CN101512267B - 具有强制换气蒸发器的制冷器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制冷器，所述制冷器具有连接在制冷剂回路中的压缩机(3)、冷凝器(4)和蒸发器(2)。蒸发器(2)通过具有可调节的功率的风扇(5)被强制换气。控制单元(6)被设计成以与作用在制冷器上的热负荷相反的方式调节风扇(5)的功率。

Description

具有强制换气蒸发器的制冷器

技术领域

本发明涉及一种制冷器，所述制冷器具有连接在制冷剂回路中的压缩机、冷凝器和蒸发器，其中，蒸发器通过具有可调节的功率的风扇被强制换气。这种制冷器从DE10139834A1得知。

背景技术

在该现有制冷器中，冷却制冷器的两个隔间的两个蒸发器在制冷剂回路中串联连接，其中，风扇被分配给两个蒸发器中的一个蒸发器。在压缩机运行期间风扇的选择性的操作或不操作将产生调控空气向两个隔间的分配的机会。这考虑到了以下事实，保持在各种温度下的隔间所具有的需求与冷却功率的比率随着环境温度的变化而变化。如果器具在热的环境中操作，两个隔间均需要相当大的冷却功率；在冷的环境中，两个隔间中的较热隔间对冷却功率的需求相适应地明显较低。在热的环境中，较热隔间对冷却功率的高需求可通过由风扇强制换气的其蒸发器满足。

当制冷装置在平稳运行模式下操作时，其蒸发器处于比周围环境温度低的温度下，使得在冷却剂回路中循环的相当大的比例的冷却剂可以以低的压力储存在蒸发器中。该储存作用还限制了冷却剂回路的热部分中的制冷剂的压力，从而限制了通过压缩机的功率输出，其中，压缩机克服该压力工作。然而，如果制冷器正投入操作且其蒸发器处于环境温度下，冷却剂回路中的压力比平稳运行操作中的压力明显高，且实现平稳运行操作状态所需的压缩机功率也相应的高。如果压缩机未被设计成能够给送出该功率，则可能发生的是，蒸发器未被成功地冷却下来。在这种情形下，如果其热交换功率不足以使推入到其中的制冷剂充分冷却下来，且在它进入蒸发器之前非常显著地被加热，则尺寸太窄的冷凝器也可产生问题。为了排除该危险，通常必须将压缩机和冷凝器的尺寸宽大地确定成足以使它们能够确保制冷装置即使在极端条件下也会被启动。这种宽大的尺寸选择对于制冷器在平稳运行条件下的操作并不是必须的，且需要空间和导致高的制造成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种制冷器，所述制冷器确保可靠启动，从而使得可紧凑地确定压缩机和冷凝器的尺寸。

对于具有连接在制冷剂回路中的压缩机、蒸发器和冷凝器且蒸发器由具有可调节的功率的风扇强制换气的制冷器，上述目的通过设置一种控制单元实现，所述控制单元被构造成以与制冷器的热负荷相反的方式调节风扇的功率。

在平稳运行操作中，制冷装置的热负荷远低于当制冷器的制冷隔间启动而必须相对于周围环境温度冷却时的热负荷。从而，本发明使风扇在平稳运行条件下比在启动过程中以较高的功率操作。因为风扇在平稳运行条件下操作，它增大了蒸发器的与表面相关的热交换功率，使得本发明的制冷器可应对小蒸发器，小蒸发器在不换气状态下的冷却功率可能不足以将储存隔间保持在其所需的温度下。然而，在每种情况下，在未换气或仅轻微换气状态下的其冷却功率足以将储存隔间的温度降低到环境温度以下。因为当器具启动时风扇输出保持为低，因此，它成功地充分冷却蒸发器，使得在平稳运行条件下，它可接受要被冷却的大体积的物品，且在制冷剂回路中的压力被降低。由压缩机产生的功率与压力一起也被降低，使得该单元可以以紧凑和低成本的方式被确定尺寸。

可采用不同方式估计要由制冷剂回路克服的热负荷是高还是低。一种特别简单的方式使所述控制单元配备定时装置，以记录自制冷装置接通所经过的时间，且将其构造成基于记录的时间判断是否存在高的热负荷，其中，这是基于是否的简单假定，在已经过预定时间后，初始存在的热量中的相当大的部分已从器具的制冷隔间去除，从而热负荷相应地降低。这种判断方式并非总可靠，因为多种情形、例如主干线电源的暂时中断也可能发生，它们被记录为制冷装置的断开和再次接通，这样，就不是必然存在高的热负荷。然而，这不再重要，因为在这种情况下，风扇功率的降低仅导致蒸发器的冷却功率的暂时降低，但通常仍在隔间温度的恒温控制的范畴内，且这通过压缩机的较长的运行时间被自动补偿，而不会导致隔间温度的显著升高。

关于高的热负荷的存在性的判断也可直接基于储存隔间的温度进行。为此所需的温度探测器通常存在于任何制冷器中。极限值有利地在储存隔间的典型的设定点温度与典型的环境温度之间选择，如果超过了该极限值，则假定存在高的热负荷。

两个标准使用逻辑操作能够彼此组合。尤其有用地仅假定：如果两个标准同时满足，则存在高的热负荷。

作为一种替代方式或热负荷的另一判断标准，可包括由外部温度传感器探测的温度。

而且，控制单元可有利地被构造成估计压缩机的温度并基于估计的压缩机的温度判断是否存在高的热负荷。换言之，高的热负荷的存在性可从以下事实探测出：探测到克服该高的热负荷操作的压缩机的升温。温度传感器可为此目的加装到压缩机；另一有用的选项是基于压缩机的电导体的欧姆电阻、特别是电机的绕组线的欧姆电阻估计压缩机温度。

由控制单元调节的风扇功率可包括瞬时功率；优选地，调节的功率是风扇的平均功率，其中，平均时间段有利地为间歇操作的压缩机的操作阶段或这种操作阶段的一部分。这尤其使得能够通过风扇的开和关进行简单的功率调节。

附图说明

通过下面参看附图对示例性实施例的描述，可得到本发明的进一步的特征和优点。附图包括：

图1示出了本发明的制冷器的示意图；

图2示出了根据第一实施例的操作制冷器的控制单元的方法的流程图；

图3示出了根据第二实施例的操作方法的流程图；以及

图4示出了根据第三实施例的操作方法的流程图。

具体实施方式

图1中示意性示出的制冷器包括具有至少一个制冷隔间的绝热壳体1、和被分配用于制冷隔间的蒸发器2。在制冷剂回路中，蒸发器2连接到由电机驱动的压缩机3、和冷凝器4。例如成冷壁蒸发器的形式的蒸发器2可紧邻制冷隔间设置，其中，在这种情况下，自由地布置在制冷隔间中的风扇5被设置成用于沿由蒸发器2冷却的制冷隔间的壁驱动空气流。这可以是无霜蒸发器，所述蒸发器容纳在从制冷隔间移位的腔室中，其中，在这种情况下，风扇5设置在腔室与制冷隔间之间的通道中，以促进两者之间的空气交换。

控制单元6连接到位于制冷隔间中的温度探测器7、和位于制冷隔间的外部的探测器8，以便基于由温度探测器7探测到的内部温度Ti和由温度探测器8探测到的外部温度Ta控制压缩机3和风扇5两者的操作状态。

外部温度探测器8可邻近于壳体1的外壁安装，以检测在制冷器的环境中所获得的温度；然而，它也可与压缩机3一起容纳在壳体1的机器间中，在此，由它探测到的温度受压缩机3的废热影响。

作为温度探测器8的替代方式或为了补充该探测器，控制单元6也可配备有用于检测经由控制单元6供给操作电压的压缩机3的电机的绕组的欧姆电阻。由于绕组的欧姆电阻通常与温度相关，因此，检测绕组的阻值可推导出压缩机3的温度。

由控制单元6执行的操作方法的第一实施例参看图2描述。该方法首先通过致动功率开关或通过以任何其他方式向控制单元6施加的电源电压来接通制冷器(步骤S0)。在步骤S1中，控制单元从温度探测器7获取制冷隔间的温度Ti，且将该温度与预定的极限值Timax比较。Timax远在制冷隔间在连续运行中所设定的温度范围之上，且可在室温范围内或甚至高于该室温范围。如果制冷隔间温度Ti小于Timax，可以假定，用于启动制冷装置的条件是正常的，且不必采取保护措施防止压缩机3的过载。在这种情况下，方法直接跳到步骤S2，其中，限定用于风扇5的操作的占空因数θ＝1，且在压缩机3运行期间以该占空因数连续地操作。

如果内部温度Ti在极限值Timax之上，可由此假定，在制冷剂回路中获得了较高压力，在长的时段内，压缩机3克服该较高压力操作而受到很大负荷。在这种情况下，在步骤S3中，限定用于风扇5的操作的占空因数θ＜1，在压缩机3连续运行期间，风扇以该占空因数θ间歇地操作。风扇5的开关周期可选择成在从毫秒到分钟的范围内。占空因数θ可单独地根据温度Ti确定，在这种情况下，外部温度传感器8能省掉。然而，也可以借助于外部温度Ta以所选择的θ值越小、外部温度Ta越高的方式考虑进入装置中的热量。

在温度探测器8经受压缩机3的废热的情况下，考虑温度Ta在确定占空因数θ中提供的另外的优势在于，由压缩机3上的高负荷引起的不相称的升温立即被探测到，且使得经由占空因数θ的降低使压缩机3上的负荷降低。

在图3所示的方法的修改实施例中，控制单元6仅在制冷器的接通步骤S10之后的步骤S11检查由温度探测器8提供的外部温度Ta是否在极限值Tamax以上。该极限值同样便利地限定在室温范围内或以上。如果温度Ta不在极限值以上，假定制冷器处于正常启动条件下，且在步骤S12中为风扇5设定占空因数θ＝1，使得与压缩机3同时操作。否则，在步骤S13中检查自启动步骤S10所经过的时间t是否大于预定的启动时间t0。若是，这意味着，当已经过启动时间时，方法到达步骤S12，从而进入正常操作；否则，在步骤S14中，限定占空因数θ＜1，压缩机3然后以该占空因数操作，直到经过启动时间t0。在最简单的情况下，在步骤S14中限定的占空因数是与温度无关的预定的恒定值；如同步骤S3中那样考虑隔间温度和环境温度Ti、Ta。

图3的方法使用步骤S13限制最大时段，其中，在器具接通之后，它可以以受限的风扇功率操作，且排除了器具在不利的温度条件下不能正常操作的情况，其中，θ＝1。然而，具有在电力故障之后器具以受限的风扇功率启动的可能性，即使隔间温度Ti没有所要求的那样高。

图4中示出了消除了上述缺点的操作方法的进一步的改进。在此，接通步骤S20此时后跟着步骤S21，其中，检查隔间温度Ti是否比在平稳运行操作中要遵守的隔间温度的上限Ti⁺小。若是，可以假定，接通过程S20与制冷装置的之前经历了短时间的故障的操作电压的恢复对应；在这种情况下，方法跳到步骤S29。压缩机保持断开，因为仍不必冷却。

如果在步骤S21中超过了上限Ti⁺，压缩机在步骤S22中被接通。随后在步骤S23、S24中，隔间温度Ti和环境温度Ta分别与极限值Timax、Tamax进行比较，如同图2和3中所示的方法，所述极限值Timax、Tamax远高于Ti⁺。如果没有超过两个极限值中的任一个，在步骤S25中设定占空因数θ＝1；如果超过了两个极限值中的一个，在步骤S26中限定占空因数θ＜1，且风扇5以限定的占空因数操作。在步骤S27中，检查设定点温度范围的下限Ti^-是否已经达到。若没有，方法返回到步骤S23，使得，如果温度Ti、Ta中的一个已经改变，则限定新的占空因数θ。这提供了以下可能性：如果在操作过程中升高的温度Ta指出了压缩机3的过载，则可事后降低占空因数。

如果在步骤S27中确定了Ti已下降到下限Ti^-以下，则制冷装置已成功启动，且压缩机在步骤S28中以公知的方式被断开。制冷器现达到平稳运行操作，其中，仅在步骤S29、S31中将隔间温度Ti分别与上限和下限Ti⁺、Ti^-进行比较，且根据比较的结果，压缩机被断开(S28)，或压缩机被接通且风扇5以占空因数1操作(S30)。

Claims (5)

1.一种制冷器，所述制冷器具有连接在制冷剂回路中的压缩机(3)、冷凝器(4)和蒸发器(2)，其中，蒸发器(2)通过具有可调节的功率的风扇(5)被强制换气，且所述制冷器还具有用于调节风扇的功率的控制单元(6)，其特征在于，

所述控制单元(6)被构造成当满足下面可选条件中的一个或多个时确定存在高的热负荷：

储存隔间的温度(Ti)高于储存隔间的温度的预定极限值，

由外部温度传感器(8)探测的外部温度高于外部温度的预定极限值，或

通过控制单元估计的压缩机温度高于估计的压缩机温度的预定极限值；

并且所述控制单元(6)被构造成此时以与制冷器的热负荷相反的方式调节风扇(5)的功率。

2.如权利要求1所述的制冷器，其特征在于，控制单元(6)被构造成探测自制冷器接通所经过的时间(t)、且基于探测的时间(S13)判断是否存在高的热负荷。

3.如权利要求1所述的制冷器，其特征在于，控制单元(6)被构造成仅在制冷器接通之后的压缩机(3)的第一操作期间内执行对风扇(5)的依赖于热负荷的控制(S20-S27)。

4.如权利要求1-3中任一所述的制冷器，其特征在于，压缩机(3)间歇性地操作，且调节的功率是在压缩机(3)的操作阶段或操作阶段的一部分上平均的功率。

5.如权利要求1-3中任一所述的制冷器，其特征在于，控制单元(6)被构造成在压缩机(3)运行时通过风扇的开和关来调节风扇(5)的功率。

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