CN109387018B - 具有自动除霜功能的制冷设备及其除霜控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有自动除霜功能的制冷设备及其除霜控制方法。制冷设备包括柜体、制冷回路和控制器，柜体中还设置有风道和温湿度传感器，制冷回路包括压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器，蒸发器包括第一蒸发器和第二蒸发器，节流装置包括第一毛细管和第二毛细管，第一毛细管与第一蒸发器连接，第二毛细管与第二蒸发器连接，冷凝器通过三通阀分别与第一毛细管和第二毛细管连接，第二毛细管的出口通过电磁阀与冷凝器的进口连接；风道还设置有风机、进口风门和出口风门；还包括真空组件，真空组件包括连接在一起的真空泵、储气罐和电控阀，真空泵和电控阀分别连通风道。实现自动除霜并降低能耗以提高用户体验性。

Description

具有自动除霜功能的制冷设备及其除霜控制方法

技术领域

本发明涉及一种制冷技术领域，特别是涉及一种具有自动除霜功能的制冷设备及其除霜控制方法。

背景技术

目前小型商用卧式冷柜即有霜冷柜，其蒸发盘管缠绕在冷柜内壁，冷柜制冷运行时依靠自然对流作用对内部的食物等负载进行降温。由于频繁的开关门以及门封密封不严时，环境中湿热的水汽会进入柜体内的，同时食物等负载中的水汽也会散发到柜体内的内，因此在使用一段时间后冷柜内壁会出现结霜情况，当结霜过厚时会增加蒸发盘管与冷柜内空气之间的热阻，阻碍蒸发器表面的热交换，从而降低了制冷效率，影响制冷效果，压缩机运行的时间也会相应延长进而增加耗电量，因此冷柜要及时的除霜。目前冷柜常用的除霜方式为手动机械除霜如冰铲/软木铲除霜，此种方法需要腾空冷柜内食物等负载，费时费力，可能会损坏内胆或制冷管路且不容易除净；同时，人工手动除霜方法的除霜时机判断存在着很大的主观性，没有确切的除霜判定条件；除霜过晚会造成结霜太厚，除霜时间较长且不易除净；除霜过早会造成除霜过于频繁，从而降低能源利用率。如何设计一种自动除霜并降低能耗以提高用户体验性的制冷设备是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种具有自动除霜功能的制冷设备及其除霜控制方法，其能够自动除霜并降低能耗以提高用户体验性。

本发明提供的一种具有自动除霜功能的制冷设备，包括柜体、制冷回路和控制器，所述柜体中还设置有风道和温湿度传感器，所述制冷回路包括连接在一起的压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器，其特征在于，所述蒸发器包括第一蒸发器和第二蒸发器，所述节流装置包括第一毛细管和第二毛细管，所述第一毛细管与所述第一蒸发器连接，所述第二毛细管与所述第二蒸发器连接，所述冷凝器通过三通阀分别与所述第一毛细管和所述第二毛细管连接，所述第二毛细管的出口通过电磁阀与所述冷凝器的进口连接；所述第一蒸发器设置在所述柜体中，所述第二蒸发器设置在所述风道中；所述风道还设置有风机、进口风门和出口风门；所述具有自动除霜功能的制冷设备还包括真空组件，所述真空组件包括连接在一起的真空泵、储气罐和电控阀，所述真空泵和所述电控阀分别连通所述风道；所述压缩机、三通阀、风机、电磁阀、温湿度传感器、进口风门、出口风门、真空泵、电控阀分别与所述控制器连接。

进一步的，所述三通阀与所述冷凝器之间设置有干燥过滤器，所述压缩机与所述蒸发器之间设置有气液分离器。

进一步的，所述第二蒸发器的出口与所述气液分离器之间还连接有单向阀。

进一步的，所述第二毛细管的长度大于所述第一毛细管的长度。

进一步的，所述压缩机、冷凝器、三通阀、第一毛细管、第一蒸发器依次顺序连接构成制冷工况回路；

所述压缩机、冷凝器、三通阀、第二毛细管、第二蒸发器依次顺序连接构成集霜工况回路；

所述压缩机、电磁阀、第二蒸发器依次顺序连接构成除霜工况回路。

进一步的，所述风道、真空泵、储气罐、电控阀构成集霜工况真空回路。

进一步的，所述风道的底部设置有可开关的排水管，所述压缩机上设置有接水盒，所述排水管连接所述接水盒。

本发明还提供一种制冷设备的除霜控制方法，所述制冷设备采用上述具有自动除霜功能的制冷设备；

除霜控制方法包括如下步骤：

步骤1、当温湿度传感器检测到柜体内的相对湿度φ1＞设定相对湿度φ2时，执行步骤4；

步骤2、当温湿度传感器检测到柜体内的相对湿度φ1≤φ2时，执行步骤3；

步骤3、当温湿度传感器检测到柜体内的温度T1＞设定温度T2时，则进行制冷工况运行，冷媒在压缩机、冷凝器、三通阀、第一毛细管和第一蒸发器形成的制冷工况回路中流动；而当检测到T1≤T2时，执行步骤4；

步骤4、进行集霜工况运行，冷媒在压缩机、冷凝器、三通阀、第二毛细管和第二蒸发器形成的集霜工况回路中流动，控制器开始累积集霜工况运行的时间t1；

步骤5、当控制器检测到压缩机在集霜工况下的总运行时间t1达到设定除霜周期t2的整数倍时，达到除霜工况条件，执行步骤6；当控制器检测到t1未达到设定除霜周期t2的整数倍时，则返回步骤1；

步骤6、进行除霜工况运行，冷媒在压缩机、电磁阀和第二蒸发器形成的除霜工况回路中流动，控制器开始累积除霜工况运行时间t3，直至t3≥设定结束周期t4结束除霜工况处理。

本发明提供的具有自动除霜功能的制冷设备及其除霜控制方法，通过使用真空泵将风道抽真空，从而能够有效地引导冷柜内的水汽在第二蒸发器表面凝结，缓解了第一蒸发器表面即冷柜内壁面的结霜，提高了第一蒸发器的换热效率及制冷效果，基于柜体内的温湿度的检测参数，实现自动除霜，除霜过程中不必取出冷柜内的食物等负载，且除霜时冷柜无需断电，并且集霜工况运行时也能对冷柜制冷从而保证了除霜过程中的制冷效果，实现降低能耗并提高用户体验性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具有自动除霜功能的制冷设备的结构原理图。

图2为本发明具有自动除霜功能的制冷设备的局部结构原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面，基于附图对本发明的实施方式所涉及的制冷设备进行详细说明。

如图1所示，本实施例具有自动除霜功能的制冷设备，包括柜体（未标记）、制冷回路和控制器13，柜体中还设置有风道15和温湿度传感器13，制冷回路包括压缩机1、冷凝器2、节流装置、蒸发器、以及附属配件如干燥过滤器3和气液分离器11等，蒸发器包括第一蒸发器7和第二蒸发器8，节流装置包括第一毛细管5和第二毛细管6，第一毛细管5和第二毛细管6通过三通阀4连接冷凝器2，而第一蒸发器7连接第一毛细管5、第二蒸发器8连接第二毛细管6，所述第一毛细管5与第一蒸发器7串接后的管路，跟第二毛细管6与第二蒸发器8、单向阀10串接后的管路呈并联关系，该并联管路连接在三通阀4和气液分离器11之间；所述第一蒸发器7缠绕在柜体的内胆上，所述第二蒸发器8为翅片管式换热器设置在柜体中的风道15中；所述电磁阀12连接在压缩机1的排气管路与第二蒸发器8的进口之间；所述真空泵18与风道15连接，所述储气罐19连接在真空泵18出口与电控阀20之间；所述电控阀20与风道15连接形成回路。所述温湿度传感器13布置于冷柜内部；所述压缩机1，三通阀4，风机9，电磁阀12，温湿度传感器13，进口风门16，出口风门17，真空泵18，储气罐19，电控阀20均与控制器14连接，所述控制器14具有计时器的功能。

具体而言，本实施例具有自动除霜功能的制冷设备根据冷媒流动路径不同，具有多种工况模式，所述压缩机1，冷凝器2，干燥过滤器3，三通阀4，第一毛细管5，第一蒸发器7，气液分离器11依次顺序连接构成制冷工况回路；所述压缩机1，冷凝器2，干燥过滤器3，三通阀4，第二毛细管6，第二蒸发器8，单向阀10，气液分离器11依次顺序连接构成集霜工况回路；所述压缩机1，电磁阀12，第二蒸发器8，单向阀10，气液分离器11，依次顺序连接构成除霜工况低温回路。另外，进口风门16，风道15，出口风门17，真空泵18，储气罐19，电控阀20构成集霜工况真空回路。

一般情况下制冷设备开始工作后，首先，温湿度传感器13对柜体内的相对湿度进行检测，若满足集霜工况条件则切换至集霜工况运行。在集霜工况下，关闭风机9、真空泵18、进口风门16和出口风门17，启动压缩机1，制冷剂经第二毛细管6流入第二蒸发器8，第二毛细管6的长度大于第一毛管5的长度，制冷剂节流程度大因而第二蒸发器8中的蒸发温度低，在风道15内形成低温；随后，启动真空泵18，关闭电控阀20，将风道15抽真空，水汽在低温真空的环境下在第二蒸发器8表面发生凝华成霜；然后，关闭真空泵18，打开电控阀20，释放干燥气体平衡风道15气压，再打开进口风门16和出口风门17，启动风机9驱动风道15内部干燥空气与柜体内的空气进行交换；重复上述步骤便可以在第二蒸发器8上到达集霜目的，以减少在第一蒸发器7表面即柜体的内壁上形成霜层。集霜工况运行至柜体内相对湿度满足预设值时，温湿度传感器13对柜体内的温度进行检测，若满足制冷工况条件，控制器14发出指令切换到制冷工况回路。制冷工况下，制冷剂流经制冷工况回路，在第一蒸发器7中蒸发产生冷量对食物等负载进行降温；制冷工况运行时，控制器4对集霜工况下的总运行时间进行判定，决定是否切换到除霜工况回路。在除霜工况下，压缩机1排出的高温制冷剂经电磁阀12直接进入第二蒸发器8的换热管内对换热器外壁面的霜层进行化霜，此时风机9处于停机状态，化霜水经排水管流入压缩机1上部的接水盘22内，利用压缩机1的余热使化霜水蒸发；在除霜工况下，风机9、真空泵18、进口风门16和出口风门17也处于关闭状态，避免风道15中的热气泄漏至柜体1内而造成温度波动过大。

进一步的，如图2所示，所述第二蒸发器8，风机9竖直布置于风道15内，进口风门16布置于风道15的上部，出口风门17布置于风道15的下部，该风道15布置于柜体内位于压仓上部，真空泵18与压缩机1并排布置在柜体下部的压仓，储气罐19与电控阀20竖直挂在柜体背面。

本发明还提供一种制冷设备的除霜控制方法，所述制冷设备采用上述具有自动除霜功能的制冷设备；

除霜控制方法包括如下步骤：

步骤1、当温湿度传感器检测到柜体内的相对湿度φ1＞设定相对湿度φ2时，执行步骤4；

步骤2、当温湿度传感器检测到柜体内的相对湿度φ1≤φ2时，执行步骤3；

步骤3、当温湿度传感器检测到柜体内的温度T1＞设定温度T2时，则进行制冷工况运行，冷媒在压缩机、冷凝器、三通阀、第一毛细管和第一蒸发器形成的制冷工况回路中流动；而当检测到T1≤T2时，执行步骤4；

步骤4、进行集霜工况运行，冷媒在压缩机、冷凝器、三通阀、第二毛细管和第二蒸发器形成的集霜工况回路中流动，控制器开始累积集霜工况运行的时间t1；

步骤5、当控制器检测到压缩机在集霜工况下的总运行时间t1达到设定除霜周期t2的整数倍时，达到除霜工况条件，执行步骤6；当控制器检测到t1未达到设定除霜周期t2的整数倍时，则返回步骤1；

步骤6、进行除霜工况运行，冷媒在压缩机、电磁阀和第二蒸发器形成的除霜工况回路中流动，控制器开始累积除霜工况运行时间t3，直至t3≥设定结束周期t4结束除霜工况处理。

其中，相关参考可以根据需要进行设定，优选值为：φ2为设定相对湿度40~60%；T2为设定温度-35~-10℃；t2为设定时间0.5~30天；T4为设定时间10~100min。

本发明提供的具有自动除霜功能的制冷设备及其除霜控制方法，通过使用真空泵将风道抽真空，从而能够有效地引导冷柜内的水汽在第二蒸发器表面凝结，缓解了第一蒸发器表面即冷柜内壁面的结霜，提高了第一蒸发器的换热效率及制冷效果，基于柜体内的温湿度的检测参数，实现自动除霜，除霜过程中不必取出冷柜内的食物等负载，且除霜时冷柜无需断电，并且集霜工况运行时也能对冷柜制冷从而保证了除霜过程中的制冷效果，实现降低能耗并提高用户体验性。

Claims (8)

1.一种具有自动除霜功能的制冷设备，包括柜体、制冷回路和控制器，所述柜体中还设置有风道和温湿度传感器，所述制冷回路包括连接在一起的压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器，其特征在于，所述蒸发器包括第一蒸发器和第二蒸发器，所述节流装置包括第一毛细管和第二毛细管，所述第一毛细管与所述第一蒸发器连接，所述第二毛细管与所述第二蒸发器连接，所述冷凝器通过三通阀分别与所述第一毛细管和所述第二毛细管连接，所述第二毛细管的出口通过电磁阀与所述冷凝器的进口连接；所述第一蒸发器设置在所述柜体中，所述第二蒸发器设置在所述风道中；所述风道还设置有风机、进口风门和出口风门；所述具有自动除霜功能的制冷设备还包括真空组件，所述真空组件包括连接在一起的真空泵、储气罐和电控阀，所述真空泵和所述电控阀分别连通所述风道；所述压缩机、三通阀、风机、电磁阀、温湿度传感器、进口风门、出口风门、真空泵、电控阀分别与所述控制器连接。

2.根据权利要求1所述的具有自动除霜功能的制冷设备，其特征在于，所述三通阀与所述冷凝器之间设置有干燥过滤器，所述压缩机与所述蒸发器之间设置有气液分离器。

3.根据权利要求2所述的具有自动除霜功能的制冷设备，其特征在于，所述第二蒸发器的出口与所述气液分离器之间还连接有单向阀。

4.根据权利要求1所述的具有自动除霜功能的制冷设备，其特征在于，所述第二毛细管的长度大于所述第一毛细管的长度。

5.根据权利要求1所述的具有自动除霜功能的制冷设备，其特征在于，所述压缩机、冷凝器、三通阀、第一毛细管、第一蒸发器依次顺序连接构成制冷工况回路；

所述压缩机、冷凝器、三通阀、第二毛细管、第二蒸发器依次顺序连接构成集霜工况回路；

所述压缩机、电磁阀、第二蒸发器依次顺序连接构成除霜工况回路。

6.根据权利要求1所述的具有自动除霜功能的制冷设备，其特征在于，所述风道、真空泵、储气罐、电控阀构成集霜工况真空回路。

7.根据权利要求1所述的具有自动除霜功能的制冷设备，其特征在于，所述风道的底部设置有可开关的排水管，所述压缩机上设置有接水盒，所述排水管连接所述接水盒。

8.一种制冷设备的除霜控制方法，其特征在于，所述制冷设备采用如权利要求1-7任一所述的具有自动除霜功能的制冷设备；

除霜控制方法包括如下步骤：

步骤1、当温湿度传感器检测到柜体内的相对湿度φ1＞设定相对湿度φ2时，执行步骤4；

步骤2、当温湿度传感器检测到柜体内的相对湿度φ1≤φ2时，执行步骤3；

步骤3、当温湿度传感器检测到柜体内的温度T1＞设定温度T2时，则进行制冷工况运行，冷媒在压缩机、冷凝器、三通阀、第一毛细管和第一蒸发器形成的制冷工况回路中流动；而当检测到T1≤T2时，执行步骤4；

步骤4、进行集霜工况运行，冷媒在压缩机、冷凝器、三通阀、第二毛细管和第二蒸发器形成的集霜工况回路中流动，控制器开始累积集霜工况运行的时间t1；

步骤5、当控制器检测到压缩机在集霜工况下的总运行时间t1达到设定除霜周期t2的整数倍时，达到除霜工况条件，执行步骤6；当控制器检测到t1未达到设定除霜周期t2的整数倍时，则返回步骤1；

步骤6、进行除霜工况运行，冷媒在压缩机、电磁阀和第二蒸发器形成的除霜工况回路中流动，控制器开始累积除霜工况运行时间t3，直至t3≥设定结束周期t4结束除霜工况处理。

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