專利名稱：冰箱的致冷循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種冰箱，尤其涉及冰箱的制冷循環(huán)系統(tǒng)(refrigerating cyclesystem)，它可以實現(xiàn)在冰箱的初始運行期間快速冷卻，在冰箱的正常運轉期間保持高效率。
通常，用于冰箱或空調器中的致冷循環(huán)系統(tǒng)，當致冷劑從液態(tài)變成氣態(tài)時吸收熱量，而當致冷劑從氣態(tài)變成液態(tài)時釋放熱量。也就是，冷卻運行是通過在致冷劑的形態(tài)變化時發(fā)生的熱交換來實現(xiàn)的。
美國專利No.5,406,805公開了一種傳統(tǒng)的冰箱的致冷循環(huán)系統(tǒng)。該專利的致冷循環(huán)系統(tǒng)如

圖1所示，包括壓縮機20、冷凝器21、膨脹裝置(expansiondevice)22、用于冷凍室(freezing chamber)的第一蒸發(fā)器23和用于冷藏室(refrigerating chamber)的第二蒸發(fā)器24。這些部件由冷卻管25順序連接，構成一閉合循環(huán)。第一和第二蒸發(fā)器23和24與冷凝器21分別配有第一、第二和第三風扇23a、24a和21a，以便使它們周圍的空氣循環(huán)。第一和第二蒸發(fā)器23和24串聯(lián)放置，以使通過第一蒸發(fā)器23的全部致冷劑可以流入第二蒸發(fā)器24。致冷劑在沿冷卻管25以箭頭所示方向流動時，其形態(tài)(phase)改變。
更詳細地說，當致冷劑通過第一和第二蒸發(fā)器23和24時蒸發(fā)，以從它周圍的空氣吸收熱量，從而產生冷空氣。冷空氣由第一和第二風扇23a和24a強迫進入冷凍室和冷藏室。
圖2示出用于冷藏室的第二蒸發(fā)器24的詳細圖。第二蒸發(fā)器24是一中間冷卻劑蒸發(fā)器(intercooler evaporator)，包括一內管26a和包著該內管的外管26b。從冷凝器21供給的致冷劑通過內管26a提供到膨脹裝置22，而從第一蒸發(fā)器23供給的致冷劑通過外管26b提供到壓縮機20。此時，通過外管26b的致冷劑是兩態(tài)(two-phase)致冷劑，也就是液態(tài)致冷劑和氣態(tài)致冷劑的混合物。兩態(tài)致冷劑通過外管26b流入用于冷藏室的第二蒸發(fā)器后，用于冷藏室的冷卻過程。此后，兩態(tài)致冷劑變成氣態(tài)致冷劑，然后供給壓縮機20。通過利用上述的中間冷卻劑蒸發(fā)器，致冷劑通過第一蒸發(fā)器23之后沿第二蒸發(fā)器24的外管26b流動，用于冷卻冷藏室，同時用于通過熱交換而過冷卻(sub-cooling)流經內管26a的液態(tài)致冷劑。也就是說，由于供給膨脹裝置22的的液態(tài)致冷劑通過與流經外管26b的致冷劑的熱交換而被過冷卻，致冷循環(huán)系統(tǒng)的效率提高了。
然而，在來自冷凝器的高溫液態(tài)致冷劑和通過用于冷凍室的蒸發(fā)器的低溫致冷劑之間的熱交換，發(fā)生在冷藏室的蒸發(fā)器，導致熱負荷。結果，冷藏室的冷卻性能惡化了。也就是說，當最初運行冰箱或者停用一段時間后再次使用冰箱時，降低冷藏室的溫度到預定水平的時間花費很多。另外，當冰箱門的頻繁開啟增加了冷藏室的溫度時，不可能迅速地降低冷藏室的溫度。
因而，本發(fā)明致力于解決上述的問題。
本發(fā)明的一個目的是提供一種致冷循環(huán)系統(tǒng)，它可以在冰箱的最初運行期間實現(xiàn)快速冷卻，在冰箱正常運行期間保持高效率。
為達到以上目的，本發(fā)明提供了用于具有冷凍室和冷藏室的電冰箱的致冷循環(huán)系統(tǒng)。該致冷循環(huán)系統(tǒng)包括一壓縮機、一冷凝器、第一和第二膨脹裝置、第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器。第一蒸發(fā)器用于通過蒸發(fā)由第一和第二膨脹裝置減壓的致冷劑來冷卻冷凍室，第二蒸發(fā)器用于冷卻冷藏室。第一液體通道(fluid passage)用于直接從冷凝器導引致冷劑至第一蒸發(fā)器。第二流體通道用于從冷凝器經第二蒸發(fā)器導引致冷劑至第一蒸發(fā)器。方向控制閥置于第一和第二流體通道之間，以選擇性地導引致冷劑到第一或第二流體通道。
第一膨脹裝置設置于冷凝器和第一蒸發(fā)器之間的第一流體通道上，第二膨脹裝置設置于第一和第二蒸發(fā)器之間的第二流體通道上。
方向控制閥設計成當冷藏室的溫度高于預定值時，導引致冷劑到第一流體通道，而當冷藏室的溫度低于預定值時，導引致冷劑到第二流體通道。
附圖包含于說明書并作為說明書的一部分，說明了本發(fā)明的一個實施例，并且和文字敘述一起用于解釋本發(fā)明的原理，其中圖1是傳統(tǒng)的用于冰箱的致冷循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖2是圖1的冷藏室的蒸發(fā)器的詳細圖；圖3是根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的冰箱的致冷循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖4是圖3的冷藏室的蒸發(fā)器的詳細圖；圖5是根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的致冷循環(huán)系統(tǒng)的控制電路的方框圖；圖6是說明本發(fā)明的致冷循環(huán)系統(tǒng)和傳統(tǒng)的致冷循環(huán)系統(tǒng)的最初冷卻速度的圖。
以下將詳細地說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中一個例子在附圖中圖解。盡可能地，整個附圖中相同的標號用來指相同的或相似的部件。
圖3示出根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的冰箱的致冷循環(huán)系統(tǒng)。本發(fā)明的致冷循環(huán)系統(tǒng)包括壓縮機80、冷凝器81、第一和第二膨脹裝置82a和82b、用于冷凍室的第一蒸發(fā)器83和用于冷藏室的第二蒸發(fā)器84。這些部件由冷卻管85順序連接，構成一閉合循環(huán)。第一和第二蒸發(fā)器83和84與冷凝器81分別配有第一、第二和第三風扇83a、84a和81a，以強迫它們周圍的空氣循環(huán)。第一和第二蒸發(fā)器83和84串聯(lián)放置，以使通過第一蒸發(fā)器83的全部致冷劑可以流入第二蒸發(fā)器84。致冷劑沿冷卻管85以箭頭所示方向流動時，其形態(tài)改變。
更詳細地說，當致冷劑通過第一和第二蒸發(fā)器83和84時蒸發(fā)，以從它周圍的空氣吸收熱量，從而產生冷空氣。冷空氣由第一和第二風扇83a和84a強迫進入冷凍室和冷藏室。
另外，作為本發(fā)明的特征，連接到冷凝器81的下游方的冷卻管85分支為第一流體通路85a和第二流體通路85b。第一流體通路85a用于從冷凝器81直接導引致冷劑到第一蒸發(fā)器83，第二流體通路85b用于通過第二蒸發(fā)器84從冷凝器81導引致冷劑到第一蒸發(fā)器83。
在第一和第二流體通路85a和85b的分支點有一方向控制閥87，這樣來自冷凝器81的致冷劑可以被有選擇地導引到第一流體通路85a或者第二流體通路85b。這將詳細敘述如下。
第一膨脹裝置82a設置在冷凝器81和第一蒸發(fā)器83之間的第一流體通路85a上，第二膨脹裝置82b設置在第一和第二蒸發(fā)器83和84之間的第二流體通路85b上。
如圖4所示，第二蒸發(fā)器84是一中間冷卻劑蒸發(fā)器，包括一內管86a和包圍該內管的外管86b。從冷凝器81供給的致冷劑通過內管86a提供到第二膨脹裝置82b，而從第一蒸發(fā)器83供給的致冷劑通過外管86b提供到壓縮機80。此時，通過第一蒸發(fā)器83的致冷劑是兩態(tài)致冷劑，也就是液態(tài)致冷劑和氣態(tài)致冷劑的混合物。兩態(tài)致冷劑在通過外管86b流入用于冷藏室的第二蒸發(fā)器84后，用于冷藏室的冷卻過程。此后，兩態(tài)致冷劑變成全氣態(tài)致冷劑，然后供給壓縮機80。通過利用上述的中間冷卻蒸發(fā)器，致冷劑通過第一蒸發(fā)器83之后，沿第二蒸發(fā)器84的外管86b流動，用于冷卻冷藏室，同時用于通過熱交換而過冷卻流經內管86a的液態(tài)冷卻劑。也就是說，由于供給第二膨脹裝置82b的液態(tài)致冷劑通過與流經外管86b的致冷劑的熱交換而被過冷卻，提高了致冷循環(huán)系統(tǒng)的效率。
圖5示出根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的致冷循環(huán)系統(tǒng)的控制單元。
控制單元包括一中央處理部分90。另有門開關91、冷凍室溫度傳感器92、冷藏室溫度傳感器93和環(huán)境溫度傳感器94，所有這些均耦接到中央處理部分90的輸入端。門開關91檢測冰箱門是否打開或關閉，并將與其對應的信號傳送到中央處理部分90。溫度傳感器92、93和94分別檢測冷凍室、冷藏室和環(huán)境空氣的溫度，并將與其對應的電信號傳送到中央處理部分90?？刂茊卧€包括第一、第二和第三開關95a、96a和97a，所有這些均耦接于中央處理部分90的輸出端，分別用于對壓縮機80、第一風扇83a和第二風扇84a進行開/關控制。響應于來自傳感器91、92、93和94的電信號，第一、第二和第三開關95a、96a和97a由中央處理部分90通過壓縮機控制部分95、第一風扇控制部分96和第二風扇控制部分97來控制，因而單獨地控制壓縮機80、第一風扇83a和第二風扇84a。
另外，方向控制開關98a耦接于中央處理部分90的輸出端，用于通過閥控制部分98來控制方向控制閥87。因而，響應于來自傳感器91、92、93和94的信號，方向控制閥87有選擇地導引從冷凝器81供給的致冷劑到第一流體通路85a或第二流體通路85b。
以下將敘述上述致冷循環(huán)系統(tǒng)的運行。
通常，冷凍室和冷藏室分別設計成保持溫度為-15～-21℃和6～-1℃。這些溫度分別稱為冷凍室設定溫度和冷藏室設定溫度。因而，當最初運行冰箱或者在停用一段長時間后重新使用冰箱時，冷凍室和冷藏室的溫度應該盡快地減低到設定溫度。
為實現(xiàn)這點，在本發(fā)明中，冷凍室和冷藏室傳感器92和93分別檢測冷凍室和冷藏室的溫度，傳送與其相應的信號到中央處理部分90。尤其是，當冷藏室的溫度在10℃以上時，冷卻性能應該增強。因而，在本發(fā)明中，方向控制閥87由中央處理單元90控制，這樣從冷凝器81供給的致冷劑沿第一流體通路85a被導引到第一膨脹裝置82a。通過第一膨脹裝置的致冷劑在通過第一蒸發(fā)器83時部分蒸發(fā)，然后在通過第二蒸發(fā)器84時完全蒸發(fā)之后，供給壓縮機80。
也就是說，致冷劑通過第一和第二蒸發(fā)器83和84時，從周圍空氣吸收熱量，因而制造冷空氣。該冷空氣由風扇83a和84b強迫進入冷凍室和冷藏室，以降低冷凍室和冷藏室的溫度至設定溫度。
當冷藏室進入正常運行狀態(tài)，即其溫度保持在設定溫度時，中央處理部分90響應于來自冷藏室溫度傳感器的信號，控制方向控制閥87，這樣來自冷凝器81的致冷劑導入第二流體通路85b。因而，來自冷凝器81的致冷劑在通過中間冷卻劑蒸發(fā)器84的內管86a時被過冷卻，然后通過第二膨脹裝置82b供給第一蒸發(fā)器83，以執(zhí)行冷凍室的冷卻過程。此后，致冷劑通過中間冷卻劑蒸發(fā)器84的外管86b返回壓縮機80。
如上所述，當冰箱的快速冷卻不需要時，致冷循環(huán)系統(tǒng)設計成使用中間冷卻劑蒸發(fā)器，因而增加了冰箱的效率，節(jié)約了電。
在冰箱正常運行期間，當冷藏室的溫度由于冷藏室的門的頻繁打開和關閉而突然增加到10℃以上時，中央處理部分90響應于來自冷藏室溫度傳感器93的信號，控制方向控制閥87，以便致冷劑通過第一流體通路85a，從而實現(xiàn)冷藏室的快速冷卻。
圖6示出說明將傳統(tǒng)的致冷循環(huán)系統(tǒng)和來發(fā)明的致冷循環(huán)系統(tǒng)的最初冷卻速度進行比較的圖。該圖是通過在一間溫度和濕度分別恒定在30℃和75％的房間中進行實驗而獲得的。
在房間內，冷凍室和冷藏室的門打開，直至其溫度都升高到30℃。當兩個室的溫度到達30℃時，兩個門關閉，冰箱運行，以測量分別降低冷凍室和冷藏室溫度至-15℃和5℃所需的時間。
參考圖6敘述實驗結果，在傳統(tǒng)的致冷循環(huán)系統(tǒng)中，冷凍室的溫度達到-15℃需97.5分鐘，冷藏室的溫度達到5℃需268.5分鐘。然而，在本發(fā)明的致冷循環(huán)系統(tǒng)中，冷凍室的溫度達到-15℃需117.5分鐘，冷藏室的溫度達到5℃需114分鐘。
盡管本發(fā)明的致冷循環(huán)系統(tǒng)在冷凍室中的最初冷卻速度比已有技術略有降低，但本發(fā)明的致冷循環(huán)系統(tǒng)在冷藏室的最初冷卻速度比已有技術高58％。
并且，當冷藏室的門的頻繁開啟增加了冷藏室的溫度時，有可能迅速地降低冷藏室的溫度。
這里詳細示出和公開的特定過程完全能夠獲得前述的目的和優(yōu)勢，同時應該理解，這僅僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施例的示范性說明，在此所示的設計都包括于本發(fā)明的如所附權利要求書所述的范圍。
權利要求
1.一種用于具有冷凍室和冷藏室的冰箱的致冷循環(huán)系統(tǒng)，包括一壓縮機，用于壓縮致冷劑；一冷凝器，用于冷凝由所述壓縮機壓縮的致冷劑；第一和第二膨脹裝置，用于減少由所述冷凝器冷凝的致冷劑的壓力；第一蒸發(fā)器，用于通過蒸發(fā)由所述第一和第二膨脹裝置減壓的致冷劑來冷卻所述冷凍室；第二蒸發(fā)器，用于冷卻所述冷藏室，該第二蒸發(fā)器與所述第一蒸發(fā)器串聯(lián)放置；第一流體通路，用于直接從所述冷凝器導引所述致冷劑到所述第一蒸發(fā)器；第二流體通路，用于通過所述第二蒸發(fā)器從所述冷凝器導引所述致冷劑到所述第一蒸發(fā)器；和一方向控制閥，設置于所述第一和第二流體通路之間，以選擇性地導引所述致冷劑到所述第一或第二流體通路。
2.如權利要求1所述的致冷循環(huán)系統(tǒng)，其中所述第一膨脹裝置置于所述冷凝器和所述第一蒸發(fā)器之間的所述第一流體通路上，所述第二膨脹裝置置于所述第一和第二蒸發(fā)器之間的所述第二流體通路上。
3.如權利要求2所述的致冷循環(huán)系統(tǒng)，其中所述方向控制閥設計成當所述冷藏室的溫度變?yōu)楦哂陬A定值時，導引所述致冷劑到所述第一流體通路，而當所述冷藏室的溫度低于預定值時，導引所述致冷劑到所述第二流體通路。
全文摘要
一種用于具有冷凍室和冷藏室的冰箱的致冷循環(huán)系統(tǒng)。該致冷循環(huán)系統(tǒng)包括壓縮機、冷凝器、第一和第二膨脹裝置、用于通過蒸發(fā)由第一和第二膨脹裝置減壓的致冷劑來冷卻冷凍室的第一蒸發(fā)器、和用于冷卻冷藏室的第二蒸發(fā)器。提供的第一流體通路從冷凝器直接導引致冷劑到第一蒸發(fā)器。提供的第二流體通路通過第二蒸發(fā)器從冷凝器導引致冷劑到第一蒸發(fā)器。方向控制閥置于第一和第二流體通路之間,以選擇地導引致冷劑到第一或第二流體通路。
文檔編號F25B40/00GK1245282SQ9812077
公開日2000年2月23日 申請日期1998年9月29日 優(yōu)先權日1998年8月17日
發(fā)明者金洸逸, 李秉茂, 金宜俊 申請人:三星電子株式會社