专利名称：低能耗普通制冷循环装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种低能耗普通制冷循环装置，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，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Q0＝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。
本实用新型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。
本实用新型的另一目的就是当该低能耗普通制冷循环装置用于热泵式空调器时，可以满足室外温度5℃甚至零下温度的热泵制热要求。
本实用新型的目的是通过下列技术方案加以实现的。
本实用新型包括通过管道顺序连接的压缩机、冷凝器、流量控制阀(可以是节流阀、调速阀、或毛细管当中的任意一种，生产中用得较多的是毛细管)、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，在冷凝器出口与流量控制阀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，当冷凝器内压提高以至于顶开调压单向阀，制冷工质经流量控制阀，进入蒸发器蒸发后回入压缩机，完成一制冷工作循环。
本实用新型的设计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，在压缩机排量大于流量控制阀调定流量的前提下，降低压缩机起动功率的储备和能量消耗，因此本实用新型的循环装置可以对冷凝器作如下优化，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；或者将冷凝器与该储气筒两者合为一体，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，在其筒体的外壁上可固结波纹形换热翅片，以扩大交换面积。
当该循环装置用于热泵式空调器时，为了改善热泵式空调器在室外温度低于5℃条件下的制热性能，可以根据工况将数个筒状的冷凝器串联连接，并且在各个冷凝器中设置小功率的电热管；相应的还必须设置两套流量控制阀，以满足制冷工质双向循环进行制冷或制热的要求。
本实用新型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。本实用新型中，由于在压缩机排气口和流量控制阀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。在压缩机排量满足流量控制阀根据制冷负载所调定的制冷工质流量要求的条件下，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KC－30空调器，压缩机功率为1100W，而采用本实用新型的循环装置，在满足国家标准同样制冷量的条件下，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。
3、由于可以在单个组合式冷凝器的水冷槽设置电热元件，或者在数个串联的筒状冷凝器内设置电热管，当该循环装置用于热泵式空调器时，可以改善现有热泵式空调器在室外温度低于5℃时的制热效果，拓宽热泵式空调器的使用范围。
如下图1是本实用新型基本循环装置的示意图。
图2是本实用新型包含储气筒的循环装置示意图。
图3是本实用新型采用组合式冷凝器的循环装置示意图。
图4是本实用新型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。
图5是本实用新型用于热泵式空调器的循环装置示意图，图中细实线方向表示制冷循环，虚线方向表示制热循环。
本实用新型将结合附图及实施例作进一步详述。
实施例一如图1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、可调节流阀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节流阀的调定流量，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，即刻可在节流阀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，可以改变节流阀5进口处的高压部分压力，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，节流阀流量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2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、调速阀13、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3所示的采用组合式冷凝器的单冷空调器循环装置。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进入该组合式冷凝器9，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3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。以本实用新型的KC－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3中12为风机，14为毛细管节流器。
实施例三
如图4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4中12为风机，14为毛细管节流器。
实施例四按照本实用新型的设计思想，对本实用新型基本循环装置稍作改进，即可适用热泵式空调器，如图5所示。室外换热器19由三个筒状的冷凝器15串联而成，在各个冷凝器15内密闭设置小功率电热管16，当室外温度低于5℃时，可以用电热管16加热各冷凝器15内的制冷工质，促进制冷工质的热交换，在室外换热器19内充分蒸发，避免液击。图5中17为四通阀，18为室内换热器。以KC－30R热泵式空调器为例，制热量3480W(3000Kcal／h)。压缩机功率750W。电热管10W×3，调压单向阀调定压力15kgf／cm2。
另外，为了便于压缩机排气与吸气的平衡调节，可以对循环装置低压部分管路连接工艺作些调节，如在接头处设置缩颈或者在低压部分设置节流阀加以平衡。
权利要求1.一种低能耗普通制冷循环装置，包括通过管路顺序密闭联接的压缩机、冷凝器、流量控制阀、蒸发器，制冷工质经压缩机压缩、冷凝器冷凝、流量控制阀节流、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)出口与流量控制阀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，其特征在于流量控制阀可以是节流阀(5)或调速阀(13)或毛细管节流器(14)当中的任意一种。
3.如权利要求1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，其特征在于在单向阀(2)和调压单向阀(4)之间的室外换热器(19)由2－4个筒状冷凝器(15)串联构成。各个冷凝器(15)内密闭设置有电热管(16)。
专利摘要本实用新型涉及一种低能耗普通制冷循环装置，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和流量控制阀之间的冷凝器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，在压缩机排量大于流量控制阀的调定流量的前提下，可降低压缩机起动功率的储备和能量的消耗。
文档编号F25B41/04GK2119616SQ92203500
公开日1992年10月21日 申请日期1992年3月2日 优先权日1992年3月2日
发明者陈林建, 陈长泉 申请人:陈林建