低温低湿型空调装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010453437.6 (22)申请日 2020.05.25 (71)申请人 合肥天鹅制冷科技有限公司 地址 230051 安徽省合肥市包河工业区天 津路88号 (72)发明人 王伟宫玲柴恒炜 (74)专利代理机构 安徽合肥华信知识产权代理 有限公司 34112 代理人 余成俊 (51)Int.Cl. F24F 3/14(2006.01) F24F 11/89(2018.01) F24F 13/30(2006.01) F25B 5/02(2006.01) F25B 41/0。

2、6(2006.01) F25B 49/02(2006.01) F24F 110/20(2018.01) F24F 140/20(2018.01) (54)发明名称 一种低温低湿型空调装置 (57)摘要 本发明公开了一种低温低湿型空调装置， 包 括压缩机、 冷凝器、 冷凝风机、 储液器、 第一节流 元件、 第二节流元件、 第一蒸发器、 第二蒸发器、 蒸发风机、 气液分离器、 若干温度传感器和管系 等组成。 第一蒸发器和第二蒸发器分别由过冷管 族和蒸发管族组成， 过冷管族对应均布在蒸发管 族中部。 储液器出来分2路， 第1路依次经第二蒸 发器的过冷管族、 第一节流元件、 第一蒸发器的 蒸发管族到气。

3、液分离器； 第2路依次经第一蒸发 器的过冷管族、 第二节流元件、 第二蒸发器的蒸 发管族到气液分离器。 工作时通过控制第一节流 元件和第二节流元件， 实现第一蒸发器和第二蒸 发器的交替工作。 本发明采用独特的设计， 可以 广泛应用到多级制冷的空调项目中。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 111536607 A 2020.08.14 CN 111536607 A 1.一种低温低湿型空调装置， 其特征在于： 包括压缩机、 自带冷凝风机的冷凝器、 储液 器、 第一节流元件、 第二节流元件、 第一蒸发器、 第二蒸发器、 蒸发风机、 气液分离器， 其中： 第一蒸发器、 第二蒸发器结构相同， 。

4、分别各自包括过冷管族和蒸发管族， 且第一蒸发 器、 第二蒸发器中的过冷管族分别均布在对应蒸发管族中部， 第一蒸发器、 第二蒸发器、 蒸 发风机按风向排列设置于风道中， 由第一蒸发器、 第二蒸发器共用蒸发风机； 所述压缩机的制冷剂出口端通过管路与冷凝器的进口端连接， 冷凝器的出口端通过管 路与储液器的进口端连接， 储液器的出口端连接有两路管路， 储液器出口端第一路管路连 接至第二蒸发器的过冷管族进口端， 第二蒸发器的过冷管族出口端通过管路与第一节流元 件进口端连接， 第一节流元件出口端通过管路与第一蒸发器的蒸发管族进口端连接， 第一 蒸发器的蒸发管族出口端通过管路与气液分离器的进口端连接； 储液。

5、器出口端第二路管路 连接至第一蒸发器的过冷管族进口端， 第一蒸发器的过冷管族出口端通过管路与第二节流 元件进口端连接， 第二节流元件出口端通过管路与第二蒸发器的蒸发管族进口端连接， 第 二蒸发器的蒸发管族出口端通过管路与气液分离器的进口端连接； 气液分离器的出口端通过管路与压缩机的制冷剂回口端连接， 由上述结构构成制冷剂 的循环回路。 2.根据权利要求1所述的一种低温低湿型空调装置， 其特征在于： 还包括温度传感器 组、 湿度传感器组， 温度传感器组包括安装于第一蒸发器蒸发管族处的温度传感器、 安装于 第二蒸发器蒸发管族处的温度传感器、 安装于风道进风口处的温度传感器、 安装于风道出 风口处的。

6、温度传感器； 湿度传感器组包括安装于风道进风口的湿度传感器、 安装于风道出 风口的湿度传感器； 各个温度传感器分别对应监测第一蒸发器蒸发管族温度、 第二蒸发器 蒸发管族温度、 进风温度、 出风温度， 各个湿度传感器分别对应监测进风湿度、 出风湿度， 各 个温度传感器和湿度传感器分别与外部控制器连接， 外部控制器分别与第一节流元件、 第 二节流元件控制连接， 由外部传感器基于温度和湿度数据控制第一节流元件、 第二节流元 件工作。 3.根据权利要求1所述的一种低温低湿型空调装置， 其特征在于： 第一蒸发器、 第二蒸 发器均为过冷管族和蒸发管族构成的翅片管式换热器， 第一蒸发器、 第二蒸发器规格结构。

7、 相同， 第一蒸发器、 第二蒸发器中各自的过冷管族数量均小于蒸发管族。 4.根据权利要求1所述的一种低温低湿型空调装置， 其特征在于： 所述第一节流元件和 第二节流元件为相同型号规格的电子膨胀阀， 不工作时为全闭型。 5.根据权利要求1或4所述的一种低温低湿型空调装置， 其特征在于： 所述第一节流元 件、 第二节流元件均能够用热力膨胀阀和常闭型电磁阀的组合结构代替。 6.根据权利要求1所述的一种低温低湿型空调装置， 其特征在于： 所述蒸发风机为高风 压风机， 蒸发风机工作于吹风还是吸风形式依据具体情况而定。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111536607 A 2 一种低温低湿型空调装置 。

8、技术领域 0001 本发明涉及特种制冷设备领域， 具体是一种低温低湿型空调装置。 背景技术 0002 随着特种制冷设备的快速发展， 用于特种舱室的环境保障要求越来越多， 如要求 空调的送风温度越来越低， 并且温度、 湿度波动范围要求越来越小， 从而带来制冷方案的各 种变动， 导致设备体积超大和电控方案复杂。 0003 目前用于飞机空调车和筒体保障类空调车等制冷方案往往多数采用的是全新风 多级制冷方式， 将高温、 高湿 （如干球温度40、 相对湿度60%） 的空气分级冷却到低温、 低湿 （如干球温度5、 相对湿度50%） 的空气送入被冷却对象， 随着空气温度变低， 末级的蒸气压 缩制冷由于蒸发温。

9、度低于0， 不可避免出现结霜现象， 当结霜越来越严重时， 不得不停止 末级制冷， 从而出现送风温度等参数剧烈波动。 当前， 通常的做法有4种： 末级制冷再增加 一级， 蒸发器部分串联在一个风道中， 用于备用切换， 这种做法需要增加一套压缩机和冷凝 机组， 同时需要增加电加热等化霜措施； 末级制冷再增加一级， 蒸发器部分采用并联， 分 布在两个风道中， 用风阀进行切换， 这种做法不仅增加一套压缩机和冷凝机组， 而且增加一 套风道、 风阀和电加热等化霜措施； 末级制冷不增加， 采用 “双蒸发器” ， 即一个正常制冷 用的蒸发器， 另一个相当于冷凝器的过冷器， 为实现交替工作， 通常需要控制8个电磁。

10、阀和2 个单向阀进行工作， 增加了控制难度， 降低了产品的可靠性， 同时在交替过程中存在着制冷 剂的剧烈变动； 在前面几级中增加转轮除湿、 液体除湿和固体除湿等装置， 但往往因体积 和气密性等因素而实现艰难。 0004 另一种应用场景是： 用于蔬菜、 肉类等冷冻冷藏区， 或用于特殊材料的低温存放等 空间， 采用冷风型空调， 需要将空间温度控制在低温状态， 如258， 即使采用单级系 统， 同样存在着蒸发器的结霜现象， 需要做化霜处理， 传统的做法同上， 也面临实现艰难。 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种低温低湿型空调装置， 以解决现有技术特种空调设备存 在蒸发器易结霜的问题。 000。

11、6 为了达到上述目的， 本发明所采用的技术方案为： 一种低温低湿型空调装置， 其特征在于： 包括压缩机、 自带冷凝风机的冷凝器、 储液器、 第一节流元件、 第二节流元件、 第一蒸发器、 第二蒸发器、 蒸发风机、 气液分离器， 其中： 第一蒸发器、 第二蒸发器结构相同， 分别各自包括过冷管族和蒸发管族， 且第一蒸发 器、 第二蒸发器中的过冷管族分别均布在对应蒸发管族中部， 第一蒸发器、 第二蒸发器、 蒸 发风机按风向排列设置于风道中， 由第一蒸发器、 第二蒸发器共用蒸发风机； 所述压缩机的制冷剂出口端通过管路与冷凝器的进口端连接， 冷凝器的出口端通过管 路与储液器的进口端连接， 储液器的出口端连。

12、接有两路管路， 储液器出口端第一路管路连 接至第二蒸发器的过冷管族进口端， 第二蒸发器的过冷管族出口端通过管路与第一节流元 说明书 1/4 页 3 CN 111536607 A 3 件进口端连接， 第一节流元件出口端通过管路与第一蒸发器的蒸发管族进口端连接， 第一 蒸发器的蒸发管族出口端通过管路与气液分离器的进口端连接； 储液器出口端第二路管路 连接至第一蒸发器的过冷管族进口端， 第一蒸发器的过冷管族出口端通过管路与第二节流 元件进口端连接， 第二节流元件出口端通过管路与第二蒸发器的蒸发管族进口端连接， 第 二蒸发器的蒸发管族出口端通过管路与气液分离器的进口端连接； 气液分离器的出口端通过管路。

13、与压缩机的制冷剂回口端连接， 由上述结构构成制冷剂 的循环回路。 0007 所述的一种低温低湿型空调装置， 其特征在于： 还包括温度传感器组、 湿度传感器 组， 温度传感器组包括安装于第一蒸发器蒸发管族处的温度传感器、 安装于第二蒸发器蒸 发管族处的温度传感器、 安装于风道进风口处的温度传感器、 安装于风道出风口处的温度 传感器； 湿度传感器组包括安装于风道进风口的湿度传感器、 安装于风道出风口的湿度传 感器； 各个温度传感器分别对应监测第一蒸发器蒸发管族温度、 第二蒸发器蒸发管族温度、 进风温度、 出风温度， 各个湿度传感器分别对应监测进风湿度、 出风湿度， 各个温度传感器 和湿度传感器分别。

14、与外部控制器连接， 外部控制器分别与第一节流元件、 第二节流元件控 制连接， 由外部传感器基于温度和湿度数据控制第一节流元件、 第二节流元件工作。 0008 所述的一种低温低湿型空调装置， 其特征在于： 第一蒸发器、 第二蒸发器均为过冷 管族和蒸发管族构成的翅片管式换热器， 第一蒸发器、 第二蒸发器规格结构相同， 第一蒸发 器、 第二蒸发器中各自的过冷管族数量均小于蒸发管族。 0009 所述的一种低温低湿型空调装置， 其特征在于： 所述第一节流元件和第二节流元 件为相同型号规格的电子膨胀阀， 不工作时为全闭型。 0010 所述的一种低温低湿型空调装置， 其特征在于： 所述第一节流元件、 第二节。

15、流元件 均能够用热力膨胀阀和常闭型电磁阀的组合结构代替。 0011 所述的一种低温低湿型空调装置， 其特征在于： 所述蒸发风机为高风压风机， 蒸发 风机工作于吹风还是吸风形式依据具体情况而定。 0012 本发明工作时通过外部控制器控制第一节流元件和第二节流元件开启， 实现第一 蒸发器和第二蒸发器的交替工作。 该技术可置入多级制冷的末级使用。 0013 第一蒸发器、 第二蒸发器采用了同尺寸规格的翅片管式换热器， 包括过冷管族和 蒸发管族采用完全相同的设计， 同样所述的第一节流元件和第二节流元件采用了相同型 号， 这样设计使需要控制的参数和软件程序大为简化。 0014 蒸发管族涉及到的分配器、 分。

16、路数、 排数、 列数、 管径、 翅片和汇流管等均为正常的 空调设计， 唯一不同是在其中部预留出若干个管族， 作为过冷管族。 由于实际蒸发器越靠下 部结霜越严重， 为提高化霜效果， 可适当增加下部的过冷管族数量。 过冷管族的设计一方面 是为满足化霜时间， 另一方面是增加制冷剂的过冷度， 以提高制冷量。 也有的做法是在过冷 管族位置插入电加热管来实现， 但这不是节能的做法。 0015 第一蒸发器低温工作时， 在空气湿度和蒸发温度等因素影响下产生第一蒸发器翅 片结霜， 同时监测第一蒸发器的蒸发管族温度传感器的温度变化， 出现不能维持正常工作 时， 则开启第二节流元件， 关闭第一节流元件， 即第一蒸发。

17、器停止工作， 而第二蒸发器进入 工作。 第二蒸发器低温工作时， 通过监测第二蒸发器的蒸发管族温度传感器的温度变化， 来 决定是否再次切换。 说明书 2/4 页 4 CN 111536607 A 4 0016 第一节流元件工作， 而第二节流元件不工作时， 在第一蒸发器的过冷管族中的高 压制冷剂处于截流状态， 对第一蒸发器的制冷影响极小， 可以忽略不计， 反之亦然。 0017 第一、 第二蒸发器中蒸发管族的换热能力依据进风温度 （如低于15） 、 出风温度 （如低于8） 和除湿需求而设计； 过冷管族依据其化霜时间小于蒸发管族的结霜时间而定。 0018 与现有技术相比， 本发明的有益效果如下： 1、。

18、 本发明采用2组过冷管族和蒸发管族结合的蒸发器， 减少设备投入， 并通过可靠的交 替工作， 能够解决蒸发器结霜的问题， 使设备的效率大幅提高。 0019 2、 本发明有效降低了因压缩机停机等因素带来的送风温度和湿度的剧烈变动， 可 实现干球温度波动3.5和相对湿度15%以内。 0020 3、 本发明可方便置入多级制冷的空调项目中， 有较强的推广性。 0021 4、 本发明技术成熟、 流程简单、 实现容易。 附图说明 0022 图1为本发明系统原理示意图。 0023 图2为本发明蒸发器分配示意图。 0024 图中标号说明： 1-压缩机， 2-冷凝器， 3-冷凝风机， 4-储液器， 5-第一节流元。

19、件， 6- 第二节流元件， 7-第一蒸发器(7.1-过冷管族、 7.2-蒸发管族)， 8-第二蒸发器(8.1-过冷管 族、 8.2-蒸发管族)， 9-蒸发风机， 10-气液分离器。 具体实施方式 0025 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 0026如图1、 图2所示， 图中为空气流向，为制冷剂流向。 本发明一种低温低湿型 空调装置， 包括压缩机1、 自带冷凝风机3的冷凝器2、 储液器4、 第一节流元件5、 第二节流元 件6、 第一蒸发器7、 第二蒸发器8、 蒸发风机9、 气液分离器10， 其中： 第一蒸发器7、 第二蒸发器8结构相同， 分别各自包括过冷管族和蒸发管族， 且第一蒸发 器7。

20、、 第二蒸发器8中的过冷管族分别均布在对应蒸发管族中部， 第一蒸发器7、 第二蒸发器 8、 蒸发风机9按风向排列设置于风道中， 由第一蒸发器7、 第二蒸发器8共用蒸发风机9； 压缩机1的制冷剂出口端通过管路与冷凝器2的进口端连接， 冷凝器2的出口端通过管 路与储液器4的进口端连接， 储液器4的出口端连接有两路管路， 储液器4出口端第一路管路 连接至第二蒸发器8的过冷管族8.1进口端， 第二蒸发器8的过冷管族8.1出口端通过管路与 第一节流元件5进口端连接， 第一节流元件5出口端通过管路与第一蒸发器7的蒸发管族7.2 进口端连接， 第一蒸发器7的蒸发管族7.2出口端通过管路与气液分离器10的进口。

21、端连接； 储液器4出口端第二路管路连接至第一蒸发器7的过冷管族7.1进口端， 第一蒸发器7的过冷 管族7.1出口端通过管路与第二节流元件6进口端连接， 第二节流元件6出口端通过管路与 第二蒸发器8的蒸发管族8.2进口端连接， 第二蒸发器8的蒸发管族8.2出口端通过管路与气 液分离器10的进口端连接； 气液分离器10的出口端通过管路与压缩机1的制冷剂回口端连接， 由上述结构构成制 冷剂的循环回路。 0027 还包括温度传感器组、 湿度传感器组， 温度传感器组包括安装于第一蒸发器7蒸发 说明书 3/4 页 5 CN 111536607 A 5 管族7.2处的温度传感器T1、 安装于第二蒸发器8蒸发。

22、管族8.2处的温度传感器T2、 安装于风 道进风口处的温度传感器T3、 安装于风道出风口处的温度传感器T4； 湿度传感器组包括安 装于风道进风口的湿度传感器H3、 安装于风道出风口的湿度传感器H4； 各个温度传感器T1- T4分别对应监测第一蒸发器7蒸发管族7.2温度、 第二蒸发器8蒸发管族8.2温度、 进风温度、 出风温度， 各个湿度传感器H1、 H2分别对应监测进风湿度、 出风湿度， 各个温度传感器和湿 度传感器分别与外部控制器连接， 外部控制器分别与第一节流元件5、 第二节流元件6控制 连接， 由外部传感器基于温度和湿度数据控制第一节流元件5、 第二节流元件6工作。 0028 第一蒸发器。

23、7低温工作时， 在空气湿度和蒸发温度等因素影响下产生第一蒸发器7 翅片结霜， 同时监测第一蒸发器7的蒸发管族7.2温度传感器T1的温度变化， 出现不能维持 正常工作时， 则开启第二节流元件6， 关闭第一节流元件5， 即第一蒸发器7停止工作， 而第二 蒸发器8进入工作。 所述第二蒸发器8低温工作时， 通过监测第二蒸发器8的蒸发管族8.2温 度传感器T2的温度变化， 来决定是否再次切换。 0029 蒸发管族7.2和8.2的换热能力依据进风温度 （如低于15） 、 出风温度 （如低于8 ） 和除湿需求而设计； 所述过冷管族7.1和8.1依据其化霜时间小于蒸发管族7.2和8.2的 结霜时间而定， 其管。

24、族数量远低于蒸发管族7.2和8.2。 0030 第一节流元件5和第二节流元件6为相同型号规格的电子膨胀阀， 不工作时为全闭 型， 但不排除用热力膨胀阀和常闭型电磁阀组合使用， 来替代电子膨胀阀。 0031 蒸发风机9通常为高风压风机， 是吹风还是吸风形式依据具体情况而定。 0032 如图2所示为本发明第一蒸发器7、 第二蒸发器8分配示例之一。 蒸发管族7.2和8.2 包括到分配器、 分路数、 排数、 列数、 管径、 翅片和汇流管等， 在具体设计时依据要求而定， 唯 一不同是在其中部预留出若干个管族， 作为过冷管族7.1和8.1。 由于实际蒸发器越靠下部 结霜越严重， 为提高化霜效果， 可适当增。

25、加下部的过冷管族7.1和8.1数量。 过冷管族7.1和 8.1的设计一方面是为满足化霜时间， 另一方面是增加制冷剂的过冷度， 以提高制冷量。 也 有的做法是在过冷管族7.1和8.1位置插入电加热管来实现， 但这不是节能的做法。 0033 进一步的说明： 第一蒸发器7、 第二蒸发器8采用了同尺寸规格的翅片管式换热器， 包括过冷管族7.1和 8.1， 蒸发管族7.2和8.2采用完全相同的设计， 同样所述的第一节流元件5和第二节流元件6 采用了相同型号， 这样设计使需要控制的参数和软件程序大为简化。 0034 第一节流元件5工作， 而第二节流元件6不工作时， 在第一蒸发器7的过冷管族7.1 中的高压。

26、制冷剂处于截流状态， 对第一蒸发器7的制冷影响极小， 可以忽略不计， 反之亦然。 0035 另外， 图中所示的进风温度通过温度传感器T3采集、 出风温度通过温度传感器T4 采集， 根据需要还可以设置相应的湿度传感器H3、 H4， 并参于相关控制， 这里不再进一步阐 述。 0036 本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述， 并非对本发明 构思和范围进行限定， 在不脱离本发明设计思想的前提下， 本领域中工程技术人员对本发 明的技术方案作出的各种变型和改进， 均应落入本发明的保护范围， 本发明请求保护的技 术内容， 已经全部记载在权利要求书中。 说明书 4/4 页 6 CN 111536607 A 6 图1 图2 说明书附图 1/1 页 7 CN 111536607 A 7 。