CN101568773A - 包括至少两个隔热隔室的制冷设备 - Google Patents

Abstract

一种制冷设备(20)，包括至少两个与各自的蒸发器(2，2’)相联的隔热隔室(21，21’)。膨胀阀和所述蒸发器(2，2’)在制冷回路(1)内串联。可在所述膨胀阀上调节至少两种带有不同离散流量系数的状态。

Description

包括至少两个隔热隔室的制冷设备

技术领域

本发明涉及到包括至少两个隔热隔室的制冷设备，其蒸发器连同压缩机和冷凝器位于制冷回路内，并且一旦收到隔室内需要制冷的信号，便通过压缩机供应液体制冷剂到隔室，藉此可控制有助于产生制冷的制冷度。而且，本发明涉及适合于操作这种制冷设备的方法。

背景技术

已知用于将一种制冷设备的不同隔室调节为不同温度水平的制冷设备的多种实施例。

如，德国印制的说明书DE2350998公开了包括单个回路的制冷设备，该回路低成本地配备有用于制冷剂进入蒸发器的仅一个入口点。在任何情形下，蒸发器在此都与冷冻室和普通的冷藏室相联，并且它们一个接一个地被串联地设置于制冷回路内。但是，蒸发器的这种串联设置存在着缺陷，即必须根据各个隔室内存在的制冷需要或有关的温度要求来调节各个蒸发器的大小。所以就理想的能效来说，蒸发器设计不是最优化的，因为为此蒸发器不得不被设计得具有尽可能大的表面。尤其存在缺陷的是各个隔室的温度不能被相互独立地设置，因为如果在这样的制冷设备的情形下，需要对位于制冷剂流下游的隔室进行制冷，那么同时也对该隔室上游的隔室内进行制冷。

在提出配备有多个制冷隔室的制冷设备的情形下，为了能够尽可能相互独立地对这些隔室进行制冷，将各个可控制冷回路与各个制冷隔室相联。这样的制冷设备例如在未审德国专利申请DE3508805A1或DE4020537A1中被描述。在这种情况下，与各个制冷隔室相联的蒸发器被相互并联地设置在制冷回路内。冷却剂进入这些蒸发器的进入点带有可关闭的节流阀。这些节流阀被一种温度调节器单独地控制，并且如果在各自的制冷隔室内建立制冷需求，那么节流阀就通过该温度调节器被打开。在DE3508805A1中描述的制冷设备中，在通向蒸发器的接合点的制冷回路的上游设置用于临时存储液体冷却剂的储存器。当需要更多的制冷时，特别是当两个蒸发器同时运行时，额外的冷却剂可通过加热储存器由此而被有选择地引入制冷回路内。在DE4020537A1中描述的制冷设备中，将被引入蒸发器内的冷却剂根据此需求在一个抽取点或同时在几个抽取点从冷凝器被抽取出。该现有技术的缺点是：使用耗损能量的存储媒介或其它无效率地被使用的冷凝器来控制由于开关各个蒸发器导致的冷却剂的变化量。由于喷射***(阀，节流毛细管，喷射点)的双倍设计，多个蒸发器的并联设置也导致了比单回路多的多的额外成本。

德国未审专利申请DE4433712A1描述了一种单回路，与以上***相比其可以低成本实施且更节能，不过它被设计成可使制冷设备的各个制冷隔室的温度彼此基本独立地被调节。在这种情形下，在制冷回路内串联地设置多个蒸发器，在冷却剂的流动方向上，蒸发器与冷冻隔室、冷藏隔室和普通制冷隔室相联。为了单独地对制冷设备的各个隔室进行制冷，可选择地控制被引入蒸发器链内的制冷量。一旦只有位于冷凝器紧邻下游的冷冻隔室的蒸发器要被制冷，制冷剂从制冷回路中被抽取并且被临时存储在储存器中。这就导致蒸发器链内冷却剂的损耗，因此下游的普通制冷隔室的蒸发器不再进行制冷。但是，如果该普通制冷隔室现在要被制冷，则来自于压缩机的制冷剂流会通过使制冷回路换向并通过储存器被传递，导致由此进入蒸发器的制冷剂流的量增多。由于该制冷回路内的此换向机构通过电磁阀被控制，即使需要很少的冷却剂，也可使用最小的能量来控制有效冷却剂量，并且在蒸发器的相同通道内产生且临时储存制冷剂而不妨碍储存器中的存储。还要提到，当制造制冷设备时，通过储存器或者穿过其的相连的冷却剂供应线导致额外成本的增加。

发明内容

本发明的目的在于发现具有至少两个彼此隔热的隔室的低成本制冷设备以及适合于操作该制冷设备的方法，其中具有仅使用单个共用冷却回路进行的隔室特定温度调节，并且可进行统一的、模块化的蒸发器部件的制造。

通过一种制冷设备和一种适合于操作这种制冷设备的方法而实现该目的，该设备具有权利要求1和8的特征。本发明的优选实施例及其扩展如附属权利要求所述。

若制冷设备具有至少两个彼此隔热的隔室，蒸发器与每个隔室相联。膨胀阀和这些蒸发器前后串联布置在冷却回路内。在创造性的模式中，在膨胀阀处可设置至少两种具有不同非瞬态流量系数的状态。

本发明因此基于制冷设备的冷却回路内膨胀阀的流量系数的可选择改变。通过制冷设备的蒸发器的制冷剂流在此处可选择地被改变。在具有单回路的制冷设备中，这造成了各个蒸发器内液、气制冷剂比值的改变，并且由此引起了蒸发器内有效制冷能力的改变。

在此方式下获取的制冷能力的可变性意味着各个蒸发器的尺寸不再像以往的带有串联的蒸发器的制冷装置中常用的那样根据各个隔室内所需的制冷能力之间的预期比值来确定。因此考虑到最优的能量利用率，可将蒸发器的尺寸做成较大。

本发明的优点尤其与多区域的制冷器具相关，其中各个隔室如冷冻隔室、标准制冷隔室、底层隔室以及0°隔室被独立地供应且动态地被调整。

由于本发明中各个隔室内的冷藏需求是相对独立的，因此制冷设备的蒸发器可被自由地设计或调节尺寸，生产多分区的制冷设备的创收潜力增大，制冷设备(尤其是蒸发器)的组件可一致地(模块化地)被大量使用并且在此扩大了本制冷设备相对现有技术下的已知制冷设备在能效和控制力方面的优点。

当制造蒸发器时，不需要将制冷设备的各个制冷隔室制造为分离的、单独的组件并且用于装配在制冷设备上。相反，尤其优选在共同支撑件上设计各个蒸发器且因此创造能够被迅速安装并且低成本的蒸发器模块。

为了能够可选择地控制或调节通过蒸发器的制冷剂流，首先可想到的是设计膨胀阀以使其流量系数能够被连续地调整。第二，也很可能使膨胀阀具有可转换的离散流量系数。特别是在具有很少量的彼此隔热的隔室的制冷设备的实施例中，可提供这种离散的可转换性。

特别优选地，为了能够在制冷设备内调节温度，可能将制冷设备的隔热隔室与温度传感器相联。接着这些温度传感器连接于一个评估回路中，用于发出各个隔室内需要制冷的信号，该评估回路形成温度调节器的一部分。如果温度传感器之一发出在制冷设备中的至少一个隔室内需要制冷的信号给此温度调节器，温度调节器就设置膨胀阀的流量系数，从而使流过的制冷剂优选在制冷需求被检测到的隔室内蒸发。

附图说明

本发明更多的功能和优点通过以下示例性实施例的描述参照附图而体现。其中：

图1示出根据本发明的带有膨胀阀的制冷设备。

图2示出可用于制冷设备内的三步可切换膨胀阀的可能实施例。

具体实施方式

在图1以示例方式所示的实施例中，恰好具有两个隔室的制冷设备是用于简化说明。显然本发明不限于这样的实施例，本领域技术人员可将其转化成为具有任何数量隔室的制冷设备。

图1示出一种具有可被调节为不同温度的两个隔室21、21’的制冷设备20。隔室21、21’的每个都与一个蒸发器2、2’相联。这些蒸发器2、2’串联布置位于制冷回路1内，位于压缩机3、冷凝器4以及膨胀阀5的下游，制冷剂通过此制冷回路流动。

隔室21、21’的每个都与温度传感器12、12’相联。这些温度传感器12、12’与评估回路11连接从而向制冷设备发信号，所述评估回路形成了温度调节器10的一部分。如果在隔室之一内检测到制冷需求，温度调节器10会以已知方式通过控制线14激活压缩机3，如果没有检测到进一步制冷需求就使其停止。此外，当给至少一个隔室12、12’发出制冷需求信号时，温度调节器10通过控制线13激活膨胀阀5，从而调节后者的流量系数作为检测到的制冷需求的函数。

只要隔室21、21’都无制冷需求并且因此使得压缩机3停止，膨胀阀5就会被温度调节器10保持关闭。因为这样妨碍了冷凝器4和蒸发器5之间的压力平衡，在压缩机3的服务年限内，根据所述制冷回路的设计可节约近3％-10％的能量。

当具有极大制冷需求时，为了能够引导大量液体制冷剂即刻进入蒸发器2、2’，优选将储存器6引入冷凝器4下游的冷却回路1内用于容纳液体制冷剂。如果需要的话，制冷剂能即刻从此处例如通过加热储存器6被引入冷却回路内。

如果在隔室21、21’之一内检测到制冷需求，所述简单设计意味着温度调节器10在膨胀阀5处设置流量系数的两个离散的非瞬态数值之一，即如果隔室21’内需制冷则为低值，如果隔室21内需制冷则为高值。

如果膨胀阀5的流量系数通过温度调节器10被设置的很小，那么经过压缩机3从蒸发器2、2’抽取出的制冷剂比通过膨胀阀5被引导入蒸发器2、2’的更多。蒸发器内压力变低，而且蒸发器的温度相应地变低。在这种方式下，制冷剂仅仅在从蒸发器2’内膨胀阀5的出口点附近蒸发，并且实际上仅有隔室21’被制冷。

如果在沿着冷却剂的流动路径远离膨胀阀5的蒸发器2内具有制冷需求，膨胀阀5的流量系数通过温度调节器10被选择得很大。因为经过压缩机3抽取出的制冷剂比通过膨胀阀5被引导入蒸发器2、2’的更少，蒸发器内的压力升高并且相应地制冷剂沸点也升高。如果其高于隔室21’的温度，制冷剂流过蒸发器2’时不会被蒸发，并且直到处于更温暖的隔室21的蒸发器内才蒸发。这样实际上仅有隔室21’被制冷。

如果隔室21，21’内同时存在制冷需求，那么就选择流量系数的平均值。因此在任何情况下，一部分制冷剂在蒸发器21’内蒸发内且剩余的在蒸发器21内蒸发。

如果隔室21’具有超出寻常的极高制冷需求，例如当速冻最新储存的需要制冷的商品时，那么可选择相同的流量系数平均值。

根据未在图中示出的实施例，制冷设备具有三个或更多通过串联的蒸发器来制冷的隔室，并且设置于制冷回路内蒸发器上游的膨胀阀可在至少与现有隔室的数量一样多的流量系数值之间转换。在任何情况下，这些值可被选择成使得当设定这些值之一时，主要在与该值相关的蒸发器内进行制冷剂的蒸发。与蒸发器相关的流量系数值越高，则该相关蒸发器位于制冷回路内越下游。

为了设置所需的不同流量系数值，可使用带有连续可控的流量系数的膨胀阀。仅可设置少量流量系数分离值的膨胀阀十分简单而且可满足大部分应用。

图1示出的制冷设备20仅仅具有两个将被制冷的隔室21、21’，如果可设置膨胀阀5的两个不同非瞬态流量系数的话，那么是足够的。这样可实现极低成本的温度调节，从而增加收益。

图2示出适用于此的膨胀阀5的三个可能的实施例。所有实施例同样具有分叉(如用T形构件)，其在制冷回路的主供应线31内通过入口进入膨胀阀5后分叉为两个平行线路路径。阻断元件30被添加至紧随该分叉之后的这两条平行线路路径上。该阻断元件，如方向控制阀带有第一转换级、第二转换级、以及第三转换级，在第一转换级内两条线路路径都被阻断，在第二转换级内两条线路路径中一条打开另一条关闭，在第三转换级内另一条路径打开，也可能的是在第三转换级内所述一条路径打开或关闭。阻断元件30的出口处是毛细管34，其以已知方式直接排入蒸发器21’。

在图2a)示出的膨胀阀5的示例性实施例中，上述平行前进的线路路径包括位于阻断元件30的入口上游的不同长度和相同截面的毛细管32、33。根据阻断元件30的转换平台，制冷剂流通过毛细管32、毛细管33或平行通过二者，在任何情况下，产生不同的膨胀阀5的流量系数。

通过使用具有不同截面的毛细管42、43，在图2b)示出的膨胀阀5的实施例可实现相同的效果。

在图2c)示出的膨胀阀5中，毛细管52仅被设置在两条线路路径之一上；另一条线路分支53因为长度较短或截面较大而无显著的流阻。如果阻断元件将其开口转换到分支53，这样相当于使主供应线31直接连接于位于阻断元件30的出口处的毛细管34。因此线路分支53在毛细管52周围形成了旁道。

多级可控的膨胀阀的实施例当然不局限于图2所示出的形式。隔膜可代替这些毛细管被使用在其它宽敞的制冷剂线路内。可实现两个以上的非瞬态流量系数值，其中提供带有四种设定的方向控制阀，其对应于两条线路分支的“打开”和“阻塞”的四个可能组合，或者在膨胀阀5内的主供应线31被***为两个以上平行的、可独立转换的线路分支。

Claims (11)

1.一种制冷设备(20)，具有彼此隔热的至少两个隔室(21，21’)，其中隔室(21，21’)的每个都与一个蒸发器(2，2’)相联，在这种情况下，膨胀阀与所述蒸发器(2，2’)被设置为在制冷剂回路(1)中前后串联，制冷剂通过该制冷回路进行流动，其特征在于，可在膨胀阀处设置至少两种具有不同非瞬态流量系数的状态。

2.如权利要求1所述的制冷设备，其特征在于，膨胀阀(5)的流量系数可被连续调节。

3.如权利要求1所述的制冷设备，其特征在于，膨胀阀(5)可在流量系数的离散值之间转换。

4.如权利要求3所述的制冷设备，其特征在于，膨胀阀包括两个平行的线路部分(32，33，42，43，52，53)以及用于在两种状态之一下阻断两个线路部分之一的阻断元件(30)。

5.如前述权利要求中任意一项所述的制冷设备，其特征在于，还可在膨胀阀(5)处设置第三状态，并且该第三状态对于制冷剂来说是不能透过的。

6.如前述权利要求中任意一项所述的制冷设备，其特征在于，蒸发器(2，2’)被实施在相同的支撑件上。

7.如前述权利要求中任意一项所述的制冷设备，其特征在于，制冷剂回路(1)内的储存器(6)位于冷凝器(4)的下游，并且用于容纳和/或暂时存储液体制冷剂。

8.如前述权利要求中任意一项所述的制冷设备，其特征在于，每个隔热的隔室与温度传感器(12，12’)相联，所述温度传感器(12，12’)连接于形成温度调节器(10)的一部分的用于发出制冷需求信号的评估回路(11)。

9.一种操作包括至少两个隔热隔室(21，21’)的制冷设备特别是如权利要求1-8之一所述的制冷设备(20)的方法，其中在制冷设备(20)的隔室(21，21’)内的制冷需求被检测，并且随着制冷需求的变化，用液体制冷剂来控制对与隔室(21，21’)相连用于产生制冷且串联连接的蒸发器(2，2’)的供应，其特征在于，制冷剂供应的控制通过在可控的膨胀阀(5)内设定至少两种带有不同非瞬态流量系数的状态来实现，所述状态根据在哪个隔室(21，21’)内检测到制冷需求而被选择。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，当在其蒸发器距离膨胀阀较远的隔室内检测到制冷需求时，设定膨胀阀(5)的高流量系数，并且当在其蒸发器接近膨胀阀(5)的隔室内检测到制冷需求时，设定较低的膨胀阀流量系数。

11.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，如果制冷设备(20)的隔室(21，21’)内都无制冷需求，则膨胀阀(5)被保持关闭。

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