冰箱的控制方法
【专利摘要】本发明涉及冰箱的控制方法，本发明的冰箱的控制方法，包括：驱动压缩机的步骤；转换阀工作以使制冷剂流入主膨胀阀的步骤；打开连接冷藏室和主蒸发器的冷气流路，来冷却冷藏室的步骤；如果冷藏室的温度冷却至比设定温度低的温度，则转换阀工作以使制冷剂的流动转向极冷膨胀阀，来冷却极冷储藏室的步骤；以及驱动上述加热器的步骤。
【专利说明】冰箱的控制方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于在2013年3月22日提交的申请号为10-2013-0031037的韩国专利 申请的优先权，在本申请中通过引用方式援引其全部内容。
【技术领域】
[0003] 本发明涉及一种冰箱的控制方法。
【背景技术】
[0004] 冰箱作为一种用于以低温状态保存食物的家用电器，可包括以冷藏状态保存食物 的冷藏室和以冷冻状态保存食物的冷冻室。
[0005] 最近，人们对具有用于在短时间内将食物冷却至超低温的单独的储藏室的冰箱的 需求在不断增加。为了实现上述目的，以往提出了如下结构：在冷冻室的内部设置单独的极 冷储藏室，通过连接极冷储藏室和蒸发室的冷气流路，向极冷储藏室独立供给蒸发室的冷 气。这种以往的极冷储藏室能够只向极冷储藏室一侧单独地供给到蒸发室的冷气，从而不 受冷冻室和冷藏室温度的影响，能够将极冷储藏室的温度降低到低于冷冻室的温度。
[0006] 并且，普通的冰箱使用R_600a异丁烯制冷剂，将蒸发器的温度降到最低零下 40°C?42°C。但是极冷储藏室的温度要求降到比所述温度更低的温度，S卩，零下50°C，为此 只具备单独的极冷储藏室是不足的。
[0007] 为了满足这种极低温冷却的要求，以往还采用了一种使膨胀阀与连接蒸发器和压 缩机的吸管进行热交换的方式。详细地，经过吸管与膨胀阀的热交换来降低蒸发温度的方 式，虽然经过膨胀阀的制冷剂的温度会进一步降低，且热吸收量增加，从而具有制冷能力提 高的效果，但因蒸发压力自身不降低，因此在降低蒸发温度上有限。
[0008] 作为其他方法，可以使用直径更小的膨胀阀，在这种情况下，虽然具有蒸发压力进 一步降低的优点，但存在从蒸发器吸收热量来将极冷储藏室的温度降低到设定温度时，制 冷剂的饱和达成率降低的缺点。详细地，制冷剂的饱和达成率降低是指，经过蒸发器的制冷 剂变成饱和气体的量减少。这意味着，进入气液分离机的液态制冷剂的量多于气态制冷剂 的量，其结果，液态制冷剂流入压缩机的可能性增大。这样将导致在整个冷冻循环中，进一 步增大收缩压和蒸发压的结果。而且，液态制冷剂流入压缩机还会导致压缩机的性能降低 或损伤的危险。
【发明内容】
[0009] 本发明是为了改进上述的缺点而提出的，其目的在于，提供一种不仅将极冷储藏 室的温度比以往降低得更多，而且还能够将压缩机的损坏最小化的冰箱及其控制方法。 [0010] 为了实现如上所述的目的，本发明实施例提供一种冰箱的控制方法，上述冰箱包 括：压缩机，用于压缩制冷剂，冷凝器，与上述压缩机的出口侧相连接，用于对制冷剂进行冷 凝，转换阀，与上述冷凝器的出口侧相连接，膨胀部件，与上述转换阀的出口侧并联连接，并 包括一个或多个主膨胀阀和至少一个极冷膨胀阀，主蒸发器，与上述主膨胀阀的出口侧相 连接，用于对向冷藏室和冷冻室中的某一个或全部供给的冷气进行冷却，极冷蒸发器，与上 述极冷膨胀阀的出口侧相连接，用于对向极冷储藏室供给的冷气进行冷却，上述极冷储藏 室维持低于上述冷冻室的温度的温度，以及加热器，与上述极冷膨胀阀相接触；上述冰箱 的控制方法包括：驱动压缩机的步骤；上述转换阀工作以使制冷剂流入上述主膨胀阀的步 骤；打开连接上述冷藏室和上述主蒸发器的冷气流路，来冷却上述冷藏室的步骤；如果上 述冷藏室的温度冷却至比设定温度低的温度，则上述转换阀工作以使制冷剂的流动转向上 述极冷膨胀阀，来冷却上述极冷储藏室的步骤；以及驱动上述加热器的步骤。
[0011] 根据形成如上所述结构的冰箱及其控制方法，在与极冷储藏室用蒸发器的入口侧 相连接的膨胀阀上安装单独的加热器，使蒸发压力比以往降低得更多，具有能够将蒸发器 的温度降低至最低零下50度的优点。而且，不会导致改变膨胀阀的直径情况下产生的制冷 剂的饱和达成率降低的现象，因此具有不发生降低压缩机的性能或损坏问题的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是表示本发明实施例的冰箱的冷冻循环的图。
[0013] 图2是对本发明实施例的冷冻循环和以往普通的冷冻循环进行比较表示的ρ-h线 图。
[0014] 图3是表示本发明实施例的冰箱的极冷储藏室温度控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0015] 参照示例性的附图来对优选实施例进行的以下详细说明中，也可以实施本发明的 具体的优选实施例。通过实施例的详细描述使本领域技术人员能够实施本发明，并且应当 理解，在不脱离其精神或本发明的范围内，可进行逻辑结构、机械、电和化学性的变化。为了 避免不必要的细节，以使本领域技术人员能够实施本发明，本说明将省略本领域技术人员 已知的某些信息。因此，下面的详细描述不具有限定意义，本发明的范围仅由所述技术方案 定义。
[0016] 下面，参照附图对本发明实施例的冰箱及其控制方法进行详细说明。
[0017] 本发明实施例的冰箱的控制方法中，上述冰箱包括：压缩机，用于压缩制冷剂；冷 凝器，与上述压缩机的出口侧相连接，用于对制冷剂进行冷凝；转换阀，与上述冷凝器的出 口侧相连接；膨胀部件，与上述转换阀的出口侧并联连接，并包括一个或多个主膨胀阀和至 少一个极冷膨胀阀；主蒸发器，与上述主膨胀阀的出口侧相连接，用于对向冷藏室和冷冻室 中的某一个或全部供给的冷气进行冷却；极冷蒸发器，与上述极冷膨胀阀的出口侧相连接， 用于对向极冷储藏室供给的冷气进行冷却，上述极冷储藏室维持低于上述冷冻室的温度的 温度；以及加热器，与上述极冷膨胀阀相接触；上述冰箱的控制方法包括：驱动压缩机；上 述转换阀工作以使制冷剂流入上述主膨胀阀；打开连接上述冷藏室和上述主蒸发器的冷气 流路，来冷却上述冷藏室；如果上述冷藏室的温度冷却至比设定温度低的温度，则上述转换 阀工作以使制冷剂的流动转向上述极冷膨胀阀，来冷却上述极冷储藏室；以及驱动上述加 热器。
[0018] 并且，本发明实施例的冰箱的控制方法，通过上述加热器的工作，使通过上述极冷 膨胀阀的制冷剂的蒸发温度(压力）低于通过上述主膨胀阀时的蒸发温度(压力）。
[0019] 并且，如果开始冷却上述极冷储藏室，则上述压缩机以比冷却上述冷藏室的步骤 中的功率大的功率驱动。
[0020] 并且，如果开始冷却上述极冷储藏室，则上述压缩机以最大功率驱动。
[0021] 并且，本发明实施例的冰箱的控制方法还包括如下步骤：当上述压缩机的运转条 件改变或从上述转换阀转换的时刻起经过了设定时间或上述极冷蒸发器的温度降低至设 定温度时，驱动极冷储藏室风扇。
[0022] 并且，如果从上述转换阀的转换时刻、上述压缩机的运转条件改变的时刻及上述 极冷储藏室风扇开始驱动的时刻中的某一个时刻起经过了设定时间，就驱动上述加热器。
[0023] 并且，如果上述极冷储藏室的温度冷却至设定温度，上述压缩机和上述极冷储藏 室风扇就停止驱动。
[0024] 并且，在上述压缩机停止驱动的同时，上述转换阀转换到使制冷剂流入上述主膨 胀阀的位置。
[0025] 图1是表示本发明实施例的冰箱的冷冻循环的图。
[0026] 参照图1，本发明实施例的冰箱的冷冻循环10包括：压缩机11，将制冷剂压缩成高 温高压的气体状态；冷凝器12,设置在上述压缩机11的出口侧，用于使通过上述压缩机11 压缩而成的高温高压的气相制冷剂相变为高温高压的液相制冷剂；膨胀阀14、15,设置在 上述冷凝器12的出口侧，用于将通过上述冷凝器12冷却而成的高温高压的液相制冷剂膨 胀为低温低压的两相制冷剂；蒸发器16、17,设置在上述膨胀阀14、15的出口侧，用于将通 过上述膨胀阀相变而成的低温低压的两相制冷剂相变为低温低压的气相制冷剂。
[0027] 详细地，上述压缩机11包括线性压缩机，并且，还包括其他类型的定速压缩机或 变频式压缩机。上述压缩机11为线性压缩机的情况下，控制上述压缩机11在极冷冷却过 程中执行上死点（Top Dead Center)运转。
[0028] 并且，上述冷凝器12通常收容在冰箱的后侧的机械室中，向室内空气排放热量。 并且，在上述冷凝器12和上述膨胀阀14、15之间可以设置包括三通阀在内的转换阀13。在 用于冷却冷藏室和冷冻室的主蒸发器16和用于冷却极冷储藏室的极冷蒸发器17并联连接 的结构中，上述转换阀用于转换制冷剂的流动方向。根据蒸发器的个数，可以使用三通阀或 四通阀。例如，使用一个主蒸发器，通过转换连接冷藏室和冷冻室的冷气流路，独立地控制 各储藏室的温度的情况下，可以安装三通阀。相反，在分别设置冷藏室用蒸发器、冷冻室用 蒸发器及极冷蒸发器并将它们并联连接的结构中，可以利用四通阀来转换制冷剂的流动方 向。
[0029] 说明本实施例中，以如下的实施例为例进行说明，S卩，为了冷却冷藏室和冷冻室， 使用一个主蒸发器16,且并联连接用于冷却极冷储藏室的单独的极冷蒸发器17。由此，在 上述主蒸发器16和极冷蒸发器17的入口侧分别连接主膨胀阀15和极冷膨胀阀14,上述膨 胀阀15与上述转换阀13的出口侧并联连接。
[0030] 并且，在上述极冷膨胀阀14的外周面安装单独的加热器18,来作为一种将经过上 述极冷膨胀阀14的制冷剂的温度降低至更低于冷冻室的温度的方案。上述加热器18在冷 却极冷储藏室的运转模式下工作，当极冷储藏室冷却到设定温度时，控制上述加热器18使 其停止工作。
[0031] 并且，在上述冷凝器12和蒸发器16、17的外侧分别安装冷凝风扇和蒸发风扇，使 室内空气与制冷剂或储藏室空气与制冷剂进行热交换。
[0032] 图2是对本发明实施例的冷冻循环和以往的普通冷冻循环进行比较表示的ρ-h线 图。
[0033] 参照图2,以往的普通冷冻循环按照a - b - c - d的顺序进行压缩一冷凝一膨胀 -蒸发过程。
[0034] 相反，本发明实施例的冷冻循环，即，在极冷膨胀阀14的外周面上安装加热器18 的冷冻循环则按照e - f - c - g的顺序进行压缩一冷凝一膨胀一蒸发过程。
[0035] 如ρ-h线图所示，如果安装在极冷膨胀阀14上的加热器18工作，则经过极冷膨胀 阀14的制冷剂以更低于以往的冷冻循环产生的蒸发压降低压力。详细地，如果蒸发压降低 时，蒸发温度也一同降低，通过蒸发温度降低，可以使极冷储藏室的冷气温度降低得更低于 以往温度。
[0036] 图2的线图所示的以往的普通冷冻循环为没有在膨胀阀设置任何热交换部件时 的循环线图，在使吸管与膨胀阀进行热交换的结构中，热量由经过膨胀阀的制冷剂转移到 经过吸管的制冷剂中，其结果，流入压缩机的制冷剂中的气相制冷剂的量会增加。并且，经 过膨胀阀的制冷剂的温度降低，使制冷剂的焓线（c_d线）在线图上进一步向左侧移动。于 是，蒸发器入口的制冷剂的焓值减小，其结果，随着蒸发器的吸入热量增加，带来制冷能力 提高的效果。但是，即使利用吸管进行热交换，因蒸发压不变，而存在即使制冷能力增加，也 无法进而降低极冷储藏室的冷气温度的缺点。
[0037] 并且，在使用直径小于主膨胀阀的直径的极冷膨胀阀的情况下，不仅膨胀结束时 的制冷剂的状态点（d点），即，极冷蒸发器入口处的蒸发压会进一步降低，而且极冷蒸发器 入口的焓值也会增加。即，Ρ-h线图上的d点向右下侧移动。其结果，制冷剂的温度进一步 降低，这或许有利于进一步降低极冷储藏室的温度。但是存在因此而致使经过蒸发器的制 冷剂中的液相制冷剂相变为气相制冷剂的量减少的缺点。即，假设经过蒸发器的制冷剂从 室内空气吸收相同热量的能量，由液相相变为气相的制冷剂的量会减少。即，这意味着制冷 剂的饱和达成率将会降低，由此，液相制冷剂流入压缩机的可能性或许会增大。
[0038] 如本发明的实施例提出的，在极冷膨胀阀14的表面安装加热器18的情况下，在理 想状态（ideal state)下，极冷膨胀阀的出口点（或极冷蒸发器的出口点）d将会向g点移 动。在实际的冷冻循环中，点g将位于进而向右侧移动的点。
[0039] 假设蒸发器吸收相同热量的能量，与改变膨胀阀直径的条件下的情况相比，压缩 机的入口，严密地讲，根据本发明实施例的气液分离机入口处的制冷剂的干度（quality)会 进一步增大。这意味着制冷剂的饱和达成率不会降低，从而液态制冷剂流入压缩机的可能 性会显著地降低。
[0040] 下面，通过流程图详细说明应用本发明实施例的冷冻循环的冰箱中极冷储藏室的 温度的控制方法。
[0041] 图3是表示本发明实施例的冰箱的极冷储藏室的温度控制方法的流程图。
[0042] 参照图3,首先驱动压缩机(步骤S11)，先进行将冷藏室的温度冷却至低于设定温 度的预冷（pre-cooling)过程。
[0043] 详细地，驱动压缩机的同时打开转换阀，即，三通阀，设定制冷剂流路使制冷剂流 向主蒸发器16流动(步骤S12)。这样，由压缩机11压缩的制冷剂经过冷凝器12后，流入主 膨胀阀15并膨胀。然后，膨胀的低温低压的两相制冷剂流入主蒸发器16 (步骤S13)，蒸发 室的温度降低到零下42°C。在此状态下，设置在冷气流路上的阻尼器(未图示）开始工作， 打开冷藏室流路，同时使冷藏室风扇开始工作(步骤S14)。在此，如不单独设置冷藏室风扇， 也可以驱动设置在主蒸发器16 -侧的冷却风扇。
[0044] 如果上述冷藏室风扇或主蒸发器一侧的冷却风扇开始工作，在蒸发室中冷却的冷 气将沿着上述冷藏室流路引导至冷藏室，其结果，冷藏室的内部温度逐渐降低。
[0045] 并且，通过温度传感器和控制部来判断冷藏室的温度是否达到(设定温度TR_a)°C (步骤S15)。本控制方法的特征在于，为了冷却室温，将冷藏室温度降低到比设定温度低a°C 更低的温度，从而防止室温冷却过程中的冷却室负荷的增加。由此，控制部维持冷藏室的冷 却，直到从冷藏室温度传感器传输的温度值变成略低于设定温度TR的温度为止。
[0046] 详细地，如果判断为冷藏室温度达到低于设定温度的温度，就通过阻尼器关闭冷 藏室流路，使冷藏室风扇停止工作(步骤S16)。在此，如没有单独的冷藏室风扇而只有主蒸 发器的冷却风扇，也可以使冷却风扇继续工作以冷却冷冻室。
[0047] 并且，虽然将冷藏室说明为只执行将温度降低到更低于设定温度的过冷却过程， 但不限定于此，也可以一同执行冷冻室的过冷却。冷冻室的贮藏温度维持低于结冰温度的 温度，因此，过冷却引起的食物的状态变化不大。因此，即使假设冷冻室的温度处于当前设 定温度状态下，在冷藏室的过冷却过程中即使还向冷冻室供给冷气也无妨。仅从节约功耗 的角度上，也可以阻断向冷冻室供给冷气。
[0048] 并且，如果冷藏室的过冷却过程结束，三通阀就会转换开度(步骤S17)，使制冷剂 向极冷蒸发器17流动(步骤S18)，从而执行极冷冷却过程。在此，如果极冷冷却过程开始， 在冷藏室过冷却过程中形成的压缩机11的运转条件将发生改变。即，压缩机11将转换 成最大功率运转模式，以使极冷储藏室在短时间内冷却到设定温度(步骤S19)。例如，上 述压缩机11为线性压缩机的情况下，将使运转模式由普通运转条件（normal operation condition)转换成最大相似点（TDC)运转条件。
[0049] 在此，极冷冷却一开始，极冷储藏室风扇就立即工作的情况下，热空气被引入极冷 储藏室中反而会降低极冷功能，因此在极冷蒸发器17充分冷却过的状态下，使极冷储藏室 风扇工作是重要的。
[0050] 由此，将执行以下过程，S卩，判断从压缩机的运转条件改变为最大功率运转条件的 时刻或三通阀转换的时刻起是否经过了设定时间，或由附着在极冷蒸发器17上的温度传 感器传输的蒸发器的温度是否达到了设定温度Td (步骤S20)。然后，如果判断为经过了上 述设定时间或极冷蒸发器温度达到了设定温度Td，就使阻尼器工作，来打开极冷储藏室流 路，同时使极冷储藏室风扇开始工作(步骤S21)。
[0051] 并且，如果从转换阀13的转换时刻、上述压缩机的运转条件改变的时刻及上述极 冷储藏室风扇开始工作的时刻中的某一个时刻起经过了设定时间，就开启上述加热器(步 骤S22)。根据本系统，极冷储藏室的温度开始冷却至低于冷冻室温度的时刻，S卩，实现极冷 冷却的时刻应是上述加热器开始工作之后的时刻。
[0052] 而且，如果判断为极冷储藏室的温度冷却到设定温度Tc(步骤S23)，就停止驱动压 缩机、极冷储藏室风扇及加热器(步骤S24)。当然，上述转换阀13也将恢复到原来的位置， 艮P，使制冷剂流向上述主膨胀阀15 -侧的位置。
[0053] 所述控制方法具有以下优点，S卩，能够迅速地将极冷储藏室的温度冷却至比冷冻 室温度更低的温度，而且不会对压缩机的性能或强度带来不利影响。
【权利要求】
1. 一种冰箱的控制方法， 上述冰箱包括： 压缩机，用于压缩制冷剂， 冷凝器，与上述压缩机的出口侧相连接，用于对制冷剂进行冷凝， 转换阀，与上述冷凝器的出口侧相连接， 膨胀部件，与上述转换阀的出口侧并联连接，并包括一个或多个主膨胀阀和至少一个 极冷膨胀阀， 主蒸发器，与上述主膨胀阀的出口侧相连接，用于对向冷藏室和冷冻室中的某一个或 全部供给的冷气进行冷却， 极冷蒸发器，与上述极冷膨胀阀的出口侧相连接，用于对向极冷储藏室供给的冷气进 行冷却，上述极冷储藏室维持低于上述冷冻室的温度的温度，以及 加热器，与上述极冷膨胀阀相接触； 上述冰箱的控制方法的特征在于，包括： 驱动压缩机的步骤； 上述转换阀工作以使制冷剂流入上述主膨胀阀的步骤； 打开连接上述冷藏室和上述主蒸发器的冷气流路，来冷却上述冷藏室的步骤； 如果上述冷藏室的温度冷却至比设定温度低的温度，则上述转换阀工作以使制冷剂的 流动转向上述极冷膨胀阀，来冷却上述极冷储藏室的步骤；以及 驱动上述加热器的步骤。
2. 根据权利要求1所述的冰箱的控制方法，其特征在于，通过上述加热器的工作，使通 过上述极冷膨胀阀的制冷剂的蒸发温度或压力低于通过上述主膨胀阀时的蒸发温度或压 力。
3. 根据权利要求2所述的冰箱的控制方法，其特征在于，如果开始冷却上述极冷储藏 室，则上述压缩机以比冷却上述冷藏室的步骤中的功率大的功率驱动。
4. 根据权利要求3所述的冰箱的控制方法，其特征在于，如果开始冷却上述极冷储藏 室，则上述压缩机以最大功率驱动。
5. 根据权利要求4所述的冰箱的控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：当上述压缩 机的运转条件改变或从上述转换阀转换的时刻起经过了设定时间或上述极冷蒸发器的温 度降低至设定温度时，驱动极冷储藏室风扇。
6. 根据权利要求5所述的冰箱的控制方法，其特征在于，如果从上述转换阀的转换时 亥IJ、上述压缩机的运转条件改变的时刻及上述极冷储藏室风扇开始驱动的时刻中的某一个 时刻起经过了设定时间，就驱动上述加热器。
7. 根据权利要求6所述的冰箱的控制方法，其特征在于，如果上述极冷储藏室的温度 冷却至设定温度，上述压缩机和上述极冷储藏室风扇就停止驱动。
8. 根据权利要求7所述的冰箱的控制方法，其特征在于，在上述压缩机停止驱动的同 时，上述转换阀转换到使制冷剂流入上述主膨胀阀的位置。
【文档编号】F25D29/00GK104061750SQ201310451487
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年3月22日
【发明者】申载熏, 薛慧燕, 徐畅晧, 朴龙周 申请人:Lg电子株式会社