CN102356293A - 制冷装置和用于冷却制冷装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制冷装置、特别是家用制冷器具(1)以及一种用于冷却制冷装置、特别是家用制冷器具(1)的制冷空间(4)的方法。当制冷空间(4)的温度(T)处于为制冷空间(4)的额定温度指定的由上阈值温度(TO)和下阈值温度(TU)限定的温度范围(ΔT)内时，压缩机(6)以时间控制的方式执行交替的关闭和开启，被提供用于冷却制冷空间(4)的制冷回路(5)配备有所述压缩机(6)。

Description

制冷装置和用于冷却制冷装置的方法
技术领域
本发明涉及一种制冷装置、特别是家用制冷器具，以及涉及一种用于冷却制冷装置、特别是家用制冷器具的方法。
背景技术
传统的家用器具的温度可借助于成本相对较低的机电式温度调节装置控制，所述温度调节装置能够使家用制冷器具的内部空间的温度在必需的度数方面仅以有限的精度调节。机电式温度调节装置也可确保属于家用制冷器具的制冷回路的蒸发器将定期地除霜。
传统的家用制冷器具也可具有更复杂的电子温度控制器/调节器，该电子温度控制器/调节器能够根据所需的度数相对精确地设置家用制冷器具的额定温度。所述家用制冷器具通常在它们的内部空间具有温度传感器。
发明内容
本发明的目的是公开一种用于冷却家用制冷器具的能效更高的方法。
本发明的上述目的通过一种用于冷却制冷装置、特别是家用制冷器具的制冷空间的方法实现，在所述方法中，当制冷空间的温度处于为制冷空间的额定温度指定的由上阈值温度和下阈值温度限定的温度范围内时，特别是通过属于制冷装置的控制装置，使压缩机以时间控制的方式执行交替的关闭和开启，被提供用于冷却制冷空间的制冷回路配备有所述压缩机。
本发明的另一个方面涉及一种制冷装置、特别是家用制冷器具，它具有：壳体、位于壳体内的绝热制冷空间、用于通过压缩机冷却制冷空间的制冷回路和控制装置，所述控制装置被配置成使压缩机工作而使制冷空间的温度至少近似与制冷空间的额定温度对应，且控制装置根据本发明的用于冷却制冷空间的方法开启和关闭压缩机。
在此，家用制冷器具应理解为一种用于家居生活的制冷装置，例如冰箱、立式冰柜、卧式冰柜或组合式冷藏/冷冻机。
根据本发明的方法，用于冷却制冷空间的制冷回路不是通过纯温度调节、而是通过制冷回路、更具体地讲是通过其压缩机的时间控制的交替关闭和开启而保持其额定温度，其中，对于纯温度调节，受控的变量实质上是制冷空间的温度。从而可实现特意相对较短的压缩机操作时间，即，使压缩机具有相对较短的开启时段。在制冷装置、特别是家用制冷器具的情况下，相对较轻微的温度变化可产生相对较低的能量消耗。被设计用于以相对较低的温度变化接近指定(额定)温度的蒸发温度同样可对目标低能量消耗具有积极的影响。特意短的操作时间将产生相对较低的能量消耗。
被配置给压缩机的时间控制的交替关闭和开启的是压缩机的时段，在所述压缩机的时段中，当压缩机已被开启时，称作开启时段，和/或当它已被关闭时，称作关闭时段。压缩机的所述被配置给的开启时段和/或关闭时段可分别具有相同的长度。特别地，开启时段与关闭时段具有相同的长度。但也可使压缩机的开启时段长于或短于压缩机的关闭时段。而且，也可为不同长度的压缩机的开启时段和/或不同长度的压缩机的关闭时段预定时序。压缩机的时间控制的交替关闭和开启将按照所述预定时序进行。开启时段和/或关闭时段的长度或它们的时序存储在控制装置中、特别是存储在属于控制装置的存储单元中。分配给额定温度的上阈值温度和下阈值温度也存储在控制装置中、特别是存储在属于所述控制装置的存储单元中。
根据本发明的方法的一个实施例变型，当制冷空间的温度下降到上阈值温度以下时，开始压缩机的时间控制的交替关闭和开启。根据本发明的方法的该变型，如果制冷空间的温度高于上阈值温度，则压缩机可持续地被开启，直到制冷空间的温度下降到上阈值温度以下。压缩机的时间控制的关闭和开启将在那时开始，这样，压缩机平均操作时间将被缩短，且制冷空间的温度至少在一段时间内会在预定温度范围内变化。
但也可使压缩机的时间控制的交替关闭和开启在制冷空间的温度下降到下阈值温度以下时开始。例如如果制冷空间的温度太高且压缩机持续地被开启而连续地冷却制冷空间，该实施例变型也能够使冷却功率通过时间控制的关闭和开启降低，以防止制冷空间进一步冷却。但与传统的冷却相比，压缩机不是保持关闭直到达到上阈值温度，而是以时间控制方式交替地关闭和开启。
压缩机的时间控制的交替关闭和开启优选以关闭时段开始。特别是与时间控制的交替关闭和开启开始于下降到下阈值温度以下时的所述变型结合，则具有在达到下阈值温度时关闭压缩机、从而不会使制冷空间的温度产生明显的进一步下降的优点。
根据本发明的方法的另一个变型，只有制冷空间的温度在可能的关闭时刻小于上阈值温度时，压缩机才会在时间控制的交替关闭和开启过程中关闭，因此保持关闭。从而，可确保制冷空间的当前温度与额定温度相比不会变得太热。
此时，压缩机的时间控制的交替关闭和开启在制冷空间的温度下降到下阈值温度以下时才会再次开始。从而，可确保，制冷空间的温度不会下降得太厉害，且制冷空间的温度将基本在由两个阈值温度限定的温度范围内变化。
但也可在制冷空间的温度低于下阈值温度时初始关闭压缩机，以及在制冷空间的温度超过上阈值温度时才开始压缩机的时间控制的交替关闭和开启。
为了防止制冷空间的温度在压缩机的时间控制的关闭和开启过程中变得太冷，根据本发明的方法的另一个变型，在时间控制的关闭和开启过程中，当制冷空间的温度下降到下阈值温度以下时，压缩机关闭。根据本发明的方法的一个变型，压缩机的时间控制的交替关闭和开启在制冷空间的温度超过下阈值温度时才会再次开始。可选地，也可使压缩机的时间控制的交替关闭和开启在制冷空间的温度超过上阈值温度时才会再次开始。
为防止属于制冷回路的蒸发器结冰，根据本发明的方法的一变型，在蒸发器的除霜时段开始时关闭压缩机。
例如，除霜时段可以在蒸发器的温度下降到预定阈值温度以下时开始。
根据所述特定的实施例变型，本发明的方法或本发明的制冷装置所提供的是，制冷空间中的期望(额定)温度将以相对较轻微的温度变化保持，从而具有低的能量消耗。而且，在本发明的制冷装置操作时的功能也可通过对蒸发器执行的受控的除霜操作而得到确保。
根据所述特定的实施例变型，可使用电子控制器/调节器，所述电子控制器/调节器可自由地选择切换值(第一和第二阈值温度)，可执行除霜操作，且可将冷间温度设定到精确的度数。可能地，加装到蒸发器上的传感器例如温度调节装置的传感器毛细管传送蒸发器上的温度，以便可能确保其完全除霜。根据所述特定的实施例变型，通过设定由与下、上阈值温度一致的相应的开启和关闭值限制的预定的公差范围，可确保制冷空间的温度不会变得太冷或太热。根据一个变型，制冷机(制冷回路或其压缩机)在制冷空间中的温度暖于上阈值温度时不间断地运行。制冷机的操作时间严格地在公差范围内被预定。借助于制冷机的停机时间确保对设定(额定)温度的遵守。如果例如由于相对较高的环境温度或本发明的制冷装置的频繁使用或由于热的物品放入制冷装置中而不足以将制冷空间中的温度保持在所述公差范围内，则制冷机可再次投入操作，直到再次达到期望温度。
如果这些循环不能确保蒸发器被完全除霜，则电子装置(控制装置)可时常启动将完全对蒸发器进行除霜的除霜时段。
能够节省能量的本发明的方法可以相对较低的编程工作实施，且基本上不会增大硬件构造工作。因此，对用户的便利不具有任何不利的影响。
附图说明
下面，在示意性附图中示例性地示出了本发明的示例性实施例：
图1示出了家用制冷器具；以及
图2-8是示出了用于冷却家用制冷器具的方法的曲线图。
具体实施方式
图1示出了具有壳体2和门页3的家用制冷器具1，所述门页3例如借助于铰链(未示出)固定到壳体2，且在其关闭条件下密封由壳体2限界的制冷空间4，在其打开条件下使得可接近制冷空间4，从而制冷空间4可装填待冷却的物品，或使得储存的需要冷却的物品可从制冷空间4取出。为了储存待冷却的物品，家用制冷器具1可具有未更详细描述但对于本领域的技术人员来说通常公知的隔间底部和/或门搁架。
而且，家用制冷器具1具有制冷回路5，本领域的技术人员基本上熟悉制冷回路5，且制冷回路5已被配置用于冷却制冷空间4，以便与可预定的额定温度保持一致。制冷回路5中具有压缩机6和蒸发器7，这是通常公知的。
在本示例性实施例的情况下，制冷空间4的温度T通过电子控制装置8调节，所述电子控制装置8例如具有微控制器或微处理器，且以未示出的方式连接到压缩机6，以开启和关闭压缩机6来控制或调节温度T。图2示出了制冷空间4的温度T的控制/调节过程。为了获知实际温度(制冷空间4的温度T)，家用制冷器具1具有温度传感器9，所述温度传感器位于制冷空间4中，且以未示出的方式连接到控制装置8。
家用制冷器具1还包括另一温度传感器10，所述另一温度传感器10以未示出的方式连接到控制装置8，且获知蒸发器7的温度，并向控制装置8传送相应的信号。
在本示例性实施例的情况下，控制装置8已被配置成用于通过开启和关闭压缩机6来控制或调节制冷空间4的温度T，其中，图2示出了压缩机6的开启时段Δt开和关闭时段Δt关的曲线11和制冷空间4的温度T的曲线12的一个实例。
在本示例性实施例的情况下，制冷空间4的温度T如下所述地被调节或控制：
制冷空间4的额定温度的设定产生预定的温度公差范围ΔT，该预定的温度公差范围由上阈值温度TO和下阈值温度TU限定。
如果家用制冷器具1例如在时刻t0开启且制冷空间4的实际温度T超过上阈值温度TO，则电子控制装置8将开启压缩机6，这样，制冷回路5将冷却制冷空间4，且制冷空间4的温度T将下降。
当制冷空间4的温度T达到下阈值温度TU时或者如果制冷空间4的温度T已在时刻t1下降到低于下阈值温度TU，则控制装置8将会关闭压缩机6。由于相对较缓慢的温度T的反应，制冷空间4会在压缩机6已在时刻t1关闭后的短的时间内暂时地继续冷却，随后升高温度，直到制冷空间4的温度T在时刻t2达到或超过上阈值温度TO。
当在时刻t2达到或超过上阈值温度TO时，控制装置8将再次开启压缩机6。由于制冷空间4的温度T的相对较缓慢的反应，在压缩机6已经开启之后，制冷空间4将暂时地持续升温，直到制冷空间4的温度T再次下降。
控制装置8自此以后沿着所述曲线交替性地在时刻t3，t5，t7等关闭压缩机6、在时刻t4，t6等再次开启压缩机6。结果是，通过控制装置8的时间控制，压缩机6产生交替的开启时段Δt开和关闭时段Δt关。
在本示例性实施例的情况下，压缩机6的开启时段Δt开和关闭时段Δt关具有相等的长度。但这不是必须的。也可使压缩机6的开启时段Δt开的持续时间长于或短于关闭时段Δt关的持续时间。而且，也可为压缩机6指定一时间序列，使开启时段Δt开具有不同的长度和/或使关闭时段Δt关具有不同的长度。
压缩机6的开启和关闭时段Δt开、Δt关是时间控制式的，而不是温度调节式的。为了使制冷空间4大概保持其额定温度，在本示例性实施例的情况下，如果制冷空间4的温度T或借助于温度传感器9获知的制冷空间4的温度T在时间控制的关闭时刻t3，t5，t7等时超过上阈值温度TO，则控制装置8不关闭压缩机6，而是使其保持开启，直到制冷空间4的温度T达到或降到下阈值温度TU以下。当已低于下阈值温度TU时，控制装置8将再次关闭压缩机6，且一旦制冷空间4的温度T再次达到或超过上阈值温度TO时开始压缩机6的时间控制的开启和关闭。
如果在本示例性实施例的情况下，制冷空间4的温度T在压缩机6的时间控制的开启和关闭的过程中下降到低于下阈值温度TU，则控制装置4将关闭运行中的压缩机6，且一旦制冷空间4的温度T再次达到或超过上阈值温度TO时开始压缩机6的时间控制的开启和关闭。
为了确保在需要时能对蒸发器7进行除霜，在本示例性实施例的情况下，控制装置4借助于温度传感器10监测蒸发器7的温度。如果获知的蒸发器7的温度达到或下降到预定温度以下，则控制装置8例如将会使压缩机6关闭预定的最小时长，或者直到蒸发器7的温度达到或超过另一预定温度。随后，控制装置8再次开启压缩机6，直到制冷空间4的温度T达到或下降到下阈值温度TU以下，且一旦制冷空间4的温度T再次达到或超过上阈值温度TO时开始压缩机6的时间控制的开启和关闭。
图3-5示出了用于冷却制冷空间4的一种可选方法，根据该方法，一旦制冷空间4的温度T在时刻t1下降到下阈值温度TU以下时，控制装置8将以时间控制的方式交替地关闭和开启压缩机6。
在本示例性实施例的情况下，压缩机6的时间控制的交替关闭和开启以从时刻t1持续到时刻t2的关闭时段Δt关开始。控制装置8在时刻t2开启压缩机6，并且开启时段Δt开开始并持续到时刻t3为止。只要制冷空间4的温度T处于温度范围ΔT内，控制装置8就以时间控制的方式使压缩机6工作，使得它交替地开启和关闭。
在压缩机6的时间控制的交替开启和关闭的过程中，压缩机平均操作时间可能如此短而使得制冷空间4的温度T超过上阈值温度TO，如图4中的时刻t8时的情况。在本示例性实施例的情况下，控制装置8在探测到超过上阈值温度TO时即使在关闭时段Δt关过程中也开启压缩机6，这样，制冷空间4中的温度T将会下降。
在本示例性实施例的情况下，压缩机6保持开启，直到制冷空间4的温度T下降到下阈值温度TU以下，在图4示出的示例性实施例中，这种情况出现于时刻t9。控制装置8在时刻t9将再次关闭压缩机6，且开始压缩机6的时间控制的交替关闭和开启，只要制冷空间4的温度T处于温度范围ΔT内。
如果制冷空间4的温度T在压缩机6的时间控制的交替开启和关闭的过程中下降到下阈值温度TU以下，例如如图5中的时刻t7时的情况，则在本示例性实施例的情况下，控制装置8将关闭压缩机6，即使它仍处于开启时段Δt开，且在时刻t8开始时间控制的交替开启和关闭的开启时段Δt开。
图6-8示出了用于冷却制冷空间4的另一可选方法，根据该方法，一旦制冷空间4的温度T在时刻t1下降到上阈值温度TO以下时，控制装置8就以时间控制的方式交替地关闭和开启压缩机6。
在本示例性实施例的情况下，压缩机6的时间控制的交替关闭和开启以从时刻t1持续到时刻t2的关闭时段Δt关开始。控制装置8在时刻t2开启压缩机6，且开启时段Δt开开始并一直持续到时刻t3。只要制冷空间4的温度T位于温度范围ΔT内，控制装置8就使压缩机6以时间控制的方式工作，使得它交替地开启和关闭。
在压缩机6的时间控制的交替开启和关闭的过程中，压缩机平均操作时间可能如此短而使制冷空间4的温度T超过上阈值温度TO，如图7所示的时刻t6时的情况。在本示例性实施例的情况下，此时控制装置8在探测到已超过上阈值温度TO时开启压缩机6，这样，制冷空间4中的温度T将下降。
在本示例性实施例的情况下，压缩机6保持开启，直到制冷空间4的温度T下降到低于上阈值温度TO，在图7所示的示例性实施例中，这种情况出现于时刻t7时。控制装置8在时刻t7再次关闭压缩机6，且开始压缩机6的时间控制的交替关闭和开启，只要制冷空间4的温度T处于温度范围ΔT内。
如果制冷空间4的温度T在压缩机6的时间控制的交替开启和关闭的过程中下降到下阈值温度TU以下，例如如图8的时刻t7时的情况，则在本示例性实施例的情况下，控制装置8将关闭压缩机6，即使它仍处于开启时段Δt开。在本示例性实施例的情况下，压缩机6的时间控制的交替开启和关闭在制冷空间4的温度T超过上阈值温度TO的时刻t8之前不会开始。在此，时间控制的交替开启和关闭将在时刻t8以开启时段Δt开开始。

Claims (15)

1.一种用于冷却制冷装置、特别是家用制冷器具(1)的制冷空间(4)的方法，其特征在于，当制冷空间(4)的温度(T)处于为制冷空间(4)的额定温度指定的由上阈值温度(TO)和下阈值温度(TU)限定的温度范围(ΔT)内时，特别是通过属于制冷装置(1)的控制装置(8)，使压缩机(6)以时间控制的方式执行交替的关闭和开启，被提供用于冷却制冷空间(4)的制冷回路(5)配备有所述压缩机(6)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，由压缩机(6)的时间控制的交替关闭和开启所指定的压缩机(6)的开启时段(Δt开)和/或关闭时段(Δt关)分别具有相等的长度，和/或压缩机(6)的开启时段(Δt开)与其关闭时段(Δt关)具有相同的长度，和/或压缩机(6)的开启时段(Δt开)长于或短于其关闭时段(Δt关)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，不同长度的压缩机(6)的开启时段(Δt开)和/或不同长度的压缩机(6)的关闭时段(Δt关)的时序已被预定，且压缩机(6)的时间控制的交替关闭和开启遵循所述预定时序。
4.如权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于，当制冷空间(4)的温度(T)下降到上阈值温度(TO)以下时，开始压缩机(6)的时间控制的交替关闭和开启。
5.如权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于，当制冷空间(4)的温度(T)下降到下阈值温度(TU)以下时，开始压缩机(6)的时间控制的交替关闭和开启。
6.如权利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于，压缩机(6)的时间控制的交替关闭和开启以关闭时段(Δt关)开始。
7.如权利要求1-6中任一所述的方法，其特征在于，只有制冷空间(4)的温度(T)在可能的关闭时刻小于上阈值温度(TO)时，压缩机(6)才会在时间控制的交替关闭和开启过程中关闭，因此保持关闭。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，压缩机(6)的时间控制的交替关闭和开启在制冷空间(4)的温度(T)下降到下阈值温度(TU)以下时才会再次开始。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，如果制冷空间(4)的温度(T)下降到下阈值温度(TU)以下，则压缩机(6)将关闭，且压缩机(6)的时间控制的交替关闭和开启在制冷空间(4)的温度(T)超过上阈值温度(TO)时才会再次开始。
10.如权利要求1-9中任一所述的方法，其特征在于，在时间控制的交替关闭和开启过程中，当制冷空间(4)的温度(T)下降到下阈值温度(TU)以下时，压缩机(6)将关闭。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，压缩机(6)的时间控制的交替关闭和开启在制冷空间(4)的温度(T)超过下阈值温度(TU)时才会再次开始。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，压缩机(6)的时间控制的交替关闭和开启在制冷空间(4)的温度超过上阈值温度(TO)时才会开始。
13.如权利要求1-12中任一所述的方法，其特征在于，在蒸发器(7)的除霜时段开始时，关闭压缩机(8)。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，当蒸发器(7)的温度下降到预定阈值温度以下时，除霜时段开始。
15.一种制冷装置、特别是家用制冷器具，具有：壳体(2)、位于壳体(2)内的绝热制冷空间(4)、用于通过压缩机(6)冷却制冷空间(4)的制冷回路(5)和控制装置(8)，所述控制装置(8)被配置成使压缩机(6)工作而使制冷空间(4)的温度(T)至少近似与制冷空间(4)的额定温度对应，其特征在于，控制装置(8)根据权利要求1-14中任一所述的用于冷却制冷空间(4)的方法关闭和开启压缩机(8)。
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