连接器120c上的旁通阀173保持打开。在这种情况下，压缩机120以如下方式运行：因为旁通阀173保持打开，经由压缩机120的制冷剂入口120a输入并被压缩的部分制冷剂经由旁通阀173排出到第一旁通管161中，所述制冷剂穿过三通阀180的通道B和通道A被再次输入到制冷剂入口120a。结果，减压并在压缩机120中压缩的制冷剂在压缩区P中进一步被压缩并排放至冷凝器130，以便在压缩机的负载小于正常运行模式的负载的节能模式下，减少制冷剂循环量，由此能减少容量以及电耗。
根据本发明的另一方案，应该清楚的是三通阀180可由四通阀来替代。如果三通阀由四通阀替代，则四通阀任一侧的某个通道应该总是保持关闭。
由上述内容明显看出，所述的根据本发明的变容量空调的优点如下。
第一、单独添加的旁通管和开关阀可经济地构成变容量空调，由此能减少空调的组成部件的制造成本。
第二、通过对控制压缩机的制冷剂压缩量的旁通管的开关阀的操作控制，可控制空调的容量和电耗，由此能提高空调部件的可靠性和性能。
第三、通过运行模式的切换，经由开关阀的操作控制，可提高空调部件的轻松运行。
在不脱离本发明的精神和必要特性的情况下，本发明可以以多种形式实施，应该理解的是，除非另有说明，上述实施例不受前述说明的任何细节的限制，而应该在随附的权利要求书所限定的本发明的精神和范围内进行广义解释，由此落入权利要求书的范围或这些范围的等同范围内的所有变化和修改将由随附的权利要求书所涵盖。

Claims (9)

1.一种变容量空调，包括：
压缩机，其设置有安装在其上的旁通管连接器，并具有制冷剂入口、制冷剂出口和旁通阀；
冷凝器，其用于冷凝从该压缩机排出而被输入的制冷剂；
膨胀装置，其将由该冷凝器冷凝的制冷剂的压力降低至可蒸发状态；
蒸发器，其通过与周围空气进行热交换来蒸发由该膨胀装置膨胀的制冷剂；
制冷剂循环管，其连接到该制冷剂入口和该制冷剂出口，以通过与该冷凝器、该膨胀装置和该蒸发器的连接来形成制冷剂循环路线；
多个旁通管，其安装成将该压缩机的旁通管连接器连接到该制冷剂循环管；以及
至少一个开关阀，其用于选择性地打开和关闭所述旁通管，以便能够响应运行模式调节该压缩机的制冷剂压缩量。
2.如权利要求1所述的空调，其中所述旁通管包括：
第一旁通管，其两端分别连接到该压缩机的制冷剂入口侧的制冷剂循环管和该压缩机的旁通管连接器；以及
第二旁通管，其用于将该压缩机的制冷剂出口侧的制冷剂循环管连接到该第一旁通管。
3.如权利要求2所述的空调，其中在该第一旁通管和该第二旁通管之间的连接器设置有开关阀。
4.如权利要求3所述的空调，其中该开关阀选择为三通阀或四通阀。
5.如权利要求2所述的空调，其中该第一旁通管和该第二旁通管分别设置有第一开关阀和第二开关阀。
6.如权利要求1所述的空调，其中该旁通阀通过响应所述旁通管的打开和关闭的制冷剂压力变化而被打开和关闭。
7.如权利要求1所述的空调，其中该旁通阀在正常运行模式下关闭而在节能运行模式下打开。
8.如权利要求5所述的空调，其中该第一开关阀和该第二开关阀被控制成响应运行模式互相执行相反的开关操作。
9.如权利要求5所述的空调，其中在节能运行模式时，通过响应打开该第一开关阀并同时关闭该第二开关阀的控制所产生的制冷剂压力变化来打开该旁通阀，可控制地调节该压缩机的制冷剂压缩量。
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