CN1322291C - 制冷设备和制冷设备的工作方法 - Google Patents

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Abstract

在一个制冷设备里面具有两个通过设置在一个公共的制冷剂循环(3，4，5，6)里面的蒸发器(4，5)进行制冷的温度区(1，2)，对其中的第一温度区(1)配有一个鼓风扇(9)，为了保持温度区(1，2)的温度在其各理论范围里面制冷剂循环(3，4，5，6)根据在其中一个温度区中测得的温度断续地运行。所述鼓风扇(9)也断续地运行，其中这样确定所述制冷剂循环(3，4，5，6)和鼓风扇(9)的运行和静止状态，使制冷剂循环(3，4，5，6)的运行状态至少部分地与鼓风扇(9)的静止状态重合。

Description

制冷设备和制冷设备的工作方法
本发明涉及一种制冷设备，它具有两个通过设置在一个公共制冷剂循环里的蒸发器进行制冷的温度区，本发明还涉及这种制冷设备的工作方法。
对于制冷设备由于通过门孔的空气交换使水份进入到制冷设备内部。这些水份凝结在低于露点的表面上。对于高配置的制冷设备更多地采用玻璃板作为放置面，在这些放置面上冷凝的水份特别显而易见。但是水份同样也冷凝在冷的物品上，由此例如当物品包裹在纸里面时，物品可能直接受到影响。这种问题主要在温带温度下或在高环境温度下发生在高空气湿度的地带或天气状况下，即一般主要发生在亚热带/地中海到热带的气候条件下。为了防止或限制这种结露，将多个排风扇装入制冷设备的制冷室里面。由这些风扇产生快速地空气流动减少结露。
但是通过风扇产生的增强气流也导致在表面上增加传热量。因此热和水份在制冷室内部更快地交换，这将在制冷室里产生一个本身所希望的温度和空气湿度的均匀分布。
所增加的气流速度也增强了制冷室与使其制冷的蒸发器之间的热交换。即，在蒸发器中循环的制冷剂蒸发温度提高，并且蒸发器的制冷效率在不改变蒸发器尺寸的情况下大于没有风扇的制冷设备。
但是，当一个用于防止结露的风扇要用于具有两个温度区的制冷设备中的时候，存在问题，其中两个温度区通过一个设置在公共制冷剂循环里面的蒸发器进行制冷。因为两个蒸发器被相同的制冷剂流先后通流，根据制冷剂循环是否运行，两个蒸发器只能同时制冷或不制冷。具有一个制冷剂循环和两个不同温度区的制冷设备一般只通过在一个温度区中的恒温器进行调节。这个恒温器一般位于高温度区。而在较冷的第二温度区中的温度被迫取决于恒温器的调节或制冷剂循环的运行时间，这个运行时间是为了在第一温度区中保持期望的温度所必需的。通过适当地设计热交换器的尺寸可以使第二区的温度在确定的范围里进行“调节”，但是它取决于在每种情况下制冷剂循环的运行时间，这个运行时间是为了保持在第一温度区的理论温度所必需的。即，在第二温度区中的温度与在第一温度区中的温度受到相同参数的影响并取决于那里所选择的温度调节。除了使用频率和负荷以外环境温度属于主要的影响参数。对于低环境温度制冷剂循环的运行时间不再能够满足对更低的温度区提供足够的制冷。
如果在较高温度的温度区中配有一个风扇，则可以这样计算蒸发器的尺寸，在通过气流相应地改进热交换效率的同时减小更热温度区的蒸发器尺寸。但是这一点还不能解决上述问题。过小的蒸发器反而导致附加的问题，由于制冷物品可能对有效制冷效率产生不利影响，制冷物品阻塞风扇与蒸发器之间的空气流动路径。当出现这个问题时，蒸发器的运行时间延长，运行时间需要保证在较热温度区中的理论温度，较冷的温度区过冷并增加能耗。
为了在较低的环境温度下在两个温度区中使温度分别保持在一个理论温度，由EP-0-959 311已知一个解决方案，在较高的温度区中配有一个加热元件，它在这种情况下运行，即，当在更低温度区中获得的温度超过理论的极限值的时候，以便人为地在高温度区增加一个附加的热量，这个热量使得制冷剂循环运转，以便将两个温度区一起制冷到一个所期望的温度范围。但是这个方法不能完全令人满意，因为它使制冷设备的功率消耗增加。
本发明要解决的技术问题是，提出一种制冷设备的工作方法和一种制冷设备，它们允许一个风扇在制冷设备的一个温度区里运行，而不必为此过于减小在这个温度区中的蒸发器尺寸。
这个技术问题通过一种制冷设备的工作方法得以解决，该制冷设备具有两个通过设置在一个公共的制冷剂循环里面的蒸发器进行制冷的温度区，对其中的第一温度区配有一个鼓风扇，为了保持温度区的温度在其各理论范围里面，制冷剂循环根据在其中一个温度区中测得的温度断续地运行，并且所述鼓风扇断续地运行，并且这样确定所述制冷剂循环和鼓风扇的运行和静止状态，使制冷剂循环的运行状态至少部分地与鼓风扇的静止状态重合，或者制冷剂循环和鼓风扇交替运行，其特征在于，根据制冷设备的环境温度确定所述鼓风扇和制冷剂循环同时运行的制冷设备运行时间的长短。
本发明还提供一种制冷设备，它有两个通过设置在一个公共的制冷剂循环里面的蒸发器进行制冷的温度区，对其中的第一温度区配有一个鼓风扇，该制冷设备还具有一个控制装置，为了保持温度区的温度在其各理论范围里面，制冷剂循环根据在其中一个温度区中测得的温度断续地运行，其中所述控制装置使鼓风扇断续地运行，使制冷剂循环的运行状态至少部分地与鼓风扇的静止状态重合，或者使制冷剂循环和鼓风扇交替运行，其特征在于，这样校准所述控制装置，使得根据制冷设备的环境温度确定所述鼓风扇和制冷剂循环同时运行的制冷设备运行时间的长短。
通过鼓风扇的断续运行，其中鼓风扇的静止状态至少部分地与制冷剂循环的运行状态重合，使得至少在重合期间蒸发器上的热交换效率与在没有鼓风扇的制冷设备中是相同的，但是在其余的对制冷设备运行时间绝大部分有意义的时间里鼓风扇是有效地，以防止结露。
按照本发明的特别简单的结构规定，所述鼓风扇只在制冷剂循环的静止状态工作。这个解决方案与常见的具有两个被一个制冷剂循环制冷的温度区的恒温调节制冷设备相比实际上无需附加地调节费用。
按照一个改进方案也存在着鼓风扇和制冷剂循环同时运行的可能，但是对于制冷设备运行时间的长短取决于制冷设备的环境温度。在此环境温度就越高，同时运行的时间就越长。通过这种方式在两个温度区中相互实现一定程度的温度去耦；在高环境温度情况下，即，从外部传递到两个温度区的热量是高的并且为了在较热的温度区保持理论的温度所必需的制冷剂循环运行时间长到可能使较冷的温度区产生过冷的危险，通过制冷剂循环和鼓风扇的同时运行改进蒸发器的有效性，使得所需的制冷剂循环的运行时间短于没有鼓风扇的运行时间。而对于较低的环境温度制冷剂循环和鼓风扇的运行具有更微小甚至根本没有差别，因此实现制冷剂循环的长运行时间，它们足以对较低的温度区也具有足够的制冷。
另一可选择或补充的方法是，测量在制冷设备两个温度区里的温度，其中所测得的一个温度用于确定制冷剂循环的运行状态而另一温度用于确定鼓风扇和制冷剂循环同时运行的制冷设备运行时间的长短。
本发明的其它特征和优点由下面结合附图的实施方式的阐述给出。附图中：
图1为按照本发明的第一简单设计方案的制冷设备方框图；
图2为一个类似的制冷设备方框图，它表示本发明的另一改进方案；
图3为时间图，表示按照图2的制冷设备的制冷剂循环和鼓风扇的运行时间；
图4为一个由图2中的制冷设备控制单元所施行的控制方法的流程图。
图1为一个组合制冷设备的示意图，本发明研究这种制冷设备。一个冷藏室1和一个冷冻室2构成制冷设备的两个温度区。一个制冷剂循环包括一个压缩机3，它将被压缩的制冷剂先后输送到冷冻室2以及冷藏室1的两个蒸发器4，5，还包括一个热交换器6，在制冷剂又回到压缩机3里面之前，在蒸发器4，5中降压的制冷剂流过热交换器。压缩机3的运行通过一个开关8控制，其接通位置由一个设置在冷藏室1里面的温度传感器7控制。开关8具有两个开关位置，其中在两个开关位置中的一个位置为压缩机3供电而在另一位置为设置在冷藏室1里面的鼓风扇9供电。通过开关8保证，压缩机3与鼓风扇9从不同时的、而是准确地交替(gegentakt)运行。因此在制冷剂循环运行期间，在各种情况下在冷藏室中都产生由于对流引起的缓慢气流，使得蒸发器5的有效性与不存在鼓风扇9时是相同的。因此该蒸发器5可以具有大的面积，并且不存在由于制冷物品在冷藏室1分布不畅顺使蒸发器5大范围地阻塞并造成失效的危险。另一方面当压缩机3断开时，鼓风扇9总是运行，因此有效地避免所不期望的在冷藏室1中的储存表面和冷藏物品结露。
对于在图2中所示的按照本发明的制冷设备通过一个控制单元10替换开关8。这个控制单元10与一个设置在冷藏室1里面的温度传感器7一起承担起图1中恒温器7和开关8的结构功能。但是控制单元10附加地还与一个外部温度传感器12和/或一个冷冻室温度传感器13连接。因为两个温度传感器12，13不必同时存在，因此在这些传感器与控制单元10之间的连接在图中用虚线表示。
变型首先要考虑存在冷藏室温度传感器7和外部温度传感器12。
图3对于这种结构简示出对于三个不同的由传感器12测得的在坐标轴c上所示的外部温度Ta，Tb，Tc，制冷剂循环(坐标轴a)和鼓风扇(坐标轴b)的运行和静止状态。
在低的外部温度Ta情况下从外部进入冷藏室和冷冻室的热量是微少的，并且压缩机3前后衔接的运行状态的时间间隔相对较长。为了保证在这种情况下也使冷冻室具有足够的制冷，必需的压缩机运行时间还不应另外通过鼓风扇9的运行缩短。因此鼓风扇和压缩机精确地推挽(交替)运行。
在较高的外部温度Tb情况下压缩机前后衔接的运行状态之间的时间间隔缩短，而压缩机运行状态在制冷设备的整个运行时间中的份量增加。但是冷冻室2的制冷需求与冷藏室的制冷需求不以相同的比例增加，因此对于过长的压缩机运行时间存在冷冻室2过冷的危险。但是这种危险在这里由此得到避免，即，在压缩机3运行状态期间鼓风扇通过一个工作比d接通和断开，其中工作比d的准确数值取决于所测得的外部温度。通过在压缩机3运行状态里面短暂的鼓风扇运行缩短压缩机的运行状态，使进入冷冻室2的制冷量为一个适当的数值。
在更高的外部温度Tc情况下这个工作比d最终达到数值1，即，鼓风扇9连续运行，而与压缩机3是否运行无关。
适当的d数值作为外部温度的函数可以根据试验获得并例如以表格的形式存储在控制单元10里面。
借助于图4的流程图描述一种可选择的在具有冷冻室温度传感器13的制冷设备中的工作方法。首先在步骤S1确定一个工作比d的起始值d0。这个数值可以任意选择，因为在制冷设备运行过程中这个数值相对于一个有利的数值收敛。
当制冷室温度T1的一个检测S2给出，这个温度超过允许温度区间的上边缘T1 +时，则控制单元10接通制冷剂循环(S3)；同时鼓风扇9以确定的工作比d驱动(S4)。这一点一直持续到一个检测S5给出，温度T1达到或超过允许的冷藏室1温度区间的下限T1 -。
接着检验，冷冻室2的温度T2是否也位于允许的区间里面。如果超过其上限T2 +(S6)，则表示，冷冻室没有供给足够的制冷量，因此期望制冷剂循环更长的运行时间。因此在步骤S7减少工作比d，以准确地实现这一点。反过来在步骤S8中证实，温度T2下降到允许区间的下限T2 -，则在步骤S9中增加工作比d。如果温度T2位于区间[T2 -，T2 +]，则工作比是合适的并保持不变。
接着控制返回到步骤S2。通过这种方式在制冷剂循环的多个运行状态过程中相对于一个数值收敛工作比，该数值保证冷冻室受检测地制冷，并且当例如由于环境温度变化冷冻室的制冷需求变化时，则工作比d自动补偿这种变化的需求。
在步骤S9或S7中增加或减少的步宽可以根据T2与区间[T2 -，T2 +]中的一个温度，例如(T2 -，T2 +)/2之间的差值成比例地确定，以便对于大的理论偏差快速收敛d而对于小的理论偏差实现细微的调节，这种调节不会导致d的振荡。
当然也可以对制冷设备不仅配有外部温度传感器12而且配有冷冻室温度传感器13。这一点能够分别对于外部温度的各个数值通过在图4中所示的方法实现工作比d适配性并将对于不同的外部温度所获得的工作比数值存储在控制单元10。这样控制单元10可以在外部温度变化时，只要获得这个变化，则分别对于这个外部温度调整测得的工作比d并通过这种方式实现快速调节冷冻室温度。

Claims (9)

1.制冷设备的工作方法，该制冷设备具有两个通过设置在一个公共的制冷剂循环(3，4，5，6)里面的蒸发器(4，5)进行制冷的温度区(1，2)，对其中的第一温度区(1)配有一个鼓风扇(9)，其中为了保持温度区(1，2)的温度在其各理论范围里面，制冷剂循环(3，4，5，6)根据在其中一个温度区中测得的温度断续地运行，并且所述鼓风扇(9)断续地运行，并且这样确定所述制冷剂循环(3，4，5，6)和鼓风扇(9)的运行和静止状态，使制冷剂循环(3，4，5，6)的运行状态至少部分地与鼓风扇(9)的静止状态重合，或者制冷剂循环和鼓风扇交替运行，其特征在于，根据制冷设备的环境温度确定所述鼓风扇(9)和制冷剂循环(3，4，5，6)同时运行的制冷设备运行时间的长短。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述鼓风扇(9)的运行状态至少部分地与制冷剂循环(3，4，5，6)的静止状态重合。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述鼓风扇(9)只在制冷剂循环(3，4，5，6)的静止状态运行。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，环境温度越高，所述同时运行时间越长。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，根据一个在一个温度区(1)中测得的温度确定所述制冷剂循环运行状态的持续时间，并且根据在另一个温度区(2)中测得的温度确定所述鼓风扇(9)和制冷剂循环(3，4，5，6)同时运行的制冷设备运行时间的长短。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二温度区(2)具有一个比第一温度区(1)更低的温度理论范围，并且在第二温度区(2)中测得的温度越高，同时运行的时间越短。
7.一种制冷设备，具有两个通过设置在一个公共的制冷剂循环(3，4，5，6)里面的蒸发器(4，5)进行制冷的温度区(1，2)，对其中的第一温度区(1)配有一个鼓风扇(9)，该制冷设备还具有一个控制装置(8，10)，为了保持温度区(1，2)的温度在其各理论范围里面，制冷剂循环(3，4，5，6)根据在其中一个温度区(1)中测得的温度断续地运行，其中所述控制装置(8，10)使鼓风扇(9)断续地运行，使制冷剂循环(3，4，5，6)的运行状态至少部分地与鼓风扇(9)的静止状态重合，或者使制冷剂循环和鼓风扇交替运行，其特征在于，这样校准所述控制装置(8，10)，使得根据制冷设备的环境温度确定所述鼓风扇(9)和制冷剂循环(3，4，5，6)同时运行的制冷设备运行时间的长短。
8.如权利要求7所述的制冷设备，其特征在于，一个用于获取制冷设备环境温度的传感器(12)与控制装置(10)连接。
9.如权利要求7或8所述的制冷设备，其特征在于，一个用于在各温度区(1，2)中获取温度的传感器(7，13)分别与控制装置(10)连接。
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