CN1126922C - 冰箱的致冷循环系统 - Google Patents

Abstract

一种用于具有冷冻室和冷藏室的冰箱的致冷循环系统。该致冷循环系统包括压缩机、冷凝器、第一和第二膨胀装置、用于通过蒸发由第一和第二膨胀装置减压的致冷剂来冷却冷冻室的第一蒸发器、和用于冷却冷藏室的第二蒸发器。提供的第一流体通路从冷凝器直接导引致冷剂到第一蒸发器。提供的第二流体通路通过第二蒸发器从冷凝器导引致冷剂到第一蒸发器。方向控制阀置于第一和第二流体通路之间，以选择地导引致冷剂到第一或第二流体通路。

Description

冰箱的致冷循环系统

技术领域

本发明涉及一种冰箱，尤其涉及冰箱的制冷循环系统(refrigeratingcycle system)，它可以实现在冰箱的初始运行期间快速冷却，在冰箱的正常运转期间保持高效率。

背景技术

通常，用于冰箱或空调器中的致冷循环系统，当致冷剂从液态变成气态时吸收热量，而当致冷剂从气态变成液态时释放热量。也就是，冷却运行是通过在致冷剂的形态变化时发生的热交换来实现的。

美国专利No.5,406,805公开了一种传统的冰箱的致冷循环系统。该专利的致冷循环系统如图1所示，包括压缩机20、冷凝器21、膨胀装置(expansion device)22、用于冷冻室(freezing chamber)的第一蒸发器23和用于冷藏室(refrigerating chamber)的第二蒸发器24。这些部件由冷却管25顺序连接，构成一闭合循环。第一和第二蒸发器23和24与冷凝器21分别配有第一、第二和第三风扇23a、24a和21a，以便使它们周围的空气循环。第一和第二蒸发器23和24串联放置，以使通过第一蒸发器23的全部致冷剂可以流入第二蒸发器24。致冷剂在沿冷却管25以箭头所示方向流动时，其形态(phase)改变。

更详细地说，当致冷剂通过第一和第二蒸发器23和24时蒸发，以从它周围的空气吸收热量，从而产生冷空气。冷空气由第一和第二风扇23a和24a强迫进入冷冻室和冷藏室。

图2示出用于冷藏室的第二蒸发器24的详细图。第二蒸发器24是一中间冷却剂蒸发器(intercooler evaporator)，包括一内管26a和包着该内管的外管26b。从冷凝器21供给的致冷剂通过内管26a提供到膨胀装置22，而从第一蒸发器23供给的致冷剂通过外管26b提供到压缩机20。此时，通过外管26b的致冷剂是两态(two-phase)致冷剂，也就是液态致冷剂和气态致冷剂的混合物。两态致冷剂通过外管26b流入用于冷藏室的第二蒸发器后，用于冷藏室的冷却过程。此后，两态致冷剂变成气态致冷剂，然后供给压缩机20。通过利用上述的中间冷却剂蒸发器，致冷剂通过第一蒸发器23之后沿第二蒸发器24的外管26b流动，用于冷却冷藏室，同时用于通过热交换而过冷却(sub-cooling)流经内管26a的液态致冷剂。也就是说，由于供给膨胀装置22的的液态致冷剂通过与流经外管26b的致冷剂的热交换而被过冷却，致冷循环系统的效率提高了。

然而，在来自冷凝器的高温液态致冷剂和通过用于冷冻室的蒸发器的低温致冷剂之间的热交换，发生在冷藏室的蒸发器，导致热负荷。结果，冷藏室的冷却性能恶化了。也就是说，当最初运行冰箱或者停用一段时间后再次使用冰箱时，降低冷藏室的温度到预定水平的时间花费很多。另外，当冰箱门的频繁开启增加了冷藏室的温度时，不可能迅速地降低冷藏室的温度。

发明内容

因而，本发明致力于解决上述的问题。

本发明的一个目的是提供一种致冷循环系统，它可以在冰箱的最初运行期间实现快速冷却，在冰箱正常运行期间保持高效率。

为达到以上目的，本发明提供了用于具有冷冻室和冷藏室的冰箱的制冷循环装置，包括：压缩机，用于对制冷剂以高温高压的方式进行压缩；冷凝器，用于冷凝由所述压缩机压缩的致冷剂；流体通路转换阀门，配置在所述冷凝器的下流侧，使制冷剂的流动在第一流体通路和第二流体通路中选择性地转换；第一和第二膨胀装置，配置在所述冷凝器的下流侧，使制冷机减压；第一蒸发器，用于冷却所述冷冻室；第二蒸发器，设定其形态为具有内管和包着该内管的外管的中间冷却器型蒸发器，用来冷却所述冷藏室；其中，所述第一流体通路的流体通路为所述制冷剂按照所述压缩机、所述冷凝器、所述流体通路转换阀门、所述第一膨胀装置、所述第一蒸发器、所述第二蒸发器的外管以及所述压缩机的顺序流动；所述第二流体通路的流体通路为所述制冷剂按照所述压缩机、所述冷凝器、所述流体通路转换阀门、所述第二蒸发器的内管、所述第二膨胀装置、所述第一蒸发器、所述第二蒸发器的外管以及所述压缩机的顺序流动。

第一膨胀装置设置于冷凝器和第一蒸发器之间的第一流体通道上，第二膨胀装置设置于第一和第二蒸发器之间的第二流体通道上。

方向控制阀设计成当冷藏室的温度高于预定值时，导引致冷剂到第一流体通道，而当冷藏室的温度低于预定值时，导引致冷剂到第二流体通道。

附图说明

附图包含于说明书并作为说明书的一部分，说明了本发明的一个实施例，并且和文字叙述一起用于解释本发明的原理，其中：

图1是传统的用于冰箱的致冷循环系统的示意图；

图2是图1的冷藏室的蒸发器的详细图；

图3是根据本发明的优选实施例的冰箱的致冷循环系统的示意图；

图4是图3的冷藏室的蒸发器的详细图；

图5是根据本发明的优选实施例的致冷循环系统的控制电路的方框图；

图6是说明本发明的致冷循环系统和传统的致冷循环系统的最初冷却速度的图。

具体实施方式

以下将详细地说明本发明的优选实施例，其中一个例子在附图中图解。尽可能地，整个附图中相同的标号用来指相同的或相似的部件。

图3示出根据本发明的优选实施例的冰箱的致冷循环系统。本发明的致冷循环系统包括压缩机80、冷凝器81、第一和第二膨胀装置82a和82b、用于冷冻室的第一蒸发器83和用于冷藏室的第二蒸发器84。这些部件由冷却管85顺序连接，构成一闭合循环。第一和第二蒸发器83和84与冷凝器81分别配有第一、第二和第三风扇83a、84a和81a，以强迫它们周围的空气循环。第一和第二蒸发器83和84串联放置，以使通过第一蒸发器83的全部致冷剂可以流入第二蒸发器84。致冷剂沿冷却管85以箭头所示方向流动时，其形态改变。

更详细地说，当致冷剂通过第一和第二蒸发器83和84时蒸发，以从它周围的空气吸收热量，从而产生冷空气。冷空气由第一和第二风扇83a和84a强迫进入冷冻室和冷藏室。

另外，作为本发明的特征，连接到冷凝器81的下游方的冷却管85分支为第一流体通路85a和第二流体通路85b。第一流体通路85a用于从冷凝器81直接导引致冷剂到第一蒸发器83，第二流体通路85b用于通过第二蒸发器84从冷凝器81导引致冷剂到第一蒸发器83。

在第一和第二流体通路85a和85b的分支点有一方向控制阀87，这样来自冷凝器81的致冷剂可以被有选择地导引到第一流体通路85a或者第二流体通路85b。这将详细叙述如下。

第一膨胀装置82a设置在冷凝器81和第一蒸发器83之间的第一流体通路85a上，第二膨胀装置82b设置在第一和第二蒸发器83和84之间的第二流体通路85b上。

如图4所示，第二蒸发器84是一中间冷却剂蒸发器，包括一内管86a和包围该内管的外管86b。从冷凝器81供给的致冷剂通过内管86a提供到第二膨胀装置82b，而从第一蒸发器83供给的致冷剂通过外管86b提供到压缩机80。此时，通过第一蒸发器83的致冷剂是两态致冷剂，也就是液态致冷剂和气态致冷剂的混合物。两态致冷剂在通过外管86b流入用于冷藏室的第二蒸发器84后，用于冷藏室的冷却过程。此后，两态致冷剂变成全气态致冷剂，然后供给压缩机80。通过利用上述的中间冷却蒸发器，致冷剂通过第一蒸发器83之后，沿第二蒸发器84的外管86b流动，用于冷却冷藏室，同时用于通过热交换而过冷却流经内管86a的液态冷却剂。也就是说，由于供给第二膨胀装置82b的液态致冷剂通过与流经外管86b的致冷剂的热交换而被过冷却，提高了致冷循环系统的效率。

图5示出根据本发明的优选实施例的致冷循环系统的控制单元。

控制单元包括一中央处理部分90。另有门开关91、冷冻室温度传感器92、冷藏室温度传感器93和环境温度传感器94，所有这些均耦接到中央处理部分90的输入端。门开关91检测冰箱门是否打开或关闭，并将与其对应的信号传送到中央处理部分90。温度传感器92、93和94分别检测冷冻室、冷藏室和环境空气的温度，并将与其对应的电信号传送到中央处理部分90。控制单元还包括第一、第二和第三开关95a、96a和97a，所有这些均耦接于中央处理部分90的输出端，分别用于对压缩机80、第一风扇83a和第二风扇84a进行开/关控制。响应于来自传感器91、92、93和94的电信号，第一、第二和第三开关95a、96a和97a由中央处理部分90通过压缩机控制部分95、第一风扇控制部分96和第二风扇控制部分97来控制，因而单独地控制压缩机80、第一风扇83a和第二风扇84a。

另外，方向控制开关98a耦接于中央处理部分90的输出端，用于通过阀控制部分98来控制方向控制阀87。因而，响应于来自传感器91、92、93和94的信号，方向控制阀87有选择地导引从冷凝器81供给的致冷剂到第一流体通路85a或第二流体通路85b。

以下将叙述上述致冷循环系统的运行。

通常，冷冻室和冷藏室分别设计成保持温度为-15～-21℃和6～-1℃。这些温度分别称为冷冻室设定温度和冷藏室设定温度。因而，当最初运行冰箱或者在停用一段长时间后重新使用冰箱时，冷冻室和冷藏室的温度应该尽快地减低到设定温度。

为实现这点，在本发明中，冷冻室和冷藏室传感器92和93分别检测冷冻室和冷藏室的温度，传送与其相应的信号到中央处理部分90。尤其是，当冷藏室的温度在10℃以上时，冷却性能应该增强。因而，在本发明中，方向控制阀87由中央处理单元90控制，这样从冷凝器81供给的致冷剂沿第一流体通路85a被导引到第一膨胀装置82a。通过第一膨胀装置的致冷剂在通过第一蒸发器83时部分蒸发，然后在通过第二蒸发器84时完全蒸发之后，供给压缩机80。

也就是说，致冷剂通过第一和第二蒸发器83和84时，从周围空气吸收热量，因而制造冷空气。该冷空气由风扇83a和84b强迫进入冷冻室和冷藏室，以降低冷冻室和冷藏室的温度至设定温度。

当冷藏室进入正常运行状态，即其温度保持在设定温度时，中央处理部分90响应于来自冷藏室温度传感器的信号，控制方向控制阀87，这样来自冷凝器81的致冷剂导入第二流体通路85b。因而，来自冷凝器81的致冷剂在通过中间冷却剂蒸发器84的内管86a时被过冷却，然后通过第二膨胀装置82b供给第一蒸发器83，以执行冷冻室的冷却过程。此后，致冷剂通过中间冷却剂蒸发器84的外管86b返回压缩机80。

如上所述，当冰箱的快速冷却不需要时，致冷循环系统设计成使用中间冷却剂蒸发器，因而增加了冰箱的效率，节约了电。

在冰箱正常运行期间，当冷藏室的温度由于冷藏室的门的频繁打开和关闭而突然增加到10℃以上时，中央处理部分90响应于来自冷藏室温度传感器93的信号，控制方向控制阀87，以便致冷剂通过第一流体通路85a，从而实现冷藏室的快速冷却。

图6示出说明将传统的致冷循环系统和来发明的致冷循环系统的最初冷却速度进行比较的图。该图是通过在一间温度和湿度分别恒定在30℃和75％的房间中进行实验而获得的。

在房间内，冷冻室和冷藏室的门打开，直至其温度都升高到30℃。当两个室的温度到达30℃时，两个门关闭，冰箱运行，以测量分别降低冷冻室和冷藏室温度至-15℃和5℃所需的时间。

参考图6叙述实验结果，在传统的致冷循环系统中，冷冻室的温度达到-15℃需97.5分钟，冷藏室的温度达到5℃需268.5分钟。然而，在本发明的致冷循环系统中，冷冻室的温度达到-15℃需117.5分钟，冷藏室的温度达到5℃需114分钟。

尽管本发明的致冷循环系统在冷冻室中的最初冷却速度比已有技术略有降低，但本发明的致冷循环系统在冷藏室的最初冷却速度比已有技术高58％。

并且，当冷藏室的门的频繁开启增加了冷藏室的温度时，有可能迅速地降低冷藏室的温度。

这里详细示出和公开的特定过程完全能够获得前述的目的和优势，同时应该理解，这仅仅是本发明的优选实施例的示范性说明，在此所示的设计都包括于本发明的如所附权利要求书所述的范围。

Claims (3)

1.一种用于具有冷冻室和冷藏室的冰箱的制冷循环装置，包括：

压缩机，用于对制冷剂以高温高压的方式进行压缩；

冷凝器，用于冷凝由所述压缩机压缩的致冷剂；

流体通路转换阀门，配置在所述冷凝器的下流侧，使制冷剂的流动在第一流体通路和第二流体通路中选择性地转换；

第一和第二膨胀装置，配置在所述冷凝器的下流侧，使制冷机减压；

第一蒸发器，用于冷却所述冷冻室；

第二蒸发器，设定其形态为具有内管和包着该内管的外管的中间冷却器型蒸发器，用来冷却所述冷藏室；

其中，所述第一流体通路的流体通路为所述制冷剂按照所述压缩机、所述冷凝器、所述流体通路转换阀门、所述第一膨胀装置、所述第一蒸发器、所述第二蒸发器的外管以及所述压缩机的顺序流动；所述第二流体通路的流体通路为所述制冷剂按照所述压缩机、所述冷凝器、所述流体通路转换阀门、所述第二蒸发器的内管、所述第二膨胀装置、所述第一蒸发器、所述第二蒸发器的外管以及所述压缩机的顺序流动。

2.如权利要求1所述的致冷循环系统，其中所述第一膨胀装置置于所述冷凝器和所述第一蒸发器之间的所述第一流体通路上，所述第二膨胀装置置于所述第一和第二蒸发器之间的所述第二流体通路上。

3.如权利要求2所述的致冷循环系统，其中所述方向控制阀设计成当所述冷藏室的温度变为高于预定值时，导引所述致冷剂到所述第一流体通路，而当所述冷藏室的温度低于预定值时，导引所述致冷剂到所述第二流体通路。

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