专利名称：空调装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空调装置，特别是一种利用可相变流体的液相与气相之间的比重差以及设置在液相管上的空调房间用的辅助泵的驱动功率使可相变流体在热源侧装置与全部或多半数设置在热源侧装置下方的多个用户侧装置之间进行循环，因此各用户侧装置可进行供冷运行的空调装置。
在现有技术中已知的空调装置显示在图4中，该装置采用了能相变流体，即能通过获得或失去潜热在液相与气相之间状态发生变化的流体，而不需要传输流体。
这种装置构成如下的循环，作为冷凝器的热源侧装置1设置在建筑物的较高位置，该热源侧装置1与设置在比它的位置低的空调房间内的用户侧装置4的热交换器5通过液相管6和气相管7相连。由于这种结构，通过热源侧装置4的热交换器2放热而被冷凝的液体靠其自重通过液相管6专门提供给用户侧装置4的热交换器5，另一方面，通过用户侧4的热交换器5吸收温度较高的室内空气而蒸发的气体可通过气相管7流入流体冷凝液化后变成低压的热源侧装置1。因此，该装置具有不需要电动泵的驱动力，从而节省了运行费用的优点。另外，8代表流量调节阀，9代表送风机。
另外，现有的空调装置还具有连接在液相管6上的串联连接的贮存箱10和电动泵11(用虚线表示)。在这种结构的空调装置中，根据积存在贮存箱10内的可相变液体的液位控制电动泵11的通断，因此，即使将一部分用户侧装置4设置在与热源侧装置1相同的高度或比热源侧装置1更高的高度上，也可向各用户侧装置4提供足够的可相变流体。
但是，在上述结构的空调器中，在冷却工况开始时，热源侧装置处的上述流体的压力最低，此时热源侧装置与用户侧装置之间的压差较大。因此，问题在于上述流体集中流入热源侧装置并且冷凝的液体很难流入液相管中，这样会导致起动特性变差。
此外，当利用电动泵产生的压力将可相变流体输送到各个用户侧装置时，在热源侧装置中要特意冷却至过冷状态的上述流体由于电动泵的驱动机构或输送机构被加热并变成非过冷状态。这样就存在着在流体到达各用户侧装置之前，由外部空气通过液相管壁进一步加热，液化流体沸腾并产生气泡，从而干扰了流体循环的问题。
特别是，当使用廉价、易于维护的自冷式泵时，由于利用电动泵输送流体来冷却电动泵的驱动机构，而不设置冷却风机，因此存在着会使上述流体的温度急剧升高的问题。
为了解决上述问题，本发明提供一种空调装置，其特征在于它包括热源侧装置；设置在热源侧装置下方的过半数的用户侧装置；连接热源侧装置与用户侧装置的配管，由它们构成闭合回路，配管包括液相管和气相管；设置在液相管上并用于输送流体的辅助泵；以及利用流体的液相与气相的比重差和上述辅助泵的驱动力使封入闭合回路内的可相变流体在热源侧装置与用户装置之间的闭合回路循环，各用户侧装置可至少进行冷却运行；在辅助泵入口侧设置贮存箱，并利用均压管将该贮存箱上部与气相管相连。
另外，具有本发明上述结构的空调装置最好还包括位于辅助泵下游侧液相管上的第一冷热转换阀；与第一冷热转换阀并联并用于贮存在用户侧装置放热而液化的流体的第二贮存箱；与该第二贮存箱串联并将第二贮存箱内的液化流体提供给热源侧装置的第二泵；具有第二冷热转换阀并与由贮存箱和辅助泵构成的流路并联设置的旁通管路。
在上述结构中，最好在贮存箱上游侧的液相管上设置只让流体朝贮存箱一个方向流动的逆止阀。
此外，本发明提供一种空调装置，其特征在于它包括热源侧装置；过半数设置在热源侧装置下方的多个用户侧装置；连接热源侧装置与用户侧装置的配管，由它们构成闭合回路，配管包括液相管和气相管；设置在液相管上并用于输送流体的供冷用辅助泵；以及利用流体的液相与气相的比重差和上述供冷用辅助泵的驱动力使封入闭合回路内的可相变流体在热源侧装置与用户装置之间的闭合回路循环，各用户侧装置可至少进行冷却运行；配管按下述方式连接由供冷用辅助泵排出的从热源侧装置放出热量而冷凝的上述流体被再冷却后流至用户侧装置。
参照附图对本发明进行描述后，本发明的这些和其它目的和优点将变得更加清楚。
图1是本发明空调装置的一个实施例的示意图；图2是本发明空调装置的另—个实施例的示意图；图3是本发明空调装置的再一个实施例的示意图；以及图4是现有技术的空调装置的示意图。
下面将参照图1-3说明本发明的实施例。另外，为了更容易理解，与图4中相同的标号代表与图4中的部件具有相同功能的部件。图1表示只能进行供冷运行的空调装置的一个实施例。标号1表示能够冷却可相变流体的例如由吸收式制冷机等构成的热源侧装置。该热源装置1设置在如建筑物的屋顶上的设备间内。该热源侧装置1通过例如设置在蒸发器内的热交换器2与封闭回路3内的可相变流体进行热交换，可相变流体，例如可以是制冷剂R-134a，当压力降低时，该制冷剂即使在低温下也很容易蒸发。
标号5代表设置在建筑物各室内的用户侧装置4的热交换器，热交换器5通过图中所示的液相管6、气相管7和流量调节阀8与热源侧装置1的热交换器2相连，从而形成上述闭合回路3。
而且，液相管6上设有串联连接的贮存箱10和电动泵11，贮存在该贮存箱10的液态制冷剂R-134a通过在热源侧装置1的热交换器2内放出热量而冷凝并流出，电动泵11向用户侧装置4提供贮存在贮存箱内的R-134a。此外，按照本发明，利用均压管12将贮存箱10的上部与气相管7相互连接。
标号13代表燃料调节阀，它设置在燃料管上，该燃料管连接在通过加热吸收液(图中未示出)分离制冷剂蒸气的燃烧器14上。标号15-18代表温度传感器，这些传感器用于检测在封闭回路3内循环的制冷剂R-134a的温度。温度传感器15设置在热交换器2的入口部分，温度传感器16设置在热交换器2的出口部分，温度传感器17设置在热交换器5的入口部分，温度传感器18设置在热交换器5的出口部分。
另外，热源侧装置1设有热源侧装置控制装置19，用户侧装置4设有用户侧装置控制装置20。而且热源侧装置控制装置19具有调节燃料调节阀13的开度的功能，以便于温度传感器16检测出的R-134a的温度，即由热交换器2冷却并冷凝然后被送入液相管6的R-134a的温度成为预定温度，例如7℃。用户侧装置控制装置20具有调节流量调节阀8的开度的功能，以便于温度传感器18检测出的R-134a温度，即通过热交换器5进行供冷后温度上升，然后被送入气相管7的R-134a的温度成为预定温度，例如12℃。
此外，为各用户侧装置4分别设有可与用户侧装置控制装置20进行联络的遥控器21，该遥控器用于选择供冷却运行的起动/停止、送风的强弱或设定温度等。
在热源侧装置1，当燃料调节阀13的开度增大，以向燃烧器提供更多的燃料来增大其火力时，从图中未示出的吸收液中蒸发分离出来的制冷剂的量增多。这些增加的制冷剂蒸气在冷凝器(图中未示出)内放热并冷凝，然后将变成液态的制冷剂送到热交换器2的周围，从而从在热交换器2内流动的R-134a中吸收热量并使其蒸发。这样便提高了在热交换器2内流动的R-134a的冷却能力，同时增大了在相同流量下温度下降的幅度。相反，当燃料调节阀13的开度减小以减小燃烧器14的火力时，降低了在热交换器2内流动的R-134a的冷却能力并减小了温度下降的幅度。
另一方面，在用户装置4侧，如果在流量调节阀8的开度相同的情况下，当空调负荷增大时，温度传感器17和18检测出的R-134a的温差也增大，当空调负荷减小时，上述温差也减小。
下面将描述封闭在闭合回路3中的R-134a的循环回路。在热源侧装置1中，由于R-134a在热交换器2内冷却，使其冷凝并液化，并从液相管6中流出，并贮存在贮存箱10内，然后由电动泵11以预定的温度，例如7℃将其输送到各用户侧装置4的热交换器5。
在各用户侧装置4中，由于送风机9将温度较高的室内空气强制地送到热交换器5，因此，从热源侧装置1提供的7℃的液态R-134a吸收室内空气的热量并蒸发，以进行供冷运行。气化的R-134a通过气相管7流入由于其内的流体被冷却而冷凝和液化处于低压的热源侧装置1的热交换器2内，形成循环。
在R-134a的循环中，如果某个用户侧装置4的供冷负荷增加(或减小)，该用户侧装置4的温度传感器18检测出的R-134a温度上升(或下降)，则为了防止温度的上升(或温度下降)，由用户侧装置控制装置20发出的控制信号被相应的流量调节阀8接收并增大(或减小)其开度，从而使流入供冷负荷增加的用户侧装置4的热交换器5的R-134a流量增加(或减少)。这样就削除了温度传感器18检测出的R-134a的温度升高(或下降)。
由于供冷负荷的变化，当具有不同温度的R-134a流入热源侧装置1时，如果由温度传感器16检测的R-134a的温度在发生变化，则为了防止这种变化，利用热源侧装置控制装置19控制燃料调节阀13的开度。
当供冷运行开始时，在闭合回路3内的R-134a在热源侧装置1内放出热量并冷凝，从而使这部分的压力降低，并且这部分与用户侧装置3部分的压力差有增大的倾向。但是，由于贮存箱10上部和气相管7通过均压管12相互连接而使热交换器2的两端压力均衡，所以在热交换器2冷凝的R-134a液体很容易靠其自重向下流入液相管6内。因此，提高了供冷运行的起动特性。下面参照图2描述第二实施例。在第二实施例中，在贮存箱10的上游侧设有使流体只能沿贮存箱10的方向流动的逆止阀22，并在电动泵10的下游侧设有冷热转换阀(开关阀)23。
此外，贮存箱24、电动泵25和冷热转换阀(开关阀)串联连接，其中贮存箱24用于贮存在用户侧装置4的热交换器5内放热并冷凝的R-134a液体，电动泵25用于向热源侧装置1提供贮存箱内的R-134a。
在这种结构中，当电动泵25停止运转，同时开关阀26关闭，并且开关阀23开启时，则形成与第一实施例相同的回路，因此，当热源侧装置1进行冷却运行时，可使供冷运行具有与上述相同的良好起动特性。
另一方面，当开关阀23关闭、开关阀26开启、电动泵11停止运转、电动泵25运转，以在热源侧装置1中进行加热运行的情况下，闭合回路中的R-134a由热源侧装置1中的热交换器2加热并蒸发，然后通过气相管7将R-134a以预定温度，例如55℃提供给用户侧装置4的热交换器5。在各热交换器5中，由于送风机9强制地供给温度低的室内空气，使R-134a放热并冷凝、液化，从而在冷凝和液化时进行了加热运行。此外，冷凝的R-134a通过流量调节阀8贮存在贮存箱24内，然后利用电动泵25的驱动力将R-134a经开关阀26送到热源侧装置1的热交换器2中，从而可使R-134a进行循环。因此，该实施例可选择地进行空调的供冷或供热运行。
在该空调装置中，由于在贮存箱10的上游侧设置逆止阀22，在供冷运行开始时，即使R-134a在热源侧装置1的热交换器2的部分内冷凝并产生低压时，也能防止R-134a从位于贮存箱10上游侧的液相管6逆流地返回用户侧装置4。
另外，在热源侧装置1的蒸发器内设置可进行冷却和加热的吸收式制冷机，如可使用特开平7-318189号公报所公开的那种制冷机。
下面对供热运行时的控制进行说明。例如，如果某用户侧装置4的供热负荷增加(可减小)并且由用户侧装置4的温度传感器17检测出的R-134a的温度降低(或上升)，用户侧装置控制装置20向相应的流量调节阀8发出控制信号以增大(或减小)其开度，从而可防止温度降低(或上升)，因此，流入用户侧装置4的热交换器5内的R-134a的流量增加(或减小)。这样便消除了由温度传感器18检测出的R-134a温度的下降(或上升)。
因此，如果由于供热负荷发生变化，当具有不同温度的R-134a流入热源装置1时，或流入热源侧装置1的R-134a流量发生变化时，使温度传感器15检测的R-134a的温度发生变化，则热源侧装置控制装置19控制燃料调节阀13的开度，以削除温度的变化。
本发明不局限于上述实施例，在不脱离本发明精神的情况下可实施其它各种变型。
例如，在液相管6中连接电动泵11和开关阀23的部分、连接电动泵25和开关阀26的部分之间也可以不用管道将它们相互连接。
另外，在图2所示的装置结构中，也可不设置逆止阀22和开关阀26。
此外，设置温度传感器17，18可检测吹入热交换器5中的室内空气的温度变化，但也可设置压力传感器来取代温度传感器17，18，以检测热交换器5出入口部分之间的R-134a压力差，并将空调负荷输出给用户侧装置控制装置20。
密封在闭合回路3中的可相变流体除了可采用R-134a外，还可采用其它通过控制温度和压力很容易发生相变的R-407c、R-404A、R-410c等。
如上所述，本发明的空调装置改进了供冷运行开始时的起动特性，因而可进行快速供冷。下面参照图3对本发明的第三实施例进行说明。在第三实施例中，液相管6包括从贮存箱10的出口连接到电动泵11的入口的吸入侧液相管6A、从电动泵11的出口通过与热交换器2按相同方式设置的热源侧装置1的第2热交换器2A连接到各用户侧装置4的排出侧液相管6B。
另外，电动泵11将在热源侧装置1处放热并冷凝的液态R-134a经热交换器2A输送到设置在热源侧装置1下方的过半数的用户侧装置4，因此该电动泵11可使用小型泵。
另外，热源侧装置1具有控制R-134a的温度的作用，使在热交换器2A处受到冷却作用而冷凝的R-134a以预定的温度，例如7℃流入液相管6。用户侧装置4具有控制流量调节阀8的开度的作用，使通过热交换器5的冷却作用而蒸发并升温的R-134a以预定温度，如12℃流入气相管7。
下面将说明在供冷期间，密封在闭合回路3内的R-134a循环回路，R-134a在热源侧装置1的热交换器2内受冷却并冷凝，然后流入吸入侧液相管6A并贮存在贮存箱10内。电动泵11将在热源侧装置1的热交换器2A处冷却后的R-134a，以预定的温度，如7℃输送室用户侧装置4的热交换器5。
在各用户侧装置4中，R-134a通过热交换器5的管壁从由送风机9强制输送的高温室内空气中吸收热量，以进行供冷运行，吸热并蒸发后的气态R-134a经气相管7流入热源侧装置1的热交换器2内，在热交换器2内，R-134a被冷却后冷凝、液化并降低了压力，R-134a就是这样重复地进行放热、冷凝循环的。
这样，作为电动泵11驱动部分的电机发出的热排放到由电动泵11输送的R-134a中，从而使其冷却，电动泵11价格低廉，容易维护，是一种自冷式密封型电机。另一方面，即使在加压输送时R-134a的温度上升，当从热源侧装置1最后供给R-134a时，R-134a处于过冷状态，因此，即使通过液相管6的管壁对外部空气稍作加热，在供给用户侧装置4之前也不会产生气泡，并且也不会阻碍R-134a的循环。因此，各用户侧装置4的热交换器5总是能以正常状态进行供冷运行。
另外，冷却流入内部的R-134a的热交换器2A能以与热交换器2相同的方式，可适宜地设置在用作热源侧装置1的吸收式制冷机的蒸发器的气相部分，也可适宜地设置在蒸发器的液相部分(贮存制冷剂)。
尽管已用图示出并描述了本发明的优选实施例，但应理解到，本发明不局限于此，在不脱离权利要求所限定的保护范围的情况下，本领域的专业人员可进行各种变换和修改。
权利要求
1.一种空调装置，其特征在于它包括热源侧装置；过半数设置在热源侧装置下方的多个用户侧装置；连接热源侧装置与用户侧装置的配管，由它们构成闭合回路，配管包括液相管和气相管；设置在液相管上并用于输送流体的辅助泵；以及利用流体的液相与气相的比重差和上述辅助泵的驱动力使封入闭合回路的可相变流体在热源侧装置与用户装置之间循环，各用户侧装置可至少进行冷却运行；在辅助泵入口侧设置贮存箱，并利用均压管将该贮存箱上部与气相管相连。
2.按照权利要求1的空调装置，其特征在于还包括位于辅助泵下游侧液相管上的第一冷热转换阀；与第一冷热转换阀并联并用于贮存在用户侧装置放热而液化的流体的第二贮存箱；与该第二贮存箱串联并将第二贮存箱内的液化流体提供给热源侧装置的第二泵；具有第二冷热转换阀并与由贮存箱和辅助泵构成的流路并联设置的旁通管路。
3.按照权利要求3的空调装置，其特征在于在贮存箱上游侧的液相管上设置只让流体朝贮存箱一个方向流动的逆止阀。
4.一种空调装置，其特征在于它包括热源侧装置；过半数设置在热源侧装置下方的多个用户侧装置；连接热源侧装置与用户侧装置的配管，由它们构成闭合回路，配管包括液相管和气相管；设置在液相管上并用于输送流体的供冷用辅助泵；以及利用流体的液相与气相的比重差和上述供冷用辅助泵的驱动力使封入闭合回路的可相变流体在热源侧装置与用户装置之间的闭合回路内循环，各用户侧装置可至少进行冷却运行；配管按下述方式连接由供冷用辅助泵排出的从热源侧装置放出热量而冷凝的上述流体被再冷却后流至用户侧装置。
5.按照权利要求4的空调装置，其特征在于供冷用的辅助泵是一种具有自冷式驱动机构的泵，它能通过将驱动机构产生的热量排放到由泵输送的流体中而使其受到冷却。
全文摘要
一种空调装置,它包括热源侧装置(如吸收式制冷机),设置在热源侧装置下方的过半数的用户侧装置;用于构成闭合回路的连接热源侧装置与用户侧装置的液相管和气相管。利用可相变流体本身的液相和气相的比重差及设置在液相管上的电动泵的驱动力使其在热源侧装置和用户侧装置之间循环,所以各用户侧装置可进行冷却运行。在电动泵入口侧设置贮存箱,并利用均压管将该贮存箱上部与气相管相连,从而可提高供冷运行的起动特性。
文档编号F25B25/00GK1201885SQ9810327
公开日1998年12月16日 申请日期1998年6月9日 优先权日1997年6月9日
发明者有马秀俊, 出射伸浩, 久保守, 泉雅士 申请人:三洋电机株式会社