Система кондиционирования воздуха, включающая в себя устройство для управления давлением и перепускной клапан - RU2612995C1

Чертежи

Описание

Область техники

[0001] Область техники относится в общем к системам кондиционирования воздуха и конкретнее к системе кондиционирования воздуха, оборудованной регулируемым перепускным клапаном, который уменьшает температуру хладагента, поступающего в компрессор во время нормальной работы системы, и который способствует быстрой циркуляции хладагента, который в противном случае будет не способен протекать во время работы по размораживанию системы.

Уровень техники

[0002] Традиционные системы кондиционирования воздуха обеспечивают нагрев и охлаждение внутренних областей сооружений и других ограниченных пространств с помощью внутренних теплообменников на стороне использования. Во время нормальной работы системы хладагент протекает через один или более теплообменников на стороне использования до протекания через наружный теплообменник на стороне источника тепла. После выхода из обменника на стороне источника тепла хладагент поступает в компрессор, где его давление и температура быстро увеличиваются. Далее хладагент выходит из компрессора в жидкой фазе, как известно в уровне техники.

[0003] Однако температура хладагента, когда он выпускается из компрессора, должна быть ниже заданной максимально допустимой температуры, связанной с компрессором. В особенности, если температура хладагента, выходящего из компрессора, превышает заданную максимально допустимую температуру, компрессор, вероятно, будет выходить из строя. Традиционно затруднительно регулировать вниз температуру хладагента, поступающего в теплообменник на стороне источника тепла, до поступления хладагента в компрессор. В связи с этим хладагент, поступающий в компрессор, может приводить к температуре выпуска компрессора, которая выше максимально допустимой температуры.

[0004] Публикация заявки на патент Японии № 2009-222357 описывает систему кондиционирования воздуха, которая оборудована контуром хладагента, включающим в себя компрессор, конденсатор, расширительный механизм и первый и второй испарители соответственно. Зеотропная смесь хладагентов циркулирует по контуру хладагента.

[0005] Контур хладагента также включает в себя устройство для управления давлением, расположенное между первым и вторым испарителями, для уменьшения давления хладагента один или более раз во время процесса испарения, когда хладагент протекает между первым и вторым испарителями. Уменьшение давления, прежде всего, полезно при уменьшении давления всасывания хладагента, поступающего в компрессор.

[0006] Однако контур хладагента не уменьшает температуру всасывания хладагента, когда он протекает из второго испарителя в компрессор. Таким образом, температура всасывания хладагента, протекающего в компрессор из второго испарителя, может быть выше допустимого значения или, другими словами, заданной максимально допустимой температуры компрессора, когда хладагент вытекает из компрессора.

[0007] В дополнение в вышеуказанной системе иней образуется на теплообменнике на стороне источника тепла во время работы системы. Когда система работает в режиме размораживания, максимальная степень открытия устройства для управления давлением является маленькой. В результате очень мало хладагента проходит через устройство для управления давлением для циркуляции по контуру хладагента, что приводит к недостаточной способности к размораживанию системы. Если хладагент проталкивается через клапан для управления давлением во время режима размораживания, может возникать повреждение клапана для управления давлением.

[0008] В связи с этим существует необходимость контура хладагента, который может уменьшать температуру хладагента, протекающего в компрессор из теплообменника, до уровня, при котором температура хладагента, вытекающего из компрессора, находится в пределах допустимого значения отказоустойчивости компрессора. Также существует необходимость контура хладагента, который может обеспечивать достаточную способность к размораживанию конденсатора даже тогда, когда в контуре имеется устройство для управления давлением.

Сущность изобретения

[0009] Соответственно, один вариант выполнения, описанный здесь, обеспечивает систему кондиционирования воздуха, содержащую первый и второй теплообменники на стороне использования, теплообменник на стороне источника тепла, компрессор, расширительный клапан, устройство для управления давлением и перепускной клапан. Первый и второй теплообменники на стороне использования и теплообменник на стороне источника тепла соответственно соединены последовательно. Компрессор подсоединен между первым теплообменником на стороне использования и теплообменником на стороне источника тепла.

[0010] Расширительный клапан подсоединен между первым теплообменником на стороне использования и вторым теплообменником на стороне использования. Устройство для управления давлением подсоединено между вторым теплообменником на стороне использования и теплообменником на стороне источника тепла. Перепускной клапан подсоединен между расширительным клапаном и теплообменником на стороне источника тепла.

[0011] Устройство для управления давлением выполнено с возможностью поддержания хладагента, который протекает из второго теплообменника на стороне использования в теплообменник на стороне источника тепла, при заданном давлении. Перепускной клапан выполнен с возможностью заставлять хладагент из расширительного клапана обходить второй теплообменник на стороне использования и устройство для управления давлением. Наконец, устройство для управления давлением и перепускной клапан выполнены во взаимодействии друг с другом для удержания температуры компрессора ниже максимально допустимой температуры, заданной для компрессора.

[0012] Второй вариант выполнения, описанный здесь, дополнительно обеспечивает систему кондиционирования воздуха, содержащую первый и второй теплообменники на стороне использования, теплообменник на стороне источника тепла, компрессор, расширительный клапан, устройство для управления давлением и перепускной клапан. Во втором варианте выполнения компоненты, перечисленные выше, расположены так же, как и в первом варианте выполнения. Однако во втором варианте выполнения во время работы по размораживанию системы перепускной клапан выполнен с возможностью открытия так, чтобы заставлять хладагент из теплообменника на стороне источника тепла обходить устройство для управления давлением.

[0013] Третий вариант выполнения, описанный здесь, дополнительно обеспечивает систему кондиционирования воздуха, содержащую первый и второй теплообменники на стороне использования, теплообменник на стороне источника тепла, компрессор, расширительный клапан, устройство для управления давлением и перепускной клапан. В третьем варианте выполнения компоненты, перечисленные выше, расположены так же, как и в первом варианте выполнения. Устройство для управления давлением выполнено с возможностью поддержания хладагента, который протекает из второго теплообменника на стороне использования в теплообменник на стороне источника тепла, при заданном давлении. Перепускной клапан выполнен с возможностью обеспечения переменного количества жидкого хладагента, протекающего из расширительного клапана в теплообменник на стороне источника тепла.

[0014] Другой вариант выполнения, описанный здесь, обеспечивает контроллер, который включает в себя центральный блок обработки (CPU), который находится в сообщении с системой кондиционирования воздуха. Система кондиционирования воздуха включает в себя первый и второй теплообменники на стороне использования, теплообменник на стороне источника тепла, компрессор, расширительный клапан, устройство для управления давлением и перепускной клапан, подобные тем, которые описаны выше в первом варианте выполнения.

[0015] CPU выполнен с возможностью выполнения инструкций, которые заставляют устройство для управления давлением во время нормальной работы системы поддерживать хладагент, который протекает из второго теплообменника на стороне использования в теплообменник на стороне источника тепла, при заданном давлении. CPU дополнительно выполнен с возможностью выполнения инструкций, которые заставляют перепускной клапан заставлять хладагент из расширительного клапана обходить второй теплообменник на стороне использования и устройство для управления давлением. CPU дополнительно выполнен с возможностью выполнения инструкций, которые заставляют устройство для управления давлением и перепускной клапан взаимодействовать друг с другом для удержания температуры компрессора ниже максимально допустимой температуры, заданной для компрессора.

[0016] Следует отметить, что цель вышеупомянутого реферата заключается в том, чтобы позволять Бюро по патентам и товарным знакам США и в целом обществу, и в особенности ученым, инженерам и практикующим специалистам в уровне техники, которые не знакомы с патентными или юридическими терминами или формулировкой, быстро определять в ходе беглого просмотра природу и сущность технического раскрытия заявки. Реферат не предназначен для ограничения изобретения заявки, которое определено формулой изобретения, и не предназначен быть ограничивающим объем изобретения каким-либо образом.

Краткое описание чертежей

[0017] Сопровождающие фигуры, на которых одинаковые ссылочные позиции относятся к идентичным или функционально подобным элементам и которые вместе с подробным описанием ниже включены и образуют часть описания, служат для дополнительной иллюстрации различных примерных вариантов выполнения и для объяснения различных принципов и преимуществ в соответствии с вариантами выполнения.

Фиг. 1 представляет собой схему, иллюстрирующую систему кондиционирования воздуха с устройством для управления давлением и перепускным клапаном согласно первому варианту выполнения во время нормальной работы системы.

Фиг. 2 представляет собой диаграмму давление-энтальпия хладагента в системе кондиционирования воздуха на Фиг. 1.

Фиг. 3 представляет собой схему, иллюстрирующую систему кондиционирования воздуха на Фиг. 1 во время работы по размораживанию системы.

Фиг. 4 представляет собой диаграмму давление-энтальпия хладагента в системе кондиционирования воздуха на Фиг. 3.

Фиг. 5 представляет собой схему, иллюстрирующую систему кондиционирования воздуха с устройством для управления давлением и перепускным клапаном согласно второму варианту выполнения во время работы по размораживанию системы.

Фиг. 6 представляет собой схему, иллюстрирующую систему кондиционирования воздуха с множеством устройств для управления давлением и перепускным клапаном согласно третьему варианту выполнения во время нормальной работы системы.

Подробное описание

[0018] Текущее раскрытие обеспечено для дополнительного объяснения достаточным образом наилучших вариантов выполнения одного или более вариантов выполнения. Раскрытие дополнительно предложено для увеличения понимания и принятия во внимание изобретательских принципов и их преимуществ, а не для ограничения каким-либо образом изобретения. Изобретение определено исключительно приложенной формулой изобретения, включающей в себя любые изменения, выполненные во время рассмотрения этой заявки, и всеми эквивалентами этой формулы изобретения, которые опубликованы.

[0019] Следует дополнительно понимать, что использование относительных терминов, таких как первый и второй и т.п., если имеется, используется исключительно для отличия одного от другого объекта, элемента или действия без обязательного требования или предположения какого-либо фактического такого отношения или порядка между такими объектами, элементами или действиями. Отметим, что некоторые варианты выполнения могут включать в себя множество процессов или этапов, которые могут быть выполнены в любом порядке, если не ограничены точно и безусловно особым порядком; т.е. процессы или этапы, которые не ограничены таким образом, могут быть выполнены в любом порядке.

[0020] Примерные системы кондиционирования воздуха в соответствии с различными вариантами выполнения описаны далее. Далее со ссылкой на Фиг. 1 будет рассмотрена и описана схема, иллюстрирующая систему 100 кондиционирования воздуха с устройством для управления давлением и перепускным клапаном согласно первому варианту выполнения. В особенности система 100 кондиционирования воздуха включает в себя компрессор 101, такой как ротационный, поршневой компрессор или компрессор спирального типа или т.п., четырехходовой клапан 103, первый теплообменник (с вентилятором) 105 на стороне использования, первый расширительный клапан 107, второй расширительный клапан 111, второй теплообменник (с вентилятором) 113 на стороне использования и теплообменник 117 (с вентилятором) на стороне источника тепла, которые соединены последовательно трубопроводом хладагента, обозначенным в целом ссылочной позицией 119.

[0021] Как в общем может быть видно на Фиг. 1, компрессор 101 подсоединен между первым теплообменником 105 на стороне использования и теплообменником 117 на стороне источника тепла. Первый и второй расширительные клапаны 107, 111 подсоединены между первым теплообменником 105 на стороне использования и вторым теплообменником 113 на стороне использования. Устройство 115 для управления давлением испарения расположено между вторым теплообменником 113 на стороне использования и теплообменником 117 на стороне источника тепла. Перепускной клапан 109 соединяет трубопровод на впуске теплообменника 117 на стороне источника тепла с трубопроводом между первым расширительным клапаном 107 и вторым расширительным клапаном 111. Система 100 кондиционирования воздуха также включает в себя датчики 120, 121, 123 и контроллер 125 с CPU, который находится в сообщении с компонентами системы 100 кондиционирования воздуха. Остальное описание относится к датчикам 120, 121, 123 в виде «датчиков температуры». Однако каждый датчик 120, 121, 123 может альтернативно быть выполнен в виде датчика давления.

[0022] Так как компоненты системы наиболее ясно понимаются в отношении потока хладагента, далее обеспечена работа системы 100 кондиционирования воздуха со ссылкой также на диаграмму давление-энтальпия на Фиг. 2. Далее на Фиг. 1 и 2 во время нормальной работы системы хладагент, протекающий через систему 100 кондиционирования воздуха, что обозначено в целом стрелками 127 направления, достигает состояния А с высоким давлением и высокой температурой после сжатия хладагента компрессором 101. Хладагент в состоянии А проходит через четырехходовой клапан 103 и протекает в первый теплообменник 105 на стороне использования. Первый теплообменник 105 на стороне использования выполнен в текущем варианте выполнения с возможностью работы в качестве блока нагрева. Когда хладагент, таким образом, проходит через первый теплообменник 105 на стороне использования, он конденсируется в жидкую фазу, когда он охлаждается посредством теплообмена с наружным воздухом, окружающим первым теплообменник 105 на стороне использования. Следует отметить, что во время нормальной работы системы вентилятор первого теплообменника 105 на стороне использования может работать и продвигать теплый воздух из первого теплообменника 105 на стороне использования в наружный воздух.

[0023] Когда хладагент протекает через первый теплообменник 105 на стороне использования и обменивается теплом с наружным воздухом, окружающим первый теплообменник 105 на стороне использования, его температура уменьшается, и его давление уменьшается или не изменяется, как представлено состоянием B на Фиг. 2. Хладагент в состоянии B далее протекает через первый расширительный клапан 107. Расширительный клапан 107 уменьшает давление и температуру хладагента. Другими словами, в состоянии С давление и температура хладагента уменьшаются относительно состояния B.

[0024] Второй расширительный клапан 111 далее дополнительно уменьшает давление хладагента в состоянии D. В состоянии D давление и температура хладагента уменьшаются относительно состояния С. Хладагент в состоянии С далее протекает во второй теплообменник 113 на стороне использования.

[0025] Второй теплообменник 113 на стороне использования выполнен в настоящем варианте выполнения с возможностью работы в качестве блока охлаждения. В связи с этим, когда хладагент протекает через второй теплообменник 113 на стороне использования, хладагент испаряется, когда он нагревается посредством теплообмена с наружным воздухом, окружающим второй теплообменник 113 на стороне использования. Следует отметить, что во время нормальной работы системы вентилятор второго теплообменника 113 на стороне использования может работать и продвигать холодный воздух из второго теплообменника на стороне использования в наружный воздух, окружающий второй теплообменник 113 на стороне использования.

[0026] После протекания через второй теплообменник 113 на стороне использования в состоянии E хладагент поддерживается при таком же давлении, как и в состоянии D, но его температура значительно увеличивается. Например, если хладагент представляет собой R41OA, давление хладагента поддерживается на заданной величине, например 0,985 MПа. Когда хладагент протекает через устройство 115 для управления давлением, давление хладагента уменьшается с помощью устройства 115 для управления давлением для достижения состояния F с высокой температурой и низким давлением.

[0027] Уменьшение давления хладагента до состояния F, вызываемое устройством 115 для управления давлением, может быть недостаточно значительным для уменьшения температуры хладагента, поступающего в компрессор 101 (после выхода из теплообменника 117 на стороне источника тепла), чтобы заставлять температуру хладагента находиться в пределах допустимого значения температуры выпуска компрессора 101, когда хладагент выходит из компрессора 101. Например, компрессор спирального типа в такой системе кондиционирования воздуха может иметь максимальное допустимое значение температуры выпуска приблизительно 120 градусов С. В связи с этим обеспечен перепускной клапан 109 для того, чтобы дополнительно уменьшать температуру хладагента, поступающего в теплообменник 117 на стороне источника тепла, чтобы тем самым впоследствии уменьшать температуру сжатого хладагента, вытекающего из компрессора 101.

[0028] Как может быть видно на Фиг. 2, когда перепускной клапан 109 управляется с возможностью уменьшения давления жидкого хладагента, протекающего через него, температура хладагента остается низкой. Другими словами, после протекания через перепускной клапан 109 хладагент переходит из состояния С с относительно высоким давлением и низкой температурой в состояние G с низким давлением и низкой температурой. Как обозначено на Фиг.2, давление хладагента после протекания через устройство 115 для управления давлением в состоянии F равно давлению хладагента после протекания через перепускной клапан 109 в состоянии G.

[0029] Хотя давление хладагента в состояниях F и G является по существу одинаковым, хладагент в состоянии F отличается от хладагента в состоянии G и фазой, и температурой. В особенности в состоянии F хладагент находится в газообразном состоянии с высокой температурой, тогда как в состоянии G хладагент находится в жидком состоянии с низкой температурой. Таким образом, когда хладагент смешивается в состоянии H (состоянии с низким давлением и более низкой температурой), хладагент представляет собой двухфазную смесь газ-жидкость, которая имеет температуру ниже, чем в газообразном состоянии F.

[0030] Как только хладагент оказывается в двухфазном состоянии H, хладагент протекает в теплообменник 117 на стороне источника тепла. Хладагент испаряется, когда он нагревается посредством теплообмена с внешним наружным воздухом, окружающим теплообменник 117 на стороне источника тепла, который в этом варианте выполнения выполнен с возможностью работы в качестве блока охлаждения. Как обозначено на Фиг. 2, хладагент, протекающий через теплообменник 117 на стороне источника тепла, достигает состояния I с низким давлением и относительно высокой температурой.

[0031] Следует отметить, что с помощью уменьшения температуры хладагента, протекающего в обменник 117 на стороне источника тепла, температура хладагента в состоянии I является достаточно низкой, чтобы находиться в пределах допустимого значения температуры (то есть ниже заданной максимально допустимой температуры) компрессора 101, когда хладагент переходит из состояния I с относительно высокой температурой и низким давлением всасывания в состояние А с очень высокой температурой и очень высоким давлением после сжатия компрессором 101. Таким образом, должно быть ясно, что если бы и устройство 115 для управления давлением, и перепускной клапан 109 отсутствовали в системе 100 кондиционирования воздуха, хладагент поступал бы в теплообменник 117 на стороне источника тепла в состоянии E, что сдвигало бы линию между состоянием I и состоянием А дальше вправо (и вверх), приводя к гораздо более высокому предельному значению температуры при вытекании из компрессора 101.

[0032] Дополнительно, если бы только перепускной клапан 109 был удален из системы 100 кондиционирования воздуха (а устройство 115 для управления давлением оставалось), хладагент поступал бы в теплообменник 117 на стороне источника тепла в состоянии F. Хотя и лучше, чем первый сценарий, в отношении получающегося в результате давления после вытекания хладагента из компрессора 101, линия между состоянием I и состоянием А будет по-прежнему смещена дальше вправо, приводя к гораздо более высокому предельному значению температуры после вытекания из компрессора 101. При обоих сценариях получающаяся в результате температура выпуска из компрессора 101 может просто быть слишком высокой для работы компрессора 101 без отказа.

[0033] Кратко говоря, в системе кондиционирования воздуха на Фиг.1 перепускной клапан 109 выполнен с возможностью обеспечения переменного количества жидкого хладагента, протекающего из расширительного клапана 107 в теплообменник 117 на стороне источника тепла. Устройство 115 для управления давлением и перепускной клапан 109, таким образом, взаимодействуют друг с другом для удержания температуры компрессора 101 ниже максимально допустимой температуры, заданной для компрессора 101. Как рассмотрено выше, это является предпочтительным.

[0034] Далее обеспечено краткое описание контроллера 125. Контроллер 125 может представлять собой микроконтроллер, который представляет собой интегральную схему с высокой степенью интеграции и содержит ядро процессора (т.е. CPU), память только для чтения (ROM) и небольшое количество памяти с произвольным доступом (RAM). ROM может принимать несколько форм, включая в себя либо НЕ-ИЛИ, либо НЕ-И энергонезависимую флэш-память, не-флэш память EEPROM или любой тип программируемой памяти только для чтения, который будет известен в уровне техники.

[0035] Контроллер 125 будет также включать в себя порты ввода-вывода (I/O) и таймеры. Программа для контроллера 125 может быть записана в ROM, и CPU в сообщении с системой 100 кондиционирования воздуха выполняет программу для управления работой системы 100 кондиционирования воздуха с помощью портов ввода-вывода. Контроллер 125, таким образом, способен сообщаться с компонентами системы кондиционирования воздуха и выполнен с возможностью управления любым компонентом либо с переменной настройкой, либо с настройкой включения-выключения. Например, контроллер 125 управляет степенью открытия перепускного клапана 109 (не только состоянием включения-выключения перепускного клапана) и в связи с этим обеспечивает переменное количество жидкого хладагента к теплообменнику 117 на стороне источника тепла, который обходит второй теплообменник 113 на стороне использования через перепускной клапан 109. Контроллер 125 дополнительно управляет устройством 115 для управления давлением.

[0036] Особое расположение линии на Фиг. 1 между контроллером 125 и системой 100 кондиционирования воздуха является произвольным и предназначено только для показа того, что контроллер 125 находится в общем в сообщении с системой 100 кондиционирования воздуха. Хотя линия показана как продолжающаяся только от контроллера 125 до перепускного клапана 109, это является вопросом удобства иллюстрации. Контроллер 125 может сообщаться со всеми компонентами системы 100 в зависимости от конкретной конфигурации системы. Следует понимать, что контроллер 125, и конкретнее CPU, выполнен с возможностью выполнения программных инструкций, которые заставляют компоненты системы 100 кондиционирования воздуха (и систем кондиционирования воздуха дополнительных вариантов выполнения, представленных в этом раскрытии) работать так, как описано здесь. Это справедливо в отношении работы компонентов каждой системы кондиционирования воздуха во время нормальной работы системы и во время работы по размораживанию системы.

[0037] Датчик 120 температуры используется для измерения или обнаружения температуры хладагента, который вытекает из второго обменника 113 на стороне использования. Измерения температуры, выполняемые датчиком 120 температуры, используются контроллером 125 для регулировки устройства 115 для управления давлением для соответственной регулировки потока хладагента через этот компонент. В особенности степень открытия устройства 115 для управления давлением будет регулироваться для обеспечения переменного количества хладагента, протекающего через него, в зависимости от температуры хладагента, обнаруживаемой датчиком 120 температуры.

[0038] Датчик 121 температуры используется для измерения или обнаружения температуры наружного воздуха, когда хладагент протекает через обменник 117 на стороне источника тепла. Измерения температуры, выполняемые датчиком 121 температуры, используются контроллером 125 для регулировки перепускного клапана 109 для соответственной регулировки потока хладагента через этот компонент. В особенности степень открытия перепускного клапана 109 будет регулироваться для обеспечения переменного количества хладагента, протекающего через него, в зависимости от температуры воздуха, обнаруживаемой датчиком 121 температуры. Например, перепускной клапан 109 открывается, когда температура воздуха, обнаруженная датчиком 121 температуры, ниже заданного значения.

[0039] Датчик 123 температуры измеряет температуру хладагента, выпускаемого через компрессор 101, которая коррелирует с температурой компрессора 101. Измерения температуры, выполняемые датчиком 123 температуры, используются контроллером 125 для регулировки перепускного клапана 109 для соответственной регулировки потока хладагента через этот компонент.

[0040] Как отмечено выше, датчики 120, 121, 123 температуры могут быть заменены или дополнены датчиками давления, которые обнаруживают давление хладагента, выпускаемого из устройства 115 для управления давлением, теплообменника 117 на стороне источника тепла или компрессора 100, как рассмотрено выше. Измерения таких датчиков давления будут использоваться контроллером 125 при определении регулировок для перепускного клапана 109, устройства 115 для управления давлением и/или компрессора 101 образом, подобным тому, который рассмотрен выше.

[0041] Как описано выше, после работы системы 100 кондиционирования воздуха при нормальной работе системы в течение определенного количества времени иней стремится к образованию на теплообменнике на стороне источника тепла из-за охлаждения хладагента, когда он поглощает тепло из наружного воздуха. В связи с этим, как показано на Фиг. 3, система 100 кондиционирования воздуха также выполнена с возможностью запуска работы по размораживанию системы. В особенности контроллер работает с возможностью переключения четырехходового клапана 103 так, что хладагент протекает в направлении, противоположном направлению, в котором хладагент протекает во время нормальной работы системы, которая показана на Фиг. 1.

[0042] Должно быть ясно, что четырехходовой клапан 103, который расположен между первым теплообменником 105 на стороне использования и теплообменником 117 на стороне источника тепла, может выборочно переключаться между нормальной работой системы и работой по размораживанию системы. Конкретнее, во время нормальной работы системы четырехходовой клапан 103 соединяет выпуск компрессора 101 и первый теплообменник 105 на стороне использования и впуск компрессора 101 и теплообменник 117 на стороне источника тепла. Во время работы по размораживанию системы четырехходовой клапан 103 соединяет выпуск компрессора 101 и теплообменник 117 на стороне источника тепла и впуск компрессора 101 и первый теплообменник 105 на стороне использования.

[0043] Как обозначено выше, контроллер 125 работает с возможностью открытия клапана 109, когда степень открытия устройства 115 для управления давлением является очень маленькой во время запуска работы по размораживанию системы. При запуске работы по размораживанию системы давление в устройстве 115 для управления давлением является крайне низким. Фиг. 4, которая представляет собой диаграмму давление-энтальпия, далее рассматривается для представления общего вида хладагента, протекающего в системе 100 кондиционирования воздуха во время работы по размораживанию системы.

[0044] Хладагент входит в состояние 3А с высокой температурой и высоким давления после его сжатия компрессором 101. На Фиг. 3 четырехходовой клапан 103 регулируется так, что выпуск компрессора 101 соединяется с впуском теплообменника 117 на стороне источника тепла. Хладагент в состоянии 3А, таким образом, протекает через четырехходовой клапан 103 и в теплообменник 117 на стороне источника тепла.

[0045] Когда хладагент протекает через теплообменник 117 на стороне источника тепла, хладагент охлаждается посредством теплообмена с наружным воздухом, окружающим теплообменник 117 на стороне источника тепла, и растапливает иней на теплообменнике 117 на стороне источника тепла. В связи с этим хладагент входит в состояние 3B с низкой температурой и незначительно более низким давлением.

[0046] Как отмечено выше, во время работы по размораживанию системы перепускной клапан 109 открывается, так как давление на выпуске второго теплообменника 113 на стороне использования является крайне низким. Контроллер 125 управляет перепускным клапаном 109 так, что хладагент в состоянии 3B протекает через перепускной клапан 109, и его давление уменьшается при уменьшении его температуры и фазы, когда он входит в состояние 3С. В этот момент имеется маленькое количество или совсем отсутствует хладагент, проходящий через устройство 115 для управления давлением и второй теплообменник 113 на стороне использования. Кратко говоря, во время работы по размораживанию системы хладагент, выходящий из теплообменника 117 на стороне источника тепла в состоянии 3B, протекает через перепускной клапан 109, достигая состояния 3С, и поступает в первый расширительный клапан 107, в связи с этим полностью обходя второй теплообменник 113 на стороне использования.

[0047] Давление хладагента снижается еще больше, когда он протекает в первый расширительный клапан 107 и достигает состояния 3D с очень низким давлением. Фактически давление и температура таковы, что хладагент снова находится в двухфазном состоянии в 3D. Когда двухфазный хладагент поступает в первый теплообменник 105 на стороне использования, жидкий хладагент испаряется, когда температура хладагента увеличивается до состояния 3E. Состояние с низким давлением поддерживается в 3E. Наконец, хладагент в газообразном состоянии поступает в компрессор 101, где снова давление и температура увеличиваются до состояния 3А, и хладагент возвращается в газовую фазу.

[0048] Как отмечено выше, контроллер 125 способен сообщаться с компонентами системы 100 кондиционирования воздуха для управления любым компонентом с переменной настройкой. Например, контроллер 125 (и конкретнее CPU) управляет изменяющимся количеством жидкого хладагента, который обходит второй теплообменник 113 на стороне использования через перепускной клапан 109 так, что хладагент протекает из теплообменника 117 на стороне источника тепла в первый расширительный клапан 107. Особое расположение линии на Фиг. 3 между контроллером 125 и системой 100 кондиционирования воздуха является произвольным и предназначено всего лишь для показа того, что контроллер 125 находится в сообщении с системой 100 кондиционирования воздуха. Хотя линия продолжается от контроллера 125 до трубопровода между первым и вторым расширительными клапанами 107, 111, это является вопросом удобства иллюстрации. Контроллер 125 фактически может сообщаться со всеми компонентами системы 100.

[0049] Как рассмотрено выше, датчик 120 температуры используется для измерения или обнаружения температуры хладагента, который вытекает из второго обменника 113 на стороне использования. Датчик 121 температуры используется для измерения или обнаружения температуры наружного воздуха, когда хладагент протекает через обменник 117 на стороне источника тепла. Датчик 123 температуры измеряет температуру хладагента, выпускаемого через компрессор 101. Датчики температуры также могут быть дополнительно расположены в других местоположениях (хотя не показаны) так, что контроллер 125 может соответственно регулировать перепускной клапан 109 и устройство 115 для управления давлением. Например, при работе по размораживанию системы датчик температуры будет уместным в первом теплообменнике 105 на стороне использования.

[0050] Фиг. 5 представляет собой схему, иллюстрирующую систему 500 кондиционирования воздуха с устройством 515 для управления давлением и перепускным клапаном 509 согласно второму варианту выполнения во время работы по размораживанию системы. Так как многие компоненты на Фиг. 5 соответствуют таким же компонентам на Фиг. 1 и Фиг. 3 и обозначены одинаковыми ссылочными позициями, дополнительное рассмотрение работы этих компонентов исключено.

[0051] В системе 500 кондиционирования воздуха перепускной клапан соединен трубопроводом, обозначенным в целом ссылочной позицией 119, и со стороной впуска, и со стороной выпуска устройства 515 для управления давлением. Хладагент входит в состояние с высокой температурой и высоким давлением после его сжатия компрессором 101. Четырехходовой клапан 103 регулируется так, что выпуск компрессора 101 соединяется с впуском теплообменника 117 на стороне источника тепла. Хладагент, таким образом, протекает через четырехходовой клапан 103 и через теплообменник 117 на стороне источника тепла. В результате хладагент охлаждается посредством теплообмена с наружным воздухом и растапливает иней на теплообменнике 117 на стороне источника тепла. В связи с этим хладагент входит в состояние с низкой температурой и незначительно более низким давлением, когда он выходит из теплообменника 117 на стороне источника тепла.

[0052] Как отмечено выше, во время работы по размораживанию системы перепускной клапан 509 открывается, так как давление в устройстве 515 для управления является крайне низким. Контроллер 125 управляет перепускным клапаном 509 так, что хладагент протекает из теплообменника 117 на стороне источника тепла через перепускной клапан 509 и во второй теплообменник 113 на стороне использования. В этот момент имеется маленькое количество или совсем отсутствует хладагент, проходящий через устройство 515 для управления давлением.

[0053] Однако в отличие от системы 100 кондиционирования воздуха, показанной на Фиг. 3, хладагент с более низким давлением протекает через второй теплообменник 113 на стороне использования. В результате температура хладагента дополнительно увеличивается по сравнению с хладагентом, который полностью обходит второй теплообменник 113 на стороне использования и второй расширительный клапан 111 во время работы по размораживанию системы на Фиг. 3. Перепускной клапан 509 в системе 500 кондиционирования воздуха согласно второму варианту выполнения позволяет более быстро и эффективно размораживать теплообменник 117 на стороне источника тепла во время работы по размораживанию системы.

[0054] Фиг. 6 представляет собой схему, иллюстрирующую систему 600 кондиционирования воздуха согласно третьему варианту выполнения во время нормальной работы системы. Система 600 кондиционирования воздуха включает в себя третий теплообменник 625 на стороне использования в дополнение ко второму теплообменнику 113 на стороне использования, второе устройство 627 для управления давлением в дополнение к первому устройству 115 для управления давлением и перепускной клапан 609. Так как многие компоненты на Фиг. 6 соответствуют таким же компонентам на Фиг. 1, 3 и 5 и обозначены одинаковыми ссылочными позициями, дополнительное рассмотрение работы этих компонентов исключено. В дополнение, хотя система 600 кондиционирования воздуха на Фиг. 6 включает в себя два теплообменника на стороне использования параллельно, система может альтернативно включать в себя три или более теплообменников на стороне использования с соответствующими устройствами для управления давлением. В третьем варианте выполнения третий теплообменник 625 на стороне использования соединен параллельно со вторым теплообменником 113 на стороне использования. Второе или дополнительное устройство 627 для управления давлением подсоединено между третьим теплообменником 625 на стороне использования и теплообменником 117 на стороне источника тепла. Как и в случае с первым устройством 115 для управления давлением, второе устройство 627 для управления давлением выполнено с возможностью поддержания дополнительного газообразного хладагента, который протекает из третьего теплообменника 625 на стороне использования в теплообменник 117 на стороне источника тепла, при дополнительном заданном давлении. Переменное количество жидкого хладагента, протекающего из первого расширительного клапана 107 в теплообменник 117 на стороне источника тепла через перепускной клапан 609, включает в себя дополнительный жидкий хладагент, который обходит третий теплообменник 625 на стороне использования и второе устройство 627 для управления давлением для смешивания с дополнительным газообразным хладагентом, поддерживаемым вторым устройством 627 для управления давлением при дополнительном заданном давлении, для образования двухфазного хладагента образом, подобным системе 100 кондиционирования воздуха.

[0055] В результате, как и в системе 100 кондиционирования воздуха, перепускной клапан 109 управляется с возможностью уменьшения давления жидкого хладагента, протекающего через него, и температура хладагента остается низкой. Другими словами, после протекания через перепускной клапан 109 хладагент переходит из состояния с относительно высоким давлением и низкой температурой в состояние с низким давлением и низкой температурой и образует двухфазный хладагент до протекания в теплообменник 117 на стороне источника тепла, чтобы тем самым поддерживать хладагент при температуре ниже допустимого значения отказоустойчивости компрессора 101. Кратко говоря, второе устройство 627 для управления давлением дополнительно выполнено во взаимодействии с устройством 105 для управления давлением и перепускным клапаном 109 для удержания температуры компрессора 101 ниже максимально допустимой температуры, заданной для компрессора.

[0056] С учетом вышеуказанного специалист в области техники будет принимать во внимание, что варианты выполнения, описанные здесь, включают в себя перепускной клапан в совокупности с устройством для управления давлением в контуре хладагента. Устройство для управления давлением управляет давлением газообразного хладагента, вытекающего из теплообменника на стороне использования. Перепускной клапан открывается так, что жидкий хладагент обходит теплообменник на стороне использования. Таким образом, перепускной клапан управляет состоянием хладагента, который вытекает из теплообменника на стороне источника тепла и, таким образом, температурой хладагента, протекающего в компрессор.

[0057] Конкретнее, жидкий хладагент обходит теплообменник на стороне использования и смешивается с газообразным хладагентом, вытекающим из теплообменника на стороне использования. Образуется двухфазный хладагент, который имеет более низкую температуру, чем газообразный хладагент, который протекает в теплообменник на стороне источника тепла. Двухфазный хладагент протекает в теплообменник на стороне источника тепла при температуре, которая ниже, чем у газообразного хладагента, который в противном случае протекал бы один в теплообменник на стороне источника тепла. В связи с этим температура выпуска хладагента, выходящего из компрессора, не будет превышать заданную максимально допустимую температуру компрессора.

[0058] Перепускной клапан, раскрытый здесь, также способствует работе по размораживанию системы кондиционирования воздуха. Конкретнее, когда работа по размораживанию начинается впервые, давление на впуске клапана для управления давлением находится ниже заданного уровня из-за уменьшенного давления хладагента на впуске компрессора и клапан по существу закрыт. В результате хладагент не может протекать через теплообменник на стороне источника тепла. В вышеописанных вариантах выполнения при работе по размораживанию системы хладагент может обходить клапан для управления давлением через перепускной клапан и может далее эффективно протекать по всему контуру хладагента. В результате система кондиционирования воздуха может эффективно завершать работу по размораживанию системы и может одновременно защищать клапан для управления давлением от повреждения, которое может в противном случае возникать, если хладагент проталкивался через устройство.

[0059] Это раскрытие предназначено для объяснения того, как приспосабливать и использовать различные варианты выполнения в соответствии с изобретением, а не ограничивать его достоверный, предполагаемый и объективный объем и замысел. Изобретение определено исключительно приложенной формулой изобретения, тогда как она может быть изменена во время рассмотрения этой заявки на патент, и всеми ее эквивалентами. Вышеупомянутое описание не предназначено быть исчерпывающим или ограничивать изобретение раскрытой точной формой. Возможны модификации или изменения в свете вышеуказанных идей. Вариант(ы) выполнения был(и) выбран(ы) и описан(ы) для обеспечения наилучшей иллюстрации принципов изобретения и его практического применения, и чтобы позволять специалисту в области техники использовать изобретение в различных вариантах выполнения и с различными модификациями, которые пригодны для особого предполагаемого использования. Все такие модификации и изменения находятся в пределах объема изобретения, который определен приложенной формулой изобретения, которая может быть изменена во время рассмотрения этой заявки на патент, и всеми ее эквивалентами при интерпретации в соответствии с объемом охраны, на который они объективно, законно и справедливо имеют право.

Реферат

Изобретение относится к системам кондиционирования воздуха. Система кондиционирования воздуха содержит первый и второй теплообменники на стороне использования и теплообменник на стороне источника тепла, соответственно соединенные последовательно; компрессор, подсоединенный между первым теплообменником на стороне использования и теплообменником на стороне источника тепла; расширительный клапан, подсоединенный между первым теплообменником на стороне использования и вторым теплообменником на стороне использования; устройство для управления давлением, подсоединенное между вторым теплообменником на стороне использования и теплообменником на стороне источника тепла; и перепускной клапан, подсоединенный между расширительным клапаном и теплообменником на стороне источника тепла, причем устройство для управления давлением выполнено с возможностью поддержания хладагента, который протекает из второго теплообменника на стороне использования в теплообменник на стороне источника тепла, при заданном давлении, перепускной клапан выполнен с возможностью обеспечения обхода хладагентом из расширительного клапана второго теплообменника на стороне использования и устройства для управления давлением, и устройство для управления давлением и перепускной клапан выполнены во взаимодействии друг с другом для удержания температуры компрессора ниже максимально допустимой температуры, заданной для компрессора. Это позволяет уменьшать температуру хладагента, протекающего в компрессор из теплообменника, до уровня, при котором температура хладагента, вытекающего из компрессора, находится в пределах

Формула