專利名稱：制冷系統(tǒng)及其毛細管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將毛細管作為限制裝置的制冷系統(tǒng)，尤其涉及一種毛細管，該毛細管具有不同的內(nèi)橫截面，以防止致冷劑的雜質(zhì)沉積阻塞毛細管。
當今的制冷系統(tǒng)是眾所周知的。典型地，傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)包括一系列相連的一壓縮機、一冷凝器、一限制裝置和一蒸發(fā)器。冷凝器與壓縮機的出液口或者高壓側(cè)相連，蒸發(fā)器與壓縮機的進液口或者真空側(cè)相連。諸如毛細管的限制裝置將冷凝器與蒸發(fā)器相連。
在運行中，壓縮機壓縮一致冷劑并將它排入冷凝器中。當致冷劑液流遇到毛細管時，它被限制了，從而引起了冷凝器中致冷劑壓力的增大。當壓縮了的、高壓的致冷劑流出毛細管并流入低壓的、大容量的蒸發(fā)器時，該致冷劑膨脹并蒸發(fā)，從而引起了蒸發(fā)器中的溫度的下降。此時的致冷劑大致呈氣態(tài)，然后它移向壓縮機，在此致冷劑再次被壓縮并重復(fù)該循環(huán)。在某些系統(tǒng)中，毛細管和使致冷劑返回至壓縮機的管子焊接在一起以形成一熱交換器[通常稱為真空線熱(lineheat)交換器]。這將提高制冷系統(tǒng)的能量效率。
這個過程的一個缺點在于當致冷劑離開毛細管進入蒸發(fā)器膨脹期間，致冷劑從液態(tài)變至氣態(tài)的狀態(tài)變化以及它的相關(guān)溫度的下降引起了致冷劑中所含的雜質(zhì)沉積在毛細管靠近蒸發(fā)器的連接處的部分內(nèi)。時間長了，這些沉積物會引起毛細管的阻塞和制冷系統(tǒng)性能的減退。當使用諸如R-134A(HFC)的新型致冷劑時，阻塞毛細管的雜質(zhì)問題會更加地糟糕。HFC系統(tǒng)對于可能阻塞密閉的制冷系統(tǒng)的烴類雜質(zhì)、特別是石蠟類(paraffin)雜質(zhì)尤其易損壞，從而引起了故障。
申請人的發(fā)明提供一種具有能克服雜質(zhì)阻塞毛細管問題的一種毛細管的制冷系統(tǒng)。本發(fā)明通過提供具有不同內(nèi)徑或者不同內(nèi)部橫截面的毛細管來解決這個與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的問題，所提供的毛細管使致冷劑中的雜質(zhì)沉積至毛細管的具有較大直徑的部分中，從而有效地防止了雜質(zhì)阻塞毛細管。
在較佳實施例中，毛細管具有一與冷凝器的出液口相連的進液口和一與蒸發(fā)器的進液口相連的出液口。毛細管具有不同的橫截面，該橫截面至少具有一第一橫截面和一第二橫截面，并且第二橫截面大于第一橫截面。第一橫截面靠近毛細管的進液口，第二橫截面靠近毛細管的出液口。當致冷劑液流從冷凝器流經(jīng)毛細管流入蒸發(fā)器時，致冷劑中的雜質(zhì)將沉積在毛細管的第二橫截面內(nèi)，而不會沉淀在毛細管的第一橫截面內(nèi)，從而有效地防止了雜質(zhì)阻塞毛細管。第一橫截面與第二橫截面的比例最好大于1.2而小于2.0，以確保雜質(zhì)沉淀在毛細管的第二橫截面內(nèi)，而不會使第二橫截面象蒸發(fā)器一樣作用。


圖1是本發(fā)明的制冷系統(tǒng)的示意圖。
圖2所示為本發(fā)明的制冷系統(tǒng)的毛細管的第一個實施例。
圖3是圖2所示的毛細管沿線3-3剖切的剖視圖。
圖4是本發(fā)明的毛細管的第二個實施例。
圖5是本發(fā)明的毛細管的第三個實施例。
圖6是本發(fā)明的毛細管的第四個實施例。
圖7是沿圖6的線7-7剖切的剖視圖。
圖1所示為本發(fā)明的一種制冷系統(tǒng)10。該制冷系統(tǒng)10包括一與一冷凝器14相連的壓縮機12和一蒸發(fā)器16。該冷凝器14和蒸發(fā)器16由本發(fā)明的一毛細管18相連。在制冷循環(huán)期間，致冷劑從壓縮機12流經(jīng)冷凝器14、毛細管18，流入蒸發(fā)器16，在此致冷劑被重新吸入壓縮機12以重復(fù)該循環(huán)。
從更詳細地描述該制冷系統(tǒng)10中可以看到，該壓縮機12在其低壓側(cè)或者其真空面上具有一進液口20，而在其高壓側(cè)上具有一出液口22。該冷凝器14具有一與壓縮機的出液口相連的進液口24和一冷凝器出液口26。該蒸發(fā)器具有一與壓縮機進液口20相連的蒸發(fā)器出氣口28和一蒸發(fā)器進液口30。該毛細管18具有一進液口32和一出液口34。該毛細管進液口32與冷凝器出液口26相連，該毛細管出液口與蒸發(fā)器進液口30相連，從而完成了該制冷系統(tǒng)10中致冷劑的液流通路。
在該制冷系統(tǒng)的運行期間，壓縮機從蒸發(fā)器中汲取到此時為氣態(tài)的致冷劑，而后壓縮該致冷劑，并將它注入冷凝器14中。當壓縮的致冷劑由壓縮機12注入冷凝器中時，壓縮的致冷劑會遇到毛細管18，該毛細管具有比冷凝器14和蒸發(fā)器16的內(nèi)橫截面小得多的內(nèi)橫截面。毛細管較小的橫截面引起了從冷凝器14流入蒸發(fā)器16的壓縮的致冷劑的液流限制，由此在冷凝器14中相對形成了高壓。當加壓的致冷劑從毛細管18流入蒸發(fā)器時，它在低壓、大容量的蒸發(fā)管中膨脹，從而引起了溫度的下降。在以前的設(shè)計中，溫度的下降近似地發(fā)生在毛細管與蒸發(fā)器的連接點上。在以前的設(shè)計中，由于蒸發(fā)器與毛細管之間的熱傳導(dǎo)，以及蒸發(fā)器中的氣體在毛細管與蒸發(fā)器的連接點附近的壓縮的致冷劑上的上升氣流的影響，可在蒸發(fā)器附近的毛細管部分中發(fā)生或開始溫度的下降。
與致冷劑從液態(tài)變至氣態(tài)的狀態(tài)變化相關(guān)聯(lián)的問題是在致冷劑的狀態(tài)變化至氣態(tài)期間，先前在液態(tài)的致冷劑中夾帶的雜質(zhì)被從溶液中帶了出來。這些雜質(zhì)沉積在位于溫度下降點處的制冷系統(tǒng)中，在以前的設(shè)計中，該溫度下降通常發(fā)生在毛細管與蒸發(fā)器的連接點上，于是這些雜質(zhì)會引起毛細管的阻塞。歷史上，制冷系統(tǒng)中的雜質(zhì)沉積不會引起使用CFC致冷劑的制冷系統(tǒng)出故障。CFC系統(tǒng)中的雜質(zhì)通常可由致冷劑保持在溶液中。然而，諸如HFC(R-134A)的較新型致冷劑更易于釋出或沉淀出可能阻塞毛細管的諸如烴類雜質(zhì)、尤其是石蠟類雜質(zhì)。倘若在密閉系統(tǒng)中存在20至50mg的雜質(zhì)，則該HFC系統(tǒng)通常會出故障。
本發(fā)明的毛細管18具有不同的橫截面，這將使雜質(zhì)沉積在毛細管中，而不會對制冷系統(tǒng)的性能有所損害。變化的直徑最好從毛細管的進液口向著毛細管的出液口增大，并且至少包括一次增大，這可以通過改變毛細管的有效內(nèi)部直徑來達到。于是，毛細管概念上被有效地分成具有第一橫截面的第一部分和具有第二橫截面的第二部分。然而，倘若在內(nèi)橫截面中存在多于一次的增大，則在毛細管的概念部分中具有相應(yīng)數(shù)目的增大。毛細管具有連續(xù)增大的有效的內(nèi)橫截面直徑也落在本發(fā)明的范圍中。
已確定第二橫截面與第一橫截面的比例(過渡比例)至少要大于等于1.2，以確保在第二部分中具有足夠的空間來容納致冷劑中所含的預(yù)期數(shù)量的雜質(zhì)。在HFC系統(tǒng)中，可能含有500mg之多的雜質(zhì)。試驗表明，本發(fā)明可允許致冷劑中含有如此之多的雜質(zhì)而不會使系統(tǒng)出故障。另外，這個過渡比例要小于等于2.0，以確保毛細管的第二部分不會變成蒸發(fā)器的延伸部分，否則將抵消具有不同面積的毛細管的有利之處。
本發(fā)明的毛細管的總長度接近于七至十英尺。然而，該長度隨著特定的用途而改變。大約50％至70％的長度由第一部分組成，而該長度的剩余部分由第二部分組成。為了本發(fā)明的目的，重要的是第二部分的長度不會不利地影響毛細管容納致冷劑中預(yù)期數(shù)量的雜質(zhì)的性能。
圖2和圖3所示為本發(fā)明的毛細管的第一個實施例。第一個實施例的毛細管36包括一具有固定內(nèi)徑40的外管38和安裝在外管38內(nèi)的一金屬絲42。該金屬絲42具有直徑44。
該金屬絲大致從毛細管的進液口32向著毛細管的出液口34延伸，并由毛細管18的蛇形結(jié)構(gòu)安裝在位。該金屬絲42沒有貫穿毛細管18的整個長度。毛細管18的第一部分由毛細管18具有金屬絲的部分來限定，而毛細管的第二部分由毛細管18不具有金屬絲的部分來限定。毛細管中放置一金屬絲42可有效地減小毛細管第一部分的橫截面。于是，在從毛細管的第一部分至金屬絲42的端頭上的毛細管第二部分的橫截面中存在著一個過渡。
圖4所示為本發(fā)明的毛細管18的第二個實施例。在第二個實施例中，毛細管18包括一單件外管50，該外管具有第一部分52和第二部分54。第一部分52具有一內(nèi)徑，該內(nèi)徑相對于第二部分54的內(nèi)徑要小些，從而使第一部分52具有小于第二部分54的橫截面。第一部分52與第二部分54的連接點形成了一個過渡點。該外管50如圖所示，在具有與不同的內(nèi)徑相對應(yīng)的不同的外徑的情況下，它具有一固定的管壁厚度。然而，外管具有與不同的內(nèi)徑不相對應(yīng)的固定的外徑也將落在本發(fā)明的范圍中。
圖5所示為本發(fā)明的毛細管的第三個實施例。第三個實施例包括第一外管60和第二外管62。第一外管具有比第二外管的內(nèi)徑來得小的內(nèi)徑。第一和第二外管由一接頭64(braised joint)相連接。
圖6和圖7所示為本發(fā)明的毛細管的第四個實施例。第四個實施例包括一外管70，其外部直徑原來是不變的。然而，該外管70的第一部分72被軋制以減小第一部分72的內(nèi)橫截面。第二部分74沒有被軋制，并具有大于第一部分72的橫截面。
本發(fā)明對于含有相對大量雜質(zhì)的新型致冷劑所關(guān)聯(lián)的問題提供一種簡單的解決方法。由于可用最小長度的毛細管提供所要的限制，因此本發(fā)明最好使用具有大內(nèi)徑的單件毛細管。為了使用大內(nèi)徑的單件毛細管來提供所要的限制，將需要超長的長度。該超長的長度會抑制使用真空線熱交換器以提高系統(tǒng)效率的系統(tǒng)中的毛細管與真空線(suction line)之間的熱交換。
從許多不同的實施例中可以看出，可以多種不同的方式來構(gòu)成本發(fā)明的毛細管。本發(fā)明不受如圖所示的特定結(jié)構(gòu)的限制。
權(quán)利要求
1.一種制冷系統(tǒng)，包括一具有一進液口和一出液口的壓縮機；一具有一進液口和一出液口的冷凝器，并且所述冷凝器的進液口與所述壓縮機的出液口相連；一具有一進液口和一出液口的蒸發(fā)器，并且所述蒸發(fā)器的出氣口與所述壓縮機的進液口相連；以及一至少包括一第一部分和一第二部分的毛細管，所述第一部分具有一第一橫截面并構(gòu)成毛細管的進液口，所述第二部分具有一大于第一橫截面的第二橫截面并構(gòu)成毛細管的出液口，所述毛細管的進液口與所述冷凝器的出液口相連，所述毛細管的出液口與所述蒸發(fā)器的進液口相連。
2.如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述第一部分和第二部分包含了所述毛細管的整個長度。
3.如權(quán)利要求2所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述第二部分構(gòu)成不到二分之一長度的毛細管。
4.如權(quán)利要求2所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，第二部分的內(nèi)部容量足夠大以便至少容納300mg的雜質(zhì)而不會阻塞毛細管。
5.如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，第二橫截面與第一橫截面的比例大于等于1.2。
6.如權(quán)利要求5所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述第二橫截面與第一橫截面的比例小于等于2.0。
7.如權(quán)利要求5所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述第二橫截面與第一橫截面的比例接近等于1.5。
8.如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述毛細管還包括一安置在毛細管內(nèi)以確定第一部分和第一橫截面的金屬絲。
9.如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述毛細管包括一具有確定所述第一和第二部分的兩個不連續(xù)部分的一件式管子。
10.如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述毛細管至少包括兩個連接在一起的單獨管子，一個管子確定了第一部分，第二個管子確定了第二部分。
11.如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述毛細管包括一具有一確定了第一部分的軋制部分和一確定了第二部分的標準部分的單管。
全文摘要
一種制冷系統(tǒng)的具有不同橫截面的毛細管。該毛細管至少包括第一部分和第二部分。第一部分具有相對小于第二部分橫截面的橫截面。采用這種方法,致冷劑中所含的任何雜質(zhì)將在毛細管的第二部分中自行沉淀,由于增大的橫截面的緣故,所以不會阻塞毛細管。
文檔編號F25B41/06GK1186936SQ9712625
公開日1998年7月8日 申請日期1997年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月2日
發(fā)明者艾倫J·米切爾, 布倫特A·容格 申請人:惠爾普爾公司