ХОЛОДИЛЬНИК И СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ХОЛОДИЛЬНОЙ СИСТЕМЫ Российский патент 2015 года по МПК F25B39/02 F25D29/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу эксплуатации холодильной системы. Настоящее изобретение дополнительно относится к холодильнику, содержащему камеру, охлаждаемую холодильной системой.

Предпосылки создания изобретения

Холодильная система, применяемая с охлаждаемыми бытовыми и промышленными камерами для хранения продуктов питания, содержит: испаритель, компрессор, конденсатор и расширительный элемент, такой как капиллярная трубка, взаимно соединенные посредством каналов. Такие охлаждаемые бытовые и промышленные камеры для хранения продуктов питания могут представлять часть холодильников, поддерживающих температуру выше точки замерзания, или холодильников, поддерживающих температуру ниже точки замерзания, при этом последние иногда называют морозильными аппаратами. Далее в настоящем документе оба типа будут называться холодильниками.

Хладагент циркулирует в холодильной системе во время работы компрессора, который сжимает газообразный хладагент, поступающий из испарителя. При циркуляции хладагента газообразный хладагент охлаждается и конденсируется до жидкого состояния в конденсаторе, который расположен снаружи камеры. Далее жидкий хладагент подвергается действию перепада давлений в расширительном элементе и испаряется из жидкого состояния в испарителе. Испаритель находится в тепловом контакте с камерой. Таким образом, камера охлаждается посредством хладагента.

Холодильная система предназначена для обеспечения удельной холодопроизводительности. Холодильная система обеспечивает удельную холодопроизводительность при достижении устойчивого "включенного" состояния после некоторого периода работы компрессора. Удельная холодопроизводительность выше требуемого длительного охлаждения камеры. Таким образом, компрессор работает в течение первого промежутка времени, рабочий период, и не работает в течение второго промежутка времени, нерабочий период. Один цикл компрессора во время работы холодильной системы предусматривает один рабочий период и один нерабочий период. Соответственно, во время работы в холодильной системе происходит несколько циклов компрессора. Работа компрессора и продолжительность его цикла зависит от температуры внутри камеры. Часто применяемыми контрольными параметрами компрессора являются максимально допустимая температура в камере, при которой компрессор начинает работать, и минимальная температура, при которой компрессор прекращает работу.

В документе EP 727628 раскрыто устройство управления для регулирования температуры в холодильнике и способ регулирования температуры в холодильниках. Целью является предоставление устройства управления и способа регулирования температуры в холодильниках, посредством которых можно управлять источником охлаждения для уменьшения потребления энергии холодильником. Это достигается посредством алгоритма управления, в котором создается переменная величина потребности. Созданная переменная величина потребности обозначает отношение продолжительности включенного состояния (указанный выше рабочий период) источника охлаждения к продолжительности выключенного состояния (указанный выше нерабочий период) источника охлаждения. Кроме того, фактическую температуру, усредненную по времени, используют в качестве фактической температуры для получения перепада между заданной температурой и фактической температурой.

Во время каждого цикла компрессора холодильная система претерпевает циклические потери. Потери возникают в результате следующего: 1. Жидкий хладагент, вместо газообразного хладагента, выходит из испарителя в начале рабочего периода. 2. Газообразный хладагент накачивают через расширительный элемент в форме капиллярной трубки до образования гидравлического затвора в начале рабочего периода. 3. Неправильное заполнение конденсатора и испарителя перед установлением равновесия во время рабочего периода. 4. Газообразный и жидкий хладагент входит в испаритель через расширительный элемент во время нерабочего периода. Кроме того, может понадобиться высокий пусковой ток в зависимости от типа режима работы компрессора, что также может способствовать потерям в системах, содержащих холодильную систему.

В холодильных системах, работающих с длительными циклами компрессора, циклическими потерями можно пренебречь по сравнению с суммарным потреблением энергии холодильной системой. Однако в холодильных системах, работающих с кратковременными циклами, циклические потери могут быть причиной потребления значительного количества энергии холодильной системой. Снижение потребления энергии холодильниками являлось целью в течение многих лет. Например, в Директиве EC 92/75/EC приведена маркировка классов энергоэффективности, используемая inter alia для холодильников. Таким образом, производители холодильников стремятся получить хорошую норму потребления энергии.

В устройстве управления и способе согласно документу EP 727628 не учтены циклические потери в соответствующей холодильной системе.

Документ WO 2006/044787 относится к системе выравнивания давления, предоставляющей решение проблемы, характерной для систем HVAC (отопления, вентиляции и обогрева воздуха). С учетом предшествующего уровня техники заявлено, что давление проявляет тенденцию к выравниванию между стороной низкого давления и стороной высокого давления при прекращении работы компрессора, и что во время цикла охлаждения энергия должна создавать в компрессоре при запуске высокое давление. В системах HVAC, однако, давление не выравнивается между конденсатором и испарителем (сторона высокого давления и сторона низкого давления холодильной системы) во время нерабочих периодов компрессора. Ввиду этого возникает необходимость в дополнительных компонентах, обеспечивающих высокий перепад давлений при запуске компрессора. Система выравнивания давления согласно документу WO 2006/044787 содержит спускное отверстие, соединяющее сторону высокого давления компрессора со стороной низкого давления компрессора (выпускное отверстие компрессора с впускным отверстием компрессора). Через спускное отверстие уровень давления в компрессоре может быть выровнен до низкого уровня давления. Таким образом, компрессор может быть запущен в условиях низкого перепада давлений. Соответственно, для электрической системы, обеспечивающей работу компрессора, не нужен ни дорогостоящий пусковой конденсатор, ни пусковое реле.

Существует необходимость в снижении потребления энергии для некоторых типов холодильных систем.

Сущность изобретения

Соответственно, целью настоящего изобретения является дополнительное снижение потребления энергии в холодильных системах.

Согласно одному аспекту эта цель достигается посредством способа эксплуатации холодильной системы, при этом холодильная система содержит:

- испаритель, выполненный с возможностью размещения в тепловом контакте с охлаждаемой камерой,

- компрессор,

- конденсатор,

- расширительный элемент, и

- каналы, соединяющие друг с другом испаритель, компрессор, конденсатор и расширительный элемент. Способ включает:

- установление мгновенной потребности в холоде для камеры на основе перепада между заданной температурой и фактической температурой, усредненной по времени,

- формирование переменной величины потребности относительно мгновенного требуемого количества холода, при этом переменная величина потребности представляет собой отношение продолжительности включенного состояния компрессора к продолжительности выключенного состояния компрессора,

- фиксирование первого промежутка времени, в течение которого компрессор включен, и второго промежутка времени, в течение которого компрессор выключен, на основе переменной величины потребности, и

- включение и выключение компрессора в соответствии с первым и вторым промежутками времени. Холодильная система дополнительно содержит первый запорный клапан, расположенный в канале, проходящем между конденсатором и испарителем. Способ дополнительно включает:

- закрытие первого запорного клапана в связи с выключением компрессора, и

- открытие первого запорного клапана в связи с включением компрессора.

Поскольку согласно способу, который обеспечивает оптимальную продолжительность цикла охлаждения с точки зрения потребления энергии, дополнительно первый запорный клапан закрывается при выключении компрессора и повторно не открывается до тех пор, пока компрессор не включится снова, для поддержания перепада давлений между конденсатором и испарителем холодильной системы при неработающем компрессоре, циклические потери в холодильной системе, описанные выше в пунктах 1-4, устраняются, по меньшей мере, в значительной степени. В результате достигается указанная выше цель.

Холодильная система и камера могут образовывать часть холодильника, такого как бытовой или промышленный холодильник для продуктов питания. Усредненную температуру можно, например, рассчитать за фиксированный период времени или для ряда циклов компрессора. Признак "отношение продолжительности включенного состояния компрессора к продолжительности выключенного состояния компрессора" охватывает оба альтернативных расчета отношения, т.е. продолжительность включенного состояния относительно продолжительности выключенного состояния, а также продолжительность выключенного состояния относительно продолжительности включенного состояния компрессора. Переменную величину потребности в форме отношения продолжительности включенного состояния к продолжительности выключенного состояния компрессора можно применять для одной продолжительности цикла компрессора с целью установления первого промежутка времени и второго промежутка времени. Продолжительность цикла компрессора может быть фиксированной или может быть установлена несколько раз, например для сохранения количества циклов компрессора в единицу времени в заданном интервале, например 1-8 циклов/час. Более конкретно, канал, в котором расположен первый запорный клапан, является каналом, в котором также расположен расширительный элемент.

В соответствии с вариантами осуществления холодильная система может содержать камеру, при этом камера может быть предназначена для хранения продуктов питания в домашних условиях. Таким образом, холодильная система и камера могут образовывать часть бытового холодильника.

В соответствии с вариантами осуществления компрессор может быть односкоростным компрессором, регулируемым с помощью системы управления для работы на постоянной скорости в течение первого промежутка времени. Благодаря этому способу можно эксплуатировать сравнительно простой компрессор экономичным способом. Компрессор, и более конкретно электродвигатель, приводящий в действие компрессор, может быть оснащен пусковым конденсатором и/или пусковым реле и/или другим средством для запуска в условиях высокого перепада давлений, преобладающего между стороной впуска и стороной выпуска компрессора за счет закрытия первого запорного клапана в течение второго промежутка времени.

В соответствии с вариантами осуществления холодильная система может дополнительно содержать клапанный механизм, расположенный в канале между компрессором и конденсатором, и перепускной канал, проходящий между стороной выпуска компрессора и стороной впуска компрессора. Способ дополнительно может включать:

- выравнивание перепада давлений между стороной выпуска и стороной впуска компрессора в течение второго промежутка времени. Таким образом, например, односкоростной компрессор может быть запущен в условиях низкого перепада давлений, а пусковой конденсатор или другое средство можно исключить, поскольку перепад давлений между стороной впуска и стороной выпуска компрессора выравнивается посредством перепускного канала.

В соответствии с вариантами осуществления клапанный механизм может содержать обратный клапан, и холодильная система может дополнительно содержать второй запорный клапан, расположенный в перепускном канале. Способ дополнительно может включать:

- удержание второго запорного клапана в закрытом состоянии в течение первого промежутка времени, и

- открытие второго запорного клапана в течение второго промежутка времени для достижения указанного выравнивания перепада давлений.

В соответствии с вариантами осуществления клапанный механизм может содержать 3-ходовой клапан, при этом 3-ходовой клапан соединен с перепускным каналом. Указанное выравнивание перепада давлений может включать:

- открытие соединения стороны выпуска компрессора с перепускным каналом и закрытие соединения компрессора с конденсатором посредством 3-ходового клапана. Способ дополнительно может включать:

- закрытие соединения стороны выпуска компрессора с перепускным каналом и открытие соединения компрессора с конденсатором посредством 3-ходового клапана в течение первого промежутка времени.

В соответствии с вариантами осуществления расширительный элемент может содержать капиллярную трубку.

В соответствии с вариантами осуществления первый запорный клапан может образовывать часть расширительного элемента.

В соответствии с вариантами осуществления совместная продолжительность первого промежутка времени и второго промежутка времени может составлять 1-100 минут. То есть, цикл компрессора может иметь указанную продолжительность. В соответствии с другими вариантами осуществления совместная продолжительность первого промежутка времени и второго промежутка времени может составлять 3-30 минут. В целом, короткая суммарная продолжительность первого и второго промежутков времени, т.е. короткая продолжительность цикла компрессора, является преимущественной с точки зрения потребления энергии. Кроме того, короткая продолжительность цикла компрессора обеспечивает более равномерную температуру воздуха внутри камеры, охлаждаемой испарителем. Кроме того, может быть достигнута более высокая влажность воздуха внутри камеры.

В соответствии с вариантами осуществления компрессор может быть выполнен с возможностью обеспечения холодопроизводительности в диапазоне 10 - 500 Вт согласно стандарту ASHRAE LBP или стандарту HMBP. В соответствии с дополнительными вариантами осуществления компрессор может быть выполнен с возможностью обеспечения холодопроизводительности в диапазоне 20-300 Вт согласно стандарту ASHRAE LBP или стандарту HMBP. Такой компрессор может обеспечивать холодопроизводительность, достаточную для большинства вариантов применения холодильников в домашних условиях.

В соответствии с дополнительным аспектом указанная выше цель достигается за счет холодильника, содержащего камеру, охлаждаемую холодильной системой, регулируемой посредством системы управления, при этом холодильная система содержит: испаритель, находящийся в тепловом контакте с камерой, компрессор, конденсатор, расширительный элемент и каналы, соединяющие друг с другом испаритель, компрессор, конденсатор и расширительный элемент. Система управления предназначена:

- для установления мгновенной потребности в холоде для камеры на основе перепада между заданной температурой и фактической температурой, усредненной по времени,

- для формирования переменной величины потребности относительно мгновенного требуемого количества холода, при этом переменная величина потребности представляет собой отношение продолжительности включенного состояния компрессора к продолжительности выключенного состояния компрессора,

- для фиксирования первого промежутка времени, в течение которого компрессор включен, и второго промежутка времени, в течение которого компрессор выключен, на основе переменной величины потребности, и

- для включения и выключения компрессора в соответствии с первым и вторым промежутками времени. Холодильная система содержит первый запорный клапан, расположенный в канале, проходящем между конденсатором и испарителем, при этом система управления дополнительно предназначена:

- для закрытия первого запорного клапана в связи с выключением компрессора, и

- для открытия первого запорного клапана в связи с включением компрессора.

Варианты осуществления, указанные выше для способа и холодильной системы согласно способу, могут быть реализованы в холодильнике.

В соответствии с вариантами осуществления компрессор может быть односкоростным компрессором, регулируемым с помощью системы управления для работы на постоянной скорости в течение первого промежутка времени.

В соответствии с вариантами осуществления холодильная система может дополнительно содержать клапанный механизм, расположенный в канале между компрессором и конденсатором, и перепускной канал, проходящий между стороной выпуска компрессора и стороной впуска компрессора.

В соответствии с вариантами осуществления клапанный механизм может содержать обратный клапан, и холодильная система может дополнительно содержать второй запорный клапан, расположенный в перепускном канале, при этом система управления может быть выполнена с возможностью:

- удержания второго запорного клапана в закрытом состоянии в течение первого промежутка времени, и

- открытия второго запорного клапана в течение второго промежутка времени для выравнивания перепада давлений между стороной выпуска и стороной впуска компрессора в течение второго промежутка времени.

В соответствии с вариантами осуществления клапанный механизм может содержать 3-ходовой клапан, при этом 3-ходовой клапан соединен с перепускным каналом. Система управления может быть выполнена с возможностью:

- открытия соединения стороны выпуска компрессора с перепускным каналом и закрытия соединения компрессора с конденсатором посредством 3-ходового клапана в течение второго промежутка времени, и

- закрытия соединения стороны выпуска компрессора с перепускным каналом и открытия соединения компрессора с конденсатором посредством 3-ходового клапана в течение первого промежутка времени.

В соответствии с вариантами осуществления компрессор альтернативно может быть компрессором с переменной скоростью, регулируемым с помощью системы управления для работы на переменной скорости в течение первого промежутка времени. Таким образом, можно предоставить компрессор, запускаемый в условиях высокого перепада давлений.

В соответствии с вариантами осуществления холодильная система может содержать фильтр, расположенный в канале между конденсатором и расширительным элементом.

В соответствии с вариантами осуществления первый запорный клапан может быть расположен в канале между фильтром и расширительным элементом. Таким образом, можно обеспечить, что при открытии первого запорного клапана в связи с включением компрессора, жидкий хладагент будет поступать в расширительный элемент.

Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными при изучении прилагаемой формулы изобретения и следующего подробного описания. Специалистам в данной области будет очевидно, что разные признаки настоящего изобретения можно комбинировать для создания вариантов осуществления, отличающихся от описанных далее, не выходя за пределы объема настоящего изобретения, как определено в приложенной формуле изобретения.

Краткое описание графических материалов

Различные аспекты настоящего изобретения, включая его определенные признаки и преимущества, можно легко понять из следующего подробного описания и сопроводительных графических материалов, на которых:

на фиг. 1 схематически показан холодильник в соответствии с вариантами осуществления и холодильная система в соответствии с вариантами осуществления,

на фиг. 2 показан способ эксплуатации холодильной системы в соответствии с вариантами осуществления,

на фиг. 3 и 4 показаны участки холодильных систем в соответствии с вариантами осуществления, и

на фиг. 5 показана холодильная система в соответствии с вариантами осуществления.

Подробное описание

Настоящее изобретение далее будет описано более подробно со ссылкой на графические материалы, на которых изображены примеры вариантов осуществления. Тем не менее, настоящее изобретение не должно быть расценено как ограниченное вариантами осуществления, изложенными здесь. Раскрытые признаки примеров вариантов осуществления можно комбинировать, как очевидно специалисту в той области, к которой относится настоящее изобретение. В данном описании подобные номера ссылок относятся к подобным элементам.

Широко известные функции или конструкции не обязательно будут описаны подробно для краткости и/или ясности.

На фиг. 1 схематически показан холодильник 2 в соответствии с вариантами осуществления и холодильная система 4 в соответствии с вариантами осуществления. Холодильник 2 содержит холодильную систему 4 и камеру 6, например, для хранения продуктов питания. Холодильная система 4 содержит испаритель 8, компрессор 10, конденсатор 12, фильтр 14 и расширительный элемент 15, содержащий капиллярную трубку 16. Каналы предназначены для взаимного соединения указанных компонентов холодильной системы 4. Соответственно, фильтр 14 расположен в канале, проходящем между конденсатором 12 и расширительным элементом 15.

Хладагент циркулирует в холодильной системе 4. Циркуляция хладагента обеспечена перепадом давлений между конденсатором 12 и испарителем 8. Перепад давлений создается компрессором 10, сжимающим газообразный хладагент, испаренный из жидкого хладагента в испарителе 8. Газообразный хладагент охлаждается и конденсирует в жидкое состояние в конденсаторе 12. Жидкий хладагент проходит через фильтр 14, который способен улавливать частицы и воду в хладагенте. В расширительном элементе 15 жидкий хладагент подвергается действию перепада давлений для испарения впоследствии из жидкого состояния в испарителе 8. Испаритель 8 находится в тепловом контакте с камерой 6 и таким образом охлаждает камеру 6 при испарении хладагента в испарителе 8.

Холодильная система 4 дополнительно содержит первый запорный клапан 20, расположенный в первом канале 22, проходящем между конденсатором 12 и испарителем 8, т.е. канал 22 также содержит расширительный элемент 15. Первый запорный клапан 20 расположен в первом канале 22 между фильтром 14 и расширительным элементом 15. Первый канал 22 может закрываться посредством первого запорного клапана 20. Первый запорный клапан 20 имеет два отдельных положения, одно полностью закрытое положение и одно полностью открытое положение.

Электродвигатель 24 приводит в действие компрессор 10. Система 26 управления предназначена для регулирования работы холодильной системы 4. Система 26 управления может содержать микропроцессор, запрограммированный для регулирования работы холодильной системы 4. Альтернативно система 26 управления может содержать отдельные электрические компоненты, подсоединенные для регулирования холодильной системы 4. Система 26 управления дополнительно содержит датчик 28 температуры, расположенный в камере 6 и соединенный с электродвигателем 24 для регулирования компрессора 10 и с первым запорным клапаном 20. Контрольные параметры холодильной системы 4 могут быть заданы в системе 26 управления. Альтернативно, по меньшей мере, некоторые контрольные параметры могут быть установлены посредством панели 30 управления.

На фиг. 2 показан способ эксплуатации холодильной системы в соответствии с вариантами осуществления. Холодильная система может быть холодильной системой 4, описанной для фиг. 1. Способ включает:

- установление 100 мгновенной потребности в холоде для камеры 6 на основе перепада между заданной температурой и фактической температурой, усредненной по времени. Заданная температура может быть установлена в системе 26 управления, например, посредством панели 30 управления. Усредненная по времени температура может быть рассчитана системой 26 управления с применением измерений температуры от датчика 28 температуры в камере 6. Указанное установление 100 мгновенного требуемого количества холода может включать установление необходимости включения или выключения холодильной системы 4, т.е. необходимо ли включать компрессор 10 или нет.

- Формирование 102 переменной величины потребности относительно мгновенного требуемого количества холода. Переменной величиной потребности может быть отношение продолжительности включенного состояния компрессора 10 к продолжительности выключенного состояния компрессора 10.

- Фиксирование 104 первого промежутка времени, в течение которого компрессор 10 включен, и второго промежутка времени, в течение которого компрессор 10 выключен, на основе переменной величины потребности. Например, если продолжительность цикла компрессора составляет 20 минут, а переменная величина потребности составляет 40% продолжительности включенного состояния и 60% продолжительности выключенного состояния, первый промежуток времени равен 8 минут, а второй промежуток времени равен 12 минут.

- Включение 106 и выключение 108 компрессора 10 в соответствии с первым и вторым промежутками времени. Система 26 управления выполнена с возможностью включения и выключения компрессора 10 посредством включения и выключения электродвигателя 24.

- Закрытие 110 первого запорного клапана 20 в связи с выключением компрессора 10.

- Открытие 112 первого запорного клапана 20 в связи с включением компрессора 10.

Может уточняться, что в холодильной системе, не содержащей первый запорный клапан, эксплуатируемой в соответствии с этим способом, давление между конденсатором 12 и испарителем 8 постепенно выравнивается посредством расширительного элемента 15 в течение продолжительностей выключенного состояния компрессора, вызывая циклические потери, описанные выше в пунктах 1-4.

Преимущество холодильной системы 4, эксплуатируемой в соответствии с этим способом, заключается в том, что, во-первых, благодаря использованию переменной величины потребности и усредненной по времени температуры обеспечивает работу компрессора 10 при оптимальной продолжительности с точки зрения требуемого количества холода и потребления энергии. Во-вторых, благодаря закрытию и открытию первого запорного клапана 20 можно избежать циклических потерь в холодильной системе 4, по меньшей мере, в значительной степени. Таким образом, способ позволяет эксплуатировать холодильную систему 4 при низком потреблении энергии за счет оптимизации рабочих характеристик и устранения циклических потерь.

Этапы 100-104 способа выполняют соответствующим образом через равные промежутки времени посредством системы 16 управления холодильной системы 4. Этапы 106-112 способа можно выполнять через такие же равные промежутки времени или отличные промежутки времени.

Согласно способу, раскрытому в связи с фиг. 2, можно соответственно заключить, что система 26 управления, показанная на фиг. 1, выполнена с возможностью:

- установления мгновенного требуемого количества холода для камеры 6 на основе перепада между заданной температурой и фактической температурой, усредненной по времени,

- формирования переменной величины потребности относительно мгновенного требуемого количества холода, при этом переменная величина потребности представляет собой отношение продолжительности включенного состояния компрессора 10 к продолжительности выключенного состояния компрессора 10,

- фиксирования первого промежутка времени, в течение которого компрессор 10 включен, и второго промежутка времени, в течение которого компрессор 10 выключен, на основе переменной величины потребности,

- включения и выключения компрессора 10 в соответствии с первым и вторым промежутками времени,

- закрытия первого запорного клапана 20 в связи с выключением компрессора 10, и

- открытия первого запорного клапана 20 в связи с включением компрессора 10.

Компрессор 10 может быть односкоростным компрессором или регулируемым посредством системы 26 управления для работы на постоянной скорости в течение первого промежутка времени. То есть, электродвигатель 24 обладает только одной рабочей скоростью, и система 26 управления выполнена с возможностью включения и выключения электродвигателя 24. Система 26 управления может содержать пусковой конденсатор и/или пусковое реле для запуска компрессора 10 при высоком давлении, поддерживаемым в конденсаторе 12, и на стороне выпуска компрессора за счет закрытия первого запорного клапана 20 в течение второго промежутка времени при выключенном компрессоре 10.

Альтернативно компрессор 10 может быть компрессором с переменной скоростью, регулируемой системой 26 управления для работы на переменной скорости в течение первого промежутка времени. То есть, система управления может управлять электродвигателем 24 как на по меньшей мере двух различных скоростях в течение одного первого промежутка времени, так и альтернативно на постоянной скорости в течение одного первого промежутка времени и на отличной постоянной скорости в течение следующего первого промежутка времени. Согласно последней альтернативе переменная величина потребности согласно способу может сохраняться в заданном интервале. Если переменная величина потребности находится за пределами заданного интервала, постоянная скорость увеличивается или уменьшается в зависимости от того, находится ли переменная величина потребности выше или ниже заданного интервала, в следующем первом промежутке времени. Компрессор с переменной скоростью и его электродвигатель выполнены с возможностью запуска при высоком перепаде давлений между конденсатором 12, т.е. стороной выпуска компрессора 10, и испарителем 8, т.е. стороной впуска компрессора 10.

Компрессор 10, односкоростной или с переменной скоростью, может быть выполнен с возможностью обеспечения холодопроизводительности в диапазоне 10-500 Вт в соответствии со стандартом ASHRAE LBP или стандартом HMBP (при температуре конденсации 55 градусов Цельсия и температуре испарения - 23,3 градуса Цельсия). Более конкретно, в некоторых вариантах применения компрессор 10 может быть выполнен с возможностью обеспечения холодопроизводительности в диапазоне 20-300 Вт в соответствии со стандартом ASHRAE LBP или стандартом HMBP. Совместная продолжительность первого промежутка времени и второго промежутка времени может составлять 1-100 минут, т.е. продолжительность цикла компрессора может составлять 1-100 минут. Более конкретно совместная продолжительность первого промежутка времени и второго промежутка времени может составлять 3-30 минут.

На фиг. 3 показана часть холодильной системы 4 в соответствии с вариантами осуществления. Согласно этим вариантам осуществления предоставлено решение, обеспечивающее запуск компрессора 10, такого как односкоростной компрессор, в условиях низкого перепада давлений, несмотря на высокое давление, преобладающее в конденсаторе 12, расположенном ниже по потоку от компрессора 10. Холодильная система 4 содержит клапанный механизм 32 в канале 34 между компрессором 10 и конденсатором 12. Перепускной канал 36 проходит между стороной выпуска компрессора 10 и стороной впуска компрессора 10. Клапанный механизм 32 содержит обратный клапан 38. Второй запорный клапан 40 расположен в перепускном канале 36. Когда второй запорный клапан 40 открыт, любой перепад давлений между стороной впуска и стороной выпуска компрессора 10 выравнивается практически до давления, преобладающего на стороне впуска компрессора 10. Обратный клапан 38 гарантирует, что высокое давление в конденсаторе 10 не будет выровнено в направлении вверх по потоку от конденсатора 10.

Второй запорный клапан 40 соединен с системой 26 управления холодильной системы 4. Система 26 управления выполнена с возможностью:

- удержания второго запорного клапана 40 в закрытом состоянии в течение первого промежутка времени при работе компрессора 10, и

- открытия второго запорного клапана 40 в течение второго промежутка времени для выравнивания перепада давлений между стороной выпуска и стороной впуска компрессора 10 в течение второго промежутка времени, когда компрессор 10 не работает. Соответственно, способ, показанный на фиг. 2, может дополнительно включать:

- выравнивание 114 перепада давлений между стороной выпуска и стороной впуска компрессора 10 в течение второго промежутка времени.

- Открытие 116 второго запорного клапана 40 в течение второго промежутка времени для достижения указанного выравнивания 114 перепада давлений между стороной выпуска и стороной впуска компрессора 10 в течение второго промежутка времени.

- Удержание 118 второго запорного клапана 40 в закрытом состоянии в течение первого промежутка времени.

На фиг. 4 показана часть холодильной системы 4 в соответствии с вариантами осуществления. Также эти варианты осуществления предоставляют решение, которое обеспечивает запуск компрессора 10 в условиях низкого перепада давлений, несмотря на высокое давление, преобладающее в конденсаторе 12. Холодильная система 4 содержит клапанный механизм 32 в канале 34 между компрессором 10 и конденсатором 12. Перепускной канал 36 проходит между стороной выпуска компрессора 10 и стороной впуска компрессора 10. Посредством перепускного канала 36 любой перепад давлений между стороной впуска и стороной выпуска компрессора 10 можно выровнять практически до давления, преобладающего на стороне впуска компрессора 10. Клапанный механизм 32 содержит 3-ходовой клапан 42. 3-ходовой клапан соединен с перепускным каналом 36.

3-ходовой клапан соединен с системой 26 управления холодильной системы 4. Система 26 управления предназначена для:

- открытия соединения между стороной выпуска компрессора 10 и перепускным каналом 36 и закрытия соединения между компрессором 10 и конденсатором 12 посредством 3-ходового клапана 42 в течение второго промежутка времени, когда компрессор 10 не работает, для выравнивания давления посредством перепускного канала 36, и

- закрытия соединения между стороной выпуска компрессора 10 и перепускным каналом 26 и открытия соединения между компрессором 10 и конденсатором 12 посредством 3-ходового клапана в течение первого промежутка времени, когда компрессор 10 работает.

Соответственно, способ, показанный на фиг. 2, может включать:

- выравнивание 114 перепада давлений между стороной выпуска и стороной впуска компрессора 10 в течение второго промежутка времени, при этом указанное выравнивание 114 перепада давлений включает:

- открытие 120 соединения между стороной выпуска компрессора 10 и перепускным каналом 36 и закрытие 122 соединения между компрессором 10 и конденсатором 12 посредством 3-ходового клапана 42.

Способ может дополнительно включать:

- закрытие 124 соединения между стороной выпуска компрессора 10 и перепускным каналом 36 и открытия 126 соединения между компрессором 10 и конденсатором 12 посредством 3-ходового клапана 42 в течение первого промежутка времени.

Благодаря вариантам осуществления, показанным на фиг. 3 и 4, для компрессора с постоянной скоростью не нужен ни пусковой конденсатор, ни другое средство, обеспечивающее запуск, несмотря на высокое давление, преобладающее в конденсаторе 12. Варианты осуществления, показанные на фиг. 3 и 4, можно применять в холодильных системах 4 в соответствии с фиг. 1 и 5.

На фиг. 5 показана холодильная система 4 в соответствии с вариантами осуществления. Холодильная система 4 содержит испаритель 8, компрессор 10, конденсатор 12 и расширительный элемент 15. Расширительный элемент 15 содержит первый запорный клапан 20, или, другими словами, первый запорный клапан 20 образует часть расширительного элемента 15. Соответственно, когда компрессор 10 работает, а жидкий хладагент испаряется в испарителе 8, первый запорный клапан 20 действует как расширительный клапан для жидкого хладагента. Когда компрессор 10 не работает, первый запорный клапан 20 закрывается, предотвращая циклические потери в холодильной системе 4. Система 26 управления холодильной системы 4 управляет inter alia первым запорным клапаном 20.

Холодильную систему 4 в соответствии с вариантами осуществления можно эксплуатировать согласно способу в соответствии с вариантами осуществления в течение периода времени. С учетом этого в течение других периодов времени холодильную систему 4 можно эксплуатировать согласно другому способу, например, если перепад между заданной температурой и фактической температурой превышает пороговое значение.

Иллюстративные варианты осуществления и компоненты, описанные выше, можно объединять, что очевидно для специалиста в данной области техники. Соответственно, когда в настоящем документе упоминаются некоторые компоненты, относящиеся к компрессору, например пусковой конденсатор, выражение "компрессор" охватывает электродвигатель компрессора.

Хотя изобретение было описано со ссылкой на примеры вариантов осуществления, много разных изменений, модификаций и подобного станут очевидными для специалиста в области техники. Например, обратный клапан 38 согласно вариантам осуществления, показанным на фиг. 3, может быть расположен в канале, проходящем между испарителем 8 и компрессором 10 выше по потоку от перепускного канала 36. Аналогично 3-ходовой клапан 42 согласно вариантам осуществления, показанным на фиг. 4, может быть расположен в канале, проходящем между испарителем 8 и компрессором 10, и может быть соединен со стороной впуска компрессора в перепускном канале 36.

Следовательно, необходимо понимать, что вышеизложенное является наглядным примером различных вариантов осуществления, и изобретение не должно быть ограничено определенными раскрытыми вариантами осуществления, и предполагается, что модификации раскрытых вариантов осуществления, комбинации признаков раскрытых вариантов осуществления, а также других вариантов осуществления включены в объем прилагаемой формулы изобретения.

Как использовано здесь, термин "содержащий" или "содержит" является неограничивающим и включает в себя один или более заявленных признаков, элементов, этапов, компонентов или функций, но не исключает наличия или добавления одного или нескольких дополнительных признаков, элементов, этапов, компонентов, функций или их групп.

Как использовано в настоящем описании, термин "и/или" включает в себя любую комбинацию и все комбинации одного или более соответствующих перечисленных объектов.

Как использовано в настоящем документе, выражение "например", происходящее от латинской фразы "exempli gratia", может быть использовано для введения или уточнения общего примера или примеров ранее упомянутого объекта, и не предназначено для ограничения подобного объекта. Как использовано здесь, сокращение "т.е." может быть использовано для уточнения определенного объекта из более общего перечисления.

Используемая здесь терминология предназначена лишь для описания определенных вариантов осуществления и не предназначена для ограничения изобретения. Как использовано в настоящем описании, предполагается, что формы единственного числа также включают в себя множественное число, если в контексте явно не указано иначе.

Если не указано иначе, все термины (включая технические и научные термины), используемые здесь, имеют общепринятое значение, используемое специалистами в области техники, к которой относится данное изобретение. Также следует понимать, что термины, такие как определены в распространенных словарях, должны трактоваться как обладающие значением, согласующимся с их значением в контексте соответствующей области техники, и не будут трактоваться в идеализированном или чрезмерно формальном значении, если здесь явным образом не указано иначе.

Следует понимать, что, несмотря на то, что термины "первый", "второй", "третий" и т.д. могут быть использованы в настоящей заявке для описания различных элементов, компонентов, областей, слоев и/или участков, данные элементы, компоненты, области, слои и/или участки не должны быть ограничены данными терминами. Эти термины использованы лишь для того, чтобы отличать один элемент, компонент, область, слой или участок от другого элемента, компонента, области, слоя или участка. Таким образом, первый элемент, компонент, область, слой или участок, описанные здесь, могут быть названы вторым элементом, компонентом, областью, слоем или участком, не выходя за пределы идеи настоящего изобретения.

Группа изобретений относится к эксплуатации холодильной системы, где холодильная система содержит испаритель, выполненный с возможностью расположения в тепловом контакте с охлаждаемой камерой, компрессор, конденсатор, расширительный элемент и каналы. Каналы соединяют испаритель, компрессор, конденсатор и расширительный элемент. Способ включает определение мгновенного требуемого количества холода для камеры на основе перепада между заданной температурой и фактической температурой, усредненной по времени. Далее формирование переменной величины потребности относительно мгновенного требуемого количества холода. Переменная величина потребности представляет собой отношение продолжительности включенного состояния компрессора к продолжительности выключенного состояния компрессора. Фиксирование первого промежутка времени, в течение которого компрессор включен, и второго промежутка времени, в течение которого компрессор выключен на основе переменной величины потребности. Включение и выключение компрессора в соответствии с первым и вторым промежутком времени. Также холодильная система содержит первый запорный клапан, расположенный в канале, проходящем между конденсатором и испарителем, при этом способ включает закрытие первого запорного клапана в связи с выключением компрессора и открытие первого запорного клапана в связи с включением компрессора. Технический результат заключается в дополнительном снижении потребления энергии в холодильных системах. 2 н. и 35 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ эксплуатации холодильной системы (4), где холодильная система (4) содержит:
испаритель (8), выполненный с возможностью расположения в тепловом контакте с охлаждаемой камерой (6), компрессор (10), конденсатор (12), расширительный элемент (15) и каналы, взаимно соединяющие испаритель (8), компрессор (10), конденсатор (12) и расширительный элемент (15), при этом способ включает:
- определение (100) мгновенного требуемого количества холода для камеры (6) на основе перепада между заданной температурой и фактической температурой, усредненной по времени
- формирование (102) переменной величины потребности относительно мгновенного требуемого количества холода, при этом переменная величина потребности представляет собой отношение продолжительности включенного состояния компрессора (10) к продолжительности выключенного состояния компрессора (10),
- фиксирование (104) первого промежутка времени, в течение которого компрессор (10) включен, и второго промежутка времени, в течение которого компрессор (10) выключен, на основе переменной величины потребности, и включение (106) и выключение (108) компрессора (10) в соответствии с первым и вторым промежутком времени,
отличающийся тем, что
холодильная система (4) содержит первый запорный клапан (20), расположенный в канале, проходящем между конденсатором (12) и испарителем (8), при этом способ включает:
- закрытие (110) первого запорного клапана (20) в связи с выключением (108) компрессора (10), и
- открытие (112) первого запорного клапана (20) в связи с включением (106) компрессора (10).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что холодильная система (4) содержит камеру (6), при этом камера (6) предназначена для хранения продуктов питания в домашних условиях.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что компрессор (10) является односкоростным компрессором, регулируемым посредством системы управления для работы на постоянной скорости в течение первого промежутка времени.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что компрессор (10) является односкоростным компрессором, регулируемым посредством системы управления для работы на постоянной скорости в течение первого промежутка времени.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что холодильная система (4) дополнительно содержит клапанный механизм (32) в канале между компрессором (10) и конденсатором (12), и
перепускной канал (36), проходящий между стороной выпуска компрессора (10) и стороной впуска компрессора (10), и при этом способ дополнительно включает:
- выравнивание (114) перепада давлений между стороной выпуска и стороной впуска компрессора (10) в течение второго промежутка времени.

6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что холодильная система (4) дополнительно содержит клапанный механизм (32) в канале между компрессором (10) и конденсатором (12), и
перепускной канал (36), проходящий между стороной выпуска компрессора (10) и стороной впуска компрессора (10), и при этом способ дополнительно включает:
- выравнивание (114) перепада давлений между стороной выпуска и стороной впуска компрессора (10) в течение второго промежутка времени.

7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что клапанный механизм (32) содержит обратный клапан (38), и при этом холодильная система (4) дополнительно содержит второй запорный клапан (40), расположенный в перепускном канале (36), и при этом способ дополнительно включает:
- удержание (118) второго запорного клапана (40) в закрытом состоянии в течение первого промежутка времени, и
- открытие (116) второго запорного клапана (40) в течение второго промежутка времени для достижения указанного выравнивания (114) перепада давлений.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что клапанный механизм (32) содержит обратный клапан (38), и при этом холодильная система (4) дополнительно содержит второй запорный клапан (40), расположенный в перепускном канале (36), и при этом способ дополнительно включает:
- удержание (118) второго запорного клапана (40) в закрытом состоянии в течение первого промежутка времени, и
- открытие (116) второго запорного клапана (40) в течение второго промежутка времени для достижения указанного выравнивания (114) перепада давлений.

9. Способ по п. 5, отличающийся тем, что клапанный механизм (32) содержит 3-ходовой клапан (42), при этом 3-ходовой клапан (42) соединен с перепускным каналом (36), и при этом указанное выравнивание (114) перепада давлений включает:
- открытие (120) соединения между стороной выпуска компрессора (10) и перепускным каналом (36) и закрытие (122) соединения между компрессором (10) и конденсатором (12) посредством 3-ходового клапана (42), и при этом способ дополнительно включает:
- закрытие (124) соединения между стороной выпуска компрессора (10) и перепускным каналом (36) и открытие (126) соединения между компрессором (10) и конденсатором (12) посредством 3-ходового клапана (42) в течение первого промежутка времени.

10. Способ по п. 6, отличающийся тем, что клапанный механизм (32) содержит 3-ходовой клапан (42), при этом 3-ходовой клапан (42) соединен с перепускным каналом (36), и при этом указанное выравнивание (114) перепада давлений включает:
- открытие (120) соединения между стороной выпуска компрессора (10) и перепускным каналом (36) и закрытие (122) соединения между компрессором (10) и конденсатором (12) посредством 3-ходового клапана (42), и при этом способ дополнительно включает:
- закрытие (124) соединения между стороной выпуска компрессора (10) и перепускным каналом (36) и открытие (126) соединения между компрессором (10) и конденсатором (12) посредством 3-ходового клапана (42) в течение первого промежутка времени.

11. Способ по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что расширительный элемент (15) содержит капиллярную трубку (16).

12. Способ по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что первый запорный клапан (20) образует часть расширительного элемента (15).

13. Способ по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что совместная продолжительность первого промежутка времени и второго промежутка времени составляет 1-100 минут.

14. Способ по п. 11, отличающийся тем, что совместная продолжительность первого промежутка времени и второго промежутка времени составляет 1-100 минут.

15. Способ по п. 12, отличающийся тем, что совместная продолжительность первого промежутка времени и второго промежутка времени составляет 1-100 минут.

16. Способ по любому из пп. 1-10, 14, 15, отличающийся тем, что компрессор (10) выполнен с возможностью обеспечения холодопроизводительности в диапазоне 10-500 Вт согласно стандарту ASHRAE LBP или стандарту HMBP.

17. Способ по п. 11, отличающийся тем, что компрессор (10) выполнен с возможностью обеспечения холодопроизводительности в диапазоне 10-500 Вт согласно стандарту ASHRAE LBP или стандарту HMBP.

18. Способ по п. 12, отличающийся тем, что компрессор (10) выполнен с возможностью обеспечения холодопроизводительности в диапазоне 10-500 Вт согласно стандарту ASHRAE LBP или стандарту HMBP.

19. Способ по п. 13, отличающийся тем, что компрессор (10) выполнен с возможностью обеспечения холодопроизводительности в диапазоне 10-500 Вт согласно стандарту ASHRAE LBP или стандарту HMBP.

20. Холодильник, содержащий камеру (6), охлаждаемую холодильной системой (4), регулируемой посредством системы (26) управления, при этом холодильная система (4) содержит:
испаритель (8), находящийся в тепловом контакте с камерой (6), компрессор (10), конденсатор (12), расширительный элемент (15) и каналы, взаимно соединяющие испаритель (8), компрессор (10), конденсатор (12) и расширительный элемент (15), и при этом система (26) управления выполнена с возможностью:
- установления мгновенного требуемого количества холода для камеры (6) на основе перепада между заданной температурой и фактической температурой, усредненной по времени,
- формирования переменной величины потребности относительно мгновенного требуемого количества холода, при этом переменная величина потребности представляет собой отношение продолжительности включенного состояния компрессора (10) к продолжительности выключенного состояния компрессора (10),
- фиксирования первого промежутка времени, в течение которого компрессор (10) включен, и второго промежутка времени, в течение которого компрессор (10) выключен, на основе переменной величины потребности, и
- включения и выключения компрессора (10) в соответствии с первым и вторым промежутками времени,
отличающийся тем, что
холодильная система (4) содержит первый запорный клапан (20), расположенный в канале, проходящем между конденсатором (12) и испарителем (8), и при этом система (26) управления дополнительно выполнена с возможностью:
- закрытия первого запорного клапана (20) в связи с выключением компрессора (10), и
- открытия первого запорного клапана (20) в связи с включением компрессора (10).

21. Холодильник по п. 20, отличающийся тем, что камера (6) предназначена для хранения продуктов питания в домашних условиях.

22. Холодильник по любому из пп. 20 или 21, отличающийся тем, что компрессор (10) является односкоростным компрессором, регулируемым посредством системы (26) управления для работы на постоянной скорости в течение первого промежутка времени.

23. Холодильник по п. 22, отличающийся тем, что холодильная система (4) дополнительно содержит клапанный механизм (32) в канале между компрессором (10) и конденсатором (12), и при этом перепускной канал (36) проходит между стороной выпуска компрессора (10) и стороной впуска компрессора (10).

24. Холодильник по п. 23, отличающийся тем, что клапанный механизм (32) содержит обратный клапан (38), а холодильная система (4) дополнительно содержит второй запорный клапан (40), расположенный в перепускном канале (36), и при этом система (26) управления выполнена с возможностью:
- удержания второго запорного клапана (40) в закрытом состоянии в течение первого промежутка времени, и
- открытия второго запорного клапана (40) в течение второго промежутка времени для выравнивания перепада давлений между стороной выпуска и стороной впуска компрессора (10) в течение второго промежутка времени.

25. Холодильник по п. 23, отличающийся тем, что клапанный механизм (32) содержит 3-ходовой клапан (42), при этом 3-ходовой клапан (42) соединен с перепускным каналом (36), и при этом система (26) управления выполнена с возможностью:
- открытия соединения между стороной выпуска компрессора (10) и перепускным каналом (36) и закрытия соединения между компрессором (10) и конденсатором (12) посредством 3-ходового клапана (42) в течение второго промежутка времени, и
- закрытия соединения между стороной выпуска компрессора (10) и перепускным каналом (36) и открытия соединения между компрессором (10) и конденсатором (12) посредством 3-ходового клапана (42) в течение первого промежутка времени.

26. Холодильник по п. 20, отличающийся тем, что компрессор (10) является компрессором с переменной скоростью, регулируемой посредством системы (26) управления для работы на переменной скорости в течение первого промежутка времени.

27. Холодильник по п. 21, отличающийся тем, что компрессор (10) является компрессором с переменной скоростью, регулируемой посредством системы (26) управления для работы на переменной скорости в течение первого промежутка времени.

28. Холодильник по любому из пп. 20, 21, 23-27, отличающийся тем, что расширительный элемент (15) содержит капиллярную трубку (16).

29. Холодильник по п. 22, отличающийся тем, что расширительный элемент (15) содержит капиллярную трубку (16).

30. Холодильник по любому из пп. 20, 21, 23-27, отличающийся тем, что первый запорный клапан (20) образует часть расширительного элемента (15).

31. Холодильник по п. 22, отличающийся тем, что первый запорный клапан (20) образует часть расширительного элемента (15).

32. Холодильник по любому из пп. 20, 21, 23-27, 29, 31, отличающийся тем, что холодильная система (4) содержит фильтр (14), расположенный в канале между конденсатором (12) и расширительным элементом (15).

33. Холодильник по п. 22, отличающийся тем, что холодильная система (4) содержит фильтр (14), расположенный в канале между конденсатором (12) и расширительным элементом (15).

34. Холодильник по п. 28, отличающийся тем, что холодильная система (4) содержит фильтр (14), расположенный в канале между конденсатором (12) и расширительным элементом (15).

35. Холодильник по п. 30, отличающийся тем, что холодильная система (4) содержит фильтр (14), расположенный в канале между конденсатором (12) и расширительным элементом (15).

36. Холодильник по п. 32, отличающийся тем, что первый запорный клапан (20) расположен в канале между фильтром (14) и расширительным элементом (15).

37. Холодильник по любому из пп. 33-35, отличающийся тем, что первый запорный клапан (20) расположен в канале между фильтром (14) и расширительным элементом (15).