CN100374800C - 具有除霜功能的冷冻器具以及其运行方法 - Google Patents

具有除霜功能的冷冻器具以及其运行方法 Download PDF

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Abstract

一种冷冻器具，该冷冻器具带有一个可冰冻的制冷表面-譬如一个蒸发器表面、一个用于加热该制冷表面的加热机构(10)和一个依据一个计时器(14)来控制加热机构的运行的控制电路(11)。该控制电路用于在一个由计时器确定的时间间隔中禁止所述加热机构运行。借助于该计时器可以确保只在冷冻器具对冷冻功率要求得很小时才为了除霜而对所述冷冻表面进行加热。

Description

具有除霜功能的冷冻器具以及其运行方法
技术领域
本发明涉及一种具有一个制冷表面和一个用于加热该制冷表面的加热机构的冷冻器具，在所述的制冷表面上在冷冻器具的运行过程中可以形成一个冰层，并且通过所述加热机构来对这样一个冰层进行除霜。
背景技术
这种类型的常规冷冻器具-也称为无霜器具-具有一个用于控制加热机构的运行的控制机构，如果借助于一个计时器测量的所述器具的运行时间或者所述器具的一个压缩机的运行时间超过一个预定的极限值，所述控制机构使所述加热机构自动地投入运行。以此方式保证制冷表面即使在没有使用者的主动干预的情况下也随时地进行除霜，从而不会在所述制冷表面上构成基本上会损害所述器具的能量效率的厚的冰层。
这种技术的问题是，它不能够考虑到在引入一个除霜过程的短时间之前冷藏物品是否到底是新放进冷冻器具中的。如果是这种情况，那么要尽可能快速地使这样的冷藏物品冷冻，为此要求一个高的冷冻效率。刚好在这样的时刻冷冻表面的一个自动除霜的结果却是，要求长时间地冷却，并且在不利条件下这甚至可以导致，已经放进冷冻器具中的冷藏物品被新装入的冷藏物品过强地加温，从而使该储藏物品化冻。
该技术的另一个缺点是，它涉及相对高的能量成本，因为与冷冻器具的除霜过程相关联的较高的功率需求会在任意的时刻出现。
发明内容
本发明的任务是，提出一种冷冻器具以及一种用于该冷冻器具的运行方法，它们可以保证任何时候都快速冻结新放入的冷藏物品，并且还可以减少与运行这样一种器具相关联的能量成本。
该任务在一个方面通过一种冷冻器具完成，该冷冻器具带有一个可冰冻的制冷表面、一个用于加热制冷表面的加热机构和一个依据一个计时器控制该加热机构的运行的控制电路，其中所述控制电路用于在一个由所述计时器所确定的时间间隔内禁止加热机构运行。
要注意这样的冷冻器具并非绝对地是一个具有自动除霜机构的冷冻器具；根据本发明，所述计时器不像常规的除霜装置中那样在一定的时间之后触发除霜过程，而是相反，在一定的、不利的时间阻止除霜。看作需要的除霜过程的时间根据本发明既可以自动地确定，也可以由使用者确定，如下文还要准确地说明的那样。
根据本发明的冷冻器具的一个优选的方案的结果，由计时器确定的时间间隔是一种钟表时间间隔，更确切地说最好是一个从9:00时至22:00时、优选地是至少从1:00时至5:00时的期间。这种时间间隔的确定基于这样的认识：在晚间，特别地从9:00时至22:00时向冷冻器具中放入新的冷藏物品的概率很小，因为多数使用者在一天较早的时间时采购。此外把禁止运行加热机构的时间间隔扩展到一天的5:00时至第二天的1:00时还有这种优点：在为除霜所提供的时间段中可以利用用于除霜过程的价格优惠的夜间供电。
根据本发明的冷冻器具最好利用优惠的夜间供电还如此实现：只要不进行除霜，在允许除霜的时间段中所述冷冻器具可以用比禁止除霜的时间间隔中高的冷却功率来使冷却表面工作。从而即使在冷冻器具正常运行的期间也将能量需求从禁止的时间间隔中转移到允许除霜的时间段中，而在此时间段中电能的价格低于在被禁止的时间间隔中的电能价格。
根据本发明的另一种方案，计时器与一个用于测量打开冷冻器具门的传感器连接，并且由计时器确定的时间间隔是一个从门敞开起的一个时间间隔。该方案的作用与以上所说明的是可比较的。通过每次紧接着打开门时在确定的时间间隔内禁止除霜，在一方面使得新放入的冷藏物品可以在这个时间间隔内迅速地冷冻，不会通过除霜而使冻结中断或者延迟。在一个几个小时数量级的长的时间间隔内保持关闭冷冻器具的门的概率当然在夜间高于白天，从而制冷器具根据该可供选择的除霜过程以相应地较高的概率在夜间进行。
用于控制电路的计时器可以不同地构成，一方面可以涉及一个不从外部接收控制信号的自动计时器。这样一种计时器可以尤其包含一种振荡器，对于低成本高动程准确性的计时器特别是一种石英振荡器。
作为一种非自主的计时器特别地把一种用于接收无线电时间标准的无线电接收机考虑在内。
如果冷冻器具用于在数据网中运行，那么当然对这样的网络的接口也可以用于接收一个在网络上传输或者可应答的时间信号并且提供给控制电路。
本发明的一个优选的应用是譬如上述除霜器具的器具，其中使控制电路测量冷冻器具的至少一个与冷冻表面结冰厚度相关的运行参数，并且如果所述至少一个受监测的运行参数超过了一个极限值，加热机构在确定的时间间隔以外就投入运行。
用于这种运行参数的优选的实施例是从加热机构上次的运行阶段起总共经历的时间或者冷冻器具的压缩机从此时起经历的运行时间。
一个与上所述两个参数相反不要求累计测取的参数是冷冻器具的一个压缩机的运行时间与停运时间的比例。
另一个合适的参数是从加热机构上次运行阶段起计数的门打开次数。
根据本发明的另一个简单的方案，将一个操作元件配置于所述控制电路，用于输入一个加热机构投入运行的指令。这种操作元件使得使用者能够在他确定除霜为有利时，在每个任意的时间输入一个用于使加热机构投入运行的指令，特别是当他打开门识别出需要除霜时。通过根据本发明的禁止来阻止在不利的时刻引入除霜运行。
当然这样一种操作元件也可以补充地设置到带有自动除霜的冷冻器具上。
所述任务还通过用于控制一个带有可结冰的制冷表面和用于加热该制冷表面的加热机构的制冷器具的方法来完成，使用以下的步骤：
-确定一个其中不得对制冷表面除霜的禁止间期，
-测量制冷表面除霜的必要性，
-如果测量的时刻在一个禁止时间间隔内，等待该禁止时间间隔结束，并且在该禁止时间间隔经历过以后：
-运行加热机构。
附图说明
从下面参照附图对实施例的说明得出本发明的其它特征和优点。
附图示出：
图1通过其上可以采用本发明的一种冷冻器具的示意性剖面图；
图2所述冷冻器具的控制机构的一个第一方案的方框图；
图3图2中所示出的控制机构的工作方法的流程图；
图4所述控制机构的第二种方案；
图5图4中所示的控制机构的工作方法的流程图；
图6图5的控制方法的一个变型；
图7根据本发明的控制机构的第三种方案；而
图8图7中所示控制机构的工作方法的流程图。
具体实施方式
图1中所示的冷冻器具基本上是公知的，并且在此只须简短地概述。
一个隔热的壳体1和一个同样隔热的门2界定一个在壳1内部中的一个冷冻格3。一个壁4从冷冻格分开一个室5，在其后壁上布置一个起制冷表面作用的蒸发器6。所述蒸发器6与一个压缩机7和一个冷凝器8一起是一个致冷剂循环机构的一部分。一个吹风机9布置在分隔壁4的一个通孔中，以便致使冷冻格5和室5之间进行空气循环。
在正常的运行条件下，蒸发器6处于零摄氏度以下的温度。从冷冻格3发出循环进入到室5中的空气中的湿汽冷凝在蒸发器6的表面上，并且在长时间运行以后该蒸发器上形成一个冰层。为了能够对该冰层除霜，在室5中布置一个加热机构10。
还需要注意的是，本发明可以用于这样的冷冻器具中，其中蒸发器6不装在一个本身的室中而是直接与冷冻格3进行热接触。
图2示出用于图1所示的冷冻器具的控制机构的一个第一实施例。所述控制机构包含一个控制电路11，例如是一个微处理器或者微控制器，该微处理器或者微控制器与一个操作元件12-例如一个装在外壳1上的电键、一个布置在蒸发器6上的温度传感器13以及一个计时器14连接。该计时器14最好以石英钟的形式或者无线电钟的形式实现，并且周期地发出一个量化的、代表钟表时间的信号。在一个同时是一个数据传输网络中的终端器具的“智能化”冷冻箱的情况下，所述计时器14还可以是到这样一种网络的接口，因为在这种网络中可以周期地传输钟表时间信号，或者可以通过接口14由另一个终端器具要求提供该钟表时间信号。
图3示出可以由控制电路11执行的工作方法的一个第一实施例，以便在需要的情况下对蒸发器6进行除霜。在该方法中由此出发，一个除霜过程不由控制电路11自动地引入，而是按使用者的指令引入-通过按压键12进行。如果控制电路11在步骤S1中确定，键12已被按压，那么该控制电路就在下个步骤S2中检验由计时器提供的钟表时间。如果这在早上5:00时和夜晚1:00时之间，控制电路11首先不理睬使用者的指令，并且在步骤S3中等待到夜晚1:00时。从早上5:00时到夜晚1:00时之间的时间间隔也就是一个禁止时间间隔，其中不进行除霜过程。在夜晚1:00时控制电路11接通加热机构10的电源，并且只要是压缩机7和吹风机9接通着，就在此同时将其关闭。可选择的也可以是，在压缩机7和吹风机9接通着时，控制电路11关于引入除霜过程一直等到它们运行阶段正常结束为止。
如果加热机构10如此长时间地运行，致使传感器13测取到摄氏零度以上的一个目标温度-这就可以可靠地判断出蒸发器6已经完全地除霜，那么就在步骤S6中关闭加热机构10的电源，并且重新进行正常的制冷工作。
使用者从而可以在每个对他合适的时刻通过键12输入一个除霜指令，例如如果他在放进或者取出冷藏物品时识别出需要进行一次除霜。通过把除霜时间限制在夜晚1:00时和5:00时之间的时段就可保证到引入除霜过程时可能使新放进的冷藏物品可靠地冻透了。
如可以轻易地看出，也可以毫无问题地确定其它的、其中可引入除霜过程的时间界限。毫无疑问地还可以预定一个确定的时刻、例如夜晚3:00时，在此时可以总是开始一个除霜过程。
图4示出一个可以进行一个全自动的除霜运行的控制机构的例子。该机构的已经参照图2说明了的部分带有相同的附图标记，并不再单独地说明。图4的控制电路11附加地提供一个信号输入端15，在该输入端上供给一个由温度控制电路16产生的、用于接通和关闭压缩机7的控制信号。
一个可以用该控制机构的所述方案来实施的工作方法的第一个实施例在图5中示出。该方法以此开始：在步骤S11中接通冷冻器具以后把运行时间计数器t设置为零。只要控制电路11识别到压缩机7接通(S12)，该控制电路就在一个缓冲寄存器b中存储当前的钟表时间takt(S13)。只要一确定重新关闭了压缩机，就把缓冲寄存器b中的值从这时的当前时刻takt中减去，并且重新存储进缓冲寄存器b中(S15)。如果在步骤S16中显示出结果小于零，那么压缩机运行阶段的开始和终止就属于不同的日期，并且必须对缓冲寄存器b中的值加上24小时(S17)，以便得到压缩机运行阶段的正确的持续时间。这样得到的持续时间加给t(S18)，并且检验(S19)是否该结果超过压缩机的在两个除霜过程之间允许的总运行时间tllm。如果是肯定的，那么就是需要一个除霜过程，并且方法转到步骤S21；如果是否定的，那么就在步骤S20中检验使用者是否按压了键12，并且因此需要一个除霜过程。如果是肯定的，那么该方法同样地转到步骤S21，如果是否定的，那么就在步骤12中等待压缩机的一个新的运行阶段。
接着的步骤S21至S26与图3的步骤S2至S7相同，并且在此不再重新说明。
在所述控制方法的一个简化的变型中，取代压缩机的运行时间干脆测量从上次除霜过程起冷冻器具的总运行时间，并且只要该总运行时间超过一个预定的界限就立即分支到步骤S21。
图4所示的控制机构的一种运行方法的另一个方案借助于图6说明。在此方案中采用压缩机的运行时间与冷冻器具的运行时间之间的比例作为需要除霜的标准。该变型的优点是，不使用超过从上次除霜过程起的总的运行时间所累积的参数进行工作，从而如果由于停电或者其它的干扰丢失存储的参数值后也可以正确地触发除霜过程。
该方法在步骤S31中开始把代表压缩机运行时间与器具运行时间之间的比例的参数a初始化到一个可以在预定的极限值A以下原则上任意选择的值a。在步骤S32中检验压缩机7是否接通。如果没有，就在一个步骤S34中把参数a乘以一个“忘记系数”1-ε，否则在步骤S33中使所述参数a增量。通过经常重复这些步骤，a收敛接近一个与希望的比例成正比的值。在步骤S35中检验是否超过极限值A。如果没有，就重复S32至S34，否则确定需要一个除霜过程，并且接着进行步骤S21至S26。
在图6中的控制机构中，图4的信号输入端15通过一个对开关17的连接所替代。该开关17以公知的方式布置在壳体1中，以便获知门2的打开和关闭，并且与之相应地接通和关闭冷冻格3的内部照明。在此方案中控制电路11对从上次除霜过程开始门2的打开次数进行计数，或者可选择的是对从上次除霜过程开始门2打开期间的总的时间进行计数，并且把该结果与一个极限值比较。该方法没有借助一个流程图表示，因为其实施显然可以通过推广以上说明的实施例进行。只要确定超过所述极限值，在该方法中也实施步骤S21至S26。
另一种可选择的、可用图7所示的控制机构实施的方法参照图8说明。在步骤41中测量一个任意的适当的参数的值，例如门打开的次数或者时间长度、压缩机运行时间、总运行时间、压缩机运行时间与总运行时间的比例等等。如果在这种情况下在步骤S42中确定门2是打开的，那么就起动计时器14(S43)，所述计时器在此方案中不用作提供钟表时间，而是示出经历一个预定的时间段、例如三个小时。只要没有在步骤S44中确定受监测的参数超过极限值，就周期地重复这些步骤。这如果发生了，那么就必须在下面(S45)检验是否计时器到时了，就是说，是否从上次开门起经历了预定的时间。如果不是这种情况，就使步骤S41至S44进行一个循环，直到计时器到时。
计时器的到时指示出，现在允许引入一个除霜过程，因为从上次开门起为可靠地冻结可能新放入的冷藏物品已经经历了足够的时间了。接着的步骤与图3所示的步骤S4至S7相同，并且因此不需要在此重新说明。
该控制的一个附带结果是，计时器多数在夜晚到时，最可能的原因是，门一直保持关闭直到使计时器可以到时。在此还可以用图8的方法为了除霜过程而利用普遍价格优惠的夜间供电。

Claims (16)

1.冷冻器具，所述冷冻器具带有一个可冰冻的制冷表面(6)、一个用于加热该制冷表面(6)的加热机构(10)和一个依据一个计时器(14)控制该加热机构(10)的运行的控制电路(11)，其特征在于，所述控制电路(11)使得在一个由计时器(14)所确定的时间间隔期间禁止加热机构(10)运行，计时器(14)与一个用于测量一个冷冻器具门(2)的打开的传感器(17)连接，并且由计时器(14)确定的时间间隔是一个从门(2)敞开起的一个时间间隔。
2.如权利要求1所述的冷冻器具，其特征在于，由计时器确定的时间间隔是一种钟表时间间隔。
3.如权利要求2所述的冷冻器具，其特征在于，所述钟表时间间隔至少从9:00时持续到22:00时。
4.如权利要求2所述的冷冻器具，其特征在于，所述钟表时间间隔至少从5:00时持续到第二天的1:00时。
5.如权利要求2-4中之一所述的冷冻器具，其特征在于，在所述钟表时间间隔以外期间制冷表面(6)的平均冷却功率高于在所述钟表时间间隔以内的平均冷却功率。
6.如权利要求1至4之一所述的冷冻器具，其特征在于，所述计时器(14)包括一种振荡器。
7.如权利要求6所述的冷冻器具，其特征在于，所述振荡器是一种石英振荡器。
8.如权利要求1至4之一所述的冷冻器具，其特征在于，计时器(14)包括一个无线电接收机。
9.如权利要求1至4之一所述的冷冻器具，其特征在于，计时器(14)包括一个连接一个数据网络的接口。
10.如权利要求1至4之一所述的冷冻器具，其特征在于，控制电路(11)用于测量冷冻器具的至少一个与冷冻表面(6)的结冰厚度相关的运行参数，并且如果该运行参数超过了一个极限值，加热机构(10)在所述所确定的时间间隔以外投入运行。
11.如权利要求10所述的冷冻器具，其特征在于，所述运行参数中的一个是从加热机构(10)上次的运行阶段起经历的时间。
12.如权利要求10所述的冷冻器具，其特征在于，所述运行参数中的一个是冷冻器具的一个压缩机(7)从加热机构(10)上次的运行阶段起所经历的运行时间。
13.如权利要求10所述的冷冻器具，其特征在于，所述运行参数中的一个运行参数是冷冻器具的一个压缩机(7)的运行时间与停运时间的比例。
14.如权利要求10所述的冷冻器具，其特征在于，该冷冻器具具有一个门和一个用于测量该门敞开的传感器(17)，并且所述运行参数中的一个是从加热机构(10)上次运行阶段起计数的门打开次数。
15.如权利要求10所述的冷冻器具，其特征在于，一个操作元件(12)配置于控制电路(11)，用于输入一个使加热机构(10)投入运行的指令。
16.用于控制一个冷冻器具的方法，该冷冻器具带有一个可结冰的制冷表面(6)和一个用于加热该制冷表面(6)的加热机构(10)，所述方法带有步骤：
-确定一个不得对制冷表面(6)除霜的禁止时间间隔，
-测量制冷表面(6)除霜的必要性(S1、S19、S20、S35)，
-如果测量的时刻在一个禁止时间间隔(S2、S21、S35)内，则等待该禁止时间间隔(S3、S22)结束，并且在该禁止时间间隔经历过以后：
-运行加热机构(S4、S23)，
其中，识别除霜的必要性而
-借助于由一个使用者输入一个指令(S1)，
-通过监测冷冻器具的至少一个与结冰厚度相关的运行参数(S13-S18；S31-S34；S41)，并且当所述运行参数中的至少一个超过一个极限值时测量所述必要性(S19、S35、S44)。
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