具有高冷冻能力的制冷器具的制作方法

1.本发明涉及一种制冷器具。特别地，本发明涉及一种制冷器具，该制冷器具具有：保鲜食品隔室，该保鲜食品隔室被配置用于在高于零摄氏度的第一目标温度下储存食物；以及冷冻隔室，该冷冻隔室被配置用于在低于零摄氏度的第二目标温度下储存食物。


背景技术：

2.常规的制冷器具(比如家用冰箱)通常具有保鲜食品隔室和冷冻隔室或区域两者。保鲜食品隔室是储存比如水果、蔬菜和饮料等食物的地方，而冷冻隔室是储存要保持冷冻状态的食物的地方。典型的冰箱包括在低于冰点的温度下操作的冷冻隔室，以及在环境温度(即，冰箱柜外部的空间中的温度)与冰点之间的温度下操作的保鲜食品隔室。出于生成冷空气并且将其分散到制冷腔室中的目的，冰箱设置有冷却/制冷系统。制冷系统通常将保鲜食品隔室保持在约0℃和高于0℃(比如2℃与10℃之间)的温度，并且将冷冻隔室保持在较低温度，比如通常低于0℃(比如在0℃与-20℃之间)的温度。制冷系统可以包括标准压缩机或变速压缩机(vsc)、冷凝器、冷凝器风扇、串联连接并且充有制冷剂的蒸发器，以及蒸发器风扇。蒸发器风扇使冷却空气循环通过冷藏隔室并且提高热传递效率。
3.冷却空气可以被分流、通道输送、管道输送并且然后被递送到冷冻隔室中以建立冷冻隔室温度，其中，冷却空气的一部分进一步被引导到保鲜食品隔室以保持期望的保鲜食品隔室温度。冷却空气被引导通过与冷却系统以及冷冻隔室和保鲜食品隔室两者流体连通的通路(例如，冷却空气通道或空气管道)。风门或挡板可以布置在通路内以选择性地允许冷却空气进入冷冻隔室和保鲜食品隔室中的一个、另一个或两者。
4.冰箱可以包括电子控制系统以控制制冷部件，比如压缩机、冷凝器、蒸发器等。控制系统可以使用若干因素(比如冷冻隔室和保鲜食品隔室的温度、环境温度、温度上限和温度下限等)，以便例如改变制冷部件的参数，比如接通和关闭压缩机，或者压缩机、冷凝器风扇和蒸发器风扇的速度。温度传感器可以设置在冰箱的内部和外部，以测量冷冻隔室和保鲜食品隔室内的温度以及环境温度。
5.一些多隔室冰箱仅具有一个自动控制的隔室(例如，“主”)，而其他隔室被指定为从属或“从”。在一些布置中，通过手动移动将空气分配到隔室的机械风门或挡板来调整从隔室中的温度。在具有手动风门(或无风门)的器具中使用变速压缩机(vsc)的努力当前限于窄的速度范围，这降低了vsc在能耗方面的潜在优势。例如，难以将vsc应用于具有机械风门的单回路系统，因为vsc将不会补偿环境温度变化。由于速度变化会影响隔室之间的温度平衡，所以“从”隔室的温度控制通常需要用于调整风门位置的用户操作，这导致较差的用户体验。另一个解决方案是使用自动风门，这会增加成本。因此，期望提供一种解决这些问题的节能温度控制方法。
6.此外，us 20140165632描述了一种操作包括变速蒸发器风扇的制冷系统的方法。该方法包括为保鲜食品隔室和冷冻隔室提供设定点温度的步骤。测量保鲜食品隔室和冷冻隔室的温度。确定保鲜食品隔室温度误差和冷冻食品隔室温度误差，并且然后使用这两个
误差温度来确定对冷空气的相应隔室需求。然后可以相应地设置风扇的速度。
7.一直希望改进制冷器具。因此，存在着对于改进的制冷器具的需要。


技术实现要素：

8.本发明的目的是提供一种改进的制冷器具。
9.这些目的和/或其他目的是通过如所附权利要求中阐述的制冷器具来获得的。
10.根据本发明，提供了一种制冷器具。该制冷器具可以包括：保鲜食品隔室，该保鲜食品隔室被配置用于在高于零摄氏度的第一目标温度下储存食物；以及冷冻隔室，该冷冻隔室被配置用于在低于零摄氏度的第二目标温度下储存食物。在该冷冻隔室与该保鲜食品隔室之间形成冷却空气通道以允许空气在该冷冻隔室与该保鲜食品隔室之间流动。该制冷器具还包括被配置用于冷却该冷冻隔室的制冷回路，该回路具有压缩机(尤其是变速压缩机)、蒸发器和变速蒸发器风扇。控制器可操作地连接到该制冷回路并且被配置为：分别以该变速压缩机的计算速度和该变速蒸发器风扇的计算速度操作该变速压缩机和/或该变速蒸发器风扇；其中，该控制器被配置为在正常操作模式中以第一计算压缩机速度操作该变速压缩机并且以第一计算风扇速度操作该变速蒸发器风扇，并且其中，该控制器被配置为在冷冻优先操作模式中以第二计算压缩机速度操作该变速压缩机并且以第二计算风扇速度操作该变速蒸发器风扇，其中该第二计算压缩机速度高于该第一计算压缩机速度，并且该第二计算风扇速度低于该第一计算风扇速度。由此可以获得对该制冷器具的有效控制，其中可以支持以有效方式优先考虑冰柜的快速冷冻模式。由此，放置在该冷冻隔室中的物品可以以节能方式快速冷冻。
11.根据一个实施例，提供了手动操作的控制按钮，该手动操作的控制按钮被配置为在该控制器以所述正常操作模式操作与以所述冷冻优先操作模式操作之间切换。由此，可以获得针对该冷冻优先模式设置的易于实施和使用的控制。
12.根据一个实施例，手动操作的挡板在所述冷却空气通道中。由此，该冷却空气通道中的空气的控制可以以实施成本有效的方式进行控制。
13.根据一个实施例，提供了除霜蒸发器温度传感器，并且其中，该控制器被配置为在该除霜蒸发器温度传感器指示低于预设温度的温度时自动退出该冷冻优先模式。由此，该除霜温度传感器可以用于提供输入信号，该输入信号指示放置在该冷冻隔室中的货物何时达到不再需要冷冻优先模式的温度。
14.根据一个实施例，提供了定时器，并且其中，该控制器被配置为当该定时器指示该冷冻优先模式已经操作持续预设时间时自动退出该冷冻优先模式。由此，可以基于计时器退出该冷冻优先模式，以便不会使该冷冻优先模式启用持续过长的时间段。
15.根据一个实施例，该控制器被配置为在退出该冷冻优先操作模式时返回到该正常操作模式。由此，可以获得一种易于实施的控制算法。
16.根据一个实施例，在该冷冻优先模式中，控制该风扇速度以使该保鲜食品隔室的温度比在该正常操作模式中更接近温度设定点。由此，当温度接近该设定点时，该蒸发器风扇速度将减小，因此需要更长时间来冷却该制冷。这意味着该压缩机操作持续时间增加，因此冰柜可以获得更大的冷却能力，由此使得能够快速降低该冷冻隔室中的温度。
17.根据一个实施例，其中，在该冷冻优先模式中，基于定义为新鲜食品温度传感器与
该温度设定点之间的差值的该温度误差，通过pid(比例、积分和微分)控制算法来计算该风扇速度。由此，对新鲜食品进行精确和稳定的控制，从而避免了不必要的压缩机循环。
18.根据一个实施例，其中，在该冷冻优先模式中，最小变速压缩机被设置成通常高速的预定值。这可能是有利的，因为高冷冻能力需要高压缩机速度。一旦使用风扇速度来使新鲜食品更接近设定点，压缩机速度可能不会增加。然后，可以强制压缩机达到预定的更高速度，因此可获得所期望的更大冷却能力。
19.根据一个实施例，该压缩机速度被配置为设置成由该正常模式确定的该压缩机速度和该冷冻优先预定值的最大速度。因此，假设存在至少两种操作模式：正常操作模式和冷冻优先模式。如果强制压缩机达到的在冷冻优先模式中选择的高操作速度不是可用最大速度(例如，出于噪声或能量优化的原因)并且存在冷却需求(假设蒸发器风扇已经以最大速度操作)，则可以使用正常模式压缩机速度计算(只要高于冷冻优先模式)。
20.根据一个实施例，其中，在该冷冻优先模式中，该保鲜食品隔室的该设定点温度被配置为设置成比在该正常操作模式中更低的温度。这可以提供额外的冷冻能力，因为较冷的保鲜食品隔室将需要较长的压缩机运行时间。
附图说明
21.现在将以举例方式并且参照附图更详细地描述本发明，在附图中：
22.图1示出了制冷器具的隔热柜，
23.图2示出了冰箱的冷冻隔室和保鲜食品隔室的内部，
24.图3展示了冰箱的示例性冷却/制冷系统，以及
25.图4是展示了在控制冷却/制冷系统时由控制器执行的一些步骤的流程图。
具体实施方式
26.现在将参照这些附图在下文中更为全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的某些实施例。然而，本发明可以采用多个不同的形式来实施，并且不应被解释为局限于在此阐述的实施例；而是，这些实施例是以举例方式提供的，这样使得本披露将变得全面和完整，并且将向本领域技术人员充分地表示本发明的范围。例如，不同实施例的相同或类似部件可以在不同实施例之间交换。一些部件可以在不同实施例中省略。在整个说明书中，相同的数字指代相同的元件。
27.图1示出了总体以2指示的制冷器具构造发明的隔热柜。柜2包括至少部分地由第一直立侧板6和第二直立侧板8定义的柜壳体4，该第一直立侧板和第二直立侧板通过顶板10互相连接并且横向间隔开。尽管在该图中未示出，但柜壳体4还将包括后板和内部加强结构。壳体内的衬垫3可以定义空间。可以在柜壳体4与衬垫3之间使用泡沫隔热材料。由于冰箱柜2表示顶部安装式冰箱(即，包括位于保鲜食品隔室7上方的冷冻隔室11)，因此提供了分隔部5，该分隔部横向地延伸穿过壳体4并且将冰箱柜2分成可以用作冷冻隔室11的上部空间和可以用作保鲜食品隔室7的下部空间。
28.图1所示的冰箱2是冰箱2的一个可能示例。例如，本文示出和描述的冰箱是所谓的顶部安装式冰箱，其中冷冻隔室11位于保鲜食品隔室7上方。然而，在一些情况下，冰箱可以具有位于保鲜食品隔室下方的冷冻隔室(即，底部安装式冰箱)、具有保鲜食品隔室和冷冻
隔室的并排冰箱配置、独立冰箱或冰柜等。在另外的示例中，冰箱2可以设置有多个隔室或设置有相对于彼此位于上方和/或横向定位的隔室。无论采用冷冻隔室和保鲜食品隔室的何种布置，通常为冷藏隔室提供单独通道门，使得可以在不将另一隔室暴露于环境空气的情况下进入任一隔室。例如，门提供到冷冻隔室的通道，并且门提供到冰箱的保鲜食品隔室的通道。尽管下面详细描述的以及在附图中示出的实施例涉及顶部安装式冰箱，但在不脱离本发明的范围的情况下，冰箱可以具有任何期望的配置，包括用于储存食物的至少一个隔室、用于闭合隔室的至少一个门、以及被配置为将热能从隔室移除到外部环境的冷凝器/冷却系统。因此，应当理解的是，图1所示的冰箱2仅包括一个可能的示例，因为可以设想任何数量的设计和配置。
29.转到图1所示的示例，冷冻隔室11包括冷冻隔室门9，保鲜食品隔室7包括保鲜食品隔室门12。保鲜食品隔室7和冷冻隔室11都定义了基本上中空的内部部分并且可以包括搁架、抽屉等。
30.可以在冷冻隔室11与保鲜食品隔室7之间形成冷却空气通道或空气管道，以允许两个隔室7、11之间的空气流动。在一个实施例中，冷却空气通道可以是以特定固定尺寸形成的固定冷却空气通道，尺寸在冰箱2的操作期间不会改变。在某些实施例中，冷冻隔室11与保鲜食品隔室7之间的冷却空气通道的尺寸可以由被配置为由用户操作的手动风门控制。
31.图2示出了冰箱2的冷冻隔室11和保鲜食品隔室7的内部。冷冻隔室11的内部可以包括空气塔21，该空气塔固定到冷冻隔室11的背面并固定到衬垫3的后壁13，从而面向冷冻隔室11的内部。在一个实施例中，空气塔21可以附接到蒸发器覆盖件14的下部中心区域。蒸发器盘管覆盖件14可以通过任何合适的机械(例如，螺钉、铆钉、螺母和螺栓等)、化学(例如，粘合剂、环氧树脂等)或其他类型的紧固件联接到后衬垫13。通风口15设置在蒸发器盘管覆盖件14的下部部分中，该通风口允许由蒸发器风扇(如图3所示)拉动的空气循环通过蒸发器。尽管图2的示例示出了冷冻隔室11中的蒸发器盘管覆盖件14，但可以设想，在不脱离本发明范围的情况下，蒸发器盘管覆盖件14可以位于保鲜食品隔室7内、位于冷冻隔室11与保鲜食品隔室7之间、或者甚至在外部形成蒸发器隔室。
32.空气塔21用于将从蒸发器风扇(如图3所示)排出的冷空气分配到冰箱2的冷冻隔室11和保鲜食品隔室7。在一个实施例中，空气塔21的底部边缘可插入与冰箱2的保鲜食品隔室7流体连通的发泡空气管道中，从而允许空气塔21将从蒸发器风扇排出的冷空气提供给保鲜食品隔室7。通风口可以设置在空气塔21的顶部和上侧以将冷空气分配到冷冻隔室11。通风口也可以设置在空气塔21的下侧，从而使空气从冷冻隔室11返回到空气塔21以进行再循环。
33.如图2进一步所展示，冷冻隔室11的底部包括底板23，该底板是将冷冻隔室11与保鲜食品隔室7分开的壁或竖框5的一部分。底板23还可以包括可以用作空气管道的入口开口25，这些入口开口可以将来自保鲜食品隔室7的返回空气引导到上方的冷冻隔室11。已经循环通过保鲜食品隔室7的空气可以通过入口开口25返回到冷冻器11。底板23还可以包括排气开口27。排气开口27用作底板中的冷却空气通道27，来自冷冻隔室11的冷空气(即，供应空气)通过该冷却空气通道被引导至保鲜食品隔室7。冷却空气通道27可以由挡板30控制到打开位置和闭合位置。此外，在一些实施例中，挡板30可以被控制到打开位置与闭合位置之
间的位置。根据一些实施例，可以手动控制挡板30。
34.例如，空气塔21的上侧部分可以设置有空气开口，比如空气端口29'和29”。空气端口29'和29”允许来自保鲜食品隔室7的向上穿过空气塔21的冷空气经由空气端口29'和29”排放到冷冻隔室11的内部。空气端口29'和29”可以形成在空气塔21的每个侧部分上，并且可以根据需要以不同方式定位或取向以将冷空气引向冷冻隔室11的某些部分。可以在空气塔21的侧部分中的每个上以各种形状和尺寸设置任何数量的空气端口29'和29”。例如，上部空气端口29'和29”可以具有比中间空气端口和下部空气端口29'和29”更大的横截面尺寸以平衡空气流分配并且在冷冻隔室11中提供均匀的冷却，这是因为上部空气端口29'和29”被定位成与空气塔21下部部分处的入口距离最远。以这种方式，对于通过空气塔21的给定空气流速或压力，相对相同数量或速率的空气流将从各个空气端口29'和29”排出。
35.图3展示了冰箱2的示例性冷却/制冷系统包括容纳制冷部件的机器隔室19，这些制冷部件比如变速压缩机18、连接到压缩机18的冷凝器22、冷凝器风扇24、串联连接并且充有制冷剂的蒸发器26、以及变速蒸发器风扇28。变速蒸发器风扇28使冷却空气循环通过冷藏隔室并且提高热传递效率。冷凝器22排出由蒸发器26分别从保鲜食品隔室7和冷冻隔室11带走的热。变速压缩机18和/或蒸发器风扇以及可能还有冰箱2的其他装置可以由控制器60控制。因此，制冷器具可以通过由制冷回路进行的冷却来控制冰箱器具的隔室中的温度，该制冷回路包括压缩机(尤其是变速压缩机)、蒸发器以及变速蒸发器风扇。
36.控制器可以被配置为以至少两种不同的模式控制冰箱2。至少两种不同的操作模式可以包括正常操作模式和冷冻优先模式。在冷冻优先模式中，冷却能力用到冷冻隔室上以增加冷冻隔室的冷冻能力。在将相对温暖的物品放置在冷冻隔室中以冷冻物品时，这通常是有利的。例如，在将未冷冻的货物放置在冷冻隔室中时，将该未冷冻的货物快速冷冻通常是有益的。根据一些实施例，控制器被配置为根据冷藏隔室温度(与测量温度和设定点温度之间的差值成正比)来减小蒸发器风扇速度。这种控制可以通过任何标准行业控制策略进行，甚至可以使用简单的比例控制。然而，也可以使用比例积分(pi)、比例积分微分(pid)、模糊逻辑、或任何现代控制算法。控制器还可以被配置为控制变速压缩机，其中，控制器被配置为在正常操作模式中以第一计算压缩机速度操作变速压缩机，并且在冷冻优先操作模式中以第二计算压缩机速度操作变速压缩机，其中，第二计算压缩机速度高于第一计算压缩机速度。
37.在正常操作模式与冷冻优先模式之间的切换可以使用比如开关等的控制按钮手动地执行。在替代方案中，冷冻优先模式可以是由控制器运行的控制算法的任何函数所调用的子例程，例如热产品启动(下拉)、开门或负载检测例程。
38.当在冷冻优先模式中操作时，蒸发器风扇和/或可变压缩机风扇的操作与在如上所述的正常操作模式中的操作不同。由此，可以将更多的冷却能力放到冷冻隔室上。这将缩短用于冷冻放置在冷冻隔室中的物品/货物的时间。启用冷冻优先模式，直到满足某个退出条件。例如，用户可以手动关闭冷冻优先模式。根据一个实施例，可以提供除霜蒸发器温度传感器。然后，控制器60可以被配置为当除霜蒸发器温度传感器指示低于预设温度的温度时自动退出冷冻优先模式。根据一些实施例，可以提供定时器，并且控制器可以被配置为当定时器指示冷冻优先模式已经操作持续预设时间时自动退出冷冻优先模式。同样，如果冷冻优先模式由某个其他控制算法子例程调用，则该子例程可以具有其自身的终止标准(例
如，时间、温度、功率、温度梯度)。
39.当退出优先冷冻模式时，控制器可以被配置为返回到正常操作模式，其中根据用于冰箱的正常操作的控制算法来控制制冷。该正常操作模式通常可以是用于控制本文所述类型的冰箱的任何预先存在的控制算法。
40.根据一些示例性实施例，控制蒸发器风扇速度以将保鲜食品隔室的温度保持在温度设定点(更接近于温度设定点)。例如，当在正常操作模式期间将温度设定点设置为比如6℃等的值时，允许温度在温度设定点附近的某个范围内变化，例如在
±
1℃内变化。在这种情况下，控制器计算压缩机和风扇速度以确保隔室之间的正常冷却能力分配。当处于优先冷冻模式时，控制蒸发器风扇以使温度尽可能达到并且停留在设定点温度。控制行为的这种变化允许将更多的冷却能力递送到冰柜。
41.根据一些实施例，在冷冻优先模式中，可以基于定义为新鲜食品温度传感器与温度设定点之间的差值的新鲜食品温度误差，通过比例、积分和微分(pid)控制算法来计算蒸发器风扇速度。这允许新鲜食品温度在冷冻优先模式期间稳定在设定点。
42.例如，脉宽调制(pwm)蒸发器风扇速度信号fan
pwm
可以根据以下等式来设置：
43.fan
pwm
＝fan
p
+fan
i-fand[0044][0045][0046][0047][0048]
其中t
errff
是测量温度减去设定温度(设定点温度)，integral
errorff
是温度误差t
errff
的时间积分，以及derivative
tmeasuredff
是t
measuredff
的时间微分。
[0049]
kp、ti和td是pid参数(通常是常数)。
[0050]
可以将积分和/或微分参数设置为零，使得对照为p(均设置为零)、pd(积分设置为零)或pi(微分设置为零)。
[0051]
图4是展示根据本文的教导内容的可以由控制器60在控制制冷器具时执行的一些步骤的流程图。首先，在步骤41中，控制器60被设置为根据第一控制算法控制制冷器具。该第一控制算法可以被称为正常操作模式，并且可以根据用于控制具有至少一个冷冻隔室和一个保鲜食品隔室的制冷器具的任何控制算法。接下来，在步骤42中，激活优先冷冻模式，该优先冷冻模式是根据与在正常操作模式中使用的控制算法不同的另一控制算法来控制制冷器具的第二操作模式。特别地，vsc的速度的控制和/或蒸发器风扇速度的控制可以与正常操作模式不同地进行控制。优先冷冻模式可以基于某个预定条件来激活或者可以被手动激活。当处于优先冷冻模式时，在步骤43中计算压缩机和/或蒸发器风扇的新速度。然后应用压缩机和/或蒸发器风扇速度的所计算的新速度。根据一些实施例，在步骤44中，可以将压缩机速度设置为针对正常操作模式和冷冻优先模式计算的压缩机速度中的最高值。接下来，在步骤45中，控制器检查离开优先冷冻模式的退出条件。退出条件可以是任何预设条件，比如上文所述的条件，或者退出条件可以是退出优先冷冻模式的手动输入的命令。如果
在步骤45中满足退出条件，则在步骤46中退出优先冷冻模式，并且控制器开始根据另一个控制算法控制制冷器具。根据一个实施例，在步骤46中应用的控制算法是用于正常操作模式的控制算法，但也可以使用另一个、第三控制算法。