专利名称：致冷装置及用于它的工作方法
技术领域：
本发明涉及具有一个包围内空间的隔热壳体及一个设置在壳体中的蒸发器的致冷装置。在该致冷装置工作过程中在该蒸发器上冷凝出内空间中的湿气，该湿气在时间的延续中形成了冰层，该冰层使蒸发器与待冷却的内空间形成热隔离。此隔离对致冷装置的效率产生不良影响，于是，为了维持致冷装置的经济地工作，必需时常地使冰层融化。
对于一个使用者来说，识别最佳的除霜时刻是困难的。每个除霜过程与将热量带入到致冷装置中有关，该热量当致冷装置又常规工作时必需被排出及由此也对装置的能量总损耗产生不良影响。因此频繁的除霜与很少除霜是一样不经济的。
因此所希望的是提供一种致冷装置，它借助对蒸发器上冰厚度的估计允许自动地决定是否需要一个除霜过程。
对此合乎要求的是，可直接测量蒸发器上的冰层厚度及借助该厚度自动地决定是否需要除霜。但允许直接测量蒸发器上冰层厚度的传感器的成本高及寿命明显地短于传统致冷装置的其它部件，由此它在致冷装置中的使用明显地增加了其修理的易发性。
出于该原因在大多数当前的无霜致冷装置中使用了定时控制的除霜方法，即总是在一个固定的时间间隔上由致冷装置的一个控制电路启动一个除霜过程。该技术虽然可靠及廉价，但其缺点是，不能作到对于致冷装置工作所处的不同气候条件的适配。这就是说，在两个除霜过程之间的一个“适当”的平均时间间隔对于装置在热环境下工作时可能太长，在该环境中随着门的每次打开将有大量湿气进入到其内空间中及由此蒸发器上的冰层很快增长，相反地当致冷装置工作在冷环境中时，由于很少的湿气进入，使用比设定的时间间隔长的时间间隔可以改善致冷装置的经济性能。此外，该技术未考虑一个情况，即湿气的进入不仅与装置的运行时间，而且与开门的次数及在装置中放置的冷藏物品的类型有关。
本发明的任务在于，给出一种致冷装置，它允许以简单及稳固的手段可靠地判断在蒸发器上积聚的冰量，及给出用于该致冷装置的工作方法。
该任务将通过具有权利要求1的特征的致冷装置及具有权利要求6的特征的工作方法来解决。
本发明利用由冰层的存在所产生的蒸发器周围环境中温度分布的变化。如果蒸发器上无冰，则得到蒸发器周围在很大程度上未受阻碍的热量流动，温度梯度相对地平坦，及由两个传感器检测的温度之间的差值很小。但如果通过冰层使热量流动受到阻碍，则在冰层中得到相对陡的温度梯度，这导致由两个传感器检测的温度之间的差与两个传感器在无冰情况下的相比有大的差别。
尤其是，这些温度传感器的一个可直接地安装在蒸发器的表面上及另一温度传感器安装在离该表面有一个距离处。由此可保证，当蒸发器在静止阶段后又被开始供给致冷剂时至少第一传感器很快地对蒸发器的温度变化作出响应。
但也可考虑，将两个温度传感器各安装在不同的但离蒸发器表面不是为零的距离上。这种布置对于不足以埋掉一个温度传感器的冰层厚度的响应不太灵敏；但一旦达到两传感器之间的冰层厚度的界限时，在它们之间可检测的温度差对于冰层厚度的继续增大的响应非常敏感。
本发明可应用于具有直接设置在内空间中的或与内空间形成热接触的蒸发器的致冷装置上。
在这种致冷装置上借助一个装入的加热装置对蒸发器自动除霜不是合适的，因为由它输出的热量将散布到致冷装置内空间中及对放置其中的冷贮物品一起加热。但在这种致冷装置中可使用由监测电路提供的输出信号，用其控制一个指示器，后者对用户发出必需除霜的信号。
本发明的一个优选应用是无霜致冷装置，即这样的致冷装置，其中蒸发器被安装在一个与内空间连通的通道中及在该通道中为了除霜可被加热，而无必要也使内空间一起加热。
在这种致冷装置中最好是这些温度传感器的一个被安装在蒸发器的表面上及另一温度传感器被安装在通道的一个通到内空间中的出口部上。
由以下参照附图对实施例的说明可得到本发明的其它特征及优点。附图为
图1根据本发明第一构型的致冷装置的一个概要截面图；图2在图1的构型中，由传感器检测的温度差与蒸发器上冰层的厚度的关系；图3根据本发明的致冷装置的第二构型的细节概要图；及图4根据第二构型的冰层厚度与温度差之间的关系。
图1极其概要地表示根据本发明第一构型的无霜致冷装置。该致冷装置以传统的方式包括一个隔热的壳体1，在该壳体中构成了一个用于接收冷贮物品的内空间2及一个通过一个隔板3与该内空间2隔开的、经过隔板3中的一些孔口4与内空间2连通的蒸发器室5。在蒸发器室5中具有一个通过制冷机6供给致冷剂的板状蒸发器7，及具有一个与该蒸发器紧密接触的除霜加热器8。
蒸发器室5及孔口4共同地也被称为空气通道。
一个控制电路10借助一个在内空间2中的(未示出的)温度传感器的测量信号控制制冷机6及一个安装在上孔口4上的通风器11的工作。制冷机6及通风器11可以总是同时地工作；优选的是，通风器11相对制冷机6总是以一定的延时被接通及关断，以便当制冷机6投入工作时首先给予蒸发器7一个时机，即在空气循环前被冷却，及以便在制冷机6关断后仍充分利用蒸发器7的余冷。
一个第一温度传感器12被直接地固定在蒸发器7的表面上，该温度传感器被当通风器11工作时通过空气通道循环的空气流扫过及由此在其上冷凝出空气流中的湿气及在时间的延续中构成一个冰层13，该冰层被以稀疏的阴影线面示出。
一个第二温度传感器14被安装在上孔口4中，在蒸发器室5中被冷却的空气由该孔口流回到内空间2中。
为了使内空间2中的温度保持在一个给定范围中，蒸发器7以传统的方式间隔地工作，即由制冷机6间隔地供给液态的致冷剂。控制电路10检测由传感器12与14测量的温度之间的差，该检测总是在自蒸发器投入工作起有一个预见的时延或在由这些温度传感器12，14的一个检测的温度的变化速度低于一个界限值的时刻上进行，在该时刻上因此可假定空气通道中的温度分布与一个静态分布不再相差太大。在该时刻上，由温度传感器12，14检测的温度之间的差当冰层厚度为零时为最低，随着冰层厚度的增加而增大。这如图2中的曲线所示，该曲线表示温度差ΔT作为冰层厚度d的函数。当该温度差ΔT超过一个界限值ΔTmax时，则假定冰层13已超过一个临界厚度dmax，以致需要使蒸发器7除霜。当情况如此时，控制电路10等待，直到内空间2又被冷却到制冷机6及通风器11可被关断时为止，及然后使一个开关9接通，通过它对除霜加热器8供电。
开关9保持闭合期间的时间间隔被固定地预给定及在考虑到除霜加热器8的功率的情况下这样来选择，即在该时间间隔中输出的热量必需足够地使冰层13融化。
图3表示根据本发明第二构型的致冷装置的一个放大的细节的概示图。它与图1的构型的区别仅在于温度传感器12’，14’的安装，因此对于致冷装置在其整体上不必再重新说明及描述。在这里两个温度传感器12’，14’被固定在由导热性差的材料作的一个承载件15上，该承载件被固定在、例如粘接在蒸发器7的表面上，在该表面上可形成冰层13。
图4表示在与图1的构型中相同的条件下检测的传感器之间的温度差ΔT作为冰层厚度d的函数。只要该冰层的厚度小于温度传感器12’离蒸发器7的表面的距离d1，这两个温度传感器将处于蒸发器室5中的空气流中，及它们的温度基本上通过该空气流的温度来确定。因为第二温度传感器14’到蒸发器7的距离大于第一传感器12’到该蒸发器的距离，因此第二传感器可能比第一传感器稍微热些。但一旦冰层13开始增生超过传感器12’，该冰层将影响传感器之间的温度平衡，及传感器12’的温度比以前更强地由蒸发器7的温度来确定，在图4的曲线中这可从厚度d1上的弯折点看出。因此现在温度差ΔT开始随着冰层厚度d很快地增长。与临界冰层厚度dmax相应的温度差可取得与图1的构型中不同的值ΔTmax′。因为在dmax的周围，图4的曲线可实现大的斜率，因此可作到对临界冰层厚度dmax的精确及可重现的检测。
权利要求
1.具有一个包围内空间(2)的隔热壳体(1)及一个设置在壳体(1)中的蒸发器(7)的致冷装置，在工作中在该蒸发器的表面上形成冰层(13)，其特征在于在蒸发器(7)的周围这样设置两个温度传感器(12，14)，即在冰层(13)的一个给定厚度时，这些温度传感器中仅一个(12)被埋在冰层(13)中；及设有一个与这两个温度传感器(12，14)连接的监测电路(10)，借助由这些温度传感器(12，14)检测的温度值之间的差值来决定蒸发器(7)是否需要除霜及输出一个指示该决定结果的输出信号。
2.根据权利要求1的致冷装置，其特征在于这些温度传感器(12)中的一个直接地安装在蒸发器(7)的表面上及另一温度传感器(14)安装在离该表面有一个距离处。
3.根据权利要求1或2的致冷装置，其特征在于蒸发器(7)被安装在一个与内空间(2)连通的通道(4，5)中。
4.根据权利要求2或3的致冷装置，其特征在于另一温度传感器(14)被安装在通道(4，5)的一个通到内空间中的出口部(4)上。
5.根据以上权利要求中一项的致冷装置，其特征在于设有一个由所述输出信号控制的加热装置(8)，用于加热蒸发器。
6.用于根据以上权利要求中一项的致冷装置的工作方法，具有以下步骤a)检测由这些温度传感器(12，14)测量的温度值之间的差值(ΔT)，及b)当该差值(ΔT)超过一个界限值(ΔTmax)时，决定需要一个除霜过程。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于步骤a)及b)总是以蒸发器(7)投入工作后的一个预定时延地被执行。
8.根据权利要求6的方法，其特征在于当这两个传感器(12，14)中的至少一个上的温度变化速度低于一个界限值时，执行步骤a)及b)。
9.根据权利要求5至8中一项的方法，其特征在于当决定了需要一个除霜过程时，对蒸发器(7)加热。
全文摘要
本发明涉及具有一个包围内空间(2)的隔热壳体(1)及一个设置在壳体(1)中的蒸发器(7)的致冷装置，在工作中在该蒸发器的表面上形成冰层(13)，在蒸发器(7)的周围这样设置两个温度传感器(12，14)，即在冰层(13)的一个给定厚度时，仅有一个温度传感器(12)被埋在冰层(13)中。设有一个与这两个温度传感器连接的监测电路(10)，借助由这些温度传感器(12，14)检测的温度值之间的差值来决定蒸发器(7)是否需要除霜及输出一个指示该决定结果的输出信号。借助该输出信号可自动地导入蒸发器的除霜过程。
文档编号F25D21/02GK1833147SQ200480009316
公开日2006年9月13日 申请日期2004年4月5日 优先权日2003年4月4日
发明者伊利亚斯·马内塔斯, 格奥尔格·施特劳斯 申请人:Bsh博世和西门子家用器具有限公司