CN113366269A - 具有并联的蒸发器的制冷器具和用于此的运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制冷器具，包括至少一个暖式存放格和冷式存放格(1，2)和制冷机，其中彼此并联用于冷却各一存放格(1，2)的至少两个蒸发器(8，10)与压缩机(4)、液化器(5)和布置在液化器与蒸发器之间的截止阀(15)串联为制冷剂回路。运行制冷器具方法具有步骤：a)判断在暖式存放格(1)中是否新出现冷却需求，如果是，则b)在截止阀(15)关闭的情况下运行压缩机(4)，以使制冷剂积聚在液化器(5)中，c)打开截止阀(15)，以所积聚的制冷剂加载暖式存放格(1)的蒸发器(8)，其特征在于，在步骤b)中，估算经过压缩机(4)的质量流，根据所估算得出的质量流确定执行步骤c)的时刻。

Description

具有并联的蒸发器的制冷器具和用于此的运行方法

技术领域

本发明涉及一种具有并联的蒸发器的制冷器具和用于运行这样的制冷器具的方法。

背景技术

对于具有用于不同温度的多个存放格的制冷器具，在这些存放格中，每个存放格配有自身的蒸发器，这些蒸发器在制冷剂回路中可以串联地或者并联地连接。串联地连接的蒸发器具有这样的缺点：仅仅在非常受限的范围内能够选择性地冷却存放格，这是因为这些蒸发器仅仅能够要么共同地以制冷剂供给要么完全不以制冷剂供给。具有并联的蒸发器的制冷器具包括复杂的构造，这是因为，对于这些蒸发器选择性的供给而言，需要这样的阀：这些阀能够允许选择性地切断与一个或其它蒸发器的制冷剂供给。

当蒸发器通过这种阀与其余的制冷剂回路分隔开时，在蒸发器中所包含的液态制冷剂也不再参与经过所述其余的制冷剂回路的循环，从而，在所述其余的制冷剂回路中正在循环的制冷剂量可以视多少液态制冷剂恰好存储在被分隔开的蒸发器中而定地变动。然而，制冷剂回路的不充分填充导致了过于低效的运行。为了补救这个问题，例如从EP1106943 B1已知，分别在识别出在相对较暖的存放格中的冷却需求时关闭在液化器的出口与蒸发器之间的阀并且运行压缩机，以便以此方式将制冷剂从较冷的存放格的蒸发器中循环泵吸到液化器中，并且因此对于较暖的存放格的紧接着的冷却运行而言具有足够量的制冷剂可供使用。

根据EP 1106943 B1，待以此方式回收的制冷剂量是根据周围环境温度来确定(尤其是在较低的周围环境温度下)，压缩机在阀关闭的情况下工作的时间段被选择得比在较高的周围环境温度下更长。

虽然以此方式能够使得在长期平均时间中在冷却较暖的存放格时循环的制冷剂量在较低的周围环境温度下比在较高的周围环境温度下更大；然而无法以此方式防止个别波动，这些个别波动由此产生：在较暖的存放格中出现冷却需求时各自不同量的液态制冷剂可能被包含在较冷的存放格的蒸发器中，并且与之相应地，在循环泵吸之后还被包含在其中的液态制冷剂量也可能会因情况而异地发生变动。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提出一种制冷器具或者一种用于此的运行方法，通过所述制冷器具或者所述运行方法能够可靠地确保了总是存在着充足的循环制冷剂量可用于运行相对较暖的那个蒸发器。

一方面，该任务通过一种用于运行制冷器具的方法来解决，所述制冷器具包括至少一个暖式存放格和冷式存放格和制冷机，在所述制冷机中，彼此并联的至少两个蒸发器与压缩机、液化器和布置在所述液化器与这些蒸发器之间的截止阀以串联方式连接为制冷剂回路，这些蒸发器分别用于冷却这些存放格中的各一个，所述方法具有步骤：

a)判断在暖式存放格中是否新出现冷却需求，并且，如果是，则：

b)在截止阀关闭的情况下运行压缩机，以便使制冷剂积聚在液化器中，

c)打开截止阀并且以所积聚的制冷剂加载该暖式存放格的蒸发器，在步骤b)中，对经过压缩机的质量流进行估算，并且根据所估算的质量流确定出执行步骤c)的时刻。

为了防止正在循环的制冷剂量变得过大，尤其应避免：当在较暖的存放格中两次出现冷却需求而在此期间并没有填充较冷的存放格的蒸发器时，制冷剂从后者重新泵出。因此，优选仅仅当在步骤a)的时刻之前最后被供给的存放格为冷式存放格时，才执行步骤b)。

因为随着在循环泵吸期间较冷的存放格的蒸发器排空，质量流也以相应的程度降低，因而能够从后者推断出剩余在蒸发器中的制冷剂(或积聚在液化器中的制冷剂)的量，并且可以这样控制循环泵吸的持续时间，使得在每种情况下在循环泵吸之后都存在着适量循环制冷剂可用于运行较暖的存放格的蒸发器。

质量流能够以小的耗费根据功率消耗和/或根据压缩机的转速来估算。

在此，能够认为的是，质量流与压缩机的功率消耗线性地成比例。

简化地，可以在这样的假定条件下估算质量流：压缩机的抽吸接头处的制冷剂的温度为冷式存放格的蒸发器中的制冷剂的蒸发温度。由此得出抽吸接头处的制冷剂的密度，并且通过将其与体积流量相乘的方式可以计算出质量流。

在实践中，制冷剂在从蒸发器至抽吸接头的路途上吸收周围环境热。为了对质量流量实现更切合实际地估算，可以在抽吸接头处设置温度传感器，用于检测所抽吸的制冷剂的温度。

如果常规已经存在的温度传感器可用于本发明，那么这与在抽吸接头处设置专用的温度传感器相比成本更有利。对此一种可能性在于，利用且假定采用周围环境温度传感器，制冷剂蒸汽在从蒸发器至压缩机的路途上的温度接近于由周围环境温度传感器所测得的周围环境温度，直至固定的差值为止，也就是说，可以在这样的假定条件下估算质量流：压缩机的抽吸接头处的制冷剂的温度以固定的差值低于周围环境温度。

典型地，该第一差值为2-5℃、优选大约4℃。

尤其是，当压缩机的转速已知时，可以由该转速和压缩机的已知抽吸侧行程体积来估算体积流量，并且将其与相应于抽吸接头处的所假定的温度的密度相乘来估算质量流。

能够以类似的方式假定：当压缩机以固定的转速运行时，液化器中的温度以固定的第二差值高于周围环境温度。因此，可以在这样的假定条件下估算质量流：压缩机的压力接头处的压力相当于制冷剂在周围环境温度以该差值提高的情况下的饱和蒸汽压力。

尤其是，在压缩机的转速已知并且压力侧的行程体积已知的情况下，压缩机的压力接头处的体积流量可以作为这两者的乘积计算得出，并且质量流可以作为体积流量和制冷剂的与所假定的温度相应的密度的乘积计算得出。

为了改善对被包含在较冷的存放格的蒸发器中的制冷剂量(或对用于泵出分别所需要的制冷剂量而需要的压缩机运行时间)估算的品质，此外，在步骤b之前还可以评估较冷的存放格的存放格温度，以便(例如在超级运行之后短时间)根据过低的存放格温度来识别且考虑偏离标准的制冷剂分布或者根据过高的存放格温度来识别且考虑是否门被打开或者有暖的冷藏物品存入。一般地，过低的存放格温度会导致步骤b)延长，而过高的存放格温度则导致其缩短。

替代地或者补充地，也可以评估对较冷的存放格最后进行存放格供给时间已经持续多长时间，以便相应地适配步骤b)的持续时间。也就是说，存放格供给时间持续得越长，则在较冷的存放格的蒸发器中的液态制冷剂的预期量越大，并且，步骤b)的循环泵吸阶段持续得越长。

原则上，可以根据一次性地(例如在循环泵吸开始时)进行的估算来确定：循环泵吸阶段应持续多长时间，也就是说，等待多长时间直至步骤c)的执行。

替代地，可以在循环泵吸期间重复地估算质量流，并且，当估算已经得出质量流的值低于阈值时，执行步骤c)。

此外，该任务通过一种制冷器具(尤其家用制冷器具)解决，该制冷器具包括至少一个暖式存放格和冷式存放格、制冷机和控制单元，在所述制冷机中，彼此并联的至少两个蒸发器与压缩机、液化器和布置在所述液化器与这些蒸发器之间的截止阀以串联方式连接为制冷剂回路，这些蒸发器分别用于冷却这些存放格中的各一个，所述控制单元用于控制压缩机的运行，在所述控制单元设置(尤其编程)用于实施以上所说明的方法。

此外，本发明的主题涉及一种计算机程序产品，具有程序代码单元，所述程序代码单元使得计算机有能力实施以上所说明的方法或者作为控制单元在如以上所说明的制冷器具中工作。

附图说明

从对实施例的随后的说明参照随附的绘图得出本发明的另外的特征和优点。附图示出：

图1示出根据本发明的制冷器具的方框图；

图2示出制冷器具的运行方法的流程图；

图3示出所述方法的细节；

图4示出所述细节的变型方案。

具体实施方式

图1示意性地示出具有至少一个暖式存放格1和冷式存放格2的家用制冷器具，所述暖式存放格1和所述冷式存放格2被共同的隔热壳体3包围。暖式存放格1可以例如是常规冷藏格，而冷式存放格2可以是冷冻格。制冷剂回路包括：调速式压缩机4、液化器5、阀组件6、第一节流部位7、第一蒸发器8、第二节流部位9、第二蒸发器10、止回阀11、T型件12以及抽吸管路13，其中：所述压缩机4能够在各种非零转速下运行；所述液化器5与压缩机4的压力接头连接；所述阀组件6具有与液化器5连接的入口和两个出口；所述第一节流部位7典型是连接到阀组件6的第一出口处的毛细管；所述第一蒸发器8与节流部位7的出口连接且用于冷却该暖式存放格1；所述第二节流部位9连接到阀组件6的第二出口处；所述第二蒸发器10与节流部位9的出口连接且用于冷却该冷式存放格2；所述止回阀11在第二蒸发器10的出口处；所述T型件12使第一蒸发器8的出口与止回阀11的出口连接；所述抽吸管路13使T型件12的出口与压缩机4的抽吸接头连接。

阀组件6支持第一状态、第二状态和第三状态，在所述第一状态下，所述阀组件6使其入口与第一出口连接起来，在所述第二状态下，所述阀组件6使入口与第二出口连接起来，在所述第三状态下，入口和两个出口相互分隔开。为此目的，所述阀组件6可以具有与截止阀15串联的换向阀14。

在这两个存放格1、2中，可以分别设置有风机16、17，以便驱动通过所涉及的存放格的蒸发器8、10的空气流，并且因此影响所涉及的蒸发器8、10的冷却功率。

为了对压缩机4和阀组件6的运行进行控制，控制电路18(优选是微处理器或者微控制器)与温度传感器19、20连接，这些温度传感器19、20布置在这些存放格1、2处，以便检测其温度。此外，控制电路18可以与周围环境温度传感器21、与用于检测相对较暖的存放格1的蒸发器8的温度的温度传感器19、与用于检测压缩机4的供给电流强度的电流强度传感器23和/或与用于检测压缩机4的转速的转速传感器24连接。

图2示出由控制电路18实施的运行方法的流程图。对该方法的说明是在这样的时刻开始：在所述时刻，在这两个格1、2中的任何一个中都不存在冷却需求，并且压缩机4因此已关断。阀组件6处于第三状态下，止回阀11是关闭的。这两个蒸发器8、10的温度与由其冷却的存放格1、2的温度大致相符；这些蒸发器8、10中的压力是制冷剂的与这些温度相应的蒸汽压力。止回阀11和阀组件6阻止了这些蒸发器8、10之间的压力补偿。

为了识别这些存放格1、2之一是否出现冷却需求，于是将由这些温度传感器19、20所测得的存放格温度T1、T2进行比较，该步骤S1如此程度地重复，直至这些存放格1、2之一上升超过接通阈值T1ein(或T2ein)。如果超过接通阈值T2ein(也就是说，当较冷的存放格2中存在着冷却需求时)，则接通压缩机4(S2)。只要较暖的蒸发器8包含液态制冷剂，那么随后由压缩机4所抽吸的制冷剂则首先来源于该较暖的蒸发器8。阀组件6立即转换到第二状态(S3)，以便将经压缩的且在液化器5中被液化的制冷剂供给至蒸发器10。由此所达到的运行状态被保持，直至存放格温度T2低于关断阈值T2aus为止(S4)。

当在步骤S1中被超过的接通阈值为T1ein时，同样地接通压缩机4(S5)，虽然对于压缩机4而言在这种情况下所选择的转速可能不同于在步骤S2中所调设的转速。如果在压缩机4的前一运行阶段中供给的蒸发器是蒸发器8，则能够认为的是，制冷剂已较早地从蒸发器10泵出，并且处于循环中的量足以使蒸发器8有效运行。在这种情况下，该方法立刻跳转至后续说明的步骤S7。否则，阀组件6保持在第三状态下，从而，由压缩机4所输送的制冷剂积聚在液化器5中。因为由此没有新鲜的制冷剂到达蒸发器8，因而在抽吸管路13中的压力如此程度地下降，直至低于蒸发器10中的压力为止，止回阀11被打开，并且制冷剂从蒸发器10被吸走。

如果在步骤S6中满足在下文中还更详细地解释的条件，那么控制电路18将阀组件6置于第一状态下(S7)，在液化器5中所积聚的制冷剂流出至第一蒸发器8，并且该第一蒸发器8开始使存放格1冷却。因为存放格1的温度比存放格2的温度高，因而从蒸发器8流出的制冷剂蒸汽的压力也比蒸发器10中的压力高。因此，止回阀11关闭，从而，蒸发器10不仅在其入口处而且在出口处都与其余的制冷剂回路解耦，并且在压缩机4、液化器5和蒸发器8之间循环的制冷剂量不再改变。

存放格1以这样的效率被冷却：该效率取决于正在循环的制冷剂量。如果该制冷剂量过少，则大部分制冷剂必须集中在液化器中，以便在该处能够构建出适合于液化的压力，并且仅仅存在着少量制冷剂可供给到蒸发器，所述制冷剂在低的压力和相应低的温度下蒸发。如果制冷剂量过高，则需要压缩机高的功率，以便在蒸发器8中维持合适的压力，并且以便将被吸走的制冷剂馈入到处于高压力下的液化器5中。因此，对于有效率的冷却运行，重要的是，这样选择用于将阀组件6转换到第一状态下的时刻，从而，与在步骤S5的时刻存在多少制冷剂被包含在第二蒸发器中无关地，制冷剂一方面分布到蒸发器10上而另一方面分布到其余的制冷剂回路上，这在每次重复本方法时在步骤S7的时刻都基本上是一样的。

这在步骤S6中通过对从蒸发器10吸走的制冷剂的质量流的估算实现。这种质量流越大，则暂时被包含在蒸发器10中的制冷剂量越大；简化地，可以认为的是，每单位时间被吸走的蒸汽量直接地与在蒸发器10中的液态制冷剂量成比例。此外，质量流相当于压缩机4的抽吸侧的体积流量与被抽吸的制冷剂的密度相乘。前者为由压缩机4的恒定的且已知的行程体积与其由转速传感器测得的转速所形成的乘积，后者可以根据制冷剂的蒸汽压力曲线基于蒸发器10的由温度传感器22所检测到的温度推导出。也就是说，控制电路18如在图3中所示出地测量蒸发器温度(S31)，由此求取出蒸发器10中的压力p(S32)并且将其与压缩机4的体积流量Q相乘，以便获得质量流

一旦在转速和蒸发器温度的重复测量过程中该质量流低于预先给定的极限值(S34)，那么就满足步骤S6的条件，并且控制单元将阀组件6切换到第一状态。

在对质量流的这种估算中，由此可能产生的问题在于：由于制冷剂从蒸发器10泵出，因而在蒸发器10中的制冷剂的蒸发温度下降，但是，所测得的蒸发器温度仅仅具有延迟地跟随该实际的蒸发温度。另一方面能够认为的是，在压缩机4开始运转的时刻，这两个温度还彼此相符。可以充分利用这个实际情况，其方式是，根据在图4中所示出的变型方案，质量流

仅仅直接地在压缩机4起动之后根据其在起动之后短时间所达到的稳定的转速n和在该时刻所测得的存放格2的温度T20或者蒸发器10的温度T22来估算(S41)。因为质量流

如以上所指定地可以认为与被包含在蒸发器10中的制冷剂的质量m成比例，因而对质量流

的了解足够用于估算还包含在蒸发器10中的质量m本身进而估算压缩机4的运行时间Δt(S42)，所述运行时间Δt是必需的，以便将该质量m降低到预先给定的值。一旦该经过了运行时间Δt(S43)，则在步骤S7中将阀布置组件6置于第一状态下。

在此，根据一种拓展方案，可以考虑在存放格2中由传感器22所检测到的温度。如果该温度低于关断阈值，则这可以推断出：最近进行了超级运行，进而在蒸发器10中存在相对大量的液态制冷剂，从而，相比于当存放格温度被测得处于接通值与关断值之间时，在上述情况下运行时间Δt在步骤S42中会被估算得更高。与之不同地，如果存放格温度高于接通值，这可以表明：不久之前存在较大量的新鲜的暖的冷藏物品装载在存放格2中，并且蒸发器10的液态制冷剂因此在很大程度上被消耗；在这种情况下，运行时间Δt在步骤S42中比在接通值与关断值之间的常规存放格温度下被估算得更低。

根据又一种拓展方案，可以考虑，制冷剂以这样的温度达到压缩机4，该温度不再是蒸发器温度，而是在经过抽吸管路13的路途上接近于周围环境温度。如果没有温度传感器直接地设置在压缩机4的抽吸接头处以测量到达该处的制冷剂的温度，则可以简化地假定该温度比由传感器21所测得的周围环境温度低了这样的值：该值与制冷器具的结构型式相关并且是恒定值(例如4-5℃)。因此，通过这样的方式估算质量流：压缩机4的体积流量不是如以上所说明地与在蒸发器温度情况下的密度相乘，而是与在压缩机4的抽吸接头处所测得的或所估算得到的温度情况下的密度相乘。

根据一种另外的变型方案认为的是，液化器5在压缩机4的运行期间的温度比周围环境温度高了10-20℃的范围内的恒定值(例如大约15℃)。这使得控制电路18能够从周围环境温度的测量值推导出不但在压缩机4的抽吸接头处而且在其压力接头处的压力。由用于压缩制冷剂的压缩机4带来的机械功率(等熵功率)与压力差和体积流量的乘积成比例。同时，该机械功率是被压缩机所消耗的电功率的、与结构型式相关的固定的百分率(典型为大约70％)。这意味着，质量流作为体积流量和密度的乘积，该乘积与压缩机4的电功率成比例，并且，当压缩机4的电功率下降到极限值以下时，则质量流低于极限值。因为供给电压可以被认为是恒定的，因此，在这种情况下，足够的是，控制电路18监测压缩机4的供给电流强度，并且，一旦该供给电流强度下降到与周围环境温度相关的极限值以下时，则实施步骤S6。

电功率的极限值与周围环境温度之间的相互关系可以根据经验求取并且存储在控制电路18的存储器中。

附图标记列表

1 (暖式)存放格

2 (冷式)存放格

3 壳体

4 压缩机

5 液化器

6 阀组件

7 (第一)节流部位

8 (第一)蒸发器

9 (第二)节流部位

10 (第二)蒸发器

11 止回阀

12 T型件

13 抽吸管路

14 换向阀

15 截止阀

16 风机

17 风机

18 控制电路

19 温度传感器

20 温度传感器

21 温度传感器

22 温度传感器

23 电流强度传感器

24 转速传感器

Claims (13)

1.一种用于运行制冷器具的方法，所述制冷器具包括至少一个暖式存放格和冷式存放格(1，2)以及制冷机，在所述制冷机中，彼此并联的至少两个蒸发器(8，10)与压缩机(4)、液化器(5)和布置在所述液化器与所述蒸发器之间的截止阀(15)以串联方式连接为制冷剂回路，所述蒸发器用于冷却所述存放格(1，2)中的分别一个，所述方法具有步骤：

a)判断在所述暖式存放格(1)中是否新出现冷却需求，并且，如果是，则

b)在截止阀(15)关闭的情况下运行所述压缩机(4)，以便使制冷剂积聚在所述液化器(5)中，

c)打开所述截止阀(15)，并且以所积聚的制冷剂加载所述暖式存放格(1)的蒸发器(8)，

其特征在于，

在步骤b)中，对经过所述压缩机(4)的质量流进行估算，并且根据所估算得出的质量流来确定出执行步骤c)的时刻。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

只有当在步骤a)的时刻之前最后被供给的存放格是所述冷式存放格(2)时，才执行步骤b)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

根据所述压缩机(4)的功率消耗来估算所述质量流。

4.根据权利要求3所述的方法，

其特征在于，

所述质量流相对于所述压缩机(4)的功率消耗以线性成比例的方式被估算。

5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

根据所述压缩机(4)的转速来估算所述质量流。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，

其特征在于，

所述质量流在如下假定条件下被估算：所述压缩机(4)的抽吸接头处的制冷剂的温度是所述冷式存放格(2)的蒸发器(10)中的制冷剂的蒸发温度。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，

其特征在于，

测量周围环境温度，并且

所述质量流在如下假定条件下被估算：所述压缩机(4)的抽吸接头处的制冷剂的温度以固定的差值低于周围环境温度。

8.根据以上权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

测量周围环境温度，并且

所述质量流在如下假定条件下被估算：所述压缩机(4)的压力接头处的压力相当于制冷剂在周围环境温度以固定的差值提高的情况下的饱和蒸汽压力。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，

其特征在于，

所述压缩机(4)的压力接头处的制冷剂的温度由所述压缩机的抽吸接头处的制冷剂的温度在如下假定条件下被推导出：在所述压缩机中以等熵方式发生状态变化。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，

其特征在于，

根据对所述质量流的估算，确定出直至执行步骤c)为止的等待时间。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，

其特征在于，

在所述压缩机(4)的运行阶段的过程中重复地估算所述质量流，并且

当所述估算已得出所述质量流的值低于阈值时，执行步骤c)。

12.一种制冷器具、尤其家用制冷器具，包括：

-至少一个暖式存放格和冷式存放格(1，2)，

-制冷机，在所述制冷机中，彼此并联的至少两个蒸发器(8，10)与压缩机(4)、液化器(5)和布置在所述液化器与所述蒸发器之间的截止阀(15)以串联方式连接为制冷剂回路，所述蒸发器用于冷却所述存放格(1，2)中的分别一个，和

-控制单元(18)，用于控制所述压缩机(4)的运行，

其特征在于，

所述控制单元(18)设置、尤其编程用于实施根据权利要求1至10中任一项所述的方法。

13.一种计算机程序产品，具有程序代码单元，所述程序代码单元使得计算机有能力实施根据权利要求1至11中任一项所述的方法或者作为控制单元(18)在根据权利要求12所述的制冷器具中工作。

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