一种多流路蒸发器出口过热度均衡装置、蒸发器及控制方法与流程

1.本发明涉及制冷空调技术领域，具体为一种多流路蒸发器出口过热度均衡装置、蒸发器及控制方法。


背景技术：

2.常用的制冷空调装置(如电冰箱、空调器、汽车空调等)的制冷原理是，通过蒸发器将制冷剂蒸发产生的冷量传递给外部介质(如空气、水)进行热交换。为了提升制冷效果，既不能让二相制冷剂没有蒸发完就出蒸发器，也不能让已经完成相变而基本没有制冷能力的制冷剂过热区占据较大的蒸发器面积，为此需要将制冷剂的过热度控制在合适的范围。现有蒸发器过热度控制方式中，效果较好的是采用电子膨胀阀控制，其阀体安装在蒸发器进口，在蒸发器出口安装有传感器。当传感器测得的过热度过大时，增大阀的开度，从而可增加流量，达到减少过热度的效果；当测得的过热度过小或没有过热度时，则减小阀的开度，从而可减小流量，达到增加过热度的效果。
3.多流路蒸发器已成为蒸发器的主流形式，其好处是可以避免单路蒸发器流动压力损失过大的问题，缺点是增加了过热度控制的困难。对于多流路蒸发器来说，每个流路的出口状态都不一样；而采用电子膨胀阀控制，一个电子阀只能控制一个过热度值，一般是测定蒸发器各路出口混合后的制冷剂过热度。此时，即便混合后的过热度是合适的，当中各个流路的出口状态可能不一定合适；可能有些流路出口处于二相状态，有些则过热度很大。如果采用在每个流路中单独布置一个电子膨胀阀的方式，则因成本过大，无法在实际产品上应用。
4.现有用于避免多流路蒸发器中各个流路出口过热度相关太大问题的方法，是预先做一些实验，对于实验工况中出口制冷剂没有过热度的回路，加配额外的毛细管来增加阻力(参阅文献“吴志刚、丁国良，带毛细管调节制冷剂流量的翅片管换热器仿真[j].机械工程学报2007，43(4):13-118”)。该方法的优点是成本增加较少，缺点是流动阻力特性是固定的，无法根据工况的变化调节阻力特性，因此调节能力很弱。
[0005]
因此，对于多流路蒸发器各个流路制冷剂出口状态调节，仍然缺乏经济且可靠的解决方案。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的在于提供一种多流路蒸发器出口过热度均衡装置、蒸发器及控制方法，完全靠机械结构、热力原理来工作，不需要额外传感器和外接工作电源，从而满足低成本和高可靠的要求。
[0007]
本发明提供的多流路蒸发器出口过热度均衡装置，包括外壳、连杆、弹簧、位移挡板，所述外壳具有制冷剂进口和制冷剂出口，所述外壳内部沿制冷剂流动方向设置感温形变腔体，所述连杆的两端分别连接感温形变腔体和弹簧、中部连接位移挡板，所述弹簧的另一端直接或间接与壳体连接，所述感温形变腔体、连杆、弹簧组成制冷剂出口截面调节机
构，通过调节位移挡板的位置控制制冷剂出口截面的大小。
[0008]
优选的，所述感温形变腔体包括与壳体固定的感温金属板，以及与壳体和感温金属板分别连接的可形变薄膜。
[0009]
优选的，所述弹簧一端与可形变薄膜连接，另一端与壳体连接。
[0010]
优选的，还包括与壳体螺纹连接的中空调节螺钉，所述弹簧设置在中空调节螺钉内，一端与中空调节螺钉连接，另一端与可形变薄膜连接。
[0011]
优选的，还包括防漏罩，所述防漏罩罩设在中空调节螺钉伸出壳体外部的部分。
[0012]
优选的，还包括限位板，所述限位板设置在位移挡板和弹簧之间，与壳体固定连接。
[0013]
优选的，所述可形变薄膜采用形变可恢复性材料制成。
[0014]
本发明还提供一种蒸发器，所述蒸发器出口过热度不符合预设值的流路安装多流路蒸发器出口过热度均衡装置。
[0015]
本发明还提供一种蒸发器出口过热度均衡控制方法，所述方法为：
[0016]
s1、判断蒸发器所有流路出口的过热度是否在规定的范围内，是转s4，否转s2；
[0017]
s2、给过热度不在规定范围内且过热度最小的流路安装多流路蒸发器出口过热度均衡装置，转s3；
[0018]
s3、判断蒸发器其余流路出口的过热度是否在规定的范围内，是转s4，否转s2；
[0019]
s4、结束。
[0020]
优选的，所述蒸发器出口过热度均衡控制方法为：
[0021]
s1、判断蒸发器所有流路出口的过热度是否在规定的范围内，是转s6，否转s2；
[0022]
s2、给过热度不在规定范围内且过热度最小的流路安装多流路蒸发器出口过热度均衡装置并运行一定时间，转s3；
[0023]
s3、判断安装多流路蒸发器出口过热度均衡装置的流路出口的过热度是否在规定的范围内，是转s6，否转s4；
[0024]
s4、调节多流路蒸发器出口过热度均衡装置的中空调节螺钉的位置直至该流路出口的过热度在规定范围内，转s5；
[0025]
s5、判断蒸发器其余流路出口的过热度是否在规定的范围内，是转s6，否转s2；
[0026]
s6、结束。
[0027]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0028]
(1)设计感温金属板与可形变薄膜来对蒸发器各个流路出口过热度作出反应，利用蒸发器各个流路出口过热度的大小控制装置制冷剂出口横截面积的大小，从而实现自动均衡蒸发器各个流路出口过热度的要求。
[0029]
(2)设计中空调节螺钉来调节弹簧的预紧力，从而实现调节蒸发器出口过热度至不同的预设值。
[0030]
(3)装置结构简单，完全靠机械结构、热力原理来工作，不需要额外传感器和外接工作电源，满足了低成本和高可靠的要求。
附图说明
[0031]
图1为实施例1的多流路蒸发器出口过热度均衡装置的结构示意图；
[0032]
图2为多流路蒸发器出口过热度均衡装置中的螺钉调节弹簧至较紧的位置示意图；
[0033]
图3为多流路蒸发器出口过热度均衡装置中的螺钉调节弹簧至较松的位置示意图；
[0034]
图4为多流路蒸发器出口过热度均衡装置在出口过热度过低时进行调节的运行示意图；
[0035]
图5为多流路蒸发器出口过热度均衡装置在出口过热度过高时进行调节的运行示意图；
[0036]
图6为实施例2的多流路蒸发器出口过热度均衡装置的结构示意图；
[0037]
图7为实施例3蒸发器与多流路蒸发器出口过热度均衡装置连接方式的示意图；
[0038]
图8为实施例4蒸发器与多流路蒸发器出口过热度均衡装置连接方式的示意图；
[0039]
图9为实施例5蒸发器出口过热度均衡控制方法的流程图；
[0040]
图10为实施例6蒸发器出口过热度均衡控制方法的流程图。
[0041]
图中标注：外壳1、连杆2、弹簧3、位移挡板4、感温金属板5、可形变薄膜6、中空调节螺钉7、防漏罩8、限位板9、制冷剂进口11、制冷剂出口12、蒸发器10、分配器20、第一流路30、第二流路40、连接管50、集液管60。
具体实施方式
[0042]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0043]
实施例1
[0044]
请参阅图1，本实施例的多流路蒸发器出口过热度均衡装置包括外壳1、连杆2、弹簧3、位移挡板4、感温金属板5、可形变薄膜6，所述外壳1、连杆2、位移挡板4、感温金属板5均采用金属材料制成，例如铜、铝、不锈钢等，而可形变薄膜6则采用具有可形变可恢复性的非金属材料制成，例如聚丙烯等。所述外壳1具有制冷剂进口11和制冷剂出口12，所述外壳1内部靠近制冷剂进口11的位置焊接感温金属板5，所述可形变薄膜6设置在感温金属板5与壳体1组成的腔体内，所述可形变薄膜6一端与壳体1通过胶水粘在一起，另一端通过胶水与感温金属板5粘在一起，所述壳体1与感温金属板5、可形变薄膜6组成感温形变腔体，在所述感温形变腔体内注入两相制冷剂，当制冷剂从制冷剂进口11流入壳体1内，感温金属板5可将制冷剂的温度传递给感温形变腔体内的两相制冷剂，两相制冷剂压力随温度的变化而变化，导致可形变薄膜6受到的压力发生变化而产生形变。所述连杆2的一端穿过感温金属板5与可形变薄膜6粘接，另一端铰接弹簧3，所述连杆2的中部焊接位移挡板4，从图1中可以看出，所述位移挡板4沿制冷剂出口12的长度方向设置，通过调节位移挡板4的位置可以改变制冷剂出口12的横截面积，从而控制制冷剂的流量。所述感温形变腔体、连杆2、弹簧3组成制冷剂出口截面调节机构，当可形变薄膜6形变增大，连杆2挤压弹簧3，并带动位移挡板4向弹簧3一侧移动，增加制冷剂流量，反之，当可形变薄膜6形变减小，减小制冷剂流量。
[0045]
作为本实施例的一个优选实施方式，为了调节弹簧3的预紧力，本实施例的过热度
均衡装置还包括与壳体1螺纹连接的中空调节螺钉7，所述弹簧3设置在中空调节螺钉7内，一端与中空调节螺钉7连接，另一端与可形变薄膜6连接。
[0046]
如图2所示是弹簧3预紧力较大的情形。将中空调节螺钉7拧至较深的位置，弹簧3会处于较紧的状态，从而获得较大的预紧力，在可形变薄膜6受到的压力不变的情况下，连杆2会带着位移挡板4左移。
[0047]
如图3所示是弹簧3预紧力较小的情形。将中空调节螺钉7拧至较浅的位置，弹簧3会处于较松的状态，从而获得较小的预紧力，在可形变薄膜6受到的压力不变的情况下，连杆2会带着位移挡板4右移。
[0048]
作为本实施例的一个优选实施方式，本实施例的过热度均衡装置还包括防漏罩8，所述防漏罩8罩设在中空调节螺钉7伸出壳体1外部的部分。如图1所示，外壳1具有突出部，防漏罩8与突出部螺纹连接。
[0049]
作为本实施例的一个优选实施方式，为了限制位移挡板4向弹簧3一侧移动的距离，本实施例的过热度均衡装置还包括限位板9，所述限位板9设置在位移挡板4和弹簧3之间，与壳体1固定连接。
[0050]
本实施例的过热度均衡装置的工作原理如下：
[0051]
如图4所示是本实施例的过热度均衡装置在出口过热度过低时进行调节的运行方式，当本实施例的调节动作尚未发生时，蒸发器某一流路因为质量流量过大而出口不过热或过热度过低。当调节动作发生后，由于制冷剂进口11制冷剂的温度较低，感温金属板5将较低的温度传递到感温形变腔体中的两相制冷剂。两相制冷剂压力随温度的降低而降低，导致可形变薄膜6受到两相制冷剂的压力减小，形变减小，通过连杆2带动位移挡板4向左移动，从而减小装置制冷剂出口12的流通面积，减小制冷剂质量流量，达到增大过热度的效果。
[0052]
如图5所示是本实施例的过热度均衡装置在出口过热度过大时进行调节的运行方式，当本实施例的调节动作尚未发生时，蒸发器某一流路因为质量流量过小而出口过热度过大。当调节动作发生后，由于装置制冷剂进口11制冷剂的温度较高，感温金属板5将较高的温度传递到感温形变腔体中的两相制冷剂。两相制冷剂压力随温度的升高而升高，导致可形变薄膜6受到两相制冷剂的压力增大，形变增大，通过连杆2带动位移挡板4向右移动，从而增大装置制冷剂出口12的流通面积，增大制冷剂质量流量，达到较小过热度的效果。
[0053]
实施例2
[0054]
参照图6，本实施例的多流路蒸发器出口过热度均衡装置与实施例1的不同之处仅在于弹簧3一端与连杆2连接，另一端直接与壳体1固定连接。本实施例的过热度均衡装置没有中空调节螺钉7和防漏罩8，这种结构在装置运行中无法调节弹簧3的预紧力，因此其对蒸发器出口过热度的调节能力不如实施例1的过热度均衡装置。
[0055]
实施例3
[0056]
参照图7，本实施例提供了一种蒸发器，图7中示出了该蒸发器10的两条流路，即分配器20连接的第一流路30和第二流路40，本实施例的第一流路30和第二流路40分别连接一个多流路蒸发器出口过热度均衡装置的制冷剂进口11，而制冷剂出口12则通过连接管50连接至集液管60。第一流路30和第二流路40的过热度可分别通过实施例1所述的过热度均衡装置进行调节。
[0057]
实施例4
[0058]
参照图8，本实施例的蒸发器与实施例3的不同之处仅在于仅有第一流路30连接了过热度均衡装置，第二流路40直接连接至集液管60。第一流路30出口过热度不在合适的范围，因此装有过热度均衡装置，而第二流路40出口过热度已经在合适的范围内，因此不需要装有过热度均衡装置。
[0059]
实施例5
[0060]
参照图9，本实施例提供一种蒸发器出口过热度均衡控制方法，所述方法为：
[0061]
s1、判断蒸发器所有流路出口的过热度是否在规定的范围内，是转s4，否转s2；
[0062]
s2、给过热度不在规定范围内且过热度最小的流路安装多流路蒸发器出口过热度均衡装置，转s3；
[0063]
s3、判断蒸发器其余流路出口的过热度是否在规定的范围内，是转s4，否转s2；
[0064]
s4、结束。本实施例步骤2采用的是实施例2所述的过热度均衡装置，没有中空调节螺钉，不能手动调节螺钉插入壳体的深度，也就难以调节制冷剂出口的横截面积，只能依靠感温变形腔体的自身调节来调节位移挡板，实现制冷剂出口横截面的调节。
[0065]
实施例6
[0066]
参照图10，本实施例提供蒸发器出口过热度均衡控制方法为：
[0067]
s1、判断蒸发器所有流路出口的过热度是否在规定的范围内，是转s6，否转s2；
[0068]
s2、给过热度不在规定范围内且过热度最小的流路安装多流路蒸发器出口过热度均衡装置并运行一定时间，转s3；
[0069]
s3、判断安装多流路蒸发器出口过热度均衡装置的流路出口的过热度是否在规定的范围内，是转s6，否转s4；
[0070]
s4、调节多流路蒸发器出口过热度均衡装置的中空调节螺钉的位置直至该流路出口的过热度在规定范围内，转s5；
[0071]
s5、判断蒸发器其余流路出口的过热度是否在规定的范围内，是转s6，否转s2；
[0072]
s6、结束。
[0073]
本实施例步骤2采用的是实施例1所述的过热度均衡装置，设有中空调节螺钉，可以手动调节螺钉插入壳体的深度，从而调节制冷剂出口的横截面积，不仅仅依靠感温变形腔体的自身调节来调节位移挡板，所以本实施例的控制方法更为全面，更加能够保障蒸发器各个流路出口的过热度均在控制范围内。
[0074]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。