帶有過冷卻器盤管和串聯的膨脹器裝置的空調系統的製作方法
2023-11-30 21:52:06
專利名稱：帶有過冷卻器盤管和串聯的膨脹器裝置的空調系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及壓縮/膨脹製冷，尤其涉及空調系統，在該空調系統中另外增加一熱交換器，以提高進入室內空氣蒸發器的液體製冷劑的冷卻能力，例如，提高離開蒸發器的空氣的潛冷量。
單流體雙相空調和製冷系統一般採用一壓縮機，進入該壓縮機的是低溫、低壓蒸氣狀態的雙相工作流體，出去的是高溫、高壓蒸氣的雙相工作流體。然後工作流體來到室外的冷凝器盤管或熱交換器，在那兒，壓縮熱量從工作流體排放到室外的空氣中，使工作流體由蒸氣冷凝成液體。然後此高壓液體經過一膨脹裝置，例如一固定的或可調的膨脹閥或一減壓孔，以低壓狀態進入一室內蒸發器盤管。在這個階段，工作流體為雙相流體(既有液相又有汽相)，並從室內空調區域的空氣中吸取熱量，使液相轉變為蒸氣。由此完成了一個循環，蒸氣則回到壓縮機的輸入側或吸收側。
當室內的暖空氣通過蒸發器盤管時，由於其熱量傳給了冷的蒸發器盤管而使其溫度下降。當空氣溫度下降至露點或在露點之下時，溼氣在蒸發器盤管上冷凝而脫離室內空氣。離開的空氣的實際溫度降低了(即顯冷卻)，同時也使空氣去溼(即潛冷卻)。潛冷卻或去溼的量取決於室內空氣中的水分是否會脫離空氣並在蒸發器盤管中冷凝。
只有當蒸發器盤管的溫度低於通過的空氣的露點時，室內空氣中的水蒸氣才會冷凝，露點是指空氣中的水冷凝的溫度。
室內空氣品質的現行標準強調要能夠控制空調空間的溼度。業已經發現，較高的溼度是促使病原生物或過敏生物生長的主要因素。最好是，空調空間的相對溼度應保持在30％至60％。較高的溼度除對人的感覺和健康有不利的影響之外，在許多製造工藝中高溼度還可能產生次品，並使許多製冷系統效率變低，例如在超市中的開啟式冷藏櫃或冰箱。較高的溼度還會破壞有價值的藝術品、圖書或檔案文件。
在很熱而溼的條件下，由於如上所述的傳統空調器要把它的大部分冷卻功率用來把空氣冷卻到露點(顯冷卻)，因此只有極少的功率用來去溼(潛冷卻)。
解決在熱而溼的空氣中去掉大量溼氣的傳統的方法是，降低恆溫器的恆溫設定點和使空氣過度冷卻。這個方法意味著空調器的運行時間必須延長，從而將消耗更多的能量。此外，還會出現令人感覺不舒服的冷空氣吹到在室內空調空間的人的身上的情況。從本質上來說，空氣的過度冷卻的目的是降低蒸發器盤管的溫度，使盤管上產生更多的冷凝。然而，這種空氣太冷讓人不舒服。為了使室內空氣恢復到舒適的溫度，有時候對在離開的空氣回到空調空間之前再重新加熱。用一加熱部件或一載有來自壓縮機的熱的壓縮蒸氣的盤管使室內空氣的溫度上升到一個舒適的水準，使過度冷卻的空氣的溫度上升(同時降低了相對溼度)。不管是用加熱部件還是用熱蒸氣盤管，都需要消耗較多的能量。
最近的一個以較少的能量即可以增加空調系統的潛冷卻的建議是採用熱管。熱管是一種簡單的、含有熱傳遞劑(一般為製冷劑如R-22)的互聯的熱交換器盤管的無源結構。熱管系統可提高空調系統的去溼能力，減少用於上述過度冷卻/再加熱過程的能量的消耗。熱管系統是具有吸引力的，因為它能在不輸入能量的情況下把熱量從一個地方傳遞到另一個地方。熱管的一個熱交換器放置在進入蒸發器的暖空氣中，另一個熱交換器放置在離開蒸發器的冷空氣中。進入蒸發器的空氣加熱熱管系統的進入側的熱交換器的製冷劑，而製冷劑蒸氣流到離開側的熱交換器，在那兒，製冷劑的熱量傳遞給離開的空氣而冷凝下來。然後冷凝的製冷劑由於重力或毛細管的作用重新返回到進入側的熱交換器，並如此不斷循環。
置入空調器的熱管系統能提高潛冷卻量，同時把顯冷卻保持在較佳的舒適的恆溫器設定點的溫度。在需要較高的去溼情況下或相對溼度必須保持在某一點以下的環境中，普通的空氣調節系統是不能有效處理高溫和高溼度的冷卻負荷的。然而，採用熱管的空調系統在進入的空氣到達空調器的蒸發器盤管之前能把它冷卻。進入側的熱管熱交換器預冷卻進入(蒸發器盤管)的空氣，因此對蒸發器盤管的顯冷卻要求較低，為它留下較大能力去進行潛冷卻或去溼。離開蒸發器的室內供應空氣，溫度比需要的溫度低，在離開側的熱管熱交換器冷凝蒸氣，由此使該室內供應的空氣的溫度回到所需的舒適的溫度。
雖然熱管結構具有某些優點，例如無源和簡單，但也有一些缺陷。例如，熱管總是留在線路中，即使不需要去溼而要增加顯冷卻時，也不能簡單方便地關閉熱管。此外，由於除蒸發器盤管之外，在室內空氣通道中還有兩個熱管熱交換器盤管，可能會限制室內空氣的流動。而且，對現有的空調器進行改型以在同樣的蒸發器的機殼中容納兩個附加的盤管是困難的，因此常常必須變動大量裝置的位置，放大機殼，以容納熱管。
一過冷卻器盤管通過在製冷劑離開冷凝器之後、到達蒸發器盤管之前，再除去液體製冷劑中的一些熱量，可以提高系統的冷卻能力。當過冷卻器盤管放置在室內蒸發器的離開的空氣流中，具有降低室內空氣的相對溼度的作用。過冷卻的製冷劑經過一膨脹裝置進入蒸發器，蒸發器具有把室內空氣的熱量和水分下降到比沒有過冷卻器時的要低的效果。然後，在離開的空氣中的過冷卻器盤管把室內空氣重新加熱到一舒適的水準，但同時相對溼度也下降了。如果過冷卻器可有選擇地與系統斷開以達到最大的顯冷卻(響應一高的冷卻負荷)，那麼膨脹裝置必須適應進入有過冷卻的和沒有過冷卻的蒸發器的製冷劑液體的不同的熱力學特性。這個過程必須自動發生，而且用不要用昂貴的或複雜的機構。
因此，本發明的一個目的是提供一種具有能增加空調器潛冷卻能力的可控機構的空調系統。
本發明的目的是通過根據權利要求的前序部分和特徵部分的裝置來實現的。
根據本發明的一個方面，一過冷卻器熱交換器設置在室內蒸發器盤管的離開側。該過冷卻器熱交換器的輸入口連接於冷凝器熱交換器輸出側，使高壓液體製冷劑流向過冷卻器熱交換器。後者還有一個通過一流量限流器裝置、然後通過膨脹裝置連接到蒸發器盤管的輸出口。一旁路液體管道通過膨脹裝置直接使冷凝器與蒸發器盤管相連，在該旁路液體管道中裝有一液體管道電磁閥。當需要通常的冷卻時(即不需要去溼)，液體管道的電磁閥導通，製冷劑繞過過冷卻器。然而，當冷卻和去溼都需要時，例如，當溼度調節器發出一個有較高的相對溼度的信號時，電磁閥閉合，液體製冷劑就經過過冷卻器。在這種情況下，具有在冷的離開的空氣中過冷卻液體製冷劑的作用，從而提高製冷劑的冷卻能力。然後，過冷卻的製冷劑進入蒸發器，使室內空氣冷卻到一個需要的溼球溫度，並使溼氣冷凝。然後離開的空氣經過過冷卻器，該過冷卻器使離開的室內空氣即提供的空氣到達理想的室內舒適的溫度。
過冷卻器在線時，先讓流出過冷卻器的過冷卻液體在流量限流器裝置的兩端產生一個第一壓降，然後再讓進入蒸發器盤管的液體在膨脹裝置的兩端產生一個第二壓降。與膨脹裝置串聯的流量限流器降低到達膨脹裝置的液體的壓力，但把壓力保持在飽和範圍，即具有雙相流體(液體和蒸氣)時的壓力點之上。然後當過冷卻的製冷劑流體進入蒸發器時，在下遊的膨脹裝置使該製冷劑的壓力降低，使之成為雙相或扼(節)流的製冷劑流。當電磁閥被驅動，使液體製冷劑繞過過冷卻器時，流量限流器裝置為過冷卻的液體提供一個十分強的流阻通道，所以，大部分的液體製冷劑直接從冷凝器經過膨脹裝置流到蒸發器盤管。在這種情況下，製冷劑流體沒有被過冷卻，當製冷劑進入蒸發器時，膨脹裝置使壓力下降至雙相範圍。電磁閥最好是這樣構造的萬一出現故障，流體以旁路的方式流動。電磁閥可以由線路供電(例如120伏交流電)或也可以由恆溫器供電(例如24伏交流電)。
流量限流器可以是一種固定的開孔裝置，也可以是一種恆溫膨脹閥，它根據現狀來控制製冷劑流量，以確保壓縮機吸入側的連續過熱。
空調設備由一具有冷卻引線的恆溫器控制，在到達或超過冷卻設定點溫度的時候，該冷卻引線發出一信號以驅動壓縮機。在本發明的一實施例中，一溼度控制線連接於恆溫器冷卻引線，溼度控制線包括一與液體管道的電磁閥或驅動電磁閥的控制繼電器串聯的溼度調節器。溼度控制引線還可以有一與壓縮機的吸入側流體連通的低壓開關，以便探測壓縮機的吸入側的低壓情況，低壓的出現表示出現了蒸發器的結霜或結冰情況。
空調器可有一個雙級恆溫器，當達到第二個較高的設定點時，一第二冷卻引線被驅動。在一實施例中，降低溼度的控制裝置可包括一連接於第二冷卻引線的控制繼電器，並有一與溼度控制線串聯的電源引線。在另一個實施例中，空調器可包括兩個分開的空調系統，每一個有它自己的壓縮機、冷凝器、膨脹裝置、蒸發器和過冷卻器，其中一個空調系統由第一冷卻引線驅動，而另一個空調系統由第二冷卻引線驅動。
串聯的膨脹裝置不但可以用於過冷卻器，而且也可與一普通的空調裝置一起使用。或者，用一對並聯的膨脹裝置。兩者都可以使壓降適合於空調器和具體運行條件的要求。
通過下面結合附圖對所選的較佳實施例的描述，本發明的上述以及其他目的、特徵和優點將會顯得更加清楚。
圖1是已有技術的採用一熱管增強的空調系統示意圖。
圖2是根據本發明一實施例的、採用一過冷卻器的空調系統示意圖。
圖3示出了一用於本發明的一實施例的恆溫控制線路。
圖4是說明上述實施例工作情況的壓力—焓的曲線圖。
圖5示出了一用於本發明的另一實施例的恆溫控制線路。
圖6是根據本發明又一實施例的、採用一過冷卻器的空調系統示意圖。
圖7是根據本發明的另一個實施例的、沒有過冷卻的、採用多個腔室的蒸發器的空調系統示意圖。
參閱附圖，首先是圖1。圖中空調系統10對室內空調區進行空氣調節和去溼。進行一些本領域的技術人員熟知的改變，系統10也可構造成一熱泵，以對室內空調區進行加熱，並還可提供熱水。這裡，在此空調系統10中，壓縮機12的吸入口S接受低壓的製冷劑蒸氣，從一排放或壓力口D排放高壓的蒸氣。被壓縮的製冷劑蒸氣沿著一壓力管道14從壓縮機到一室外的冷凝器熱交換器16。在冷凝器中，製冷劑蒸氣的熱量排放到室外的空氣中，並冷凝成液體。高壓液體製冷劑從冷凝器熱交換器16通過一液體管道18輸送到一膨脹器裝置20，而後進入一室內空氣冷卻盤管或蒸發器熱交換器22。膨脹器裝置可以是任一合適的能使製冷劑成為低壓的雙相(液體和蒸氣)流體傳送到蒸發器22的節流(減壓)裝置。在一目前的較佳實施例中，膨脹器裝置20可以是一對間置的、被銅焊到蒸發器22輸入口的孔板(如「Dixie cups」)。蒸發器熱交換器是一個盤管，盤管中的製冷劑吸收經過該盤管的室內空氣流24中的熱量，然後該空氣流再回到室內空調空間。一蒸氣管道26使蒸發器熱交換器22的蒸氣回到壓縮機的吸入口S，重複壓縮—冷凝—膨脹—蒸發的循環。
在圖1已有技術的空調系統中，用一已有技術的熱管結構30來完成去溼工作。熱管結構與冷卻盤管或蒸發器熱交換器22相連，它包括一對熱交換器盤管和互連管，在蒸發器盤管22的空氣進入或返回側的室內空氣流24中設置一空氣進入的盤管32，在盤管22的離開空氣或供應側設置一離開空氣的盤管34。互連管36使工作流體(通常為製冷劑)能在兩盤管32與34之間流動。熱管結構30吸收溼度比較高的進入房間的空氣中的熱量，以去掉蒸發器盤管22的部分冷卻負荷，並把熱量傳遞給離開的空氣。例如，如果空氣流24中進入房間的空氣的溫度為78度(華氏溫度)，熱管盤管32把該進入的空氣的顯溫度降低到約69度。這降低了進入的空氣幹球溫度(dry-bulb temperature)，並使進入的空氣接近其露點。蒸發器熱交換器22把空氣流冷卻至49度，並冷凝水分，冷凝的水分在一滴盤中集中(圖未示)。然後，過度冷卻的離開的空氣經過熱管盤管34，其顯性溫度恢復至一較舒適的水準，例如59度。溼球溫度保持在49度，所以室內空氣的相對溼度能有效地降低，其降低程度比沒有熱管結構30時的相對溼度要低得多。這裡所述的熱管結構非常簡單因而具有吸引人的特點，它不需要動部件，成本低，維修費用低。熱管組件可裝進現有的設備，雖然在大多數情況下，設備需要作些改變以便把盤管32和34裝到現有設備所提供的空間中。另一方面，熱管結構總是在線的，不可能把它關閉，例如，當需要增加顯冷卻，但不需要去溼或去溼不重要時不可能把它關掉。熱管結構沒有電或機械的控制裝置。而且，在某些條件下，水分冷凝可能發生在進入空氣的熱管盤管32上，使冷凝水滴入設備的機殼中。很顯然，室內空氣流必須經過三個盤管，即除蒸發器盤管22之外還有熱管32和34，所以增加了室內空氣的送風負荷。
本發明著眼於解決熱管系統的問題，不僅在需要去溼時可使空調系統增加去溼功能，而且在溼度控制不重要的時候也能進行一般性的潛冷卻，從而提供更多的顯冷卻。
本發明一實施例的空調系統如圖2所示，前面結合圖1已描述過的部件或零件在圖2中用相同的編號表示。所以，空調系統所需的基本零部件的詳細描述在此不再重複。在此實施例中，不是用熱管結構，而是在空調系統中包括一在離開蒸發器22的室內空氣中過冷卻液體製冷劑的過冷卻器組件40。高壓液體管道18連接於一把液體製冷劑供應給一過冷卻器熱交換器盤管44的過冷卻器分支管道42，該過冷卻器熱交換器盤管44設置在蒸發器盤管22的離開側的室內空氣流24中。該盤管44冷卻冷凝的液體製冷劑，並通過一過冷卻液體管道46把過冷卻的液體送到蒸發器。管道46包括一流量限流器48，這裡為一固定的流量限流器。過冷卻的液體通過流量限流器48，然後通過膨脹裝置20以一雙相流體進入蒸發器盤管22。流量限流器的一個可行的例子在Honnold，Jr.的美國專利№3,877,248中有所描述，當然在這方面還可採用許多其他的流量限流裝置。這種固定的流量限流器可以是一種所謂的流量調節裝置(accurator)，它是一個被加工成約二分之一英寸(1.2cm)長帶有一個預定直徑的通孔的銅套。孔徑與給定的製冷劑匹配，降壓與給定的運行條件相對應。該流量調節裝置主體可以變換以便與一給定的空調設備的常用的運行條件相匹配。流量調節裝置必須確保到達膨脹裝置20的製冷劑具有足夠的剩餘壓力，使製冷劑為液體而不是雙相流體。一液體旁路管道50使液體管道18不通過過冷卻器熱交換器盤管44和流量限流器48，而直接連接到膨脹裝置20和蒸發器盤管22。在旁路管道50中有一個液體管道電磁閥52，當需要去溼(增加的潛冷卻)的時候，控制電磁閥以關閉旁路管道，當需要通常的冷卻時打開電磁閥。固定的流量限流器產生一個純壓降，使製冷劑液體的壓力下降到現有膨脹裝置20可接受的壓力。由此使過冷卻器組件40作為一「順便裝入」件或附件的形式提供，對現有系統10幾乎沒什麼影響。旁路管道50和電磁閥52用來使製冷劑液體繞過冷卻器，使過冷卻器組件40既可在線又可離線。如果液體管道電磁閥52打開，過冷卻器盤管44就離開線路。製冷劑流沿著旁路管道50經過阻力最小的通道，而流量限流器48產生一阻力，使經過過冷卻器盤管44的製冷劑流保持在一個極小的數量。另一方面，當電磁閥52關閉的時候，所有的液體製冷劑都經過過冷卻器盤管44。旁路管道的電磁閥52打開後，過冷卻器盤管離線，使系統在不增加潛冷卻效果的情況下達到全顯冷卻的效果。然後關閉旁路液體管道電磁閥52，製冷劑流通過過冷卻器盤管44，蒸發器盤管22和過冷卻器盤管44具有一全去溼效果。
當過冷卻器組件40在線時，過冷卻器盤管44加熱離開蒸發器盤管22的空氣，並過冷卻由冷凝器盤管16供應的液體製冷劑。過冷卻的製冷劑液體，其壓力由於流量限流器48而下降，然後該製冷劑液體經過節流裝置或膨脹裝置20進入蒸發器或冷卻盤管22。室內空氣流冷卻到一合適的較低的溫度，例如，如前所述的49華氏度，室內空氣中的水分冷凝下來。然後過冷卻器盤管44加熱離開的空氣使顯溫度回到一舒適的水準如59度。
在這裡，空調系統10還採用一壓縮機低壓開關54，它連接於蒸氣返回管道26中，當壓縮機的吸入壓力太低時它可檢測出來，以防止蒸發器結冰。
現在結合圖3說明用於高潛製冷劑控制的恆溫器控制結構。安裝在建築物空調空間的恆溫器裝置60與提供24伏交流電壓的變壓器62連用。120伏的線路交流電壓則為變壓器62供電。恆溫器有一個到變壓器62的返回引線R，到室內送風繼電器(圖未示)的送風引線G和一控制壓縮機和室外送風接觸器(圖未示)的冷卻引線Y1，當到達或超過一預定冷卻設定點，以及需要冷卻時，該冷卻引線Y1驅動壓縮機12。溼度控制線路64連接於冷卻引線Y1，並與低壓開關54和一設置在空調空間的、安裝在壁上的溼度調節器66串聯。在這個實施例中，一控制繼電器68也串聯在溼度控制線路64中，輸出引線把線路電壓供應到液體管道的電磁閥52。然而，如果24伏的變壓器62具有足夠的功率，溼度控制線路可直接為螺線管式繼電器52供電。
安裝在壁上的溼度調節器66可直接激發和關閉使過冷卻器盤管44處在製冷劑線路中和離開製冷劑線路的旁路液體管道的電磁閥52。當壓縮機的吸入壓力太低的時候，低壓開關將探測到這種情況，並使過冷卻器盤管44離線，以免蒸發器盤管結冰。
圖4是一系統的壓力—焓示意圖，它解釋了系統的製冷劑的熱流，在圖中，總的系統損失忽略不計。壓力畫在垂直軸或縱軸，焓在水平軸或橫軸。在這個實施例中，製冷劑工作流體為R22，液體、蒸氣和雙相區域如圖中所示。實線圖形代表具有在線過冷卻器盤管44(高潛冷卻)的空調器工作模式，而虛線圖形代表旁路工作模式(通常的冷卻)。點A表示製冷劑離開蒸發器盤管22而進入壓縮機12的狀態。點B表示離開壓縮機而進入冷凝器14的製冷劑的狀態。在冷凝器中，由於製冷劑冷凝成液體狀態，把熱流釋放到外面的空氣中，焓明顯地下降。在點C，已冷凝的製冷劑離開冷凝器14進入過冷卻器盤管44。在過冷卻器中，由於降低了液體飽和線的左面的液體溫度，製冷劑的焓減少了。然後在點D，過冷卻的製冷劑液體來到壓力限流器48，壓力下降到點E，此時的液體進入節流裝置或膨脹裝置20。在點F，製冷劑以低壓的液體和蒸氣的混合體進入蒸發器盤管22。當製冷劑通過盤管22，液體製冷劑蒸發，直到只有蒸氣離開盤管回到壓縮機吸入側為止(點A)。
當旁路電磁閥52開通的時候，過冷卻器盤管44離線，於是製冷劑沿著圖4中用斷折線表示的壓力—焓圖形。製冷劑蒸氣在點A』進入壓縮機12的吸入口，在點B』處離開壓縮機排放口P進入冷凝器16。由於現在的線路旁路過過冷卻器盤管44和流量限流器48，液體製冷劑在點E』處進入膨脹裝置20，在點F』處減壓釋放進蒸發器盤管22。這裡應該注意到，在過冷卻(高潛冷卻)方式(E到F)和旁路(通常的冷卻)方式(E』到F』)中，通過膨脹裝置20兩端的壓降大致是相同的。在過冷卻工作方式中，蒸發器和壓縮機吸入口的製冷劑流體的壓力比旁路工作方式中的低一點。這就意味著蒸發器盤管的冷卻程度在高潛冷卻方式中比在通常的冷卻工作方式中要高出幾度，從而冷凝更多的水分，把離開的空氣的溼球溫度降低到旁路工作方式所能達到的溫度之下。
圖5示出一用於雙級系統的恆溫器控制。與圖3中所示的零部件相對應的零部件在這裡用相同的編號表示，其詳細描述不再重複。在這個實施例中，一雙級恆溫器160與恆溫器變壓器相連，恆溫器有前面描述過的一個返回引線R，一個送風引線G和一個冷卻引線Y1。此外還有一個第二冷卻引線Y2，當到達或超過比冷卻引線Y1的設定點高的第二溫度設定點時，第二冷卻引線Y2會被驅動。低壓開關54、溼度調節器66和控制繼電器如前面那樣連接在連接於冷卻引線Y1的溼度控制線路64上。此外，一第二控制繼電器170的驅動器連接到第二冷卻引線Y2，其輸出引線串聯在溼度控制線路64中。
在這個實施例中，如果在空調空間的溫度持續上升並超過第二個較高的設定點，第二級冷卻將撇開高潛過冷卻器，並使它脫離運行。由此使空調系統10達到其全顯冷卻效果。然後，空調的空間一旦回到在上設定點之下的可接受的溫度時，滿足了第二級冷卻，在溼度調節器66指示需要去溼的任何時候，過冷卻器就能回到線路中。
圖6示出改進的高潛冷卻系統的又一個實施例。在這裡，與圖1和2的空調系統共同的零部件用相同的編號表示，在此省去詳細的描述。在這個實施例中，與圖2的實施例的運行區別是用一恆溫膨脹閥148替代固定的流量限流器48。恆溫膨脹閥或TXV是一種已知的裝置，它常常用作蒸發器的輸入口的膨脹閥，雖然在這個實施例中，TXV148是用來在離開過冷卻器盤管44的冷凝的液體到達與蒸發器盤管22相連的膨脹裝置20之前，降低其壓力的。TXV148有一個連接於低壓蒸氣管道26的平衡管道150，和一個安裝在蒸發器盤管22下遊和壓縮機12的吸入口S之前的管道26上的溫度探測球152。TXV根據製冷劑溫度和吸入壓力調製過冷卻的製冷劑液體的流量。這種結構能保證有一個恆定過熱進入壓縮機吸入口，所以壓縮機不會溢流(flooding)。TXV148使製冷劑壓力下降，但該壓力保持在可存在雙相(液體和蒸氣)流體的壓力點之上，即大約在圖4的點E處。下遊的膨脹裝置20使進入蒸發器盤管的製冷劑流體的壓力下降到雙相或扼流點。由此使本發明的過冷卻器的結構適用於多種空調和去溼負荷，同時保持可接受的運行條件。
本發明的任何一個實施例的過冷卻器組件40可作為「順便裝入」的系統改進設施來提供，不需要花費大的努力就能安裝，而且很容易裝進由現有的空調系統提供的空間中。由於只在現有的蒸發器盤管發生水分冷凝，所以不需要另外的設備就能收集冷凝物。過冷卻器組件只要用螺栓固定過冷卻器盤管44就可以了，此外只要進行用支路42、50和46表示的管道安裝和如圖3和5所示地把接線接到恆溫器裝置上就行了。
由於只有單個的附加盤管44設置在室內空氣的流動通道24中，室內送風負荷不會明顯增加。
圖7示出本發明的另一個實施例。在圖中，與前面實施例相同的零部件採用相同的編號，為此省略詳細描述。在這個實施例中，用的是普通的空調系統，沒有前面實施例的過冷卻特性。從壓縮機12經過冷凝器盤管16和液體管道18的製冷劑線路與前面所描述的相同。在這裡使用了一多個線路的蒸發器122，液體管道18通過一集管或多管121把液體製冷劑供應到若干製冷劑線路的各自的輸入口。有對應的輸出口，一輸出口的集管或多管123集中來自各個線路輸出口的蒸氣，並把該蒸氣送到蒸氣管道26。各個輸入口各自有一個膨脹裝置120。在這裡用的是固定的膨脹裝置，例如，各個裝置120可構造成一對「Dixie cups」。在這個實施例中，恆溫膨脹閥或TXV148設置在輸入口集管121前面的液體管道18中。TXV148的平衡線150與低壓蒸氣管道26相連，TXV148的溫度探測球152設置在蒸發器盤管22下遊與壓縮機12的吸入口S之前的管道26中。TXV根據製冷劑溫度和吸入壓力來調整製冷劑液體的流量。設定由TXV提供的節流量，使得有壓力少許下降的純液體到達輸入口集管121和膨脹裝置120。
在以前的多個線路的設計中，用一TXV把液體製冷劑節流至一很低的壓力，以產生一雙相流體。然後流體來到一帶有單孔的製冷劑分配器。分配器的用途是為了對蒸發器盤管中的若干製冷劑線路提供均等的雙相流體的良好混合體。然而，由於分配器的結構、機械取向或線路方位，各個製冷劑線路要得到良好的雙相流體混合物常常是很難的。由此導致各個腔室的製冷劑的溢出(由於過量的液體製冷劑)或缺乏(由於缺少液體製冷劑)。而且，在以前的其他結構中，在蒸發器內的各個製冷劑線路有一個自己的Dixie cup型的膨脹裝置，作為一確保各製冷劑線路的恰當負荷的裝置。這種方法具有以下缺點，即不能把各腔室的壓降節流至把製冷劑維持在進入壓縮機的最佳水平的情況。這很可能對壓縮機形成返回氣體的過高或極低的過熱，反過來又使運行或系統的可靠性成為問題，即溫度或蒸發器空氣流速不穩定。
在此所描述的實施例中，TXV148與多個固定的膨脹裝置120，例如Dixiecup串聯。在蒸發器內的各製冷劑線路有一個屬於各製冷劑線路的Dixie cup膨脹裝置。由一個TXV148向所有的膨脹裝置120提供液體製冷劑。如同過冷卻器實施例(圖6)一樣，TXV將在液體製冷劑不變成一雙相流體的情況下，形成一壓降。進入集管121和到達膨脹裝置120的製冷劑是純液體，因此，這種設計可確保對各裝置120進行恰當的平均的分配。然後，各自的膨脹裝置120形成壓降，把液體變成雙相流體。
由此省略了一製冷劑分配器，並避免了不均勻的製冷劑流量。凡是溫度和蒸發器空氣流量容易發生變化，從而在壓縮機12的吸入側產生低的返回氣體過熱或極高的返回氣體過熱的場合，採用這種結構是有利的。此外，這種結構在壓縮機負荷變化很大，從而需要比較好地節流製冷劑以維持合適的運行狀況的系統中也是很有利的。
為了得到合適的系統性能和在蒸發器盤管內得到均等的線路負荷，均勻的製冷分配是十分重要的。蒸發器線路內的低的流速可使油受到截留，使返回到壓縮機的油不足，從而使壓縮機的可靠性降低。
這些實施例不是相互排斥的。圖6的過冷卻器結構可與圖7的多個線路蒸發器系統組合。此外，可有其他可行的應用，如一第一限流裝置可與一第二膨脹裝置串聯，它們中的一個或兩個可以是固定的裝置或可調的裝置。
權利要求
1.具有可控潛冷的空調設備，它的壓縮機具有一接受低溫蒸氣的工作流體的吸入側和一排放高壓高溫蒸氣的工作流體的排放側；一被供應有所述高壓蒸氣的室外冷凝器熱交換器，把工作流體的熱量排放到室外空氣中，同時排出高壓液體的工作流體；一由來自所述冷凝器熱交換器的液體管道供應所述高壓工作流體給室內蒸發器盤管，它包括降低所述工作流體壓力使之成為所述低壓的液體的膨脹閥裝置，和通過所述低壓液體吸取室內空氣流的熱量的熱交換器裝置，從而使所述工作流體轉變成低壓蒸氣，並且所述低壓蒸氣通過一蒸氣管道到所述壓縮機吸入側；一過冷卻器熱交換器，有一個與所述冷凝器熱交換器相連以接受所述高壓液體的輸入口和一輸出口，所述過冷卻器熱交換器安裝在離開所述室內蒸發器熱交換器裝置的室內空氣流中，以便過冷卻所述工作流體，使所述離開的室內空氣流的溫度上升；一連接到所述過冷卻器熱交換器輸出口和所述室內蒸發器的膨脹閥裝置的流量限流器；使高壓液體製冷劑流體繞過過冷卻器熱交換器的旁路裝置；以及控制裝置，當同時需要冷卻和去溼時，該控制裝置使高壓液體工作流體首先通過所述過冷卻器熱交換器，然後穿過所述流量限流器和所述膨脹閥裝置再到所述室內蒸發器盤管，當只需要通常的冷卻時，該控制裝置使高壓液體工作流體從所述冷凝器熱交換器經過所述旁路裝置直接到所述膨脹閥裝置，然後再到所述蒸發器盤管。
2.如權利要求1所述的空調設備，其特徵在於，所述旁路裝置包括一連接於所述蒸發器盤管的膨脹閥裝置的液體管道旁路分支；所述液體管道有連接於所述過冷卻器熱交換器輸入口的過冷卻器分支；所述流量限流器設置在一過冷卻器液體管道中，該管道連接所述過冷卻器熱交換器輸出口和所述蒸發器盤管的膨脹閥裝置；以及所述控制裝置包括一安裝在所述液體管道旁路分支中的液體管道電磁閥和與所述電磁閥相連的控制線路裝置，當只需要通常的冷卻時該控制線路裝置打開所述電磁閥，而同時需要冷卻和去溼時它就關閉所述電磁閥。
3.如權利要求1所述的空調設備，其特徵在於，所述流量限流器是一個固定的流量限流器裝置。
4.如權利要求1所述的空調設備，其特徵在於，所述流量限流器裝置包括一恆溫膨脹閥。
5.如權利要求4所述的空調設備，其特徵在於，所述恆溫膨脹閥有一連接於所述蒸氣管道的平衡管道，和一與蒸發器盤管下遊的蒸氣管道連接的但在所述壓縮機吸入側前面的溫度探測器。
6.在空調設備中，它的壓縮機具有一接受低溫蒸氣的工作流體的吸入側和一排放高壓高溫蒸氣的工作流體的排放側；一被供應有所述高壓蒸氣的冷凝器熱交換器，把工作流體的熱量排放到室外空氣中，同時排出高壓液體的工作流體；一由來自所述冷凝器熱交換器的液體管道供應所述高壓工作流體的蒸發器盤管，它包括降低所述工作流體壓力的膨脹閥裝置，和通過所述低壓液體吸取流動媒質的熱量的熱交換器裝置，從而使所述工作流體轉變成低壓蒸氣，並且所述低壓蒸氣通過一蒸氣管道到所述壓縮機吸入側；改進之處在於，包括一在所述膨脹閥裝置下遊的所述液體管道中並與所述液體管道串聯的流量限流器，所述膨脹閥裝置把所述工作流體的高壓經過減壓以液體供給所述流量限流器，所述流量限流器進一步降低所述工作流體的壓力，並把它們轉變成一雙相混合物。
7.如權利要求6所述的空調設備，其特徵在於，所述流量限流器包括一固定的膨脹裝置，所述膨脹閥裝置包括一可自動調節的流量限流器裝置。
8.如權利要求6所述的空調設備，其特徵在於，所述膨脹閥裝置有一連接於所述蒸氣管道的平衡管道，和一與蒸發器盤管下遊的蒸氣管道連接的但在所述壓縮機吸入側前面的溫度探測器。
9.如權利要求6所述的空調設備，其特徵在於，所述蒸發器盤管包括在所述盤管中的多個製冷線路，每一個製冷線路有一個輸入口和一個輸出口，有一個把所述膨脹閥裝置連接到每一個所述輸入口的輸入口集管，和一個把每個所述輸出口連接到所述蒸氣管道的輸出口集管，其中所述流量限流器包括多個分別設置在所述輸入口的固定的膨脹裝置，所述膨脹閥裝置確保所述液體均勻分配到每個所述固定的膨脹裝置。
10.如權利要求9所述的空調設備，其特徵在於，所述膨脹閥裝置包括一恆溫膨脹閥，該恆溫膨脹閥有一個連接於所述蒸氣管道的平衡管道和一個連接於蒸發器盤管下遊的蒸氣管道、但在所述壓縮機吸入側前面的溫度探測器。
全文摘要
一空調系統，在室內蒸發器盤管的離開空氣側有一過冷卻器盤管。一液體管道分支把冷凝器的製冷劑送到過冷卻器盤管，TXV限流器在製冷劑到達蒸發器盤管的膨脹裝置前降低過冷卻的液體壓力成為壓力下降的液體。膨脹裝置再一次降低壓力使之以雙相流體進入蒸發器，一旁路管道使冷凝器直接與膨脹裝置相連，它有一由溼度調節器控制的液體管道電磁閥，去溼時電磁閥關閉，製冷劑流過過冷卻器。溼度滿足時電磁閥打開，製冷劑繞過過冷卻器。
文檔編號F25B29/00GK1149692SQ96112510
公開日1997年5月14日 申請日期1996年8月30日 優先權日1995年8月30日
發明者拉迪·C·巴斯賈格爾, 詹姆斯·M·麥克卡利帕, 萊斯特·N·米勒 申請人:運載器有限公司