CN104508409A - 具有蒸发壳的制冷器具 - 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)、用于蒸发由所述存放室(3)排出的冷凝水的蒸发壳(9)、与所述蒸发壳(9)热接触地布置的压缩机马达(13)和控制单元(10)，所述控制单元(10)可在驱动运行模式和加热运行模式之间转换，在所述驱动运行模式中，所述控制单元提供适合用于驱动所述压缩机马达(13)转动的电流，在所述加热运行模式中，所述控制单元提供不适合用于驱动所述转动的电流。

Description

具有蒸发壳的制冷器具

本发明涉及一种制冷器具、尤其是家用制冷器具如例如冷藏柜或者冷冻柜，其具有用于蒸发由器具的存放室的冷凝水的蒸发壳和压缩机，通过该压缩机的废热可以加热蒸发壳。

隔离和冷产生的改善在现代制冷器具中导致，积聚的冷凝水与压缩机上可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来蒸发冷凝水，则存在危险：蒸发壳溢出并且流出的水导致制冷器具或者它的周围环境中的破坏。

为了能够确保充分的蒸发，例如在DE 10208558A1中提出了，在蒸发壳上安装电加热装置和水位传感器，在超过极限水位时，所述水位传感器接通所述加热装置。虽然一方面这样的加热装置必须与蒸发壳中的水处于紧密的热接触，但是另一方面，它必须以被持久可靠地保护免于与水直接接触的方式来安装和接触，这提高了以此装备的制冷器具的制造成本。

在未预公开的、于2011.10.25提交的德国专利申请102011085153.4中说明了一种具有蒸发壳和被转速调节的压缩机的制冷器具。该压缩机可在两种运行模式之间转换，这两种运行模式以其转速和因此也在冷制造的效率方面相区别。当蒸发壳中的水位低时，压缩机应在高效率的运行模式中工作，而当蒸发壳中的水位危急地高时，压缩机可以被转换到效率较低的模式中，以便以此方式产生更多的废热并且更快地蒸发蒸发壳中的水。

然而，压缩机也在效率较低的模式中运行的先决条件是，制冷器具的存放室确实具有冷却需求。如果在存放室没有冷却需求的情况下也要运行压缩机，仅以便具有足够的用于蒸发冷凝水的热可供使用，则这会是非常低能效的，因为被压缩机接收的电功率的仅一部分被实际转换为用于蒸发冷凝水的废热，然而，存放室在额定存放温度之下的冷却不带来任何益处或者在最坏的情况下甚至可能致使冷却物品上的冻伤。

本发明的任务在于，提出一种具有蒸发壳的制冷器具，在该制冷器具中，在任何时间需要时能够提供用于促进在蒸发壳中的蒸发的热，而为此不需要自身的加热装置。

该任务得以解决，其方式是，在制冷器具中、尤其是家用制冷器具中，其具有至少一个存放室、用于蒸发由所述存放室排出的冷凝水的蒸发壳、与所述蒸发壳热接触地布置的压缩机马达和用于以电流供给所述压缩机马达的控制单元，所述控制单元可在驱动模式和加热运行模式之间转换，在所述驱动模式中，所述控制单元提供适合用于驱动所述压缩机马达转动的电流，在所述加热运行模式中，所述控制单元提供不适合用于驱动所述转动的电流，即，虽然流动经过压缩机马达并且在那里释放焦耳热但不在此驱动转动的电流。

在最简单的情况下，这样的不适合用于驱动所述转动的电流为直流电流，所述压缩机马达的单个绕组以所述直流电流加载。

固然，优选这样的构型，在所述构型中，热负载分布在压缩机马达的不同的绕组上。

尤其当控制单元包括逆变器时，可以以此方式实现这样的分布。

压缩机马达可以以通常的方式具有至少三个连接端子，所述至少三个连接端子供应压缩机马达的不同的绕组并且以第一顺序通电，以便驱动压缩机马达在第一工作方向上转动。然后，控制电路能够设置用于，在加热运行模式中使连接端子以不同于所述第一顺序的第二顺序通电。

按传统方式，压缩机马达的绕组这样与连接端子连接，使得绕组在以第一顺序通电时产生以第一转动方向旋转的磁场，并且所述马达的衔铁发生转动，其方式是，所述衔铁试图在所述旋转的场中定向。然后，可以符合目的地这样选择第二顺序，使得产生以交替的转动方向旋转的磁场或者振荡的磁场。虽然所述衔铁也试图在这样的磁场中定向，然而场方向的持续更替在这里阻止衔铁加速并且开始转动。

控制单元应符合目的地设置用于估计蒸发壳的热需求并且根据所估计的热需求在驱动运行模式和加热运行模式之间选择。

为了估计热需求，控制单元能够与布置在蒸发壳上的水位传感器连接。

但是，也考虑间接的、用于确定热需求的方法，例如借助于布置在存放室中的湿度传感器。借助于这样的传感器的测量值能够估计包含在存放室的空气中的湿气量，所述湿气量在较近的将来作为冷凝水到达蒸发壳中。

符合目的地，控制单元也还能够与门开口传感器连接，以便估计新鲜并潮湿的环境空气何时并且以何种规模到达存放室中。

本发明的其他特征和优点根据实施例的以下描述参考附图清楚得知。由这些描述和附图也得知实施例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相互文相互关系提及，并不得出这样的结论，即，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，只要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改变个别特征。附图示出：

图1家用制冷器具的示意性剖面，可在该家用制冷器具上使用本发明，

图2在图1的制冷器具中所使用的逆变器的示意性电路图；和

图3在驱动运行模式中由逆变器循环重复地施加到制冷器具的压缩机马达上的连接状态的时间进程。

在图1中所示出的家用制冷器具、这里为冷藏柜以业内常用的方式具有带有本体1的、隔热的壳体和处于该图的剖切平面之外的门，所述门与本体1共同限界存放室3。在这里，存放室3通过在其背壁2上布置在所述本体1的内部容器和包围该内部容器的、隔热的泡沫材料层之间的冷壁蒸发器4被冷却，尽管如此，这对于专业人员来说可以是易于直接理解的：本发明的以下所解释的特点也可以与任意的其它的类型的蒸发器、尤其无霜蒸发器结合地使用。也可以考虑应用在无霜冷冻器具上，因为无霜冷冻器具至少在其蒸发器的除霜阶段中也放出冷凝水。

在这里所考虑的冷壁制冷器具中，聚集槽7在存放室3的通过蒸发器4冷却的背壁的底脚上延伸，所述聚集槽将在内部容器的被蒸发器4冷却的区域上冷凝并且在其上向下流的冷凝水聚集。管道8从所述聚集槽7的最低点穿过隔热的泡沫材料层通向蒸发壳9，所述蒸发壳在机器室5中安装在压缩机6的壳体上，以便通过压缩机、尤其其驱动马达的废热被加热。

在无霜制冷器具中，相应的管道可以从接收蒸发器的室的底出发。

以业内常用并因此这里不特意在图中示出的方式，压缩机6为制冷剂回路的部分，在该制冷剂回路中，在压缩机6的压力接头上前后相继地连接有例如安装在背壁2外部上的液化器、节流器和蒸发器4。蒸发器4的输出端又与压缩机6的抽吸接头连接。

电子控制单元10包括与布置在所述存放室3上的温度传感器11连接的微处理器或微控制器，以便根据存放室3的温度来控制压缩机6的运行。此外，控制单元10设置用于估计蒸发壳9需要用来足够快地蒸发流向它的冷凝水以使蒸发壳9不溢出的热量。为此，在最简单的情况下，水位传感器12例如可以是布置在蒸发壳9中的浮动开关，并且，当水位传感器12接触壳9中的水时，控制单元10识别蒸发壳9的热需求，或者，当水位处于水位传感器12之下时，控制单元识别到没有热需求。

可以考虑用于判断热需求的众多其它的途径，也可以考虑不需要直接测量蒸发壳9中的水位的这种途径。因此，例如可以在例如蒸发壳9的底上设置有感测由于压缩机6的运行引起的加热的温度传感器。由所述加热的速度可以推导出蒸发壳9中的水的量。

用于判断热需求的其它替代的途径例如可以基于对进入到存放室3中的湿气引入的估计，例如其方式是，例如借助于由门操作的开关来感测门打开的次数和可能的持续时间并且由此估计进入到存放室3中的空气湿气的量，所述空气湿气随着时间到达蒸发壳9。补充地，还可以为此在存放室3上设置空气湿度传感器。

借助于布置在蒸发器4上的温度传感器，可以测量在接通压缩机6的情况下蒸发器4冷却的速度，并且控制单元10能够由该速度反推出稍后将到达蒸发壳中的湿气在蒸发器4上冷凝的速率。

在冷冻器具的情况下，对在除霜时所使用的热能的量的感测也允许对由此融化并且流到蒸发壳9中的水量的估计。这样的感测尤其可以基于对除霜过程的持续时间的测量。

图2示出控制单元10和压缩机6的被所述控制单元控制的马达13的方框线路图。微处理器14控制逆变器15的六个开关SU1，SV1，SW1，SU2，SV2，SW2，在所述六个开关中，开关SU1，SV1，SW1分别布置在正的供电电势(+)和马达13的连接端子或者相U，V或W之间，并且开关SU2，SV2，SW2分别布置在这三个连接端子或者相中的一个和负的供电电势(-)之间。以已知的方式，这些开关可以是具有并联的空载二极管的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)或者MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)。微处理器14可以与以上所提到的、与传感器11，12连接的微处理器相同，或者它可以是仅负责马达13的序列控制的第二微处理器。在后一种情况下，两个微处理器大多局部地相互分开地安装，一个安装在用户界面的附近，该微处理器处理所述用户界面的输入，另一个14与被它所控制的马达13相邻地安装。

这里，马达13的定子绕组16以星形线路方式布置在相U，V，W之间。对于专业人员，这可以是很明显的：也考虑三角连接方式，或者说相和绕组的数量也可以大于三。

在驱动运行模式中，微处理器14随着时间t而循环重复地产生不同的连接状态，这里为六段，这六段在图3中以a，b，...，f标出。

图3针对连接状态a至f中的每一种示出逆变器15的开关的状态以及由此引起的、马达13的连接端子U，V，W上的电压。在状态a中，开关SU1，SW1闭合。开关SU2，SW2，SV1是打开的并且开关SV2脉冲式地打开和闭合。与开关SV2的占空比(Tastverhaeltnis)相应地，电流流经马达13的连接端子U，V或V，W，并且定子绕组16的引起的磁场叠加成空间矢量(Raumzeiger)u_a。在随后的连接状态b中，开关SV2，SW2是打开的，SU2，SV1，SW1是闭合的并且SU1是脉冲宽度调制的；相应地，电流流经连接端子U，V和U，W，并且引起相对于u_a在逆时针方向上旋转60°的空间矢量u_b。用于状态c，d，e，f的、开关的闭合、打开、脉冲宽度调制的状态以及由此引起的、定子绕组16中的电流分布和空间矢量可以由图3读出，并且在这里不需要详细解释。基本上，状态a，b，...，f，a的先后顺序产生连续的360°的空间矢量旋转。

为了有效地驱动马达13的衔铁，状态a至f先后跟随的频率必须与衔铁的转动频率相匹配。所述转动频率例如可以借助于布置在马达13上并经受所述马达的进行转动的衔铁的场的霍尔传感器17来控制，或者借助于无传感器的位态识别来控制。

存在不同的可能性，如控制单元10可以使马达13的连接端子U，V，W在加热运行模式中通电。一种可能性是，例如在加热运行模式的整个持续时间上保持连接状态a至f。如可以容易地看到地，例如在状态a中，端子V上的电流强度是端子U，W上的电流强度的两倍，并且相应地，热发展也不均匀地分布在定子绕组16上。因此，在这种情况下，必须这样限制占空比，使得最强烈地负荷的定子绕组16也排除过热。

第二可能性在于，这样对连接端子U，V，W通电，使得取代旋转的空间矢量而得到振荡的空间矢量。例如这可能通过状态a和d之间的周期性的转换来进行。如果两种状态之间的转换频率高，则例如状态a的持续时间不足以将转子带到与空间矢量u_a相应的、稳定的平衡位置中，并且转子的可能开始的转动在状态d中又立刻被制动，从而转子顶多略微震颤，但是不开始旋转。如果转换频率这样低，使得在状态a中到达稳定的平衡位置，则该平衡位置在状态b中相应于不稳定的平衡，从而又没有旋转开始。

在该构型中，加热功率在定子绕组16上的分布与在最初所考虑的情况下是相同的，在该情况下，在整个加热运行期间保持连接状态a。因为衔铁不被置于转动中，然而这里存在这样的可能性，有时从状态对a，d转换到其它的对例如b，e或c，f，以便这样使热功率较均匀地分布到绕组上。

依照第三构型，三个也在工作运行模式中先后跟随的连接状态在加热运行模式中循环地交替，例如状态a，b，c。如根据图3可以容易地理解，在这三个状态中的每一个中，所述三个连接端子U，V，W中的不同的一个引导双倍的电流强度，从而所述加热功率均匀地分布到所有的定子绕组16上。虽然空间矢量在状态a，b，c先后跟随时实施120°的转动，但是，当a又跟随状态c时，由此又将制动的转矩产生到衔铁上，从而不开始转动。由此，马达13只产生热，而不做机械功。因此，即使并且主要在存放室3没有制冷需求时，蒸发壳9中的水能够迅速地被蒸发。

明显的是，根据电动机13的结构类型而定能够给出不同的方法，以便这样对其绕组通电，使得虽然产生热，但是在时间中点上没有转矩作用到衔铁上。因此，在具有整数个的绕组的马达中，所述绕组通常成对地平行地定向。如果对这样的对的两个绕组反向地通电，它们的磁场相互抵消并且不驱动转动。为了实现高的加热功率，能够同时对多个对通电。

参考标记列表

1 本体

2 背壁

3 存放室

4 蒸发器

5 机器室

6 压缩机

7 聚集槽

8 管道

9 蒸发壳

10 控制单元

11 温度传感器

12 水位传感器

13 马达

14 微处理器

15 逆变器

16 定子绕组

17 霍尔传感器

Claims (6)

1.制冷器具、尤其是家用制冷器具，其具有至少一个存放室(3)、用于使由所述存放室(3)排出的冷凝水蒸发的蒸发壳(9)、与所述蒸发壳(9)热接触地布置的压缩机马达(13)和用于以电流供应所述压缩机马达(13)的控制单元(10)，其特征在于，所述控制单元(10)是能够在驱动运行模式和加热运行模式之间转换的，在所述驱动运行模式中，所述控制单元提供适合用于驱动所述压缩机马达(13)转动的电流，在所述加热运行模式中，所述控制单元提供不适合用于驱动所述转动的电流。

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(10)包括逆变器(15)。

3.根据权利要求1或2所述的制冷器具，其特征在于，所述压缩机马达(13)具有至少三个连接端子(U，V，W)，所述至少三个连接端子应以第一顺序通电，以便驱动所述压缩机马达(13)在第一工作方向上的转动，并且，所述控制单元(10)设置用于，在加热运行模式中使所述连接端子(U，V，W)以不同于所述第一顺序的第二顺序通电。

4.根据权利要求3所述的制冷器具，其特征在于，所述压缩机马达(13)的绕组(16)这样与所述连接端子(U，V，W)连接，使得所述绕组在所述连接端子(U，V，W)以所述第一顺序通电时产生以第一转动方向旋转的磁场，并且，这样选择所述第二顺序，使得产生以交替的转动方向旋转的磁场或者振荡的磁场。

5.根据前述权利要求中任一项所述的制冷器具，其特征在于，所述控制单元(10)设置用于，估计所述蒸发壳(9)的热需求并且根据所估计的热需求在驱动运行模式和加热运行模式之间选择。

6.根据前述权利要求中任一项所述的制冷器具，其特征在于，所述控制单元(10)与布置在所述蒸发壳(9)上的水位传感器(12)连接。