CN1598447A - 复立多循环制冷系统冰箱及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冰箱，具体地说，涉及一种具有若干串、并行配置的制冷回路的压缩装置的冰箱，本发明提出的称为“复立多循环”的新型拓扑结构制冷系统成功的解决了制冷效率与冷冻关闭功能之间的矛盾，使正常使用状态下即冷藏、冷冻同时使用时，系统效率最佳，有效地降低耗电量。同时又能够实现关闭冷冻室功能，并可将冷藏室转化为不同星级的冷冻室使用，其包括主CPU、温度传感器和制冷循环回路，其中制冷循环回路由压缩机、冷凝器、主毛细管、冷冻蒸发器、冷藏蒸发器和回气管串联而成，制冷循环回路中冷冻蒸发器在先，冷藏蒸发器在后。

Description

复立多循环制冷系统冰箱及其控制方法

                              技术领域

本发明涉及一种冰箱，具体地说，涉及一种具有若干串、并行配置的制冷回路的压缩装置的冰箱。

                              背景技术

现有技术一：一般压缩式制冷系统冷藏冷冻箱，其制冷循环回路为单系统，参考附图1，压缩机1出气端接冷凝器2，后接节流毛细管3，毛细管3后接冷冻蒸发器4、冷藏蒸发器5，或先接冷藏蒸发器5，后接冷冻蒸发器4，最后经回气管6回到压缩机1。

现有技术一的工作原理是这样的：压缩机1开停由置于冷藏室的温度传感器控制。冷藏室的温度高于设定开机温度时，压缩机运行，两个间室的温度同时下降；低于设定停机温度时，压缩机停止运行。两个间室的温度同时回升。当冷藏室温度回升到设定开机温度时，再次开机，依次循环，使冷藏室温度保持在一定范围内。

这种系统结构简单，运行靠冷藏室温度控制，冷冻室温度不能独立控制，环境温度变化时，冷冻温度也跟随变化。一般情况下，夏季环境温度升高，冷冻室温度过低，消耗更多冷量；而冬季环境温度较低时，冷藏要求的开机率太低，冷冻室温度过高，一般解决办法是在冷藏室增加辅助加热装置，强迫循环启动，以降低冷冻室温度。显然，辅助加热装置多消耗额外能源。

现有技术二：传统的双系统拓扑，通常在前述先接冷藏后接冷冻拓扑结构的基础上，在冷凝器2末端接一电磁阀31入端，参考附图2，电磁阀31出口有两个，除一个接冷藏节流毛细管3外，另一出口端接冷冻辅助节流毛细管34，毛细管34末端接冷藏蒸发器5出口端和冷冻蒸发器4入口端，冷冻蒸发器4末端经回气管6接压缩机1回气端。

现有技术二的工作原理是这样的：压缩机1开停由置于冷藏室的温度传感器控制。冷藏室的温度高于设定开机温度时，压缩机运行，两个间室的温度同时下降；低于设定停机温度时，压缩机停止运行。两个间室的温度同时回升。当速冻或环境温度较低引起冷冻室温度升高时，可以启动冷冻辅助循环，单独降低冷冻室温度。与一般单系统循环回路相比，取消了辅助加热装置，在环境温度较低时，可节约能源。

该双系统冷藏冷冻箱的优势还在于可以关闭冷藏室，独立使用冷冻室。同时，该系统还具备大冷冻能力，这是因为冷冻室具有独立的毛细管节流控制装置。这一技术已普遍应用。

现有技术三：为解决关闭冷冻室，独立使用冷藏室需求，已有发明专利给出了一种并联拓扑结构，参考附图3。其特点是冷藏、冷冻采用了两个独立节流、蒸发制冷回路。这种拓扑结构简单，可以独立开关冷藏、冷冻制冷回路，节约能源。但其正常使用时，即冷藏、冷冻同时使用时，由于负载变化太大，蒸发压力、温度偏离最佳值较大，系统效率下降，耗电量增大。

                              发明内容

本发明提出的称为“复立多循环”的新型拓扑结构制冷系统成功的解决了制冷效率与冷冻关闭功能之间的矛盾，使正常使用状态下即冷藏、冷冻同时使用时，系统效率最佳，有效地降低耗电量。同时又能够实现关闭冷冻室功能，并可将冷藏室转化为不同星级的冷冻室使用。所谓“复立”，是指“复合”制冷系统回路和各间室温度“独立”控制。

本发明的冰箱的技术方案是这样的：其包括主CPU、温度传感器和制冷循环回路，其中制冷循环回路由压缩机、冷凝器、主毛细管、冷冻蒸发器、冷藏蒸发器和回气管串联而成，制冷循环回路中冷冻蒸发器在先，冷藏蒸发器在后；在冷凝器后串接电磁阀，该电磁阀有两个输出端，其一端与主毛细管连接，另一端连接冷藏辅助循环支路，冷藏辅助循环支路包括冷藏辅助毛细管，其与串联后的主毛细管和冷冻蒸发器相并联，连接在电磁阀和冷藏蒸发器之间。电磁阀为两位三通的一体阀，其分别与冷凝器、主毛细管和冷藏辅助毛细管连接。

电磁阀也可以设置为两个独立的电磁截止阀，一个连接在冷凝器和主毛细管之间，一个连接在冷凝器和冷藏辅助毛细管之间。

为降低冷藏室温度，变成冷冻室使用，扩展功能，辅助循环回路可以增加冷藏辅助蒸发器。

本发明的控制方法是这样的，其包括下列步骤：

1)冰箱通电，初始化，主CPU检测“冷冻关”是否激活，如果被激活，电磁阀就关断冷冻循环回路，同时接通冷藏辅助循环支路，然后根据冷藏室温度对冰箱的温度进行控制，然后回开始；如果“冷冻关”未被激活，电磁阀就接通冷冻循环回路，同时关断冷藏辅助循环支路，然后进入步骤2)

2)检测冷藏室和冷冻室温度，当冷藏室温度或者冷冻室温度高于设定开机温度时，压缩机启动；若冷冻室温度过低而冷藏室温度高于设定开机温度时，电磁阀关断冷冻循环回路，接通冷藏辅助循环支路，为冷藏室降温，至设定温度，然后回步骤1)。

                              附图说明

图1是现有技术一的结构方框图；

图2是现有技术二的结构方框图；

图3是现有技术三的结构方框图；

图4是本发明的实施例1的结构方框图；

图5是本发明实施例例2的结构方框图；

图6是本发明实施例例3的结构方框图；

                             具体实施方式

实施例1：

附图4给出了本发明的一个典型系统拓扑结构，其与传统双系统(参考附图2)不同之处在于在回路中冷冻蒸发器在先，冷藏蒸发器在后。冷凝器2接电磁阀31入端，电磁阀31出口有两个，除一个接主毛细管3外，另一出口端接冷藏辅助毛细管32，冷藏辅助毛细管32末端接冷冻蒸发器41出口端和冷藏蒸发器51入口端，冷藏蒸发器51末端经回气管6接压缩机1回气端。

所述本发明制冷剂循环系统是这样流动的：

冰箱开机后，压缩机开始运转，制冷剂经压缩机1压缩成高压气体排出，经冷凝器2冷凝后，流过电磁阀31。温度传感器检测冷冻室和冷藏室的温度，当冷冻室和冷藏室同时要求开机时，CPU就控制电磁阀31掷于冷冻开、冷藏关位置，制冷剂经压缩机1压缩成高压气体排出，经冷凝器2冷凝后，流过电磁阀31。制冷剂经主毛细管3节流，成为低压低温液体。液体在冷冻蒸发器41中部分蒸发成低温气体，吸收冷冻室F热量。未完全蒸发的液体流入冷藏蒸发器51继续蒸发，吸收冷藏室R热量，最后完全蒸发成低温气体，经回气管6升温后吸入压缩机1，形成循环；此时冷藏、冷冻同时参与循环，可作为常规意义下的冰箱使用。由于系统负载为冷藏冷冻串联负载，是稳定不变的，制冷系统循环效率可以在目标环境温度下匹配至最佳状态，有效地提高能源转换效率。

当冷藏室内有大量的食品需要的冷量比较多时，CPU就控制电磁阀31掷于冷冻开、冷藏辅助循环开位置，参考附图3，制冷剂经压缩机1压缩成高压气体排出，经冷凝器2冷凝后，流过电磁阀31。制冷剂经主毛细管3节流，成为低压低温液体。液体在冷冻蒸发器41中部分蒸发成低温气体，吸收冷冻室F热量。未完全蒸发的液体流入冷藏蒸发器51继续蒸发，吸收冷藏室R热量。同时，制冷剂经冷藏辅助循环节流毛细管32节流，成为低压低温液体。液体在冷藏蒸发器51中蒸发成低温气体，吸收冷藏室R热量。最后完全蒸发成低温气体，经回气管6升温后吸入压缩机1，形成循环；此时可以将冷藏室温度拉低，一是实现快速冷却功能，二是可以实现将冷藏室转换为冷冻室使用功能。特别适合于阶段性大量存储冷冻食品使用。调整电磁阀31冷藏开关的时间，可以调整冷藏室冷冻温度深度。这也是一个非常适合中国人使用习惯的、非常实用的功能。

当冷冻室已经达到设定的温度而冷藏室还没有达到设定温度时，CPU就控制电磁阀31掷于冷冻关、冷藏辅助循环开位置，制冷剂经冷藏辅助循环节流毛细管32节流，成为低压低温液体。液体在冷藏蒸发器51中蒸发成低温气体，吸收冷藏室R热量。最后完全蒸发成低温气体，经回气管6升温后吸入压缩机1，形成循环；此时冷冻蒸发器不参与制冷循环，所有冷量来自冷藏，可作为冷藏箱使用，大幅度降低耗电量，节约能源。这是一个非常实用的功能。

本专利所述电磁阀31设置为两位三通的一体阀。

本专利所述冰箱，冷藏蒸发器51和冷冻蒸发器41包含单一蒸发器和用于相同或不同温度间室多个蒸发器串联的组合。

本专利所述冰箱典型匹配策略如下：

压缩机运行主控制采用冷藏温度传感器，系统匹配原则为目标环境温度(如，25摄氏度，也可以是其他温度，根据目标市场的环境平均温度或冰箱设计的气候类型定)下，同时达到冷藏目标温度(如，5摄氏度)、冷冻目标温度(如，-18摄氏度)，以最大限度的提高制冷剂循环系统效率，使冰箱在冷藏、冷冻同时使用的一般目标环境温度下达到最佳节能目的。

本专利所述冰箱典型温度控制策略如下：由于环境温度升高或冷藏负载变化，使冷藏温度升高到一定量(冷藏目标温度+X)，可以接通冷藏辅助循环回路电磁阀开关运行，使冷藏室温度单独下降，达到冷藏目标温度。而冷冻温度降低超过一定量(冷冻目标温度-Y)时，可以关断冷冻电磁阀开关，切断冷冻循环回路，减少能量损失。一般情况下，X为1～3摄氏度，Y为2～5摄氏度。

本专利所述冰箱典型温度控制程序框架如下：

程序清零START，检测是否“冷冻关”激活，如被激活，电磁阀关断冷冻循环回路，接通冷藏辅助循环回路。是一个“冷藏”单循环回路，根据“冷藏室”设定温度运行，温度设定范围可以较大。

如果“冷冻关”未被激活，电磁阀接通冷冻循环回路，关断冷藏辅助循环回路。检测冷藏室和冷冻室温度，当冷藏室温度或冷冻室温度高于设定开机温度时，压缩机启动。若冷冻室温度过低(冷冻目标温度-Y)而冷藏室温度高于设定开机温度时，电磁阀关断冷冻循环回路，接通冷藏辅助循环回路，为冷藏室降温。

实施例2：

参见附图5本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的电磁阀为两个独立电磁截止阀，一个连接在冷凝器和毛细管之间，一个连接在冷凝器和冷藏辅助毛细管之间，它们分别对冷冻循环回路和冷藏辅助循环支路进行控制，其他同实施例1。

实施例3：

参见附图6本实施例与上述实施例区别在于增加了冷藏辅助蒸发器，可以进一步拉低冷藏室温度，使其转化为冰温室、一星级、二星级冷冻室使用，温度设定范围可以较大。

专利所述冰箱，包含但不限于抽屉式和层架式家用冷藏冷冻电冰箱，无论冷藏室和冷冻室的位置在上、下或者左、右。

Claims (6)

1、一种复立多循环制冷系统冰箱，其包括主CPU、温度传感器和制冷循环回路，其中制冷循环回路由压缩机、冷凝器、主毛细管、冷冻蒸发器、冷藏蒸发器和回气管串联而成，其特征在于：制冷循环回路中冷冻蒸发器在先，冷藏蒸发器在后；在冷凝器后串接电磁阀，该电磁阀有两个输出端，其一端与主毛细管连接，另一端连接冷藏辅助循环支路。

2、根据权利要求1所述的复立多循环制冷系统冰箱，其特征在于：冷藏辅助循环支路包括冷藏辅助毛细管，其与串联后的主毛细管和冷冻蒸发器相并联，连接在电磁阀和冷藏蒸发器之间。

3、根据权利要求1所述的复立多循环制冷系统冰箱，其特征在于：冷藏辅助循环支路包括辅助毛细管和与其串联的辅助冷藏蒸发器。其与串联后的主毛细管和冷冻蒸发器相并联，连接在电磁阀和冷藏蒸发器之间。

4、根据权利要求1所述的复立多循环制冷系统冰箱，其特征在于：电磁阀为两位三通的一体阀，其分别与冷凝器、主毛细管和冷藏辅助毛细管连接。

5、根据权利要求1所述的复立多循环系统冰箱，其特征在于：电磁阀为两个独立的电磁截止阀，一个连接在冷凝器和主毛细管之间，一个连接在冷凝器和冷藏辅助毛细管之间。

6、一种复立多循环制冷系统冰箱的控制方法，其包括下列步骤：

1)冰箱通电，初始化，主CPU检测“冷冻关”是否激活，如果被激活，电磁阀就关断冷冻循环回路，同时接通冷藏辅助循环支路，然后根据冷藏室温度对冰箱的温度进行控制，然后回开始；如果“冷冻关”未被激活，电磁阀就接通冷冻循环回路，同时关断冷藏辅助循环支路，然后进入步骤2)

2)检测冷藏室和冷冻室温度，当冷藏室温度或者冷冻室温度高于设定开机温度时，压缩机启动；若冷冻室温度过低而冷藏室温度高于设定开机温度时，电磁阀关断冷冻循环回路，接通冷藏辅助循环支路，为冷藏室降温，至设定温度，然后回步骤1)。

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