CN1110672C - 具有多路调节风门的冰箱 - Google Patents

Abstract

一种冰箱(100)，其包括至少冷却到一第一温度的第一隔间(130)和一冷却到一第二温度的第二隔间(140)，和一配置在冷却空气通道(120)中的多路调节风门系统(150)，以便有选择地把冷却空气流从制冷设备(110)导向各隔间(130、140)。多路调节风门系统(150)包括一安装在冷却空气通道内的单个可动控制调节风门(160)和一响应各自隔间的冷却要求的驱动控制系统(155)，并且它连接到单个控制调节风门(160)上，以便有选择地把控制调节风门设置在多个各自的空气流位置之一处。空气流位置的范围包括一仅用第一隔间空气流位置，一仅用第二隔间空气流位置和至少一个分割空气流位置，其中冷却空气流成比例地被导入第一和第二隔间两者之中。

Description

具有多路调节风门的冰箱

技术领域

本申请与系列号为RD-22,731、发明名称为“能量高效冰箱控制系统”的申请有关，该申请转让给本发明的受让人且结合于此作为参考。

本发明一般涉及冰箱，而特别涉及为控制空气流通向冰箱内不同隔间的调节风门系统。

背景技术

在大多数传统的冰箱中，使用一风扇来产生吹过蒸发器的蛇盘管的空气流以便冷却空气。然后冷却的空气进入一强制通风隔间，在其中气流典型地被分割使得一部分空气流导入一个或多个冷冻隔间，而另一部分空气流导入冰箱的新鲜食品隔间。冷冻隔间和新鲜食品隔间之间的空气流分割典型地是由调节风门来进行的，它将大部分空气流导入冷冻隔间，其对于维持该隔间处于冰点以下水平是必需的。

在大多数传统的冰箱中，调节风门的位置要么在制造时被固定住，要么或是在一小范围内由操作人员手动或是由自动控制装置调节。调节范围的限制典型地是这样，即在所有调节风门设定下的大多数空气流仍然导向冷冻隔间。许多问题是由在传统冰箱中的固定调节风门或手动调节风门产生的。例如，在以手动控制调节风门位置的冰箱中，调节风门位置的设定对操作者为获得冰箱的现在的操作条件下所希望的设定来说是试验和错误过程(例如在各隔间中的负载、围绕冰箱的周围条件、等等)。另外，因为在固定的调节风门和手动变化的调节风门单元两者中主要的冷却空气流流向冷冻隔间，因此在一些普通的操作中，就像当新鲜食品隔间的门被打开相当一段时间往隔间内存放物品时，增加的冷却负载引起制冷设备(压缩机、蒸发器和相关装备)运转，但是仅用有相对小的一部分冷却空气流导向其中存有更大量冷却负载的隔间。这种类型的运行浪费能量。进一步，从冷冻隔间导向新鲜食品隔间的冷却空气在新鲜食品隔间中的温度下湿度很低，引起储藏的食品脱水。在传统的冰箱中冷冻隔间的除霜循环也需要很多能量，因为它包括加热蒸发器或加热蒸发器周围的空气以清除结霜，在这之后，制冷设备又必须冷却空气以供应冰箱的各隔间。

因此希望通过控制冷却空气流来改善冰箱中的能量效率和温度控制。理想地说来，控制空气流使得从冰箱的制冷设备冷却的空气仅用导入冰箱中需要制冷的隔间或区域。这种空气流控制系统希望是简单的，带有最少量的可动部分，并且在装配过程中容易地结合在冰箱中。

本发明的一个目的是提供一种冰箱，它具有一冷却空气流控制设备，其改善冰箱的能量效率和有选择地给存在有冷却要求的一个隔间或多个隔间提供导向的冷却空气流。

本发明的另外一个目的是提供一高可靠性的冷却空气流控制设备，它具有很少的运动部件和容易地结合在冰箱中。

发明内容

按照本发明，一冰箱至少包括一冷却到一第一温度的第一隔间和一冷却到一第二温度的第二隔间，和一配置在冷却空气通道中的多路调节风门系统，以便有选择地把冷却空气流从制冷设备连接到各隔间。该多路调节风门系统包括安装在冷却空气通道中的一单个可动控制调节风门和一响应各隔间的冷却要求的驱动控制系统；该驱动控制系统连接到单个控制调节风门上，使得有选择地在多个各自的空气流位置中设置控制调节风门。空气流位置的范围包括一仅用第一隔间空气流位置，一仅用第二隔间空气流位置，和至少一个分割气流位置，其中冷却空气流导入第一和第二隔间两者之中。典型地，两个隔间中的一个被冷却到维持冰点以下的一温度而另一个隔间冷却到维持冰点之上的一温度。

该单个调节风门典型地包括一圆柱体，其可转动地安装在冷却空气通道内，使得空气流进入圆柱体，然后从圆柱体中的孔流出到一开口，以把空气流导向一所希望的一隔间或多个隔间。例如空气轴向上进入圆柱体而从径向上导出圆柱体进入到选择的端口。该圆柱体典型地由一电动机驱动，诸如电动机，其包括一轴向驱动设备，或可选的另外方案为一径向驱动设备。

调节风门可对应于由驱动控制系统产生的信号可设置在多个空气流位置，驱动控制系统典型地包括一连接到调节风门驱动设备上的控制单元。控制单元包括一控制电路，它决定各隔间的冷却要求并产生一控制调节风门方向信号以将调节风门定位；例如，可以使用温度传感器来产生温度差别信号和一相应的调节风门定位信号，以便引导冷却空气供应到各自的冰箱隔间中。

控制调节风门典型地配置在冷却空气通道中，以便从制冷设备接收冷却空气经过冰箱各隔间；另外的方案为调节风门配置在冷却通道中，以控制空气在经过所述制冷设备以前从各自隔间中的排放。

附图说明

在所附的权利要求中详细叙述了认为是新颖的本发明的特征。不过本发明自身无论关于其运行的组织还是运转的方法及其进一步的目的和优点，参考下面的说明并结合附图可以最好地予以了解，所有附图中同样的附图标记表示同样的部件，且其中：

图1是按照本发明的一个实施例的具有多路调节风门系统的一冰箱的局部示意图和局部框图；

图2是按照本发明的另一实施例的单个控制调节风门的局部示意图和局部框图；以及

图3是按照本发明的再一实施例的单个控制调节风门的示意图。

具体实施方式

如图1所示，按照本发明的电冰箱100，其包括一制冷装置110(以虚线画出轮廓的部件)，至少一第一隔间130和一第二隔间140，其相互连通以接受从制冷设备来的冷却空气，和一多路调节风门系统150(其一部分(包括引导空气的机械部件)在图1中以虚线画出轮廓，以及其包括调节风门控制器的另一部分在图1中由宽箭头表示)。多路调节风门系统150的各部分(例如为引导空气流的机械部件)配置在一空气供应通道120中，以便有选择地将冷却空气流从冷却设备110引导到第一隔间130或第二隔间140中的一个中，或可选的另一方案为把冷却空气流分开，以便把一些气流导入第一隔间130，而另一些气流导入第二隔间140中。

此间所用的“制冷设备”指的是用来冷却空气以在冰箱100中提供所希望的温度的设备或设备的组合。通过实例，但不限于此实例，这样的系统包括一个作为一热交换器的蒸发器112，其中要被冷却的空气的热量在热交换器表面的一侧循环而空气中的热量被在热交换器的另一侧循环的冷却液所吸收。要冷却的空气一般是由一风扇114吹过热交换器的表面进行循环。为叙述简单起见，风扇114图示在相对于蒸发器112的一个位置处，但其可以放置在空气通道120中的其它位置，以便提供所希望的冷却气流，例如当使用在下面将要详细讨论的鼠笼型的风扇时。蒸发器112连接到一压缩机116上，在其中被加热的(和现在典型地为气态的)冷却液被压缩并在通过膨胀装置向蒸发器再循环之前冷凝。冷却液是一种适用于一特定系统的液-气相转化材料；氟里昂12、氟里昂134A、氟里昂134B以及其它类似制冷剂的典型例子。可选的另外方案为冷却系统110可以包括一氨基系统、一热电系统或其它类似系统。

通过蒸发器112的冷却空气被导入冷却空气通道120中，其在图1中用冷却空气流箭头115(标识为双线箭头)表示。由通道120，冷却空气流被导入各自的冰箱隔间(如同下面叙述的)中；在空气穿过冰箱110中的各自的隔间(同时将该隔间及其内装物品冷却)以后，现在被加温的冷却空气流从各隔间分别通过第一隔间排气孔132和第二隔间排气孔142，如图1中以单线箭头表示，流到一排气强制通风隔间122，它把冷却空气流导回到风扇114而使空气能够越过蒸发器112再循环以继续进行热交换。典型地，空气被再一次冷却和通过冰箱100循环；在另一可选的运行方式中，返回的空气可以用来为蒸发器除霜。

通过实例，但并不限于此实例，多路调节风门系统150引导空气流的部分，如图1所示，配置在冷却空气通道120之中，以接受变冷的冷却空气流并将该气流导入冰箱的各自的隔间中。可选的另外方案为，多路调节风门系统150引导空气流的部分可以配置在排气强制通风隔间122中(未示出)，以便控制冷却空气流从各隔间向蒸发器返回；这样的安排可以相似地提供对穿过冰箱中的各自隔间的冷却空气流的数量的控制。

按照本发明，多路调节风门控制系统150包括单个可动控制调节风门160和一响应冰箱中的各自隔间的冷却要求的调节风门驱动控制系统155。此间所用的“单个可动控制调节风门”指的是一个装置，它可动地配置在空气通道120中，以便把冷却空气流导向冰箱100中的所希望的隔间中；在多路调节风门系统150中，仅用需要移动控制调节风门160，以便改变冷却空气流进入到冰箱的各隔间中。控制调节风门160可动地安装在空气通道120的多支管区125中，该多支管区包括多个通往冰箱的各自的隔间的排气口。控制调节风门160连接到调节风门驱动控制系统155上，使得其可以设置在多个各自的空气流位置，其将多支管放置在相对于多支管区125中的各自排气口的一选定的位置。

单个可动控制调节风门160典型地包括一设置为接收从空气通道120中的一端口123来的冷却空气流的圆柱体162(见图1和2)。通过实例，但并不限于此实例，在如图2所示的控制调节风门160中，冷却空气流沿轴向进入圆柱体，其沿着圆柱体162的纵轴线163流动，并通过在圆柱体162上的一出口孔164被重新导向，以便其沿着圆柱体162的径向轴线165流出圆柱体162(亦即空气径向流出调节风门)。调节风门160可动地安装，如以轴或端部支持(未示出)，使得其可以转动和选择性地定位于各自的空气流位置。对于圆柱体162，这样的运动是关于其轴线进行的，以便把出口孔164对准而使冷却空气的径向流被导向一所希望的隔间中。

可选的另外方案为，可以使用流入和流出调节风门本体的任意组合的空气流(例如径向入口对轴向出口、径向入口对径向出口、或其组合)。例如，在一个径向对径向流经调节风门的实施例中，一鼠笼型蒸发器风扇114通常配置在端口122(未示出)中，以便它越过蒸发器112吸取空气并将这些空气排入到调节风门本体162中。鼠笼型的风扇114相对于当调节风门本体在选择的空气流位置之间转动时所经历的变化的负压运转良好，而且鼠笼型风扇也适合容易地提供空气流的一90°的方向的偏移，以便把空气从空气通道120送入到调节风门本体162(例如径向输入对轴向输出)。在可选的另外的实施例中，空气流的方向也可相反(例如，如果调节风门系统配置为接收穿过隔间并导向蒸发器的空气的话)。

如图1所示，调节风门驱动控制系统155包括一驱动设备170，其为一径向驱动设备。此间所用的“驱动设备”指的是一移动调节风门将其设置成引导冷却空气流的机构，如下面要叙述的电动机驱动系统、螺线管、或其类似物。例如，驱动设备170包括一连接到一轴173上的一电动机172，在轴上安装有一蜗杆174，以便相应于轴173的转动而转动；轴173未连接到电动机172上的一端支持在轴支架176上。蜗杆174与围绕圆柱体162的周缘(外表面)配置的齿166相啮合，使得随着蜗杆转动，圆柱体162相应地围绕其纵轴线163转动。电动机172典型地是一如步进电动机、齿轮直流电动机、和交流同步电动机或其它类似的电动机，可选的另外方案为如气动或液动电动机这样的非电型电动机也可以使用，如果对一特定的制冷装置合适的话。

本发明的另一实施例中，驱动设备170是一如图2所示的轴向驱动设备。在这种配置中，电动机172沿纵轴线163连接到圆柱体162上，使得电动机轴的转动引起圆柱体162围绕其轴线163的相应转动。

在本发明的再一实施例中，单一控制调节风门160包括一其上具有一出口孔183的滑板180(图3)，且滑板可动地配置在(就像在滑轨上的滚子上)强制通风隔间185中，该强制通风隔间包括空气通道120的多支管区125。强制通风隔间185包括多个排气口186，它们连通到冰箱100中的各自的隔间(通过实例，但并不限于此实例，在图3中画出两个代表性的排气口186，其位于滑板180的下面)。驱动设备170包括通过驱动轴178连接到滑板180上的电动机172，使得电动机172的转动引起滑板越过强制通风隔间185的移动，从而使出口孔183配置在相对于各自的排气口186的一选定的位置。滑板180的位置选择为暴露出一排气口186的部分(或全部)，使得冷却空气流被导向暴露的端口。

调节风门驱动控制系统155(见图1)另外还包括一控制单元190，其连接到调节风门驱动设备170上。控制单元适用于提供一调节风门位置信号，当其连接到驱动设备170上时，该位置引起电动机172驱动调节风门160到达一所希望的空气流位置，使得冷却空气流被导入到一在空气通道120的多支管区125中的选择的排气口。控制单元190包括确定冰箱100中各自的隔间中的冷却要求的传感器。冷却要求可以通过温度测量、除霜需要、冰箱开门的次数、周围环境条件、等等因素来确定。作为一个例子，温度传感器192配置在第一隔间130中，而温度传感器194配置在第二隔间140中。控制单元190可以包括一模拟控制器、一数字控制器、或一微处理器(也称为微控制器)。通过实例，但并不限于此实例，按照本发明的控制单元190可以包括总冷却系统控制器的一部分，如在系列号为(RD-22731)的共同未决申请，发明名称为“能量高效冰箱控制系统”中所叙述的，其转让给本发明的受让人并结合于此作为参考。

每一温度传感器192、194连接到控制器单元190上，以提供相应于各隔间温度的信号，而且它能使在控制器单元190中产生各自不同的温度信号，该信号相应于使隔间处于一选择的温度(这样的选择典型地是由操作员通过冰箱中的温度选择控制来进行的)的冷却要求。该不同温度信号被处理以确定最佳调节风门空气流位置，以满足冰箱中的冷却要求，和产生一调节风门驱动控制信号并耦合到驱动设备170。在这个例子中，各自的温度传感器在第一和第二隔间中示出；在可选的另外方案中各自的温度传感器不必放置在每一各自的隔间中，就如同冷却空气从一个隔间在穿过蒸发器之前进入另一隔间的布置中那样。

冰箱100中的第一和第二隔间中各自的温度典型地是在制造过程中选择且可以在一定范围内由操作员调节。为叙述本发明起见，但不限于此，在典型的冰箱中第一隔间130内的温度维持在低于结冰的温度(亦即在正常的环境压力下小于32°F，而一般位于-5°F和+20°F之间的范围内。在典型的冰箱中，第二隔间140维持在冰冻温度之上，一般为32°F到50°F之间的范围。冷却空气流通过配置在冷却空气通道120的多支管区125中的冷冻冷却空气口134进入隔间130。如图1所示，控制调节风门160设置在仅用制冷的空气流位置，使得出口孔164设置成把冷却空气流从空气通道120连通到第一隔间130中(如图中箭头所示)。冷却空气穿过第一隔间130而通过排气孔132流出该隔间进入排气强制通风隔间122。

相似地，控制调节风门160可以配置在仅用第二隔间空气流位置，使得调节风门孔164配置成引导冷却空气穿过第二隔间冷却空气口144。另外，控制调节风门160可以配置在一分开空气流位置，使得一部分冷却空气流导入第一隔间130而另一部分空气导入第二隔间140中。另外，按照本发明，控制调节风门160可以配置在这样的空气流位置，它把0％到100％之间的冷却空气流从制冷系统110导入冰箱100一相应的隔间内。调节风门组件基本上是气密的，使得处在全“开”(亦即100％气流)和全“关”(亦即0％气流)位置，在调节风门组件的空气流的泄漏(亦即导向非选择的隔间或导入冰箱的其它区域)典型地小于总冷却空气流的1％。冰箱100中的各隔间典型地也是基本气密的，使得导入该隔间内的同一冷却空气流排入到排气强制通风隔间，只要任何通往该隔间的操作门是关闭的话。

另外，按照本发明，冰箱100可能包括多于第一和第二隔间，例如一第三隔间145和制冰隔间135，其中它们每一个在多支管区125中有各自的冷却口，从而可以通过控制调节风门160连接到冷却空气通道120，以便接收冷却空气流(例如通过第三隔间冷却空气口148)；这些隔间可能进一步还包括各自的排气孔(未示出)，以提供从该隔间到排气强制通风隔间122的连通，而各自的温度传感器(未示出)连接到控制单元190，使得它们可以由多路调节风门系统150维持在一相应的温度。可选的另外方案为，冰箱100可以这样布置，使得一隔间向另一隔间排气，亦即冷却空气流串行穿过两个隔间而不是并行。在这种布置中，各隔间不必有各自的温度传感器或直接连接到排气强制通风隔间的排气口。

运行时，多路控制风门系统150通过选择地放置控制调节风门160在一空气流位置以便为冰箱100各自的隔间和分隔间提供最佳的空气流，从而为冰箱100提供增加的能量效率和多面性。例如，当在新鲜食品隔间(例如第二隔间140)中增加冷却命令，这在操作员伸进门打开一段时间往冰箱里放食品之后可能会发生，调节风门系统150通过温度传感器194探测该隔间中温度的升高从而检测到增加的冷却要求。然后控制单元190产生一调节风门位置信号以使驱动设备170转动调节风门160到一仅用新鲜食品隔间空气流位置，使得所有的冷却空气流导向该隔间。与传统的在各隔间之间有固定的空气流分割的固定或手动调节风门系统相比，除在新鲜食品隔间之外，通过把更多的冷却空气流导入冷冻隔间，能量不会浪费。反之，当在冷冻隔间中的冷却要求最大时，更多的冷却空气流可以导向那里。在其它的运行条件下，冷却空气流在一个或多个隔间(或分隔间)之间分割，以满足这些隔间中每一个各自的冷却要求。

另外，本发明的多路调节风门系统通过选择一控制调节风门空气流位置提供一节省能量的除霜选择，该位置提供空气流穿过新鲜食品隔间(在此该冷却空气处于高于冰点的温度)，而制冷设备压缩机关闭，以便蒸发器上的空气流除去蒸发器上的冰(同时仍然将空气冷却到足够新鲜食品隔间使用)。

因此调节风门系统的多路性质能使全部或部分空气流导向一个相应的隔间(或分隔间)，以及另外的气流可以至少在两个隔间(或隔间和分隔间)之间分割。尽管仅用有本发明的一定的特征在此图示和叙述，但是许多修改和变型对熟悉本技术领域的人员来说是可以实现的。因此，应该理解，后续的权利要求试图覆盖所有落入本发明的真正精神之内的这样的修改和变型。例如，在上面讨论的本发明的实施例中，控制调节风门160包括一个出口孔164；对熟悉本技术领域的人员来说下面一点是显然的：即调节风门160可以设计为带有多个出口孔，其加上冷却空气通道的多支管区125的对应设计，能使冷却空气流进一步分为多路。

Claims (14)

1、一种包括多个由用于产生冷却空气流的制冷设备(110)所冷却的隔间的冰箱(100)，所述冰箱包括：

至少一个要被冷却到一第一温度的第一隔间(130)；

至少一个要被冷却到一第二温度的第二隔间(140)；

一个配置在一个制冷设备冷却空气通道(120)中的多路调节风门系统(150)，以将冷却空气流从所述制冷设备引导到所选择的冰箱隔间；

所述多路调节风门系统包括一单个可动调节风门(160)和一个响应所述相应隔间的冷却要求连接于所述单个可动调节风门的驱动控制系统(155)，以便有选择地将所述控制调节风门设置在多个相应的空气流动位置，所述多个空气流动位置包括一个位置范围，该位置范围包括一个仅用第一隔间的空气流位置、至少一个将空气流分隔到第一和第二隔间的空气流位置以及一个仅用第二隔间的空气流位置，其特征在于，一个附加的隔间(135、145)，所述控制调节风门设置在所述冷却空气供给通道内，从而，具有一个附加的隔间位置，进而将选择比例的所述冷却空气流引入到所述附加隔间内。

2、根据权利要求1所述的冰箱，其特征在于，所述第一温度低于水的冻结温度，而所述第二温度高于水的冻结温度。

3、根据权利要求1或2所述的冰箱，其特征在于，所述单个可动控制调节风门(160)包括一可转动的圆柱体。

4、根据权利要求1所述的冰箱，其特征在于，所述制冷设备冷却空气通道包括一个其中具有端口的强制通风隔间(185)，其在所述冷却空气通道和所述多个隔间之间提供空气流，而所述单个可动控制调节风门包括一个可移动地配置在所述强制通风隔间中的滑板(180)，以便其可以设置在所述多个空气流位置中的每一个上。

5、根据权利要求1所述的冰箱，其特征在于，所述驱动控制系统连接到所述单个控制调节风门，使得所述调节风门可定位于多个空气流位置中，分别向所述第一隔间提供制冷设备全部冷却空气流供给量的0％和100％之间的空气流。

6、根据权利要求1所述的冰箱，其特征在于，所述驱动控制系统连接到所述单个控制调节风门，使得所述调节风门可定位于多个空气流位置中，分别向所述第二隔间提供制冷设备全部冷却空气流供给量的0％和100％之间的空气流。

7、根据权利要求1所述的冰箱，其特征在于，所述驱动控制系统包括一控制器单元(190)和一连接到所述单个可动调节风门上的驱动设备(125)，所述控制器单元连接到所述驱动设备上，使得所述可动调节风门的运动响应于由所述控制器单元产生的控制信号。

8、根据权利要求1所述的冰箱，其特征在于，所述控制调节风门配置在所述制冷设备的冷却空气通道中，以便接收从所述冷却设备流过的空气。

9、一种具有多个由提供冷却空气供给空气流的制冷设备所冷却的隔间的冰箱(100)，所述冰箱包括：

一个将其中存放的物品冷却到一第一低于冻结温度的冻结隔间(130)；

一个将其中存放的物品冷却到一第二高于冻结温度的新鲜物品隔间(140)；

一个配置在冷却空气供给通道(120)中的多路调节风门系统，其接收从所述制冷设备流过的所述冷却空气流并有选择地将所述冷却空气供给导入到所述多个隔间中；

所述多路调节风门系统包括一单个可动控制调节风门(160)和一响应所述各隔间的冷却要求的驱动控制系统(155)，其连接在所述调节风门上，以便有选择地将所述控制调节风门设置在多个相应的空气流位置上，所述相应的空气流位置分别按比例决定导入所述多个隔间中的每一个中的所述空气流供给，其特征在于，一个附加的隔间(135、145)，所述控制风门设置在所述冷却空气供给通道，从而具有一附加的隔间位置，进而将选择比例的所述冷却空气流引入到所述附加隔间内。

10、根据权利要求9所述的冰箱，其特征在于，控制调节风门配置在所述冷却空气供给通道中，以便具有一仅用冻结隔间空气流位置、至少一个分隔空气流到冻结隔间和新鲜物品隔间的空气流位置和一仅用新鲜物品隔间空气流位置。

11、根据权利要求9或10所述的冰箱，其特征在于，所述冻结隔间和所述新鲜物品隔间的每个还包括至少一个相应的操作者进入门、一冷却空气供给口(144)和一冷却空气排出口(132、142)。

12、根据权利要求1所述的冰箱，其特征在于，所述驱动控制系统包括：

多个配置成检测所述冻结隔间和所述新鲜物品隔间中的相应的冷却要求的冷却要求传感器(192、194)；

一个连接到所述冷却要求传感器上并产生调节风门位置信号的控制电路(190)；和

一个连接成接收所述调节风门位置信号和进一步连接到所述控制调节风门的驱动设备(170)，以便将所述调节风门设置在对应于所述调节风门位置信号的一空气流位置。

13、根据权利要求1所述的冰箱，其特征在于，所述附加的隔间包括一第三隔间(145)。

14、根据权利要求1所述的冰箱，其特征在于，所述附加的隔间包括一分隔间(135)。