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CN98104229.5 用于冷气设备的冷凝器

说明书
本发明涉及一种诸如冰箱或空调的冷气设备中采用的冷凝器,特别是管子的直径从其入口到出口逐渐或依次变化的用于冷气设备的冷凝器,以适应制冷剂状态的变化,从而提高冷凝器的效率。

通常,诸如冰箱或空调的冷气设备包括一压缩机、一冷凝器、一毛细管、一蒸发器等。在包括如上部件的冷气设备中,预定的制冷剂在这些部件中循环时由液体到气体或由气体到液体变化。制冷剂的这一循环降低了冷气设备周围或内部的温度。

图1示出了冷气设备中制冷剂的一个循环。

参考图1,蒸发器1中的液态制冷剂从蒸发器1周围的空气中获得蒸发所需的热量(即蒸发潜热)而逐渐蒸发,失去热量的空气被冷却并通过自然对流或风扇2而循环。从而使室内或冷气设备的内部保持低温。由蒸发器1中的毛细管7输出液态和气态制冷剂,其经历由液体到气体的状态变化,在蒸发器1中蒸发的制冷剂被吸入压缩机3。压缩机3压缩制冷剂以使其易于被室温下的冷水或空气液化,从而形成高温高压的气态制冷剂。由压缩机3流出的高温高压的气态制冷剂在冷凝器4中通过冷凝器4周围的室温下的空气产生热交换,并且变为室温和高压的液态制冷剂。由冷凝器4散发的热量为冷凝热。由冷凝器4流出的室温高压的液态制冷剂通过毛细管7变为室温低压的液态制冷剂,毛细管7能降低室温高压液态制冷剂的压力,从而使其易于在进入蒸发器1之前蒸发。毛细管7同时也控制液态制冷剂的流速。

在上述冷空气设备中,蒸发器1和冷凝器4都具有由长管弯曲盘旋而成的形状。制冷剂分散在冷凝器4、毛细管7等部件中。如果压缩机3运转,制冷剂在冷气设备中循环的同时反复地变换其状态,因此,降低了冷气设备内部或周围的温度。

传统的冷凝器4通过在空气中的热辐射使由压缩机3流出的高温高压气态制冷剂液化。一般地说,如图2所示,冷凝器4通过将多根线22连接到管20上形成,管20通过焊接的方法以相同的直径弯曲。

然而,这类冷凝器存在一些问题。

传统冷凝器的外形为多根线22与管20相连,线22用于增大辐射面积,管20(也就是盘旋弯管)具有相同的直径。通过冷凝器的管20,由压缩机3流出的高温高压大体积的气态制冷剂成为室温高压小体积的液态制冷剂。因此,液态制冷剂流过与冷凝器入口20a的直径相同的冷凝器出口20b,在这种情况下,由于管20、入口20a和出口20b具有同样的直径,而未考虑到由制冷剂状态变化引起的制冷剂体积变化,所以有可能降低冷凝器的效率。

此外,在具有同一直径管的传统冷凝器中,高温高压大体积的气态制冷剂进入的冷凝器入口20a与流过室温高压小体积的液态制冷剂的冷凝器出口20b相比,直径相对小。对于在管中经历由气态到液态变化的制冷剂流来说,管20具有不合适的直径。

在具有如上所述单一直径管的冷凝器中,如果制冷剂流动的同时体积减小,会产生不必要的压力降低,从而降低冷凝器的效率。

因此,本发明旨在设计一种用于冷气设备的冷凝器,其能基本上消除由于相关技术的局限和缺点带来的一个或多个问题。

本发明的目的在于提供一种用于冷气设备的冷凝器,包括一具有大直径的入口、一具有小直径的出口和一介于入口和出口之间的中间部分,冷凝器具有适于入口和出口的不同直径,能防止产生由于制冷剂状态变化引起的压力损耗,从而提高冷凝器的效率。

本发明的其它特点和优点将在下面的描述中提出,一部分能从本发明的说明中清楚地知道,或通过本发明的实践而明了。本发明的目的和其它优点将由说明书、权利要求书和附图中详细指出的结构而实现和获得。

为达到上述和其它优点并根据本发明的目的,作为实施和描述的例子,根据本发明用于冷气设备的冷凝器,其具有一管,用于使从压缩机流出的高温高压气态制冷剂变为室温高压的液态制冷剂,以流入毛细管,冷凝器包括:一与压缩机相连的管入口部,其具有预定的直径;一与毛细管相连的管出口部,其具有比管入口部小的直径;及一管中间部,其具有逐渐变化的直径以适合在管中经历状态变化的制冷剂的体积。

在本发明的优选实施例中,冷凝器管由铝制成。冷凝器管通过焊接与压缩机和毛细管相连。冷气设备中的冷凝器还包括铝板件,用于上下压紧各管使其以预定间隔设置。在此,为了加强热交换的性能,即提高冷凝器中的热交换面积,在冷凝器管或铝板上设有一热交换片。

另一方面,本发明的用于冷气设备的冷凝器具有一管用于将由压缩机流出的高温高压气态制冷剂变为室温高压的液态制冷剂,以便流入毛细管,该冷凝器包括一入口管,其一端与压缩机相连,该入口管的直径与高温高压气态制冷剂的体积和压力相适应;一出口管,其一端与毛细管相连,该出口管的直径与室温高压液态制冷剂的体积和压力相适应;多个中间管,其直径比入口管小而比出口管大,并在靠近出口管处依次变小;多个连接管,分别连接入口管、中间管及出口管,以组成具有同一通道的冷凝器管。

在本发明的优选实施例中,所有的冷凝器管均由铝制成。连接管呈“U”形,各管通过焊接相连。本发明的用于冷气设备的冷凝器还包括铝板件,用于上下压紧各管使其以预定间隔设置。在此,为了加强热交换的性能,即提高冷凝中的热交换面积,在冷凝器管或铝板上设有一热交换片。

需要说明的是,以上一般性的描述及下面的详细描述都是示范性和说明性的,并将在权利要求书中提供进一步的说明。

附图用来提供本发明的进一步说明并构成说明书的一部分,其与解释本发明原理的描述一起说明本发明的实施例。

其中:

图1为显示冷气设备中制冷剂循环的结构示意图;

图2为显示传统冷气设备冷凝器的结构示意图;

图3示出本发明一实施例的冷气设备的冷凝器结构;

图4示出本发明另一实施例的冷气设备的冷凝器结构;

图5示出本发明再一实施例的冷气设备的冷凝器结构;及

图6为根据本发明的冷气设备中用于说明冷凝器实际应用的结构的透视图。

下面将详细地参考本发明的优选实施例,即附图中说明的范例。

为便于说明,与传统组成元件功能相同的元件由代表传统的组成元件的标号表示。

根据本发明的用于冷气设备的冷凝器,其管子的直径是逐渐或依次变化的,以适应由制冷剂状态变化导致的制冷剂体积变化,并且冷凝器防止了由制冷剂状态变化引起的压力损耗,因此提高了冷凝器的效率。

如图3所示,冷凝器包括一管子,其具有一管入口部31,一管出口部35及一管中间部33。与压缩机3相连的管入口部31的直径Din比与毛细管7相连的管出口部直径Dout大。此外,管中间部33的直径D1,D2,......Dn是逐渐变化的,以适于管入口部31及管出口部35的直径Din、Dout,特别是适于由制冷剂状态变化引起的制泠剂体积变化。在此,管子的直径D满足下列条件:Din>D1>D2......>Dout。优选地,直径是盘旋变化的。冷凝器4的管子由具有高导热性的铝制成,并通过焊接与压缩机3及毛细管7相连。

此外,在本发明的另一实施例中,如图4所示,用于冷气设备的冷凝器包括一入口管41,一出口管45,多个中间管43a、43b、......43n,及多个连接管47a,47b,......47n。入口管41的一端与压缩机3相连,该管具有直径Din以适于从压缩机3流出的高温高压大体积的气态制冷剂。出口管45的一端与毛细管7相连,该管具有直径Dout以适于流入毛细管7的室温高压小体积的液态制冷剂。中间管43a,43b,......43n具有直径D1,D2,......Dn,这些直径比入口管41的直径Din小而比出口管45的直径Dout大,并且在靠近出口管45处依次变小。连接管47a,47b,......47n分别连接入口管、中间管及出口管,以形成具有同一通道的冷凝器管。在此,连接管47a,47b,......47n通过焊接与中间管43a,43b,......43n、入口管41及出口管45相连。图4中的管子直径D满足下列条件:Din>D1>D2...>Dn>Dout。各管均由具有高导热性的铝制成。

如图5所示,根据本发明的用于冷气设备的冷凝器还包括铝板件52及54,用于上下压紧各管使其以预定间隔设置。这样,由铝板件52及54压紧的管子为图6所示三维结构卷筒形。

上述本发明的用于冷气设备的冷凝器将在实际应用中详细描述。

首先,根据本发明的用于冷气设备的冷凝器被设计成适于制冷剂流动中所产生的物理现象。

如图3及图4所示,考虑到高温高压大体积的气态制冷剂流入冷凝器4的入口,并且在冷凝器4的入口处形成的铝管31及41具有大直径Din。在此,用铝制作管子的原因是因为铝的导热性比传统制作管子的金属导热性高出三倍甚至更多。

如图3所示,优选地,冷凝器管子由铝制成,并且在管入口部31具有大的直径Din及在管出口部35具有小的直径Dout。但是,在制造过程中对这样的铝管实现挤压成型是困难的。

因此,如图4所示,冷凝器可以由入口管41、中间管43a,43b,......43n及出口管45依次或(盘旋)排列而成,这些管子由具有不同直径的U形连接管47a,47b,......47n通过焊接相连。这些具有不同直径的铝管被薄铝板件52、54上下压紧,以增大热交换的面积。此外,为了把冷凝器安装于冷气设备中(未示出),冷凝器具有与管垂直的预先弯曲的形状,例如图6中所示的卷筒形。这样,铺展并由薄铝板件52及54压紧的冷凝器具有图6所示的三维形状。

在具有图6所示的三维形状的冷凝器中,入口管41与压缩机3的出口相连,出口管45与冷气设备中的其它组件如毛细管7相连,因此冷凝器可以正确地实现热交换的功能。在此,如果机箱中的风扇6安装于卷筒形的冷凝器4周围,并且空气通过风扇6从出口管45(或管出口部35)至入口管41(或管入口部31)流动,可以形成强迫气冷的冷凝器。此外,如图5所示,未折叠的铝板件52及54安装于冷气设备如冰箱的后壁上,可以形成自然对流的冷凝器。当强迫气冷的冷凝器应用于本发明中时,冷凝器可以具有柱形形状,该柱形形状可以由长方卷筒状管子形成,也可以由根据要求的形状并具有预定直径的圆形卷筒状管子形成。

上述本发明的用于冷气设备中的冷凝器的工作情况将参照图3至图6详细说明。

如图3至图6所示,当具有图3中不同直径管子及图4中不同直径管子的冷凝器应用于由风扇6强迫气冷的冷凝器中时,本发明的冷凝器被制成适于一预定的通道(未示出),该通道导引由风扇6吸入的空气。于是,具有大直径Din的入口管41(或管入口部31)通过焊接与压缩机3相连,具有小直径Dout的出口管45(或管出口部35)通过焊接与如毛细管7的冷气设备相连。在冷凝器与冷气设备相连的情况下,如果启动压缩机3,风扇6也同时启动并吸入空气。一旦风扇6启动并吸入空气,流入冷凝器管的高温高压气态制冷剂即经过连续变化而成室温高压的液态制冷剂。在这种情形下,具有相同直径管子的传统冷凝器,其入口直径相对高温高压气态制冷剂的体积而言较小。由于这一原因,就会产生气态制冷剂的压力降低,因而导致管路损耗。但是,本发明的冷凝器4包括直径与高温高压气态制冷剂的体积相适应的入口管,因此不会产生气态制冷剂的压力降低,防止了管路的损耗。此外,本发明的冷凝器4,其管子具有逐渐变化(如图3所示)或依次(盘旋)变化(如图4所示)的直径D1,D2,......Dn,以适应制冷剂从高温高压气态至室温高压液态的体积变化。这一冷凝器防止了各管中的管路损耗。此外,该冷凝器的管出口部35(或出口管45)直径与传统冷凝器同一部分的直径相同或小于此直径,以适应管中小体积的液态制冷剂。因此,提高了冷凝器4的效率。

如上所述,由于本发明的冷凝器包括大直径的入口、小直径的出口以及为适于入口和出口而直径逐渐或盘旋变化的中间部,防止了由制冷剂状态变化而导致的冷凝器压力损耗,因此提高了冷凝器的效率。此外,因为本发明的冷凝器由具有高导热性的铝制成,所以有可能减小冷凝器的外形,并提高冷凝器的效率。

本领域的技术人员应该明白:在不脱离本发明的精神和范围的前提下,根据本发明可以对用于冷气设备的冷凝器可以做各种改进和变形。因此,在所附权利要求书中的范围内,本发明试图覆盖各种改进、变形和其等同物。

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