專利名稱：用于蒸氣壓縮系統(tǒng)的膨脹裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及蒸氣壓縮系統(tǒng)，更特別地，涉及用于蒸氣壓縮系統(tǒng)的膨脹裝置。
背景技術：
在閉環(huán)蒸氣壓縮循環(huán)中，熱傳導流體在冷凝器中從氣態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)，將熱量釋放到周圍環(huán)境中，并在蒸發(fā)器中從液態(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)，在蒸發(fā)過程中從周圍環(huán)境吸收熱量。典型的蒸氣壓縮系統(tǒng)包括一個用于將熱傳導流體如氟利昂泵送到冷凝器的壓縮機，當熱傳導流體冷凝為液體時釋放熱量。熱傳導流體然后經(jīng)過一個液體管線流到一個膨脹裝置，熱傳導流體在膨脹裝置中體積膨脹。從膨脹裝置出來的熱傳導流體通常是低質(zhì)量液氣混合物。如這里使用的，術語“低質(zhì)量液氣混合物”指的是處于液態(tài)的低壓熱傳導流體，存在少量閃發(fā)氣體，當熱傳導流體持續(xù)處于次冷卻狀態(tài)時，該閃發(fā)氣體冷卻其余的熱傳導流體。已膨脹的熱傳導流體然后流入蒸發(fā)器中。該蒸發(fā)器包括一個具有入口和出口的盤管，其中在熱傳導流體從液態(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)的過程中以低壓吸收熱量來蒸發(fā)熱傳導流體?，F(xiàn)在處于氣態(tài)的熱傳導流體流過盤管出口從蒸發(fā)器出來。熱傳導流體然后流過抽吸管線回到壓縮機。典型的蒸氣壓縮系統(tǒng)可包括多于一個膨脹裝置。另外，膨脹裝置可位于蒸氣壓縮系統(tǒng)中的各種位置。例如，當熱傳導流體流入蒸發(fā)器中時，它可流過一第二膨脹裝置，熱傳導流體在第二膨脹裝置中發(fā)生第二次體積膨脹。此外，典型的蒸氣壓縮系統(tǒng)可包括一個噴嘴或固定的小孔。
一方面，蒸氣壓縮循環(huán)的效率取決于對熱傳導流體在蒸氣壓縮系統(tǒng)中的各位置的體積膨脹的精確控制。當熱傳導流體流過膨脹裝置，如恒溫膨脹閥、毛細管和壓力控制器，或者當熱傳導流體流過噴嘴或固定的小孔時，熱傳導流體發(fā)生體積膨脹。時常需要根據(jù)蒸氣壓縮系統(tǒng)中的條件來改變熱傳導流體發(fā)生體積膨脹的速率。如毛細管、壓力控制器、噴嘴或固定小孔這樣的裝置，它們的尺寸是固定的，且不能改變熱傳導流體發(fā)生體積膨脹的速率。雖然許多恒溫膨脹閥能夠改變熱傳導流體發(fā)生體積膨脹的速度，但它們很復雜，且制造成本非常高。另外，當要控制熱傳導流體體積膨脹的速度時，恒溫膨脹閥不像毛細管、壓力控制器、噴嘴或固定小孔那樣精確。
因此，有必要進一步開發(fā)蒸氣壓縮系統(tǒng)，更具體地是用于蒸氣壓縮系統(tǒng)的膨脹裝置，以降低能夠改變熱傳導流體體積膨脹速度的膨脹裝置的復雜性和制造成本，并提高能夠改變熱傳導流體體積膨脹速度的膨脹裝置的精度。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種蒸氣壓縮系統(tǒng)。該蒸氣壓縮系統(tǒng)包括一用于使熱傳導流體流動的管線；一與該管線連接的壓縮機，用于提高熱傳導流體的壓力和溫度；一與該管線連接的冷凝器，用于液化熱傳導流體；以及一與該管線連接的膨脹裝置，用于膨脹熱傳導流體。該膨脹裝置包括一限定一第一小孔的外殼；和至少一個與該外殼連接的葉片，其中該葉片可在一第一位置與一第二位置之間移動，其中第一小孔在第一位置比在第二位置大。該蒸氣壓縮系統(tǒng)還包括一個與該管線連接的蒸發(fā)器，用于將熱量從周圍環(huán)境傳導到熱傳導流體。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于蒸氣壓縮系統(tǒng)的膨脹裝置。該膨脹裝置包括一限定一第一小孔的外殼；以及至少一個與該外殼連接的葉片，其中該葉片可在一第一位置與一第二位置之間移動，其中該第一小孔在第一位置比在第二位置大。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種用于蒸氣壓縮系統(tǒng)的膨脹裝置。該膨脹裝置包括一限定一第一小孔的第一片；以及一與第一片重疊的第二片，該第二片限定一第二小孔，其中第二小孔可在一第一位置與一第二位置之間移動，且其中第二小孔在第一位置比在第二位置大。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種蒸氣壓縮系統(tǒng)。該蒸氣壓縮系統(tǒng)具有一用于使熱傳導流體流動的管線。一與該管線連接的壓縮機，用于提高熱傳導流體的壓力和溫度；和一與該管線連接的冷凝器，用于液化熱傳導流體。該蒸氣壓縮系統(tǒng)還包括一與該管線連接的膨脹裝置，用于膨脹熱傳導流體。該膨脹裝置具有一限定一個外殼小孔的外殼和至少一個位于外殼中的球。該球形成至少兩個通道，其中每個通道限定一個通道小孔。其中一個通道小孔的有效截面積大于另一個通道小孔的有效截面積。另外，該球可在一第一位置與一第二位置之間移動，其中外殼小孔在第一位置比在第二位置有效地變大。蒸氣壓縮系統(tǒng)還具有一與該管線連接的蒸發(fā)器，用于將熱量從周圍環(huán)境傳導到熱傳導流體。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于蒸氣壓縮系統(tǒng)的膨脹裝置。該膨脹裝置具有一限定一個外殼小孔的外殼。該膨脹裝置還具有至少一個位于外殼中的球。該球形成至少兩個通道，其中每個通道限定一個通道小孔。其中一個通道小孔的有效截面積大于另一個通道小孔的有效截面積。另外，該球可在一第一位置與一第二位置之間移動，其中外殼小孔在第一位置比在第二位置有效地變大。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例設置的蒸氣壓縮系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，與一管線連接的膨脹裝置的透視圖；圖3是圖2中所示膨脹裝置的剖開透視圖，其中膨脹裝置處于部分打開位置；圖4是圖2中所示膨脹裝置的剖開透視圖，其中膨脹裝置處于完全打開位置；圖5是圖2中所示膨脹裝置的剖開透視圖，其中膨脹裝置處于完全關閉位置；圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的膨脹裝置的剖開透視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明一實施例的膨脹裝置的剖開透視圖，其中膨脹裝置處于關閉位置；圖8是圖6中所示膨脹裝置的剖開透視圖，其中膨脹裝置處于部分打開位置；圖9是圖6中所示膨脹裝置的剖開透視圖，其中膨脹裝置處于完全打開位置；圖10是根據(jù)本發(fā)明一實施例，與一管線連接的膨脹裝置的剖開透視圖；
圖11是圖9中所示膨脹裝置的分解透視圖；圖12是圖9中所示膨脹裝置的剖視圖，其中膨脹裝置處于部分打開位置；圖13是圖9中所示膨脹裝置的剖視圖，其中膨脹裝置處于完全打開位置；圖14是圖9中所示膨脹裝置的剖視圖，其中膨脹裝置處于完全關閉位置；圖15是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的膨脹裝置的分解透視圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的膨脹裝置的分解透視圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明一個實施例，圖16中所示膨脹裝置的放大的局部剖視圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明一個實施例，圖17中沿線18取的膨脹裝置的剖視圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明一個實施例，一膨脹裝置的放大的局部剖視圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明一個實施例，圖19中沿線20取的膨脹裝置的剖視圖；圖21是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的膨脹裝置的剖視圖；以及圖22是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的膨脹裝置的剖視圖。
為了簡單而清楚地圖示，附圖中所示元件未必是按比例繪制的。例如，某些元件的尺寸相對于彼此夸大了。另外，當認為合適時，在各附圖中重復使用附圖標記來表示對應的元件。
具體實施例方式
圖1中示出蒸氣壓縮系統(tǒng)10的一個實施例。該蒸氣壓縮系統(tǒng)10包括一個用于升高熱傳導流體34的壓力和溫度的壓縮機12，一個用于液化熱傳導流體34的冷凝器14，一個將熱量從周圍環(huán)境傳導到熱傳導流體34的蒸發(fā)器16，一個膨脹熱傳導流體34的膨脹裝置18，和一個用于使熱傳導流體流動的管線19。管線19使熱傳導流體34從蒸氣壓縮系統(tǒng)10的一個部件，如壓縮機12，冷凝器14，蒸發(fā)器16和膨脹裝置18，流動到蒸氣壓縮系統(tǒng)10的另一個部件。壓縮機12，冷凝器14，蒸發(fā)器16和膨脹裝置18均與管線19連接。在一個實施例中，如圖1中所示，管線19包括排放管線20、液體管線22、飽和蒸氣管線28和抽吸管線30，如圖1中所示。該實施例中，壓縮機12通過排放管線20與冷凝器14連接，冷凝器14通過液體管線22與膨脹裝置18連接，膨脹裝置18通過飽和蒸氣管線28與蒸發(fā)器16連接，而蒸發(fā)器16通過抽吸管線30與壓縮機12連接。
在一個實施例中，蒸氣壓縮系統(tǒng)10包括一個與膨脹裝置18可操作連接的傳感器32。傳感器32可用于改變熱傳導流體34通過膨脹裝置18體積膨脹的速率。優(yōu)選地，傳感器32安裝到一部分管線19上，如抽吸(或吸氣)管線30上，并與膨脹裝置18可操作連接。傳感器32可以是本領域技術人員已知的任何類型的傳感器，設計成用于檢測蒸氣壓縮系統(tǒng)10中和周圍的條件，如熱傳導流體34的溫度、壓力、熱函和濕度，或者可在蒸氣壓縮系統(tǒng)10中或周圍監(jiān)測的任何其它類型的條件。例如，傳感器32可以是檢測蒸氣壓縮系統(tǒng)10中的某一點的熱傳導流體34的壓力的壓力傳感器，或者傳感器32可以是檢測蒸氣壓縮系統(tǒng)10附近的周圍環(huán)境11的溫度的溫度傳感器。優(yōu)選地，傳感器32通過控制線路33與膨脹裝置18可操作連接。
蒸氣壓縮系統(tǒng)10基本上可使用可以購買的熱傳導流體34，包括致冷劑例如含氯氟烴，如作為二氯二氟甲烷的R-12，作為一氯二氟甲烷的R-22，作為含有R-12和R-152a的共沸致冷劑的R-500，作為含有R-23和R-13的共沸致冷劑的R-503，以及作為含有R-22和R-115的共沸致冷劑的R-502。蒸氣壓縮系統(tǒng)10還可使用這樣的熱傳導流體34，它包括但不限于，致冷劑R-13、R-113、141b、123a、123、R-114和R-11。此外，蒸氣壓縮系統(tǒng)10可使用熱傳導流體34，包括氫氯氟烴如141b、123a、123和124；氫氟烴如R-134a、134、152、143a、125、32、23；共沸HFCs如AZ-20的AZ-50(一般稱作R-507)；及混合致冷劑如MP-39、HP-80、FC-14、R717和HP-62(一般稱作R-404a)。因此，應當理解，本發(fā)明中使用的特定熱傳導流體34或熱傳導流體的組合物并不認為對于本發(fā)明的運行很重要，因為本發(fā)明期望實質(zhì)上用全部熱傳導流體34以更高的系統(tǒng)效率運行，而不是由使用同樣熱傳導流體34的任何以前公知的蒸氣壓縮系統(tǒng)來實現(xiàn)。
在一個實施例中，壓縮機12將熱傳導流體34壓縮到一個較高的壓力和溫度。熱傳導流體34被壓縮機12壓縮的溫度和壓力取決于蒸氣壓縮系統(tǒng)10的特定尺寸以及蒸氣壓縮系統(tǒng)10的冷卻負載要求。壓縮機12然后將熱傳導流體34泵入排放管線20，并進入冷凝器14。在冷凝器14中，將介質(zhì)，如空氣、水或輔助致冷劑吹動經(jīng)過冷凝器14中的盤管，使被壓縮的熱傳導流體34變成液態(tài)。在冷凝過程中當熱傳導流體34中的潛熱被排出時，熱傳導流體34的溫度則下降。冷凝器34將已液化的熱傳導流體34排放到液體管線22。
如圖1中所示，液體管線22將熱傳導流體34排放到膨脹裝置18中，熱傳導流體34在此產(chǎn)生體積膨脹。在一個實施例中，由冷凝器14排放的熱傳導流體進入膨脹裝置18中，并以由吸收管線30的條件，如傳感器32處的溫度和壓力，確定的一個速率產(chǎn)生體積膨脹。傳感器32通過控制線路33將有關抽吸管線的條件，如壓力和溫度，中繼到膨脹裝置18。在產(chǎn)生體積膨脹之后，膨脹裝置18將熱傳導流體34作為飽和蒸氣排放到飽和蒸氣管線28中。飽和蒸氣管線28將膨脹裝置18與蒸發(fā)器16連接起來。蒸發(fā)器16將熱量從周圍環(huán)境11傳導到熱傳導流體34。如圖1中所示，周圍環(huán)境11是環(huán)繞蒸氣壓縮系統(tǒng)10的大氣(或環(huán)境)。在從蒸發(fā)器16出來之后，熱傳導流體然后運行通過抽吸管線30回到壓縮機12。
雖然在上面實施例中膨脹裝置18與飽和蒸氣管線28及液體管線22連接，但膨脹裝置18也可與蒸氣壓縮系統(tǒng)10中的任何部件連接，且膨脹裝置18可位于蒸氣壓縮系統(tǒng)10中的任何位置。優(yōu)選地，膨脹裝置18位于蒸氣壓縮系統(tǒng)10中這樣一個位置，其中希望如在冷凝器14與蒸發(fā)器16之間實現(xiàn)熱傳導流體34的體積膨脹。更優(yōu)選地，如圖1中所示，膨脹裝置18位于蒸氣壓縮系統(tǒng)10中這樣一個位置，其中希望改變熱傳導流體34例如在冷凝器14與蒸發(fā)器16之間體積膨脹的速率。膨脹裝置18可代替計量裝置使用或者與之結合使用，計量裝置例如但不限于，熱膨脹閥、毛細管、壓力控制器、噴嘴以及固定的小孔。優(yōu)選地，熱傳導流體34在熱傳導流體34流過膨脹裝置18時體積膨脹。
圖2中示出根據(jù)一個實施例，與管線19連接的膨脹裝置18的透視圖。如圖3-8中所示，膨脹裝置18包括一個外殼40和至少一個葉片48。外殼40限定一第一小孔44。優(yōu)選地，外殼40由剛性的鋼材料制造或包括這種材料，但外殼40也可以由本領域技術人員公知的任何材料制造，如陶瓷，碳纖維，任何金屬或金屬合金，任何塑料或任何其它材料。如這里限定的，小孔，如第一小孔44，是流體如熱傳導流體可以通過的任何開口。小孔可具有多種形狀中的一種，如圓形(如圖7-9中所示)，淚滴形，眼形(如圖3-6中所示)，方形或矩形，或者任何不規(guī)則形狀。葉片48與外殼40相連接。優(yōu)選地，如圖3-8中所示，葉片48與外殼40連接。在一個實施例中，葉片48與外殼40中的至少一個導軌56連接，其中導軌56限定一個葉片48在其上運行的路徑。葉片48可具有多種形狀中的一種，如圓形或盤形，V形(如圖3-5中所示)，弧形(如圖7-9中所示)，方形或矩形(如圖6中所示)，或者任何不規(guī)則形狀。葉片48包括并由本領域技術人員公知的任何材料制成，如陶瓷，碳纖維，任何金屬或金屬合金，任何塑料，或者任何其它材料。優(yōu)選地，葉片48包括并由彈簧鋼制成。
葉片48可在圖4中所示的一第一位置與圖3和5中所示的一第二位置之間移動，其中第一小孔44在第一位置比在第二位置大。葉片48可以手動從第一位置移動到第二位置，或者通過電機或其它裝置從第一位置自動移動到第二位置。如這里限定的，如圖3-5中所示，當小孔的截面積有效增加時，小孔，如小孔44變大，而當小孔的截面積有效減小時，小孔變小。通過增大或減小小孔，如小孔44的截面積，可以控制和改變在熱傳導流體34中體積膨脹的速率。優(yōu)選地，當葉片48位于第二位置時，葉片48與至少一部分第一小孔重疊，從而使第一小孔更小。
如圖3-5中所示，在一個實施例中，膨脹裝置18包括一第一葉片50和一第二葉片52。優(yōu)選地，如圖3-8中所示，第一和第二葉片50、52與外殼40連接。在一個實施例中，第一和第二葉片50、52與外殼40中的至少一個導軌56連接，其中導軌56限定一個第一和第二葉片50、52在上運行的路徑。第一葉片50和第二葉片52可在一第一位置與一第二位置之間移動，其中如圖3-5中所示，第一小孔44在第一位置比在第二位置大。
在一個實施例中，膨脹裝置包括一個單個葉片48，其中如圖6中所示，單個葉片48限定一第二小孔46。優(yōu)選地，第二小孔46與第一小孔44相鄰。葉片48可在第一位置與第二位置之間移動，其中第一小孔在第一位置比在第二位置大。通過在第一和第二位置之間移動葉片48，第二小孔46與部分第一小孔44重疊，且可使第一小孔44變大或變小。
在一個實施例中，如圖7-9中所示，膨脹裝置18包括一組葉片48，其中該組葉片48限定一第二小孔46。第二小孔46與第一小孔44重疊。優(yōu)選地，第二小孔46與第一小孔44相鄰。葉片48可在第一位置與第二位置之間移動，其中第二小孔46在第一位置比在第二位置大。通過在第一和第二位置之間移動葉片48，第二小孔46可變大或變小。由于第二小孔46與第一小孔44重疊，當?shù)诙】?6變大或變小時第一小孔44可變大或變小。在一個實施例中，如圖7-9中所示，該組葉片48限定一個基本為圓形的第二小孔46。在該實施例中，該組葉片48以類似于照相機鏡頭的光圈的形式設置。
在一個實施例中，傳感器32控制至少一個葉片48在第一位置與第二位置之間的移動。優(yōu)選地，傳感器32與一移動裝置(未示出)連接，如電機或電磁體，其中該移動裝置可用于在從傳感器32接到一個信號后將葉片48從第一位置移動到第二位置。
在一個實施例中，如圖10-15中所示，膨脹裝置18包括一個限定第一小孔62的第一片60，和一個與第一片60重疊的第二片64。第一片60和第二片64可以由本領域技術人員公知的任何材料制造或包括這樣的材料，如陶瓷，碳纖維，任何金屬或金屬合金，任何塑料，或者任何其它材料。優(yōu)選地，第一片60和第二片64由陶瓷材料制造或包括陶瓷材料。第一片60和第二片64可具有多種形狀中的一種，如圓形或盤形(如圖3-5中所示)，V形，弧形，方形或矩形，或者任何不規(guī)則形狀。第二片64限定一第二小孔66，其中第二小孔66可在第一位置與第二位置之間移動，其中第二小孔在第一位置比在第二位置大。在一個實施例中，如圖11中所示，第一片60和第二片64中的至少一個環(huán)繞一個公共軸線68旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，公共軸線68大致位于第一片60和第二片64的中心。在一個實施例中，第一片60相對于外殼70固定，而第二片64環(huán)繞一個公共軸線68旋轉(zhuǎn)，其中如圖10中所示，軸線68位于第一片60和第二片64的中心。優(yōu)選地，膨脹裝置18包括一個從外殼70伸出并與第二片64連接的突片58，其中突片58允許人用手將第二片64從第一位置移動到第二位置。
優(yōu)選地，熱傳導流體34用于潤滑葉片48或者第一和第二片60、64，從而使葉片48和/或第一和第二片60、64可以更加自由地來回移動。
在一個實施例中，第二片64限定多個小孔66，而第一片60限定一個單個小孔62，其中如圖15中所示，小孔62的尺寸和形狀允許小孔62與多個小孔66重疊。多個小孔66可在第一位置與第二位置之間移動，其中單個小孔在第二位置與多個小孔重疊，其中如圖15中所示，當多個小孔移動到第二位置時，該單個小孔62變大。
圖16-20中示出膨脹裝置18的另一實施例，且總體上以附圖標記78表示。該實施例在功能上與圖2-15中描述的總體上以附圖標記18表示的實施例相似。如圖16中所示，膨脹裝置18與管線19相連接。如圖16-20中所示，膨脹裝置18包括一個外殼80和至少一個位于外殼80中的球84。外殼80包括一個孔72，該孔72限定一個外殼小孔74，熱傳導流體通過該小孔74進入外殼80中。優(yōu)選地，外殼80包括一個剛性的鋼材料，但外殼80也可以由本領域技術人員公知的任何材料制造，如陶瓷，碳纖維，任何金屬或金屬合金，任何塑料或任何其它材料。如圖16中所示，外殼80最好制成兩件式結構，具有一組帶螺紋的凸臺128，其接納一組外殼螺栓94。如圖16中所示，外殼80通過端件82中的一組開口130和接收外殼螺栓94的一組螺母110與端件82連接。一個外殼密封件92的尺寸確定為密封地容放在外殼80和端件82之間。
球84位于外殼80的孔72中并夾置在兩個支座86之間，該兩個支座86的尺寸確定為密封地容放在外殼80的孔72中。雖然該實施例中球84為球形，但球84也可以具有其它形狀，如圓柱形，平行四邊形和棱錐形。球84形成一個凹槽126，該凹槽126接納穿過外殼80的第二孔130的調(diào)節(jié)桿88。一個桿墊圈90環(huán)繞調(diào)節(jié)桿88的底部。調(diào)節(jié)桿88接納一個密封墊98，一個密封墊壓圈100，一個密封墊彈簧102，一個彈簧帽104和一個止推軸承106，該止推軸承106與墊圈90重疊且大致位于孔130中。一底座96將調(diào)節(jié)桿88保持在孔130中。調(diào)節(jié)桿88的末端89插入穿過底座96中的一個開口。一手柄112形成配裝在末端89上的開口116。一手柄調(diào)整螺釘114將手柄112緊固到調(diào)節(jié)桿88上。如圖16中所示，當手柄112在旋轉(zhuǎn)方向R上旋轉(zhuǎn)時，調(diào)節(jié)桿88和球84同樣在方向R上旋轉(zhuǎn)。
當手柄112旋轉(zhuǎn)時，球84可在第一位置與第二位置之間移動。如圖18和20-22中所示，球84形成至少兩個通道118，該兩個通道118的每一個形成一個通道小孔76。在一個實施例中，如圖18和20中所示，每個通道118完全延伸穿過球84，而第二通道122只部分穿過球84，且如圖22中所示，在球84中的一個點與第一通道120交會。如圖18和20-22中所示，第一通道120形成具有有效截面積C的第一通道小孔76，而第二通道122形成具有有效截面積B的第二通道小孔76，其中有效截面積C不等于有效截面積B。如這里所限定的，有效截面積是沿穿過該通道的一個平面的截面積，其中該平面基本上垂直于熱傳導流體34穿過通道流動的方向F。優(yōu)選地，有效截面積C大于有效截面積B。更優(yōu)選地，有效截面積C比有效截面積B大至少5％，更優(yōu)選地大至少10％。
雖然如這里所限定的，通道，如第一通道120可沿該通道的延伸長度限定多個小孔，但該通道小孔76是由具有與由該通道限定的其它任何小孔相比截面積最小的一個通道限定的小孔。例如，如圖2 2中所示，第二通道122限定一第一小孔76和一第二小孔77，其中第一小孔75具有有效截面積B，而第二小孔77具有有效截面積G，其中有效截面積B小于有效截面積G，通道小孔76是第一小孔75。
如圖17-22中所示，熱傳導流體34在F方向流過管線19，并通過直徑為D的外殼小孔74進入膨脹裝置78。熱傳導流體34然后根據(jù)球84的位置流過第一通道120或第二通道122，例如當球84位于第一位置時，熱傳導流體34流過第一通道120，而當球84位于第二位置時，熱傳導流體34流過第二通道122。在一個實施例中，如圖21和圖22中所示，當球84位于第一位置時，熱傳導流體34可流過第一通道120和第二通道122。
如這里所限定的，小孔，如小孔74，當小孔的截面積有效增大時變大，而當小孔的截面積有效減小時變小。通過將球84從第一位置移動到第二位置，外殼小孔74的截面積可有效增大或減小，從而能夠精確地控制和改變流過外殼小孔74和流過膨脹裝置78的熱傳導流體34中體積膨脹的速率。
球8 4可以手動從第一位置移動到第二位置，或者通過電機或其它裝置從第一位置自動移動到第二位置。在一個實施例中，傳感器32控制球84在第一位置與第二位置之間的移動。優(yōu)選地，傳感器32與一移動裝置(未示出)，如電機或電磁體連接，其中該移動裝置可用于在從傳感器32接到信號后將球84從第一位置自動移動到第二位置。
如圖17-20中所示，在一個實施例中，球84形成一個具有有效截面積為C的小孔76的第一通道120，具有有效截面積為B的小孔76的第二通道122，以及具有有效截面積為A的小孔76的第三通道124，其中有效截面積A不等于有效截面積C或B，而有效截面積C不等于有效截面積B。
在一個實施例中，如圖18、21和22中所示，第一通道120和第二通道122形成交會點132，其中第一通道120的路徑跨過第二通道122的路徑。在一個實施例中，如圖20中所示，第一通道120位于第二通道122上方或下方，因此不與第二通道122交會。
在一個實施例中，如圖21中所示，第一通道120和第二通道122彼此靠近地定位，使熱傳導流體34可根據(jù)球84的位置，流過第一通道120、第二通道122或者第一和第二通道120、122。例如，當球84位于第一位置時，熱傳導流體34可流過第一通道120，而當球84位于第二位置時，熱傳導流體34可流過第二通道122。但當球84位于一第三位置時，熱傳導流體34可流過第一和第二通道。在該實施例中，第一通道的有效截面積C和第二通道的有效截面積B可彼此相等。
膨脹裝置18可與傳統(tǒng)的膨脹裝置結合，其中傳統(tǒng)膨脹裝置以一個固定的速率使熱傳導流體34體積膨脹。通過將膨脹裝置18與傳統(tǒng)膨脹裝置相結合，熱傳導流體34可以一個變化的速度體積膨脹，從而以減小的成本模擬恒溫膨脹閥的效果。
本領域技術人員將理解，可進行多種修改，以使蒸氣壓縮系統(tǒng)10適于多種應用。例如，在食品零售商店運行的蒸氣壓縮系統(tǒng)10可包括大量可由一個公共壓縮機12維護的蒸發(fā)器16。另外，在需要用高熱負載的致冷操作的應用中，可使用多個壓縮機12來提高蒸氣壓縮系統(tǒng)10的冷卻能力。
本領域技術人員將認識到，可以多種結構實施蒸氣壓縮系統(tǒng)10。例如，壓縮機12、冷凝器14、膨脹裝置18和蒸發(fā)器16可全部裝放在一個單個外殼中，并置入一個可進人的冷卻器中。在這種應用中，冷凝器14穿過可進人冷卻器的壁伸出，且冷卻器外部的空氣用于冷凝熱傳導流體34。在另一種應用中，蒸氣壓縮系統(tǒng)10可構造成對家里和辦公室進行空氣調(diào)節(jié)。在又一種應用中，蒸氣壓縮系統(tǒng)10可用于冷卻水。在該應用中，蒸發(fā)器16浸入將要冷卻的水中。可替換地，可將水泵送通過與蒸發(fā)器線圈44接合的管道。在另一種應用中，蒸氣壓縮系統(tǒng)10可與另一系統(tǒng)串接在一起，以獲得極低的冷卻溫度。例如，可將兩個使用不同熱傳導流體34的蒸氣壓縮系統(tǒng)耦接在一起，從而使第一系統(tǒng)的蒸發(fā)器提供一個低溫環(huán)境。第二系統(tǒng)的冷凝器置于低溫環(huán)境中，并用于在第二系統(tǒng)中冷凝熱傳導流體。
如本領域技術人員知道的，上述的蒸氣壓縮系統(tǒng)10的每個部件，如蒸發(fā)器16、液體管線22和抽吸管線30，都可按比例確定尺寸以滿足多種負載要求。此外，蒸氣壓縮系統(tǒng)10中的熱傳導流體的致冷負荷可等于或大于常規(guī)系統(tǒng)的致冷負荷。
因此很明顯，根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)提供了一種完全提供上述優(yōu)點的蒸氣壓縮系統(tǒng)。雖然本發(fā)明是參照其特定示例性實施例來描述和圖示的，但并不是要將本發(fā)明限制到這些示例性實施例。本領域技術人員將認識到，在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，可進行多種變化和修改。例如，可使用非鹵化致冷劑，如氨，還可使用類似物。因此期望將落入所附權利要求及其等同物范圍內(nèi)的所有這些變化和修改都包括在本發(fā)明中。
權利要求
1.一種蒸氣壓縮系統(tǒng)，其包括一用于使熱傳導流體流動的管線；一與該管線連接的壓縮機，用于提高熱傳導流體的壓力和溫度；一與該管線連接的冷凝器，用于液化熱傳導流體；一與該管線連接的膨脹裝置，用于膨脹熱傳導流體；其包括一限定一第一小孔的外殼；至少一個與該外殼連接的葉片，其中該葉片可在一第一位置與一第二位置之間移動，其中第一小孔在第一位置比在第二位置大；以及一個與該管線連接的蒸發(fā)器，用于將熱量從周圍環(huán)境傳導到熱傳導流體。
2.如權利要求1所述的蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，其還包括一第一葉片和一第二葉片，其中第一葉片和第二葉片可在一第一位置與一第二位置之間移動，其中第一小孔在第一位置比在第二位置大。
3.如權利要求1所述的蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，葉片限定一第二小孔。
4.如權利要求1所述的蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，其還包括一組葉片，其中該組葉片限定與第一小孔相鄰的一第二小孔，且其中這些葉片可在第一位置與第二位置之間移動，其中第二小孔在第一位置比在第二位置大。
5.如權利要求3所述的蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，第二小孔大致為圓形。
6.如權利要求1所述的蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，葉片大致為盤形。
7.如權利要求1所述的蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，葉片包括陶瓷材料。
8.如權利要求1所述的蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，其還包括一個與膨脹裝置連接的傳感器。
9.如權利要求8所述的蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，傳感器控制葉片在第一位置與第二位置之間的移動。
10.一種用于蒸氣壓縮系統(tǒng)的膨脹裝置，其包括一限定一第一小孔的外殼；以及至少一個與該外殼連接的葉片，其中該葉片可在一第一位置與一第二位置之間移動，其中該第一小孔在第一位置比在第二位置大。
11.如權利要求10所述的膨脹裝置，其特征在于，當葉片位于第二位置時，葉片與第一小孔的至少一部分重疊。
12.如權利要求10所述的膨脹裝置，其特征在于，其還包括一第一葉片和一第二葉片，其中第一葉片和第二葉片可在一第一位置與一第二位置之間移動，其中第一小孔在第一位置比在第二位置大。
13.如權利要求10所述的膨脹裝置，其特征在于，其還包括一組葉片，其中，該組葉片限定與第一小孔相鄰的一第二小孔，其中這些葉片可在第一位置與第二位置之間移動，其中第二小孔在第一位置比在第二位置大。
14.如權利要求13所述的膨脹裝置，其特征在于，第二小孔大致為圓形。
15.如權利要求10所述的膨脹裝置，其特征在于，該葉片限定一第二小孔。
16.一種用于蒸氣壓縮系統(tǒng)的膨脹裝置，其包括一限定一第一小孔的第一片；以及一與第一片重疊的第二片，該第二片限定一第二小孔，其中第二小孔可在一第一位置與一第二位置之間移動，且其中第二小孔在第一位置比在第二位置大。
17.如權利要求16所述的膨脹裝置，其特征在于，第一片和第二片大致為盤形。
18.如權利要求16所述的膨脹裝置，其特征在于，第一片和第二片繞一個公共軸線旋轉(zhuǎn)。
19.如權利要求16所述的膨脹裝置，其特征在于，第一片和第二片包括陶瓷材料。
20.如權利要求16所述的膨脹裝置，其特征在于，其還包括位于第一片與第二片之間的熱傳導流體，用于對第一片和第二片進行潤滑。
21.如權利要求16所述的膨脹裝置，其特征在于，第二片限定多個小孔。
22.如權利要求16所述的膨脹裝置，其特征在于，其還包括一包圍第一和第二片的外殼。
23.如權利要求16所述的膨脹裝置，其特征在于，第一片通過一個銷與第二片連接。
24.一種蒸氣壓縮系統(tǒng)，其包括一用于使熱傳導流體流動的管線；一與該管線連接的壓縮機，用于提高熱傳導流體的壓力和溫度；一與該管線連接的冷凝器，用于液化熱傳導流體；一與該管線連接的膨脹裝置，用于膨脹熱傳導流體；其包括一限定一個外殼小孔的外殼；至少一個位于外殼中的球，該球形成至少兩個通道，其中每個通道限定一通道小孔，其中一個通道小孔的有效截面積大于另一個通道小孔的有效截面積，其中該球可在一第一位置與一第二位置之間移動，且其中外殼小孔在第一位置比在第二位置有效地變大；以及一與該管線連接的蒸發(fā)器，用于將熱量從周圍環(huán)境傳導到熱傳導流體。
25.如權利要求24所述的蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，該球形成一第三通道，其中該球可在第二和第三位置之間移動，其中外殼小孔在第三位置比在第一位置小。
26.如權利要求24所述的蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，第一通道與第二通道交會。
27.如權利要求24所述的蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，第一通道與第二通道不交會。
28.如權利要求24所述的蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，該通道小孔大致為圓形。
29.如權利要求24所述的蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，第一通道和第二通道完全延伸通過該球。
30.如權利要求24所述的蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，第一通道延伸通過該球，而第二通道僅部分延伸通過該球，并在球中的一點與第一通道交會。
31.如權利要求24所述的蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，其還包括一個與膨脹裝置連接的傳感器。
32.如權利要求31所述的蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，傳感器控制葉片在第一位置與第二位置之間的運動。
33.一種用于蒸氣壓縮系統(tǒng)的膨脹裝置，其包括一限定一個外殼小孔的外殼；以及至少一個位于外殼中的球，該球形成至少兩個通道，其中每個通道限定一個通道小孔，其中一個通道小孔的有效截面積大于另一個通道小孔的有效截面積，其中該球可在一第一位置與一第二位置之間移動，且其中外殼小孔在第一位置比在第二位置有效地變大。
34.如權利要求33所述的膨脹裝置，其特征在于，外殼小孔適于接收熱傳導流體。
35.如權利要求33所述的蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，該球形成一第三通道，其中該球可在第二和第三位置之間移動，其中外殼小孔在第一位置比在第二位置大。
36.如權利要求33所述的蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，第一通道與第二通道形成交會。
37.如權利要求33所述的蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，第一通道與第二通道不形成交會。
38.如權利要求33所述的蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，該通道小孔大致為圓形。
39.如權利要求31所述的蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，其還包括一個與膨脹裝置連接的傳感器。
40.一種用于操作蒸氣壓縮系統(tǒng)的方法，其包括通過一個管線將權利要求31所述的膨脹裝置與一個壓縮機、一個冷凝器和一個蒸發(fā)器連接起來。
全文摘要
一種蒸氣壓縮系統(tǒng)(10)，其具有一用于使熱傳導流體(34)流動的管線(19)。與該管線連接的一壓縮機(12)和一冷凝器(14)。該蒸氣壓縮系統(tǒng)(10)還有一與該管線(19)連接的膨脹裝置(18)，用于膨脹熱傳導流體(340)。該膨脹裝置(18)包括一在至少兩個位置限定一第一小孔(44，46，62，66，74，76)的外殼(40)；其中該小孔在第一位置比在第二位置有效變大。蒸氣壓縮系統(tǒng)(10)還具有一與該管線(19)連接的蒸發(fā)器(16)，用于將熱量從周圍環(huán)境傳導到熱傳導流體(34)。
文檔編號F16K3/03GK1474923SQ01818891
公開日2004年2月11日 申請日期2001年9月14日 優(yōu)先權日2000年9月14日
發(fā)明者D·A·維特曼, D A 維特曼 申請人:Xdx公司