CN102607208A - 空调 - Google Patents

Abstract

一种空调包括：多个压缩机；冷凝器，其对在多个压缩机中被压缩的制冷剂进行冷凝；膨胀器件，其对从冷凝器排放的制冷剂进行膨胀；以及蒸发器，其对在膨胀器件中被膨胀的制冷剂进行蒸发。第一路径从冷凝器与蒸发器之间岔出，以将从冷凝器排放的部分制冷剂供应到多个压缩机的至少一个。第二路径从冷凝器与蒸发器之间岔出，以将从冷凝器排放的部分制冷剂供应到位于多个压缩机之间的路径。本发明可以通过多级压缩和注入来增强空调的加热能力和效率。

Description

空调

技术领域

本公开文本涉及一种空调，尤其涉及一种能够提高加热能力和效率的空调。

背景技术

通常而言，空调包括加热装置、冷却装置、热泵、空气滤清器等。

空调是一种通过执行压缩、冷凝、膨胀以及蒸发制冷剂的过程而对室内空间进行冷却或加热的装置。空调可以分为普通空调或复式空调，在普通空调中单一的室内单元连接至室外单元，在复式空调中多个室内单元连接至室外单元。空调包括压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器。从压缩机排放的制冷剂在冷凝器中进行冷凝，然后，在膨胀阀中进行膨胀。经膨胀的制冷剂在蒸发器中进行蒸发，然后，被吸回到压缩机中。

在空调能够进行冷却操作和加热操作的情况下，当空调处于冷却操作时，室外热交换器用作冷凝器，该冷凝器通过进行热交换将从压缩机排放的高温和高压制冷剂冷凝成液化制冷剂。此处，室内热交换器用作蒸发器。当空调处于加热操作时，室外热交换器用作蒸发器，该蒸发器通过进行热交换将从室内热交换器收集来的可能处于气体和液体混合状态的制冷剂蒸发成气态。此处，室内热交换器用作冷凝器。

在现有空调中，当室外温度由于寒潮而迅速下降或在较冷的区域进行低温加热时，蒸发压力下降，压缩机的吸入密度减少，并且难以获得加热操作所需的质量流量。因此，加热性能会显著恶化。在用大容量空调代替所述空调或另外设置新空调的情况下，会增加安装成本，并且需要确保用于安装的空间。

发明内容

本发明的一个方面是提供一种在低温加热操作中能够防止加热能力恶化且能够提高加热效率的空调。

根据本发明的一个方面，提供一种空调，包括：多个压缩机；冷凝器，其对在多个压缩机中被压缩的制冷剂进行冷凝；膨胀器件，其对从冷凝器排放的制冷剂进行膨胀；蒸发器，其对在膨胀器件中被膨胀的制冷剂进行蒸发；第一路径，其从冷凝器与蒸发器之间岔出，以将从冷凝器排放的部分制冷剂供应到多个压缩机的至少一个；第二路径，其从冷凝器与蒸发器之间岔出，以将从冷凝器排放的部分制冷剂供应到位于多个压缩机之间的路径。

根据本发明的另一方面，提供一种空调，包括：多个压缩室；冷凝器，其对在多个压缩室中被压缩的制冷剂进行冷凝；膨胀器件，其对从冷凝器排放的制冷剂进行膨胀；蒸发器，其对在膨胀器件中被膨胀的制冷剂进行蒸发；第一路径，其用来将从冷凝器排放的制冷剂供应到多个压缩室的至少一个；第二路径，其用来将从冷凝器排放的制冷剂供应到位于多个压缩室之间的位置处。

如上配置的根据本发明一个或多个方面的空调可以包括多个涡卷压缩机，并且可以包括内部注入路径和中间注入路径，其中所述内部注入路径将制冷剂注入到多个涡卷压缩机的每一个的内部，所述中间注入路径将制冷剂注入多个涡卷压缩机之间。这样，根据加热负载，通过内部注入路径和中间注入路径来注入制冷剂，从而可以通过多级压缩和注入来增强空调的加热能力和效率。

另外，进行多个注入，因此提高了注入流量，从而增强了加热能力。

由于可以使用两个压缩机来获得四级压缩的效果，因而，在较冷的区域可以不需要提供额外的压缩机。由于可以减小空调的尺寸，因而，有可能节省用于设置空调的成本和空间。

由于可以简化涡卷压缩机的制冷剂注入结构，因而，可以易于将涡卷压缩机应用于现有涡卷压缩机中。

所述空调可以包括将制冷剂注入多个涡卷压缩机之间所通过的中间注入路径，并且在中间注入路径岔出的前方设置了制冷剂路径控制阀。因此，可以易于控制制冷剂的压力，从而容易在多个涡卷压缩机之间进行制冷剂的注入。

内部注入阀可以被设置在将制冷剂注入到涡卷压缩机内部所通过的内部注入路径处，从而可以控制注入的制冷剂的过热。

附图说明

图1为示出根据本发明一实施例的空调的配置的示意图。

图2为示出根据本发明所述实施例的空调的控制流程的方框图。

图3为示出图1所示空调的冷却循环的莫里尔图(P-H图)。

图4为示出当根据本发明所述实施例的空调的加热负载较小时的制冷剂流量的示意图。

图5为示出图4所示空调的冷却循环的莫里尔图(Mollier diagram)。

图6为示出根据本发明另一实施例的空调的配置的示意图。

图7为示出根据本发明另一实施例的空调的配置的示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。然而，本发明不限于这些实施例，而是可以被实现为不同的形式。提供这些实施例只是为了说明的目的，以及为了使本领域技术人员理解本发明。在所有附图中，相似的元件由相似的附图标记来表示。

图1为示出根据本发明一实施例的空调的配置的示意图。图2为示出根据本发明该实施例的空调的控制流程的方框图。图3为示出图1所示空调的冷却循环的莫里尔(Mollier)图(P-H图)。

参照图1，根据本发明该实施例的空调包括：多个涡卷压缩机(scrollcompressor)10和12；冷凝器20，其对在涡卷压缩机10和12中被压缩的制冷剂进行冷凝；膨胀器件40，其对从冷凝器20排放的制冷剂进行膨胀；以及蒸发器30，其对在膨胀器件40中被膨胀的制冷剂进行蒸发。所述空调还包括：内部注入路径50和70，其从冷凝器20与蒸发器30之间岔出，以将从冷凝器20排放的部分制冷剂注入到多个涡卷压缩机10和12的至少一个的内部；以及中间注入路径60，其从冷凝器20与蒸发器30之间岔出，以将从冷凝器20排放的部分制冷剂注入到位于多个涡卷压缩机10与12之间的路径中。

在本实施例中，多个涡卷压缩机10和12包括第一涡卷压缩机10和第二涡卷压缩机12，其中第二涡卷压缩机12串联连接至第一涡卷压缩机10，以对从第一涡卷压缩机10排放的制冷剂进行压缩。然而，本发明不限于此，并且所述多个涡卷压缩机可以包括三个或多于三个压缩机。

第一涡卷压缩机10和第二涡卷压缩机12中的每一个包括动涡卷(orbiting scroll)以及位于动涡卷内部的固定涡卷，并且压缩室中的制冷剂是根据动涡卷的轨道运动(oribting motion)而被压缩。

第一涡卷压缩机10和第二涡卷压缩机12可以具有被形成为分别连接至内部注入路径50和70的连接端口。

制冷剂路径22连接在冷凝器20与蒸发器30之间。内部注入路径50和70包括第一注入路径50和第二注入路径70，其中第一注入路径50从制冷剂路径22的一侧岔出且连接至第一涡卷压缩机10，第二注入路径70从制冷剂路径22的另一侧岔出且连接至第二涡卷压缩机12。

由于本实施例中的所述多个涡卷压缩机局限于第一涡卷压缩机10和第二涡卷压缩机12，因而，内部注入路径50和内部注入路径70被配置为两个路径，其中通过所述两个路径将制冷剂注入到第一涡卷压缩机10与第二涡卷压缩机12的每一个的内部。

第一注入路径50将从冷凝器20排放的部分制冷剂引导注入到第一涡卷压缩机10的内部。

第二注入路径70将从冷凝器20排放的部分制冷剂引导注入到第二涡卷压缩机12的内部。

控制流经第一注入路径50的制冷剂量的第一注入阀52可以被设置于第一注入路径50。第一注入阀52可以根据通过第一注入路径50注入的制冷剂的过热来控制打开程度。

控制流经第二注入路径70的制冷剂量的第二注入阀72可以被设置于第二注入路径70。第二注入阀72可以根据通过第二注入路径70注入的制冷剂的过热来控制打开程度。

将制冷剂分离成气态和液态的第一气体/液体分离器(未示出)可以被设置在第一注入路径50从制冷剂路径22岔出的点处。

将制冷剂分离成气态和液态的第二气体/液体分离器(未示出)可以被设置在第二注入路径70从制冷剂路径22岔出的点处。

本发明不限于此，并且可以使用节能器(economizer)，而不是气体/液体分离器。

中间注入路径60从制冷剂路径22岔出，以便将从冷凝器20排放的部分制冷剂引导注入第一涡卷压缩机10和第二涡卷压缩机12之间。

控制流经中间注入路径60的制冷剂量的中间注入阀62可以被设置于中间注入路径60。中间注入阀62可以用来控制第二涡卷压缩机12的排放温度。即，中间注入阀62可以根据第二涡卷压缩机12的排放温度来控制打开程度。

制冷剂路径控制阀80可以被设置在中间注入路径60从制冷剂路径22岔出之前的位置处。制冷剂路径控制阀80可以控制打开程度，从而使通过中间注入路径60注入的制冷剂的压力与从第一涡卷压缩机10排放的制冷剂的压力之间的差值处于设定的范围内。

所述空调还包括控制器100，其中该控制器100控制第一注入阀52、第二注入阀72、中间注入阀62以及制冷剂路径控制阀80的打开程度。

控制器100可以根据加热负载选择性地打开第一注入阀52、第二注入阀72以及中间注入阀62中的至少一个。

随着加热负载提高，控制器100可以相继打开第一注入阀52、中间注入阀62以及第二注入阀72。例如，在加热负载较小的情况下，控制器100可以只打开第一注入阀52，并且关闭中间注入阀62和第二注入阀72。如果加热负载提高了，则控制器100可以打开第一注入阀52和中间注入阀62，并且关闭第二注入阀72。如果加热负载提高了更多，则控制器100通过打开第一注入阀52、中间注入阀62以及第二注入阀72来使用所有的注入路径，从而可以相应于加热负载来增强空调的加热能力。

现在将描述根据上述本发明实施例的空调的操作。

控制器100可以选择性地使用第一注入路径50、第二注入路径70以及中间注入路径60。

参照图1，在室外温度非常低以及加热负载很大的情况下，控制器100可以使用第一注入路径50、第二注入路径70以及中间注入路径60。

参照图1和图3，被吸入到第一涡卷压缩机10中的制冷剂‘a’与流经第一注入路径50的气态制冷剂‘1’混合，然后，混合的制冷剂被压缩。可以根据第一注入阀52的打开程度来控制通过第一注入路径50注入的气态制冷剂‘1’的过热。

经压缩且从第一涡卷压缩机10排放的制冷剂‘b’与通过中间注入路径60注入的制冷剂‘k’混合，然后，混合的制冷剂被吸入到第二涡卷压缩机12中。

被吸入到第二涡卷压缩机12中的制冷剂与流经第二注入路径70的气态制冷剂‘j’混合，然后，混合的制冷剂被压缩。可以根据第二注入阀72的打开程度来控制通过第二注入路径70注入的气态制冷剂‘j’的过热。

经压缩且从第二涡卷压缩机12排放的制冷剂‘c’在流经冷凝器20时被冷凝。冷凝器20是室内热交换器，并且通过制冷剂与室内空气之间的热交换来加热室内空气。

通过将吸入到第一涡卷压缩机10中的制冷剂的量加上通过第一注入路径50注入的制冷剂的量、通过中间注入路径60注入的制冷剂的量以及通过第二注入路径70注入的制冷剂的量来获得流到冷凝器20中的制冷剂的量。随着流到冷凝器20中的制冷剂的量提高，空调的加热能力和效率能够得以增强。

从冷凝器20排放的制冷剂经由第二注入阀72和第二注入路径70被注入到第二涡卷压缩机12的内部。

控制器100可以通过控制第二注入阀72的打开程度来控制通过第二注入路径70注入的制冷剂的过热。

在从冷凝器排放的制冷剂中，未注入到第二注入路径70中的制冷剂可以通过中间注入路径60被注入第一涡卷压缩机10与第二涡卷压缩机12之间。

控制器100可以控制制冷剂路径控制阀80的打开程度，从而使通过中间注入路径60注入的制冷剂‘f’与从第一涡卷压缩机10排放的制冷剂‘b’之间的压力差(Pf-Pb)处于设定的范围内。为了在第一涡卷压缩机10与第二涡卷压缩机12之间注入制冷剂，控制器100可以控制制冷剂路径控制阀80的打开程度，从而使通过中间注入路径60注入的制冷剂与从第一涡卷压缩机10排放的制冷剂之间的压力差保持不变。

控制器100可以通过控制中间注入阀62的打开程度来控制通过中间注入路径60注入的制冷剂的量以及第二涡卷压缩机12的排放温度。

在从冷凝器20排放的制冷剂中，未注入到中间注入路径60中的制冷剂可以通过第一注入路径50被注入到第一涡卷压缩机10的内部。

控制器100可以通过控制第一注入阀52的打开程度来控制通过第一注入路径50注入的制冷剂的过热。

如上所述，在加热负载很大的情况下，通过第一注入路径50、中间注入路径60以及第二注入路径70注入制冷剂，从而有可能获得如图3所示的多级压缩的效果，并增强空调的加热能力和效率。

图4为示出当根据本发明实施例的空调的加热负载较小时的制冷剂流量的视图。图5为示出图4所示空调的冷却循环的莫里尔图。

参照图4，在加热负载较小的情况下，控制器100可以选择性地使用第一注入路径50、第二注入路径70以及中间注入路径60中的至少一个。

在本实施例中，将描述控制器100使用第一注入路径50和中间注入路径60，并且通过关闭第二注入阀72而不使用第二注入路径70的情况。

在使用多个压缩机，以及多个注入可行的情况下，就效率而言，优选的是不使用对高压侧的注入。在本实施例中，将描述不使用制冷剂被注入到第二涡卷压缩机12内部所通过的第二注入路径70的情况。

被吸入到第一涡卷压缩机10中的制冷剂‘a’与流经第一注入路径50的制冷剂‘1’混合，然后，混合的制冷剂被压缩。

经压缩且从第一涡卷压缩机10排放的制冷剂‘b’与通过中间注入路径60注入的制冷剂‘k’混合，然后，混合的制冷剂被吸入到第二涡卷压缩机12中。

被吸入到第二涡卷压缩机12中的制冷剂在第二涡卷压缩机12中进行压缩，然后，从第二涡卷压缩机12排放。第二注入阀72是关闭的，从而防止通过第二注入路径70注入制冷剂。

通过将吸入到第一涡卷压缩机10中的制冷剂的量加上通过第一注入路径50注入的制冷剂的量以及通过中间注入路径60注入的制冷剂的量来获得流到冷凝器20中的制冷剂的量。

如上所述，由于控制器100根据加热负载选择性地打开/关闭第二注入阀72，因而易于处理加热负载。

在根据加热负载而不需要制冷剂的额外流量的情况下，控制器100可以关闭第一注入阀52和第二注入阀72，并且也可以关闭中间注入阀62。

在本发明的示例性实施例中，描述了空调包括多个涡卷压缩机的情况。

但是，空调有可能包括用于压缩制冷剂的压缩室。在本发明的范围内，该压缩室可以由本领域普通技术人员加以各种实施。

图6为示出根据本发明另一实施例的空调的配置的示意图。

参照图6，根据本发明该实施例的空调包括：第一涡卷压缩机201；第二涡卷压缩机202，其串联连接至第一涡卷压缩机201；冷凝器203，其对在第二涡卷压缩机202中被压缩的制冷剂进行冷凝；膨胀器件204，其对在冷凝器203中被冷凝的制冷剂进行膨胀；以及蒸发器205，其对在膨胀器件204中被膨胀的制冷剂进行蒸发。

所述空调还包括第一注入部分和第二注入部分，其中第一注入部分用于将从冷凝器203排放的制冷剂注入到所述多个涡卷压缩机的至少一个中，第二注入部分用于将从冷凝器203排放的制冷剂注入到位于所述多个涡卷压缩机之间的位置中。

第一注入部分可以包括多个用于将制冷剂分别注入到多个涡卷压缩机中的流动路径。而且，第一注入部分有可能可以包括多个用于将制冷剂注入到一个涡卷压缩机的流动路径。

在本发明的示例性实施例中，第一注入部分包括内部注入路径210，该内部注入路径210将从冷凝器203排放的制冷剂注入到第一涡卷压缩机201的内部。

第二注入部分包括中间注入路径220，该中间注入路径220将从冷凝器203排放的部分制冷剂注入第一涡卷压缩机201与第二涡卷压缩机202之间。

除了只形成一个中间注入路径220和一个内部注入路径210之外，本实施例的部件和操作与上述实施例中的部件和操作都相同。因此，将省略其详细描述。

第一注入部分还包括被设置于内部注入路径210的内部注入阀212。内部注入阀212可以控制流经内部注入路径210的制冷剂量。

第二注入部分还包括可以控制流经中间注入路径220的制冷剂量的中间注入阀222。中间注入阀222被设置于中间注入路径220。

制冷剂路径控制阀230可以被设置在连接冷凝器203与膨胀器件204的制冷剂路径上。

在如上配置的空调中，气态制冷剂被注入到第一涡卷压缩机201的内部，并且制冷剂被注入位于第一涡卷压缩机201与第二涡卷压缩机202之间的路径中。这样，其具有了多级压缩的效果。当进行多级压缩时，提高了压缩比(compression rate)，并且降低了第二涡卷压缩机202的排放温度，从而可以不考虑排放温度而增强压缩机的能力。

图7为示出根据本发明另一实施例的空调的配置的示意图。

参照图7，根据本发明该另一实施例的空调包括热交换器301和302(诸如节能器)以及分相器(phase separator)303。除了设置有热交换器和分相器之外，本实施例的部件和操作与上述实施例中的部件和操作都相同。因此，将省略其详细描述。

所述热交换器包括第一热交换器301和第二热交换器302，其中第一热交换器301被置于制冷剂路径22与第一注入路径50之间，第二热交换器302被置于制冷剂路径22与第二注入路径70之间。

从冷凝器20排放的部分制冷剂流到第二控制阀312，并且由第二控制阀312进行控制。流经第二控制阀312的制冷剂与流经制冷剂路径22的制冷剂在第二热交换器302中进行热交换。因此，所述制冷剂在第二热交换器302中吸收热，并且变为气态或混合的状态。所述气态制冷剂或混合的制冷剂可以被注入到第二涡卷压缩机12中。

流经制冷剂控制阀80的制冷剂流到分相器303。由分相器303分离的气态制冷剂流经中间注入路径60。

另外，流经第一注入路径50的制冷剂是从第一热交换器301和第一控制阀311供应而来。

因此，可以使注入到第一涡卷压缩机10和第二压缩机12中的液体制冷剂最小化。

第一热交换器301、第二热交换器302以及分相器303的位置不限于此。分相器303能够被置于岔出第一注入路径50或第二注入路径70的位置处。而且，热交换器301和热交换器302能够被置于岔出中间注入路径的位置处。

已参照示例性实施例描述了本发明。本技术领域人员应当明确，在不脱离本发明更广泛的精神和范围的情况下，可以作出不同的实施例。此外，尽管已在特定环境且用于特定应用的实施场合的情况下描述了这些实施例，然而本领域技术人员应意识到本发明的用处不限于此，并且本发明能够有益地用于多个环境和实施场合中。因此，前述说明和附图应被视为说明目的而非限制意义。

Claims (20)

1.一种空调，包括：

多个压缩机；

冷凝器，其对在所述多个压缩机中被压缩的制冷剂进行冷凝；

膨胀器件，其对从所述冷凝器排放的所述制冷剂进行膨胀；

蒸发器，其对在所述膨胀器件中被膨胀的所述制冷剂进行蒸发；

第一路径，其从所述冷凝器与所述蒸发器之间岔出，以将从所述冷凝器排放的部分所述制冷剂供应到所述多个压缩机的至少一个；

第二路径，其从所述冷凝器与所述蒸发器之间岔出，以将从所述冷凝器排放的部分所述制冷剂供应到位于所述多个压缩机之间的路径。

2.根据权利要求1所述的空调，其中所述多个压缩机包括第一压缩机和第二压缩机，所述第二压缩机串联连接至所述第一压缩机以对从所述第一压缩机排放的所述制冷剂进行压缩。

3.根据权利要求2所述的空调，其中所述第一路径包括：

第三路径，其用来将从所述冷凝器排放的部分所述制冷剂供应到所述第一压缩机：以及

第四路径，其用来将从所述冷凝器排放的部分所述制冷剂供应到所述第二压缩机。

4.根据权利要求2所述的空调，其中所述第二路径将从所述冷凝器排放的部分所述制冷剂供应到位于所述第一压缩机与所述第二压缩机之间的位置处。

5.根据权利要求1所述的空调，还包括控制器，其基于加热负载来控制流经所述第一路径与所述第二路径的所述制冷剂的量。

6.根据权利要求1所述的空调，还包括制冷剂路径控制阀，其设置于所述第二路径从所述冷凝器与所述蒸发器之间岔出之前的位置处。

7.根据权利要求6所述的空调，还包括：

控制器，其控制所述制冷剂路径控制阀的打开程度，以使通过所述第二路径供应的所述制冷剂与从压缩机排放的所述制冷剂之间的压力差处于设定的范围内。

8.根据权利要求1所述的空调，还包括第一阀，其设置于所述第一路径处以控制流经所述第一路径的所述制冷剂的量。

9.根据权利要求8所述的空调，还包括：

控制器，其基于通过所述第一路径供应的所述制冷剂的过热来控制所述第一阀的打开程度。

10.根据权利要求1所述的空调，还包括设置于所述第二路径处的第二阀。

11.根据权利要求10所述的空调，还包括：

控制器，其基于压缩机的排放温度来控制所述第二阀的打开程度。

12.根据权利要求1所述的空调，还包括：

第一阀，其设置于所述第一路径处以控制所述制冷剂的量。

第二阀，其设置于所述第二路径处；以及

控制器，其基于加热负载来打开所述第一阀与所述第二阀中的至少一个。

13.根据权利要求12所述的空调，其中，随着所述加热负载提高，所述控制器相继打开所述第一阀和所述第二阀。

14.根据权利要求12所述的空调，还包括制冷剂路径控制阀，其设置于所述第二路径从所述冷凝器与所述蒸发器之间岔出之前的位置处，

其中所述控制器控制所述制冷剂路径控制阀的打开程度，以使通过所述第二路径供应的所述制冷剂与从所述压缩机排放的所述制冷剂之间的压力差处于设定的范围内。

15.根据权利要求12所述的空调，其中所述控制器基于通过所述第一路径供应的所述制冷剂的过热来控制所述第一阀的打开程度。

16.根据权利要求12所述的空调，其中所述控制器基于所述压缩机的排放温度来控制所述第二阀的打开程度。

17.一种空调，包括：

多个压缩室；

冷凝器，其对在所述多个压缩室中被压缩的制冷剂进行冷凝；

膨胀器件，其对从所述冷凝器排放的所述制冷剂进行膨胀；

蒸发器，其对在所述膨胀器件中被膨胀的所述制冷剂进行蒸发；

第一路径，其用来将从所述冷凝器排放的所述制冷剂供应到所述多个压缩室的至少一个；

第二路径，其用来将从所述冷凝器排放的所述制冷剂供应到位于所述多个压缩室之间的位置处。

18.根据权利要求17所述的空调，其中所述第一路径包括多个用来将所述制冷剂分别供应到所述多个压缩室的流动路径。

19.根据权利要求17所述的空调，其中所述第二路径包括多个用来将所述制冷剂供应到所述多个压缩室的两个之间的流动路径。

20.根据权利要求17所述的空调，还包括：

阀，其置于所述第一路径与所述第二路径中的至少一个上，以基于加热负载来控制通过所述第一路径与所述第二路径中的至少一个供应的所述制冷剂的量。

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