單回路制冷器具的制作方法
【專利摘要】一種制冷器具，尤其是家用制冷器具，具有一制冷劑回路，在該制冷劑回路中，一壓縮機（8）與至少一個配屬于冷的存放格（2）的第一蒸發器（6）和一配屬于暖的存放格（1）的第二蒸發器（7）連接，在該制冷器具中，所述壓縮機（8）能夠以可變的通量運行并且被設置為：在較低的環境溫度下暫時地以比在較高的環境溫度下更高的通量來運行。
【專利說明】單回路制冷器具
[0001]本發明涉及一種制冷器具，尤其一種家用制冷器具，該制冷器具具有一制冷劑回路，在該制冷劑回路中，一壓縮機與至少兩個蒸發器連接，所述蒸發器分別配屬于不同地調節溫度的存放格。已知用于這樣的制冷器具的不同制冷劑回路拓撲結構。這些蒸發器可以在該制冷劑回路中并聯，并且可以設置有一換向閥，以根據在哪個存放格中存在冷卻需求而定來對兩個蒸發器之一供給制冷劑。與此相反，在所謂單回路制冷器具中，兩個蒸發器相互串聯連接，使得來自壓縮機的制冷劑首先流經第一蒸發器、隨后流經第二蒸發器。因為這類制冷器具不需要換向閥來控制制冷劑流，它們可被堅固和廉價地制造。
[0002]這種單回路制冷器具的壓縮機的運行傳統上借助溫度傳感器來調節，該溫度傳感器布置在由第二蒸發器冷卻的存放格中。如果該溫度傳感器確定有冷卻需求，則制冷劑也經第一蒸發器循環，與第一蒸發器的存放格是否也有冷卻需求無關。為了使第一存放格盡管錯誤調節而還具有合適的溫度，蒸發器和存放格的尺寸，即存放格的隔熱強度、制冷劑質量流、絕對的壓縮機運行時間和其他參數必須準確地相互協調，以便滿足由第一蒸發器冷卻的存放格的冷卻需求，但也不過度。然而仔細的協調也確實僅能夠在一狹窄的環境溫度區間內實現滿意的運行。如果環境溫度過高，則較暖的存放格的冷卻需求比較冷的存放格的冷卻需求以百分數計地更迅速地提高，從而，如果溫度傳感器布置在較暖的格中，則較冷的格的溫度下降到額定范圍之下。然而，不必要地強烈的冷卻導致提高的能量需求。反之，如果環境溫度過低，則較暖的格的冷卻需求比較冷的格的冷卻需求更劇烈地下降。其后果可能是較冷的格未被充分地冷卻，由此可能損害較冷的格中的冷卻物的可保存性。
[0003]該問題的長期以來已知的解決方案是所謂冬季線路。借助于該冬季線路，用戶能夠在普通運行模式和用于冷環境的運行模式之間轉換。在后一種運行模式中，在較暖的存放格中運行一加熱裝置，該加熱裝置導致，該格的溫度傳感器比在沒有加熱裝置的情況下更頻繁地報告冷卻需求。這樣，壓縮機運行得足夠頻繁，以引起較冷的格也充分冷卻。然而，該制冷器具的效率由于該附加的加熱裝置而顯著受到不利影響。
[0004]例如從US5711159A和US6769265B1已知家用制冷器具，其中，壓縮機的轉速或者通量為可變的。該轉速的可變性允許在制冷器具的冷卻需求小的情況下降低壓縮機的功率并且這樣減少了有損制冷器具能量效率的壓縮機通斷階段之間轉換的頻度。在所述文獻中描述的傳統制冷器具有一唯一的蒸發器，它冷卻兩個存放格，其方式是，將在蒸發器上冷卻的空氣根據存放格的冷卻需要分配到存放格上。為此所需的空氣管道和空氣閥需要制冷器具內的空間，該空間不再可供儲存冷卻物使用。為分配冷空氣所需的各種不同裝置以不能忽略的方式尤其增加這樣的器具的成本。
[0005]本發明的任務是，提供一種可緊湊、簡單且廉價地實現的制冷器具，尤其是家用制冷器具，其具有高的能量效率。
[0006]制冷器具尤其指家用制冷器具，即用于家庭中的家用或者也可用于餐飲領域中的制冷器具，并且尤其用于在確定的溫度下儲存家庭常用量的食物和/或飲料，例如冷藏柜、冷凍柜、冷藏冷凍組合柜、冷凍箱或者儲酒柜。
[0007]該任務的解決方式是，一種制冷器具、尤其是家用制冷器具，具有一制冷劑回路，在該制冷劑回路中，一壓縮機與至少一個配屬于冷的存放格的第一蒸發器和一配屬于暖的存放格的第二蒸發器連接，在該制冷器具中，所述壓縮機能夠以可變的通量運行并且被設置為:在較低的環境溫度下，暫時地以比在較高環境溫度下更高的通量來運行。
[0008]使壓縮機的通量在低的環境溫度時提高初看起來顯得不合理，因為提高的通量伴隨著提高的功率消耗和提高的冷卻功率，而這正好在低的環境溫度時是不需要的。但借助于該通量也提高了壓縮機輸出口上的壓力，從而可以達到較低的蒸發溫度。該較低的蒸發溫度有助于避免冷的存放格在低環境溫度時的不充分冷卻。
[0009]為了優選在配屬于冷存放格的第一蒸發器中達到這樣的低蒸發溫度，該第一蒸發器應符合目的地在制冷劑回路中布置在第二蒸發器的上游。
[0010]如果根據本發明在低的環境溫度時壓縮機以高的通量運行，則它的冷卻功率強制地大于這些存放格的平均冷卻需求。因此，這是不符合目的的，如在大多數具有可變的壓縮機通量的制冷器具中追求盡可能無間歇地運行壓縮機。取而代之，在此優選壓縮機能夠由至少一個布置在所述存放格之一上的第一溫度傳感器控制來接通和關斷，其中，接通狀態分別相應于壓縮機的通量在低環境溫度下要比在高環境溫度下更高的時間。
[0011]該溫度傳感器尤其可布置在暖的存放格上。
[0012]為了實現環境溫度和壓縮機通量之間的所期待的關系，可考慮各種不同的方案。其中一個是，直接通過一環境溫度傳感器來控制壓縮機的通量。
[0013]但也可考慮，在另一個存放格上設置一第二溫度傳感器。如果在這種情況下兩個溫度傳感器之一感測到冷的存放格中的冷卻需求，但另一個溫度傳感器在暖的存放格中沒有感測到冷卻需求，那么這提示:環境溫度低，并且，為了較強地冷卻該冷的存放格，值得預期壓縮機以提高的通量運行并且因此具有降低的蒸發溫度。
[0014]另一個方案允許完全省去另一溫度傳感器:從壓縮機的接通階段在制冷器具的總運行時間上所占的份額能推斷出第一和第二存放格的總的冷卻需求并從而也推斷出環境溫度。如果該接通階段在制冷器具的總運行時間上所占的份額小，那么這表明環境溫度低，因此符合目的地在這種情形下應該在壓縮機的下一接通階段期間提高它的通量。
[0015]一種特別簡單的方案是，簡單地根據之前的關斷階段的持續時間來控制接通階段中的壓縮機的通量:所述關斷階段的持續時間越長，環境溫度必定越低，相應地壓縮機的通量應選擇得越高。
[0016]借助下面參考附圖對實施例的說明清楚得知本發明的其他特征和優點。由說明書和附圖也得知實施例的在權利要求中未提及的特征。這些特征也能夠以和這里特別公開的組合不同的方式出現。因此，多個這樣的特征在同一句子中或以其他的上下文相互關系提及，并不得出這樣的結論:這些特征僅能夠以該特別公開的組合出現；取而代之，原則上應認為，只要本發明的功能性不存在問題，則在多個這樣的特征中也能夠去掉或略改變個別特征。附圖示出:
[0017]圖1根據本發明的第一構型的家用制冷器具的示意性橫剖面；
[0018]圖2由圖1的制冷器具的控制電路實施的工作方法的流程圖；
[0019]圖3根據本發明的第二構型的家用制冷器具的示意性橫剖面；和
[0020]圖4由圖3的制冷器具的控制電路實施的工作方法的流程圖。
[0021]圖5根據本發明的第三構型的家用制冷器具的示意性橫剖面；和[0022]圖6由圖5的制冷器具的控制電路實施的工作方法的流程圖。
[0023]在圖1中示意性示出的制冷器具的殼體包括一本體3，該本體具有兩個不同地調節溫度的存放格，例如一作為暖格的普通冷藏格I和一作為冷格的冷凍格2。在本體3上鉸接有用于封閉所述格1，2的門4，5。在這里，在每個格1，2的背壁上示出冷壁式的蒸發器6，7，但也可以設置無霜蒸發器，這不會明顯改變下面還要描述的本發明特點。
[0024]蒸發器6，7連同壓縮機8、冷凝器9、節流部位10和可能存在的阻斷閥11是該制冷器具的制冷劑回路的部件。在壓縮機8的壓力接頭12和抽吸接頭13之間，冷凝器9、節流部位10、冷凍格2的蒸發器6和普通冷藏格I的蒸發器7串聯地連接，從而來自冷凝器9的液態制冷劑僅能夠穿過節流部位10和蒸發器6到達蒸發器7。阻斷閥11耦合到壓縮機8上并且正好在壓縮機8已接通時打開。通過阻斷閥11在壓縮機8的關斷階段中阻斷，在壓縮機8的關斷階段期間也在冷凝器9中維持高的壓力，從而在接通之后液態制冷劑在節流部位10的出口上立即可供使用。
[0025]電子的控制電路14，優選基于微處理器，與布置在普通冷藏格I上的溫度傳感器15和一外部溫度傳感器16連接。
[0026]圖2直觀示出控制電路14的工作方法。該方法周期地重復，使得原則上可任意確定一方法步驟作為開始步驟。在這里，選擇步驟SI溫度傳感器15的讀出并且將所述溫度傳感器感測的、普通冷藏格I的溫度Tl與一接通極限溫度Tlmax比較作為開始步驟。此步驟SI在一封閉環中被重復，直到Tl超過接通極限溫度Tlmax為止。一旦是這種情形，則控制電路14在步驟S2中向外部溫度傳感器16詢問外部溫度T_ext。在引用一例如以參考表格的形式存放在控制電路14的只讀存儲器中的預給定函數的情況下，控制電路14在步驟S3中確定壓縮機8的一應有通量Q或者一與該應有通量相應的轉速。隨后在步驟S4中，使壓縮機8接通并且以所確定的應有通量Q或者所確定的轉速運行這樣長時間，直到在步驟S5中確定:普通冷藏格I中的溫度Tl下降到一關斷極限溫度Tlmin以下。如果是這種情況，則在步驟S6中再次關斷所述壓縮機8并且該方法返回出發點。
[0027]在步驟S3中使用的函數Q(T_ext)是一個關于外部溫度T_ext的減函數，它由制冷器具的制造者針對一給定的制冷器具模型特別優化。通過該通量Q隨著外部溫度T_ext降低而提高，外部溫度越低并且因此在該器具的總冷卻需求中冷凍格2的份額越高，則達到越低的制冷劑的蒸發溫度，尤其是冷凍格2的蒸發器6上的蒸發溫度。
[0028]在圖3的制冷器具中，取消所述外部溫度傳感器16，取而代之，冷凍格2中的溫度傳感器17與所述控制電路14連接。
[0029]在根據該構型的控制電路14的工作方法中，首先也在一封閉環SI中等待，直到普通冷藏格的溫度Tl上升到所述接通極限溫度Tlmax之上。如果是這種情形，則在步驟2中檢查，冷凍格2中的溫度T2是否也已經超過預先給定的溫度上限T2max。如果是，則這表明，冷凍格2的冷卻需求未被充分滿足，或者外部溫度低于為充分冷卻冷凍格2而應有的溫度。這在步驟S3'中考慮，其方式是，增加所述壓縮機8的通量的應有值Q。
[0030]可考慮的是，在該方法中，在步驟SI中，每次也將冷凍格的溫度T2與一高于T2max的接通極限溫度T2max'比較，并且也在超過T2max'的情形下分支到步驟S2。那么即使是在應有值Q和環境溫度之間存在將需要大量增加步驟和與此相應的長時間來消除的嚴重失配的情形下，也能夠防止冷凍格2的災難性變熱。[0031]反之也有可以是，所述冷凍格2比需要的更強烈地被冷卻，并且因此，當普通冷藏格的溫度Tl超過它的接通閾值Tlmax時，所述冷卻格2的溫度T2處于最低預計溫度T2min之下。如果在步驟S4’中證實是這種情形，則在步驟S5'中減小壓縮機通量的應有值Q。如果冷凍格溫度T2處于所述閾值T2max和T2min之間，那么所述格1、2相互正確協調并且所述應有值Q保持不變。
[0032]在如上所描述地在必要時匹配該應有值Q之后，接著進行已經參考圖2描述的步驟S4、S5、S6，并且在步驟S6中在所述壓縮機的關斷之后所述方法返回出發點SI。
[0033]如所見，在該方法中，不需要器具特定的應有值函數如Q(T_ext)。因此，為實施該構型所需的開發費用特別少。
[0034]在圖5中示出的該制冷器具僅具有一唯一的溫度傳感器，也就是普通冷藏格I中的傳感器15。取代外部溫度傳感器16或者冷凍格傳感器17，在這里，一計時器18與所述控制電路14連接。該構型尤其可廉價地實現，因為所述計時器18基于控制電路的本來就必需的時鐘可無附加費用地實現并且取消第二溫度傳感器的布線費用。根據該構型的控制電路14的工作方法非常相似于圖2的工作方法。在一預備的步驟SO中，將該計時器t置為零。接著是步驟SI，比較普通冷藏格I的溫度Tl與所述接通極限溫度Tlmax。該步驟又在一封閉環中重復，直到滿足條件為止。然后，在步驟S2〃中詢問計時器t的值，并且在步驟S3中確定作為計時器值t的函數的、所述壓縮機通量的應有值Q。然后，如在圖2和4的方法中那樣又跟隨同樣的步驟S4、S5和S6。
[0035]所述函數Q(t)又是一針對制冷器具的相應模型特定優化的函數，其中，Q的值隨著t而增加，即，對于每個接通階段，之前從步驟S6到隨后的步驟S2"壓縮機8的關斷階段持續的時間越長，則Q選擇得越大。環境溫度越低，則該時間又顯然地越長。
[0036]因為壓縮機8的接通階 段持續時間基本上與環境無關而且隨著通量Q增加甚至還減小，在圖6的方法中也可以說，壓縮機8的接通階段在制冷器具的總運行時間上的份額越小，Q越1? ο
【權利要求】
1.制冷器具，尤其是家用制冷器具，具有一制冷劑回路，在該制冷劑回路中，一壓縮機(8)與至少一個配屬于冷的存放格(2)的第一蒸發器(6)和一配屬于暖的存放格(I)的第二蒸發器(7)連接，其特征在于，所述壓縮機(8)能夠以可變的通量(Q)運行并且被設置為:在低的環境溫度時暫時地以比在高的環境溫度時更高的通量來運行。
2.根據權利要求1所述的制冷器具，其特征在于，所述壓縮機(8)能夠受至少一個布置在所述存放格中的一個存放格(2)處的第一溫度傳感器(15)控制地接通和關斷，其中，接通狀態下的所述通量(Q)在低的環境溫度時比在高的環境溫度時高。
3.根據權利要求2所述的制冷器具，其特征在于，所述溫度傳感器(15)布置在暖的存放格(2)處。
4.根據權利要求1至3之一所述的制冷器具，其特征在于，所述壓縮機(8)的通量(Q)受一環境溫度傳感器(16)控制(S3)。
5.根據權利要求2或3所述的制冷器具，其特征在于，所述壓縮機(8)的通量(Q)受一布置在另一存放格(I)處的第二溫度傳感器(17)控制(S2’ -S5’ )。
6.根據權利要求1、2或3所述的制冷器具，其特征在于，所述壓縮機(8)的所述通量根據該壓縮機(8)的接通階段或關斷階段在所述制冷器具的總運行時間上所占的份額來控制(SO, S3")。
7.根據權利要求1、2或3所述的制冷器具，其特征在于，所述壓縮機(8)在一接通階段中的所述通量根據在前的關斷階段的持續時間(t)來控制(S0，S3")。
8.根據前述權利要求之一所述的制冷器具，其特征在于，所述第一蒸發器(6)在制冷劑回路中布置在所述第二蒸發器(7)的上游。
【文檔編號】F25D11/02GK103502754SQ201280021744
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年4月27日 優先權日:2011年5月4日
【發明者】S·布克, H·伊勒, W·努伊丁 申請人:Bsh博世和西門子家用電器有限公司