专利名称：具有开度控制装置的电冰箱及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种具有开度控制装置的电冰箱及其控制方法。更具体地讲，本发明涉及这样一种具有开度控制装置及其控制方法的电冰箱，该电冰箱具有一个用于控制送入每一个蒸发器的致冷剂流量的开度控制装置并因此增强了这样一种电冰箱中的能量效率，该电冰箱通过在每一个冷冻室和每一个冷藏室都设置一个蒸发器的方式独立地把冷冻室和冷藏室控制或保持在不同的温度下。
图1是传统电冰箱的冷却循环过程。
如图1所示，在上述冷却循环过程中，用致冷剂管道8连接压缩机5、冷凝器6、毛细管7、第一蒸发器1和第二蒸发器3，这样就得到一个封闭的环路。将制冷风扇2和冷冻风扇4分别安装在蒸发器1和3附近。因此，通过第一蒸发器1的所有的制冷剂都通过第二蒸发器3。
如图1的箭头所示，制冷剂在制冷剂管道8中流动的同时其状态发生变化。具体讲，制冷剂在通过第一和第二蒸发器1和3的同时被蒸发，并从通过蒸发器1和3的空气中吸收热量，由此产生冷空气。借助制冷风扇2和冷冻风扇4的运转将冷空气送入冷冻室和冷藏室。
然而，传统电冰箱包括毛细管。在毛细管被装入电冰箱中后，该毛细管就不能根据相应于这些蒸发器之中的致冷剂的量的负荷的变化来控制用于排放致冷剂的排放压力和用于吸入致冷剂的吸入压力(intake pressure)。因此，使用毛细管效率低。这就是说，由于毛细管是在预定的工作条件下预先设计的，所以当冷凝温度不适合所使用的热负荷和设计条件时，电冰箱的能量利用率变低。
因此，本发明涉及一种具有开度控制装置及其控制方法的电冰箱，其基本上消除了由于所涉及的技术领域的局限性和缺点所造成的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种具有开度控制装置及其控制方法的电冰箱，该电冰箱具有一个用于控制送入每一个蒸发器的冷冻剂流量的开度控制装置并因此增强了这样一种电冰箱中的能量效率，该电冰箱通过在每一个冷冻室和每一个冷藏室都设置一个蒸发器的方式独立地控制冷冻室和冷藏室。
为了实现以上目的，在一个电冰箱中要包括一个用于压缩致冷剂的压缩机、一个用于使被压缩的致冷剂冷凝的冷凝器、被分开单独冷却的一个冷藏室和一个冷冻室、分别被安装到冷藏室和冷冻室中并相互串联的第一和第二蒸发器和分别安装在冷藏室和冷冻室中的制冷风扇和冷冻风扇，并由此构成了一个冷却回路，根据本发明的制冷系统包括包括一个可弯曲构件以便于根据冷藏室或冷冻室的冷却操作来改变高压侧和低压侧之间的压差的开度控制装置；以及用于在开动对应于一个被驱动冷却的部分的相应的风扇之后根据一种被驱动的风扇来控制开度控制装置的弯曲度的控制装置。
在一个电冰箱中要包括一个用于压缩致冷剂的压缩机、一个用于使被压缩的致冷剂冷凝的冷凝器、被分开单独冷却的一个冷藏室和一个冷冻室、分别被安装到冷藏室和冷冻室中并相互串联的第一和第二蒸发器和分别安装在冷藏室和冷冻室中的制冷风扇和冷冻风扇，以及安装在冷凝器和这几个蒸发器之间以便控制致冷剂流量的开度控制装置，一种用于根据本发明控制电冰箱的方法包括以下步骤(a)检测冷藏室和冷冻室的温度；(b)通过将这些温度同冷藏室和冷冻室的温度加以比较确定是否至少有一个室需要进行一次冷却操作；(c)当在步骤(b)中至少有一个室需要进行一次冷却操作时驱动一个相应的风扇以便冷却相应的室；以及(d)根据相应的在步骤(c)中被驱动的风扇来控制开度控制装置的弯曲度，并调节致冷剂的流量。
如果在步骤(b)需要冷却冷藏室，那么就在步骤(c)开动制冷风扇，并在步骤(d)使开度控制装置的弯曲度变大。相反，如果在步骤(b)需要冷却冷冻室，那么就在步骤(c)开动冷冻风扇，并在步骤(d)使开度控制装置的弯曲度变小。
通过以下结合附图所做的说明本发明的进一步的目的和其他的优点将变得更加清楚。在这些附图中图1是传统的电冰箱的冷却循环；图2示出根据本发明的电冰箱的内部结构；
图3是根据本发明的电冰箱的方框图；图4A是根据本发明的一个优选的实施例的电冰箱的冷却循环；图4B是根据本发明的另一个优选的实施例的电冰箱的冷却循环；图5A是说明在未给电冰箱接通电源时呈关闭状态的开度控制装置的横剖面图；图5B是说明在给电冰箱接通电源时呈打开状态的开度控制装置的横剖面图；图5C示出根据本发明的开度控制装置的开度控制范围，其打开范围响应冷藏室的冷却要求或冷冻室的冷却要求而改变；图6A是在根据本发明的电冰箱的冷冻操作中压力与熵的关系曲线；图6B是在根据本发明的电冰箱的制冷操作中压力与熵的关系曲线；图7A是根据本发明的一个优选的实施例的电冰箱的控制方法；图7B是根据本发明的另一个优选的实施例的电冰箱的控制方法。
以下将参考附图详细说明本发明的一些优选的实施例。
参考图2、3、4A和4B，根据本发明的电冰箱包括用于压缩致冷剂的压缩机31、被分开单独在不同的温度下冷却的一个冷藏室23和一个冷冻室22、被安装到冷藏室23中的第一蒸发器27、被安装到冷藏室23中并使冷藏室23的内部空气流动通过第一蒸发器27的制冷风扇28、被安装在冷冻室22中并与第一蒸发器串联连接的第二蒸发器29、被安装到冷冻室22中并使冷冻室22的内部空气流动通过第二蒸发器29的冷冻风扇30、用于检测冷藏室23的温度的冷藏室温度传感器35、用于检测冷冻室22的温度的冷冻室温度传感器36以及根据检测到的冷冻室22和冷藏室23的温度来控制压缩机31、制冷风扇28、冷冻风扇30和开度控制装置40的控制单元33。
接下去参考图2，数字24表示用于分隔冷藏室23和冷冻室22的中心壁，数字20表示主体，数字21表示后壁，数字25表示冷冻室门，而数字26表示冷藏室门。
如图3所示，除去控制单元33、冷冻室温度传感器36和冷藏室温度传感器35以外，根据本发明的电冰箱进一步包括用于驱动制冷风扇28和冷冻风扇30的风扇驱动器38、用于驱动压缩机31的压缩机驱动器37和用于控制开度控制装置40的开度控制装置驱动器39。
根据本发明的一个优选的实施例的电冰箱的冷却循环示于图4A中。这就是说，利用致冷剂管道34顺序连接压缩机31、冷凝器32、开度控制装置40、第一蒸发器27和第二蒸发器29，由此形成一个封闭环路。制冷风扇28和冷冻风扇30被安装在第一蒸发器27和第二蒸发器29的附近。特别是第一蒸发器27和第二蒸发器29被串联连接，因此，通过第一蒸发器27的所有致冷剂都通过第二蒸发器29。
如图4A所示，致冷剂在致冷剂管道34中流动时其状态发生变化。具体讲，当致冷剂通过第一蒸发器27和第二蒸发器29时被蒸发并从通过蒸发器27和29的空气中吸收热量，由此产生冷空气。借助于制冷风扇28和冷冻风扇30的运转将冷空气送入冷冻室22和冷藏室23中。
以下将更具体地描述致冷剂的状态变化过程。
在压缩机31中，致冷剂在高温高压下被压缩，被压缩的致冷剂在流过冷凝器32时通过热交换冷凝。被压缩的致冷剂在通过开度控制装置40时被减压，在流入第一蒸发器27和第二蒸发器29的同时被蒸发，由此产生冷空气。
将第一蒸发器27和第二蒸发器29串联连接，并且在它们(27和29)之间没有任何元件。一部分致冷剂在通过第一蒸发器27时被蒸发，其余的致冷剂在通过第二蒸发器29时被蒸发，这样，全部致冷剂都变成气态。这些致冷剂被吸入压缩机31，这样就构成了一随压缩机31的操作而重复的冷却循环。
致冷剂通过吸收由于制冷风扇28和冷冻风扇30的运行而通过蒸发器27和29的热量而被蒸发。如图4A所示，冷空气被送入两个室，于是，使这两个室23和22都被冷却。
此时，由于在冷藏室23的第一蒸发器27中的空气的温度相对来说高于第二蒸发器29中空气的温度，所以，相对来说，第二蒸发器29的致冷剂温度低，而第一蒸发器27的致冷剂温度高。
根据另一个优选的实施例的制冷机冷却环路示于图4B中。这就是说，利用致冷剂管道34将压缩机31、冷凝器32、开度控制装置40、第二蒸发器29和第一蒸发器27串联连接，由此形成一个封闭环路。冷冻风扇30被安装在第二蒸发器29的附近，制冷风扇28被安装在第一蒸发器27附近。这里，在第一个优选的实施例中，致冷剂首先通过第一蒸发器27，然后通过第二蒸发器29，然而，在第二个优选的实施例中，致冷剂首先通过第二蒸发器29，然后通过第一蒸发器27。除去这两个蒸发器的位置不同之外，第二个优选的实施例与第一个优选的实施例相同，所以下面将不对第二个优选的实施例做详细说明。
在第一个和第二个优选的实施例中，压缩机31和冷凝器32是在其中致冷剂被保持在高压下的高压侧，而第一和第二蒸发器是在其中致冷剂被保持在低压下的低压侧。开度控制装置40使高压侧的致冷剂减压，并将该致冷剂向低压侧排放。
图5A是用于说明在电冰箱未通电时处于关闭状态的开度控制装置的横剖面图；图5B是用于说明在电冰箱被通电时被打开一个预定的角度的开度控制装置的横剖面图；以及图5C示出了根据本发明的开度控制装置的开度控制范围，其打开范围随冷藏室的冷却要求或冷冻室的冷却要求而变化。
如图5A所示，用于吸入被冷凝的致冷剂的吸入孔41被制作在开度控制装置40的一部分上，而用于将减压的致冷剂送入第一蒸发器27的排放孔42被制作在开度控制装置40的另一部分上。此外，根据电源的开或关状态控制排放孔42的打开程度的开度控制器43被安装在排放孔42的一侧。在这里，排放孔42的尺寸要大于吸入孔的尺寸，以便使致冷剂减压。
在开度控制装置43中，将具有不同的热膨胀率的两个硅基底44和45装在玻璃层46的两侧而成为一体。被外部电源加热的加热器47使玻璃层46卷起，开度控制器的一部分被固定在开度控制装置40的底部。
如图5B所述，在开度控制装置40中，当加热器47在通电后被加热时，硅基底44和45由于加热器的加热而膨胀。由于两基底44和45的膨胀率彼此不同，所以开度控制器43以一个固定部分为中心根据加热器47的温度变化向上或向下弯曲。
此时，如果上部硅基底44的热膨胀率大于下部硅基底45的热膨胀率，那么开度控制器43就向上弯曲一预定程度，由此打开排放孔42，如图5B所示。
此时，如果从外部控制供电时间，则加热器47所产生的温度将发生变化。开度控制器43的弯曲度在图5C所示的预定范围R内变化，从而能控制排放孔42的开度。
一种用于根据本发明的第一优选的实施例控制电冰箱的方法示于图7A中。如图7A所示，冷藏室的温度TR和冷冻室的温度TF是在步骤S10中测得的。在步骤S11中，将冷冻室温度TF和冷藏室的温度TR同每一个参考温度加以比较并确定是否至少有一个室需要进行冷却操作。如果在步骤S12需要至少在一个室中进行冷却操作，那么就要在步骤S12中驱动压缩机31。在步骤14中，在为压缩机31和开度控制装置40接通电源后，开度控制装置40就打开一预定程度，于是冷凝器32和两个蒸发器之间的致冷剂管道也开通。更具体地讲，加热器47被加热，由于硅基底44和45的膨胀，排放孔42打开一预定程度，从而处在高压侧的致冷剂被减压一预定程度并流入第一蒸发器27。
在步骤S16中，为了加快第一蒸发器27中的冷藏室的空气的热交换，就要开动制冷风扇28。
在步骤S17中，如果冷藏室23利用制冷风扇28的运行开始进行冷却操作，那么就要提高开度控制装置40的开度以便增加致冷剂的流量，由此降低高压侧和低压侧之间的压差。此时，控制单元接通加在加热器上的电源，以便于由开度控制器43打开的排放孔42的开度对应于高压侧和低压侧的压差(即，P2)，如图6B所示那样。
在步骤S18中，将冷藏室的温度TR同为了在冷藏室保存新鲜食物而预先设定的冷藏室设定温度TR.S加以比较。在这里，如果冷藏室温度TR高于冷藏室设度温度TR.S，那么就重复步骤S14至S17，由此按照冷藏室设定温度TR.S冷却冷藏室。相反，如果在步骤18中冷藏室温度TR低于冷藏室设定温度TR.S那么就完成步骤20。
因为冷藏室23是按照冷藏室设定温度TR.S冷却，所以在步骤20中冷藏室风扇28停止运行，于是就停止制冷操作。在步骤22，开动冷冻风扇30以便进行冷冻操作，通过开动冷冻风扇30加快第二蒸发器29的空气和冷冻室的空气之间的热交换。
在步骤24中，为了通过减少开度控制装置40的开度来增加高压侧和低压侧之间的压差，断开加在加热器上的电源，由此减少由加热器所产生的热量。因此，减少了硅基底44和45的膨胀从而减少了开度控制器43的弯曲度，结果减少了致冷剂管道的开度。
在图6A中所示的是压力与熵的曲线，为了在冷冻操作过程中保持高压侧和低压侧之间的压差P1，就要增加压缩机31的压缩容量。
在步骤26中，将冷冻室的温度TF同为了在冷冻室保存冷冻食物而预先设定的冷冻室设定温度TF.S加以比较。在这里，如果冷冻室温度TF低于冷冻室设定温度TF.S，那么在步骤28中就使冷冻风扇30停止运行。此时，由于压缩机停止运行，切断了加在开度控制装置40上的电源并使硅基底44和45收缩。因此，排放孔42被关闭，切断供给第二蒸发器29的致冷剂。
根据本发明的第二个优选的实施例的电冰箱控制方法示于图7B中。如图7B所示，在步骤110中检测冷冻室温度TF和冷藏室温度TR。在步骤111中，将冷冻室温度TF和冷藏室温度TR同相应的参考温度加以比较，确定是否有一个室需要进行冷却操作。如果在步骤111冷冻室温度TF或冷藏室温度TR超过各自的参考温度，就需要进行冷却操作，结果在步骤112中开动了压缩机31。
在步骤114中，当给压缩机31和开度控制装置40接通电源后，开度控制装置40就打开一预定程度，于是开通冷凝器32和两个蒸发器之间致冷剂管道。更具体地讲，接通电源的加热器被加热，由于硅基底44和45的膨胀使排放孔42打开一预定程度，从而处在高压侧的致冷剂减压一预定程度并流入第二蒸发器29中。
在步骤116中，为了加快冷冻室空气在第二蒸发器29中的热交换，开动了冷冻风扇30。
在步骤117中，如果冷冻室22利用冷冻风扇30的运行开始冷却操作，那么就要降低开度控制装置40的开度，以便减少致冷剂的流量，由此增加高压侧和低压侧的压差。此时，控制单元断开加到加热器47上的电源，以便于由开度控制器43打开的排放孔42的开度相应于高压侧和低压侧的之间的压差(即，P1)如图6A所示。
在步骤118，将冷冻室温度TF同为了在冷冻室中保存冷冻食品而预先确定的冷冻室设定温度TF.S加以比较。在这里，如果冷冻室温度TF高于冷冻室设定温度TF.s，那么就要重复步骤S114至S117，由此按照冷冻室设定温度TF.S冷却冷冻室。相反，如果在步骤118中冷冻室温度TF低于冷冻室设定温度TF.S，那么就进行步骤120。
因为冷冻室22是按照冷冻室设定温度TF.S来冷却，所以在步骤120中冷冻室风扇30停止运行，于是停止冷冻操作。在步骤122中，开动了制冷风扇28以便进行制冷操作，由于开动了制冷风扇28所以加快了第一蒸发器27的空气和冷藏室空气之间热交换。
在步骤124中，为了通过增加开度控制装置40的开度来降低高压侧和低压侧之间的压差，接通加在加热器47上的电源，由此增加由加热器所产生的热量。因此，增加了硅基底44和45的膨胀，即增加了开度控制器43的向上弯曲度，从而增加了致冷剂管道的开度。
图6B中所示的是压力与熵的曲线，虽然在制冷操作过程中第一蒸发器27的温度高于第二蒸发器29的温度，但是冷藏室23仍然可以冷却到一个适合于有效地在其中冷却食物的温度。为了在制冷操作过程中保持高压侧和低压侧之间压差P2，要降低压缩机31的压缩容量。如果压缩机31的压缩容量减少，那么压缩机所需要的功率就降低了，由此降低了压缩机31不必要的驱动功率。
在步骤126中，将冷藏室温度TR同为在冷藏室保存新鲜食物而预先设定的冷藏室设定温度TR.S加以比较。在这里，如果冷藏室温度TR低于冷藏室设定温度TR.S，则在步骤128中制冷风扇28停止运转，并且压缩机31在步骤130中停止运转，由此停止制冷操作。此时，由于压缩机31停止运行，加在开度控制装置40上的电源被切断，从而使硅基底44和45收缩。因此，排放孔42被关闭，并且切断向第一蒸发器27输送致冷剂。
如上所述，本发明的电冰箱具有用于控制致冷剂流量以便改变高压侧和低压侧之间的压差从而降低压缩机的功率驱动损失和提高能量利用率的开度控制装置。
权利要求
1.一种电冰箱，在该电冰箱中包括一个用于压缩致冷剂的压缩机、一个用于使被压缩的致冷剂冷凝的冷凝器、被分开单独冷却的一个冷藏室和一个冷冻室、分别被安装到冷藏室和冷冻室中并相互串联连接的第一和第二蒸发器和分别安装在冷藏室和冷冻室中的制冷风扇和冷冻风扇，由此构成一个冷却回路，该电冰箱还包括包括一个可弯曲构件以便于根据冷藏室或冷冻室的冷却操作而改变高压侧和低压侧之间的压差的开度控制装置；以及用于在开动对应于一个被冷却的室的相应风扇之后按照一种被驱动的风扇来控制开度控制装置的弯曲度的控制单元。
2.根据权利要求1所述的电冰箱，其中安装在冷凝器和第一蒸发器之间或安装在冷凝器和第二蒸发器之间并因此控制致冷剂流量和高压侧与低压侧之间的压差的开度控制装置包括一个用于吸入致冷剂的吸入孔；一个其内径小于吸入孔、用于排放致冷剂的排放孔；以及一个包括一个加热器和两个具有不同的热膨胀率的硅基底并且在驱动加热器的同时产生弯曲的开度控制器。
3.根据权利要求1所述的电冰箱，其中控制单元冷却冷冻室时切换加在加热器上的电源，以便保持高压侧和低压侧之间的第一压差值P1，并且在冷却冷藏室时切换加在加热器上的电源，以便保持高压侧和低压侧之间的第二压差值P2。
4.根据权利要求3所述的电冰箱，其中在冷却冷冻室时的第一压差值P1大于在冷却冷藏室时的第二压差值P2。
5.一种用于控制电冰箱的方法，在该电冰箱中包括一个用于压缩致冷剂的压缩机、一个用于使被压缩的致冷剂冷凝的冷凝器、被分开单独冷却的一个冷藏室和一个冷冻室、分别被安装到冷藏室和冷冻室中并相互串联连接的第一和第二蒸发器和分别安装在冷藏室和冷冻室中的制冷风扇和冷冻风扇，以及安装在冷凝器和这几个蒸发器之间、以便控制致冷剂流量的开度控制装置，该控制电冰箱的方法包括以下步骤(a)检测冷藏室和冷冻室的温度；(b)通过将这些温度同冷藏室和冷冻室的预定温度加以比较来确定是否至少有一个室需要进行一次冷却操作；(c)当在步骤(b)中至少有一个室需要进行一次冷却操作时驱动一个相应的风扇以便冷却相应的室；以及(d)根据相应的在步骤(c)中被驱动的风扇来控制开度控制装置的弯曲度，并调节致冷剂的流量。
6.根据权利要求5所述的方法，其中如果在步骤(b)中需要冷却冷藏室，那么在步骤(c)中驱动制冷风扇，于是在步骤(d)中开度控制装置的弯曲度变大。
7.根据权利要求5所述的方法，其中如果在步骤(b)中需要冷却冷冻室，那么在步骤(c)中驱动冷冻风扇，于是在步骤(d)中开度控制装置的弯曲度变小。
全文摘要
一种具有开度控制装置的电冰箱及其控制方法,其中,通过在每一个冷冻室和冷藏室中安装一个蒸发器的方式单独控制或将其保持在不同的温度下。该电冰箱包括:一个压缩机、一个冷凝器、分开单独冷却的一个冷冻室和一个冷藏室、分别安装在冷藏室和冷冻室的一个制冷风扇和一个冷冻风扇、用于通过改变其开度来控制致冷剂流量而改变高压侧和低压侧的压差的开度控制装置、以及控制单元。由此降低压缩机的功率驱动损失并提高了能量利用率。
文档编号F25D29/00GK1177724SQ9710466
公开日1998年4月1日 申请日期1997年7月29日 优先权日1997年7月29日
发明者崔东圭 申请人:三星电子株式会社