CN101351677B - 冷却装置 - Google Patents

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Abstract

通过本发明，降低了在开启/关闭运行的冷却系统中发生的制冷剂迁移的热效应，并改善了在下一个压缩机(2)工作期间开始时利用制冷剂对蒸发器(5)所进行的再填充。

Description

冷却装置
本发明涉及一种冷却装置，在其中制冷剂迁移受到引导。
如果在尤其是具有循环冷却系统的冷却装置(冰箱、冰柜、空调等)中的压缩机的停止循环期间不采取预防措施，将出现从冷凝器到蒸发器的制冷剂通道，直到吸入管路和排出管路的压力平衡为止。这种称作制冷剂迁移的情况导致在冷却舱(cabin)内部部分中的周围温度区域性地过热，该冷却舱内部部分对应于尤其是蒸发器入口位于其中的第一蒸发器通道。此区域中的温度及由此冷却舱的热载荷因制冷剂迁移效应而上升。此情况引起冷却舱内部附加的热载荷而且还阻止冷却舱中温度的均匀分布并导致能量消耗随着压缩机的长期运行而增加。
在各种现有技术文献中，阐述了开发成使得制冷剂迁移效应最小化的各种实施例。
这些文献的其中之一为欧洲专利申请号EP0692687。在此申请中，阐述了通过利用由控制单元调节的、位于毛细管入口处的电磁阀来阻止制冷剂迁移。
另一份现有技术水平的文献为国际专利申请号WO2005088212。在此申请中，描述了阻止制冷剂迁移和排除压缩机起动难题的方案。
在其中阻止制冷剂迁移的实施方案中，蒸发器因其未充以制冷剂而保持干燥。在压缩机工作期间(on period)开始时，持续一定的时限让制冷剂填充蒸发器并沿着整个蒸发器降低蒸发温度。称作蒸发器(填充有制冷剂的蒸发器)中装料再分配的此过程，导致蒸发器效率的下降并降低其在此时限中的冷却能力。即使阻止制冷剂迁移在一定程度上使能量消耗降低，但蒸发器再充以制冷剂也因为蒸发器在停用期间(offperiod)完全地保持干燥而需要花费很长的时间。
本发明的目的是实现一种冷却装置，在该冷却装置中，蒸发器用来在下一个压缩机工作期间开始时再填充制冷剂，同时降低制冷剂迁移效应。
为达到本发明目的而实行的、在第一权利要求及其从属权利要求中阐明的冷却装置，包括优选的双电磁阀(第一阀)，其位于冷凝器和膨胀元件之间，通过保持关闭来阻止制冷剂在压缩机的停用期间通过用作膨胀元件的毛细管从冷凝器流至蒸发器；另一个膨胀元件，其一端连接到此第一阀上而另一端连接到蒸发器入口和蒸发器出口之间的蒸发器通道上、优选连接到位于末尾通道附近的通道上；和第二阀，其位于此膨胀元件连接到蒸发器上的位置和蒸发器的第一通道之间。
位于在蒸发器通道之间的第二阀在压缩机的工作期间时保持打开而使制冷剂沿着蒸发器的流动，并在压缩机的停用期间保持在关闭位置，阻止通过附加膨胀元件到达蒸发器的制冷剂因制冷剂迁移而到达蒸发器的第一通道，从而使制冷剂仅被引向蒸发器的末尾通道上。
因此，在压缩机的停用期间因制冷剂迁移效应而通过毛细管从冷凝器流至蒸发器的制冷剂，通过附加膨胀元件而引向末尾通道，并降低了由制冷剂迁移所引起的热效应。为了降低制冷剂迁移的效应，引导制冷剂迁移而不是完全地阻止它，还有助于同时增强制冷剂的再分配过程。
在本发明的另一个实施例中，蒸发器通道之间的第二阀在压缩机开始其工作期间之前通过控制单元而打开，且在压缩机开始其工作期间之前使制冷剂在整个蒸发器中分布。因此，通过在压缩机工作期间开始之前短时间地打开第二阀而平衡所有蒸发器通道中的压力。
在本发明的又一个实施例中，第二阀通过控制单元而切换至打开位置，并在压缩机工作期间开始时延迟第一阀的位置改变，从而持续一定时间地将制冷剂经过附加膨胀元件而输送至蒸发器。因此，制冷剂再填充蒸发器的过程通过持续一定时间地经过附加膨胀元件的制冷剂流而得以增强。
通过本发明，在带有开启/关闭(on/off)循环的冷却系统运行中，通过降低在压缩机停用期间出现的制冷剂迁移的热效应，提供了在冷却舱内温度的更均匀的分布，且在下一个工作期间开始时，与在其中完全地阻止制冷剂迁移的执行过程相比，增强了制冷剂到蒸发器中的再填充。
附图中显示了为达到本发明目的而实行的冷却装置，其中：
图1为冷却装置的总图；
图2为本发明中冷却装置的冷却系统实施例的示意图。
图中的元件编号如下：
1冷却装置
2压缩机
3冷凝器
4膨胀元件
5蒸发器
6，16阀
7附加膨胀元件
8控制单元
本发明的冷却装置1包括压缩机2，其提供对制冷剂的压缩；冷凝器3，其使作为过热蒸汽而离开压缩机2的制冷剂被冷凝，以首先转变成液-气相然后完全地转变成液相；一个或多个蒸发器5，其用来通过吸收热量的制冷剂循环而冷却周围环境；膨胀元件4，其使离开冷凝器3的制冷剂膨胀并将之输送到蒸发器5；优选的双稳态电磁阀6，其位于冷凝器3和膨胀元件4之间，在压缩机2的停用期间切断从冷凝器3到蒸发器5的制冷剂流(图1)。
冷却装置1包括附加膨胀元件7，其一端延伸到阀6而另一端延伸进蒸发器5的通道之间，从而用来将制冷剂迁移引向蒸发器5的一部分；第二阀16，其通过位于蒸发器5的入口和附加膨胀元件7连接至蒸发器5的位置之间，而将蒸发器5分成两部分；和控制单元8，其使制冷剂通过第一阀6且经过膨胀元件4而从冷凝器3到达蒸发器5和压缩机2，因此压缩机2运行时通过打开第二阀16而完成冷却循环，而当压缩机2停止时，关闭第二阀16而使制冷剂因制冷剂迁移效应而倾向于通过第一阀6从冷凝器3流到蒸发器5，该制冷剂经过附加膨胀元件7而引向蒸发器5位于第二阀16之后的通道并绕过蒸发器5位于两阀16和6之间的通道(图2)。
附加膨胀元件7选择成具有比膨胀元件4更小的阻力，亦即更大的直径、更短的长度以引起制冷剂较小的压降。
阀6为带有一个入口端口-两个出口端口的双稳态电磁阀，其中，入口端口延伸至冷凝器3，出口端口中的一个延伸至膨胀元件4而另一个则延伸至附加膨胀元件7。
在本发明的此实施例中，控制单元8采用以下方式的控制方法来调节阀6，16：在压缩机2的工作期间，阀6在膨胀元件4和冷凝器3之间的延伸至膨胀元件4的端口打开，延伸至附加膨胀元件7的端口关闭，从而允许制冷剂到达膨胀元件4但不能到达附加膨胀元件7。在这种情况下第二阀16处于打开位置。通过从排出管路流出而到达冷凝器3的制冷剂，从冷凝器3经过膨胀元件4而传送至蒸发器5，并从吸入管路再次地到达压缩机2。当压缩机2停止时，阀6的位置通过控制单元8而改变，且其延伸至膨胀元件4的端口关闭，延伸至附加膨胀元件7的端口打开。同时，另一个阀16通过控制单元8而改变至关闭位置。在这种情况下，因制冷剂迁移效应而易于从冷凝器3流至蒸发器5的制冷剂，因为阀6延伸至膨胀元件4的端口关闭而经过附加膨胀元件7到达蒸发器5，且蒸发器5位于阀16和压缩机2之间的通道被充以制冷剂直至吸入管路和排出管路之间的压力平衡，其中，该阀16位于附加膨胀元件7连接至蒸发器5的位置。当压缩机2的吸入管路和排出管路之间的压力平衡时，制冷剂迁移的效应完全结束。随着压缩机2工作期间的开始，各阀6和16改变它们的初始位置，将离开冷凝器3的制冷剂流引向膨胀元件4。
在本发明另一个实施例中通过控制单元8来执行的控制方法中，蒸发器5通道之间的阀16在压缩机2开始其工作期间之前打开，并且在压缩机2开始其工作期间之前将制冷剂分配至整个蒸发器5。在此实施例中，因为制冷剂迁移而在压缩机2停用期间的第一时间之后失去其热效应，故阀16在工作期间开始之前短时间地打开，用来平衡所有蒸发器5通道之间的压力。随着工作期间的开始，阀16的位置改变，并且将离开冷凝器3的制冷剂引向膨胀元件4。不阻止制冷剂迁移地将制冷剂引向蒸发器5在阀16和压缩机2之间的通道，阻止了冷却舱中温差的增加，这导致在冷却舱内温度的均匀分布。此外，制冷剂的再分配与阻止制冷剂迁移时的情形相比得以增强。
在本发明的另一个实施例中，通过控制单元8将阀16改变至打开位置，并在压缩机2工作期间开始时延迟阀6的位置改变，从而持续一定时间地将制冷剂经过附加膨胀元件7而输送至蒸发器5。
在此实施例中，蒸发器5充以制冷剂的过程通过持续一定时间地经过附加膨胀元件7的制冷剂流而得以增强。因为附加膨胀元件7在压缩机工作期间的第一时间具有较低的阻力效用，故蒸发器5直至蒸发器5出口的所有通道都可在短时间内润湿。在此时限之后，通过打开阀6而再次地引导制冷剂流经过膨胀元件4。
通过本发明，不完全地阻止制冷剂迁移；代替的是，将其引向蒸发器5的一部分。在开启/关闭运行的冷却系统中，通过降低制冷剂迁移在压缩机2停用期间时出现的热效应而提供了在冷却舱内温度的更均匀的分布，从而增强了蒸发器在下一个工作期间开始时对制冷剂的再填充。

Claims (4)

1.一种冷却装置(1)，包括：
压缩机(2)，其提供对制冷剂的压缩；
冷凝器(3)，其使作为待冷凝过热蒸汽而离开所述压缩机(2)的制冷剂首先转换成液-气相然后完全地转换成液相；
一个或多个蒸发器(5)，其用来通过由所述制冷剂在其内循环而吸收热量来冷却周围环境；
膨胀元件(4)，其使离开所述冷凝器(3)的制冷剂膨胀，并将其输送至所述蒸发器(5)；
第一阀(6)，其位于所述冷凝器(3)和所述膨胀元件(4)之间，在所述压缩机(2)的停用期间切断从所述冷凝器(3)向所述蒸发器(5)的制冷剂流；
其特征在于，
附加膨胀元件(7)，其一端延伸至所述第一阀(6)而另一端位于所述蒸发器(5)的通道之间，用于把制冷剂迁移引导到所述蒸发器(5)的一部分；
第二阀(16)，其通过位于所述蒸发器(5)的入口和所述附加膨胀元件(7)连接到所述蒸发器(5)上的位置之间，而将所述蒸发器(5)分成两部分；和
控制单元(8)，其使制冷剂通过第一阀(6)且经过所述膨胀元件(4)而从所述冷凝器(3)到达所述蒸发器(5)和所述压缩机(2)，由此在所述压缩机(2)运行时通过打开第二阀(16)而完成冷却循环；而当所述压缩机(2)停止时，关闭所述第二阀(16)来使因制冷剂迁移效应而倾向于通过所述第一阀(6)从所述冷凝器(3)流到所述蒸发器(5)的制冷剂经过所述附加膨胀元件(7)而引向所述蒸发器(5)位于所述第二阀(16)之后的通道，并绕过所述蒸发器(5)位于所述两个阀(16和6)之间的通道。
2.根据权利要求1所述的冷却装置(1)，其特征在于附加膨胀元件(7)，所述附加膨胀元件(7)选择成比所述膨胀元件(4)具有更大的直径而带有更短的长度，这样将会引起所述制冷剂较小的压降。
3.根据权利要求1所述的冷却装置(1)，其特征在于控制单元(8)，所述控制单元(8)在所述压缩机(2)开始其工作期间之前打开位于所述蒸发器(5)通道之间的所述第二阀(16)，并在所述压缩机(2)开始其工作期间之前使制冷剂分配至整个蒸发器。
4.根据权利要求1所述的冷却装置(1)，其特征在于控制单元(8)，其把位于所述蒸发器(5)通道之间的所述第二阀(16)改变至所述打开位置，并在所述压缩机(2)工作期间开始时延迟所述第一阀(6)的位置改变，从而持续一定时间地将制冷剂经过所述附加膨胀元件(7)输送至所述蒸发器(5)。
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