专利名称：一种蒸发器除霜起动和停止时刻自动控制的方法
技术领域：
本发明属于制冷技术，涉及蒸发器除霜起动和停止时刻自动控制的方法。这种方法适用于冷库、热泵及双门风冷式电冰箱中的蒸发器除霜。
背景技术：
当蒸发温度低于0℃时，空气中的部分水蒸气将在蒸发器表面上冻结成霜。霜层厚度的增加使进入蒸发器的空气流速下降，蒸发器空气侧的表面传热系数下降，导致制冷机性能的恶化。现有的除霜起动和停止时刻自动控制方法或基于测定局部位置处霜层的厚度，当该处霜层厚度达到规定值时，安装在该位置上的热敏电阻感受温度的变化，从而起动或停止除霜系统，但此方法不能测得霜层的平均厚度，因而不能反映霜层厚度的总体变化。现有的另一种方法，是测量蒸发器入口和出口的压差变化，当压差达到规定值时，启动或停止除霜系统，但由于影响蒸发器空气侧表面传热系数的直接因素是空气流速，压差变化只是反映流速变化的因素之一，因而用压差变化控制除霜起动和停止时刻不如用气流速度变化控制除霜起动和停止时刻。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种蒸发器除霜起动和停止时刻自动控制的方法，本方法用空气流速相对变化判断霜层厚度的变化，并在设定的气流相对速度变化值时及时起动和停止除霜系统。因此是一种更好的除霜起动和停止时刻控制方法。
实现发明的技术方案是这样解决的在制冷机的蒸发器入口处至少设置一个风速传感器，和一控制系统，风速传感器将风速转变为电讯号，送入控制系统，由控制系统控制制冷机的除霜系统和制冷系统的起动和停止；
风速传感器能连续不断地测定蒸发器入口处的气流速度，并将其转化为电讯号传送给控制系统，然后控制系统根据传送的电讯号判断出蒸发器结霜和除霜前后流经蒸发器的风速相对变化，以此控制除霜起动和停止时刻。控制方法包括以下步骤1)由风速传感器测得蒸发器未结霜时进入蒸发器的初始流速，并设定起动和停止除霜系统的空气流速相对变化值M1和M2。然后，连续不断地测定瞬时流速；2)随着结霜厚度的逐步增加，控制系统根据测得的结霜后瞬时风速与结霜前的初始风速之比值，即空气流速相对变化值，与设定值M1比较，判断是否开始除霜。改变M1的取值可设定在不同的霜层厚度下控制除霜起动；3)进入除霜运行后，控制系统根据测得的除霜后瞬时风速与结霜前的初始风速之比值，与设定值M2比较，判断是否停止除霜，改变M2的取值可设定在不同的霜层厚度下控制除霜停止。
本发明的其它特点是，进入蒸发器的空气温度范围为-20℃～20℃。
进入蒸发器的空气流速范围为0m/s～10m/s。
设定的起动除霜系统的空气流速相对变化值M1的范围为0.3～0.8。
设定的停止除霜系统的空气流速相对变化值M2的范围为0.8～1.0。
本发明与现有技术相比，具有以下优点1.采用了更能反映蒸发器特性，且不受风机特性影响的蒸发器进口风速度作为控制参数；2.只需测出风速相对变化，即可判定起动和停止除霜的时刻，这样对测量风速绝对值的精度要求可降低。
3.由于蒸发器入口处速度场比较均匀，在蒸发器中部测得的速度变化能较好地反映霜层平均厚度的变化。必要时，可在整个速度场内多设几个风速测点，并取其平均值。
图1是控制系统的原理图；图2是控制方法的流程图；图3是双门风冷式电冰箱部分电加热装置分布图，是本发明的实施例1；图中符号表示的是，301.蒸发器，302.蒸发器除霜加热器，303.风扇扇叶孔加热器；304.泄水管加热器，305.接水盘加热器，306.温感风门温控器壳加热器；图4是空气热源热泵型冷热风机示意图，是本发明的实施例2；图中符号表示的是，401.室外侧换热器，402.室外侧风机，403.压缩机 404.室内侧风机，405.室内侧换热器，406.新风口，407.四通阀；图5是冷风机蒸发器位置示意图，是本发明的实施例3。图中符号表示的是，501.蒸发器，502.供液电磁阀，503.回气电磁阀，504.化霜电磁阀，505.单向阀，506.供液管，507.回气管，508.化霜热气管，509.风机。
具体实施例方式
下面结合附图和发明人给出的实施例对本发明的内容作进一步说明。
参见图1，依照本发明的技术方案，本方法先测得蒸发器未结霜时进入蒸发器的初始流速，并将其转变为电信号；然后，连续不断地测定瞬时流速；随着结霜厚度的逐步增加，瞬时流速不断下降。瞬时流速与初始流速之比值，即空气流速的相对变化，反映了霜层厚度的变化。只要预先设定起动除霜系统的空气流速相对变化值，即可借助于电量变化产生的电讯号自动开始除霜。设定不同的空气流速相对变化值，可在不同的霜层厚度下起动除霜；进入初霜运行后，连续不断测定瞬时空气流速，随着结霜厚度的逐步减小，瞬时流速不断升高。瞬时流速与初始流速之比值反映了霜层厚度的变化，当达到设定好的停止除霜系统的空气流速相对变化值时，借助电量变化产生的电讯号就自动停止除霜，恢复制冷运行。
图1中的风速传感器101放置在制冷系统蒸发器入口处，控制器102根据风速传感器101的信号控制着制冷系统103和除霜系统104的起动和停止。
图2是本发明的除霜控制方法流程图。
当制冷系统103开始运行(S1步骤)，风速传感器101测得蒸发器的入口风速初始值A传送给控制器102，并设定两个参考值B和C(S2步骤)，B和C的取值由M1和M2来确定B＝M1×AC＝M2×A继续进行制冷运行，此时风速传感器101连续测定蒸发器入口的风速(S3步骤)，并与控制器102中的设定值B进行比较(步骤4)。
当测得的蒸发器入口风速大于设定值B时，则维持制冷运行并继续检测蒸发器入口风速(步骤3)。
当测得的蒸发器入口风速小于设定值B时，控制器102控制制冷系统103停止运行，启动除霜系统104，进入除霜运行(步骤S5)。
进入除霜运行后，风速传感器仍不断检测蒸发器入口风速(步骤S6)，并传给控制器，控制器将入口风速与设定值C进行比较(步骤7)。
当进入除霜运行后的蒸发器入口风速小于设定值C时，继续维持除霜运行，风速传感器不断检测蒸发器入口风速(步骤S6)。
当进入除霜运行后的蒸发器入口风速大于设定值C时，控制器控制除霜系统停止除霜运行，并启动制冷系统进入制冷运行(步骤S1)。
以下是发明人给出的具体实施例，但本发明不限于这些实施例。
实施例1双门风冷式电冰箱蒸发器电热除霜参见图3，图3是目前常用的双门风冷式电冰箱部分电加热装置内部分布示意图，图中包括蒸发器301，蒸发器除霜加热器302，风扇扇叶孔加热器303，泄水管加热器304，接水盘加热器305，温感风门温控器壳加热器306。
其蒸发器301位于冷冻室和冷藏室之间，利用本发明自动确定除霜起动时刻的方法，在蒸发器301入口位置a处安装风速传感器101，当电冰箱开机进入制冷运行后(步骤S1)，风速传感器101测定蒸发器入口的初始风速A，并设定参考值B和C(步骤S2，B和C可以分别设为A的0.45倍和0.85倍)。在随后的制冷运行当中，风速传感器101不断检测蒸发器入口的风速(步骤S3)，控制器将检测到的风速与参考值B进行比较(步骤S4)，如果大于B，则维持制冷运行，并不断对蒸发器入口风速进行检测(步骤S3)，如果入口风速小于B，控制器发出指令，停止制冷系统压缩机和风扇转动，启动除霜系统电加热器302、303、304、305和306，开始电热除霜(步骤S5)。除霜系统启动后，风速传感器101仍不断检测蒸发器301入口风速(步骤S6)，控制器将入口风速与参考值C进行对比(步骤S7)，如果小于C，则维持除霜运行，并继续检测蒸发器入口风速(步骤6)；如果大于C，控制器102发出指令，停止除霜系统104的5种电加热器302、303、304、305和306，启动制冷系统103，开始制冷运行(步骤S1)。
实施例2空气热源热泵蒸发器(室外侧换热器)热气流除霜参见图4，图4是空气热源热泵型冷热风机示意图，图中包括蒸发器(室外侧换热器)401，室外侧风机402，压缩机403，室内侧风机404，室内侧换热器405，新风口406，四通阀407。
利用本发明自动确定除霜起动时刻的方法，在蒸发器401入口位置a处安装风速传感器101，当空气源热泵机组开机进入制冷运行后(步骤S1)，风速传感器101测定蒸发器401入口的初始风速A，并设定参考值B和C(步骤S2，B和C可以分别设为A的0.5倍和0.9倍)。在随后的制冷运行当中，风速传感器101不断检测蒸发器401入口的风速(步骤S3)，控制器102将检测到的风速与参考值B进行比较(步骤S4)，如果大于B，则维持制冷运行，并不断对蒸发器入口风速进行检测(步骤S3)，如果入口风速小于B，控制器发出指令，命令四通阀407动作，室外侧风机402和室内侧风机404停止运转，蒸发器暂时成为冷凝器，热的制冷剂在管内流过，完成管外除霜(步骤S5)。除霜运行启动后，风速传感器101仍不断检测蒸发器401入口风速(步骤S6)，控制器将入口风速与参考值C进行对比(步骤S7)，如果小于C，则维持除霜运行，并继续检测蒸发器401入口风速(步骤6)；如果大于C，控制器102发出指令，再次命令四通阀407动作，开启室外侧风机402和室内侧风机404，开始制冷运行(步骤S1)。
实施例3冷风机蒸发器的热气流除霜参见图5，图5是冷风机蒸发器位置示意图，图中包括蒸发器501，供液电磁阀502，回气电磁阀503，化霜电磁阀504，单向阀505，供液管506，回气管507，化霜热气管508，风机509。
利用本发明自动确定除霜起动时刻的方法，在蒸发器501入口位置a处安装风速传感器101，当冷风机开机进入制冷运行后(步骤S1)，风速传感器101测定蒸发器501入口的初始风速A，并设定参考值B和C(步骤S2，B和C可以分别设为A的0.55倍和0.95倍)。在随后的制冷运行当中，风速传感器101不断检测蒸发器501入口的风速(步骤S3)，控制器102将检测到的风速与参考值B进行比较(步骤S4)，如果大于B，则维持制冷运行，并不断对蒸发器501入口风速进行检测(步骤S3)，如果入口风速小于B，控制器发出指令，命令供液电磁阀502和回气电磁阀503关闭，风机509停止转动，然后开启化霜电磁阀504，热气流流入蒸发器501除霜(步骤S5)，凝液经单向阀505流出。除霜运行启动后，风速传感器101仍不断检测蒸发器501入口风速(步骤S6)，控制器将入口风速与参考值C进行对比(步骤S7)，如果小于C，则维持除霜运行，并继续检测蒸发器501入口风速(步骤6)；如果大于C，控制器102发出指令，命令化霜电磁阀504关闭，开启供液电磁阀502、回气电磁阀503和风机509，开始制冷运行(步骤S1)。
权利要求
1.一种蒸发器除霜起动和停止时刻自动控制方法，其特征在于，利用蒸发器结霜除霜前后流经蒸发器的风速相对变化，控制除霜起动和停止时刻；包括以下步骤1)在制冷机的蒸发器入口处至少设置一个风速传感器，和一控制系统，风速传感器将风速转变为电讯号，送入控制系统，由控制系统控制制冷机的除霜系统和制冷系统的起动和停止；2)由风速传感器测得蒸发器未结霜时进入蒸发器的初始流速，并设定起动和停止除霜系统的空气流速相对变化值M1和M2。然后，连续不断地测定瞬时流速；3)随着结霜厚度的逐步增加，控制系统根据测得的结霜后瞬时风速与结霜前的初始风速之比值，即空气流速相对变化值，与设定值M1比较，判断是否开始除霜；改变M1的取值可设定在不同的霜层厚度下控制除霜起动；4)进入除霜运行后，控制系统根据测得的除霜后瞬时风速与结霜前的初始风速之比值，与设定值M2比较，判断是否停止除霜；改变M2的取值可设定在不同的霜层厚度下控制除霜停止。
2.根据权利要求1所述的蒸发器除霜起动和停止时刻自动控制方法，其特征在于，进入蒸发器的空气温度范围为-20℃～20℃。
3.根据权利要求1所述的蒸发器除霜起动和停止时刻自动控制方法，其特征在于，进入蒸发器的空气流速范围为0m/s～10m/s。
4.根据权利要求1所述的蒸发器除霜起动和停止时刻自动控制方法，其特征在于，设定的起动除霜系统的空气流速相对变化值M1的范围为0.3～0.8。
5.根据权力要求1所述的蒸发器除霜起动和停止时刻自动控制方法，其特征在于，设定的停止除霜系统的空气流速相对变化值M2的范围为0.8～1.0。
全文摘要
本发明涉及一种蒸发器除霜起动和停止时刻自动控制的方法，该方法利用蒸发器结霜除霜前后流经蒸发器的风速相对变化，控制除霜起动和停止时刻。采用本发明的除霜起动和停止时刻自动控制方法具有以下优点不必测定霜层厚度，从而避免了霜层平均厚度难以测量的困难；只需比较不结霜、结霜以及除霜后进入蒸发器气流速度的相对变化，即可确定开始和停止除霜的时刻，保证了除霜开始和停止时刻的合理确定，从而保证了蒸发器的良好传热特性，以及制冷系统的高效运行。
文档编号G01F1/00GK1527010SQ03134599
公开日2004年9月8日 申请日期2003年9月23日 优先权日2003年9月23日
发明者周晋, 吴青平, 吴业正, 周 晋 申请人:西安交通大学