專利名稱：冰箱的致冷循環系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種冰箱，尤其涉及冰箱的制冷循環系統(refrigerating cyclesystem)，它可以實現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系統，當致冷劑從液態變成氣態時吸收熱量，而當致冷劑從氣態變成液態時釋放熱量。也就是，冷卻運行是通過在致冷劑的形態變化時發生的熱交換來實現的。
美國專利No.5,406,805公開了一種傳統的冰箱的致冷循環系統。該專利的致冷循環系統如
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)的第一蒸發器23和用于冷藏室(refrigerating chamber)的第二蒸發器24。這些部件由冷卻管25順序連接，構成一閉合循環。第一和第二蒸發器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。第一和第二蒸發器23和24串聯放置，以使通過第一蒸發器23的全部致冷劑可以流入第二蒸發器24。致冷劑在沿冷卻管25以箭頭所示方向流動時，其形態(phase)改變。
更詳細地說，當致冷劑通過第一和第二蒸發器23和24時蒸發，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器24的詳細圖。第二蒸發器24是一中間冷卻劑蒸發器(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(two-phase)致冷劑，也就是液態致冷劑和氣態致冷劑的混合物。兩態致冷劑通過外管26b流入用于冷藏室的第二蒸發器后，用于冷藏室的冷卻過程。此后，兩態致冷劑變成氣態致冷劑，然后供給壓縮機20。通過利用上述的中間冷卻劑蒸發器，致冷劑通過第一蒸發器23之后沿第二蒸發器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的液態致冷劑。也就是說，由于供給膨脹裝置22的的液態致冷劑通過與流經外管26b的致冷劑的熱交換而被過冷卻，致冷循環系統的效率提高了。
然而，在來自冷凝器的高溫液態致冷劑和通過用于冷凍室的蒸發器的低溫致冷劑之間的熱交換，發生在冷藏室的蒸發器，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，本發明致力于解決上述的問題。
本發明的一個目的是提供一種致冷循環系統，它可以在冰箱的最初運行期間實現快速冷卻，在冰箱正常運行期間保持高效率。
為達到以上目的，本發明提供了用于具有冷凍室和冷藏室的電冰箱的致冷循環系統。該致冷循環系統包括一壓縮機、一冷凝器、第一和第二膨脹裝置、第一蒸發器和第二蒸發器。第一蒸發器用于通過蒸發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器。第二流體通道用于從冷凝器經第二蒸發器導引致冷劑至第一蒸發器。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，說明了本發明的一個實施例，并且和文字敘述一起用于解釋本發明的原理，其中圖1是傳統的用于冰箱的致冷循環系統的示意圖；圖2是圖1的冷藏室的蒸發器的詳細圖；圖3是根據本發明的優選實施例的冰箱的致冷循環系統的示意圖；圖4是圖3的冷藏室的蒸發器的詳細圖；圖5是根據本發明的優選實施例的致冷循環系統的控制電路的方框圖；圖6是說明本發明的致冷循環系統和傳統的致冷循環系統的最初冷卻速度的圖。
以下將詳細地說明本發明的優選實施例，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示出根據本發明的優選實施例的冰箱的致冷循環系統。本發明的致冷循環系統包括壓縮機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器83和用于冷藏室的第二蒸發器84。這些部件由冷卻管85順序連接，構成一閉合循環。第一和第二蒸發器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。第一和第二蒸發器83和84串聯放置，以使通過第一蒸發器83的全部致冷劑可以流入第二蒸發器84。致冷劑沿冷卻管85以箭頭所示方向流動時，其形態改變。
更詳細地說，當致冷劑通過第一和第二蒸發器83和84時蒸發，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器83，第二流體通路85b用于通過第二蒸發器84從冷凝器81導引致冷劑到第一蒸發器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器83和84之間的第二流體通路85b上。
如圖4所示，第二蒸發器84是一中間冷卻劑蒸發器，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，通過第一蒸發器83的致冷劑是兩態致冷劑，也就是液態致冷劑和氣態致冷劑的混合物。兩態致冷劑在通過外管86b流入用于冷藏室的第二蒸發器84后，用于冷藏室的冷卻過程。此后，兩態致冷劑變成全氣態致冷劑，然后供給壓縮機80。通過利用上述的中間冷卻蒸發器，致冷劑通過第一蒸發器83之后，沿第二蒸發器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的液態冷卻劑。也就是說，由于供給第二膨脹裝置82b的液態致冷劑通過與流經外管86b的致冷劑的熱交換而被過冷卻，提高了致冷循環系統的效率。
圖5示出根據本發明的優選實施例的致冷循環系統的控制單元。
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。控制單元還包括第一、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系統的運行。
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。
為實現這點，在本發明中，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器83時部分蒸發，然后在通過第二蒸發器84時完全蒸發之后，供給壓縮機80。
也就是說，致冷劑通過第一和第二蒸發器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，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供給第一蒸發器83，以執行冷凍室的冷卻過程。此后，致冷劑通過中間冷卻劑蒸發器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，致冷循環系統設計成使用中間冷卻劑蒸發器，因而增加了冰箱的效率，節約了電。
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，從而實現冷藏室的快速冷卻。
圖6示出說明將傳統的致冷循環系統和來發明的致冷循環系統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，在傳統的致冷循環系統中，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，在本發明的致冷循環系統中，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。
盡管本發明的致冷循環系統在冷凍室中的最初冷卻速度比已有技術略有降低，但本發明的致冷循環系統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勢，同時應該理解，這僅僅是本發明的優選實施例的示范性說明，在此所示的設計都包括于本發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系統，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；第一蒸發器，用于通過蒸發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；第二蒸發器，用于冷卻所述冷藏室，該第二蒸發器與所述第一蒸發器串聯放置；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器；第二流體通路，用于通過所述第二蒸發器從所述冷凝器導引所述致冷劑到所述第一蒸發器；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所述的致冷循環系統，其中所述第一膨脹裝置置于所述冷凝器和所述第一蒸發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所述的致冷循環系統，其中所述方向控制閥設計成當所述冷藏室的溫度變為高于預定值時，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系統。該致冷循環系統包括壓縮機、冷凝器、第一和第二膨脹裝置、用于通過蒸發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器、和用于冷卻冷藏室的第二蒸發器。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器。提供的第二流體通路通過第二蒸發器從冷凝器導引致冷劑到第一蒸發器。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 優先權日1998年8月17日
發明者金洸逸, 李秉茂, 金宜俊 申請人:三星電子株式會社