专利名称：热交换器的除霜装置及使用该装置的除霜方法
技术领域：
本发明涉及一种热交换器，更具体地说，涉及一种除霜装置及使用该装置的除霜方法，该除霜装置可利用由冷凝器和压缩机提供的制冷剂的热量来除去蒸发器内的霜。
一般说来，蒸发器包括多片并列设置的翅片和多根制冷剂管，制冷剂流过穿过这些翅片的制冷剂管。流过这些制冷剂管的制冷剂与外部空气进行热交换，以冷却空气。这样，由于这种热交换，使翅片上产生霜。霜成为降低热交换器效率的重要因素。因此，需使用除去这些霜的除霜装置。
参见
图1，传统热交换器包括用于压缩制冷剂并将制冷剂转变成高温高压气态制冷剂的压缩机1；排气管2，它与流入制冷剂的压缩机1相连；冷凝器3，它通过排气管2与压缩机1相连，用于冷凝经过压缩的制冷剂并将气态制冷剂转换成高温高压液态制冷剂；毛细管4，它与冷凝器3相连并用于膨胀液态制冷剂并将其转换成低温低压制冷剂，使气态制冷剂与液态制冷剂混合；以及蒸发器5，它与毛细管4相连，用于蒸发混合的制冷剂，使混合制冷剂与外部空气进行热交换。蒸发的制冷剂经单制冷循环的连接管6流入压缩机1，然后再从压缩机1中排出，以便重复进行上述制冷循环。
如图2所示，蒸发器2包括多片平行设置的翅片8、多根其内可流过制冷剂并穿过翅片8的制冷剂管7以及穿过翅片8并用以除去翅片8表面上的霜的除霜管9。除霜管内的电加热丝加热翅片8，以融化霜。
但是，在上述蒸发器2中，存在着电加热丝连接到200W电源上而使150Wh电功率，即大约10％的总电功率消耗在单除霜循环上的问题。此外，由于在除霜循环期间，来自除霜管9的热量使冷冻室的温度从-18℃上升到-6℃，因此降低了制冷效率。
本发明的一个目的是提供一种热交换器的除霜装置和使用该除霜装置的除霜方法，其中用高温高压制冷剂除去蒸发器内的霜，以降低电能的消耗。
本发明的另一个目的是提供一种热交换器的除霜装置和使用该除霜装置的除霜方法，以防止在冷冻室和冷藏室内温度上升。
为了实现这个目的，本发明的热交换器包括用于压缩制冷剂并将制冷剂转变成高温高压气态制冷剂的压缩机；通过一根排气管与压缩机相连，用于冷凝被压缩的制冷剂并将其转变成高温高压液态制冷剂的冷凝器；与冷凝器相连、用于膨胀被冷凝的制冷剂并将其转变成低温低压制冷剂、使气态制冷剂与液态制冷剂混合的第一毛细管；与第一毛细管相连、用于使混合的制冷剂与外部空气之间进行热交换的蒸发器；以及与排气管和蒸发器相连并利用高温高压制冷剂除去蒸发器内的霜的除霜装置。
除霜装置包括一个与排气管相连并可流入高温高压制冷剂的旁通管、通过旁通管与排气管相连并用于膨胀高温高压制冷剂的第二毛细管、用于除霜并且其一端连接在第二毛细管上而其另一端贯穿蒸发器的除霜管、及一个在旁通管内的用于选择制冷剂在除霜循环中的路径的阀。
图1是传统热交换器的示意图；图2是表示图1中的蒸发器的视图；图3是本发明的热交换器的示意图；图4是本发明的热交换器的压焓图。
参照图3，本发明的热交换器包括用于压缩制冷剂并将其转换成高温高压气态制冷剂的压缩机101；安装在压缩机101上，流通制冷剂的排气管102；通过排气管102与压缩机101相连、用于冷凝已压缩的制冷剂并将气态制冷剂转变成高温高压液态制冷剂的冷凝器103；与冷凝器103相连、用于膨胀液态制冷剂并将其转变成低温低压制冷剂、使气态制冷剂与液态制冷剂混合的第一毛细管104；与第一毛细管104相连、用于蒸发混合的制冷剂以使混合的制冷剂与外部空气之间进行热交换的蒸发器105；以及被连接在排气管102和蒸发器105之间用于除去蒸发器105内的霜的除霜装置。蒸发后的制冷剂经单制冷循环的连接管106流入压缩机101。
除霜装置包括在制冷循环或除霜循环中的用于选择由压缩机101压缩的制冷剂或由冷凝器103冷凝的制冷剂通路的阀108；与连接压缩机101和冷凝器103的排气管102相连的旁通管107，制冷剂由于除霜循环中的阀的动作而流入该旁通管107；通过排气管102和旁通管107与压缩机101和冷凝器103相连、用于膨胀制冷剂的第二毛细管110；以及贯穿蒸发器105、用于除去蒸发器105内的霜的除霜管109。
在上述热交换器中，被压缩机101压缩的高温高压气态制冷剂通过排气管102流入冷凝器103。该高温高压气态制冷剂与冷凝器103的外部空气进行热交换，使上述气态制冷剂转变成高温高压液态制冷剂，然后流入第一毛细管104。第一毛细管104膨胀液态制冷剂，使之转变成低温低压混合制冷剂。混合的制冷剂在蒸发器105内膨胀，以便与外部空气进行热交换，使冷冻室或冷藏室内的温度下降。被蒸发的制冷剂再次流入单制冷循环的压缩机101。
在制冷循环过程中，当传感器(图中未示)检测到的温度低于规定温度，即检测到在蒸发器105内产生霜时，控制装置(图中未示出)输出除霜信号，使阀开启并使压缩机101停机。由于阀的开启，使由冷凝器103冷凝的高温高压液态制冷剂经旁通管107流入第二毛细管110。该第二毛细管110膨胀冷凝的液态制冷剂，然后将其排放到除霜管109。由于该除霜管109贯穿蒸发器105并且还与压缩机101相连，因此经第二毛细管110膨胀的制冷剂加热蒸发器105，以除其内的霜，然后再流入单除霜循环的压缩机101。
当蒸发器105的压力在除霜循环开始10秒钟后与冷凝器103内的压力相同时，控制装置使压缩机101再次起动，以向除霜管109提供高温高压气态制冷剂。此后，当蒸发器105的温度高于规定的温度时，传感装置检测出该温度，以使压缩机101停机关闭阀108。
图4是本发明热交换的压焓(P-H)图。在该P-H平面内，标号201表示排气管处的状态，202表示蒸发器入口处的状态，203表示蒸发器出口处的状态，204表示制冷剂在刚要流入压缩机前的状态。如图所示，除霜热，(即蒸发器入口处的热202与蒸发器出口处的热203之间的差)等于压缩热，(即正好在压缩机前的热204与蒸发器入口处的热202之间的差)与由压缩机的结构引起的热，(即蒸发器出口处的热203与正好在压缩机前的热204之间的差)之和。
在上述热交换器中，由于高温高压制冷剂直接流入蒸发器以除去其内的霜，因此减小了电能的消耗。此外，由于流入蒸发器的制冷剂的温度比从压缩机或冷凝器中排出的制冷剂的温度低，所以可防止冷冻室和冷藏室的温度升高。实际上，利用除霜循环，可使冷冻室内的温度从-18℃上升到-15℃。然而，大约为3℃的温差与传统除霜装置的具有大约12℃的温差相比是微不足道的数值。
虽然上面已描述了本发明的优选形式，但应理解到，本领域的技术人员在不超出本发明的精神和范围的情况下显然可作出一些变型。
因此，本发明的范围只由权利要求来确定。
权利要求
1.一种适用于热交换器的除霜装置，它具有一个压缩机、一个通过一根管与压缩机相连的冷凝器、一个与冷凝器相连的膨胀装置和一个与膨胀装置相连的蒸发器，该装置包括一根除霜管，它与压缩机和冷凝器相连，以使高温高压制冷剂流入其内，除霜管贯穿蒸发器，以进行除霜；以及用于膨胀制冷剂的装置，该膨胀装置安装在除霜管内。
2.按照权利要求1的适用于热交换器的除霜装置，它还进一步包括一个除霜管内的阀，它用于在制冷循环和除霜循环中选择制冷剂的路径。
3.按照权利要求1的适用于热交换器的除霜装置，其中膨胀装置包括一根毛细管。
4.一种热交换装置，它包括用于压缩制冷剂的装置；用于冷凝压缩的制冷剂的装置，该冷凝装置通过一根管与压缩装置相连；用于膨胀冷凝的制冷剂的第一膨胀装置，该第一膨胀装置与冷凝装置相连；用于蒸发被膨胀的制冷剂的装置，该蒸发装置与第一膨胀装置相连；以及用于除霜的除霜装置，该除霜装置的一端与连接压缩机和冷凝器的管相连，另一端与蒸发器相连。
5.按照权利要求4的热交换器装置，其中该膨胀装置包括一根毛细管。
6.按照权利要求4的热交换器装置，其中除霜装置包括与所述管相连的除霜管，该除霜管贯穿蒸发器，以便除去蒸发器内的霜；以及用于膨胀流入除霜管的制冷剂的第二膨胀装置，该膨胀装置安装在除霜管内。
7.按照权利要求6的热交换器装置，进一步包括一个安装在除霜管内的阀，以选择制冷剂循环和除霜循环内的制冷剂路径。
8.按照权利要求6的热交换器装置，其中第二膨胀装置包括一根毛细管。
9.一种热交换装置，它包括用于压缩制冷剂的装置；用于冷凝被压缩的制冷剂的装置，该冷凝装置通过一根管与压缩装置相连；用于膨胀冷凝的制冷剂的第一膨胀装置，该第一膨胀装置与冷凝装置相连；用于蒸发膨胀的制冷剂的装置，该蒸发装置与第一膨胀装置相连；以及用于除霜的除霜装置，该除霜装置的一端与所述管相连，另一端贯穿蒸发器，以在蒸发器内除霜；以及用于膨胀流入除霜管的制冷剂的第二膨胀装置，该第二膨胀装置安装在除霜管内。
10.按照权利要求9的热交换装置，进一步包括一个安装在除霜管内的阀，该阀用于选择制冷剂在制冷循环和除霜循环内的路径。
11.按照权利要求9的热交换装置，其中第二膨胀装置包括一根毛细管。
12.一种热交换装置的除霜方法，包括如下步骤检测蒸发器的温度；使经冷凝器冷凝的高温高压制冷剂流入除霜管；膨胀被冷凝的制冷剂；以及使膨胀的制冷剂流过蒸发器，以用于加热。
13.按照权利要求12的热交换装置的除霜方法，其中使制冷剂流入除霜管的步骤包括开启阀以选择制冷剂在除霜循环中的路径的步骤。
14.按照权利要求12的热交换装置的除霜方法，还包括如下步骤在蒸发器的温度低于规定温度时使压缩机停机；以及在蒸发器的温度高于冷却循环规定的温度时重新起动压缩机。
15.按照权利要求14的热交换装置的除霜方法，还进一步包括在蒸发器的压力近似等于冷凝器的压力时重新起动压缩机的步骤，该步骤用以向除霜管提供经压缩机压缩的高温高压制冷剂。
全文摘要
一种热交换器的除霜装置，包括一根与连接压缩机和冷凝器的排气管相连并可提供高温高压制冷剂流入的旁通管；一根通过旁通管与排气管相连用于膨胀高温高压制冷剂的毛细管；用于除霜的除霜管，它的一端与毛细管相连，另一端贯穿蒸发器；以及一个安装在旁通管内，用于选择制冷剂在除霜循环中的路径的阀。
文档编号F25D21/00GK1164013SQ9612395
公开日1997年11月5日 申请日期1996年12月29日 优先权日1995年12月29日
发明者朴镇求 申请人:Lg电子株式会社