專利名稱：空調(diào)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用非共沸制冷劑混合物進行制冷循環(huán)的空調(diào)器，這種混合物由高沸點和低沸點的制冷劑組成；特別是一種靠有效地控制溫度梯度來高效進行制冷循環(huán)的空調(diào)器，其中溫度梯度是由非共沸制冷劑混合物的相變特性造成的。


圖1和圖2是空調(diào)器制冷循環(huán)的焓熵圖，該制冷循環(huán)使用一既可供熱又可供冷的熱泵。圖1中的制冷循環(huán)使用的是單一制冷劑，圖2的制冷循環(huán)使用的是一種非共沸制冷制的混合物。
在供冷工況時制冷劑被室外換熱器冷凝，而在供熱工況時該制冷劑被室外換熱器蒸發(fā)。當制冷劑被冷凝或蒸發(fā)時，制冷劑發(fā)生了相變。
當圖1中單一制冷劑發(fā)生相變時，該制冷劑的壓力和溫度正如虛線指示的等溫線T那樣未發(fā)生變化。
當圖2中的非共沸制冷劑混合物發(fā)生相變時，制冷劑的溫度分別像虛線指示的等溫線T1和T2(T1＜T2)那樣發(fā)生了變化。也就是說，當非共沸制冷劑混合物的組分由于相變而變化時，非共沸制冷劑混合物呈現(xiàn)出一溫度梯度。這個溫度梯度取決于非共沸制冷劑混合物的組分和混合比例。例如，在空氣調(diào)節(jié)過程中，室外換熱器的進口和出口之間的溫度梯度大約是5℃。
然而，傳統(tǒng)的使用非共沸制冷劑混合物的空調(diào)器并沒有有效地利用這一溫度梯度。
本發(fā)明的目的之一是通過有效地控制溫度梯度來高效運行使用非共沸制冷劑混合物的空調(diào)器的制冷循環(huán)，其中的溫度梯度是由空調(diào)器的室外換熱器中制冷劑的相變引起的。
為了實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明的第一個方面提供了一種空調(diào)器，它的制冷循環(huán)包括一壓縮機、一室外換熱器、一室內(nèi)換熱器、一膨脹機構(gòu)以及一種作為工作介質(zhì)的密封在制冷循環(huán)中的非共沸制冷劑混合物。沿制冷劑的流動方向為室外換熱器配置若干風機。為了改變由風機提供給室外換熱器的空氣量的比例，設(shè)置一個風量變換器。
風量變換器可獲得第一種模式和第二種模式。第一種模式減少室外換熱器上游側(cè)的風量，使之比其下游側(cè)的風量小。第二種模式增加室外換熱器上游側(cè)的風量，使之比其下游側(cè)風量大。
本發(fā)明的第二個方面也提供了一種空調(diào)器，它的制冷循環(huán)包括一壓縮機、一室外換熱器、一室內(nèi)換熱器、一膨脹機構(gòu)以及作為工作介質(zhì)密封在制冷循環(huán)系統(tǒng)中的非共沸制冷劑混合物。該室外換熱器帶有一個風機。一帶有百葉窗的風量改變機構(gòu)被設(shè)在風機和室外換熱器之間。該風量改變機構(gòu)可減少室外換熱器上游側(cè)的風量，使之變換到小于其下游側(cè)的風量的狀態(tài)；也可增加室外換熱器上游的風量，使之變換到大于其下游側(cè)的風量的狀態(tài)。風量改變裝置是由風量變換器控制的，它們可以實現(xiàn)對應(yīng)于減少室外換熱器上游側(cè)的風量，使之小于其下游側(cè)的風量狀態(tài)的第一種模式；也可實現(xiàn)對應(yīng)于增加室外換熱器上游側(cè)的風量，使之大于下游風量狀態(tài)的第二種模式。
本發(fā)明第一個方面中的風量變換器通過控制由風機提供的風量來改變室外換熱器上游側(cè)和下游側(cè)的風量。本發(fā)明第二個方面中的風量變換器通過控制風機前的風量改變裝置來改變室外換熱器上游和下游側(cè)的風量。
當風量變換器選擇第二種模式來增加室外換熱器上游側(cè)的風量，使之大于其下游側(cè)的風量時，由于室外換熱器上游側(cè)的溫度遠遠不同于環(huán)境溫度，所以總熱交換能力加大。這樣導(dǎo)致了制冷循環(huán)效能的提高。因此，在啟動空調(diào)器時，第二種模式是有效的。
當風量變換器選擇第一種模式來減少室外換熱器上游側(cè)的風量，使之小于其下游側(cè)的風量時，上游側(cè)的熱交換能力減小，從而降低了制冷循環(huán)的運行特性。因此，在空調(diào)器不需要較高性能的控制運行階段，第一模式是有效的。
上述這些以及本發(fā)明的其他目的、特性、優(yōu)點將在下面參照附圖對最佳實施例進行的詳細描述中將變得更加明顯。
圖1是使用單一制冷劑的制冷循環(huán)的焓熵圖。
圖2是使用非共沸制冷劑混合物的制冷循環(huán)的焓熵圖。
圖3示出了本發(fā)明第一實施例中的一種空調(diào)器的制冷循環(huán)系統(tǒng)。
圖4示出了圖3空調(diào)器的一室外換熱器和它的外圍設(shè)備。
圖5是圖3空調(diào)器運行模式表。
圖6是圖3空調(diào)器供冷工況的控制步驟流程圖。
圖7是圖3的空調(diào)器供熱工況的控制步驟流程圖。
圖8是帶有改進的外國設(shè)圍的圖4中的室外換熱器。
圖9示出了本發(fā)明的第二實施例中室外換熱器和它的外圍設(shè)備。
本發(fā)明的實施例將參照附圖進行說明。
圖3示出了本發(fā)明第一實施例的一種空調(diào)器的制冷循環(huán)。包含高沸點和低沸點制冷劑的非共沸制冷劑混合物被密封在該制冷循環(huán)中。
該制冷循環(huán)包括一壓縮機1、一根據(jù)供冷和供熱工況來改變制冷劑方向的四通閥3、一在供冷工況中作為冷凝器、而在供熱工況中作為蒸發(fā)器的室外換熱器5、一作為膨脹機構(gòu)來減小制冷劑壓力的膨脹閥7和一在供冷工況中作為蒸發(fā)器、而在供熱工況中作為冷凝器的室內(nèi)換熱器9。
在供冷工況中，制冷劑的流動是用實線箭頭指示的；在供熱工況中，制冷劑的流動是用虛線箭頭指示的。在供熱工況中，來自壓縮機1的制冷劑流經(jīng)四通閥3、室內(nèi)熱交換器9、膨脹閥7、室外換熱器5和四通閥3，最后返回壓縮機1。
圖4中，室外換熱器5帶有制冷劑管11和附屬于11的熱輻射翅片13。第一和第二風機15和17與室外換熱器5相鄰。在供冷工況中，沿制冷劑流動的方向，第一風機15位于換熱器5的上游側(cè)，第二風機17位于其下游側(cè)。第一風機15由電機15b驅(qū)動，而15b是由一驅(qū)動電路15a控制的。第二風機17由電機17b驅(qū)動，而17b是由一驅(qū)動電路17a控制的。一速度調(diào)節(jié)器18分別控制驅(qū)動電路15a和17a，以便獨立地控制電機15b和17b，即風機15和17。速度調(diào)節(jié)器18作為一風量調(diào)節(jié)器來改變由風機15和17提供的風量。
圖5是表示靠速度調(diào)節(jié)器18獲得的模式A和模式B的表。在模式A中，第一風機15提供較小風量而第二風機17提供較大風量。在模式B中，第一風機15提供較大風量而第二風機17提供較小風量。在供給工況中，根據(jù)壓縮機1的運轉(zhuǎn)頻率來選擇模式A和模式B中的一種，在供熱工況中，室外換熱器5的溫度由附屬于它的溫度傳感器9測定。
在供冷工況中，第一風機15位于制冷劑流的上游側(cè)，第二風機17位于制冷制流的下游側(cè)。在這種情況下，模式A與第一種模式相對應(yīng)，此時室外換熱器5上游側(cè)的風量小于其下游側(cè)的風量。這種模式只需要很小的動力。因此它適合用于控制運行。模式B對應(yīng)于第二種模式，此時上游側(cè)的風量大于下游側(cè)的風量，這種模式適用于啟動具有較大空氣調(diào)節(jié)負荷和供冷能力的空調(diào)器。
在供熱工況中，室外換熱器5中的制冷劑流動方向與供冷工況的流動方向相反。因此，第二風機17位于制冷劑流動的上游側(cè)，而第一風機15位于其下游側(cè)。在這種情況下，模式A對應(yīng)于第二種模式，這里室外換熱器5上游側(cè)的風量大于其下游側(cè)的風量；模式B對應(yīng)于第一種模式，此時上游側(cè)的風量小于下游側(cè)的風量。
供冷工況中速度調(diào)節(jié)器18的操作將參照附圖6中的流程圖來描述。
在601步驟中，速度調(diào)節(jié)器確定壓縮機1的運轉(zhuǎn)頻率是否大于一預(yù)定值。如果是，速度調(diào)節(jié)器18可確認此時處于空調(diào)器的啟動狀態(tài)，然后在603步驟中，選擇模式B來提供較大供冷能力。
在供冷工況中，壓縮機1提供一高溫、高壓制冷劑以便通過室外換熱器5與大氣交換熱量。如圖2的焓熵圖所示，非共沸制冷劑混合物在室外換熱器5的上游側(cè)下游側(cè)之間有一溫度梯度。因此，模式B靠第一風機15來增加風量，大量地空氣被提供給在制冷和大氣間存在較大溫度差的室外換熱器5的上游側(cè)。由于這一原因，室外換熱器5上游側(cè)的制冷劑的冷凝率被加大以加快經(jīng)過換熱器5的制冷劑的總冷凝量。這樣導(dǎo)致了制冷循環(huán)效能的提高，所以模式B適用于空調(diào)器的啟動。
如果在601步驟中，壓縮機1的運轉(zhuǎn)步驟小于預(yù)定值，速度調(diào)節(jié)器18會確定此時處于控制運行，進而在605中選擇模式A來獲得較小的供冷能力。模式A減小來自室外換熱器5上游側(cè)第一風機15的風量，使之小于來自換熱器5下游側(cè)第二風機17的風量。這樣降低了換熱器5上游側(cè)高壓狀態(tài)下的熱交換能力，使上游側(cè)壓力降低并減少了制冷循環(huán)中壓縮機的輸入。
用這種方法，通過風機15和17產(chǎn)生的風量比值及其風量本身隨空調(diào)器的狀態(tài)---啟動或控制運行狀態(tài)而改變，使之能有效地控制使用非共沸制冷劑混合物的制冷循環(huán)的運行條件。
模式A和模式B不僅可根據(jù)壓縮機1的運轉(zhuǎn)頻率互相轉(zhuǎn)換，還可以根據(jù)大氣的溫度、房間溫度、空調(diào)的設(shè)定的溫度、室外換熱器5的溫度和壓力、電流量、電功率以及它們的綜合指標互相轉(zhuǎn)換。
圖7是供熱工況的流程圖。在步驟701中，速度調(diào)節(jié)器18確定室外換熱器5的溫度是否低于一預(yù)定值。如果是，速度調(diào)節(jié)器18確認室外換熱器5將結(jié)霜，然后在703中選擇模式B使第一風機15為室外換熱器5下游側(cè)提供大量空氣。
在供熱工況中，室外換熱器9將制冷劑冷凝為液體狀態(tài)，然后該制冷劑通過膨脹閥7被供給室外換熱器5。室外換熱器5將制冷劑蒸發(fā)以便與大氣交換熱量。此時室外換熱器5入口的溫度比其出口溫度低幾攝氏度，就象相對于非共沸制冷劑混合物的圖2中的焓熵圖表示的那樣。在單一制冷劑的情況下，蒸發(fā)溫度大約是0℃。而在非共沸制冷劑混合物的情況下，室外換熱器5的入口溫度在其出口溫度是+3℃時，可能是-2℃。即使在對單一制冷劑不可能結(jié)霜的運行條件下，對非共沸致冷劑混合物來說，室外換熱器5的入口也可能會結(jié)霜。所以，如果室外換熱器5的溫度低于預(yù)定值，其下游側(cè)的風量要增加，目的是在維持總熱交換能力的同時避免結(jié)霜。
如果室外換熱器5的溫度大于預(yù)定值，即如沒有結(jié)霜的危險，在705步驟中，速度調(diào)節(jié)器18選擇模式A來增加由第二風機17提供給室外換熱器5入口側(cè)的風量，在換熱器5中制冷劑的蒸發(fā)溫度與大氣溫度關(guān)系不大。這樣可加大熱交換能力和運行效率。
不僅可根據(jù)室外換熱器5的溫度，也可根據(jù)大氣溫度的象吸氣壓力、運轉(zhuǎn)頻率、電流和壓縮機1的動力消耗這樣的條件來選擇模式A或模式B。
圖8是圖4的第一個實施例一種改型。一隔板20被放在第一和第二風機15和17之間。此隔板20清楚地區(qū)分了室外換熱器5上游和下游側(cè)的不同風量，以便進一步提高制冷循環(huán)的運行效率。
圖9是本發(fā)明第二個實施例中的室外換熱器5和它的外圍設(shè)備。室外換熱器5配有一風機21和一百葉窗裝置23，該裝置23是被放在風機21和室外換熱器5之間的。百葉窗裝置23有一窗框23a和位于風機21側(cè)且固定于窗框23a上的百葉葉片25。位于室外換熱器5側(cè)的百葉葉片25上的端部葉片是可在實線指示位置與虛線指示位置間移動的。
百葉葉片27和一與小齒輪33嚙合的齒條29相連。小齒輪33又與一電機31相連，該電機能以正、反兩個方向轉(zhuǎn)動。電機31是由驅(qū)動電路37驅(qū)動的，而驅(qū)動電路37又是由作為風量變換器的方向控制器35來控制的。
當百葉葉片27被驅(qū)動處于虛線位置時，第一模式被設(shè)定，以便在供冷工況中增加室外換熱器5下游側(cè)的風量。而在供熱工況中，相對于第二模式的上述相同位置增加了室外換熱器5上游側(cè)的風量。因此虛線位置對應(yīng)于圖5中的模式A。
當百葉葉片27被驅(qū)動處于實線位置時，第二種模式被設(shè)定，以便在供冷工況中增加室外換熱器5上游側(cè)的風量。在供熱工況中，相對于第一種模式的上述相同位置增加室外換熱器下游側(cè)的風量。因此，實線位置對應(yīng)于圖5中的模式B。
按照與第一實施例的圖6和圖7的流程圖描述的相同的方法，模式A和模式B被從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，從而有效地運行制冷循環(huán)。
總之，本發(fā)明可獲得第二種模式來增加供給位于制冷劑流動方向上游側(cè)的室外換熱器部分的風量，使之大于位于制冷劑下游側(cè)的室外換熱器部分的風量。這種模式由于室外換熱器和大氣間的溫度差在上游側(cè)較大，所以總熱交換能力增加，進而也增加了制冷循環(huán)的運行效能。
本發(fā)明還可獲得第一種模式來減少室外換熱器上游側(cè)的風量，使之小于室外換熱器下游側(cè)的風量。這樣就導(dǎo)致了上游側(cè)熱交換能力的減弱，進而也減弱了制冷循環(huán)的效能。所以，這一模式適用于不需要較大運行能力的控制過程。
用這種方法，本發(fā)明可通過有效地利用制冷劑發(fā)生相變時的溫度梯度，高效地運行使用非共沸制冷劑混合物的制冷循環(huán)。
對那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在得到本發(fā)明公開的教導(dǎo)后，在不背離本發(fā)是有范圍的基礎(chǔ)上可進行各種改進。
權(quán)利要求
1.一種空調(diào)器，其中包括(a)一制冷循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)含有一壓縮機、一室外換熱器、一室內(nèi)換熱器、一膨脹機構(gòu)以及作為工作介質(zhì)被密封在制冷循環(huán)中的非共沸制冷劑混合物，(b)沿制冷劑流動方向配置給室外換熱器的多個風機，(c)用于改變風量比例的風量改變裝置，其中風量是由所述風機提供的，(d)所述風量改變裝置可獲得第一種模式，該模式減小室外換熱器位于制冷劑流上游側(cè)部分的風量，使之小于室外換熱器位于制冷劑流下游側(cè)部分的風量；也可獲得第二種模式，在這種模式中增加室外換熱器上游側(cè)的風量，使之大于室外換熱器下游側(cè)的風量。
2.如權(quán)利要求1所述空調(diào)器，其特征在于，所述風量改變裝置根據(jù)壓縮機的運轉(zhuǎn)頻率來選擇第一種和第二種模式中的一種模式。
3.如權(quán)利要求2所述空調(diào)器，其特征在于，在供冷工況中，如果壓縮機的運轉(zhuǎn)頻率小于預(yù)定值，所述的風量改變裝置選擇第一種模式；如果運轉(zhuǎn)頻率大于預(yù)定值則選擇第二種模式。
4.如權(quán)利要求1所述空調(diào)器，其特征在于，風量改變裝置根據(jù)室外換熱器的溫度來選擇第一種和第二種模式中的一種模式。
5.如權(quán)利要求4所述空調(diào)器，其特征在于，在供熱工況中，如果室外換熱器的溫度小于預(yù)定值，風量改變裝置選擇第一種模式；如果室外換熱器的溫度大于預(yù)定值則選擇第二種模式。
6.如權(quán)利要求1所述空調(diào)器，其特征還包括一位于風機之間的隔板。
7.一空調(diào)器，其中包括(a)一制冷循環(huán)，該循環(huán)含有一壓縮機、一室外換熱器、一室內(nèi)換熱器、一膨脹機構(gòu)以及作為工作介質(zhì)被密封在制冷循環(huán)中的非共沸制冷劑混合物；(b)配置給室外換熱器的一風機；(c)一位于室外換熱器和所述風機之間的風量改變機構(gòu)，以便獲得減小室外換熱器位于制冷制流上游側(cè)部分的風量并使之小于室外換熱器位于制冷劑流下游部分的風量的狀態(tài)，以及增加室外換熱器上游側(cè)的風量并使之大于室外換熱器下游的風量的狀態(tài)。(d)用于控制風量改變機構(gòu)運轉(zhuǎn)的風量改變裝置，它可變換到對應(yīng)于減少室外換熱器上游側(cè)風量狀態(tài)的第一種模式，以及對應(yīng)于增加室外換熱器上游側(cè)風量狀態(tài)的第二種模式。
全文摘要
一種空調(diào)器，它的制冷循環(huán)系統(tǒng)含有一壓縮機1、一室外換熱器5、一室內(nèi)換熱器9、一膨脹閥7以及密封在該循環(huán)中包括高沸點和低沸點制冷劑的非共沸制冷劑混合物。室外換熱器5配有第一風機15和第二風機17。速度控制器18驅(qū)動并控制第一和第二風機15和17。該速度控制器18變換到第一模式，以減少室外換熱器位于制冷劑流上游側(cè)部分的風量，使之小于室外換熱器位于制冷劑流下游側(cè)部分的風量；而速度控制器18變換到第二種模式時，可增加室外換熱器上游的風量，使之大于室外換熱器下游側(cè)部分的風量。
文檔編號F24F11/04GK1118054SQ9411683
公開日1996年3月6日 申請日期1994年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月30日
發(fā)明者北川晃一, 齊藤和夫, 大高敏男, 山本敏浩, 伊藤芳浩 申請人:株式會社東芝