CN115789981A - 冰箱及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冰箱及其控制方法。所述冰箱采用自复叠系统，包括气液分离器，所述气液分离器分离出的低沸点冷媒经冷凝蒸发器和第三节流装置到冷冻蒸发器换热,所述气液分离器分离出的高沸点冷媒通过电子切换阀经第一支路和/或第二支路后与低沸点冷媒汇合进入所述冷凝蒸发器换热，之后返回压缩机循环。本发明能够在满足冰箱冷藏室温度需求的前提下，大范围调节湿度，满足冷藏室中高、中、低湿度需求。

Description

冰箱及其控制方法

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种温湿度智能控制的冰箱及其控制方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，冰箱产品简单的温度控制及分区已不再能满足消费者多元化、个性化的食物储藏需求。针对这一问题，市场上多系统冰箱、真空气调保鲜冰箱应运而生。这些冰箱均能在一定程度上满足客户的食物储藏需求，但仍然存在以下问题：

1.结构复杂，成本较高。为满足控湿要求，在冰箱产品上额外增加加湿除湿装置，不仅会导致结构复杂，间室可利用空间被压缩，增加冰箱成本，而且，增加以上装置势必会导致冰箱的可靠性降低。

2.无法同时满足大范围调温控湿的需求。市场上多系统冰箱冷藏室的蒸发温度相对于蔬菜水果来讲是过低的，同时风冷方式很难满足高湿度的储存需求。

发明内容

本发明提出一种温湿度智能控制的冰箱及其控制系统，以解决现有技术中存在的额外增加加湿除湿装置导致的结构复杂、成本高,且无法同时满足大范围调温控湿的技术问题。

本发明提出的冰箱采用自复叠系统，包括气液分离器，其分离出的低沸点制冷剂经冷凝蒸发器和第三节流装置到冷冻蒸发器换热,其分离出的高沸点制冷剂通过电子切换阀经第一支路和/或第二支路后与低沸点冷媒汇合进入所述冷凝蒸发器换热，之后返回压缩机循环。

优选地，所述第一支路上设有第一节流装置，所述第二支路上依次设有第二节流装置、第一冷藏蒸发器和第二冷藏蒸发器。

优选地，所述第一冷藏蒸发器采用直冷式蒸发器，位于冷藏室下部，所述第二冷藏蒸发器位于冷藏室上部，采用翅片式蒸发器并配有冷藏风机。

进一步地，所述冷藏室的下部设有内循环风机，用于将冷藏室上部的风送往下部。

进一步地，所述冷藏室还包括冷藏面罩，所述第一冷藏蒸发器、所述第二冷藏蒸发器、所述冷藏风机以及所述内循环风机均设置在所述冷藏面罩后面。

进一步地，所述第一冷藏换热器和所述第二冷藏换热器之间设有隔板，所述内循环风机通过风道与冷藏室上部连通。

优选地，所述第一节流装置、所述第二节流装置和所述第三节流装置均采用电子膨胀阀。

优选地，所述自复叠系统采用的非共沸制冷剂为R600a和R32的混合物。

本发明提出的冰箱控制方法，当冷藏室有很高的湿度需求时，采用第一冷藏蒸发器供冷；当冷藏室有很低或没有湿度需求时，采用第二冷藏蒸发器供冷；当冷藏室有中等湿度需求时，采用第一冷藏蒸发器和第二冷藏蒸发器联合供冷，从冷藏室上部吹出的相对高温低湿的空气与下部低温高湿的空气混合，满足冷藏室的温湿度需求。

本发明提出的冰箱控制方法，包括以下工况：

(1)当冷藏室没有湿度需求或低湿度需求时，关闭内循环风机，打开冷藏风机，通过调节冷藏风机的转速和第二节流装置的开度，使第二冷藏蒸发器的温度T₂满足需求；

(2)当冷藏室有高湿度需求时，调节第二节流装置的开度，使第一冷藏蒸发器的温度T₁满足需求，第二冷藏蒸发器的温度T₂满足需求，同时关闭冷藏风机，开启内循环风机；

(3)当冷藏室有中等的湿度需求时，打开冷藏风机和内循环风机，根据目标状态点得到露点温度T_L,并根据露点温度调节第二节流装置的开度，使第一冷藏蒸发器温度T₁满足要求；根据目标状态点以及露点T_L得到送风温度Ts及风量，调节冷藏风机的转速使第二冷藏蒸发器的温度T₂满足要求。

优选地，所述露点温度T_L通过目标温度T_o和目标湿度φ_o在焓湿图上找到状态点，然后沿等含湿量d_o得到露点温度。

在工况(1)中，所述第二冷藏蒸发器的温度T₁为目标温度与第一误差值之差，T₁＝T_o-Δt₁。

在工况(2)中，第一冷藏蒸发器的温度T₁为目标温度与第二误差值之差，T₁＝T_o-Δt₂，第二冷藏蒸发器的温度T₂为小于等于目标温度与第三误差值之差，T₂≤T_o-Δt₃。

在工况(3)中，第一冷藏蒸发器的温度T₁为露点温度与第四误差值之差，T₁＝T_L-Δt₄，第二冷藏蒸发器的温度T₂为送风温度与第五误差值之差，T₂≤T_s-Δt₅。

与现有技术相比，本发明提出的温湿度智能控制的冰箱及其控制方法无需在冰箱产品上增加额外的加湿除湿装置，结构简单，而且能够在满足冷藏室温度需求的前提下，大范围调节湿度，满足冷藏室中高、中、低湿度需求。

附图说明

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明提出的冰箱自复叠系统原理图；

图2是本发明冰箱冷藏室的示意图；

图3是本发明冰箱的控制流程图。

其中：1压缩机、2冷凝器、3气液分离器、4电子切换阀、5第一节流装置、6第二节流装置、7第一温度传感器、8第一冷藏蒸发器、9第二冷藏蒸发器、10第二温度传感器、11第三节流装置、12冷冻蒸发器、13冷凝蒸发器、14冷藏面罩、15隔板、16冷藏室、17内循环风机、18冷藏风机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。应当理解，以下具体实施例仅用以解释本发明，并不对本发明构成限制。

自复叠制冷循环是将较大的总温差分割成两段或若干段，根据每段的温区选择适宜的制冷剂循环，然后将它们叠加起来，用高温级的制冷量来承担低温级的冷凝负荷，从而获取较低制冷温度的方式。

本发明将非共沸自复叠系统应用于冰箱,如图1所示，本发明提出的冰箱包括通过管路连通的压缩机1、冷凝器2和气液分离器3，气液分离器的底部通过管道与电子切换阀4连通，电子切换阀4可控制地与并联的第一支路19和第二支路20连通，第一支路上设有第一节流装置5，第二支路上依次设有第二节流装置6、第一冷藏蒸发器8和第二冷藏蒸发器9。气液分离器3上部通过第三支路21依次与冷凝蒸发器13、第三节流装置11和冷冻蒸发器12连通。气液分离器分离出的高沸点制冷剂经第一支路19和/或第二支路20后与冷冻蒸发器12出来的低沸点制冷剂汇合进入冷凝蒸发器13换热，之后返回压缩机1循环。

图2是本发明冰箱冷藏室的示意图。第一冷藏蒸发器8采用直冷式蒸发器，位于冷藏室16的下部，第二冷藏蒸发器9采用翅片式风冷蒸发器并配有冷藏风机18，位于冷藏室的上部。冷藏室的下部设有内循环风机17，用于将冷藏室上部的风送往下部，与第一蒸发器设置部位进行换热。

冷藏室面对门的一侧还设有冷藏面罩14，第一冷藏蒸发器8、第二冷藏蒸发器9、冷藏风机18以及内循环风机17均设置在冷藏面罩后面。第一冷藏换热器8和第二冷藏换热器9之间设有隔板15，内循环风机通过风道与冷藏室上部连通。

该实施例中第一节流装置、第二节流装置和第三节流装置均采用电子膨胀阀。非共沸制冷剂为R600a和R32的混合物。

工作时，压缩机1排出的高温高压气体送至冷凝器2，冷凝后的液体制冷剂进入气液分离器3，其中高沸点液态制冷剂从气液分离器3下部到电子切换阀4，电子切换阀根据具体情况控制第一支路19和第二支路20的通断。第一支路主要用于调节制冷剂进入第二支路的量，起旁通作用，当冰箱仅冷冻室有制冷需求、冷藏室无制冷需求时，电子切换阀4切换到第一支路。流入第二支路的制冷剂经第二节流装置6节流后依次在第一冷藏换热器8和第二冷藏换热器9中与空气换热，之后与经过第一节流装置5的制冷剂汇合流向冷凝蒸发器13。气液分离器3上部分离出的气态低沸点制冷剂经第三支路21上的冷凝蒸发器13、第三节流装置11到冷冻蒸发器12换热，之后与来自第一支路和第二支路的高沸点制冷剂汇合进入冷凝蒸发器13，换热后回到压缩机。

本发明提出的控制方法能大范围调节冷藏室的湿度：当冷藏室有很高的湿度需求时，冷藏风机不运作、内循环风机运作，此时冷藏室采用直冷方式供冷，也就是通过第一冷藏蒸发器供冷；当冷藏室有很低或没有湿度需求时，内循环风机不运作、冷藏风机运作，此时冷藏室供冷方式为风冷；当冷藏室有中等湿度需求时，冷藏风机、内循环风机均运作，从冷藏风机吹出的相对高温低湿的风与下部第一冷藏蒸发器部位换热后的低温高湿的空气按一定比例混合，即可满足冷藏室的温度需求和中等的湿度需求。

图2为本发明提出的自复叠系统控制方法的流程图，具体包括以下工况：

首先获取目标温度To和目标湿度φo；

当冷藏室没有湿度需求或低湿度需求，有温度要求时，内循环风机17关闭，冷藏风机18打开，调整冷藏风机转速R₁,调节第二节流装置6的开度，使第二冷藏蒸发器9的第二温度传感器温度T₂满足T₂＝To-Δt₁，此时冷却方式为风冷，能够使冷藏室维持低湿度状态，同时依靠风机的开停可以满足冷藏室的温度需求；

当冷藏室有温度需求以及高湿度需求时，调节第二节流装置6的开度，使第一冷藏蒸发器8的第一温度传感器温度T₁满足T₁＝To-Δt₂，第二冷藏蒸发器9的温度传感器温度T₂满足T₂≤To-Δt₃，同时关闭冷藏风机18，开启内循环风机17，此时冷却方式为直冷，能够保持冷藏室高湿度状态，同时满足冷藏室的温度需求；

当冷藏室既有温度需求，又对湿度有中等需求时，打开冷藏风机18和内循环风机17，由目标温度To和目标湿度φo在焓湿图上找到目标状态点，然后沿等含湿量do线得到露点温度T_L,调节第二节流装置的开度，使第一温度传感器温度T₁满足T₁＝T_L-Δt₄；根据目标状态点以及露点温度T_L得到需要的送风温度Ts以及风量，调节冷藏风机转速R₂，使T₂＝Ts-Δt₅。此时，第一冷藏蒸发器8附近的低温高湿空气和风冷的第二冷藏蒸发器吹出的高温低湿的风按一定比例混合，满足冷藏室的温湿度需求。

使用本发明提出的温湿度智能控制的自复叠冰箱系统及控制方法，能够满足冷藏室温度需求的前提下，同时满足间室高、中、低湿度需求。

以上所述仅为本发明的具体实施方式。应当指出的是，凡在本发明构思的精神和框架内所做出的任何修改、等同替换和变化，都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种冰箱，其特征在于，所述冰箱采用自复叠系统，包括气液分离器，其分离出的低沸点制冷剂经冷凝蒸发器和第三节流装置到冷冻蒸发器换热,其分离出的高沸点制冷剂通过电子切换阀经第一支路和/或第二支路后与低沸点冷媒汇合进入所述冷凝蒸发器换热，之后返回压缩机循环。

2.如权利要求1所述的冰箱，其特征在于，所述第一支路上设有第一节流装置，所述第二支路上依次设有第二节流装置、第一冷藏蒸发器和第二冷藏蒸发器。

3.如权利要求2所述的冰箱，其特征在于，所述第一冷藏蒸发器采用直冷式蒸发器，位于冷藏室下部，所述第二冷藏蒸发器位于冷藏室上部，采用翅片式蒸发器并配有冷藏风机。

4.如权利要求3所述的冰箱，其特征在于，所述冷藏室的下部设有内循环风机，用于将冷藏室上部的风送往下部。

5.如权利要求4所述的冰箱，其特征在于，所述冷藏室还包括冷藏面罩，所述第一冷藏蒸发器、所述第二冷藏蒸发器、所述冷藏风机以及所述内循环风机均设置在所述冷藏面罩后面。

6.如权利要求3所述的冰箱，其特征在于，所述第一冷藏换热器和所述第二冷藏换热器之间设有隔板，所述内循环风机通过风道与冷藏室上部连通。

7.如权利要求2所述的冰箱，其特征在于，所述第一节流装置、所述第二节流装置和所述第三节流装置均采用电子膨胀阀。

8.如权利要求1所述的冰箱，其特征在于，所述自复叠系统采用的非共沸制冷剂为R600a和R32的混合物。

9.权利要求1至8任一项所述冰箱的控制方法，其特征在于，当冷藏室有很高的湿度需求时，采用第一冷藏蒸发器供冷；当冷藏室有很低或没有湿度需求时，采用第二冷藏蒸发器供冷；当冷藏室有中等湿度需求时，采用第一冷藏蒸发器和第二冷藏蒸发器联合供冷，从冷藏室上部吹出的相对高温低湿的空气与下部低温高湿的空气混合，满足冷藏室的温湿度需求。

10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，包括以下工况：

(1)当冷藏室没有湿度需求或低湿度需求时，关闭内循环风机，打开冷藏风机，通过调节冷藏风机的转速和第二节流装置的开度，使第二冷藏蒸发器的温度T₂满足需求；

(2)当冷藏室有高湿度需求时，调节第二节流装置的开度，使第一冷藏蒸发器的温度T₁满足需求，第二冷藏蒸发器的温度T₂满足需求，同时关闭冷藏风机，开启内循环风机；

(3)当冷藏室有中等的湿度需求时，打开冷藏风机和内循环风机，根据目标状态点得到露点温度T_L,并根据露点温度调节第二节流装置的开度，使第一冷藏蒸发器温度T₁满足要求；根据目标状态点以及露点T_L得到送风温度Ts及风量，调节冷藏风机的转速使第二冷藏蒸发器的温度T₂满足要求。

11.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述露点温度T_L通过目标温度T_o和目标湿度φ_o在焓湿图上找到状态点，然后沿等含湿量d_o得到露点温度。

12.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，在工况(1)中，所述第二冷藏蒸发器的温度T₁为目标温度与第一误差值之差，T₁＝T_o-Δt₁。

13.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，在工况(2)中，第一冷藏蒸发器的温度T₁为目标温度与第二误差值之差，T₁＝T_o-Δt₂，第二冷藏蒸发器的温度T₂为小于等于目标温度与第三误差值之差，T₂≤T_o-Δt₃。

14.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，在工况(3)中，第一冷藏蒸发器的温度T₁为露点温度与第四误差值之差，T₁＝T_L-Δt₄，第二冷藏蒸发器的温度T₂为送风温度与第五误差值之差，T₂≤T_s-Δt₅。

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