制冷循环系统、制冷设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及冷藏、冷冻存储技术领域，特别是涉及一种制冷循环系统、制冷设备及其控制方法。

背景技术

制冷系统循环效率是影响冰箱的关键因素，而降低冷凝压力可以提高制冷循环效率，在一般的制冷系统设计中，都通过强化冷凝器的散热来降低冷凝压力。强化散热的手段包括增加冷凝器的长度/散热面积、更换冷凝器的类型(例如丝管冷凝器改为微通道冷凝器等)、提高冷凝器周边的空气流动速度(提高冷却风机转速，增加强制对流换热系数)等。

然而，对于常规冰箱的强化散热方式，冷凝器的换热效率有限，如何提高冷凝器的换热效率是本领域技术人员需要解决的一个重要问题。

发明内容

本发明的一个目的是至少解决上述技术问题的制冷循环系统、制冷设备及其控制方法。

本发明一个进一步的目的是节能降耗。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种制冷设备的制冷循环系统，其包括：

压缩机；

蒸发器；

蒸发皿，用于承接由制冷设备的化霜排水管排出的来自所述蒸发器的化霜水；

第一冷凝器，其进端与所述压缩机的出端连接，其出端与所述蒸发器的进端连接；

第二冷凝器，设置于所述蒸发皿中，以利用所述蒸发皿中的化霜水对其进行散热，所述第二冷凝器的进端与所述压缩机的出端连接，所述第二冷凝器的出端与所述蒸发器的进端连接；

水温传感器，设置于所述蒸发皿中，配置为检测所述蒸发皿中所述第二冷凝器所在区域的化霜水的温度；

所述制冷循环系统配置为当所述水温传感器检测的温度值小于或等于第一预设温度值时，所述压缩机的出端与所述第二冷凝器的进端导通，当所述水温传感器检测的温度值大于所述第一预设温度值时，所述压缩机的出端与所述第一冷凝器的进端导通。

可选地，制冷循环系统，还包括：

电动阀，设置于所述压缩机的出端与所述第一冷凝器、所述第二冷凝器之间的冷媒管路上；

所述电动阀配置为当所述水温传感器检测的温度值小于或等于所述第一预设温度值时，受控导通所述压缩机的出端与所述第二冷凝器的进端，当所述水温传感器检测的温度值大于所述第一预设温度值时，受控导通所述压缩机的出端与所述第一冷凝器的进端。

可选地，制冷循环系统，还包括：

第一单向阀，设置于所述第一冷凝器的出端与所述蒸发器的进端之间的冷媒管路上，配置为在所述第一冷凝器的进端与所述压缩机的出端导通时，促使所述第一冷凝器的出端的制冷剂向所述蒸发器的进端方向流动；

第二单向阀，设置于所述第二冷凝器的出端与所述蒸发器的进端之间的冷媒管路上，配置为在所述第二冷凝器的进端与所述压缩机的出端导通时，促使所述第二冷凝器的出端的制冷剂向所述蒸发器的进端方向流动。

可选地，制冷循环系统，还包括：

挡水板，位于所述蒸发皿中，设置为将所述蒸发皿分隔为水蒸发区和水冷区，所述水冷区用于承接由所述化霜排水管排出的来自所述蒸发器的化霜水；

盖板，位于所述水冷区的上方，设置为与所述挡水板配合封闭所述水冷区，所述水冷区内布置有所述第二冷凝器，所述水温传感器设置于所述水冷区，配置为检测所述水冷区中的化霜水的温度；

加热管，连接在所述压缩机的出端与所述第一冷凝器、所述第二冷凝器之间，并设置于所述水蒸发区，且所述盖板与所述挡水板之间限定有溢水口，以在所述水冷区中的化霜水溢入所述水蒸发区中时，由所述加热管加速蒸发。

可选地，所述第二冷凝器的外表面包覆有防腐层或沉积有电泳漆。

可选地，所述第二冷凝器为微通道冷凝器。

可选地，制冷循环系统，还包括：

散热风机，临近所述第一冷凝器设置，配置为加速所述第一冷凝器周围的气流流动，以加速所述第一冷凝器的散热。

可选地，制冷循环系统，还包括：

除露管、干燥过滤器和毛细管，依次连接在所述第一冷凝器、所述第二冷凝器的出端与所述蒸发器的进端之间。

根据本发明的另一方面，还提供了一种制冷设备，包括：

前述任一项所述的制冷循环系统；

箱体，其内限定有储物间室；

温度传感器，配置为检测所述储物间室内的温度；

控制器，配置为当所述制冷循环系统的水温传感器检测的温度值小于或等于第一预设温度值时，控制导通所述压缩机的出端与所述第二冷凝器的进端，还配置为所述水温传感器检测的温度值大于第一预设温度值且所述温度传感器检测的温度值大于第二预设温度值时，控制导通所述制冷循环系统的压缩机的出端与第一冷凝器的进端。

根据本发明的再一方面，还提供了一种制冷设备的控制方法，包括：

检测蒸发皿中第二冷凝器所在区域的化霜水的温度；

检测储物间室内的温度；

若所述化霜水的温度值小于或等于第一预设温度值，导通压缩机的出端与第二冷凝器的进端；

若所述化霜水的温度值大于第一预设温度值，且所述储物间室内的温度值大于第二预设温度值，导通所述压缩机的出端与第一冷凝器的进端。

本发明的制冷循环系统、制冷设备及其控制方法，首先利用温度较低的化霜水对第二冷凝器进行水冷，提高换热效率，并在化霜水温度升高而降低第二冷凝器的冷却效率时，将制冷剂调整为流向第一冷凝器，采用风冷或其他冷却方式继续进行冷却，保证了制冷效果。

进一步地，本发明的制冷循环系统、制冷设备及其控制方法，将第二冷凝器封闭于蒸发皿的水冷区中，可利用化霜水对第二冷凝器进行充分冷却，并利用加热管中的制冷剂可对溢出至水蒸发区中的化霜水进行蒸发，起到节能降耗的作用。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的制冷循环系统的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的制冷循环系统的第二冷凝器的示意图；

图3是根据本发明另一实施例的制冷循环系统的第二冷凝器的示意图；

图4是根据本发明一个实施例的制冷设备的示意图；以及

图5是根据本发明一个实施例的制冷设备的控制方法的示意图。

具体实施方式

本实施例首先提供了一种制冷设备100的制冷循环系统，以下参照图1至图3对制冷循环系统进行详细描述。其中，制冷设备100可以为冰箱、冷柜等具有冷藏、冷冻存储功能的设备。

图1是根据本发明一个实施例的制冷循环系统的示意图，图2是根据本发明一个实施例的制冷循环系统的第二冷凝器104的示意图，图3是根据本发明另一实施例的制冷循环系统的第二冷凝器104的示意图。

制冷循环系统一般性地包括压缩机101、冷凝器和蒸发器102，三者通过制冷剂管路依次连接，压缩机101通过压缩作用提高制冷剂蒸气的压力和温度，将低温低压的制冷剂蒸气压缩至高温高压状态；冷凝器是一个热交换设备，利用空气将来自压缩机101的高温高压制冷蒸气的热量带走，使高温高压制冷剂蒸气冷却、冷凝成高压的制冷剂液体；而蒸发器102则位于冷凝器的下游，流入蒸发器102内的制冷剂液体在蒸发器102内蒸发制冷，实现冰箱的制冷过程，而产生的低压蒸气再次被压缩机101吸入，如此周而复始，不断循环。

针对风冷式的制冷设备100，蒸发器102在换热过程中易结霜，其运行一段时间后，通常需要进行化霜处理，化霜后由蒸发器102滴落的化霜水一般由化霜排水管105引入蒸发皿110中，也即是说，蒸发皿110一般用于承接由制冷设备100的化霜排水管105排出的来自蒸发器102的化霜水。传统的制冷设备中，蒸发皿110一般位于冷凝器附近，通过冷凝器的散热将蒸发皿110中的化霜水蒸发，而冷凝器一般采用风冷的方式。

而本实施例中，冷凝器包括两类，一类为第一冷凝器103，另一类为第二冷凝器104，第一冷凝器103的进端与压缩机101的出端连接，出端与蒸发器102的进端连接，而第二冷凝器104的进端同样地与压缩机101的出端连接，出端与蒸发器102的进端连接，也即是说，第一冷凝器103与第二冷凝器104并联。并且，第二冷凝器104设置于蒸发皿110中，可利用蒸发皿110中的化霜水对其进行散热，通过水冷的方式冷却第二冷凝器104。由于风冷方式的强制对流换热系数约20～40W/m

并且，蒸发皿110中还设置有水温传感器106，其配置为检测蒸发皿110中第二冷凝器104所在区域的化霜水的温度。而制冷循环系统可配置为当水温传感器106检测的温度值小于或等于第一预设温度值时，压缩机101的出端与第二冷凝器104的进端导通，当水温传感器106检测的温度值大于第一预设温度值时，压缩机101的出端与第一冷凝器103的进端导通。也即是说，当冷却第二冷凝器104的化霜水温度较低时，使得压缩机101的制冷剂流向第二冷凝器104，此时，第二冷凝器104为水冷散热，散热效率高，散热过程中，化霜水的温度逐渐升高，不利于对第二冷凝器104的散热，此时，可改变制冷剂的流向，使得压缩机101的制冷剂流向第一冷凝器103，直到蒸发皿110中的化霜水自然冷却到温度降低到第一预设温度时，可重新切换制冷剂的流向。因此，本实施例利用温度较低的化霜水对第二冷凝器104进行水冷，提高了第二冷凝器104的换热效率，降低了冷凝温度和冷凝压力，有利于提高制冷设备100的制冷循环效率；并通过增设与第二冷凝器104并联的第一冷凝器103，当化霜水温度升高，降低第二冷凝器104的冷却效率时，压缩机101流出的制冷剂切换为由第一冷凝器103进行冷凝，保证了制冷设备100的制冷效果。

若外界空气的温度为T2，第一预设温度值可为T2+△T，其中，△T可为3。

第一冷凝器103可采用风冷或自然冷却的方式，本实施例中为加快第一冷凝器103的散热，在临近第一冷凝器103的位置设置有散热风机109，其配置为加速第一冷凝器103周围的气流流动，以快速冷却第一冷凝器103。

由于蒸发皿110尺寸的限制，第二冷凝器104可采用微通道冷凝器，以在减小第二冷凝器104所占空间的同时，保证第二冷凝器104的换热面积。如图2和图3所示，如本领域技术人员所熟知的，微通道冷凝器可以是指由一个冷凝管1041弯曲成型为相互平行间隔的多个扁平区段的冷凝器，相邻扁平区段之间形成有散热翅片，相邻扁平区段与其之间的散热翅片限定出换热介质流通通道。该类型冷凝器的换热效率高，占用空间较小。

由于第二冷凝器104采用水冷方式，第二冷凝器104的设计需考虑防腐问题，本实施例中，第二冷凝器104的外表面可包覆有防腐层1042或沉积有电泳漆，该两种结构均能起到较好的防腐效果，避免第二冷凝器104被腐蚀。防腐材料可以为聚乙烯热溶胶、热缩套管等，如图2所示，第二冷凝器104的冷凝管1041的外周可套设聚乙烯热溶胶套管，如图3所示，第二冷凝器104的整体外表面使用聚乙烯热溶胶进行包覆。

第一冷凝器103也可采用微通道冷凝器或其他各种类型的冷凝器，本实施例不作具体限定。

再次参见图1，如本领域技术人员可知悉的，制冷循环系统一般还可包括除露管120、干燥过滤器130、毛细管140等，三者依次连接在第一冷凝器103、第二冷凝器104的出端与蒸发器102的进端之间，也即是说，在制冷剂流动方向上，压缩机101、第一冷凝器103/第二冷凝器104、除露管120、干燥过滤器130、毛细管140依次连接。低温低压的制冷剂气体被压缩机101压缩成高温高压的气体，进入第一冷凝器103/第二冷凝器104，被冷凝为低温高压的气液两相区，在此后在除露管120中继续降温，形成一定的过冷度，再经过干燥过滤器130进入毛细管140，经过毛细管140的节流进入蒸发器102，在蒸发器102中低温低压的制冷剂吸收制冷设备100的储物间室的热量，再被吸回压缩机101，形成了制冷循环。

制冷剂流向的转换可通过电动阀108或电磁阀实现。具体地，电动阀108可设置于压缩机101的出端与第一冷凝器103、第二冷凝器104之间的冷媒管路上，电动阀108配置为当水温传感器106检测的温度值小于或等于第一预设温度值时，受控导通压缩机101的出端与第二冷凝器104的进端，当水温传感器106检测的温度值大于第一预设温度值时，受控导通压缩机101的出端与第一冷凝器103的进端。本实施例通过电动阀108或电磁阀实现在满足条件时促使制冷剂流向的自动切换。

在一些实施例中，制冷循环系统还可包括第一单向阀170和第二单向阀180，第一单向阀170设置于第一冷凝器103的出端与蒸发器102的进端之间的冷媒管路上，配置为在第一冷凝器103的进端与压缩机101的出端导通时，促使第一冷凝器103的出端的制冷剂向蒸发器102的进端方向流动。而第二单向阀180则设置于第二冷凝器104的出端与蒸发器102的进端之间的冷媒管路上，配置为在第二冷凝器104的进端与压缩机101的出端导通时，促使第二冷凝器104的出端的制冷剂向蒸发器102的进端方向流动。本实施例通过设置第一单向阀170、第二单向阀180，避免第一冷凝器103与压缩机101导通时，或第二冷凝器104与压缩机101导通时制冷剂反向流动，保证制冷剂始终向蒸发器102方向流动。

在一些实施例中，制冷循环系统还包括挡水板114、盖板113和加热管107。挡水板114位于蒸发皿110中，设置为将蒸发皿110分隔为水蒸发区111和水冷区112，水冷区112用于承接由化霜排水管105排出的来自蒸发器102的化霜水，水冷区112内布置有第二冷凝器104，水温传感器106设置于水冷区112中，配置为检测水冷区112中的化霜水的温度，而盖板113位于水冷区112的上方，设置为与挡水板114配合封闭水冷区112，如此使得温度较低的化霜水流入水冷区112冷却第二冷凝器104，一部分水蒸汽在盖板113上凝结成水滴滴落下来，降低水冷区112中化霜水的蒸发，从而可利用化霜水对第二冷凝器104的充分冷却。

盖板113与挡水板114之间可限定有溢水口115，水冷区112中多余的化霜水可溢入到水蒸发区111中，而水蒸发区111中可设置加热管107，其连接在压缩机101的出端与第一冷凝器103、第二冷凝器104之间，压缩机101流出的制冷剂先进入加热管107，由加热管107流出再进入到第一冷凝器103/第二冷凝器104。如此利用加热管107中的制冷剂可对溢出至水蒸发区111中的化霜水进行蒸发，起到节能降耗的作用。

图4是根据本发明一个实施例的制冷设备100的示意图。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种制冷设备100，如前所述，制冷设备100可以为冰箱、冷柜等进行冷藏、冷冻存储的设备。本实施例的制冷设备100包括前述任一实施例的制冷循环系统、箱体(未示出)、温度传感器150和控制器160等。箱体内限定有储物间室，温度传感器150配置为检测储物间室内的温度，而控制器160则配置为当制冷循环系统的水温传感器106检测的温度值小于或等于第一预设温度值时，控制导通压缩机101的出端与第二冷凝器104的进端，还配置为当水温传感器106检测的温度值大于第一预设温度值且温度传感器150检测的温度值大于第二预设温度值时，控制导通制冷循环系统的压缩机101的出端与第一冷凝器103的进端。

也即是说，当制冷循环系统应用于制冷设备100时，制冷循环系统中制冷剂的切换还需要考虑储物间室的降温情况，冰箱开始进行制冷时，流入蒸发皿110中的化霜水尚未与第二冷凝器104换热，温度较低，此时，制冷剂流向第二冷凝器104，采用水冷方式提高第二冷凝器104的散热效率，随着散热的进行，化霜水的温度逐渐升高，若储物间室内的温度达到了设定的关机点，则正常停机，若储物间室内的温度仍未达到关机点，而此时化霜水的温度升高到一定程度，不利于第二冷凝器104的散热，则需要将制冷剂切换为流向第一冷凝器103，采用风冷方式进行散热，如此循环，直到储物间室达到设定的关机点，如此既保证了第一冷凝器103/第二冷凝器104的散热效率，又避免储物间室出现过冷。

控制器160可通过控制设置于压缩机101的出端与第一冷凝器103、第二冷凝器104之间的冷媒管路上电动阀108/电磁阀控制制冷剂的流向。

图5是根据本发明一个实施例的制冷设备100的控制方法的示意图，如图5所示，本实施例还提供了一种制冷设备100的控制方法，包括：

S102，检测蒸发皿110中第二冷凝器104所在区域的化霜水的温度；

S104，检测储物间室内的温度；

S106，若化霜水的温度值小于或等于第一预设温度值，导通压缩机101的出端与第二冷凝器104的进端；

S108，若化霜水的温度值大于第一预设温度值，且储物间室内的温度值大于第二预设温度值，导通压缩机101的出端与第一冷凝器103的进端。

本实施例的控制方法根据化霜水的温度和储物间室的温度控制制冷剂的流向，保证了第一冷凝器103/第二冷凝器104的散热效率，提高了制冷设备100的整体制冷效率。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。