CN104254748B - 单回路制冷器具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制冷器具、特别是家用制冷器具，其具有至少两个不同的通过串联地与压缩机连接的蒸发器冷却的温度区域。温度传感器布置在所述温度区域的一个中。控制电路与温度传感器连接并且设置为，在超过第一温度传感器上的接通温度(Tein)时接通(S2)压缩机并且在出现第一关断条件时又关断(S4)所述压缩机，以及当从压缩机的上一次运行(S2-S4；S7-S9)起经过了预定的等待时间(twmax；twmin)时，接通(S7)压缩机。

Description

单回路制冷器具

技术领域

本发明涉及一种制冷器具、特别是家用制冷器具，其具有至少两个通过串联连接的蒸发器冷却的温度区域。

背景技术

在这样的所谓单回路式制冷器具中，制冷剂或者仅能够被两个串联连接的蒸发器同时冷却，或者不经过两个中的任何一个循环。因此，存在这样的危险：如果仅根据所述两个温度区域之一的制冷需求来控制压缩机，则在另一个温度区域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。因为这两个温度区域中的较热的温度区域通常具有较微小的特殊热量需求，所述温度区域作为协调的结果也得到低功率的蒸发器，结果是，需要压缩机的长的运行时间，以便保持额定温度。

另一个问题是，可以使在热的温度区域的冷却需求和冷的温度区域的冷却需求之间的比例关系改变：布置制冷器具的环境的温度低于使蒸发器的功率优化的温度，则较热的温度区域的冷却需求比较冷的温度区域的冷却需求更强地减少。当根据较热的温度区域的冷却需求实现对压缩机的控制时，则结果是对较冷的温度区域不充分冷却。用于补救这个问题的通常的方法是已知被称为“冬季电路”：较热的温度区域的内部照明装置用作热量源，所述内部照明装置被驱动，以便人工地一定程度上提高较热的温度区域的冷却需求，压缩机运行时间也足够用于对较冷的温度区域充分地冷却。在此明显的是，这种冬季电路很大地影响制冷器具的效率。附加地，越来越多地用于对家用制冷器具进行内部照明的LED与通常的白炽灯相比具有明显较高的光效率，从而其热效率对于有效的冬季电路不再是足够的。虽然热量需求可以通过附加的电阻加热来满足，但是一方面这种附加的部件的安装是成本高的，并且另一方面使有效的LED照明的能耗优点不起作用。

由EP 0 392 521 A2公开了根据权利要求1的前序部分的制冷器具，其中，温度传感器监测在制冷器具中的温度并且在环境温度低时，当从压缩机的上一次运行起经过了预定的等待时间时，接通压缩机。

发明内容

本发明的目的在于，给出一种单回路制冷器具，所述单回路制冷器具在不进行昂贵的优化的情况下允许在两个不同的温度区域中保持额定温度。另一个目的是，提出一种单回路制冷器具，所述单回路制冷器具通过使用大尺寸的、高效的蒸发器即使在具有小的特殊冷却需求的温度区域中也允许缩短压缩机运行时间，而不会发生不充分地冷却具有较高的特殊冷却需求的温度区域的结果。

本发明的目的通过具有权利要求1的特征的制冷器具实现。

通过这样的方式选择第二关断条件，第二关断条件的出现预计会早于第一关断条件的出现，则在压缩机由于超过最大等待时间被接通的情况下可以使压缩机的运行时间小于在由于超过接通温度进行接通时的运行时间，由此实现期望的结果，即在这种情况中由上游蒸发器冷却的温度区域的通过压缩机运行实现的冷却效果比下游蒸发器冷却效果更快地变好。

这个等待时间可以从压缩机的接通起或从压缩机的关断起定义。

当在通常的环境温度下使用制冷器具时，则认为该压缩机在确定的不过大的时间间隔内分别运行，以便阻止由第一温度传感器监测的温度区域过热。如果这不发生，则可以认为，制冷器具位于非常冷的环境中，并且需要压缩机运行，以便阻止非直接地由第一温度传感器监测的温度区域过热。

预定的等待时间可以根据下述情况来确定，第一和第二关断条件是否导致压缩机关断。在此优选地，在第二关断条件的情况中的等待时间小于在第一关断条件的情况中的等待时间。因此，当由第一温度传感器监测的温度区域超过长的时间不需要冷却时，则当其他温度区域需要时，也可以强力冷却其他的温度区域。

关断条件中的至少一个可以是从压缩机的接通起经过了预定的时间间隔。

当两个关断条件是从压缩机的接通起经过了预定的时间间隔时，预定的时间间隔在第二关断条件的情况中优选地小于在所述第一关断条件的情况中。

也可以考虑作为第一关断条件的是下降到第一温度传感器上的关断温度以下。

当第二关断条件定义为从压缩机的接通起经过了预定的时间间隔时，则这个预定的时间间隔优选地在大约如同压缩机用于在两个蒸发器的上游的蒸发器中交换冷却剂所需的时间内。在这个时间内，压缩机以液态的冷却剂填充在上游的蒸发器，这个冷却剂的确定的量不会到达在下游的蒸发器中。因此，蒸发器运行的冷却效果几乎仅仅使由上游的蒸发器冷却的温度区域受益，预定的时间间隔应该明显地小于用于在两个蒸发器中交换冷却剂所需的时间并且特别是不大于用于在上游的蒸发器中交换冷却剂所需的时间的一倍半。另外，所述预定的时间间隔也应该不基本小于在上游的蒸发器中交换冷却剂所需的时间，特别是不小于这个时间的一半，因为压缩机过短的运行时间影响制冷器具的效率。

当第二温度传感器布置在蒸发器的一个上时，温度降低或者下降到第二温度传感器上的极限温度以下也可以确定为第二关断条件。所述温度降低或极限温度这样来选择，只能在影响第二温度传感器上的液态的冷却剂的情况下观测到所述温度降低或极限温度。

第二温度传感器优选地布置在下游的蒸发器上、特别优选地在下游的蒸发器的在上游的区域中，以便在下游的蒸发器上在接通压缩机之后可以提早地检测到相关的液态的冷却剂并且必要时因此可以触发压缩机的关断。

附图说明

本发明的其他的特征和优点参考附图由实施例的下述说明得出。由所述说明和附图也得知实施例的未在权利要求中提及的特征。这些特征也能够在不同于在此特别公开的组合中出现。事实上，多个这些特征以相同的表达或者以其他的上下文方式相互提及，因此，表明结论不正确的是，所述特征只能以特定公开的组合出现；换而言之，原则上由此出发，如果这使本发明的功能性不存在问题，那么多个这些特征也可以单独地被去掉或被变换。附图中：

图1示出根据本发明的制冷器具的简图；

图2以类似于图1的视图示出制冷器具的变型；

图3示出出自图1或2的制冷器具的控制电路的第一工作方法的流程图；

图4示出由出自图1或2的制冷器具的蒸发器温度传感器检测的温度的典型的时间变化；和

图5示出控制电路的第二工作方法的流程图。

具体实施方式

图1示意性地示出具有隔热壳体1的单回路家用制冷器具，所述壳体的内部空间分成两个温度区域、在此为冷冻室2和常规冷藏室3。在此，分隔部是壁4，所述壁、例如为壳体1的包围室2，3的壁以隔离材料来填充；然而这两个温度区域也可以构造在壳体1的相连的内部空间中或者仅仅通过在所述室之间阻挡空气交换的壁来分隔开。

给两个温度区域、冷冻室2和常规冷藏室3各配置一个蒸发器5或6。在此，蒸发器5，6优选地构造为冷壁蒸发器，然而也考虑其他蒸发器类型。蒸发器5，6可以构造在分隔开的线板上或者在唯一的搭在壁4上的在两个室2，3上延伸的线板上。

蒸发器5，6是冷却剂循环线路的部分，此外以本身已知的方式，所述冷却剂循环线路包括压缩机7、例如安装在壳体1的后壁上的冷凝器8、干燥器9和毛细管10。在压缩机中压缩和加热的冷却剂在冷凝器8上将其热量释放并且在此液化。液态的冷却剂在通过毛细管10的通道中降低压力并且从那里首先到达冷冻室2的蒸发器5，在那里可以在低压下蒸发。蒸发器6在下游与蒸发器5连接，并且所述蒸发器的输出端与压缩机7的抽吸接口连接。

控制单元11用于根据温度测量值接通和关断压缩机，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。蒸发器温度传感器12以与蒸发器5，6中的一个紧密地热接触的方式安装。图1示出实线的轮廓的、在常规冷藏室3的蒸发器6上相邻于蒸发器6的冷却剂入口14的蒸发器温度传感器12。取而代之地，蒸发器温度传感器12也可以在冷冻室2的蒸发器5上相邻于所述蒸发器的冷却剂出口15布置，或者也可以布置在冷却剂管路的任意的位于出口15和入口14之间的段上。优选的是安装在蒸发器6上，因为蒸发器温度传感器12在此也用于检测结冰或者通过控制电路11可以决定，是否需要给蒸发器解冻。

空气温度传感器13的测量值应该尽可能准确地描述在常规冷藏室3中的空气温度。出于这个目的，空气温度传感器13在壳体1的壁中在所述壁的隔离材料填充部与限定常规冷藏室3的内容器之间远离蒸发器6地布置。

图2示出制冷器具的变型，所述制冷器具仅仅通过冷却剂管路在蒸发器6上的延伸区别于图1中的构造。所述冷却剂管路从冷却剂入口14首先在直接的路径上向下延伸直到蒸发器6的下角部中，以便接着曲折地在蒸发器6的平面上展开，在所述下角部中也安装蒸发器温度传感器12。因此，虽然温度传感器12在直线上与冷却剂入口14距离远，但是却同时布置在蒸发器6的上游区域中，以便以微小的延迟来检测通过灌入蒸发器6中的液态的冷却剂进行的冷却。同时，由于安装在蒸发器6的下部的区域中，温度传感器12非常适合于在融化过程期间提供关于余冰状态的可靠的信息，因为所述余冰状态在融化中在蒸发器6的下部边缘被收集。

常规冷藏室的额定温度能够由用户调节并且典型地是在4℃左右，并且在压缩机7的静止阶段结束时，由蒸发器温度传感器12检测的温度Tv处在这个数值上或微小地大于所述数值。冷冻室2及其蒸发器5的温度应该在装置的通常的功能中在相同的时间上是明显较低的、例如在-18℃。

图3示出控制电路11的第一工作方法的流程图。所述方法的说明在一个时间点上使用，在所述时间点上关断压缩机7。在步骤S1中，控制电路11将由温度传感器13报告的、常规冷藏室3的温度Tnk与接通温度Tein比较。这个接通温度Tein与由用户选择的额定温度有关。当超过接通温度Tein时，控制电路11以本身通常的方式在步骤S2中接通压缩机7，并且在步骤S3中等待关断条件的出现。关断条件可以如图3中所示地是，温度Tnk降低到关断温度Taus之下，所述关断温度稍微处于调节的额定温度之下。可替换地，也可以考虑作为关断条件的是，从接通步骤S2起经过了预定的最大的压缩机运行时间。

随着关断条件的出现，在步骤S4中关断压缩机，并且在所述方法返回初始点S1之前，在步骤S5中起动计时器，以便监测持续时间twmax的时间间隔的结束。

当在步骤S1中确定没有超过接通温度Tein时，根据步骤S6所述方法分支，在那里检查，以压缩机的上一次的关断S4开始的等待时间twmax是否结束。当这个等待时间没有结束时，所述方法返回到初始点S1。否则，在步骤S7中接通压缩机，并且控制电路11在步骤S8中等待关断条件的出现。

当控制电路11在S7中接通压缩机7时，在蒸发器5，6中的压力减少，在冷的蒸发器5中还存在的液态的冷却剂开始蒸发并且在此进行冷却。所产生的蒸汽由压缩机7通过蒸发器6抽吸并且冷却。因此，位于蒸发器6上的温度传感器12在时间点t0上接通压缩机之后的短暂的时间内开始记录第一冷却，如图4中实线曲线A所示。在所述曲线上接着的微弱的温度升高归因于，即在可以将液态的冷却剂输送到毛细管10，以使得液态的冷却剂在蒸发器中蒸发之前，在冷凝器8中首先必须通过压力形成和同时的热量释放使冷却剂重新液化。所述重新液化的冷却剂在通过毛细管10之后逐渐地在蒸发器5中扩散。在一定的时间之后，所述冷却剂也到达蒸发器6并且也在那里与之前由蒸发器5抽吸的气态的冷却剂相比起到较强的冷却作用。这从时间点t1起、典型地在起动压缩机7之后的数分钟起导致温度Tv的继续降低。

当压缩机7在这个时间点保持接通时，如同在方法步骤S2至S4中的情况时，则如在图4中通过粗略的虚线的曲线走向B所示地，快速的温度降低还继续大约5分钟长直到大约-17℃的数值并且接着逐渐地朝着大约-25℃至-30℃的稳定的数值收敛。然而根据本发明通过在步骤S8中从时间点t1起将温度降低评估为关断条件，得出描述成点状化曲线C的温度走向：在在步骤S9中关断压缩机之后温度降低还在短的时间内继续，因为已经到达在蒸发器6中的液态的冷却剂目前还继续冷却温度传感器12。在短的时间之后蒸发结束，从而温度Tv又开始升高。

可替换地，也可以考虑在步骤S8中作为关断条件的是从接通S7压缩机起预定的时间间隔的结束。因为压缩机7的供应量和冷冻室蒸发器5的容量是已知的，这个时间间隔符合目的要求地这样选择，即所述时间间隔足够替换冷冻室蒸发器5中的冷却剂，然而在压缩机7的已经过的运行阶段中经压缩的冷却剂不在值得注意的范围内到达常规冷藏室3的蒸发器6中。因此在不测量蒸发器温度Tv的情况下也可以确保，冷冻室2有效地被冷却，然而常规冷藏室3在大多数时候处于可忽略的范围内。

在步骤10中在所述方法返回初始点之前，等待时间又开始。这个等待时间twin可以小于在步骤S5中开始的等待时间twmax，以便在短的时间之后已经实现冷冻室2的重新冷却。

图5示出根据本发明的第二构造方案控制电路11的工作方法的流程图。这种方法的步骤S1至S7与图3中的所述步骤相同并且不再重新说明。当在步骤S7中接通压缩机时，控制电路11在此也监测蒸发器温度Tv，然而所述控制电路首先在步骤S7a中如此分析处理温度传感器12的测量数据，是否能够在时间点t1之前观测到图4中以曲线A的走向示出的温度升高。当其不是这种情况或者当如同图4中大约通过点线的曲线D所示地所述升高比所期望的弱时，则其提示，异常的热的冷却剂从蒸发器5中被排出，这指出冷冻室2的过高的温度。在这种情况下，所述方法分支到步骤S7b，以便设置显示出过高的冷冻室温度的标志符。

接着的步骤S8，S9又与图3中的方法的所述步骤相同。

在步骤9中压缩机又关断压缩机之后，在步骤S9a中询问标志符。当不设置所述标志符时，所述方法通过步骤S5返回到初始位置，即所述方法在步骤S7之前可以重新进行，必须经过了等待时间，所述等待时间如同这样的在通常的根据常规冷藏室3的温度控制的压缩机运行S2至S4上进行的时间一样长。如果与之相反设置了标志符，则在步骤S10中开始等待时间twin，所述等待时间恰好足够被测量，以便可以蒸发冷却剂，在步骤S7至S9中以所述冷却剂填充冷冻室蒸发器5，并且在这个等待时间twin在步骤S11中结束之后，所述方法直接跳回步骤S7中。因此，短的压缩机运行相交替，在所述压缩机运行中分别仅仅填充冷冻室蒸发器5，并且使持续时间twin的静止阶段以快的顺序如此长地得出，直到温度走向在步骤S7a中不再达到过高的冷冻室温度上。

根据本发明的一个优选的实施方式，控制电路11这样来构造，使得只有当第一温度传感器13上的温度处于接通温度Tein和关断温度Taus之间时，才在预定的等待时间之后接通压缩机。

Claims (13)

1.一种制冷器具，具有至少两个不同的、通过串联地与压缩机(7)连接的蒸发器(5，6)冷却的温度区域(2，3)、布置在所述温度区域(2，3)的一个中的第一温度传感器(13)和控制电路(11)，所述控制电路与所述温度传感器(13)连接并且设置为在超过所述第一温度传感器(13)上的接通温度(Tein)时接通所述压缩机并且在出现第一关断条件时又关断所述压缩机，以及当从所述压缩机的上一次运行起经过了预定的等待时间(twmax；twmin)时接通所述压缩机(7)，并且在出现第二关断条件时又关断由于超过所述等待时间(twmax；twmin)接通的所述压缩机(7)，所述第二关断条件与所述第一关断条件不同，其特征在于，这样选择该第二关断条件，即所述第二关断条件的出现预计会早于第一关断条件的出现。

2.根据权利要求1所述的制冷器具，其特征在于，预定的所述等待时间(twmax；twmin)取决于，所述第一关断条件或所述第二关断条件是否导致所述压缩机(7)的关断。

3.根据权利要求2所述的制冷器具，其特征在于，在所述第二关断条件的情况中的等待时间(twmin)小于在所述第一关断条件的情况中的等待时间(twmax)。

4.根据权利要求1所述的制冷器具，其特征在于，所述关断条件中的至少一个是从所述接通起经过了预定的时间间隔。

5.根据权利要求4所述的制冷器具，其特征在于，两个关断条件都是从所述接通起经过了预定的时间间隔，其中，所述预定的时间间隔在所述第二关断条件的情况中小于在所述第一关断条件的情况中。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的制冷器具，其特征在于，所述第一关断条件是低于所述第一温度传感器(13)上的关断温度(Taus)。

7.根据权利要求4或5所述的制冷器具，其特征在于，在所述第二关断条件的情况中的所述预定的时间间隔小于所述压缩机(7)为了交换所述两个蒸发器的内容所需的时间。

8.根据权利要求7所述的制冷器具，其特征在于，在所述第二关断条件的情况中的所述预定的时间间隔小于所述压缩机(7)为了交换所述两个蒸发器中上游的蒸发器的内容所需时间的一倍半。

9.根据权利要求1，2或3所述的制冷器具，其特征在于，一第二温度传感器(12)布置在所述蒸发器的一个(6)上，并且所述第二关断条件是温度降低或者低于所述第二温度传感器(12)上的极限温度。

10.根据权利要求9所述的制冷器具，其特征在于，所述第二温度传感器(12)布置在下游的蒸发器(6)上。

11.根据权利要求1至5、8、10中任一项所述的制冷器具，其特征在于，只有当所述第一温度传感器(13)上的温度处于接通温度(Tein)和关断温度(Taus)之间时，才实现在预定的等待时间(twmax；twmin)之后接通所述压缩机(7)。

12.根据权利要求1至5、8、10中任一项所述的制冷器具，其特征在于，所述制冷器具是家用制冷器具。

13.根据权利要求10所述的制冷器具，其特征在于，所述第二温度传感器(12)布置在下游的蒸发器(6)的上游区域中。