CN103906985B - 具有蒸发盘的制冷器具 - Google Patents

Abstract

制冷器具，尤其家用制冷器具，其具有至少一个存放室(3)，用于蒸发从所述存放室(3)排出的冷凝水的蒸发盘(9)，布置得与该蒸发盘(9)处于热接触中的压缩机(6)和控制单元，该控制单元设置用于，估计该蒸发盘(9)的热需求。所述压缩机能够在至少一个高效率的运行模式和较低效率的运行模式之间转换，并且该控制单元(13)设置用于，在所述蒸发盘(9)的热需求高的情况下选择所述较低效率的运行模式并且在热需求低的情况下选择所述高效率的运行模式。

Description

具有蒸发盘的制冷器具

技术领域

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通过压缩机的废热来加热该蒸发盘的压缩机。

背景技术

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。如果压缩机不提供足够的废热以蒸发冷凝水，存在危险：蒸发盘溢流并且流出的水导致制冷器具中或者其周围环境的损害。

为了能够确保充分的蒸发，例如已在DE 10 208 558A1中提出，在蒸发盘上安装电加热装置和水位传感器，在高于极限水位时该水位传感器接通加热装置。虽然这样的加热装置必须与蒸发盘中的水处于紧密的热接触中，但是另一方面，在与水直接接触之前，加热装置必须被持续可靠保护地安装和接触，这提高了以该加热装置装备的制冷器具的加工成本。

发明内容

因此，当前发明的任务是，实现一种制冷器具，其中，尽管有高价值的隔热和高能效的制冷产生还是能够可靠地阻止蒸发盘溢流，而为此无需附加的加热装置。

该任务得以解决，其方法式是，在制冷器具中，其具有至少一个存放室，用于蒸发从所述存放室排出的冷凝水的蒸发盘，布置得与该蒸发盘处于热接触中的压缩机和控制单元，该控制单元设置用于，估计该蒸发盘的热需求，所述压缩机能够在高效率的运行模式和较低效率的运行模式之间转换，并且该控制单元设置用于，在所述蒸发盘的热需求高的情况下选择所述较低效率的运行模式并且在热需求低的情况下选择所述高效率的运行模式。如果冷凝水积聚得少，例如因为存放室长期不打开并且没有潮湿的环境空气进入器具，压缩机能够持续地在高效率的运行模式中工作，并且制冷器具的能量消耗最小。如果相反确定了高的热需求，则能够在不会为此需要特别的加热装置的情况下由此满足该热需求：压缩机在较低效率的运行模式中提供更多的废热。如果基于由此造成的、加强的蒸发，蒸发盘中的水平面下降，则蒸发盘的热需求在必要时也又降低。因此，较低效率的运行模式保持限制在这样的时间上，在所述时间中，确实需要该较低效率的运行模式以促进蒸发，从而器具的总能耗与具有电加热的蒸发盘的制冷器具的总能耗没有显著差别。

当今使用的多数制冷器具具有控制单元，该控制单元设置用于，当高于所述存放室中的第一极限温度时接通所述压缩机并且在低于较低的第二极限温度时又关断所述压缩机。在这样的制冷器具中，高效率和较低效率的运行模式可以通过它们的对应的压缩机转速来区分。

原则上，所述压缩机转速可以在较低效率的运行模式中比在高效率的运行模式中高或者低。但是，因为必须保证在较低效率的运行模式中压缩机的功率也足以将存放室保持在所期望的温度范围内，优选的是所述转速在较低效率的运行模式中比在高效率的运行模式中高。

如果控制单元也依据第二极限温度来控制压缩机的关断，则所述运行模式的不同效率也能够由此实现：第一和第二极限温度之间的差在所述较低效率的运行模式中和在所述高效率的运行模式中不同，并且尤其比在所述高效率的运行模式中小。这个差越小并且压缩机的运行阶段因此越短，则效率损失越大，该效率损失归因于，制冷剂回路的处于存放室之外的部件被部分液化的制冷剂加载，所述制冷剂已经在压缩机运行短暂地中断之后又是热的或者说已投入的制冷剂又泄流到制冷剂回路的其他部件中。

原则上，也能够降低所述压缩机运行的效率，其方式是，所述极限温度的差在较低效率的运行模式中确定得比在高效率的运行模式中大，因为此时能够产生高的温度差，所述温度差降低效率。然而，则可能造成在存放室中暂时产生不希望地高或者低的温度，从而这种替代方案不是优选的。

替代地，存在可能性：每次在高于超过预先给定的运转时间之后，控制单元又关断压缩机。对于该运转时间也存在最优值，能够为所述高效率的运行模式选择该最优值，相反，能够为所述较低效率的运行模式将该运转时间选择得比该最优值长或者短。出于和以上关于极限温度所说明的相同的原因，优选的是，该运转时间在较低效率的模式中比在高效率的模式中短。

具有可变化的功率的压缩机，尤其具有可变化的转速的压缩机，也能够以已知的方式连续地运行，其中，所述压缩机的功率或转速连续地与制冷需求相匹配。这里，速度(所述功率以该速度跟随所述需求)的改变能够影响效率，尤其，跟随速度的增加能够导致温度控制的过调进而导致较低效率的运行。

如果压缩机功率与冷却需求的匹配在不连续的步骤中进行，则也能够改变所述步骤的宽度(Weite)以得到不同效率的运行模式；尤其，步骤宽度的增大相应于较快的跟随进而相应于更易过调和较低的效率。

附图说明

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示出第一家用制冷器具的示意性剖视图，在该第一家用制冷器具上能够应用本发明；

图2示出第二家用制冷器具的示意性剖视图，在该第一家用制冷器具上能够应用本发明；

图3示出图1中的制冷器具的根据第一构型的控制单元的工作方法的流程图；

图4示出根据第二构型的控制单元的工作方法；

图5示出根据第三构型的控制单元的工作方法。

具体实施方式

图1中示出的家用制冷器具(这里为冷藏柜)以本领域常规方式具有带本体1的、隔热的壳体和处于该图的剖切平面之外的门，该门连同本体1限界存放室3。在这里，存放室通过冷壁式蒸发器4来冷却，该冷壁式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。

在此处考虑的冷壁式制冷器具中，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盘9。在这里，蒸发盘9和压缩机6之间的、允许通过压缩机6的废热来加热蒸发盘9的热接触通过直接的体接触、即通过将蒸发盘9安装在压缩机6的壳体上来建立。替代地，也可以这样获得紧密的热接触，即，蒸发盘9虽然与压缩机6隔开间距，但是这样布置，使得在压缩机6上加热的空气由于对流而升高并同时沿着蒸发盘9上经过。

在图2中示出的、建立热接触或者使存在的热接触还加强的另一可能性是，引导从压缩机6出发的压力管道13经过蒸发盘9，被压缩并由此被加热的制冷剂通过该压力管道流向液化器14，从而制冷剂能够在到达液化器14之前就将热释放给蒸发盘9中的水。如果如图2中的情况那样，机器室5的高度不足以使蒸发盘9在该机器室中安装在压缩机6的上方，这种可能性尤其则可以是优选的。

在无霜制冷器具中，相应于管道8的管道可以从接收蒸发器的腔的底出发。

基于微处理器或者微控制器的电子控制单元10与布置在存放室3上的温度传感器11连接，以依据存放室3的温度控制压缩机6的运行。此外，控制单元10设置用于估计蒸发盘9所需以便足够快地蒸发流至该蒸发盘的冷凝水以使蒸发盘不溢流的热量。为此，在最简单的情况下可以将水位传感器12、例如浮动开关布置在蒸发盘9中，并且，如果水位传感器12接触该盘中的水，则控制单元10识别蒸发盘9的热需求，或，如果水平面处于该水位传感器12之下，则不识别热需求。

可构想用于判断热需求的许多其他的迹象(Ansaetze)，也可构想那些不需要直接测量蒸发盘9中的水位的迹象。这样，例如可以在蒸发盘9的底上设置有温度传感器，该温度传感器感测由压缩机6的运行所造成的加热。由这种加热的速度能够推断蒸发盘9中的水的量。

另外的替代迹象例如可以基于对进入到存放室3中的湿气的估计，例如其方式是，由门打开的次数和可能的情况下门打开的持续时间来估计进入到存放室3中的、随着时间而到达蒸发盘9的空气湿气的量。也可以由在压缩机6接通时蒸发器4冷却下来的速度来推论湿气在蒸发器4上冷凝的速率，所述湿气之后落在蒸发盘9中。在冷冻器具的情况下，对除霜时所使用的热能的量的测量也能够估计由此产生并流到蒸发盘9中的水量。

制冷产生的效率与压缩机6的功率有关，或，在旋转驱动的压缩机中实际上意义相同的是，与压缩机转速有关。如果转速过低，则在制冷剂回路中达不到对于充足的冷却功率所必需的压力差；如果转速过高，则压缩机6中的强烈负压导致这样的蒸发器温度，所述蒸发器温度比必要的低并且需要不必要地多的能量用于该蒸发器温度的维持。在两个极端之间存在理想的转速范围或功率范围，在所述转速范围或功率范围内压缩机达到最高效率。

根据控制单元10的图3中所示的工作方法，在步骤S1中，该控制单元根据上述任一迹象或者还根据其他迹象判断蒸发盘9中的水量或者水到蒸发盘9的流入率是否处于临界的极限之上。如果是，该控制单元在步骤S2中为压缩机6的运行确定高的转速、在所述理想范围之上，否则，在步骤S3中确定理想范围中的、低的转速。

在随后的步骤S4中检验，由传感器11所感测的温度T是否处于接通阈值Tmax之上。如果是，压缩机以之前在S2或者S3中确定的转速接通(S5)，并且该方法返回到初始。否则，该方法分支到步骤S6，在该步骤中将温度T与关断阈值Tmin相比。如果低于该关断阈值，则又将压缩机关断(S7)，否则该方法直接返回到初始点，而不改变压缩机的运行状态。

压缩机6释放到蒸发盘9上的废热一部分来自摩擦损耗，一部分来自压缩机6中的制冷剂的绝热加热。摩擦损耗基本上与转速成正比；制冷剂的质量通过量进而实际可使用的冷却功率在高转速的情况下随着转速仅比线性弱地增大，因为可吸入的质量流受蒸发器4中流动地蒸发的制冷剂的量限制。因此，虽然选择高的转速导致压缩机6的运行阶段缩短，但该缩短比两个运行状态的转速的比例关系所相应的小。压缩机6的由此在高转速情况下降低的效率导致：被压缩机所消耗的驱动功率的较大份额作为废热供加热蒸发盘9所用。

如果制冷器具使用简单的压缩机，该压缩机的转速不能够被调节成不同的、不为零的值并且该压缩机仅能够被接通和关断，则控制单元10可以使用图4中示出的方法。这里，仅接通压缩机基于对存放室3中的温度的测量，根据固定地预先给定的运转时间而定关断压缩机6。根据在步骤1中水位被判断为危险性地高还是被判断为不危险的而定，控制单元选择短的运转时间(S2’)或者长的运转时间(S3’)。如果在步骤4中确定，温度T已高于接通阈值Tmax，压缩机被接通(S5’),等候(S6’)之前所确定的运转时间，并且压缩机又被关断(S7’)。因为在每次接通压缩机时消耗能量，以便例如冷却从蒸发器4通到压缩机6的抽吸管道和建立对于必要的蒸发温度所需要的压力降，在短的运转时间情况下压缩机的效率可以较低，从而由压缩机所消耗的驱动功率的较大份额作为废热供加热蒸发盘9所用。通过压缩机运转时间的变化产生不同的、每天压缩机停止阶段的数量。如果该数量高，制冷剂相应频繁地从冷凝器转移到蒸发器中。在这里，可以出现以下情景：液化的制冷剂通流到蒸发器中并且相应于热容将热带入到壳体中，气态的制冷剂或在液化器中蒸发的、液态的制冷剂通流并且在蒸发器中又冷凝，由此，附加地，制冷剂的潜热在蒸发器中并且由此在壳体中寄存。由此，制冷器具的制冷需求被升高，随之产生的是较长的压缩机运转时间进而更多的压缩机废热，所述压缩机废热可供蒸发冷凝水所用。

但是，长的压缩机运转时间也可以反过来导致较低效率的运行，如果由此在运转时间结束时在蒸发器上或在存放格中达到不必要地低的温度。存放格中的温度越低，热越快地从外部补流。低的蒸发器温度导致压缩机的抽吸接头上低的压力，进而导致小的质量通过量。因为压缩机的摩擦损耗基本上与压力有关，在蒸发器过冷的情况下，压缩机的效率降低。因此，对于每个制冷器具存在一压缩机运转时间的持续时间，在该持续时间情况下效率是优化的，并且与被优化的持续时间的任何偏离，不管是高于还是低于，都导致较低效率的运行。因此，在图4的方法的变化方案中，也可以在步骤S2’中选择比在步骤S3’中长的运转时间，以实现增多的热生成。

在图5中示出的工作方法中由此出发：压缩机6的功率或转速能够被调节成许多不同的值。由此，可能的是，使压缩机6无中断地运行并且避免效率受损，该效率受损如以上解释的那样，由于在压缩机运行每次中断之后在此期间已加热的部件又亟需冷却并且制冷剂回路上的压力降又亟需被建立而引起。这样的压缩机6的功率可以被调控，其方式是，以有规律的时间间隔检验，存放室的温度T高于上阈值Tmax还是低于下阈值Tmin。在高于上阈值的情况下，压缩机6的瞬时功率明显不足以保持存放室冷，并且因此在必要时每次以固定的增量提高该功率，直到低于Tmax。反过来，在低于Tmin时，冷却功率比需求高，从而可以相应地降低该冷却功率。进行这样的匹配的频繁度和所述增量的大小要针对所给定的制冷器具型号被这样优化，使得既避免温度的过调，也避免温度T不必要地长期停留在区间[Tmin，Tmax]之外。

基于这种基本原理建立图5的方法，其方式是，仅当之前在步骤S1中已确定无需担心蒸发盘9溢流时，在步骤S3”中选择效率优化的、小的增量。否则，在步骤S2”中确定未效率优化的、大的增量。在极端情况下，该增量可以有和压缩机6的最大功率相同的数量级，从而以该大的增量一次性地提高该功率导致，压缩机6以满负载工作，或，以该大的增量一次性地降低该功率导致压缩机的静止状态。

在步骤S4中又检验，是否高于上极限温度Tmax。如果是，在步骤S5”中以之前所确定的增量提高压缩机功率，并且该方法返回到初始。否则，在步骤S6中检验，是否低于下极限温度Tmin，并且，如果是，在步骤S7”中以该增量降低压缩机的功率。应用大的增量导致压缩机功率随着时间而强烈地波动进而导致恶化的效率和废热增高地释放到蒸发盘9上。

Claims (15)

1.一种制冷器具，其具有至少一个存放室(3)，用于蒸发从所述存放室(3)排出的冷凝水的蒸发盘(9)，布置得与该蒸发盘(9)处于热接触中的压缩机(6)，以及控制单元，该控制单元设置成用于估计该蒸发盘(9)的热需求，其特征在于，所述压缩机能够在至少一个高效率的运行模式和较低效率的运行模式之间转换，并且该控制单元设置成：用于在所述蒸发盘(9)的热需求高的情况下选择所述较低效率的运行模式并且在热需求低的情况下选择所述高效率的运行模式。

2.根据权利要求1所述的制冷器具，其特征在于，所述控制单元设置成：用于在高于所述存放室(3)中的第一极限温度时接通所述压缩机(6)。

3.根据权利要求2所述的制冷器具，其特征在于，所述运行模式具有不同的、不为零的压缩机转速。

4.根据权利要求3所述的制冷器具，其特征在于，所述转速在所述较低效率的运行模式中比在所述高效率的运行模式中高。

5.根据权利要求2至4之一所述的制冷器具，其特征在于，所述控制单元设置成用于在低于第二极限温度之后关断(S7)所述压缩机(6)，并且，第一极限温度(Tmax)和第二极限温度(Tmin)之间的差在所述较低效率的运行模式中和在所述高效率的运行模式中不同。

6.根据权利要求2至4之一所述的制冷器具，其特征在于，所述控制单元(10)设置成：用于在超过预先给定的运转时间之后又关断(S7’)所述压缩机(6)，并且，所述预先给定的运转时间在所述较低效率的运行模式中和在所述高效率的运行模式中不同。

7.根据权利要求1所述的制冷器具，其特征在于，所述控制单元(10)设置成用于使所述压缩机(6)的功率跟随冷却功率需求，并且，跟随的速度在所述较低效率的运行模式中和在所述高效率的运行模式中不同。

8.根据权利要求1所述的制冷器具，其特征在于，所述控制单元(10)设置成：用于在高于(S4)所述存放室(3)中的第一极限温度时将所述压缩机(6)的功率调高(S5”)一个差值，并且在低于(S6)第二极限温度时将所述压缩机的功率调低(S7”)一个差值，所述差值在所述较低效率的运行模式中和在所述高效率的运行模式中不同。

9.根据权利要求5所述的制冷器具，其特征在于，第一极限温度(Tmax)和第二极限温度(Tmin)之间的差在所述较低效率的运行模式中比在所述高效率的运行模式中小。

10.根据权利要求6所述的制冷器具，其特征在于，所述预先给定的运转时间在所述较低效率的运行模式中比在所述高效率的运行模式中短。

11.根据权利要求7所述的制冷器具，其特征在于，所述跟随的速度在所述较低效率的运行模式中比在所述高效率的运行模式中快。

12.根据权利要求8所述的制冷器具，其特征在于，所述差值在所述较低效率的运行模式中比在所述高效率的运行模式中大。

13.根据权利要求1-4、7-12之一所述的制冷器具，其特征在于，所述制冷器具是家用制冷器具。

14.根据权利要求5所述的制冷器具，其特征在于，所述制冷器具是家用制冷器具。

15.根据权利要求6所述的制冷器具，其特征在于，所述制冷器具是家用制冷器具。