CN112393452B - 冰箱制冷系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冰箱制冷系统及其运行方法。所示的冰箱制冷系统包括双级压缩机和闪蒸器，其中，所述闪蒸器的气态出口依次连接单向阀、补气毛细管、冷藏蒸发器后与双级压缩机的补气管连通，所述闪蒸器的气态出口与所述冷藏蒸发器的冷媒出口之间并联一补气旁通，所述补气旁通上设有第一电磁阀。本发明通过双级压缩补气侧带冷藏室制冷，不仅能够有效改变高、中、低压压比，提升系统能效，解决低压差冷媒流动性问题，而且冰箱的冷藏室蒸发器能单独制冷。

Description

冰箱制冷系统及其运行方法

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种冰箱制冷系统及其运行方法。

背景技术

目前市场上存在的双系统冰箱一般采用冷藏蒸发器与冷冻蒸发器串并联形式的单级压缩制冷系统，这类方案能够解决一般风冷冰箱冷藏、冷冻间室串味，风道结霜等问题。但仍存在冷藏室内靠近背板冷藏物易结霜,冷藏室制冷能效较低等不足。针对上述不足，也有在研究使用高压级压缩带冷藏室制冷的双级压缩双系统方案,例如，中国专利CN111578548A公开的冰箱制冷系统。但此种方案在冰箱系统存在低压侧压降小，冷媒阻力大，低压侧制冷效果差的问题，需加大压缩机排量，节能性需改善。

因此，以下问题是本领域亟待解决的技术问题：

1、冷藏室蒸发温度低导致的制冷能效降低，冷藏物易冻伤；

2、双级系统压比分配不平衡，影响系统能效，且低压级制冷效率低；

3、冰箱冷藏室不能单独制冷。

发明内容

本发明提出一种冰箱制冷系统及其运行方法，以解决现有技术中存在的制冷能效降低，冷藏物易冻伤，及冷藏室不能单独制冷的问题。

本发明提出的冰箱制冷系统，包括双级压缩机和闪蒸器，其中，所述闪蒸器的气态出口依次连接补气单向阀、补气毛细管、冷藏蒸发器后与双级压缩机的补气管连通，所述补气单向阀的出口与所述冷藏蒸发器的出口之间并联一补气旁通，所述补气旁通上设有第一电磁阀。

优选地，所述双级压缩机的中压腔与双级压缩机的低压吸气管之间连接一中压旁通，所述中压旁通上设有第二电磁阀。

本发明提出的冰箱制冷系统还包括设置在双级压缩机排气口后的冷凝器和高压节流装置，以及设置在所述闪蒸器液态出口和双级压缩机低压吸气口之间的供液电磁阀、低压节流装置和冷冻蒸发器。

优选地，本发明提出的冰箱制冷系统还包括一高压回热器，所述高压节流装置采用高压毛细管，所述高压毛细管中的冷媒和所述补气毛细管中的冷媒在所述高压回热器中换热，所述冷藏蒸发器的出口管道经高压回热器后与所述补气管连通。

优选地，本发明提出的冰箱制冷系统还包括一低压回热器，所述低压节流装置采用低压毛细管，所述冷冻蒸发器出口的冷媒和所述低压毛细管中的冷媒在所述低压回热器中换热后经吸气单向阀进入低压吸气口。

优选地，所述高压节流装置和所述低压节流装置采用热力膨胀阀或电子膨胀阀 。

本发明还提出一种冰箱的运行方法，所述运行方法包括：冷冻室和冷藏室均制冷模式、冷冻室单独制冷模式和冷藏室单独室制冷模式。

在冷冻室和冷藏室均制冷运行模式中，所述补气旁通上的第一电磁阀和所述中压旁通上的第二电磁阀均关闭。

在冷冻室单独制冷的运行模式中，所述补气旁通上的第一电磁阀开启，所述中压旁通上的第二电磁阀关闭。

在冷藏室单独制冷的运行模式中，所述补气旁通上的第一电磁阀关闭，所述中压旁通上的第二电磁阀开启。

本发明还提出一种冰箱，所述冰箱采用上述制冷系统和上述运行方法。

本发明采用补气冷媒给冷藏室提供冷量，相对于传统的双系统冰箱及一般双级压缩技术，从制冷系统方面来说能够调控出高压级、低压级压缩的最佳压比，从功能角度能够实现冷冻室、冷藏室的完全独立控制，使冰箱的能效比提高10%左右，而且能通过提升冷藏蒸发温度，降低冷藏物的冻伤风险。

附图说明

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，其中：

图1为本发明制冷系统的原理图；

图2为本发明冷藏室和冷冻室均制冷的流程示意图；

图3为本发明冷冻室单独制冷的流程示意图；

图4为本发明冷藏室单独制冷的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。应当理解，以下具体实施例仅用以解释本发明，并不对本发明构成限制。

本发明提出一种使用补气侧的饱和气体节流给冷藏室提供冷量的冰箱制冷系统，以实现冷藏室单独制冷的需求。

如图1所示，本发明提出的冰箱制冷系统包括通过管道依次连接的双级压缩机1、冷凝器2、高压节流装置3、闪蒸器8、低压节流装置12和冷冻蒸发器11。该实施例中高压节流装置3和低压节流装置12均使用毛细管。闪蒸罐8的气态出口依次连接单向阀6、补气毛细管4、冷藏蒸发器5后与双级压缩机1的补气管18连通。单向阀6的出口与冷藏蒸发器5的冷媒出口之间并联一补气旁通16，该补气旁通上设有第一电磁阀15。双级压缩机1的中压腔与低压吸气口之间并联一中压旁通17，该中压旁通上设有第二电磁阀14。

优选地，冰箱制冷系统还包括一高压回热器7，高压毛细管中的冷媒和补气毛细管4中的冷媒在高压回热器中换热。冷藏蒸发器的出口管道在高压回热器7中换热后与补气管18连通。

优选地，冰箱制冷系统还包括一低压回热器10，闪蒸器8的液态出口与冷冻蒸发器11的进口之间的低压毛细管中的冷媒和冷冻蒸发器11出口的冷媒在该低压回热器中换热。

如图1所示，双级压缩机1高压级排出的高温高压气体流至冷凝器2换热，变成高压常温的液体，然后经过高压侧毛细管节流降压变成低温低压的液体，接着引至闪蒸罐8。闪蒸罐8的气态出口连接单向阀6、补气毛细管4、冷藏蒸发器5最终连接到双级压缩机1的补气口。补气旁通16与补气毛细管4、冷藏蒸发器5并联，其上设有第一电磁阀15，用于控制补气旁通的开启和关闭。闪蒸罐8中的液态冷媒经过供液电磁阀9后再通到低压侧毛细管和冷冻室蒸发器11，冷冻蒸发器的出口管道中的冷媒在低压回热器10中与低压毛细管中的冷媒换热，然后经过吸气单向阀13、低压吸气管进入双级压缩机。双级压缩机的中压腔与双级压缩机的吸气口之间连接一中压旁通17，其上设有第二电磁阀14，第二电磁阀控制中压旁通17的开启或关闭。

本发明提出的制冷系统中，利用中压补气的饱和气态冷媒节流后进入补气口，有效利用补气测的能量，并可同步调节中间补气压力，使高压级、低压级压比维持在较佳的能效水平。

本发明提出的冰箱制冷系统包括三种运行模式：冷冻室和冷藏室均制冷模式、冷冻室单独制冷模式和冷藏室单独室制冷模式。

1.冷冻室和冷藏室均制冷模式：

该模式制冷循环如图2所示，高温高压冷媒通过双级压缩机1排气，流入到冷凝器2中变为中温高压液体，经过高压毛细管进行一次节流，并在回热器7中进一步过冷，然后到达闪蒸罐8，经闪发作用后，气态冷媒通过补气单向阀6到达补气毛细管4节流，从饱和气态冷媒转化为气液两相，同时在回热器7中进一步过冷，然后在冷藏蒸发器5中进行换热，再通过回热器7到达双级压缩机1的补气管18，此时，第一电磁阀15一直处于关闭状态，冷媒不经过补气旁通16。闪蒸器底部的液态冷媒通过供液电磁阀9在低压回热器10中过冷并通过低压毛细管进行二级节流，供给冷冻室蒸发器11，用来满足冷冻等低温间室的制冷需求。冷冻室出口的气态冷媒在低压回热器10中过热，再通过吸气单向阀13进入双级压缩机1的低压级吸气口，此时中压旁通第二电磁阀14关闭，冷媒不经过中压旁通。

按照上述循环运行的制冷系统与传统的双级压缩制冷系统对比，能够调控出高压级、低压级压缩的最佳压比，提升系统约10%的能效比，并增加低压级制冷效率，且能通过提升冷藏蒸发温度，降低冷藏物的冻伤风险。

2、冷冻室单独制冷模式：

冷冻室单独制冷的循环如图3所示，高温高压冷媒通过双级压缩机1排气，经冷凝器2变为中温高压液体，再经过高压毛细管进行一次节流并在回热器7中进一步过冷，之后到达闪蒸罐8进行闪发，气态冷媒通过闪发器的气态出口到补气单向阀6，然后经由补气旁通的第一电磁阀15到达回热器7进行换热，最后通向双级压缩机1的补气管道。由于第一电磁阀15打开，冷媒走补气旁16，冷藏蒸发器不制冷。闪蒸罐8底部的液态冷媒通过供液电磁阀9在低压回热器10中过冷并通过低压毛细管进行二级节流，供给冷冻蒸发器11满足冷冻室制冷需求。冷冻蒸发器出来的气态冷媒在低压回热器10中过热，再通过吸气单向阀13进入双级压缩机1的低压级吸气口。此时中压旁通7上的第二电磁阀14关闭。

按照上述循环运行，制冷系统可以实现冷冻室单独制冷。

3、冷藏室单独制冷模式：

当冷藏室单独制冷时，系统制冷循环如图4所示，高温高压冷媒通过双级压缩机1排气，流入到冷凝器2中变为中温高压液体，再经过高压毛细管进行一次节流并在回热器7中进一步过冷，然后到达闪蒸罐8进行闪发，气态冷媒通过补气单向阀6到达补气毛细管4进行节流，从饱和气态冷媒转化为气液两相，同时在回热器7中进一步过冷，然后在冷藏蒸发器5中进行换热，满足冷藏室制冷需求，最后通过回热器7到达双级压缩机1进行压缩。此时第二电磁阀14打开，补气管流路切换至先经过第二电磁阀14、再通过双级压缩机的低压吸气口进入双级压缩机压缩。冷藏室单独制冷模式无需补气，因为压比较小，补气效果不明显。该循环中，第一电磁阀15一直处于关闭状态。供液电磁阀9处于关闭状态，冷媒不经过冷冻蒸发器制冷回路。

按照上述循环进行的制冷系统，可以实现冷藏室单独制冷。

当不使用高低压回热装置时，高压节流装置7和低压节流装置12可以采用热力膨胀阀或电子膨胀阀，此时，可以通过热力膨胀阀或电子膨胀阀实现高精度的流量分配。

本发明提出的通过双级压缩补气侧带冷藏室制冷的冰箱方案能够有效改变高、中、低压压比，提升系统能效，解决低压差冷媒流动性问题，并能够解决现有双系统冰箱的冷藏室蒸发器不能单开，冷藏室背板侧冷藏物易结霜等问题。

以上所述仅为本发明的具体实施方式。应当指出的是，凡在本发明构思的精神和框架内所做出的任何修改、等同替换和变化，都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种冰箱制冷系统，包括双级压缩机和闪蒸器，其特征在于，所述闪蒸器的气态出口依次连接补气单向阀、补气毛细管、冷藏蒸发器后与双级压缩机的补气管连通，所述补气单向阀的出口与所述冷藏蒸发器的出口之间并联一补气旁通，所述补气旁通上设有第一电磁阀。

2.如权利要求1所述的冰箱制冷系统，其特征在于，所述双级压缩机的中压腔与双级压缩机的低压吸气管之间连接一中压旁通，所述中压旁通上设有第二电磁阀。

3.如权利要求2所述的冰箱制冷系统，其特征在于，还包括设置在双级压缩机排气口后的冷凝器和高压节流装置，以及设置在所述闪蒸器液态出口和双级压缩机低压吸气口之间的供液电磁阀、低压节流装置和冷冻蒸发器。

4.如权利要求3所述的冰箱制冷系统，其特征在于，还包括一高压回热器，所述高压节流装置采用高压毛细管，所述高压毛细管中的冷媒和所述补气毛细管中的冷媒在所述高压回热器中换热，所述冷藏蒸发器的出口管道经高压回热器后与所述补气管连通。

5.如权利要求3所述的冰箱制冷系统，其特征在于，还包括一低压回热器，所述低压节流装置采用低压毛细管，所述冷冻蒸发器出口的冷媒和所述低压毛细管中的冷媒在所述低压回热器中换热后经吸气单向阀进入低压吸气口。

6.如权利要求3所述的冰箱制冷系统，其特征在于，所述高压节流装置和所述低压节流装置采用热力膨胀阀或电子膨胀阀。

7.一种权利要求3-6任一项所述冰箱制冷系统的运行方法，其特征在于，包括：冷冻室和冷藏室均制冷模式、冷冻室单独制冷模式和冷藏室单独室制冷模式。

8.如权利要求7所述的运行方法，其特征在于，在冷冻室和冷藏室均制冷运行模式中，所述补气旁通上的第一电磁阀和所述中压旁通上的第二电磁阀均关闭。

9.如权利要求7所述的运行方法，其特征在于，在冷冻室单独制冷的运行模式中，所述补气旁通上的第一电磁阀开启，所述中压旁通上的第二电磁阀关闭。

10.如权利要求7所述的运行方法，其特征在于，在冷藏室单独制冷的运行模式中，所述补气旁通上的第一电磁阀关闭，所述中压旁通上的第二电磁阀开启。

11.一种冰箱，其特征在于，所述冰箱采用权利要求3-6任一项所述的冰箱制冷系统。

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