CN103890509A - 具有蒸发盘和用于促进蒸发的加热装置的制冷器具 - Google Patents

Abstract

制冷器具，尤其是家用制冷器具，包括至少一个存放室（3），热源（10），用于蒸发从该存放室（3）中排出的冷凝水的蒸发组件（9），与所述热源（10）处于热接触地布置在该蒸发组件（9）上的温度传感器（15），与该温度传感器（15）连接的控制单元（13）和加热装置（10），通过控制单元（13）能够运行该加热装置，以提高该蒸发组件（9）的蒸发率。所述控制单元（13）设置用于，依据由所述温度传感器（15）所感测的温度的变化来判断运行或者不运行所述加热装置（10）。所述蒸发组件（9）包括主区（16）和淹没区（18），所述温度传感器（15）布置在所述淹没区（18）中。仅当所述主区（18）中的水位达到或者已超过溢流水位时，所述淹没区（18）包含与所述温度传感器（15）处于接触中的水。

Description

具有蒸发盘和用于促进蒸发的加热装置的制冷器具

本发明涉及制冷器具，尤其是家用制冷器具，例如冷藏柜或者冷冻柜，其具有一用于蒸发从该器具的存放室中排出的冷凝水的蒸发盘和一能够运行的加热装置，以在有需求时促进蒸发盘中的冷凝水蒸发。

在存放室中冷凝的冷凝水作为存入到存放室中的冷却物的组成部分以及以水蒸气的形式到达存放室，该水蒸气包含在每次打开制冷器具的门时进入到存放室中的环境空气中。进入到存放室中的水量的大小，进而水从存放室流向蒸发盘的速率难以估计，因为它们与很多因素有关，例如冷却物的种类和其包装、环境空气的温度和百分比湿度以及在门打开时在环境和存放室之间交换的空气的量，并且这些不同的变量几乎不能以合理的花费来测量。

通过制冷器具的设计必须保证，蒸发盘中的冷凝水足够快地蒸发，以可靠地避免可能导致对制冷器具和其环境有损害的溢流。

传统上，这样的蒸发盘大多安装在制冷器具的压缩机上，以通过压缩机的废热来加热蒸发盘中的冷凝水并且促进其蒸发。然而，在现代的制冷器具中，隔热和制冷产生装置的改进导致积聚的冷凝水与压缩机上可供使用的废热的比例关系变得越来越不利。尽管如此，为了将蒸发盘保持在确保充足蒸发的温度上，提出，使用电的加热装置用于加热冷凝水盘。然而，这样的加热装置的功率损耗大大损害制冷器具的总能效。因此，加热装置的使用应局限于为了阻止蒸发盘的溢流而绝对有必要使用加热装置的时候。因此，为了能够合适地控制加热装置，需要监控蒸发盘中的水位。

由JP2009-085473A已知一种制冷器具，其中，使用布置在蒸发盘上的温度传感器，以获得关于水位的情况。当在这种传统制冷器具除霜时冷凝水以大的量进入到蒸发盘中时，开始使用加热装置以蒸发积聚的水，并且监控所造成的加热。越多的水处于盘中，加热越慢。

这种已知的制冷器具的缺点是，蒸发盘越满，精度越差，以该精度能够由加热率推导蒸发盘中的水量。即，正好在最亟需能准确估计水位时，该估计的精度最差。

因此，本发明的任务是，实现一种制冷器具，该制冷器具即使在高水位的情况下也能够可靠地判断蒸发组件的剩余容纳能力。

该任务得以解决，其方式是，在制冷器具，尤其是家用制冷器具中，其具有至少一个存放室，热源，用于蒸发从该存放室中排出的冷凝水的蒸发组件，与所述热源处于热接触地布置在该蒸发组件上的温度传感器，与该温度传感器连接的控制单元和加热装置，通过控制单元能够使该加热装置运行，以提高该蒸发组件的蒸发率，并且所述控制单元设置用于，依据由所述温度传感器所感测的温度的变化来判断运行或者不运行所述加热装置，所述蒸发组件包括主区和淹没区，所述温度传感器布置在所述淹没区中，并且仅当所述主区中的水位达到或者已超过溢流水位时，所述淹没区包含与所述温度传感器处于接触中的水。

如果没有达到溢流水位，则溢流区是干燥的，并且温度传感器的通过由热源散发的热引起的加热与主区中的水位无关。当水推进到淹没区中时，由温度传感器所感测的温度的变化速度才与淹没区中的水量成反比地变化。因此，通过合适地确定溢流水位，也能够可靠地感测几乎处于蒸发装置的上沿之下的水位，而与主区中所包含的水的量无关。因为淹没区中的水量仅为蒸发组件的总内容物的一小部分，热源的小的加热功率和/或短的测量时间足以感测能够可靠地推导水量的温度变化。

根据对水量的估计利用加热装置以加热水，相同的加热装置也可以用作热源。

但是，也考虑其他的热源，尤其可以利用压缩机的废热，以感测由其所造成的温度变化。

根据本发明的构型，所述主区在溢流水位的高度上具有溢流棱，当水达到溢流水位时，水能够通过该溢流棱排流到布置在主区的下方的淹没区中。这样，主区和淹没区能够构成两个处于不同水平上的、分开的水体。因为主区和淹没区的暴露的水表面在俯视图中能够相互重叠，以这种方式能够将大的、暴露的、能够进行蒸发的水表面设置在小的安装空间中。

然而，如果淹没区的水体处于比主区的水平低的水平上，则如果在淹没区处通过蒸发使水位下降到溢流水位之下，水不能够从淹没区回流到主区中。因此，当主区中的水位下降到溢流水位之下并且因此可能完全不再需要对水加热以阻止溢流时，原则上不能得出结论：淹没区还包含与温度传感器处于接触中的水。如果当水位处于溢流水位的上方时主区和淹没区具有相互连通的水平面，这种缺点能够被避免。

优选地，淹没区完全处于溢流水位的上方，尤其淹没区的底应为平坦的或者向主区倾斜，以使得当主区中的水平面下降到溢流水位之下时，能够完全排空淹没区。

在后一种情况下，符合目的的可以是，所述主区和所述淹没区被壁垒分隔开，所述壁垒虽然不阻止但是妨碍所述主区和所述淹没区之间的水交换，以避免由于热水从淹没区中排出而使温度测量错误。

当加热装置包括布置在淹没区中的加热元件时，这种措施尤其有意义。这样，所述壁垒能够阻碍被加热元件所加热的水排流到主区中，从而在加热装置的给定的功率下实现快速的温度升高。

尤其在具有两个分开的、处于不同水平上的水体的构型中，布置在主区中的第二加热元件能够用于在需要的情况下也快速地加热主区的水并且因此促进水的蒸发。

如果存在能够将足够的热提供到主区上的另一热源、例如压缩机，第二加热元件可以省去。

根据一由于其简单性而优选的本发明构型，温度传感器与加热元件相同。这样的温度传感器尤其可以基于对加热元件的与温度有关的欧姆电阻的评估。

本发明的其他特征和优点根据构型的以下描述参考附图清楚得知。由这些描述和附图也得知构型的在权利要求中未提及的特征。这些特征也能够以和这里特别公开的组合不同的形式出现。因此，多个这样的特征在相同的句子中或以其他的上下文相互关系提及的事实并不得出这样的结论：这些特征仅能够以特别公开的组合出现；取而代之，原则上认为，如果本发明的功能性不存在问题，则在多个这样的特征中也能够去掉或略变化个别特征。附图示出：

图1示出根据本发明第一构型的家用制冷器具的在宽度方向上的示意性剖视图;

图2示出图1的家用制冷器具的蒸发组件的示意性俯视图;

图3示出曲线图，在该曲线图中示出在不同的水位情况下由图1的家用制冷器具的温度传感器所测量的温度的示例性发展;

图4示出曲线图，该曲线图直观示出在图1的构型中温度的升高速度和水位之间的相互关系;

图5示出根据本发明第二构型的蒸发组件的示意性横截面;

图6示出根据本发明第三构型的蒸发组件的示意性横截面;

图7示出曲线图，该曲线图直观示出在图1的第一构型中温度的升高速度和水位之间的相互关系;

图8示出根据本发明第四构型的蒸发组件的示意性横截面;

图9示出根据本发明第四构型的蒸发组件的示意性俯视图;

图10示出根据本发明第五构型的制冷器具的与图2类似的横截面;

图11示出根据本发明第六构型的蒸发组件的横截面；

图1中示出的家用制冷器具（这里为冷藏柜）以传统方式具有带本体1的、隔热的壳体和处于该图的剖切平面之外的门，所述壳体和门共同限界存放室3。在这里，存放室3通过冷壁蒸发器4来冷却，该冷壁蒸发器在该存放室的背壁上布置在本体1的内部容器和包围该内部容器的、隔热的泡沫层之间，但是对于专业人员能直接理解的是，本发明的以下阐释的特点也能够与任意其它类型的蒸发器、尤其是无霜蒸发器相结合地应用。也可以构想应用于无霜冷冻器具，因为无霜冷冻器具至少在蒸发器的除霜阶段中也释放冷凝水。

在此处考虑的冷壁制冷器具中，聚集槽7在存放室3的被蒸发器4冷却的背壁的底脚上延伸，该聚集槽聚集冷凝水，所述冷凝水在内部容器的被蒸发器4所冷却的区域上冷凝并在其上向下流动。管道8从聚集槽7的最低点穿过隔热的泡沫层通向蒸发组件9，该蒸发组件在机器室5中安装在压缩机6的壳体上面，以通过压缩机6的废热被加热。在无霜制冷器具中，相应管道可以从接收蒸发器的腔的底出发。

在图2中附加地以俯视图示出的蒸发组件9包括布置得与压缩机6的壳体处于直接紧密接触中的、圆形的盘16，该盘的最低部位17环形地围绕压缩机5的壳体延伸。扁平的盘18从盘16的上部的侧壁区域突出，该扁平的盘的在此基本上水平的底19处于明显比盘16的最低部位17高处。如果水没有升高超过底19，则盘18为干燥的。因此，盘16构成蒸发组件9的主区，该主区几乎持续地包含水，而盘18构成仅在高水位时被填充的淹没区。因为底19不具有与壳体16分开的、局部的最低部位，当蒸发组件中的水平面下降到底19的水平之下时，水从盘18中完全排流到较低的盘16中。

因此，当水平面下降到底19的高度之下时，扁平的盘18的电运行的加热元件10、例如粘接在该盘的底19上的薄膜加热装置是干燥的。加热元件10一方面用于监控蒸发组件9的水位，并且另一方面（如果有需要）用于加速蒸发。

加热元件10由电子的控制单元13控制，该控制单元在这里出于简单性在机器室5中示出，但是，在实际中该控制单元能够在很大程度上任意地布置在制冷器具上，尤其是与在此未示出的操作区相邻地布置。控制单元13与温度传感器15连接，该温度传感器与加热元件10相邻地安装在盘18上并且与盘18中的冷凝水（如果有的话）处于热接触中。在图1中，加热元件10和温度传感器15被表示为相互分开的部件；然而，也能够构想并且符合目的的是，具有与温度有关的欧姆电阻的加热元件10同时也用作温度传感器15。

如果蒸发组件9中的水位处于底19之下，加热元件10不与水产生接触，并且温度传感器15在控制单元13使加热元件10进入运行时所感测的温度在短时间内急剧升高，如图3中的曲线A直观示出的那样。如果仅盘16包含水，曲线A的走向与实际的水位无关。相反，如果水位这样高，使得水推进到扁平的盘18中，则加热元件10被冲刷，并且水在盘18中处于越高，温度升高越慢，例如如通过图3的曲线C所示的那样。因此，温度的极限变化率（例如相应于图3的曲线B）能够这样确定，使得如果温度的所测量的变化率处于极限变化率之上，控制单元13判定没有溢流危险存在，并且在测量升高率之后又关断加热元件10；相反，如果该升高率处于该极限值之下，则识别溢流危险并且加热元件10在较长的时间上都保持在高功率下运行，以明显降低蒸发组件9中的水位。

能够容易地看出，在加热元件10的加热功率被给定的情况下，当压缩机6同时处于运行中时，传感器15记录较迅速的温度升高。为了这种情况不在判断水位时导致错误，可以设置，仅当热不同时值得一提地从压缩机6流至蒸发盘时，控制单元13使加热元件10运行以测量温度的升高率，即，在压缩机运转期间和在压缩机运转之后的预先给定的时间段内不进行升高率的测量。

如果该制冷器具是无霜器具，在蒸发器每次除霜时，冷凝水大量进入到蒸发盘9中。由此，蒸发盘9中的水的温度能够明显下降到周围机器室5的温度以下，并且对水的加热与加热装置10无关地通过与周围机器室的温度平衡来进行。这种温度平衡也可以使水位的测量错误。因此，在无霜制冷器具中，控制单元13设置用于，中断在由于正在进行或刚发生的除霜过程而在蒸发盘9中可期待有温度变化时等候处理的水位测量，直到这种温度变化又消退。

因为断电根据其持续时间而定可能但不一定导致蒸发器除霜，存在这样的危险，即，蒸发盘9中的水位在断电之后明显比断电之前高。为了能够在必要时及时地反作用于过高的水位，根据另一改进方案，控制单元13具有用于识别发生了的断电的器件并且设置用于，当断电被识别到时立即执行水位的测量。

图4示例性示出由传感器15所感测的温度T的升高率dT/dT和水位h之间的典型相互关系。如果水位h处于底19之下，曲线在高的水平上水平地延伸（相应于该图的区段A）。在水位h处于底19之上的情况下，它与扁平的盘18中的水量成反比，即，它具有双曲线形的变化曲线，如区段B中所示。当扁平的盘18中的水量很少但不为零时，变化率对水位h的依赖性最大。因此，加热元件10和温度传感器15符合目的地紧挨那个水平之下安装，水平面不可能超过所述水平而无溢流危险。

图5示出蒸发组件9的第二构型的横截面。盘16，18具有与图1和2中的情况相同的形状，并且布置在扁平的盘18中的加热元件10也是相同的。在图5中可见盘16中的第二加热元件20。在温度的升高速度在传感器15上被测量期间，控制单元13仅使加热元件10运行，以在尽可能少的能量消耗情况下获得关于水位的情况。如果测量的结果是存在溢流危险，则随后使两个加热元件10，20都运行一段时长，以在短时间内对包含在蒸发组件9中的全部水加热并且实现快速的蒸发。

图6示出根据本发明第三构型的蒸发组件9的与图5类似的剖视图。在这里，盘16也直接安装在（未示出的）压缩机6上面。在盘16和相邻的盘21之间构成连续的壁垒22，该壁垒的上沿限定溢流水位，在该溢流水位被超过时盘21被淹没。加热元件10在盘21中安装在几乎高于壁垒22处。如果盘16溢流，这在水平面未达到加热元件10时都不对加热元件20的及配属于该加热元件的传感器15的加热率具有任何影响。一旦水平面达到加热元件10，则温度的升高率降低。因为在这个时间点时盘21中的水位明显不同于零，该升高率突然跳跃，如在图7中通过曲线区段a和b之间的、虚线的竖直区段C示出。通过将升高率的极限值确定到跳跃区间内，例如确定为图7的值T₁，能够以高的精度感测，加热元件10是否浸入到水中。

值得期待的是，依据温度变化的速率不仅能够判定水平面是否达到加热元件10的安装高度，而是能够判定水平面是否以预先给定的、不同于0的度量超过该安装高度，因为，在超过的情况下，只要水与加热元件处于接触，加热元件10就能够高效地加热水，并且能够由此使水平面也以该预先给定的度量降低。通过图6的蒸发组件，这样的判断不可能具有和图1和2的精度相同的精度，因为在相同的水平面情况下图7的曲线的斜率比图4的曲线的斜率小。然而，图6的组件可以是有利的，因为在这里盘21能够在该盘中的水未到达加热元件10时也有助于蒸发。

图8和9分别以沿着图9中的平面VIII-VIII的剖视图及以俯视图示出根据本发明第四构型的蒸发组件9。盘16，18又基本上正如第一构型中那样成形，然而，在它们之间在包围盘16，18的壁的高度上构成有壁垒23，在运行时该壁垒不会被水冲刷到。能够仅通过该壁垒的空隙24在盘16，18之间交换水。盘16，18由此不在它们的整个宽度上连通，由此，在加热元件10上加热的水到盘16中的排流受到限制，从而盘18中的水比第一构型的情况中加热得快。因此，即使在水平面明显处于加热元件10的上方时，也还能够准确地判断水位。

图10以和图1类似的剖视图示出根据本发明第五构型的制冷器具。在这里，蒸发组件9包括两个盘16，25，所述盘布置在不同的水平上。安装在压缩机6上面的盘16包括溢流棱26，当水升高超过溢流水位时，水通过该溢流棱排流到处于溢流水位之下的盘25中。在该盘25中布置有加热元件10和温度传感器15，所述加热元件和温度传感器能够以和参考第一构型所说明的相同的方式被控制单元13所使用，以判断盘25中的水位并且如果其中的水位被判断为危险地高则使盘25中的水蒸发。虽然在该构型中盘25的加热不促进盘16中的蒸发，因为，和之前所考虑的构型的情况不同，在加热元件10上被加热的水不可能回流到盘16中，但这仍然能够被容易地接受，因为在被限界的容积中设置许多暴露的、能够进行蒸发的水表面的可能性至少了补偿所述缺点并且盘16被压缩机5（该盘安装在该压缩机上）加热。

根据本发明第六构型的蒸发组件9在图11中示出。在压缩机6的壳体上面以已知的方式安装有盘16。从盘16的底突起空心的柱27。环绕该柱的上侧28伸出环形的、被至少一个缝29贯穿的接片30。上侧28和该接片限界淹没区31。金属销32在柱的内部从压缩机壳体延伸直到上侧28并且优选将压缩机的废热供入淹没区31，从而，如果压缩机6运转，淹没区31中的温度比周围的盘16中显著更快地升高，并且被布置在该处的温度传感器10所记录。如果温度升高的速度下降到极限值之下，则能够得出结论：水处于淹没区中。在这种情况下，布置在盘16中的加热装置，这里为弯曲成环的加热条32，被接通并且运行预先给定的时长，以使水平面下降到上侧28的高度之下。

Claims (16)

1.制冷器具，尤其是家用制冷器具，具有至少一个存放室（3），热源（5；10），用于蒸发从该存放室（3）中排出的冷凝水的蒸发组件（9），与所述热源（5；10）处于热接触地布置在该蒸发组件（9）上的温度传感器（15），与该温度传感器（15）连接的控制单元（13）和加热装置（10，32），通过控制单元（13）能够使该加热装置运行，以提高该蒸发组件（9）的蒸发率，其中，所述控制单元（13）设置用于，依据由所述温度传感器（15）所感测的温度的变化来判断运行或者不运行所述加热装置（10；32），其特征在于，所述蒸发组件（9）包括主区（16）和淹没区（18；21；25；31），所述温度传感器（15）布置在所述淹没区（18；21；25；31）中，并且，仅当所述主区（18）中的水位达到或者已超过溢流水位时，所述淹没区（18；21；25；31）包含与所述温度传感器（15）处于接触中的水。

2.根据权利要求1的制冷器具，其特征在于，所述热源为所述加热装置（10）。

3.根据权利要求1的制冷器具，其特征在于，所述热源为压缩机（6）。

4.根据前述权利要求之一的制冷器具，其特征在于，所述主区（16）具有处于所述溢流水位的高度上的溢流棱并且所述淹没区（25）布置在所述主区（16）的下方。

5.根据权利要求1至3之一的制冷器具，其特征在于，当所述水位处于所述溢流水位的上方时，所述主区（16）和所述淹没区（18；21；31）具有相互连通的水平面。

6.根据权利要求5的制冷器具，其特征在于，所述淹没区（18；31）布置在所述溢流水位的上方。

7.根据权利要求5或6的制冷器具，其特征在于，所述淹没区（18）的底（19）为平坦的或者朝所述主区（16）倾斜。

8.根据权利要求5至7之一的制冷器具，其特征在于，所述主区（16）和所述淹没区（18，31）被壁垒（22；23；30）分隔开，所述壁垒阻止所述主区和所述淹没区之间的水交换。

9.根据前述权利要求之一的制冷器具，其特征在于，所述加热装置（10）包括至少一个布置在所述淹没区（18；21；25）中的加热元件（10）。

10.根据前述权利要求之一的制冷器具，其特征在于，所述加热装置包括布置在所述主区（16）中的加热元件（32）。

11.根据权利要求9的制冷器具，其特征在于，所述主区（16）不具有加热元件。

12.根据前述权利要求之一的制冷器具，其特征在于，至少所述主区（16）安装在压缩机（6）上面。

13.根据前述权利要求之一的制冷器具，其特征在于，所述温度传感器与所述加热元件相同。

14.根据前述权利要求之一的制冷器具，其特征在于，所述控制单元设置用于不在压缩机（6）运转时执行测量运行阶段。

15.根据前述权利要求之一的制冷器具，其特征在于，所述控制单元设置用于不在除霜过程期间执行测量运行阶段。

16.根据前述权利要求之一的制冷器具，其特征在于，所述控制单元设置用于在每次断电之后执行测量运行阶段。

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