專利名稱：包括不蒸發(fā)吸氣材料的致冷環(huán)路的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了一種包括不蒸發(fā)吸氣材料的致冷環(huán)路的制造方法，用于去除冰箱和一般冷卻設(shè)備的致冷環(huán)路內(nèi)液體混合物中的氣體，特別是大氣氣體。
已經(jīng)知道，大多數(shù)普通冷卻系統(tǒng)是基于液體在蒸發(fā)時溫度下降的物理原理，并應(yīng)用于家用或工業(yè)上的冰箱、冷藏室、易腐食品自動售貨機(jī)、致冷的商店櫥窗、空調(diào)器等。應(yīng)用這個原理，采取了包含適于承受壓縮和膨脹循環(huán)液體的閉合環(huán)路。包括壓縮機(jī)在內(nèi)的環(huán)路主要以極小的、基本上為毛細(xì)管的截面作延伸，形成螺圈狀來增加可以熱交換的表面，并且通常由優(yōu)良熱導(dǎo)體的銅材制成。一般在螺圈上游設(shè)有一個分子篩過濾器，以及在回到壓縮機(jī)之前，一個具有較大截面的蒸發(fā)器的管狀區(qū)位于在其下游。通常除了可能的變化外，這是一般的設(shè)置方式。
在以下這些液體中選擇致冷液體它們在溫度范圍0-50℃內(nèi)可由壓力變化引起液體-蒸氣的相變。在膨脹階段，液體部分地蒸發(fā)，引起其溫度下降，通過閉合的環(huán)路金屬壁從被冷卻的部分去除熱量；在壓縮階段，上述形成的蒸氣濃縮，因而釋放出被轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)之外的熱量。以前采用了含氯氟烴(CFC)冷卻液體，但由于它們與大氣上層的臭氧有反應(yīng)而被禁止其工業(yè)應(yīng)用。采用氫化CFC(HCFC)作為其替代物，并且正在擴(kuò)大應(yīng)用較低飽和的碳?xì)浠衔铮绠惗⊥?CH3)3CH。一般攙入油來使用這些化合物，以保證連續(xù)存在的液相使壓縮機(jī)正確工作和對壓縮機(jī)機(jī)械零件的潤滑。以下把冷卻的油-液混合物簡稱為冷卻混合物。
在組成閉合致冷環(huán)路的管道中，除了工作液體蒸氣外，一般為大氣氣體的存在引起了一些問題。首先，在通常的壓縮機(jī)工作溫度(室溫附近)下，這些氣體不會因壓縮而凝結(jié)，結(jié)果以氣體形式留在環(huán)路中；由于它們的可壓縮性，壓縮機(jī)所作的一部分壓縮/膨脹功轉(zhuǎn)換成它們?nèi)莘e的簡單彈性變化，而對完成熱傳導(dǎo)的蒸發(fā)/凝結(jié)循環(huán)沒有貢獻(xiàn)，純粹是減少壓縮機(jī)的能量。另外，致冷環(huán)路中存在的氣體引起噪音，特別在家用冰箱情形中使人生厭。最后，如果冷卻液體是碳?xì)浠衔?，空氣的存在涉及到一定程度的爆炸危險(xiǎn)性，這雖然極小但仍不容忽視。
致冷閉合環(huán)路的制造包括用機(jī)械泵抽空金屬管道的步驟，以便去除大部分開始時存在的空氣，并依次把油/冷卻液體混合物注入環(huán)路。但是，在工業(yè)上通常的抽空操作不容許把氣體完全去除，例如來消除上述的難點(diǎn)。完全抽空需要長的泵吸時間，對工業(yè)應(yīng)用是不能接受的。
本專利同一申請人的意大利專利申請MI98A000558專門提供了一種吸氣系統(tǒng)，它在一個真空室內(nèi)包括一種吸氣材料，真空室至少有一個壁與環(huán)路內(nèi)的冷卻混合物接觸。壁的材料可滲透氣體但不可滲透構(gòu)成混合物本身的液體。
這樣，只要液體與吸氣材料接觸，不蒸發(fā)的吸氣材料吸附了在環(huán)路工作壽命期間內(nèi)冷卻液體中存在的大氣氣體，盡管降低了環(huán)路本身的導(dǎo)熱率值。為了吸附作為制造過程中殘余物的留在環(huán)路中的氣體，這需要長的時間。因此吸氣材料用于高真空系統(tǒng)中，但這些環(huán)路從來不會在極高真空下，與從操作一開始就使環(huán)路中不需要的氣體大量減少的優(yōu)點(diǎn)相比，抽氣問題可以忽略。
這是可以做到的，因?yàn)樵诎岩后w混合物引入環(huán)路之前而存在空氣時，一旦被加熱到至少200℃溫度，不蒸發(fā)的吸氣材料可經(jīng)受一個自饋的放熱反應(yīng)，在極短時間內(nèi)使所存在的空氣幾乎被完全吸附。結(jié)果是吸氣材料幾乎完全燃燒，它實(shí)際上是被“燒掉”，然后完成了它的任務(wù)，在所有致冷環(huán)路壽命中保持惰性，因此保證了在環(huán)路操作剛開始時，其中未凝結(jié)的氣體明顯減少。
包括了在權(quán)利要求1中規(guī)定工作步驟的致冷環(huán)路制造方法已達(dá)到了本發(fā)明的這些目的。
本發(fā)明的目的還包括由該制造方法作出的致冷環(huán)路，以及包含該環(huán)路的任何設(shè)備。
根據(jù)以下參照附圖的一個實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明制造方法的這些和其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特性將更會清楚，附圖中唯一的

圖1是一個適于按本發(fā)明制造方法生產(chǎn)的致冷環(huán)路示意圖。
參照附圖，它表示了一個致冷環(huán)路，其一般表示的構(gòu)造適用于上述任何一種冷卻設(shè)備。它包括一個壓縮機(jī)1，通過稱為凝結(jié)器的管狀區(qū)2和由沸石或分子篩制成的過濾器3，壓縮機(jī)出口與主要沿長度方向延伸的區(qū)域4連接，區(qū)域4具有縮小的、幾乎為毛細(xì)管的截面，直徑約0.5mm，并且最好形成渦旋形的管道螺圈。區(qū)域4之后接著為截面大得多的環(huán)路區(qū)5，起到蒸發(fā)器的作用。通過一般帶著散熱片的回路6或熱交換器，環(huán)路在壓縮機(jī)處閉合，以達(dá)到與被冷卻環(huán)境更好的熱交換。
已經(jīng)知道了制備這種環(huán)路的常規(guī)制造方法，由此在環(huán)路閉合之前，把設(shè)在壓縮機(jī)1出口處的輔助管道7與外部旋轉(zhuǎn)泵連接來抽空環(huán)路，由壓縮機(jī)1把輔助管道7連接到回路6上，從而在引入冷卻液體混合物之前和最終密封之前，吸除留在回路中的大部分氣體。
但是，由于在蒸發(fā)器5上游的毛細(xì)管截面區(qū)4和凝結(jié)器2中回路的導(dǎo)熱率相當(dāng)?shù)停⑶矣捎谶^濾器3的存在而對抽空有阻力，因而仍截留了不可忽視的一定量的大氣氣體，可引起在本說明開始時提到的難點(diǎn)。
按照本發(fā)明，以串聯(lián)、并聯(lián)或作為分支方式把具有不蒸發(fā)吸氣材料的吸氣裝置G事先引入回路，在蒸發(fā)步驟結(jié)束時或甚至在其完成之前，但總要在引入冷卻液體之前，把吸氣裝置至少加熱到溫度200℃，足以開始在存在空氣處產(chǎn)生放熱反應(yīng)，對它施加吸氣材料的強(qiáng)烈吸附作用。然后引入冷卻液體(異丁烷或其它)，以及例如采取稱為“壓緊密封”操作來封閉輔助管道7。
因此致冷環(huán)路可以在內(nèi)部空氣量可忽略的狀態(tài)下開始工作，因?yàn)槲鼩庾饔靡呀?jīng)去除了所有大氣氣體，而由于系統(tǒng)導(dǎo)熱率降低，靠真空泵施加的去除作用不太可能影響到這些氣體存在的區(qū)域。
需要開始放熱反應(yīng)的大氣氣體局部壓力至少為10毫巴，并且最好在壓力不高于500毫巴時加熱來觸發(fā)該反應(yīng)。低于10毫巴壓力時，反應(yīng)熱不足以自饋氣體的吸附反應(yīng)，而高于500毫巴壓力時，在實(shí)現(xiàn)其降低環(huán)路中剩余壓力作用之前吸氣材料就被消耗掉。在如此寬的壓力范圍內(nèi)工作的可能性使得本發(fā)明的制造方法有很大通用性，它可以在環(huán)路抽空步驟期間或就在其后的較高壓力下進(jìn)行，或者在環(huán)路被壓緊密封之后，此時氣體已擴(kuò)散返回環(huán)路本身內(nèi)從而使壓力均衡，在上述所示壓力范圍的較低值下進(jìn)行。
在這種盡管已被降低但與高真空吸氣工作條件(壓力小于1毫巴)不相應(yīng)的剩余壓力值下，被加熱的不蒸發(fā)吸氣裝置引起吸附所存在空氣的放熱反應(yīng)，逐漸增加其溫度直到燒掉為止，從而結(jié)束其吸氣作用。最終溫度可高到在某些情形下建議對吸氣裝置附近的環(huán)路區(qū)域采用特殊的材料，因?yàn)橥ǔＪ褂玫你~材可能被這些溫度所損壞。
以下純粹為說明目的提供了一些例子，用于指導(dǎo)熟悉該技術(shù)的人員以最佳的方式實(shí)施本發(fā)明，而決不限制本發(fā)明本身的范圍。例1本例涉及到在以下條件下進(jìn)行的一個試驗(yàn)。
作為碎片形式的不蒸發(fā)吸氣材料，采用鋯粉與重量百分比成分為Zr70％-V24.6％-Fe5.4％的合金粉末燒結(jié)產(chǎn)物，由本申請人以St707名稱制造和出售。在本例中，上述燒結(jié)產(chǎn)物相反由本中請人以St172名稱制造和出售。把總重為0.6g的10片以上這種燒結(jié)產(chǎn)物的吸氣材料引入試驗(yàn)容器中，容器由內(nèi)部容積為52cm3的鋼球殼制成，與真空管路和測壓計(jì)連接。
該容積比致冷環(huán)路螺圈約為90cm3的常規(guī)內(nèi)部容積小，但作為實(shí)際制造過程的模擬，對試驗(yàn)的適用性沒有任何影響，因?yàn)橹炼嘈枰嗟奈鼩獠牧狭?。在試?yàn)開始之前，球殼被抽空到在室溫下測出為500毫巴的剩余壓力。然后從外面對金屬球殼加熱到約350℃溫度，加熱保持5分鐘，然后把球殼冷卻到室溫，并測出剩余壓力為145毫巴，因此表示去除了約71.3％的空氣。該試驗(yàn)結(jié)果與所有其它例子一樣列在以下表中。
例2采用與例1同樣的材料和方法進(jìn)行另一個試驗(yàn)，但St172材料的碎片數(shù)目大于20，總重為0.5g。
例3重復(fù)上述例子的試驗(yàn)，但采用4個碎片的St707合金作為吸氣材料，總重為0.6g。
例4-7再以同樣材料St707重復(fù)上述例子3的試驗(yàn)，但每次改變材料碎片的數(shù)目(例6和7除外，它們在完全相同的條件下進(jìn)行)。
例8重復(fù)例1的試驗(yàn)，但采用容積為64cm3的試驗(yàn)容器，并且由本申請人以St787名稱制造和出售的一種合金作為吸氣材料，其重量百分比成分為Zr80.8％-CO14.2％-含鈰稀土元素合金5.0％；所用含鈰稀土元素合金具有重量百分比成分為；約50％鈰、30％鑭、15％釹、以及5％其它稀土元素。
例9該試驗(yàn)是本發(fā)明制造方法在低開始壓力下進(jìn)行的例子。重復(fù)例1的試驗(yàn)，但在容積1.11的容器中操作，并采用0.6g的St707片作為吸氣材料。球殼中的初始壓力為13毫巴。
所有試驗(yàn)結(jié)果均列在下表中
表中所示結(jié)果表明，如預(yù)計(jì)那樣，吸氣材料量愈多(把試驗(yàn)6和7與試驗(yàn)3-5作比較)和顆粒愈細(xì)(把試驗(yàn)2與試驗(yàn)1，以及試驗(yàn)4與試驗(yàn)3和5作比較)，則氣體的去除愈有效。在所有情形中，顯然在有些情形中吸附水平非常好，達(dá)到100％(例2,4,6和7)。
如上所述，通過上述制造方法生產(chǎn)出的致冷環(huán)路，以及包含這種環(huán)路的任何冷卻、空調(diào)等設(shè)備也是本發(fā)明的一個目的。
權(quán)利要求
1．一種致冷環(huán)路的制造方法，包括把不蒸發(fā)吸氣材料引入致冷環(huán)路的步驟和用泵抽空的步驟，其特征在于在抽空或在緊接的下一步驟中，上述吸氣材料至少被加熱到溫度200℃。
2．按照權(quán)利要求1的制造方法，其特征在于上述不蒸發(fā)吸氣材料以串聯(lián)、并聯(lián)或作為分支形式位于導(dǎo)熱率降低的區(qū)域，在致冷環(huán)路瓶頸區(qū)的上游，那里存在的大氣氣體剩余壓力在10到500毫巴范圍內(nèi)。
3．按照權(quán)利要求1或2的制造方法，其中在把不蒸發(fā)吸氣材料引入環(huán)路之后，在最終密封之前引入冷卻液體混合物。
4．按照以上權(quán)利要求任一條的制造方法，其特征在于上述不蒸發(fā)吸氣材料包括鋯基合金。
5．按照權(quán)利要求4的制造方法，其中不蒸發(fā)吸氣材料是三元Zr-V-Fe合金。
6．按照權(quán)利要求5的制造方法，其中上述三元合金具有重量百分比成分為Zr70％-V24.6％-Fe5.4％。
7．按照權(quán)利要求4的制造方法，其中上述吸氣材料由鋯粉與三元合金Zr-V-Fe粉末的燒結(jié)產(chǎn)物形成。
8．按照權(quán)利要求4的制造方法，其中不蒸發(fā)吸氣材料是Zr-Co-含鈰稀土元素合金。
9．一種按照權(quán)利要求1的制造方法生產(chǎn)的致冷環(huán)路。
10．一種包括按照權(quán)利要求9的致冷環(huán)路的設(shè)備。
全文摘要
描述了一種包括不蒸發(fā)吸氣材料的致冷環(huán)路的制造方法,其中,在環(huán)路抽空步驟期間或緊接該步驟之后,在不小于10毫巴的剩余大氣氣體壓力下,在引入冷卻液體混合物之前和在環(huán)路密封之前,把事先引入該環(huán)路的上述吸氣材料至少加熱到溫度200℃。對該用途優(yōu)先采用鋯基吸氣合金。
文檔編號F25B43/04GK1301336SQ99806437
公開日2001年6月27日 申請日期1999年5月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月21日
發(fā)明者保羅·瑪尼尼, 克勞蒂奧·玻菲托, 亞利山德羅·蓋里托諾塔, 亞利西奧·克拉扎 申請人:工程吸氣公司