冰箱的控制方法

2023-05-15 12:15:26

冰箱的控制方法
【專利摘要】本發明涉及冰箱的控制方法，本發明的冰箱的控制方法，包括：驅動壓縮機的步驟；轉換閥工作以使製冷劑流入主膨脹閥的步驟；打開連接冷藏室和主蒸發器的冷氣流路，來冷卻冷藏室的步驟；如果冷藏室的溫度冷卻至比設定溫度低的溫度，則轉換閥工作以使製冷劑的流動轉向極冷膨脹閥，來冷卻極冷儲藏室的步驟；以及驅動上述加熱器的步驟。
【專利說明】冰箱的控制方法
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求於在2013年3月22日提交的申請號為10-2013-0031037的韓國專利 申請的優先權，在本申請中通過引用方式援引其全部內容。

【技術領域】
[0003] 本發明涉及一種冰箱的控制方法。

【背景技術】
[0004] 冰箱作為一種用於以低溫狀態保存食物的家用電器，可包括以冷藏狀態保存食物 的冷藏室和以冷凍狀態保存食物的冷凍室。
[0005] 最近，人們對具有用於在短時間內將食物冷卻至超低溫的單獨的儲藏室的冰箱的 需求在不斷增加。為了實現上述目的，以往提出了如下結構：在冷凍室的內部設置單獨的極 冷儲藏室，通過連接極冷儲藏室和蒸發室的冷氣流路，向極冷儲藏室獨立供給蒸發室的冷 氣。這種以往的極冷儲藏室能夠只向極冷儲藏室一側單獨地供給到蒸發室的冷氣，從而不 受冷凍室和冷藏室溫度的影響，能夠將極冷儲藏室的溫度降低到低於冷凍室的溫度。
[0006] 並且，普通的冰箱使用R_600a異丁烯製冷劑，將蒸發器的溫度降到最低零下 40°C?42°C。但是極冷儲藏室的溫度要求降到比所述溫度更低的溫度，S卩，零下50°C，為此 只具備單獨的極冷儲藏室是不足的。
[0007] 為了滿足這種極低溫冷卻的要求，以往還採用了一種使膨脹閥與連接蒸發器和壓 縮機的吸管進行熱交換的方式。詳細地，經過吸管與膨脹閥的熱交換來降低蒸發溫度的方 式，雖然經過膨脹閥的製冷劑的溫度會進一步降低，且熱吸收量增加，從而具有製冷能力提 高的效果，但因蒸發壓力自身不降低，因此在降低蒸發溫度上有限。
[0008] 作為其他方法，可以使用直徑更小的膨脹閥，在這種情況下，雖然具有蒸發壓力進 一步降低的優點，但存在從蒸發器吸收熱量來將極冷儲藏室的溫度降低到設定溫度時，制 冷劑的飽和達成率降低的缺點。詳細地，製冷劑的飽和達成率降低是指，經過蒸發器的製冷 劑變成飽和氣體的量減少。這意味著，進入氣液分離機的液態製冷劑的量多於氣態製冷劑 的量，其結果，液態製冷劑流入壓縮機的可能性增大。這樣將導致在整個冷凍循環中，進一 步增大收縮壓和蒸發壓的結果。而且，液態製冷劑流入壓縮機還會導致壓縮機的性能降低 或損傷的危險。


【發明內容】

[0009] 本發明是為了改進上述的缺點而提出的，其目的在於，提供一種不僅將極冷儲藏 室的溫度比以往降低得更多，而且還能夠將壓縮機的損壞最小化的冰箱及其控制方法。 [0010] 為了實現如上所述的目的，本發明實施例提供一種冰箱的控制方法，上述冰箱包 括：壓縮機，用於壓縮製冷劑，冷凝器，與上述壓縮機的出口側相連接，用於對製冷劑進行冷 凝，轉換閥，與上述冷凝器的出口側相連接，膨脹部件，與上述轉換閥的出口側並聯連接，並 包括一個或多個主膨脹閥和至少一個極冷膨脹閥，主蒸發器，與上述主膨脹閥的出口側相 連接，用於對向冷藏室和冷凍室中的某一個或全部供給的冷氣進行冷卻，極冷蒸發器，與上 述極冷膨脹閥的出口側相連接，用於對向極冷儲藏室供給的冷氣進行冷卻，上述極冷儲藏 室維持低於上述冷凍室的溫度的溫度，以及加熱器，與上述極冷膨脹閥相接觸；上述冰箱 的控制方法包括：驅動壓縮機的步驟；上述轉換閥工作以使製冷劑流入上述主膨脹閥的步 驟；打開連接上述冷藏室和上述主蒸發器的冷氣流路，來冷卻上述冷藏室的步驟；如果上 述冷藏室的溫度冷卻至比設定溫度低的溫度，則上述轉換閥工作以使製冷劑的流動轉向上 述極冷膨脹閥，來冷卻上述極冷儲藏室的步驟；以及驅動上述加熱器的步驟。
[0011] 根據形成如上所述結構的冰箱及其控制方法，在與極冷儲藏室用蒸發器的入口側 相連接的膨脹閥上安裝單獨的加熱器，使蒸發壓力比以往降低得更多，具有能夠將蒸發器 的溫度降低至最低零下50度的優點。而且，不會導致改變膨脹閥的直徑情況下產生的製冷 劑的飽和達成率降低的現象，因此具有不發生降低壓縮機的性能或損壞問題的優點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1是表示本發明實施例的冰箱的冷凍循環的圖。
[0013] 圖2是對本發明實施例的冷凍循環和以往普通的冷凍循環進行比較表示的ρ-h線 圖。
[0014] 圖3是表示本發明實施例的冰箱的極冷儲藏室溫度控制方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0015] 參照示例性的附圖來對優選實施例進行的以下詳細說明中，也可以實施本發明的 具體的優選實施例。通過實施例的詳細描述使本領域技術人員能夠實施本發明，並且應當 理解，在不脫離其精神或本發明的範圍內，可進行邏輯結構、機械、電和化學性的變化。為了 避免不必要的細節，以使本領域技術人員能夠實施本發明，本說明將省略本領域技術人員 已知的某些信息。因此，下面的詳細描述不具有限定意義，本發明的範圍僅由所述技術方案 定義。
[0016] 下面，參照附圖對本發明實施例的冰箱及其控制方法進行詳細說明。
[0017] 本發明實施例的冰箱的控制方法中，上述冰箱包括：壓縮機，用於壓縮製冷劑；冷 凝器，與上述壓縮機的出口側相連接，用於對製冷劑進行冷凝；轉換閥，與上述冷凝器的出 口側相連接；膨脹部件，與上述轉換閥的出口側並聯連接，並包括一個或多個主膨脹閥和至 少一個極冷膨脹閥；主蒸發器，與上述主膨脹閥的出口側相連接，用於對向冷藏室和冷凍室 中的某一個或全部供給的冷氣進行冷卻；極冷蒸發器，與上述極冷膨脹閥的出口側相連接， 用於對向極冷儲藏室供給的冷氣進行冷卻，上述極冷儲藏室維持低於上述冷凍室的溫度的 溫度；以及加熱器，與上述極冷膨脹閥相接觸；上述冰箱的控制方法包括：驅動壓縮機；上 述轉換閥工作以使製冷劑流入上述主膨脹閥；打開連接上述冷藏室和上述主蒸發器的冷氣 流路，來冷卻上述冷藏室；如果上述冷藏室的溫度冷卻至比設定溫度低的溫度，則上述轉換 閥工作以使製冷劑的流動轉向上述極冷膨脹閥，來冷卻上述極冷儲藏室；以及驅動上述加 熱器。
[0018] 並且，本發明實施例的冰箱的控制方法，通過上述加熱器的工作，使通過上述極冷 膨脹閥的製冷劑的蒸發溫度(壓力）低於通過上述主膨脹閥時的蒸發溫度(壓力）。
[0019] 並且，如果開始冷卻上述極冷儲藏室，則上述壓縮機以比冷卻上述冷藏室的步驟 中的功率大的功率驅動。
[0020] 並且，如果開始冷卻上述極冷儲藏室，則上述壓縮機以最大功率驅動。
[0021] 並且，本發明實施例的冰箱的控制方法還包括如下步驟：當上述壓縮機的運轉條 件改變或從上述轉換閥轉換的時刻起經過了設定時間或上述極冷蒸發器的溫度降低至設 定溫度時，驅動極冷儲藏室風扇。
[0022] 並且，如果從上述轉換閥的轉換時刻、上述壓縮機的運轉條件改變的時刻及上述 極冷儲藏室風扇開始驅動的時刻中的某一個時刻起經過了設定時間，就驅動上述加熱器。
[0023] 並且，如果上述極冷儲藏室的溫度冷卻至設定溫度，上述壓縮機和上述極冷儲藏 室風扇就停止驅動。
[0024] 並且，在上述壓縮機停止驅動的同時，上述轉換閥轉換到使製冷劑流入上述主膨 脹閥的位置。
[0025] 圖1是表示本發明實施例的冰箱的冷凍循環的圖。
[0026] 參照圖1，本發明實施例的冰箱的冷凍循環10包括：壓縮機11，將製冷劑壓縮成高 溫高壓的氣體狀態；冷凝器12,設置在上述壓縮機11的出口側，用於使通過上述壓縮機11 壓縮而成的高溫高壓的氣相製冷劑相變為高溫高壓的液相製冷劑；膨脹閥14、15,設置在 上述冷凝器12的出口側，用於將通過上述冷凝器12冷卻而成的高溫高壓的液相製冷劑膨 脹為低溫低壓的兩相製冷劑；蒸發器16、17,設置在上述膨脹閥14、15的出口側，用於將通 過上述膨脹閥相變而成的低溫低壓的兩相製冷劑相變為低溫低壓的氣相製冷劑。
[0027] 詳細地，上述壓縮機11包括線性壓縮機，並且，還包括其他類型的定速壓縮機或 變頻式壓縮機。上述壓縮機11為線性壓縮機的情況下，控制上述壓縮機11在極冷冷卻過 程中執行上死點（Top Dead Center)運轉。
[0028] 並且，上述冷凝器12通常收容在冰箱的後側的機械室中，向室內空氣排放熱量。 並且，在上述冷凝器12和上述膨脹閥14、15之間可以設置包括三通閥在內的轉換閥13。在 用於冷卻冷藏室和冷凍室的主蒸發器16和用於冷卻極冷儲藏室的極冷蒸發器17並聯連接 的結構中，上述轉換閥用於轉換製冷劑的流動方向。根據蒸發器的個數，可以使用三通閥或 四通閥。例如，使用一個主蒸發器，通過轉換連接冷藏室和冷凍室的冷氣流路，獨立地控制 各儲藏室的溫度的情況下，可以安裝三通閥。相反，在分別設置冷藏室用蒸發器、冷凍室用 蒸發器及極冷蒸發器並將它們並聯連接的結構中，可以利用四通閥來轉換製冷劑的流動方 向。
[0029] 說明本實施例中，以如下的實施例為例進行說明，S卩，為了冷卻冷藏室和冷凍室， 使用一個主蒸發器16,且並聯連接用於冷卻極冷儲藏室的單獨的極冷蒸發器17。由此，在 上述主蒸發器16和極冷蒸發器17的入口側分別連接主膨脹閥15和極冷膨脹閥14,上述膨 脹閥15與上述轉換閥13的出口側並聯連接。
[0030] 並且，在上述極冷膨脹閥14的外周面安裝單獨的加熱器18,來作為一種將經過上 述極冷膨脹閥14的製冷劑的溫度降低至更低於冷凍室的溫度的方案。上述加熱器18在冷 卻極冷儲藏室的運轉模式下工作，當極冷儲藏室冷卻到設定溫度時，控制上述加熱器18使 其停止工作。
[0031] 並且，在上述冷凝器12和蒸發器16、17的外側分別安裝冷凝風扇和蒸發風扇，使 室內空氣與製冷劑或儲藏室空氣與製冷劑進行熱交換。
[0032] 圖2是對本發明實施例的冷凍循環和以往的普通冷凍循環進行比較表示的ρ-h線 圖。
[0033] 參照圖2,以往的普通冷凍循環按照a - b - c - d的順序進行壓縮一冷凝一膨脹 -蒸發過程。
[0034] 相反，本發明實施例的冷凍循環，即，在極冷膨脹閥14的外周面上安裝加熱器18 的冷凍循環則按照e - f - c - g的順序進行壓縮一冷凝一膨脹一蒸發過程。
[0035] 如ρ-h線圖所示，如果安裝在極冷膨脹閥14上的加熱器18工作，則經過極冷膨脹 閥14的製冷劑以更低於以往的冷凍循環產生的蒸發壓降低壓力。詳細地，如果蒸發壓降低 時，蒸發溫度也一同降低，通過蒸發溫度降低，可以使極冷儲藏室的冷氣溫度降低得更低於 以往溫度。
[0036] 圖2的線圖所示的以往的普通冷凍循環為沒有在膨脹閥設置任何熱交換部件時 的循環線圖，在使吸管與膨脹閥進行熱交換的結構中，熱量由經過膨脹閥的製冷劑轉移到 經過吸管的製冷劑中，其結果，流入壓縮機的製冷劑中的氣相製冷劑的量會增加。並且，經 過膨脹閥的製冷劑的溫度降低，使製冷劑的焓線（c_d線）在線圖上進一步向左側移動。於 是，蒸發器入口的製冷劑的焓值減小，其結果，隨著蒸發器的吸入熱量增加，帶來製冷能力 提高的效果。但是，即使利用吸管進行熱交換，因蒸發壓不變，而存在即使製冷能力增加，也 無法進而降低極冷儲藏室的冷氣溫度的缺點。
[0037] 並且，在使用直徑小於主膨脹閥的直徑的極冷膨脹閥的情況下，不僅膨脹結束時 的製冷劑的狀態點（d點），即，極冷蒸發器入口處的蒸發壓會進一步降低，而且極冷蒸發器 入口的焓值也會增加。即，Ρ-h線圖上的d點向右下側移動。其結果，製冷劑的溫度進一步 降低，這或許有利於進一步降低極冷儲藏室的溫度。但是存在因此而致使經過蒸發器的制 冷劑中的液相製冷劑相變為氣相製冷劑的量減少的缺點。即，假設經過蒸發器的製冷劑從 室內空氣吸收相同熱量的能量，由液相相變為氣相的製冷劑的量會減少。即，這意味著製冷 劑的飽和達成率將會降低，由此，液相製冷劑流入壓縮機的可能性或許會增大。
[0038] 如本發明的實施例提出的，在極冷膨脹閥14的表面安裝加熱器18的情況下，在理 想狀態（ideal state)下，極冷膨脹閥的出口點（或極冷蒸發器的出口點）d將會向g點移 動。在實際的冷凍循環中，點g將位於進而向右側移動的點。
[0039] 假設蒸發器吸收相同熱量的能量，與改變膨脹閥直徑的條件下的情況相比，壓縮 機的入口，嚴密地講，根據本發明實施例的氣液分離機入口處的製冷劑的幹度（quality)會 進一步增大。這意味著製冷劑的飽和達成率不會降低，從而液態製冷劑流入壓縮機的可能 性會顯著地降低。
[0040] 下面，通過流程圖詳細說明應用本發明實施例的冷凍循環的冰箱中極冷儲藏室的 溫度的控制方法。
[0041] 圖3是表示本發明實施例的冰箱的極冷儲藏室的溫度控制方法的流程圖。
[0042] 參照圖3,首先驅動壓縮機(步驟S11)，先進行將冷藏室的溫度冷卻至低於設定溫 度的預冷（pre-cooling)過程。
[0043] 詳細地，驅動壓縮機的同時打開轉換閥，即，三通閥，設定製冷劑流路使製冷劑流 向主蒸發器16流動(步驟S12)。這樣，由壓縮機11壓縮的製冷劑經過冷凝器12後，流入主 膨脹閥15並膨脹。然後，膨脹的低溫低壓的兩相製冷劑流入主蒸發器16 (步驟S13)，蒸發 室的溫度降低到零下42°C。在此狀態下，設置在冷氣流路上的阻尼器(未圖示）開始工作， 打開冷藏室流路，同時使冷藏室風扇開始工作(步驟S14)。在此，如不單獨設置冷藏室風扇， 也可以驅動設置在主蒸發器16 -側的冷卻風扇。
[0044] 如果上述冷藏室風扇或主蒸發器一側的冷卻風扇開始工作，在蒸發室中冷卻的冷 氣將沿著上述冷藏室流路引導至冷藏室，其結果，冷藏室的內部溫度逐漸降低。
[0045] 並且，通過溫度傳感器和控制部來判斷冷藏室的溫度是否達到(設定溫度TR_a)°C (步驟S15)。本控制方法的特徵在於，為了冷卻室溫，將冷藏室溫度降低到比設定溫度低a°C 更低的溫度，從而防止室溫冷卻過程中的冷卻室負荷的增加。由此，控制部維持冷藏室的冷 卻，直到從冷藏室溫度傳感器傳輸的溫度值變成略低於設定溫度TR的溫度為止。
[0046] 詳細地，如果判斷為冷藏室溫度達到低於設定溫度的溫度，就通過阻尼器關閉冷 藏室流路，使冷藏室風扇停止工作(步驟S16)。在此，如沒有單獨的冷藏室風扇而只有主蒸 發器的冷卻風扇，也可以使冷卻風扇繼續工作以冷卻冷凍室。
[0047] 並且，雖然將冷藏室說明為只執行將溫度降低到更低於設定溫度的過冷卻過程， 但不限定於此，也可以一同執行冷凍室的過冷卻。冷凍室的貯藏溫度維持低於結冰溫度的 溫度，因此，過冷卻引起的食物的狀態變化不大。因此，即使假設冷凍室的溫度處於當前設 定溫度狀態下，在冷藏室的過冷卻過程中即使還向冷凍室供給冷氣也無妨。僅從節約功耗 的角度上，也可以阻斷向冷凍室供給冷氣。
[0048] 並且，如果冷藏室的過冷卻過程結束，三通閥就會轉換開度(步驟S17)，使製冷劑 向極冷蒸發器17流動(步驟S18)，從而執行極冷冷卻過程。在此，如果極冷冷卻過程開始， 在冷藏室過冷卻過程中形成的壓縮機11的運轉條件將發生改變。即，壓縮機11將轉換 成最大功率運轉模式，以使極冷儲藏室在短時間內冷卻到設定溫度(步驟S19)。例如，上 述壓縮機11為線性壓縮機的情況下，將使運轉模式由普通運轉條件（normal operation condition)轉換成最大相似點（TDC)運轉條件。
[0049] 在此，極冷冷卻一開始，極冷儲藏室風扇就立即工作的情況下，熱空氣被引入極冷 儲藏室中反而會降低極冷功能，因此在極冷蒸發器17充分冷卻過的狀態下，使極冷儲藏室 風扇工作是重要的。
[0050] 由此，將執行以下過程，S卩，判斷從壓縮機的運轉條件改變為最大功率運轉條件的 時刻或三通閥轉換的時刻起是否經過了設定時間，或由附著在極冷蒸發器17上的溫度傳 感器傳輸的蒸發器的溫度是否達到了設定溫度Td (步驟S20)。然後，如果判斷為經過了上 述設定時間或極冷蒸發器溫度達到了設定溫度Td，就使阻尼器工作，來打開極冷儲藏室流 路，同時使極冷儲藏室風扇開始工作(步驟S21)。
[0051] 並且，如果從轉換閥13的轉換時刻、上述壓縮機的運轉條件改變的時刻及上述極 冷儲藏室風扇開始工作的時刻中的某一個時刻起經過了設定時間，就開啟上述加熱器(步 驟S22)。根據本系統，極冷儲藏室的溫度開始冷卻至低於冷凍室溫度的時刻，S卩，實現極冷 冷卻的時刻應是上述加熱器開始工作之後的時刻。
[0052] 而且，如果判斷為極冷儲藏室的溫度冷卻到設定溫度Tc(步驟S23)，就停止驅動壓 縮機、極冷儲藏室風扇及加熱器(步驟S24)。當然，上述轉換閥13也將恢復到原來的位置， 艮P，使製冷劑流向上述主膨脹閥15 -側的位置。
[0053] 所述控制方法具有以下優點，S卩，能夠迅速地將極冷儲藏室的溫度冷卻至比冷凍 室溫度更低的溫度，而且不會對壓縮機的性能或強度帶來不利影響。
【權利要求】
1. 一種冰箱的控制方法， 上述冰箱包括： 壓縮機，用於壓縮製冷劑， 冷凝器，與上述壓縮機的出口側相連接，用於對製冷劑進行冷凝， 轉換閥，與上述冷凝器的出口側相連接， 膨脹部件，與上述轉換閥的出口側並聯連接，並包括一個或多個主膨脹閥和至少一個 極冷膨脹閥， 主蒸發器，與上述主膨脹閥的出口側相連接，用於對向冷藏室和冷凍室中的某一個或 全部供給的冷氣進行冷卻， 極冷蒸發器，與上述極冷膨脹閥的出口側相連接，用於對向極冷儲藏室供給的冷氣進 行冷卻，上述極冷儲藏室維持低於上述冷凍室的溫度的溫度，以及 加熱器，與上述極冷膨脹閥相接觸； 上述冰箱的控制方法的特徵在於，包括： 驅動壓縮機的步驟； 上述轉換閥工作以使製冷劑流入上述主膨脹閥的步驟； 打開連接上述冷藏室和上述主蒸發器的冷氣流路，來冷卻上述冷藏室的步驟； 如果上述冷藏室的溫度冷卻至比設定溫度低的溫度，則上述轉換閥工作以使製冷劑的 流動轉向上述極冷膨脹閥，來冷卻上述極冷儲藏室的步驟；以及 驅動上述加熱器的步驟。
2. 根據權利要求1所述的冰箱的控制方法，其特徵在於，通過上述加熱器的工作，使通 過上述極冷膨脹閥的製冷劑的蒸發溫度或壓力低於通過上述主膨脹閥時的蒸發溫度或壓 力。
3. 根據權利要求2所述的冰箱的控制方法，其特徵在於，如果開始冷卻上述極冷儲藏 室，則上述壓縮機以比冷卻上述冷藏室的步驟中的功率大的功率驅動。
4. 根據權利要求3所述的冰箱的控制方法，其特徵在於，如果開始冷卻上述極冷儲藏 室，則上述壓縮機以最大功率驅動。
5. 根據權利要求4所述的冰箱的控制方法，其特徵在於，還包括如下步驟：當上述壓縮 機的運轉條件改變或從上述轉換閥轉換的時刻起經過了設定時間或上述極冷蒸發器的溫 度降低至設定溫度時，驅動極冷儲藏室風扇。
6. 根據權利要求5所述的冰箱的控制方法，其特徵在於，如果從上述轉換閥的轉換時 亥IJ、上述壓縮機的運轉條件改變的時刻及上述極冷儲藏室風扇開始驅動的時刻中的某一個 時刻起經過了設定時間，就驅動上述加熱器。
7. 根據權利要求6所述的冰箱的控制方法，其特徵在於，如果上述極冷儲藏室的溫度 冷卻至設定溫度，上述壓縮機和上述極冷儲藏室風扇就停止驅動。
8. 根據權利要求7所述的冰箱的控制方法，其特徵在於，在上述壓縮機停止驅動的同 時，上述轉換閥轉換到使製冷劑流入上述主膨脹閥的位置。
【文檔編號】F25D29/00GK104061750SQ201310451487
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年9月25日 優先權日:2013年3月22日
【發明者】申載燻, 薛慧燕, 徐暢晧, 樸龍周 申請人:Lg電子株式會社