专利名称：带有过冷流量控制阀的致冷器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及致冷系统，特别是涉及用于家用冰箱和冰柜的致冷系统。
至今的家用冰箱和冰柜的致冷系统设计都要求低成本和高可靠性，这两点都要求简化设计，并使用数目最少的零部件。典型的冰箱和冰柜都使用一种气化压缩系统，该系统具有一个在回路中和一个冷凝器相连的小功率电机驱动的密封的压缩机，一个蒸发器，一个附属的积液器，以及一个在冷凝器和蒸发器之间的致冷剂节流器。为了得到高的能量效率，期望对于压缩机运行时间采用较高的工作循环，同时又能对高环境温度条件维持足够大的余量。因此使用对被冷却的箱体内的温度有响应的恒温器来循环操作压缩机，这对保持预选的温度是必要的。根据正常的室内温度和通过隔热层吸入要冷却的空间的热量，压缩机的工作循环值为50%至60%，这里留有余量，但在极高环境温度下或者要伸入被冷却箱体内部经常打开门的情况下压缩机就需要连续运行。
最普通采用的节流器是一根毛细管，要针对一组环境温度和箱内温度条件下的最佳效率来确定该毛细管的尺寸。作专用节流器使用的毛细管的优点是成本低，可靠性高，并且由于容易和蒸发器至压缩机的返回管路放置成热交换关系而提高了效率。
在单一环境温度和恒定负荷条件下稳定运行的毛细管系统在针对这些条件确定了毛细管尺寸时是非常有效的。在这样作时并且在系统正在平衡条件下运行时，进入毛细管的冷凝剂出口处的致冷剂是一种标准的或轻微的过冷液体。这种液化的致冷剂流过毛细管并且经受相当大的压力降低，一直到致冷剂进入蒸发器，在蒸发器中致冷剂挥发，从冰箱或冰柜的内部吸收热量。
因为致冷剂在一个闭合的系统中流动，并且由于通过毛细管的实际流速取决于致冷器中的压力和蒸发器中的压力之间的压差，所以负荷条件的任何变化都将影响系统的运行。在冰箱和冰柜情况下，运行条件的改变可能来源于室内环境温度的变化，这种变化影响冷凝器的热扩散;还可能来源于内部条件的变化，这种变化可能由门的开关以及增加影响蒸发器负荷的热物品而决定的。再有，因为该系统必须循环运行以便对极端条件留有余量，所以冰箱中的恒温器使压缩机循环交替地接通和断开，在压缩机断开时，压力趋向于使整个系统平衡。使毛细管中的液体致冷剂消失，毛细管变成了完全是由气体充满的。运行条件这些变化的结果是，致冷系统经常在偏离冷凝器和蒸发器的最佳温度和压力的条件下运行，因此损失了系统的能量效率。
某些这些影响可用各种方式减至最小。例如，为了将在毛细管中形成的气体(这些气体有降低系统容量的趋势)降至最小，通常焊接或放置毛细管使其与蒸发器至压缩机的返回管路成热传输关系。因为普通的最佳条件是让系统在例如50%的运行循环值下运行，所以在确定毛细管尺寸时要“宽松一些”，或者将节流性能降低一些，这样作就能使起动期间蒸发器快速充满，并且在循环的休止期间内的空吸和排放压力快速平衡。
蒸发器快速充满能让系统快速达到高运行效率，因此降低了运行循环期间压缩机的总运行时间，但蒸发器一旦充满，这种类型的系统趋向于让气体进入毛细管并且直接通入蒸发器。当气体从冷凝器通到蒸发器时，气体根本不会产生在蒸发器中进行有效冷却所必须的变为液体并且再变回气体的相变。这不仅给压缩机增加了不会致冷的质量流，而且把热量传到了蒸发器内，因此降低了系统的效率。在运行循环结束压缩机断开时，在毛细管两端的冷凝器和蒸发器之间压力相当快地达到平衡，这就使热气和液体进入蒸发器。这就给蒸发器增加了热量并且降低了整个系统的效率。但快速平衡允许廉价的分相压缩机电机(起动转矩相当低)在短的休止循环后重新起动。
另一方面，如果系统使用一个“紧的”或者节流更多的毛细管，该系统在稳态运行条件期间趋向于有一个略大一些的效率，但在起动期间蒸发器的充灌很慢，从而在整个运行循环期间可能失去在效率方面获得的优点。再有，平衡时间很长，使在短休止循环后压缩机可能有起动困难，这是因为起动转矩不能克服冷凝器中剩余的反向压力的缘故。
在较大的致冷系统中，解决这些问题的办法是使用一个受控的膨胀阀作节流器来取代毛细管。这种类型的阀一般使用由致冷测量元件操作的膜或软管，该元件探测系统中某点的温度、打开或关闭位于蒸发器入口的阀以改变这点的流量。但用这种类型的阀代替小型致冷系统中的毛细管一是体积太大，二是极为昂贵。
本发明通过在冷凝器出口和毛细管入口端增加一个新颖的过冷流量控制阀，为使用毛细管节流器的家用冰箱和冰柜提供一种改进的并且是更有效的致冷系统。
该流量控制阀是一个内部独立的单位，它调制流量使流量和流过该阀的致冷剂的过冷量成比例。当过冷量降低到低于一个规定的最小正值时该阀被设置成完全关闭，并且当压缩机停止运转以阻止系统平衡并且阻止热的致冷剂进入蒸发器的任何流动时该阀仍旧保持关闭。当压缩机起动时，致冷剂必须排放到压力已经升高了的冷凝器中，这是因为在该流量控制阀两端压力不平衡之故。虽然该压力在休止循环期间由于冷凝器的冷却已经下降到低于正常的运行压力，但压缩机仍需要一个高起动转矩的电机，而不是对运行条件来说有较高功率额定值的电机。通过使用电容起动电机就可提供较高起动转矩。在压缩机重新起动后，冷凝器中的压力将要升高，一直到在出口处出现过冷的液体时为止。当在出口处的液体达到预定的最小规定的正过冷值时，流量控制阀开始打开并让致冷剂流到毛细管内，并且因此流到蒸发器内。随着过冷量的增加，流量控制阀提供的流量也增加。并且这一流量的增加使蒸发器得到期望的灌注。
在本系统中，毛细管的尺寸使其成为明显宽松的管或节流较少的管，压降比正常值低，其余的压降在流量控制阀的两端发生。因此，毛细管两端的压降保持正比于致冷剂的质量流速，而流量控制阀两端的压降反比于该质量流速，这是因为阀随着质量流的增加打开的更大，而该增加的质量流趋向于正比于冷凝器出口处致冷剂的过冷量。由于流量控制阀在冷凝器出口处的过冷量降到最小规定值前是关闭的，所以气体在运行循环期间就没有任何时间进入毛细管。
流量控制阀是一种响应于实际流过该阀的致冷剂的过冷量的独立单元。按着该阀的优选实施例，阀壳有一个连到冷凝器出口的入口，以及一个连到毛细管入口端并且通到蒸发器的出口，该阀壳在该入口和出口之间确定了一个第一室。在该入口和出口之间的第一室中装配一个密封软管形式的可移动壁件。靠近入口的部份或端部相对于阀壳固定，而相对的或可移动的部份或端部携带一个阀件。在阀壳上靠近出口处装配一个阀座，并且该阀座与阀件是可以啮合的，从而在该阀全部关闭时就能密封或阻止致冷剂自入口至出口的任何流动。软管的内部确定了一个第二室，其中充以饱和状态下的一种致冷剂，该致冷剂可以和系统的致冷剂相同，也可以是一种饱和压力比系统中的致冷剂的饱和压力大的液体。为了得到较好的响应，第二室包括一个管状部份，该管状部分向后伸入入口管路中并且暴露于进入的致冷剂，从而即保证了在系统致冷剂和第二室中的致冷剂之间最有效的热传输。因而第二致冷剂和温度将紧密跟踪第一室中的致冷剂和温度。
必须按着第一室中周围的致冷剂把最小规定的过冷值或设定值选择得足够高，以便保证在第一室中不存在过冷液体的情况下该阀决不会打开，并且保证在任何气体可能进入毛细管之前该阀总是关闭的。另一方面，该设定点又不可能太高，否则系统起动后打开阀时在促进起始的流动方面就会有困难。
还发现，如果将流量控制阀靠近压缩机和至压缩机的致冷剂返回管路定位，则流量控制阀在打开和关闭的响应时间都较快。该阀与在至阀的入口处的平行于至压缩机的返回管路延伸一短距离的管道成垂直位置放置。将两个管放置成热传递接触关系。为此，将两管沿接触的长度方向焊在一起。还可以使用将两管装配在一起的弹簧卡，不仅将它们保持在一起，而且也用来在两管间传导热量。已经发现，传热接触还应尽可能既靠近压缩机，又靠近阀体。
已经发现，在压缩机停止后，阀开始关闭后有时阀又重新打开，并且这种情况是由冷却该阀到低于设定点(低于该设定点阀将打开)的温度的阀体内的液体致冷剂的挥发引起的。就现在这个阀而论，这种冷却可能来源于在至毛细管的入口处阀外部的致冷剂的体积。基本上消除这一冷却体积的方法可以是在阀孔的出口侧将填充插入物放入阀壳内，或者可以是重新成型阀壳本身以便减少这一空间。在挥发时引起足够的冷却使阀和阀壳冷却到设定点以下(在设定点，阀将开始重新打开)的这一部位，最终的阀是没有足够大的致冷剂体积的，因此该阀仍然保持关闭直到压缩机重新起动。以下对附图加以简述。
图1是加入了按本发明构造的流量控制阀的一个致冷系统的示意图;
图2是按本发明构造的一个优选的流量控制阀的剖面图;
图3是按本发明构造的另一个优选的流量控制阀的剖面图;
图4是加入了本发明的一个冰箱的后视图;
图5是该流量控制阀的装配分解图;
图5a是从图5的5a-5a线剖取的一个剖面图;
图6是按着本发明的另一个实施例类似于图5的一个分解图;
图6a是沿图6的6a-6a线剖取的一个剖面图;
图7是一个改进的流量控制阀的放大的垂直剖面图。
现详细参照附图，图1是典型家用冰箱和冰柜蒸发压缩制冷系统10的示意图。系统10包括一个出口和冷凝器14相连的最好为密封型的电机驱动的压缩机12以及一个装在隔热室22里面的蒸发器16，并且蒸发器16的回流返回到压缩机12的入口。这个系统是一个充以诸如R12之类的适当制冷的系统，并且为了在冷凝器14和蒸发器16之间提供必要的节流，一般使用毛细管18作为膨胀控制装置。虽然图1中没有表示出，但一般总要将毛细管连接成能和压缩机12和冷凝器14之间的管路实现热传导接触，其中对毛细管的指定内径和长度要仔细确定。按本发明，将一个控制阀20连接在冷凝器14和毛细管18入口端之间的管路内。
为了将室22维持在期望温度下，提供一个适当的恒温器19，恒温器19根据置于室22内部用于探测室22温度的一个热敏元件21而动作。恒温器19通过连接或断开自电源线23至驱动压缩机12的电动机的电源的电接点进行动作。这样一来，当进入室22的热量使热敏元件21探测到的温度升高到一个预定值时，恒温器19中的接点将要闭合，给压缩机通电一段时间，直到室22的温度下降到一个较低的温度时为止，这样就把恒温器19和压缩机12断开，一直到该温度再次升到这一预定值时为止。
很清楚，压缩机12运行的时间长度(即运行循环)取决于室22周围的环境温度以及该系统的其他部件，还取决于其他一些因素，诸如室22内部的热负荷，可能进入外部热空气的任何门的开闭次数。因此在大多数情况下，要确定该系统的大小，使压缩机有50%左右的运行循环或运行时间，但这一比例数有可能变大，尤其是在门经常开闭或环境温度高时更是如此。类似地，若将冰箱或冰柜置于环境温度低处，运行循环就可能低得多。
图2示意地表示了控制阀20的一个实施例，图中表示的是其纵剖面。阀20包括一个短的管状阀壳26，阀壳26的一端焊上一个入口连接件28，入口连接件28有一个和来自冷凝器14的管道相连的直径变小的入口开口29。另一端是一个出口连接件30，它和入口连接件28类似并有一个直径变小的出口开口31，出口31又通过适当连接件和毛细管18的入口端相连。
用普通的示意图来表述控制阀20的内部结构，阀20包括一个穿过壳26的入口侧延伸的入口板32，板32有多个穿过板32伸展的入口开口33，开口33要提供足够大的面积以便让致冷剂从入口连接件28自由流入壳26的内室36中。在另一端，室36是由一个出口板34封闭的，板34横穿壳36延伸并且和壳26成密封关系，板34在它的中央开口处确定了一个阀座35，阀座35和入口连接件28以及出口连接件30成共轴关系。
这样，就由阀壳26和两个板32和34确定了一个第一室36，阀动作机构就定位在这个室内。在室36里面的入口板32的侧面形成一个凸台38，凸台38的作用是充作细长伸缩软管40的一端的支座，软管40的另一端由阀件42的基座43封住，阀件42又有一个尖部46，适于和阀座35啮合。将软管40设计成能沿纵向自由膨胀，使阀件42能够在室36内从在出口板34上设置的阀座35开始纵向往复来回移动。这样，就在软管40的内部由该软管40确定了一个和第一室36完全密封的第二室44，并且给第二室44充以标定数量的适当的制冷剂，该制冷剂或者可以和该系统中使用的制冷剂相同，如R12，或者是在饱和条件下在相同温度时有较高蒸汽压的致冷剂，如R500。校准这一变化量以便保证，只要第一室中的条件使该系统制冷剂的过冷量低于一个预定的最小值或设定点，该阀就完全关闭。仅仅在过冷量超过了该设定值时，阀打开，使过冷的液体致冷剂进入毛细管。
应该注意的是，管状部份48从凸台38凸出来，并且在极低温度条件下可与阀件基座43啮合以限制阀件42离开出口板34的移动。伸长管49装在管状部分48内，并且因此构成第二室44的一部分。向后伸展穿过入口的伸长管同进入的致冷剂进行传热接触，从而即可保证第二室44中致冷剂的温度尽可能紧密地跟踪进入的致冷剂的温度，保证阀的响应时间有一个最小的延迟。还应注意的是，可以确定通过阀座35延伸的阀件尖部46的形状，使其能在阀件42根据阀内的压力和温度的变化移动到不同的轴向位置时和阀座35保持变化的间隙大小。
当压缩机12断开并且不运行达某个时间时，阀20关闭，阀件尖部46与阀座35紧紧啮合在一起，从而即可靠地阻止制冷剂自入口至出口的任何流动，并且因此阻止了制冷剂自冷凝器至蒸发器的流动。在休止循环过后再启动压缩机时，压缩机从蒸发器抽吸出剩余制冷剂并使其进入冷凝器，从而引起冷凝器内压力的增大。由于在冷凝器出口处的制冷剂已经处在相对来说较冷的温度，因此影响整个冷凝器的压力增加使冷凝器出口和入口处的致冷剂相对于控制阀20而言处于过冷状态。这一压力增加作用在室44内的致冷剂上，保持室44内的制冷剂和输入的致冷剂在同样低的过冷温度上，这就使室44内的体积减小。这样一来软管40收缩并向入口方向移动阀件42，从而使阀件尖部46从阀座35处移开，阀打开，使致冷剂开始流入毛细管，并且因此流到蒸发器。当压缩机开始启动时，阀件42的打开是逐渐发生的，并且在阀的两端存在着相当大的压降，因此冷凝器和蒸发器之间的整个压降只有一部份加在毛细管的两端。由于阀件42进一步从阀座35处移开，所以最终的节流压降降低了控制阀20两端的压降并且增加了毛细管18两端的压降，并且致冷剂的总质量流增加了。在蒸发器被加热到比正常运行温度显著高的温度的情况下(无霜冰箱或冰柜在除霜循环后就是这种情况，其中的蒸发器已由除霜电加热器进行了额外的加热)，致冷剂流速达最大值，阀20处在相当宽的打开位置，因此几乎所有的压降都加在毛细管18的两端，并且必须确定毛细管的尺寸以便在这些情况下能允许这一流动。
由于在工作循环时压缩机连续运转，致冷室22将继续冷却并且蒸发器的温度也将下降。因此在致冷剂的总质量流中有下降，在冷凝器14出口的过冷将减少并且阀件42趋向移动关闭件到关闭状态。但，只要在冷凝器出口存在过冷状态，则阀门将保持在打开状态。
当由于任何理由，例如探测室22最低温度的恒温器19动作，使压缩机12停止，就不再有进入冷凝器14的任何致冷剂流动，出口处的压力趋向于随着液体致冷剂继续通过阀20流动并进入毛细管18而增大。一旦该压力达到仍旧在过冷范围内的一个设定值，阀件42关闭，因此尖部46密封了阀座35，阻止制冷剂从冷凝器进一步流向蒸发器。这就保证没有任何蒸汽进入蒸发器，并且只要压缩机处于休止循环，就会阻止热量从冷凝器传输至蒸发器。由于致冷剂高过过冷阀而进入蒸发器的蒸气可能会降低系统的效率，因此阻止了休止循环期间的致冷剂流动也就阻止了蒸发器的加热，并且因此阻止了室22的加热，如果不存在阀20，就可能发生蒸发器和室22加热的情况。
虽然冷凝器中的压力在压缩机休止循环期间从致冷剂的冷却状态连续下降，但在下一个运行循环开始压缩机重新启动时，在压缩机的排放侧趋向于有一个相当大的反向压力，并且这个反向压力要求压缩机电机有一个比允许压力在冷凝器和蒸发器之间处于平衡状态下要求的启动转矩高得多的启动转矩。使用高起动转矩的压缩机电机就可克服这一问题，并且发现使用电容起动的压缩机电机容易提供足够大的起动转矩，这种压缩机的重新启动是不存在问题的。
压缩机重新起动后，因为关闭了阀20而在冷凝器和蒸发器之间产生了压力差，运行条件的重新建立会比压力平衡情况下更加迅速。蒸发器更加迅速地重新充满，其结果是对运行循环期间的指定的冷却量而言，压缩机运行时间缩短了。
图3中的58表示控制阀的另一个实施例，应该理解，该阀在图1所示系统中所处位置与控制阀20相同。该控制阀包括阀壳60，阀壳60包括杯形的入口件61和出口件62，它们每一个都有外围的凸沿63和64。横向隔板件65定位在壳60内，件65也有一个外围的凸沿66，凸沿66以夹心的形式卡在凸沿63和64之间，然后围绕其周边进行钎焊以便壳60均匀一致。给入口件61提供一个要和冷凝器14相连接的中心入口连接件16，给出口件或下端62提供一个还要和毛细管18相连接的出口连接件68。当将控制阀58定位在系统中时，最好将入口连接件67定位在最上边，并且连接件67和68之间的轴向要基本上对齐。应该将该阀定位在系统的较低点，以便保证自冷凝器14至入口连接件67里的正向液体流动。
隔板件65将壳60的内部分隔成一个入口室71(在入口件61和隔板65之间)和一个出口室(在隔板65和出口件62之间)。在入口室71中，在距隔板65一个隔开的距离定位一个支撑板74，板74有一个外周边76，将外周边76通过焊接或钎焊固定到入口室71中的凸沿66和隔板65上，支撑板74有多个开口77以保证在室71内支撑板74两侧的自由液体沟通。
在支撑板74和隔板65之间定位一个按上、下膜件81和82形式构成的可移动的壁件，它们围绕着边83密封在一起并且在它们之间确定一个室80。上膜件81相对于支撑板74是固定不动的，而下膜件或可移动膜件或可移动壁件82在下端携带一个焊接上或铜焊上的杯84，杯84携带一个阀密封件86，密封件86可由适当的弹性材料构成，如聚四氟乙烯，或者由完全可和该系统的致冷剂混用的适当的类似橡胶的弹性材料构成。又让阀密封件86与围绕开口88构成的阀座87接触，其中的开口88是穿过隔板件65的并且提供入口室71和出口室72之间的唯一沟通关系。如果期望这样，可以确定杯84或其它部件的形状使杯84能和隔板65啮合，从而就限定了杯84和密封件86靠向阀座87的移动，从而就将冷流对形成密封件86的材料的影响减至最小。
为了将上膜件81固定就位，将它固定在连接件90中的一个凸沿91上，凸沿91通过一个珠状焊缝92固定就位在支撑板74的下侧上，焊缝92是在支撑板94上方的连接件90上形成的。连接件90的上端有一个开口端94，其中密封地固定管95的端部，管95穿过入口连接件67向上伸展。在连接件90的下端，管95与上膜件81中的开口96进行密封配合，因此管95的内部和室80是完全液体沟通的，但和入口室71和出口室72却是密封的。因此，在饱和条件下，室80以和控制阀20的第二室44相同的方式充以第二致冷剂。
因此很明显，图3中的阀和图2中的阀的工作方式相同。即只要在入口室71和入口连接件67中的液体的条件是高于过冷水平的温度和压力，阀密封件86就与阀座87紧密啮合在一起，阻止入口室71和出口室72之间的液体沟通，并且因此阻止通过阀的任何流动。在系统运行时一旦过冷条件存在，这种过冷将降低入口室71中的温度和/或增加室71中的压力，因此将要降低第二室80中的温度并增加室80中的压力，这一结果使阀密封件86自阀座87移开，因此致冷剂将按和上述相同的方式通过阀流动。
图4表示按本发明的冰箱110的背面。冰箱110有一个箱体111，箱体111有一个后板112，后板112的下部有一开口，露出机器室114，其中装有压缩机116和致冷系统的其他部件。压缩机116包括一个入口管路118，管路118又和一垂直管路119相接，管路119沿后板112向上伸展至蛇形管冷凝器121的上部，冷凝器121和后板112适当分开一定距离以便进行充分的空气循环和热传输。
在冷凝器121的底部，致冷剂通过连接管123接到干燥器筒122，并且从干燥器筒122的出口通过管路126接到最好按下述构成的一个流量控制阀124上，流量控制阀124的出口与向上延伸至蒸发器129的毛细管128相接，蒸发器129装在箱体111内，毛细管128与返回管路131一般成热传导关系，管路131自蒸发器129的出口反向伸展至压缩机116。如图5和6所示，在干燥器和流量控制阀之间的管路126的一部分134平行延伸到靠近压缩机116的返回管路131的一部分136，并且和部分136成邻接接触关系。已经发现，通过在部分134和136之间进行热传递，在压缩机启动和停止时都通过热传递改善了流量控制阀124的响应。这样，当压缩机断开时，热的压缩机通过该返回管路将热量送回，产生了加热控制阀并因此使该阀向其闭合位置偏离开的趋势。另一方面，当压缩机起动时，在返回管路中的直接压降使温度降低，因此通过冷却进入阀内的致冷剂也就趋向于冷却了流量控制阀，因而阀的打开更快并且该阀能允许压缩机起动后以最小的延迟时间穿过整个系统流动。
图7详细地表示了一个改进的流量控制阀124，阀124一般来说类似于图3所示的阀。该阀包括上、下阀壳体143和146，它们是分别有凸沿144和147的相对的杯形部件，并且围绕着中央隔板件151上的一个凸沿152的任一侧上的边缘将壳件143和146固定在一起，隔板件151穿过壳143和146的内部横向伸展，将该内部分成上室153和下室154。在上壳143的中央有一个连接件以便接纳来自干燥器筒122的管路126，而下壳146也有一个在148处表示的和毛细管128相连的一个出口管。
在上室153内定位一个支撑件或支撑板156。板156在距隔板件151一定距离处横过该室153，板156在外周凸沿157处刚性地固定到隔板件151上。支撑件156包括多个开口158，以便让致冷剂通过该支撑件自由地流到靠近隔板件151的一点。在支撑件156和隔板件151之间的空间里，定位一个由上、下膜件161和162(它们形成了一个密封室160)组成的组合件。上膜161刚性地固定到连接件164上，件164又刚性地装在支撑件156上并和管166相接，管166形成了室160的一部分，并且向上伸入入口管路126一定的距离，以便在室153中的液体和密封室160中的液体之间进行热传输。下膜件162的中央部分携带一个刚性固定的杯168，杯168携带一个弹性的阀密封件169，阀169适于与位于隔板件151中央的阀座开口171进行阀动接触。
虽然室153和154包含充满该系统的致冷剂，但包括管166在内的室160是和系统致冷剂隔绝开的，并且给室160充上饱和状态下的致冷剂，这种致冷剂可能和系统致冷剂相同，或者可能是在饱和条件下在相同温度时蒸汽压更高的致冷剂。仔细校准室160内饱和致冷剂的体积，从而就能保证，通过移动下模件160就可打开和关闭该阀，因此使阀密封件167自阀座171来回移动。这一装填量足以使阀正常关闭直到室153内并且因此在室160内的压力和温度达到低于过冷条件的一点设定点时为止，从而即保证了自冷凝器给室153充以过冷液体。在这些过冷条件下，室169中的致冷剂被压缩，允许下膜件162向上移动，从而将密封件169从阀座171处移开。在上述情况进行时，阀被打开，并且致冷剂现在可以通入毛细管128和蒸发器129中，使箱体111得以冷却。因而，只要压缩机116运行，流量控制阀124就以调制方式动作，从而就保证了只有过冷液体才被允许进入毛细管128。这样一来，随着室153中的过冷量的增加，阀密封件169移动到离阀座171更远的地方，以便让增大的液体流进入毛细管，而仍旧低于设定点的过冷量的降低使阀密封件169移动到离阀座171更近的地方，以便提供附加的节流并且使进入毛细管的流量减少。
当来自恒温器表示箱体111的该室中的温度处于它的最低点的控制信号使压缩机116停止运转时，就不再存在进入冷凝器121的任何流动，其结果是降低了室153中的过冷状态并且最终出现在冷凝器出口存在蒸汽的状态。在没有流量控制阀124的情况下，这些蒸汽可能随后进入毛细管，并且因此进入蒸发器129，引起一种加热效应，这种加热效应可能会抵消某些较早的冷却作用。为防止这种情况，一旦过冷状态被降低到低于设定点，就关闭该流量控制阀，并且阀密封件169就要移动，和阀座171密封啮合，从而就阻止致冷剂从冷凝器进入毛细管的任何流动。通过在压缩机断开时保持阀闭合，使由通过毛细管的气流产生的热不会传到蒸发器中，并且趋向于变成剩余液体留在冷凝器中，因此在压缩机重新起动让流量控制阀打开后，过冷条件的重新建立相当迅速。然而重要的是，在压缩机处于休止循环时该阀并没有重新打开。在某些情况下，已经发现以效率的合理损失可使阀重新打开，并且相信，这样做的原因之一是在室154中存在大量液体形式的致冷剂。已经发现，在压缩机停止工作并且阀关闭后，室154中的液体致冷剂由于来源于现存的压差的穿过毛细管的附加流动而逐渐挥发。在室154中转变成气体的该致冷剂的相变产生了一种趋向于把热量从隔板件151的另一侧吸收到下述部位的冷却作用，该部位就是膜室160的条件使该致冷剂产生足以使阀重新打开的过冷状态的部位。一旦在休止循环发生这种情况，阀将不重新关闭，并且流量控制阀就没能阻止热量传到蒸发器。
为了解决这一问题，已经发现，通过将下室154的体积减少到一个绝对的最小值，就有可能有效地阻止阀的重新打开。为此，可以用一由适当塑料材料(如尼龙)构成的插入物173基本上将下室填满，或者可将出口管148的长度缩短，使至毛细管128的入口尽量靠近阀座开口171。当然，也可通过重新成型下壳146来减少这一体积，从而使下室体积最小。
为了进一步阻止压缩机停止工作时该阀的重新打开，并且也为了增加压缩机重新起动后阀重新打开的响应时间，已经发现，可以期望在靠近压缩机116的位置安装流量控制阀124，并且实际上让至流量控制阀124的入口管路和压缩机自蒸发器的返回管路131实现热交换接触。由于流量控制阀124应安装在和沿一个垂直轴安置的入口管路126和出口管路148相垂直的位置上，最好将入口管路126的上端弯成一个角度，以便延长一段和返回管路131平行并尽可能距压缩机近的短距离，从而使在入口管路126和压缩机本身之间的返回管路131的长度最小。为了有助于实现热传导接触，要通过图5所示的金属卡子把这些管路固定成邻接接触关系。金属卡最好由弹簧钢扁带176构成，扁带176围绕管路并邻接接触，因此在两个管路之间进行的热传输不仅通过管路之间的邻接接触实现，也通过围绕每根管路周边的相当大部分的金属卡子本身实现的。
图6表示另一种不同的安排，其中没有金属卡子176、焊缝179固定到两个管上，不仅将两管固定成邻接接触关系，而且也通过焊缝本身提供了热传输。
通过在返回管路131和通至流量控制阀124的入口管路126之间提供热传输，使流量控制阀124在压缩机116的起动和停止这两方面的性能都得以改善。当压缩机停止时，通过从相当热的压缩机，返回穿过返回管路137，至入口管路126的热传输，进一步阻止了流量控制阀124和室160的冷却。由于管路126中的管路166形成室160的延伸部分，因此来自于返回管路131的热传输使管路126迅速加热，这又使热量加到160室和管路166中的致冷剂上，从而即可保证只要压缩机停止阀124就可靠地保持关闭。当压缩机重新起动时，由于压缩机的空吸作用，返回管路131随着其中压力的降低而趋向于立即冷却。因此，返回管路131中的这一冷却要从管路126吸收热量，从而进一步在室160和管路166中产生冷却，这就将保证在通过从冷凝器121流入致冷剂产生过冷条件时该阀门能迅速打开。
由于采用了这些措施，流量控制阀124能更迅速和更可靠地动作，不仅在压缩机起动和停止时该阀能迅速打开和关闭，而且能在休止循环期间避免阀的任何可能的重新打开，阀的这种重新打开能导致系统的效率损失。
权利要求
1.一种致冷箱，包括一个室、一个压缩机、一个冷凝器、一个在所说室中的蒸发器、一个连接所说蒸发器和所说冷凝器的毛细管，它们都位于包含一个第一致冷剂的闭合回路内，一个根据所说室内的温度有选择性地给所说压缩机通电以维持所说室内温度在预定范围的恒温器，一个在所说冷凝器和所说毛细管之间的流量控制阀，所说流量控制阀有一个确定了一个第一室的阀壳，一个至所说连到所说冷凝器的第一室的入口，一个从所说第一室至所说毛细管的出口，一个在所说阀体的所说出口处的阀座，一个在所说第一室内确定一个第二室的可移动的壁件，所说可移动的壁件固定到所说阀壳上，一个通过所说可移动壁件的移动可相对于所说阀件来回移动动作的阀件，所说第二室充以预先确定数量的饱和的第二致冷剂，因此当所说第一室中的所说第一致冷剂的过冷量大于予定的数量时，所说阀件与所说阀座分隔开，并且当所说第一室中的所说致冷剂的过冷量小于所说预定的数量时，所说阀件被移动到与所说阀座啮合，所说阀件与所说阀座的啮合就阻止了所说第一致冷剂从所说入口至所说出口的任何流动。
2.如权利要求1所述的致冷箱，其中所说的可移动壁件是一种一部分固定到所说阀壳，另一部分固定到所说阀件上的软管。
3.如权利要求1所述的致冷箱，其中所说第二致冷剂与所说第一致冷剂相同。
4.如权利要求1所述的致冷箱，其中所说的第二致冷剂的蒸气压比相同温度下的所说第一致冷剂的蒸气压高。
5.一种致冷箱，包括一个室、一个压缩机、一个冷凝器、一个在所说室中的蒸发器、一个在包含一个第一致冷剂的闭合回路中连接所说冷凝器和所说蒸发器的毛细管，所说回路包括一个自所说蒸发器至所说压缩机的返回管路，一个根据所说室内的温度有选择性地给所说压缩机通电以维持所说室内温度在予定范围内的恒温器，一个在所说冷凝器和所说毛细管之间的过冷流量控制阀，所说流量控制阀有一个阀壳，一个连到所说冷凝器的至所说阀壳的入口管路，一个自所说阀壳至所说毛细管的出口，当在所说入口管路的致冷剂的过冷量大于一个予定数量时所说流量控制阀动作，打开所说的阀并让致冷剂从所说冷凝器流入所说毛细管，并且当在所说第一室中的所说致冷剂的过冷量小于所说予定数值时关闭所说的阀，阻止致冷剂流入所说毛细管，所说流量控制阀壳在所说致冷箱中靠近所说压缩机定位，使所说入口管路与所说返回管路成热传导接触。
6.如权利要求5所述的致冷箱，其中包括固定到所说管路并且固定到所说返回管路的传热装置。
7.如权利要求6所述的致冷箱，其中所说的传热装置是一种在所说管路和所说返回管路上伸展的金属卡子。
8.如权利要求6所述的致冷箱，其中所述的传热装置是一个焊接的接点。
9.一种致冷箱，包括一个室、一个压缩机、一个冷凝器、一个在所说室内的蒸发器，一个在包含一种第一致冷剂的闭合回路中具有一个连到所说蒸发器的出口以及一个连到所说冷凝器入口的毛细管，一个根据所说室的室内温度有选择性的对所说压缩机通电以维持所说室内的温度在一个予定范围内的恒温器，一个在所说冷凝器和至所说毛细管的所说入口之间的流量控制阀，所说流量控制阀具有一个确定了一个第一室的阀壳，一个连接到所说冷凝器至所说第一室的入口，一个自所说第一室至所说毛细管的出口，一个在所说阀壳上的所说出口处的阀座，一个在所说第一室中确定了一个第二室的可移动壁件，所说可移动壁件固定到所说阀壳上，一个通过所说可移动壁件可相对于所说阀座来回移动动作的阀件，所说第二室充以予定数量的饱和第二致冷剂，因此当在所说第一室中的所说第一致冷剂的过冷量大于一个予定的数量时，所说阀件与所说阀座分开，并且当在所说第一室中所说致冷剂的过冷量小于所说预定量时，移动所说阀件使之与所说阀座啮合，所说阀件与所说阀座的啮合阻止了自所说入口至所说出口的致冷剂的任何流动，在所说阀座和所说毛细管入口之间的空间里的致冷剂的体积足够小，以致于所说致冷剂体积的挥发都不足以冷却所说第二室，不会使所说阀件从所说阀座上移开并重新打开已关闭的阀。
10.如权利要求9所说的致冷箱，其中在所说阀座和所说毛细管入口之间的空间确定了一个第三室，并且所说第三室用一种惰性件几乎充满。
11.如权利要求10所述的致冷箱，其中所说的惰性件是一塑料插入物。
12.如权利要求11所述的致冷箱，其中所说的塑料是尼龙。
全文摘要
一种用于冷却一个箱体的蒸汽压缩致冷系统，有一个用于循环地通、断压缩机以便在箱内维持预定温度范围的恒温器，该系统在至节流手细管的入口处包括一个过冷流量控制阀。该阀通过包含一种致冷剂的密封软管来动作，因此该阀是对进入该阀的液体进行响应的。校准该阀，使仅有过冷的液体致冷剂才能流过该阀，并且如果进入的致冷剂高过预定水平，该阀将关闭，完全堵塞了在冷凝器和蒸发器之间的所有流动，并且在压缩机不运行时该阀将一直停留在关闭位置。
文档编号F25B41/04GK1067113SQ9210296
公开日1992年12月16日 申请日期1992年3月19日 优先权日1991年3月19日
发明者杰罗姆D·波拉斯, 威廉姆G·尼尔松, 格雷R·比特, 小萨米C·比奇 申请人:怀特联合工业公司