CN105202852A - 一种基于高效节能的电冰箱制冷循环系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于高效节能的电冰箱制冷循环系统及其控制方法，包括电冰箱本体、制冷系统、控制系统，该制冷系统和控制系统基于电冰箱本体内，制冷系统由控制系统控制；所述的制冷系统由两个独立的冷冻循环系统和冷藏循环系统组成，该冷冻循环系统由冷冻冷凝器、冷冻除露管、冷冻毛细管、冷冻蒸发器及冷冻压缩机依次连接组成，该冷藏循环系统由冷藏除露管、冷藏冷凝器、冷藏毛细管、冷藏蒸发器及冷藏压缩机依次连接组成；所述的制冷系统内还设置有耦合器；本发明由于冷冻循环端所需的高品位低转化效率所需的冷量部份被冷藏循环所需的低品位高转化效率的冷量替代，所需冷量与电能的转化效率比明显提升，实现了电冰箱的节能。

Description

一种基于高效节能的电冰箱制冷循环系统及其控制方法

技术领域

本发明属于制冷循环系统技术领域，尤其涉及一种基于高效节能的电冰箱制冷循环系统及其控制方法。

背景技术

(1)电冰箱制冷系统的基本情况

电冰箱保持恒定低温的一种制冷设备，也是一种使食物或其他物品保持恒定低温冷态的民用产品，并日益成为一种较为普通的耐用消费品。

随着人民消费水平的提高及饮食习惯的变化，电冰箱正在从传统意义上的单间室、双间室逐渐向着三间室、多间室冰箱发展。比如以前冰箱以单门或两门形式出现，现在市场很多以三门、多门样式出现的。

在传统意义上，单间室冰箱只具有一个制冷循环系统，比如间室内具有独立的蒸发器来供给冷量。双间室、三间室及其多间室，一般都相应具备双蒸发器、三蒸发器或更多。但是当间室更多时，在制冷换热上以风冷循环替代了制冷换热方式。比如现在的四门冰箱，可以以双蒸发器或者多蒸发器方式实现制冷，也可以用风冷循环及风道、风门构成的制冷循环系统来实现，但还是以冷量控制来实现间室温度需求。

再者，在制冷循环上也可以出现多种模式，比如对于两间室的冷藏冷冻箱，制冷循环可以先走冷冻室再走冷藏室，又如三间室的冷藏冷冻箱，制冷循环可以先走冷冻室、再走变温室，最后到冷藏室，一般我们把此种情况称为单循环。

如果具备制冷系统循环切换功能，那就成为多系统，比如制冷系统可以先走冷冻室再走冷藏室，但也可以把冷藏室制冷循环一路关闭，只供给冷冻室冷量。多系统管路切换也与上述类似。

因此实现制冷循环的方法有很多，但没有从绝对意义上将利用耦合技术来交换冷量实现制冷的方式。

(2)电冰箱制冷循环实现高效节能的因素

电冰箱是利用卡诺循环原理实现冷热转化，而利用电能转化为冷量在目前节能减排的大背景下，如何高效节能是尤为关键的。

在制冷循环中，蒸发温度越低，制冷系统由电能转化为冷量的效率就变差；蒸发温度越高，制冷系统由电能转化为冷量的效率就转好。但由于电冰箱是一种用于冷冻冷藏食品的家用器具，它所需要的储藏温度并不是由制冷系统的转化效率决定，而是间室储藏食品所需的温度所决定。因此目前的电冰箱都是在较低的蒸发温度实现冷冻室所需的储藏温度。同时结合上面的单系统情况，即使冷藏间室所需的储藏温度不要那么高，也是在较低的蒸发温度实现制冷的。

因此如何把高蒸发温度、制冷效率较高的冷量转化为低蒸发温度、制冷效率较低的冷量，这是本专利解决的重点。下面论述中，我们把高蒸发温度的冷量称为低品位的能源(一般是指冷藏冷量)，而把低蒸发温度的冷量称为高品位的能源(一般是指冷冻冷量)。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种基于高效节能的电冰箱制冷循环系统及其控制方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，包括电冰箱本体、制冷系统、控制系统，该制冷系统和控制系统基于电冰箱本体内，该制冷系统由控制系统控制；所述的制冷系统由两个独立的冷冻循环系统和冷藏循环系统组成，该冷冻循环系统由冷冻冷凝器、冷冻除露管、冷冻毛细管、冷冻蒸发器及冷冻压缩机依次连接组成，该冷藏循环系统由冷藏除露管、冷藏冷凝器、冷藏毛细管、冷藏蒸发器及冷藏压缩机依次连接组成；所述的制冷系统内还设置有耦合器，该耦合器位于冷冻循环系统的冷冻除露管与冷冻毛细管之间，且该耦合器还位于冷藏循环系统的冷藏毛细管与冷藏蒸发器之间。

作为优选，所述的耦合器为套管结构，其内的冷冻循环系统所在的管壁与冷藏循环系统所在的管壁呈独立状，冷藏循环系统中制冷剂与冷冻循环系统中制冷剂在耦合器存在能量交换。

一种利用如基于高效节能的电冰箱制冷循环系统的控制方法，包括如下步骤：

1)、冷藏循环系统的制冷循环从冷藏压缩机开始，经过冷藏除露管、冷藏冷凝器、冷藏毛细管流到耦合器内，同时冷冻循环系统的冷冻循环也从冷冻压缩机开始，经过冷冻冷凝器、冷冻除露管流到耦合器内；该冷藏循环系统和冷冻循环系统内通有制冷剂；

2)、在该耦合器内，冷冻循环系统获得冷藏循环系统的冷量与冷冻循环系统自身散热获得冷量进行合并，一起通过冷冻毛细管传递到冷冻循环系统的冷冻蒸发器内，使需要冷冻间室温度下降并达到所需值；而冷藏循环系统的部份冷量，通过循环管路，到冷藏循环系统的冷藏蒸发器内，进行冷量释放；

3)、在实现冷冻循环系统的冷量补给时，当冷冻间室温度达到所需值后，由控制系统发出指令，全部或者部份切断与冷冻循环系统的所在耦合器内的循环管路，冷藏循环系统的冷量全部只供给冷藏间室，直至达到所需储藏温度需要值；

4)、在下一个循环，即冷冻循环系统再次开启时，冷藏循环系统再次与冷冻循环系统进行耦合，实现能量的传递。

作为优选，冷藏循环系统内的制冷剂与冷冻循环系统内的制冷剂，由于存在一定的温差，在耦合器内通过管壁实现能量的传递；即冷藏循环系统通过散热获得的冷量部份或者全部传递给了冷冻循环系统。

作为优选，所述的冷冻循环系统内的冷冻间室所获得冷量包含由冷冻循环系统低制冷效率转化获得的冷量与在耦合器内的冷藏循环系统高制冷效率转化获得的冷量。

本发明的有益效果为：由于冷冻循环端所需的高品位低转化效率所需的冷量部份被冷藏循环所需的低品位高转化效率的冷量替代，所需冷量与电能的转化效率比明显提升，实现了电冰箱的节能。

附图说明

图1是本发明的制冷循环系统原理示意图。

图2是本发明的制冷循环控制原理图。

附图中的标号分别为：1、冷冻循环系统；2、冷藏循环系统；3、耦合器；11、冷冻冷凝器；12、冷冻除露管；13、冷冻毛细管；14、冷冻蒸发器；15、冷冻压缩机；21、冷藏除露管；22、冷藏冷凝器；23、冷藏毛细管；24、冷藏蒸发器；25、及冷藏压缩机。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细的介绍：如附图1、2所示，图2中的F代表冷冻侧，R代表冷藏侧，T-max，T-mix代表温度控制上限与下限；本发明包括电冰箱本体、制冷系统、控制系统，该制冷系统和控制系统基于电冰箱本体内，该制冷系统由控制系统控制；电冰箱本体包含具有一定封闭空间的间室壳体、用于保持冷量不外泄的隔热系统等；制冷系统用于提供源源不断地冷量，来维持冰箱储存食物温度，以使食物不变质；控制系统包含电源、微处理单元、传感器及其管路切换用的电器元器件，如电磁阀、风门等等。

所述的制冷系统由两个独立的冷冻循环系统1和冷藏循环系统2组成，该冷冻循环系统1由冷冻冷凝器11、冷冻除露管12、冷冻毛细管13、冷冻蒸发器14及冷冻压缩机15依次连接组成，该冷藏循环系统2由冷藏除露管21、冷藏冷凝器22、冷藏毛细管23、冷藏蒸发器24及冷藏压缩机25依次连接组成；所述的制冷系统内还设置有耦合器3，该耦合器3位于冷冻循环系统1的冷冻除露管12与冷冻毛细管13之间，且该耦合器3还位于冷藏循环系统2的冷藏毛细管23与冷藏蒸发器24之间。

所述的耦合器3为套管结构，其内的冷冻循环系统1所在的管壁与冷藏循环系统2所在的管壁呈独立状；虽然冷冻循环系统1和冷藏循环系统2都聚集到耦合器3中，但并不是制冷剂进行混合，而是在不同的管路中。

本发明利用基于高效节能的电冰箱制冷循环系统的控制方法，包括如下步骤：

1)、冷藏循环系统2的制冷循环从冷藏压缩机25开始，经过冷藏除露管21、冷藏冷凝器22、冷藏毛细管23流到耦合器3内，同时冷冻循环系统1的冷冻循环也从冷冻压缩机15开始，经过冷冻冷凝器11、冷冻除露管12流到耦合器3内；该冷藏循环系统2和冷冻循环系统1内通有制冷剂；

2)、在该耦合器3内，冷冻循环系统1获得冷藏循环系统2的冷量与冷冻循环系统1自身散热获得冷量进行合并，一起通过冷冻毛细管13传递到冷冻循环系统1的冷冻蒸发器14内，使需要冷冻间室温度下降并达到所需值；而冷藏循环系统2的部份冷量，通过循环管路，到冷藏循环系统2的冷藏蒸发器24内，进行冷量释放；

3)、在实现冷冻循环系统1的冷量补给时，当冷冻间室温度达到所需值后，由控制系统发出指令，全部或者部份切断与冷冻循环系统1的所在耦合器3内的循环管路，冷藏循环系统2的冷量全部只供给冷藏间室，直至达到所需储藏温度需要值；

4)、在下一个循环，即冷冻循环系统1再次开启时，冷藏循环系统2再次与冷冻循环系统1进行耦合，实现能量的传递。

利用耦合技术，实现低品位能源转化成为高品位能源，从而实现电冰箱的高效节能。其中冷冻循环系统1内的冷冻压缩机15开停由冷冻室温度控制开机，且开机时强制冷藏循环系统2的冷藏压缩机25同时开机；冷冻循环系统1内的冷冻压缩机15停机时，冷藏循环系统2的冷藏压缩机25开停由冷藏室温度控制。

冷藏循环系统2内的制冷剂与冷冻循环系统1内的制冷剂，由于存在一定的温差，在耦合器3内通过管壁实现能量的传递；即冷藏循环系统2通过散热获得的冷量部份或者全部传递给了冷冻循环系统1；由于冷藏循环系统2整个制冷系统的蒸发温度较高，因此此系统获得的并传递到冷冻循环系统1的冷量，是在一个较高的电能转化效率获得的。

所述的冷冻循环系统1内的冷冻间室所获得冷量包含由冷冻循环系统1低制冷效率转化获得的冷量与在耦合器3内的冷藏循环系统2高制冷效率转化获得的冷量；其与电能的转化效率比，要比传统意义上全部靠冷冻循环低制冷效率转化方式来得高。

可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于高效节能的电冰箱制冷循环系统，包括电冰箱本体、制冷系统、控制系统，该制冷系统和控制系统基于电冰箱本体内，该制冷系统由控制系统控制；其特征在于：所述的制冷系统由两个独立的冷冻循环系统(1)和冷藏循环系统(2)组成，该冷冻循环系统(1)由冷冻冷凝器(11)、冷冻除露管(12)、冷冻毛细管(13)、冷冻蒸发器(14)及冷冻压缩机(15)依次连接组成，该冷藏循环系统(2)由冷藏除露管(21)、冷藏冷凝器(22)、冷藏毛细管(23)、冷藏蒸发器(24)及冷藏压缩机(25)依次连接组成；所述的制冷系统内还设置有耦合器(3)，该耦合器(3)位于冷冻循环系统(1)的冷冻除露管(12)与冷冻毛细管(13)之间，且该耦合器(3)还位于冷藏循环系统(2)的冷藏毛细管(23)与冷藏蒸发器(24)之间。

2.根据权利要求1所述的基于高效节能的电冰箱制冷循环系统，其特征在于：所述的耦合器(3)为套管结构，其内的冷冻循环系统(1)所在的管壁与冷藏循环系统(2)所在的管壁呈独立状，冷藏循环系统中制冷剂与冷冻循环系统中制冷剂在耦合器(3)存在能量交换。

3.一种利用如基于高效节能的电冰箱制冷循环系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)、冷藏循环系统(2)的制冷循环从冷藏压缩机(25)开始，经过冷藏除露管(21)、冷藏冷凝器(22)、冷藏毛细管(23)流到耦合器(3)内，同时冷冻循环系统(1)的冷冻循环也从冷冻压缩机(15)开始，经过冷冻冷凝器(11)、冷冻除露管(12)流到耦合器(3)内；该冷藏循环系统(2)和冷冻循环系统(1)内通有制冷剂；

2)、在该耦合器(3)内，冷冻循环系统(1)获得冷藏循环系统(2)的冷量与冷冻循环系统(1)自身散热获得冷量进行合并，一起通过冷冻毛细管(13)传递到冷冻循环系统(1)的冷冻蒸发器(14)内，使需要冷冻间室温度下降并达到所需值；而冷藏循环系统(2)的部份冷量，通过循环管路，到冷藏循环系统(2)的冷藏蒸发器(24)内，进行冷量释放；

3)、在实现冷冻循环系统(1)的冷量补给时，当冷冻间室温度达到所需值后，由控制系统发出指令，全部或者部份切断与冷冻循环系统(1)的所在耦合器(3)内的循环管路，冷藏循环系统(2)的冷量全部只供给冷藏间室，直至达到所需储藏温度需要值；

4)、在下一个循环，即冷冻循环系统(1)再次开启时，冷藏循环系统(2)再次与冷冻循环系统(1)进行耦合，实现能量的传递。

4.根据权利要求3所述的基于高效节能的电冰箱制冷循环系统的控制方法，其特征在于：冷藏循环系统(2)内的制冷剂与冷冻循环系统(1)内的制冷剂，由于存在一定的温差，在耦合器(3)内通过管壁实现能量的传递；即冷藏循环系统(2)通过散热获得的冷量部份或者全部传递给了冷冻循环系统(1)。

5.根据权利要求3所述的基于高效节能的电冰箱制冷循环系统的控制方法，其特征在于：所述的冷冻循环系统(1)内的冷冻间室所获得冷量包含由冷冻循环系统(1)低制冷效率转化获得的冷量与在耦合器(3)内的冷藏循环系统(2)高制冷效率转化获得的冷量。