CN1073517A - 普通制冷循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种普通制冷循环装置，主要适用于 冰箱、冷柜、空调器等制冷设备。为了解决现有装置 中压缩机能耗大的问题，在压缩机1和毛细管5之间 的冷凝器3进、出两端分别设置单向阀2和调压单向 阀4，以使循环装置的高压部分蓄积混合相高压工 质，当压缩机再次启动排出的高压过热蒸汽与蓄积的 高压工质混合，即刻可形成满足工况要求的高压，在 压缩机排量大于毛细管流量的前提下，可降低压缩机 起动功率的储备和能量的消耗。

Description

本发明涉及一种普通制冷循环装置，主要适用于冰箱、冷柜、空调器等制冷设备，是为了降低压缩机能耗，对现有普通制冷循环装置所进行的一种改进。

现有技术中，普通制冷循环装置一般都包括压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器。制冷工质由压缩机压缩成高压过热蒸汽。经冷凝器冷凝成高压饱和液体，再经毛细管节流成低压低温饱和液体及饱和蒸汽，由蒸发器进行热交换后回入压缩机，构成一制冷工作循环（参见图1）。压缩机的能耗与蒸发负载及蒸发温度和速度直接有关，因此通常是根据负载情况及与之相适应的毛细管长度和通流面积来选配压缩机的功率。为了降低压缩机的能耗，现有技术中对传统的制冷循环有不少改进。如中国专利公开的《电冰箱节能装置》（申请号88202941.X，公告870111），其构成为：“由吸热管1、循环水管2和水箱3三部分组成，吸热管为异形金属管，安装在紧接冰箱压缩机输出端的一段冷凝管路上。”该实用新型的设计思想主要是提高冷凝器的散热效果，以期降低能耗，而事实上按冰箱生产的国家标准（GB8059.1-87～GB8059.3-87），其冷凝器是按冷凝温度50℃设计的，也就是按冷凝器热交换条件高于室温情况考虑的。如果在散热条件较差的情况下强化其冷凝器的散热效果，可以使单位制冷量q。有所提高，根据Q＝G·q。，在系统和重量流量G不变的情况下，总的制冷Q。可能会有所提高。但是在散热条件 正常的情况下，再强化冷却则可能使高压部分产生冷点位移，在冷凝器后半部分产生蒸发，降低系统的制冷效果。而且仅用该装置来强化散热效果，其压缩机的能耗难以有较大幅度的降低;同时冷却用的循环水形成也较烦复。中国专利还公开了一种《冷柜节能制冷循环装置》，其构成为：“在所说的制冷循环装置中的冷凝器出口和毛细管进口之间设有一个电磁阀”，为了进一步改善此制冷循环装置的操作性能，“在靠近压缩机入口处设有一汽液分离兼贮存罐。”其不足之处在于，由于参考移用了大型制冷系统，用电磁阀将高、低管道完全隔断，使压缩机的高、低压平衡失调。当压缩机再次起动时，由于压缩机的阀片直接与系统高压连通，压缩机的起动负荷和起动电流势必会增加;尤其是对频繁启动的冰箱、冷柜、空调器等家用制冷设备，则可能因为电磁阀失灵或循环装置制冷工质充注欠当等原因，使压缩机不能起动或起动电流超荷而烧坏压缩机，再者即使有节能效果，其节能幅度也是十分有限的。

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，而提供一种适用于冰箱、冷柜、空调器等普通制冷设备的循环装置，以实现以较小功率压缩机带较大负载及降低循环装置中压缩机能耗的目的。

本发明的目的是通过下列技术方案加以实现的。本发明包括通过管道顺序连接的压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器，在压缩机排气出口与冷凝器进口之间设置有单向阀，在冷凝器出口与毛细管的进口之间设有调压单向阀。制冷工质经压缩机压缩，在两单向阀之间的冷凝器内储存压缩工质，并冷凝成高压饱和液体，然后经毛细 管节流，蒸发器蒸发后回入压缩机，完成一制冷工作循环。

本发明的思想就是要在制冷循环的高压部分有部分混合相高压工质储备，在压缩机排量大于毛细管流量的前提下，降低压缩机起动功率的储备和能量消耗，因此本发明的循环装置还可以作如下优化，在单向阀与冷凝器进口之间串联接入用以保持高压部分压力稳定的储气筒;并且冷凝器与该储气筒两者还可合为一体，构成组合式冷凝器，该组合冷凝器为一密闭筒状容器，进、出管路上连接单向阀和调压单向阀，在其筒体的外壁固结有波纹形换热翅片;制冷循环中用以产生高压过热蒸汽的压缩机可以由二个或二个以上的压缩机并联组合供气。

本发明与现有技术相比具有下述优点：

1、可以较大幅度降低制冷循环装置中压缩机的能耗。从常规普通制冷循环装置可知，总的制冷量由单位制冷量和重量流量的乘积所决定，而毛细管的流量是取决于压缩机的功率即由压缩机的排量和压力所决定的。本发明中，由于在压缩机排气口和毛细管之间的冷凝器两端各设置有单向阀，压缩机排出的高压过热蒸汽，首先冲开单向阀进入冷凝器，又由于在冷凝器的出口设置有调压单向阀，因此只有当冷凝器内压力大于调压单向阀的调定压力，制冷循环才能贯通进入制冷工况，此循环装置的冷凝器具有冷凝和高压工质贮存双重功能，内压可高达7-21kgf/cm²。当压缩机再次启动时，压缩机排出的高压过热蒸汽与冷凝器中贮存的高压工质混合，冷凝器内贮存的高压工质可以起到高压部分压力和流量的稳定作用，根据压缩机的排气量与其回气量相平衡的特点，借助于冷凝器中高压工质的贮备，压缩机的起动功率储备可以减少。在压缩机排量满足毛细管流量要求的条件下，可以选用较小功率的压缩机带动较大的制冷负载。而常规的制冷循环要想形成符合工况要求的高压只有加大压缩机排量，这就势必要增大压缩机的能耗。如果在单向阀与冷凝器进口间设置储气筒，或者将冷凝器与储气筒组合构成密闭筒状的外部带有换热翅片的组合式冷凝器，并且采用小功率双泵或多泵压缩机并联组合供气，对大功率的制冷设备则节能效果更为明显。以按国家标准生产空调器为例：KF-30空调器，压缩机功率为1100W，而采用本发明的循环装置，同样满足国家标准的制冷要求，压缩机功率只有500W，其节能效果由此可见一斑。

2、如果采用组合式的冷凝器，不仅可以降低原有循环装置的制造成本，而且还适用于水冷，以增加单位制冷量，另一方面由于冷凝器浸没在水中，利用水的阻尼作用，还可以吸收部分制冷循环装置的噪音，尤其适合于分体式的单冷空调器。

附图说明如下：

图1是现有技术中制冷循环装置的示意图。

图2是本发明基本循环装置的示意图。

图3是本发明包含储气筒的循环装置示意图。

图4是本发明采用组合式冷凝器的循环装置示意图。

图5是本发明采用双压缩机并联组合供气及组合式冷凝器的单冷空调器循环装置示意图。

本发明将结合附图及实施例作进一步详述。

实施例一：

如图2所示的基本循环装置，适用于普通制冷的冰箱、冷柜、单冷空调器等家用制冷设备。包括由管道7顺序连接的压缩机1、单向阀2、冷凝器3、调压式单向阀4、毛细管5、蒸发器6、组成。压缩机1首次启动后先连续运转，将高压过热蒸汽压入冷凝器3内贮存，当冷凝器3内压逐渐升高，直至顶开调压单向阀4，制冷循环至此才形成，进入常规的制冷工况。当压缩机1受温控开关作用停机后，单向阀2内的钢珠封闭制冷工质的逆向循环，随即冷凝器3因得不到高压过热蒸汽的补充，其内压下降，最终调压单向阀4受弹力作用也自行关闭，因此在两个单向阀2和4之间的冷凝器3内贮存有混合相的高压工质。当压缩机1再次启动时，新压缩产生的高压过热蒸汽与原贮存在冷凝器3内的混合相压缩工质混合;由于制冷循环中压缩机的排气与回气应当平衡，并且压缩机排量应大于毛细管的流量，因此本实施例压缩机的选配无需太多功率储备，并且由于压缩机1出口与单向阀2一段管道预留的容积，可以减少压缩机1的起动负载和起动电荷。在压缩机1首次开机后，借助冷凝器3两端的单向阀2和4，冷凝器3内已贮存有高压混合相工质的情况下，压缩机再次开机只要一顶开调压单向阀4，即刻可在毛细管5进口处形成制冷工况所需的高压和相应的流量;而在常规系统则是通过大功率压缩机的大排量来实现的，而且循环装置的高压一般也依设计而定，不能调整。本实施例中如要调整循环装置的高压，则由调压单向阀4来完成，通过改变钢珠后弹簧的弹力，可以改变毛细管节流前的高压部分的压力，满足制冷工况的需要。以BCD-200冰箱为例：压缩机功率为75W;调压单向阀4的工作压力7.0kgf/cm²，重量流量2kg/cm²s，总制冷量100Kcal/h。而按GB8059.2-87规定其冰箱压缩机的功率为125W，降低压缩机功率50W。

实施例二：

如图3所示的包含有储气筒的循环装置。包括由管道7顺序连接的压缩机1，单向阀2、储气筒8、冷凝器3、调压单向阀4、毛细管5、蒸发器6组成。与实施例一相比只是在单向阀2与冷凝器3进口之间还串连接入储气筒8，以扩大两单向阀2和4之间的高压制冷工质的贮存和排放的吞吐量及高压部分的压力稳定能力。如果将冷凝器3与储气筒8两者合为一体，则构成了组合式冷凝器9，参见图4所示的采用组合式冷凝器的循环装置。该组合式冷凝器9为一密闭筒状容器，进出管道上连接单向阀2和调压单向阀4，其筒体的外壁固结具有一定刚性的波纹形换热翅片10（也可以采用一般平翅片间隔弹性体垫片组成）。由压缩机1产生的高压过热蒸汽经单向阀2进入该组合冷凝器8，冷凝成高压饱和液体，随着其内压逐渐升高以至可以顶开调压单向阀4的钢珠，即形成制冷循环。为了改善冷凝效果，提高单位制冷量，将该组合式冷凝器9置于水箱11中，使得高压过热蒸汽通过筒体及翅片10与冷却水充分热交换，冷凝成饱和液体，满足制冷工况的需要;并且既可以利用水的阻尼作用，吸收循环装置的部分噪音，又可以利用压缩机工作时的振动搅拌冷却水改善水冷效果。图4所示的循环装置特别适用于分体式单冷空调器，因为冷凝效果的改善，不仅可以使冷凝器的结构简化和紧凑，降低制造成本;而且还可以省去室外机组中的排风扇，降 低能耗和风机噪音。以本发明的KF-30为例，制冷量为3488W（3000Kcal/h），压缩机功率500W（已包括风机），室内噪音低于40dB，调压单向阀4调定压力15kgf/cm²，参考国家标准规定，在同样制冷性能的条件下，现有的单冷空调器其压缩机功率1100W（不包括风机），噪音40～60dB。图4中12为风机。

实施例三：

如图5所示的采用双压缩机并联组合供气及组合式冷凝器的单冷空调器循环装置，主要适用于较大制冷量的分体式空调器等。采用较小功率的双压缩机甚至二个以上的多压缩机并联组合供气，在满足毛细管流量和节流前高压的前提下，相对于采用大功率单个压缩机供气则显得更为经济和合理。以常规KC-45F空调器为例，其制冷量为5230W（4500Kcal/h）压缩机功率2280W，如按本实施例采用双压缩机（或多压缩机）并联组合，在满足同样制冷量的条件下，双压缩机为0.375千瓦×2，空调器总体能耗约0.87千瓦，约相当于常规KC-45F空调器的40%的能耗。压缩机功率越大，节能效果越是明显。图5中12为风机。

本发明并不局限于上述实施，还可以适用其它普通制冷设备，如冷藏陈列柜，除湿机、冰淇淋机等。

Claims (4)

1、一种普通制冷循环装置，包括通过管路顺序联接的压缩机冷凝器、毛细管、蒸发器，制冷工质轻压缩机压缩、冷凝器冷凝、毛细管节流、蒸发器蒸发后回入压缩机，完成一制冷工作循环，其特征在于：在压缩机(1)排气出口与冷凝器(3)进口之间设有单向阀(2)，在冷凝器(3)出口与毛细管(5)进口之间设有调压单向阀(4)。

2、如权利要求1所述的循环装置，其特征在于：在单向阀（2）与冷凝器（3）进口之间串连接入用以保持高压部分压力稳定的储气筒（8）。

3、如权利要求1或2所述的循环装置，其特征在于：冷凝器（3）与储气筒（8）两者合为一体，构成组合式冷凝器（9），该组合式冷凝器（9）为一密闭筒状容器，进、出管路上连接单向阀（2）和调压单向阀（4），其筒体的外壁固结有波纹形换热翅片（10）。

4、如权利要求1所述的循环装置，其特征在于：制冷循环中用以产生高压过热蒸汽的压缩机（1）由二个或二个以上的压缩机并联组合。

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