CN103062978A - 一种冰箱防凝露加热控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冰箱防凝露加热控制装置及控制方法，所述加热控制装置包括环境温度传感器、箱内温度传感器、控制单元以及设置在防凝露部位的加热器，所述控制单元将所述环境温度传感器采集到的环温作为控制加热器工作状态的参数之一，并且进一步的将所述箱内温度传感器采集到的箱内温度作为控制加热器工作状态的辅助参数：本发明采用环境温度传感器及箱内温度传感器，根据环温及箱内温度两个参数的变化对防凝露加热器进行控制，不需额外增加成本，简化了控制程序的同时保证了系统的可靠性，稳定性。

Description

一种冰箱防凝露加热控制装置及控制方法

技术领域：

本发明涉及一种冰箱防凝露加热控制装置及控制方法。

背景技术：

目前市场上的法式对开门冰箱一般在两扇冷藏室门体之间设计有竖梁，多门冰箱两个冷冻室之间设计有横梁结构。由于结构及材料的局限性局部保温性能较差，冰箱正常制冷时该部位表面温度较低易产生凝露。为防止凝露一般在其内表面粘贴电加热器，通过电加热提高表面温度。

而对加热器的加热控制规则，各个厂家略有不同，一般有如下两种加热方式：一、采用恒定的加热比例，二、根据冰箱制冷周期同步（或延迟）开启加热器。由于冰箱的使用环境温度及湿度随时都在变化，采用恒定的加热比例在冰箱内外温差较小的情况下易使防凝露部位表面温度过高，增加冰箱使用能耗，或者在冰箱内外温差较大的情况下加热比例不够出现凝露的问题；按冰箱制冷周期同步开启加热器的方法则会出现在开机率低的情况下，加热比例不够，造成表面凝露，在开机率高的情况下，防凝露部位表面温度过高。上述两种方法还存在一个缺点，加热器加热时间和停止时间过长，防凝露部位表面温度波动大，在加热停止的时间内，容易产生凝露。要减小温度波动，在保证加热比例的情况下缩短加热时间则会出现加热器频繁的通断，由于加热器的电源一般都是通过主控板上的继电器控制，继电器的每次通断会产生啪啪的噪音，用户在实际使用中的体验感不好，且影响继电器使用寿命。

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，然后输出控制指令控制加热器进行工作，以使其表面温度不低于露点温度，如中国发明专利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。软件部分则必需要有湿空气参数的数据库，同样也必须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要求则必需在软硬件方面下很大功夫，难度较大。

也有忽略了湿度的影响，直接将环境温度参数作为控制防凝露加热器的依据，如申请CN201210129111.3公开一种对开门冰箱竖梁防凝露的加热装置及控制方法。将空气湿度参数设定为恒定值，仅根据环境温度的变化自动调节加热器的工作方式满足冷藏竖梁的外表面在不同使用条件下的防凝露要求，简化了控制规则。

从专业角度分析，当物体表面温度低于露点温度时，表面即会出现凝露现象。冰箱防凝露部位的外表面温度不但取决环境温度，还取决于箱内温度的高低，用户在实际使用时有可能设定不同的使用温度，箱内温度的变化同样会导致其表面温度发生变化。

发明内容：

为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种冰箱防凝露加热控制装置及控制方法，本控制方法重点考虑防凝露部位在不同环温，不同使用条件下（设定温度）表面温度的变化，根据变化自动调节加热器的工作方式。这样可以保证防凝露部位在不同环温及使用条件下不会出现凝露，同时避免过度加热，有效降低冰箱使用能耗。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种冰箱防凝露加热控制装置，包括环境温度传感器、箱内温度传感器、控制单元以及设置在防凝露部位的加热器，所述控制单元根据所述环境温度传感器、箱内温度传感器的输出参数，控制所述加热器工作。所述控制单元含有微处理器分别与环境温度传感器、冷藏室温度传感器、加热器、开关单元相连，根据采集到的参数对开关单元进行相应控制。

所述环境温度传感器设置于冰箱外部用于直接或间接检测冰箱所处的环境温度。

所述箱内温度传感器设置于加热部位对应的冰箱间室内，用于检测冰箱当前间室内实际的温度参数；

所述加热器粘贴在需防凝露部位内表面，用于提高该处外表面温度。

由于冰箱冷藏室竖梁的表面温度取决于环境温度与冷藏室内温度的温差，相同环境温度下冷藏室温度越低，竖梁表面温度越低。竖梁表面温度同时随环温的变化而变化。

本发明提供一种冰箱防凝露加热控制装置的加热控制方法，控制单元将环境温度传感器采集到的环境温度作为控制加热器工作方式的参数之一，并且进一步的将箱内温度传感器采集到的箱内温度作为控制加热器工作方式的辅助参数。即，以此确定防凝露加热器的加热时间、加热比例。

本发明通过环境温度的变化自动调节防凝露加热器的加热时间及加热比例，进一步的，将箱内温度作为调节加热器加热比例的参数之一。满足防凝露部位在不同使用环境、不同使用条件下的防凝露要求，本发明借用电脑控制冰箱本身已有的环境温度传感器及箱内温度传感器，根据环温及箱内温度两个参数的变化对防凝露加热器进行控制，不需额外增加成本，简化了控制程序的同时保证了系统的可靠性，稳定性。为简化控制规则，本发明将每一个环境温度区间和箱内温度区间设定一个最大的加热时间及加热比例。

将环境温度范围分为m（m为正整数）个区间；将箱内温度范围分为n（n为正整数）个区间；每个环境温度区间和箱内温度区间对应一个工作方式，共有m*n个工作方式。每个工作方式对应一个加热器工作比例，即加热器工作时间与总时间的比值。

进一步地，加热器的停止时间为恒定值，即△t为0.1秒至5分钟。控制单元控制加热器的工作时间以符合规定的工作比例。

进一步地，环境温度低于低于T0时（5℃），加热器的工作比例为0，箱内温度高于T1（20℃）时，加热器的工作比例为0，环境温度与箱内温度的差△T小于T2（8℃）时，加热器的工作比例为0。

进一步地，在每一个工作方式下，所述控制单元还进一步根据输入电源的实际电压值或者防凝露加热器的实际电流值修订加热器的工作比例，使其实际平均功率等于额定电压下相应工作方式下的平均功率。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明通过采集环境温度及箱内温度自动调节防凝露加热器的工作时间和工作比例，采用可控硅或固态继电器控制加热器的通断，可缩短加热器通、断时间，使防凝露部位表面温度高于露点温度，且基本保持恒定。进一步地，采集输入电源的电压，根据电压变化，调整加热器工作时间和工作比例，使加热器平均功率达到设定的数值。

附图说明：

图1为本发明对开门冰箱防凝露加热控制装置的构成图；图2为本发明控制方法一种实施例的流程图；图3为冷藏室竖梁加热器加热比例随环温及箱内温度变化趋势图；图4为防凝露加热器加热比例随输入电压变化进行进一步修正。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式：

实施例：如图示1，本发明的冰箱防凝露加热控制装置，包括设置在防凝露部位的加热器，还包括环境温度传感器、箱内温度传感器和控制单元，所述控制单元根据境温度传感器、箱内温度传感器输出参数，控制加热器工作。

加热器功率根据防凝露部位尺寸大小及保温效果选定为恒定值，生产时将加热器粘贴在防凝露部位内表面，环境温度传感器设置在冰箱外表面，如合页盖内、顶盖内、门显示窗口内等，实时采集当前环境温度参数。箱内温度传感器设置在冰箱内胆一侧，可实时采集到冰箱内当前温度参数。本实施例中控制单元由单片机实现，设备简单，可靠性高。

本发明冰箱防凝露加热控制装置的加热控制方法，参见图2，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，根据冰箱用户正常使用条件下的最大相对湿度，将相对湿度设定为恒定值，如80%或85%。加热器停止加热时间设定为恒定值，如60秒，冰箱使用环境温度范围按2℃的温度间隔分为若干温度区间，温度低于5℃和高于43℃不再划分；冰箱冷藏室温度范围按2℃的温度间隔分为若干个温度区间，温度低于0℃和高于20℃不再划分。

以对开门冰箱冷藏室竖梁的防凝露程序为例，环境温度传感器采集到的环境温度值和箱内温度传感器采集到的冷藏室温度值位于某个温度区间范围内时，控制单元根据预存的程序确定该条件下的最大加热时间及加热比例。环温参数及箱内温度参数确定后，对应的加热时间及加热比例即可确定。控制单元根据确定的加热时间、加热比例输出给加热器控制其工作。

例如，当环境温度为20.5℃，箱内温度为4.3℃时，控制程序会自动按照环境温度21℃和箱内温度4℃条件下的加热比例和加热时间把加热时间输出给加热器。

冰箱冷藏室的最大温度范围为0℃至10℃，但是在使用过程中，用户会开门并取放入食物，实际会使温度高于设计范围，特别是在首次使用和断电的情况下，箱内温度更高。考虑到此情况，冷藏室的温度划分范围为0℃至20℃，当冷藏室温度高于20℃时，可认为是在降温过程中，防凝露加热器停止工作。当环境温度低于10℃时，湿度相应较低，环境温度与冷藏室温度差很小，甚至高于冷藏室温度，基本不需要加热，防凝露加热器停止工作。当环境温度高于43℃时，已超过冰箱的正常使用范围，防凝露加热器按照43℃条件下的加热比例和加热时间工作。

防凝露加热器的电阻值为恒定值，其功率与输入电压的平方成正比，工作电流与输入电压成正比。冰箱的正常设计使用电压范围为187V至242V，随着输入电压的变化，加热器的功率也发生很大的变化。为了控制防凝露部位的表面温度，需要进一步地采集输入电压或工作电流的变化，在根据环境温度和箱内温度范围确定的加热时间和加热比例的基础上，根据功率与电压或工作电流的比例关系，进一步修订加热时间和加热比例，电压越高，工作电流越大，加热时间越短，电压越低，工作电流越小，加热时间越长，并把加热时间和加热比例输出给加热器控制其工作。

本发明通过环境温度参数及箱内温度参数的变化，确定防凝露加热器在不同条件下最优的加热时间及加热比例，最优的加热比例满足冷藏室竖梁不同环温及使用条件下（箱内温度）防凝露要求，并最大限度的节约电能。

上述控制方法中，相对湿度设定为恒定值，可以简化程序，降低软件硬件系统的复杂性。只要保证防凝露部位表面温度不低于露点温度，即不会出现凝露现象。防凝露部位的表面温度决定因素有以下几条：保温性能、环温、箱内温度。在确定的冰箱结构上，则取决于环温及箱内温度。参照图3所示，环温越高防凝露部位的表面温度与环温的差值越大，需要补偿加热的热量就越大。同时其表面温度还受箱内温度的影响，箱内温度越高表面温度也越高，相应补偿的热量可适当减小。

图3为冷藏室竖梁加热器加热比例随环温及箱内温度变化趋势图，冷藏室内温度恒定时，环境温度越高，竖梁表面温度与环温两者温差越大，加热比例越高；环温不变时，冷藏室温度越低，竖梁表面温度与环温温差越大，加热比例越高。

图4为防凝露加热器加热比例随输入电压变化进行进一步修正。

本发明通过环境温度的变化自动调节加热器加热时间及加热比例，进一步的通过箱内温度的变化，调整加热比例，在满足防凝露要求的前提下，最大限度的为用户节约电能。本发明控制方法简单，容易实现，不需要额外增加传感器，成本低廉。

Claims (10)

1.一种冰箱防凝露加热控制装置，包括环境温度传感器、箱内温度传感器、控制单元以及设置在防凝露部位的加热器，其特征在于：所述控制单元根据所述环境温度传感器、箱内温度传感器的输出参数，控制所述加热器工作。

2.根据权利要求1所述的一种冰箱防凝露加热控制装置，其特征在于，所述环境温度传感器设置于冰箱外部用于直接或间接检测冰箱所处的环境温度。

3.根据权利要求1所述的一种冰箱防凝露加热控制装置，其特征在于，所述箱内温度传感器设置于加热部位对应的冰箱间室内。

4.根据权利要求1所述的一种冰箱防凝露加热控制装置，其特征在于，所述加热器粘贴在需防凝露部位内表面。

5.根据权利要求1所述的一种冰箱防凝露加热控制装置，其特征在于，所述控制单元采用包括有可控硅或固态继电器的驱动电路控制，通过可控硅或固态继电器控制加热器的工作状态。

6.一种冰箱防凝露加热控制装置的加热控制方法，所述加热控制装置包括环境温度传感器、箱内温度传感器、控制单元以及设置在防凝露部位的加热器，其特征在于，所述控制单元将所述环境温度传感器采集到的环温作为控制加热器工作状态的参数之一，并且进一步的将所述箱内温度传感器采集到的箱内温度作为控制加热器工作状态的辅助参数：

（1）将环境温度范围分为m（m为正整数）个区间；

（2）将箱内温度范围分为n（n为正整数）个区间；

（3）每个环境温度区间和箱内温度区间对应一个工作方式，共有m*n个工作方式，每个工作方式对应一个加热器工作比例，即加热器工作时间与总时间的比值。

7.根据权利要求6所述的一种冰箱防凝露加热控制装置的加热控制方法，其特征在于，在每一个工作方式下，所述控制单元还进一步根据输入电源的实际电压值或者防凝露加热器的实际电流值修订加热器的工作比例，使其实际平均功率等于额定电压下相应工作方式下的平均功率。

8.根据权利要求6所述的一种冰箱防凝露加热控制装置的加热控制方法，其特征在于，当环境温度低于T0时，所述加热器的工作比例为0，当箱内温度高于T1时，所述加热器的工作比例为0，环境温度与箱内温度的差△T小于T2时，加热器的工作比例为0。

9.根据权利要求6所述的一种冰箱防凝露加热控制装置的加热控制方法，其特征在于，加热器的停止时间△t为0.1秒至5分钟，控制单元控制加热器的工作时间以符合规定的工作比例。

10.根据权利要求8所述的一种冰箱防凝露加热控制装置的加热控制方法，其特征在于，T0=5℃，T1=20℃，T2=8℃。

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