专利名称：用于满液式多通道蒸发器的对称制冷剂调节器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有压缩机(A)、冷凝器(D)、蒸发器(C)以及吸气热交换器 (suction-gas heat exchanger)的制冷回路，其中制冷剂在两个步骤中被毛细管节流首 先从冷凝器到吸气热交换器(F)，和然后从吸气热交换器到蒸发器(E)。这样的回路的目的为分配制冷剂，使得蒸发器被充满，并且使在压缩机入口处的 吸气(suction gas)过热。
背景技术：
从DK 174179得知这样的回路，其中吸气热交换器冷凝到达流体容器的蒸汽，使 得只有纯液体被进一步输送。同时，热交换器控制容器中的压力，并从而调节向蒸发器的制 冷剂的流的量。制冷剂的这种流的量控制吸气的涌入(或过热)的程度，吸气的涌入(或 过热)的程度控制吸气热交换器在两个节流步骤之间以多强的程度冷却冷凝物。过程是自 调节的，并且当达到平衡时，蒸发器被充满。附图简述
图1 压缩机(A)、四通阀(B)，在四通阀⑶中能够改变制冷剂的流的方向。蒸发 器/冷凝器(C、D)是对称的，并通过具有吸入管路(G)的热交换器以及两个喷嘴例如在吸 气热交换器(H)中汇合的两个相同的毛细管(E、F)而连接。图2示出用于多通道蒸发器/冷凝器的调节器。在附图中示出3个用于连接到蒸 发器的毛细管(E)和2个用于连接到冷凝器的毛细管(F)。吸入管路(G)被引导通过显示 用于毛细管的通道的外罩(external jacket) (H)。图3示出吸气热交换器中的温度。Te为在热交换器的入口处的吸气的温度，并且 Tx为在液体侧的“几乎”恒定的温度。Tc示出冷凝器的温度相对热交换器的关系。图4和5示出以焓-log (压力)图的回路计算。制冷剂为R290，蒸发温度为-25°C， 并且冷凝温度为45°C。图4中的回路具有比图5中的回路大的制冷剂负载，其将蒸发器 (EF)更远地拉向左边。线段⑶为由热交换器转移的焓，并且线段(re)为蒸发器朝向较低 的焓的相应的偏移。在图4中，蒸发器含有相当于图5中的蒸发器的约3倍的制冷剂。
发明内容
本发明不同于DK 174179，因为缺少液体容器。代替地，被循环的制冷剂的量通过 将过量的制冷剂束缚于蒸发器中被调节到负载条件。这在制冷剂的过量时发生，通过吸气 热交换器，降低在蒸发器的入口处的焓，借此蒸汽和液体之间的比被改变——使得制冷剂 的密度被增加。构造是对称的，并且可以改变制冷剂的流，使得蒸发器和冷凝器交换它们的功能。 这为蒸发器的除霜提供了机会一或者蒸发器可适用于冷却和加热二者。该方法独立于重 力场，并且其能够在其中系统被倒转的飞机中和完全没有重力场的宇宙飞船中起作用。该方法是自调节的，并且没有可移动的零件，并因此其可被放置在难以接近的位置或其可被完全嵌入绝缘泡沫中。本发明可使用所有尺寸的系统和使用大多数制冷剂来应用——即使不是具有大 温度梯度的非共沸混合物，因为在此情况下，对于蒸发器的焓的调节将包括蒸发器的温度 的大波动。新技术手段(权利要求1)节流手段包括被吸气热交换器分离的两个节流步骤，其中通过吸气热交换器的流 速很高，以致于液体和气体不被分离。两个节流步骤可由两个喷嘴，例如两个毛细管建立，并且吸气热交换器可由满足 以下两个要求的两个同心管制成热转移性质必须足以在所有操作条件下从吸入气体除去所有流体制冷剂。在冷凝器侧的流速必须很高，以致于液体和气体不被分开。这在由大于3000的雷 诺数限定的湍流处实现。技术效果(权利要求1)冷凝物作为液体和蒸汽的混合物通过吸气热交换器，其中在压力和温度之间存在 热力学平衡。当吸气从冷凝物去除焓时，蒸汽中的一些冷凝——但是不出现压力的显著变 化，并因此也没有温度的改变。吸气以逆流通过冷凝物，并被加热到接近冷凝物的温度的温度。该过程为自调节的。试验当制冷回路具有过量的制冷剂时，会导致在蒸发器的出口处的焓的下降。焓的变 化不能通过热交换器，因为在交换器之后的吸气温度为“几乎”恒定的，并且焓的下降将因 此被转移到冷凝器侧，其中在蒸发器的入口处的焓相应地下降。在蒸发器入口处的焓的下降暗示蒸发器中的较大密度和因此的制冷剂的束 缚——这减轻了起因——即循环制冷剂的过量。类似地，当回路缺少制冷剂时这导致在蒸发器的出口处的焓的增加。焓的变化不能通过热交换器，因为在热交 换器之后的吸气温度为“几乎”恒定的——并且焓的增加将因此被转移到冷凝器侧，其中在 蒸发器的入口处的焓相应地增加。在蒸发器的入口处的焓的增加暗示蒸发器中较小的密度——并且借此制冷剂被 释放——这减轻了起因——即循环制冷剂的不足。构造是对称的，并且可以改变制冷剂的流，使得蒸发器和冷凝器交换功能。新技术手段(权利要求2)本发明能被容易地扩展以调节其中蒸发器和/或冷凝器被分成多个部分的系统。进和出吸气热交换器的喷嘴可被更多平行的喷嘴代替，使得在蒸发器/冷凝器中 的每个部分都具有各自的喷嘴。技术效果(权利要求2)分成许多平行的喷嘴不会在来自许多冷凝器部分的制冷剂的聚集方面出现任何 问题，但是制冷剂向许多蒸发器部分的分配可能是个问题，因此一些喷嘴被供应很多液体， 而其他被供应许多蒸汽。该问题通过热交换器中的湍流需求被解决，湍流确保了液体和蒸汽的均质混合物，该均质混合物随后能够被分配到许多喷嘴，而不会出现问题。实施例压缩机SC21CNX2用于R290，并在-25摄氏度的蒸发温度和45摄氏度的冷凝温度 具有750瓦的功率，相当于3克/秒的质量流。两个毛细管都具有Imm的直径和IOOOmm的 长度，相当于每分钟27. 4升氮的容量。图3示出了热交换器在30开的温度差下最多必须转移50%的制冷功率，此处为 400W，这需要90cm2的面积。吸入管路的直径为10mm，所以90cm2相当于吸入管路的约30cm 的表面。热交换器包括两个长度300mm的同心铜管。内管为具有IOmm的外径的吸入管路， 并且外管被选择具有10. 4mm的内径，使得管之间的距离成为0. 2mm。管之间的开口成为 6mm2，并且根据此能够计算出雷诺数在3200至6000的范围中，这确保了湍流。本发明的优势的概述其是用于具有满液式蒸发器(flooded evaporator)(包括具有多个平行部分的多 通道蒸发器)的系统的制冷剂的简单且高性能的调节器。可改变制冷剂的流的方向，使得蒸发器和冷凝器改变功能。其不需要调节或维护，并且其可被放置在难以接近的位置。其独立于重力场起作用，并且其可被应用在飞机和宇宙飞船中。
权利要求
1.一种制冷回路，包括压缩机(A)、蒸发器(C)、冷凝器(D)、吸气热交换器(H)以及节 流装置(E、H、F)，所述节流装置(E、H、F)包括将所述冷凝器的底部连接到所述吸气热交换 器的减小压力的喷嘴(F)以及将所述吸气热交换器连接到所述蒸发器的减小压力的喷嘴 (E)，所述制冷回路的特征在于通过所述吸气热交换器的制冷剂的流在冷凝物侧为湍流。
2.根据权利要求1所述的制冷回路，其中，所述蒸发器和/或所述冷凝器被分为多个部 分，并且其中，每个部分通过分开的减小压力的喷嘴连接到所述热交换器。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的制冷回路，具有用于改变通过所述蒸发器和所 述冷凝器的制冷剂的所述流的方向的装置(B)。
全文摘要
用于具有满液式蒸发器的制冷回路的制冷剂的调节器。制冷剂可被分配到许多分离的蒸发器通道。可以改变制冷剂的流，使得蒸发器和冷凝器交换功能。这为蒸发器的快速除霜提供了机会——或者蒸发器可以可选地应用于冷却和加热。调节器独立于重力场起作用，并且因此其能被应用于飞机和宇宙飞船中的空调系统。调节器没有可移动的零件。其具有两个节流步骤，例如被吸气热交换器分离的两个毛细管。调节器不需要调节或维护，并且因此其能被放置在难以接近的位置或者其能被完全嵌入绝缘泡沫中。调节器在所有负载条件下保持蒸发器被充满。通过将过量的制冷剂束缚在蒸发器中，循环制冷剂的量适应负载。这通过将热能拉出制冷剂而发生，借此制冷剂的密度增加。
文档编号F25B13/00GK102105758SQ200980129382
公开日2011年6月22日 申请日期2009年9月13日 优先权日2008年9月16日
发明者拉斯·克里斯汀·伍尔夫·齐默曼 申请人:拉斯·克里斯汀·伍尔夫·齐默曼