制冷器具
阅读说明：本技术 制冷器具 (Refrigeration device ) 是由 S·霍尔策 H·德罗特莱夫 M·姆尔齐格洛德 于 2020-01-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种制冷器具、尤其是家用制冷器具,其具有：液化器(4)、冷却第一存放格(23)的至少一个第一蒸发器(7)；节流部(6),该节流部将液化器(4)与第一蒸发器(7)的入口连接；用于从第一蒸发器(7)溢出的液态制冷剂的接收容器(8、30),该接收容器衔接于第一蒸发器(7)的出口并且布置在比第一蒸发器(7)的周围环境更热的周围环境中,其中,接收容器(8、30)配属有温度传感器(20),并且节流部(6)包括能控制的膨胀阀(14),所述膨胀阀根据由温度传感器(20)检测的温度来控制。(The invention relates to a refrigerator, in particular a domestic refrigerator, comprising: a liquefier (4), at least one first evaporator (7) cooling the first storage compartment (23); a throttle section (6) that connects the liquefier (4) to the inlet of the first evaporator (7); a receiving container (8, 30) for liquid refrigerant overflowing from the first evaporator (7), which receiving container is connected to an outlet of the first evaporator (7) and is arranged in a warmer surroundings than the surroundings of the first evaporator (7), wherein a temperature sensor (20) is assigned to the receiving container (8, 30), and the throttle section (6) comprises a controllable expansion valve (14) which is controlled as a function of the temperature detected by the temperature sensor (20).)
技术领域
本发明涉及一种制冷器具，尤其是家用制冷器具、例如冷藏柜或冷冻柜或组合器具，其具有多个保持在不同运行温度的存放格。
背景技术
除了能效之外，小的或不引人注意的运行噪音是家用制冷器具的重要质量特征。运行噪音的主要原因是在这种器具中的制冷剂循环。虽然，制冷器具的压缩机和(如果存在的话)通风机不是无噪音的，但它们可以受控地以保持相同的速度运行，从而由它们产生的噪音由于其均匀性而仅能被很少地察觉到。
出于成本原因，家用制冷器具通常使用毛细管作为用于使制冷剂减压的节流部。毛细管不能主动地进行调节；只要具有高密度的液态制冷剂存在于毛细管的入口处，毛细管的质量流就是高的。如果所述制冷剂经由毛细管流出，则制冷剂蒸汽进入到毛细管中。这由于蒸汽的低密度而导致质量流的减少，使得制冷剂在毛细管之前再次冷凝，另一方面，蒸汽以比液态制冷剂高的速度通过毛细管，并且由此产生的速度波动导致运行噪音的明显可察觉的波动。
在商业制冷设备中，允许质量流量的主动控制的恒温膨胀阀是常用的。这些阀通常布置在收集器下游，以便基于压力传感器的测量值控制制冷剂的质量流，从而使得在收集器中始终存在液态制冷剂，该液态制冷剂阻止气态制冷剂到达膨胀阀。通过保持气态制冷剂远离膨胀阀，可以避免当一方面蒸汽在投入能量的情况下被压缩而另一方面又在膨胀阀中膨胀而不能使用所耗费的能量时会出现的效率损失。膨胀阀比传统上用在家用制冷器具中的毛细管明显更昂贵，此外，压力传感器的安装是费事的，因为压力传感器必须直接与待测量的制冷剂连通并且必须合适地密封。因此，迄今为止还没有考虑将这种技术转移到家用制冷器具上，尽管这种技术具有在商业化的制冷设备中无关紧要的并且因此也不被注意到的、但是对于家用制冷器具特别相关的优点：膨胀阀(因为没有蒸汽交替地以液态制冷剂流过)低噪音地工作。
发明内容
本发明的任务是，提供一种低噪音的制冷器具。这以小的控制耗费并且相应地以小的成本通过如下方式实现：在制冷剂回路中，液化器、收集器、节流部和冷却第一存放格的至少一个第一蒸发器以所说明的顺序串联连接，该收集器具有容量，所述容量的尺寸设置成为液态状态下的制冷剂的至少一半、优选90％提供空间。该宽敞的收集器对整个制冷剂回路赋予了与相同功率的传统制冷剂回路相比大的容积，并且需要相应地增加制冷剂的填充量。因此，在制冷器具运行时几乎总是有足够的液态制冷剂储存在收集器中，以便保持制冷剂蒸汽远离节流部。
此外，还可以将收集器的尺寸设置成为在组装制冷剂回路时未被抽走的、不可冷凝的剩余气体提供空间。如今的制造方法允许在组装时将制冷剂回路抽气至小于30mg N2的剩余量，以便在大约6bar的压缩机输出压力下为该气体量提供空间，这需要3-4cm3的容积。
通过将收集器的尺寸设计成足够宽敞，可以中和比目前通常在对制冷剂回路抽气时剩余的量更大的剩余气体量。也就是说，该宽敞的收集器允许缩短组装制冷剂回路时的抽气，从而提高生产率。
收集器的总容量在普通尺寸的家用制冷器具中优选至少为50cm3。不应超过200cm3的容量，以便不必提高高效运行所需的制冷剂填充量。
为了确保在收集器中的液态和气态制冷剂的可靠分离，收集器的出口应当比入口低，优选低至少2cm，更优选低至少4cm。
收集器的构型可以大范围地任意选择或匹配于可用的安装空间，并且其横截面可以在穿流方向上大范围地变化，并且尤其可以无阶梯地变化。相反，出于实用性原因，分别通向收集器或离开收集器的管线路通常具有恒定的横截面。因此，尤其地，可以将制冷剂回路中这样的部位看作入口和出口：在该部位处，横截面在供应线路下游突然增大或者以多于预给定的百分比超过该线路的横截面，或者在该部位处，横截面在排出线路上游突然减小或者(以预给定的百分比)下降到低于该线路的横截面。
为了抵抗流入的制冷剂蒸汽与存在于收集器的下部区域内的液态制冷剂混合，可以将入口成形为使水平定向的制冷剂流馈入到收集器中。
为了避免抵抗液体和蒸汽的良好分离的毛细管效应，收集器在入口与出口之间优选具有至少8mm的最大水平横截面尺寸或至少0.5cm2的最大水平横截面面积。较大的值，例如至少15mm或至少2cm2是优选的，以便能够紧凑地实现收集器。
收集器可以包含阻止液态制冷剂中的涡流形成的内装件，例如中间壁或颗粒填料。
为了能够在所有与实践相关的运行条件下确保没有制冷剂蒸汽能够前进到节流部，该节流部应是可调节的。节流部尤其可以包括可控制的膨胀阀，该膨胀阀借助温度传感器控制。
温度传感器可以设置在用于从第一蒸发器溢出的液态制冷剂的接收容器上，所述接收容器衔接于第一蒸发器的出口并且布置在比第一蒸发器的周围环境更热的周围环境中。
接收容器提供缓冲，其液态制冷剂的填充度可以基于测量温度来估计。通过借助该温度控制通过膨胀阀的质量流，可以确保在压缩机运行时在节流部上游随时都有足够的液态制冷剂可供使用，以便可以保持蒸汽远离膨胀阀。同时，可以用液态制冷剂完全充满第一蒸发器，并因此提供例如快速冷却新鲜装载的冷藏品所需的高冷却功率。通过将接收容器安装在比第一蒸发器更热的周围环境中，可以确保从第一蒸发器溢出到接收容器中的液态制冷剂不在那里积聚，而是即刻蒸发。
为了确保第一蒸发器和接收容器的不同环境温度，接收容器可以通过隔热层与第一存放格分离。
为了能够精确地控制通过膨胀阀的小质量流量，能够有益的是，将膨胀阀与毛细管串联连接，从而使得液化器与第一蒸发器之间的压力差一部分在毛细管处下降，而剩余部分在膨胀阀处下降。
为了避免在毛细管中在其下游端部前不远处就开始蒸发并且由此由于在毛细管的输出端处蒸汽和液态制冷剂交替而产生噪音，毛细管应布置在膨胀阀上游并且在该毛细管处下降的压力差应足够小，以便在到达膨胀阀之前防止制冷剂蒸发。
典型地，为此应将毛细管的尺寸设置成具有比可控制的膨胀阀更小的压力降。
液化器的出口应在没有中间连接另外的蒸发器的情况下与节流部连接。
根据一个特别优选的构型，接收容器是第二蒸发器。该第二蒸发器可以与第一蒸发器具有相同的结构类型，例如压焊式蒸发器、ToS或翅片蒸发器。
适宜地，第二蒸发器用于冷却第二存放格。
因为第二蒸发器仅在第一蒸发器溢出时才接收液态制冷剂，所以第二存放格的运行温度应当高于第一存放格的运行温度。
这些蒸发器可以布置成与由它们冷却的存放格直接热接触，也就是说，第一蒸发器和接收容器或第二蒸发器的上述周围环境可以是这些存放格本身。
第二存放格的格温度传感器可以用作控制所述膨胀阀的上述温度传感器。因此，能够避免与附加传感器的安装相关联的成本。
为了不会不必要地限制用于安置一个或多个蒸发器的可用空间，可控制的膨胀阀可以安置在存放格之间的分离壁中。因此，尤其是存放格的后壁保持完全可用，以便在其上安装蒸发器之一。
上述隔热层可以是分离壁的一部分。由于膨胀阀在运行中冷却，所以在这种情况下，隔热层的容纳膨胀阀的留空至少朝向较冷的存放格、也就是说通常朝向第一存放格敞开。
为了可靠地防止接收容器或第二蒸发器的溢出，应当将其容量的尺寸设置成为液态状态下的至少一半制冷剂提供空间。该空间对于所有制冷剂而言不需要是充足的，因为液态制冷剂通常只在第一蒸发器充满之后才到达接收容器。
配置有控制电路，以便通过可控制的膨胀阀在检测到的温度高的情况下调设高质量流量并且在检测到的温度低的情况下调设低的质量流量。
附图说明
本发明的其它特征和优点由以下参照附图对实施例的说明得出。附图示出：
图1根据第一构型的制冷器具的框图；
图2根据第一实施例的收集器的截面；
图3根据第二实施例的收集器的截面；
图4图1中的制冷器具的示意性截面；
图5根据本发明的第二构型的制冷器具的框图；和
图6图5中的制冷器具的示意性截面。
具体实施方式
图1借助框图说明本发明的方案，该框图基本上示出家用制冷器具的制冷剂回路的组成部分。制冷剂回路以本身已知的方式包括压缩机1，压力线路3从所述压缩机的压力接口2经由液化器4和收集器5或干燥器延伸至节流部6。在制冷剂回路的衔接于节流部6的低压部分中，蒸发器7和蒸发器8前后相继，从蒸发器8出发的抽吸管9将制冷剂引回到压缩机1的抽吸接口10。
在收集器5处，压力线路3局部地扩张成作为蒸汽分离器起作用的腔室11，该腔室具有在上端的入口12和在下端的出口13。液态制冷剂和蒸汽的混合物通过入口12从液化器4进入收集器5。因为收集器5的自由横截面大于压力线路3上游和下游的自由横截面，所以在收集器中，制冷剂的流速降低，并且制冷剂的两个相有机会彼此分离。为了能够不受毛细管效应阻碍，收集器5的自由横截面应至少局部地达到至少0.5cm2的面积或直径应达到至少8mm的值。通过腔室的大容积实现制冷剂的足够用于相分离的停留时间；这优选地将尺寸设置成提供在器具中以液态存在的全部制冷剂的至少一半，也就是说，在例如50或100g的制冷剂填充量和0.95g/cm3的密度的情况下，腔室的容量应为至少50或100cm3。为了在制冷剂经由出口13流出时防止存在于收集器中的液态制冷剂产生涡流运动并由此使蒸汽气泡到达出口13，还可以在收集器5的靠近出口的区域中安置由粒料、尤其是由结合制冷剂中的剩余水的干燥器材料构成的填料。
图2示出根据第一构型的收集器5的示意性轴向截面。收集器5在此是旋转对称的空心体，该空心体由与管线路3的区段37、38相同的金属制成，所述区段在入口12或出口13处与空心体焊接。在这里所示的情况下，在将用于结合剩余水的干燥器粒料41固定到下壳体部分中并且通过推到其上方的筛网42、无纺布或类似物固定之后，空心体本身由上壳体部分39和下壳体部分40接合而成。由干燥器粒料41占据的容积仅占据收集器的容积的一小部分，在任何情况下都小于一半。在滤网42上方的自由空间中，流入的液态和气态制冷剂能够不受流动障碍物损害地分离。
区段37、38可以具有不同的横截面；尤其是，对于仅引导液态制冷剂的区段38而言，比还引导蒸汽的区段37的横截面更小的横截面是足够的。
图3示出收集器5的第二构型。如在图2的情况中那样，干燥器粒料41可以安置在收集器5的内部空间的下部；替代地，可以针对该干燥器粒料将单独的干燥器加入到制冷剂回路中。线路3的上游区段37水平地并相对于收集器5的旋转对称轴线43错开地通入内部空间中，从而使得通过该上游区段馈入的液态和气态制冷剂流在围绕轴线43的旋转中错开，并且液态部分在收集器的壁上分离出。在内部空间下部的液相中，通过筛网或无纺布42以及必要时干燥器粒料41来使转动衰减。
收集器5的自由容积为50至200cm3。在液态制冷剂的密度大约为2g/cm3并且填充量典型地为100g的情况下，该容积足以容纳以液态形式注入的制冷剂的至少一半。
节流部6包括至少一个可控制的膨胀阀14。在图1所示的情况下，在收集器5和膨胀阀14之间还设置有毛细管15。将毛细管15的尺寸设置成仅在液化器4和蒸发器7之间产生压力降的较小部分，而较大部分则在可控制的膨胀阀14处产生。上述区段38可以是该毛细管15的集成组成部分；换句话说，毛细管15从收集器5的出口13连贯地延伸至膨胀阀14。尤其地，毛细管的氮通流量在压力降为6bar的情况下可以为500-800l/h。与毛细管15的串联能够使得膨胀阀14在给定的压力差下精确地控制比在膨胀阀单独暴露于制冷剂压力下的情况下更小的质量流。此外，因为毛细管15布置在膨胀阀14上游，所以毛细管15内的压力在其整个长度上都足够高，以防止毛细管15内的制冷剂蒸发。因为毛细管因此不是通过内部蒸发而冷却，所以在毛细管15与抽吸管9紧密接触的内部热交换器16中，液态制冷剂的剩余热量可以有效地传递给在该抽吸管中回流至压缩机1的蒸汽。
蒸发器8这样衔接于蒸发器7，使得液态制冷剂只有当蒸发器7充满时才进入蒸发器8中。为此目的，例如蒸发器7可以配备有制冷剂管17，该制冷剂管从蒸发器7的入口18到出口19连续上升，使得在蒸发器7中产生的蒸汽朝出口19的方向流出，但是液态制冷剂可以在上升的蒸汽旁边经过地朝入口18的方向流动。
温度传感器20可以安装在蒸发器8上；优选地，该温度传感器在不与蒸发器8直接接触的情况下安装在由该蒸发器冷却的存放格21中(参见图4)，典型地制冷器具的普通冷藏格中，以便检测存放格21的温度。该温度延迟地并且在时间上取平均地指示进入蒸发器8的液态制冷剂的量。
控制电路22与温度传感器20和膨胀阀14连接，以便根据温度传感器20的测量值来控制该膨胀阀。此外，该控制单元还可以与压缩机1连接，以便也根据这些测量值和必要时根据在由蒸发器7冷却的存放格23(参见图4)中测量的温度来控制该压缩机的转速。
如果在压缩机1运行时由温度传感器20检测的温度超过额定值，则进一步打开膨胀阀14。这逐渐地发生，也就是说，只要超过额定值，控制电路22就连续地或以均匀的小间隔增加膨胀阀14的开度，以确保开度的增加不会导致收集器5的暂时干燥下降并使蒸汽进入节流部6。这种情况发生的可能性还由于以下原因而降低：收集器5的大容积，并且在超过额定值时应考虑到蒸发器8包含少量液态制冷剂直至没有液态制冷剂并且相应地必须大量地在收集器5中储备。由于开度的增大而增加的液态制冷剂到蒸发器7的供应最终使其溢出，并且进入蒸发器8的制冷剂导致由温度传感器20检测的温度降低，从而达到或低于额定值，并且控制电路22不再进一步增加膨胀阀14的开度。
相反地，只要在压缩机1运行时由温度传感器20检测的温度低于第二额定值，该第二额定值可以等于或小于上述额定值，则膨胀阀14的开度逐渐减小。由此，到达蒸发器8中的液态制冷剂量减少，并且存放格21的由温度传感器20检测的温度逐渐升高。在蒸发器7处可用的冷却功率在此不改变，只要完全仍是液态的制冷剂到达蒸发器8中。只有当这不再发生并且蒸发器7仅还不完全地填充有液态制冷剂时，该蒸发器的冷却功率才也降低。
为了使所述冷却功率与相应的需求相匹配，可以设置，控制电路22还根据存放格23的冷却需求来控制压缩机1的转速。如果在存放格中，测量的温度超过一额定值，则压缩机1的转速逐渐加速。当膨胀阀14的开度不同时改变时，这会导致蒸发器8中的蒸发增强，并且收集器5中的液态制冷剂的量相应增加。增加的蒸发使存放格23中的温度降低，这根据在前一段落中所阐述的原理而引起，膨胀阀14的开度被调低，较少的液态制冷剂到达蒸发器8，并且附加的冷却功率基本上保持集中在蒸发器7上。相反，在低于该额定值时可以将转速调低。
图4示出图1的制冷器具的柜体24的示意性横截面。较冷的存放格23布置在较热的存放格21下方并且通过中间壁25与较热的存放格分离。与柜体24的其余部分一样，中间壁25也构造为具有外壁26的空心体，所述空心体的内部空间用隔绝材料27泡沫填充。抽吸管9在柜体24的后壁中在两个存放格23、21处沿着向下延伸；在该后壁的长度的一部分上，毛细管15在柜体内部延伸或与柜体的外壁接触，以形成内部的热交换器16。
在隔绝材料27的层中设置有留空28来容纳膨胀阀14。因为膨胀阀在运行中冷却，所以留空28朝向存放格23敞开，以便能够实现从那里到膨胀阀14的热流入。该留空可以通过较少隔热的盖29封闭，该盖可以被移除，以便在必要时能够对膨胀阀14进行修理。
图5以类似于图1的示图示出制冷器具的第二构型。制冷剂回路的与上面已经描述的部件相同的部件用相同的附图标记表示并且不再重复描述。第二蒸发器8在此由接收容器30代替，该接收容器不一定冷却存储格。取而代之地，接收容器30在无霜式制冷器具的蒸发器室31中关于在蒸发器室31与存放格21或23之间循环的空气流的循环方向布置在蒸发器7上游，如示例性地在图6中所示。
图6示出穿过无霜式制冷器具的中间壁32的截面。蒸发器室31通过薄的分离壁33与位于其下方的冷的存放格23分离并且通过填充有隔绝材料27的壁与位于其上方的较热的存放格21分离。风扇34以本身已知的方式布置在构造为翅片蒸发器的蒸发器7下游，以便分别通过入口35从格21、23之一抽吸空气。通过活门36的位态确定从哪个格抽吸空气。无论活门36处于哪个位态中，抽吸的空气在蒸发器7上游总是比在其下游更热。由于接收容器30在蒸发器室31中装配在蒸发器7上游，因此接收容器30处于比该蒸发器更热的环境中，并且从蒸发器7溢出到接收容器30中的制冷剂在该接收容器中仍然能够蒸发。通过充足地将蒸发器7和接收容器30的共同容积的尺寸设置成接收全部在液态状态下存在于制冷剂回路中的制冷剂，可以排除接收容器30到抽吸管9中的溢出。
附图标记列表
1 压缩机
2 压力接口
3 压力线路
4 液化器
5 收集器
6 节流部
7 蒸发器
8 蒸发器
9 抽吸管
10 抽吸接口
11 腔室
12 入口
13 出口
14 膨胀阀
15 毛细管
16 热交换器
17 制冷剂管
18 入口
19 出口
20 温度传感器
21 存放格
22 控制电路
23 存放格
24 柜体
25 中间壁
26 外壁
27 隔绝材料
28 留空
29 盖
30 接收容器
31 蒸发器室
32 中间壁
33 分离壁
34 风扇
35 入口
36 活门
37 管线路3的区段
38 管线路3的区段
39 上壳体部分
40 下壳体部分
41 干燥器粒料
42 筛网
43 轴线。
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