一种电冰箱及其制冷系统的控制方法与流程

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种电冰箱及其制冷系统的控制方法。

背景技术：

目前，电冰箱的制冷系统可以分为单循环系统、双循环系统以及三循环系统等。普通的冰箱一般采用单循环系统。

如图1所示为单循环系统的结构示意图，在单循环系统中，制冷剂只按照一条循环路线进行，先经过一个间室后再经过另一个间室，不能选择经过其中一个间室进入压缩机再进行循环。单循环系统中毛细管固定，间室温度控制为设定温度的正负2℃范围内。

如图2所示为双循环系统的结构示意图，双循环系统中有一个三通电磁阀，通过该电磁阀的切换，可以实现制冷剂流经冷藏和冷冻蒸发器，或者不流经冷藏蒸发器只流经冷冻蒸发器。因此，双循环系统可以实现冷藏室和冷冻室的单独制冷。双循环系统中毛细管固定，间室温度控制为设定温度的正负2℃范围内。

如图3所示为三循环系统的结构示意图，三循环系统中有两个三通电磁阀，通过电磁阀的切换，可以实现制冷剂流经冷藏和冷冻蒸发器，或者流经变温和冷冻蒸发器，或者仅流经冷冻蒸发器。因此，三循环系统可以实现冷藏和冷冻室的单独调节。三循环系统中毛细管固定，间室温度控制为设定温度的正负2℃范围内。

目前，制冷系统采用固定毛细管进行节流和降压，使得转速越高蒸发温度越低，或者，转速越低蒸发温度越高，无法实现制冷量和制冷温度的双向可控。冰箱间室温度的控制都是高于设定温度2℃开机制冷，低于设定温度2摄氏度时停止制冷，而且制冷时，冷风温度在零下二十度甚至二十几度，对冷藏室尤其是风口处需要保鲜的食品而言，一会被冷冻，一会又被解冻，根本谈不上保鲜。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种电冰箱及其制冷系统的控制方法，用以实现制冷量和制冷温度的双向可控，以控制冷冻室和冷藏室温度在小范围内波动。

本发明实施例提供的具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种电冰箱，所述电冰箱的制冷系统包括通过管路依次连接的压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、电子膨胀阀、冷冻蒸发器、冷藏蒸发器，所述冷藏蒸发器通过回气管与所述压缩机的吸气口连接。

可能的实施方式中，所述电子膨胀阀设置在所述冷藏蒸发器室内。

可能的实施方式中，所述毛细管与所述回气管并行接触设置实现换热。

可能的实施方式中，所述控制电路采用12位的模拟数字AD转换器对采样获得的温度值进行模数转换。

第二方面，本发明实施例提供了一种任一所述的电冰箱制冷系统的控制方法，包括：

获取冷冻室温度和冷藏室温度；

若确定所述冷藏室温度满足冷藏室精确温控条件，所述冷冻室温度满足冷冻室精确温控条件后，控制压缩机转速直至冷冻室温度达到第一预设温度，再控制电子膨胀阀开度直至冷藏室温度达到第二预设温度。

可能的实施方式中，所述控制压缩机转速直至冷冻室温度达到第一预设温度，包括：

调整压缩机转速使冷冻蒸发器温度上升，以使冷冻室温度下降或上升速度下降，直至所述冷冻室温度达到所述第一预设温度。

可能的实施方式中，所述控制压缩机转速直至冷冻室温度达到第一预设温度之后，所述方法还包括：

调整压缩机转速使冷冻蒸发器温度上升速度接近零值。

可能的实施方式中，所述控制电子膨胀阀开度直至冷藏室温度达到第二预设温度之后，所述方法还包括：

若确定冷藏室温度达到所述第二预设温度，调整所述电子膨胀阀开度直至冷冻蒸发器温度上升速度接近零值。

可能的实施方式中，所述方法还包括：

若确定所述冷藏室温度不满足冷藏室精确温控条件，且所述冷冻室温度满足冷冻室精确温控条件，调整压缩机转速和电子膨胀阀开度以及冷冻风机转速，使冷冻室温度不下降，且使冷藏蒸发器室出口风温达到最低温度限制值。

可能的实施方式中，所述冷冻室精确温控条件为:所述冷冻室温度与所述第一预设温度的差值小于第一预设阈值；

所述冷藏室精确温控条件为:所述冷藏室温度与所述第二预设温度的差值小于第二预设阈值。

基于上述技术方案，本发明实施例中，通过在毛细管的输出口和冷冻蒸发器之间设置电子膨胀阀，在控制过程中若确定冷藏室温度满足冷藏室精确温控条件，冷冻室温度满足冷冻室精确温控条件，则控制压缩机转速直至冷冻室温度达到第一预设温度，再调整电子膨胀阀的开度直至冷藏室温度达到第二预设温度，实现了制冷量和制冷温度的双向可控，并能够控制冷冻室和冷藏室温度在设定温度附近小范围内波动。

附图说明

图1为现有的单循环系统的结构示意图；

图2为现有的双循环系统的结构示意图；

图3为现有的三循环系统的结构示意图；

图4为本发明实施例中冰箱的制冷系统结构示意图；

图5为本发明实施例中电冰箱的控制电路对制冷系统的控制过程示意图；

图6为本发明实施例中温度波动范围控制效果对比示意图；

图7为本发明实施例中温度控制的过程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中提供一种电冰箱，如图4所示，所述电冰箱的制冷系统包括通过管路依次连接的压缩机401、冷凝器402、干燥过滤器403、毛细管404、电子膨胀阀405、冷冻蒸发器406、冷藏蒸发器407，其中，冷藏蒸发器407通过回气管408与压缩机401的吸气口连接。

其中，毛细管404的输出口与电子膨胀阀405相连，电子膨胀阀405的输出口与冷冻蒸发器406相连，冷冻蒸发器406的输出口与冷藏蒸发器407相连，冷藏蒸发器407的输出口与回气管408相连，回气管408与压缩机401的吸气口相连，控制电路与电子膨胀阀405的控制端连接。

其中，控制电路还与压缩机、冷藏风机、冷冻风机、冷冻温度传感器、冷藏温度传感器、冷藏蒸发器室温度传感器、冷冻蒸发器室温度传感器、冷藏蒸发器室出口温度传感器相连。

本发明实施例中，冷藏蒸发风机与冷冻蒸发风机均为宽调速范围的调速风机，即至少最低风速小于普通风机的最低风速。

一个具体实施方式中，电子膨胀阀405设置在冷藏蒸发器407室内。该方式可以有效避免由于毛细管出来的冷媒温度高，将多余的热量带入冷冻蒸发器内，以进一步提高制冷系统的制冷效率。

一个具体实施方式中，毛细管与回气管并行接触设置实现换热，具体地，毛细管与所述回气管并行焊接在一起。该方式可以利用回气管的低温度对毛细管中的冷媒进行降温，以进一步提高制冷系统的制冷效率，降低通过毛细管带入到冷藏蒸发器中的多余热量。

本发明实施例中，为了能够达到对冷冻室和冷藏室中温度的精细控制，控制电路采用12位的模拟数字(AD)转换器对采样获得的温度值进行模数转换，提高温度检测精度和准确度。

本发明实施例所提供的制冷系统与一般的单循环制冷系统相比，将毛细管根据最大流量需求减短，在毛细管与冷冻蒸发器之间插入一只电子膨胀阀以满足进一步节流的需要,电子膨胀阀放在冷藏蒸发器室,而电子膨胀阀的出口接冷冻蒸发器,即冷媒先进入冷冻蒸发器,再进入冷藏蒸发器，尽管这是一个单循环制冷系统的接法，但可以实现比双系统更加灵活精细的制冷效果控制。

一个具体实施例中，控制电路采用运算速度较快的ARM处理器作为系统的运算控制核心，采用12位AD转换器，使控制范围的温度分辨率达到0.05摄氏度以下，以便准确测试出间室温度变化趋势。

本发明实施例中，控制电路通过调整压缩机转速、电子膨胀阀开度(即流量)以及冷冻风机转速，控制制冷系统的蒸发温度和制冷量，利用控制制冷系统的过热特性，控制冷藏蒸发器的送风温度，使冷藏室可以工作在均匀“暖冷风”吹拂的制冷或保温状态。

具体地，电冰箱的控制电路对制冷系统的控制过程如图5所示，具体如下：

步骤501：获取冷冻室温度和冷藏室温度。

具体地，分别获取冷藏室温度传感器、冷冻室温度传感器、冷冻蒸发器室温度传感器、冷藏蒸发器室出口温度传感器采集获得的温度。

其中，冷冻室温度由位于冷冻室内的冷冻室温度传感器检测获得，冷藏室温度由位于冷藏室内的冷藏室温度传感器检测获得。

步骤502：若确定冷藏室温度满足冷藏室精确温控条件，冷冻室温度满足冷冻室精确温控条件后，控制压缩机转速直至冷冻室温度达到第一预设温度，再控制电子膨胀阀开度直至冷藏室温度达到第二预设温度。

一个具体实施中，根据所述冷冻室温度和所述冷藏室温度，控制压缩机转速、电子膨胀阀开度、冷冻风机转速和/或冷藏风机转速，以使得冷藏室和冷冻室温度在设定温度附近小幅度波动，例如在设定温度正负0.5度范围内波动。

本发明实施例中，定义冷冻室的精确温控条件为：当前检测到的冷冻室温度与第一预设温度的差值小于第一预设阈值，例如，当前检测到的冷冻室温度与第一预设温度的差值小于0.5℃。定义冷藏室的精确温控条件为：当前检测到的冷藏室温度与第二预设温度的差值小于第二预设阈值，例如，当前检测到的冷藏室温度与第二预设温度的差值小于0.5℃。

其中，第一预设温度的值与第二预设温度的值可以相同也可以不同。第一预设阈值与第二预设阈值可以相同也可以不同。

本发明实施例中，根据冷冻室温度和所述冷藏室温度，采用不同的控制压缩机转速、电子膨胀阀开度、冷冻风机转速和/或冷藏风机转速的方案，具体包括但不限于以下几种具体实施方案：

具体实施方案一，若确定冷藏室温度满足冷藏室精确温控条件，冷冻室温度满足冷冻室精确温控条件后，调整压缩机转速使冷冻蒸发器温度上升，以使冷冻室温度下降或上升速度下降，直至所述冷冻室温度达到所述第一预设温度，从而实现对冷冻室温度的精细控制。

一个具体实施方式中，控制压缩机转速直至冷冻室温度达到第一预设温度之后，进一步调整压缩机转速使冷冻蒸发器温度上升速度接近零值。

具体实施方案二，控制电子膨胀阀开度直至冷藏室温度达到第二预设温度之后，若确定冷藏室温度达到第二预设温度，调整电子膨胀阀开度直至冷冻蒸发器温度上升速度接近零值，从而实现对冷藏室温度的精细控制。

具体实施方案三，若确定冷藏室温度不满足冷藏室精确温控条件，且冷冻室温度满足冷冻室精确温控条件，调整压缩机转速和电子膨胀阀开度以及冷冻风机转速，使冷冻室温度不下降，且使冷藏蒸发器室出口风温达到最低温度限制值，从而使得冷藏室的吹风温度相对较高，满足冷藏室“暖冷风”控制温度的目的，不会使得保鲜食品因为温度过低而冻坏。

一个具体实施方式中，控制电路确定冷藏室温度满足精细温控条件，且确定冷冻室温度满足精细温控条件，降低压缩机转速，使冷冻蒸发器蒸发温度升高，且使冷冻蒸发器蒸发温度低于冷冻室当前温度，降低电子膨胀阀开度，降低冷冻风机转速以及降低冷藏风机转速，检测冷冻室温度下降速度且确定冷冻室温度下降速度逐渐减小，直至检测冷冻室温度接近于预设温度且冷冻室温度下降速度接近于零值并使冷冻室温度波动小于预设值(如0.5℃)，从而实现对冷冻室温度的精细控制。通过配合对电子膨胀阀开度的控制，对冷藏蒸发器室出口风温度进行控制(实际是通过控制冷藏蒸发器的过热度实现的),确定冷藏室温度下降速度逐渐减小。重复该过程，直至检测冷藏室温度接近于预设温度且冷藏室温度下降速度接近于零值。从而实现对冷藏室温度的精细控制。总之,当冷藏室和冷冻室温度接近预设温度时,通过控制压缩机转速、电子膨胀阀开度、冷冻风机和冷藏风机转速，可以控制冷冻室和冷藏室温度在较小范围内波动，制冷功率也在较小范围内波动。

一个具体实施方式中，控制电路确定冷藏室温度满足精细温控条件，且在冷冻室温度不满足精细温控条件的情况下调整压缩机转速，使冷冻室温度下降，以保证冷冻室快速制冷，使冷冻室温度快速下降以快速达到精细温控条件。调整压缩机转速和电子膨胀阀开度，使冷藏蒸发器温度上升，使冷藏室温度下降速度降低直至达到冷藏室设定温度，冷藏室温度下降速度变为0并维持在冷藏室设定温度附近小幅度波动。

一个具体实施方式中，控制电路确定冷藏室温度不满足精细温控条件，且确定冷冻室温度满足精细温控条件，调整压缩机转速以及调整冷冻室风机转速，使冷冻室暂停制冷或以能够维持冷冻室温度不变的最小制冷量制冷，以及调整电子膨胀阀开度，使冷藏室蒸发器室出口的冷风温度接近预设的最低温度限制值，以使冷藏室快速制冷以迅速达到精细温控条件，且保证冷藏室蒸发器室出口的冷风温度接近预设的最低温度限制值，不会使得保鲜食品因为温度过低而冻坏。该实施方式中，通过调整电子膨胀阀开度，可以控制冷藏蒸发器和冷冻蒸发器的蒸发温度，使得冷藏室出风口温度不低于预设的最低温度限制值，从而使得冷藏室的吹风温度相对较高，满足冷藏室“暖冷风”控制温度的目的。

该具体实施方式中，控制电路确定当前检测的冷藏室温度满足精细温控条件，降低电子膨胀阀开度，降低冷冻风机转速以及降低冷藏风机转速，使冷藏室蒸发器室出口温度上升，且使冷藏室蒸发器室出口温度低于冷藏室温度，检测冷藏室温度下降速度且确定冷藏室温度下降速度逐渐减小，直至冷藏室温度达到预设温度并使冷藏室温度波动小于预设值。重复该过程，直至冷藏室温度接近于设定温度时，调整电子膨胀阀开度、冷冻风机转速以及冷藏风机转速，使冷藏室温度的下降速度接近零值。通过对电子膨胀阀开度的控制，可以控制冷藏室温度在较小范围内波动，制冷功率也在较小范围内波动，实现对冷藏室温度的精细温度控制。

本发明实施例中，控制电路对冷冻室的精细温控过程为：当冷冻室温度接近设定温度时，如冷冻室实测温度与设定温度的差值小于1℃时，降低压缩机转速，使冷冻蒸发器蒸发温度升高(冷冻蒸发器蒸发温度要低于冷冻室当前温度)，检测冷冻室温度下降速度，确认冷冻室温度仍下降但下降速度低于之前速度。重复该测试、调整的过程，使冷冻室实测温度接近设定温度时，冷冻室温度的下降速度接近于“0”。

本发明实施例中，如果冷冻室进入精细温控过程时冷藏室还没有满足精细温控的条件时，例如该条件为冷藏室实测温度与设定温度的差值小于1℃，则不进行压缩机转速调整，而调冷冻室风机转速，使冷冻室暂停制冷(即冷冻室温度下降速度接近“0”)；调整电子膨胀阀开度，使冷藏室蒸发器室出风口冷风温度接近最冷限制值(该值是保证冷藏室养鲜的最低吹风温度)，使冷藏室温度快速达到“规定的调整制冷速度的温度如冷藏室实测温度比设定温度高1摄氏度”以便进行冷藏室温度精细控制。

本发明实施例中，控制电路对冷藏室的精细温控过程为：当冷藏室温度满足规定的精细温控条件时，例如，该条件为冷藏室实测温度与设定温度的差值小于1℃，调节电子膨胀阀，使冷藏室蒸发器室出口温度上升(冷藏室蒸发器室出口温度不能高于冷藏室的实测温度)，检测冷藏室温度下降速度，确认冷藏室温度下降速度有所下降。重复该测试、调整的过程，使冷藏室温度达到设定温度时，冷藏室温度的下降速度接近于“0”。

本发明实施例中，如果冷藏室精细控温调试影响到冷冻室精细控温，则微调压缩机转速和冷冻风机转速，使冷冻室和冷藏室精细控温兼顾平衡。

本发明实施例所提供的制冷系统控制过程可以适用于风冷冰箱、直冷冰箱以及风直冷冰箱等多种类型的冰箱。

本发明实施中，压缩机为变频压缩机。

本发明实施例中，通过对压缩机转速的控制、电子膨胀阀流量的控制以及风速的控制，调节制冷量、蒸发温度以及蒸发器的温度，采用高分辨率的温度采样电路，实现冷冻室和冷藏室温度的低波动控制，同时实现冷藏室“暖冷风”制冷保鲜的功能。

本发明实施例，在成本增加有限的情况下，实现了对间室温度的低波动控制，同时实现了冷藏室“暖冷风”制冷保鲜的功能，并可进一步降低标称耗电量，也可以在任何情况下实现耗电以及制冷速度等的最优控制。并且，通过控制电路调整电子膨胀阀开度，在冷藏室温度达到预设温度并使冷藏室温度波动小于预设值的情况下，可以使得冷藏室出风口的冷风温度接近冷藏室预设位置，提高保鲜效果。

相对于现有的固定毛细管变频系统的方式，本发明实施例通过电子膨胀阀可以实现压缩机转速和蒸发温度的同时可调。并且，本发明实施例可以实现间室温度在小范围内的波动控制，例如图6左侧所示为现有固定毛细管变频系统的温度波动范围示意图，图6右侧所示为本发明实施例采用电子膨胀阀后实现的间室温度波动范围示意图，可见温度波动范围明显缩小。同时，本发明实施例可以实现冷藏室温度冷风温度为零下5℃及以上，实现鲜嫩食品保鲜。

以下结合图7对冷藏室和冷冻室进行精确温控的整个过程进行具体说明。

步骤701：判断冷藏室温度是否达到精确温控条件，若是，执行步骤702，否则，执行步骤711；

步骤702：判断冷冻室温度是否达到精确温控条件，若是，执行步骤703，否则，执行步骤707；

步骤703：判断冷冻室温度是否达到第一预设温度，若是，执行步骤704，否则，执行步骤705；

步骤704：判断冷冻室温度下降速度是否接近于零值，若是，执行步骤707，否则，执行步骤706；

步骤705：调整压缩机转速使冷冻蒸发器温度上升以达到使冷冻室温度下降或使冷冻室温度上升速度接近于零值，转去执行步骤707；

步骤706：调整压缩机转速使冷冻蒸发器温度上升速度接近于零值，707执行步骤；

步骤707：判断冷藏室温度是否达到设定温度，若是，执行步骤708，否则，执行步骤709；

步骤708：判断冷藏室温度下降速度是否接近于零值，若是，结束；若不是，执行步骤710；

步骤709：调整电子膨胀阀开度，使冷藏蒸发器室出口风温度上升，以使冷藏室温度下降或使冷藏室温度上升速度下降，结束；

步骤710：调整电子膨胀阀开度，使冷冻蒸发器温度上升速度接近零值，结束；

步骤711：判断冷冻室是否达到精确温控条件，若是，执行步骤712，否则，结束；

步骤712：调整压缩机转速和电子膨胀阀开度以及冷冻风机转速，使冷冻司温度不下降，使冷藏蒸发器室出口风温达到最低温度限制值，冷藏快速制冷，结束。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。