變容量空調的製作方法
2023-05-02 16:36:36
專利名稱：變容量空調的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種空調，尤其涉及一種變容量空調，其配置成通過旁通式的製冷劑液量控制來調節壓縮機的製冷劑壓縮量，由此能在能效模式(energy-efficient mode)下運行。
背景技術：
由於追求居住空間以及辦公空間的舒適環境的需求增加了，像製冷和制熱裝置的空調的使用也逐漸增加。眾所周知，空調通過使熱交換介質在室內機和室外機之間進行循環的製冷循環驅動運行來實現製冷或制熱功能。
室內機通過熱交換器(蒸發器)和送風扇的共同運行來吸入和排出室內空氣。室外機設有壓縮機、冷凝器以及冷卻風扇，其起到吸入和排出室外空氣的作用。
室內機用於蒸發通過安裝在室外機上的壓縮機和冷凝器引入的高溫高壓的熱交換製冷劑，並使製冷劑相變成氣態。在這種條件下，製冷劑通過熱交換喪失空氣的熱量，以產生冷氣，冷氣被供給到室內空間並隨著送風扇的運行進行製冷或冷凍。
如此所述的傳統空調的製冷系統在現有技術中是眾所周知的，並在圖1中示出，所述傳統空調的製冷系統包括壓縮機11、冷凝器12、膨脹裝置13和蒸發器14。
壓縮機11將氣態製冷劑壓縮成高溫高壓的氣態製冷劑，而冷凝器12使高溫高壓的氣態製冷劑放熱並相變成高溫高壓的液態製冷劑。高溫高壓的液態致冷劑在穿過膨脹裝置13的同時減壓以在蒸發器14中蒸發。在此條件下，所述製冷劑在蒸發過程中吸收周圍的熱量以冷卻蒸發器14的周圍空氣，這樣依次形成冷氣並供給到室內。已蒸發的製冷劑再輸入到壓縮機11中，並被壓縮成高溫高壓的氣體。
換句話說，所述的傳統空調以如下方式運行從壓縮機11排出的高溫高壓的氣態製冷劑通過冷凝器風扇15的吹送運行而被冷凝器12冷卻，以形成液態製冷劑。如此形成的液態製冷劑穿過膨脹裝置13，以變成低溫低壓的兩相製冷劑，並被送至蒸發器14。在蒸發器14中的兩相製冷劑由蒸發器風扇16加熱並變成氣態製冷劑。所述氣態製冷劑被輸入到壓縮機11中，並重複將氣態製冷劑壓縮成高溫高壓氣體的過程。換句話說，通過製冷循環來運行該空調。
然而，如此所述的傳統空調的不足在於，在正常的驅動模式下，由壓縮機11間歇運行所導致的能量過分消耗會破壞運行的舒適性並產生節能的問題。
發明內容
由此，本發明旨在基本上克服由於相關技術的局限性和不足所導致的一個或多個問題。由此，本發明的目的在於提供一種變容量空調，其配置成根據運行模式通過可以調節壓縮機的製冷劑壓縮量的旁通管的開關閥的操作控制來控制容量和能耗。
為了達到這些目的以及其它優點並根據本發明的目的，正如在此具體實施並廣泛說明的，本發明提供一種變容量空調，包括壓縮機，其設置有安裝在其上的旁通管連接器，並具有製冷劑入口、製冷劑出口以及旁通閥；冷凝器，其用於冷凝從該壓縮機排出而被輸入的製冷劑；膨脹裝置，其將由該冷凝器冷凝的製冷劑的壓力降低至可蒸發狀態；蒸發器，其通過與周圍空氣進行熱交換來蒸發由該膨脹裝置膨脹的製冷劑；製冷劑循環管，其連接到該製冷劑入口和該製冷劑出口，以通過與該冷凝器、該膨脹裝置和該蒸發器的連接來形成製冷劑循環路線；多個旁通管，其安裝成將該壓縮機的旁通管連接器連接到該製冷劑循環管；以及至少一個或多個開關閥，其用於選擇性地打開和關閉所述旁通管，以便能夠響應運行模式調節該壓縮機的製冷劑壓縮量。
所述旁通閥控制成通過與所述旁通管的打開和關閉相關的製冷劑壓力的變化而被打開和關閉，在此，所述旁通閥控制成在正常運行模式時關閉而在節能運行模式時打開。
根據本發明的一個方案，所述旁通管包括第一旁通管，其兩端分別連接到該壓縮機的製冷劑入口側的製冷劑循環管和該壓縮機的旁通管連接器；以及第二旁通管，其用於將該壓縮機的製冷劑出口側的製冷劑循環管連接到該第一旁通管。
該第一旁通管和第二旁通管可分別設置有第一開關閥和第二開關閥。該第一開關閥和第二開關閥被控制成響應運行模式互相執行相反的打開/關閉操作。
在節能運行模式時，通過響應打開該第一開關閥並同時關閉該第二開關閥的控制所產生的製冷劑壓力變化來打開該旁通閥，可控制地調節該壓縮機的製冷劑壓縮量。
根據本發明的另一方案，該第一旁通管和第二旁通管的連接器設置有開關閥。該開關閥可為三通閥或四通閥。
所包括的附圖用於進一步理解本發明，其被併入到本說明書中並構成為本說明書的一部分，所述附圖示出了本發明的實施例並與文字描述一起用於解釋本發明的原理。
圖1是示出傳統空調的冷卻系統的結構示意圖。
圖2是示出依據本發明第一實施例的變容量空調的示意圖。
圖3A和圖3B是解釋依據本發明的變容量空調在正常模式運行時壓縮機和製冷劑流動狀態的運行狀態的示意圖。
圖4A和圖4B是解釋依據本發明的變容量空調在節能模式運行時壓縮機和製冷劑流動狀態的運行狀態的示意圖。
圖5A和圖5B是解釋依據本發明第二實施例的變容量空調的主要結構和在各運行模式下的製冷劑流動狀態的示意圖。
具體實施例方式
參照圖2，根據本發明第一實施例的變容量空調100包括壓縮機120，其設置成與形成製冷劑循環通路的製冷劑循環管110相連接；冷凝器130；膨脹裝置140；蒸發器150；旁通管161和162；以及至少一個或多個開關閥171和172，用於打開和關閉旁通管161和162。
壓縮機120包括安裝在其上的旁通管連接器120c，並具有製冷劑入口120a、製冷劑出口120b以及旁通閥173。冷凝器130用於冷凝從壓縮機120排出的製冷劑。膨脹裝置140用於將被冷凝器130冷凝的製冷劑的壓力降低至可蒸發狀態。蒸發器150通過與周圍空氣進行熱交換來蒸發由膨脹裝置膨脹的製冷劑。
製冷劑循環管110的兩端連接到壓縮機120的製冷劑入口120a和製冷劑出口120b，且冷凝器130、膨脹裝置140和蒸發器150連接到製冷劑循環管110，以順序地設置於在製冷劑入口120a和製冷劑出口120b之間形成的封閉的製冷劑循環路線上。
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的末端連接到製冷劑入口120a側的製冷劑循環管110和壓縮機120的旁通管連接器120c。第二旁通管162設置成將壓縮機120的製冷劑出口120b側的製冷劑循環管110連接到第一旁通管161。
第一旁通管161和第二旁通管162的內部安裝有第一開關閥171和第二開關閥172。第一開關閥171和第二開關閥172響應各運行模式被分別控制為打開和關閉，且第一旁通管161和第二旁通管162被強行選擇性地打開和關閉，以便調節壓縮機120的製冷劑壓縮量。
響應本發明的第一實施例，第一開關閥171和第二開關閥172被控制成根據運行模式而被相反地打開和關閉。旁通閥173被控制成通過響應旁通管161和162的打開/關閉狀態的、製冷劑壓力的變化狀態而被打開和關閉。根據本發明的旁通閥173在正常運行模式下關閉而在節能運行模式下打開。
根據本發明的變容量空調，通過在正常運行模式下打開第一開關閥171並同時關閉第二開關閥172的控制所產生的製冷劑壓力的變化狀態，來打開旁通閥173，以便可變化地調節壓縮機120的製冷劑壓縮量。
現在根據本發明的一個實施例，參照圖3A、圖3B、圖4A以及圖4B來詳細說明變容量空調響應運行模式的運行狀態。
參照圖3A，在根據本發明的變容量空調選擇正常運行模式時，通過微型計算機(未示出)的控制信號來關閉第一旁通管161的第一開關閥171並同時打開第二旁通管162的第二開關閥172。
在這種情況下，從壓縮機120的製冷劑出口120b排出的高壓製冷劑對設置在壓縮機120的旁通管連接器120c上的旁通閥173施加壓力，並使旁通閥173保持關閉狀態。
如圖3B所示，由於壓縮機120使旁通閥173保持關閉，所以與所述傳統空調的正常運行模式一樣，在經由壓縮機120的製冷劑入口120a輸入的製冷劑被壓縮並存儲於壓縮區P中，其中圖3B中未說明的附圖標記121表示壓縮機外殼，附圖標記122表示轉軸，附圖標記123表示偏心裝置。
換句話說，在根據本發明的變容量空調中，在正常運行模式時，在旁通閥173關閉的情況下，由壓縮機120壓縮的高溫高壓的氣態製冷劑由冷凝器130冷凝至液態，隨後所述製冷劑在穿過膨脹裝置140的同時被減壓，所述製冷劑通過蒸發器150的蒸發作用吸收周圍熱量並將由此產生的冷氣排放到室內空間內。
參照圖4A，在所述變容量空調選擇節能運行模式時，通過微型計算機(未示出)的控制信號將第一旁通管161的第一開關閥171打開並同時將第二旁通管162的第二開關閥172關閉。
結果，第一旁通管161相對於壓縮機120的內部保持低壓狀態，以便設置在壓縮機120的旁通管連接器120c上的旁通閥173保持打開狀態。在這種條件下，壓縮機120以如下方式運行如圖4B所示，因為旁通閥173保持打開狀態，所以通過壓縮機120的製冷劑入口120a輸入的被壓縮的部分製冷劑經由旁通閥173排出到第一旁通管161並再次輸入到製冷劑入口120a。
在這種情況下，輸入到壓縮機120中的已減壓的製冷劑在壓縮區P中被進一步減壓並被排放至冷凝器130。圖4B中未說明的附圖標記121表示壓縮機外殼，附圖標記122表示轉軸，附圖標記123表示偏心裝置。
換句話說，根據本發明的變容量空調以如下方式運行在節能運行模式時，在旁通閥173打開的情況下，輸入到壓縮機120中的部分製冷劑被排出，以便壓縮和循環製冷劑，此時製冷劑的量少於正常運行模式下的製冷劑的量。
由此，根據本發明的變容量空調以如下方式運行在壓縮機的負載比正常運行模式小的節能模式時，製冷劑的循環量減少，由此能減小容量和能耗。
簡言之，根據本發明的實施例，通過響應壓縮機120的旁通閥173和所述旁通管161及162的開關閥171及172的選擇組合來控制打開和關閉操作，使壓縮機120的製冷劑量可根據運行模式變化地調節，由此能控制空調的容量以及電耗。
圖5A和圖5B是解釋根據本發明另一實施例的變容量空調的主要結構和在各運行模式下的製冷劑流動狀態的示意圖。
除了第二實施例中設有第一旁通管161和第二旁通管162的連接器安裝有三通閥180之外，根據本發明第二實施例的結構與第一實施例的結構相同。
參照圖5A，在根據本發明第二實施例的變容量空調處於正常運行模式下，通過微型計算機(未示出)的控制信號將三通閥180的A通道關閉同時將B通道和C通道打開。
結果，通過三通閥180的控制，由壓縮機120的製冷劑出口120b排出的高壓製冷劑施加到設置在壓縮機120的旁通管連接器120c上的旁通閥173的壓力，使壓縮機120的旁通閥173保持關閉。
在這種情況下，因為旁通閥173保持關閉，所以與傳統空調在正常運行模式下一樣，經由壓縮機120的製冷劑入口120a輸入的製冷劑在保持在壓縮區域P中的狀態下被壓縮，以在製冷劑製冷循環中進行循環。
參照圖5B，當根據本發明該實施例的變容量空調在節能運行模式下運轉時，通過微型計算機(未示出)的控制信號將三通閥180的C通道關閉，同時將A通道和B通道打開。
由此，與壓縮機120的內部相比，通過控制三通閥180，第一旁通管161保持相對低的壓力狀態，以便設置在壓縮機120的旁通管連接器120c上的旁通閥173保持打開。在這種情況下，壓縮機120以如下方式運行因為旁通閥173保持打開，經由壓縮機120的製冷劑入口120a輸入並被壓縮的部分製冷劑經由旁通閥173排出到第一旁通管161中，所述製冷劑穿過三通閥180的通道B和通道A被再次輸入到製冷劑入口120a。結果，減壓並在壓縮機120中壓縮的製冷劑在壓縮區P中進一步被壓縮並排放至冷凝器130，以便在壓縮機的負載小於正常運行模式的負載的節能模式下，減少製冷劑循環量，由此能減少容量以及電耗。
根據本發明的另一方案，應該清楚的是三通閥180可由四通閥來替代。如果三通閥由四通閥替代，則四通閥任一側的某個通道應該總是保持關閉。
由上述內容明顯看出，所述的根據本發明的變容量空調的優點如下。
第一、單獨添加的旁通管和開關閥可經濟地構成變容量空調，由此能減少空調的組成部件的製造成本。
第二、通過對控制壓縮機的製冷劑壓縮量的旁通管的開關閥的操作控制，可控制空調的容量和電耗，由此能提高空調部件的可靠性和性能。
第三、通過運行模式的切換，經由開關閥的操作控制，可提高空調部件的輕鬆運行。
在不脫離本發明的精神和必要特性的情況下，本發明可以以多種形式實施，應該理解的是，除非另有說明，上述實施例不受前述說明的任何細節的限制，而應該在隨附的權利要求書所限定的本發明的精神和範圍內進行廣義解釋，由此落入權利要求書的範圍或這些範圍的等同範圍內的所有變化和修改將由隨附的權利要求書所涵蓋。
權利要求
1.一種變容量空調，包括壓縮機，其設置有安裝在其上的旁通管連接器，並具有製冷劑入口、製冷劑出口和旁通閥；冷凝器，其用於冷凝從該壓縮機排出而被輸入的製冷劑；膨脹裝置，其將由該冷凝器冷凝的製冷劑的壓力降低至可蒸發狀態；蒸發器，其通過與周圍空氣進行熱交換來蒸發由該膨脹裝置膨脹的製冷劑；製冷劑循環管，其連接到該製冷劑入口和該製冷劑出口，以通過與該冷凝器、該膨脹裝置和該蒸發器的連接來形成製冷劑循環路線；多個旁通管，其安裝成將該壓縮機的旁通管連接器連接到該製冷劑循環管；以及至少一個開關閥，其用於選擇性地打開和關閉所述旁通管，以便能夠響應運行模式調節該壓縮機的製冷劑壓縮量。
2.如權利要求1所述的空調，其中所述旁通管包括第一旁通管，其兩端分別連接到該壓縮機的製冷劑入口側的製冷劑循環管和該壓縮機的旁通管連接器；以及第二旁通管，其用於將該壓縮機的製冷劑出口側的製冷劑循環管連接到該第一旁通管。
3.如權利要求2所述的空調，其中在該第一旁通管和該第二旁通管之間的連接器設置有開關閥。
4.如權利要求3所述的空調，其中該開關閥選擇為三通閥或四通閥。
5.如權利要求2所述的空調，其中該第一旁通管和該第二旁通管分別設置有第一開關閥和第二開關閥。
6.如權利要求1所述的空調，其中該旁通閥通過響應所述旁通管的打開和關閉的製冷劑壓力變化而被打開和關閉。
7.如權利要求1所述的空調，其中該旁通閥在正常運行模式下關閉而在節能運行模式下打開。
8.如權利要求5所述的空調，其中該第一開關閥和該第二開關閥被控制成響應運行模式互相執行相反的開關操作。
9.如權利要求5所述的空調，其中在節能運行模式時，通過響應打開該第一開關閥並同時關閉該第二開關閥的控制所產生的製冷劑壓力變化來打開該旁通閥，可控制地調節該壓縮機的製冷劑壓縮量。
全文摘要
本發明公開了一種變容量空調，其能響應運行模式來控制容量以及耗電，其中響應運行模式，通過旁通管(161、162)的開關閥(171、172)和壓縮機(120)的旁通閥(173)的選擇組合對打開/關閉操作模式進行控制，可變化地調節壓縮機(120)的製冷劑壓縮量。所公開的變容量空調在節能運行模式下，在壓縮機(120)的旁通閥(173)打開的同時，將已輸入到壓縮機(120)中的部分製冷劑排出，以便在壓縮機的負載小於正常運行模式時的負載的節能運行模式下能夠可調節地減少製冷劑循環量，由此能夠減少容量和耗電。
文檔編號F25B41/00GK1811290SQ20061000619
公開日2006年8月2日 申請日期2006年1月25日 優先權日2005年1月27日
發明者文棟洙, 金鉉宗, 陣深元 申請人:Lg電子株式會社