CN103502754B - 单回路制冷器具 - Google Patents

Abstract

一种制冷器具，尤其是家用制冷器具，具有一制冷剂回路，在该制冷剂回路中，一压缩机（8）与至少一个配属于冷的存放格（2）的第一蒸发器（6）和一配属于暖的存放格（1）的第二蒸发器（7）连接，在该制冷器具中，所述压缩机（8）能够以可变的通量运行并且被设置为：在较低的环境温度下暂时地以比在较高的环境温度下更高的通量来运行。

Description

单回路制冷器具

本发明涉及一种制冷器具，尤其一种家用制冷器具，该制冷器具具有一制冷剂回路，在该制冷剂回路中，一压缩机与至少两个蒸发器连接，所述蒸发器分别配属于不同地调节温度的存放格。已知用于这样的制冷器具的不同制冷剂回路拓扑结构。这些蒸发器可以在该制冷剂回路中并联，并且可以设置有一换向阀，以根据在哪个存放格中存在冷却需求而定来对两个蒸发器之一供给制冷剂。与此相反，在所谓单回路制冷器具中，两个蒸发器相互串联连接，使得来自压缩机的制冷剂首先流经第一蒸发器、随后流经第二蒸发器。因为这类制冷器具不需要换向阀来控制制冷剂流，它们可被坚固和廉价地制造。

这种单回路制冷器具的压缩机的运行传统上借助温度传感器来调节，该温度传感器布置在由第二蒸发器冷却的存放格中。如果该温度传感器确定有冷却需求，则制冷剂也经第一蒸发器循环，与第一蒸发器的存放格是否也有冷却需求无关。为了使第一存放格尽管错误调节而还具有合适的温度，蒸发器和存放格的尺寸，即存放格的隔热强度、制冷剂质量流、绝对的压缩机运行时间和其他参数必须准确地相互协调，以便满足由第一蒸发器冷却的存放格的冷却需求，但也不过度。然而仔细的协调也确实仅能够在一狭窄的环境温度区间内实现满意的运行。如果环境温度过高，则较暖的存放格的冷却需求比较冷的存放格的冷却需求以百分数计地更迅速地提高，从而，如果温度传感器布置在较暖的格中，则较冷的格的温度下降到额定范围之下。然而，不必要地强烈的冷却导致提高的能量需求。反之，如果环境温度过低，则较暖的格的冷却需求比较冷的格的冷却需求更剧烈地下降。其后果可能是较冷的格未被充分地冷却，由此可能损害较冷的格中的冷却物的可保存性。

该问题的长期以来已知的解决方案是所谓冬季线路。借助于该冬季线路，用户能够在普通运行模式和用于冷环境的运行模式之间转换。在后一种运行模式中，在较暖的存放格中运行一加热装置，该加热装置导致，该格的温度传感器比在没有加热装置的情况下更频繁地报告冷却需求。这样，压缩机运行得足够频繁，以引起较冷的格也充分冷却。然而，该制冷器具的效率由于该附加的加热装置而显著受到不利影响。

例如从US5711159A和US6769265B1已知家用制冷器具，其中，压缩机的转速或者通量为可变的。该转速的可变性允许在制冷器具的冷却需求小的情况下降低压缩机的功率并且这样减少了有损制冷器具能量效率的压缩机通断阶段之间转换的频度。在所述文献中描述的传统制冷器具有一唯一的蒸发器，它冷却两个存放格，其方式是，将在蒸发器上冷却的空气根据存放格的冷却需要分配到存放格上。为此所需的空气管道和空气阀需要制冷器具内的空间，该空间不再可供储存冷却物使用。为分配冷空气所需的各种不同装置以不能忽略的方式尤其增加这样的器具的成本。

本发明的任务是，提供一种可紧凑、简单且廉价地实现的制冷器具，尤其是家用制冷器具，其具有高的能量效率。

制冷器具尤其指家用制冷器具，即用于家庭中的家用或者也可用于餐饮领域中的制冷器具，并且尤其用于在确定的温度下储存家庭常用量的食物和/或饮料，例如冷藏柜、冷冻柜、冷藏冷冻组合柜、冷冻箱或者储酒柜。

该任务的解决方式是，一种制冷器具、尤其是家用制冷器具，具有一制冷剂回路，在该制冷剂回路中，一压缩机与至少一个配属于冷的存放格的第一蒸发器和一配属于暖的存放格的第二蒸发器连接，在该制冷器具中，所述压缩机能够以可变的通量运行并且被设置为：在较低的环境温度下，暂时地以比在较高环境温度下更高的通量来运行。

使压缩机的通量在低的环境温度时提高初看起来显得不合理，因为提高的通量伴随着提高的功率消耗和提高的冷却功率，而这正好在低的环境温度时是不需要的。但借助于该通量也提高了压缩机输出口上的压力，从而可以达到较低的蒸发温度。该较低的蒸发温度有助于避免冷的存放格在低环境温度时的不充分冷却。

为了优选在配属于冷存放格的第一蒸发器中达到这样的低蒸发温度，该第一蒸发器应符合目的地在制冷剂回路中布置在第二蒸发器的上游。

如果根据本发明在低的环境温度时压缩机以高的通量运行，则它的冷却功率强制地大于这些存放格的平均冷却需求。因此，这是不符合目的的，如在大多数具有可变的压缩机通量的制冷器具中追求尽可能无间歇地运行压缩机。取而代之，在此优选压缩机能够由至少一个布置在所述存放格之一上的第一温度传感器控制来接通和关断，其中，接通状态分别相应于压缩机的通量在低环境温度下要比在高环境温度下更高的时间。

该温度传感器尤其可布置在暖的存放格上。

为了实现环境温度和压缩机通量之间的所期待的关系，可考虑各种不同的方案。其中一个是，直接通过一环境温度传感器来控制压缩机的通量。

但也可考虑，在另一个存放格上设置一第二温度传感器。如果在这种情况下两个温度传感器之一感测到冷的存放格中的冷却需求，但另一个温度传感器在暖的存放格中没有感测到冷却需求，那么这提示：环境温度低，并且，为了较强地冷却该冷的存放格，值得预期压缩机以提高的通量运行并且因此具有降低的蒸发温度。

另一个方案允许完全省去另一温度传感器：从压缩机的接通阶段在制冷器具的总运行时间上所占的份额能推断出第一和第二存放格的总的冷却需求并从而也推断出环境温度。如果该接通阶段在制冷器具的总运行时间上所占的份额小，那么这表明环境温度低，因此符合目的地在这种情形下应该在压缩机的下一接通阶段期间提高它的通量。

一种特别简单的方案是，简单地根据之前的关断阶段的持续时间来控制接通阶段中的压缩机的通量：所述关断阶段的持续时间越长，环境温度必定越低，相应地压缩机的通量应选择得越高。

借助下面参考附图对实施例的说明清楚得知本发明的其他特征和优点。由说明书和附图也得知实施例的在权利要求中未提及的特征。这些特征也能够以和这里特别公开的组合不同的方式出现。因此，多个这样的特征在同一句子中或以其他的上下文相互关系提及，并不得出这样的结论：这些特征仅能够以该特别公开的组合出现；取而代之，原则上应认为，只要本发明的功能性不存在问题，则在多个这样的特征中也能够去掉或略改变个别特征。附图示出：

图1根据本发明的第一构型的家用制冷器具的示意性横剖面；

图2由图1的制冷器具的控制电路实施的工作方法的流程图；

图3根据本发明的第二构型的家用制冷器具的示意性横剖面；和

图4由图3的制冷器具的控制电路实施的工作方法的流程图。

图5根据本发明的第三构型的家用制冷器具的示意性横剖面；和

图6由图5的制冷器具的控制电路实施的工作方法的流程图。

在图1中示意性示出的制冷器具的壳体包括一本体3，该本体具有两个不同地调节温度的存放格，例如一作为暖格的普通冷藏格1和一作为冷格的冷冻格2。在本体3上铰接有用于封闭所述格1，2的门4，5。在这里，在每个格1，2的背壁上示出冷壁式的蒸发器6，7，但也可以设置无霜蒸发器，这不会明显改变下面还要描述的本发明特点。

蒸发器6，7连同压缩机8、冷凝器9、节流部位10和可能存在的阻断阀11是该制冷器具的制冷剂回路的部件。在压缩机8的压力接头12和抽吸接头13之间，冷凝器9、节流部位10、冷冻格2的蒸发器6和普通冷藏格1的蒸发器7串联地连接，从而来自冷凝器9的液态制冷剂仅能够穿过节流部位10和蒸发器6到达蒸发器7。阻断阀11耦合到压缩机8上并且正好在压缩机8已接通时打开。通过阻断阀11在压缩机8的关断阶段中阻断，在压缩机8的关断阶段期间也在冷凝器9中维持高的压力，从而在接通之后液态制冷剂在节流部位10的出口上立即可供使用。

电子的控制电路14，优选基于微处理器，与布置在普通冷藏格1上的温度传感器15和一外部温度传感器16连接。

图2直观示出控制电路14的工作方法。该方法周期地重复，使得原则上可任意确定一方法步骤作为开始步骤。在这里，选择步骤S1温度传感器15的读出并且将所述温度传感器感测的、普通冷藏格1的温度T1与一接通极限温度T1max比较作为开始步骤。此步骤S1在一封闭环中被重复，直到T1超过接通极限温度T1max为止。一旦是这种情形，则控制电路14在步骤S2中向外部温度传感器16询问外部温度T_ext。在引用一例如以参考表格的形式存放在控制电路14的只读存储器中的预给定函数的情况下，控制电路14在步骤S3中确定压缩机8的一应有通量Q或者一与该应有通量相应的转速。随后在步骤S4中，使压缩机8接通并且以所确定的应有通量Q或者所确定的转速运行这样长时间，直到在步骤S5中确定：普通冷藏格1中的温度T1下降到一关断极限温度T1min以下。如果是这种情况，则在步骤S6中再次关断所述压缩机8并且该方法返回出发点。

在步骤S3中使用的函数Q(T_ext)是一个关于外部温度T_ext的减函数，它由制冷器具的制造者针对一给定的制冷器具模型特别优化。通过该通量Q随着外部温度T_ext降低而提高，外部温度越低并且因此在该器具的总冷却需求中冷冻格2的份额越高，则达到越低的制冷剂的蒸发温度，尤其是冷冻格2的蒸发器6上的蒸发温度。

在图3的制冷器具中，取消所述外部温度传感器16，取而代之，冷冻格2中的温度传感器17与所述控制电路14连接。

在根据该构型的控制电路14的工作方法中，首先也在一封闭环S1中等待，直到普通冷藏格的温度T1上升到所述接通极限温度T1max之上。如果是这种情形，则在步骤2中检查，冷冻格2中的温度T2是否也已经超过预先给定的温度上限T2max。如果是，则这表明，冷冻格2的冷却需求未被充分满足，或者外部温度低于为充分冷却冷冻格2而应有的温度。这在步骤S3′中考虑，其方式是，增加所述压缩机8的通量的应有值Q。

可考虑的是，在该方法中，在步骤S1中，每次也将冷冻格的温度T2与一高于T2max的接通极限温度T2max′比较，并且也在超过T2max′的情形下分支到步骤S2。那么即使是在应有值Q和环境温度之间存在将需要大量增加步骤和与此相应的长时间来消除的严重失配的情形下，也能够防止冷冻格2的灾难性变热。

反之也有可以是，所述冷冻格2比需要的更强烈地被冷却，并且因此，当普通冷藏格的温度T1超过它的接通阈值T1max时，所述冷却格2的温度T2处于最低预计温度T2min之下。如果在步骤S4'中证实是这种情形，则在步骤S5′中减小压缩机通量的应有值Q。如果冷冻格温度T2处于所述阈值T2max和T2min之间，那么所述格1、2相互正确协调并且所述应有值Q保持不变。

在如上所描述地在必要时匹配该应有值Q之后，接着进行已经参考图2描述的步骤S4、S5、S6，并且在步骤S6中在所述压缩机的关断之后所述方法返回出发点S1。

如所见，在该方法中，不需要器具特定的应有值函数如Q（T_ext）。因此，为实施该构型所需的开发费用特别少。

在图5中示出的该制冷器具仅具有一唯一的温度传感器，也就是普通冷藏格1中的传感器15。取代外部温度传感器16或者冷冻格传感器17，在这里，一计时器18与所述控制电路14连接。该构型尤其可廉价地实现，因为所述计时器18基于控制电路的本来就必需的时钟可无附加费用地实现并且取消第二温度传感器的布线费用。根据该构型的控制电路14的工作方法非常相似于图2的工作方法。在一预备的步骤S0中，将该计时器t置为零。接着是步骤S1，比较普通冷藏格1的温度T1与所述接通极限温度T1max。该步骤又在一封闭环中重复，直到满足条件为止。然后，在步骤S2"中询问计时器t的值，并且在步骤S3中确定作为计时器值t的函数的、所述压缩机通量的应有值Q。然后，如在图2和4的方法中那样又跟随同样的步骤S4、S5和S6。

所述函数Q(t)又是一针对制冷器具的相应模型特定优化的函数，其中，Q的值随着t而增加，即，对于每个接通阶段，之前从步骤S6到随后的步骤S2"压缩机8的关断阶段持续的时间越长，则Q选择得越大。环境温度越低，则该时间又显然地越长。

因为压缩机8的接通阶段持续时间基本上与环境无关而且随着通量Q增加甚至还减小，在图6的方法中也可以说，压缩机8的接通阶段在制冷器具的总运行时间上的份额越小，Q越高。

Claims (9)

1.制冷器具，具有一制冷剂回路，在该制冷剂回路中，一压缩机(8)与至少一个配属于冷的存放格(2)的第一蒸发器(6)和一配属于暖的存放格(1)的第二蒸发器(7)连接，其特征在于，所述制冷器具是单回路制冷器具，其中所述配属于冷的存放格(2)的第一蒸发器(6)在制冷剂回路中布置在第二蒸发器的上游并且压缩机的运行借助温度传感器来进行，该温度传感器布置在由第二蒸发器冷却的存放格中，其中一控制电路被设置为使得该压缩机(8)在低的环境温度时暂时地以比在高的环境温度时更高的通量来运行，使得它的冷却功率强制地大于所述存放格的平均冷却需求。

2.根据权利要求1所述的制冷器具，其特征在于，所述控制电路与至少一个布置在所述存放格中的一个存放格(2)处的第一温度传感器(15)连接，以便根据由温度传感器感测的温度接通和关断所述压缩机，以选择接通状态下的所述通量(Q)在低的环境温度时比在高的环境温度时高。

3.根据权利要求2所述的制冷器具，其特征在于，所述温度传感器(15)布置在暖的存放格(2)处。

4.根据权利要求1至3之一所述的制冷器具，其特征在于，所述压缩机(8)的通量(Q)受一环境温度传感器(16)控制(S3)。

5.根据权利要求2或3所述的制冷器具，其特征在于，所述压缩机(8)的通量(Q)受一布置在另一存放格(1)处的第二温度传感器(17)控制(S2'-S5')。

6.根据权利要求1、2或3所述的制冷器具，其特征在于，所述压缩机(8)的所述通量根据该压缩机(8)的接通阶段或关断阶段在所述制冷器具的总运行时间上所占的份额来控制(S0，S3")。

7.根据权利要求1、2或3所述的制冷器具，其特征在于，所述压缩机(8)在一接通阶段中的所述通量根据在前的关断阶段的持续时间(t)来控制(S0，S3")。

8.根据权利要求1至3之一所述的制冷器具，其特征在于，所述第一蒸发器(6)在制冷剂回路中布置在所述第二蒸发器(7)的上游。

9.根据权利要求1所述的制冷器具，其特征在于，所述制冷器具是家用制冷器具。