CN108592498A - 用于双温电冰箱带热气除霜及冷量回收的并联循环系统 - Google Patents

用于双温电冰箱带热气除霜及冷量回收的并联循环系统 Download PDF

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Abstract

一种用于双温电冰箱带热气除霜及冷量回收的并联循环系统，压缩机出口分两路分别与冷凝器入口和三通阀入口相连，冷凝器、干燥过滤器、三通阀依次相连，三通阀的两个出口分别与冷藏室毛细管入口、冷冻室毛细管入口相连，冷藏室毛细管出口与冷藏室蒸发器入口相连，冷藏室蒸发器出口与三通阀出口的管路相连后再与压缩机入口相连；冷冻室毛细管出口两路，一路与冷冻室蒸发器入口和单向阀入口相连，单向阀出口与三通阀出口和冷藏室毛细管入口之间的管路相连；另一路与冷冻室蒸发器入口相连，冷冻室蒸发器出口与三通阀一接口相连，三通阀另一接口连接冷藏室蒸发器出口后与压缩机吸气口相连；本发明提高冷冻室除霜效率的同时，也使得制冷系统的制冷性能与能效得到显著改善。

Description

用于双温电冰箱带热气除霜及冷量回收的并联循环系统
技术领域
本发明属于电冰箱制冷技术领域，具体涉及一种用于双温电冰箱带热气除霜及冷量回收的并联循环系统。
背景技术
双温电冰箱是现代家庭当中不可缺少的家用电器。双温电冰箱具有冷藏室和冷冻室两个贮藏室，通过采用蒸气压缩制冷系统实现其所需要的冷藏和冷冻温度。冰箱运行时，由于冷冻室蒸发器温度低，其表面会结霜，且霜层厚度不断增加。这导致了冰箱制冷性能大幅降低。因此，在电冰箱领域发展相关的除霜技术一直是国内外广泛关注的研究课题。
目前，应用在冰箱制冷系统中常规的除霜方法包括电加热除霜、逆向循环除霜及热气旁通除霜。其中，电加热除霜因简单及成本低而应用最广，但其除霜电加热器耗电量大，同时除霜热量利用率低，会导致室内温度回升。逆向循环除霜是利用附加的换向阀，使系统中制冷剂流动换向，蒸发器变为冷凝器功能而使得其结霜融化。很显然，该方法使得制冷系统结构与操作变得复杂，故当前实际应用非常有限。在热气旁通除霜中，应用一旁通阀直接将压缩机制冷剂排气引入蒸发器内实现霜融化；然而，制冷剂热气在融化霜层的同时，也会凝结成液体，可能会使压缩机吸气带液，导致其工作可靠性降低；另一方面，霜层本身蓄存着冷量，而该冷量没能有效利用，也使得制冷系统的能效较低。
实际上，可以在双温电冰箱蒸气压缩式制冷系统中通过采用三通阀及循环模式的改变，可以实现热气旁通除霜，并且同时可将冷冻室蒸发器霜层本身蓄存的冷量回收用于冷藏室的制冷，这即提高了双温电冰箱的除霜效率，也使得制冷系统的制冷性能与能效得到显著改善。因此，本发明技术提供的一种可行解决方案，即一种用于双温电冰箱带热气除霜及冷量回收的并联循环系统，对双温电冰箱产品除霜及节能技术的发展有着积极的推动作用。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种用于双温电冰箱带热气除霜及冷量回收的并联循环系统，利用三通阀及循环模式的改变，实现冷冻室蒸发器热气旁通除霜，并且还能够实现霜层蓄存冷量的回收，用于冷藏室的制冷，有效改善了双温电冰箱制冷循环系统的除霜与制冷综合性能。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
用于双温电冰箱带热气除霜及冷量回收的并联循环系统，包括压缩机101，压缩机101出口分两路分别与冷凝器102入口和第二三通阀109入口相连，冷凝器102、干燥过滤器103、第一三通阀104依次相连，第一三通阀104的两个出口分别与冷藏室毛细管105入口、冷冻室毛细管107入口相连，冷藏室毛细管105出口与冷藏室蒸发器106入口相连，冷藏室蒸发器106出口与第二三通阀109出口的管路相连后再与压缩机101入口相连；冷冻室毛细管107出口两路，一路与单向阀110入口相连，单向阀110出口与第一三通阀104出口和冷藏室毛细管105入口之间的管路相连；另一路与冷冻室蒸发器108入口相连，冷冻室蒸发器108出口与第二三通阀109一接口相连，第二三通阀109另一接口连接冷藏室蒸发器106出口后与压缩机吸气口相连，完成整个循环。
本发明所述系统在压缩机101、冷藏室蒸发器106和冷冻室蒸发器108之间设置第二三通阀109，在冷冻室蒸发器108和冷藏室毛细管105之间设置单向阀110，可通过控制第二三通阀109以及第一三通阀104的通道开关状态切换并改变循环流路，实现不同的运行模式：
(1)单冷藏室制冷循环模式：开启第一三通阀104连接冷藏室毛细管方向的通道，关闭第一三通阀104连接冷冻室毛细管方向的通道；关闭第二三通阀109所有通道；此时循环流程为制冷剂经压缩机101压缩，依次进入冷凝器102和干燥过滤器103，随后高压制冷剂液体进入第一三通阀104后，从冷藏室毛细管方向的通道流出，进入冷藏室毛细管105节流降压，随后进入冷藏室蒸发器106吸热后经过回热返回压缩机101，完成整个冷藏室制冷循环。
(2)单冷冻室制冷循环模式：开启第一三通阀104连接冷冻室毛细管方向的通道，关闭第一三通阀104连接冷藏室毛细管方向的通道；关闭第二三通阀109连接压缩机101排气口方向的通道，开启第二三通阀109连接冷冻室蒸发器108和连接压缩机101吸气口方向的通道；此时循环流程为制冷剂经压缩机101压缩，依次进入冷凝器102和干燥过滤器103，随后高压制冷剂液体进入第一三通阀104后，从冷冻室毛细管方向的通道流出，进入冷冻室毛细管107节流，随后进入冷冻室蒸发器108吸热后经过回热返回压缩机101，完成整个冷冻室制冷循环。
(3)冷冻蒸发器除霜/冷量回收循环模式I：此模式运行的特点在于进行冷冻蒸发器108除霜的同时，回收化霜时产生的冷量用于冷藏室蒸发器106制冷，此时要求冷藏室蒸发器106小负荷运行。关闭第一三通阀104所有通道；关闭第二三通阀109连接压缩机101吸气口方向的通道，开启第二三通阀109连接冷冻室蒸发器108和连接压缩机101排气口方向的通道，开启单向阀110；此时循环流程为：压缩机101排气口出来的高温高压蒸气进入第二三通阀109后，从冷冻室蒸发器108的出口反向进入，放热完成冷冻室蒸发器的除霜后经过单向阀110，进入冷藏室毛细管105，节流降压后进入冷藏室蒸发器106吸热蒸发后经过回热回到压缩机101吸气口，完成整个冷冻蒸发器除霜/冷量回收循环模式I。
(4)冷冻蒸发器除霜/冷量回收循环模式II：此模式运行的特点在于冷藏室蒸发器106需要较大的冷量需求情况下，除开启单冷藏室制冷循环模式外，还在冷冻蒸发器108除霜的同时，将回收化霜时产生的冷量补充用于冷藏室蒸发器106制冷。关闭第一三通阀104与冷冻室毛细管107方向通道，开启第一三通阀104与干燥过滤器103连接方向通道和第一三通阀104与冷藏室毛细管105连接方向通道；关闭第二三通阀109连接压缩机101吸气口方向的通道，开启第二三通阀109连接冷冻室蒸发器108和连接压缩机101排气口方向的通道，开启单向阀110；此时循环流程为：压缩机101排气口出来的高温高压蒸气分为两路，一路通过第二三通阀109后，从冷冻室蒸发器108的出口反向进入，放热完成冷冻室蒸发器的除霜后经过单向阀110，进入冷藏室毛细管105；压缩机101排气的另一路依次流经冷凝器102、干燥过滤器103、第一三通阀104，与来自冷冻室蒸发器108的制冷剂混合进入冷藏室毛细管节流降压后进入冷藏室蒸发器106吸热蒸发，最后经过回热回到压缩机101吸气口，完成整个冷冻蒸发器除霜/冷量回收循环模式II。
附图说明
图1是本发明一种用于双温电冰箱带热气除霜及冷量回收的并联循环系统实施方式示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明是一种用于双温电冰箱带热气除霜及冷量回收的并联循环系统，包括压缩机101，压缩机101出口分两路分别与冷凝器102入口和第二三通阀109入口相连，冷凝器102、干燥过滤器103、第一三通阀104依次相连，第一三通阀104的两个出口分别与冷藏室毛细管105入口、冷冻室毛细管107入口相连，冷藏室毛细管105出口与冷藏室蒸发器106入口相连，冷藏室蒸发器106出口与第二三通阀109出口的管路相连后再与压缩机101入口相连。冷冻室毛细管107出口两路，一路与单向阀110入口相连，单向阀110出口与第一三通阀104出口和冷藏室毛细管105入口之间的管路相连；另一路与冷冻室蒸发器108入口相连，冷冻室蒸发器108出口与第二三通阀109一接口相连，第二三通阀109另一接口连接冷藏室蒸发器106出口后与压缩机吸气口相连，完成整个循环。
本发明所述系统在压缩机101、冷藏室蒸发器106和冷冻室蒸发器108之间设置第二三通阀109，在冷冻室蒸发器108和冷藏室毛细管105之间设置单向阀110，可通过控制第二三通阀109以及第一三通阀104的通道开关状态切换并改变循环流路，实现不同的运行模式与工作过程：
(1)单冷藏室制冷循环模式：开启第一三通阀104连接冷藏室毛细管方向的通道，关闭第一三通阀104连接冷冻室毛细管方向的通道；关闭第二三通阀109的所有通道。此时的工作过程为饱和或过热气态制冷剂(图中1点处)经压缩机101压缩为高温高压气体后(图中2点处)，依次进入冷凝器102和干燥过滤器103被冷凝干燥，随后高压制冷剂液体(图中3点处)从第一三通阀104的冷藏室毛细管方向的通道流出，进入冷藏室毛细管105节流降压(图中4点处)，随后进入冷藏室蒸发器106吸热后(图中5点、6点处)再经过回热后(图中1点处)返回压缩机101，完成整个冷藏室制冷循环。
(2)单冷冻室制冷循环模式：开启第一三通阀104连接冷冻室毛细管方向的通道，关闭第一三通阀104连接冷藏室毛细管方向的通道；关闭第二三通阀109连接压缩机101排气口方向的通道，开启第二三通阀109连接冷冻室蒸发器108和连接压缩机101吸气口方向的通道。此时的工作过程为饱和或过热气态制冷剂(图中1点处)经压缩机101压缩为高温高压制冷剂(图中2点处)，依次进入冷凝器102和干燥过滤器103，随后高压制冷剂液体(图中3点处)经过第一三通阀104冷冻室毛细管方向的通道，进入冷冻室毛细管107节流降压(图中7点和8点处)，再进入冷冻室蒸发器108吸热(图中9点和6点处)，再经过回热后(图中1点处)返回压缩机101，完成整个冷冻室制冷循环。
(3)冷冻蒸发器除霜/冷量回收循环模式I：关闭第一三通阀104所有通道；关闭第二三通阀109连接压缩机101吸气口方向的通道，开启第二三通阀109连接冷冻室蒸发器108和连接压缩机101排气口方向的通道，开启单向阀110。此时的工作过程为：饱和或过热气态制冷剂(图中1点处)经压缩机101压缩为高温高压蒸气(图中2点处)进入第二三通阀109后，从冷冻室蒸发器108的出口(图中9点处)反向进入冷冻室蒸发器108，放热完成冷冻室蒸发器的除霜后(图中8点、10点处)经过单向阀110(图中11点处)，进入冷藏室毛细管105，节流降压后(图中4点处)进入冷藏室蒸发器106吸热后(图中5点和6点处)再经过回热后(图中1点处)返回压缩机101，完成整个冷冻蒸发器除霜/冷量回收循环模式I。
(4)冷冻蒸发器除霜/冷量回收循环模式II：关闭第一三通阀104与冷冻室毛细管107方向通道，开启第一三通阀104与干燥过滤器103连接方向通道和第一三通阀104与冷藏室毛细管105连接方向通道；关闭第二三通阀109连接压缩机101吸气口方向的通道，开启第二三通阀109连接冷冻室蒸发器108和连接压缩机101排气口方向的通道，开启单向阀110。此时的工作过程为：饱和或过热气态制冷剂(图中1点处)经压缩机101压缩为高温高压蒸气(图中2点处)后分为两路，一路通过第二三通阀109后，从冷冻室蒸发器108的出口(图中9点处)反向进入冷冻室蒸发器108，放热完成冷冻室蒸发器的除霜后(图中8点、10点处)经过单向阀110(图中11点处)，进入冷藏室毛细管105；压缩机101排气(图中2点处)的另一路依次流经冷凝器102、干燥过滤器103、第一三通阀104(图中3点处)，与来自冷冻室蒸发器108的除霜放热后的制冷剂混合进入冷藏室毛细管105节流降压后(图中4点处)进入冷藏室蒸发器106吸热蒸发(图中5点、6点处)，最后经过回热为过热蒸气回到压缩机101吸气口(图中1点处)，完成整个冷冻蒸发器除霜/冷量回收循环模式II。
本发明所述一种用于双温电冰箱带热气除霜及冷量回收的并联循环系统，在冷冻蒸发器除霜/冷量回收循环模式II下，利用压缩机101排气旁通除霜，并且同时可将冷冻室蒸发器108霜层本身蓄存的冷量回收用于冷藏室蒸发器106的制冷，这即提高了双温电冰箱的除霜效率，也使得制冷系统的制冷性能与能效得到显著改善。

Claims (6)

1.一种用于双温电冰箱带热气除霜及冷量回收的并联循环系统，其特征在于：包括压缩机(101)，压缩机(101)出口分两路分别与冷凝器(102)入口和第二三通阀(109)入口相连，冷凝器(102)、干燥过滤器(103)、第一三通阀(104)依次相连，第一三通阀(104)的两个出口分别与冷藏室毛细管(105)入口、冷冻室毛细管(107)入口相连，冷藏室毛细管(105)出口与冷藏室蒸发器(106)入口相连，冷藏室蒸发器(106)出口与第二三通阀(109)出口的管路相连后再与压缩机(101)入口相连；冷冻室毛细管(107)出口两路，一路与单向阀(110)入口相连，单向阀(110)出口与第一三通阀(104)出口和冷藏室毛细管(105)入口之间的管路相连；另一路与冷冻室蒸发器(108)入口相连，冷冻室蒸发器(108)出口与第二三通阀(109)一接口相连，第二三通阀(109)另一接口连接冷藏室蒸发器(106)出口后与压缩机(101)吸气口相连。
2.根据权利要求1所述的并联循环系统，其特征在于：在压缩机(101)、冷藏室蒸发器(106)和冷冻室蒸发器(108)之间设置第二三通阀(109)，在冷冻室蒸发器(108)和冷藏室毛细管(105)之间设置单向阀(110)，通过控制第二三通阀(109)以及第一三通阀(104)的通道开关状态切换并改变循环流路，实现不同的运行模式与工作过程。
3.根据权利要求2所述的并联循环系统，其特征在于：通过控制第二三通阀(109)以及第一三通阀(104)的通道开关状态切换并改变循环流路，使该并联循环系统处于单冷藏室制冷循环模式：开启第一三通阀(104)连接冷藏室毛细管方向的通道，关闭第一三通阀(104)连接冷冻室毛细管方向的通道；关闭第二三通阀(109)的所有通道；此时循环流程为制冷剂经压缩机(101)压缩，依次进入冷凝器(102)和干燥过滤器(103)，随后高压制冷剂液体进入第一三通阀(104)后，从冷藏室毛细管方向的通道流出，进入冷藏室毛细管(105)节流降压，随后进入冷藏室蒸发器(106)吸热后经过回热返回压缩机(101)，完成整个冷藏室制冷循环。
4.根据权利要求2所述的并联循环系统，其特征在于：通过控制第二三通阀(109)以及第一三通阀(104)的通道开关状态切换并改变循环流路，使该并联循环系统处于单冷冻室制冷循环模式：开启第一三通阀(104)连接冷冻室毛细管方向的通道，关闭第一三通阀(104)连接冷藏室毛细管方向的通道；关闭第二三通阀(109)连接压缩机(101)排气口方向的通道，开启第二三通阀(109)连接冷冻室蒸发器(108)和连接压缩机(101)吸气口方向的通道；此时循环流程为制冷剂经压缩机(101)压缩，依次进入冷凝器(102)和干燥过滤器(103)，随后高压制冷剂液体进入第一三通阀(104)后，从冷冻室毛细管方向的通道流出，进入冷冻室毛细管(107)节流，随后进入冷冻室蒸发器(108)吸热后经过回热返回压缩机(101)，完成整个冷冻室制冷循环。
5.根据权利要求2所述的并联循环系统，其特征在于：通过控制第二三通阀(109)以及第一三通阀(104)的通道开关状态切换并改变循环流路，使该并联循环系统处于冷冻蒸发器除霜/冷量回收循环模式I：关闭第一三通阀(104)所有通道；关闭第二三通阀(109)连接压缩机(101)吸气口方向的通道，开启第二三通阀(109)连接冷冻室蒸发器(108)和连接压缩机(101)排气口方向的通道，开启单向阀(110)；此时循环流程为：压缩机(101)排气口出来的高温高压蒸气进入第二三通阀(109)后，从冷冻室蒸发器(108)的出口反向进入，放热完成冷冻室蒸发器的除霜后经过单向阀(110)，进入冷藏室毛细管(105)，节流降压后进入冷藏室蒸发器(106)吸热蒸发后经过回热回到压缩机(101)吸气口，完成整个冷冻蒸发器除霜/冷量回收循环模式I；此模式运行的特点在于进行冷冻蒸发器(108)除霜的同时，回收化霜时产生的冷量用于冷藏室蒸发器(106)制冷，此时要求冷藏室蒸发器(106)小负荷运行。
6.根据权利要求2所述的并联循环系统，其特征在于：通过控制第二三通阀(109)以及第一三通阀(104)的通道开关状态切换并改变循环流路，使该并联循环系统处于冷冻蒸发器除霜/冷量回收循环模式II：关闭第一三通阀(104)与冷冻室毛细管(107)方向通道，开启第一三通阀(104)与干燥过滤器(103)连接方向通道和第一三通阀(104)与冷藏室毛细管(105)连接方向通道；关闭第二三通阀(109)连接压缩机(101)吸气口方向的通道，开启第二三通阀(109)连接冷冻室蒸发器(108)和连接压缩机(101)排气口方向的通道，开启单向阀(110)；此时循环流程为：压缩机(101)排气口出来的高温高压蒸气分为两路，一路通过第二三通阀(109)后，从冷冻室蒸发器(108)的出口反向进入，放热完成冷冻室蒸发器的除霜后经过单向阀(110)，进入冷藏室毛细管(105)；压缩机(101)排气的另一路依次流经冷凝器(102)、干燥过滤器(103)、第一三通阀(104)，与来自冷冻室蒸发器(108)的制冷剂混合进入冷藏室毛细管节流降压后进入冷藏室蒸发器(106)吸热蒸发，最后经过回热回到压缩机(101)吸气口，完成整个冷冻蒸发器除霜/冷量回收循环模式II；此模式运行的特点在于冷藏室蒸发器(106)需要大的冷量需求情况下，除开启单冷藏室制冷循环模式外，还在冷冻蒸发器(108)除霜的同时，将回收化霜时产生的冷量补充用于冷藏室蒸发器(106)制冷。
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