专利名称：将制冷剂储存在冷凝器中的制冷器具和相应的方法
技术领域：
本发明涉及一种制冷器具，具有冷却回路，所述冷却回路包括压缩机；冷凝器， 所述冷凝器具有冷却导管，所述冷却导管在其第一端处连接到压缩机；第一阀，所述第一阀 连接到冷凝器的冷却导管的第二端；第一蒸发器，所述第一蒸发器设置在第一阀的下游，且 连接到压缩机；以及第二蒸发器。本发明还涉及一种用于冷却制冷器具的第一隔间和第二 隔间的方法，所述制冷器具具有冷凝器，制冷剂在所述冷凝器中被冷凝。
背景技术：
现代组合式冷藏/冷冻机基本上具有三种实施方式。在第一种实施方式中，冷却 作用根据图1通过单个回路系统实现。该组合式冷藏/冷冻机具有冷冻隔间1和冷藏隔间 2(在图1中，还示为GS:冷冻室和KS:冷藏室)。第一蒸发器3位于冷冻隔间1中，第二蒸 发器4位于冷藏隔间中。冷却剂或制冷剂在注入点7注入冷冻隔间蒸发器或第一蒸发器3。 所述冷冻隔间蒸发器或第一蒸发器连接到冷藏隔间蒸发器或第二蒸发器4，且制冷剂被从 第二蒸发器4吸出。制冷剂从那里传导到压缩机5且继续传导到冷凝器6。在出口侧，冷凝 器6又连接到第一蒸发器3上的注入点7。
根据图2的第二种实施方式，还公知这样的组合式冷藏/冷冻机，所述组合式冷藏 /冷冻机具有双回路系统，所述双回路系统具有压缩机5。在压缩机5之后，制冷剂流入冷 凝器6中，且从那里流入电磁阀8中。根据切换位置，已被冷凝的制冷剂传导到冷冻隔间1 中的蒸发器3的入口处的注入点7，或传导到冷藏隔间2中的蒸发器4的注入点9。从冷冻 隔间1的蒸发器3的出口，制冷剂直接传导到压缩机5。从冷藏隔间2的蒸发器4的出口， 制冷剂返回到冷冻隔间1的蒸发器3的入口 10。这样，当冷藏隔间冷却系统被接通时，冷冻 隔间也始终被冷却。在该具有单个压缩机的双回路系统中，具有位于冷冻隔间1中的注入 点7和位于冷藏隔间2中的注入点9。双稳态电磁阀8在这两个注入点7、9之间切换，且基 于两个隔间的冷藏需要通过电子系统调节。在该布置形式中，冷藏隔间可单独地关断，但由 于其连接到冷冻隔间，冷冻隔间不能单独地被关断。
现有的组合式冷藏/冷冻机也被装配有双回路系统，所述双回路系统具有根据图 3的两个压缩机5和5’。冷凝器6连接到压缩机5，且通过相应的注入点7又连接到冷冻 隔间1的蒸发器3。蒸发器3的出口又回到压缩机5。对于冷藏隔间2，配置类似的制冷回 路。冷凝器6’连接到压缩机5’，所述冷凝器6’借助于注入点9将制冷剂继续传导到蒸发 器4。蒸发器4的出口连接到压缩机5’的入口。因此，用于冷藏隔间2和冷冻隔间1的两 个制冷回路彼此完全分离。
在以上图示以及下面描述的示例性实施例中，冷冻隔间设置在冷藏隔间上方。通 常，该布置形式也可被颠倒。在一些情况下，冷藏隔间和冷冻隔间也可并排设置。
图1-3中示出的制冷器具的制造成本依次增加。然而，同时仅双回路系统使得两 个隔间温度可单独地设定。两种双回路系统特别地相竞争，这是因为图3的示例中的第二 压缩机产生更高的成本，但使得用户可在不需要时单独地关断两个隔间。发明内容
因此，本发明的目的是提供一种制冷器具或冷却器具，特别是组合式家用冷藏/ 冷冻器具，其具有更有利的制造成本，且仍使得两个隔间中的每个隔间均可根据需要单独 地关断。
根据本发明，上述目的通过这样一种制冷器具、特别是组合式家用冷藏/冷冻器 具实现，所述制冷器具具有冷却回路，所述冷却回路包括
-压缩机，
-冷凝器，所述冷凝器具有冷却导管，所述冷却导管在其第一端处连接到压缩机，
-第一阀，所述第一阀连接到冷凝器的冷却导管的第二端，
-第一蒸发器，所述第一蒸发器设置在第一阀的下游，且连接到压缩机，以及
-第二蒸发器，
还包括
-第二阀，所述第二阀连接在冷凝器的冷却导管的两端之间，且通过第二出口连接 到第二蒸发器，其中
-第二蒸发器在出口侧连接到压缩机。
根据本发明，还提供了一种用于冷却制冷器具、特别是组合式家用冷藏/冷冻器 具的第一隔间和第二隔间的方法，所述制冷器具具有冷凝器，制冷剂在所述冷凝器中被冷 凝，其特征在于，
-仅利用冷凝器的第一部分冷却第一隔间，
-利用冷凝器的第二部分和第一部分冷却第二隔间，以及
-当第二隔间未被冷却时，将一些制冷剂储存在冷凝器的第二部分中。
因此，有利地，可为双回路系统配置单个压缩机，且也可确保，器具的两个隔间可 单独地被关断。
阀优选是双稳态电磁阀。因此，两个阀可使用相同的构件，从而降低了后备费用。 在阀中的一个阀的情况下，仅一个出口可选地被焊接。
根据一个特别的实施例，阀特别是仅在预定的压力以下是密封的。这使得可有利 地实现过压保护。
特别地，阀可被这样控制，使得紧跟在压缩机接通之后，制冷剂仅流过第二蒸发 器预定时间。因此，压缩机在启动时不必克服增大的压力运行。
可选地，阀也可优选地被这样控制，使得两个阀或仅第一阀在压缩机接通之前被 打开。这还使得在压缩机启动之前产生压力均衡，从而，压缩机在启动时不必克服增大的压 力运行。
冷凝器的从冷却导管的第一端到第二阀的部分可有利地适配第二蒸发器的输出 功率。这可实现最优的冷却系统。
特别有利地，在第二隔间被冷却的运行时间结束时立即储存一些制冷剂。在该阶 段，主要为液态的制冷剂出现于回路中且可以这种状态储存。
本发明的其他改进记载在从属权利要求中。
下面，参看示意图更详细地描述本发明及其改进，附图包括
图1示出了根据现有技术的用于制冷器具的单个回路系统，所述制冷器具具有冷 冻隔间和冷藏隔间；
图2示出了根据现有技术的具有单个压缩机的双回路系统；
图3示出了根据现有技术的具有两个压缩机的双回路系统；
图4示出了具有单个压缩机和两个蒸发器的双回路系统，所述两个蒸发器可彼此 独立地被操作；以及
图5示出了具有单个压缩机和在冷凝器中储存制冷剂的可能性的本发明的双回 路系统的一个示例性实施例。
具体实施方式
基于图5示出的示例性实施例为本发明的一个优选的实施方式。然而，为了更好 地理解本发明，首先解释另一双回路系统。
首先，应当解释，在根据图2的双回路系统中，两个隔间为何不能单独地关断。电 磁阀8使得可在两个回路之间进行切换。当启动冷冻隔间1时，制冷剂注入到冷冻隔间或 其蒸发器3中，并且直接从那里被吸到压缩机5。相比而言，当启动冷藏隔间时，制冷剂注入 到冷藏隔间蒸发器4。然而，在那里，它被传导到冷冻隔间蒸发器3，并通过整个冷冻隔间蒸 发器3被吸到压缩机5。这意味着，当启动冷藏隔间时，冷冻隔间也会被冷却。因此，可单独 地关断冷藏隔间2，但不能单独地关断冷冻隔间1。
该问题的一种直接的解决方法示于图4中。在此，冷藏隔间蒸发器4直接由蒸发 器5吸出，换言之，一方面用于吸出冷冻隔间蒸发器3、另一方面用于吸出冷藏隔间蒸发器4 的两个吸管在与两个蒸发器分离的点汇合在一起，并从那里传导到压缩机5。双回路系统的 其余结构与图2中的对应。该系统可被描述为XOR系统，这是因为要么是冷藏隔间2、要么 是冷冻隔间1被冷却，但决不是两个一起被冷却。蒸发器3、4的该结构解决了初始问题，但 又引起另一个问题。在典型的器具中，冷冻隔间蒸发器比冷藏隔间蒸发器大得多。这是由 于不同的需求，尤其是用于优化能量效率。因此，冷冻隔间蒸发器3比冷藏隔间蒸发器4需 要多得多的制冷剂，以便高效地操作。因此，XOR器具对于两个隔间来说不能被最优化。这 在根据图2的系统中也是不可能的。在该系统中，制冷剂的量由冷冻隔间1确定。这对于 冷冻隔间2太多，但由于冷藏隔间蒸发器4借助于冷冻隔间蒸发器3吸出，因此多余的制冷 剂此时用于冷却冷冻隔间1，因此不会丢失。如果XOR器具被如此地设计，则当启动冷藏隔 间时，多余的制冷剂将流入吸管且在那里蒸发。这浪费能量，因为冷却吸管根本不具有制冷 益处。更负面的作用是，吸管在它与环境空气接触的位置处不能被冷却到低于露点，因为这 会引起冷凝的水，因此还会形成锈。为了避免后一种的问题，可在泡沫中定位收集器，但这 会增加成本。如果制冷剂的量不是根据冷冻隔间而是根据冷藏隔间选择，则整个器具的能 效变得更低。换言之，XOR器具满足要求，但不太高效。
XOR回路的问题是，回路中的制冷剂的量不能适配于各种情况。下面结合图5描述 的本发明的解决方案专门针对此点。蒸发器3、4和吸管与图4中的M)R回路中的对应，但 该系统的区别在于冷凝器6方面。特别地，在此优选为管状的冷凝器6被分成第一局部区段6a和第二局部区段6b。因此，冷凝器6具有冷却导管60，该冷却导管60具有第一端部 区段61和第二端部区段62。电磁阀10(下面，称作“第二电磁阀”)设置在这两个端部区 段之间的合适位置处。双稳态电磁阀10的第二出口通到冷藏隔间蒸发器4的注入点9。
在此优选为管状的冷凝器6的冷却导管60的第二端部区段62连接到另一电磁阀 11 (下面，称作“第一电磁阀”)。该第一电磁阀11的出口通到冷冻隔间蒸发器3的注入点 7。
在此优选为管状的冷凝器6的第二局部区段6b此处可用作储存区域，使得当冷藏 隔间2(也称作第一隔间)正被冷却时，一些制冷剂可暂存在该储存区域中。图5示出了具 有这种储存单元的一个特殊的示例性实施例。如上所述，冷凝器6的第二局部区段6b借助 于第二电磁阀10被隔离，S卩，第二电磁阀10具有两个出口 IOa和10b。第一出口 IOa通到 冷凝器6的第二局部区段6b或储存单元。在制冷剂到冷冻隔间蒸发器3的路径上之后是 第一电磁阀11。第二电磁阀10的第二出口 IOb将制冷剂从第一冷凝器部分6a直接传导到 冷藏隔间蒸发器4。第一电磁阀11不具有第二出口，且仅用作关断阀。即使这种情况下使 用了双稳态电磁阀，但也可以使用其他阀类型实施该冷却系统。
如果作为第二隔间的冷冻隔间1要被冷却，将要使用所有量的制冷剂。为此，第一 电磁阀11和第二电磁阀10被这样连通，使得制冷剂从冷凝器6的第一局部区段6a行进到 第二局部区段6b。整个冷凝器6和所有的制冷剂在该过程中均被使用。在冷冻隔间1的冷 却操作的运行时间结束时，即当冷冻隔间1足够冷时或由于其他原因未被进一步冷却时， 第一阀11被关闭，第二阀10产生切换，使得制冷剂从第一冷凝器部分6a流入冷藏隔间蒸 发器4中。这样，量不太多的制冷剂储存在第二冷凝器部分6b或储存单元中，这是因为在 该运行时间结束时，所述第二冷凝器部分6b或储存单元被尽可能地充注了液体制冷剂。如 果压缩机5此时未运行，在一段时间之后，在蒸发器3、4与冷凝器6的第一局部区段6a之 间的制冷回路中产生压力均衡。
当产生压力均衡时，通常具有1-2巴的压力。在关断的冷凝器部分6b中通常存在 3-6巴的压力。因此，阀10、11必须能在这些压力下密封，这是因为显然特别是在冷冻隔间 被关断时，相应量的制冷剂必须永久地被阻隔。在冷冻隔间1的冷却期结束时，这种关断始 终有利地执行，这是因为初始不确定接着将发生什么。组合式冷藏/冷冻器具的总系统特 别是为随后可执行冷藏隔间2的冷却期做准备。
如果作为第一隔间的冷藏隔间2要被冷却，制冷剂已被阻隔在第一和第二电磁阀 IOUl之间的储存单元中或冷凝器6的第二局部区段6b中。第二电磁阀10然后被切换，使 得制冷剂注入冷藏隔间蒸发器4。因此，对于冷藏隔间2的冷却期来说，具有较少的制冷剂 可用。储存单元、即第二冷凝器部分6b的尺寸被有利地设定，使得系统中的其余的制冷剂 的量对于冷藏隔间2被最优地选择。所述量由储存单元的尺寸、特别是管状冷凝器的第二 局部区段的长度以及冷冻隔间(第二隔间)的冷却期结束时的冷凝器压力决定。冷凝器压 力随环境条件变化，因此准确地讲，绝不会阻隔相同量的制冷剂。因此，冷凝器被设计用于 不同的环境条件。如果使用条件不要被太多地限制，则两个阀中的一个阀也可被设计成使 它在某一储存单元压力以上时会泄露。压力然后降到该预定的储存单元压力，并调节制冷 剂的储存的量。原理上，这种压力限制是可能的，但通常不是必须的，这是因为被阻隔的制 冷剂的量的小的波动不具有大的影响。
存在另一基本问题当由于没有隔间1、2需要冷却而压缩机5此时被关断、以及 该系统、特别是组合式冷藏/冷冻器具的控制逻辑装置然后探测到冷冻隔间要被冷却时， 压缩机此时必须被接通，第一电磁阀11必须被打开，且第二电磁阀10必须被切换，使得制 冷剂从第一冷凝器部分6a行进到第二冷凝器部分6b中。由于液体制冷剂通常以3-6巴的 压力储存在第二冷凝器部分6b或储存单元中，因此压缩机5在它启动时必须克服该压力运 行。绝大部分的常规的压缩机都不能实现此点。具有两种解决该问题的选择。
1.首先冷藏隔间2可在压缩机5已被接通之后冷却短的时间，直到也在第一冷凝 器部分6a中建立4-6巴的压力且压缩机已预热到该操作点。因此，实际中它纯粹是压缩机 启动的问题。一旦第一冷凝器部分6a中的压力已经升高，则可切换到冷冻隔间冷却。
2.用于应对压缩机启动问题的第二种选择是，在压缩机5接通之前，打开两个电 磁阀10、11或仅打开第一电磁阀11。此时有利地，一直等到压力已经均衡到压缩机5可接 通的程度。这通常需要1-5分钟。然而，对于该段时间，冷却通常可无问题地被中断，器具 不会过热。
所提出的具有储存单元的本发明的冷却系统使得回路中的制冷剂的量可适于相 应的情况。当冷冻隔间1被冷却时，需要全部的制冷剂，且这此时也是可获得的，从而，冷冻 隔间1被最优地冷却。在每个冷冻隔间冷却期结束时，液体制冷剂被阻隔在储存区域中。这 样，在冷藏隔间冷却过程中，在该系统中仅可有较小的冷藏隔间蒸发器4所需量的制冷剂 可用。因此，该蒸发器4不会被过分充注，且吸管也不会被冷却得太厉害。这意味着，冷藏 隔间可被最优地设定。此外，制冷剂在不起着冷却目的的位置处不被蒸发。这意味着，整个 系统能效非常好，在任何情况下，均比根据图4的普通的XOR系统的能效高得多。
将储存单元特别地选作冷凝器6的第二部分6b具有另一优点。当冷藏隔间2使 用较少量的制冷剂冷却时，与图4中的普通XOR系统相比，对于较少量的制冷剂，较短的冷 凝器6就足以冷凝所述制冷剂。在图5的示例性实施例中，当制冷剂的量减小时，冷凝器6 也被使得更小。这降低了由于冷凝器所引起的制冷剂压力损失，进而使得具有更高的效率。 这是因为回路具有最优的冷凝器尺寸，即能效不仅在冷凝器6偏小时(S卩，可消散更少的热 量)恶化，而且在它偏大时也恶化。这是因为热交换足够，但包含流动的管延长时所产生的 较高的压力损失比热交换的增大具有更大的影响。所示的解决方案还相应地使得冷凝器尺 寸可最优地适于回路。
本发明的解决方案的另一重要的优点是，储存单元中的制冷剂以液体形式存在且 还保持液态。没有空间向气相转变，换言之，器具的环境温度下的高压力最终保持制冷剂为 液体。因此，为了冷凝目的所消耗的能量未丢失，而是在冷冻隔间要被冷却时再使用。
本发明的原理不局限于冷藏和冷冻隔间组合，而是也可扩展到具有多个隔间(冷 藏隔间、冷冻隔间、零度隔间等)的器具和所谓的“无霜”系统。此外，冷冻隔间蒸发器3不 总是为较大的蒸发器。重要的是，系统中的制冷剂的量可被调节。权利要求
1.一种制冷器具，特别是组合式家用冷藏/冷冻器具，具有冷却回路，所述冷却回路包括-压缩机(5)，-冷凝器(6)，所述冷凝器具有冷却导管(60)，所述冷却导管在其第一端(61)处连接到 压缩机(5)，-第一阀(11)，所述第一阀连接到冷凝器(6)的冷却导管(60)的第二端(62)， -第一蒸发器(3)，所述第一蒸发器设置在第一阀(11)的下游，且连接到压缩机(5)，以及-第二蒸发器G)， 其特征在于，-第二阀(10)，所述第二阀连接在冷凝器(6)的冷却导管(60)的两端(61，62)之间， 且通过第二出口(IOb)连接到第二蒸发器，其中 -第二蒸发器(4)在出口侧连接到压缩机(5)。
2.如权利要求1所述的制冷器具，其特征在于，阀(10，11)是双稳态电磁阀。
3.如权利要求1或2所述的制冷器具，其特征在于，阀(10，11)仅在预定压力以下是密 封的。
4.如前面权利要求中任一所述的制冷器具，其特征在于，阀(10，11)被控制成紧跟在 压缩机( 接通之后，制冷剂仅流过第二蒸发器(4)预定时间。
5.如权利要求1-3中任一所述的制冷器具，其特征在于，阀(10，11)被控制成两个阀 (10，11)或仅第一阀(11)在压缩机接通之前打开。
6.如前面权利要求中任一所述的制冷器具，其特征在于，冷凝器(6)的从冷却导管 (60)的第一端(61)到第二阀(10)的部分(6a)适配第二蒸发器⑷的输出功率。
7.一种用于冷却制冷器具、特别是组合式家用冷藏/冷冻器具的第一隔间( 和第二 隔间(1)的方法，所述制冷器具具有冷凝器(6)，制冷剂在所述冷凝器中被冷凝，其特征在 于，-仅利用冷凝器(6)的第一局部区段(6a)冷却第一隔间O)-利用冷凝器(6)的第二局部区段(6b)和第一局部区段(6a)冷却第二隔间(1)，以及 -当第二隔间(1)未被冷却时，将一些制冷剂储存在冷凝器(6)的第二局部区段(6b)中。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在第二隔间(1)被冷却的运行时间结束时立 即执行一些制冷剂的储存。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述制冷器具具有压缩机(5)，紧跟在 压缩机( 接通之后，仅第一隔间( 被冷却预定时间。
10.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述制冷器具具有压缩机(5)，且一些 制冷剂的储存在压缩机( 接通之前终止。
全文摘要
本发明的目的是提供一种具有简单的结构的制冷器具，特别是组合式家用冷藏/冷冻器具，在所述制冷器具中，至少两个隔间中的每个均可单独地被关断。所述目的通过一种具有冷却回路的制冷器具实现，所述冷却回路包括压缩机(5)；冷凝器(6)，所述冷凝器具有冷却导管(60)，所述冷却导管在第一端(61)处连接到压缩机(5)；第一阀(11)，所述第一阀连接到冷凝器(6)的冷却导管(60)的第二端(62)；第一蒸发器(3)，所述第一蒸发器设置在第一阀(11)的下游，且连接到压缩机(5)；以及第二蒸发器(4)。第二阀(10)设置在冷凝器(6)的冷却导管(60)的两端(61，62)之间，且通过第二出口(10b)连接到第二蒸发器(4)。第二蒸发器(4)在出口侧连接到压缩机(5)。因此，可有利地设计一种简单的双回路系统，所述双回路系统包括单个压缩机，同时制冷剂的量可适配冷凝器或反之，这是因为制冷剂储存在冷凝器(6)的第二部分(6b)中，从而具有更高的能效。
文档编号F25B49/02GK102037294SQ200980118272
公开日2011年4月27日 申请日期2009年5月15日 优先权日2008年5月20日
发明者B·普夫洛姆, J·哈施克, P·纳尔巴赫 申请人:Bsh博世和西门子家用器具有限公司