发明内容
本发明的一个目的是要提供一种能耗少的冰箱及其制冷系统。
本发明一个进一步的目的是减少冷凝器占用空间和提高冷凝器的散热效果。
根据本发明的一个方面,本发明提供了一种冰箱的制冷系统,其包括:
压缩机;
蒸发器;
冷凝器,包括第一冷凝管和第二冷凝管,所述第一冷凝管的进口通过进口连接管路与所述压缩机的出口连接,所述第一冷凝管的出口通过第一出口连接管路与所述蒸发器的进口连接;所述第二冷凝管的进口与所述第一冷凝管的出口连接,所述第二冷凝管的出口通过第二出口连接管路与所述蒸发器的进口连接;并且
所述制冷系统配置为在所述冰箱所处的环境温度处于第一预设温度范围时,所述第一冷凝管的出口与所述蒸发器的进口导通,以使得由所述压缩机的出口排出的制冷剂经所述第一冷凝管的冷凝进入所述蒸发器;
所述制冷系统还配置为在所述冰箱所处的环境温度处于第二预设温度范围时,所述第一冷凝管的出口与所述第二冷凝管的进口导通,所述第二冷凝管的出口与所述蒸发器的进口导通,以使得由所述压缩机的出口排出的制冷剂依次经所述第一冷凝管和所述第二冷凝管的冷凝进入所述蒸发器;
所述第一预设温度范围内的温度值小于所述第二预设温度范围内的温度值。
可选地,冰箱的制冷系统还包括:
集液管,连接所述第一冷凝管的出口与所述第二冷凝管的进口;
第一电磁阀,设置于所述第一出口连接管路上,配置为在环境温度处于所述第一预设温度范围时开启,以将所述第一冷凝管的出口与所述蒸发器的进口导通;
第二电磁阀,设置于所述第二出口连接管路上,配置为在环境温度处于所述第二预设温度范围时开启,以将所述第二冷凝管的出口与所述蒸发器的进口导通。
可选地,在制冷剂流动路径上,所述第一出口连接管路具有上游区段和下游区段;
所述制冷系统还包括:
第三电磁阀,设置于所述第一出口连接管路的所述上游区段,配置为在环境温度处于所述第一预设温度范围时开启,以将所述第一冷凝管的出口与所述蒸发器的进口导通;
第三连接管路,与所述上游区段连接,并连接所述第三电磁阀与所述第二冷凝管的进口;
第四电磁阀,设置于所述第三连接管路上,配置为在环境温度处于所述第二预设温度范围时开启,且所述第三电磁阀还配置为在环境温度处于所述第二预设温度范围时开启,以使得经所述第一冷凝管冷却的制冷剂进入所述第二冷凝管中。
可选地,所述第一冷凝管被构造成弯曲成型为在竖直方向上具有相互平行并间隔分布的多个第一冷凝段;
所述第二冷凝管被构造成弯曲成型为在竖直方向上具有相互平行并间隔分布的多个第二冷凝段;
所述第一冷凝段与所述第二冷凝段彼此平行并间隔分布,且相邻的两个所述第一冷凝段之间布置有至少一个所述第二冷凝段。
可选地,所述第一冷凝管的出口与所述第二冷凝管的进口位于与所述第一冷凝段平行的方向上的同一侧且处于所述冷凝器的高度方向上的同一端部。
可选地,所述冷凝器还包括:
多个换热片,相邻的所述第一冷凝段与所述第二冷凝段之间设置有一个所述换热片,或者,相邻的所述第一冷凝段与所述第二冷凝段之间设置有一个所述换热片,且相邻的两个所述第二冷凝段之间设置有一个所述换热片;
所述换热片在与所述第一冷凝段平行的方向上呈弯折延伸。
根据本发明的另一方面,本发明还提供了一种冰箱,包括前述任一项所述的制冷系统。
可选地,冰箱还包括:
箱体,其底部限定有压机舱,所述箱体的底壁限定有将所述压机舱与周围环境连通的横向并排分布的底进风口和底出风口;
散热风机,所述压缩机、所述散热风机及所述冷凝器沿横向分布于所述压机舱内,所述散热风机配置为从所述底进风口吸入环境空气并促使空气先经过所述冷凝器、再流经所述压缩机,之后从所述底出风口流动至周围环境中;
所述冷凝器的第一冷凝管被构造成弯曲成型为在竖直方向上具有相互平行并间隔分布的多个第一冷凝段;所述冷凝器的第二冷凝管被构造成弯曲成型为在竖直方向上具有相互平行并间隔分布的多个第二冷凝段;
所述第一冷凝段与所述第二冷凝段彼此平行并间隔分布,且相邻的两个所述第一冷凝段之间布置有至少一个所述第二冷凝段。
可选地,所述冷凝器与所述散热风机的横向距离为10mm~200mm。
可选地,所述箱体包括位于所述压机舱的上前方并与所述压机舱热隔离的冷冻内胆,所述冷冻内胆内限定有位于最下方的冷却室和位于所述冷却室上方的冷冻室,所述冷却室内容置有所述蒸发器,以至少向所述冷冻室供应冷量。
本发明的冰箱及其制冷系统中,冷凝器及其与蒸发器的导通状态的特别设计,使得低温环境下,制冷剂仅流经一个冷凝管即可被冷却为液态,沿程阻力小,压缩机的功率损耗小,有利于节能。而在高温环境下,制冷剂依次流经两个冷凝管,保证制冷剂被充分冷却成液态,从而保证冰箱的制冷效率。
进一步地,本发明的冰箱及其制冷系统中,冷凝器的第一冷凝管和第二冷凝管的特别构造使得冷凝器的结构紧凑、占用空间小,并且有利于散热气流集中对冷凝器进行散热。
更进一步地,本发明的冰箱及其制冷系统中,冷凝器与散热风机的横向距离较近,经过冷凝器的风速相比现有的L型冷凝器更大,冷凝器的散热效果更好。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述,本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
具体实施方式
本实施例首先提供了一种冰箱10的制冷系统。为了便于描述,说明书中提及的“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“横向”等方位均按照冰箱10正常工作状态下的空间位置关系进行限定,例如,参见图7,冰箱10面向用户的一侧为前,靠近墙壁的一侧为后。参见图9,横向即是指与冰箱10的宽度方向平行的方向。
图1是根据本发明一个实施例的冰箱10的制冷系统的部分结构的示意图,
图2是根据本发明一个实施例的冰箱10在低温环境时其制冷系统的工作示意图,图3是根据本发明一个实施例的冰箱10在高温环境时其制冷系统的工作示意图。
冰箱10的制冷系统一般性地可包括压缩机105、冷凝器150和蒸发器102,三者通过制冷剂管路依次连接,压缩机105通过压缩作用提高制冷剂蒸气的压力和温度,将低温低压的制冷剂蒸气压缩至高温高压状态;冷凝器150是一个热交换设备,利用环境冷却介质(空气或水),将来自压缩机105的高温高压制冷蒸气的热量带走,使高温高压制冷剂蒸气冷却、冷凝成高压的制冷剂液体;而蒸发器102则位于冷凝器150的下游,流入蒸发器102内的制冷剂液体在蒸发器102内蒸发制冷,实现冰箱10的制冷过程,而产生的低压蒸气再次被压缩机105吸入,如此周而复始,不断循环。
特别地,本实施例的冷凝器150包括第一冷凝管151和第二冷凝管152,第一冷凝管151的进口通过进口连接管路161与压缩机105的出口连接,第一冷凝管151的出口通过第一出口连接管路162与蒸发器102的进口连接,而第二冷凝管152的进口与第一冷凝管151的出口连接,第二冷凝管152的出口通过第二出口连接管路163与蒸发器102的进口连接。也即是说,蒸发器102的进口与第一冷凝管151的出口、第二冷凝管152的出口均连接,而且,第一冷凝管151的出口还与第二冷凝管152的进口连接,当第一冷凝管151的出口与蒸发器102的进口导通时,制冷剂则由第一冷凝管151流动到蒸发器102中,当第一冷凝管151的出口与第二冷凝管152的进口导通时,制冷剂则依次经第一冷凝管151、第二冷凝管152流动到蒸发器102中。
具体地,制冷系统配置为在冰箱10所处的环境温度处于第一预设温度范围时,第一冷凝管151的出口与蒸发器102的进口导通,以使得由压缩机105的出口排出的制冷剂经第一冷凝管151的冷凝进入蒸发器102;相应地,制冷系统还配置为在冰箱10所处的环境温度处于第二预设温度范围时,第一冷凝管151的出口与第二冷凝管152的进口导通,第二冷凝管152的出口与蒸发器102的进口导通,以使得由压缩机105的出口排出的制冷剂依次经第一冷凝管151和第二冷凝管152的冷凝进入蒸发器102。
其中,第一预设温度范围内的温度值小于第二预设温度范围内的温度值,也即是说,当冰箱10所处的环境温度较低时,压缩机105的出口排出的制冷剂经一个冷凝管的冷凝,当冰箱10所处的环境温度较高时,压缩机105的出口排出的制冷剂经两个冷凝管的冷凝。由于低温环境下,制冷剂能够较快地被冷凝为液态,因此使制冷剂只流经一个冷凝管即可将制冷剂冷凝为液态,而高温环境下,制冷剂所需冷凝时间相对较长,因此使制冷剂依次流经两个冷凝管,保证制冷剂冷凝为液态。如此可以看出,本实施例的冰箱10的制冷系统,冷凝器150及其与蒸发器102的导通状态的特别设计,使得低温环境下,制冷剂仅流经一个冷凝管即可被冷却为液态,沿程阻力小,压缩机105的功率损耗小,有利于节能。而在高温环境下,制冷剂依次流经两个冷凝管,保证制冷剂被充分冷却成液态,保证冰箱10的制冷效率。
第一预设温度范围、第二预设温度范围可根据冰箱10的制冷性能及冰箱10所处地理区域的环境温度变化情况等而确定,本实施例不作具体限定,在其中一个实施例中,第一预设温度范围可为小于或等于25℃,第二预设温度范围可为26℃~45℃。
冰箱10的制冷系统还可包括干燥过滤器108和毛细管109,如图2所示,在制冷剂流动路径上,压缩机105、冷凝器150、干燥过滤器108、毛细管109和蒸发器102依次通过管路连接,由冷凝器150冷凝成高压常温的制冷剂液体经干燥过滤器108过滤杂质后,进入毛细管109,在毛细管109中等焓节流变成低温低压的制冷剂蒸汽,之后进入蒸发器102中蒸发吸热变成饱和的蒸气,实现冰箱10的制冷过程。前述的第一出口连接管路162、第二出口连接管路163为位于干燥过滤器108上游的管路。
本发明中能够实现制冷剂在低温环境仅经过第一冷凝管151冷凝,在高温环境依次经第一冷凝管151和第二冷凝管152冷凝的制冷系统可以为多种,本实施例提供了两种具体的实施方式。
在其中一种实施方式中,参见图1至图3,制冷系统还包括集液管154、第一电磁阀155和第二电磁阀156,集液管154连接第一冷凝管151的出口与第二冷凝管152的进口,第一电磁阀155设置于第一出口连接管路162上,配置为在环境温度处于第一预设温度范围时开启,以将第一冷凝管151的出口与蒸发器102的进口导通;而第二电磁阀156设置于第二出口连接管路163上,配置为在环境温度处于第二预设温度范围时开启,以将第二冷凝管152的出口与蒸发器102的进口导通。如此通过控制第一电磁阀155、第二电磁阀156的开闭,使得制冷剂经由一个冷凝管或两个冷凝管冷凝,结构简单,易于控制。
如图2、图3所示,图2示出了环境温度处于第一预设温度范围时制冷剂的流动路径,其中,第一电磁阀155开启,第二电磁阀156关闭,经压缩机105压缩的制冷剂经过第一冷凝管151的冷却,依次经干燥过滤器108、毛细管109,之后进入蒸发器102蒸发吸热。而图3示出了环境温度处于第二预设温度范围时制冷剂的流动路径,第一电磁阀155、第二电磁阀156均开启,经压缩机105压缩的制冷剂依次经过第一冷凝管151、第二冷凝管152的冷却,之后依次经干燥过滤器108、毛细管109后进入蒸发器102蒸发吸热。
本实施方式中,参见图1,冰箱10的制冷系统还可包括第五电磁阀157、另一集液管158和再一集液管159。第五电磁阀157设置于进口连接管路161上,可配置为在冰箱10需要制冷时开启,在冰箱10停止制冷时关闭,另一集液管158设置于第一冷凝管151的进口处,再一集液管159则设置于第二冷凝管152的出口处。
本实施方式中,如前所述,由于第一冷凝管151的出口与第二冷凝管152的进口通过集液管154连接,当第一电磁阀155开启,第二电磁阀156关闭时,第一冷凝管151内的制冷剂仍可能会有少量的制冷剂通过集液管154进入到第二冷凝管152中,该部分制冷剂无法进入蒸发器102中,造成制冷剂的减少,对冰箱10的制冷效率产生一定的影响。
图4是根据本发明另一实施例的冰箱10的制冷系统的部分结构的示意图,
图5是根据本发明另一实施例的冰箱10在低温环境时其制冷系统的工作示意图,图6是根据本发明另一实施例的冰箱10在高温环境时其制冷系统的工作示意图。
为此,本实施例的另一实施方式中提供了一种可避免上述问题的制冷系统,具体地,参见图4至图6,本实施方式中,冰箱10的制冷系统包括第三连接管路164、第三电磁阀173及第四电磁阀174。在制冷剂流动路径上,第一出口连接管路162具有上游区段(未标号)和下游区段(未标号),上游区段与第一冷凝管151的出口连接,下游区段与干燥过滤器108连接,第三电磁阀173设置于第一出口连接管路162的上游区段,配置为在环境温度处于第一预设温度范围时开启,以将第一冷凝管151的出口与蒸发器102的进口导通;而第三连接管路164与第一出口连接管路162的上游区段连接,并连接第三电磁阀173与第二冷凝管152的进口,第四电磁阀174则设置于第三连接管路164上,配置为在环境温度处于第二预设温度范围时开启,且第三电磁阀173还配置为在环境温度处于第二预设温度范围时开启,以使得经第一冷凝管151冷却的制冷剂进入第二冷凝管152中继续冷却,也即将第二冷凝管152的出口与蒸发器102的进口导通。
本实施方式中通过控制第三电磁阀173及第四电磁阀174的开闭,使得制冷剂经由一个冷凝管或两个冷凝管冷凝,结构简单,易于控制;并且通过增设第三连接管路164,并在其上设置第四电磁阀174,通过第三电磁阀173和第四电磁阀174的开启才可将第一冷凝管151与第二冷凝管152导通,避免了前述实施方式中在低温环境下,第一冷凝管151中的制冷剂可能少部分进入第二冷凝管152中的问题,保证了低温环境下,制冷剂全部经由第一冷凝管151冷却,节能的同时保证冰箱10的制冷效率。
在另一实施例中,第三连接管路164可与第一出口连接管路162并联分布,第三连接管路164直接从第一冷凝管151的出口连接至第二冷凝管152的进口,第一冷凝管151的出口与第二冷凝管152的进口的导通仅通过位于第三连接管路164上的第四电磁阀174的开启即可实现。
如图5和图6所示,图5示出了环境温度处于第一预设温度范围时制冷剂的流动路径,其中,第三电磁阀173开启,第四电磁阀174关闭,经压缩机105压缩的制冷剂经过第一冷凝管151的冷却,依次经干燥过滤器108、毛细管109,之后进入蒸发器102蒸发吸热。而图6示出了环境温度处于第二预设温度范围时制冷剂的流动路径,第三电磁阀173、第四电磁阀174均开启,经压缩机105压缩的制冷剂依次经过第一冷凝管151、第二冷凝管152的冷却,之后依次经干燥过滤器108、毛细管109后进入蒸发器102蒸发吸热。
在本实施例的一些实施方式中,冰箱10的制冷系统还包括四个第一集液管171,四个第一集液管171分别连接于第一冷凝管151的进口、出口以及第二冷凝管152的进口和出口。
冷凝器150的第一冷凝管151和第二冷凝管152的分布形式可以有多种,在其中一个实施方式中,第一冷凝管151与第二冷凝管152整体独立分布,该种分布方式占用空间较大,为节省冷凝器150整体所占空间,在另一实施方式中,如图1和图4所示,第一冷凝管151被构造成弯曲成型为在竖直方向上具有相互平行并间隔分布的多个第一冷凝段(未标号),第二冷凝管152被构造成弯曲成型为在竖直方向上具有相互平行并间隔分布的多个第二冷凝段(未标号),且第一冷凝段与第二冷凝段彼此平行并间隔分布,且相邻的两个第一冷凝段之间布置有至少一个第二冷凝段。也即是说,第一冷凝管151和第二冷凝管152在高度方向上弯曲呈大致交替分布,构造成组合式的平行流冷凝器150。如此构造的冷凝器150中第一冷凝管151和第二冷凝管152较为集中,所占空间较小,并且在对冷凝器150进行散热时,有利于散热气流集中对冷凝器150进行散热,保证散热效率。
在附图所示的实施例中,第一冷凝管151的出口与第二冷凝管152的进口位于与第一冷凝段平行的方向上的同一侧且处于冷凝器150的高度方向上的同一端部,如图1和图3所示,第一冷凝管151的出口与第二冷凝管152的进口均位于与第一冷凝段平行的方向上的左侧且处于冷凝器150的上端部,如此方便第一冷凝管151的出口与第二冷凝管152的进口的连接,减少两者之间的连接管路的长度。
在附图所示的实施例中,冷凝器150还包括多个换热片153,相邻的第一冷凝段与第二冷凝段之间设置有一个换热片153,或者,相邻的第一冷凝段与第二冷凝段之间设置有一个换热片153,且相邻的两个第二冷凝段之间设置有一个换热片,换热片153在与第一冷凝段平行的方向上呈弯折延伸,以增加冷凝器150的散热面积,保证冷凝器150的冷凝效果。本领域技术人员可以理解的是,换热片153应分别与第一冷凝管151和第二冷凝管152接触。
换热片153的前述两种布置方式取决于第一冷凝管151与第二冷凝管152的交替分布情况,在其中一个实施例中,第一冷凝管151的相邻的两个第一冷凝段之间布置有一个第二冷凝段,该种布置方式中,第一冷凝段与第二冷凝段相邻,则相邻的第一冷凝段与第二冷凝段之间设置有一个换热片153。而在另一实施例中,第一冷凝管151的相邻的两个第二冷凝段之间布置有两个或两个以上的第二冷凝段,则除了相邻的第一冷凝段与第二冷凝段之间设置有一个换热片153之外,相邻的两个第二冷凝段之间也设置有一个换热片153,以达到增加第一冷凝管151和第二冷凝管152散热面积的效果。
图7是根据本发明一个实施例的冰箱10的侧视剖面示意图,图8是现有技术中的冰箱10的仰视剖面示意图,图9是根据本发明一个实施例的冰箱10的仰视剖面示意图。
本实施例的冰箱10包括前述任一实施例制冷系统,低温环境下,制冷剂仅流经一个冷凝管即可被冷却为液态,沿程阻力小,压缩机105的功率损耗小,有利于节能。而在高温环境下,制冷剂依次流经两个冷凝管,保证制冷剂被充分冷却成液态,保证冰箱10的制冷效率。
本实施例的冰箱10的其他构造可以为现有冰箱10的任一种形式,具体地,本实施例提供了冰箱10的一种较为新颖的结构,具体地,如图7、图9所示,冰箱10还包括箱体110和散热风机107,箱体110的底部限定有压机舱,箱体110的底壁限定有将压机舱与周围环境连通的横向并排分布的底进风口10a和底出风口10b,压缩机105、散热风机107及冷凝器150则沿横向分布于压机舱内,散热风机107则配置为从底进风口10a吸入环境空气并促使空气先经过冷凝器150、再流经压缩机105,之后从底出风口10b流动至周围环境中。如此在冰箱10的底部完成对压机舱中的冷凝器150和压缩机105的散热,使得该冰箱10可作为嵌入式使用,而不必在冰箱10的横向两侧、后侧与嵌入空间之间留有气流空间而带来冰箱10占用空间的增大,如此在保证压机舱散热效果的同时,节省了空间。
在本发明之前,本发明申请人针对底部散热的冰箱10提交了一系列新申请,图8为其中一个专利申请的附图,在该专利申请中,冰箱10所采用的冷凝器150为L型冷凝器,冰箱10的底部完成对压机舱中的冷凝器150和压缩机105的散热。本申请中,受限于压机舱的高度,当冰箱10作为嵌入式使用时,由于空间问题,L型冷凝器的尺寸和换热面积不能再增加;L型冷凝器距离散热风机107的距离较远(100mm~500mm),风压损失大,造成风速减小,散热差。因此制冷剂不能完全冷却,进入干燥过滤器108和毛细管109的制冷剂不能完全冷却为液态,从而影响了蒸发器102制冷量。
为避免L型冷凝器带来的上述问题,本实施例的冰箱10采用前述实施例中具有特别设计的冷凝器150,具体地,第一冷凝管151被构造成弯曲成型为在竖直方向上具有相互平行并间隔分布的多个第一冷凝段,第二冷凝管152被构造成弯曲成型为在竖直方向上具有相互平行并间隔分布的多个第二冷凝段,且第一冷凝段与第二冷凝段彼此平行并间隔分布,且相邻的两个第一冷凝段之间布置有至少一个第二冷凝段。也即是说,第一冷凝管151和第二冷凝管152在高度方向上弯曲呈大致交替分布,构造成组合式的平行流冷凝器,该种类型的冷凝器150的整体布局较为紧凑、占用空间小,而且冷凝器150的布置位置可距离散热风机107的横向距离更近,经过冷凝器150的风速比L型冷凝器大,散热效果更好。
冷凝器150可竖直或与竖直面呈角度布置,其整体换热面积与L型冷凝器大致相同,横向厚度(迎风厚度)是L型冷凝器的2至3倍,散热效果更好。
冷凝器150与散热风机107的横向距离可设计为10mm~200mm,保证冷凝器150与散热风机107的距离尺寸,增大经过冷凝器150的风速,提升散热效果。
如图9所示,压机舱的临近冷凝器150的横向侧壁可形成有侧进风口(未标号),压机舱的横向另一侧壁可形成有侧出风口(未标号),压机舱的后壁与压缩机105对应的区域可形成有后出风口(未标号)。冰箱10不作为嵌入式使用时,除经底进风口10a、底出风口10b对冷凝器150和压缩机105散热之外,还可经侧进风口、侧出风口和后出风口对冷凝器150和压缩机105进行散热,提升散热效果。
再次参见图7,本实施例的冰箱10中,箱体110可包括位于压机舱的上前方并与压机舱热隔离的冷冻内胆120,冷冻内胆120限定有位于最下方的冷却室101和位于冷却室101上方的冷冻室121,冷却室101内容置有蒸发器102,以至少向冷冻室121供应冷量。本实施例的冰箱10通过在位于下方的冷冻内胆120内限定出冷却室101,抬高了位于上方的冷冻室121的高度,用户无需大幅度弯腰存取物品,方便用户对冷冻室进行存取操作;另外,相对于冷却室位于箱体110后侧的传统冰箱10,本实施例的冰箱10,冷却室不占用后方空间,保证了冷冻室的存储容积和空间的规整,方便布置大体积不易分割的物品。
冷却室101内还可设置冷却风机103,蒸发器102周围的冷气流在冷却风机103的作用下经送风风道104进入冷冻室121中,保持冷冻室121的低温环境。
至此,本领域技术人员应认识到,虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例,但是,在不脱离本发明精神和范围的情况下,仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此,本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。