CN102645069A - 一种对开门冰箱冷藏竖梁防凝露的加热控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对开门冰箱冷藏竖梁防凝露的加热控制装置及控制方法。加热控制装置包括设置在竖梁上的加热器、环境温度传感器和控制单元，所述环境温度传感器根据采集到的环境温度值输出信号给控制单元，控制单元输出信号控制加热器工作。其控制方法是根据相关的防凝露适用标准将相对湿度设定为恒定值，控制单元根据环境温度传感器采集到的环境温度值来控制功率为恒定值的加热器的工作方式。本发明采用单独的价格低廉的环境温度传感器和单一的环境温度参数变量来对防凝露加热器进行控制，在降低成本、简化程序的同时，保证系统的稳定性及可靠性。本发明将基准露点温度对应的湿度设为一个安全的常数，减少参数变量、简化控制方法。

Description

一种对开门冰箱冷藏竖梁防凝露的加热控制装置及控制方法

技术领域

本发明属于电冰箱的技术领域，特别涉及一种对开门冰箱冷藏竖梁防凝露的加热控制装置及控制方法。

背景技术

一般普通的法式对开门电脑冰箱通常在其两扇冷藏门之间会设计一个竖梁，该竖梁的存在会便于两扇冷藏门之间的门封的搭接和密封。但是由于竖梁本身厚度以及中间填充材料的导热性，冰箱在正常制冷时其表面温度比较低，容易产生凝露，为防止其表面凝露，通常会在竖梁内表面贴一个加热器，使其表面温度升高。

目前一般厂商为了方便，在设计竖梁加热器时采用恒定的加热比例，由于冰箱在使用时的环境温度和湿度是变化的，不同的温度和湿度条件下空气的露点温度是不同的，若采用恒定的加热比例一般会造成一定程度的电能浪费或不能有效满足不同使用环境下的防凝露要求。

考虑到环境温度和湿度都是影响露点温度的两个关键因素，因而有的厂商在其产品中将温度参数和湿度参数同时作为变量输入其控制单元，然后输出一个控制指令来控制加热器进行工作，以使表面温度不低于露点温度，如中国实用新型专利ZL201120119754.0公开一种防凝露加热丝的控制装置，基于这种设计理念，为了实现其基本的防凝露功能，则硬件部分至少包含一个湿度传感器、一个环境温度传感器和一个防凝露表面温度传感器，这些传感器的精度对防凝露的功能实现与否起着至关重要的作用。软件部分则必不可少要包含湿空气参数的数据库，同样也必须要有一系列可靠的指令对采集来的数据进行判断，最后输出一个指令对加热器进行控制。传感器的精度制约着软件指令的可靠性，所以为了实现防凝露需求则必须在软硬件方面下很大功夫，难度较大大。

当然也有忽略了环境温度的影响，直接将湿度参数纳入重点研究对象，如中国申请CN101684980A公开一种冰箱上使用湿度传感器控制防凝露加热的工作方式，在冰箱控制模块中预设有连续湿度范围，所述的控制模块通过判断所述湿度传感器探测的环境的湿度参数所在的湿度范围来控制加热装置采用预设的工作方式进行工作。

从专业的角度来分析，在研究凝露时空气的湿度参数的确是个关键的参数，但是温度参数相比湿度参数显得尤为重要，凝露与否一般都通过露点温度这个临界值来进行基本的判断，低于这个值必然会出现凝露，高于这个值则不会出现凝露，考虑到节能，所以并不是持续加热且温度越高越好。另一方面，湿度传感器价格要比温度传感器贵很多，故实际可以通过温度的控制在防凝露有效性、节能以及设计成本之间进行有效的权衡。

由于产品在实际使用时的条件是变化多端的，例如环境温度、湿度以及用户设定间室温度的高低都会对最后的结果产生重要的影响，还有就是采用湿度传感器的控制方式对实际的使用效果也有较大影响，所以很难确保用户在实际使用时万无一失。因此，这种方法在实际的产品防凝露设计中不太可取。

发明内容

本发明要解决的问题是针对现有技术的不足而提供一种对开门冰箱冷藏竖梁防凝露的加热控制装置及控制方法，其控制方法是综合考虑温度和湿度且重点放在温度参数、根据环境温度的变化自动调节加热器的工作方式有效地满足冷藏竖梁的外表面在不同使用条件下的防凝露需求。本发明控制装置简便、成本低廉、节能可靠。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

提供一种对开门冰箱冷藏竖梁防凝露的加热控制装置，包括设置在竖梁上的加热器、环境温度传感器和控制单元，所述环境温度传感器根据采集到的环境温度值输出信号给控制单元，控制单元输出信号控制加热器工作。采用单独的环境温度传感器提供环境参数，价格低廉，装置简单。

所述环境温度传感器设在冰箱外表面。用于对环境温度参数进行采集。

所述加热器粘贴在竖梁内表面。加热器工作时对竖梁表面升温效果好。

所述加热器的功率根据冰箱容积大小以及竖梁尺寸选定为恒定值。在制作冰箱时加热器的功率根据冰箱容积大小以及竖梁尺寸就可以得以确定。

本发明还提供一种对开门冰箱冷藏竖梁防凝露的加热控制方法，根据相关的防凝露适用标准将相对湿度设定为恒定值，控制单元根据环境温度传感器采集到的环境温度值来控制功率为恒定值的加热器的工作方式。将相对湿度设定为恒定值而采用单一的环境温度参数变量来对加热器进行控制，减少参数变量，且在降低成本、简化控制程序的同时，保证系统的稳定性及可靠性。

进一步的，还按温度间隔为Δt℃将冰箱使用的环境温度范围预设为若干个温度区间，每个温度区间对应一个工作方式。考虑到温度传感器的精度以及防凝露的可靠性，分区间控制。

进一步的，所述工作方式是控制加热器的加热时间与加热时间和停止时间之和的比值，即加热比例，所述加热比例与环境温度成正比。环境温度高，增大加热器的加热比例，环境温度低，减小加热器的加热比例，这样能有效地简化控制程序。

进一步的，预设加热器的停止时间为恒定值，当环境温度传感器采集到的环境温度值介于某个温度区间之内时，控制单元根据该温度区间内的温度最大值确定加热器的加热时间，这样环境温度高，就直接加大加热器的加热时间，更进一步简化控制程序。

进一步的，所述Δt℃为恒定值。每个温度区间大小都一样，有利于控制程序的简化以及充分考虑温度传感器的精度以及防凝露的可靠性。

进一步的，所述Δt℃为1℃。保证防凝露的可靠性。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过环境温度的变化自动调节冷藏竖梁防凝露加热器的加热时间及工作系数来有效满足冷藏竖梁的外表面在不同使用条件下的防凝露需求。本发明控制装置中采用单独的价格低廉的环境温度传感器，控制方法中采用单一的环境温度参数变量来对防凝露加热器进行控制，在降低成本、简化程序的同时，保证系统的稳定性及可靠性。本发明根据用户使用的实际湿度环境范围及行业防凝露标准要求，将基准露点温度对应的湿度设为一个安全的常数，在减少参数变量及简化程序的同时，保证用户使用的安全性。本发明将加热器的停止加热时间设定为常数，控制单元通过环境温度传感器感受到的环境温度来控制不同的加热时间，从而对软件进行简化。

附图说明                           

图1 为本发明控制装置的连接框图；

图2为本发明冰箱的结构示意图； 

图3为本发明冰箱冷藏竖梁的结构示意图；

图4为本发明控制方法实施例的流程框图；

图5为湿空气焓湿图； 

图6为不同环境下冷藏竖梁表面温度变化状态图；

图7为不同环境下加热器的加热比例示意图；

图8为不同环境温度下露加热器工作时间示意图。

具体实施方式

以下结合实施例及附图对本发明进行详细的描述。

如图1至3所示，本发明公开一种对开门冰箱冷藏竖梁防凝露的加热控制装置，包括设置在冰箱10内竖梁20上的加热器1、环境温度传感器2和控制单元3，所述环境温度传感器2根据采集到的环境温度值输出信号给控制单元3，控制单元3输出信号控制加热器1工作。其中，加热器1的功率根据冰箱容积大小以及竖梁尺寸选定为恒定值，生产冰箱时，加热器1粘贴在竖梁20内表面，图3所示，这样加热器1工作时对竖梁20表面升温效果好，而环境温度传感器2设在冰箱10外表面（图中未显示），用于对环境温度参数进行采集。本实施例中，控制单元3由单片机实现，设备简单，可靠性高。

本发明还公开上述对开门冰箱冷藏竖梁防凝露的加热控制装置的控制方法，参见图4，为本发明控制方法一种实施例的流程图。

首先，进行相关参数的设定。根据相关的防凝露适用标准将相对湿度设定为恒定值，该恒定值一般不小于用户正常使用条件下的最大相对湿度，如80%或85%。将加热器1停止加热时间T设为恒定，通常为1分钟。将冰箱使用的环境温度范围按1℃的温度间隔分为若干个温度区间，目前冰箱使用的最宽气候带所要求的环境温度范围一般为10℃~43℃。

接着，环境温度传感器2采集到的环境温度值t0若介于某个温度区间之内时，控制单元3根据该温度区间内的最大值t ’，并根据预存在单片机里的计算程序计算出该温度条件下的加热比例，再通过设定的停止加热时间T计算得出最终加热器的加热时间t。

然后，控制单元3将计算出的加热器加热时间t输出给加热器控制其工作。

举例说明如下：

如环温为24.3℃则介于24℃~25℃之间，控制程序会自动根据25℃计算出相应的25℃温度条件下的加热比例以及加热时间（0.5分钟）并将加热时间输出给加热器。同理，环温为31.6℃则介于31℃~32℃之间，控制程序会自动根据32℃来计算相应的32℃温度条件下的加热比例以及加热时间（2分钟）并将加热时间输出给加热器。

本发明通过环境温度传感器2感受到不同的环境温度从而控制加热器1在这些环境温度下不同的加热比例。最优化的加热比例需满足竖梁20在不同环境温度和湿度条件下的防凝露需求，并最大限度地节约电能。

上述控制方法中，相对湿度设定为恒定值，可以大大降低软件系统和硬件系统的复杂性，另外由于湿空气的露点温度受到环境温度（即干球温度）和相对湿度两个条件的影响，当相对湿度确定了以后，湿空气的露点温度只随环境温度的变化而变化，如图5，从湿空气焓湿图可以看得出在同样的环境湿度条件下，环境温度越高则露点温度也越高。还有由于冰箱冷藏室内的温度波动小,在消费者设定到一定的温度情况下,如设定在5℃的情况下,竖梁20外表面的温度变化则主要是受环境温度的影响，同时更为重要的是竖梁表面温度与环境温度差的大小直接决定凝露产生的可能性，因此，可以采用单一的环境温度参数变量来对防凝露的加热器1进行控制，在降低成本、简化控制程序的同时，保证系统的稳定性及可靠性。

图6为不同环境下冷藏竖梁表面温度变化状态图，图中，A线为一定湿度条件下竖梁不产生凝露的最低表面温度，B线为一定湿度条件下的露点温度，C线为无加热器的竖梁表面温度。从图可知，在冷藏竖梁20没有加热的情况下,环境温度越高, 竖梁表面温度与环境温度两者温度差也越大,产生凝露的可能性越大。所以要解决此问题则需要更多补充的热量来减少这种温度差。而在低温环境下,两者温度差小,产生凝露的可能性也小,所需要的热量也小。就是说随着环境温度的增加，当竖梁上无加热器时其表面温度和环境温度以及一定湿度条件下的露点温度的差值越来越大，因此随着环境温度的升高加热器的加热比例会相应升高以弥补两者温度差（如图7所示）来满足防凝露要求。加热比例是指加热器的加热时间与加热时间和停止时间之和的比值。

图7中，随着环境温度的增加，竖梁上加热器的加热比例呈线性增加，使竖梁表面温度维持在露点温度以上，满足防凝露要求。

但是，即使是相同的加热比例，加热周期设定不同也会导致竖梁表面温度的波动幅度不同，若加热周期设定过大则会造成竖梁表面温度波动幅度太大，波峰温度过高会影响正常用户使用体验，波谷温度过低则容易产生凝露。为了使竖梁表面温度维持在可接受的温度范围之内并且不至于使加热器开停太频繁，本实施例将加热器的停止时间T设定为常数，一般取1分钟，则不同环境温度下的不同加热比例可通过控制不同的加热时间即能满足要求。

如图8所示，t1为低温环境下加热器加热时间；tx为高温环境下加热器加热时间； T为加热器设定的停止时间；加热器的加热比例随着环境温度的增加而增加，实际控制的时候将每个环境温度下的加热器停止时间设定为恒定的时间T，则只有加热器的加热时间（t1,t2,t3…tn）随环境温度的增加而增加。

同时考虑到温度传感器的精度以及防凝露的可靠性问题，在系统中设定温度精度设为1℃，即将冰箱使用的环境温度范围10℃~43℃按1℃的温度间隔分为多个温度区间，每个温度区间对应一个加热时间。

本发明通过环境温度的变化自动调节冷藏竖梁防上的加热器的加热时间可有效满足竖梁在不同使用条件下的防凝露需求，并最大限度地为用户节省电能。本发明防凝露自适应能力强，控制方法简单、容易实现，且易于维护。同时也不需要高精度的湿度传感器以及防凝露表面的温度传感器，因此不管是从硬件还是软件的角度来看，本发明的成本都非常低廉。

Claims (10)

1.一种对开门冰箱冷藏竖梁防凝露的加热控制装置，包括设置在竖梁上的加热器（1），其特征在于：还包括环境温度传感器（2）和控制单元（3），所述环境温度传感器（2）根据采集到的环境温度值输出信号给控制单元（3），控制单元（3）输出信号控制加热器（1）工作。

2.根据权利要求1所述的加热控制装置，其特征在于：所述环境温度传感器（2）设在冰箱外表面。

3.根据权利要求1所述的加热控制装置，其特征在于：所述加热器（1）粘贴在竖梁内表面。

4.根据权利要求1至3任一项所述的加热控制装置，其特征在于：所述加热器（1）的功率根据冰箱容积大小以及竖梁尺寸选定为恒定值。

5.一种对开门冰箱冷藏竖梁防凝露的加热控制方法，其特征在于：根据相关的防凝露适用标准将相对湿度设定为恒定值，控制单元（3）根据环境温度传感器（2）采集到的环境温度值来控制功率为恒定值的加热器（1）的工作方式。

6.根据权利要求5所述的加热控制方法，其特征在于：还按温度间隔为Δt℃将冰箱使用的环境温度范围预设为若干个温度区间，每个温度区间对应一个工作方式。

7.根据权利要求5或6所述的加热控制方法，其特征在于：所述工作方式是控制加热器（1）的加热时间与加热时间和停止时间之和的比值，即加热比例，所述加热比例与环境温度成正比。

8.根据权利要求7所述的加热控制方法，其特征在于：预设加热器的停止时间为恒定值，当环境温度传感器（2）采集到的环境温度值介于某个温度区间之内时，控制单元（3）根据该温度区间内的温度最大值确定加热器的加热时间。

9.根据权利要求8所述的加热控制方法，其特征在于：所述Δt℃为恒定值。

10.根据权利要求9所述的的加热控制方法，其特征在于：所述Δt℃为1℃。

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