專利名稱：多級蒸發(fā)式空調(diào)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及制冷設(shè)備中的空調(diào)器，特別是一種能提高換熱效率的多級蒸發(fā)式空調(diào)器。
技術(shù)背景按照蒸汽壓縮式制冷循環(huán)原理工作的制冷空調(diào)設(shè)備，包括家用空調(diào)(含除濕機)、商用空調(diào)、中央空調(diào)和車輛空調(diào)等，至少要包括壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器四個基本部件。制冷空調(diào)設(shè)備的蒸發(fā)器是制冷劑從系統(tǒng)外吸熱的熱交換器。
一類風(fēng)冷管翅式蒸發(fā)器，制冷劑在管內(nèi)側(cè)蒸發(fā)吸熱，空氣在風(fēng)機的作用下從管外側(cè)流過被冷卻。為了增大傳熱面積，管外一般多裝有翅片(套片或繞片)，并采用雙排或多排排管的方式。雙排或多排排管蒸發(fā)器的迎風(fēng)側(cè)的前排蒸發(fā)器換熱效率較高，但空氣通過前排蒸發(fā)器后溫度降低，與管內(nèi)側(cè)制冷劑傳熱溫差減小，因而中間層和背風(fēng)側(cè)的后排蒸發(fā)器換熱效率很低。
考察這種雙排或多排排管的風(fēng)冷管翅式蒸發(fā)器，由于管徑較大(通常為6～18mm)，制冷劑在通過蒸發(fā)器時的壓力損失也較小(通常為10～100kPa)，單一組分的制冷劑在整個蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)溫度變化較小(通常為0.5～3℃)，可以近似認(rèn)為管內(nèi)側(cè)制冷劑蒸發(fā)溫度不變?yōu)門R。
管外側(cè)的進風(fēng)為溫度較高的室溫(T0)，與迎風(fēng)側(cè)的前排蒸發(fā)器換熱時管內(nèi)外傳熱溫差TF＝T0-TR，空氣流經(jīng)前排蒸發(fā)器后溫度降低為T1＜T0。再與背風(fēng)側(cè)的后排蒸發(fā)器換熱時，管內(nèi)與管外的傳熱溫差也降低為TB＝T1-TR＜TF。根據(jù)傳熱學(xué)公式Q＝KAΔT(式中Q為傳熱量，K為傳熱系數(shù)，A為傳熱面積，ΔT為傳熱溫差)可知，背風(fēng)的后排蒸發(fā)器換熱能力將明顯小于迎風(fēng)的前排蒸發(fā)器的換熱能力。試驗和計算機模擬結(jié)果均表明，如果使用面積、結(jié)構(gòu)相同的雙排蒸發(fā)器，且按照制冷劑前排進后排出的單路布管方式，在GB/T7725所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)工況下，前排蒸發(fā)器的換熱量約為總換熱量的60～75％，而后排蒸發(fā)器的換熱量約為總換熱量25～40％。同樣，對于多排排管的蒸發(fā)器，前排蒸發(fā)器換熱效率最佳，中間蒸發(fā)器換熱效率降低，后排蒸發(fā)器換熱效率最差。
為了提高換熱效率，人們采用非共沸混合工質(zhì)制冷劑，由于這種制冷劑存在溫度滑移而在蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)溫度不同，通過設(shè)計布管方式使制冷劑與空氣逆流換熱，可以改善蒸發(fā)器的換熱效率，但隨著工況變化也不能有效解決上述問題。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有空調(diào)器的缺點，提供一種多級蒸發(fā)式空調(diào)器，使制冷劑在多級蒸發(fā)器內(nèi)能以不同的蒸發(fā)溫度蒸發(fā)，減小蒸發(fā)過程的不可逆損失，提高空調(diào)器的換熱效率，即提高制冷效率。
實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案是本實用新型包括有封閉的制冷回路，制冷回路中依次包括有壓縮機、冷凝器、主節(jié)流部件和蒸發(fā)器組，其中的蒸發(fā)器組由在空間上沿進風(fēng)方向依次排列的至少兩級蒸發(fā)器串聯(lián)組成，在不同級的蒸發(fā)器之間連接有次級節(jié)流部件。
上述蒸發(fā)器組至少包含兩級蒸發(fā)器，當(dāng)然也可以包含多于兩級的多級蒸發(fā)器。
上述蒸發(fā)器組中的兩級或多級蒸發(fā)器可以是由兩個或多個獨立的蒸發(fā)器組成，也可以是由一體的兩排或多排蒸發(fā)器組成，或由二者的組合組成。處于迎風(fēng)位置的與主節(jié)流部件相接的一個或一排蒸發(fā)器稱為初級蒸發(fā)器，沿著進風(fēng)流過的順序排列的下一個或下一排蒸發(fā)器稱為次級蒸發(fā)器或下級蒸發(fā)器。由于空氣流過每級蒸發(fā)器都要與蒸發(fā)器管內(nèi)的制冷劑進行熱交換，因此流經(jīng)下級蒸發(fā)器的空氣溫度通常比流經(jīng)上級蒸發(fā)器的空氣溫度低。
上述蒸發(fā)器組中的每級蒸發(fā)器的流路可以是單進單出的單流路，也可以是多進多出的多路分流，或由二者組合而成，但在上、下級蒸發(fā)器之間沒有流路交叉。需要指出的是，多級蒸發(fā)器的分級雖然在總體的空間上與空氣流經(jīng)的順序相對應(yīng)，但由于空調(diào)器位置的限制或蒸發(fā)器制造工藝的需要，有時會出現(xiàn)上級蒸發(fā)器的某一部分在空間上處于下級蒸發(fā)器的位置中，但在制冷劑流路上并不與下級蒸發(fā)器交叉。
上述主節(jié)流部件位于冷凝器與初級蒸發(fā)器之間，是一個或一組毛細管，或熱力膨脹閥，或電子膨脹閥。
上述次級節(jié)流部件位于上下兩級不同的蒸發(fā)器之間，是一個或一組毛細管，或起節(jié)流作用的細管。制冷劑經(jīng)過該次級節(jié)流部件后在下級蒸發(fā)器中的蒸發(fā)溫度比在上級蒸發(fā)器中的蒸發(fā)溫度有明顯降低，上、下兩級蒸發(fā)器之間典型的蒸發(fā)溫度的差異為2～8℃。
上述技術(shù)方案中，還可以在制冷系統(tǒng)中設(shè)置四通換向閥，并將其中的所有次級節(jié)流部件與單向閥并聯(lián)，從而使本實用新型成為冷暖空調(diào)器。單向閥在制冷工況時處于關(guān)閉狀態(tài)，在制熱工況時處于導(dǎo)通狀態(tài)。這樣可以使本實用新型在熱泵制熱運行時，前述多級蒸發(fā)器形成一個換熱器整體，作為熱泵制熱的冷凝器，不會由于多級蒸發(fā)器之間的次級節(jié)流部件而影響空調(diào)器的制熱效果。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是所提供的多級蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度不同，減小了制冷循環(huán)的不可逆損失，提高了背風(fēng)側(cè)蒸發(fā)器的換熱效率，可以提高空調(diào)器的制冷效率3～6％。


圖1為本實用新型采用兩級蒸發(fā)器的制冷系統(tǒng)原理圖；圖2為本實用新型實施例一(窗式空調(diào)器)的側(cè)視圖；圖3為本實用新型實施例一(窗式空調(diào)器)的俯視圖；圖4為本實用新型實施例二(分體壁掛式空調(diào)器)室內(nèi)機的側(cè)視圖。
上述附圖中省略了部分與本實用新型的發(fā)明點無關(guān)的部件。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的具體實施方式
作進一步說明。
如圖1所示，本實用新型包括有封閉的制冷回路，制冷回路中包括有壓縮機101、冷凝器102、主節(jié)流部件103，在主節(jié)流部件103與壓縮機101之間連接有蒸發(fā)器組，該蒸發(fā)器組由初級蒸發(fā)器104和次級蒸發(fā)器105這兩級蒸發(fā)器串聯(lián)組成，在初級蒸發(fā)器104和次級蒸發(fā)器105之間連接有次級節(jié)流部件106。
初級蒸發(fā)器104和次級蒸發(fā)器105是由兩個獨立的蒸發(fā)器組成；在實際使用中也可以是由一體的兩排蒸發(fā)器組成，或者是由二者的組合組成，其中與主節(jié)流部件103相接的初級蒸發(fā)器104處于迎風(fēng)位置，而次級蒸發(fā)器105沿著進風(fēng)流過的順序排列在初級蒸發(fā)器104之后的位置上。由于空氣流過初級蒸發(fā)器104要與蒸發(fā)器管內(nèi)的制冷劑進行熱交換，因此流經(jīng)次級蒸發(fā)器105的空氣溫度比流經(jīng)初級蒸發(fā)器104的空氣溫度低。無論初級蒸發(fā)器104，還是次級蒸發(fā)器105的流路可以是單進單出的單流路，也可以是多進多出的多路分流，或由二者組合而成，但在兩級蒸發(fā)器之間沒有流路交叉。需要指出的是，多級蒸發(fā)器的分級雖然總體上與空氣流經(jīng)的順序相對應(yīng)，但由于空調(diào)器位置的限制或蒸發(fā)器制造工藝的需要，有時會出現(xiàn)初級蒸發(fā)器104的某一部分在空間上處于次級蒸發(fā)器105的位置中，但在制冷劑流路上，初級蒸發(fā)器104并不與次級蒸發(fā)器105交叉。上述主節(jié)流部件103位于冷凝器102與初級蒸發(fā)器104之間，是一個或一組毛細管或熱力膨脹閥或電子膨脹閥，而次級節(jié)流部件106是一個或一組毛細管，或起節(jié)流作用的細管。制冷劑經(jīng)過次級節(jié)流部件106后在次級蒸發(fā)器105中的蒸發(fā)溫度比在初級蒸發(fā)器104中的蒸發(fā)溫度有明顯降低，兩級蒸發(fā)器之間典型的蒸發(fā)溫度的差異為1～5℃。在上述技術(shù)方案中，還可以在制冷系統(tǒng)中設(shè)置四通換向閥，并將次級節(jié)流部件106與單向閥并聯(lián)，從而使本實用新型成為冷暖空調(diào)器。單向閥在制冷工況時處于關(guān)閉狀態(tài)，在制熱工況時處于導(dǎo)通狀態(tài)。這樣可以使本實用新型在熱泵制熱運行時，前述兩級蒸發(fā)器形成一個換熱器整體，作為熱泵制熱的冷凝器，不會由于兩級蒸發(fā)器之間的次級節(jié)流部件106而影響空調(diào)器的制熱效果。
實施例一圖2是應(yīng)用本實用新型的窗機的側(cè)視圖，圖3是其俯視圖。本實用新型由壓縮機101的排氣口、冷凝器102、主毛細管103、初級蒸發(fā)器104、次級毛細管106、次級蒸發(fā)器105和壓縮機101的吸氣口依次連通形成封閉的制冷回路。初級蒸發(fā)器104位于次級蒸發(fā)器105的前排迎風(fēng)側(cè)。初級蒸發(fā)器104和次級蒸發(fā)器105都是風(fēng)冷管翅式換熱器，并配有前風(fēng)道108與離心風(fēng)扇109。冷凝器102是風(fēng)冷管翅式換熱器，并配有后風(fēng)道110和軸流風(fēng)扇111。空調(diào)器箱體107用于安裝上述制冷系統(tǒng)的部件和用于控制空調(diào)器運行的電器系統(tǒng)112。
實施例二圖4是應(yīng)用本實用新型的分體壁掛式空調(diào)器室內(nèi)機的側(cè)視圖。本實用新型由壓縮機、冷凝器、主毛細管、初級蒸發(fā)器104、次級毛細管106與次級蒸發(fā)器105組成封閉的制冷回路，其中壓縮機、冷凝器與主毛細管安裝在空調(diào)器室外機中。制冷劑經(jīng)主毛細管節(jié)流后進入室內(nèi)側(cè)高壓進液管128，由三通管127分為上下兩路進入位于外側(cè)迎風(fēng)層的初級蒸發(fā)器1041、1042，然后分別由次級毛細管1061、1062節(jié)流后進入位于內(nèi)側(cè)的次級蒸發(fā)器1051、1052，最后兩路制冷劑經(jīng)三通管125合為一路由低壓回氣管124返回室外機的壓縮機回氣口。工作時，室內(nèi)空氣經(jīng)外罩126、面板129上的柵格進入室內(nèi)機與蒸發(fā)器進行熱交換。初級蒸發(fā)器1041、1042位于次級蒸發(fā)器1051、1052的外側(cè)迎風(fēng)面。初級蒸發(fā)器1041、1042和次級蒸發(fā)器1051、1052都是風(fēng)冷管翅式換熱器，安裝在室內(nèi)機底座121上，并配有室內(nèi)電機123、貫流風(fēng)扇122。
本實用新型也可采用三級、四級或更多級蒸發(fā)器，只需要在次級蒸發(fā)器105之后的位置上增加串接一級、二級或多級蒸發(fā)器，同時每增加一級蒸發(fā)器就增加一次級毛細管即可。如果要制成多級冷暖空調(diào)器，只需要在制冷系統(tǒng)中設(shè)置四通換向閥，并將其中的所有次級節(jié)流部件與單向閥并聯(lián)即可。
權(quán)利要求1.一種多級蒸發(fā)式空調(diào)器，包括有封閉的制冷回路，制冷回路中依次包括有壓縮機(101)、冷凝器(102)、主節(jié)流部件(103)和蒸發(fā)器組，其特征是所述蒸發(fā)器組由在空間上沿進風(fēng)方向依次排列的至少兩級蒸發(fā)器串聯(lián)組成，在不同級的蒸發(fā)器之間連接有次級節(jié)流部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級蒸發(fā)式空調(diào)器，其特征是上述蒸發(fā)器組中空間上處于迎風(fēng)位置的蒸發(fā)器為初級蒸發(fā)器(104)，初級蒸發(fā)器(104)與主節(jié)流部件(103)相接，而沿進風(fēng)方向排列在初級蒸發(fā)器(104)后面的蒸發(fā)器為次級蒸發(fā)器(105)，在初級蒸發(fā)器(104)和次級蒸發(fā)器(105)之間連接有次級節(jié)流部件(106)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級蒸發(fā)式空調(diào)器，其特征是上述蒸發(fā)器組中的至少兩級蒸發(fā)器是由至少兩個獨立的蒸發(fā)器組成，或是由一體的至少兩排蒸發(fā)器組成，或由二者的組合組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級蒸發(fā)式空調(diào)器，其特征是上述蒸發(fā)器組中的每級蒸發(fā)器的流路為單進單出的單流路，或是多進多出的多路分流，或由二者組合而成，在初、次級蒸發(fā)器之間沒有流路交叉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級蒸發(fā)式空調(diào)器，其特征是上述主節(jié)流部件(103)是一個或一組毛細管，或熱力膨脹閥，或電子膨脹閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級蒸發(fā)式空調(diào)器，其特征是上述不同級的蒸發(fā)器之間連接的次級節(jié)流部件是一個或一組毛細管，或起節(jié)流作用的細管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級蒸發(fā)式空調(diào)器，其特征是上述制冷回路中還設(shè)置有四通換向閥，所有的次級節(jié)流部件與一單向閥并聯(lián)。
專利摘要本實用新型是一種多級蒸發(fā)式空調(diào)器，包括有封閉的制冷回路，制冷回路中依次包括有壓縮機、冷凝器、主節(jié)流部件和蒸發(fā)器組，其中的蒸發(fā)器組由在空間上沿進風(fēng)方向依次排列的至少兩級蒸發(fā)器串聯(lián)組成，在不同級的蒸發(fā)器之間連接有次級節(jié)流部件。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是所提供的多級蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度不同，減小了制冷循環(huán)的不可逆損失，提高了背風(fēng)側(cè)的蒸發(fā)器的換熱效率，可以提高空調(diào)器的制冷效率3～6％。
文檔編號F25B5/04GK2757042SQ20042010343
公開日2006年2月8日 申請日期2004年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月31日
發(fā)明者黃曉峰 申請人:廣東科龍電器股份有限公司