CN1995877A - 冰箱 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种冰箱。该冰箱包括：压缩机，其压缩制冷剂；冷凝器，其将压缩的制冷剂与外部空气进行热交换；膨胀部件，其使热交换后的制冷剂膨胀；冷凝管，其将该冷凝器和该膨胀部件相互连接；蒸发器，其将膨胀的制冷剂与冷藏室或者冷冻室中的冷空气进行热交换；以及吸入管，其将该蒸发器和该压缩机相互连接，并与该冷凝管相配合以允许该冷凝管与该吸入管之间进行热交换。
Description
技术领域
本发明涉及一种冰箱，尤其是涉及一种具有改进的制冷循环的冰箱，所述改进的制冷循环能够通过有效利用在将制冷剂通过冷凝器导入膨胀阀的过程中所浪费的热能而减小电力消耗并提高性能系数(COP)。
背景技术
冰箱是一种用于冷藏或者冷冻食物以储存食物的电气设备。
通常，冰箱可以分为：冷冻室顶置型冰箱，其中冷冻室和冷藏室(chillingchamber)上下隔开，且冷冻室位于上部而冷藏室位于下部；冷冻室底置型冰箱，其中冷藏室和冷冻室上下隔开，且冷冻室位于下部而冷藏室位于上部；并排型冰箱，其中冷藏室和冷冻室左右隔开。
具体而言，并排型冰箱具有向两侧打开的冷冻室门和冷藏室门。与其它类型的冰箱相比，并排型冰箱的容积相对较大，并具有多种功能。因此，近年来并排型冰箱已经被广泛地应用。
许多现有技术的冰箱为暴露式(exposure type)冰箱，其中冷凝器暴露于外部。也就是说，沿连接冷凝器和毛细管的管流动的制冷剂的温度维持在大约40至45℃，而且沿连接蒸发器和压缩机的吸入管流动的制冷剂的温度维持在大约零下25℃至30℃。另外，在现有技术的冰箱中，为了提高COP，将吸入管的一部分设计为与毛细管相接触。即，当热量从毛细管传递至吸入管时，吸入管的温度升高以预热导向压缩机的制冷剂，从而减小了压缩功(compressing work)。压缩功的减小增加了COP，并减小了电力消耗。
然而，在制冷循环中，由从冷凝器流向毛细管的制冷剂产生的热量浪费至周围空气。即，不能有效利用在经过冷凝器的制冷剂流向毛细管的过程中所排出的热量，从而产生周期性的微小损失。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种冰箱，其基本上消除了由于现有技术的局限和缺点所导致的一个或多个问题。
本发明的目的在于提供一种具有改进的制冷循环的冰箱，所述改进的制冷循环能够通过有效利用在将制冷剂通过冷凝器导入膨胀阀的过程中所浪费的热能而减小电力消耗并改进性能系数(COP)。
本发明的其它优点、目的和特征将在下述说明书中部分地描述，并且对于本领域的普通技术人员而言，在研究了下述内容之后将部分地变得清楚，或者其可以从本发明的实践中获知。通过在所撰写的说明书、其权利要求书以及附图中所特别指出的结构，可以实现和获得本发明的目的和其它优点。
为了实现这些目的和其它优点并根据本发明的意图，正如在此具体实施和广泛描述的，本发明提供了一种冰箱，其包括：压缩机，其压缩制冷剂；冷凝器，其将压缩的制冷剂与外部空气进行热交换；膨胀部件，其使热交换后的制冷剂膨胀；冷凝管，其将该冷凝器和该膨胀部件相互连接；蒸发器，其将膨胀的制冷剂与冷藏室或者冷冻室中的冷空气进行热交换；以及吸入管，其将该蒸发器和该压缩机相互连接，并与该冷凝管相配合以允许该冷凝管和该吸入管之间进行热交换。
在本发明的另一方案中提供了一种冰箱，该冰箱包括：压缩机，其压缩制冷剂；冷凝器，其将压缩的制冷剂与外部空气进行热交换；膨胀阀，其使冷凝的制冷剂膨胀；以及蒸发器，其将膨胀的制冷剂与冷藏室或者冷冻室中的冷空气进行热交换，其中该吸入管的连接至该压缩机的入口的一部分与冷凝管的连接至该冷凝器的出口的一部分接触，以允许该冷凝管和该吸入管之间进行热交换。
在本发明的又一方案中提供了一种冰箱，该冰箱包括：吸入管，其将蒸发器和压缩机相互连接；膨胀部件，其与沿该吸入管流动的制冷剂进行热交换；以及冷凝管，其在该膨胀部件的入口处与沿该吸入管流动的制冷剂进行热交换。
在本发明的再一方案中提供了一种冰箱，该冰箱包括：多个管，所述多个管相互连接，以使经过蒸发器之后流向压缩机的入口的制冷剂能够与经过膨胀部件的制冷剂和/或经过冷凝器的制冷剂进行热交换，但不混合。
根据本发明，在压缩过程中有效地利用了从经过该冷凝器的制冷剂排出的废热，从而减小了压缩功并提高了COP。
而且，由于压缩功的减小，所以能够减小用于驱动压缩机的电力消耗。
另外，由于将使冷凝器和毛细管相互连接的管与吸入管以螺旋形状结合，因此热交换面积增加，从而提高了机器室的空间效率，由此减小了冰箱的整体体积。
应理解的是，本发明前面的概括性说明和以下的详细说明均是示范性和解释性的，并且旨在对所请求保护的本发明提供进一步的解释。
附图说明
所包含的附图提供对本发明的进一步理解，其被并入到本申请中并构成本申请的一部分，所述附图示出了本发明的具体实施例并与文字说明一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1为根据本发明实施例的冰箱制冷系统的示意图；
图2为根据本发明实施例的制冷系统中第二热交换部的立体图，该第二热交换部形成在吸入管的与冷凝管相接触的部分上；以及
图3是示出在本发明的制冷系统的运行过程中制冷剂的相变的P-H曲线图。
具体实施方式
现将详细参考本发明的优选实施例，其实例在附图中示出。然而，本发明可以多种形式实施，且不应当将本发明解释为受限于在此所阐述的实施例；而且，提供这些实施例是为了使本发明的公开完全和充分，且向本领域的技术人员充分传递本发明的原理。
图1为根据本发明实施例的冰箱制冷系统的示意图。
参见图1，根据本发明实施例的具有制冷系统的冰箱10包括：冷凝管，经过冷凝器的制冷剂沿该冷凝管流动；以及吸入管，待导入压缩机中的制冷剂沿该吸入管流动。冷凝管与吸入管相互接触以进行热交换。
冰箱10包括：压缩机11，其压缩制冷剂；冷凝器12，由压缩机11压缩为高温高压的制冷剂导入该冷凝器12中；毛细管14，其将经过冷凝器12的高温高压制冷剂冷却为低温低压制冷剂；蒸发器15，在经过毛细管14时被转化为两相状态(液态和气态)的制冷剂导入该蒸发器15中，以与冷冻室和冷藏室中的冷空气进行热交换；相分离器16，其将经过蒸发器15的制冷剂分离为气体和液体。
另外，冰箱10还包括：干燥器13，其介于冷凝器12与毛细管14之间；冷凝管17，其将冷凝器12和干燥器13相互连接；以及吸入管18，其将相分离器16连接至压缩机11。另外，吸入管18具有与毛细管14接触以进行热交换的第一热交换部191，以及与冷凝管17接触以进行热交换的第二热交换部192。
使用上述冰箱，吸入管18从毛细管14和冷凝管17接收热量，以使流向压缩机11的制冷剂的温度升高。随着流向压缩机11的制冷剂温度的升高，压缩机的压缩功减小。在这一点上，由于热量从毛细管14传递至吸入管18，因此蒸发器15的入口处的制冷剂的温度降低。从而，冰箱中的冷空气与蒸发器15中的制冷剂之间的热交换量增加。由此，减少了用于使冷空气的温度降低至目标温度的时间。另外，沿冷凝管17流动的制冷剂的热量释放至吸入管18，从而增加了液化的制冷剂量。因此，与现有技术的冰箱相比，将空气导入毛细管14中的几率减小。
现将更详细地阐述本发明的冰箱中的根据上述制冷循环变化的制冷剂相(refrigerant phase)和COP。
图2为根据本发明实施例的制冷循环中的第二热交换部的立体图，该第二热交换部形成在吸入管的与冷凝管相接触的部分上。
参见图2，第二热交换部192通过冷凝管17与吸入管18之间的螺旋(helix)或螺线(spiral)接触而形成。
即，由于冷凝管17和吸入管18之间相互接触，因此从冷凝管17排出的废热传递至吸入管18。这里，与毛细管14和吸入管18之间的接触类似，冷凝管17可以与吸入管线性接触。然而，为了减少电力消耗，优选地，冷凝管17和吸入管18的长度均为大约80-100cm。因此，当冷凝管17与吸入管线性接触时，难以在机器室中为冷凝管17和吸入管18提供空间。为了解决这个问题，将冷凝管17和吸入管18以螺旋或螺线形状盘绕。在这种情况下，冷凝管17和吸入管18的长度减小到几乎与干燥器13的长度相同的10-12cm。因此，能够在机器室中充分获得用于容置第二热交换部192的空间。这里，冷凝管17和吸入管18之间的接触部可以螺旋盘绕、或者在多个位置处弯曲或弯折。
可以使冷凝管17穿过吸入管18的内部延伸，以代替冷凝管17和吸入管18的相互接触。在这种情况下，优选地，吸入管18中的制冷剂沿着与冷凝管17中制冷剂的流动方向相反的方向流动，以提高热交换效率。
即，由于冷凝管17穿过吸入管18的内部延伸，因此经由冷凝管17排出的废热充分地传递至沿吸入管18流动的制冷剂，从而将热传递率增加到100％，因此与吸入管和冷凝管的外表面互相接触的情况相比，显著减小了电力消耗。
另外，当冷凝管17和吸入管18以螺旋形状盘绕时，通过适当地调整所述螺旋的直径，可以在有限的机器室内将冷凝管17和吸入管18之间的接触面积增加到最大水平。
图3是示出在本发明的制冷系统运行过程中制冷剂的相变的P-H曲线图。
参见图3，在理想的制冷循环中，经过压缩、冷凝、膨胀以及蒸发过程的制冷剂经过a-b-c-d。
现将对制冷循环中的制冷剂循环进行描述，制冷剂由压缩机11压缩至高温和高压。压缩的制冷剂流进冷凝器12，以通过与外界空气进行热交换而相变为液态。经过冷凝器12的液态制冷剂经过干燥器13被导向毛细管14。这里，流进毛细管14的制冷剂中所包含的水分由干燥器除去。
同时，导入毛细管14的制冷剂通过节流过程(throttling process)相变为低温低压的两相状态(即，气态和液态)。然后，两相状态的制冷剂被导入蒸发器15中，并与冷冻室或者冷藏室中的冷空气进行热交换。部分制冷剂通过从冷冻室或者冷藏室中的冷空气传递的热量从液相相变为气相。然后，经过蒸发器15的制冷剂经过相分离器，在经过相分离器期间过滤液体。因此，只有液态制冷剂才被再次导入压缩机11中。
制冷剂之间的热交换通过第一热交换部191处的热传导来实现，在第一热交换部191处吸入管18与毛细管14相接触。另外，制冷剂之间的附加热交换通过第二热交换部192处的热传导来实现，在第二热交换部192处吸入管18与冷凝管17相接触。
即，在理想的制冷循环中：
压缩功[(wc)理想]＝hb-ha；
冷凝热[(qout)理想]＝hb-hc；
膨胀热＝0；以及
蒸发热[(qin)理想]＝ha-hd。
另外，在实际应用于冰箱的真实制冷循环中，由于通过将毛细管14与吸入管18接触而使热量从毛细管14传递至吸入管18，因此制冷剂经历e-b-c-g。
即，在真实的制冷循环中：
压缩功[(wc)真实]＝hb-he；
冷凝热[(qout)真实]＝hb-hc；
膨胀热＝hc-hg；以及
蒸发热[(qin)真实]＝ha-hg。
同时，在根据本发明的制冷循环中，由于相互接触的冷凝管17与吸入管18之间存在热交换，因此流向压缩机11的制冷剂的温度进一步升高，而流向蒸发器的制冷剂的温度进一步降低。因此，在根据本发明的制冷循环中：
压缩功[(Wc)本发明]＝hb-hf；
冷凝热[(qout)本发明]＝hb-hc；
膨胀热＝hs-hk；以及
蒸发热[(qin)本发明]＝ha-hk。
即，由于毛细管14与吸入管18之间以及冷凝管17与吸入管18之间存在热交换，因此排出的膨胀热(hs-hk)与冷凝热(hb-hc)的和与吸入管18所吸收的热量值相同。因此，与现有技术的制冷循环相比，压缩功减小。
而且，与现有技术的制冷循环相比，可以根据冷凝管17和吸入管18的接触长度显著地减小压缩功。
对本领域的技术人员而言，显而易见的是，可以对本发明进行各种修改和变化。因此，这意味着，本发明覆盖在所附权利要求书及其等同的范围内的所有修改和变化。
Claims (13)
1.一种冰箱，包括：
蒸发器，其将制冷剂与冷藏室或者冷冻室中的冷空气进行热交换；
压缩机，其压缩来自该蒸发器的制冷剂；
冷凝器，其将压缩的制冷剂与外部空气进行热交换；以及
膨胀部件，其将来自该冷凝器的制冷剂节流为低温低压制冷剂；其特征在于，该冰箱还包括：
冷凝管，其连接至该冷凝器的出口；
吸入管，其第一端连接至该压缩机的入口，且该吸入管与该冷凝管相配合以允许该吸入管与该冷凝管之间进行热交换。
2.根据权利要求1所述的冰箱，其特征在于，该冷凝管的外周与该吸入管的外周以预定长度接触。
3.根据权利要求1所述的冰箱，其特征在于，该冷凝管的至少一部分和该吸入管的至少一部分以螺旋形状盘绕。
4.根据权利要求1所述的冰箱，其特征在于，该吸入管与该冷凝管相接触的部分以预定曲率盘绕。
5.根据权利要求1所述的冰箱，其特征在于，该吸入管与该冷凝管之间的接触部在多个位置处弯曲或弯折，以增加该吸入管与该冷凝管之间的热交换面积。
6.根据权利要求1所述的冰箱，其特征在于，该冷凝管穿过该吸入管的内部延伸。
7.根据权利要求1所述的冰箱，其特征在于，该吸入管的一部分与该膨胀部件接触。
8.根据权利要求1所述的冰箱，其特征在于，所述制冷剂沿该吸入管流动的方向与沿该冷凝管流动的方向相反。
9.根据权利要求1所述的冰箱，其特征在于，该吸入管与该膨胀部件接触，以实现沿该吸入管流动的制冷剂和沿该膨胀部件流动的制冷剂之间的第一热交换；并且该吸入管还与该冷凝管接触，以实现沿该吸入管流动的制冷剂和沿该冷凝管流动的制冷剂之间的第二热交换。
10.一种冰箱，包括通过将压缩机、冷凝器、膨胀部件以及蒸发器相互连接而形成的制冷循环，其特征在于，该冰箱还包括：
吸入管，其将该蒸发器和该冷凝器互相连接；以及
冷凝管，其在该膨胀部件的入口处与沿该吸入管流动的制冷剂进行热交换。
11.根据权利要求10所述的冰箱，其中该吸入管与该膨胀部件的部分外周接触，以允许沿该吸入管流动的制冷剂和沿该膨胀部件流动的制冷剂之间进行热交换。
12.根据权利要求11所述的冰箱，其特征在于，沿该吸入管流动的制冷剂与沿该膨胀部件或者该冷凝管流动的制冷剂进行热交换，但不混合。
13.根据权利要求10所述的冰箱，其特征在于，该膨胀部件的部分外周与该吸入管的部分外周接触，以在该膨胀部件与该吸入管之间进行热交换。
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