CN201488380U

CN201488380U - 用于制冷设备中的恒压衡功制冷系统装置

Info

Publication number: CN201488380U
Application number: CN2009202051197U
Authority: CN
Inventors: 倪军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-09-16
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2019-09-16
Also published as: WO2011032346A1

Abstract

本实用新型公开了一种用于制冷设备中的恒压衡功制冷系统装置，旨在提高效率并实现自动控制制冷系统的恒压和衡功率消耗。它包括变频压缩机、散热风机、冷凝散热器、蒸发器、冷风风机、节流器和电气控制器；压缩机将制冷剂加压液化后送往冷凝散热器，再经过节流器节流后送往蒸发器，制冷剂蒸发气化后返回压缩机；其特征是把蒸发器结构改变为本人在先申请的“用于制冷设备的热交换器”之基本结构；在蒸发器的制冷剂进液通道中装有一匀液喷管，其排出口和压缩机间装有一气压传感器；节流器是一电控节流阀；电气控制器包括一个CPU，该CPU控制本系统装置中的各个参数间的协调关系。

Description

用于制冷设备中的恒压衡功制冷系统装置

技术领域

本实用新型涉及一种制冷系统装置，尤其是一种压缩蒸发型的制冷系统装置。

背景技术

长久以来，制冷技术经过许多年的发展，经过几代人的总结，最终压缩蒸发型的制冷系统以其制冷效率高，制冷功率大而在人们的使用中占了主导地位。经过了几十年的发展，压缩机由活塞式的老式机组发展成为现在的蜗轮式，螺杆式等高效机组，动力上也由以前的定速式电机发展成为现在的变频式变速电机，压缩的新技术发展了，但是冷系统却依然还在原来的基础上停止不前。

首先，制冷的节流装置还处在一个自动化非常低的位置，目前人们常用到的通常为节流毛细管或温感节流阀。所说的节流毛细管其实就是比主流管小若干倍的细管，制冷剂通过毛细管节流后在蒸发器内蒸发。毛细管的节流是恒定的、不可调的，常用在家用的冰箱及小型的制冷机上。所说的温感节流阀比起毛细管来说已经有了进步，它是通过感温包感应制冷剂回气管的温度，感温包内的气体降温后压力减少，通过皱纹管带动阀内的针阀改变节流的大小。这两种节流方式依然存在以下的问题：

1、毛细管节流只能以恒定不变的方式，由于其不可调整，以至于压缩机的输出功率不会因为制冷输出功率而改变，只要压缩机启动，那么输出的功率就会是固定值。

2、温感节流阀只能感应制冷剂回气管的温度而调节节流的程度，而其改变的范围局限性太大，使用者不可以随意调整，而且不会因蒸发器的需求而随之改变。

3、这两种节流方式都会产生过溢现象。即液态制冷剂过多的进入到蒸发器，没有蒸发完全就到了回气管，严重的还会流回压缩机，造成压缩机油爆沸，并被压缩机大量吸入，严重时压缩机会出现液击，死机及严重的损毁。

其次，就是制冷用蒸发器的结构过于陈旧。迄今，各种蒸发器都是以盘管ct203和盘管外的散热片ct202的结构形式为主(见图14和图14a)。该蒸发器以结构简单，成本低而被人们作为常用蒸发器使用。但这种蒸发器存在以下的缺陷：

1、盘管由于其蒸发空间小，传热性差，至使其内部的制冷剂的蒸发速度受到严重的影响，当压缩机输出功率过多时，由于其内部蒸发不及时，液态制冷剂及易溢出。其次，空调机中的制冷剂在空调运行时也带着压缩机油一起工作，在蒸发器中，制冷剂蒸发，但是压缩机油却不会蒸发，它会大量的聚在横管的下部，弯道等部，形成油堵ct201(见图14a)，影响制冷剂的流动，同时，油的热传导性也对制冷剂的蒸发传热造成一定影响。

2、盘管的外部传热条件差，虽然有些制冷设备也会将盘管增加一些外部传热片一类的东西，但和内部热传导需求还是差得很远。

3、盘管的机械强度差，容易因外力而变形，破损而使制冷剂流失，以造成制冷失效。

4、对于直冷式的设备来说，尤其是冰箱设备，直冷盘管及易接触冰箱内的食物等物品，盘管材料极易污染被冷冻或冷藏的食品，使被冻物变质。而被冷冻物品也及易污染盘管，使盘管腐蚀，严重的会直接穿孔，使制冷剂泄漏。

5、由于现有技术的蒸发器对输入的制冷剂流量基本是固定，过多的输入会使制冷剂过多无法完全蒸发而从回气管流回，过少又会出现制冷不均匀。

再者，就是压缩机组的问题，虽然，新的压缩机组可以完全实现变频变速，但是，从现有技术上来说，变频技术只体现在启动和关闭上，由于蒸发器结构的限制，在制冷系统内部的功率需求却和它没有太大的关系，其主要作用和定速压缩机一样，温度到了设定的温度时停止其运行，温度高于设定温度时启动压缩机。所不同的仅仅是，变频可以低速启动，低速停止。因而，从本质上来说，与先前的技术区别不大，或者从另一个角度来说，变频压机的变频技术没有得到充分的应用。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构先进的用于制冷设备中的制冷系统装置，其蒸发器和冷凝散热器的效率高，采用能够用CPU来控制其节流大小的电控节流阀，使制冷设备可以根据内部功率的需求来控制压缩机驱动电机的变频，从而实现制冷系统的恒压和衡功率消耗。

为了实现上述的目的，可以采用以下的技术方案：本方案的用于制冷设备中的恒压衡功制冷系统装置与现有技术一样，包括变频压缩机、散热风机、冷凝散热器、蒸发器、冷风风机、节流器和电气控制器；压缩机将制冷剂加压，通过管道送往冷凝散热器中液化，再经过节流器节流后送往蒸发器，制冷剂蒸发气化后返回压缩机；其改进是：

所述的蒸发器包括至少一个拉压成型的、扁矩形截面的金属传导座和竖直的设置在金属传导座的表面上且相互平行的多个散热片；金属传导座中设有多个相互平行的管道，该管道的内壁上设置有沿圆周均布的翅片；并且，在上述管道的两端分别用堵头封堵；在上述金属传导座的上下两边分别加工出一个与管道垂直的流道盲孔，其中一个为制冷剂进液通道，另一个为制冷剂排出通道；在制冷剂进液通道的中心装有一个较细的匀液喷管，匀液喷管的管壁上设有多个小通孔；

所述的节流器是一个电控节流阀；该阀包括一阀体，一阀盖，一装在阀体芯部的阀针和一步进电机；该阀体的节流口与匀液管的入口相接，另一接口与制冷剂的输入管相接，阀针由步进电机控制其进退即节流的大小；

在蒸发器的制冷剂排出口和压缩机之间还装有一个气压传感器；

所述的电气控制器包括一个CPU，该CPU的一输入接口与操作面板连接；其一输入输出接口分别与蒸发器温度感应器、蒸发器出风口温度感应器、室温感应器和蒸发器的回气压力传感器连接；另一输入输出接口分别与电控节流阀连接的电控节流阀控制器、与冷风机电机连接的冷风机控制器、与压缩机连接的压缩机控制器和与散热风机连接的散热风机控制器连接。

进一步地，在室外机的空间中还可以设置有一个制冷剂干燥过滤瓶，该干燥过滤瓶种装有干燥剂，其上端设有一个带透明盖的观察窗，其入口与压缩机的输出口相接，出口与蒸发器中的节流阀相接。

为了实现上述的目的，可以采用以下的第二种技术方案：本方案的用于制冷设备中的恒压衡功制冷系统装置与上述技术方案的区别仅在于：

其蒸发器包括至少一个拉压成型的、扁矩形截面的金属传导座和竖直的设置在金属传导座的表面上且相互平行的多个散热片；金属传导座中设有至少一个矩形的管道，管道内均匀分布多个相互平行的蒸发翅片；在上述金属传导座的上下两边分别加工出一个与蒸发翅片垂直的流道盲孔，其中一个为制冷剂进液通道，另一个为制冷剂排出通道；在制冷剂进液通道的中心装有一个较细的匀液喷管，匀液喷管的管壁上设有多个小通孔；矩形管道的两端用盖板密封。

本制冷系统装置使用时(参看图13)，先启动电源，再分别设定总控制温度和蒸发器出风口温度。总温度感应器感应制冷设备当前(是被制冷对象的，如室温或电冰箱内的温度)的实际温度，当感应到实际温度超过设定的总控制温度时，分别启动变频压缩机和电控节流阀(此时电控节流阀主要配合压缩机启动)。压缩机启动后，蒸发器回气压力传感器感应回气管压力，并修正变频压缩机的转速，使回气压力保持在一个恒定的压力范围内，这个压力范围室以最适合制冷剂快速蒸发为准。蒸发器温度感应器感应蒸发器本体的温度(也可以感应其出风口的温度)，当本体温度过高时，开大节流，进入蒸发器的制冷剂大量增加，此时回气管的压力升高，回气压力传感控制压缩机加大转速，增大气体的排量，保持回气压力。当本体温度合适时，电控节流阀关小，此时进入蒸发器的制冷剂也减少，回气管的压力也随之减低，压力传感器控制压缩机的转速降低，保持压力恒定。当出风温度或者是蒸发器温度与设定的出风温度温度相等时，电控节流阀关闭，回气压力传感器控制将变频压缩机转速降到最低，或者停止。当温度再次升高时，循环以上的程序，即当到达设定的总控制(这时的就总控温度是指对被制冷对象设定的)温度，停止制冷；超过设定的总控制温度温度，再启动制冷。

这里所说的恒压就是让蒸发器回气管内的压力保持在一个恒定的压力范围，这个压力范围是以制冷剂在流出蒸发器前就完全蒸发为准。所说的衡功是指蒸发器温度升高，需要大功率才能使其降温下来，就会使节流阀开大，增大制冷剂输入，同时也会增大压缩机的排气量，使回气通道恒压。当蒸发器温度降低至或接近设定温度时，节流阀就会关小并减少制冷剂的输入量，同时也会减小压缩机的排气量。实际意义就是衡量功率输出功耗。

从以上分析可以看出，本实用新型的有益效果是：

1、一次性拉压成型的蒸发器制作工艺简单，金属热拉压技术成熟，成型后的蒸发器机械强度高，传热速度快，尤其是其管道内形成的翅片，可以将内部蒸发面的面积扩展到一个理想的值内。并且其蒸发器管道扩展容易，可矩形、方形，也可以是圆形，完全以制冷设备的设计功率、传热的效率为主来设计。

2、电控节流阀可以将节流开度达正负极限的开关度，大可以开到最大至设计最大功率，中间变动数值不限制，最小可以将其完全关闭。用此结构的电控制节流阀装置，使用者在使用的过程中可以完全的设置蒸发器的温度，而对制冷剂的使用量也可以精确控制，从而蒸发器的温度值可以非常的精确。

3、在回气管路中加入气压传感器后，回气的压力通过压缩机变频来实现一个稳定的气压，从而使蒸发器内的制冷剂的蒸发速度达到一个最佳的状态。

4、上述两种装置和电器控制器的结合，使功耗使用更加合理化，即：节流开大时，蒸发器的回气管内气压自动升高，压缩机的转速也随之升高，节流减小时，回气管内的气压自动降低，压缩机的转速也随之降低，从而实现了电控节流阀间接的控制了压缩机的转速和消耗的功率。

5、新型蒸发器的应用，使制冷剂快速蒸发变为可能，传统的盘管系统中，制冷剂是采用集中流动的方式进行蒸发，蒸发的速度和蒸发的空间非常有限。而在新的蒸发器中，制冷剂通过匀液喷管的小孔喷出，液态的制冷剂已经不再集中，喷出后的蒸发面也非常的大，而厚壁形成的蒸发管的翅片具有优良的导热性，喷出后的制冷剂微粒可以快速得到热量而快速蒸发，不容易集中，而不会蒸发的制冷油会在重力和气压的作用下快速回到底部回气通道内被吸回，不至于形成油堵。

6、新型蒸发器和匀液喷管的配合使用，将变功制冷输出变为可能。在传统的蒸发器技术中，蒸发器和制冷剂的输入大小是固定的，不能大也不能小，过大会使制冷剂溢出，过小会出现制冷不均匀。而新型蒸发器和匀液喷管的配合使用，因为有匀液喷管，管外又是恒低压，制冷剂不管多少也都会出现快速膨涨而从每个小孔喷出的现象，它的冷范围就不会是一个点，而是一条线，并均匀喷散在蒸发器的进液通道内，并在低压下快速在蒸发管翅片上获得热量而蒸发。这种结构最利于多变的输入制冷剂，满足变功输入的需要。

为了使本实用新型便于理解和更加清晰，下面通过附图和实施例对其作进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型的实施例的结构示意图。

图2是图1中的蒸发器结构之一的示意图。

图3是图2的A-A剖面旋转示意图；图3a是图3的B部局部放大示意图。

图4是图1中的蒸发器结构之二的示意图；图4a是图4的B-B剖面示意图。

图5a是图2或图4中的两个蒸发器器组合在一起的状态之一的示意图；图5b是图2或图4中的两个蒸发器器组合在一起的状态之二的示意图。

图6是装在蒸发器中的匀液喷管的结构放大示意图。

图7是电控节流阀的结构剖面放大示意图。

图8是气压传感器之结构放大示意图。

图9是干燥过滤瓶的结构示意图。

图10是本制冷系统装置使用在空调机中时的总体结构示意图。

图11本制冷系统装置使用在电冰箱中时的总体结构示意图。

图12是本制冷系统装置中的电气控制方框图。

图13是本制冷系统装置的工作流程示意图。

图14是现有技术中的蒸发器的结构示意图；图14a是图14的C部放大示意图。

具体实施方式

实施例1，先参看图1。本实施例的恒压衡功制冷系统装置包括变频压缩机21、散热风机22、冷凝散热器23、蒸发器9、冷风风机(图中未示出)、电控节流阀901和电气控制器300(见图12)；变频压缩机21将制冷剂加压后，通过管道送往冷凝散热器23中液化，再经过电控节流阀901节流后送往蒸发器9，制冷剂蒸发气化后返回压缩机21。其中，

蒸发器9(见图2和图3)包括至少一个拉压成型的、扁矩形截面的金属传导座903和竖直的设置在金属传导座903的表面上且相互平行的多个散热片901；金属传导座903中设有多个相互平行的管道907，该管道907的内壁上设置有沿圆周均布的翅片904；并且，在上述管道907的两端分别用堵头906和909封堵；在上述金属传导座903的上下两边分别加工出一个与管道垂直的流道盲孔，其中一个为制冷剂进液通道905，另一个为制冷剂排出通道902；在制冷剂进液通道905的中心装有一个较细的匀液喷管910(见图6)，匀液喷管910的管壁上设有多个小通孔9101，其外端固定连接有一个管接头911，以方便与管路连接。

上述的蒸发器9也可以设计为包括两个金属传导座903，该两个金属传导座表面上的散热片901连接成一体(见图5a)，或者设计为两个金属传导903座背靠背的连接成一体，每个金属传导座分别带有自己的散热片901(见图5b)，这样可以增加蒸发器的效率。

电控节流阀901(见图7)包括一阀体90104，一阀盖90109，一装在阀体芯部的阀针90105和一步进电机。步进电机包括电机转子90107、转子磁铁9010701、驱动线圈90108、和引出电缆90101。其中驱动线圈90108装在阀盖90109内，电机转子90107的与阀针90105用螺纹连接在一起。该阀体90104的节流口901010通过管道与匀液喷管910的入口管接头相接，另一接口90106与制冷剂的输入管相接，阀针90105由步进电机控制其进退即节流的大小。

在蒸发器9的制冷剂排出口和压缩机21之间还装有一个气压传感器902。

电气控制器300(见图12)包括一个CPU，该CPU的一输入接口与操作面板连接；其一输入输出接口分别与蒸发器温度感应器、蒸发器出风口温度感应器、室温感应器和蒸发器的回气压力传感器连接；另一输入输出接口分别与电控节流阀连接的电控节流阀控制器、与冷风机电机连接的冷风机控制器、与压缩机连接的压缩机控制器和与散热风机连接的散热风机控制器连接。

另外，在电控节流阀901和冷凝散热器23的出液口之间的管道中还可以增接一个制冷剂干燥过滤瓶25(见图9)，该干燥过滤瓶25中装有干燥剂2506，其上端设有一个带透明盖的观察窗2502，其入口2503与冷凝散热器23的输出口相接，出口2504与电控节流阀901相接，图8中还示出了瓶体2501和设置在该瓶内的输气管2505，该输气管的上端与出口2504相接。

实施例2，再参看图4和图4a。本实施例与上述实施例的区别仅仅是其蒸发器的结构略有不同。即：其蒸发器09包括至少一个拉压成型的、扁矩形截面的金属传导座0903和竖直的设置在金属传导座的表面上且相互平行的多个散热片0901；金属传导座0903中设有至少一个矩形的管道09031，管道09031内均匀分布多个相互平行的蒸发翅片0904；在上述金属传导座0903的上下两边分别加工出一个与蒸发翅片垂直的流道盲孔，其中一个为制冷剂进液通道0905，另一个为制冷剂排出通道0902；在制冷剂进液通道0905的中心装有一个较细的匀液喷管0910，匀液喷管0910的管壁上设有多个小通孔9101。矩形管道的两端用盖板09032和09033密封。矩形的管道09031也可以设计为方形、椭圆形或其它的形状。

图10是本制冷系统装置使用在空调机100中时的总体结构示意图。图中的电控节流阀901直接装配在蒸发器9的入口上，气压传感器902直接装配在蒸发器9的排出口上。冷风风机6设置在蒸发器9的下方。

图11是本制冷系统装置使用在电冰箱200中时的总体结构示意图。图中的蒸发器09和冷风风机06设置在电冰箱200内后部的通道中，散热风机022、冷凝散热器023设置在电冰箱200的背板外，变频压缩机021设置在电冰箱200后部外的下方。

以上仅为本实用新型之较佳实施例，但其并不限制本实用新型的实施范围，即不偏离本实用新型的权利要求所作之等同变化与修饰，仍应属于本实用新型之保护范围。

Claims

1.一种用于制冷设备中的恒压衡功制冷系统装置，包括变频压缩机、散热风机、冷凝散热器、蒸发器、冷风风机、节流器和电气控制器；压缩机将制冷剂加压后，通过管道送往冷凝散热器中液化，再经过节流器节流后送往蒸发器，制冷剂蒸发气化后返回压缩机；其特征是：

所述的节流器是一个电控节流阀；该阀包括一阀体，一阀盖，一装在阀体芯部的阀针和一步进电机；该阀体的节流口与匀液喷管的入口相接，另一接口与制冷剂的输入管相接，阀针由步进电机控制其进退即节流的大小；

2.根据权利要求1所述的用于制冷设备中的恒压衡功制冷系统装置，其特征是：

在电控节流阀和冷凝散热器的出液口之间的管道中还接有一个制冷剂干燥过滤瓶，该干燥过滤瓶种装有干燥剂，其上端设有一个带透明盖的观察窗，其入口与冷凝散热器的输出口相接，出口与电控节流阀相接。

3.根据权利要求1或2所述的用于制冷设备中的恒压衡功制冷系统装置，其特征是所述的蒸发器包括两个金属传导座，该两个金属传导座表面上的散热片连接成一体，或者该两个金属传导座背靠背的连接成一体，每个金属传导座分别带有自己的散热片。

4.一种用于制冷设备中的恒压衡功制冷系统装置，包括变频压缩机、散热风机、冷凝散热器、蒸发器、冷风风机、节流器和电气控制器；压缩机通过管道将制冷剂加压液化后送往冷凝散热器，再经过节流器节流后送往蒸发器，制冷剂蒸发气化后返回压缩机；其特征是：

所述的蒸发器包括至少一个拉压成型的、扁矩形截面的金属传导座和竖直的设置在金属传导座的表面上且相互平行的多个散热片；金属传导座中设有至少一个矩形的管道，管道内均匀分布多个相互平行的蒸发翅片；在上述金属传导座的上下两边分别加工出一个与蒸发翅片垂直的流道盲孔，其中一个为制冷剂进液通道，另一个为制冷剂排出通道；在制冷剂进液通道的中心装有一个较细的匀液喷管，匀液喷管的管壁上设有多个小通孔；矩形管道的两端用盖板密封；

5.根据权利要求4所述的用于制冷设备中的恒压衡功制冷系统装置，其特征是：

6.根据权利要求4或5所述的用于制冷设备中的恒压衡功制冷系统装置，其特征是所述的蒸发器包括两个金属传导座，该两个金属传导座表面上的散热片连接成一体，或者该两个金属传导座背靠背的连接成一体，每个金属传导座分别带有自己的散热片。