專利名稱：用于制冷劑系統(tǒng)的集成蒸發(fā)器和蓄壓器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明大體涉及制冷系統(tǒng)。尤其是，本發(fā)明涉及一種能夠有利地應用于交通工具中的緊湊型制冷系統(tǒng)。
背景技術：
在一些交通工具如飛機中，制冷系統(tǒng)可被用來實施多種冷卻功能。在典型的飛機中，由于空間是有限的，構造占用體積盡可能小的機載制冷系統(tǒng)是有利的。同時，構造重量輕、效率高的飛機制冷系統(tǒng)是有利的。已公知，在一個系統(tǒng)中裝備液體制冷劑的蓄壓器，可提高其效率和壽命。蓄壓器能防止液擊，液擊是可能使壓縮機損壞的常見故障。液體制冷劑稀釋油料，并降低油料一制冷劑混合物的粘度。粘度下降往往會影響壓縮機的使用壽命，并可能導致產生損傷。其次，壓縮機入口處的液體可能會導致在固定排量設計中產生過大壓力。雖然蓄壓器是制冷系統(tǒng)所希望具備的特征，但迄今為止其使用會過多增加了制冷系統(tǒng)的體積。通常情況下，有效的蓄壓器必須具有一定的體積，所述體積大約等同于系統(tǒng)中蒸發(fā)器的體積。可以看出，存在以下需求，即將蓄壓器功能應用于飛機制冷系統(tǒng)，但僅僅增加其最小的體積。

發(fā)明內容
在本發(fā)明的一方面中，一種用于飛機的節(jié)省空間的冷卻系統(tǒng)，包括位于機殼內的蒸發(fā)器，該機殼包括能夠保持液體制冷劑和潤滑油的液體混合物的積聚區(qū)域；以及位于蒸發(fā)器和壓縮機之間的熱交換器，該熱交換器用于加熱從蒸發(fā)器中流出的制冷劑，以使液體制冷劑不能到達壓縮機的入口。在本發(fā)明的另一個方面中，蒸發(fā)器可包括帶有出口的機殼；位于機殼內的至少一個制冷劑通道；機殼內的沖擊面；位于制冷劑通道的出口端和沖擊面之間的蒸氣流區(qū)域；位于沖擊面下端的液體積聚區(qū)域；和鄰近所述積聚區(qū)域的計量孔；所述液體積聚區(qū)域通過計量孔與出口相連通；和沖擊面上端直接與出口相連通。在本發(fā)明的再一方面中，一種在受約束的空間中實施制冷冷卻的方法，可包括以下步驟在機殼內的蒸發(fā)器中蒸發(fā)制冷劑；在同一機殼內積聚液體制冷劑；以及將計量的液體制冷劑以一定的速率從機殼中釋放進入到壓縮機內，所述速率不會造成壓縮機的液擊現象。通過結合下文的附圖、說明書和權利要求書，本發(fā)明的這些及其他特性、觀點、優(yōu)
點將會變得更好理解。


圖1是根據本發(fā)明的一個實施例的分布式冷卻系統(tǒng)的方框圖2是根據本發(fā)明的一個實施例的可應用于圖1的冷卻系統(tǒng)中的制冷系統(tǒng)的示意圖；圖3是根據本發(fā)明第一實施例的蒸發(fā)器的部分截面圖；圖4是根據本發(fā)明的一個實施例的圖4中的蒸發(fā)器的詳細截面圖；圖5是根據本發(fā)明第二實施例的蒸發(fā)器的部分截面圖；圖6是根據本發(fā)明的一個實施例的圖5中的蒸發(fā)器的詳細截面圖；和圖7是根據本發(fā)明的一個實施例的用于在受約束的空間中實施冷卻制冷的方法流程圖。
具體實施例方式下文詳細描述本發(fā)明目前構想的最佳實施方式。描述的目的僅僅是為了闡述本發(fā)明的一般原則，但本發(fā)明并不僅限于所描述的內容，因為本發(fā)明的范圍最終由所附權利要求書進行限定。各種發(fā)明特征如下所述，均可以彼此獨立使用或與其他特征相結合使用。本發(fā)明大體上提供了一種冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)使用節(jié)省空間的蒸發(fā)器，可在同一機殼內同時執(zhí)行蒸發(fā)器功能和蓄壓器功能。現在參見附圖1，分布式冷卻系統(tǒng)10以方框圖形式被顯示。在本發(fā)明的一個典型實施例中，系統(tǒng)10可包括多個冷卻儲存箱12，其可被用在商用飛機(未顯示)上，用來儲存食物和飲料。在分布式冷卻系統(tǒng)10中，來自箱12中的熱量可被提取，通過充滿流體的冷卻回路14，被傳送到蒸發(fā)器16。蒸發(fā)器16可從冷卻回路14中提取熱量。從儲存箱12中提取的熱量可從飛機上通過加熱空氣釋放18被耗盡。制冷劑回路20可通過穿過熱交換器32的吸氣管線20-1相互連接蒸發(fā)器16到壓縮機22的入口側22-1。在本發(fā)明的一個典型實施例中，壓縮機22可以是渦旋壓縮機。壓縮機22可被交流電動機M驅動，該交流電動機M可通過連接到飛機的直流母線觀的專用逆變器沈提供電力。壓縮機22可在出口側22-2通過冷凝器30相互連接到蒸發(fā)器16?，F在參照附圖2，示出了制冷劑回路20的一個典型實施例的示意圖?；芈?0相互連接壓縮機22、冷凝器30、接收器31、膨脹閥34和蒸發(fā)器16。在圖2所示的典型實施例中，蒸發(fā)器16可提供充當作為液體制冷劑和潤滑油的蓄壓器的功能?，F在參照附圖3和4，可以看到，蒸發(fā)器16可被構造為在同一機殼16-3內同時包括蒸發(fā)器功能和蓄壓器功能。換句話說，蒸發(fā)器功能和蓄壓器功能可被同時執(zhí)行，以節(jié)省空間、合成一體的方式布置，其體積大致等于通常僅用作蒸發(fā)器功能的體積。當冷卻系統(tǒng)10 被安裝在飛機或其他航空航天交通工具上時，如此節(jié)省空間的布置是非常有利的。蒸發(fā)器16可包括機殼16-3，制冷劑通道16_4和冷卻流體通道16_5。在制冷劑 38由液態(tài)變?yōu)檎魵鉅顟B(tài)時，通道16-4用于輸送制冷劑38通過蒸發(fā)器16。當裝設處于運行模式時，制冷劑通道16-4可取向與重力方向正交。機殼16-3可具有端蓋16-3-1。出口管 16-6可被連接到端蓋16-3-1。從圖4可以看出，用流線50表示的制冷劑蒸氣，可通過制冷劑通道16-4進入蒸氣流區(qū)域16-8中，再通過出口管16-6進入到達壓縮機22(見圖2)的吸氣管線20_1中。進入制冷劑通道16-4的制冷劑38可與潤滑油相混合。當制冷劑38通過蒸發(fā)器16，一些或全部制冷劑38可能會被氣化。在某些工作條件下，一些制冷劑38從制冷劑通道呈液態(tài)流出。 從蒸發(fā)器16內的制冷劑蒸氣中分離出液體制冷劑和潤滑油可能是有利的。蒸發(fā)器16可設有擋板16-7，該擋板16_7從機殼16_3的底部16_3_2延伸，并且可能被定位與制冷劑通道16-4正交。當制冷劑38撞擊擋板16-7時，制冷劑蒸氣50可在擋板16-7的頂部16-7-3之上流過并進入蒸氣流區(qū)域16-8。制冷劑蒸氣50接著流入出口管16-6。潤滑油40-1和液體制冷劑40-2的混合物，總體用附圖標記40表示，可撞擊擋板 16-7的沖擊面16-7-4，然后向下流向位于沖擊面16-7-4底部16_7_4_1的液體積聚區(qū)域 16-9。擋板16-7可設有孔16-7-1，液體40可穿過其流動?？梢钥闯?，只要流體40從制冷劑通道16-4流出的速率高于通過孔16_7_1的流速，液體40就會在液體積聚區(qū)域16-9中積聚。積聚的流體40可通過孔16-7-1以受控或計量的速率被釋放，其速率是孔的直徑的函數。這在冷卻系統(tǒng)10的一定的瞬態(tài)運行模式期間，是特別有利的。例如，在啟動過程中，制冷劑38的一大部分從制冷劑通道16-4流出后成為液體制冷劑40-2。在這種情況下，擋板16-7可阻礙制冷劑液體40-2快速地流入到壓縮機22中。系統(tǒng)10在穩(wěn)態(tài)運行期間，大部分制冷劑38從制冷劑通道16-4流出后成為蒸氣50。在這些穩(wěn)態(tài)運行條件下，絕大部分從制冷劑通道16-4流出的液體40可以是潤滑油 40-1。孔16-7-1的大小可被設置為，允許流體流動的速率約等同于在穩(wěn)態(tài)運行條件下潤滑油40-1從制冷劑通道16-4流出的速率。所有可以在液體積聚區(qū)域16-9積聚的液體制冷劑40-2均可與潤滑油40-1混合。液體40可以計量速率從孔60-7-1中流出，該計量速率允許液體制冷劑40-2隨后在壓縮機22的吸氣管線20-1中被蒸發(fā)。如此，壓縮機22可被提供適當的潤滑，同時免遭液擊?，F在參照附圖5和6，可以看到本發(fā)明蒸發(fā)器160的典型的實施例。蒸發(fā)器160可被構造為在同一機殼內同時包括蒸發(fā)器功能和蓄壓器功能。換句話說，蒸發(fā)器和蓄壓器以節(jié)省空間、合成一體的方式布置，其體積大致等于通常僅用作蒸發(fā)器的體積。當冷卻系統(tǒng)10 被安裝在飛機或其他航空航天交通工具上時，如此節(jié)省空間的布局是非常有利的。蒸發(fā)器160包括機殼160-3，制冷劑通道160_4和冷卻流體通道160_5。當裝設處于運行模式時，制冷劑通道160-4可取向與重力方向正交。機殼160-3可設有端蓋160-3-1。 出口管160-6可被連接到端蓋160-3-1。在圖6中可以看出，制冷劑蒸氣50進入端蓋160-3-1，并且通過出口管160-6進入壓縮機22(見圖幻的吸氣管線20-1。進入制冷劑通道16-4的制冷劑38可與潤滑油相混合。當制冷劑38通過蒸發(fā)器160，一些或全部制冷劑38可能會被氣化。在某些工作條件下， 一些制冷劑38可從制冷劑通道流出成為液體制冷劑40-2。從蒸發(fā)器160內的制冷劑蒸氣 50中分離出液體制冷劑40-2和潤滑油40-1是有利的。當制冷劑38撞擊端蓋160-3-1上的沖擊面160-7時，制冷劑蒸氣50可在蒸氣流區(qū)域160-8中向上流動，并進入出口管160-6。 潤滑油40-1和液體制冷劑40-2，總體用附圖標記40表示，撞擊沖擊面160-7，然后向下流向位于蒸發(fā)器機殼160-3底部160-3-2的液體積聚區(qū)域16_9。出口管160-6可在兩個位置與端蓋160-3-1連接，即出口端口 160-10位置和孔口 160-7-1位置?？梢钥闯觯斠后w40從制冷劑通道160-4流出的速率高于通過孔口 160_8的流量，液體40就會在液體積聚區(qū)域160-9積聚。積聚的流體40可通過孔口 160-7-1以受控或計量的速率被釋放，其速率是孔的直徑的函數。這在冷卻系統(tǒng)10的一定的瞬態(tài)運行模式期間，是特別有利的。例如，在啟動過程中，通過蒸發(fā)器160的一大部分制冷劑可作為液體制冷劑40-2。在這種情況下，端蓋160-3-1可阻礙制冷劑液體40-2快速地流入到壓縮機22 中。在系統(tǒng)10在穩(wěn)態(tài)運行期間，絕大部分制冷劑38從制冷劑通道16-4流出成為蒸氣50。 在這些穩(wěn)態(tài)運行條件下，絕大部分從制冷劑通道160-4流出的液體40可以是潤滑油40-1。 孔口 160-8的大小被設置為，允許流體流動的速率約等同于在穩(wěn)態(tài)運行條件下潤滑油40-1 從制冷劑通道160-4流出的速率。任何在液體積聚區(qū)域160-9聚集的液體制冷劑40-2均可與潤滑油40-1混合。液體40可以計量速率通過孔口 160-8流出，該速率允許液體制冷劑40-2隨后在吸氣管線20-1中被蒸發(fā)。如此，壓縮機22可被提供適當的潤滑，同時免遭液擊。現在參照附圖7，典型的方法700被用于執(zhí)行在受約束的空間中的制冷冷卻。在步驟702中，制冷劑可在包含在機殼內的蒸發(fā)器中被蒸發(fā)(例如，制冷劑38可流經通過機殼 16-3內的制冷劑通道16-4，并被冷卻流體通道16-5中流經的流體傳熱加熱)。在步驟704 中，液體制冷劑38可在同一機殼內積聚(例如，制冷劑38可被釋放到機殼16-3內的沖擊面16-7-4上，從而使得制冷劑38撞擊沖擊面，液體制冷劑40-2向下流入機殼16_3內的積聚區(qū)域16-9。在步驟706中，計量的液體制冷劑以一定的速率從機殼中流出進入到壓縮機內，該速率不會造成壓縮機的液擊(例如，流體混合物40可被允許從孔16-7-11中通過)。當然，應當理解為，前文中的描述僅涉及本發(fā)明的典型的實施例，在不偏離由下列權利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可以對本發(fā)明進行修改。
權利要求
1.一種蒸發(fā)器(16或者160)，包括帶有出口 (16-6或者160-6)的機殼(16-3或者160-3)；位于所述機殼內的至少一個制冷劑通道(16-4或者160-4)；位于所述機殼內的沖擊面(16-7-4或者160-7)；位于制冷劑通道的出口端和沖擊面之間的蒸氣流區(qū)域(16-8或者160-8)；在沖擊面下端(16-7-4-1或者160-7- 的液體積聚區(qū)域(16_9或者160-9)；以及鄰近液體積聚區(qū)域的計量孔(16-7-1或者160-7-1)；液體積聚區(qū)域通過計量孔與所述出口相連通，以及沖擊面上端(16-7-4-2或者160-7-4)直接與所述出口相連通。
2.如權利要求1所述的蒸發(fā)器(16)，其中所述沖擊面包括擋板(16-7)。
3.如權利要求2所述的蒸發(fā)器(16)，其中所述計量孔(16-7-1)包括位于擋板(16-7) 上的孔。
4.如權利要求2所述的蒸發(fā)器(16)，其中所述擋板被定位為與至少一個制冷劑通道的通道軸線正交。
5.如權利要求2所述的蒸發(fā)器(16)，其中所述沖擊面(16-7-4)的下端(16_7_4_1)被連接到機殼(16-3)的底部(16-3-2)；且其中所述沖擊面的上端(16-7-4- 與機殼的頂部(16-3- 相距一段距離，以使制冷劑蒸氣能夠在擋板(16-7)的上端之上自由流動。
6.如權利要求2所述的蒸發(fā)器(16)，其中所述出口包括管(16-6)，所述管連接到與液體積聚區(qū)域(16-9)對齊的機殼上。
7.如權利要求1所述的蒸發(fā)器(160)，其中所述沖擊面(160-7)包括機殼(160-3)端蓋(160-3-1)的內表面。
8.如權利要求7所述的蒸發(fā)器(160)，其中所述計量孔(160-7-1)包括位于端蓋 (160-3-1)上的孔。
9.如權利要求7所述的蒸發(fā)器(160)，其中所述出口包括在出口端口(160-10)處連接到機殼上的管(160-6)，其不與液體積聚區(qū)域(160-9)對齊。
10.如權利要求9所述的蒸發(fā)器(160)，其中所述管在計量孔處也被連接到端蓋上。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于制冷劑系統(tǒng)的集成蒸發(fā)器和蓄壓器。一種用于飛機的節(jié)省空間的冷卻系統(tǒng)可包括位于機殼內的蒸發(fā)器，該機殼包括積聚區(qū)域，用于保持液體制冷劑和潤滑油的液體混合物。節(jié)省空間可以通過在單個機殼內整合的蒸發(fā)器功能和蓄壓器功能而得以實現。熱交換器可位于蒸發(fā)器和壓縮機之間，用于加熱從蒸發(fā)器中流出的制冷劑，以使液體制冷劑不能到達壓縮機的入口。
文檔編號F25B39/02GK102538309SQ20111046190
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月7日 優(yōu)先權日2010年11月8日
發(fā)明者P·鄭, R·戈夫, R·達克 申請人:霍尼韋爾國際公司