專利名稱：一種用于制冷系統(tǒng)中壓力控制的開關(guān)閥的傳感器的制作方法
本申請與普通轉(zhuǎn)讓的序列號為NO.07/612290的申請有關(guān)，在此，該申請作為參考資料。
一般說來，本發(fā)明涉及制冷系統(tǒng)，更具體地說，涉及用于帶有多個(gè)蒸發(fā)器的制冷系統(tǒng)中的傳感器(亦稱為壓力開關(guān))，在該制冷系統(tǒng)中有壓力控制的自備開關(guān)閥用來把致冷劑由所述蒸發(fā)器輸送到壓縮機(jī)。
在一種典型的制冷系統(tǒng)中，致冷劑連續(xù)地通過一個(gè)閉合回路循環(huán)。“回路”這個(gè)術(shù)語在這里用來指一個(gè)實(shí)物裝置，而“循環(huán)”這個(gè)術(shù)語在這里用來指一回路的運(yùn)轉(zhuǎn)，例如，致冷劑在制冷回路中循環(huán)?！爸吕鋭边@個(gè)術(shù)語在這里用來指處于液態(tài)、蒸氣態(tài)和/或氣態(tài)的致冷劑。閉合回路的部件產(chǎn)生致冷劑的溫度/壓力變化，這種變化導(dǎo)致能量的轉(zhuǎn)換。一制冷系統(tǒng)的典型部件包括有例如，壓縮機(jī)，冷凝器，蒸發(fā)器，控制閥以及連接管路。
在評估制冷系統(tǒng)時(shí)，能量效率是一個(gè)重要因素。通常通過采用更昂貴和更有效的部件，借助在靠近被制冷的部位的地方增加額外的隔熱層，或通過其它耗費(fèi)成本的附加物來實(shí)現(xiàn)能量效率的提高。因此，制冷系統(tǒng)的能量效率的提高常常導(dǎo)致系統(tǒng)的成本的增加。因此，迫切希望在提高制冷系統(tǒng)的效率的同時(shí)使系統(tǒng)成本的任何增加減至最小。
在采用制冷系統(tǒng)的某些裝置中，有多于一個(gè)的部位需要致冷，并且至少一個(gè)部位需要比另一個(gè)部位更多的制冷。一臺包括有一個(gè)冷凍室和一個(gè)新鮮食物冷藏室的典型的家用電冰箱是這種裝置的一個(gè)例子。冷凍室最好被維持在約-25℃與約-10℃之間，而新鮮食物冷藏室最好被維持在約+1℃與+8℃之間。
為了滿足這些溫度要求，一個(gè)典型的制冷系統(tǒng)包括有一個(gè)與一個(gè)蒸發(fā)器連接的壓縮機(jī)。“耦合”與“連接”這兩個(gè)術(shù)語在這里可以相互交換地使用。當(dāng)兩個(gè)部件被耦合或被連接時(shí)，這就意謂著這兩個(gè)部件在致冷劑流動(dòng)的關(guān)系上以某種方式直接或間接地連系起來，盡管在這二個(gè)部件之間可以放置有另一個(gè)部件或幾個(gè)部件。
再參照用于一臺典型的家用電冰箱的制冷系統(tǒng)，蒸發(fā)器被維持在約-25℃(典型地實(shí)際上使用的溫度范圍為約-15℃至-35℃)，空氣橫穿蒸發(fā)器的螺旋管吹過。蒸發(fā)器冷卻過的空氣流由例如擋板來控制。第一部分蒸發(fā)器冷卻過的空氣被導(dǎo)向冷凍室，而第二部分被導(dǎo)向新鮮食物冷藏室。
為了冷卻新鮮食物冷藏室，也可以采用一個(gè)在例如約-5℃(或在由約-10℃至約0℃的范圍內(nèi))運(yùn)轉(zhuǎn)的蒸發(fā)器。因此，一個(gè)在家用電冰箱中采用的典型的制冷系統(tǒng)用在適合于冷凍室、但比新鮮食物冷藏室所需要的溫度要低的溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)的蒸發(fā)器來產(chǎn)生其制冷效果。因此，一個(gè)典型的家用電冰箱使用了比需要的能量要多的能量來冷卻新鮮食物冷藏室，以降低了的能量效率運(yùn)行。
這個(gè)家用電冰箱的例子只是作為說明用的。除了家用電冰箱以外的許多裝置采用了包括在不必要的低溫下運(yùn)行的蒸發(fā)器的制冷系統(tǒng)。
一種以降低了的能量消耗運(yùn)行的制冷系統(tǒng)在美國專利5，156，016中作出了描述。這種制冷系統(tǒng)采用了至少兩個(gè)蒸發(fā)器和多臺壓縮機(jī)或一臺有多級的壓縮機(jī)。這個(gè)裝置利用高壓致冷劑與低壓制冷劑之間的壓力差來操作其中一個(gè)有波紋管的壓力閥。然而，對于在25公斤/平方厘米壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)、并要求在100公斤/平方厘米或更高的壓力下仍可工作而不損壞的制冷系統(tǒng)來說，這樣一個(gè)閥的成本相當(dāng)高。需要有一種在這樣的條件下工作的較便宜并同樣有效的制冷系統(tǒng)。
本發(fā)明針對一個(gè)用于交替地把致冷劑由高壓或低壓蒸發(fā)器輸送給一制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)的流動(dòng)開關(guān)裝置，所述裝置包括一個(gè)適合于在一低壓位置和一高壓位置之間移動(dòng)的開關(guān)閥，它允許所述致冷劑交替地并分別地由所述低壓蒸發(fā)器和高壓蒸發(fā)器流向所述壓縮機(jī);以及一個(gè)在所述高壓蒸發(fā)器與所述低壓蒸發(fā)器之間的壓力開關(guān)，所述壓力開關(guān)與所述開關(guān)閥相連接，并適合于使所述開關(guān)閥在所述低壓位置和高壓位置之間移動(dòng)，且其包括一個(gè)在致冷劑流動(dòng)的關(guān)系上位于所述高壓蒸發(fā)器與低壓蒸發(fā)器之間的活塞殼體，所述活塞殼體被一個(gè)放在其中可以滑動(dòng)的鐵類金屬活塞分成一第一部分和一第二部分;
一個(gè)以一種相對于所述活塞殼體可以滑動(dòng)的關(guān)系定位的搖臂桿室，并在搖臂桿上裝有一第一和第二經(jīng)磁化的連接部位;以及一個(gè)在電路上與所述開關(guān)閥連接的開關(guān)組件，這樣當(dāng)電路上的連接使得當(dāng)所述活塞處于一第一位置時(shí)所述開關(guān)組件是打開的，并把所述開關(guān)閥移至所述低壓位置，而當(dāng)所述活塞處于一第二位置時(shí)所述開關(guān)組件是閉合的，并把所述開關(guān)閥移至所述高壓位置。
本發(fā)明進(jìn)一步針對一種電冰箱，其包括壓縮機(jī)，連接起來以接受從所述壓縮機(jī)出來的致冷劑的冷凝器，一個(gè)新鮮食物冷藏室，用來使所述新鮮食物冷藏室制冷并連接起來以接受至少一部分由冷凝器出來的致冷劑的第一蒸發(fā)器，一個(gè)冷凍室，用來使所述冷凍室制冷并連接起來以接受至少一部分由冷凝器出來的致冷劑的第二蒸發(fā)器，以及一個(gè)如上面所定義的致冷劑流動(dòng)開關(guān)裝置。
本發(fā)明由于采用了在所要求的制冷溫度下工作的多個(gè)蒸發(fā)器而提高了能量效率。進(jìn)而，在一個(gè)實(shí)施例中由于采用了一個(gè)單級壓縮機(jī)而未采用多個(gè)壓縮機(jī)或一臺帶有多級的壓縮機(jī)，而使與改善能量效率有關(guān)的成本增加減到最小。
現(xiàn)在通過有關(guān)附圖及具體實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明的其他目的，結(jié)構(gòu)以及特點(diǎn)。其中

圖1A表示采用本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的致冷劑流動(dòng)開關(guān)裝置的制冷系統(tǒng);
圖1B更詳細(xì)地示出包括在圖1A的制冷系統(tǒng)中的處于一第一位置(狀態(tài)1)的致冷劑流動(dòng)開關(guān)裝置;
圖1C更詳細(xì)地示出包括在圖1A的制冷系統(tǒng)中的處于一第二位置(狀態(tài)2)的致冷劑流動(dòng)開關(guān)裝置;和圖2是表示包含一帶有一個(gè)新鮮食物冷藏室和一個(gè)冷凍室的致冷系統(tǒng)的一臺家用電冰箱的構(gòu)造框圖。
可以相信在本發(fā)明致冷系統(tǒng)中，特別是在家用冷藏、冷凍電冰箱中有最大的用途。然而，它也可以在其它制冷應(yīng)用中得到采用，這比如用于控制多個(gè)空調(diào)器單元。因此在這里所使用的制冷系統(tǒng)這一術(shù)語不僅僅指冷藏、冷凍電冰箱，而也指其它類型的制冷應(yīng)用。
現(xiàn)在更具體地參見附圖所示，圖1A示出了按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選形式的制冷系統(tǒng)200。它包括一臺連接到一冷凝器204上的壓縮機(jī)202。冷凝器204的出口處連接著一根毛細(xì)管206，以及一第一蒸發(fā)器，也稱為一高壓蒸發(fā)器208與毛細(xì)管206的出口相連接。第一蒸發(fā)器，也稱為高壓蒸發(fā)器208的出口與一氣液相分離器210的入口相連接，氣液相分離器210包括有一個(gè)靠近其入口設(shè)置的網(wǎng)屏212，一個(gè)包含氣體或蒸氣的部分214和一個(gè)包含液體的部分216。雖然這里有時(shí)稱作含蒸氣的部分214或簡單地稱作蒸氣部分214，但是應(yīng)該理解的是，氣液相分離器210的這一部分在其中可以包含有氣體和/或蒸氣。蒸氣部分214連接成使經(jīng)過導(dǎo)管220作為一第一入口把一高壓致冷劑供給到致冷劑流動(dòng)開關(guān)閥218，此閥最好由一電控制的螺線管操作。具體地說，導(dǎo)管220的進(jìn)氣口被放置在蒸氣部分214中，從而使經(jīng)過蒸氣部分214到包含液體的部分216的液體致冷劑不會(huì)進(jìn)入所述進(jìn)氣口。
包含液體的部分216的出口與膨脹裝置222(在這里有時(shí)稱為一節(jié)流閥)比如一個(gè)膨脹閥或一根毛細(xì)管相連接。一第二蒸發(fā)器，也稱作為低壓蒸發(fā)器224與膨脹裝置222的出口相連接，而第二蒸發(fā)器224的出口連接成作為一第二入口把一低壓致冷劑供給到致冷劑流動(dòng)開關(guān)閥218。
一個(gè)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器227，其最好是可由用戶調(diào)節(jié)，其由一外部電源(在圖中標(biāo)記為“電源接入”)接入電流，并與壓縮機(jī)202連接。當(dāng)需要致冷時(shí)，溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器227輸出一個(gè)信號，該信號使壓縮機(jī)202啟動(dòng)。例如，在一臺家用電冰箱中，溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器227最好設(shè)置在冷凍室中。
毛細(xì)管206與導(dǎo)管220處于熱接觸狀態(tài)，導(dǎo)管220把氣液相分離器的蒸氣部分214與致冷劑流動(dòng)開關(guān)閥218連接起來，毛細(xì)管206也與使第二蒸發(fā)器224與致冷劑流動(dòng)開關(guān)閥218相連接的導(dǎo)管230處于熱接觸狀態(tài)。例如，可采用把毛細(xì)管206的外面與并排在一起的導(dǎo)管220和230的一部分外面焊在一起的方法來實(shí)現(xiàn)熱接觸。在圖1A中毛細(xì)管206被表示成繞著導(dǎo)管220和230纏繞，其示意性地表示出一個(gè)熱交換關(guān)系。這種熱交換以一逆流動(dòng)的安排出現(xiàn)，即，在毛細(xì)管206中的致冷劑的流動(dòng)方向與致冷劑在導(dǎo)管220和230中的流動(dòng)方向相反。如在本技術(shù)領(lǐng)域中為人們所熟知的，采用一逆流動(dòng)熱交換的安排，而不采用一其中流動(dòng)方向相同的熱交換安排，以提高熱交換效率。
壓力開關(guān)219由電源228供電，壓力開關(guān)219與導(dǎo)管221和231連接，并在電路上與閥218連接。由導(dǎo)管221與231之間的壓力差來啟動(dòng)的開關(guān)219提供一個(gè)觸發(fā)閥218的電信號。
作為例子，在運(yùn)行過程中，第一和第二蒸發(fā)器208和224分別包含有溫度為約-5℃和-25℃的致冷劑。膨脹裝置222可以是一根有一適當(dāng)孔徑和長度的毛細(xì)管或是一個(gè)膨脹閥，膨脹裝置222被調(diào)節(jié)成在第二蒸發(fā)器224的出口僅只提供過熱蒸氣流。
開關(guān)閥218控制通過相應(yīng)蒸發(fā)器208和224流向壓縮機(jī)202的致冷劑流。當(dāng)需要制冷時(shí)，溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器227啟動(dòng)壓縮機(jī)202。在開關(guān)閥218允許導(dǎo)管230與232處于流動(dòng)上的接通時(shí)(以下把這種狀況記作狀態(tài)1)，來自第二蒸發(fā)器224的蒸氣進(jìn)入壓縮機(jī)202。另外，在開關(guān)閥218允許導(dǎo)管220與232處于流動(dòng)上接通時(shí)(以下把這種狀況記作狀態(tài)2)，來自氣液相分離器210的蒸氣進(jìn)入壓縮機(jī)202。當(dāng)開關(guān)閥218處于狀態(tài)1時(shí)，壓縮機(jī)202的入口壓力約為1.5公斤/平方厘米絕對壓力，當(dāng)開關(guān)閥處于狀態(tài)2時(shí)，壓縮機(jī)202的入口壓力約為3公斤/平方厘米絕對壓力。由一種狀態(tài)向另一狀態(tài)的過渡由壓力開關(guān)219來實(shí)現(xiàn)，下文將更詳細(xì)地描述這一點(diǎn)。
最好使毛細(xì)管206的尺寸作成能夠?qū)Υ嬖谟诶淠?04中的液體提供某種過冷卻(即低于其飽和溫度的冷卻)，同時(shí)提供對致冷劑流的調(diào)節(jié)，并維持冷凝器204與第一蒸發(fā)器208之間的一個(gè)壓力差。進(jìn)而，在毛細(xì)管206與來自氣液相分離器210的導(dǎo)管220之間產(chǎn)生熱交換，以阻止?jié)駳庠趯?dǎo)管220和230上的凝結(jié)，并把流向第一蒸發(fā)器208的毛細(xì)管206中的致冷劑冷卻。
存在于第一蒸發(fā)器208中的液相和氣相致冷劑進(jìn)入到氣液相分離器210中時(shí)，液相致冷劑存貯在包含液體的部分216中，而氣相致冷劑存貯在蒸氣部分214中。導(dǎo)管220由蒸氣部分214將蒸氣供給開關(guān)閥218，通常，溫度約為-5℃。
當(dāng)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器227啟動(dòng)壓縮機(jī)202時(shí)，開關(guān)閥218處于狀態(tài)1，即非常狀態(tài)。當(dāng)液體通過節(jié)流閥222流入并流過第二蒸發(fā)器224時(shí)，來自氣液相分離器210的包含液體的部分216的液體蒸發(fā)。因此，由節(jié)流閥222而進(jìn)入第二蒸發(fā)器224的液體致冷劑的溫度和壓力顯著下降，進(jìn)一步把所述蒸發(fā)器冷卻到約-25℃。當(dāng)閥218處于狀態(tài)1時(shí)，致冷劑緩慢地流過第一蒸發(fā)器208。通常，有足夠的致冷劑供給系統(tǒng)200，以在氣液相分離器210中維持液相致冷劑處在一所要求的水平。
當(dāng)閥218處于狀態(tài)1時(shí)，壓縮機(jī)202入口的壓力由致冷劑在-25℃下處于一兩相平衡狀態(tài)時(shí)的壓力來確定。當(dāng)閥218處于狀態(tài)2時(shí)，壓縮機(jī)202的壓力由致冷劑在-5℃下的飽和壓力來確定。
為了使冷凝器起一凝結(jié)器的作用，必須使冷凝器的溫度高于環(huán)境溫度。例如，冷凝器204中的致冷劑可以為40℃。當(dāng)然，致冷劑的壓力隨所選擇的致冷劑而不同。
圖1A中所示的致冷系統(tǒng)200所需的能量比致冷能力相同的單一蒸發(fā)器系統(tǒng)要少。某些效率上的好處可從這樣一個(gè)事實(shí)得出，即由一個(gè)中等壓力起始對離開高溫蒸發(fā)器208的蒸氣進(jìn)行壓縮，而不是對較低壓力起始的離開低溫蒸發(fā)器224的蒸氣進(jìn)行壓縮。因此，與如果對所有致冷劑由冷凍器出口壓力起始進(jìn)行壓縮相比較，需要較少的壓縮功。
圖1B和1C更詳細(xì)地說明了包括有致冷劑流動(dòng)開關(guān)閥218和壓力開關(guān)219的，本發(fā)明的流動(dòng)開關(guān)裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。閥218以與導(dǎo)管220、221、230、231和232構(gòu)成一個(gè)整體示出。然而，閥218可以另外設(shè)有導(dǎo)管入口和出口，這些入口和出口通過諸如焊接、錫焊或機(jī)械連接等的連接方法與導(dǎo)管220、221、230、231和232連接起來。在圖1B和1C中閥218分別以狀態(tài)1和狀態(tài)2示出。
圖1B和1C示出由導(dǎo)管220和230到閥218的入口和一個(gè)通向?qū)Ч?32的帶支路的出口。因此，閥218可以由導(dǎo)管220或由導(dǎo)管230向如圖1A中所示的與壓縮機(jī)202相連接的導(dǎo)管232供給致冷劑流。一個(gè)圓柱形的滑閥274可滑動(dòng)地放置在一閥外殼276內(nèi)，由O型環(huán)275提供密封。一個(gè)螺線管278與滑閥274相連接，以使得當(dāng)螺線管通電勵(lì)磁時(shí)，它使滑閥274在閥殼體276內(nèi)移動(dòng)。第一偏移裝置，比如一第一壓縮彈簧280在其一端282與閥殼體276連接，套接在附著于滑閥274上的螺線管芯284上，并在其另一端286與滑閥274相連接。
由電源228供給螺線管278電能。如下文所述，當(dāng)壓力開關(guān)219的一開關(guān)組件的固定開關(guān)觸點(diǎn)262與可動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)264彼此在電路上接通時(shí)，也即壓力開關(guān)219的開關(guān)組件閉合時(shí)，螺線管278被通電勵(lì)磁。當(dāng)固定開關(guān)觸點(diǎn)262在電路上與可動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)264脫開時(shí)，也即壓力開關(guān)219組件打開時(shí)，螺線管278被斷電去磁。
在如圖1B所示的狀態(tài)1中，滑閥274的一個(gè)環(huán)形槽288使得與閥218的入口連通的導(dǎo)管230形成與閥218的出口連通的導(dǎo)管232的致冷劑流動(dòng)接通關(guān)系。由于壓力開關(guān)219的開關(guān)組件的所述開關(guān)觸點(diǎn)262和264彼此在電路上斷開，故螺線管278處于斷電去磁狀態(tài)，且未處于被壓緊狀態(tài)的第一彈簧280把滑閥274由殼體276的端部282推開。
在如圖1C所示的狀態(tài)2中，滑閥274的環(huán)形槽288使得與閥218的入口連通的導(dǎo)管220形成與閥218的出口連通的導(dǎo)管232的致冷劑流動(dòng)接通關(guān)系。由于開關(guān)觸點(diǎn)262和264彼此在電路上接通，螺線管278處于通電勵(lì)磁狀態(tài)，而與滑閥274連接的螺線管芯284把滑閥拉向靠近殼體276的端部282，對著殼體276的端部282壓緊第一彈簧280。
如圖1B和1C所示，滑閥274移動(dòng)的時(shí)間由壓力開關(guān)219控制，壓力開關(guān)219包括一個(gè)一端與導(dǎo)管231連接，且另一端與導(dǎo)管221連接的園柱形活塞殼體240?；钊麣んw240的開關(guān)最好是園柱形，并且由一種非磁性物質(zhì)比如硬的聚合物，鋁，銅，不銹鋼或黃銅制成。最好用黃銅。
殼體240包含著在其壁上裝有一個(gè)密封件，諸如O型環(huán)244的可滑動(dòng)的活塞242，滑動(dòng)活塞242與殼體240的內(nèi)壁可滑動(dòng)地接觸?；钊?42用磁性材料作成，例如鋼，或者鐵、鎳或鈷合金，最好是鋼。
滑動(dòng)活塞242把殼體240的內(nèi)腔分成兩部分，一個(gè)與導(dǎo)管231連接的第一部分243和一個(gè)與導(dǎo)管221連接的第二部分245。O型環(huán)244可防止致冷劑由第一部分243向第二部分245滲漏。
如圖1B所示，在狀態(tài)1，活塞242處于一第一(非常)位置，而在狀態(tài)2，如圖1C所示，活塞242處于一第二位置。第二偏移裝置，例如第二壓縮彈簧246，其放在殼體240的第一部分243中，其兩端與殼體240的端部和活塞242的頂部相接觸(如圖所示)，或者是固定在外殼的端部和活塞的頂部上。因此，當(dāng)其作用在活塞上的壓力比殼體240的部分245中所產(chǎn)生的壓力大時(shí)，彈簧246就把活塞242推向第一位置。
壓力開關(guān)219進(jìn)一步包括有一個(gè)與活塞殼體240的外表面有滑動(dòng)關(guān)系的搖臂桿室248。搖臂桿室248最好具有一半月形的截面，這樣其內(nèi)凹曲率與殼體240的外表面的外凸曲率相匹配，并易于與該外表面貼緊地接觸。
螺線管278的通電與斷電時(shí)間的調(diào)整由細(xì)長的可轉(zhuǎn)動(dòng)件268來實(shí)現(xiàn)，該細(xì)長件是諸如一根有與搖臂桿室248連接的一個(gè)設(shè)有螺紋的部分，用于使所述室248相對外殼240沿箭頭的方向上滑動(dòng)的纜索或桿。細(xì)長件268的設(shè)有螺紋的部分穿過一個(gè)最好是在一固定的設(shè)有螺紋的塊270上的與之相匹配的設(shè)有螺紋的部分。細(xì)長件268還設(shè)有旋鈕272，用戶可以用來調(diào)節(jié)它。把細(xì)長件268上的設(shè)有螺紋的部分校準(zhǔn)得與電冰箱的新鮮食物冷藏室內(nèi)的各種要求的溫度相匹配。為了便于操作，旋紐272最好有與所述新鮮食物冷藏室內(nèi)所要求的溫度相匹配的刻度。
壓力開關(guān)219還包括有一個(gè)搖臂桿250，其可樞轉(zhuǎn)地裝在搖臂桿室248中的一個(gè)放置中心251上，并最好包括有一個(gè)由所述放置中心251等分的細(xì)長硬桿。具有永磁性的第一連接部位252和第二連接部位254固定在搖臂桿250的二端，最好兩個(gè)部位與旋轉(zhuǎn)中心251等距;這兩個(gè)連接部位由任何一種適合的永磁性材料做成。最好是經(jīng)磁化的鋼。
一第一凸塊256和一第二凸塊258均是一個(gè)磁性材料的薄片，把它們分別對著第一連接部位252和第二連接部位254固定在搖臂桿室248的內(nèi)壁上，以使得當(dāng)搖臂桿250沿一順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第二連接部位254與第二凸塊258接觸，而當(dāng)搖臂桿250沿一逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第一連接部位252與第一凸塊256接觸。如圖1B所示，在狀態(tài)1，搖臂桿250是處于打開位置;而如圖1C所示，在狀態(tài)2，它是處于閉合位置。因此，當(dāng)活塞242處于第一位置時(shí)，活塞磁性地使第一連接部位252吸引向第一凸塊256;而當(dāng)活塞242處于第二位置時(shí)，活塞使第二連接部位254磁性地吸引向第二凸塊258。凸塊256和258分別對著連接部位252和254的磁性吸引防止了當(dāng)活塞242在第一位置和第二位置之間進(jìn)行過渡期間搖臂桿250偶然的移動(dòng)。
把一個(gè)可動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)264固定到一個(gè)開關(guān)臂260的端部，此臂最好是一個(gè)細(xì)長的硬桿，其固定在搖臂桿250的一個(gè)腿上。固定觸點(diǎn)262對著可動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)264放置，使得當(dāng)搖臂桿250的第一連接部位252與第一凸塊256接觸時(shí)，所述觸點(diǎn)262與可動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)264脫開，而當(dāng)?shù)诙B接部位254與第二凸塊258接觸時(shí)，所述觸點(diǎn)262與可動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)264接通。固定開關(guān)觸點(diǎn)262和可動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)264構(gòu)成對閥218的螺線管278循環(huán)地通電和斷電的電器的一個(gè)開關(guān)組件。
觸點(diǎn)262和264用導(dǎo)電的材料，例如銅，鋁，金，銀或白金等制成。最好是銅。如果愿意的話觸點(diǎn)262和264，特別是用銅作成的觸點(diǎn)的表面可以用一層金或白金涂覆，以防止由于起電弧而產(chǎn)生的表面氧化。
與觸點(diǎn)262和264連接的電導(dǎo)體，比如銅導(dǎo)線，把電能由電源228傳送給螺線管278。當(dāng)固定開關(guān)觸點(diǎn)262與可動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)264接觸時(shí)，螺線管278被通電勵(lì)磁，當(dāng)固定開關(guān)觸點(diǎn)262與可動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)264脫開時(shí)，螺線管278被斷電去磁。應(yīng)該注意到，可以采用一個(gè)帶有適當(dāng)?shù)撵o帶區(qū)的磁近程開關(guān)來替代圖1B和1C所示的開關(guān)組件。
使用時(shí)，在活塞殼體240的第二部分245中形成(例如)3公斤/平方厘米絕對壓力的致冷劑壓力開始把活塞242由第一位置(圖1B)推向第二位置(圖1C)。當(dāng)活塞由第一位置移至第二位置時(shí)，活塞242反抗著第二壓縮彈簧246的壓力和導(dǎo)管231中的低壓(例如約1.5公斤/平方厘米)致冷劑的恒定的作用力。特定的彈簧、活塞和壓力開關(guān)219的室的尺寸的選定要適合于所要求的操作特性。由活塞施加于第一連接部位252上的磁力使搖臂桿250保持在其打開位置。由于開關(guān)觸點(diǎn)262和264不接觸，因而把電能供應(yīng)給螺線管278的電路被切斷，且螺線管278被斷電。因此，被第一彈簧280推動(dòng)的滑閥274使得導(dǎo)管230和232通過凹槽288連通。
當(dāng)活塞242移到第二位置時(shí)，如圖1C所示，在活塞242處于第一位置和第二位置之間的中間位置時(shí)，第一凸塊256把第一連接部位252保持在原處。一旦活塞242達(dá)到第二位置，活塞對第二連接部位254施加一個(gè)磁拉力，第二連接部位靠向第二凸塊258閉合，對著固定觸點(diǎn)262而閉合開關(guān)觸點(diǎn)264從而接通把電能供應(yīng)給螺線管278的電路。因此，螺線管278被通電勵(lì)磁，它對著第一彈簧280施力于滑閥274，從而把凹槽274移動(dòng)而使導(dǎo)管220與232接通。
一旦來自導(dǎo)管220的高壓致冷劑被輸送給壓縮機(jī)202，如圖1A所示，導(dǎo)管221中的壓力下降，而第二彈簧246開始對活塞242施力，以使其由第二位置移至第一位置。當(dāng)活塞242在第二位置和第一位置之間的中間位置時(shí)，第二凸塊258把第二連接部位254保持在原處。一旦活塞242到達(dá)第一位置，活塞對第一連接部位252施加一個(gè)磁拉力，從而使搖臂桿250的第一連接部位252靠向第一凸塊256閉合，然后，重復(fù)此循環(huán)。
如果主要考慮能量效率和成本，壓縮機(jī)202應(yīng)該是一個(gè)單級壓縮機(jī)。采用選定在各自所要求的制冷溫度下運(yùn)行的多個(gè)蒸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)了在最低成本下改進(jìn)能量的應(yīng)用。
圖1A中的制冷系統(tǒng)比具有同樣的致冷能力的單蒸發(fā)器、單壓縮器回路需要較少的能量。某些效率上的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在這樣一個(gè)事實(shí)中，即離開高溫蒸發(fā)器208的蒸氣從一個(gè)中等壓力起進(jìn)行壓縮。因?yàn)閬碜詺庖合喾蛛x器210和蒸氣的壓力比來自冷凍室蒸發(fā)器224的蒸氣的壓力要高，所以壓縮比相對較低，而把來自氣液相分離器210的蒸氣壓縮到所要求的壓縮機(jī)出口壓力時(shí)比在對來自低溫蒸發(fā)器224的蒸氣進(jìn)行壓縮時(shí)需要較少的壓縮功。
圖2是說明一臺家用電冰箱300的一個(gè)構(gòu)造框圖，它包括有一個(gè)前面已討論過的形成新鮮食物冷藏室304和冷凍室306的隔熱壁302。圖2僅只為了說明的目的，具體地示出有分開的要求在不同的溫度下進(jìn)行致冷的艙室的一個(gè)裝置。在家用電冰箱中，新鮮食物冷藏室304和冷凍室306分別典型地維持在約+1℃至約+8℃和約-25℃至約-10℃。
按照本發(fā)明，一第一蒸發(fā)器308(高溫蒸發(fā)器)放置在新鮮食物冷藏室304內(nèi)，而一第二蒸發(fā)器310(低溫蒸發(fā)器)放置在冷凍室306中。本發(fā)明對蒸發(fā)器的具體位置并無限制，而圖2所示的位置只用于說明的目的。所述蒸發(fā)器可以放在電冰箱中的任何地方，或者甚至放在電冰箱之外，并把來自每個(gè)蒸發(fā)器的經(jīng)冷卻的空氣經(jīng)過導(dǎo)管，擋板及類似裝置導(dǎo)向至適當(dāng)?shù)呐撌抑小?br> 第一和第二蒸發(fā)器308和310由如圖所示位于一壓縮機(jī)冷凝器艙室316中的壓縮機(jī)202和冷凝器204驅(qū)動(dòng)?？刂菩o272位于新鮮食物冷藏室304中，一溫度傳感器320位于冷凍室306中?？刂菩o272通過連接裝置，比如圖1B和1C中示出的柔性纜索268，來調(diào)整搖臂桿室248相對于活塞外殼219的位置，如圖1B和1C所示，因此，來控制箱室304中的溫度。溫度傳感器320按照其設(shè)定輸送一個(gè)信號給壓縮機(jī)202使其啟動(dòng)或停止。典型地，第一蒸發(fā)器308在約-10℃至約0℃之間運(yùn)轉(zhuǎn)，而第二蒸發(fā)器310在約-35℃至約-15℃之間運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，要把新鮮食物冷藏室和冷凍室維持在前面提到的溫度范圍之內(nèi)。
作為例子，在運(yùn)行中，一臺容積為0.54立方米的典型的家用電冰箱的控制旋鈕272與本發(fā)明的致冷劑一個(gè)流動(dòng)開關(guān)裝置(在圖中未示出)相連接。例如，當(dāng)控制旋鈕272被設(shè)定為(例如)在新鮮食物冷藏室中為+3℃時(shí)，這個(gè)設(shè)定相當(dāng)于在第一蒸發(fā)器308中一個(gè)致冷劑的溫度為約-4℃和壓力為約3.2公斤/平方厘米絕對壓力。當(dāng)壓縮機(jī)202抽吸第一蒸發(fā)器308時(shí)，蒸發(fā)器308中的部分致冷劑沸騰，從而把第一蒸發(fā)器308中的致冷劑的壓力和溫度分別降至約2.5公斤/平方厘米絕對壓力和約-6℃。
在上面提到的作為例子的電冰箱條件下，一個(gè)典型的循環(huán)約為21秒，其中，來自蒸發(fā)器308的高壓致冷劑被閥218輸送給壓縮機(jī)202約5秒鐘，來自蒸發(fā)器310的低壓致冷劑被閥218輸送給壓縮機(jī)202約16秒鐘。高壓致冷劑和低壓致冷劑傳送給壓縮機(jī)202的時(shí)間的分配隨第一蒸發(fā)器308和第二蒸發(fā)器310的致冷能力而改變。對于前面談到的電冰箱來說，第一蒸發(fā)器308與第二蒸發(fā)器310的致冷能力比通常約為3∶1。所述能力比被定義為第一蒸發(fā)器308每小時(shí)移走熱量的能力(以每小時(shí)千卡為單位)與第二蒸發(fā)器310每小時(shí)移走熱量的能力之比。因此，在前面提到的例子中，第一蒸發(fā)器308由它的箱室中移走的熱量大約是第二蒸發(fā)器310移走速率的三倍。閥218的循環(huán)一直繼續(xù)到在冷凍室306中的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器320所設(shè)定的溫度值被達(dá)到為止;那時(shí)，壓縮機(jī)202關(guān)斷，直到接收到來自溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器320的下一個(gè)要求信號為止。
控制旋鈕272和傳感器320最好是可以由用戶調(diào)節(jié)，以使用戶選擇每個(gè)蒸發(fā)器被啟用和不啟用的一個(gè)溫度或溫度范圍。這樣，由用戶來調(diào)節(jié)致冷劑流動(dòng)開關(guān)裝置的運(yùn)行。
如圖2所示，說明用的致冷系統(tǒng)包括兩個(gè)蒸發(fā)器，它們被選擇在所需要的致冷溫度下運(yùn)行。然而，本發(fā)明也可以采用兩上以上的蒸發(fā)器。采用多個(gè)蒸發(fā)器使能耗降低。
設(shè)想在某些致冷系統(tǒng)中，本發(fā)明提供的所有能量效率和成本的降低都不會(huì)是嚴(yán)格必要的。因此，本發(fā)明可以被改型，以改變與所述實(shí)施例有關(guān)的效率和成本。例如，可以采用多臺壓縮機(jī)或一臺多級壓縮機(jī)，或者是它們的任何組合。也可以設(shè)想，除了如優(yōu)選實(shí)施例的圖1B和圖1C所示，閥218的一單一螺線管278以外，可以采用在其每一端有一個(gè)螺線管的滑閥，即類似于上面提到過的申請序號NO.07/612，290中所描述的一個(gè)雙螺線管。這樣的一個(gè)系統(tǒng)可以采用有兩個(gè)開關(guān)組件的兩個(gè)相互獨(dú)立的電路，這兩個(gè)開關(guān)組件由位于一個(gè)搖臂桿的每一側(cè)的兩個(gè)開關(guān)臂操作，就像在圖1B和1C中所示的那個(gè)一樣。
權(quán)利要求
1.一種用于交替地把致冷劑由低壓和高壓蒸發(fā)器傳送給一制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)的流動(dòng)開關(guān)裝置，所述裝置包括一個(gè)適合于在低壓位置和高壓位置之間移動(dòng)的開關(guān)閥，其允許所述致冷劑交替地并分別地由所述低壓蒸發(fā)器和高壓蒸發(fā)器流向所述壓縮機(jī)；以及一個(gè)在所述高壓蒸發(fā)器與所述低壓蒸發(fā)器之間的壓力開關(guān)，所述壓力開關(guān)與所述開關(guān)閥相連接，并適合于使所述開關(guān)閥在所述低壓位置和高壓位置之間移動(dòng)，且它包括一個(gè)在致冷劑流動(dòng)的關(guān)系上位于所述高壓蒸發(fā)器與低壓蒸發(fā)器之間的活塞殼體，所述的活塞殼體被一個(gè)放在其中的可以滑動(dòng)的鐵類金屬活塞分成一第一部分和一第二部分；一個(gè)以一種相對于所述的活塞殼體可以滑動(dòng)的關(guān)系定位的搖臂桿室，在搖臂桿上裝有一第一和一第二帶有的經(jīng)磁化的連接部位；以及一個(gè)在電路上與所述開關(guān)閥連接的開關(guān)組件，這樣的連接使得當(dāng)所述活塞處于一第一位置時(shí)所述的開關(guān)組件是打開的，并把所述開關(guān)閥移至所述低壓位置，而當(dāng)所述活塞處于一第二位置時(shí)所述開關(guān)組件是閉合的，并把所述開關(guān)閥移至所述高壓位置。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述開關(guān)閥是由螺線管操作的。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述開關(guān)閥包括一個(gè)可滑動(dòng)地放在一閥殼體中的滑閥和一個(gè)安裝在所述滑閥上的-第一偏移裝置，以使得所述滑閥上的一個(gè)凹槽周期性地對準(zhǔn)所述的低壓和高壓位置。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述第一偏移裝置是一個(gè)壓縮彈簧。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述開關(guān)還包括有按照所述高壓蒸發(fā)器的一個(gè)預(yù)先確定的溫度范圍，用于調(diào)節(jié)所述開關(guān)閥在所述低壓和高壓位置之間移動(dòng)的循環(huán)時(shí)間的定時(shí)調(diào)整裝置。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述開關(guān)還包括有放置在所述活塞殼體的所述第一位置的第二偏移裝置，以便當(dāng)所述螺線管不通電去磁時(shí)把所述活塞推到所述第一位置。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述開關(guān)具有按照所述高壓蒸發(fā)器的一個(gè)預(yù)先確定的溫度范圍，用于調(diào)節(jié)開關(guān)閥在所述低壓和高壓位置之間移動(dòng)的循環(huán)時(shí)間的定時(shí)調(diào)整裝置;所述定時(shí)調(diào)整裝置包括有一個(gè)調(diào)節(jié)元件，該元件固定在所述搖臂桿室上，以便按照所述預(yù)先確定的溫度范圍使所述搖臂桿室相對于所述活塞殼體滑動(dòng)。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述定時(shí)調(diào)整裝置是可以由用戶調(diào)節(jié)的。
9.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中當(dāng)所述活塞處于所述第一位置時(shí)，所述活塞與所述第一連接部位之間的磁引力把所述第一連接部位吸到所述室的壁上;而當(dāng)所述活塞處于所述第二位置時(shí)，所述活塞與所述第二連接部位之間的磁引力把所述第二連接部位吸到所述室的壁上。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其還包括固定在所述搖臂桿室的壁上的分別與所述第一和第二連接部位在位置上相對應(yīng)的磁性第一和第二凸塊，它們用來防止當(dāng)所述活塞由所述第一位置移動(dòng)到所述第二位置或者進(jìn)行相反位置交換時(shí)所述搖臂桿的移動(dòng)。
11.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述開關(guān)組件包括有一個(gè)固定觸點(diǎn)和一個(gè)裝在一個(gè)固定在所述搖臂桿的開關(guān)臂上的可動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)，以使得當(dāng)所述開關(guān)組件被閉合時(shí)，所述可動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)與所述固定開關(guān)觸點(diǎn)接通，以使所述螺線管通電勵(lì)磁;而當(dāng)所述開關(guān)組件被打開時(shí)，所述可動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)與所述固定開關(guān)觸點(diǎn)斷開，使所述螺線管斷電去磁。
12.一個(gè)用于交替地把制冷劑由高壓或低壓蒸發(fā)器傳送給制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)的致冷劑流動(dòng)開關(guān)裝置，所述裝置包括一個(gè)在致冷劑流動(dòng)關(guān)系上與所述高壓蒸發(fā)器連通的螺線管操作的致冷劑流動(dòng)開關(guān)閥，以使得當(dāng)所述螺線管通電勵(lì)磁時(shí)，所述閥容許所述致冷劑由所述低壓蒸發(fā)器流向所述壓縮機(jī);而當(dāng)所述螺線管斷電去磁時(shí)，所述閥容許所述致冷劑由所述高壓蒸發(fā)器流向所述壓縮機(jī);以及一個(gè)壓力開關(guān)，其包括一個(gè)在致冷劑流動(dòng)關(guān)系上位于所述高壓蒸發(fā)器與低壓蒸發(fā)器之間的活塞殼體，所述的活塞殼體被一個(gè)放在其中的可以滑動(dòng)的鐵類金屬活塞分成一第一和一第二部分，在所述第一部分中的一第一偏移裝置;所述壓力開關(guān)還包括一個(gè)以一種相對于所述活塞外殼可以滑動(dòng)的關(guān)系定位的搖臂桿室，所述搖臂桿室具有裝在一個(gè)搖臂桿的第一和第二經(jīng)磁化的連接部位，以及一個(gè)與所述電源供應(yīng)連接的開關(guān)組件，以使得當(dāng)所述活塞處于一第一位置時(shí)，所述開關(guān)組件被打開，所述螺線管斷電去磁，而當(dāng)所述活塞處于一第二位置時(shí)，所述開關(guān)組件被閉合，所述螺線管通電勵(lì)磁。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述開關(guān)還包括有按照所述低壓蒸發(fā)器的一個(gè)預(yù)先確定的溫度范圍，用于調(diào)節(jié)對所述螺線管的所述通電和斷電的循環(huán)時(shí)間的定時(shí)調(diào)整裝置;所述定時(shí)調(diào)整裝置包括的一個(gè)調(diào)節(jié)元件，該調(diào)節(jié)元件固定到所述搖臂桿室上，以便按照所述低壓蒸發(fā)器的一個(gè)預(yù)先確定的溫度范圍，使搖臂桿室相對于所述活塞外殼移動(dòng)。
14.一種電冰箱，它包括壓縮機(jī);連接起來以接受由所述壓縮機(jī)出來的致冷劑的冷凝器;一個(gè)新鮮食物冷藏室;用來使所述新鮮食物冷藏室制冷并連接起來以接受至少一部分由所述冷凝器出來的致冷劑的第一蒸發(fā)器;一個(gè)冷凍室;用來使所述冷凍室制冷并連接起來以接受至少一部份由所述冷凝器出來的致冷劑的第二蒸發(fā)器;以及一個(gè)用來交替地把來自高壓蒸發(fā)器或低壓蒸發(fā)器的致冷劑傳送給致冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)的流動(dòng)開關(guān)裝置;所述開關(guān)裝置包括一個(gè)適合于在一低壓位置和一高壓位置之間移動(dòng)的開關(guān)閥，它允許所述致冷劑交替地并分別地由所述低壓蒸發(fā)器和高壓蒸發(fā)器流向所述壓縮機(jī);以及一個(gè)在所述高壓蒸發(fā)器和所述低壓蒸發(fā)器之間的壓力開關(guān)，所述壓力開關(guān)與所述開關(guān)閥相連接，并適合于使所述開關(guān)閥在所述低壓位置和高壓位置之間移動(dòng)，它包括一個(gè)在致冷劑流動(dòng)的關(guān)系上位于所述高壓蒸發(fā)器與低壓蒸發(fā)器之間的活塞殼體，所述活塞殼體被一個(gè)放在其中的可以滑動(dòng)的鐵類金屬活塞分成一第一部分和一第二部分;一個(gè)以一種相對于所述活塞殼體以滑動(dòng)關(guān)系定位的搖臂桿室，在搖臂桿上裝有一第一和一第二經(jīng)磁化的連接部位;以及一個(gè)在電路上與所述開關(guān)閥連接的開關(guān)組件，這樣的連接使得所述活塞處于一第一位置時(shí)所述開關(guān)組件是打開的，并把所述開關(guān)閥移至所述低壓位置，而當(dāng)所述活塞處于一第二位置時(shí)所述開關(guān)組件是閉合的，并把所述開關(guān)閥移至所述高壓位置。
15.如權(quán)利要求14所述的電冰箱，其中所述開關(guān)閥是由螺線管操作的。
16.如權(quán)利要求14所述的電冰箱，其中所述壓力開關(guān)的運(yùn)行是可以由用戶調(diào)節(jié)的。
17.如權(quán)利要求14所述的電冰箱，其中所述第一和第二蒸發(fā)器可以所述新鮮食物冷藏室和冷凍室分別維持在由+1℃至約+8℃和由約-25℃至約-10℃。
全文摘要
一種用于交替地把致冷劑由一高壓和一低壓蒸發(fā)器傳送給致冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)，以及一種采用這種致冷系統(tǒng)的電冰箱，其包括一個(gè)用于交替地把致冷劑由高壓和低壓蒸發(fā)器傳送給壓縮機(jī)的致冷劑流動(dòng)開關(guān)閥。所述開關(guān)閥由一個(gè)壓力開關(guān)控制，此壓力開關(guān)利用在高壓蒸發(fā)器和低壓蒸發(fā)器的致冷劑之間的壓力差來周期性地打開和閉合一個(gè)開關(guān)組件，以使開關(guān)在低壓位置和高壓位置之間移動(dòng)。
文檔編號H01H35/40GK1100194SQ9410447
公開日1995年3月15日 申請日期1994年4月8日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月8日
發(fā)明者J·戴 申請人:通用電氣公司