具有自动除霜功能的制冷装置的制作方法

专利名称：具有自动除霜功能的制冷装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有自动除霜功能的制冷装置，它也被称为无霜制冷装置。这种制冷装置例如用作家用冰箱或家用冷冻装置。这种制冷装置的蒸发器配备有加热装置，所述加热装置时不时地被驱动工作，以便把蒸发器加热到高于0℃的温度并使结霜溶化，这种霜是在运行过程中沉积在蒸发器上的并且对蒸发器的制冷能力有不利的影响。
直接测量蒸发器上的霜层厚度以将其作为是否需要除霜的标准，这也是很困难的并且迄今为止还没有实际应用过。因而，在大多数实际应用场合里，为了控制自动除霜装置，就要测量制冷装置的运行时间，在经过规定时间间隔后，开始除霜过程。纯粹按照运行时间的控制当然不可能考虑到制冷装置的各种不同应用情况。因而，在一定时间内堆积在家用冰箱中的霜量变化很大，这取决于冰箱门打开的频率和时间长短以及此时进入冰箱里的外部空气的含水量有多高。因此，在US-A-4251988里，有人建议了一种适用于除霜控制的方法，其中，一个控制器根据除霜过程的时间长短推断出在除霜过程开始时必须存在于蒸发器上的霜量多少或霜层厚，当这个霜量大于极限值时，它就使两次除霜之间的时间间隔缩短；而当这个霜量小于极限值时，它就延长该时间间隔，这样就可实现总是在达到预定层厚时才开始进行除霜。这种控制的缺点是，这种控制在制冷装置的运行条件长期变化后必然就不管用了。因而，例如在夏天，当外界温度比较高时并且如果是在放有这样的制冷装置的房间里，则一般就不加热了，而每次打开都会使较多水分进入制冷装置。随着时间的推移，这种已知的适应型自动除霜装置就根据在两次除霜过程之间的较短时间间隔自动调整。当在冬天在住房内又要加热并且这样的制冷装置的环境温度通常较低并且湿度较小时，水分带入也就较少，自动控制器就渐渐地过渡到两次除霜过程之间的较长时间间隔。但是，在这段过渡时间内达不到最佳的控制。
在大型制冷设备中，也使用了一种根据温度进行控制的自动除霜装置。例如知道了，要测量一个空气所流过的蒸发器的出入口的蒸发温度和空气温度并且总是只有当这两个温度之差超过紧跟在一次除霜后测量的起始值一个规定的百分数时才开始进行除霜过程。
这种技术虽然在随着时间推移而进入制冷装置里的水分发生变化的情况下避免了误调节，但其缺点在于，它不能顾及到环境温度变化和进而冷量需求变化。如果以这种方式调节的制冷装置的环境温度升高，则进入制冷室的热量也增加，进而使蒸发温度和空气温度之差也增大。在这样的情况下，自动装置仍然是在实际需要进行除霜之前就启动了除霜过程。若环境温度降低，则除霜过程的延迟超过了合理的经济尺度。
在改变控制器位置时出现了类似问题。如果按照制冷装置制冷室内的一个较低额定温度来调节控制器位置，则这同样也使温度差增大，后果是，当用户真正想要获得强烈制冷时，制冷室的除霜和进而其加热则会想当然地随后进行。
如此完成该任务，即在具有一个制冷室、一个设置在制冷室中的制冷剂蒸发器、一个用于检测制冷室内温度的第一传感器和用于检测制冷剂温度的第二传感器、一个蒸发器加热装置和根据这两个传感器所测量的温度来驱动加热装置工作的控制器等的制冷装置中，还设有一个用于检测外界温度的第三传感器；控制器电路被调适成，当由第二传感器测得的温度未超过一个由第一、第三传感器测得的温度决定的极限值时，则控制器电路启动加热装置。
该控制器电路可以简单地通过一个存储器来实现，该存储器存储用于各外界温度和制冷室温度的数据组的极限值。为使存储器的这个范围能够保持较小并且尽管如此仍能获得除霜时刻的灵敏控制，该控制器电路还包括一个内插单元，它用于根据存储器所记录的值来计算由第一、第三传感器测得的温度组的极限值。
对所有的外界温度和制冷室温度的数据组来说，最好这样选择极限值，即它们对应于在蒸发器上的一个预定霜层厚度。这些值例如可以在制冷装置的一个样机上并在标准化使用条件中测得，而且这样得到的极限值被存储在由厂家提供的制冷装置的控制器里。
因此，一个简单的设计方案能够确定该极限值。但也可以想象到，如此设计控制器，即它能够改变这些极限值。
控制器最好能够测量加热装置除去蒸发器结霜所需的时间并因此推断出实际上在蒸发器上有多少霜量或霜层厚度。若除霜所需时间与一个对应于最佳霜量的额定值有偏差，则控制器就改变第二传感器的极限值，从而使除霜所需时间接近额定值。就是说，当除霜持续时间太长时，就降低温度差的极限值；若持续时间不够长，则该极限值增大。
最好有选择地只对属于外界温度和制冷室温度数据组的极限值进行这样的极限值调节，这些温度组与已经过除霜时间测量的外界温度-制冷室温度组相差很小。通过这种选择性再调节，使得本发明的制冷装置在其运行过程中获得了第二温度传感器的一组极限值，它绝对灵活地适应于制冷装置的特定使用条件。
根据图2的流程图来说明由用于控制加热装置9运行的微处理器8执行的方法。
在第一步骤S1中，微处理器8采集由传感器5、6、7测得的内室温度Tl、环境温度Te和蒸发器温度Tv。在第二步骤S2中，它求出一个对应于测量值Tl、Te的蒸发器温度极限值Tlim。这种求值例如可以如此进行，即微处理器8除了内-外温度组外还在存储器10里存储一个极限值，它测量所测内-外部温度组的紧接着的下一组并将其极限值做为对应的极限值。也可以考虑将所测温度值分别圆整为下一个更高或下一个更低的温度值，对这样的值在存储器10里有一个极限值。
另一种替换形式是，微处理器8除一对(Ti，Te)测量内-外部温度外还求出那四组(Ti-，Te-)、(Ti，Te+)、(Ti+，Te-)和(Ti+，Te+)的数据，对于Ti-(Te-)来说，它就是Ti(Te)的下一个较小的温度值，而Ti+(Te+)是Ti(Te)的下一个较大的温度值，对这样的值，在存储器10里存储了一个极限值；而且微处理器通过极限值内插到(Ti-，Te-)、(Ti-，Te+)、(Ti+， Te-)和(Ti+，Te+)确定(Ti，Te)的极限值。
在第三步骤S3中，将所找到的极限值Tlim与蒸发器温度Tv进行比较。若蒸发器温度高于极限值，则认为还不需要除霜，方法就退回到开始。若蒸发器温度Tv低于极限值，则可以认为在蒸发器上已经形成了必须除掉的霜层。接着，在第四步骤S4里，微处理器8使时间传感器设为零并开始给加热装置9通电，以使蒸发器3除霜。一旦由第二传感器测得的温度Tv升高到0℃以上，就认为蒸发器已经除霜，使加热装置9的供电中止，而且微处理器8读出时间传感器，以了解除霜过程的持续时间t(步骤S5)。在第六步骤S6里，将持续时间t与一个第一极限值比较。若时间t大于该极限值lim1，则在步骤S7里就降低在步骤S2里由存储器10读出的极限值。若时间t小于额定值lim1，则在步骤S8里进行时间t和一个较小额定值lim2的比较。若时间t小于此额定值，则在步骤S9里提高在步骤S2里求出的存储器8中的极限值Tlim。
若t在两个极限值lim1和lim2之间，则意味着，除霜持续时间位于理想的预定范围内，而且Tlim保持不变。在步骤S7和S9里Tlim的降低或升高是通过减或加一个预先设定的小的正值或者通过减或加一个与t和额定值lim1或lim2之间的差成正比的值来实现。同样，可以考虑通过乘或除以一个预先设定的或与差值成正比的系数来实现减或加。或者也可以采取这样的措施，即使用一个唯一额定值来代替两个额定值lim1和lim2，并且当t超过额定值时，进行步骤S7；当t不超过额定值时，进行步骤S9。
如果极限值Tlim如上所述由内插法确定了，则所有进入内插的存储器10中的极限值都以上述方式达到匹配。极限值匹配的尺度比较合理地是与极限值进入内插时所具有的权重成比例。
通过上述方法，随着时间推移，为由每一组(包括一个外界温度Te和一个内或制冷室温度Ti)规定的制冷装置的使用条件获得一个蒸发器温度的极限值Tlim，它精确地对应于蒸发器3上的霜层的一个预定额定厚度。无论是由于外界温度Te的波动或因为使用者在两次除霜之间调定了一个变化的制冷室温度Ti，使用条件的变化都不可能再导致对除霜过程节奏的干扰，这是因为，除这些温度的所有组合外，在存储器10里存储了适合的蒸发器极限温度Tv作为极限值。因而，除霜控制就完全与温度无关。例如，如果由于使用者暂时不在场而不打开制冷装置的门并且没有水分进入其内部并在蒸发器上结霜的话，则控制器就不会实施多余的除霜过程。如果门较长时间打开着并因而比通常更多的水分进入制冷装置，则相应地要更经常地进行除霜。在随后的正常运行中可能会引起不适控制的控制器特性的变化就与之无关了。
S1→制冷室温度S2→制冷剂温度S3→外界温度
权利要求
1.制冷装置，它具有一个制冷室(2)、一个布置在制冷室(2)中的制冷剂蒸发器(3)、一个用于检测制冷室(2)温度(Ti)的第一传感器(5)和一个用于检测制冷剂温度(Tv)的第二传感器(6)、一个蒸发器(3)加热装置(9)以及一个根据由第一传感器(5)和第二传感器(6)测得的温度(Ti，Tv)驱动加热装置(9)工作的控制器(8)，其特征在于，它还包括一个用于检测外界温度(Te)的第三传感器(7)；控制器(8)被调适成，如果由第二传感器(9)测得的温度(Tv)未超过一个根据第一传感器(5)和第三传感器(7)测得的温度(Ti，Te)确定的极限值的话，则该控制器启动加热装置(9)。
2.按权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，控制器(8)包括一个存储器(10)，它记录下用于各组外界温度和制冷室温度的极限值(Tlim)的值。
3.按权利要求2所述的制冷装置，其特征在于，控制器(8)包括一个内插单元，该单元用于根据记录在存储器(10)里的值计算由第一传感器(5)和第三传感器(7)测得温度组(Ti，Te)的极限值。
4.按上述权利要求之一所述的制冷装置，其特征在于，用于所有的外界温度和制冷室温度组(Ti，Te)的极限值(Tlim)被选择成，它们对应于在蒸发器(3)上的预定结霜厚度。
5.按上述权利要求之一所述的制冷装置，其特征在于，固定设定第二温度传感器(6)的极限值(Tlim)。
6.按权利要求1-4之一所述的制冷装置，其特征在于，第二温度传感器(6)的极限值(Tlim)可以通过控制器(8)来改变。
7.按权利要求6所述的制冷装置，其特征在于，控制器(8)能够测量加热装置(9)除去蒸发器(3)结霜所需的时间(t)并在该时间与一个额定值(lim1，lim2)有偏差时如此改变第二传感器(6)的极限值(Tlim)，即除霜所需时间(t)与额定值趋近于该额定值。
8.按权利要求7所述的制冷装置，其特征在于，当在某一组外界温度和制冷室温度(Ti，Te)中除霜所需时间(t)与额定值有偏差时，控制器(8)比离得更远的那些组更大地改变相邻温度组中某一组的极限值。
全文摘要
制冷装置包括一个布置在一个制冷室(2)中的蒸发器(3)、一用于检测制冷室(2)温度的第一传感器(5)、一用于检测制冷剂温度(T
文档编号F25D21/02GK1471622SQ01818141
公开日2004年1月28日 申请日期2001年10月9日 优先权日2000年10月27日
发明者H·G·雷辛格, H G 雷辛格 申请人:Bsh博施及西门子家用器具有限公司