CN103958990B - 单回路式制冷器具 - Google Patents

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Abstract

制冷器具、尤其家用制冷器具，具有至少两个不同的、被与压缩机(7)串联地连接的蒸发器(5，6)所冷却的温度区(2，3)，具有第一温度传感器(12)和用于控制所述压缩机(7)的运行的控制电路(11)。所述第一温度传感器(12)布置在所述蒸发器(5，6)中的一个上。所述控制电路(11)具有运行模式，在该运行模式中，所述控制电路设置用于，当所述第一温度传感器(12)在所述压缩机(7)接通的情况下经历温度下降时，关断所述压缩机(7)。

Description

单回路式制冷器具
本发明涉及一种制冷器具、尤其家用制冷器具，其具有至少两个温度区。
在这样的所谓单回路式制冷器具中，存在这样的危险：如果仅根据所述两个温度区之一的制冷需求来控制压缩机，则在另一个温度区中出现不希望的高温或低温。在实践中，仅当两个制冷区的制冷需求精准地成比例并且蒸发器的有效功率与所述比例关系相一致时，才不导致该问题。
然而，与该比例关系的显著偏离例如可以由于制冷器具所放置的环境的温度导致：如果环境温度比蒸发器功率优化的温度低，则较暖的温度区的制冷需求比较冷的温度区的制冷需求下降得剧烈。如果根据较暖的温度区的制冷需求对压缩机进行控制，则后果是较冷的温度区不被充分冷却。弥补该问题的传统措施已知被称作“冬季接通(Winterschaltung)”。较暖的温度区具有热源，比如电阻加热装置或电光源，运行所述热源以便以这样的程度将较暖的温度区的制冷需求人为地提高，使得冷却功率也足够用于较冷的温度区。显而易见，这样的冬季接通严重地影响制冷器具的效率。
偏离该比例关系的另一原因是存入暖的冷却物。如果这发生在被调控的温度区中，则后果是压缩机运行时间的延长进而可能也不必要地剧烈冷却不被调控的温度区，这通常不进一步干扰，尤其当该不被调控的温度区为较冷的温度区时。然而，如果暖的冷却物被装载到不被调控的温度区中，则该温度区的冷却可能需要非常长的时间，并且已经包含在该温度区中的冷却物会被这样剧烈地加热，使得由此损害其可保存性。为了考虑到这种问题，大多数的制冷器具具有高功率模式，该高功率模式可以被使用者接通并且当使用者装入较大量的暖的冷却物时应该被使用者接通。然而，高功率模式也不消除单回路式制冷器具的基本缺点，即，蒸发器不相互独立地运转：当所述温度区之一为普通冷藏格时，则在高功率模式下在普通冷藏格处温度也不能低于0℃，因为否则会损坏冷却物。这种局限大大地限制了能够被提供用于使当时另一温度区冷却的冷却功率，并且由此导致在该另一温度区中过长的冷却时间和过度加热已有的冷却物的危险。
从WO2010/133506A2已知一种根据权利要求1的前序部分的制冷器具。在该文中提出，将温度传感器安装在液化器上并且避免两个温度区中较暖的温度区过渡冷却，其方式是，在达到最大运转时间之后关断压缩机，即使该温度区还未具有关断阈值温度。在该技术中，在两个温度区中都出现新鲜冷却物的冷却时间长的问题。
本发明的任务在于，提出一种单回路式制冷器具，该单回路式制冷器具能够在不重新使用要高花费地开发的经验特性曲线的情况下、即使在环境温度改变的情况下也在两个不同的温度区中维持想要的温度，或者说该单回路式制冷器具能够使不被调控的温度区中的新鲜装载的冷却物也顺利地冷却，而不导致在另一个温度区中不符合目的的温度偏离。
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、冷藏冷冻组合柜或者储酒柜。
该任务通过具有权利要求1特征的制冷器具解决。所述第一温度传感器允许：当液态制冷剂进入到下游蒸发器中时，具有小的延迟地识别这种情况。然后关断压缩机，由此，下游蒸发器中的液态制冷剂的量保持得小，相反，上游蒸发器基本上被液态制冷剂充注。以这种方式，上游蒸发器有效地冷却其温度区，但是下游蒸发器未冷却或者仅以较小的程度冷却其温度区。
所述第一温度传感器安装在下游蒸发器的下部区域中是尤其符合目的的，以便能够在除霜过程中也将第一温度传感器用于监控余霜。
优选地，被上游蒸发器所冷却的温度区比被所述下游蒸发器所冷却的温度区冷。
导致所述压缩机的所述关断的温度下降则优选为第二温度下降，该第二温度下降能够在所述压缩机被接通之后被感测，因为该第二温度下降才表明液态制冷剂出现在温度传感器的附近。能够在压缩机接通之后具有非常小的延迟地被感测的第一温度下降仅表明气态制冷剂从上游的、较冷的蒸发器流入到下游蒸发器中。
在温度传感器被不利地放置的情况下，可能发生，在压缩机接通之后很快开始的冷却和归因于液态制冷剂的出现的冷却之间所感测的温度不具有暂时的最小值，根据该最小值能够以简单的方式区分第一冷却和第二冷却。但是，在此情况下也可能的是，监控温度的下降速度，并且一旦在暂时的减小之后观察到下降速度重新升高，则关断压缩机。
替代地，可以设置，当由所述第一温度传感器所感测的温度已低于比被下游蒸发器所冷却的温度区的额定温度低的极限温度时，所述温度下降才导致压缩机关断。该极限温度可以根据制冷器具的结构类型而定被不同地确定，但是，在任何情况下应选择得这样低，使得在压缩机的停止阶段之后仅能够通过液态制冷剂达到所述极限温度。
所述第一温度传感器也可以布置在上游蒸发器的下游区域中，以满足：当所述上游蒸发器在很大程度上以液态制冷剂充注时，而下游蒸发器还未被充注。在这种情况下，简化制冷器具的控制，因为仅液态制冷剂的流入能够引起第一温度传感器上的温度下降，并且因此，不必要在第一温度下降和第二温度下降之间进行区分或者不必要与额定温度进行比较。
优选地，在以上所提及的运行模式中存在两个条件，这两个条件分别单独地足以导致压缩机接通，一个条件是，被下游蒸发器所冷却的温度区中的温度升高超过一极限值，另一条件是，自从压缩机上一次关断所经过的时间超过一极限值。第一条件通常相应于在被下游蒸发器所冷却的温度区中出现制冷需求；为了满足该制冷需求，压缩机必须工作足够长时间，由此足够量的液态制冷剂到达所述下游蒸发器处。相反，如果接通是由于超过时间的极限值导致的，则在下游蒸发器上不存在制冷需求，并且符合目的地这样限制压缩机的运转时间，使得液态制冷剂不到达下游蒸发器处或者顶多以小的量到达下游蒸发器。
以上所述说明的运行模式可以由使用者来接通，以引起所述上游蒸发器的温度区的强功率的冷却，如果在那里已存入或要存入新鲜的冷却物。
符合目的地，在预先给定的时间之后，又由控制电路自动关断这样的运行模式。
替代地或者补充地，所述控制电路可以设置用于，感测压缩机的相对的接通持续时间，并且，如果该相对的接通持续时间处于预先给定的极限值之下的事实可推断出低的环境温度，则自动地接通以上所说明的运行模式。
在压缩机接通时处于运动中并且从上游蒸发器到达下游蒸发器处的制冷剂使得能够借助于安装在该下游蒸发器处的第一温度传感器有可能推导出在上游蒸发器上占主导的温度。如果该温度太高，例如因为大量的暖的冷却物被装载到被上游蒸发器所冷却的温度区中，则在压缩机运行开始时作用到所述第一温度传感器上的制冷剂也相对暖。因此，如果在压缩机接通时由第一温度传感器所感测的温度下降比正常弱，则由此能够推断出上游蒸发器的高的温度并且推断出该蒸发器的相应地提高的制冷需求。为了满足这种提高的制冷需求，能够使用以上所说明的运行模式。
本发明的其他特征和优点根据实施例的以下描述参考附图清楚得知。由这些描述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形式出现。因此，多个这样的特征在相同的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，即，这些特征仅能够以特别公开的组合出现；取而代之，原则上认为，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根据本发明的制冷器具的示意图；
图2以与图1类似的视图示出制冷器具的变型；
图3由图1或2中的制冷器具的蒸发器温度传感器所感测的温度的典型时间发展；
图4图1或2中的制冷器具的控制电路的第一工作程序的流程图；
图5第二工作程序的流程图；和
图6所述控制电路的第三工作程序的流程图。
图1示意性地示出具有隔热的壳体1的单回路式家用制冷器具，所述壳体的内室被划分成两个温度区，在这里为冷冻格2和普通冷藏格3。划分装置在这里为壁4，该壁如壳体1的包围格2，3的壁那样以隔热材料填满；但是，两个温度区也可以在壳体1的相互联系的内室中构成或者仅被阻止它们之间的空气交换的壁分开。
两个温度区，冷冻格2和普通冷藏格3，分别配有蒸发器5或6。优选地，蒸发器5，6构造为冷壁式蒸发器，但也可考虑其它的蒸发器类型。蒸发器5，6可以在分开的薄板上构成或者也可以在跨越壁4在两个格2，3上延伸的单一薄板上构成。
蒸发器5，6为制冷剂回路的部分，所述制冷剂回路还以已知的方式包括压缩机7、液化器8(该液化器例如安装在壳体1的背壁上)、干燥器9和毛细管10。已在压缩机7中被压缩和加热的制冷剂将其热释放给液化器8并且在此冷凝。液态制冷剂在贯通毛细管10时压力降低并且从毛细管处首先到达冷冻格2的蒸发器5，在那里制冷剂能够在低的压力下蒸发。蒸发器6在下游衔接到蒸发器5上，并且其出口与压缩机7的抽吸接头连接。
控制电路11用于根据温度测量值来接通和关断压缩机，所述温度测量值由蒸发器温度传感器12和空气温度传感器13提供。所述蒸发器温度传感器12安装得与蒸发器5，6处于紧密的热接触中。图1以实线轮廓示出蒸发器温度传感器12，该蒸发器温度传感器处于普通冷藏格3的蒸发器6上、相邻于蒸发器6的制冷剂入口14。替代于此，蒸发器温度传感器12也可以布置在冷冻格2的蒸发器5上、相邻于该蒸发器的制冷剂出口15，或者布置在制冷剂管道的处于出口15和入口14之间的任意区段上。安装在蒸发器6上是优选的，因为蒸发器温度传感器12在这里也用于感测成霜或者说可以使得所述控制电路11能够判断是否必要对蒸发器6除霜。
空气温度传感器13的测量值应尽可能准确地描述普通冷藏格3中的空气温度。为此目的，空气温度传感器13与蒸发器6隔开距离地布置在壳体1的处于壁的隔热填料和限界普通冷藏格3的内部容器之间的壁中。
图2示出制冷器具的一变型，该变型与图1的构型仅由于制冷剂管道在蒸发器6上的走向而不同。制冷剂管道从制冷剂入口14首先以直接的路径向下延伸直到蒸发器6的下角中，以便随后在蒸发器6的面上曲折地展开，在该下角中也安装有蒸发器温度传感器12。这样，虽然温度传感器12在直线上远离制冷剂入口14，但同时仍布置在蒸发器6的上游区域上，以便具有小的延迟地感测由进入到蒸发器6中的液态制冷剂所产生的冷却。同时，由于安装在蒸发器6的下部区域中，温度传感器12良好地适用于，在除霜过程期间提供关于余霜存在的可靠信息，因为在除霜时，余霜聚集在蒸发器6的下边缘上。
普通冷藏格的额定温度可由使用者调节并且典型地为4℃，并且在压缩机7的停止阶段终止时由蒸发器温度传感器12所感测的温度TV也为该值或略大于该值。在器具的功能正常的情况下，冷冻格2的和其蒸发器5的温度同时应为明显更低的温度，例如-18℃。如果控制电路11接通压缩机7，蒸发器5，6中的压力下降，聚集在冷的蒸发器5中的制冷剂开始蒸发并且在此冷却。产生的蒸气通过蒸发器6被压缩机7吸走并且使该蒸发器冷却。因此，在时间点t0时压缩机接通的短时间之后，置于蒸发器6上的温度传感器12开始记录第一冷却，如在图3表示为实线的曲线A。随后的弱的温度升高可归因于：在液态制冷剂能够被供入毛细管以便制冷剂然后在蒸发器中蒸发之前，必须在液化器8中先通过产生压力并同时散热来使制冷剂重新液化。新的液态制冷剂在经过毛细管之后在蒸发器5中逐渐扩散。在一定的时间之后，制冷剂也到达蒸发器6并且也在该处产生比之前从蒸发器5中吸出的气态制冷剂强烈的冷却。这导致温度TV继续下降，从时间点t1起，典型地在压缩机7启动之后数分钟。在另外大约五分钟之后温度下降减缓，并且，温度TV随着压缩机运行继续进行而收敛到大约-25℃的稳定值。
一方面，当在以下还要详细解释的条件下控制电路11利用第二温度下降的开始的时机又关断压缩机7时，出现与曲线A的正常的温度曲线的偏离。在这种情况下出现如由曲线B示例性地示出的温度曲线：在关断压缩机7之后温度还继续下降短的时间，因为已经到达蒸发器6中的液态制冷剂首先还进一步冷却温度传感器12。然而，在短的时间之后，所述制冷剂蒸发，从而温度TV又开始升高。
当冷冻格2的温度显著地处于冷冻格的额定范围之上时(这可能是因为使用者将较大量的暖的冷却物装载到冷冻格2中或因为压缩机7长时间地关断)，紧随压缩机7接通而进行的温度下降会出现减弱(通过曲线C示出)。
为了确保使新鲜装载到冷冻格2中的冷却物顺利地冷冻，根据本发明的第一构型，该制冷器具构型有可由使用者操作的、用于使快速冷却功能起作用的开关16。根据该第一构型的控制电路11的工作程序在图4中作为流程图示出。在由使用者操作快速冷却开关16时，控制电路11首先在步骤S1中启动内部的计时器，该计时器的期满时间(典型地在24小时到72小时之间)确定时间段，在操作开关16之后，所述器具在该时间段中保持在快速冷却模式中。下一个步骤S2为接通压缩机7。所述接通能够在不考虑普通冷藏格3的被温度传感器13所感测的空气温度Tnk的情况下进行。
在步骤S3中，控制电路11等待第二温度下降的开始，该第二温度下降与新鲜的液态制冷剂推进到蒸发器6中有关。一旦呈现该第二温度下降，这可能是因为温度TV在压缩机7接通之后开始第二次降低，因为温度下降的速度在经过暂时的最小值之后又增大，或者因为温度TV下降到极限温度以下，所述极限温度被确定在冷冻格2的额定温度和普通冷藏格3的额定温度之间并且在这里例如可以为-5℃，则在步骤S4中又关断压缩机7。紧接着是等待时间S5，该等待时间的长度这样确定，使得在该等待时间内在关断的时间点时包含在蒸发器6中的液态制冷剂能够完全蒸发。如果随着该等待时间的流逝确定Tnk升高超过由使用者调节的接通极限温度Tein，则又开始进行压缩机运行，直到实现普通冷藏格3所需要的冷却，并且等待时间S5重新开始。
因为普通冷藏格3的冷却不可完全被避免，即使当液态制冷剂到达温度传感器12时在步骤S4中立即又关断压缩机7，所以不排除：多个这样的短的前后相继的压缩机运行阶段也导致普通冷藏格3冷却到该普通冷藏格的额定范围之下。因此，在步骤S6中将普通冷藏格3的温度Tnk与最低温度相比较，该最低温度处于该格的额定范围之下并且绝不能低于该最低温度。该最低温度典型地勉强处于0℃以上。当达到或者低于最低温度时，程序停留在步骤S6，直到Tnk又升高到该最低温度之上。
如果随后在步骤S7中计时器还未期满，则程序返回到S2；否则快速冷却模式终止。
该程序的结果是，蒸发器5在快速冷却模式中实际上持续地包含液态制冷剂并且能够以高功率使冷冻格2中的内容物冷却，而普通冷藏格3的冷却顶多略微加强。
图5为根据本发明第二构型的控制电路11的工作程序的流程图。该程序能够单独地实施或者也能够与图4的程序同时实施。因为图5的程序周期性地重复，能够以其步骤中任一步骤开始说明，在这里例如紧接着压缩机7的关断开始说明。第一程序步骤则为步骤S11，在该步骤中检验，是否设置代表环境温度的开关。这种开关可以为该器具的使用者界面上的物理开关，如开关16，使用者能够在该开关上调节，所述器具被放置在例如被加热的空间中还是未加热的空间中。但是，该开关也可以为逻辑开关，例如存储器单元17，如稍后还要结合图6更准确地解释。当开关16或17未设置时,这种情况应该为该器具放置在正常暖的环境中，则使用压缩机运行的已知的恒温控制：在步骤S12中等待，直到普通冷藏格3的温度Tnk超过接通阈值Tein，以便然后在步骤S13中接通压缩机7。随后，等待低于关断阈值Taus(S14)，所述压缩机7在步骤S15中又关断，并且程序返回到起点。
相反，如果在步骤S11中设置开关16或17，则程序分支至步骤S16，在该步骤中启动计时器。计时器的期满时间比在制冷器具放置在暖的环境中的情况下压缩机7的停止阶段的通常要等待的持续时间长，即，比压缩机7的关断和又接通之间的时间段长。在步骤S17中，如在步骤S12中那样，跟随与接通阈值Tein的比较，在超过接通阈值的情况下，程序分支至恒温调控的步骤S13。如果还未达到接通阈值Tein，则取而代之地，在步骤S18中检验，计时器是否期满。如果未期满，则程序返回至步骤S17，否则在S19中接通压缩机。现在，在步骤S20中，控制电路11等待蒸发器温度TV的第二下降或者另一合适的条件，该条件表明新鲜的液态制冷剂出现在蒸发器6上。一旦这种情况出现，又在步骤S21中关断压缩机并且程序又返回到起点。
通过步骤S19至S21，有目的地使冷冻格2冷却，而与普通冷藏格3是否具有制冷需求无关，并且基本上不同时冷却后者。仅当压缩机7的长的关断时间间隔确实可推断出低的环境温度时，才耗费附加的能量用于有目的地使冷冻格2冷却。
图6示出图5中的程序的进一步发展，其中，开关17的设置完全自动地并且根据需求由控制电路11自身来进行。与图5的各步骤相应的步骤配有相同的参考标记并且不重新解释。在步骤S12至S15的恒温控制的运转中，将监控蒸发器温度TV的发展的附加步骤S13′移到压缩机的接通S13之后。如果在从接通压缩机7直到新鲜的液态制冷剂出现在温度传感器12上的时间间隔中该蒸发器温度显示与图3中的曲线A相应的正常变化曲线，则该程序以步骤S14正常地继续并且如参照图5所说明的那样继续。反之，如果温度TV的降低比正常微弱或者缓慢，如参照图3所解释的那样，这种情况表明冷冻格2的温度太高，则在到达步骤S14之前在步骤S13"中接通开关17。
例如，能够对温度降低是否正常进行检验，其方式是，控制电路11对温度TV的实际测量的变化曲线和所期待的、与曲线A相应的变化曲线之间的差进行积分，并且，如果与由图3的曲线C和A围成的面积D相应的积分值超过预先给定的极限值，则确定不正常的温度下降。
对温度TV的下降进行监控的步骤S19′也跟随压缩机的接通步骤S19。可以根据和步骤S13′中相同的判据进行判断。在此，如果确定温度下降正常，则在步骤S19"中又关断开关，否则程序直接过渡到步骤S20。这样，控制电路11完全自动地使压缩机的运行阶段与冷的或暖的环境相匹配，而不需要通过使用者来干预，并且与环境温度无关地既使普通冷藏格3也使冷冻格2保持在合适的温度范围内，而不会需要为此测量冷冻格2自身中的温度。

Claims (13)

1.制冷器具，其具有压缩机(7)，至少两个不同的温度区(2，3)，上游蒸发器(5)和下游蒸发器(6)，上游蒸发器(5)和下游蒸发器(6)相互串联连接并与压缩机(7)串联连接，第一温度传感器(12)，和用于控制所述压缩机(7)的运行的控制电路(11)，所述控制电路具有运行模式，在该运行模式中，所述控制电路设置用于，当所述第一温度传感器(12)在所述压缩机(7)被接通的情况下经历温度下降时，关断(S4；S21)所述压缩机(7)，其中，所述第一温度传感器(12)布置在
-下游蒸发器(6)的上游区域中或者
-制冷剂管道的处于上游蒸发器(5)的制冷剂出口(15)和所述下游蒸发器(6)的制冷剂入口(14)之间的区段上或者
-所述上游蒸发器(5)的下游区域中。
2.根据权利要求1的制冷器具，其特征在于，所述第一温度传感器(12)布置在所述下游蒸发器(6)的下部区域中。
3.根据权利要求1的制冷器具，其特征在于，被所述上游蒸发器(5)所冷却的温度区(2)比被所述下游蒸发器(6)所冷却的温度区(3)冷。
4.根据权利要求3的制冷器具，其特征在于，导致所述压缩机(7)的所述关断(S4；S21)的温度下降为第二温度下降，该第二温度下降能够在所述压缩机(7)接通(S2；S19)之后被感测。
5.根据权利要求3的制冷器具，其特征在于，当所述温度下降的速度已经过一最小值时，所述温度下降才导致所述压缩机的所述关断。
6.根据权利要求3的制冷器具，其特征在于，当由所述温度传感器所感测的温度已低于一比被所述下游蒸发器所冷却的温度区的额定温度低的极限温度时，所述温度下降才导致所述压缩机的所述关断。
7.根据权利要求1的制冷器具，其特征在于，所述第一温度传感器布置在所述上游蒸发器的下游区域中。
8.根据前述权利要求之一的制冷器具，其特征在于，所述控制电路(11)用于，当被所述下游蒸发器所冷却的温度区中的温度升高超过(S12)极限值(Tein)或者当自所述压缩机(7)的上一次关断所经过的时间高于(S18)一极限值时，接通(S13；S19)所述压缩机(7)，并且，仅当所述接通(S19)是由于时间超过(S18)所述极限值引起时，才在识别到温度下降时又关断(S21)所述压缩机(7)。
9.根据权利要求1-7之一的制冷器具，其特征在于，所述运行模式能够由使用者接通。
10.根据权利要求9的制冷器具，其特征在于，所述控制电路(11)设置用于，在预先给定的等待时间(S7)之后关断所述运行模式。
11.根据权利要求1-7之一的制冷器具，其特征在于，所述控制电路(11)设置用于，当在所述压缩机(7)的所述接通(S13)时所感测的温度下降比所预期的值弱时(S13′)，接通所述运行模式。
12.根据权利要求1-7之一的制冷器具，其特征在于，所述控制电路(11)设置用于，感测所述压缩机(7)的相对的接通持续时间并且当所述相对的接通持续时间处于一极限值之下时接通所述运行模式。
13.根据权利要求1-7和10之一的制冷器具，其特征在于，该制冷器具是家用制冷器具。
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