CN114562848A - 带湿度调节功能的冰箱制冷系统、冰箱以及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种带湿度调节功能的冰箱制冷系统、冰箱以及控制方法。制冷系统包括压缩机、冷凝器、气液分离器、蒸发冷凝器、冷冻蒸发器、冷藏蒸发器、电子膨胀阀、冷冻毛细管和湿度传感器；湿度传感器用于检测冷藏室的湿度；压缩机出口经冷凝器与气液分离器进口连通；气液分离器上端出口依次经蒸发冷凝器、冷冻毛细管、冷冻蒸发器、蒸发冷凝器后与压缩机进口连通；下端出口依次经电子膨胀阀、冷藏蒸发器、蒸发冷凝器后与压缩机进口连通。与现有技术相比，本发明的制冷系统使用非共沸冷媒，冷藏蒸发器和冷冻蒸发器的蒸发温度可单独调控，通过调节电子膨胀阀的开度调节冷藏蒸发器的冷媒流量，改变冷藏蒸发器的蒸发温度，实现冷藏室湿度的调节。
Description
技术领域
本发明涉及冰箱技术领域，尤其涉及一种带湿度调节功能的冰箱制冷系统、冰箱以及控制方法。
背景技术
食品的保鲜不仅体现在控温方面，还有控湿需求。而食品的保湿或加湿，主要和相对湿度有关；相对湿度低，蔬果类食品极易失水变质，影响食物品质。
现有家用冰箱一般采用接通加湿装置、风道结构及送风控制等方式实现间室的湿度控制，但是加湿装置会增加成本、结构复杂、可靠性低、水质要求高等缺点。
而传统的双温双系统中，由于系统压力平衡和单冷媒的特性，在通过降低冷藏蒸发器蒸发温度来实现冷藏除湿的过程中，冷藏间室温度可能会过低。
发明内容
针对上述现有技术中冰箱是湿度控制的不足，本发明的目的在于提供一种带湿度调节功能的冰箱制冷系统，其可在确保冷藏温度的同时，调节冷藏室湿度。
一种带湿度调节功能的冰箱制冷系统，包括压缩机、冷凝器、气液分离器、蒸发冷凝器、冷冻蒸发器、冷藏蒸发器、电子膨胀阀、冷冻毛细管和湿度传感器；所述湿度传感器用于检测冷藏室的湿度；压缩机的出口经所述冷凝器与所述气液分离器的进口连通；所述气液分离器具有下端出口和上端出口；所述上端出口依次经蒸发冷凝器、冷冻毛细管、冷冻蒸发器、蒸发冷凝器后与压缩机的进口连通；所述下端出口依次经电子膨胀阀、冷藏蒸发器、蒸发冷凝器后与压缩机的进口连通。
本发明的制冷系统可适于使用非共沸冷媒共同制冷，冷藏蒸发器和冷冻蒸发器的蒸发温度可单独调节控制，在确保冷藏温度的同时，调节冷藏室湿度。通过调节电子膨胀阀的开度，可调节通向冷藏蒸发器的冷媒流量，改变冷藏蒸发器的蒸发温度，从而实现冷藏室湿度的调节。
优选地，还包括旁通毛细管，所述下端出口的管路分为两路，一路依次经电子膨胀阀、冷藏蒸发器、蒸发冷凝器后与压缩机的进口连通；一路依次经旁通毛细管、蒸发冷凝器后与压缩机的进口连通。通过设置具有旁通毛细管的旁路，可使冷冻蒸发器实现较低温控制。
优选地，所述旁通毛细管的出口管路和所述冷藏蒸发器的出口管路两者交汇后连通蒸发冷凝器，再经蒸发冷凝器与压缩机的进口连通。如此，可使两路冷媒混合后再进入蒸发冷凝器，与气液分离器上端开口流出的冷媒换热。
优选地，所述旁通毛细管的出口管路、所述冷藏蒸发器的出口管路以及所述冷冻蒸发器的出口管路三者交汇后连通蒸发冷凝器，再经蒸发冷凝器与压缩机的进口连通。如此，可使三路冷媒混合后再进入蒸发冷凝器，与气液分离器上端开口流出的冷媒换热。
优选地，所述冷凝器与所述气液分离器进口的连接管路上还设置有防凝管。增设防凝管可以有效防止冰箱表面凝露。
优选地，所述冷凝器与所述气液分离器进口的连接管路上还设置有干燥过滤器。增设干燥过滤器可过滤掉制冷剂中夹带的杂质，以保证毛细管不被脏堵。
优选地，所述冰箱制冷系统采用非共沸冷媒，冷凝后的冷媒在所述气液分离器被分离，高沸点的液态冷媒从所述气液分离器的下端出口流出，低沸点冷媒从所述气液分离器的上端出口流出。使用非共沸冷媒共同制冷，冷藏蒸发器和冷冻蒸发器的蒸发温度可单独调节控制，从而实现冷藏温度和湿度同时保证。
本发明还提供了一种冰箱，包括如上所述的带湿度调节功能的冰箱制冷系统。
本发明还提供了一种如上所述的带湿度调节功能的冰箱制冷系统的控制方法，包括以下步骤：
检测冷藏室的湿度，并判断冷藏室的湿度与目标湿度的大小；
当冷藏室的湿度大于目标湿度时，调小电子膨胀阀的开度，减少通向冷藏蒸发器的流量，降低冷藏蒸发器蒸发温度至露点温度以下，实现除湿；
当冷藏室的湿度小于目标湿度时，调大电子膨胀阀的开度，增加通向冷藏蒸发器的流量，升高冷藏蒸发器蒸发温度至露点温度以上，实现控湿。
优选地，还包括逐步调节电子膨胀阀的开度并记录对应的冷藏蒸发器蒸发温度，从而建立冷藏蒸发器蒸发温度与电子膨胀阀开度的映射关系的步骤；当冷藏室的湿度大于目标湿度且冷藏室的温度与目标温度的差值小于第一预设温差值时，根据冷藏蒸发器蒸发温度与电子膨胀阀开度的映射关系，调节膨胀阀的开度，使冷藏蒸发器蒸发温度降低且冷藏蒸发器蒸发温度与冷藏室温度的差值不大于第二预设温差值，以实现更精确的控制冷藏室的温度和湿度。其中，第一预设温差值可设置为1℃～3℃，例如1℃、2℃、3℃等；第二预设温差值可设置为15℃～20℃，如15℃、20℃等。
与现有技术相比，本发明的制冷系统采用非共沸冷媒作为制冷剂，经过冷凝器冷凝后的制冷剂进入气液分离器内，在气液分离器内混合冷媒被分离，高沸点的液态冷媒从气液分离器的下端出口流出后，经电子膨胀阀进入冷藏蒸发器进行换热；而从气液分离器上端口出来的低沸点冷媒流经冷冻蒸发器制冷回路；由于存在两种非共沸冷媒共同制冷，冷藏蒸发器和冷冻蒸发器的蒸发温度可单独调节控制，在确保冷藏温度的同时，调节冷藏室湿度。因此，通过调节电子膨胀阀的开度，可调节通向冷藏蒸发器的冷媒流量，改变冷藏蒸发器的蒸发温度，从而实现冷藏室湿度的调节。
上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
附图说明
在下文中将基于仅为非限定性的实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1为本发明一实施例提供的带湿度调节功能的冰箱制冷系统的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的带湿度调节功能的冰箱制冷系统的控制方法的流程图。
附图标记说明：
1、压缩机；2、冷凝器；3、气液分离器；4、蒸发冷凝器；5、冷冻蒸发器；6、冷藏蒸发器；7、电子膨胀阀；8、旁通毛细管；9、冷冻毛细管；10、防凝管；11、干燥过滤器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本发明中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
理论上，调节冷藏蒸发器的蒸发温度降低，可直接使冷藏室的温度较低，空气中的水分凝结，降低间室的湿度；相反，冷藏蒸发器的蒸发温度升高，可以减少水分凝结，实现控湿功能。但传统的双温双系统中，由于系统压力平衡和单冷媒的特性，在通过降低冷藏蒸发器蒸发温度来实现冷藏除湿的过程中，冷藏间室温度可能会过低。
如图1示意性地示出了本发明提供的一种带湿度调节功能的冰箱制冷系统(以下简称制冷系统)，图1中箭头方向为冷媒流动的方向。以下所描述的部件之间的连通可以通过管路进行连通。制冷系统主要包括压缩机1、冷凝器2、气液分离器3、蒸发冷凝器4、冷冻蒸发器5、冷藏蒸发器6、电子膨胀阀7、冷冻毛细管9和湿度传感器(图中未示出)。湿度传感器设置在冷藏室内，其用于检测冷藏室的湿度。气液分离器3具有一个进口和两个出口，两口出口分别为下端出口和上端出口。压缩机1的出口经冷凝器2与气液分离器3的进口连通。气液分离器3的上端出口依次经蒸发冷凝器4、冷冻毛细管9、冷冻蒸发器5、蒸发冷凝器4后与压缩机1的进口连通。气液分离器3的下端出口依次经电子膨胀阀7、冷藏蒸发器6、蒸发冷凝器4后与压缩机1的进口连通。
本发明的制冷系统采用非共沸冷媒作为制冷剂。经过冷凝器2冷凝后的制冷剂进入气液分离器3内，在气液分离器3内混合冷媒被分离，高沸点的液态冷媒从气液分离器3的下端出口流出后，经电子膨胀阀7进入冷藏蒸发器6进行换热；而从气液分离器3上端口出来的低沸点冷媒流经冷冻蒸发器5制冷回路；由于存在两种非共沸冷媒共同制冷，冷藏蒸发器6和冷冻蒸发器5的蒸发温度可单独调节控制，从而实现冷藏温度和湿度同时保证。因此，通过调节电子膨胀阀7的开度，可调节通向冷藏蒸发器6的冷媒流量，改变冷藏蒸发器6的蒸发温度，从而实现冷藏室湿度的调节。
优选地，使冷藏蒸发器6的出口管路与冷冻蒸发器5的出口管路交汇后连通蒸发冷凝器4，再经由蒸发冷凝器4与压缩机1的进口连通。冷藏蒸发器6流出的冷媒和冷冻蒸发器5中流出的冷媒两者在交汇后的管路中混合，混合后的冷媒与气液分离器3上端开口流出的冷媒在蒸发冷凝器4中换热，提高换热效率。
为了使冷冻蒸发器5实现较低温控制，优选地，增设一旁路，旁路上设置旁通毛细管8，该旁路与电子膨胀阀7和冷藏蒸发器6组成的通路相并联。该优选方案中，气液分离器3的下端出口的管路分为两路，一路依次经电子膨胀阀7、冷藏蒸发器6、蒸发冷凝器4后与压缩机1的进口连通；一路依次经旁通毛细管8、蒸发冷凝器4后与压缩机1的进口连通。优选地，旁通毛细管8的出口管路和冷藏蒸发器6的出口管路两者交汇后连通蒸发冷凝器4，再经蒸发冷凝器4与压缩机1的进口连通。更优选地，旁通毛细管8的出口管路、冷藏蒸发器6的出口管路以及冷冻蒸发器5的出口管路三者交汇后连通蒸发冷凝器4，再经蒸发冷凝器4与压缩机1的进口连通。
经过冷凝器2冷凝后的制冷剂进入气液分离器3内，在气液分离器3内混合冷媒被分离，高沸点的液态冷媒从气液分离器3的下端出口流出后被一分为二：一路，经电子膨胀阀7进入冷藏蒸发器6进行换热，另一路经过旁通毛细管8节流降温降压后与在冷藏蒸发器6换热后的冷媒混合；而从气液分离器3上端口出来的低沸点冷媒流经冷冻蒸发器5制冷回路；由于存在两种非共沸冷媒共同制冷，冷藏蒸发器6和冷冻蒸发器5的蒸发温度可单独调节控制，从而实现冷藏温度和湿度同时保证。因此，调节冷媒流经冷藏蒸发器6通路的电子膨胀阀7开度，调节通向冷藏蒸发器6的流量，改变冷藏蒸发器6的蒸发温度，从而实现湿度调节。
在上述方案的基础上，在冷凝器2与气液分离器3进口的连接管路上增设防凝管10和/或干燥过滤器11。增设防凝管10可以有效防止冰箱表面凝露；增设干燥过滤器11可过滤掉制冷剂中夹带的杂质，以保证毛细管不被脏堵。
本发明提供的制冷系统可应用于冰箱中，使冰箱具有湿度调节功能，可在其可在确保冷藏温度的同时，调节冷藏室湿度。
本发明还提供了一种带湿度调节功能的冰箱制冷系统的控制方法，该控制方法可用于控制本发明提供的带湿度调节功能的冰箱制冷系统。如图2所示，带湿度调节功能的冰箱制冷系统的控制方法包括以下步骤：
步骤S1：检测冷藏室的湿度，并判断冷藏室的湿度与目标湿度的大小；
步骤S2：当冷藏室的湿度大于目标湿度时，调小电子膨胀阀7的开度，减少通向冷藏蒸发器6的流量，降低冷藏蒸发器6蒸发温度至露点温度以下，加快间室空气水分凝结，实现除湿；
步骤S3：当冷藏室的湿度小于目标湿度时，调大电子膨胀阀7的开度，增加通向冷藏蒸发器6的流量，升高冷藏蒸发器6蒸发温度至露点温度以上，减少间室水分流失，实现控湿。
其中，露点温度可以根据目标温度和目标湿度来计算。
通过调节制冷系统中电子膨胀阀7的开度，实现在调节湿度的同时，确保温度的控制。冷藏室控温需要冷藏蒸发器蒸发温度与冷藏室的温度有一定的温差。为了更精确的控制冷藏室的温度和湿度，优选地，在步骤S1之前，还包括逐步调节电子膨胀阀7的开度并记录对应的冷藏蒸发器蒸发温度，从而建立冷藏蒸发器蒸发温度与电子膨胀阀7开度的映射关系的步骤。当冷藏室的湿度大于目标湿度且冷藏室的温度与目标温度的差值小于第一预设温差值时(例如，第一预设温差值可设置为2℃)，冷藏室的温度与目标温度较接近，根据冷藏蒸发器蒸发温度与电子膨胀阀7开度的映射关系，调节膨胀阀的开度，从而使冷藏蒸发器蒸发温度降低且冷藏蒸发器蒸发温度与冷藏室温度的差值不大于第二预设温差值(例如，第二预设温差值可设置为20℃)，避免冷藏蒸发器蒸发温度与冷藏室温度的差值过大。当冷藏室的湿度小于目标湿度且冷藏室的温度与目标温度的差值小于第一预设温差值时，冷藏室的温度与目标温度较接近，根据冷藏蒸发器蒸发温度与电子膨胀阀7开度的映射关系，调节膨胀阀的开度，从而使冷藏蒸发器蒸发温度升高且冷藏蒸发器蒸发温度与冷藏室温度的差值不大于第二预设温差值。
最后应说明的是：以上实施方式及实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式及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：其依然可以对前述实施方式或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实施方式或实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种带湿度调节功能的冰箱制冷系统，其特征在于，包括压缩机、冷凝器、气液分离器、蒸发冷凝器、冷冻蒸发器、冷藏蒸发器、电子膨胀阀、冷冻毛细管和湿度传感器；所述湿度传感器用于检测冷藏室的湿度；压缩机的出口经所述冷凝器与所述气液分离器的进口连通；所述气液分离器具有下端出口和上端出口；所述上端出口依次经蒸发冷凝器、冷冻毛细管、冷冻蒸发器、蒸发冷凝器后与压缩机的进口连通；所述下端出口依次经电子膨胀阀、冷藏蒸发器、蒸发冷凝器后与压缩机的进口连通。
2.据权利要求1所述的带湿度调节功能的冰箱制冷系统，还包括旁通毛细管，所述下端出口的管路分为两路，一路依次经电子膨胀阀、冷藏蒸发器、蒸发冷凝器后与压缩机的进口连通；一路依次经旁通毛细管、蒸发冷凝器后与压缩机的进口连通。
3.据权利要求2所述的带湿度调节功能的冰箱制冷系统，所述旁通毛细管的出口管路和所述冷藏蒸发器的出口管路两者交汇后连通蒸发冷凝器，再经蒸发冷凝器与压缩机的进口连通。
4.据权利要求2所述的带湿度调节功能的冰箱制冷系统，所述旁通毛细管的出口管路、所述冷藏蒸发器的出口管路以及所述冷冻蒸发器的出口管路三者交汇后连通蒸发冷凝器，再经蒸发冷凝器与压缩机的进口连通。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的带湿度调节功能的冰箱制冷系统，其特征在于，所述冷凝器与所述气液分离器进口的连接管路上还设置有防凝管。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的带湿度调节功能的冰箱制冷系统，其特征在于，所述冷凝器与所述气液分离器进口的连接管路上还设置有干燥过滤器。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的带湿度调节功能的冰箱制冷系统，其特征在于，所述冰箱制冷系统采用非共沸冷媒，冷凝后的冷媒在所述气液分离器被分离，高沸点的液态冷媒从所述气液分离器的下端出口流出，低沸点冷媒从所述气液分离器的上端出口流出。
8.一种冰箱，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的带湿度调节功能的冰箱制冷系统。
9.一种如权利要求1-7中任一项所述的带湿度调节功能的冰箱制冷系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测冷藏室的湿度，并判断冷藏室的湿度与目标湿度的大小；
当冷藏室的湿度大于目标湿度时，调小电子膨胀阀的开度，减少通向冷藏蒸发器的流量，降低冷藏蒸发器蒸发温度至露点温度以下，实现除湿；
当冷藏室的湿度小于目标湿度时，调大电子膨胀阀的开度，增加通向冷藏蒸发器的流量，升高冷藏蒸发器蒸发温度至露点温度以上，实现控湿。
10.根据权利要求9所述的带湿度调节功能的冰箱制冷系统的控制方法，其特征在于，还包括逐步调节电子膨胀阀的开度并记录对应的冷藏蒸发器蒸发温度，从而建立冷藏蒸发器蒸发温度与电子膨胀阀开度的映射关系的步骤；当冷藏室的湿度大于目标湿度且冷藏室的温度与目标温度的差值小于第一预设温差值时，根据冷藏蒸发器蒸发温度与电子膨胀阀开度的映射关系，调节膨胀阀的开度，使冷藏蒸发器蒸发温度降低且冷藏蒸发器蒸发温度与冷藏室温度的差值不大于第二预设温差值。
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