專利名稱：用于空調(diào)系統(tǒng)的高潛冷制冷劑控制線路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓縮/膨脹制冷，尤其涉及空調(diào)系統(tǒng)，在該空調(diào)系統(tǒng)中采用一過冷卻器，以降低相對濕度，即，增加離開室內(nèi)空氣蒸發(fā)器的空氣中的潛冷量。
單流體雙相空調(diào)和制冷系統(tǒng)一般采用一壓縮機(jī)，進(jìn)入該壓縮機(jī)的是低溫、低壓蒸氣狀態(tài)的雙相工作流體，出去的是高溫、高壓蒸氣的雙相工作流體。然后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。然后此高壓液體經(jīng)過一膨脹裝置，例如一固定的或可調(diào)的膨脹閥或一減壓孔，以低壓狀態(tài)進(jìn)入一室內(nèi)蒸發(fā)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)，并從室內(nèi)空調(diào)區(qū)域的空氣中吸取熱量，使液相轉(zhuǎn)變?yōu)檎魵狻Ｓ纱送瓿闪艘粋€循環(huán)，蒸氣則回到壓縮機(jī)的輸入側(cè)或吸收側(cè)。
當(dāng)室內(nèi)的暖空氣通過蒸發(fā)器盤管時，由于其熱量傳給了冷的蒸發(fā)器盤管而使其溫度下降。當(dāng)空氣溫度下降至露點(diǎn)或在露點(diǎn)之下時，濕氣在蒸發(fā)器盤管上冷凝而脫離室內(nèi)空氣。離開的空氣的實(shí)際溫度降低了(即顯冷卻)，同時也使空氣去濕(即潛冷卻)。潛冷卻或去濕的量取決于室內(nèi)空氣中的水分是否會脫離空氣并在蒸發(fā)器盤管中冷凝。
只有當(dāng)蒸發(fā)器盤管的溫度低于通過的空氣的露點(diǎn)時，室內(nèi)空氣中的水蒸氣才會冷凝，露點(diǎn)是指空氣中的水冷凝的溫度。
室內(nèi)空氣質(zhì)量的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)要能夠控制空調(diào)空間的濕度。業(yè)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，較高的濕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(diào)空間的相對濕度應(yīng)保持在30％至60％。較高的濕度除對人的感覺和健康有不利的影響之外，在許多制造工藝中高濕度還可能產(chǎn)生次品，并使許多制冷系統(tǒng)效率變低，例如在超市中開啟式冷藏柜或冰箱。較高的濕度還會破壞有價值的藝術(shù)品、圖書或檔案文件。
在很熱而濕的條件下，由于如上所述的傳統(tǒng)空調(diào)器要把它的大部分冷卻功率用來把空氣冷卻到露點(diǎn)(顯冷卻)，因此只有極少的功率用來去濕(潛冷卻)。
解決在熱而濕的空氣中去掉大量濕氣的傳統(tǒng)的方法是，降低恒溫器的恒溫設(shè)定點(diǎn)和使空氣過度冷卻。這個方法意味著空調(diào)器的運(yùn)行時間必須延長，從而將消耗更多的能量。此外，還會出現(xiàn)令人感覺不舒服的冷空氣吹到在室內(nèi)空調(diào)空間的人的身上的情況。從本質(zhì)上來說，空氣的過度冷卻的目的是降低蒸發(fā)器盤管的溫度，使盤管上產(chǎn)生更多的冷凝。然而，這種空氣太冷讓人不舒服。為了使室內(nèi)空氣恢復(fù)到舒適的溫度，有時候在離開的空氣回到空調(diào)空間之前再重新加熱。用一加熱部件或一載有來自壓縮機(jī)的熱的壓縮蒸氣的盤管使室內(nèi)空氣的溫度上升到一個舒適的水準(zhǔn)，使過度冷卻的空氣的溫度上升(同時降低了相對濕度)。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(diào)系統(tǒng)的潛冷卻的建議是采用熱管。熱管是一種簡單的、含有熱傳遞劑(一般為制冷劑如R-22)的互聯(lián)的熱交換器盤管的無源結(jié)構(gòu)。熱管系統(tǒng)可提高空調(diào)系統(tǒng)的去濕能力，減少用于上述過度冷卻/再加熱過程的能量的消耗。熱管系統(tǒng)是具有吸引力的，因?yàn)樗茉诓惠斎肽芰康那闆r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(jìn)入蒸發(fā)器的暖空氣中，另一個熱交換器放置在離開蒸發(fā)器的冷空氣中。進(jìn)入蒸發(fā)器的空氣加熱熱管系統(tǒng)的進(jìn)入側(cè)的熱交換器的制冷劑，而制冷劑蒸氣流到離開側(cè)的熱交換器，在那兒，制冷劑的熱量傳遞給離開的空氣而冷凝下來。然后冷凝的制冷劑由于重力或毛細(xì)管的作用重新返回到進(jìn)入側(cè)的熱交換器，并如此不斷循環(huán)。
置入空調(diào)器的熱管系統(tǒng)能提高潛冷卻量，同時把顯冷卻保持在較佳的舒適的恒溫器設(shè)定點(diǎn)的溫度。在需要較高的去濕情況下或相對濕度必須保持在某一點(diǎn)以下的環(huán)境中，普通的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)是不能有效處理高溫和高濕度的冷卻負(fù)荷的。然而，采用熱管的空調(diào)系統(tǒng)在進(jìn)入的空氣到達(dá)空調(diào)器的蒸發(fā)器盤管之前能把它冷卻。進(jìn)入側(cè)的熱管熱交換器預(yù)冷卻進(jìn)入(蒸發(fā)器盤管)的空氣，因此對蒸發(fā)器盤管的顯冷卻要求較低，為它留下較大能力去進(jìn)行潛冷卻或去濕。離開蒸發(fā)器的室內(nèi)供應(yīng)空氣，溫度比需要的溫度低，在離開側(cè)的熱管熱交換器冷凝蒸氣，由此使該室內(nèi)供應(yīng)的空氣的溫度回到所需的舒適的溫度。
雖然熱管結(jié)構(gòu)具有某些優(yōu)點(diǎn)，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，即使不需要去濕而要增加顯冷卻時，也不能簡單方便地關(guān)閉熱管。此外，由于除蒸發(fā)器盤管之外，在室內(nèi)空氣通道中還有兩個熱管熱交換器盤管，可能會限制室內(nèi)空氣的流動。而且，對現(xiàn)有的空調(diào)器進(jìn)行改型以在同樣的蒸發(fā)器的機(jī)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(jī)殼，以容納熱管。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種具有能增加空調(diào)器潛冷卻能力可控制機(jī)構(gòu)的空調(diào)系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是通過根據(jù)權(quán)利要求的前序部分和特征部分的裝置來實(shí)現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一過冷卻器熱交換器設(shè)置在室內(nèi)蒸發(fā)器盤管的離開側(cè)。該過冷卻器熱交換器的輸入口連接于冷凝器熱交換器輸出側(cè)，使高壓液體制冷劑流向過冷卻器熱交換器。后者還有一個通過一流量限流器裝置、然后通過膨脹裝置連接到蒸發(fā)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(fā)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(dāng)需要通常的冷卻時(即不需要去濕)，液體管道的電磁閥導(dǎo)通，制冷劑繞過過冷卻器。然而，當(dāng)冷卻和去濕都需要時，例如，當(dāng)濕度調(diào)節(jié)器發(fā)出一個有較高的相對濕度的信號時，電磁閥閉合，液體制冷劑就經(jīng)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制冷劑的作用，從而提高制冷劑的冷卻能力。然后，過冷卻的制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器，使室內(nèi)空氣冷卻到一個需要的濕球溫度，并使?jié)駳饫淠?。然后離開的空氣經(jīng)過過冷卻器，該過冷卻器使離開的室內(nèi)空氣或提供的空氣到達(dá)理想的室內(nèi)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(chǎn)生一個第一壓降，然后再讓進(jìn)入蒸發(fā)器盤管的液體在膨脹裝置的兩端產(chǎn)生一個第二壓降。當(dāng)電磁閥被驅(qū)動，使液體制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(qiáng)的流阻通道，所以，大部分的液體制冷劑直接從冷凝器經(jīng)過膨脹裝置流到蒸發(fā)器盤管。電磁閥最好是這樣構(gòu)造的，萬一出現(xiàn)故障，流體以旁路的方式流動。電磁閥可以由線路電源供電(例如120伏交流電)或也可以由恒溫器供電(例如24伏交流電)。
空調(diào)設(shè)備由一具有冷卻引線的恒溫器控制，在到達(dá)或超過冷卻設(shè)定點(diǎn)溫度的時候，該冷卻引線發(fā)出一信號以驅(qū)動壓縮機(jī)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，一濕度控制線連接于恒溫器冷卻引線，濕度控制線包括一與液體管道的電磁閥或驅(qū)動電磁閥的控制繼電器串聯(lián)的濕度調(diào)節(jié)器。濕度控制引線還有一與壓縮機(jī)的吸入側(cè)流體連通的低壓開關(guān)，以便探測壓縮機(jī)的吸入側(cè)的低壓情況，低壓的出現(xiàn)表示出現(xiàn)了蒸發(fā)器的結(jié)霜或結(jié)冰情況。
空調(diào)器可有一個雙級恒溫器，當(dāng)達(dá)到第二個較高的設(shè)定點(diǎn)時，一第二冷卻引線被驅(qū)動。在一實(shí)施例中，降低濕度的控制裝置可包括一連接于第二冷卻引線的控制繼電器，并有一與濕度控制線串聯(lián)的電源引線。在另一個實(shí)施例中，空調(diào)器可包括兩個分開的空調(diào)系統(tǒng)，每一個有它自己的壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹裝置、蒸發(fā)器和過冷卻器，其中一個空調(diào)系統(tǒng)由第一冷卻引線驅(qū)動，而另一個空調(diào)系統(tǒng)由第二冷卻引線驅(qū)動。
從下面結(jié)合附圖、對所選的較佳實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將會顯得更清楚。


圖1是已有技術(shù)的采用一熱管增強(qiáng)的空調(diào)系統(tǒng)示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的、采用一過冷卻器的空調(diào)系統(tǒng)示意圖。
圖3示出了一用于本發(fā)明的一實(shí)施例的恒溫控制線路。
圖4是說明上述實(shí)施例工作情況的壓力—焓的曲線圖。
圖5示出了一用于本發(fā)明的另一實(shí)施例的恒溫控制線路。
圖6是根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的、采用一過冷卻器的空調(diào)系統(tǒng)示意圖。
參閱附圖，首先是圖1。圖中空調(diào)系統(tǒng)10對室內(nèi)空調(diào)區(qū)進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)和去濕。進(jìn)行一些本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的改變，系統(tǒng)10也可構(gòu)造成一熱泵，以對室內(nèi)空調(diào)區(qū)進(jìn)行加熱，并還可提供熱水。這里，在此空調(diào)系統(tǒng)10中，壓縮機(jī)12的吸入口S接受低壓的制冷劑蒸氣，從一排放或壓力口D排放高壓的蒸氣。被壓縮的制冷劑蒸氣沿著一壓力管道14從壓縮機(jī)到一室外的冷凝器熱交換器16。在冷凝器中，制冷劑蒸氣的熱量排放到室外的空氣中，并冷凝成液體。高壓液體制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，而后進(jìn)入一室內(nèi)空氣冷卻盤管或蒸發(fā)器熱交換器22。膨脹器裝置可以是任一合適的能使制冷劑成為低壓的雙相(液體和蒸氣)流體傳送到蒸發(fā)器22的節(jié)流(減壓)裝置。在一目前的較佳實(shí)施例中，膨脹器裝置20可以是一對間置的、被銅焊到蒸發(fā)器22輸入口的孔板(如“Dixie蓋”)。蒸發(fā)器熱交換器是一個盤管，盤管中的制冷劑吸收經(jīng)過該盤管的室內(nèi)空氣流24中的熱量，然后該空氣流再回到室內(nèi)空調(diào)空間。一蒸氣管道26使蒸發(fā)器熱交換器22的蒸氣回到壓縮機(jī)的吸入口S，重復(fù)壓縮—冷凝—膨脹—蒸發(fā)的循環(huán)。
在圖1的空調(diào)系統(tǒng)中，用一已有技術(shù)的熱管結(jié)構(gòu)30來完成去濕工作。熱管結(jié)構(gòu)與冷卻盤管或蒸發(fā)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(fā)器盤管22的空氣進(jìn)入或返回側(cè)的室內(nèi)空氣流24中設(shè)置一空氣進(jìn)入的盤管32，在盤管22的離開空氣或供應(yīng)側(cè)設(shè)置一離開空氣的盤管34?；ミB管36使工作流體(通常為制冷劑)能在兩盤管32與34之間流動。熱管結(jié)構(gòu)30吸收濕度比較高的進(jìn)入房間的空氣中的熱量，以去掉蒸發(fā)器盤管22的部分冷卻負(fù)荷，并把熱量傳遞給離開的空氣。例如，空氣流24中進(jìn)入房間的空氣的溫度為78度(華氏溫度)，熱管盤管32把該進(jìn)入的空氣的顯溫度降低到約69度。這降低了進(jìn)入的空氣干球溫度(dry-bulb temperature)，并使進(jìn)入的空氣接近其露點(diǎn)。蒸發(fā)器熱交換器22把空氣流冷卻至49度，并冷凝水分，冷凝的水分在一滴盤中集中(圖未示)。然后，過度冷卻的離開的空氣經(jīng)過熱管盤管34，其顯性溫度恢復(fù)至一較舒適的水準(zhǔn)，例如59度。濕球溫度保持在49度，所以室內(nèi)空氣的相對濕度能有效地降低，其降低程度比沒有熱管結(jié)構(gòu)30時的相對濕度要低得多。這里所述的熱管結(jié)構(gòu)非常簡單因而具有吸引人的特點(diǎn)，它不需要動部件，成本低，維修費(fèi)用低。熱管組件可裝進(jìn)現(xiàn)有的設(shè)備，雖然在大多數(shù)情況下，設(shè)備需要作些改變以便把盤管32和34裝到現(xiàn)有設(shè)備所提供的空間中。另一方面，熱管結(jié)構(gòu)總是在線的，不可能把它關(guān)閉，例如，當(dāng)需要增加顯冷卻，但不需要去濕或去濕不重要時不可能把它關(guān)掉。熱管結(jié)構(gòu)沒有電或機(jī)械的控制裝置。而且，在某些條件下，水分冷凝可能發(fā)生在進(jìn)入空氣的熱管盤管32上，使冷凝水滴入設(shè)備的機(jī)殼中。很顯然，室內(nèi)空氣流必須經(jīng)過三個盤管，即除蒸發(fā)器盤管22之外還有熱管32和34，所以增加了室內(nèi)空氣的送風(fēng)負(fù)荷。
本發(fā)明著眼于解決熱管系統(tǒng)的問題，不僅在需要去濕時可使空調(diào)系統(tǒng)增加去濕功能，而且在濕度控制不重要的時候也能進(jìn)行一般性的潛冷卻，從而提供更多的顯冷卻。
本發(fā)明一實(shí)施例的空調(diào)系統(tǒng)如圖2所示，前面結(jié)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(diào)系統(tǒng)所需的基本零部件的詳細(xì)描述在此不再重復(fù)。在此實(shí)施例中，不是用熱管結(jié)構(gòu)，而是在空調(diào)系統(tǒng)中包括一在離開蒸發(fā)器22的室內(nèi)空氣中過冷卻液體制冷劑的過冷卻器組件40。高壓液體管道18連接于一把液體制冷劑供應(yīng)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(shè)置在蒸發(fā)器盤管22的離開側(cè)的室內(nèi)空氣流24中。該盤管44冷卻冷凝的液體制冷劑，并通過一過冷卻液體管道46把過冷卻的液體送到蒸發(fā)器。管道46包括一流量限流器48，這里為一固定的流量限流器。過冷卻的液體通過流量限流器48，然后通過膨脹裝置20以一雙相流體進(jìn)入蒸發(fā)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(dāng)然在這方面還可采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(diào)節(jié)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(yù)定直徑的通孔的銅套。孔徑與給定的制冷劑匹配，降壓與給定的運(yùn)行條件相對應(yīng)。該流量調(diào)節(jié)裝置主體可以變換以便與一給定的空調(diào)設(shè)備的常用的運(yùn)行條件相匹配。流量調(diào)節(jié)裝置必須確保到達(dá)膨脹裝置20的制冷劑具有足夠的剩余壓力，使制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(fā)器盤管22。在旁路管道50中有一個液體管道電磁閥52，當(dāng)需要去濕(增加的潛冷卻)的時候，控制電磁閥以關(guān)閉旁路管道，當(dāng)需要通常的冷卻時打開電磁閥。固定的流量限流器產(chǎn)生一個純壓降，使制冷劑液體的壓力下降到現(xiàn)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(xiàn)有系統(tǒng)10幾乎沒什么影響。旁路管道50和電磁閥52用來使制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。制冷劑流沿著旁路管道50經(jīng)過阻力最小的通道，而流量限流器48產(chǎn)生一阻力，使經(jīng)過過冷卻器盤管44的制冷劑流保持在一個極小的數(shù)量。另一方面，當(dāng)電磁閥52關(guān)閉的時候，所有的液體制冷劑都經(jīng)過過冷卻器盤管44。旁路管道的電磁閥52打開后，過冷卻器盤管離線，使系統(tǒng)在不增加潛冷卻效果的情況下達(dá)到全顯冷卻的效果。然后關(guān)閉旁路液體管道電磁閥52，制冷劑流通過過冷卻器盤管44，蒸發(fā)器盤管22和過冷卻器盤管44具有一全去濕效果。
當(dāng)過冷卻器組件40在線時，過冷卻器盤管44加熱離開蒸發(fā)器盤管22的空氣，并過冷卻由冷凝器盤管16供應(yīng)的液體制冷劑。過冷卻的制冷劑液體，其壓力由于流量限流器48而下降，然后該制冷劑液體經(jīng)過節(jié)流裝置或膨脹裝置20進(jìn)入蒸發(fā)器或冷卻盤管22。室內(nèi)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(nèi)空氣中的水分冷凝下來。然后過冷卻器盤管44加熱離開的空氣使顯溫度回到一舒適的水準(zhǔn)如59度。
在這里，空調(diào)系統(tǒng)10還采用一壓縮機(jī)低壓開關(guān)54，它連接于蒸氣返回管道26中，當(dāng)壓縮機(jī)的吸入壓力太低時它可檢測出來，以防止蒸發(fā)器結(jié)冰。
現(xiàn)在結(jié)合圖3說明用于高潛制冷劑控制的恒溫器控制結(jié)構(gòu)。安裝在建筑物空調(diào)空間的恒溫器裝置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。恒溫器有一個到變壓器62的返回引線R，到室內(nèi)送風(fēng)繼電器(圖未示)的送風(fēng)引線G和一控制壓縮機(jī)和室外送風(fēng)接觸器(圖未示)的冷卻引線Y1，當(dāng)?shù)竭_(dá)或超過一預(yù)定冷卻設(shè)定點(diǎn)，以及需要冷卻時，該冷卻引線Y1驅(qū)動壓縮機(jī)12。濕度控制線路64連接于冷卻引線Y1，并與低壓開關(guān)54和一設(shè)置在空調(diào)空間的、安裝在壁上的濕度調(diào)節(jié)器66串聯(lián)。在這個實(shí)施例中，一控制繼電器68也串聯(lián)在濕度控制線路64中，輸出引線把線路電壓供應(yīng)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，濕度控制線路可直接為螺線管式繼電器52供電。
安裝在壁上的濕度調(diào)節(jié)器66可直接激發(fā)和關(guān)閉使過冷卻器盤管44處在制冷劑線路中和離開制冷劑線路的旁路液體管道的電磁閥52。當(dāng)壓縮機(jī)的吸入壓力太低的時候，低壓開關(guān)將探測到這種情況，并使過冷卻器盤管44離線，以免蒸發(fā)器盤管結(jié)冰。
圖4是一系統(tǒng)的壓力—焓示意圖，它解釋了系統(tǒng)的制冷劑的熱流，在圖中，總的系統(tǒng)損失忽略不計(jì)。壓力畫在垂直軸或縱軸，焓在水平軸或橫軸。在這個實(shí)施例中，制冷劑工作流體為R22，液體、蒸氣和雙相區(qū)域如圖中所示。實(shí)線圖形代表具有在線過冷卻器盤管44(高潛冷卻)的空調(diào)器工作模式，而虛線圖形代表旁路工作模式(通常的冷卻)。點(diǎn)A表示制冷劑離開蒸發(fā)器盤管22而進(jìn)入壓縮機(jī)12的狀態(tài)。點(diǎn)B表示離開壓縮機(jī)而進(jìn)入冷凝器14的制冷劑的狀態(tài)。在冷凝器中，由于制冷劑冷凝成液體狀態(tài)，把熱流釋放到外面的空氣中，焓明顯地下降。在點(diǎn)C，已冷凝的制冷劑離開冷凝器14進(jìn)入過冷卻器盤管44。在過冷卻器中，由于降低了液體飽和線的左面的液體溫度，制冷劑的焓減少了。然后在點(diǎn)D，過冷卻的制冷劑液體來到壓力限流器48，壓力下降到點(diǎn)E，此時的液體進(jìn)入節(jié)流裝置或膨脹裝置20。在點(diǎn)F，制冷劑以低壓的液體和蒸氣的混合體進(jìn)入蒸發(fā)器盤管22。當(dāng)制冷劑通過盤管22，液體制冷劑蒸發(fā)，直到只有蒸氣離開盤管回到壓縮機(jī)吸入側(cè)為止(點(diǎn)A)。
當(dāng)旁路電磁閥52開通的時候，過冷卻器盤管44離線，于是制冷劑沿著圖4中用斷折線表示的壓力—焓圖形。制冷劑蒸氣在點(diǎn)A’進(jìn)入壓縮機(jī)12的吸入口，在點(diǎn)B’處離開壓縮機(jī)排放口P進(jìn)入冷凝器16。由于現(xiàn)在的線路旁路過過冷卻器盤管44和流量限流器48，液體制冷劑在點(diǎn)E’處進(jìn)入膨脹裝置20，在點(diǎn)F’處減壓釋放進(jìn)蒸發(fā)器盤管22。這里應(yīng)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(fā)器和壓縮機(jī)吸入口的制冷劑流體的壓力比旁路工作方式中的低一點(diǎn)。這就意味著蒸發(fā)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，把離開的空氣的濕球溫度降低到旁路工作方式所能達(dá)到的溫度之下。
圖5示出一用于雙級系統(tǒng)的恒溫器控制。與圖3中所示的零部件相對應(yīng)的零部件在這里用相同的編號表示，其詳細(xì)描述不再重復(fù)。在這個實(shí)施例中，一雙級恒溫器160與恒溫器變壓器相連，恒溫器有前面描述過的一個返回引線R，一個送風(fēng)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(dāng)?shù)竭_(dá)或超過比冷卻引線Y1的設(shè)定點(diǎn)高的第二溫度設(shè)定點(diǎn)時，第二冷卻引線Y2會被驅(qū)動。低壓開關(guān)54、濕度調(diào)節(jié)器66和控制繼電器如前面那樣連接在連接于冷卻引線Y1的濕度控制線路64上。此外，一第二控制繼電器170的驅(qū)動器連接到第二冷卻引線Y2，其輸出引線串聯(lián)在濕度控制線路64中。
在這個實(shí)施例中，如果在空調(diào)空間的溫度持續(xù)上升并超過第二個較高的設(shè)定點(diǎn)，第二級冷卻將撇開高潛過冷卻器，并使它脫離運(yùn)行。由此使空調(diào)系統(tǒng)10達(dá)到其全顯冷卻效果。然后，空調(diào)的空間一旦回到在上設(shè)定點(diǎn)之下的可接受的溫度時，滿足了第二級冷卻，在濕度調(diào)節(jié)器66需要去濕的任何時候，過冷卻器就能回到線路中。
圖6示出改進(jìn)的高潛冷卻系統(tǒng)的又一個實(shí)施例。在這里，與圖1和2的空調(diào)系統(tǒng)共同的零部件用相同的編號表示，在此省去詳細(xì)的描述。在這個實(shí)施例中，與圖2的實(shí)施例的運(yùn)行區(qū)別是用一恒溫膨脹閥148替代固定的流量限流器48。恒溫膨脹閥或TXV是一種已知的裝置，它常常用作蒸發(fā)器的輸入口的膨脹閥，雖然在這個實(shí)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(dá)與蒸發(fā)器盤管22相連的膨脹裝置20之前，降低其壓力的。TXV148有一個連接于低壓蒸氣管道26的平衡管道150，和一個安裝在蒸發(fā)器盤管22下游和壓縮機(jī)12的吸入口S之前的管道26上的溫度探測球152。TXV根據(jù)制冷劑溫度和吸入壓力調(diào)制過冷卻的制冷劑液體的流量。這種結(jié)構(gòu)能保證有一個恒定過熱進(jìn)入壓縮機(jī)吸入口，所以壓縮機(jī)不會溢流(flooding)。TXV148使制冷劑壓力下降，但該壓力保持在可存在雙相(液體和蒸氣)流體的壓力點(diǎn)之上，即大約在圖4的點(diǎn)E處。下游的膨脹裝置20使進(jìn)入蒸發(fā)器盤管的制冷劑流體的壓力下降到雙相或扼流點(diǎn)。由此使本發(fā)明的過冷卻器的結(jié)構(gòu)適用于多種空調(diào)和去濕負(fù)荷，同時保持可接受的運(yùn)行條件。
本發(fā)明的任何一個實(shí)施例的過冷卻器組件40可作為“順便裝入”的系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)施來提供，不需要花費(fèi)大的努力就能安裝，而且很容易裝進(jìn)由現(xiàn)有的空調(diào)系統(tǒng)提供的空間中。由于只在現(xiàn)有的蒸發(fā)器盤管發(fā)生水分冷凝，所以不需要另外的設(shè)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(jìn)行用支路42、50和46表示的管道安裝和如圖3和5所示地把接線接到恒溫器裝置上就行了。
由于只有單個的附加盤管44設(shè)置在室內(nèi)空氣的流動通道24中，室內(nèi)送風(fēng)負(fù)荷不會明顯增加。
權(quán)利要求
1.潛冷卻受到控制的空調(diào)設(shè)備，其特征在于，一壓縮機(jī)具有一接受低溫蒸氣的工作流體的吸入側(cè)和一排放高壓高溫蒸氣的工作流體的排放側(cè)；一被供應(yīng)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(yīng)所述高壓工作流體給室內(nèi)蒸發(fā)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(nèi)空氣流的熱量的熱交換器裝置，從而使所述工作流體轉(zhuǎn)變成低壓蒸氣，并且所述所述低壓蒸氣流到所述壓縮機(jī)吸入側(cè)；以及降低離開所述室內(nèi)盤管的室內(nèi)空氣的相對濕度的裝置，它包括一過冷卻器熱交換器，其輸入口與所述冷凝器熱交換器相連以接受所述高壓液體，其輸出口與所述室內(nèi)蒸發(fā)器的膨脹閥裝置相連，所述過冷卻器熱交換器安裝在離開所述室內(nèi)蒸發(fā)器熱交換器裝置的室內(nèi)空氣流中，以便過冷卻所述工作流體，使所述離開的室內(nèi)空氣流的溫度上升，還包括控制裝置，當(dāng)同時需要冷卻和去濕時，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，然后再到所述室內(nèi)蒸發(fā)器盤管，當(dāng)只需要冷卻時，該控制裝置使高壓液體工作流體繞過過冷卻器熱交換器，使其從所述冷凝器熱交換器直接到所述蒸發(fā)器盤管。
2.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)設(shè)備，其特征在于，所述液體管道有一連接于所述蒸發(fā)器盤管的膨脹閥裝置的第一分支管道和一連接于所述過冷卻器熱交換器的輸入口的第二分支管道；以及一第二液體管道把所述過冷卻器熱交換器的輸出口連接到所述蒸發(fā)器盤管的膨脹閥裝置；所述第二液體管道包括一流量限流器裝置，所述控制裝置包括一安裝在所述第一分支管道中的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(dāng)只需要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濕時它就關(guān)閉所述電磁閥。
3.如權(quán)利要求2所述的空調(diào)設(shè)備，其特征在于，所述控制線路包括一具有冷卻引線的恒溫器，當(dāng)?shù)竭_(dá)一冷卻設(shè)定點(diǎn)溫度時，該冷卻引線發(fā)出一信號以驅(qū)動所述壓縮機(jī)；以及連接于所述冷卻引線的濕度控制線，濕度控制線包括一與驅(qū)動所述液體管道電磁閥的控制引線裝置串聯(lián)的濕度調(diào)節(jié)器。
4.如權(quán)利要求3所述的空調(diào)設(shè)備，其特征在于，所述控制線路包括一串聯(lián)在所述濕度控制線中并與所述壓縮機(jī)的吸入側(cè)流體連通的低壓開關(guān)，以便探測所述壓縮機(jī)的吸入側(cè)的低壓情況。
5.如權(quán)利要求2所述的空調(diào)設(shè)備，其特征在于，所述電磁閥通常是關(guān)閉的，驅(qū)動它時才打開。
6.如權(quán)利要求2所述的空調(diào)設(shè)備，其特征在于，所述電磁閥通常是打開的，驅(qū)動它時才關(guān)閉。
7.如權(quán)利要求3所述的空調(diào)設(shè)備，其特征在于，所述恒溫器是一個雙級恒溫器，它有一個當(dāng)達(dá)到一第二較高的設(shè)定點(diǎn)時被激發(fā)的第二冷卻引線，所述控制線路還包括一連接到所述第二冷卻引線并由第二冷卻引線驅(qū)動的控制繼電器，此外它還有與所述濕度控制線串聯(lián)的電源引線。
8.如權(quán)利要求2所述的空調(diào)設(shè)備，其特征在于，所述液體管道的電磁閥是一個由線路電源供電的裝置，所述控制引線包括一控制繼電器，它有一與所述濕度控制線路串聯(lián)的驅(qū)動器和與線路電源及所述液體管道電磁閥相連的電源引線。
全文摘要
一用于空調(diào)系統(tǒng)的高潛冷控制組件，在室內(nèi)蒸發(fā)器盤管的離開空氣側(cè)有一過冷卻器盤管。一液體管道分支把冷凝器的制冷劑送到過冷卻器盤管，TXV流量限流器在制冷劑到達(dá)蒸發(fā)器盤管的膨脹裝置之前降低過冷卻的液體壓力。一旁路管道把冷凝器和膨脹裝置連接起來，它有一由濕度調(diào)節(jié)器控制的電磁閥，去濕時，電磁閥關(guān)閉，制冷劑流過過冷卻器。濕度滿足時，電磁閥打開，制冷劑繞過過冷卻器。高潛過冷卻器組件可現(xiàn)場安裝或改裝到現(xiàn)有空調(diào)器中。
文檔編號F25B29/00GK1149694SQ96112509
公開日1997年5月14日 申請日期1996年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月30日
發(fā)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(yùn)載器有限公司