一种冷柜以及控制方法与流程

本发明涉及储藏设备技术领域，尤其涉及一种冷柜以及控制方法。

背景技术：

冷柜，是日常生活中常见的储藏设备，对于一些工作温度较低的冷柜，由于工作温度与环境温度之间的温差较大，因此，一般采用两级复叠式制冷循环，复叠式制冷循环是将较大的温差分为两段，即在工作温度与环境温度之间取中间温度，复叠式制冷循环包括高温制冷系统和低温制冷系统，由高温制冷系统将环境温度降低至中间温度，再由低温制冷系统将中间温度降低至工作温度，从而获取较低工作温度的制冷方式。

现有技术中的复叠式制冷循环，如图1所示，附图左侧为高温制冷系统，沿冷媒流动方向依次包括高温压缩机001、冷凝器002、毛细管003以及冷凝蒸发器004；右侧为低温制冷系统，沿冷媒流动方向依次包括低温压缩机005、高温制冷系统中的冷凝蒸发器004、毛细管003以及蒸发器006，其中，冷凝蒸发器004作为中间换热器使用，即在高温制冷系统中该冷凝蒸发器004起到蒸发器的作用，在低温制冷系统中该冷凝蒸发器004起到冷凝器的作用，该复叠式制冷循环的具体工作过程如下：

高温制冷系统中的高温冷媒经过高温压缩机001压缩，排出的高温高压蒸汽在冷凝器002中冷却，然后经过毛细管003节流降压后，进入冷凝蒸发器004，然后低温制冷系统中的低温冷媒经过低温压缩机005压缩，排出的高温高压蒸汽进入冷凝蒸发器004内与高温冷媒进行换热，之后高温冷媒进入高温压缩机001，低温冷媒放热后，经过毛细管003节流降压，进入蒸发器006并带走冷柜内的热量，之后进入低温压缩机005，从而完成制冷循环。

但是，上述低温制冷系统中采用毛细管003作为节流部件，而毛细管003中循环的低温冷媒的流量不变，因此，低温冷媒的蒸发温度(蒸发温度是指冷媒在蒸发器006中蒸发沸腾时的温度)不变，在低温制冷系统中，低温冷媒的蒸发温度较低，当冷柜内的设定温度较高时，在制冷循环过程中，蒸发器006入口处对应的柜内区域的温度降低至设定温度后，由于低温冷媒的蒸发温度相比于该设定温度依然较低，因此，在冷媒循环时，低温冷媒依然会带走蒸发器006入口处对应的柜内区域的热量，使该区域的温度进一步降低，当蒸发器006出口处对应的柜内区域的温度降低至设定温度时，则会导致冷柜内部存在较大的温差，经试验得出，该温差能够达到10℃，有可能造成柜内储藏的物品被冻坏。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种冷柜以及控制方法，能够避免制冷循环过程中，柜内温差过大，保证柜内储藏物品完好。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明一方面实施例提供了一种冷柜，包括第一制冷系统和第二制冷系统，所述第一制冷系统的工作温度高于所述第二制冷系统的工作温度，且所述第一制冷系统与所述第二制冷系统之间通过冷凝蒸发器连接并传递冷量，所述第二制冷系统包括：第二压缩机，用于压缩所述第二制冷系统中循环的制冷剂；所述冷凝蒸发器，用于与所述第一制冷系统进行换热，所述冷凝蒸发器的第一管路的入口和出口串联在所述第一制冷系统中，所述冷凝蒸发器的第二管路的入口与所述第二压缩机的出口连通；电磁阀，所述电磁阀的入口与所述冷凝蒸发器的第二管路的出口连通，所述电磁阀设置有多个出口，所述电磁阀可分别控制每一个出口的打开或者关闭；毛细管，用于为所述制冷剂节流降压，所述毛细管设置有多个，多个所述毛细管的入口与所述电磁阀的多个出口一一对应连通，多个所述毛细管的出口汇集为一个总出口，通过分别控制所述电磁阀的每一个出口打开或者关闭可调节多个所述毛细管接通的数量，以调节所述制冷剂节流后的流量；蒸发器，用于使所述制冷剂中的冷量与所述冷柜内部的热量进行热交换，所述蒸发器的入口与多个所述毛细管汇集后的总出口连通，所述蒸发器的出口与所述压缩机的入口连通。

本发明实施例提供的冷柜，由于第二制冷系统中的节流部件由一个电磁阀与多个毛细管组成，电磁阀可分别控制每一个毛细管是否接通，即能够控制多个毛细管的接通数量，因此，能够调节制冷剂节流后的流量大小，由于制冷剂的流量越小，其蒸发温度越低，从而在柜内温度降低过程中，可调节制冷剂的流量，进而能够改变制冷剂的蒸发温度，当设定温度较高时，通过调节制冷剂的流量，使制冷剂的蒸发温度与设定温度相适应，由此避免冷柜内部降温过程中，出现温差较大的情况，保证柜内储藏的物品不被冻坏。

本发明另一方面实施例还提供了一种如上技术方案所述冷柜的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：控制所述第一制冷系统先运行，所述第二制冷系统后运行，在冷柜内部降温过程中，控制所述第二制冷系统中的所述电磁阀的多个出口的打开数量由全部打开逐个减少，使多个所述毛细管接通的数量由全部接通逐个减少，以使所述第二制冷系统中循环的所述制冷剂的流量逐渐减小，当所述冷柜内部的温度稳定在目标温度后，所述第二制冷系统中的所述电磁阀的多个出口的打开数量不再改变。

本发明实施例提供的控制方法，在制冷过程中，控制第二制冷系统中的电磁阀开口的打开数量由全部打开逐渐减少，即多个毛细管由全部接通逐渐减少，以使节流后的制冷剂流量逐渐减小，从而使制冷剂的蒸发温度逐渐降低，使柜内温度也随之逐渐降低，当柜内温度降低至目标温度后，停止减少电磁阀出口的打开数量，即不再减小制冷剂的流量以及蒸发温度，使制冷系统在该蒸发温度下稳定运行，由此保证柜内温度在降低过程中，不会出现较大的温差，确保柜内储藏物品的完好。

附图说明

图1为现有技术的冷柜的复叠式制冷循环结构示意图；

图2为本发明实施例提供的冷柜的立体图；

图3为本发明实施例提供的冷柜的主视图；

图4为本发明实施例提供的冷柜箱体的立体图；

图5为本发明实施例提供的冷柜箱体的主视图；

图6为本发明实施例提供的冷柜的复叠式制冷循环系统结构图；

图7为本发明实施例提供的冷柜的控制方法流程图。

附图标记：100、箱体；110、电磁阀；111、电机；112、编码器；113、驱动器；120、冷凝蒸发器；130、蒸发器；140、第二压缩机；150、第一压缩机；160、冷凝器；170、出气口；180、毛细管；200、门体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例提供的一种冷柜以及控制方法进行详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明一方面实施例提供了一种冷柜，如图2、图3所示，该冷柜为近似长方体结构，包括箱体100和门体200，如图4、图5所示，箱体100的内壁上设置有出气口170，制冷系统的冷气由出气口170处排出，从而使柜体内部的温度下降。

本发明实施例提供的冷柜采用复叠式制冷循环，如图6所示，其包括第一制冷系统和第二制冷系统，第一制冷系统的工作温度高于所述第二制冷系统的工作温度，第一制冷系统即高温制冷系统，第二制冷系统即低温制冷系统，第一制冷系统和第二制冷系统之间通过冷凝蒸发器120连接并传递冷量，第一制冷系统中采用中温制冷剂，第二制冷系统中采用低温制冷剂。

本发明实施例提供的第二制冷系统，如图6所示，包括第二压缩机140，用于压缩低温制冷剂；冷凝蒸发器120，用于将经压缩的低温制冷剂蒸汽与第一制冷系统中的中温制冷剂进行换热，冷凝蒸发器120的第一管路的入口和出口串联在第一制冷系统中，冷凝蒸发器120的第二管路的入口与第二压缩机140的出口连通；电磁阀110，电磁阀110的入口与冷凝蒸发器120的第二管路的出口连通，电磁阀110设置有多个出口，并且可分别控制每一个出口的打开或者关闭；毛细管180，用于为低温制冷剂节流降压，毛细管180设置有多个，多个毛细管180的入口与电磁阀110的多个出口一一对应连通，多个毛细管180的出口汇集为一个总出口，通过分别控制所述电磁阀的每一个出口打开或者关闭可调节多个所述毛细管180接通的数量，以调节低温制冷剂节流后的流量大小；蒸发器130，用于使低温制冷剂中的冷量与冷柜内部的热量进行热交换，蒸发器130的入口与多个毛细管180汇集后的总出口连通，蒸发器130的出口与第二压缩机140的入口连通。

本发明实施例提供的冷柜，由于第二制冷系统中的节流部件由一个电磁阀110和多个毛细管180组成，电磁阀110能够分别控制每一个毛细管180是否接通，即能够控制多个毛细管180的接通数量，因此，能够调节低温制冷剂节流后的流量大小，由于制冷剂的流量越小，其蒸发温度越低，从而在柜内温度降低过程中，可调节低温制冷剂的流量，进而能够改变低温制冷剂的蒸发温度，当设定温度较高时，通过调节低温制冷剂的流量，使低温制冷剂的蒸发温度与设定温度相适应，由此避免冷柜内部在降温过程中，出现温差较大的情况，保证柜内储藏的物品不被冻坏。

具体地，如图4、图5所示，箱体100内部的出气口170沿竖直方向延伸，在制冷过程中，冷气从出气口170排出，使柜内温度逐层降低，由上至下或者由下至上，低温制冷剂的流量由最大逐渐减小，使低温制冷剂的蒸发温度逐渐减小，从而当柜内的目标温度设定较高时，蒸发温度也相对较较高，然后柜内温度逐渐降低，各层温度相对均匀，当低温制冷剂的流量进一步减小后，蒸发温度进一步降低，然后柜内温度继续逐层降低，直到柜内温度稳定在目标温度，由此避免柜内下层温度还未达到目标温度，而上层温度已经偏低，导致温差过大，局部低温，甚至冻坏储存物品的情况发生。

在示例性的一种实施方式中，如图6所示，为避免设置的毛细管180过多，本发明实施例提供的多个毛细管180的流量大小均不相同。通过将毛细管180的流量设置为不同大小，从而在接通不同的毛细管180时，也能够使节流后的低温制冷剂流量不同，从而在接通的毛细管180数量不变的前提下，也能够调节低温制冷剂的流量，可以不设置过多的毛细管180的同时，又能够对低温制冷剂的流量进行较为精细的调节，有利于降低整体成本。

在示例性的一种实施方式中，如图6所示，为使第一制冷系统降温更加迅速，本发明实施例提供的第一制冷系统中的节流部件也采用电磁阀110和多个毛细管180的结构，即第一制冷系统中的节流部件也可以通过改变电磁阀110出口的打开数量，来控制中温制冷剂的流量，从而使第一制冷系统中的中温制冷剂的蒸发温度与其工作温度相适应，从而使第一制冷系统与第二制冷系统之间的冷凝蒸发器120的温度迅速降低至工作温度，然后第二制冷系统能够使冷柜内部的温度迅速降低至目标温度，减少冷柜刚开机时的降温时间。

具体地，如图6所示，该第一制冷系统包括第一压缩机150，用于压缩第一制冷系统中的中温制冷剂；冷凝器160，用于降低中温制冷剂的温度；上述电磁阀110和多个毛细管180，用于为中温制冷剂节流降压，并且调节中温制冷节流后的流量；以及上述冷凝蒸发器120，用于与低温至制冷系统的中的低温制冷剂进行换热，该冷凝蒸发器120在第一制冷系统中起到蒸发器的作用，在第二制冷系统中起到冷凝器的作用。

在示例性的一种实施方式中，制冷系统还包括冷柜的控制器，冷柜的控制器与电磁阀110电连接。通过冷柜的控制器向电磁阀110发送信号，从而分别控制电磁阀110开口的打开或者关闭，以实现通过调节电磁阀110的开口打开数量，控制低温制冷剂的流量。

需要指出的是，本发明实施例提供的冷柜，也可以适用于多级复叠式制冷循环，对于多级制冷循环，处于中间的制冷系统中含有两个冷凝蒸发器120，一个起到冷凝器的作用与相邻的工作温度高的制冷系统进行换热，一个起到蒸发器的作用与相邻的工作温度低的制冷系统进行换热。

本发明另一方面实施例提供一种如上技术方案的冷柜的控制方法，如图7所示，图7为该控制方法的流程图，控制方法包括以下步骤：设定目标温度，控制第一制冷系统先运行，当冷凝蒸发器120的温度降低后，再控制第二制冷系统运行，在冷柜内部降温过程中，控制第二制冷系统中的电磁阀110的多个出口的打开数量由全部打开逐个减少，使多个毛细管180的接通数量由全部接通逐个减少，以使低温制冷剂节流后的流量逐渐减小，当冷柜内部的温度稳定在目标温度后，第二制冷系统中的电磁阀110的多个出口的打开数量不再改变。

本发明实施例提供的控制方法，在制冷过程中，控制第二制冷系统中的电磁阀110出口的打开数量由全部打开逐渐减少，即多个毛细管180由全部接通逐渐减少，以使节流后的低温制冷剂流量逐渐减小，从而使低温制冷剂的蒸发温度逐渐降低，使柜内温度也随之逐渐降低，当柜内温度降低至目标温度后，停止减少电磁阀110出口的打开数量，即不再改变低温制冷剂的流量以及蒸发温度，使第二制冷系统在该蒸发温度下稳定运行，由此保证柜内温度在降低过程中，不会出现较大的温差，确保柜内储藏物品的完好。

在示例性的一种实施方式中，当冷柜内部的温度稳定在目标温度后，控制方法还包括以下步骤：将目标温度与预设的运行参数表中的设定温度进行比对，运行参数表包括多个预设的设定温度以及与多个设定温度一一对应的打开电磁阀出口的设定数量，当目标温度处于某一个设定温度的温度区间内时，则将第二制冷系统中的电磁阀110出口的打开数量设置为该设定温度对应的设定数量。通过在系统中预先储存运行参数表，然后通过目标温度与运行参数表进行比对，确定目标参数对应的设定温度，从而能够确定该设定温度对应的需要打开电磁阀出口的个数，最后将第二制冷系统的电磁阀110出口的打开数量为该设定数量即可，即设定温度对应的个数为几个，则打开电磁阀110的几个出口，然后使第二制冷系统中的低温制冷剂以该流量大小继续运行，保证低温制冷剂的蒸发温度与目标温度相适应，从而使冷柜内部的温度能够稳定在目标温度附近运行。

为使第一制冷系统能够迅速降低至工作温度，在示例性的一种实施方式中，第一制冷系统中的节流部件也采用一个电磁阀110与多个毛细管180连通的结构，在制冷循环过程中，第一制冷系统的电磁阀110开口的打开数量设置为目标温度在运行参数表中对应的设定数量。第一制冷系统中的节流部件也采用该电磁阀110与多个毛细管180的结构，从而能够通过改变电磁阀110出口的个数，控制有一个毛细管180被接通，从而控制中温制冷剂节流后的流量，使第一制冷系统中循环的中温制冷剂的蒸发温度与其工作温度相适应，从而在刚开机运行时，使高温循环系统能够更快的降低至工作温度，使冷柜内部能够更快的降低至目标温度。

在示例性的一种实施方式中，控制电磁阀110出口的打开数量逐个减少的过程中，控制方法还包括：多个毛细管180的流量均不相同，当电磁阀110出口的打开数量不变时，将对应数量的毛细管180按流量由大到小的顺序进行组合，并依次接通对应组合的毛细管180，即依次打开每种组合下的毛细管180对应的电磁阀110的开口，使低温制冷剂的流量逐渐减小。通过将多个毛细管180的流量设置为不同大小，从而当接通的毛细管180的数量不变时，通过接通不同的毛细管180，也能够对制冷剂的流量进行调节，例如，共设置有3根毛细管180，在仅接通一根毛细管180的前提下，则接通每一个毛细管的流量大小均不相同，即可以有三种不同流量可以选择，又例如，共设置有3根毛细管180，需要接通两根毛细管180时，则通过组合可有三种组合方式，具体来讲，三根毛细管180分别编号a、b、c，其中需要接通两根时，则有ab、ac、bc三种组合方式，将这三种组合方式按照毛细管180流量由大到小的顺序排列，并且依次按照该组合接通两根毛细管180，则可以使制冷剂的流量逐渐降低，从而在不设置过多的毛细管180的同时，又能够对制冷剂的流量进行较为精细的调节，有利于节省整体成本。

在示例性的一种实施方式中，在冷柜内部的温度稳定在目标温度，第二制冷系统中的电磁阀110出口的打开数量不再改变之后，上述控制方法还包括：调整冷柜内部的目标温度，将改变后的目标温度与预设的运行参数表中的设定温度进行比对，当改变后的目标温度处于某一个设定温度的温度区间内时，将电磁阀110出口的打开数量设置为设定温度对应的设定数量，并且控制设定温度对应编号的毛细管180接通。在运行参数表中记录有每一个毛细管180的对应编号，当需要改变柜内的工作温度时，只需调节目标温度，控制器则会根据目标温度在运行参数表中对应的设定温度，确定需要打开电磁阀110的几个出口，并且控制该设定温度需要对应打开哪几个编号的毛细管180，从而将该编号的毛细管180对应的电磁阀110的出口打开即可。

本发明实施例提供的运行参数表包括多个设定温度、设定温度对应的打开电磁阀110出口的设定数量以及设定温度对应的毛细管180的编号。从而通过目标温度与设定温度进行比对，即可确定需要接通几个毛细管180以及接通哪几个毛细管180，最后只需打开电磁阀110上与这几个毛细管180对应的开口即可。

具体的，本发明实施例中采用一个电磁阀110与三个并联的毛细管180连通的结构，电磁阀110设置为1进3出结构，并且由冷柜的控制器控制出口的打开或者关闭，三个毛细管180的流量均不相同，分别编号为a、b、c，且a的流量最大，c的流量最小，对应的设定温度的温度区间10℃，具体见如下运行参数表：

如上表所示，本发明实施例将三根毛细管180的接通状态设定为7个档位，在冷柜制冷过程中，通过用户设定的目标温度与设定温度进行比对，即可得知该设定温度对应的电磁阀110开口需要打开几个，接通几个毛细管180，以及需要打开哪几个开口，使对应编号的毛细管180接通，从而能够使冷柜设定不同的目标温度时，制冷剂以对应的流量循环制冷，能够提高制冷效率。

例如，当用户的设定的目标温度为-66℃，通过运行参数表可知，目标温度处于排序为2的设定温度的温度区间内，因此，使第一制冷系统先运行，控制第一制冷系统的电磁阀110开口的打开一个，并且将编号为b的毛细管180对应的电磁阀110的开口打开，当冷凝蒸发器120的温度降低后，使第二制冷系统开始运行，控制第二制冷系统的电磁阀110开口全部打开至，然后逐个关闭，并且每关闭一个电磁阀110的开口时，按照毛细管180的流量，从大到小逐个替换接通的毛细管180，即低温制冷剂的流量逐渐减小，当冷柜内的温度降低至-66度附近时，将第二制冷系统的电磁阀110开口的打开一个度，并且将编号为b的毛细管180对应的电磁阀110的开口打开，然后冷柜继续稳定运行即可。

需要指出的是，本发明实施例中电磁阀110为1进3出结构，与三个毛细管180连通，在实际使用中可以根据使用情况以及控制精度等进行调整，例如，可以将电磁阀110的设置为1进4出结构，四个出口与四个毛细管180一一对应连通。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。