CN1180216C - 一种分立并列多路循环制冷的电冰箱及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种分立并列多路循环制冷的电冰箱及其控制方法，采用N个(N＞1)冷区和与之对应、彼此并联的N个制冷支路，每个制冷支路串接有流量控制单元、节流装置和蒸发器，还包括用于避免所述压缩机吸气管路结冰(霜)或导致压缩机液击的一个或多个气液分离装置，以及通过控制各个流量控制单元使得在任何时刻只有一个制冷支路与压缩机、冷凝器构成制冷循环回路、实现各个冷区分时独立运行的控制器。实施本发明提供的分立并列多路循环制冷的电冰箱及其控制方法，可实现在一个电冰箱中的两个或多个冷区的独立温度调温、各冷区可相互切换、各冷区可分别单独开关，可节省不必要制冷发生的无用功耗，同时可由用户通过调整来确定所需温区的容积，可以满足不同的使用需要。

Description

一种分立并列多路循环制冷的电冰箱及其控制方法

技术领域

本发明涉及冰箱技术，具体地说，涉及一种具有其温度可各自独立控制的2个或2个以上冷区(室)的电冰箱制冷技术，更具体地说，涉及一种分立并列多路循环制冷的电冰箱及其控制方法。

背景技术

现有双门冰箱主要存在以下缺陷：一是做无用功，浪费能源，例如在冷藏室放入热的食品后，便会触发制冷系统开始工作，但冷冻室也被同时制冷，这会导致冷冻室温度过低，而为冷冻室提供的多余冷量是无用功，造成能源的浪费；二是冷冻室不能独立控制，即不能实现既可关闭冷藏室，也可关闭冷冻室；三是冷冻室温度调节范围窄，冷冻和冷藏不能相互转换。

以上述双门电冰箱而言，无法经济地、有效地适用我国幅员辽阔，各地气温差异大的应用场合。例如，一些地区冬季气温较低，与冰箱冷冻室的温度接近；例如，在我国的东北地区，一年内约有4个月时间气温在-15℃以下，这部分地区的用户冬季一般不使用冷冻室，而是利用封闭的阳台作为天然的大冷冻箱。另一方面，有些地方春季、秋季的气温与冰箱冷藏室的温度接近：例如：我国的长江流域，一年内约有4个月时间气温在8℃以下，这部分地区的用户春季、秋季一般不使用冷藏室。而目前的家用电冰箱不能满足用户随意关闭冷藏室或冷冻室的要求，造成了能源浪费。由此可见，传统双门电冰箱中，冷藏室和冷冻室不能分开单独工作，也不能相互独立地调节温度，两个冷区的供冷量关系是基本确定的，两个冷区也不能互相替换。这主要是因为它们在系统设计中的蒸发器是以串接方式工作，不能对冷藏和冷冻蒸发器分别进行控制。每次启动时，冷藏蒸发器与冷冻蒸发器都会同时工作。虽然目前在市场上也出现了可以对冷藏和冷冻进行单独控制的冰箱，但这些冰箱采用了两套单独的制冷系统，也就是采用两台压缩机、两蒸发器、两冷凝器和两套节流装置，分别对冷藏室和冷冻室进行制冷，这样的冰箱生产成本过大，与两台冰箱相比只是共用一个外壳而没有什么差别。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种冰箱及其控制方法，用一个循环制冷系统实现两个或两个以上可各自独立工作冷区的冰箱，即，可以克服现有技术的上述缺陷，对各冷区的制冷进行彼此独立的控制，相互独立地调节各个冷区的温度，对两个冷区来讲，可以将冷藏室调到冷冻室，也可将冷冻室调到冷藏室，也可随意关闭冷藏室和冷冻室中任意一个，而且两室相对独立运行，能保证任何一个冷区所要求的温度稳定，不受另一冷区开关/化霜/开门等状态的影响。

本发明上述技术问题这样解决，构造一种分立并列多路循环制冷的电冰箱，有N个(N＞1)冷区和N个制冷支路，N个制冷支路彼此并联，串接在压缩机、冷凝器的循环回路中，每个制冷支路串接有流量控制单元、节流装置和蒸发器，还包括用于避免所述压缩机吸气管路结冰(霜)或导致压缩机液击的一个或多个气液分离装置，以及通过控制各个流量控制单元使得在任何时刻只有一个制冷支路与压缩机、冷凝器构成制冷循环回路、实现各个冷区分时独立运行的控制器。

在按照本发明的电冰箱中，还包括彼此独立的M个风冷冷区，每个风冷冷区设有带风量调节装置的风道，所述M个风道可分成X组，分别与N个独立制冷支路中X个支路的蒸发器、风扇构成X组风路，所述控制器控制所述N个制冷支路的流量控制单元、M个风量调节装置和X个风扇使得N+M个冷区具有各自独立可控的温度。

在按照本发明的电冰箱中，每组风道中的各个风道彼此并列。

在按照本发明的电冰箱中，还包括L个从属冷区，每个从属冷区有蒸发器串接在所述N个制冷支路中的一个支路中，L个从属冷区与N个独立并列冷区一起构成N+L个可温控冷区。

在按照本发明的电冰箱中，还包括L个从属冷区，每个从属冷区有蒸发器串接在所述N个制冷支路中的一个支路中，L个从属冷区与N个独立并列冷区及M个风冷冷区一起构成N+L+M个可温控冷区。在按照本发明的电冰箱中，所述气液分离装置设置在所述循环回路中。

在按照本发明的电冰箱中，所述气液分离装置分别设置在各个并列的制冷支路中。

在按照本发明的电冰箱中，所述气液分离装置分别设置在所述循环回路和部分制冷支路中。

在按照本发明的电冰箱中，每个独立冷区设有温度传感器。

在按照本发明的电冰箱中，配置合适压缩机使其制冷能力Q满足以下关系：所有冷区的开机时间最大值(T_iomax)之和小于所有冷区停机时间(T_is)中的最小值(T_ismin)，即：∑T_iomax≤T_ismin。

在按照本发明的电冰箱中，当∑T_iomax＞T_ismin时，可以选择以下方式中的一种或几种调整方式使之满足∑T_iomax≤T_ismin不等式：1)增大停机时间较短冷区或全部冷区的保温层；2)增大冷区蒸发器面积；3)适当调低停机时间较短冷区的温度控制精度。

在按照本发明的电冰箱中，所述控制器根据N个冷区的各个温度传感器提供的实时温度和用户要求的各冷区温度设置，提供控制信号给各个制冷支路中的流量控制单元，使得在所述N个流量控制单元中，在任何时刻最多只有1个制冷支路与压缩机、冷凝器回路构成制冷剂循环。

在按照本发明的电冰箱中，所述N个制冷支路的流量控制单元由N-1个二位三通阀以二叉树结构方式分层组成，“树”的根部连接所述循环回路，“树”的N个叶部分别连接N个制冷支路的节流装置。

在按照本发明的电冰箱中，所述N个制冷支路的流量控制单元由分别串接在各个支路中的N个两通阀组成。

在按照本发明的电冰箱中，所述N个制冷支路的流量控制单元由具有从N路选1路功能的阀或阀组合实现。

在按照本发明的电冰箱中，所述N为2，任何时刻只有两个支路中的一个的蒸发器、节流装置与压缩机、冷凝器组成制冷循环。

在按照本发明的电冰箱中，所述N为3，任何时刻只有三个支路中的一个的蒸发器、节流装置与压缩机、冷凝器组成制冷循环。

在按照本发明的电冰箱中，所述N为4，任何时刻只有四个支路中的一个的蒸发器、节流装置与压缩机、冷凝器组成制冷循环。

在按照本发明的电冰箱中，所述N为5，任何时刻只有五个支路中的一个的蒸发器、节流装置与压缩机、冷凝器组成制冷循环。

在按照本发明的电冰箱中，在有Y(Y≥1)个制冷支路要求工作时，以时间段为单位，顺序将时间段分配给按预先规定准则确定的一个制冷支路，使之在所分配时间段内，与压缩机、冷凝器构成制冷循环。

在按照本发明的电冰箱中，在有Y(Y≥1)个制冷支路要求工作时，按当前检测到的各冷区实际温度与设置温度之差顺序或其他顺序，分配时间段给其中的一个制冷支路使之在所分配时间段内，该制冷支路与压缩机、冷凝器构成制冷循环。

在按照本发明的电冰箱中，在有Y(Y≥1)个制冷支路要求工作时，按预先设定的优先级顺序，确定选通制冷支路的顺序，使其中优先级最高的支路在所分配时间段内，与压缩机、冷凝器构成制冷循环。

在按照本发明的电冰箱中，在所述时间段结束之前，如果任何一个制冷支路的实时温度低于其预先设定的停机温度时，提前结束该时间段；如果在所述时间段结束之前，该制冷支路的实时温度低于其预先设定的高于停机温度的切换温度，而且，还有其它制冷支路要求工作，则提前结束该时间段。

在按照本发明的电冰箱中，所述时间段分配是均匀分布的。

在按照本发明的电冰箱中，所述时间段分配是非均匀分布的，每个制冷支路所分配时间段可以是取决于冷区容积的预先设置的静态数值，也可以是取决于冷区当前温度与设置温度的温差的动态数值，也可以取决于冷区热负荷或外部环境状态及其变化。

在按照本发明的电冰箱中，还包括用于控制压缩机转速的变频控制装置。

在按照本发明的电冰箱中，所述压缩机、冷凝器制冷回路中，还包括回气管和干燥过滤器。

本发明另一技术问题这样解决，构造一种多冷区电冰箱控制方法，包括以下步骤：检测N个冷区的实时温度，将之与设定的N个冷区的温度比较，确定需要循环的制冷支路；将确定的制冷支路与循环回路接通一个时间段；在该时间段中，如果冷区实时温度达到预设的停机温度则结束该时间段。

在本发明提供的方法中，所述确定需要循环的制冷支路包括以下步骤：将实时温度高于开机温度的冷区设置为“需要制冷”状态，将实时温度低于停机温度的冷区设置为“不需要制冷”状态，对实时温度处于停机温度与开机温度之间的冷区，不改变其状态设置。

在本发明提供的方法中，所述确定需要循环的制冷支路包括以下步骤：确定处于“需要制冷”状态的冷区所对应的制冷支路为需要循环的制冷支路。

在本发明提供的方法中，所述确定需要循环的制冷支路包括以下步骤：在有Y(Y≥1)个冷区处于“需要制冷”状态时，按当前检测到的各冷区实际温度与设置温度之差的从大到小或从小到大或其他顺序，分配时间段给其中的一个冷区所对应的制冷支路使之在所分配时间段内，该制冷支路与压缩机、冷凝器构成制冷循环。

在本发明提供的方法中，所述确定需要循环的制冷支路包括以下步骤：在有Y(Y≥1)个冷区处于“需要制冷”状态时，按预先设定的优先级顺序，确定选通制冷支路的顺序，使其中优先级最高的支路在所分配时间段内，与压缩机、冷凝器构成制冷循环。

在本发明提供的方法中，还包括以下步骤：在一个冷区处于制冷循环的时间段中，如果检测到该冷区实时温度达到预设切换温度且还存在其它处于“需要制冷”状态的冷区则提前结束该时间段。

在本发明提供的方法中，所述时间段分配是均匀分布的。

在本发明提供的方法中，所述时间段分配是非均匀分布的，每个制冷支路所分配时间段可以是取决于冷区容积的预先设置的静态数值，也可以是取决于冷区当前温度与设置温度的温差的动态数值，也可以取决于冷区热负荷或外部环境状态及其变化。

在本发明提供的方法中，还包括以下步骤：当所有冷区处于“不需要制冷”状态时，控制所述压缩机关机。

实施本发明提供的分立并列多路循环制冷的电冰箱及其控制方法，可采用单个压缩循环制冷系统实现在一个电冰箱中的两个或多个冷区的独立温度调温、各冷区可相互切换、各冷区可分别单独开关，本发明提供的分立并列多路循环制冷的电冰箱，具有传统电冰箱制冷循环所不可能具有的优势，其它显著优势在于：具有各自独立的由用户决定是否制冷工作状态的多个冷区，可实现各个冷区的彼此独立的冷区温度，可节省不必要制冷发生的无用功耗，同时可由用户通过调整来确定所需温区的容积，满足使用的不同需要，有望成为未来冰箱发展的主流，有着广阔的推广应用前景。

附图说明

图1为本发明分立并列多路循环制冷的电冰箱的原理示意简图。

图2为本发明第一实施例的结构示意简图。

图3为本发明第二实施例的结构示意简图。

图4为本发明第三实施例的结构示意简图。

图5为本发明电冰箱中N＝2的实施例的结构简图；

图6为本发明电冰箱中N＝3的实施例的结构简图；

图7为本发明电冰箱中N＝4的实施例的结构简图；

图8为本发明电冰箱中N＝5的实施例的结构简图；

图9为说明本发明电冰箱控制方法的第一实施例的时间-温度简图；

图10为说明本发明电冰箱控制方法的第二实施例的时间-温度简图；

图11为说明本发明电冰箱控制方法的流程图；

图12为利用本发明冰箱控制方法实现直冷加风冷实现分立并列多路制冷的结构示意图。

图13为利用本发明冰箱控制方法实现带附属冷区的原理图。

图14示出用N个两通阀实现从N个冷区选通一个的实现结构图。

具体实施方式

在图1示出的本发明的简略示意图中，制冷循环回路包括N个制冷支路和任何时刻只与N个制冷支路中的一个支路构成制冷循环的压缩机101、冷凝器102回路，其中，N为大于1的自然数。每个制冷支路i中包括蒸发器103、节流器104和流量控制装置105，更为重要的是，在制冷支路或循环回路中还包括气液分离装置106。为实现各个冷区的各自独立的控制，还包括对N个流量控制装置105进行控制的控制器107。实际实现过程中，在压缩机101、冷凝器102回路上还有回气管和干燥过滤器(未示出)。控制器用于根据各个冷区实际温度以及用户的设置温度，确定N个制冷支路中在任何时刻只有一个支路与压缩机、冷凝器构成制冷循环。在N个支路情况下，最多有N+1种状态，即N个支路中一个支路工作的N个状态和N个支路均不工作的1个状态，合计有N+1种状态。

在N+1的不同工作状态下，为防止发生压缩机液击现象，可采用以下手段：1)增设或加大气液分离装置容积；2)合理调整蒸发器内容积；3)进行制冷剂灌注量优化，充分考虑多种运行状态的匹配；4)对节流装置进行优化。

本发明以及实施例所称的冷区，是指有分隔的贮物制冷空间。可以是抽屉形式，可以是带门的腔体或其它形式。

图2示出气液分离装置201设在压缩机202、冷凝器203等的总循环回路的情况，图3示出了气液分离装置301、302、303分别设在3个支路中的情况，而图4示出气液分离装置分别设在总循环回路和部分制冷支路中的情况。其中，401设在总循环回路中，402和403分别设在两个支路中。设置这些气液分离装置是为避免压缩机吸气管路结冰(霜)或导致压缩机液击，保证在任何工作情况下制冷剂和压缩机的安全正常。

图5示出N＝2时本发明电冰箱实施例的结构情况，如图5所示，该电冰箱有两个可彼此独立工作的冷区即第一冷区501和第二冷区502，在第一冷区501和第二冷区502内分别设有作为冷源的第一蒸发器503和第二蒸发器504以及作为制冷状态检测的第一温度传感器505和第二温度传感器506，第一制冷支路509包括第一蒸发器503和与之串联连接的作为节流装置的第一毛细管507，第二制冷支路510包含第二蒸发器504和与之串联连接的作为节流装置第二毛细管508，控制器根据用户对两个冷区的温度设置以及第一温度传感器505和第二温度传感器506的数值确定由第一制冷支路509还是第二制冷支路510与压缩机、冷凝器、干燥过滤器、回气管和气液分离装置构成制冷循环，这种“二选一”是通过一个二位三通电磁阀511实现的，换言之，图5中第一和第二制冷支路中的流量控制装置由同一个二位三通电磁阀511实现。

这种双冷区电冰箱与传统双门电冰箱相比，克服了传统双门电冰箱1)冷藏室和冷冻室必须同时工作；2)冷藏、冷冻两室的工作温度彼此关联；以及3)冷藏室、冷冻室固定不能互换的缺点。下面说明其工作原理：

1)选择一个冷区工作，另一个冷区不工作：当设置第一冷区501工作、第二冷区502不工作时，通过控制电磁阀511始终接通所述第一制冷支路509即可，此时，压缩机启停取决于第一冷区温度505是否达到用户设定的要求温度，即第一温度达到开机温度就使制冷回路509工作，第一蒸发器503开始制冷，而当第一温度505低于停机温度，关闭制冷循环509甚至关闭压缩机，使之不工作。反之，当要求第二冷区502工作、第一冷区闲置、不工作时，控制三通电磁阀511始终接通第二制冷支路510即可，此时，压缩机启停取决于第二冷区温度502是否达到要求温度或压缩机连续工作时间是否达到规定数值。

2)任意设置两个冷区的温度：可根据用户需要，将第一冷区、第二冷区中任何一个的工作温度设置在-36到+10度之间。按照下文将进一步详细阐述的控制方法，可控制三通阀511在第一支路509、第二制冷支路510之间分时来回切换，使之达到用户设定的目标温度。

3)设置两个冷区同为冷藏室或同为冷冻室。只要设置两个冷区有相同或相近的工作温度即可。其实现过程同上。

由于将传统双门电冰箱的冷藏和冷冻蒸发器并列设置在制冷循环中，而无须考虑两者间的匹配关系，可实现蒸发面积最大化，提高换热面积和效率；根据本发明提供的分时控制原则，冷藏和冷冻两个支路可独立运行，可省去传统循环冰箱因匹配而带来的无用功消耗；用户也可根据季节的变化和自己的使用习惯，关闭冷藏室或冷冻室。同时，通过采用节能元器件，如采用双稳态电磁阀(脉冲控制)可以节省切换花费的功率。既可避免做无用功，又可单独关闭冷藏室或冷冻室，达到双重节能的目的。

图6示出N＝3时本发明电冰箱实施例的结构示意图；与前一实施例不同的是，三个制冷支路中的流量控制装置，由2个二位三通阀601和602实现。可以实现在任何时刻只有三个支路603、604和605中的一个支路的蒸发器在制冷，在其他两个冷区也需要制冷的情况下，以分时的方式，将冷量分配到各个支路上去。如果用户只要求其中一个冷区使用(另两个冷区闲置或仅当贮物空间)，此时，两个三通阀固定到使该制冷支路与压缩机、冷凝器构成循环的位置；如果用户要求其中两个冷区使用，则可控制两个三通阀只将其中的两个支路依次接通。如果用户要求三个冷区同时工作，则可控制依次接通三个支路，各个支路接通的顺序、接通的时间长度取决于用户的温度设置、实时检测到的冷区温度以及控制策略。

图7示出N＝4时本发明电冰箱实施例的结构示意图；四个制冷支路704、705、706、707中的流量控制装置，由3个二位三通阀701、702和703，实现在任何时刻只有四个支路704-707中的一个与压缩机、冷凝器等组成制冷循环。在有一个以上冷区需要制冷时，控制冷源在其间分时分配。

图8示出N＝5时本发明电冰箱实施例的结构示意图；五个制冷支路801-805中的流量控制装置，由4个二位三通阀806-809实现任何时刻只有五个支路801-805中的一个与压缩机810、冷凝器812、气液分离装置811等组成制冷循环。但在较长的一个时间段内，各个冷区可以制冷到用户所要求的摄氏-36度到+10度的工作温度的区间，即T_i停＜ti＜T_i开，(I＝1，2，3，4，5)，其中，T_i停＝T_i设-Δi，T_i开＝T_i设+Δi，其中，T_i停为I冷区的停机温度，工作温度区间的下限，T_i设为第i冷区的用户设置温度，T_i开为i冷区的开机温度，工作温度区间的上限，Δi体现I冷区的温控精度。Δi越大，对温度变化越不敏感，控制精度越低。

在N较大情况下，可根据各个制冷支路导通的占空比，设置一个变频控制装置，用于控制压缩机转速，以便达到更好节能效果。

下面结合实施例，说明本发明的控制方法是如何将冷量在N个制冷支路间进行分时分配的，逐一说明以下分配准则：

1、冷区制冷状态及其变化

作为确定循环冷区的一个基础，本发明方法为每个冷区设置两种制冷状态，即“需要制冷”状态和“不需要制冷”状态。将检测到温度高于设定开机温度的冷区规定其状态为“需要制冷”状态；将检测到温度低于设定停机温度的冷区规定其状态为“不需要制冷”状态；将检测到温度高于设定停机温度、低于开机温度的冷区规定其状态保持原状态。这样，当所有冷区处于“不需制冷”状态时，关闭压缩机。同时，也可以根据当前处于“需要制冷”状态的冷区个数，确定选取制冷循环的范围，即任何时刻，只在“需要制冷”的冷区中选择制冷循环的冷区。

2、优先级分配原则

在任何有多个“需要制冷”冷区即发生冷源冲突时刻，根据预先设置的优先级别，决定冷量分配的次序。例如，在双冷区中，两个冷区同时工作时，可选择第一冷区始终优先，这样，只要第一冷区需要制冷，就将冷源供给第一制冷支路，只有在第一冷区达到停机温度，才将冷源分配到其它制冷支路。在大于2个冷区情况下，还可设置1冷区、3冷区、2冷区这样或其它的优先级别，来确定冷源的供应顺序为先供1冷区、再供3冷区，最后供2冷区。任何时刻，只有优先级高的支路需要制冷时，才能中断优先级较低的支路的制冷。而优先级较低的制冷支路在需要制冷时，只有在高于其优先级的制冷支路不处于工作状态(达到停机温度)时，方能将该较低优先级的制冷支路接通压缩机、冷凝器等的制冷循环。

3、时间段的均匀分配原则

对多路循环而言，为使各个冷区能够尽快达到其设置温度，或保持其设置温度，要求冷源分配能够顾大局，尤其是购买后新开机或停电后开机，要求对各个冷区的制冷要求均有所考虑。因此，简单地采用优先级来决定冷源的分配就会有问题。例如，优先级高的冷区占用太多的冷源时间，可能使优先级较低冷区在相当长时间内不能及时被制冷或维持一定温度，因此，提出了以时间段为单位提供冷源的策略。时间段可均匀分布。设有N个冷区需要制冷，压缩机最长连续工作时间为T，则顺序给每个制冷支路的时间段长度为K*T/N，K为占空系数，K＜1。与前述优先级相结合，就有如图9的控制过程。

在图9中，有三个冷区，优先级顺序为冷区1、冷区3和冷区2，停电开机后，冷区1、2、3均需要制冷(实线表示的实时温度在虚线表示的设置温度之上)，这样，首先在0-t1区间，导通第一支路，给冷区1接通3分钟，再在t1-t2给冷区3接通3分钟，再在t2-t3区间，将冷区2接通3分钟，由于冷区1没有达到停机温度，在t3-t4区间再次给冷区1供冷，在t4-t5给冷区3供冷，此时，因为冷区3达到了停机温度，在t5提前结束循环此时间段，此时t4-t5之间的时间长度不足规定的时间段，此时，只有冷区1和冷区2还需要制冷，在t5-t6期间，给冷区2供冷3分钟，结束后，在t6-t7区间，给冷区1供冷，由于冷区1温度达到了停机温度，提前结束时间段(t6-t7之间的时间长度不足规定的时间段)，在t7-t8继续给冷区2供冷。直到3个冷区的温度在设置的温度附近波动，达到各个冷区温度被独立控制的目的。

4、时间段的静态非均匀分配原则

由于冷区的大小是固定的，可以根据其大小，预先确定其非均匀分配的系数，即每次分配的时间段长度彼此不同。例如，可将N个冷区的导通时间段系数分别设为S1、S2、、、、SN，每次需要较长时间的，S较大。例如，可以将容积较大的冷区设置较大的系数S。例如，可以设置每个循环30个时间单位即30s，有4个冷区，对应的预分配时间可分配并分别表示为10s，8s，6s和6s。

5、时间段的动态分配原则

根据冷区实时温度与设置温度之差来决定先接通哪一个制冷支路。在多个冷区达到开机温度，需要制冷时，优先选择实时温度与设置温度差距较大的冷区先制冷。也可以相反，优先选择实时温度与设置温度差距较小的冷区先制冷。也可以选择其他准则。

6、基于切换温度的时间段调度

在时间段分时基础上，增加切换温度的调度策略，保证需要制冷的支路得到及时的制冷循环的响应。所谓切换温度，就是在一个冷区制冷过程中达到了一个温度，而其它冷区还需要制冷，此时，将冷源从该冷区切换出去。例如，当两个冷区中的一个冷区的设置温度为-20，另一个冷区设置温度为+5，如果第一冷区优先，则要达到其停机温度需要很长时间，如果设置了切换温度，就可以充分考虑另一冷区及时得到冷量。

图10示出了这种调度策略。设有4个冷区，冷区3在t2后才有设置温度，在t2之前，只有冷区1、2、4有设置温度，在没有优先级差别的情况下，在0-t1时间区间，对冷区1制冷规定的时间长度，在t1-t2，对冷区2制冷规定的时间长度，在t2-t3，对冷区4制冷规定的时间长度。在t3后，由于冷区3需要制冷，冷区3进入了需要制冷的队列，在t3-t4，继续冷区1的制冷，在t4-t5，对冷区2制冷使之达到了切换温度，此时，提前结束该时段，在t5-t6，对冷区3供冷，在t6-t7，对冷区4供冷使之达到了切换温度，因此提前结束该时段，在t7-t8，对冷区1制冷达到切换温度，提前结束该时段，在t8-t9，对冷区3制冷。和图9控制策略不同的是，可以在达到切换温度时，提前结束规定时段，使得其它冷区有更多机会得到制冷。提出冷区切换温度，主要是适合于多个冷区从室温开始启动制冷的情况。此时，对于设置温度为零下的情况，例如零下10度，可以将切换温度设置为高于开机温度(-9度)的数值(0度)，切换温度只有在还存在其它“需要制冷”冷区时，才切换，如果没有处于“需要制冷”的其它冷区，则当前冷区的切换温度不发生切换。

图11示出实现本发明电冰箱控制方法的一个示意性流程图。在框1101中，检测各个冷区的温度，在框1102中，将检测到的各个实时温度与预先设置的温度比较，确定当前“需要制冷”的冷区个数i，在框1103中判断i是否等于0，如果等于0说明所有冷区处于“不需要制冷”状态，这样可在框1104关闭压缩机；如果判断出i不等于0，即有一个或一个以上的“需要制冷”冷区，则在框1105中，判断各个冷区有无优先级别，如有则在框1106中，确定第j冷区为最优先供冷的冷区，如无优先级，则在框1107中，根据温差或其他方法确定的顺序确定优先给j冷区供冷。在框1108中，控制流量控制装置使第j支路导通制冷循环，并开始时间段计时，在框1109中，判断第j支路是否达到停机温度，如果等于或低于停机温度，则在框将该冷区设置为“不需要制冷”状态，再回到框1101；如果没有达到停机温度，在框1110中，判断实时温度是否达到切换温度同时I＞1(还有冷区处于“需要制冷”状态)，如是，则进到框1101；否则在框1111中判断时间段计时是否结束，如结束，则进到框1101，否则，进到框1109。

图12示出直冷与风冷构成分立并列多路制冷的电冰箱的实施例，图中，压缩机1201、冷凝器1202、气液分离器1203，并接有N个接直冷的支路1204，每个支路有蒸发器、节流装置和流量控制装置，N路的流量控制装置可以用N-1个二位三通阀实现。

如果将每个支路的蒸发器分配给一个冷区，则可构成N个冷区，在需要N+M个冷区的情况下，可以用风冷来实现其中的M个冷区的独立制冷。图12中，示出了在第i个冷区上，设有一组M1个风冷冷区，具体在第i个冷区的蒸发器附近设有风扇1205，每个i冷区关联的风冷冷区分别有空气流量控制装置1206(风门)、冷区1207以及冷区温度传感器(未示出)。当这一组间冷冷区中，如有需要制冷的，可控制开启风扇1205(如已经开启则无须再开)和与其对应的空气流量控制装置，当该冷区温度达到停机温度时，关闭独立于该冷区的空气流量控制装置1206。当该组的M1个冷区均已达到停机温度，则可关闭风扇1205。

图13示出在图1所示N个并列支路基础上，在其中一个支路或几个支路上有串联蒸发器的情况。如果串联M个蒸发器，每个串接的蒸发器设在一个冷区中，则合计可提供N+M个冷区，其中M个是非独立控制的冷区。此处，假定有串接蒸发器的支路中，有依据其数值进行制冷控制的温度传感器的冷区为可温控，否则为不可对其独立控制的从属冷区。通过在并列支路的主制冷支路上串联蒸发器，可以用简化的控制实现更多冷区，形成一个以独立冷区为主，从属冷区为辅的多温区电冰箱。

图14示出用N个两通阀1401-140N实现N选一的电冰箱。如果要控制第i个冷区制冷，只要向第i支路的两通阀提供导通信号，向其余N-1个两通阀提供关闭信号即可。例如，在从第i支路切换到第j支路时，所需要的操作是，给第i支路的两通阀提供“切断”信号，给第j支路的两通阀提供“导通”信号。换言之，每次切换均只有两个操作，一个“切断”、一个“导通”。而对于采用二叉树结构的N-1个三通阀的情况，从第i支路切换到第j支路需要的最大操作次数取决于树的层数，对可控制4个支路的2层二叉树，最多操作次数为2，对最多可控制8个支路的3层二叉树，最多操作次数为3，依次类推。

本发明的实施例只是对本发明的示意性说明而不构成对本发明的任何限制，本领域普通技术人员在本发明公开的实例指引和教导下，作出各种不同的修改和变型，也将落在由权利要求限定的保护范围内。

Claims (37)

1、一种分立并列多路循环制冷的电冰箱，有N个(N＞1)冷区和N个制冷支路，每个冷区设有温度传感器，N个制冷支路彼此并联，串接在压缩机、冷凝器的循环回路中，每个制冷支路串接有流量控制单元、节流装置和蒸发器，还包括用于避免所述压缩机吸气管路结冰(霜)或导致压缩机液击的一个或多个气液分离装置，其特征在于，还包括控制器，根据N个冷区的各温度传感器提供的实时温度和用户要求的各冷区温度设置，提供控制信号给各个制冷支路中的流量控制单元，使得在所述N个流量控制单元中，在任何时刻最多只有1个制冷支路与压缩机、冷凝器构成制冷剂循环回路。

2、根据权利要求1所述电冰箱，其特征在于，还包括彼此独立的M个风冷冷区，每个风冷冷区设有带风量调节装置的风道，所述M个风道可分成X组，分别与N个独立制冷支路中X个支路的蒸发器、风扇构成X组风路，所述控制器控制所述N个制冷支路的流量控制单元、M个风量调节装置和X个风扇使得N+M个冷区具有各自独立可控的温度，其中，X是小于等于M同时小于等于N的自然数。

3、根据权利要求2所述电冰箱，其特征在于，每组风道至少包括一個風道，所述风道中的各个风道彼此并列。

4、根据权利要求1所述电冰箱，其特征在于，还包括L个从属冷区，每个从属冷区有蒸发器串接在所述N个制冷支路中的一个支路中，L个从属冷区与N个独立并列冷区一起构成N+L个可温控冷区，其中，L是小于等于N的自然数。

5、根据权利要求2或3所述电冰箱，其特征在于，还包括L个从属冷区，每个从属冷区有蒸发器串接在所述N个制冷支路中的一个支路中，L个从属冷区与N个独立并列冷区及M个风冷冷区一起构成N+L+M个可温控冷区，其中，L是小于等于N的自然数。

6、根据权利要求1所述电冰箱，其特征在于，所述气液分离装置设置在所述循环回路中，或者分别设置在各个并列的制冷支路中，或者分别设置在所述循环回路和部分制冷支路中。

7、根据权利要求1所述电冰箱，其特征在于，所述气液分离装置分别设置在各个并列的制冷支路中。

8、根据权利要求1所述电冰箱，其特征在于，所述气液分离装置分别设置在所述循环回路和部分制冷支路中。

9、根据权利要求6-8任何一项所述电冰箱，其特征在于，配置合适压缩机使其制冷能力Q满足以下关系：所有冷区的开机时间最大值(T_iomax)之和小于所有冷区停机时间(T_is)中的最小值(T_ismin)，即：∑T_iomax≤T_ismin。

10、根据权利要求9所述的电冰箱，其特征在于，当∑T_iomax＞T_ismin时，可以选择以下方式中的一种或几种调整方式使之满足∑T_iomaxT_ismin不等式：1)增大停机时间较短或全部冷区的保温层；2)增大冷区蒸发器面积；3)适当调低停机时间短冷区的温度控制精度。

11、根据权利要求1-8任何一项所述电冰箱，其特征在于，所述N个制冷支路的流量控制单元由N-1个二位三通阀以二叉树结构方式分层组成，“树”的根部连接所述循环回路，“树”的N个叶部分别连接N个制冷支路的节流装置。

12、根据权利要求1-8任何一项所述电冰箱，其特征在于，所述N个制冷支路的流量控制单元由分别串接在各个支路中的N个两通阀组成。

13、根据权利要求1-8任何一项所述电冰箱，其特征在于，所述N个制冷支路的流量控制单元由具有从N路选1路功能的阀或阀组合实现。

14、根据权利要求1-8任何一项所述电冰箱，其特征在于，在控制器中为每个独立冷区设置一个状态存储单元，用于对检测到温度高于其开机温度的冷区设置为“需要制冷”状态，对温度低于其停机温度的冷区设置为“不需要制冷”状态，在温度处于停机与开机温度之间的冷区，不改变其状态设置。

15、根据权利要求1-8任何一项所述电冰箱，其特征在于，在有Y(Y≥1)个冷区处于“需要制冷”状态时，以时间段为单位，顺序将时间段分配给按预先规定准则确定的一个制冷支路，使之在所分配时间段内，与压缩机、冷凝器构成制冷循环。

16、根据权利要求15所述电冰箱，其特征在于，在所述时间段结束之前，如果任何一个制冷支路的实时温度低于其预先设定的停机温度时，提前结束该时间段并设置为“不需要制冷”状态；如果在所述时间段结束之前，该制冷支路的实时温度低于其预先设定的高于停机温度的切换温度，而且，还有其它冷区处于“需要制冷”状态，则提前结束该时间段。

17、根据权利要求1-8任何一项所述电冰箱，其特征在于，在有Y(Y≥1)个冷区处于“需要制冷”状态时，按当前检测到的各冷区实际温度与设置温度之差顺序或其它顺序，分配时间段给其中的一个制冷支路使之在所分配时间段内，该制冷支路与压缩机、冷凝器构成制冷循环。

18、根据权利要求17所述电冰箱，其特征在于，在所述时间段结束之前，如果任何一个制冷支路的实时温度低于其预先设定的停机温度时，提前结束该时间段并设置为“不需要制冷”状态；如果在所述时间段结束之前，该制冷支路的实时温度低于其预先设定的高于停机温度的切换温度，而且，还有其它冷区处于“需要制冷”状态，则提前结束该时间段。

19、根据权利要求1-8任何一项所述电冰箱，其特征在于，在有Y(Y≥1)个冷区处于“需要制冷”状态时，按预先设定的优先级顺序，确定选通制冷支路的顺序，使其中优先级最高的支路在所分配时间段内，与压缩机、冷凝器构成制冷循环。

20、根据权利要求19所述电冰箱，其特征在于，在所述时间段结束之前，如果任何一个制冷支路的实时温度低于其预先设定的停机温度时，提前结束该时间段并设置为“不需要制冷”状态；如果在所述时间段结束之前，该制冷支路的实时温度低于其预先设定的高于停机温度的切换温度，而且，还有其它冷区处于“需要制冷”状态，则提前结束该时间段。

21、根据权利要求16、18、20所述电冰箱，其特征在于，所述时间段分配是均匀分布的。

22、根据权利要求16、18、20所述电冰箱，其特征在于，所述时间段分配是非均匀分布的，每个制冷支路所分配时间段可以是取决于冷区容积的预先设置的静态数值，也可以是取决于冷区当前温度与设置温度的温差的动态数值，也可以取决于冷区热负荷或外部环境状态及其变化。

23、根据权利要求1-8任何一项所述电冰箱，其特征在于，所述N为2，任何时刻只有两个支路中的一个的蒸发器、节流装置与压缩机、冷凝器组成制冷循环。

24、根据权利要求1-8任何一项所述电冰箱，其特征在于，所述N为3，任何时刻只有三个支路中的一个的蒸发器、节流装置与压缩机、冷凝器组成制冷循环。

25、根据权利要求1-8任何一项所述电冰箱，其特征在于，所述N为4，任何时刻只有四个支路中的一个的蒸发器、节流装置与压缩机、冷凝器组成制冷循环。

26、根据权利要求1-8任何一项所述电冰箱，其特征在于，所述N为5，任何时刻五个支路中只有一个的蒸发器、节流装置与压缩机、冷凝器组成制冷循环。

27、根据权利要求1-8任何一项所述电冰箱，其特征在于，还包括用于控制压缩机转速的变频控制装置。

28、根据权利要求1-8任何一项所述电冰箱，其特征在于，所述压缩机、冷凝器制冷回路中，还包括回气管和干燥过滤器。

29、一种多冷区电冰箱控制方法，包括以下步骤：检测N个冷区的实时温度，将之与设定的N个冷区的温度比较，确定一个需要优先进行循环的制冷支路；将所确定的该制冷支路与循环回路接通一个时间段；也可在该冷区实时温度达到预设的停机温度则结束该时间段。保证在任何时刻最多只有1个制冷支路与循环回路接通制冷。

30、根据权利要求29所述方法，其特征在于，所述确定需要循环的制冷支路包括以下步骤：将实时温度高于开机温度的冷区设置为“需要制冷”状态，将实时温度低于停机温度的冷区设置为“不需要制冷”状态，对实时温度处于停机温度与开机温度之间的冷区，不改变其状态设置。

31、根据权利要求30所述方法，其特征在于，所述确定需要循环的制冷支路包括以下步骤：确定处于“需要制冷”状态的冷区所对应的制冷支路为需要循环的制冷支路。

32、根据权利要求31所述方法，其特征在于，所述确定需要循环的制冷支路包括以下步骤：在有Y(Y≥1)个冷区处于“需要制冷”状态时，按当前检测到的各冷区实际温度与设置温度之差的从大到小或从小到大或其他顺序，分配时间段给其中的一个冷区所对应的制冷支路使之在所分配时间段内，该制冷支路与压缩机、冷凝器构成制冷循环。

33、根据权利要求31所述方法，其特征在于，所述确定需要循环的制冷支路包括以下步骤：在有Y(Y≥1)个冷区处于“需要制冷”状态时，按预先设定的优先级顺序，确定选通制冷支路的顺序，使其中优先级最高的支路在所分配时间段内，与压缩机、冷凝器构成制冷循环。

34、根据权利要求32或33所述方法，其特征在于，还包括以下步骤：在一个冷区处于制冷循环的时间段中，如果检测到该冷区实时温度达到预设切换温度且还存在其它处于“需要制冷”状态的冷区则提前结束该时间段。

35、根据权利要求32或33所述方法，其特征在于，所述时间段分配是均匀分布的。

36、根据权利要求32或33所述方法，其特征在于，所述时间段分配是非均匀分布的，每个制冷支路所分配时间段可以是取决于冷区容积的预先设置的静态数值，也可以是取决于冷区当前温度与设置温度的温差的动态数值，也可以取决于冷区热负荷或外部环境状态及其变化。

37、根据权利要求32或33所述方法，其特征在于，还包括以下步骤：当所有冷区处于“不需要制冷”状态时，控制所述压缩机关机。

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