冷却装置的制作方法

本公开涉及一种具有冷冻循环的冷却装置。

背景技术：

根据现有技术的冷却装置(例如，冰箱)包括压缩机，冷凝器，防凝露管，减压器件和蒸发器，如图1a所示，并且具有冷冻循环，在冷冻循环中，这些部件通过管以这样的顺序相互连接(例如，专利文献1(日本专利特开公报no.1986-191862))。

然而，由于这样的冷冻循环具有在冷凝器中通过热交换冷凝并具有高液体比例的制冷剂通过防凝露管的构造，如图1c所示，防凝露管中的液体制冷剂的比例增加，制冷剂量增加。也就是说，冷凝器的每单位体积的热交换量(w/升)大于防凝露管的每单位体积的热交换量。因此，当在冷凝器中液化并具有高液体比例的制冷剂被引入防凝露管中时，防凝露管中的液体比例高，并且防凝露管中的制冷剂量增加。

同时，如图2a所示，可以认为将冷凝器和防凝露管的顺序相互交换，以允许气体制冷剂被引入到防凝露管中，并降低防凝露管中的液体比例，从而减少制冷剂量。

然而，由于引入到防凝露管中的气体制冷剂的温度高于冷凝温度，所以增加了侵入制冷剂的热量。

此外，专利文献2(日本专利特开公报no.2007-248005)公开了在上游散热器和下游散热器之间设置防凝露管、并且在超临界状态的二氧化碳制冷剂释放到上游散热器、防凝露管和下游散热器的构造。

然而，在超临界状态下的二氧化碳制冷剂的热辐射是敏感的热变化(参见图3a)，并且在超临界状态下的二氧化碳制冷剂流向防凝露管期间、在超临界状态下的二氧化碳制冷剂的温度被改变。因此，在防凝露管中产生温度分布，使得防凝露管的防凝露性能根据位置而相互不同。

技术实现要素：

技术问题

本公开的目的是减少冷冻循环的制冷剂的量。

技术方案

根据本公开的一个方面，冷却装置包括：包括压缩机，冷凝器，减压器件和冷却蒸发器的冷冻循环，其中，冷凝器包括相互独立的第一冷凝器和第二冷凝器，第二冷凝器位于制冷剂通道中的第一冷凝器的下游侧，并且第一冷凝器和第二冷凝器通过防凝露管相互连接。

冷却装置还可以包括在第二冷凝器和减压器件之间分支并连结在减压器件和冷却蒸发器之间的旁路；设置在第三旁路中的制冰蒸发器；以及设置在第三旁路中的制冰蒸发器的上游侧的制冰减压器件。

根据本公开的另一方面，冷却装置包括：包括压缩机，冷凝器，减压器件和蒸发器的冷冻循环，其中，冷凝器包括分别具有入口和出口并且彼此隔离的两个通道，并且两个通道中的任一个的出口连接到防凝露管的一端，并且两个通道中的另一个的输入端连接到防凝露管的另一端。

有益效果

根据如上所述构造的本公开，冷凝器被划分为第一冷凝器和第二冷凝器，第一冷凝器、防凝露管、第二冷凝器依次相互连接，并且防凝露管构造成使得制冷剂以气液两相状态向其流动。因此，从防凝露管入侵到冷却室的热量可以与现有技术的相同，并且可以减少冷冻循环的制冷剂的量。

附图说明

图1是示出根据现有技术的冷却装置的冷冻循环的构造，相应的冷冻循环的莫里尔曲线图，以及防凝露管中的制冷剂的气液两相状态的图；

图2是示出根据现有技术的冷却装置的冷冻循环的修改设置的构造，相应的冷冻循环的莫里尔曲线图，以及防凝露管中的制冷剂的气液两相状态的图；

图3是示出二氧化碳制冷剂和r600a制冷剂的冷冻循环(状态变化)的莫里尔曲线图的图；

图4是示出根据本公开的示例性实施例的冷却装置的冷冻循环的构造，相应的冷冻循环的莫里尔曲线图，以及防凝露管中的制冷剂的气液两相状态的图；

图5至图7是分别示出了根据本公开的示例性实施例的修改示例的冷却装置的冷冻循环的构造的图；

图8是示出根据本公开的另一示例性实施例的冷却装置的冷冻循环的构造的图；

图9是示出根据本公开的另一示例性实施例的冷却装置的冷却操作及制冰操作的图；

图10是示出根据本公开的另一示例性实施例的冷却装置制冰时的控制内容1的图；

图11是示出根据本公开的另一示例性实施例的冷却装置制冰时的控制内容2的图；

图12是示出根据本公开的另一示例性实施例的冷却装置制冰时的控制内容3的图；以及

图13至16是分别示出根据本公开的另一示例性实施例的修改示例的冷冻循环的构造的图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本公开的各种示例性实施例。然而，应当理解，本公开中提到的技术不限于具体示例性实施例，而是包括根据本公开的示例性实施例的各种修改、等同物和/或替代。在所有附图中，类似的部件将用相似的附图标记表示。

另外，在本公开中使用的表述“第一”，“第二”等可以指示各种组件，而不管组件的顺序和/或重要性，将仅用于将一个组件与其他组件区分，并不限制相应的组件。例如，“第一部分”和“第二部分”可以指示不同的部分，而不管顺序或重要性。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一组件可以被命名为第二组件，并且第二组件也可以类似地命名为第一组件。

本公开中使用的术语可以仅用于描述具体的示例性实施例，而不是限制其他示例性实施例的范围。单数形式可以包括复数形式，除非上下文另有明确指出。包括技术和科学术语的本说明书中使用的术语具有与本公开所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。在本公开中使用的术语中，由通用字典定义的术语可以被解释为与现有技术的上下文中的含义相同或相似的含义，并且不被解释为理想或过度正式的手段，除非在本公开中明确定义。在一些情况下，术语可能不被解释为排除本公开的示例性实施例，即使它们在本公开中被定义。

在下文中，将描述根据本公开的示例性实施例的冷却装置的构造。

图4a至图4c是示出根据本公开的示例性实施例的冷却装置的冷冻循环的构造，相应的冷冻循环的莫里尔曲线图，以及防凝露管中的制冷剂的气液两相状态的图。

根据本公开的示例性实施例的冷却装置100是在其中容纳和冷却例如食物的装置，如冰箱、冷冻器或冰箱冷冻器，并且具有一个冷却室或多个冷却室。此外，冷却室包括冷室，冷冻室，蔬菜室，瓶室等。

具体地，冷却装置100包括冷冻循环2(冷冻循环2中压缩机21，冷凝器22，防凝露管23，主减压器件(毛细管或电子膨胀阀)24和冷却蒸发器25通过制冷剂管相互连接)、冷却冷凝器22的吹风风扇3、以及控制冷冻循环2、吹风风扇3等以进行整个冷却装置的冷却控制的控制装置(未示出)，如图4a所示。此外，防凝露管23防止冷却装置100的本体的重要部分的凝露。例如，防凝露管23设置在形成本体前表面的每个开口的壁中，以防止相应开口的凝露。控制装置由例如包括中央处理单元(cpu)，存储器，模数(a/d)或数模(d/a)转换器，输入和输出器件等的计算机构成，允许执行存储在存储器中的用于冰箱的程序，并且允许各种设备相互配合以允许其功能被实现。

此外，冷凝器22被划分成第一冷凝器22a和第二冷凝器22b。这里，冷凝器22被划分使得第一冷凝器22a的出口的冷却温度等于或小于制冷剂的冷凝温度，并且第一冷凝器22a的出口的冷却温度与防凝露管23的出口的制冷剂温度之间的差异在2℃以内。因此，可以减少制冷剂的量，并且可以控制引入到防凝露管23中的气体制冷剂的量。此外，第一冷凝器22a和第二冷凝器22b分别设置有吹风风扇3a和3b。此外，第一冷凝器22a，防凝露管23，第二冷凝器22b依次相互连接，并且防凝露管23构造为使得制冷剂以气液二相状态向其流动。该制冷剂是烃基制冷剂，并且在本示例性实施例中可以使用作为天然制冷剂的r600a。另外，r134a也可以用作制冷剂。此外，构成第一冷凝器22a的制冷剂管的体积和构成第二冷凝器22b的制冷剂管的体积二者均可以为30cc，构成防凝露管23的制冷剂管的容积可以为120cc。此外，构成第一冷凝器22a的制冷剂管的体积和构成第二冷凝器22b的制冷剂管的体积也不必相同，并且也可以构造为彼此不同。

这里，第一冷凝器22a使得从压缩机21输出的气体制冷剂具有液体比例低的热交换量，同时将气态制冷剂的制冷剂温度冷却至冷凝温度。因此，引入防凝露管23的气液两相制冷剂中的液体比例变低(参照图4c)。

由于防凝露管23的每单位体积的热交换量(w/升)小，防凝露管23的液体比例的增加比例低，因此，防凝露管23中的液体比例保持在低于防凝露管23中的气体比例的状态。另外，引入到第二冷凝器22b中的气液两相制冷剂处于液体比例低的状态(参见图4c)。

由于第二冷凝器22b的每单位体积的热交换量(w/升)大，所以在第二冷凝器22b的制冷剂出口处，气液两相制冷剂的液体比例变高(参见图4c)。

根据如上所述构造的冷却装置100，冷凝器22被划分成第一冷凝器22a和第二冷凝器22b，并且第一冷凝器22a、防凝露管23和第二冷凝器22b依次相互连接。同时，由于防凝露管23构造为使得制冷剂以气液两相状态向其流动，所以流至防凝露管23的气液两相制冷剂中的液体制冷剂的比例可以减少。因此，可以减少聚集在防凝露管23中的液体，并且可以减少冷冻循环2的制冷剂的量。此外，由于流至防凝露管23的气液两相制冷剂由第一冷凝器22a冷却至冷凝温度，所以从防凝露管23向冷却室入侵的热量可以与现有技术的相等。另外，气液两相制冷剂流至防凝露管23，因而能够使整个防凝露管23的温度均匀化。

此外，由于具有可燃性的r600a的量可以减少，所以可以提高安全性，并且可以降低成本。此外，r600a是天然制冷剂，可以减少对环境的影响。

此外，本公开不限于上述示例性实施例，而是还可以如下面将要描述的本公开的示例性实施例的修改示例中配置。

图5至图7是分别示出了根据本公开的示例性实施例的修改示例的冷却装置的冷冻循环的构造的图。

如图5所示，第一冷凝器22a和第二冷凝器22b也可以相互集成。也就是说，第一冷凝器22a和第二冷凝器22b可以通过彼此接触或彼此相邻设置并彼此相对而彼此集成，或者可以通过使用第一冷凝器22a的吹风风扇或第二冷凝器22b的吹风风扇用于共同散热而彼此集成。因此，可以简化冷冻循环2和冷却装置100的构造。

此外，第一冷凝器22a和第二冷凝器22b可以构造为由公共吹风风扇3冷却。这里如图5所示，第一冷凝器22a可以置于冷冻循环的制冷剂通道中的第二冷凝器22b的上游侧。可替换地，优选的是，第一冷凝器22a置于根据吹风风扇3的空气流中第二冷凝器22b的下游侧(参照图5)。因此，通过第二冷凝器而升温的空气与第一冷凝器接触，以当在第一冷凝器中制冷剂冷却至冷凝温度时，容易地使制冷剂成为液体比例低的状态。

另外，如图6所示，可以设置在第一冷凝器22a和防凝露管23之间分支并连结在防凝露管23和第二冷凝器22b之间的第一旁路l1，并且切换通道的第一切换机构4可以设置在第一旁路l1的分支点。第一切换机构4是由三通阀形成的切换阀。切换阀的打开或关闭由控制装置(未示出)控制。

此外，在冰箱中的内部温度和周围的外部空气温度之间的温度差异小的情况下，例如在从供电到温度达到初始设定温度的全降温操作的情况下，或者在周围的湿度低的情况下，控制装置控制第一切换阀4，以允许制冷剂流过第一旁路l1，并且允许制冷剂不流过防凝露管23。

由于这种构造，在制冷剂不需要流到防凝露管23的情况下，制冷剂不会流到防凝露管23，因此可以将入侵冰箱的热量降低。

在外部空气温度低或蒸发温度低的情况下，制冷剂迅速冷凝，使得液体制冷剂可能聚集在第一冷凝器22a中以引起冷却故障。此外，在具有多个蒸发器的冷冻循环的情况下或者在冷却负荷小的情况下也可能发生该故障。因此，如图7所示，可以设置在压缩机21和第一冷凝器22a之间分支并且连结在第一冷凝器22a和防凝露管23之间的第二旁路l2，并且切换通道的第二切换机构4'可以设置在第二旁路l2的分支点。第二切换机构4'是由三通阀构成的切换阀。切换阀的打开或关闭由控制装置(未示出)控制。此外，控制装置基于例如外部空气温度传感器等的检测温度来控制第二切换阀4'以切换将制冷剂引入第一冷凝器22a的通道。

由于这种构造，可以减少停留在第一冷凝器22a中的液体制冷剂的量。

此外，可以认为第一冷凝器构造为根据周围温度来改变冷凝能力。详细地说，冷却装置100可以包括设置在第一冷凝器22a的出口处的出口温度传感器(未示出)和控制第一冷凝器22a的吹风风扇的控制器(未示出)。可以认为控制器获取出口温度传感器的检测温度并控制吹风风扇的每分钟转数(rpm)，使得检测温度成为预定目标值，从而改变第一冷凝器的冷凝能力。此外，可以认为第一冷凝器中流动制冷剂的热管的数量构造为通过例如打开或关闭阀来控制。

接下来，将参照附图描述根据本公开的另一示例性实施例的冷却装置。

图8是示出根据本公开的另一示例性实施例的冷却装置的冷冻循环的构造的图。

根据本公开的另一示例性实施例的冷却装置100’可以包括冷冻循环2(冷冻循环2中压缩机21，冷凝器22，防凝露管23，主减压器件24和冷却蒸发器25通过制冷剂管相互连接)、冷却冷凝器22的吹风风扇3、以及控制冷冻循环2、吹风风扇3等以进行整个冷却装置的冷却控制的控制装置(未示出)，如图8所示。此外，防凝露管23防止冷却装置100的本体的重要部分的凝露。例如，防凝露管23可以设置在形成本体前表面的每个开口的壁中，以防止相应开口的凝露。此外，冷凝器22的构造可以与上述根据本公开的示例性实施例的冷凝器22的相同。

此外，根据本示例性实施例的冷却装置包括通过冷却设置在制冰室中的制冰盘5来制冰的制冰蒸发器26，设置在制冰蒸发器26的上游侧的制冰减压器件(毛细管或电子膨胀阀)27，设置在制冰盘5中的制冰盘温度传感器6，以及通过加热制冰盘5以除冰的除冰加热器7。另外，附图标记10表示冷藏保存温度传感器。

制冰蒸发器26和制冰减压器件27设置在第二冷凝器22b和主减压器件24之间分支并连结主减压器件24和冷却蒸发器25的第三旁路l3中。此外，切换通道的第三切换机构8可以设置在第三旁路l3的分支点处。第三切换机构8是由三通阀构成的切换阀。切换阀8具有与冷凝器相邻的端口、与旁路相邻的端口和与主减压器件相邻的端口，并且切换阀8的打开或关闭由控制装置(未示出)控制。

参照图9描述冷却装置的冷却操作和制冰操作。图9是示出根据本公开的另一示例性实施例的冷却装置的冷却操作和制冰操作的图。

在冷却冷却室的情况下，控制装置允许切换阀8中与冷凝器相邻的端口和与主减压器件相邻的端口相互连通，从而允许制冷剂流向主减压器件(图9的“通道1”)。该通道1是在冷凝器22的下游侧经由主减压器件24而不是经由制冰减压器件27和制冰蒸发器26到达冷却蒸发器25的通道。同时，在制冰的情况下，控制装置允许切换阀8中与冷凝器相邻的端口和与旁路相邻的端口相互连通，从而允许制冷剂流到旁路(图9的“通道2”)。该通道2构造成在冷凝器22的下游侧经由制冰减压器件27和制冰蒸发器26到达冷却蒸发器25。此外，到通道1的制冷剂的供应和到通道2的制冷剂的供应由切换阀8交替切换，以进行冷却室的冷却和制冰。此外，通过如上所述的控制，在冷却蒸发器25中蒸发的制冷剂不需要流到制冰蒸发器26。例如，控制装置可以控制通道的切换和制冷剂流动的时间，使得冷却室的温度保持在任何温度区域，同时控制制冷剂的流量，使得在允许制冷剂流入通道2的情况下，制冷剂在制冰蒸发器26的出口处于过热状态。

这里，通过控制装置进行切换阀8的切换以时分方案进行，相应的时分控制的期间为2至180秒。

此外，控制装置通过制冰盘温度传感器6的检测温度来感测制冰的完成，并且在感测到完成之后关闭与旁路相邻的端口，以允许制冷剂不流动至通道2并开始向除冰加热器7传导电力。因此，执行从制冰盘5除冰。此外，在这种状态下，控制装置允许切换阀8中与冷凝器相邻的端口和与旁路相邻的端口相互连通，从而允许制冷剂流到冷却蒸发器25。

这里，在电开始传导到除冰加热器7之前，即，在感测到完成之后，可以阻止向制冰蒸发器26供应制冷剂，从而操作压缩机预定时间。此外，在压缩机操作预定时间之后，可以开始向除冰加热器7传导电力。

接下来，将参照附图描述制冰操作时的细节控制内容。

图10至图12是示出根据本公开的另一示例性实施例的冷却装置制冰时的控制内容1至3的图。

(1)控制内容1

如图10所示，控制装置基于制冰盘温度传感器6的检测温度来控制切换阀8的打开/关闭，以将制冷剂供给到制冰蒸发器26或阻止制冷剂供应到制冰蒸发器26。具体地，制冰盘温度传感器6的检测温度被用作制冰蒸发器26的温度的代表值，并且当制冰盘温度为ton或更大时，切换阀6中与冷凝器相邻的端口和与旁路相邻的端口彼此连通(图10中的切换阀为“打开”)，并且当制冰盘温度为toff或更小时，切换阀8中与冷凝器相邻的端口和与旁路相邻的端口被阻止(图10中的切换阀为“关闭”)。另外，由于制冰室的温度高，所以将ton设定为低于未制冰的温度。此外，toff设定为温度高于制冰蒸发器26中不充分进行热交换且制冰蒸发器26的出口处的制冷剂不处于过热状态的温度。通过如上所述的控制，制冷剂交替地流到通道1和通道2，并且制冰室中的温度在下限温度toff和上限温度ton之间交替地通过。也就是说，制冰室中的温度可以肯定地保持在上限温度和下限温度之间，并且制冰蒸发器26的出口可以保持在过热状态。

(2)控制内容2

如图11所示，控制装置使用制冰盘温度传感器6的检测温度作为制冰蒸发器26的温度的代表值，并且测量制冰盘温度传感器6的检测温度与设置在冷却蒸发器25中的蒸发器温度传感器(除霜温度传感器)9的检测温度的差异。另外，蒸发器温度传感器9测量冷却蒸发器25的出口处的制冷剂的温度。

此外，控制装置对切换阀的占空比进行反馈控制(时分控制)，使得制冰盘温度传感器6的检测温度tin与蒸发器温度传感器9的检测温度tout之间的温差(过热度δt＝tin-tout)变得恒定。因此，控制装置持续保持制冰蒸发器26中的过热度。此外，第一控制循环的周期设定为例如2至180秒，制冷剂在第一控制循环中流向通道2的其余时间成为制冷剂流向通道1的时间。

例如，在控制装置成比例地控制切换阀的占空比的情况下，通过公式1计算在第n循环中供应到制冰蒸发器26的制冷剂的量(占空比)d(n)。另外，kp是比例控制增益。

(公式1)d(n)＝kp{tout(k-1)-tin(k-1)-δt}

(3)控制内容3

如图12所示，控制装置分别获取设置在制冰蒸发器26的入口和出口处的入口温度传感器11和出口温度传感器12的检测温度。

此外，控制装置对切换阀的占空比进行反馈控制(时分控制)，使得入口温度传感器11的检测温度tin与出口温度传感器12的检测温度tout2之间的温差(过热度δt＝tin-tout2)变得恒定。此外，第一控制循环的周期设定为例如2至180秒，且制冷剂在第一控制循环中流向通道2的其余时间成为制冷剂流向通道1的时间。

例如，在控制装置成比例地控制切换阀的占空比的情况下，通过公式2计算在第n循环中供应到制冰蒸发器26的制冷剂的量(占空比)d(n)。

(公式2)d(n)＝kp{tout2(k-1)-tin(k-1)-δt}

根据如上所述构造的冷却装置100，制冰蒸发器26和制冰减压器件27设置在第三旁通l3中，并且通过第三切换机构8来切换制冷剂到制冰蒸发器26和制冰减压器件27的供应，从而使得可以在从制冰盘5除冰期间将制冷剂连续供给到冷却蒸发器25，并且抑制冷却室的温度升高。

此外，在制冷剂流向通道2的情况下，制冰蒸发器26的出口处的制冷剂配置为过热状态，使得液体制冷剂不存在于冷却蒸发器25中，且仅气体制冷剂存在于冷却蒸发器25中。因此，与现有技术相比，整个冰箱的制冷剂管中的液体制冷剂的比例可以减小，且整个冰箱的制冷剂管中的气体制冷剂的比例可以增加，使得可以减少填充在冰箱中的制冷剂的最小量。因此，即使在使用具有可燃性的制冷剂的情况下，也可以进一步提高使用的安全性。

此外，在制冷剂流向通道2的情况下，即使由于任何原因液体制冷剂在制冰蒸发器26中没有完全蒸发，它可以在冷却蒸发器25中蒸发。因此，即使没有设置蓄能器等，也可以防止当液体制冷剂被吸入压缩机21时引起的故障。

此外，本公开不限于上述另一示例性实施例，而是也可以如下面将要描述的本公开的另一示例性实施例的修改示例的构造。

图13至图16是分别示出根据本公开的另一示例性实施例的修改示例的冷却装置的冷冻循环的构造的图。

例如，如图13所示，第二减压器件13可以设置在第三旁路l3中的制冰蒸发器26的下游侧。

作为冷却装置的修改示例，如图14所示，制冰蒸发器26和制冰减压器件27可以设置在在第二冷凝器22b和主减压器件24之间分支并连结在冷却蒸发器25和压缩机21之间的第四旁路l4中。在这种情况下，切换通道的第四切换机构14设置在第四旁路l4的分支点处。第四切换机构14是由三通阀形成的切换阀。切换阀14具有与冷凝器相邻的端口、与旁路相邻的端口和与主减压器件相邻的端口，并且切换阀14的打开或关闭由控制装置(未示出)控制。此外，切换阀14的控制内容与上述本公开的另一示例性实施例的控制内容相同。

另外，如图15所示，制冰减压器件27可以设置在在第二冷凝器22b和主减压器件24之间分支并连结在冷却蒸发器25和压缩机21之间的第五旁路l5，且制冰蒸发器26可以设置在第五旁路l5的连结点与压缩机21之间。在这种情况下，切换通道的第五切换机构15设置在第五旁路l5的分支点处。第五切换机构15是由三通阀形成的切换阀。切换阀15具有与冷凝器相邻的端口、与旁路相邻的端口和与主减压器件相邻的端口，并且切换阀15的打开或关闭由控制装置(未示出)控制。由于该构造，可以减少冷冻循环中的制冷剂的量。

另外，如图16所示，可以在第五旁路l5的连结点和冷却蒸发器24之间设置第三减压器件16。

本公开不限于上述示例性实施例，而是可以在不脱离本公开的精神的情况下进行各种修改。