專利名稱：致冷系統(tǒng)的致冷管路配置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種致冷系統(tǒng)的致冷管路配置，這種致冷系統(tǒng)包括裝在氣體泵送管路上的氣密壓縮機(jī)，該泵送管路包括冷凝器、蒸發(fā)器和致冷流體流到上述蒸發(fā)器的限流器。
在常規(guī)制冷系統(tǒng)中，致冷管路基本上順序包括氣密壓縮機(jī)、冷凝器、減壓部件例如毛細(xì)管和蒸發(fā)器。
在這種管路中，氣密壓縮機(jī)抽吸低壓致冷氣體，將其泵到冷凝器，變成高溫高壓氣氣體。在通過冷凝器期間，上述氣體液化，將其熱量散到周圍環(huán)境。
該制冷液體在毛細(xì)管中減小其壓力之后便從冷凝器流到蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中它又重新變成氣態(tài)，隨后被壓縮機(jī)泵送，開始一個新的工作周期。
制冷流體在穿過蒸發(fā)器期間從液態(tài)變成氣態(tài)便吸收放置蒸發(fā)器環(huán)境中的熱量，使裝有致冷管路的致冷裝置的內(nèi)部環(huán)境冷卻。
在制冷管路中，蒸發(fā)器的溫度、壓縮機(jī)的壓力和冷凝器中的溫度與壓力由毛細(xì)管控制，該毛細(xì)管的尺寸隨系統(tǒng)的預(yù)定平均操作條件而變化。由于此剛性結(jié)構(gòu)，毛細(xì)管不能使系統(tǒng)在其若干操作階段(起動、常規(guī)操作和停機(jī))的操作達(dá)到優(yōu)化。毛細(xì)管的尺寸是根據(jù)其操作性能的最佳點(diǎn)而確定的。
毛細(xì)管的優(yōu)化隨裝有致冷管路的制冷裝置的安裝地點(diǎn)的室溫、冰箱的溫度以及上述制冷管路的冷凝器的溫度而變化。致冷系統(tǒng)內(nèi)部的壓力因而壓縮機(jī)的負(fù)載對應(yīng)于這些溫度中的各個溫度。室溫的降低使系統(tǒng)的所有壓力降低。在這種狀態(tài)下，壓縮機(jī)將泵送少量氣體，其效率降低。室溫增加意味著壓縮機(jī)的負(fù)載增加，需要壓縮機(jī)輸出額外的負(fù)載量，為了增加系統(tǒng)中致冷氣體的泵送，這種額外的負(fù)載是必需的。負(fù)載量的增大將造成壓縮機(jī)溫度的升高，可能減短其使用壽命，很有可能造成閥的破損或甚至燒壞馬達(dá)。
在被制冷環(huán)境外部的室溫升高的結(jié)果是壓縮機(jī)泵送到冷凝器的氣體的冷凝溫度的上升。因?yàn)槔淠饔檬怯稍诶淠骱铜h(huán)境之間的熱交換造成的，所以室溫的上升意味著致冷流體的冷凝溫度上升。冷凝的致冷流體在較高溫度下進(jìn)入蒸發(fā)器，從而降低了蒸發(fā)效率，因而降低了與蒸發(fā)器進(jìn)行熱交換的環(huán)境的致冷作用。
另外，在常規(guī)的制冷管路配置中，當(dāng)蒸發(fā)器的溫度達(dá)到預(yù)定值和壓縮機(jī)停機(jī)時，存在于冷凝器中的系統(tǒng)高壓部分的已冷凝的流體將遷移到上述系統(tǒng)的裝有蒸發(fā)器的低壓部分，這種在各個冷凝器沾上已冷凝的致冷流體向蒸發(fā)器的遷移造成致冷系統(tǒng)效率的降低，增加了上述系統(tǒng)的能耗。局部地盡可能減輕這些問題的解決辦法是應(yīng)用變速壓縮機(jī)。然而這種解決辦法的效果是局部的，因?yàn)槊?xì)管具有恒定的節(jié)流作用，并且在增加轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，抽吸壓力降低，因而降低壓縮機(jī)效率，并可能增加不正比于轉(zhuǎn)動增加的質(zhì)量流量。
因此本發(fā)明的目的是提供一種致冷系統(tǒng)的致冷管路配置，這種管路配置可以得到壓縮機(jī)的最大效率而不需要使上述壓縮機(jī)操作在限制的操作條件下。
本發(fā)明的具體目的是提供一種致冷管路配置，這種配置可以在接近額定冷凝溫度的溫度下恒定地調(diào)節(jié)冷凝流體流到蒸發(fā)器的流量，該額定冷凝溫度考慮到被制冷環(huán)境的制冷要求以及加在壓縮機(jī)上的負(fù)載操作條件。
本發(fā)明的另一目的是提供一種帶有制冷管路的制冷系統(tǒng)，當(dāng)壓縮機(jī)停機(jī)時，該制冷管路制止變熱的致冷流體從冷凝器遷移到蒸發(fā)器。
利用一種制冷系統(tǒng)的致冷管路可以達(dá)到上述目的，該管路包括氣密壓縮機(jī)；冷凝器，具有連接于壓縮機(jī)排出口的入口和出口；蒸發(fā)器，具有連接冷凝器出口的入口和出口。上述配置包括在冷凝器出口和蒸發(fā)器入口之間的致冷流體流量控制閥，該閥具有致冷流體通道，該通道的橫截面積在氣密壓縮機(jī)操作期間反比于冷凝溫度的變化而變化，以便使流入蒸發(fā)器的冷凝制冷流體具有大體等于系統(tǒng)額定冷凝溫度的溫度，當(dāng)氣密壓縮機(jī)停機(jī)時，上述制冷流體通道的橫截面關(guān)閉，完全切斷冷凝器和蒸發(fā)器之間的流體通道。
下面參照


本發(fā)明，附圖是圖1示意示出按先有技術(shù)制作的致冷裝置例如冰箱的制冷管路；圖2示意示出按本發(fā)明制作的圖1所示的制冷管路；圖3是縱向截面圖，示意示出本發(fā)明的制冷流體流量控制閥。
如圖1所示，常規(guī)致冷系統(tǒng)包括制冷管路，該管路包括氣密壓縮機(jī)1，具有排出口2和泵吸入口3；冷凝器4，具有操作上連接于氣密壓縮機(jī)1排出口2的氣態(tài)流體入口5和連接于毛細(xì)管7的已冷凝流體出口6；蒸發(fā)器8，具有操作上連接于毛細(xì)管7的冷凝流體入口9和與氣密壓縮機(jī)1的泵吸入口3流體連通的氣體出口10。
在此管路中，氣密壓縮機(jī)1泵吸低壓致冷氣體，將其作為高壓變熱氣體泵送到冷凝器，在上述冷凝器中，上述氣體液化，將其熱量散發(fā)到周圍環(huán)境中。通過冷凝器4和其外部環(huán)境的熱交換發(fā)生冷凝。
液化流體通過毛細(xì)管7減小上述氣體壓力，然后該氣體進(jìn)入蒸發(fā)器8，在與冰箱的內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行熱交換之后，該氣體又被壓縮機(jī)1抽吸，開始一個新的工作周期。
按照這種結(jié)構(gòu)，由于在預(yù)定冷凝額定溫度和由壓縮機(jī)1泵送到冷凝器4中的氣體冷凝時的實(shí)際溫度之間存在差別，所以冷凝器4的熱交換效率降低。這種結(jié)構(gòu)還具有上述壓縮機(jī)過載的缺點(diǎn)。
按照本發(fā)明，致冷管路包括配置在冷凝器4的已冷凝流體出口6和蒸發(fā)器8的已冷凝流體入口9之間的致冷流體流量控制閥20，該閥在氣密壓縮機(jī)1操作期間可以自動和恒定地改變已冷凝流體從冷凝器4流到蒸發(fā)器8的流量，可使致冷流體流量在最大值和最小值之間變化，而且在壓縮機(jī)1停機(jī)時可以關(guān)閉上述流量通道。當(dāng)上述氣密壓縮機(jī)1屬于具有臨時停機(jī)操作條件的那種壓縮機(jī)時，這種壓縮機(jī)例如將隨蒸發(fā)器8的溫度變化而發(fā)生停機(jī)，當(dāng)裝在其中的溫度傳感器檢測到蒸發(fā)器8的預(yù)定溫度狀態(tài)時便可以達(dá)到這種臨時停機(jī)操作條件并保持在這種條件下。
設(shè)置本發(fā)明的閥20，以便使流到蒸發(fā)器8的冷凝致冷流體的流量反比于冷凝器中致冷流體冷凝溫度的變化進(jìn)行變化，從而使流向蒸發(fā)器8的冷凝致冷流體在大體接近于額定冷凝溫度的溫度下到達(dá)蒸發(fā)器，該額定冷凝溫度是根據(jù)致冷系統(tǒng)的優(yōu)化操作條件例如室溫和箱內(nèi)優(yōu)化溫度條件而確定的。
在具有一個或多個轉(zhuǎn)動速度的開/關(guān)型壓縮機(jī)中以及變速壓縮機(jī)中，當(dāng)?shù)玫降睦淠郎囟雀哂陬~定的冷凝溫度時，流向蒸發(fā)器8的冷凝流體的流量達(dá)到最小值。由于閥20上游的壓力增加而達(dá)到這種最小流量狀態(tài)。這種壓力增加正比于冷凝器4的致冷管路的致冷劑質(zhì)量的增加。
按照本發(fā)明，閥20具有閥體21，該閥體裝在例如蒸發(fā)器8中，該閥體中形成致冷流體通道22，在氣密壓縮機(jī)1操作期間該通道的橫截面反比于冷凝器4中的致冷流體的冷凝溫度而發(fā)生變化，以使得輸送到蒸發(fā)氣8的冷凝致冷流體具有基本上接近于系統(tǒng)額定冷凝溫度的溫度。
例如當(dāng)氣密壓縮機(jī)1隨著蒸發(fā)器8的溫度變化而停機(jī)時，致冷流體通道22關(guān)閉。
閥體21還具有開口23，該開口總是與蒸發(fā)器8的冷凝流體入口9流體相通。
在閥體21內(nèi)形成閥座24，當(dāng)氣密壓縮機(jī)1停機(jī)時密封裝置25可選擇地壓靠在該閥座24上，上述密封裝置25在操作上與致冷流體通道22相接合，以便使該密封裝置直接和同時地受到閥20上游的冷凝壓力和閥20下游的泵吸壓力的作用。
致冷流體通道22的橫截面在上述致冷流體通道22完全關(guān)閉的狀態(tài)和各種打開狀態(tài)之間的變化是由于在氣密壓縮機(jī)1操作期間同時作用在密封裝置25上的冷凝壓力和泵吸壓力之間的力平衡引起的，該完全關(guān)閉狀態(tài)是在密封裝置25安置在閥座24上時形成的，該各種打開狀態(tài)對應(yīng)于大體接近于額定冷凝溫度的溫度。
冷凝壓力是在冷凝器4中使致冷流體轉(zhuǎn)變到氣態(tài)所必需的壓力，而泵吸壓力是由于壓縮機(jī)操作得到的壓力。密封裝置25在致冷流體通道22的完全關(guān)閉位置和各種打開位置之間的位移隨冷凝壓力和泵吸壓力形成的力的變化而變化，這種力使致冷流體通道22的橫截面發(fā)生變化。密封裝置25具有密封部分和推進(jìn)部分，前者受到冷凝壓力的作用，形成在閥20的上游，而后者位于閥座的下游，以便容易感受在此區(qū)域的泵吸壓力，上述推進(jìn)部分利用彈簧件26連接于閥體21，該彈簧件總是將密封裝置25推向致冷流體通道的關(guān)閉狀態(tài)。
如例示說明的，密封裝置25的推進(jìn)部分可調(diào)地由環(huán)形連接裝置29連接于該彈簧26，該環(huán)形連接裝置裝在彈簧件26上，對著其密封部分的密封裝置25的端部移置在該環(huán)形連接件內(nèi)部，移動密封裝置便可以進(jìn)行連續(xù)的緩沖調(diào)節(jié)。
按照本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的選擇方案，密封裝置25通過閥座24裝在閥20內(nèi)，使其密封部分配置在閥座24上，而其推進(jìn)部分恒定地位于閥體21內(nèi)，該密封部的外形輪廓與閥座24的外形輪廓相匹配。
按照本發(fā)明，閥體21在內(nèi)部形成腔27，以便通過致冷流體，該腔通過閥座24與冷凝器4的冷凝流體出口6連通，并通過開口23連續(xù)地與蒸發(fā)器8的冷凝流體入口9連通。在這種結(jié)構(gòu)中，彈簧件26為隔板形式，構(gòu)成腔27的對著閥座24的通過致冷流體的壁。
抽吸致冷氣體的氣密壓縮機(jī)1的操作導(dǎo)致閥體21的上述腔27中作用在彈簧件26上的壓力不足，造成密封裝置25和閥座24之間的相對位置變化。
致冷流體通道22由閥座24和密封裝置25之間形成的環(huán)形空間確定。
在例示的結(jié)構(gòu)形式中，致冷流體通道22的橫截面也隨蒸發(fā)器8的溫度變化而變化。該溫度變化確定易感受溫度變化流體的收縮和膨脹狀態(tài)，該流體裝在閥20內(nèi)，并作用在密封裝置25上，如下所述。
彈簧件26裝在閥體21內(nèi)，使其可恒定地將密封裝置25推到致冷流體通道22的關(guān)閉狀態(tài)。按照本發(fā)明，彈簧件26具有密封位置和許多流體通道位置，當(dāng)氣密壓縮機(jī)1停機(jī)時便達(dá)到該密封位置，而當(dāng)腔27中發(fā)生抽吸使致冷流體通過時由于彈簧件26的彈性形變而可以達(dá)到該許多流體通過位置。
在例示的結(jié)構(gòu)中，彈簧26橫向地將閥體21分成通過致冷流體的腔27和氣密腔28，該氣密腔28包含蒸發(fā)器8中的易感受溫度變化的流體，并隨蒸發(fā)器8中的溫度變化而迫使彈簧件26形成不同的彎曲狀態(tài)。
易感受溫度的部件被定義為其特性響應(yīng)蒸發(fā)器8中溫度變化而變化，使得當(dāng)壓縮機(jī)1處于不工作狀態(tài)時，上述易感受溫度的流體保證彈簧件26在密封位置，而在壓縮機(jī)操作期間，當(dāng)蒸發(fā)器8中溫度降低時，易感受溫度流體的收縮將連續(xù)地將彈簧件26推向其封閉位置，當(dāng)蒸發(fā)器8中的溫度升高時，則推向其分開的位置。
裝在閥體21中的彈簧件26將上述閥體21分成基本上相等的區(qū)域，即腔27和氣密腔28。
彈簧件26固定在密封裝置25的推進(jìn)部分和閥體21上，使得在氣密壓縮機(jī)1操作期間可以恒定地將密封裝置25推向致冷流體通道22的完全關(guān)閉位置。隨著作用在上述彈性件26上的力之間的差的變化，可以使彈簧件26處于各種流體通道位置，這些力具體包括由冷凝壓力和泵吸壓力造成的力，按照本發(fā)明優(yōu)選結(jié)構(gòu)的操作，還包括因在易感受溫度變化流體上的溫度變化所形成的力。
在例示的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)泵吸壓力為零時以及當(dāng)例如易感受溫度流體發(fā)生收縮，產(chǎn)生一個作用在上述彈簧件26的力，使彈簧件26移離閥座24，使得密封裝置25處于其密封部分封閉在閥座24上的狀態(tài)和保持在這種狀態(tài)時彈簧件26達(dá)到其密封位置，直至壓縮機(jī)重新開始運(yùn)轉(zhuǎn)。
通過相應(yīng)彎曲上述彈簧件，使其靠近閥座24而使密封裝置25相對閥座24移離其密封位置，則彈簧件26可以達(dá)到各種流體通過位置。
對于具有恒定速度或具有至少兩種操作速度的開/關(guān)型壓縮機(jī)，當(dāng)蒸發(fā)器8中的溫度達(dá)到可以起動氣密壓縮機(jī)1的預(yù)定值時，該壓縮機(jī)的操作將產(chǎn)生一個泵吸壓力，該壓力位于致冷管路的低壓側(cè)，作用在密封裝置25的推進(jìn)部分上，從而使其密封部分移離閥座24。
在氣密壓縮機(jī)1的操作期間，在這些壓縮機(jī)中的抽吸壓力保持恒定。在這種情況下，作用在上述密封裝置25上的壓力隨冷凝器4中冷凝致冷流體的冷凝溫度和冷凝壓力的變化而變化。
在存在氣密壓縮機(jī)1操作停機(jī)的變速壓縮機(jī)中，蒸發(fā)器8內(nèi)的低溫使壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速降低和抽吸壓力降低。流到蒸發(fā)器8的冷凝流體的流量變化是由腔27內(nèi)的抽吸壓力和冷凝致冷流體的冷凝溫度和冷凝壓力的狀態(tài)所形成的合力造成的。
在壓縮機(jī)操作期間，通過上述閥與氣密壓縮機(jī)1的抽吸入口10，在閥體21的腔27內(nèi)形成抽吸壓力。這種抽吸壓力作用于彈簧件26，使其彎曲而靠近閥體21的閥座24，從而減小腔27的體積，而且按比例地使氣密腔28膨脹，上述運(yùn)動導(dǎo)致密封裝置25移到與閥座24分開的位置，從而使預(yù)定量的冷凝致冷流體在基本上接近額定冷凝溫度的和不再影響蒸發(fā)器8蒸發(fā)效率的冷凝溫度下流到蒸發(fā)器8。
按照上述的密封裝置和密封裝置座，流過致冷流體通道的冷凝流體流量正比于密封裝置25座部分的外側(cè)表面和閥座24的環(huán)形表面之間的間距。隨著氣密壓縮機(jī)1操作的變化，因而隨著壓縮機(jī)操作期間存在的抽吸壓力的變化，密封裝置25的密封部分不會相對于閥座24達(dá)到密封位置。
當(dāng)泵送到冷凝器的流體的冷凝溫度增加時，在密封裝置25的密封部分上的壓力增加，從而使該密封裝置移到靠近閥座24的位置，限制致冷流體通過致冷流體流量控制閥的流量，因而限制流入蒸發(fā)器8的流量。
密封裝置25的最大壓力狀態(tài)形成致冷流體流過致冷流體流量控制閥的最小流量值。限制流體流向蒸發(fā)器8使得壓縮機(jī)在致冷管路低壓側(cè)抽吸的制冷氣體的體積逐漸變小。這種質(zhì)量流量的降低避免了氣密壓縮機(jī)1的過載。
隨著增加對致冷流體流向蒸發(fā)器8的流量的限制，流體將積存在冷凝器4中，因而增加了其中的壓力和溫度，從而達(dá)到一個可使上述流體與冷凝器4的外部環(huán)境進(jìn)行熱交換的溫度，導(dǎo)致上述流體凝結(jié)。這種節(jié)流一直維持到使冷凝的流體溫度降低，由此降低了密封裝置25上的壓力，使得該密封裝置可以與閥座24分開。由于這種分開，致冷流體通道22的橫截面便逐漸增大，因而冷凝流體流向蒸發(fā)器的流量增加。在氣密壓縮機(jī)1操作期間，密封裝置25上的壓力變化控制著致冷流體流向蒸發(fā)器8的流量，由此可自動和連續(xù)地調(diào)節(jié)上述流量，因而增加冷凝器4的效率，主要在外界溫度超過額定的冷凝溫度時減輕了氣密壓縮機(jī)的負(fù)載。
上述的裝置的結(jié)構(gòu)性特征被確定為在氣密壓縮機(jī)1重新起動時密封裝置可與閥座24分開。在氣密壓縮機(jī)1操作期間蒸發(fā)器8上溫度的變化引起的彈簧件26的活動，這種活動決定作用在密封裝置上的合成的力。
權(quán)利要求
1．一種制冷系統(tǒng)的致冷管路配置，包括氣密壓縮機(jī)(1)；冷凝器(4)，具有一連接于壓縮機(jī)(1)排出口的入口，和一出口；蒸發(fā)器(8)，具有一連接于冷凝器(4)出口的入口和一出口，其特征在于，它包括裝在冷凝器(4)出口和蒸發(fā)器(8)入口之間的致冷流體流量控制閥(20)，該閥具有致冷流體通道(22)，該通道的橫截面在氣密壓縮機(jī)(1)操作期間反比于冷凝溫度的變化而變化，從而使輸送到蒸發(fā)器(8)的冷凝致冷流體具有大體等于系統(tǒng)額定冷凝溫度的溫度，在氣密壓縮機(jī)(1)停機(jī)期間，上述致冷流體通道(22)其橫截面關(guān)閉，完全使冷凝器(4)和蒸發(fā)器(8)之間的流體流動中斷。
2．如權(quán)利要求1所述的致冷管路配置，其特征在于，上述閥(20)包括密封裝置(25)，該裝置在操作上與致冷流體通道(22)相結(jié)合，可直接和同時受到閥(20)上游的冷凝壓力和閥(20)下游的閥(20)抽吸壓力的作用，上述密封裝置(25)隨上述壓力形成的力的變化而位移，從而使致冷流體通道(22)的橫截面在該通道的完全關(guān)閉狀態(tài)和致冷流體達(dá)到額定冷凝溫度的狀態(tài)之間發(fā)生變化。
3．如權(quán)利要求2所述的致冷管路配置，其特征在于，致冷流體通道(22)由閥座(24)和密封裝置(25)之間的環(huán)形空間確定。
4．如權(quán)利要求3所述的致冷管路配置，其特征在于，閥(20)包括閥體(21)，該閥體中形成流過致冷流體的腔(27)，該腔通過閥座(24)與冷凝器(4)的出口連通并具有開口(23)，該開口總是與蒸發(fā)器(8)的入口流體相通。
5．如權(quán)利要求4所述的致冷管路配置，其特征在于，密封裝置(25)包括位于閥座(24)上游的密封部分和位于閥座下游的推進(jìn)部分，上述推進(jìn)部分通過彈簧件(26)連接于閥體(21)，該彈簧件總是將密封裝置(25)推向致冷流體通道(22)的關(guān)閉狀態(tài)，上述彈簧件(26)具有密封位置和至少許多流體通過位置，當(dāng)氣密壓縮機(jī)(1)停機(jī)時該彈簧到達(dá)封閉位置，而當(dāng)腔(27)中存在抽吸以使致冷流體流過時該彈簧(26)通過彈性變形達(dá)到該許多流體通過位置。
6．如權(quán)利要求5所述的致冷管路配置，其特征在于，彈簧部件(26)為隔板形式，形成腔(27)的對著閥座(24)的壁。
7．如權(quán)利要求6所述的致冷管路配置，其特征在于，彈簧件(26)裝在閥體(21)內(nèi)，將閥體分成通過致冷流體的腔(27)和氣密腔(28)，該氣密腔中裝有一種流體，該流體容易感受蒸發(fā)器(8)的溫度變化。
8．如權(quán)利要求7所述的致冷管路配置，其特征在于，易感受溫度的流體作用在彈簧件(26)上，從而在蒸發(fā)器(8)的溫度降低時將該彈性件推向密封位置，而在蒸發(fā)器(8)的溫度上升時將該彈簧件(26)推向各種流體通過位置。
9．如權(quán)利要求7所述的致冷管路配置，其特征在于，閥體(21)是氣密的，裝在蒸發(fā)器(8)中，靠近其冷凝流體入口。
10．如權(quán)利要求9所述的致冷管路配置，其特征在于，密封裝置(25)的推進(jìn)部分可調(diào)地連接于彈簧件(26)。
全文摘要
一種制冷系統(tǒng)的致冷管路配置,包括裝在冷凝器(4)出口和蒸發(fā)器(8)入口之間的致冷流體流量控制閥(20),該閥具有致冷流體通道(22),該通道的橫截面在氣密壓縮機(jī)(1)操作期間反比于冷凝溫度的變化而變化,從而使輸送到蒸發(fā)器(8)的冷凝制冷流體的溫度大體等于系統(tǒng)的額定冷凝溫度。
文檔編號F25B41/06GK1237240SQ9880122
公開日1999年12月1日 申請日期1998年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月28日
發(fā)明者埃吉迪奧·伯萬格 申請人:巴西船用壓縮機(jī)有限公司