一种冰箱化霜控制方法及装置、冰箱与流程

本发明的实施例涉及制冷技术领域，尤其涉及一种冰箱化霜控制方法及装置、冰箱。

背景技术：

在节能技术的要求下，目前对冰箱的能耗要求越来越高。其中，无霜冰箱的化霜在总能耗中占有的比例较高，因此如何降低化霜能耗一直是各公司共同研究的方向。现有技术中化霜多采用外加热源的方式完成，从而额外增加了热负荷。

目前，冰箱的化霜主要是基于每次化霜运行时间的长短和每两次化霜运行之间的间隔时间进行化霜的方案设计。化霜运行时间的长短是指每次化霜时加热的时间长短。化霜运行时是直接在冰箱蒸发器上通过电对加热管加热，来消除在蒸发器上的霜，因而是直接在冰箱内产生热量。这个过程增加了冰箱的热负荷，之后再通过压缩机的制冷来把这些热负荷移出，从而产生额外的能耗损失。因此加热时间越短，则产生的热量也越小，对能耗的影响也越少。这种时间长短的比较，是基于在相同的加热功率的。对于同一冰箱，在加热功率加大的情况下，总的加热时间也会变短，但加热的热量不会有大的变化。这一点可以说明的是，冰箱每次化霜需要的能量差不多，所以在加热功率额定时要改变化霜运行时间的长短，一般不太可能。另外一个是化霜运行间隔的时间，间隔时间越长，则化霜运行能耗的平均值越小。但这种间隔时间的长短，在标准中也有各种要求的。并且化霜运行间隔的时间越长，蒸发器结霜越严重，在影响到蒸发器的通风时，也会影响制冷效率增加能耗。化霜运行的退出主要是通过设置在蒸发器上特定位置(如蒸发器上部)的温度控制器控制，当温度控制器检测到蒸发器上部的温度达到规定值(通常设定为5°)时，退出化霜运行。

而现有技术中，主要是基于上述的原理进行化霜方案的设计。以下对现有技术提供的技术方案进行说明，方案一：获取冰箱开门的次数，当冰箱开门的次数较多时，增加化霜运行的次数，但化霜运行的退出由温度控制器控制，因此并没有缩短化霜运行的时间，只是改变了化霜运行的间隔时间。方案二：获取冰箱开门的累计时间，根据冰箱开门累计时间的变化来改变化霜运行时的间隔时间，如果开门时间超过设定时间，从而认为冰箱需要加快化霜运行的时间间隔，而化霜运行的退出由温度控制器控制，因此该种方式中开门时间越长冰箱化霜运行的累计时间也越长，而化霜运行的间隔时间越短。方案三：通过累计开门时间与次数来计算控制化霜运行退出的温度，通过获取环境温度与环境湿度的参数，计算进入冰箱的水量，然后计算出化霜运行退出的温度，当化霜运行至蒸发器温度满足退出的温度时，退出化霜运行，以此减少化霜运行的时间。

上述三种方案中，均是采用检测蒸发器的温度控制化霜运行退出的模式，其中方案一和二中，由于需要温度控制退出化霜运行，而每次化霜运行均会完全化霜，然而结霜量较少时，并不影响冰箱的正常运行，因此能耗较大；虽然在方案三中可以通过控制退出化霜运行的温度在不完全化霜的零度以下以节约能耗，但是这种控制机制需要反复的对化霜运行的退出温度进行计算较为复杂。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种冰箱化霜控制方法及装置、冰箱，提供了一种简单的冰箱化霜控制方式，够保证化霜效果的同时，使得冰箱具有明显的节能效果。

第一方面，提供一种冰箱化霜控制方法，

在冰箱制冷运行过程中，在冰箱启动一次化霜运行后开始计时；

当计时至预定时长后判断冰箱自启动第一模式化霜运行后累计启动第二模式化霜运行的次数，其中，所述第一模式化霜运行为以固定功率化霜直至蒸发器温度达到预定温度，第二模式化霜运行为在预定化霜运行时长内以固定功率化霜；

当累计启动第二模式化霜运行的次数大于或等于M次时，则启动第一模式化霜运行，并当所述冰箱蒸发器的温度达到预定温度后退出所述第一模式化霜运行。

第二方面，提供一种冰箱化霜控制装置，包括：

计时单元，用于在冰箱制冷运行过程中，在冰箱启动一次化霜运行后开始计时；

计数单元，用于当所述计时单元计时至预定时长后判断冰箱自启动第一模式化霜运行后累计启动第二模式化霜运行的次数，其中，所述第一模式化霜运行为以固定功率化霜直至蒸发器温度达到预定温度，第二模式化霜运行为在预定化霜运行时长内以固定功率化霜；

化霜控制单元，用于当所述计数单元获取的累计启动第二模式化霜运行的次数大于或等于M次时，则启动第一模式化霜运行，并当所述冰箱蒸发器的温度达到预定温度后退出所述第一模式化霜运行。

第三方面，提供一种冰箱，包括上述的冰箱化霜控制装置。

在上述方案中，在冰箱制冷运行过程中，在冰箱启动一次化霜运行后开始计时；当计时至预定时长后判断冰箱自启动第一模式化霜运行后累计启动第二模式化霜运行的次数，其中，第一模式化霜运行为以固定功率化霜直至蒸发器温度达到预定温度，第二模式化霜运行为在预定化霜运行时长内以固定功率化霜；当累计启动第二模式化霜运行的次数大于或等于M次时，则启动第一模式化霜运行，并当所述冰箱蒸发器的温度达到预定温度后退出所述第一模式化霜运行。其中，冰箱在制冷运行过程中，可以间隔预定时长按照第一模式化霜运行进行化霜操作，在累计若干次数的第二模式化霜运行后进行一次第一模式化霜运行进行一次彻底化霜，由于第二模式化霜运行的功率固定并且化霜运行时长可调，因此在常规情况下蒸发器结霜不严重时通过第二模式化霜运行局部化霜可以尽量降低功耗；而在蒸发器结霜严重时，通过第一模式化霜运行使得蒸发器的温度达到预定温度进行彻底化霜可以保证冰箱的正常运行，因此能够保证化霜效果的同时，使得冰箱具有明显的节能效果。此外，该方案中无需反复的对化霜运行的退出温度进行计算，仅需要协调两种化霜运行模式的转换即可，方案比较简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种冰箱化霜控制方法流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的一种冰箱化霜控制方法流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种冰箱化霜控制方式流程示意图；

图4为本发明另一实施例提供的一种冰箱化霜控制方式流程示意图；

图5为本发明的实施例提供的一种冰箱化霜控制装置结构示意图；

图6为本发明的另一实施例提供的一种冰箱化霜控制装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1所示，本发明的实施例提供一种冰箱化霜控制方法，包括如下步骤：

101、在冰箱制冷运行过程中，在冰箱启动一次化霜运行后开始计时。

102、当计时至预定时长后判断冰箱自启动第一模式化霜运行后累计启动第二模式化霜运行的次数，其中，第一模式化霜运行为以固定功率化霜直至蒸发器温度达到预定温度，第二模式化霜运行为在预定化霜运行时长内以固定功率化霜。

其中，预定时长大于或等于相邻的两次第二模式化霜运行之间的时间间隔。

103、当累计启动第二模式化霜运行的次数大于或等于M次时，则启动第一模式化霜运行，并当冰箱蒸发器的温度达到预定温度后退出第一模式化霜运行。

在上述方案中，在冰箱制冷运行过程中，在冰箱启动一次化霜运行后开始计时；当计时至预定时长后判断冰箱自启动第一模式化霜运行后累计启动第二模式化霜运行的次数，其中，第一模式化霜运行为以固定功率化霜直至蒸发器温度达到预定温度，第二模式化霜运行为在预定化霜运行时长内以固定功率化霜；当累计启动第二模式化霜运行的次数大于或等于M次时，则启动第一模式化霜运行，并当所述冰箱蒸发器的温度达到预定温度后退出所述第一模式化霜运行。其中，冰箱在制冷运行过程中，可以间隔预定时长按照第一模式化霜运行进行化霜操作，在累计若干次数的第二模式化霜运行后进行一次第一模式化霜运行进行一次彻底化霜，由于第二模式化霜运行的功率固定并且化霜运行时长可调，因此在常规情况下蒸发器结霜不严重时通过第二模式化霜运行局部化霜可以尽量降低功耗；而在蒸发器结霜严重时，通过第一模式化霜运行使得蒸发器的温度达到预定温度进行彻底化霜可以保证冰箱的正常运行，因此能够保证化霜效果的同时，使得冰箱具有明显的节能效果。此外，该方案中无需反复的对化霜运行的退出温度进行计算，仅需要协调两种化霜运行模式的转换即可，方案比较简单。

参照图2所示，本发明的另一实施例提供一种冰箱化霜控制方法，包括如下步骤：

201、冰箱启动制冷。

202、在冰箱启动制冷后通过计时器开始计时，判断计时是否到达预定时长。

该预定时长定义为化霜累计时间，预定时长大于或等于相邻的两次第二模式化霜运行之间的时间间隔。若否则继续运行制冷；若是则执行步骤203。

203、当计时至预定时长后判断冰箱自启动制冷后累计启动第二模式化霜运行的次数。

其中，第二模式化霜运行为在预定化霜运行时长内以固定功率化霜。

204、当累计启动第二模式化霜运行的次数大于或等于M次时，则启动第一模式化霜运行，并当所述冰箱蒸发器的温度达到预定温度后退出第一模式化霜运行。

205、若累计启动第二模式化霜运行的次数小于M次，则判断在预设时长中冰箱门的开启状态。

206、若冰箱门开启的次数大于或等于N次和/或冰箱门累计开启的时长大于或等于第一时长，则启动第一模式化霜运行，并当所述冰箱蒸发器的温度达到预定温度后退出所述第一模式化霜运行。

207、若冰箱门开启的次数小于N次且冰箱门累计开启的时长小于第一时长，则根据冰箱门的开启状态，计算第二模式化霜运行的预定化霜运行时长。

具体的步骤207中根据冰箱门的开启状态，计算第二模式化霜运行的预定化霜运行时包括：根据冰箱门开启的次数以及冰箱门每次开启的时长计算冰箱在预定时长内进入的水分量；根据在预定时长进入的水分量计算第二模式化霜运行的预定化霜运行时长。

其中冰箱中吸纳的水分量主要与一下几个原因有关：

第一：冰箱的间室容积越大，吸纳的水分越多，在制冷运行过程中，冰箱吸纳的大量的水分最后凝结在蒸发器上。第二：外界的水分进入到冰箱中时，冰箱门开启时间越长，则进入的水分也越多，会带来更多的水分凝结在蒸发器上。第三：在固定时长内，开门次数越多(当然这里假设每次开门的时间长度一样)，则进入的水分也越多。第四：空气中的相对湿度越高，说明空气中含有的水分量也越高，这样也容易产生更多的水分凝结在蒸发器。

这样，进入到冰箱内进入的水分量可以用下述公式进行计算。

N_i:冰箱不同间室的开门次数；

l_i:不同间室的容积；

H_h:冰箱所处环境温度与相对湿度下对应的含水比例，g/kg；

H_li:冰箱内不同间室对应温度下与湿度下的含水量，g/k；

γ：不同间室温度下的空气比容，m3/kg；

n：冰箱的间室数量。

上述的式一主要是用于研究冰箱每次开门(该式一中忽略冰箱门每次开启时间的影响)后会带进多少的水分进入，并最后全部凝结在蒸发器上。示例性的：对于无霜冰箱，冰箱内部的相对湿度为30％，如果外部相对湿度为85％，就可以计算出每次开门后通过更换空气而产生的水分，假设更换空气的比例为100％(假设冰箱门每次开启时间足够全部更换冰箱间室内的空气)，可以计算出不同冰箱在不同开门次数下会带进多少水分进入到蒸发器上，在每次化霜间隔中需要产生多少的热量来把这些水分因为凝结成冰而化成水需要的热量。

为便于说明上述公式的计算，列出一组数据进行示例。

假如：

冷藏室容积250L，温度为5℃，相对湿度为40％，空气比容为0.788m3/kg，含湿量为2.17g/kg。冷冻室容积为150L，温度为－18℃，相对湿度为30％，空气比容为0.723m3/kg，含湿量为0.23g/kg。

当环境温度为32℃，相对湿度为85％时，对应的空气比容为0.864m3/kg，含湿量为26.17g/kg

则各间室(冷藏室和冷冻室)开门一次时进入的水分量：

G＝0.15*(26.17－0.23)/0.723+0.25*(26.17－2.17)/0.788

＝12.8(g)

如果各开门3次，则进入的水分量为38.4g。

而第二模式化霜运行的预定化霜运行时长一般根据结霜量来确定，结霜量与开门造成进入的水分量有关，结合式一计算预定化霜运行时长。

t＝G×(λ+K×△T)/W(式二)

G：进入的水分量，

λ：冰的溶解热，

K：冰的导热系数，

ΔT：冰在溶化前上升到零度的温度差，

W：冰箱化霜的加热功率。

208、根据预定化霜运行时长启动第二模式化霜运行。

其中，在步骤201中为首次启动制冷运行，因此在步骤202中直接启动计时器开始计时，而在启动一次第二模式化霜运行或第一模式化霜运行后，重置计时器重新对预定时长进行计时，并在计满预定时长后循环执行步骤202～208；其中在启动一次第二模式化霜运行或第一模式化霜运行后，重置计时器重新对预定时长进行计时，可以指计时器在化霜运行开始时进行计时，也可以指计时器在化霜运行结束时开始计时，若计时器在化霜运行结束时开始计时，则需计满相邻的两次第二模式化霜运行之间的时间间隔；若计时器在化霜运行开始时进行计时，则计时器需要累计计满将要开始的化霜运行的时间长短以及相邻的两次第二模式化霜运行之间的时间间隔。此外在启动一次第一模式化霜运行后，步骤203中控制过程修正判断冰箱自该次第一模式化霜运行后累计启动第二模式化霜运行的次数，对启动第二模式化霜运行的次数加一。

从理论上来说，对蒸发器提供的热量等于化解结冰的水分的冷量就可以达到化霜的目的，但是仍然存在以下几种特殊情况：

蒸发器所处的环境比较特殊，蒸发器周边的保温性能比较差，可能会有一部分热量要散失掉。此外，在蒸发器上结霜还有一个关键问题是，霜会主要凝结在蒸发器的下部，由于蒸发器相对于冰箱来说是竖直放置，这有利于水自然下落，空气循环从下部向上部运行，这样含水量较高的空气会先从蒸发器的下部进入，然后通过蒸发器向上运行，在这种运行的过程中，由于蒸发器的温度低，大量的水分会先在蒸发器的进入口结成冰(即蒸发器的下部)，更细小的水分子则进入到蒸发器较高的部位上凝结，这也符合蒸发器在下部的蒸发温度高，较多的大水分子先凝结，更细的水分子则凝结在蒸发温度较低的蒸发器上部。

而以预定功率预定化霜运行时长的第二模式化霜运行，主要是考虑蒸发器上结霜的总量与热量的关系，而在蒸发器的下部结霜多少也主要与进入水分量的多少有关，所以第二模式化霜运行下的预定化霜运行时长也应该与此有关，利用上述的开门次数和时间影响结霜量的公式，可以自动计算化霜的时间(第二模式化霜运行下的预定化霜运行时长)，这样便可以起到节能的作用。考虑到冰箱制冷运行可靠性要求蒸发器上结霜不能影响制冷性能，即：第一，蒸发器表面结霜后影响蒸发器的换热系数，第二：蒸发器表面结霜过多阻碍了风道的循环通风，最后也会影响到制冷性能。即使存在以上几种特殊情况，只要蒸发器上结霜不能影响制冷性能即在可以接受的范围内，然而，考虑到上述几种特殊情况，仅以第二模式化霜运行可能并不能保证化霜效果，这是由于第二模式化霜运行提供的热量若不能将蒸发器上的结霜完全化解，则累计一定时间蒸发器上结霜还是会影响制冷性能，因此本发明的实施例进一步追加第一模式化霜运行。针对蒸发器化霜的特点，本发明的实施例中蒸发器上的化霜设定为两种控制方式，一种为第一模式化霜运行(靠温度控制退出机制实现)，另一种第二模式化霜运行(靠设定预定化霜运行时长实现)。第二模式化霜运行，控制蒸发器上的局部化霜。而第一模式化霜运行则由设定在蒸发器上的温度传感器进行控制，控制蒸发器的彻底化霜。

如上述图3提供了一种化霜控制的示例，其中包含两次第一模式化霜运行(第一次第一模式化霜运行20min、第二次第一模式化霜运行21min)，以及三次第二模式化霜运行(均为6min)，其中两次第一模式化霜运行之间包含三次第二模式化霜运行，数据显示经过13.25天才会有一个第一模式化霜运行的化霜，与现有技术中全部按照温度控制的化霜相比，由于三次第二模式化霜运行的存在，冰箱明显有节能的效果。

此外，图3中的3次第二模式化霜运行的化霜运行时长可以相等(如图3所示为6min)或不相等(如图4所示，t1、t2和t3时长可以不同)，具体每次第二模式化霜运行的化霜运行时长按照上述公式二计算。当然，简单控制时也可以设计为一个较长的时间为标准，例如设计要求在冰箱的门开次数超过3次就进入第一模式化霜运行，那么在间隔时间内开门的次数不超过3次时，每次第二模式化霜运行的化霜运行时长就可以统一。

此外，还应该考虑到其它一些特殊情况，如冰箱门的开关无效时(不能采集冰箱门的开启状态)情况，门封开闭不好的情况，以及其它特殊情况，在这些特殊情况下，可以判定出出现异常情况，自动切换至第一模式化霜运行，尽量保证化霜的可靠性。

为实施上述的冰箱化霜控制方法，提供一种冰箱化霜控制装置，参照图5所示，包括：

计时单元51，用于在冰箱制冷运行过程中，在冰箱启动一次化霜运行后开始计时。

计数单元52，用于当计时单元51计时至预定时长后判断冰箱自启动第一模式化霜运行后累计启动第二模式化霜运行的次数，其中，第一模式化霜运行为以固定功率化霜直至蒸发器温度达到预定温度，第二模式化霜运行为在预定化霜运行时长内以固定功率化霜；

化霜控制单元53，用于当计数单元52获取的累计启动第二模式化霜运行的次数大于或等于M次时，则启动第一模式化霜运行，并当冰箱蒸发器的温度达到预定温度后退出第一模式化霜运行。

在上述方案中，冰箱化霜控制装置，包括计时单元51，用于在冰箱制冷运行过程中，在冰箱启动一次化霜运行后开始计时；计数单元52，用于当计时单元51计时至预定时长后判断冰箱自启动第一模式化霜运行后累计启动第二模式化霜运行的次数，其中，第一模式化霜运行为以固定功率化霜直至蒸发器温度达到预定温度，第二模式化霜运行为在预定化霜运行时长内以固定功率化霜；化霜控制单元53，用于当计数单元52获取的累计启动第二模式化霜运行的次数大于或等于M次时，则启动第一模式化霜运行，并当冰箱蒸发器的温度达到预定温度后退出第一模式化霜运行。其中，冰箱在制冷运行过程中，可以间隔预定时长按照第二模式化霜运行进行化霜操作，在累计若干次数的第二模式化霜运行后进行一次第一模式化霜运行进行一次彻底化霜，由于第二模式化霜运行的功率固定并且化霜运行时长可调，因此在常规情况下蒸发器结霜不严重时通过第二模式化霜运行局部化霜可以尽量降低功耗；而在蒸发器结霜严重时，通过第一模式化霜运行使得蒸发器的温度达到预定温度进行彻底化霜可以保证冰箱的正常运行，因此能够保证化霜效果的同时，使得冰箱具有明显的节能效果。此外，该方案中无需反复的对化霜运行的退出温度进行计算，仅需要协调两种化霜运行模式的转换即可，方案比较简单。

示例性的，预定时长大于或等于相邻的两次第二模式化霜运行之间的时间间隔。

此外，参照图6所示，还包括：

冰箱门状态判断单元54，用于若计数单元52获取的累计启动第二模式化霜运行的次数小于M次，则判断在所述预设时长中冰箱门的开启状态；

化霜控制单元53，用于若所述冰箱门状态判断单元54确认冰箱门开启的次数大于或等于N次和/或冰箱门累计开启的时长大于或等于第一时长，则启动第一模式化霜运行，并当所述冰箱蒸发器的温度达到预定温度后退出所述第一模式化霜运行。

此外，化霜控制单元53，具体用于若冰箱门状态判断单元54确认冰箱门开启的次数小于N次且冰箱门累计开启的时长小于第一时长，则根据所述冰箱门的开启状态，计算所述第二模式化霜运行的所述预定化霜运行时长；根据所述预定化霜运行时长启动所述第二模式化霜运行。

进一步的，化霜控制单元53，具体用于根据冰箱门开启的次数以及冰箱门每次开启的时长计算冰箱在预定时长内进入的水分量；根据在所述预定时长进入的水分量计算所述第二模式化霜运行的预定化霜运行时长。

本发明的实施例还提供一种冰箱，包括上述任一冰箱化霜控制装置。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。