CN100455953C - 冷媒分配器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷媒分配器及其控制方法，冷媒分配器包括主体，调节部件及驱动装置，在主体上连接有分配管，为多个蒸发器提供冷媒，在主体内部设有多个排出通路，排出通路按单位分别连通在各分配管上，单位分别排出通路具有相互不同的管径，调节部件以可旋转的方式设置在主体内部，并按规定角度旋转，开放主体各排出通路中的部分排出通路，驱动装置用于转动调节部件。其控制方法如下：首先检测冷媒的排出流量或压缩机的工作频率，然后，与检测结果相对应，开放部分排出通路，向蒸发器供应一定量的冷媒。本发明可以按压缩机排出的冷媒量，把冷媒适当地分配给蒸发器，精确地控制冷媒流量，从而可以节约冰箱的用电量。

Description

冷媒分配器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种冷媒分配器及其控制方法。具体的说，就是冷媒分配器按压缩机排出的冷媒量，把冷媒适当地分配给蒸发器。

背景技术

制冷系统通常应用于冰箱或空调等设备中，大体上包括压缩机，冷凝器，毛细管，蒸发器组成。

作为压缩机通常采用转动频率基本不变的定速压缩机，或可以调整转速的变速压缩机。

在制冷系统中设置2个以上蒸发器时，为了给各蒸发器分配冷媒，设置冷媒分配器。冷媒分配器设置在分配管分支的部位，各分配管分别与各蒸发器连接，并设有毛细管。

比如，在冰箱中应用制冷系统时，各蒸发器分别设置在冷冻室和冷藏室。这时，冷凝器和各蒸发器之间的冷媒管，在某一位置上被分支成分配管。在分配管分支的部位设置冷媒分配器，在分配管上设置毛细管。

在空调中应用制冷系统时，各蒸发器分别设置在各室内空间中。这里，分配管等的设置结构与冰箱中的设置结构大体相同，因此不再进行说明。

以适用在冰箱的情况为例，对制冷系统的作用，详细说明如下。

压缩机排出的冷媒经过冷凝器后流进冷媒分配器，冷媒分配器把流入的冷媒分配到各蒸发器中。

被分配的冷媒流过相应的毛细管时发生膨胀，流进蒸发器。冷媒在蒸发器中与箱内的空气进行热交换，然后重新流进压缩机。

如果冷藏室的温度处于控制部中的设定温度范围内时，冰箱关闭冷藏室的蒸发器，切断冷媒通路。而冷冻室和冷藏室温度全部达到设定温度范围内时，则停止压缩机的工作。

冰箱通过上述方法把冷冻室和冷藏室温度维持在控制部中的设定温度范围内。

但是，传统技术下的制冷系统存在如下问题：

第1，定速压缩机排出的冷媒量保持不变，因此制冷系统中关闭蒸发器时，为防止毛细管中产生超负荷，需要调节冷冻室蒸发器的冷媒流入量。

第2，制冷系统要对各蒸发器的冷媒流入通路进行开闭，因此很难把箱内的温度维持在设定的温度范围内。因此，对箱内的温度调整不及时。

第3，由于对箱内的温度调整不及时，导致冷冻室和冷藏室的温度变化幅度大。

第4，按冷冻室和冷藏室的温度，需要对制冷回路进行开/关。因此，会导致制冷回路中冷媒的流动性不均，很难让冷媒具有最佳的流动性。

第5，压缩机启动时会耗费比较大的电能，由于经常进行开/关，导致电能的浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种冷媒分配器以及其控制方法，按压缩机排出的冷媒量，把冷媒适当地分配给各蒸发器。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种冷媒分配器，其特征是，冷媒分配器包括主体，调节部件及驱动装置，在主体上连接有两个分配管，为多个蒸发器提供冷媒，在主体内部设有多个排出通路，排出通路按组分别连通在各分配管上，各排出通路按接近相同的间距设置在规定的圆周线上，各排出通路具有相互不同的管径，调节部件以可旋转的方式设置在主体内部，并按规定角度旋转，调节部件的旋转中心与驱动装置的转轴连接，调节部件接近半圆板形状，在与旋转中心偏离的部位设有连通口，连通口可以任意开放两个相邻排出通路的大小，以开放主体各排出通路中的部分排出通路，驱动装置的转轴连接在调节部件的旋转中心，驱动装置用于转动调节部件。

上述主体上连接两个分配管，同时设有两组排出通路，两组排出通路连通在各分配管上，调节部件通过旋转，开放各排出通路中的其中两个排出通路。

在上述主体内部，从其中一个排出通路开始，按顺时针或逆时针方向的顺序，形成直径依次变小的排出通路。

上述各排出通路中，管径较大的两个排出通路连通在一个分配管，其他两个排出通路连通在另一个分配管。

本发明的冷媒分配器控制方法一实例包括如下各阶段：测定室内或箱内温度的阶段；对检测的温度是否处在控制部中的设定温度范围内进行判断的阶段；温度超出已设定的温度范围时，对压缩机的工作频率进行调整设定的阶段；对压缩机是否到达调整设定的工作频率进行判断的阶段；对调整设定的频率在已设定的各工作频率区段中处于那一个频率区段，进行判断的阶段；根据调整设定的工作频率相应的区段，把调节部件按一定角度旋转，对分配管各排出通路中的部分排出通路进行开放的阶段。

本发明的冷媒分配器控制方法另一实例包括如下各阶段组成：测定室内或箱内温度的阶段；对检测的温度是否处在控制部中的设定温度范围内进行判断的阶段；温度超出已设定的温度范围时，对压缩机的工作频率进行调整设定的阶段；对压缩机是否到达调整设定的工作频率进行判断的阶段；压缩机按调整后的频率旋转时，对单位时间内的冷媒排出量，进行检测的阶段；对单位时间内的冷媒排出量在已设定的各区段中处于那一区段，进行判断的阶段；根据单位时间内的冷媒排出量，把调节部件按规定角度旋转，对分配管各排出通路中的部分排出通路进行开放的阶段。

综上所述，本发明的冷媒分配器的有益效果是：

第1，即使压缩机的冷媒排出流量发生变化，也可以通过冷媒分配器稳定地分配冷媒，从而可以防止毛细管上出现过负荷。

第2，制冷系统在适当调节蒸发器冷媒吸入量的状态下运行，可以把箱内温度维持在一定的温度范围内，从而可以迅速对应箱内的温度变化。

第3，因为能迅速地对应箱内的温度变化，从而降低了冷冻室和冷藏室的温度范围幅度。

第4，根据冷藏室和冷冻室的温度调节冷媒排出流量，从而得到了冷媒回路中的最佳冷媒流动性。

第5，压缩机可以按节约模式运转，没必要经常开/关压缩机，从而可以节约冰箱的用电量。

附图说明

图1为普通冰箱的制冷系统一实例构成图。

图2为本发明提供的冷媒分配器第1实例分解示意图。

图3为图2的冷媒分配器内部结构示意图。

图4a、b、c、d为图2的分配器动作状态示意图。

图5为本发明的冷媒分配器控制方法第1实例流程图。

图6为本发明的冷媒分配器控制方法第2实例流程图。

图中：

1：压缩机                        2：冷凝器

3：毛细管                        4，5：蒸发器

6a，6b：分配管                   7：干燥器

10：冷媒分配器                   11：主体

12a，12b，12c，12d：排出通路     13：调节部件

13a：连通口                      14：驱动装置

14a：转轴

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：参照图1到图4a-d，对本发明提供的冷媒分配器一实例，进行详细说明。

图1为普通冰箱的制冷系统一实例构成图。图2为本发明的冷媒分配器第1实例分解示意图。图3为图2的冷媒分配器内部结构示意图。图4a，4b，4c，4d为图2的分配器动作状态示意图。

如图1所示，普通的制冷系统大体上包括压缩机1，冷凝器2，毛细管3，蒸发器4，5组成。

作为压缩机1采用可以调整转速的变速压缩机。这种变速压缩机可以按作业频率调整排出的冷媒量。

冷凝器2排出侧的冷媒管上设置2个以上蒸发器4，5。

即，冷凝器2排出侧的冷媒管在某一部位上分支成分配管6a，6b。分配管6a，6b分别连接在各蒸发器4，5上。在分支的部位设置冷媒分配器10，在各分配管6a，6b上设置毛细管3。在冷凝器2和分配器10之间的冷媒管上，设置干燥器7。

冷媒分配器10包括主体11，调节部件13及驱动装置14组成。

在主体11上连接分配管6a，6b，向蒸发器4，5供应冷媒。在主体11的内部，设有与分配管6a，6b连通的多个排出通路(以下称为“单位分别排出通路”)。单位分别排出通路具有相互不同的管径。即，连通在一个分配管中的各排出通路具有相互不同的管径。

调节部件13以可旋转的方式设置在主体11内部，通过按规定角度旋转，开放主体11排出通路12a，12b，12c，12d中的部分排出通路。驱动装置14可以转动调节部件13。

在制冷系统中，如图1，图2设置蒸发器时，冷媒分配器的结构如下：

冷媒分配器10的主体11中，在冷媒排出侧上连接两个分配管6a，6b。在主体11的内部，设有与分配管6a，6b连通的两个排出通路(12a，12b/12c，12d)。主体11的各排出通路按几乎相同的间距形成在一定的圆周线上。

主体11的内部，在排出通路12a，12b，12c，12d的冷媒流入侧，形成一定空间，以便以可旋转的方式设置调节部件13。

调节部件13通过按一定角度旋转，开放主体11排出通路12a，12b，12c，12d中的两个排出通路。调节部件13为接近半圆板形为宜。

调节部件13的偏离旋转中心的部位，设有连通口13a。连通口13a按可以开放任意两个相邻排出通路的大小设置。更详细地说，按可以开放主体11排出通路中最大的两个相邻排出通路的大小设置。

上述调节部件大体上为半圆板形(图中未示出)，以便通过旋转开放两个排出通路。调节部件的大小可以比半圆板略大或略小。

在调节部件13的旋转中心，固定驱动装置14的转轴14a。驱动装置14固定在主体11的外侧面。驱动装置的转轴14a贯穿主体11的某一特定部位，固定在调节部件13的旋转中心。为了防止冷媒泄漏，在转轴14a贯穿的部位，应该用密封部件进行密封。

如图4a所示，在主体11内部，从其中一个排出通路开始，按顺时针或逆时针方向的顺序，形成直径依次变小的排出通路为宜(按D1→D2→D3→D4的顺序变小)。当然，各排出通路的尺寸可以根据需要进行变更。

上述各排出通路12中较大的两个排出通路12a，12b连通在一个分配管6a，其他两个排出通路12c，12d连通在另一各分配管6b。

上述一个分配管6a(以下称为“第1分配管”)连接在冷冻室的蒸发器4(以下成为“第1蒸发器”)，另一个分配管6b(以下称为“第2分配管”)连接在冷藏室的蒸发器5(以下成为“第2蒸发器”)。具有这种结构时，可以向冷媒需求量大的冷冻室蒸发器4充分地供应冷媒。

根据压缩机的工作频率和冷媒排出速率，要合理地设计各排出通路的大小。

以冷媒分配器10适用于制冷系统时的情况为例，对冷媒分配器10的作用说明如下：

在压缩机1中被压缩的冷媒，流过冷凝器2及干燥器7后，流进冷媒分配器10。冷媒分配器10按压缩机1排出的冷媒量转动调节部件13，开放两个排出通路。更详细地说，在冷冻室的温度超出已设定的温度范围，冷藏室的温度处于已设定的温度范围内时，冰箱以迅速降低冷冻室温度的动力模式进行运行。

这时，压缩机1以最大的频率作为正常工作频率进行工作。同时，如图4a所示，调节部件13按一定角度旋转，开放与第1分配管6a连通的排出通路12a，12b。从而只向第1蒸发器4供应冷媒，把冷冻室的温度降低到已设定的温度范围内。这时，压缩机1排出的冷媒量最大。

冷冻室和冷藏室同时处于已设定的温度范围内时，冰箱以节约模式进行工作，向冷冻室和冷藏室供应少量的冷媒，使冷冻室和冷藏室保持原来的状态。

这时，使压缩机1以比动力模式小的正常工作频率进行工作。同时，如图4b所示，开放第1分配管6a的大排出通路12a和第2分配管6b的小排出通路12d。从而向第1，2蒸发器供应相对小的冷媒量。这种节约模式应该在需要减少箱内温度偏差的情况使用。

冷冻室的温度处于已设定的温度范围内，冷藏室的温度超出已设定的温度范围时，只向第2蒸发器5供应冷媒。

这时，压缩机1以最低的频率进行工作。同时，如图4c所示，旋转调节部件13，开放连通在第2分配管6b的两个排出通路12c，12d。这时压缩机1以最低的正常工作频率进行工作。

另外，冷冻室和冷藏室都处于已设定的温度范围时，向第1，2蒸发器4，5供应一定量的冷媒。这时，冰箱以节约模式进行工作，向冷冻室和冷藏室供应少量的冷媒，使冷冻室和冷藏室保持原来的温度状态。这种节约模式应该在需要减少箱内温度偏差的情况使用。

这时，使压缩机1按一定的频率进行工作。如图4d所示，旋转调节部件13，开放第1分配管6a的小排出通路12b和第2分配管6b的大排出通路12c。以此，根据压缩机排出的冷媒量，向蒸发器供应适当量的冷媒。

图5为本发明的冷媒分配器控制方法第1实例流程图。下面，在冷媒分配器10的工作方法中，参照图5，对第1实例进行说明。

首先，控制部中储存有预先设定好的各温度范围区段，以及与各温度区段对应的压缩机1工作频率。

这种冰箱中，设置在冷冻室和冷藏室的测温传感器检测箱内的温度51。并把测定的温度信息传送给控制部。

控制部判断上述检测温度对应于已设定的各温度区段中那一温度区段52。如果箱内的温度处于已设定的温度范围内，则让压缩机以原来的频率进行工作。

如果上述检测的箱内温度超出已设定的温度范围，则把压缩机的工作频率按一定的工作频率调整设定53。然后对压缩机是否到达调整设定的工作频率进行判断54。这里，压缩机按逐渐变化的方式达到调整设定的工作频率。

压缩机的工作频率没达到调整设定的正常工作频率时，一直增加压缩机的频率，直到达到调整设定的正常工作频率。

压缩机的工作频率达到调整设定的正常工作频率后，对上述调整设定的频率在已设定的各工作频率区段中处于那一个频率区段，进行判断55。根据与调整设定的工作频率相应的区段，把调节部件13按一定角度旋转55。

这时，在分配管6a，6b的排出通路12a，12b，12c，12d中开放部分排出通路，可以适当地调整各蒸发器4，5的制冷功率。

以这种方式，通过工作频率判断冷媒排出量，并按冷媒排出量开放一定大小的排出通路，可以向蒸发器供应适当量的冷媒。

图6为本发明的冷媒分配器控制方法第2实例流程图。下面，参照图6，对冷媒分配器的工作方法第2实例进行说明。

首先，控制部中存在预先设定好的各温度范围区段，以及与各温度区段对应的压缩机1工作频率。另外，控制部中还存在于压缩机排出流量相关的各区段。

在冰箱中，设置在冷冻室和冷藏室的测温传感器检测箱内的温度61。然后把测定的温度传送到控制部中。

控制部判断上述检测温度对应于已设定的各温度区段中那一温度区段62。如果箱内的温度处于已设定的温度范围内，则让压缩机以原来的频率进行工作。

如果上述检测的箱内温度超出已设定的温度范围，则把压缩机的工作频率按一定的工作频率调整设定63。然后对压缩机是否到达调整设定的工作频率进行判断64。这里，压缩机按逐渐变化的方式达到调整设定的工作频率。

压缩机1的工作频率没达到调整设定的正常工作频率时，一直增加压缩机的频率，直到达到调整设定的正常工作频率。

压缩机的工作频率达到调整设定的正常工作频率后，对单位时间内的冷媒排出量，进行检测65。然后对单位时间内的冷媒排出量在已设定的各区段中处于那一区段，进行判断66。

根据单位时间内的冷媒排出量，把调节部件13按一定角度旋转67。这时，在各分配管6a，6b的各排出通路12中开放部分排出通路12，可以适当地调整各蒸发器4，5的制冷功率。

以这种方式，检测冷媒排出流量，并按冷媒排出流量开放一定大小的排出通路，可以向蒸发器供应适当量的冷媒。

Claims (6)

1.一种冷媒分配器，其特征是，冷媒分配器(10)包括主体(11)，调节部件(13)及驱动装置(14)，在主体(11)上连接有两个分配管(6a，6b)，为多个蒸发器(4，5)提供冷媒，在主体(11)内部设有多个排出通路，排出通路按组分别连通在各分配管(6a，6b)上，各排出通路(12a，12b，12c，12d)按接近相同的间距设置在规定的圆周线上，各排出通路具有相互不同的管径，调节部件以可旋转的方式设置在主体(11)内部，并按规定角度旋转，调节部件(13)的旋转中心与驱动装置(14)的转轴(14a)连接，调节部件(13)接近半圆板形状，在与旋转中心偏离的部位设有连通口(13a)，连通口(13a)可以任意开放两个相邻排出通路的大小，以开放主体(11)各排出通路(12a，12b，12c，12d)中的部分排出通路，驱动装置(14)的转轴(14a)连接在调节部件(13)的旋转中心，驱动装置(14)用于转动调节部件(13)。

2.根据权利要求1所述的冷媒分配器，其特征是，上述主体(11)上连接两个分配管(6a，6b)，同时设有两组排出通路，两组排出通路连通在各分配管(6a，6b)上，调节部件(13)通过旋转，开放各排出通路(12a，12b，12c，12d)中的其中两个排出通路。

3.根据权利要求1或2所述的冷媒分配器，其特征是，在主体(11)内部，从其中一个排出通路开始，按顺时针或逆时针方向的顺序，形成直径依次变小的排出通路(12a，12b，12c，12d)。

4.根据权利要求3所述的冷媒分配器，其特征是，上述各排出通路(12a，12b，12c，12d)中，管径较大的两个排出通路(12a，12b)连通在一个分配管(6a)，其他两个排出通路(12c，12d)连通在另一各分配管(6b)。

5.根据权利要求1所述的冷媒分配器，其控制方法一实例，包括如下阶段：测定室内或箱内温度的阶段；对检测的温度是否处在控制部中的设定温度范围内进行判断的阶段；温度超出已设定的温度范围时，对压缩机的工作频率进行调整设定的阶段；对压缩机是否到达调整设定的工作频率进行判断的阶段；对调整设定的频率在已设定的各工作频率区段中处于那一个频率区段，进行判断的阶段；根据调整设定的工作频率相应的区段，把调节部件按一定角度旋转，对分配管各排出通路中的部分排出通路进行开放的阶段。

6.根据权利要求1所述的冷媒分配器，其控制方法另一实例，包括如下阶段：测定室内或箱内温度的阶段；对检测的温度是否处在控制部中的设定温度范围内进行判断的阶段；温度超出已设定的温度范围时，对压缩机的工作频率进行调整设定的阶段；对压缩机是否到达调整设定的工作频率进行判断的阶段；压缩机按调整后的频率旋转时，对单位时间内的冷媒排出量，进行检测的阶段；对单位时间内的冷媒排出量在已设定的各区段中处于那一区段，进行判断的阶段；根据单位时间内的冷媒排出量，把调节部件按规定角度旋转，对分配管各排出通路中的部分排出通路进行开放的阶段。

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