CN108613453B - 一种用于冰箱的制冷模块及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于冰箱的制冷模块及其控制方法，涉及制冷设备技术领域，冰箱设有变温间室、冷藏间室和冷冻间室，变温间室、冷藏间室和冷冻间室内分别设置变温传感器、冷藏传感器和冷冻传感器；压缩机、三通电磁阀、冷凝器、干燥过滤器、毛细管和蒸发器依次连通形成循环回路，附冷凝器和单向阀依次连接，附冷凝器入口与三通电磁阀连通，单向阀出口与冷凝器入口连接，构成制冷模块。本发明采用单蒸发器和独立变温风道的制冷系统，冰箱各间室设置温度传感器，控制单元根据冷藏间室和冷冻间室的温度开闭风门和风扇，并综合变温间室的设置温度及实际温度进行制冷或温度补偿，实现变温功能的同时，制冷系统占用空间小，冰箱容积率高。

Description

一种用于冰箱的制冷模块及其控制方法
技术领域
本发明涉及制冷设备技术领域，具体涉及一种用于冰箱的制冷模块及该制冷模块的控制方法。
背景技术
冰箱是一种保持恒定低温的制冷设备，是生活中常见的一种用于低温保藏食物或其他物品的电器，广泛应用于生活、工业领域。风冷、多温区冰箱是当今冰箱的发展趋势。目前，风冷冰箱主要通过两种方式实现变温功能，一种是采用制冷多循环系统，另一种是采用单蒸发器系统。
制冷多循环系统通过制冷设计和阀的切换控制实现各间室温度独立控制，兼顾各间室温度制冷工况，实现高效制冷的功能。但该种制冷系统每个间室都要设置独立的蒸发器组件和风道，造成冰箱容积率低。
单蒸发器系统风道主体和蒸发器安装在冷冻室内，冷冻室、冷藏室和变温间室内设有温度传感器，冷藏室和变温间室通过送风风道和风门(或风扇)控制制冷。但该种制冷系统实现变温需要增加补偿加热器，补偿加热器贴在变温间室内胆底部、侧边，箱体需要强电端子，箱体线束布置难度较高。同时，变温间室在低环温下补偿加热器需要较大的加热功率，导致开机率大幅增加，蒸发器室和冷冻室向变温间室漏冷更严重，双重影响导致变温间室温度更难达到要求，且对变温间室与冷冻室和风罩密封要求非常严格。
发明内容
本发明正是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种用于冰箱的制冷模块及其控制方法。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：一种用于冰箱的制冷模块，所述冰箱设有变温间室、冷藏间室和冷冻间室，所述变温间室和所述冷冻间室之间设间室保温层，所述变温间室、所述冷藏间室和所述冷冻间室内一一对应设置变温传感器、冷藏传感器和冷冻传感器；
压缩机、三通电磁阀、冷凝器、干燥过滤器、毛细管和蒸发器依次连通形成循环回路，附冷凝器和单向阀依次连接，所述附冷凝器入口与所述三通电磁阀的分流端口连通，所述单向阀出口与所述冷凝器入口连接，构成制冷模块；
所述附冷凝器设于所述变温间室内，贴于所述变温间室内衬底部和侧壁，用于所述变温间室温度补偿。
进一步的，所述蒸发器设于蒸发器仓内，位于所述变温间室和所述冷冻间室后方，所述蒸发器仓与所述变温间室和所述冷冻间室之间设置风道保温层；所述变温间室通过变温送风风道和变温回风风道与所述蒸发器仓形成循环风路，所述变温送风风道和所述变温回风风道独立设置，变温风扇位于所述变温送风风道内；
所述蒸发器仓设置冷藏风门，并通过冷藏风门与所述冷藏间室形成循环风路，所述冷藏风门用于控制所述冷藏间室与所述蒸发器仓风路的通断；所述冷冻间室通过冷冻风道与所述蒸发器仓形成循环风路；冷藏风扇和冷冻风扇位于所述蒸发器仓内，分别对应所述冷藏风门和所述冷冻风道位置设置。
进一步的，控制单元与所述变温传感器、所述冷藏传感器、所述冷冻传感器、所述变温风扇、所述冷藏风扇、所述冷冻风扇、所述压缩机、所述三通电磁阀、及所述补偿加热器连接，用于根据所述变温传感器、所述冷藏传感器、和所述冷冻传感器检测到的温度信号控制所述三通电磁阀开关，以调整制冷模块制冷剂的流通方向，控制所述变温间室、所述冷藏间室和所述冷冻间室的温度。
进一步的，所述补偿加热器贴合设置于风道面罩内表面，用于在所述控制单元的控制下启停以实现所述变温间室的温度补偿。
进一步的，所述补偿加热器按加热4min、停机1min的循环工作方式进行加热。
进一步的，所述变温风道及所述变温间室和所述冷冻间室之间具有保温密封结构，用于阻隔所述蒸发器冷量和所述冷冻间室冷量向变温间室内传递。
一种用于冰箱的制冷模块的控制方法：
利用传感器实时采集获得各间室温度信息，包括变温间室温度t1、冷藏间室温度t2和冷冻间室温度t3；
若满足条件一，则压缩机停机；条件一：t1≤t01、t2≤t02且t3≤t03；
若不满足条件1，则压缩机工作，在不满足条件1的情况下，按如下方式进行控制：
当设置：LB＜0℃时，三通电磁阀通向附冷凝器的分流端口截止，并有：
变温间室按变温间室控制模式一进行控制；
冷藏间室按冷藏间室控制模式进行控制；
冷冻间室按冷冻间室控制模式进行控制；
当设置：LB≥0℃，三通电磁阀通向附冷凝器的分流端口开启，并有：
变温间室按变温间室模式二进行控制；
冷藏间室按冷藏间室模式进行控制；
冷冻间室按冷冻间室模式进行控制；
其中：
变温室间控制模式一；
若t1＞t01，则变温风扇工作，直至t1＜ts1，变温风扇停机；
变温室间控制模式二；
若t1＜ts1，则补偿加热器加热，直至t1＞t01-N，关断三通电磁阀通向附冷凝器的分流端口，补偿加热器停止加热，继而转换为变温间室控制模式一；
冷藏间室控制模式：
若t2＞t02，则冷藏风扇工作，同时冷藏风门打开，直至t2＜ts2，冷藏风扇停机，且冷藏风门关闭；
冷冻间室控制模式：
若t3＞t03，则冷冻风扇工作，直至t3＜ts3，冷冻风扇停机；
在变温风扇工作时，若有：t03＞t3＞ts3，则冷冻风扇工作，直至t3＜ts3，冷冻风扇停机；
t01、t02和t03一一对应为设定的变温间室开机温度、冷藏间室开机温度和冷冻间室开机温度，ts1、ts2和ts3一一对应为设定的变温间室关机温度、冷藏间室关机温度和冷冻间室关机温度；N为设定的温度差值，LB为设定的变温间室设定温度。
进一步的，所述变温风扇不与附冷凝器和补偿加热器同时工作。
进一步的，t01-N＞ts1。
本发明提供了一种用于冰箱的制冷模块及其控制方法，具有以下有益效果：
1、采用单蒸发器和独立变温风道的制冷系统，冰箱各间室设置温度传感器，控制单元根据冷藏间室和冷冻间室的温度开闭风门和风扇，并综合变温间室的设置温度及实际温度进行制冷或温度补偿，实现变温功能的同时，制冷系统占用空间小，冰箱容积率高；
2、附冷凝器设于变温间室底部，位于低温区，提升了制冷系统的冷凝效果，提升制冷系统效率，从而降低了开机率，使通过蒸发器仓和冷冻间室传递至变温间室的冷量减少，降低变温间室达到设定温度的难度；
3、增设附冷凝器，高温环境下冰箱制冷时间相对较长，通过蒸发器仓和冷冻间室漏入变温间室的冷量相对较多，同时附冷凝器散入变温间室的热量亦相对增多，反之亦然，对热量补偿不足的情况下，仅需通过补偿加热器即可满足热量补偿，大大降低了冰箱能耗，节能减排。
附图说明
图中：
图1为本发明的制冷模块原理图；
图2为本发明的主视剖视图；
图3为本发明的侧视剖视图；
图4为本发明A处局部放大图；
图5为本发明的控制方法流程图。
11、变温室，111、变温传感器，112、变温风扇，12、冷藏间室，121、冷藏传感器，122、冷藏风扇，13、冷冻间室，131、冷冻传感器，132、冷冻风扇；2、制冷模块，21、压缩机，22、电磁阀，23、冷凝器，24、附冷凝器，25、干燥过滤器，26、毛细管，27、蒸发器，28、单向阀；3、控制单元；4、补偿加热器；51、间室保温层，52、风道保温层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1～图4所示，其结构关系为：冰箱设有变温间室11、冷藏间室12和冷冻间室13，变温间室11和冷冻间室13之间设间室保温层51，变温间室11、冷藏间室12和冷冻间室13内一一对应设置变温传感器111、冷藏传感器121和冷冻传感器131；
压缩机21、三通电磁阀22、冷凝器23、干燥过滤器25、毛细管26和蒸发器27依次连通形成循环回路，附冷凝器24和单向阀28依次连接，附冷凝器24入口与三通电磁阀22的分流端口连通，单向阀28出口与冷凝器23入口连接，构成制冷模块2；
附冷凝器24设于变温间室11内，贴于变温间室11内衬底部和侧壁，用于变温间室11温度补偿。
优选的，蒸发器27设于蒸发器仓内，位于变温间室11和冷冻间室13后方，蒸发器仓与变温间室11和冷冻间室13之间设置风道保温层52；变温间室11通过变温送风风道和变温回风风道与蒸发器仓形成循环风路，变温送风风道和变温回风风道独立设置，变温风扇112位于变温送风风道内；
蒸发器仓设置冷藏风门，并通过冷藏风门与冷藏间室12形成循环风路，冷藏风门用于控制冷藏间室12与蒸发器仓风路的通断；冷冻间室13通过冷冻风道与蒸发器仓形成循环风路；冷藏风扇122和冷冻风扇132位于蒸发器仓内，分别对应冷藏风门和冷冻风道位置设置。
优选的，控制单元与变温传感器111、冷藏传感器121、冷冻传感器131、变温风扇112、冷藏风扇122、冷冻风扇132、压缩机21、三通电磁阀22、及补偿加热器4连接，用于根据变温传感器111、冷藏传感器121、和冷冻传感器131检测到的温度信号控制三通电磁阀22开关，以调整制冷模块制冷剂的流通方向，控制变温间室11、冷藏间室12和冷冻间室13的温度。
优选的，补偿加热器4贴合设置于风道面罩内表面，用于在控制单元的控制下启停以实现变温间室11的温度补偿。
优选的，补偿加热器4按加热4min、停机1min的循环工作方式进行加热。
优选的，变温风道及变温间室11和冷冻间室13之间具有保温密封结构，用于阻隔蒸发器27冷量和冷冻间室13冷量向变温间室11内传递。
其制冷模块的控制方法为：
利用传感器实时采集获得各间室温度信息，包括变温间室温度t1、冷藏间室温度t2和冷冻间室温度t3；
若满足条件一，则压缩机停机；条件一：t1≤t01、t2≤t02且t3≤t03；
若不满足条件1，则压缩机工作，在不满足条件1的情况下，按如下方式进行控制：
当设置：LB＜0℃时，三通电磁阀通向附冷凝器的分流端口截止，并有：
变温间室按变温间室控制模式一进行控制；
冷藏间室按冷藏间室控制模式进行控制；
冷冻间室按冷冻间室控制模式进行控制；
当设置：LB≥0℃，三通电磁阀通向附冷凝器的分流端口开启，并有：
变温间室按变温间室模式二进行控制；
冷藏间室按冷藏间室模式进行控制；
冷冻间室按冷冻间室模式进行控制；
其中：
变温室间控制模式一；
若t1＞t01，则变温风扇工作，直至t1＜ts1，变温风扇停机；
变温室间控制模式二；
若t1＜ts1，则补偿加热器加热，直至t1＞t01-N，关断三通电磁阀通向附冷凝器的分流端口，补偿加热器停止加热，继而转换为变温间室控制模式一；
冷藏间室控制模式：
若t2＞t02，则冷藏风扇工作，同时冷藏风门打开，直至t2＜ts2，冷藏风扇停机，且冷藏风门关闭；
冷冻间室控制模式：
若t3＞t03，则冷冻风扇工作，直至t3＜ts3，冷冻风扇停机；
在变温风扇工作时，若有：t03＞t3＞ts3，则冷冻风扇工作，直至t3＜ts3，冷冻风扇停机；
t01、t02和t03一一对应为设定的变温间室开机温度、冷藏间室开机温度和冷冻间室开机温度，ts1、ts2和ts3一一对应为设定的变温间室关机温度、冷藏间室关机温度和冷冻间室关机温度；N为设定的温度差值，LB为设定的变温间室设定温度。
优选的，所述变温风扇不与附冷凝器和补偿加热器同时工作。
优选的，t01-N＞ts1。
实际使用时，设定的温度差值N取0.5～8℃，变温间室的设定温度LB取-18～5℃，变温间室开机温度t01取(LB-2)～(LB+5)℃，变温间室关机温度ts1取t01-5～t01-0.5℃；冷藏间室设定温度Lc取2～8℃，冷藏间室开机温度t02取(Lc-2)～(Lc+5)℃，冷藏间室关机温度ts2取t02-5～t02-0.5℃；冷冻间室设定温度Ld取-24～-16℃，冷冻间室开机温度t03取(Ld-2)～(Ld+5)℃，冷冻间室关机温度ts3取t03-5～t03-0.5℃。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种用于冰箱的制冷模块的控制方法，其特征在于：所述冰箱设有变温间室（11）、冷藏间室（12）和冷冻间室（13），所述变温间室（11）和所述冷冻间室（13）之间设间室保温层（51），所述变温间室（11）、所述冷藏间室（12）和所述冷冻间室（13）内一一对应设置变温传感器（111）、冷藏传感器（121）和冷冻传感器（131）；
压缩机（21）、三通电磁阀（22）、冷凝器（23）、干燥过滤器（25）、毛细管（26）和蒸发器（27）依次连通形成循环回路，附冷凝器（24）和单向阀（28）依次连接，所述附冷凝器（24）入口与所述三通电磁阀（22）的分流端口连通，所述单向阀（28）出口与所述冷凝器（23）入口连接，构成制冷模块（2）；
所述附冷凝器（24）设于所述变温间室（11）内，贴于所述变温间室（11）内衬底部和侧壁，用于所述变温间室（11）温度补偿；补偿加热器（4）贴合设置于风道面罩内表面；
所述蒸发器（27）设于蒸发器仓内，位于所述变温间室（11）和所述冷冻间室（13）后方，所述蒸发器仓与所述变温间室（11）和所述冷冻间室（13）之间设置风道保温层（52）；所述变温间室（11）通过变温送风风道和变温回风风道与所述蒸发器仓形成循环风路，所述变温送风风道和所述变温回风风道独立设置，变温风扇（112）位于所述变温送风风道内；
所述蒸发器仓设置冷藏风门，并通过冷藏风门与所述冷藏间室（12）形成循环风路，所述冷藏风门用于控制所述冷藏间室（12）与所述蒸发器仓风路的通断；所述冷冻间室（13）通过冷冻风道与所述蒸发器仓形成循环风路；冷藏风扇（122）和冷冻风扇（132）位于所述蒸发器仓内，分别对应所述冷藏风门和所述冷冻风道位置设置；
所述控制方法利用传感器实时采集获得各间室温度信息，包括变温间室温度 t1、冷藏间室温度t2和冷冻间室温度t3；
若满足条件一，则压缩机停机；条件一：t1≤t01、t2≤t02且t3≤t03；
若不满足条件1，则压缩机工作，在不满足条件1的情况下，按如下方式进行控制：
当设置：LB<0℃时，三通电磁阀通向附冷凝器的分流端口截止，并有：
变温间室按变温间室控制模式一进行控制；
冷藏间室按冷藏间室控制模式进行控制；
冷冻间室按冷冻间室控制模式进行控制；
当设置：LB≥0℃，三通电磁阀通向附冷凝器的分流端口开启，并有：
变温间室按变温间室模式二进行控制；
冷藏间室按冷藏间室模式进行控制；
冷冻间室按冷冻间室模式进行控制；
其中：
变温室间控制模式一；
若t1>t01，则变温风扇工作，直至t1<ts1，变温风扇停机；
变温室间控制模式二；
若t1<ts1，则补偿加热器加热，直至t1>t01-N，关断三通电磁阀通向附冷凝器的分流端口，补偿加热器停止加热，继而转换为变温间室控制模式一；
冷藏间室控制模式：
若t2>t02，则冷藏风扇工作，同时冷藏风门打开，直至t2<ts2，冷藏风扇停机，且冷藏风门关闭；
冷冻间室控制模式：
若t3>t03，则冷冻风扇工作，直至t3<ts3，冷冻风扇停机；
在变温风扇工作时，若有：t03>t3>ts3，则冷冻风扇工作，直至t3<ts3，冷冻风扇停机；
t01、t02和t03一一对应为设定的变温间室开机温度、冷藏间室开机温度和冷冻间室开机温度，ts1、ts2和ts3一一对应为设定的变温间室关机温度、冷藏间室关机温度和冷冻间室关机温度；N为设定的温度差值，LB为设定的变温间室设定温度。
2.根据权利要求1所述的一种用于冰箱的制冷模块的控制方法，其特征在于：控制单元与所述变温传感器（111）、所述冷藏传感器（121）、所述冷冻传感器（131）、所述变温风扇（112）、所述冷藏风扇（122）、所述冷冻风扇（132）、所述压缩机（21）、所述三通电磁阀（22）、及所述补偿加热器（4）连接，用于根据所述变温传感器（111）、所述冷藏传感器（121）、和所述冷冻传感器（131）检测到的温度信号控制所述三通电磁阀（22）开关，以调整制冷模块制冷剂的流通方向，控制所述变温间室（11）、所述冷藏间室（12）和所述冷冻间室（13）的温度。
3.根据权利要求2所述的一种用于冰箱的制冷模块的控制方法，其特征在于：所述补偿加热器（4）用于在所述控制单元的控制下启停以实现所述变温间室（11）的温度补偿。
4.根据权利要求2所述的一种用于冰箱的制冷模块的控制方法，其特征在于：所述补偿加热器（4）按加热4min、停机1min的循环工作方式进行加热。
5.根据权利要求1所述的一种用于冰箱的制冷模块的控制方法，其特征在于：所述变温风道及所述变温间室（11）和所述冷冻间室（13）之间具有保温密封结构，用于阻隔所述蒸发器（27）冷量和所述冷冻间室（13）冷量向变温间室（11）内传递。
6.根据权利要求1所述的一种用于冰箱的制冷模块的控制方法，其特征在于：所述变温风扇不与附冷凝器和补偿加热器同时工作。
7.根据权利要求1所述的一种用于冰箱的制冷模块的控制方法，其特征在于：t01-N>ts1。
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