БЛОК ИСТОЧНИКА ТЕПЛА СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ И СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК F25B29/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к блоку источника тепла системы охлаждения, присоединенного к блоку потребления тепла через соединительный патрубок, и системе охлаждения, включающей в себя блок источника тепла.

Уровень техники

Традиционно были известны блоки источников тепла систем охлаждения, включающие в себя компрессор и теплообменник источника тепла. Блок источника тепла составляет систему охлаждения вместе с блоком потребления тепла, присоединенным к блоку источника тепла через соединительный патрубок. Блок источника тепла этого вида описан, например, в опубликованной заявке на патент Японии № 2006-078087 (далее-Документ 1) и в опубликованной заявке на патент Японии № H11-241844 (далее-Документ 2).

Более точно в качестве блока источника тепла этого вида Документ 1 раскрывает устанавливаемый вне помещения блок кондиционера воздуха. Устанавливаемый вне помещения блок включает в себя единственный газовый порт и единственный жидкостный порт. Газовый порт присоединен к четырехходовому переключающему клапану, присоединенному к напорной стороне и стороне всасывания компрессора. Жидкостный порт присоединен к концу впуска/выпуска жидкости устанавливаемого вне помещения теплообменника. Этот кондиционер воздуха является переключаемым между режимом охлаждения воздуха и режимом нагревания воздуха посредством приведения в действие четырехходового переключающего клапана.

На фиг.3 Документа 2 показан устанавливаемый вне помещения блок, включающий в себя два газовых порта и единственный жидкостный порт. В этом устанавливаемом вне помещения блоке один из газовых портов постоянно присоединен к напорной стороне компрессора через напорную линию, а другой газовый порт постоянно присоединен к стороне всасывания компрессора через линию всасывания. Жидкостный порт постоянно присоединен к концу впуска/выпуска жидкости устанавливаемого вне помещения теплообменника. Конец впуска/выпуска газа устанавливаемого вне помещения теплообменника присоединен к четырехходовому переключающему клапану, присоединенному к напорной стороне и стороне всасывания компрессора.

Кроме того, в Документе 2 описан кондиционер воздуха, к которому применяется устанавливаемый вне помещения блок. Кондиционер воздуха включает в себя множество устанавливаемых внутри помещения блоков и блоков BS для выбора рабочих состояний устанавливаемых внутри помещения блоков, соответственно. Блок BS переключает газовый патрубок соответствующего устанавливаемого внутри помещения блока в сообщение с напорной линией или сообщение с линией всасывания. В этом кондиционере воздуха, когда блок BS обеспечивает газовому патрубку устанавливаемого внутри помещения блока возможность сообщаться с напорной линией устанавливаемого вне помещения блока, выполняется режим нагревания, при котором теплообменник потребления тепла устанавливаемого внутри помещения блока функционирует в качестве конденсатора. Когда блок BS обеспечивает газовому патрубку устанавливаемого внутри помещения блока возможность сообщаться с линией всасывания устанавливаемого вне помещения блока, выполняется режим охлаждения, при котором теплообменник потребления тепла устанавливаемого внутри помещения блока функционирует в качестве испарителя. Кондиционер воздуха является так называемым индивидуально управляемым кондиционером воздуха, допускающим индивидуальный выбор режима охлаждения воздуха или режима нагревания воздуха в качестве рабочего состояния каждого из устанавливаемых внутри помещения блоков.

В системе охлаждения, описанной в Документе 1, рабочее состояние блока потребления тепла переключается механизмом переключения (например, четырехходовым переключающим клапаном), предусмотренным в блоке источника тепла. В системе охлаждения, описанной в Документе 2, рабочие состояния блока потребления тепла переключаются механизмами переключения, соответственно предусмотренными в блоках потребления тепла. Поскольку блок источника тепла согласно Документу 1 имеет только один газовый порт, он не может применяться к последней системе охлаждения. Кроме того, так как блок источника тепла согласно Документу 2 не имеет механизма переключения для изменения рабочего состояния блока потребления тепла в контуре источника тепла, он не может применяться к первой системе охлаждения.

Блок источника тепла, применимый к обоим из первой и последней систем охлаждения, может быть сконфигурирован, например, как показано на фиг.13. Контур (12) источника тепла блока (10) источника тепла, показанного на фиг.13, включает в себя два газовых порта (32, 33) и один единственный жидкостный порт (34). Один из газовых портов (32) постоянно сообщается со стороной всасывания компрессора (14), а другой газовый порт (33) избирательно сообщается с напорной стороной или стороной всасывания компрессора (14). Жидкостный порт (34) постоянно сообщается с концом впуска/выпуска жидкости устанавливаемого вне помещения теплообменника (15). Конец впуска/выпуска газа устанавливаемого вне помещения теплообменника (15) избирательно сообщается с напорной стороной или стороной всасывания компрессора (14). Первая система (5) охлаждения создается присоединением блока (7) потребления тепла к блоку (10) источника тепла, как показано на фиг.13(A). Кроме того, последняя система (5) охлаждения создается присоединением блока (7) потребления тепла к блоку (10) источника тепла, как показано на фиг.13(B).

В системе охлаждения, использующей этот блок источника тепла, когда относительно высокая охладительная или нагревательная способность требуется блоком потребления тепла, например, когда присоединено большое количество устанавливаемых внутри помещения блоков, объем теплообмена, требуемый теплообменником потребления тепла блока потребления тепла, не может подаваться только теплообменником источника тепла блока источника тепла. В этом случае надлежащий цикл охлаждения не может выполняться, а коэффициент полезного действия (кпд) становится относительно низким. Эта проблема может быть решена присоединением вспомогательного блока, включающего в себя вспомогательный теплообменник, к контуру хладагента. Если блоками (7) потребления тепла требуется высокая нагревательная способность, то вспомогательный блок (50) присоединяют так, как показано на фиг.14, так что вспомогательный теплообменник (52) функционирует в качестве испарителя вместе с теплообменником (15) источника тепла в режиме нагревания. Кроме того, если блоками (7) потребления тепла требуется высокая охладительная способность, то вспомогательный блок (50) присоединяют так, как показано на фиг.15, так что вспомогательный теплообменник (52) функционирует в качестве конденсатора вместе с теплообменником (15) источника тепла в режиме охлаждения.

Краткое описание изобретения

Задача, на решение которой направлено изобретение

Однако было невозможно сконфигурировать вспомогательный блок, с тем чтобы использовать его для обоих режимов, нагревания и охлаждения, в системе охлаждения, включающей в себя традиционный блок источника тепла. Более точно, когда вспомогательный блок сконфигурирован для использования в режиме нагревания, хладагент, выпускаемый из компрессора в режиме охлаждения, не может подаваться во вспомогательный теплообменник вспомогательного блока. Как результат, вспомогательный теплообменник не функционирует в качестве конденсатора. С другой стороны, когда вспомогательный блок сконфигурирован для использования в режиме охлаждения, хладагент, испаряемый во вспомогательном теплообменнике вспомогательного блока в режиме нагревания, не может подводиться к стороне всасывания компрессора. Как результат, вспомогательный теплообменник не функционирует в качестве испарителя.

Ввиду вышеизложенного, было разработано настоящее изобретение. Настоящее изобретение относится к конструкции блока источника тепла, который применим как к системе охлаждения, в которой рабочее состояние блока потребления тепла переключается механизмом переключения, предусмотренным в блоке источника тепла, так и системе охлаждения, в которой рабочие состояния блоков потребления тепла переключаются механизмами переключения, включенными в блоки переключения, соответствующие блокам потребления тепла, соответственно. Цель изобретения состоит в том, чтобы сконфигурировать блок источника тепла так, чтобы вспомогательный блок, включающий в себя вспомогательный теплообменник, мог использоваться в обоих режимах, охлаждения и нагревания.

Средство решения задачи

Согласно первому аспекту изобретения создан блок (10) источника тепла системы охлаждения, включающей в себя контур (12) источника тепла, включающий в себя компрессор (14), и теплообменник (15) источника тепла, присоединенные друг к другу. Контур (12) источника тепла блока (10) источника тепла включает в себя первый газовый порт (31), который предусмотрен на конце первой газовой линии (25), постоянно сообщающейся с напорной стороной компрессора (14), второй газовый порт (32), который предусмотрен на конце второй газовой линии (26), постоянно сообщающейся со стороной всасывания компрессора (14), третий газовый порт (33), который предусмотрен на конце третьей газовой линии (26), избирательно сообщающейся с одной из первой газовой линии (25) и второй газовой линии (26), жидкостный порт (34), который предусмотрен на конце жидкостной линии (28), постоянно сообщающейся с концом впуска/выпуска жидкости теплообменника (15) источника тепла, первый механизм (17) переключения, который переключает конец впуска/выпуска газа теплообменника (15) источника тепла на сообщение с напорной стороной компрессора (14) или сообщение со стороной всасывания компрессора (14), и второй механизм (18) переключения, который переключает третью газовую линию (27) на сообщение с первой газовой линией (25) или сообщение со второй газовой линией (26).

Согласно второму аспекту настоящего изобретения создана система (5) охлаждения, включающая в себя блок (10) источника тепла системы (5) охлаждения согласно первому аспекту изобретения; и блок (7) потребления тепла, имеющий контур (8) потребления тепла, включающий в себя механизм (41) понижения давления и теплообменник (40) потребления тепла, присоединенные друг к другу, чтобы быть скомпонованными в этой очередности от конца впуска/выпуска жидкости контура (8) потребления тепла, при этом контур (9) хладагента создан соединением третьего газового порта (33) контура (12) источника тепла блока (10) источника тепла и конца впуска/выпуска газа контура (8) потребления тепла и соединением жидкостного порта (34) контура (12) источника тепла и конца впуска/выпуска жидкости контура (8) потребления тепла, причем контур (9) хладагента выполняет паровой цикл компрессионного охлаждения.

Согласно третьему аспекту изобретения система охлаждения согласно второму аспекту дополнительно включает в себя: вспомогательный блок (50), имеющий вспомогательный теплообменник (52), первый соединительный порт (56), постоянно сообщающийся с концом впуска/выпуска жидкости вспомогательного теплообменника (52), второй соединительный порт (57) и третий соединительный порт (58), с которыми избирательно сообщается конец впуска/выпуска газа вспомогательного теплообменника (52), и вспомогательный механизм (54) переключения, который переключает конец впуска/выпуска газа вспомогательного теплообменника (52) в сообщение со вторым соединительным портом (57) или сообщение с третьим соединительным портом (58), при этом в контуре (9) хладагента первый соединительный порт (56) присоединен к жидкостному порту (34) контура (12) источника тепла, второй соединительный порт (57) присоединен к первому газовому порту (31) контура (12) источника тепла, а третий соединительный порт (58) присоединен ко второму газовому порту (32) контура (12) источника тепла.

Согласно четвертому аспекту изобретения в системе охлаждения согласно второму или третьему аспекту имеется множество блоков (7) потребления тепла, а в контуре (9) хладагента множество контуров (8) потребления тепла, присоединенных к контуру (12) источника тепла, параллельны друг другу.

Согласно пятому аспекту изобретения система охлаждения согласно четвертому аспекту дополнительно включает в себя: блоки (60) переключения, соответствующие множеству блоков (7) потребления тепла, соответственно, каждый из которых включает в себя механизмы (63, 64) переключения рабочего состояния, которые переключают конец впуска/выпуска газа контура (8) потребления тепла блока (7) потребления тепла на сообщение со вторым газовым портом (32) или сообщение с третьим газовым портом (33).

Функционирование

Согласно первому аспекту изобретения контур (12) источника тепла блока (10) источника тепла включает в себя три газовых порта (31, 32, 33) и один жидкостный порт (34). Первый газовый порт (31) постоянно сообщается с напорной стороной компрессора (14). Второй газовый порт (32) постоянно сообщается со стороной всасывания компрессора (14). Третий газовый порт (33) переключается на сообщение с первой газовой линией (25) или второй газовой линией посредством переключения второго механизма (18) переключения. Жидкостный порт (34) постоянно сообщается с концом впуска/выпуска жидкости теплообменника (15) источника тепла. Конец впуска/выпуска газа теплообменника (15) источника тепла переключается на сообщение с напорной стороной компрессора (14) или сообщение со стороной всасывания компрессора (14) посредством переключения первого механизма (17) переключения. Таким образом, блок (10) источника тепла, например, блок (10) источника тепла, показанный на фиг.13, который применим к обоим: системе (5) охлаждения, в которой рабочее состояние блока (7) потребления тепла переключается механизмом (17) переключения, предусмотренным в блоке (10) источника тепла, и системе (5) охлаждения, в которой рабочие состояния блоков (7) потребления тепла переключаются механизмами (63, 64) переключения, включенными в блоки (60) переключения, соответствующие блокам (7) потребления тепла, соответственно, оснащен первым газовым портом (31), постоянно сообщающимся с напорной стороной компрессора (14).

Согласно второму аспекту изобретения в контуре (9) хладагента системы (5) охлаждения третий газовый порт (33) контура (12) источника тепла блока (10) источника тепла присоединен к концу впуска/выпуска газа контура (8) потребления тепла, а жидкостный порт (34) контура (12) источника тепла присоединен к концу впуска/выпуска жидкости контура (8) потребления тепла. В этой системе (5) охлаждения, когда блоки (60) переключения, описанные позже, не присоединены, первый механизм (17) переключения и второй механизм (18) переключения переключают рабочее состояние блока (7) потребления тепла. Более точно, когда первый механизм (17) переключения обеспечивает концу впуска/выпуска газа теплообменника (15) источника тепла возможность сообщаться с напорной стороной компрессора (14), а второй механизм (18) переключения обеспечивает третьей газовой линии (27) возможность сообщаться со второй газовой линией (26), выполняется режим охлаждения, в котором теплообменник (15) источника тепла функционирует в качестве конденсатора, а теплообменник (40) потребления тепла функционирует в качестве испарителя. Кроме того, когда первый механизм (17) переключения обеспечивает концу впуска/выпуска газа теплообменника (15) источника тепла возможность сообщаться со стороной всасывания компрессора (14), а второй механизм (18) переключения обеспечивает третьей газовой линии (27) возможность сообщаться с первой газовой линией (25), выполняется режим нагревания, в котором теплообменник (40) источника тепла функционирует в качестве конденсатора, а теплообменник (15) потребления тепла функционирует в качестве испарителя.

Согласно третьему аспекту изобретения система (5) охлаждения включает в себя вспомогательный блок (50). Во вспомогательном блоке (50) конец впуска/выпуска газа вспомогательного теплообменника (52) переключается на сообщение со вторым соединительным портом (57) или сообщение с третьим соединительным портом (58) посредством приведения в действие вспомогательного механизма (54) переключения. Таким образом, в системе (5) охлаждения согласно третьему аспекту изобретения конец впуска/выпуска газа вспомогательного теплообменника (52) переключается на сообщение с первым газовым портом (31), присоединенным ко второму соединительному порту (57), или сообщение со вторым газовым портом (32), присоединенным к третьему соединительному порту (58) посредством приведения в действие вспомогательного механизма (54) переключения.

Согласно четвертому аспекту изобретения система (5) охлаждения включает в себя множество блоков (7) потребления тепла. Контуры (8) потребления тепла блоков (7) потребления тепла, присоединенных к контуру (12) источника тепла, параллельны друг другу. Конец впуска/выпуска газа каждого из блоков (7) потребления тепла присоединен к третьему газовому порту (33), а конец впуска/выпуска жидкости каждого из блоков (7) потребления тепла присоединен к жидкостному порту (34).

Согласно пятому аспекту изобретения механизмы (63, 64) переключения рабочего состояния, предусмотренные в каждом из блоков (60) переключения, соответствующих блокам (7) потребления тепла, соответственно, переключают конец впуска/выпуска газа контура (8) потребления тепла блока (7) потребления тепла на сообщение со вторым газовым портом (32) или сообщение с третьим газовым портом (33). Когда механизмы (63, 64) переключения рабочего состояния предоставляют концу впуска/выпуска газа схемы (8) потребления тепла возможность сообщаться со вторым газовым портом (32), выполняется режим охлаждения, в котором контур (8) потребления тепла функционирует в качестве испарителя. Более точно, хладагент, конденсированный в теплообменнике (15) источника тепла, подается в контур (8) потребления тепла через жидкостный порт (34). Хладагент, подаваемый в контур (8) потребления тепла, испаряется в теплообменнике (40) потребления тепла, а затем возвращается на сторону всасывания компрессора (14) через второй газовый порт (32). Когда механизмы (63, 64) переключения рабочего состояния предоставляют концу впуска/выпуска газа схемы (8) потребления тепла возможность сообщаться с третьим газовым портом (33), выполняется режим нагревания, в котором контур (8) потребления тепла функционирует в качестве конденсатора. Более точно, хладагент, нагнетаемый из компрессора (14), подается в контур (8) потребления тепла через третий газовый порт (33). Хладагент, подаваемый в контур (8) потребления тепла, конденсируется в теплообменнике (40) потребления тепла, подается в теплообменник (15) источника тепла через жидкостный порт (34) и испаряется в нем, а затем всасывается в компрессор (14). Согласно пятому аспекту изобретения блок (10) источника тепла согласно первому аспекту изобретения применяется к системе (5) охлаждения, в которой рабочее состояние каждого из блоков (7) потребления тепла переключается механизмами (63, 64) переключения рабочего состояния, включенными в блоки (60) переключения, соответствующие блокам (7) потребления тепла, соответственно.

Эффект изобретения

Согласно настоящему изобретению, в блоке (10) источника тепла, который применим как к системе (5) охлаждения, в которой рабочее состояние блока (7) потребления тепла переключается механизмом (17) переключения, предусмотренным в блоке (10) источника тепла, так и системе (5) охлаждения, в которой рабочие состояния блоков (7) потребления тепла переключаются механизмами (63, 64) переключения, включенными в блоки (60) переключения, соответствующие блокам (7) потребления тепла, соответственно, предусмотрен первый газовый порт (31), постоянно сообщающийся с напорной стороной компрессора (14). В этом блоке (10) источника тепла, когда второй механизм (18) переключения обеспечивает третьему газовому порту (33) возможность сообщаться с первой газовой линией (25), третий газовый порт (33) функционирует в качестве порта, через который вытекает сжатый хладагент, нагнетаемый из компрессора (14), жидкостный порт (34) функционирует в качестве порта, через который втекает конденсированный жидкий хладагент, который должен испаряться в теплообменнике (15) источника тепла, а второй газовый порт (32) функционирует в качестве порта, через который втекает испаренный хладагент, который должен всасываться в компрессор (14). С другой стороны, когда второй механизм (18) переключения обеспечивает третьему газовому порту (33) возможность сообщаться со второй газовой линией (26), жидкостный порт (34) функционирует в качестве порта, через который вытекает жидкий хладагент, конденсированный в теплообменнике (15) источника тепла, второй газовый порт (32) функционирует в качестве порта, через который втекает испаренный хладагент, который должен всасываться компрессором (14), а первый газовый порт (31) функционирует в качестве порта, через который вытекает сжатый хладагент, нагнетаемый из компрессора (14).

Например, как показано на фиг.5, в состоянии, где второй механизм (18) переключения обеспечивает третьему газовому порту (33) возможность сообщаться с первой газовой линией (25), с концом впуска/выпуска газа контура (8) потребления тепла, присоединенным к третьему газовому порту (33), концом впуска/выпуска жидкости контура (8) потребления тепла, присоединенным к жидкостному порту (34), концом впуска/выпуска жидкости вспомогательного теплообменника (52) вспомогательного блока (50), присоединенным к жидкостному порту (34), и концом впуска/выпуска газа вспомогательного теплообменника (52), избирательно присоединяемым к первому газовому порту (31) или второму газовому порту (32), выполняется режим нагревания, в котором теплообменник (40) потребления тепла, в который хладагент высокого давления, нагнетенный компрессором (14), подается через третий газовый порт (33), функционирует в качестве конденсатора. В режиме нагревания, когда хладагент, конденсированный в теплообменнике (40) потребления тепла, подается во вспомогательный теплообменник (52), поданный хладагент испаряется во вспомогательном теплообменнике (52), втекает в контур (12) источника тепла через второй газовый порт (32) и всасывается в компрессор (14). Кроме того, в состоянии, где второй механизм (18) переключения обеспечивает третьему газовому порту (33) возможность сообщаться со второй газовой линией (26), выполняется режим охлаждения, в котором теплообменник (40) потребления тепла, в который жидкий хладагент, конденсируемый в теплообменнике (15) источника тепла, подается через жидкостный порт (34), функционирует в качестве испарителя. В режиме охлаждения, когда хладагент, нагнетаемый из компрессора (14), подается во вспомогательный теплообменник (52) через первый газовый порт (31), подаваемый хладагент конденсируется во вспомогательном теплообменнике (52) и подается в теплообменник (40) потребления тепла вместе с жидким хладагентом, конденсированным в теплообменнике (15) источника тепла. Хладагент, подаваемый в теплообменник (40) потребления тепла, испаряется в теплообменнике (40) потребления тепла, а испаренный хладагент низкого давления втекает в контур (12) источника тепла через третий газовый порт (33) и всасывается в компрессор (14).

Таким образом, посредством избирательного присоединения конца впуска/выпуска газа вспомогательного теплообменника (52) вспомогательного блока (50) к первому газовому порту (31) или второму газовому порту (32), газообразный хладагент низкого давления из вспомогательного теплообменника (52), служащего в качестве испарителя в режиме нагревания, может подаваться в компрессор (14) через второй газовый порт (32), а газообразный хладагент высокого давления может подаваться во вспомогательный теплообменник (52), служащий в качестве конденсатора в режиме охлаждения, через первый газовый порт (31). Поэтому вспомогательный блок (50) может использоваться как для режима охлаждения, так и для режима нагревания. Устанавливаемый вне помещения блок (10) по настоящему изобретению позволяет присоединять вспомогательный блок (50) к устанавливаемому вне помещения блоку (10), так чтобы вспомогательный блок (50) мог использоваться как для режима охлаждения, так и для режима нагревания.

Согласно третьему аспекту изобретения конец впуска/выпуска газа вспомогательного теплообменника (52) избирательно присоединяется к первому газовому порту (31) или второму газовому порту (32). Поэтому, как описано выше, газообразный хладагент низкого давления из вспомогательного теплообменника (52), служащего в качестве испарителя в режиме нагревания, может подаваться в компрессор (14) через второй газовый порт (32), а газообразный хладагент высокого давления может подаваться во вспомогательный теплообменник (52), служащий в качестве конденсатора в режиме охлаждения, через первый газовый порт (31). Вспомогательный блок (50) согласно третьему аспекту изобретения может быть присоединен к системе (5) охлаждения, с тем чтобы восполнять недостаток объема теплообмена в теплообменнике (15) источника тепла как в режиме охлаждения, так и режиме нагревания.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - графическая структурная схема устанавливаемого вне помещения блока согласно варианту осуществления.

Фиг.2 - графическая структурная схема первого примера кондиционера воздуха, включающего в себя устанавливаемый вне помещения блок согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.3 - графическая структурная схема, иллюстрирующая режим охлаждения воздуха, выполняемый в первом примере кондиционере воздуха, включающем в себя устанавливаемый вне помещения блок согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.4 - графическая структурная схема, иллюстрирующая режим нагревания воздуха, выполняемый в первом примере кондиционере воздуха, включающем в себя устанавливаемый вне помещения блок согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.5 - графическая структурная схема второго примера кондиционера воздуха, включающего в себя устанавливаемый вне помещения блок согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.6 - графическая структурная схема, иллюстрирующая режим охлаждения воздуха, выполняемый во втором примере кондиционере воздуха, включающем в себя устанавливаемый вне помещения блок согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.7 - графическая структурная схема, иллюстрирующая режим нагревания воздуха, выполняемый во втором примере кондиционере воздуха, включающем в себя устанавливаемый вне помещения блок согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.8 - графическая структурная схема третьего примера кондиционера воздуха, включающего в себя устанавливаемый вне помещения блок согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.9 - графическая структурная схема, иллюстрирующая режим охлаждения воздуха, выполняемый в третьем примере кондиционере воздуха, объединенном с устанавливаемым вне помещения блоком согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.10 - графическая структурная схема, иллюстрирующая режим нагревания воздуха, выполняемый в третьем примере кондиционере воздуха, включающем в себя устанавливаемый вне помещения блок согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.11 - графическая структурная схема, иллюстрирующая режим охлаждения/нагревания воздуха, выполняемый в третьем примере кондиционере воздуха, включающем в себя устанавливаемый вне помещения блок согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.12 - графическая структурная схема кондиционера воздуха согласно еще одному варианту осуществления.

Фиг.13(A) и 13(B) - графические структурные схемы системы охлаждения, включающей в себя традиционный блок источника тепла, причем фиг.13(A) является графической структурной схемой первой системы охлаждения, описанной в разделе Уровень техники, а фиг.13(B) - графической структурной схемой последней системы охлаждения, описанной в разделе Уровень техники.

Фиг.14 - графическая структурная схема системы охлаждения, включающей в себя традиционный блок источника тепла, к которой присоединен вспомогательный блок для использования в режиме нагревания.

Фиг.15 - графическая структурная схема системы охлаждения, включающей в себя традиционный блок источника тепла, к которой присоединен вспомогательный блок для использования в режиме охлаждения.

Перечень ссылочных позиций

5 - Кондиционер воздуха (система охлаждения)

7 - Устанавливаемый внутри помещения блок (блок потребления тепла)

8 - Устанавливаемый внутри помещения контур (контур потребления тепла)

9 - Контур хладагента

10 - Устанавливаемый вне помещения блок (блок источника тепла)

12 - Устанавливаемый вне помещения контур (контур источника тепла)

14 - Компрессор

15 - Устанавливаемый вне помещения теплообменник (теплообменник источника тепла)

17 - Первый четырехходовой переключающий клапан (первый механизм переключения)

18 - Второй четырехходовой переключающий клапан (второй механизм переключения)

25 - Первая газовая линия

26 - Вторая газовая линия

27 - Третья газовая линия

28 - Жидкостная линия

31 - Первый газовый порт

32 - Второй газовый порт

33 - Третий газовый порт

34 - Жидкостный порт

40 - Устанавливаемый внутри помещения теплообменник (теплообменник потребления тепла)

41 - Механизм понижения давления (устанавливаемый внутри помещения расширительный клапан)

50 - Вспомогательный блок

52 - Вспомогательный теплообменник

54 - Вспомогательный механизм переключения

56 - Первый соединительный порт

57 - Второй соединительный порт

58 - Третий соединительный порт

63 - Первый электромагнитный клапан (механизм переключения рабочего состояния)

64 - Второй электромагнитный клапан (механизм переключения рабочего состояния)

Наилучший способ осуществления изобретения

Далее со ссылкой на прилагаемые чертежи будут подробно описаны варианты осуществления настоящего изобретения.

Устанавливаемый вне помещения блок (10) по настоящему варианту осуществления составляет блок источника тепла системы охлаждения настоящего изобретения. Устанавливаемый вне помещения блок (10) присоединен к блоку (7) потребления тепла через газовый соединительный патрубок (20) и жидкостный соединительный патрубок (21).

Как показано на фиг.1, устанавливаемый вне помещения блок (10) включает в себя устанавливаемый вне помещения контур (12) в качестве контура источника тепла. К устанавливаемому вне помещения контуру (12) присоединены компрессор (14), устанавливаемый вне помещения теплообменник (15), устанавливаемый вне помещения расширительный клапан (16), первый четырехходовой переключающий клапан (17) и второй четырехходовой переключающий клапан (18). Первый четырехходовой переключающий клапан (17) составляет первый механизм переключения, а второй четырехходовой переключающий клапан (18) составляет второй механизм переключения. Устанавливаемый вне помещения блок (10) оборудован первым газовым портом (31), вторым газовым портом (32), третьим газовым портом (33) и жидкостным портом (34).

Компрессор (14) является компрессором с переменным объемом. Нагнетательная сторона компрессора (14) присоединена к первому газовому порту (31) через первую газовую линию (25). Первый порт первого четырехходового переключающего клапана (17) присоединен к первой газовой линии (25). Сторона всасывания компрессора (14) присоединена ко второму газовому порту (32) через вторую газовую линию (26). Третий порт первого четырехходового переключающего клапана (17) присоединен ко второй газовой линии (26).

Устанавливаемый вне помещения теплообменник (15) является поперечно-реберным/трубчатым теплообменником и составляет теплообменник источника тепла. Конец впуска/выпуска жидкости устанавливаемого вне помещения теплообменника (15) присоединен к жидкостному порту (34) через жидкостную линию (28). Конец впуска/выпуска газа устанавливаемого вне помещения теплообменника (15) присоединен ко второму газовому порту первого четырехходового переключающего клапана (17). Четвертый порт первого четырехходового переключающего клапана (17) закрыт. Устанавливаемый вне помещения расширительный клапан (16) сконфигурирован в качестве электронного расширительного клапана и скомпонован на жидкостной линии (28).

Первый порт второго четырехходового переключающего клапана (18) присоединен ко второй газовой линии (26). Второй порт второго четырехходового переключающего клапана (18) закрыт. Третий порт второго четырехходового переключающего клапана (18) присоединен к первой газовой линии (25). Четвертый порт второго четырехходового переключающего клапана (18) присоединен к третьему газовому порту (33) через третью газовую линию (27).

Каждый из первого четырехходового переключающего клапана (17) и второго четырехходового переключающего клапана (18) является переключаемым между первым состоянием, в котором первый и второй порты сообщаются друг с другом, а третий и четвертый порты сообщаются друг с другом (состоянием, показанным сплошной линией на фиг.1), и вторым состоянием, в котором первый и четвертый порты сообщаются друг с другом, а второй и третий порты сообщаются друг с другом (состоянием, показанным прерывистой линией на фиг.1). Вместо четырехходовых переключающих клапанов (17, 18) могут использоваться трехходовые переключающие клапаны для создания первого механизма (17) переключения и второго механизма (18) переключения или два электромагнитных клапана могут использоваться для создания первого механизма (17) переключения и второго механизма (18) переключения.

Далее будут соответственно описаны три примера системы (5) охлаждения, включающих в себя устанавливаемый вне помещения блок (10) согласно настоящему изобретению.

Первый пример системы (5) охлаждения является кондиционером (5) воздуха, способным к выполнению операции охлаждения воздуха в качестве режима охлаждения и операции нагревания воздуха в качестве режима нагревания. Как показано на фиг.2, кондиционер (5) воздуха включает в себя множество устанавливаемых внутри помещения блоков (7a, 7b, …), присоединенных к устанавливаемому вне помещения блоку (10), чтобы быть параллельными друг другу. Количество устанавливаемых внутри помещения блоков (7) может быть уменьшено до 1.

Каждый из устанавливаемых внутри помещения блоков (7) включает в себя устанавливаемый внутри помещения контур (8). Устанавливаемый внутри помещения контур (8) включает в себя устанавливаемый внутри помещения теплообменник (40) и устанавливаемый внутри помещения расширительный клапан (41), соединенные в этой очередности от конца впуска/выпуска газа устанавливаемого внутри помещения контура (8). Устанавливаемый внутри помещения теплообменник (40) сконфигурирован в виде поперечно-реберного/трубчатого теплообменника. Устанавливаемый внутри помещения расширительный клапан (41) выполнен в виде электронного расширительного клапана.

Конец впуска/выпуска газа каждого устанавливаемого внутри помещения контура (8) присоединен к третьему газовому порту (33) устанавливаемого вне помещения блока (10) через газовый соединительный патрубок (20). Конец впуска/выпуска жидкости каждого устанавливаемого внутри помещения контура (8) присоединен к жидкостному порту (34) устанавливаемого вне помещения блока (10) через жидкостный соединительный патрубок (21). В кондиционере (5) воздуха устанавливаемый вне помещения контур (12) и устанавливаемые внутри помещения контуры (8a, 8b, …) соединены через газовый соединительный патрубок (20) и жидкостный соединительный патрубок (21), чтобы составлять контур (9) хладагента, который выполняет паровой цикл компрессионного охлаждения.

Далее будет описан принцип действия первого примера кондиционера (5) воздуха. В этом кондиционере (5) воздуха, если выполняется режим охлаждения воздуха или режим нагревания воздуха, то осуществляется управление первым четырехходовым переключающим клапаном (17) и вторым четырехходовым переключающим клапаном (18) устанавливаемого вне помещения блока (10). Когда первый четырехходовой переключающий клапан (17) и второй четырехходовой переключающий клапан (18) установлены в состояние режима охлаждения воздуха, каждый работающий устанавливаемый внутри помещения блок (7) выполняет режим охлаждения воздуха. С другой стороны, когда первый четырехходовой переключающий клапан (17) и второй четырехходовой переключающий клапан (18) установлены в состояние режима нагревания воздуха, каждый работающий устанавливаемый внутри помещения блок (7) выполняет режим нагревания воздуха.

В режиме охлаждения воздуха, как показано на фиг.3, первый четырехходовой переключающий клапан (17) установлен в первое состояние, а второй четырехходовой переключающий клапан (18) установлен во второе состояние. В таком случае, когда компрессор (14) приводится в действие в этом состоянии, контур (9) хладагента выполняет паровой цикл компрессионного охлаждения, в котором устанавливаемый вне помещения теплообменник (15) функционирует в качестве конденсатора, а устанавливаемый внутри помещения теплообменник (40) функционирует в качестве испарителя.

Более точно, хладагент, выпускаемый из компрессора (14), конденсируется, в то время как он обменивается теплом с наружным воздухом в устанавливаемом вне помещения теплообменнике (15). Хладагент, конденсируемый в устанавливаемом вне помещения теплообменнике (15), распределяется по каждому из устанавливаемых внутри помещения контуров (8a, 8b, …). Хладагент, втекающий в каждый из устанавливаемых внутри помещения контуров (8), подвергается понижению давления устанавливаемым внутри помещения расширительным клапаном (41), а затем испаряется по мере того, как он обменивается теплом с внутренним воздухом в устанавливаемом внутри помещения теплообменнике (40). Хладагент, испаренный в устанавливаемом внутри помещения теплообменнике (40) и втекающий в устанавливаемый вне помещения контур (12), всасывается в компрессор (14) и сжимается.

В режиме нагревания воздуха, как показано на фиг.4, первый четырехходовой переключающий клапан (17) установлен во второе состояние, а второй четырехходовой переключающий клапан (18) установлен в первое состояние. В таком случае, когда компрессор (14) приводится в действие в этом состоянии, контур (9) хладагента выполняет паровой цикл компрессионного охлаждения, в котором устанавливаемый внутри помещения теплообменник (40) функционирует в качестве конденсатора, а устанавливаемый вне помещения теплообменник (15) функционирует в качестве испарителя.

Более точно, хладагент, нагнетаемый из компрессора (14), распределяется по каждому из устанавливаемых внутри помещения контуров (8a, 8b, …). Хладагент, втекающий в каждый из устанавливаемых внутри помещения контуров (8), конденсируется, в то время как он обменивается теплом с внутренним воздухом в устанавливаемом внутри помещения теплообменнике (40). Хладагент, конденсируемый в устанавливаемом внутри помещения теплообменнике (40), втекает в устанавливаемый вне помещения контур (12). Хладагент, втекающий в устанавливаемый вне помещения контур (12), подвергается понижению давления устанавливаемым вне помещения расширительным клапаном (16), а затем испаряется по мере того, как он обменивается теплом с наружным воздухом в устанавливаемом вне помещения теплообменнике (15). Хладагент, испаренный в устанавливаемом вне помещения теплообменнике (15), всасывается в компрессор (14) и сжимается.

Как показано на фиг.5, второй пример кондиционера (5) воздуха включает в себя дополнительный блок (50) в дополнение к конструкции первого примера кондиционера (5) воздуха. Вспомогательный блок (50) размещен снаружи вместе с устанавливаемым вне помещения блоком (10). Могут использоваться два или более вспомогательных блоков (50).

Вспомогательный блок (50) включает в себя контур (51) вспомогательного блока. Контур (51) вспомогательного блока включает в себя вспомогательный теплообменник (52), расширительный клапан (53) и четырехходовой переключающий клапан (54). Вспомогательный блок (50) дополнительно включает в себя первый соединительный порт (56), второй соединительный порт (57) и третий соединительный порт (58).

Вспомогательный теплообменник (52) выполнен в виде поперечно-реберного/трубчатого теплообменника. Конец впуска/выпуска жидкости вспомогательного теплообменника (52) присоединен к первому соединительному порту (56). Конец впуска/выпуска газа вспомогательного теплообменника (52) присоединен ко второму газовому порту четырехходового переключающего клапана (54). Первый порт четырехходового переключающего клапана (54) присоединен к третьему соединительному порту (58). Третий порт четырехходового переключающего клапана (54) присоединен ко второму соединительному порту (57). Четвертый порт четырехходового переключающего клапана (54) закрыт. Расширительный клапан (53) выполнен в виде электронного расширительного клапана и скомпонован между вспомогательным теплообменником (52) и первым соединительным портом (56).

Четырехходовой переключающий клапан (54) является переключаемым между первым состоянием, в котором первый и второй порты сообщаются друг с другом, а третий и четвертый порты сообщаются друг с другом (состоянием, показанным сплошной линией на фиг.5), и вторым состоянием, в котором первый и четвертый порты сообщаются друг с другом, а второй и третий порты сообщаются друг с другом (состоянием, показанным прерывистой линией на фиг.5). Когда четырехходовой переключающий клапан (54) установлен в первое состояние, конец впуска/выпуска газа вспомогательного теплообменника (52) сообщается с третьим соединительным портом (58). Когда четырехходовой переключающий клапан (54) установлен во второе состояние, конец впуска/выпуска газа вспомогательного теплообменника (52) сообщается со вторым соединительным портом (57). Таким образом, четырехходовой переключающий клапан (54) составляет вспомогательный механизм переключения. Вместо четырехходового переключающего клапана (54) трехходовой переключающий клапан может использоваться для создания вспомогательного механизма переключения или два электромагнитных клапана могут использоваться для создания вспомогательного механизма переключения.

Первый соединительный порт (56) вспомогательного блока (50) присоединен к жидкостному соединительному патрубку (21). Второй соединительный порт (57) присоединен к первому газовому порту (31) устанавливаемого вне помещения блока (10). Третий соединительный порт (58) присоединен ко второму газовому порту (32) устанавливаемого вне помещения блока (10).

Далее будет описан принцип действия второго примера кондиционера (5) воздуха. В кондиционере (5) воздуха таким же образом, как в первом примере кондиционере (5) воздуха каждый работающий устанавливаемый внутри помещения блок (7) выполняет режим охлаждения воздуха, когда первый четырехходовой переключающий клапан (17) и второй четырехходовой переключающий клапан (18) установлены в состояние режима охлаждения воздуха. С другой стороны, когда первый четырехходовой переключающий клапан (17) и второй четырехходовой переключающий клапан (18) установлены в состояние режима нагревания воздуха, каждый работающий устанавливаемый внутри помещения блок (7) выполняет режим нагревания воздуха.

В режиме охлаждения воздуха, как показано на фиг.6, первый четырехходовой переключающий клапан (17) установлен в первое состояние, а второй четырехходовой переключающий клапан (18) установлен во второе состояние. В таком случае, когда компрессор (14) приводится в действие в этом состоянии, контур (9) хладагента выполняет паровой цикл компрессионного охлаждения, при котором устанавливаемый вне помещения теплообменник (15) функционирует в качестве конденсатора, а устанавливаемый внутри помещения теплообменник (40) функционирует в качестве испарителя.

Когда требуется относительно высокая способность охлаждения воздуха, например, когда присоединено большое количество устанавливаемых внутри помещения блоков (7), которые выполняют режим охлаждения воздуха, четырехходовой переключающий клапан (54) вспомогательного блока (50) устанавливается во второе состояние. В этом состоянии вспомогательный теплообменник (52) вспомогательного блока (50) функционирует в качестве конденсатора вместе с устанавливаемым вне помещения теплообменником (15). С другой стороны, четырехходовой переключающий клапан (54) вспомогательного блока (50) установлен в первое состояние, когда требуемая способность охлаждения воздуха является относительно низкой. В этом случае расширительный клапан (53) закрыт, и хладагент не втекает во вспомогательный теплообменник (52) вспомогательного блока (50). Кондиционер (5) воздуха способен выполнять цикл охлаждения, который является всегда соответствующим требуемой способности охлаждения воздуха, посредством использования или не использования вспомогательного теплообменника (52) вспомогательного блока (50). Таким образом, кондиционер (5) воздуха может приводиться в действие с высоким коэффициентом полезного действия (кпд) все время.

Далее будет описан поток хладагента, когда вспомогательный теплообменник (52) вспомогательного блока (50) используется в качестве конденсатора. Поток хладагента в устанавливаемом вне помещения блоке (10) и устанавливаемом внутри помещения блоке (7) опущен, так как он является таким же, как и в режиме охлаждения воздуха первого примера кондиционера (5) воздуха.

В режиме охлаждения воздуха часть хладагента, выпускаемого из компрессора (14), втекает в контур (51) вспомогательного блока. Хладагент, втекающий в контур (51) вспомогательного блока, конденсируется, в то время как он обменивается теплом с наружным воздухом во вспомогательном теплообменнике (52). Хладагент, конденсированный во вспомогательном теплообменнике (52), течет вместе с хладагентом, конденсированным в устанавливаемом вне помещения теплообменнике (15), чтобы распределяться по устанавливаемым внутри помещения контурам (8).

В режиме нагревания воздуха, как показано на фиг.7, первый четырехходовой переключающий клапан (17) установлен во второе состояние, а второй четырехходовой переключающий клапан (18) установлен в первое состояние. В таком случае, когда компрессор (14) приводится в действие в этом состоянии, контур (9) хладагента выполняет паровой цикл компрессионного охлаждения, в котором устанавливаемый внутри помещения теплообменник (40) функционирует в качестве конденсатора, а устанавливаемый вне помещения теплообменник (15) функционирует в качестве испарителя.

Когда требуется относительно высокая способность нагревания воздуха, например, когда присоединено большое количество устанавливаемых внутри помещения блоков (7), которые выполняют режим нагревания воздуха, четырехходовой переключающий клапан (54) вспомогательного блока (50) устанавливается в первое состояние. В этом состоянии вспомогательный теплообменник (52) вспомогательного блока (50) функционирует в качестве испарителя вместе с устанавливаемым вне помещения теплообменником (15). Четырехходовой переключающий клапан (54) вспомогательного блока (50) установлен во второе состояние, когда требуемая способность нагревания воздуха является относительно низкой. В этом случае расширительный клапан (53) закрыт, и хладагент не втекает во вспомогательный теплообменник (52) вспомогательного блока (50). Кондиционер (5) воздуха способен выполнять цикл охлаждения, который является всегда соответствующим требуемой способности нагревания воздуха, посредством использования или не использования вспомогательного теплообменника (52) вспомогательного блока (50). Таким образом, кондиционер (5) воздуха может приводиться в действие с высоким коэффициентом полезного действия (кпд) все время.

Далее будет описан поток хладагента, когда вспомогательный теплообменник (52) вспомогательного блока (50) используется в качестве испарителя. Поток хладагента в устанавливаемом вне помещения блоке (10) и устанавливаемом внутри помещения блоке (7) опущен, так как он является таким же, как и в режиме нагревания воздуха первого примера кондиционера (5) воздуха.

В режиме нагревания воздуха часть хладагента, конденсируемого в устанавливаемом внутри помещения теплообменника (40), втекает в контур (51) вспомогательного блока. Хладагент, втекающий в контур (51) вспомогательного блока, подвергается понижению давления расширительным клапаном (53), а затем испаряется, в то время как он обменивается теплом с наружным воздухом во вспомогательном теплообменнике (52). Хладагент, испаренный во вспомогательном теплообменнике (52), втекает в устанавливаемый вне помещения контур (12) и течет вместе с хладагентом, испаряемым в устанавливаемом вне помещения теплообменнике (15), чтобы всасываться в компрессор (14).

Третий пример кондиционер (5) воздуха является так называемым индивидуально управляемым кондиционером (5) воздуха, допускающим индивидуальный выбор режима охлаждения воздуха или режима нагревания воздуха для каждого из устанавливаемых внутри помещения блоков (7a, 7b,...). В этом кондиционере (5) воздуха, как показано на фиг.8, множество устанавливаемых внутри помещения блоков (7a, 7b,...) присоединены к устанавливаемому внутри помещения блоку (10), чтобы быть параллельными друг другу, и предусмотрены блоки (60a, 60b,...) BS, соответствующие устанавливаемым внутри помещения блокам (7a, 7b,...), соответственно. Каждый из блоков (60a, 60b,...) BS составляет блок переключения. На фиг.8 опущены устанавливаемые внутри помещения блоки, отличные от первого устанавливаемого внутри помещения блока (7a) и второго устанавливаемого внутри помещения блока (7b).

Каждый из блоков (60) BS включает в себя жидкостный контур (61) и газовый контур (62). Конец жидкостного контура (61) присоединен к жидкостному соединительному патрубку (21), проходящему от жидкостного порта (34) устанавливаемого вне помещения блока (10). Другой конец жидкостного контура (61) присоединен к трубопроводу хладагента, присоединенному к концу впуска/выпуска жидкости устанавливаемого внутри помещения контура (8).

Газовый контур (62) включает в себя первый трубопровод, снабженный первым электромагнитным клапаном (63), и второй трубопровод, снабженный вторым электромагнитным клапаном (64). Конец первого трубопровода и конец второго трубопровода присоединены друг к другу. Трубопровод хладагента, проходящий от стыка концов первого и второго трубопроводов, присоединен к концу впуска/выпуска газа устанавливаемого внутри помещения контура (8). Другой конец первого трубопровода присоединен к первому газовому соединительному патрубку (20a), проходящему от третьего газового порта (33) устанавливаемого вне помещения блока (10). Другой конец второго трубопровода присоединен ко второму газовому соединительному патрубку (20b), проходящему от второго газового порта (32) устанавливаемого вне помещения блока (10). Первый электромагнитный клапан (63) и второй электромагнитный клапан (64) составляют механизмы переключения рабочего состояния.

Этот кондиционер (5) воздуха включает в себя такой же вспомогательный блок (50), как используемый во втором примере кондиционере (5) воздуха. Первый соединительный порт (56) вспомогательного блока (50) присоединен к жидкостному соединительному патрубку (21). Второй соединительный порт (57) присоединен к первому газовому порту (31) устанавливаемого вне помещения блока (10). Третий соединительный порт (58) присоединен ко второму газовому соединительному патрубку (20b).

Далее будет описан принцип действия третьего примера кондиционера (5) воздуха. В дополнение к режиму охлаждения воздуха и режиму нагревания воздуха этот кондиционер (5) воздуха выполняет режим охлаждения/нагревания, в котором устанавливаемый внутри помещения блок (7) выполняет режим охлаждения воздуха, и одновременно другой устанавливаемый внутри помещения блок (7) выполняет режим нагревания воздуха.

В режиме охлаждения воздуха, как показано на фиг.9, второй четырехходовой переключающий клапан (18) устанавливаемого вне помещения блока (10) установлен во второе состояние. Четырехходовой переключающий клапан (54) вспомогательного блока (50) установлен во второе состояние. В каждом из блоков (60) BS первый электромагнитный клапан (63) закрыт, а второй электромагнитный клапан (64) открыт. В случае, когда компрессор (14) приводится в действие в этом состоянии, контур (9) хладагента выполняет паровой цикл компрессионного охлаждения, при котором вспомогательный теплообменник (52) вспомогательного блока (50) функционирует в качестве конденсатора, а устанавливаемый внутри помещения теплообменник (40) функционирует в качестве испарителя.

Если требуется относительно высокая способность охлаждения воздуха, например, когда присоединено большое количество устанавливаемых внутри помещения блоков (7), которые выполняют режим охлаждения воздуха, то первый четырехходовой переключающий клапан (17) устанавливаемого вне помещения блока (10) устанавливается в первое состояние. В этом состоянии устанавливаемый вне помещения теплообменник (15) функционирует в качестве конденсатора вместе со вспомогательным теплообменником (52) вспомогательного блока (50). Первый четырехходовой переключающий клапан (17) установлен во второе состояние, когда требуемая способность охлаждения воздуха является относительно низкой. В этом случае устанавливаемый вне помещения расширительный клапан (16) закрыт, и хладагент не втекает в устанавливаемый вне помещения теплообменник (15). Кондиционер (5) воздуха способен выполнять цикл охлаждения, который является всегда соответствующим требуемой способности охлаждения воздуха, посредством использования или не использования устанавливаемого вне помещения теплообменника (15). Таким образом, кондиционер (5) воздуха может приводиться в действие с высоким коэффициентом полезного действия (кпд) все время.

Далее будет описан поток хладагента, когда устанавливаемый вне помещения теплообменник (15) используется в качестве конденсатора.

В режиме охлаждения воздуха часть хладагента, выпускаемого из компрессора (14), втекает в контур (51) вспомогательного блока через второй соединительный порт (57) вспомогательного блока (50). Хладагент, втекающий в контур (51) вспомогательного блока, конденсируется, в то время как он обменивается теплом с наружным воздухом во вспомогательном теплообменнике (52). Остаток хладагента, выпускаемого из компрессора (14), конденсируется, в то время как он обменивается теплом с наружным воздухом в устанавливаемом вне помещения теплообменнике (15). Хладагент, конденсированный в устанавливаемом вне помещения теплообменнике (15), течет вместе с хладагентом, конденсируемым во вспомогательном теплообменнике (52) вспомогательного блока (50).

Совместно текущие конденсированные хладагенты распределяются по каждому из устанавливаемых внутри помещения контуров (8). Распределенный хладагент проходит через жидкостный контур (61) блока (60) BS и втекает в устанавливаемый внутри помещения контур (8). Хладагент, втекающий в устанавливаемый внутри помещения контур (8), подвергается понижению давления устанавливаемым внутри помещения расширительным клапаном (41) и испаряется по мере того, как он обменивается теплом с наружным воздухом в устанавливаемом внутри помещения теплообменнике (40). Хладагент, испаренный в устанавливаемом внутри помещения теплообменнике (40), втекает в устанавливаемый вне помещения контур (12) через второй трубопровод газового контура (62) блока (60) BS и другие трубопроводы и всасывается в компрессор (14).

В режиме нагревания воздуха, как показано на фиг.10, второй четырехходовой переключающий клапан (18) устанавливаемого вне помещения блока (10) установлен в первое состояние. Четырехходовой переключающий клапан (54) вспомогательного блока (50) установлен в первое состояние. В каждом из блоков (60) BS первый электромагнитный клапан (63) открыт, а второй электромагнитный клапан (64) закрыт. В таком случае, когда компрессор (14) приводится в действие в этом состоянии, контур (9) хладагента выполняет паровой цикл компрессионного охлаждения, в котором устанавливаемый внутри помещения теплообменник (40) функционирует в качестве конденсатора, а вспомогательный теплообменник (52) вспомогательного блока (50) функционирует в качестве испарителя.

Если требуется относительно высокая способность нагревания воздуха, например, когда присоединено большое количество устанавливаемых внутри помещения блоков (7), которые выполняют режим нагревания воздуха, то первый четырехходовой переключающий клапан (17) устанавливаемого вне помещения блока (10) устанавливается во второе состояние. В этом состоянии устанавливаемый вне помещения теплообменник (15) функционирует в качестве испарителя вместе со вспомогательным теплообменником (52) вспомогательного блока (50). Первый четырехходовой переключающий клапан (17) установлен в первое состояние, когда требуемая нагревательная способность является относительно низкой. В этом случае устанавливаемый вне помещения расширительный клапан (16) закрыт, и хладагент не втекает в устанавливаемый вне помещения теплообменник (15). Кондиционер (5) воздуха способен выполнять цикл охлаждения, который является всегда соответствующим требуемой способности нагревания воздуха, посредством использования или не использования устанавливаемого вне помещения теплообменника (15). Таким образом, кондиционер (5) воздуха может приводиться в действие с высоким коэффициентом полезного действия (кпд) все время.

Далее будет описан поток хладагента, когда устанавливаемый вне помещения теплообменник (15) используется в качестве испарителя.

В режиме нагревания воздуха хладагент, выпускаемый из компрессора (14), распределяется по каждому из устанавливаемых внутри помещения контуров (8). Распределенный хладагент проходит через первый трубопровод газового контура (62) блока (60) BS и втекает в устанавливаемый внутри помещения контур (8). Хладагент, втекающий в устанавливаемый внутри помещения контур (8), конденсируется, в то время как он обменивается теплом с наружным воздухом в устанавливаемом внутри помещения теплообменнике (40).

Часть хладагента, конденсируемого в устанавливаемом внутри помещения теплообменнике (40), втекает во контур (51) вспомогательного блока. Хладагент, втекающий в контур (51) вспомогательного блока, подвергается понижению давления расширительным клапаном (53), а затем испаряется, в то время как он обменивается теплом с наружным воздухом во вспомогательном теплообменнике (52). Остаток хладагента, конденсируемого в устанавливаемом внутри помещения теплообменнике (40), втекает в устанавливаемый вне помещения контур (12). Хладагент, втекающий в устанавливаемый вне помещения контур (12), подвергается понижению давления устанавливаемым вне помещения расширительным клапаном (16), а затем испаряется по мере того, как он обменивается теплом с наружным воздухом в устанавливаемом вне помещения теплообменнике (15). Хладагент, испаряемый в устанавливаемом вне помещения теплообменнике (15), течет вместе с хладагентом, испаряемым во вспомогательном теплообменнике (52) вспомогательного блока (50), чтобы всасываться в компрессор (14).

Теперь будет описан режим охлаждения/нагревания воздуха. В частности, будет описан случай, когда только первый устанавливаемый в помещении блок (7a) выполняет режим охлаждения воздуха, а другие устанавливаемые внутри помещения блоки (7b,...) выполняют режим нагревания воздуха. В режиме охлаждения/нагревания воздуха, как показано на фиг.11, второй четырехходовой переключающий клапан (18) устанавливаемого вне помещения блока (10) установлен в первое состояние. В блоке (60a) BS первого устанавливаемого внутри помещения блока (7a), первый электромагнитный клапан (63b) закрыт, а второй электромагнитный клапан (64b) открыт. В блоках (60b, …) BS, соответствующих устанавливаемым внутри помещения блокам, иным, чем первый устанавливаемый внутри помещения блок (7a), первые электромагнитные клапаны (63b, …) открыты, а вторые электромагнитные клапаны (64b, …) закрыты. В таком случае, когда компрессор (14) приводится в действие в этом состоянии, контур (9) хладагента выполняет паровой цикл компрессионного охлаждения, в котором устанавливаемые внутри помещения теплообменники (40b, …) устанавливаемых внутри помещения блоков (7b, …), отличных от первого устанавливаемого внутри помещения блока (7a), функционируют в качестве конденсаторов, а устанавливаемый внутри помещения теплообменник (40a) первого устанавливаемого внутри помещения блока (7a) функционирует в качестве испарителя.

Первый четырехходовой переключающий клапан (17) и устанавливаемый вне помещения расширительный клапан (16) обеспечивают устанавливаемому вне помещения теплообменнику (15) возможность функционировать в качестве конденсатора или испарителя или же останавливать распространение хладагента в устанавливаемый вне помещения теплообменник (15). Более точно, когда устанавливаемый вне помещения расширительный клапан (16) открыт, а первый четырехходовой переключающий клапан (17) установлен в первое состояние, устанавливаемый вне помещения теплообменник (15) функционирует в качестве конденсатора. Когда устанавливаемый вне помещения расширительный клапан (16) открыт, а первый четырехходовой переключающий клапан (17) установлен во второе состояние, устанавливаемый вне помещения теплообменник (15) функционирует в качестве испарителя. Кроме того, когда устанавливаемый вне помещения расширительный клапан (16) закрыт, распространение хладагента в устанавливаемый вне помещения теплообменник (15) останавливается.

Расширительный клапан (53) и четырехходовой переключающий клапан (54) обеспечивают вспомогательному теплообменнику (52) вспомогательного блока (50) возможность функционирования в качестве конденсатора или испарителя или остановки распространения хладагента во вспомогательный теплообменник (52). Более точно, когда расширительный клапан (53) открыт, а четырехходовой переключающий клапан (54) установлен во второе состояние, вспомогательный теплообменник (52) функционирует в качестве конденсатора. Когда расширительный клапан (53) открыт, а четырехходовой переключающий клапан (54) установлен в первое состояние, вспомогательный теплообменник (52) функционирует в качестве испарителя. Кроме того, когда расширительный клапан (53) закрыт, останавливается распространение хладагента во вспомогательный теплообменник (52).

В этом кондиционере (5) воздуха первый четырехходовой переключающий клапан (17), устанавливаемый вне помещения расширительный клапан (16), а также четырехходовой переключающий клапан (54) и расширительный клапан (53) вспомогательного блока (50) управляются надлежащим образом в ответ на требуемую способность охлаждения воздуха и способность нагревания воздуха. Как результат, определяются функции устанавливаемого вне помещения теплообменника (15) и вспомогательного теплообменника (52) вспомогательного блока (50). Таким образом, кондиционер (5) воздуха может выполнять подходящий цикл охлаждения и поддерживать высокий коэффициент полезного действия (кпд) все время.

В дальнейшем будет описан поток хладагента, когда устанавливаемый вне помещения теплообменник (15) и вспомогательный теплообменник (52) вспомогательного блока (50) функционируют как конденсаторы.

В режиме охлаждения/нагревания воздуха хладагент, выпускаемый из компрессора (14), распределяется по устанавливаемым внутри помещения контурам (8b, …), отличным от устанавливаемого внутри помещения контура (8a) первого устанавливаемого внутри помещения блока (7a). Хладагент, втекающий в устанавливаемые внутри помещения контуры (8b, …), конденсируется, в то время как он обменивается теплом с внутренним воздухом в устанавливаемых внутри помещения теплообменниках (40b, …). Хладагент, конденсируемый в устанавливаемых внутри помещения теплообменниках (40b, …), распространяется в устанавливаемый вне помещения контур (12), контур (51) вспомогательного блока и устанавливаемый внутри помещения контур (8a) первого устанавливаемого внутри помещения блока (7a).

Хладагент, втекающий в устанавливаемый вне помещения контур (12), подвергается понижению давления устанавливаемым вне помещения расширительным клапаном (16), а затем испаряется по мере того, как он обменивается теплом с наружным воздухом в устанавливаемом вне помещения теплообменнике (15). Хладагент, втекающий в контур (51) вспомогательного блока, подвергается понижению давления расширительным клапаном (53), а затем испаряется, в то время как он обменивается теплом с внешним воздухом во вспомогательном теплообменнике (52). Хладагент, втекающий в устанавливаемый внутри помещения контур (8a) первого устанавливаемого внутри помещения блока (7a), подвергается понижению давления устанавливаемым внутри помещения расширительным клапаном (41a), а затем испаряется, в то время как он обменивается теплом с внутренним воздухом в устанавливаемом внутри помещения теплообменнике (40a). В таком случае хладагент, испаряемый в устанавливаемом вне помещения теплообменнике (15), хладагент, испаряемый во вспомогательном теплообменнике (52) вспомогательного блока (50), и хладагент, испаряемый в устанавливаемом внутри помещения теплообменнике (40a) первого устанавливаемого внутри помещения блока (7a), текут вместе, чтобы всасываться в компрессор (14).

Согласно варианту осуществления устанавливаемый вне помещения блок (10), который применим как к системе (5) охлаждения, в которой рабочее состояние блока (7) потребления тепла переключается механизмом (17) переключения, предусмотренным в блоке (10) источника тепла, так и системе (5) охлаждения, в которой рабочие состояния блоков (7) потребления тепла переключаются механизмами (63, 64) переключения, включенными в блоки (60) переключения, соответствующие блокам (7) потребления тепла, соответственно, снабжен первым газовым портом (31), постоянно сообщающимся с напорной стороной компрессора (14).

Как во втором примере системы (5) охлаждения или третьем примере системы (5) охлаждения второй механизм (18) переключения обеспечивает третьему газовому порту (33) возможность сообщения с первой газовой линией (25) с концом впуска/выпуска газа устанавливаемого внутри помещения контура (8), присоединенным к третьему газовому порту (33), концом впуска/выпуска жидкости устанавливаемого внутри помещения контура (8), присоединенным к жидкостному порту (34), концом впуска/выпуска жидкости вспомогательного теплообменника (52) вспомогательного блока (50), присоединенным к жидкостному порту (34), и концом впуска/выпуска газа вспомогательного теплообменника (52), избирательно присоединяемым к первому газовому порту (31) или второму газовому порту (32). В таком случае выполняется режим нагревания воздуха, в котором устанавливаемый внутри помещения теплообменник (40), в который хладагент высокого давления, нагнетаемый из компрессора (14), подается через третий газовый порт (33), функционирует в качестве конденсатора. В режиме нагревания воздуха, когда хладагент, конденсируемый в устанавливаемом внутри помещения теплообменнике (40), подается во вспомогательный теплообменник (52), подаваемый хладагент испаряется во вспомогательном теплообменнике (52), втекает в устанавливаемый вне помещения контур (12) через второй газовый порт (32) и всасывается в компрессор (14). Кроме того, когда второй механизм (18) переключения обеспечивает третьему газовому порту (33) возможность сообщения со второй газовой линией (26), выполняется режим охлаждения воздуха, при котором устанавливаемый внутри помещения теплообменник (40), в который жидкий хладагент, конденсируемый в устанавливаемом вне помещения теплообменнике (15), подается через жидкостный порт (34), функционирует в качестве испарителя. В режиме охлаждения воздуха, когда хладагент, нагнетаемый из компрессора (14) через первый газовый порт (31), подается во вспомогательный теплообменник (52), подаваемый хладагент конденсируется во вспомогательном теплообменнике (52) и подается в устанавливаемый внутри помещения теплообменник (40) вместе с жидким хладагентом, конденсируемым в устанавливаемом вне помещения теплообменнике (15). Хладагент, подаваемый в устанавливаемый внутри помещения теплообменник (40), испаряется в устанавливаемом внутри помещения теплообменнике (40), а испаренный хладагент низкого давления втекает в устанавливаемый вне помещения контур (12) через третий газовый порт (33) и всасывается в компрессор (14).

Таким образом, посредством присоединения конца впуска/выпуска газа вспомогательного теплообменника (52) вспомогательного блока (50) избирательно к первому газовому порту (31) или второму газовому порту (32) газообразный хладагент низкого давления из вспомогательного теплообменника (52), служащего в качестве испарителя в режиме нагревания воздуха, может подаваться в компрессор (14) через второй газовый порт (32), а газообразный хладагент высокого давления может подаваться во вспомогательный теплообменник (52), служащий в качестве конденсатора в режиме охлаждения воздуха, через первый газовый порт (31). Поэтому вспомогательный блок (50) может использоваться как для режима охлаждения воздуха, так и для режима нагревания воздуха. Таким образом, устанавливаемый вне помещения блок (10) согласно настоящему варианту осуществления изобретения позволяет присоединять вспомогательный блок (50) к устанавливаемому вне помещения блоку (10), так чтобы вспомогательный блок (50) мог использоваться как для режима охлаждения воздуха, так и для режима нагревания воздуха. Вспомогательный блок (50) согласно настоящему варианту осуществления сконфигурирован так, чтобы вспомогательный теплообменник (52) мог восполнять недостаток объема теплообмена в устанавливаемом вне помещения теплообменнике (15) как в режиме охлаждения, так и режиме нагревания.

Что касается вышеописанных вариантов осуществления, кондиционер (5) воздуха может включать в себя множество устанавливаемых вне помещения блоков (10, 10, …), присоединенных параллельно друг другу, как показано на фиг.12.

В сущности, вышеприведенные варианты осуществления являются просто предпочтительными вариантами осуществления и не предназначены для ограничения объема изобретения и области его применения и использования.

Промышленная применимость

Как описано выше, настоящее изобретение может быть применено для блока источника тепла системы охлаждения, присоединенного к блоку потребления тепла через соединительный патрубок, и системы охлаждения, включающей в себя блок источника тепла.

Блок источника тепла системы охлаждения содержит контур (12) источника тепла. Контур (12) включает в себя первый газовый порт (31), постоянно сообщающийся с напорной стороной компрессора (14), второй газовый порт (32), постоянно сообщающийся со стороной всасывания компрессора (14), третий газовый порт (33), избирательно сообщающийся с одной из первой газовой линии (25) и второй газовой линии (26), жидкостный порт (34), постоянно сообщающийся с концом впуска/выпуска жидкости теплообменника (15) источника тепла, первый механизм (17) переключения, который переключает состояние сообщения конца впуска/выпуска газа теплообменника (15) источника тепла, и второй механизм (18) переключения, который переключает состояние сообщения третьей газовой линии (27). Система охлаждения содержит блок (10) источника тепла системы (5) и блок (7) потребления тепла, имеющий контур (8) потребления тепла, включающий в себя механизм (41) понижения давления и теплообменник (40) потребления тепла. Контур (9) хладагента создан соединением третьего газового порта (33) контура (12) блока (10) источника тепла и конца впуска/выпуска газа контура (8) потребления тепла и соединением жидкостного порта (34) контура (12) и конца впуска/выпуска жидкости контура (8) потребления тепла. Использование изобретения позволит использовать вспомогательный теплообменник в режимах и охлаждения и нагревания. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Блок источника тепла системы охлаждения, содержащий контур (12) источника тепла, включающий в себя компрессор (14) и теплообменник (15) источника тепла, присоединенные друг к другу,
при этом контур (12) источника тепла включает в себя:
первый газовый порт (31), который предусмотрен на конце первой газовой линии (25), постоянно сообщающейся с напорной стороной компрессора (14),
второй газовый порт (32), который предусмотрен на конце второй газовой линии (26), постоянно сообщающейся со стороной всасывания компрессора (14),
третий газовый порт (33), который предусмотрен на конце третьей газовой линии (26), избирательно сообщающейся с одной из первой газовой линии (25) и второй газовой линии (26),
жидкостный порт (34), который предусмотрен на конце жидкостной линии (28), постоянно сообщающейся с концом впуска/выпуска жидкости теплообменника (15) источника тепла,
первый механизм (17) переключения, который переключает конец впуска/выпуска газа теплообменника (15) источника тепла на сообщение с напорной стороной компрессора (14) или сообщение со стороной всасывания компрессора (14), и
второй механизм (18) переключения, который переключает третью газовую линию (27) на сообщение с первой газовой линией (25) или сообщение со второй газовой линией (26).

2. Система охлаждения, содержащая:
блок (10) источника тепла системы (5) охлаждения по п.1 и
блок (7) потребления тепла, имеющий контур (8) потребления тепла, включающий в себя механизм (41) понижения давления и теплообменник (40) потребления тепла, присоединенные друг к другу, чтобы быть скомпонованными в этой очередности от конца впуска/выпуска жидкости контура (8) потребления тепла,
при этом контур (9) хладагента создан соединением третьего газового порта (33) контура (12) источника тепла блока (10) источника тепла и конца впуска/выпуска газа контура (8) потребления тепла и соединением жидкостного порта (34) контура (12) источника тепла и конца впуска/выпуска жидкости контура (8) потребления тепла, причем контур (9) хладагента выполняет паровой цикл компрессионного охлаждения.

3. Система по п.2, дополнительно содержащая вспомогательный блок (50), имеющий вспомогательный теплообменник (52), первый соединительный порт (56), постоянно сообщающийся с концом впуска/выпуска жидкости вспомогательного теплообменника (52), второй соединительный порт (57) и третий соединительный порт (58), с которыми избирательно сообщается конец впуска/выпуска газа вспомогательного теплообменника (52), и вспомогательный механизм (54) переключения, который переключает конец впуска/выпуска газа вспомогательного теплообменника (52) на сообщение со вторым соединительным портом (57) или сообщение с третьим соединительным портом (58),
при этом в контуре (9) хладагента первый соединительный порт (56) присоединен к жидкостному порту (34) контура (12) источника тепла, второй соединительный порт (57) присоединен к первому газовому порту (31) контура (12) источника тепла, а третий соединительный порт (58) присоединен ко второму газовому порту (32) контура (12) источника тепла.

4. Система по п.2 или 3, в которой имеется множество блоков (7) потребления тепла,
при этом в контуре (9) хладагента множество контуров (8) потребления тепла, присоединенных к контуру (12) источника тепла, расположены параллельно друг другу.

5. Система по п.4, дополнительно содержащая блоки (60) переключения, соответствующие множеству блоков (7) потребления тепла, каждый из которых включает в себя механизмы (63, 64) переключения рабочего состояния, которые переключают конец впуска/выпуска газа контура (8) потребления тепла блока (7) потребления тепла на сообщение со вторым газовым портом (32) или сообщение с третьим газовым портом (33).