CN107923678B - 单回路制冷器具 - Google Patents

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Abstract

在单回路制冷器具的制冷剂回路中，在压缩机(1)的压力端口(2)与进入端口(3)之间依次串联连接以下部件：冷凝器(5)、第一节流区段(6)、用于冷却单回路制冷器具的第一温度区域(16)的第一蒸发器(8)、第二节流区段(9)、用于冷却单回路制冷器具的第二温度区域(17)的第二蒸发器(10)和进入管路(11)。进入管路(11)的下游区段(13)与所述第一节流区段(6)结合成第一热交换器(15)，进入管路(11)的上游区段(12)与所述第二节流区段(9)结合成第二热交换器(14)。

Description

单回路制冷器具
技术领域
本发明涉及一种具有两个温度区域的单回路制冷器具，所述两个温度区域由在制冷剂回路中依次串联连接的蒸发器冷却。
背景技术
如果两个蒸发器连接在制冷剂回路中而在它们之间没有明显的流动阻力，则在这两个蒸发器中均出现近似相等的压力和分别对应于这些压力的蒸发温度。这些蒸发温度必须低于相应的最冷温度区域的温度。蒸发器与两个温度区域的加热器之间的温度差异相应地较大。
DE 102013223737 A1公开了一种单回路制冷器具，其中，在制冷剂回路中的第一蒸发器与第二蒸发器之间插入确保两个蒸发器中的不同的压力并且因此也确保不同的蒸发温度的节流区段。通过控制蒸发温度，冷却性能可以根据两个蒸发器之上的制冷需求进行分配，压缩机可以连续地运行。因此，可以避免停止-启动损失和不必要的温度波动，从而提高制冷的能量效率。
用于提高制冷器具的能量效率的普遍的措施是将从冷凝器延伸到蒸发器的毛细管和从蒸发器的出口通向压缩机的进入管路结合成热交换器，从而使得在毛细管中流动到蒸发器的制冷剂被冷却，并且从蒸发器抽出的制冷剂蒸气被加热。
如果在制冷器具中提供如从DE 102013223737 A1已知的制冷器具中的热交换器那样的热交换器，则制冷剂蒸气在进入热交换器时具有第二较冷蒸发器的温度，其结果是来自毛细管的制冷剂在进入第一蒸发器时可以具有低于第一蒸发器的蒸发温度的温度。如果是这种情况，那么毛细管中的制冷剂在到达第一热交换器之前的任何蒸发都被排除。在没有蒸气泡的延迟效应的情况下，毛细管的质量吞吐量高于压缩机的质量吞吐量，其结果是积聚在毛细管前方的液体制冷剂排出的速度比在冷凝器中再生的速度快。如果已经排干并且只有制冷剂蒸气仍然可以从冷凝器流入毛细管中，则其质量吞吐量大大降低，并且冷凝器中的压力升高，使得更多的液体制冷剂再生并且立刻以高的质量吞吐量再次流过毛细管。液体制冷剂与蒸气之间的或者毛细管中的高质量吞吐量与低质量吞吐量之间的不断交替导致恼人的运行噪音。
即使如果热交换器被缩短或以其它方式效率较低地构造，则可以容易地防止制冷剂在毛细管的出口处的过度冷却，然而，这将导致能量效率的损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种单回路制冷器具，所述单回路制冷器具具有能够在不同的压力下运行的蒸发器，其中，在没有不利地影响能量效率的情况下降低了噪音排放。
所述目的在下述单回路制冷器具中实现，所述单回路制冷器具具有制冷剂回路，其中，在压缩机的压力端口与进入端口之间依次串联连接以下各项：
-冷凝器，
-第一节流区段，
-用于冷却单回路制冷器具的第一温度区域的第一蒸发器，
-第二节流区段，
-用于冷却单回路制冷器具的第二温度区域的第二蒸发器，以及
-进入管路，
所述进入管路的下游区段与所述第一节流区段结合成第一热交换器，进入管路的上游区段与所述第二节流区段结合成第二热交换器。因此，当进入管路中的制冷剂蒸气到达进入管路的下游区段时，所述制冷剂蒸气已经被第二热交换器预热到至多略低于第一蒸发器中的蒸发温度的温度。因此，可以排除在第一节流区段中使制冷剂冷却至低于第一蒸发器的蒸发温度的温度。因此，在第一节流阀中，制冷剂的部分蒸发仍然是可能的，并且如果在第一节流区段中产生的蒸气不断地限制其质量吞吐量，则可以防止如上所述的噪音密集式波动。
为了形成第二热交换器，第二节流区段可以包括管路区段，所述管路区段通过粘合剂、特别地通过胶带与进入管路的上游区段相连接。
因此，在一个替代性的实施例中，第二节流区段可以包括在进入管路的上游区段内延伸的管路区段。
因此，在另一个替代性的实施例中，第二节流区段包括围绕进入管路的上游区段盘绕的管路区段。
为了实现热量在第二热交换器中的高效传递，如果在热交换器中形成的管路的直径较窄，则是有帮助的。特别地，第二节流区段的管路区段可以设计成毛细管。
此外，有利的是，第二节流区段具有可调节的流导，通过所述可调节的流导可以在第一蒸发器与第二蒸发器之间设定可变的压差以及进而的可变的温度条件。
特别地，第二节流区段可以包括用于调节流导的可控的膨胀阀。
膨胀阀基本上可以仅仅负责第一蒸发器与第二蒸发器之间的压力下降；然而，它也可以与毛细管串联连接，使得压力下降包括来自毛细管的固定量和来自膨胀阀的可变量。
附图说明
参照附图，本发明的其它特征和优点将从示例性实施例的下面的描述中显现出来。附图中：
图1示出了本发明的制冷器具的制冷剂回路的示意图；
图2示出了穿过制冷器具的壳体的示意性剖视图；
图3示出了制冷器具的热交换器的第一实施例，
图4示出了热交换器的第二实施例，以及
图5示出了热交换器的第三实施例。
具体实施方式
图1所示的制冷剂回路包括具有压力端口2和进入端口3的调速式压缩机1。离开压力端口2的制冷剂管路4首先经由冷凝器5和第一节流区段6在制冷剂的循环方向上延伸到第一蒸发器8，所述第一节流区段6在这种情况下以标准方式实施为毛细管管路7。具有可调节的流导的第二节流区段9在制冷剂管路4上位于第一蒸发器8的出口端口与第二蒸发器10的入口端口之间。进入管路11从蒸发器10的出口端口延伸到压缩机1的进入端口3。
从图2的示意性剖视图中可以更清楚地看到，位于制冷剂管路4上游的蒸发器8冷却正常冷却室16，位于下游的蒸发器10冷却家用制冷器具的冷冻室17。
再次参照图1，第二节流区段9包括管路区段18和与管路区段18串联连接的可控的膨胀阀22。管路区段18可以具有与蒸发器6的制冷剂管路的管路横截面类似的管路横截面，但是也可以像第一节流区段6那样由毛细管形成。
设计为毛细管的管路区段18优选地长到足以使得即使膨胀阀22完全打开仍确保蒸发器8、10之间的压力下降，所述压力下降对应于蒸发器8、10的蒸发温度的若干℃的差异。因此，在膨胀阀22的调节范围内，与由膨胀阀22单独维持的这种压力差相比，可以更精确地控制蒸发器8、10之间的压力差。
进入管路11的上游区段12与第二节流区段9热结合以形成热交换器14；进入管路11的下游区段13与第一节流区段6一起形成另外的热交换器15。
温度传感器19或20分别设置在隔室16、17上。温度传感器19、20连接到控制单元21，所述控制单元21通过比较由温度传感器19、20报告的温度与隔室16、17的由用户设定的目标温度来控制压缩机1的转速和膨胀阀22的开度。例如，如果温度传感器19指示正常冷却室16中的冷却需求，即，如果正常冷却室16中的温度处于用户设定的目标温度周围的公差区间的上限，那么控制单元21检查冷冻室17的温度。如果冷冻室17的温度在冷冻室17的温度的设定目标值的周围的公差区间的上区段中，则控制单元21增大压缩机1的转速，使得两个隔室16、17被更加强烈地冷却；另一方面，如果冷冻室17的温度处于公差区间的下区段中，从而更强烈的冷却会导致在下限超过公差区间，则控制单元增大第二节流区段9的开度，使得蒸发器8中的压力降低。因此，总的冷却性能基本上保持不变，但总的冷却性能的与正常冷却室16有关的份额增大，使得正常冷却室16可以被冷却而不会同时导致冷冻室17过度冷却。
因此，如果冷冻室17中的温度达到公差范围的上限，则控制单元21基于正常冷却室16的温度，确定是否增大压缩机1的转速以便更加强烈地冷却两个隔室16、17，或者是否减小第二节流区段9的开度以便增大总的冷却性能的与冷冻室有关的份额。
如果正常冷却室16的温度达到公差范围的下限，则基于冷冻室温度确定是降低压缩机1的转速还是降低第二节流区段9的开度，在冷冻室到达公差范围的下限的情况下，必须在减小压缩机转速与增大第二节流区段9的开度之间做出决定。
与上述用于压缩机1和膨胀阀22的控制单元等同的控制单元也可以借助于PID模块实现。
两个热交换器14、15沿着进入管路11的串联连接使得从冷冻室17的蒸发器10抽出的制冷剂蒸气在到达热交换器15时已经具有近似对应于在蒸发器8中的蒸发温度的温度。因此，第一节流区段6的毛细管7中的蒸发没有被完全抑制，从而使得毛细管7中不断地存在少量的蒸气，并限制了毛细管7的质量吞吐量。通过这种方式，避免了质量吞吐量的噪音密集式振荡，特别地如果毛细管7中没有蒸气并且毛细管7的质量吞吐量超过压缩机1的质量吞吐量，直到冷凝器中的液体制冷剂的供应被消耗，并且只有制冷剂蒸气可以流回到毛细管中，则可能发生质量吞吐量的噪音密集式振荡。
为了在管路区段18与进入管路11的上游区段12之间建立紧密的热接触，两者可以由胶带23、优选地具有良好导热性的铝胶带包围，如图3所示。
在热交换器14的另一个实施例中，如图4所示，管路区段18在进入管路11的内部空间内延伸。
因此，在另一替代性实施例中，如图5所示，管路区段18可以围绕进入管路11的上游区段12盘绕，以便形成热交换器14。
根据未示出的变型，膨胀阀22可以由方向阀和多个不同长度的毛细管区段形成，毛细管区段中的一个分别通过方向阀连接到制冷剂回路中。
附图标记列表
1 压缩机
2 压力端口
3 进入端口
4 制冷剂管路
5 冷凝器
6 节流区段
7 毛细管
8 蒸发器
9 节流区段
10 蒸发器
11 进入管路
12 上游区段
13 下游区段
14 热交换器
15 热交换器
16 正常冷却室
17 冷冻室
18 管路区段
19 温度传感器
20 温度传感器
21 控制单元
22 膨胀阀
23 胶带

Claims (7)

1.一种单回路制冷器具，其具有制冷剂回路，在所述制冷剂回路中在压缩机(1)的压力端口(2)与进入端口(3)之间依次地串联连接下列部件：冷凝器(5)、第一节流区段(6)、用于冷却单回路制冷器具的第一温度区域(16)的第一蒸发器(8)、第二节流区段(9)、用于冷却单回路制冷器具的第二温度区域(17)的第二蒸发器(10)、以及进入管路(11)，所述进入管路(11)的下游区段(13)与所述第一节流区段(6)结合成第一热交换器(15)，其特征在于，进入管路(11)的上游区段(12)与所述第二节流区段(9)结合成第二热交换器(14)，其中，第二节流区段(9)包括与上游区段(12)结合成第二热交换器(14)管路区段(18)，所述第二节流区段(9)包括可控的膨胀阀(22)，第二热交换器(14)冷却所述管路区段(18)从而冷却流入可控的膨胀阀(22)的制冷剂。
2.根据权利要求1所述的单回路制冷器具，其特征在于，所述管路区段(18)通过粘合剂与进入管路(11)的所述上游区段(12)相连接。
3.根据权利要求1所述的单回路制冷器具，其特征在于，所述管路区段(18)在进入管路(11)的所述上游区段(12)内延伸。
4.根据权利要求1所述的单回路制冷器具，其特征在于所述管路区段(18)围绕进入管路(11)的所述上游区段(12)盘绕。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的单回路制冷器具，其特征在于，第二节流区段(9)的所述管路区段(18)是毛细管。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的单回路制冷器具，其特征在于，所述第二节流区段(9)具有可调节的流导。
7.根据权利要求1所述的单回路制冷器具，其特征在于，管路区段(18)通过胶带(23)与进入管路(11)的所述上游区段(12)相连接。
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