多循环风冷冰箱化霜制冷系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多循环风冷冰箱化霜制冷系统，包括压缩机，压缩机连接有第一电磁阀，第一电磁阀的第一出口连接有化霜冷凝器且其第二出口连接有主冷凝器；化霜冷凝器出口与主冷凝器出口均连接第二电磁阀；第二电磁阀的第一出口依次串联连接有第一毛细管和冷冻蒸发器且其第二出口依次串联连接有第二毛细管和冷藏蒸发器，冷藏蒸发器出口与冷冻蒸发器出口均连接压缩机进气口；化霜冷凝器沿所述冷冻蒸发器的全长与冷冻蒸发器相贴合，冷冻蒸发器处设有电加热装置；本实用新型采用冷凝器化霜和电加热化霜相结合的化霜模式，化霜不留死角，保障了化霜的彻底性，提高冷冻蒸发器的换热效率，降低冰箱的附加能耗。
【专利说明】
多循环风冷冰箱化霜制冷系统
技术领域
[0001] 本实用新型设及制冷技术领域，尤其设及风冷冰箱的化霜制冷结构。
【背景技术】
[0002] 在冰箱行业中，风冷冰箱凭借制冷速度快，箱内溫度均匀，无需人工除霜的优势， 逐渐受到越来越多的消费者的青睐，也成为了各大冰箱生产商大力进行研发的主流产品， 而多循环大容积的风冷冰箱因具有独立循环制冷、分区保鲜不串味的优点，在高端冰箱市 场所占的份额也日益增大。
[0003] 风冷冰箱的工作原理是利用空气进行制冷，外界的高溫空气流经设置于冰箱内部 的蒸发器时，由于空气溫度高而蒸发器的溫度低，空气与蒸发器直接进行热交换，经过热交 换之后空气的溫度降低。经过换热后溫度降低了的冷空气被吹入冰箱中，对冰箱内部进行 制冷，风冷冰箱就是通过上述过程不断进行循环来对冰箱内部进行制冷，从而降低冰箱内 部溫度的。然而，空气中永远存在着水蒸气，水蒸气遇冷便会凝结，所W冰箱中只要进行着 空气与蒸发器之间的热交换，就会有霜形成。因此风冷冰箱中也有霜存在，但冰箱中的霜并 没有凝结在冰箱内部，而是凝结在了蒸发器上。而霜层的存在将影响到制冷性能，甚至阻塞 空气的流通，因此需要对蒸发器进行化霜。
[0004] 现有技术中通常根据蒸发器结霜情况，自动开启化霜系统对蒸发器进行化霜，W 保证蒸发器热交换效率，主要采用热蒸发的方式进行去除。一般在冰箱工作一段时间之后 冰箱暂停制冷，同时启动除霜加热系统对蒸发器进行加热。凝结在蒸发器上的霜受热后变 成水，霜水通过专用的导管排出。如中国专利201210474485.9设及了一种冰箱化霜系统，包 括置于冰箱蒸发器腔内的蒸发器，设置在冰箱蒸发器腔内的化霜加热器，控制化霜加热器 通电工作或断电的控制回路;在蒸发器的下方设有接水盘，化霜加热器包括上层加热管和 下层加热管，上层加热管靠近蒸发器，下层加热管则靠近接水盘，化霜时通过双层加热管分 别进行加热;如中国专利201410383146.9,提供了一种风冷冰箱化霜系统的控制方法，设定 了第一溫度阔值化和第二溫度阔值化，暂停制冷后首先化霜加热元件W功率Wl加热，当化 霜感溫探头的检测溫度大于化时W功率W2加热，当化霜感溫探头的检测溫度大于化时化霜 结束；如中国专利201410608639.8，公开了一种风冷冰箱化霜系统及其控制方法、风冷冰 箱，包括冷冻室蒸发器，冷冻室蒸发器上设有冷冻室化霜组件，冷冻室化霜组件包括分别设 于冷冻室蒸发器底部下方的第一化霜部件和设于冷冻室蒸发器侧壁上的第二化霜部件，当 化霜开始时，运两个化霜部件分别对蒸发器的底部和侧壁进行加热。
[0005] 然而上述的方法中有W下的不足：
[0006] 1.都过多依赖于电加热元件加热的形式对蒸发器上的霜层进行去除，运种附加能 耗也约占到了冰箱总电耗的5%，当冰箱运行过程中出现霜层过厚的情况时，运种附加能耗 所占的比重将更大，而多循环大容积风冷冰箱由于对蒸发器的体积、工作效率与制冷效果 都有更高的要求，也导致了蒸发器表面会凝结更多的霜，运也将导致在多循环大容积风冷 冰箱中出现的附加能耗更为严重。在2015年国务院印发的《节能减排"十二五"规划》中也明 确指出，要加大高效节能产品的推广力度，其中包括要在民用领域重点推广节能家用电器 的要求，因此，如何减小电加热化霜的附加能耗，让冰箱更节能，更有市场竞争力，也成为了 一个亟待解决的问题。
[0007] 2.由于电加热元件布置位置与方式的局限，在蒸发器上会出现一定面积的电加热 元件覆盖不到的结霜死角，在化霜结束后会出现化霜不彻底、局部霜层未融化的现象;运也 将导致局部霜层过厚致使蒸发器换热效率下降，从而间接地增加了制冷过程中的电耗。
[0008] 因我国幅员迂阔，跨经度与缔度较大，气候特征复杂多变，大多数地区四季分明， 当天气变冷，室内溫度低于冷藏室的设定溫度时，冰箱的冷藏制冷回路的工作时间将大大 的缩短，甚至停止工作，由于此时冰箱的冷冻室(微冻室)仍处于工作状态，冷冻蒸发器的表 面仍会有霜层凝结，因而会出现化霜不彻底或者无法化霜的情况，进而会降低冷冻蒸发器 的换热效率，增加能耗，严重时将致使冰箱无法工作。
【发明内容】
[0009] 本实用新型的目的在于提供一种化霜更为彻底且更为节能的多循环风冷冰箱化 霜制冷系统。
[0010] 为实现上述目的，本实用新型的多循环风冷冰箱化霜制冷系统包括压缩机和电控 装置，其特征在于:沿制冷剂的流向，压缩机的出气口通过制冷剂管道连接有第一电磁阀， 第一电磁阀具有两个出口，第一电磁阀的第一出口通过制冷剂管道连接有化霜冷凝器，第 一电磁阀的第二出口通过制冷剂管道连接有主冷凝器;化霜冷凝器出口所连接的制冷剂管 道与主冷凝器出口所连接的制冷剂管道汇合后连接第二电磁阀；第二电磁阀具有两个出 口，第二电磁阀的第一出口所连接的制冷剂管道上依次串联连接有第一毛细管和冷冻蒸发 器，第二电磁阀的第二出口所连接的制冷剂管道上依次串联连接有第二毛细管和冷藏蒸发 器，冷藏蒸发器出口所连接的制冷剂管道与冷冻蒸发器出口所连接的制冷剂管道汇合后连 接所述压缩机的进气口；所述化霜冷凝器沿所述冷冻蒸发器的全长与冷冻蒸发器相贴合， 所述冷冻蒸发器处设有电加热装置;所述压缩机、第一电磁阀和第二电磁阀均与所述电控 装置控制连接。
[0011] 所述压缩机与所述第一电磁阀之间的制冷剂管路上串联连接有防露管;所述第二 电磁阀入口前的制冷剂管道上设有干燥过滤器。
[0012] 本实用新型采用冷凝器化霜和电加热化霜相结合的化霜模式，并且旁通冷凝器沿 冷冻蒸发器全长与冷冻蒸发器相贴合，化霜不留死角，双重化霜(冷凝器和电加热)保障了 化霜的彻底性和全面性，从而提高冷冻蒸发器的换热效率，降低冰箱附加能耗。在电加热开 启前，利用化霜冷凝器进行=次预化霜，相比较仅采用电加热化霜的方式，更为节能。运些 都能够降低冰箱的整体能耗，使冰箱更加节能高效，符合产业发展方向，具有更强的市场竞 争力。
[0013] 本实用新型中的控制方法较为精细，使化霜冷凝器化霜与电加热化霜并非简单叠 加在一起，充分发挥了化霜冷凝器相较电加热化霜更为节能的优点，同时也发挥了电加热 化霜更加稳定可靠的优点，两种化霜方式相互补充，达到最大程度地节能化霜，又保证化霜 可靠的目的。
[0014] 第二步骤的第二子步骤中，在冷藏蒸发器未处于工作状态时重新执行该子步骤之 前，等待N秒再重新执行该子步骤，既可W避免对冷藏蒸发器是否在处于工作制冷状态的 判断过于频繁，又可W在冷藏蒸发器开始工作制冷后及时进入第二步骤的第=子步骤。通 过中间参数K，既能够利用化霜冷凝器W相较电加热节能的方式进行预化霜，又能够避免 在开启电加热前执行过多的预化霜次数。
[0015] 本实用新型的控制方法，可W使预化霜时间最为符合冰箱运行的工况，适应冰箱 运行中本次化霜周期的开停比、空气的绝对湿度及环境溫度的实际情况，确定最佳的预化 霜时间。
【附图说明】
[0016] 图1是本实用新型的结构示意图；
[0017] 图2是化霜冷凝器与冷冻蒸发器布置在一起的结构示意图；
[001引图3是图2的左视图。
[0019] 图4是本实用新型的控制方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0020] 术语说明：
[0021] "关机溫度"在本技术领域中是指正常运行时压缩机的停机溫度点，一般比设定溫 度低^2度。设定溫度指的是冰箱使用者设定的溫度值，下同。
[0022] "开停比"=压缩机的开机时间/(压缩机的开机时间+压缩机的停机时间）。
[0023] 如图1、图2和图3所示，本实用新型的多循环风冷冰箱化霜制冷系统包括压缩机1 和电控装置(电控装置为本领域常规技术，可W采用P L C或集成电路或单片机，图未示电 控装置），沿制冷剂的流向，压缩机1的出气口通过制冷剂管道连接有第一电磁阀2,第一电 磁阀2具有两个出口，第一电磁阀2的第一出口3通过制冷剂管道连接有化霜冷凝器6,第一 电磁阀2的第二出口 4通过制冷剂管道连接有主冷凝器5;化霜冷凝器6出口所连接的制冷剂 管道与主冷凝器5出口所连接的制冷剂管道汇合后连接第二电磁阀7;第二电磁阀7具有两 个出口，第二电磁阀7的第一出口8所连接的制冷剂管道上依次串联连接有第一毛细管9和 冷冻蒸发器10,第二电磁阀7的第二出口 11所连接的制冷剂管道上依次串联连接有第二毛 细管12和冷藏蒸发器13,冷藏蒸发器13出口所连接的制冷剂管道与冷冻蒸发器10出口所连 接的制冷剂管道汇合后连接所述压缩机1的进气口；所述化霜冷凝器的往所述冷冻蒸发器10 的全长与冷冻蒸发器10相贴合，所述冷冻蒸发器10处设有电加热装置(使用电加热装置对 冷冻蒸发器10进行化霜是本领域常用技术，图未示电加热装置）;所述压缩机1、第一电磁阀 2和第二电磁阀7均与所述电控装置控制连接。
[0024] 所述压缩机1与所述第一电磁阀2之间的制冷剂管路上串联连接有防露管14;所述 第二电磁阀7入口前的制冷剂管道上设有干燥过滤器15。
[0025] 本实用新型还提供了上述多循环风冷冰箱化霜制冷系统的控制方法。
[0026] 所述电控装置内置有压缩机运行计时器、预化霜计时器、准备阶段计时器和电加 热计时器;在一个化霜周期内，Tl表示压缩机运行计时器累计的压缩机1运行时间，T2表示 预化霜计时器累计的预化霜阶段的时间，T3表示准备阶段计时器累计的电加热化霜前准备 阶段的时间，W表示电加热计时器累计的电加热化霜阶段的时间，电控装置内预设有T4的 电大值;Tm为冰箱出厂前电控装置预设的压缩机I累计运行一个周期的时间;Tn为预化霜时 间；电加热装置内置有电加热溫度传感器;Hl表示电加热装置的溫度传感器所感应到的溫 度;1'1、了2、了3、了4、化和1'111均^分钟为单位。
[0027]所述制冷系统还包括与电控装置相连接的冷冻溫度传感器和冷藏溫度传感器；F 1表示冷冻溫度传感器感应到的溫度值(单位为摄氏度）；
[00%]本实用新型的控制方法依次包括W下步骤：
[0029] 第一步骤，为进入化霜程序步骤;冰箱的制冷系统通电后开始工作，压缩机1启动， 压缩机运行计时器在一个化霜周期内持续计时（由于每个化霜周期中开启电加热时压缩机 运行计时器均被清零，因此在化霜周期开始时，压缩机运行计时器是从零开始计时的），电 控装置检查压缩机1的累计运行时间Tl的值，判断Tl是否小于Tm;若TKTm，则进入第二步 骤，若Tl ^化，则进入第=步骤；
[0030] 第二步骤，为电加热化霜前，化霜冷凝器6对冷冻蒸发器10所进行的预化霜步骤， 依次包括W下子步骤：
[0031] 第一子步骤，根据压缩机运行计时器的计时，判断Tl在一个完整的化霜周期内所 处的位置，W实现在打开电加热器加热前有足够的预化霜次数；电控装置预设有预化霜步 骤条件一、预化霜步骤条件二和预化霜步骤条件=，（满足预化霜步骤条件一、预化霜步骤 条件二或预化霜步骤条件=中的任一个，则进入第二子步骤;预化霜步骤条件一、预化霜步 骤条件二和预化霜步骤条件=均不满足时则跳转并重新执行第一步骤中判断T 1是否小于 Tm的动作）；
[0032] 预化霜步骤条件一是Tm/2〉T1 ^ Tm/4,预化霜步骤条件二是3Tm/4〉Tl ^ Tm/2并且 K = 2，预化霜步骤条件S是Tm〉Tl ^ 3Tm/4并且K = 3;本子步骤中首先判断预化霜步骤条 件一是否满足，如预化霜步骤条件一满足则赋值中间参数K=I并进入第二子步骤，中间参数 K表示一个化霜周期内预化霜的次数；
[0033] 如预化霜步骤条件一不满足则判断预化霜步骤条件二是否满足;如预化霜步骤条 件二满足则进入第二子步骤;如预化霜步骤条件二不满足则判断预化霜步骤条件=是否满 足，如预化霜步骤条件=满足则进入第二子步骤，如预化霜步骤条件=不满足则重新执行 第一步骤中判断T 1是否小于Tm的动作；
[0034] 第二子步骤是预化霜前准备等待过程，首先对冷藏蒸发器13是否在处于工作制冷 状态进行判断，若处于工作状态，则进入第=子步骤;若未处于工作状态，则重新执行本子 步骤(第二子步骤），直到冷藏蒸发器13开始工作制冷后进入第=子步骤；
[0035] 第=子步骤中，电控装置同时执行=个动作：
[0036] ①电控装置控制第二电磁阀7关闭其第一出口并打开其第二出口；
[0037] ②同时控制第一电磁阀2关闭其第二出口并打开其第一出口，从而利用化霜冷凝 器6的冷凝热对冷冻蒸发器10的霜层进行预化霜加热；
[0038] ③电控装置控制预化霜计时器开始计时，预化霜计时器在一次预化霜周期内持续 计时；电控装置内有化霜冷凝器6设定工作时间T n;当预化霜时间T2含T n时，电控装置控 制第一电磁阀2关闭其第一出口并打开其第二出口，化霜冷凝器6停止工作，并开始排水;当 T2> 2 Tn时，将中间参数K的值增加1(即执行K=K+1)，预化霜计时器清零，该次预化霜结 束，此时重新执行第一步骤中判断T 1是否小于Tm的动作；
[0039] 第=步骤为电加热化霜步骤;此时压缩机运行计时器Tl停止并清零，本步骤依次 包括W下子步骤：
[0040] 第一子步骤是电加热化霜前准备步骤；电控装置内置有电加热步骤条件一和电加 热步骤条件二，电加热步骤条件一是冷冻室传感溫度FK关机溫度一2°C，电加热步骤条件 二是T3 ^ 70分钟；
[0041] 本子步骤中，电控装置控制准备阶段计时器开始计时，在进入第=步骤的第二子 步骤之前准备阶段计时器持续计时；电控装置判断电加热步骤条件一是否满足，如满足则 进入第=步骤的第二子步骤，如不满足则判断电加热步骤条件二是否满足，如满足则进入 第=步骤的第二子步骤，如不满足则重新执行本子步骤;（直到该两个电加热步骤条件中至 少一个条件得到满足）；
[0042] 第=步骤的第二子步骤中，第一动作是电控装置将准备阶段计时器清零，第二动 作是打开电加热装置进行化霜，电加热计时器开始计时;然后进入第=子步骤;在执行第四 步骤之前，电加热装置持续处于打开状态；
[0043] 第=步骤的第=子步骤中，电控装置检测化和T4的值，当化〉6°C或T4〉预设的最大 值时，进入第四步骤；当Hl含6且T4含预设的最大值时，重新返回执行第S步骤的第二子步 骤中的第二动作；
[0044] 第四步骤为化霜结束步骤;本步骤中电控装置关闭电加热装置，使电加热计时器 清零，将中间参数K赋值为零，本轮电加热化霜结束，并进行排水。当压缩机1开始运行后， 压缩机运行计时器从零开始重新计时。
[0045] 在上述的第二步骤第=子步骤中，预化霜时间化按如下公式确定：
[0046]
[0047] 其中al、bl和Cl的取值范围皆为大于等于0小于等于1。
[004引al、bl和Cl是冰箱在设计阶段，由设计人员根据特定冰箱型号的冷冻室受开停比、 环境溫度W及环境溫度的影响程度而确定的固定值，一旦确定好后即为常量，在冰箱的日 常运行过程中不再改变。如某型号冰箱的冷冻室比较大，冷冻室发泡层比较薄，那么环境溫 度对冷冻室及其蒸发器的影响就会比较大，那么bl取值相对就会比较大。运是由于冷冻蒸 发器10霜层的相对厚度随着本次化霜周期的开停比、空气的绝对湿度及环境溫度的增加而 增大，因此要相应的延长化霜时间，W适应具体的除霜工况。具体来说，开停比越大，霜层相 对越厚;空气绝对湿度越大，霜层相对越厚;环境溫度越高，霜层相对越厚，因此根据上述公 式，在此=种情况下延长预化霜时间，在情况相反时，则减少预化霜时间，W使预化霜时间 更加适应具体的除霜工况。
[0049] 总之，al、bl和Cl运=个参数的具体值是根据不同型号冰箱的具体情况在实验的 过程确定的，W使其具体值与开停比、环境溫度W及环境绝对湿度对冰箱冷冻室的影响程 度相匹配。设计阶段，al、bl和Cl取值原则是在样机的试运行中，上次化霜周期的开停比越 大(对冷冻室及其蒸发器的影响越大）则al也越大，环境溫度越高(对冷冻室及其蒸发器的 影响越大)贝化1越大，环境湿度越大(对冷冻室及其蒸发器的影响越大)则Cl越大。
[0050] 所述第二步骤的第二子步骤中，在冷藏蒸发器13未处于工作状态时重新执行该子 步骤之前，等待N秒再重新执行该子步骤；N大于等于2秒于等于10秒。运样既可W避免对 冷藏蒸发器13是否在处于工作制冷状态的判断过于频繁，又可W在冷藏蒸发器13开始工作 制冷后及时进入第=子步骤。
[0051]中间参数K表示一个化霜周期内预化霜的次数，其作用是:在一个化霜周期内，每 次预化霜完毕后其值均增加1，当在一个化霜周期内执行过=次预化霜动作后，K值为4。运 样，即使重新执行第一步骤中判断Tl是否小于Tm的动作时Tl仍然小于Tm,则由于K值 为4,因此此时第步骤中的=个条件都不可能得到满足，因此就避免了在一个化霜周期内执 行4次或更多次预化霜步骤的情况。
【主权项】
1. 多循环风冷冰箱化霜制冷系统，包括压缩机和电控装置，其特征在于:沿制冷剂的流 向，压缩机的出气口通过制冷剂管道连接有第一电磁阀，第一电磁阀具有两个出口，第一电 磁阀的第一出口通过制冷剂管道连接有化霜冷凝器，第一电磁阀的第二出口通过制冷剂管 道连接有主冷凝器;化霜冷凝器出口所连接的制冷剂管道与主冷凝器出口所连接的制冷剂 管道汇合后连接第二电磁阀；第二电磁阀具有两个出口，第二电磁阀的第一出口所连接的 制冷剂管道上依次串联连接有第一毛细管和冷冻蒸发器，第二电磁阀的第二出口所连接的 制冷剂管道上依次串联连接有第二毛细管和冷藏蒸发器，冷藏蒸发器出口所连接的制冷剂 管道与冷冻蒸发器出口所连接的制冷剂管道汇合后连接所述压缩机的进气口；所述化霜冷 凝器沿所述冷冻蒸发器的全长与冷冻蒸发器相贴合，所述冷冻蒸发器处设有电加热装置； 所述压缩机、第一电磁阀和第二电磁阀均与所述电控装置控制连接。2. 根据权利要求1所述的多循环风冷冰箱化霜制冷系统，其特征在于:所述压缩机与所 述第一电磁阀之间的制冷剂管路上串联连接有防露管;所述第二电磁阀入口前的制冷剂管 道上设有干燥过滤器。
【文档编号】F25D29/00GK205425590SQ201620103682
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年2月2日
【发明人】王应强, 宋新洲, 李新, 廉亚朋, 谈洁
【申请人】河南新飞电器有限公司