CN102741625A - 制冷设备以及用于所述制冷设备的制冷机 - Google Patents

Abstract

用于组合制冷设备、例如家用冷藏冷冻组合的制冷机包括一个压缩机（8）和至少两个在并联电路中与电控制的、多稳态的分配阀（7）连接并且可通过所述分配阀（7）选择性地加载制冷剂的蒸发器（3，4）。具有正温度系数电阻特性的第一电流控制开关（18；19）和所述分配阀（7）的串联电路与所述压缩机（8）电并联。

Description

制冷设备以及用于所述制冷设备的制冷机

技术领域

本发明涉及一种用于组合家用制冷设备、即用于具有至少两个可以保持在不同温度上的储藏格室的制冷设备的制冷机，以及制冷设备本身。

背景技术

已知了用于这种组合制冷设备的不同类型的制冷机。在最简单的类型中，压缩机、冷冻格室蒸发器和标准冷藏格室蒸发器在唯一的制冷剂循环中串联。这种类型的制冷机能够实现非常简单的控制，其中如在具有唯一的格室的传统制冷设备中那样在这些格室中的一个上施加通过温度传感器控制的电磁开关，如双金属元件，以便当格室中的温度超过一个预给定的极限值时闭合压缩机的供电回路。这样的制冷机仅仅允许两个格室的同时冷却，并且两个格室中的温度的独立调节是不可能的。

第二种类型的组合制冷设备包括用于标准冷藏格室和冷冻格室的彼此独立的制冷机。因此，这种类型能够实现两个格室的独立温度调节并且实现非常好的能量效率，但两个分离的制冷机的成本较高。因此，在实践中以下类型非常普遍：一个唯一的压缩机通过分配阀可选地供给冷冻格室蒸发器或标准冷藏格室蒸发器。为了控制分配阀，使用即使在没有接通分配阀时也连续地产生损害设备的总体效率的损耗功率的电子电路。不使用这样的电路既可以降低设备的能量消耗也可以降低其成本。

发明内容

因此，本发明的目标是实现一种用于组合制冷设备的制冷机，其允许不同格室的独立温度调节并且其控制在没有持续地能量消耗的电子组件的情况下实现或者在不改变制冷机的工作方式的静止状态中其能量消耗至少比干预控制以便改变制冷机的运行状态时小得多。

通过以下方式解决所述任务：在用于组合制冷设备（例如家用冷藏冷动组合）的制冷机中，其具有一个压缩机和至少两个在并联电路中与电控制的、多稳态的分配阀连接并且可通过所述分配阀选择性地以制冷剂加载的蒸发器，具有正温度系数电阻特性的第一电流控制开关与分配阀的串联电路与压缩机电并联。只要压缩机是关断的并且电流控制开关是无电流的，则后者是导通的。这样，首先在接通压缩机时也以电流加载分配阀并且由此可以改变其开关状态。如果在短时间之后电流控制开关进行反应，在其中断流过分配阀的电流，从而在所述分配阀上基本上不产生损耗功率，直至其被重新切换。这样能够实现没有连续电流消耗的组件的情况下的分配阀控制。

优选地，第一电流控制开关与一个二极管串联，以便分别仅仅导通所施加的交流电压的一个半波并且以单极的电压加载分配阀，所述电压的符号确定分配阀的开关方向。与此互补地，为了在相反的方向上转换分配阀，由第二电流控制开关与第二二极管组成的串联电路与第一电流控制开关和第一二极管的串联电路并联，其中第二二极管与第一二极管反并联地极化。

符合目的地，设有具有一个输入端子和两个分别可选地与所述输入端子连接的输出端子的第一通过温度传感器控制开关，其中这些输出端子中的每一个与电流控制开关和二极管的串联电流中的一个连接。所述布置能够根据温度传感器上具有的温度确定分配阀的开关方向。如果所述温度是制冷设备的一个格室的温度，则可以根据所述温度确定分配阀是否向所述格室的蒸发器供给制冷剂或者截止蒸发器的制冷剂输送。

作为制冷机的驱动机组，常用的是具有一个主绕组和一个辅助绕组的电动机，其中应在电动机的起动相中向辅助绕组加载电流，以便预给定电动机的运行方向或者也确保电动机的起动，即使所述电动机在由主绕组产生的电磁力方面位于平衡位置中。为了仅仅在电动机的起动阶段中向辅助绕组加载电流，同样可以为所述辅助绕组配置一个电流控制开关。

因此，本发明的一个简单构型是通过其可向辅助绕组加载电流的电流控制开关，其与第一电流控制开关相同。

但供给辅助绕组的电流控制开关也可以涉及与之前提到的开关不同的第三电流控制开关，并且所述第三电流控制开关与辅助绕组的串联电路与分配阀并联。这样可以使用分别具有与辅助绕组或者分配阀的特性（尤其是如功率和开关时间）理想匹配的开关特性。

为了切换所述分配阀所需的电流强度通常较小，并且很多类型的电流控制开关在高于分配阀的切换电流的电流强度下才转换。为了也可以使用这样类型的电流控制开关，符合目的的是，与分配阀并联地并且与至少第一电流控制开关串联地设置一个负载电阻。

压缩机和分配阀优选彼此电并联并且共同与第二通过温度传感器控制开关串联。所述第二通过温度传感器控制开关可以设置在组合制冷设备的第二格室上，以便检测所述格室中的冷却需求并且在存在冷却需求时运行压缩机。是否当压缩机运行时实际上冷却第二格室取决于第一通过温度传感器控制开关的位置。因此，可以首先满足第一格室的冷却需求，直至第一通过温度传感器控制开关切换并且能够实现向第二格室供给制冷剂。

电流控制开关可以涉及真正的正温度系数电阻，其导电能力取决于温度并且其由流过的电流加热，从而导电能力也间接地取决于电流；但也可以使用电子部件，例如基于三端双向可控硅开关元件，其模拟这样的正温度系数电阻的导电能力的电流相关性，为此无需具有正温度系数电阻的温度-导电能力特性。

基本上，第一通过温度传感器控制开关可以设置在制冷设备的两个格室中的较冷的一个上并且第二通过温度传感器控制开关可以设置在制冷设备的两个格室中的较冷的一个上，或者也可以反过来。基本上，第二通过温度传感器控制的开关通常施加在更频繁地具有冷却需求的那个格室上，从而当出现冷却需求时不会不必要地延迟压缩机的接通。

符合目的地，施加有第二通过温度传感器控制开关的那个格室的蒸发器的至少一部分和施加有第一通过温度传感器控制开关的格室的蒸发器依次流过制冷剂。这样确保在第二开关的格室处出现冷却需求并且因此使压缩机开始运行时，可用冷却功率的至少一部分从压缩机运行时间开始也有益于第二格室。

附图说明

本发明的其他特征和优点由以下参考附图的实施例描述得出。附图示出：

图1：根据本发明的组合冷却设备的制冷机的示意图；

图2：根据第一构型的制冷机的电组件的框图；

图3：根据第二构型的制冷机的电组件的框图；

图4：根据第三构型的制冷机的电组件的框图。

具体实施方式

图1示出具有冷冻格室1和标准冷藏格室2的家用制冷设备的制冷机。格室1、2分配有蒸发器3或者4。蒸发器3、4的喷射位置5、6分别与双稳态的磁阀7的输出端连接。标准冷藏格室2的蒸发器4的输出端与冷冻格室1的蒸发器3的输入端连接，从而与蒸发器4一起始终也冷却蒸发器3。在蒸发器3中可以设有用于在喷射位置5处喷射的制冷剂和用于源自蒸发器4的制冷剂的尽可能分离的管路，它们在蒸发器3的输出端附近才彼此相遇，或者可以基本上在蒸发器3上设有一个唯一的管路，制冷剂由蒸发器4在喷射位置5紧后面汇入到所述管路中。

由蒸发器3吸出的制冷剂流经压缩机8并且经由冷凝器9重新到达磁阀7，从磁阀7其或者输送给喷射位置5或者输送给喷射位置6。

在两个格室1、2中的每一个上施加一个通过温度传感器22控制的开关10或者11（参见图2）。双金属元件可以作为温度传感器22并且可以同时作为开关10、11的运动元件；但传感器22和开关10、11也可以是空间分离的，其方式是，例如作为温度传感器22的电子传感器施加在格室1或2上，而作为开关10、11使用通过传感器的测量信号控制的功率晶体管。在以下的功能描述中考虑：开关10设置在冷冻格室11中而开关11设置在标准冷藏格室2中，但相反的布置也是可能的。

此外，在图2中以12表示供电交流电压的源12、以13表示压缩机8的电动机的主绕组、以14表示辅助绕组、以15或者16表示两个二极管并且以17、18或者19表示PTC电阻。

当冷冻格室1中的温度升高超过在开关10上调节的极限值时，闭合开关10，并且源12的供电电压施加在主绕组13上和辅助绕组14与PTC 17的串联电路上。PTC 17首先导通，从而电流脉冲流过辅助绕组14，所述辅助绕组允许可靠地起动压缩机8的电动机。

同时，供电交流电压通过开关11根据其位置或者施加在磁阀7与PTC18和二极管15的串联电路上或者施加在磁阀7与PTC 19与二极管16的串联电路上。这样，首先一个单极电流流过磁阀7，所述单极电流的方向由于二极管15、16的相反的极性而取决于开关11的位置。如果开关11经受的标准冷藏格室2的温度高于在开关11上调节的极限值，则在标准冷藏格室2中也存在冷却需求，并且一个电流流经PTC 18和二极管15，所述电流将磁阀7置于供给标准冷藏格室2的蒸发器4的那个位置中。因为在所述位置中蒸发器3在制冷剂循环中连接在蒸发器4后面，所以有效地冷却两个格室1、2，但其中落在标准冷藏格室2上的功率通常是较高的。

分别在闭合开关10时流过磁阀7的开关电流导致PTC 18的加热并且因此导致其转变到截止状态中。PTC的电阻值在导通状态中通常是约50Ω而在截止状态中通常是100kΩ。这样，在磁阀7已经占据所期望的位置之后，流过磁场7的电流基本上中断，然而仍然流动较小的剩余电流，需要所述剩余电流保持PTC 18的截止状态。则磁阀7的功率消耗是可忽略的，并且图2的电路中唯一消耗值得一提的功率的用电器是主绕组13。

当在压缩机18的运行过程中标准冷藏格室2的温度如此程度地下降使得开关11转换其状态，则电压施加在在所述时刻导通的PTC 19上。现在流过PTC 19和二极管16的电流将磁阀7置于其第二位置中，在所述第二位置中仅仅向蒸发器3供给制冷剂。电流的较短时间又足以将PTC 19置于截止状态中并且使流过磁阀7的电流基本上停止。

磁阀7在通电状态中通常具有约10W的功率，相应于当电压源的电压是12220V时接近50mA的电流消耗。这样的电流与大多在市场上可用的PTC的开关电流相比是低的。为了对于PTC 18、19可以使用良好可用的、价格便宜的类型，符合目的的是，在切换磁阀7时供给流过PTC 18、19的更强的电流。为此目的，负载电阻20（如在图2中通过虚线示出）与磁阀17并联。电阻29的损耗功率对整个制冷设备的效率的影响是可忽略的，因为仅仅在需要转换PTC 18、19那样的时间长度上向电阻20通电，通常100至200ms。

图3示出一个变换的电路图，其中PTC的数量与图2相比减少一个。相同的组件在图3中设有图2中相同的附图标记并且不再重新进行描述。两种构型的主要区别在于，在图3中辅助绕组14置于在图2中由负载电阻20占据的位置上。磁阀7和辅助绕组14的并联电路的电流消耗足以确保更可靠地开关PTC 18、19，即使使用这些具有100mA或以上的触发电流的常用类型。

所述变型方案的缺点在于比图2更大的损耗功率，因为通过压缩机8的运行在辅助绕组14中感应出的电压也可以驱动流过磁阀7的电流，即使磁阀7通过开关11和PTC 18、19与电压源12分离。

在图4中示出的构型中可以避免所述问题，在所述构型中辅助绕组14与磁阀7串联。为了在这里确保闭合开关10时流过辅助绕组14的足够电流，与磁阀7并联地设有一个负载电阻21。所述负载电阻21可以如电阻20那样涉及简单的欧姆电阻，但也可考虑使用PTC。后者尤其是符合目的的，以便在切换开关11时阻止在压缩机8运行时在辅助绕组14上施加接通脉冲，其可能干扰压缩机电动机的运行。然而，这样的PTC 21比PTC 18、19更迟钝，以便确保不提早中断在压缩机电动机起动时流过辅助绕组14的电流。

Claims (15)

1.用于组合制冷设备、例如家用冷藏冷冻组合的制冷机，其具有一个压缩机（8）、至少两个在并联电路中与电控制的、多稳态的分配阀（7）连接并且可通过所述分配阀（7）选择性地加载制冷剂的蒸发器（3，4），其特征在于，具有正温度系数电阻特性的第一电流控制开关（18；19）和所述分配阀（7）的串联电路与所述压缩机（8）电并联。

2.根据权利要求1所述的制冷机，其特征在于，所述第一电流控制开关（18；19）还与第一二极管（15；16）串联，由第二电流控制开关（19；18）和第二二极管（16；15）组成的串联电路与所述第一电流控制开关（18；19）和所述第一二极管（15；16）的串联电路并联，其中，所述第一二极管和所述第二二极管（15，16）反并联地极化。

3.根据权利要求2所述的制冷机，其特征在于，第一通过温度传感器控制开关（11）具有一个输入端子和两个可选地与所述输入端子连接的输出端子，与每个输出端子连接有电流控制开关-二极管串联电路（18，15；19，16）中的一个。

4.根据以上权利要求中任一项所述的制冷机，其特征在于，所述压缩机（8）具有电动机，所述电动机具有主绕组（13）和可通过至少一个电流控制开关（17；18，19）加载电流的辅助绕组（14）。

5.根据权利要求4所述的制冷机，其特征在于，通过其可向所述辅助绕组（14）加载电流的至少一个电流控制开关是所述第一电流控制开关（18；19）。

6.根据权利要求4所述的制冷机，其特征在于，通过其可向所述辅助绕组（14）加载电流的至少一个电流控制开关是第三电流控制开关（17），所述第三电路控制开关（17）和所述辅助绕组（14）的串联电路与所述分配阀（7）并联。

7.根据以上权利要求中任一项所述的制冷机，其特征在于，负载电阻（20）与所述分配阀（7）并联并且至少与所述第一电流控制开关（18；19）串联。

8.根据以上权利要求中任一项所述的制冷机，其特征在于，所述压缩机（8）和所述分配阀（7）彼此并联并且与第二通过温度传感器控制开关（10）串联。

9.根据以上权利要求中任一项所述的制冷机，其特征在于，所述电流控制开关（17；18；19）中的至少一个是正温度系数电阻。

10.根据以上权利要求中任一项所述的制冷机，其特征在于，所述电流控制开关（17；18；19）中的至少一个是半导体组件。

11.具有根据权利要求8和权利要求3所述的制冷机的家用制冷设备，其特征在于，所述第一温度控制开关和所述第二温度控制开关（11；10）分别施加在所述制冷设备的两个格室（1；2）中的一个上。

12.根据权利要求11所述的家用制冷设备，其特征在于，所述第一温度控制开关（11）施加在两个格室（1，2）中的较冷的一个上，并且所述第二温度控制开关（10）施加在两个格室（1，2）中的较热的一个上。

13.根据权利要求11所述的家用制冷设备，其特征在于，所述第一温度控制开关（11）施加在两个格室（1，2）中的较热的一个上，并且所述第二温度控制开关（10）施加在两个格室（1，2）中的较冷的一个上。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的家用制冷设备，其特征在于，所述第二温度控制开关（10）设置在最频繁地出现冷却需求的那个格室上。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的家用制冷设备，其特征在于，施加有所述第二温度控制开关（10）的格室（1）的蒸发器（3）的至少一部分与施加有所述第一温度控制开关（10）的格室的蒸发器（4）依次流过制冷剂。

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