专利名称：冰箱的冷却系统和用于压缩机流体的吸入系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及冰箱的冷却系统，具体地涉及具有冷却隔室和冷冻室的家用冰箱中的冷却系统，并且还涉及操作该系统的方法。本发明还涉及这里公开的冷却系统中的流体压缩机的吸入系统。
背景技术：
已知冷却系统基本上包括压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器。制冷剂(在其气相中)在压缩机中被压缩并且流到冷凝器，制冷剂在冷凝器中被例如空气冷却，并且转变为液相。高压力中的制冷剂流到膨胀装置，在膨胀装置中，其压力减小，并且然后流到蒸发器并且从负载(例如，食物)吸收热并且变成气相。最后，制冷剂被压缩机吸入，因此完成制冷循环。·
已知家用冰箱的各种类型的制冷系统。最常用的冷却系统包括压缩机和冷凝器，制冷剂管路离开冷凝器到达冷冻室的蒸发器，并且然后这个管路穿过冷藏隔室的蒸发器并且返回到压缩机。虽然上述系统具有较低的成本，但它是低效率的，这是由于它在较低的温度下(即，在冷冻室的温度下)操作。在现有技术的其它冷却系统中，存在两个完全独立的系统，一个在冷冻室中操作并且另一个在冷藏隔室中操作。这种构造提供良好的效率，虽然它的成本是很高的(因为它具有两个压缩机和两个电容器)。文献U. S. 5531078中描述这些冷却系统的替代物，该文献公开一种特别适合用于双蒸发器制冷循环(具有至少两个独立的气候室)的系统。这个系统使用仅仅一个流体压缩机，该流体压缩机设置有单个吸入口和单个加压出口。吸入口由吸入系统供给，该吸入系统由单个主吸入管路组成，该单个主吸入管路来自两个中间吸入管路的连接点。上述吸入管路也称为返回管路(因此，文献U. S. 5531078中描述的吸入系统提供两个中间返回管路和最终返回管路)。文献U. S. 5531078中描述的冷却系统在图I中被最佳地示出，其中变得可以验证两个中间吸入管路“LIS1”和“LIS2”的结合借助于单向阀“VU”实现，形成单个主吸入管路“LPS”，该单个主吸入管路连接到压缩机“C”的吸入口“ES”。同样，根据图1，可以验证两个中间吸入管路“LIS1”或“LIS2”的至少一个具有止回阀(开-关)“VB”。文献U. S. 5531078中描述的制冷系统的吸入系统的操作是简单的较高压力的中间吸入管路“LIS1”(它具有止回阀“VB”)供给主吸入管路“LPS”，该主吸入管路供给压缩机“C ”。目前，单向阀“VU”防止中间吸入管路“LIS1”中的压力侵入具有较低压力的中间吸入管路“LIS2”。因此，压缩机C被供给有“高的压力”。当止回阀“VB”中断中间吸入管路“LIS1”的压力时，主吸入管路“LIS2”的低压力流过单向阀“VU”到达主吸入管路“LPS”，并且因此到达压缩机“C ”。这种类型的吸入系统允许具有单个吸入口的单个压缩机能够以两个不同压力工作。这也允许压缩机“C ”在交替的循环中以高的和低的压力工作，优化其能量比(与现有技术中存在的其它布置相比)。然而，文献U. S. 5531078中描述的制冷系统的吸入系统具有主要缺陷在低压力/高压力循环的开始的高压力/低压力的附加体积的出现。这种附加体积主要由于以下事实而出现当致动止回阀“VB”(这当希望交替高的和低的压力的循环时发生)时，以与希望工作压力相反的压力加压中间吸入管路LISl或主吸入管路“LPS”。就是说，在从高的压力交替到低的压力时，中间吸入管路“LIS1”保持加压，并且因此，要以低的压力被供给的循环的部分仍然以高的压力被供给。此外，在从低的压力交替到高的压力时，主吸入管路“LPS”维持以低的压力加压，并且因此，要以高的压力被供给的循环的部分仍然以低的压力被供给。这种负面特征在循环交替速率(高压力和低压力)是高的且不固定的应用中是不容许的，这是由于在高压力/低压力下的附加体积的出现将是恒定的。也可以观察到，更广泛地且总体来讲，现有技术的所有系统的另一缺点存在于，它们总是在温度范围内操作，即，当温度达到预设最大值时，恒温器发送信号以停止压缩机操作或减少其旋转(在可变容量压缩机的情况中)，并且当温度达到最低值时，该系统返回到以全容量操作。这些变化也引起高的损失
发明内容
本发明的目标是提供一种用于家用冰箱的冷却系统，该冷却系统具有高的效率并且成本低。本发明的另一目标是提供一种用于流体压缩机的吸入系统，其中在高的和低的压力之间交替的循环期间不出现高压力/低压力的附加体积。在这种情况下，本发明的又一目标是提供一种用于流体压缩机的吸入系统，该吸入系统能够在高压力和低压力的高频率的交替循环下操作。这里描述的冷却系统包括压缩机，该压缩机通过一段制冷剂排出管与制冷系统的至少一个冷凝器相关联，其中第一制冷剂管路离开冷凝器且返回到压缩机，并且第二制冷剂管路离开冷凝器并且返回到压缩机。因此，根据本发明的系统可以以传统方式操作，其中每一个吸入管路以低的速度、或者优选地以很快的速率顺序地操作，其中吸入管路到另一吸入管路的交换操作以很快的方式被处理，使得该系统认为仿佛两个管路是同时操作的。快速交换管路的这个特征为该系统提供高的效率，引起冷藏隔室和冷冻室以几乎恒定的温度同时地操作。因此，如前所述的基于温度范围操作的现有技术系统的已知损失可以避免。根据本发明的系统的另一优点是，可以控制激活每一个管路的时间，使得能够控制它们中的每一个所需的容量。这个阀打开时间控制可以与可变容量压缩机相关联。这种组合允许在以独立的且同时发生的方式完全控制每一个吸入管路的容量的情况下涵盖每一个吸入管路的宽范围的性能。根据本发明的系统的另一优点是，不存在经受两个操作压力的吸入管路的段，如图I中示出的现有技术系统中出现的。由于这一点，可以消除上述损失。在应用于家用制冷系统的往复运动或直线密封压缩机中，压缩机吸入通常与压缩机外壳相平衡。因此，外壳具有相同的吸入压力，并且在压缩机使用油来润滑其轴承的情况下，油可以容易地返回到曲轴箱。因此，根据本发明的系统的另一优点是，可以选择吸入管路之一与外壳的内部相平衡，并且还允许进入这个管路的油返回到曲轴箱。由不平衡的管路返回的油将被泵送回到排出管路中，在该排出管路中，它将与来自其它吸入管路的气体混合，并且当通过平衡的吸入管路返回到压缩机时一部分将移动到曲轴箱。因此，将总是存在油返回到压缩机的路径。在不使用润滑油的压缩机中，如果需要，两个管路可以是密封的。根据本发明的优选实施例，本发明公开一种冰箱的冷却系统，所述冰箱具体地为包括冷藏隔室和冷冻室的冰箱，所述系统包括压缩机，所述压缩机通过一段制冷剂排出管连接到至少一个冷凝器；第一制冷剂管路，所述第一制冷剂管路离开所述冷凝器并且返回到所述压缩机(所述第一管路顺序地承载膨胀装置和布置在所述冷藏隔室中的蒸发器)；和第二制冷剂管路，所述第二制冷剂管路离开所述冷凝器并且返回到所述压缩机(所述第二管路顺序地承载膨胀装置和布置在所述冷冻室中的蒸发器)。所述压缩机具有至少两个吸入口，其中所述第一制冷剂管路连接到所述第一吸入口并且所述第二制冷剂管路连接到所
述第二吸入口，并且两个入口分别具有吸入阀。第一吸入口的吸入阀是远距离致动的阀，并且优选地是螺线管阀或气动阀或液压阀。第二吸入口的吸入阀是可机械操作的阀。第一和第二吸入阀交替地操作，其中阀的交替操作优选地快速地发生。第一和第二制冷剂管路的相应的膨胀装置优选地为毛细管。至少一个入口管路密封地联接到压缩机的压缩室。至少一个入口管路与压缩机外壳的体积相平衡。至少一个入口喷嘴与压缩机外壳间隔开并且具有远离其相应的入口管路的至少一个端部。根据本发明的可选实施例，本发明还示出一种用于流体压缩机的吸入系统，该吸入系统能够与流体压缩机关联并且包括至少一个流体选择装置，该至少一个流体选择装置直接连接到流体压缩机的至少一个吸入口。所述流体选择装置接纳至少两个供给管路并且能够选择性地将加压流体从所述至少两个供给管路之一切换到流体压缩机的吸入口。流体选择装置包括至少一个流体出口通道和至少两个流体入口通道。流体选择装置包括气动定向三通/两位阀。更优选地，流体选择装置是通过螺线管电致动的。可选地，流体选择装置包括简单定向阀(开/关)与单向阀的互连。流体选择装置的流体入口中的每一个接纳单个供给管路，并且每一个供给管路具有其自身的内部压力，该内部压力不同于其它供给管路的内部压力。优选地，该供给管路的至少一个是密封的。同样优选地，该供给管路的至少一个与流体压缩机外壳的压力相平衡。
图I示意性地且简要地示出文献U. S. 5531078中描述的冷却制冷系统的吸入系统(具有前面提及的附图标记)；图2示出根据本发明的制冷系统的优选实施例；图3示出处于关闭状态的根据本发明的系统的远距离致动的吸入阀的第一实施例；图4示出图3的相同视图，但远距离致动的吸入阀处于打开状态；
图5示出处于打开状态的根据本发明的系统的远距离致动的吸入阀的第二实施例；图6示出处于关闭状态的图5的阀；图7示出其中使用可变容量压缩机的根据本发明的系统的操作图；图8示出其中使用固定容量压缩机的根据 本发明的系统的操作图；图9不出压缩机的放大的细节,该压缩机包括与压缩机外壳相平衡的吸入口(除了其它密封吸入口外)；并且图10还示意性地示出用于流体压缩机的吸入系统的可选实施例。
具体实施例方式优选实施例图2示出根据本发明的系统，其中压缩机I通过一段制冷剂排出管2连接到冷凝器3，所述段从排出阀2a离开。可以观察到，第一制冷剂管路4具有膨胀装置5和布置在冷却隔室7中的蒸发器6，以及第二制冷剂管路8具有膨胀装置9和布置在冷冻室11中的蒸发器10。优选地，膨胀装置是毛细管。压缩机I具有两个吸入口 12和13，其中第一制冷剂管路4连接到第一吸入口 12并且第二制冷剂管路8连接到第二吸入口 13。压力在第一制冷剂管路4中比在第二管路8中大。远距离致动的吸入阀14布置在第一吸入口 12中，远距离致动的吸入阀优选地为螺线管阀。因此，在操作期间，螺线管阀打开处于较高压力的制冷剂管路4，占据压缩室并且防止布置在第二吸入口 13中的另一吸入阀15打开。然后，螺线管阀14关闭并且制冷剂被压缩且流过排出管2。在这个步骤之后，螺线管阀14维持关闭并且阀15打开，因此允许第二管路8中的制冷剂被吸入并且随后被压缩和排出。如前面提及的，吸入管路到另一吸入管路的操作交换优选地非常快地完成，并且因此，该系统认为仿佛两个管路是同时操作的，这允许该系统在不使用温度范围的情况下操作，在冷冻室中具有几乎恒定的温度，例如，_18°C，并且在冷却隔室内具有恒定的温度，例如5°C。图3示出远距离致动阀14的第一实施例，该远距离致动阀由布置在吸入口 12上的螺线管阀组成。这个图示出，该阀的线圈16安装在吸入口 12的内部中，并且在关闭情况/状态中，该阀的支座17在压缩室18内。在这种情况中，致动线圈16，因此防止螺线管阀14的打开，并且因此实现阀15的打开，如该图中所示。图4示出图3的相同视图，但在这个图中线圈16没有被施加能量并且螺线管阀14是打开的，因此防止吸入阀15的打开。图5示出螺线管阀14的第二实施例，其中线圈16安装在第一制冷剂管路4上并且阀的支座17在压缩室18外部操作。这个实施例具有使用气缸内的较小空间的优点，这是由于电磁回路位于吸入管路中。在该图中也可以观察到，螺线管阀14处于打开状态，而吸入阀15是关闭的。在阀17是打开的时，吸入阀18可以打开和关闭数次。图6示出处于关闭状态的图5的阀，S卩，支座17关闭吸入口 12，而吸入阀15是打开的。图7和8不出根据本发明的系统中使用的压缩机的操作时间和容量的图,其中图7示出可变容量压缩机的操作并且图8示出固定容量压缩机的操作。如已知的，可变容量压缩机连续地操作而不中断，仅仅根据操作需要增大或减小其速度，而固定容量压缩机根据图8中以“关”指示的部分以一定间隔停止其操作。考虑到在本发明中，冷冻室和冷藏隔室以相当恒定的温度操作，固定容量压缩机的停止间隔大大减小。除了前面描述的实施例外，相同的发明构思可以应用于使用本发明的其它替代物或可能性。例如，根据本发明的系统可以使用任何类型的压缩机，而不仅仅是图中示出的直线压缩机。在另一例子中，该系统可以具有不同操作温度的多个隔室的多个吸入口。图9不出包括与压缩机外壳相平衡的吸入口的压缩机的放大的细节,其中压缩机Ib设置有三个喷嘴一个出口喷嘴，该出口喷嘴设置有排出阀2b以便制冷剂排出管(未示出)的连接；入口喷嘴3b，该入口喷嘴连接到压缩机外壳Ib的孔31b ;和第二吸入口喷嘴4b，该第二吸入口喷嘴不连接到压缩机外壳lb。在入口喷嘴3b中存在吸入阀5b。在入口喷嘴4b中，存在螺线管阀6b，该螺线管阀的内部包含线圈61b和位于压缩室7b内的支座62b。 第一制冷剂管路Sb密封地联接到外壳的孔31b且联接到压缩机lb。第二制冷剂入口 9b联接到外壳而不与入口喷嘴4b的端部41b形成物理连接。这种构造允许制冷剂入口 9b和压缩机外壳Ib之间的压力平衡。应当强调，与可能存在于该系统中的入口管路的量无关，根据这里预期的发展，这些管路中的至少一个管路的入口中的至少一个入口将具有与第二制冷剂入口 9b的构造类似的构造(以允许压力平衡和存在于入口管路中的润滑油最后返回到外壳的内部中)。可选实施例根据本发明的目标，还提供前面描述的实施例的可选形式。根据这个可选实施例，并且如图10中所示，示出用于具有仅仅一个吸入口的流体压缩机的吸入系统。这个吸入系统允许具有仅仅一个吸入口的压缩机与前面描述的具有两个吸入口的压缩机类似地操作，并且因此，用于流体压缩机的吸入系统也可以被实施在冰箱的冷却系统中，该冰箱具体地是具有冷藏隔室和冷冻室的家用冰箱。然而，用于流体压缩机的吸入系统没有应用限制。用于流体压缩机的吸入系统在图10中被示意性地示出。在这个图中可以看到，优选地为电类型的流体压缩机Ic被容纳在曲轴箱2c内，并且具有至少一个吸入口 Ilc和至少一个流体出口 12c。而且，根据图10，应当注意到，用于流体压缩机自身的吸入系统包括至少一个流体选择装置3c，该至少一个流体选择装置提供至少一个流体出口通道31c和至少两个流体入口通道32c。流体选择装置3c的流体输出31c直接连接到流体压缩机Ic的至少一个吸入口Ilc中的一个吸入口。流体入口 32c的每一个接纳单个管路和/或流体管41c、42c。该管路和/或流体管41c、42c中的每一个具有自身的内部压力，并且该内部压力优选地不同于其它管路和/或流体管41c、42c的内部压力。这允许流体压缩机Ic以不同的供给压力工作。流体选择装置3c包括通过螺线管被电驱动的气动定向三通/两位阀。优选地，螺线管被远距离致动。
管路和/或管41c (高压力)连接到任何流体入口通道32c,而管路和/或管42c(低压力)连接到其它流体入口通道32c。应当再次注意，流体选择装置3c的流体出口通道31c直接连接到流体压缩机Ic的至少一个吸入口 11c。优选地，管路和/或管41c、42c中的一个是密封的(具有与外部环境隔离的加压流体)，而其它管路和/或管41c、42c与流体压缩机Ic的外壳相平衡。这里提出的用于流体压缩机的吸入系统的操作如下流体选择装置3c当被致动时选择性地将加压流体从管路或管41c、42c中的一个引到流体压缩机Ic中，在该流体压缩机中发生加压流体的压缩和排空的常规过程。流体选择装置3c的流体出口 31c和流体压缩机Ic的吸入口 Ilc之间的直接连接消除在高的和低的压力的交替循环期间在高的压力/低的压力下的附加体积的任何可能性。这允许流体选择装置3c可以在短的时间段中被重复地致动，(以高的频率)驱动工作压力的切换(这通过管路和/或管41c、42c被选择性地获得)。·
可选地，流体选择装置3c还可以包括(替代气动定向三通/两位阀)简单定向阀(开/关)与单向阀的互连。优选地，简单定向切换阀通过螺线管由远距离致动实现。 再次需要强调的是，简单定向阀(开/关)与单向阀(具有至少两个入口通道和一个出口通道)的互连直接连接到流体压缩机Ic的至少一个吸入口 11c。 已经描述了本发明的具体示例，应当理解，其范围涵盖其它可能变化，仅由权利要求的措辞限制，包括其中的可能等同物。
权利要求
1.一种冰箱的冷却系统，所述冰箱具体地为包括冷藏隔室(7)和冷冻室(11)的冰箱，所述系统包括压缩机(1)，所述压缩机通过一段制冷剂排出管(2)连接到至少一个冷凝器(3);第一制冷剂管路(4)，所述第一制冷剂管路离开所述冷凝器(3)并且返回到所述压缩机(O,所述第一制冷剂管路(4)顺序地承载膨胀装置(5)和布置在所述冷藏隔室(7)中的蒸发器(6);和第二制冷剂管路(8)，所述第二制冷剂管路离开所述冷凝器(3)并且返回到所述压缩机(I)，所述第二制冷剂管路(8 )顺序地承载膨胀装置(9 )和布置在所述冷冻室(11)中的蒸发器(10)，其特征在于，所述压缩机(I)具有至少两个吸入口( 12，13)，其中所述第一制冷剂管路(4)连接到第一吸入口(12)并且所述第二制冷剂管路(8)连接到第二吸入口(13)，并且两个吸入口分别具有吸入阀(14，15)。
2.根据权利要求I所述的冷却系统，其特征在于，所述第一吸入口(12)的吸入阀(14)是远距离致动的阀。
3.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述远距离致动的阀是螺线管阀。
4.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述远距离致动的阀是气动阀。
5.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述远距离致动的阀是液压阀。
6.根据权利要求I所述的冷却系统，其特征在于，所述第二吸入口(13)的吸入阀(15)是可机械地操作的阀。
7.根据权利要求I所述的冷却系统，其特征在于，所述第一和第二制冷剂管路(4，8)的相应的膨胀装置(5，9)优选地为毛细管。
8.根据权利要求I所述的冷却系统，其特征在于，所述第一和第二吸入阀(14，15)以交替的方式操作，其中所述阀的交替操作优选地快速地发生。
9.根据权利要求I到8中任一项权利要求所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括密封地联接到所述压缩机(Ic)的压缩室(7c)的至少一个入口管路(Sc);与所述压缩机外壳(Ic)的体积相平衡的至少一个入口管路(9c);和至少一个入口喷嘴(4c)，所述至少一个入口喷嘴与所述压缩机外壳(Ic)间隔开并且具有远离它们的相应入口管路的至少一个端部(41c)。
10.一种用于流体压缩机的吸入系统，包括能够与流体压缩机(Ic)相关联的系统，其特征在于，所述吸入系统包括 至少一个流体选择装置(3c)，所述至少一个流体选择装置直接连接到所述流体压缩机(Ic)的至少一个吸入口(Ilc)； 所述流体选择装置(3c)接纳至少两个供给管路(41c，42c)； 所述流体选择装置(3c)能够选择性地将加压流体从所述至少两个供给管路(41c，42c)之一切换到所述流体压缩机(Ic)的吸入口(11c)。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述流体选择装置(3c)包括至少一个流体出口通道(31c)和至少两个流体入口通道(32c)。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述流体选择装置(3c)包括气动定向三通/两位阀。
13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述流体选择装置(3c)是通过螺线管电致动的。
14.根据权利要求10或11所述的系统，其特征在于，所述流体选择装置(3c)的流体入口(32c)中的每一个流体入口接纳单个供给管路(41c，42c)。
15.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，每一个供给管路(41c，42c)具有其自身的内部压力，所述内部压力不同于其它供给管路(41c，42c)的内部压力。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述供给管路(41c，42c)的至少一个是密封的。
17.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述供给管路(41c，42c)中的至少一个供给管路与所述流体压缩机外壳(Ic)的压力相平衡。
18.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述流体选择装置(3c)包括简单定向开/关阀与单向阀的互连。
全文摘要
本发明涉及一种冰箱的冷却系统，该冰箱具体地为包括冷藏隔室和冷冻室的冰箱，该冷却系统包括压缩机，该压缩机通过一段制冷剂管连接到至少一个冷凝器，其中第一制冷剂管路离开冷凝器并且返回到压缩机，并且第二制冷剂管路离开冷凝器并且返回到压缩机。在本发明的优选实施例中，压缩机具有至少两个吸入管路，其中第一制冷剂管路连接到第一吸入口并且第二制冷剂管路连接到第二吸入口，并且两个吸入口分别具有吸入阀。在本发明的可选实施例中，流体压缩机包括直接连接到至少一个吸入口的至少一个流体选择装置，并且该流体选择装置接纳至少两个供给管路，并且能够选择性地将加压流体从至少两个供给管路之一切换到流体压缩机的吸入口。
文档编号F25B1/02GK102947652SQ201180028408
公开日2013年2月27日 申请日期2011年4月26日 优先权日2010年4月26日
发明者D·E·B·利利 申请人:惠而浦股份有限公司