專利名稱：低能耗普通制冷循環(huán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種低能耗普通制冷循環(huán)裝置，主要適用于冰箱、冷柜、空調(diào)器等制冷設(shè)備，是為了降低壓縮機能耗，對現(xiàn)有普通制冷循環(huán)裝置所進行的一種改進。
現(xiàn)有技術(shù)中，普通制冷循環(huán)裝置一般都包括壓縮機、冷凝器、毛細管、蒸發(fā)器。制冷工質(zhì)由壓縮機壓縮成高壓過熱蒸汽。經(jīng)冷凝器冷凝成高壓飽和液體，再經(jīng)毛細管節(jié)流成低壓低溫飽和液體及飽和蒸汽，由蒸發(fā)器進行熱交換后回入壓縮機，構(gòu)成一制冷工作循環(huán)，壓縮機的能耗與蒸發(fā)負載及蒸發(fā)溫度和速度直接有關(guān)，因此通常是根據(jù)負載情況及與之相適應的毛細管長度和通流面積來選配壓縮機的功率。為了降低壓縮機的能耗，現(xiàn)有技術(shù)中對傳統(tǒng)的制冷循環(huán)有不少改進。如中國專利公開的《電冰箱節(jié)能裝置》(申請?zhí)?8202941.X，公告870111)，其構(gòu)成為“由吸熱管1、循環(huán)水管2和水箱3三部分組成，吸熱管為異形金屬管，安裝在緊接冰箱壓縮機輸出端的一段冷凝管路上。”該實用新型的設(shè)計思想主要是提高冷凝器的散熱效果，以期降低能耗，而事實上按冰箱生產(chǎn)的國家標準(GB8059.1－87～GB8059.3－87)，其冷凝器是按冷凝溫度50℃設(shè)計的，也就是按冷凝器熱交換條件高于室溫情況考慮的。如果在散熱條件較差的情況下強化其冷凝器的散熱效果，可以使單位制冷量q。有所提高，根據(jù)Q0＝G·q。，在系統(tǒng)和重量流量G不變的情況下，總的制冷Q。可能會有所提高。但是在散熱條件正常的情況下，再強化冷卻則可能使高壓部分產(chǎn)生冷點位移，在冷凝器后半部分產(chǎn)生蒸發(fā)，降低系統(tǒng)的制冷效果。而且僅用該裝置來強化散熱效果，其壓縮機的能耗難以有較大幅度的降低；同時冷卻用的循環(huán)水形成也較煩復。中國專利還公開了一種《冷柜節(jié)能制冷循環(huán)裝置》，其構(gòu)成為“在所說的制冷循環(huán)裝置中的冷凝器出口和毛細管進口之間設(shè)有一個電磁閥”，為了進一步改善此制冷循環(huán)裝置的操作性能，“在靠近壓縮機入口處設(shè)有一汽液分離兼貯存罐?！逼洳蛔阒幵谟冢捎趨⒖家朴昧舜笮椭评湎到y(tǒng)，用電磁閥將高、低管道完全隔斷，使壓縮機的高、低壓平衡失調(diào)。當壓縮機再次起動時，由于壓縮機的閥片直接與系統(tǒng)高壓連通，壓縮機的起動負荷和起動電流勢必會增加；尤其是對頻繁啟動的冰箱、冷柜、空調(diào)器等家用制冷設(shè)備，則可能因為電磁閥失靈或循環(huán)裝置制冷工質(zhì)充注欠當?shù)仍颍箟嚎s機不能起動或起動電流超荷而燒壞壓縮機，再者即使有節(jié)能效果，其節(jié)能幅度也是十分有限的。
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，而提供一種適用于冰箱、冷柜、空調(diào)器等普通制冷設(shè)備的循環(huán)裝置，以實現(xiàn)以較小功率壓縮機帶較大負載及降低循環(huán)裝置中壓縮機能耗的目的。
本實用新型的另一目的就是當該低能耗普通制冷循環(huán)裝置用于熱泵式空調(diào)器時，可以滿足室外溫度5℃甚至零下溫度的熱泵制熱要求。
本實用新型的目的是通過下列技術(shù)方案加以實現(xiàn)的。
本實用新型包括通過管道順序連接的壓縮機、冷凝器、流量控制閥(可以是節(jié)流閥、調(diào)速閥、或毛細管當中的任意一種，生產(chǎn)中用得較多的是毛細管)、蒸發(fā)器，在壓縮機排氣出口與冷凝器進口之間設(shè)置有單向閥，在冷凝器出口與流量控制閥的進口之間設(shè)有調(diào)壓單向閥。制冷工質(zhì)經(jīng)壓縮機壓縮，在兩單向閥之間的冷凝器內(nèi)儲存壓縮工質(zhì)，并冷凝成高壓飽和液體，當冷凝器內(nèi)壓提高以至于頂開調(diào)壓單向閥，制冷工質(zhì)經(jīng)流量控制閥，進入蒸發(fā)器蒸發(fā)后回入壓縮機，完成一制冷工作循環(huán)。
本實用新型的設(shè)計思想就是要在制冷循環(huán)的高壓部分有部分混合相高壓工質(zhì)儲備，在壓縮機排量大于流量控制閥調(diào)定流量的前提下，降低壓縮機起動功率的儲備和能量消耗，因此本實用新型的循環(huán)裝置可以對冷凝器作如下優(yōu)化，在單向閥與冷凝器進口之間串聯(lián)接入用以保持高壓部分壓力穩(wěn)定的儲氣筒；或者將冷凝器與該儲氣筒兩者合為一體，構(gòu)成組合式冷凝器，該組合冷凝器為一密閉筒狀容器，進、出管路上連接單向閥和調(diào)壓單向閥，在其筒體的外壁上可固結(jié)波紋形換熱翅片，以擴大交換面積。
當該循環(huán)裝置用于熱泵式空調(diào)器時，為了改善熱泵式空調(diào)器在室外溫度低于5℃條件下的制熱性能，可以根據(jù)工況將數(shù)個筒狀的冷凝器串聯(lián)連接，并且在各個冷凝器中設(shè)置小功率的電熱管；相應的還必須設(shè)置兩套流量控制閥，以滿足制冷工質(zhì)雙向循環(huán)進行制冷或制熱的要求。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下述優(yōu)點1、可以較大幅度降低制冷循環(huán)裝置中壓縮機的能耗。從常規(guī)普通制冷循環(huán)裝置可知，總的制冷量由單位制冷量和重量流量的乘積所決定，而毛細管的流量是取決于壓縮機的功率即由壓縮機的排量和壓力所決定的。本實用新型中，由于在壓縮機排氣口和流量控制閥之間的冷凝器兩端各設(shè)置有單向閥，壓縮機排出的高壓過熱蒸汽，首先沖開單向閥進入冷凝器，又由于在冷凝器的出口設(shè)置有調(diào)壓單向閥，因此只有當冷凝器內(nèi)壓力大于調(diào)壓單向閥的調(diào)定壓力，制冷循環(huán)才能貫通進入制冷工況，此循環(huán)裝置的冷凝器具有冷凝和高壓工質(zhì)貯存雙重功能，內(nèi)壓可高達7－21kgf／cm2。當壓縮機再次啟動時，壓縮機排出的高壓過熱蒸汽與冷凝器中貯存的高壓工質(zhì)混合，冷凝器內(nèi)貯存的高壓工質(zhì)可以起到高壓部分壓力和流量的穩(wěn)定作用，根據(jù)壓縮機的排氣量與其回氣量相平衡的特點，借助于冷凝器中高壓工質(zhì)的貯備，壓縮機的起動功率儲備可以減少。在壓縮機排量滿足流量控制閥根據(jù)制冷負載所調(diào)定的制冷工質(zhì)流量要求的條件下，可以選用較小功率的壓縮機帶動較大的制冷負載。而常規(guī)的制冷循環(huán)要想形成符合工況要求的高壓只有加大壓縮機排量，這就勢必要增大壓縮機的能耗。如果在單向閥與冷凝器進口間設(shè)置儲氣筒，或者將冷凝器與儲氣筒組合構(gòu)成密閉筒狀的外部帶有換熱翅片的組合式冷凝器，并且采用小功率雙泵或多泵壓縮機并聯(lián)組合供氣，對大功率的制冷設(shè)備則節(jié)能效果更為明顯。以按國家標準生產(chǎn)空調(diào)器為例KC－30空調(diào)器，壓縮機功率為1100W，而采用本實用新型的循環(huán)裝置，在滿足國家標準同樣制冷量的條件下，壓縮機功率只有500W，其節(jié)能效果由此可見一斑。
2、如果采用組合式的冷凝器，不僅可以降低原有循環(huán)裝置的制造成本，而且還適用于水冷，以增加單位制冷量，另一方面由于冷凝器浸沒在水中，利用水的阻尼作用，還可以吸收部分制冷循環(huán)裝置的噪音，尤其適合于分體式的單冷空調(diào)器。
3、由于可以在單個組合式冷凝器的水冷槽設(shè)置電熱元件，或者在數(shù)個串聯(lián)的筒狀冷凝器內(nèi)設(shè)置電熱管，當該循環(huán)裝置用于熱泵式空調(diào)器時，可以改善現(xiàn)有熱泵式空調(diào)器在室外溫度低于5℃時的制熱效果，拓寬熱泵式空調(diào)器的使用范圍。


如下圖1是本實用新型基本循環(huán)裝置的示意圖。
圖2是本實用新型包含儲氣筒的循環(huán)裝置示意圖。
圖3是本實用新型采用組合式冷凝器的循環(huán)裝置示意圖。
圖4是本實用新型采用雙壓縮機并聯(lián)組合供氣及組合式冷凝器的單冷空調(diào)器循環(huán)裝置示意圖。
圖5是本實用新型用于熱泵式空調(diào)器的循環(huán)裝置示意圖，圖中細實線方向表示制冷循環(huán)，虛線方向表示制熱循環(huán)。
本實用新型將結(jié)合附圖及實施例作進一步詳述。
實施例一如圖1所示的基本循環(huán)裝置，適用于普通制冷的冰箱、冷柜、單冷空調(diào)器等家用制冷設(shè)備。包括由管道7順序連接的壓縮機1、單向閥2、冷凝器3、調(diào)壓式單向閥4、可調(diào)節(jié)流閥5、蒸發(fā)器6、組成。壓縮機1首次啟動后先連續(xù)運轉(zhuǎn)，將高壓過熱蒸汽壓入冷凝器3內(nèi)貯存，當冷凝器3內(nèi)壓逐漸升高，直至頂開調(diào)壓單向閥4，制冷循環(huán)至此才形成，進入常規(guī)的制冷工況。當壓縮機1受溫控開關(guān)作用停機后，單向閥2內(nèi)的鋼珠封閉制冷工質(zhì)的逆向循環(huán)，隨即冷凝器3因得不到高壓過熱蒸汽的補充，其內(nèi)壓下降，最終調(diào)壓單向閥4受彈力作用也自行關(guān)閉，因此在兩個單向閥2和4之間的冷凝器3內(nèi)貯存有混合相的高壓工質(zhì)。當壓縮機1再次啟動時，新壓縮產(chǎn)生的高壓過熱蒸汽與原貯存在冷凝器3內(nèi)的混合相壓縮工質(zhì)混合；由于制冷循環(huán)中壓縮機的排氣與回氣應當平衡，并且壓縮機排量應大于節(jié)流閥的調(diào)定流量，因此本實施例壓縮機的選配無需太多功率儲備，并且由于壓縮機1出口與單向閥2一段管道預留的容積，可以減少壓縮機1的起動負載和起動電荷。在壓縮機1首次開機后，借助冷凝器3兩端的單向閥2和4，冷凝器3內(nèi)已貯存有高壓混合相工質(zhì)的情況下，壓縮機再次開機只要一頂開調(diào)壓單向閥4，即刻可在節(jié)流閥5進口處形成制冷工況所需的高壓和相應的流量；而在常規(guī)系統(tǒng)則是通過大功率壓縮機的大排量來實現(xiàn)的，而且循環(huán)裝置的高壓一般也依設(shè)計而定，不能調(diào)整。本實施例中如要調(diào)整循環(huán)裝置的高壓，則由調(diào)壓單向閥4來完成，通過改變鋼珠后彈簧的彈力，可以改變節(jié)流閥5進口處的高壓部分壓力，滿足制冷工況的需要。以BCD－200冰箱為例壓縮機功率為75W；調(diào)壓單向閥4的工作壓力7.0kgf／cm2，節(jié)流閥流量2kg／cm2s，總制冷量100Kcal／h。而按GB8059.2－87規(guī)定其冰箱壓縮機的功率為125W，降低壓縮機功率50W。
實施例二如圖2所示的包含有儲氣筒的循環(huán)裝置。包括由管道7順序連接的壓縮機1，單向閥2、儲氣筒8、冷凝器3、調(diào)壓單向閥4、調(diào)速閥13、蒸發(fā)器6組成。與實施例一相比只是在單向閥2與冷凝器3進口之間還串連接入儲氣筒8，以擴大兩單向閥2和4之間的高壓制冷工質(zhì)的貯存和排放的吞吐量及高壓部分的壓力穩(wěn)定能力。如果將冷凝器3與儲氣筒8兩者合為一體，則構(gòu)成了組合式冷凝器9，參見圖3所示的采用組合式冷凝器的單冷空調(diào)器循環(huán)裝置。該組合式冷凝器9為一密閉筒狀容器，進出管道上連接單向閥2和調(diào)壓單向閥4，其筒體的外壁固結(jié)具有一定剛性的波紋形換熱翅片10(也可以采用一般平翅片間隔彈性體墊片組成)。由壓縮機1產(chǎn)生的高壓過熱蒸汽經(jīng)單向閥2進入該組合式冷凝器9，冷凝成高壓飽和液體，隨著其內(nèi)壓逐漸升高以至可以頂開調(diào)壓單向閥4的鋼珠，即形成制冷循環(huán)。為了改善冷凝效果，提高單位制冷量，將該組合式冷凝器9置于水箱11中，使得高壓過熱蒸汽通過筒體及翅片10與冷卻水充分熱交換，冷凝成飽和液體，滿足制冷工況的需要；并且既可以利用水的阻尼作用，吸收循環(huán)裝置的部分噪音，又可以利用壓縮機工作時的振動攪拌冷卻水改善水冷效果。圖3所示的循環(huán)裝置特別適用于分體式單冷空調(diào)器，因為冷凝效果的改善，不僅可以使冷凝器的結(jié)構(gòu)簡化和緊湊，降低制造成本；而且還可以省去室外機組中的排風扇，降低能耗和風機噪音。以本實用新型的KC－30為例，制冷量為3488W(3000Kcal／h)，壓縮機功率500W(已包括風機)，室內(nèi)噪音低于40dB，調(diào)壓單向閥4調(diào)定壓力15kgf／cm2，參考國家標準規(guī)定，在同樣制冷性能的條件下，現(xiàn)有的單冷空調(diào)器其壓縮機功率1100W(不包括風機)，噪音40～60dB。圖3中12為風機，14為毛細管節(jié)流器。
實施例三
如圖4所示的采用雙壓縮機并聯(lián)組合供氣及組合式冷凝器的單冷空調(diào)器循環(huán)裝置，主要適用于較大制冷量的分體式空調(diào)器等。采用較小功率的雙壓縮機甚至二個以上的多壓縮機并聯(lián)組合供氣，在滿足毛細管流量和節(jié)流前高壓的前提下，相對于采用大功率單個壓縮機供氣則顯得更為經(jīng)濟和合理。以常規(guī)KC－45F空調(diào)器為例，其制冷量為5230W(4500Kcal／h)壓縮機功率2280W，如按本實施例采用雙壓縮機(或多壓縮機)并聯(lián)組合，在滿足同樣制冷量的條件下，雙壓縮機為0.375千瓦×2，空調(diào)器總體能耗約0.87千瓦，約相當于常規(guī)KC－45F空調(diào)器的40％的能耗。壓縮機功率越大，節(jié)能效果越是明顯。圖4中12為風機，14為毛細管節(jié)流器。
實施例四按照本實用新型的設(shè)計思想，對本實用新型基本循環(huán)裝置稍作改進，即可適用熱泵式空調(diào)器，如圖5所示。室外換熱器19由三個筒狀的冷凝器15串聯(lián)而成，在各個冷凝器15內(nèi)密閉設(shè)置小功率電熱管16，當室外溫度低于5℃時，可以用電熱管16加熱各冷凝器15內(nèi)的制冷工質(zhì)，促進制冷工質(zhì)的熱交換，在室外換熱器19內(nèi)充分蒸發(fā)，避免液擊。圖5中17為四通閥，18為室內(nèi)換熱器。以KC－30R熱泵式空調(diào)器為例，制熱量3480W(3000Kcal／h)。壓縮機功率750W。電熱管10W×3，調(diào)壓單向閥調(diào)定壓力15kgf／cm2。
另外，為了便于壓縮機排氣與吸氣的平衡調(diào)節(jié)，可以對循環(huán)裝置低壓部分管路連接工藝作些調(diào)節(jié)，如在接頭處設(shè)置縮頸或者在低壓部分設(shè)置節(jié)流閥加以平衡。
權(quán)利要求1.一種低能耗普通制冷循環(huán)裝置，包括通過管路順序密閉聯(lián)接的壓縮機、冷凝器、流量控制閥、蒸發(fā)器，制冷工質(zhì)經(jīng)壓縮機壓縮、冷凝器冷凝、流量控制閥節(jié)流、蒸發(fā)器蒸發(fā)后回入壓縮機，完成一制冷工作循環(huán)，其特征在于在壓縮機(1)排氣出口與冷凝器(3)進口之間設(shè)有單向閥(2)，在冷凝器(3)出口與流量控制閥進口之間設(shè)有調(diào)壓單向閥(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)裝置，其特征在于流量控制閥可以是節(jié)流閥(5)或調(diào)速閥(13)或毛細管節(jié)流器(14)當中的任意一種。
3.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)裝置，其特征在于冷凝器(3)與儲氣筒(8)兩者合為一體，構(gòu)成組合式冷凝器(9)，該組合式冷凝器(9)為一密閉筒狀容器，進、出管路上連接單向閥(2)和調(diào)壓單向閥(4)，其筒體的外壁固結(jié)有波紋形換熱翅片(10)。
4.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)裝置，其特征在于在單向閥(2)和調(diào)壓單向閥(4)之間的室外換熱器(19)由2－4個筒狀冷凝器(15)串聯(lián)構(gòu)成。各個冷凝器(15)內(nèi)密閉設(shè)置有電熱管(16)。
專利摘要本實用新型涉及一種低能耗普通制冷循環(huán)裝置，主要適用于冰箱、冷柜、空調(diào)器等制冷設(shè)備。為了解決現(xiàn)有裝置中壓縮機能耗大的問題，在壓縮機1和流量控制閥之間的冷凝器3進、出兩端分別設(shè)置單向閥2和調(diào)壓單向閥4，以使循環(huán)裝置的高壓部分蓄積混合相高壓工質(zhì)，當壓縮機再次啟動排出的高壓過熱蒸汽與蓄積的高壓工質(zhì)混合，即刻可形成滿足工況要求的高壓，在壓縮機排量大于流量控制閥的調(diào)定流量的前提下，可降低壓縮機起動功率的儲備和能量的消耗。
文檔編號F25B41/04GK2119616SQ92203500
公開日1992年10月21日 申請日期1992年3月2日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月2日
發(fā)明者陳林建, 陳長泉 申請人:陳林建