專利名稱：熱泵的射流二極管膨脹機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱泵的膨脹機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
熱泵使用壓縮機(jī)，室內(nèi)熱交換器，室外熱交換器，膨脹機(jī)構(gòu)和4通換向閥，以便在冷卻模式和加熱模式之間轉(zhuǎn)換操作。熱泵使用膨脹機(jī)構(gòu)，制冷劑流體通過膨脹機(jī)構(gòu)從高壓高溫膨脹為低壓低溫。膨脹機(jī)構(gòu)要求有不同尺寸的限制部件，以便根據(jù)熱泵處于冷卻操作模式還是處于加熱操作模式進(jìn)行適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)操作。很明顯，當(dāng)系統(tǒng)在冷卻或加熱模式下操作時(shí)，制冷劑流體流過膨脹機(jī)構(gòu)的方向是相反的。
現(xiàn)有技術(shù)的熱泵系統(tǒng)設(shè)有單個(gè)膨脹機(jī)構(gòu)，使用可移動(dòng)的活塞，當(dāng)沿第一方向移動(dòng)時(shí)的流阻比沿相反的第二方向移動(dòng)時(shí)的流阻高許多。第一方向?qū)?yīng)于加熱模式，第二方向?qū)?yīng)于冷卻模式。活塞很容易磨損，由于形成的不希望出現(xiàn)的大誤差和污染，負(fù)面影響了系統(tǒng)的操作和可靠性。此外，現(xiàn)代的熱泵系統(tǒng)可結(jié)合不同的制冷劑，如R410A和POE油。與過去使用更普通的R22和R134A制冷劑的系統(tǒng)相比，使用R410A制冷劑的系統(tǒng)在高得多的壓差下工作。這樣負(fù)面影響了膨脹機(jī)構(gòu)的磨損和潤(rùn)滑，并導(dǎo)致在不穩(wěn)定的操作狀態(tài)下出現(xiàn)更高載荷。
因此，需要一種可靠和便宜的熱泵系統(tǒng)的膨脹機(jī)構(gòu)，其不容易出現(xiàn)磨損和可靠性問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的熱泵膨脹系統(tǒng)包括流阻機(jī)構(gòu)，根據(jù)流過機(jī)構(gòu)的流動(dòng)方向?qū)α黧w產(chǎn)生不同的阻力。流阻機(jī)構(gòu)相對(duì)第一和第二流動(dòng)通道固定或剛性安裝，所以可避免現(xiàn)有技術(shù)的移動(dòng)活塞所具有的磨損問題。在本發(fā)明的數(shù)個(gè)實(shí)施例中的流阻機(jī)構(gòu)是固定阻擋物，通過膨脹機(jī)構(gòu)的流體必須在其周圍流過。流阻機(jī)構(gòu)的特征是，一個(gè)側(cè)面當(dāng)制冷劑沿一個(gè)方向流動(dòng)時(shí)具有低阻力系數(shù)，當(dāng)制冷劑沿相反方向流動(dòng)時(shí)具有高阻力系數(shù)。
因此，本發(fā)明提供了一種可靠和便宜的膨脹機(jī)構(gòu)，不容易磨損和可靠性下降。
可通過下面的說明和附圖更好地了解本發(fā)明的這些和其他特征，其后是簡(jiǎn)單介紹。


圖1是具有本發(fā)明的膨脹機(jī)構(gòu)的熱泵的示意圖；圖2是本發(fā)明的膨脹機(jī)構(gòu)的第一示例的截面圖；圖3是本發(fā)明的膨脹機(jī)構(gòu)的第二示例的截面圖；圖4是本發(fā)明的膨脹機(jī)構(gòu)的第三示例的截面圖；圖5是本發(fā)明的膨脹機(jī)構(gòu)的第四示例的截面圖。
具體實(shí)施例方式
使用了本發(fā)明的膨脹機(jī)構(gòu)的熱泵10能夠在冷卻模式和加熱模式下工作，如圖1示意性所示。熱泵10包括壓編機(jī)12。壓縮機(jī)12通過排出端口14輸送制冷劑，其通過吸入端口16返回到壓縮機(jī)。
制冷劑移動(dòng)通過4通閥18，其可在加熱位置和冷卻位置之間轉(zhuǎn)換，根據(jù)所要求的操作模式，以希望的方式引導(dǎo)制冷劑流體(如圖1的與閥18相關(guān)的箭頭所示)，如現(xiàn)有技術(shù)已公知的。當(dāng)閥門18處于冷卻位置，制冷劑從排放端口14流出閥門18到達(dá)室外熱交換器20，在交換器壓縮制冷劑的熱量傳遞到第二流體，如空氣。從室外熱交換器20流出的制冷劑流到本發(fā)明膨脹機(jī)構(gòu)22的第一流體通道26。當(dāng)沿前進(jìn)方向流動(dòng)時(shí)，制冷劑從第一流體通道流動(dòng)到第二流體通道28時(shí)進(jìn)行膨脹，從而降低了壓力和溫度。膨脹的制冷劑流到室內(nèi)熱交換器24，接收來自另一第二流體的熱量，并向室內(nèi)提供冷卻的空氣。制冷劑從室內(nèi)熱交換器24通過閥門18返回吸氣端口16。
當(dāng)閥門18處于加熱位置，制冷劑從排放端口14流過閥門18到達(dá)室內(nèi)熱交換器24，在該熱交換器將傳輸熱量到室內(nèi)。制冷劑從室內(nèi)熱交換器24流過第二流體通道28到達(dá)膨脹機(jī)構(gòu)22。當(dāng)制冷劑沿反向從第二流體通道28流過膨脹機(jī)構(gòu)22到達(dá)第一流體通道26時(shí)，制冷劑沿此方向受到比前進(jìn)方向更多限制。制冷劑從第一流體通道26流過室外熱交換器20和4通閥18，通過閥門18返回到吸入端口16。
本發(fā)明的膨脹機(jī)構(gòu)的多個(gè)示例在圖2到6中顯示。本發(fā)明的膨脹機(jī)構(gòu)22包括流阻機(jī)構(gòu)30，設(shè)置在第一流體通道26和第二流體通達(dá)28之間。不同于現(xiàn)有技術(shù)的可移動(dòng)活塞，流阻機(jī)構(gòu)30相對(duì)流體通道26，28固定，使得沒有部件損壞，磨損或污染。流阻機(jī)構(gòu)30示意性顯示出受到銷的支撐。當(dāng)制冷劑沿前進(jìn)或冷卻方向流動(dòng)時(shí)，流阻機(jī)構(gòu)30的流動(dòng)阻力比制冷劑沿后退或加熱方向流動(dòng)時(shí)要低，可用作射流二極管。這種可變流阻可通過在流阻機(jī)構(gòu)30的兩側(cè)設(shè)置不同的特征件來實(shí)現(xiàn)，一個(gè)方向增加流阻，沿另一方向提供較低流阻。
參考圖2，流阻機(jī)構(gòu)30包括面對(duì)第二流體通道28的魚鉤端32。當(dāng)制冷劑沿前進(jìn)或冷卻方向流動(dòng)時(shí)，制冷劑圍繞流阻機(jī)構(gòu)30的平滑表面流動(dòng)，所以設(shè)置在通道26和28之間的流阻機(jī)構(gòu)30形成相對(duì)小的阻力。但是，當(dāng)制冷劑沿相反方向或加熱方向流動(dòng)時(shí)，制冷劑流入魚鉤端32，形成對(duì)流動(dòng)流體非常高的阻力系數(shù)或阻力。
本發(fā)明的另一示例在圖3顯示，其使用了傾斜的流體通道34作為流阻機(jī)構(gòu)30。傾斜的流體通道34設(shè)置成，沿冷卻方向流動(dòng)的制冷劑通常旁路于傾斜的流體通道34，直接流過第二流體通道28。但是，當(dāng)制冷劑沿加熱方向流動(dòng)時(shí)，制冷劑更容易流入傾斜的流體通道34，由于其相對(duì)第二流體通道28的位向。流體從第二流體通道28流入傾斜的流體通道34的入口很容易保持，因?yàn)榈诙黧w通道28的壁和傾斜的流體通道34開口處的壁之間的角度很小。制冷劑離開傾斜的流體通道34，直接返回從第二流體通道28流向第一流體通道26的制冷劑流體，形成湍流，產(chǎn)生與沿冷卻方向流動(dòng)的制冷劑相比更高的流阻。
參考圖4和圖5，流阻機(jī)構(gòu)30設(shè)置在流體通道26和28之間，類似于圖2所示的方式。如圖4所示，流阻機(jī)構(gòu)30是個(gè)開放半球38，圖5所示的流阻機(jī)構(gòu)30是C形通道40，設(shè)置在流體通道26和28之間。當(dāng)制冷劑沿冷卻方向流動(dòng)時(shí)，流阻機(jī)構(gòu)30的平滑圓形表面具有較低的阻力系數(shù)。但是，當(dāng)制冷劑沿加熱方向流入流阻機(jī)構(gòu)30的凹狀區(qū)時(shí)，具有較高的阻力系數(shù)，增加了沿加熱方向的流動(dòng)阻力。
應(yīng)當(dāng)理解，流阻可使用各種術(shù)語(yǔ)來表示。例如，流阻可表示為阻力系數(shù)。流阻還可表示為湍流或?qū)恿鞯南鄬?duì)程度。在任何情況下，制冷劑流體方向造成的流阻變化可通過使用固定的流阻機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。
雖然本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)得到公開，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到某些改進(jìn)仍屬于本發(fā)明的范圍。為此，應(yīng)通過研究所附權(quán)利要求來確定本發(fā)明的真實(shí)范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種熱泵，包括制冷劑系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)，連接到第一和第二熱交換器；和膨脹機(jī)構(gòu)，連接到所述第一和第二熱交換器之間，所述膨脹機(jī)構(gòu)包括流阻機(jī)構(gòu)，流阻機(jī)構(gòu)設(shè)置在第一和第二流體通道之間，并形成固定關(guān)系，所述流阻機(jī)構(gòu)對(duì)沿第一方向流動(dòng)的所述流體提供了第一流動(dòng)阻力，對(duì)沿第二相反方向流動(dòng)的所述流體提供了第二流動(dòng)阻力，第二流動(dòng)阻力大于所述第一流動(dòng)阻力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵，其特征在于，所述熱泵還包括4通換向閥，在加熱和冷卻位置之間移動(dòng)，分別提供沿所述第一和第二方向流動(dòng)的流體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵，其特征在于，所述流阻機(jī)構(gòu)包括具有不同幾何形狀的第一側(cè)和第二側(cè)的物體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱泵，其特征在于，所述第二側(cè)包括魚鉤狀表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱泵，其特征在于，所述第二側(cè)是開放半球面。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱泵，其特征在于，所述流阻機(jī)構(gòu)是C形通道，開放面形成第二側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵，其特征在于，所述流阻機(jī)構(gòu)是旁路的傾斜流體通道。
全文摘要
一種熱泵的膨脹機(jī)構(gòu)，包括流阻機(jī)構(gòu)，流過機(jī)構(gòu)的流動(dòng)方向不同對(duì)制冷劑流體產(chǎn)生不同的阻力。流阻機(jī)構(gòu)沒有移動(dòng)部件，所以可避免現(xiàn)有技術(shù)的移動(dòng)活塞所具有的損壞、磨損和污染等問題。流阻機(jī)構(gòu)是固定阻擋物，通過膨脹機(jī)構(gòu)的流體必須在其周圍流過。
文檔編號(hào)F25B13/00GK1922450SQ200580005466
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2005年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月23日
發(fā)明者A·利夫森, T·J·多布邁耶, M·F·塔拉斯 申請(qǐng)人:開利公司