CN105698462B - 一种直冷冰箱风机控制方法系统及冰箱 - Google Patents

一种直冷冰箱风机控制方法系统及冰箱 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种直冷冰箱风机控制方法系统及冰箱。所述方法包括：实时采集环境温度t1和冷藏室温度t2，检测冰箱当前设定的运行模式及压缩机运行状态；根据环境温度t1、冷藏室温度t2、冰箱当前设定的运行模式及压缩机运行状态控制冷藏室内的风机的运行状态。本发明在直冷结构冰箱的冷藏室内设置有风机，所述风机的运行模式受环境温度、冷藏室温度及用户设定的不同档位功能及压缩机运行状态的影响，根据上述因素对风机运行状态进行合理控制，既可实现冷藏室的快速冷却，又可以实现冷冻室的速冻效果，还可以实现在国标要求的25℃环温下能耗较低的效果。

Description

一种直冷冰箱风机控制方法系统及冰箱
技术领域
本发明涉及冰箱技术领域，尤其涉及一种直冷冰箱风机控制方法系统及冰箱。
背景技术
目前直冷冰箱冷冻和冷藏蒸发器在匹配设计的时候，往往是在一定的环温下进行匹配设计，当冷冻室和冷藏室的蒸发器大小设计好后，随着环温的变化，冷藏和冷冻室的制冷量的比例无法随意调节，完全由制冷系统管路大小和热负荷决定。这样会导致在有些环温下，冷冻室和冷藏室的蒸发面积比例不合适，导致无法满足一些实验要求，如耗电量偏大或高低环温储温不满足要求，速冷和速冻速度慢等。直冷冰箱冷却方式是通过冷气的自然对流来冷却食品的。直冷型耗电小、噪音低、价格低、冷藏食品保鲜；速度慢、温度均匀性较差、人工除霜。
风冷冰箱内装有一翅片式蒸发器和一套风道循环组件。风机电机将通过蒸发器冷却后的箱内空气形成上下循环，达到制冷的目的。由于吹进的是冷气流，不会导致从储藏的食品中吸收水份而结霜。所以风冷式又叫无霜式，其实无霜只是内壁表面没有霜，蒸发器表面仍然结霜，只不过无须手工除霜而是自动除霜。但是风冷冰箱耗电量大、噪音高、价格高。
市场上出现一种直冷冰箱，冷冻和冷藏均有蒸发器，冷藏间室安装一个风机，可以实现对冷藏室空气的扰动，从而实现既能改善冷藏室温度均匀性，又能调节冷藏和冷冻室冷量分配比例的效果，但若想实现精确合理地控制冷藏室风机的运行，需要严谨的逻辑控制规则，现有技术中有些利用磁敏开关作为控制风机运行的控制器，当冷藏室温度大于10℃时，磁敏开关接通，风机开启，当冷藏室温度小于2℃时，磁敏开关断开，风机关闭。由于磁敏开关本身的温度感知误差就约在±2℃以内，此种方案设计很有可能由于磁敏开关一致性差导致整机运行一致性差的效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种直冷冰箱风机控制方法系统及冰箱。
为实现上述发明目的，本发明提供一种直冷冰箱风机运行控制方法，所述直冷冰箱的冷藏室内设置有风机，包括如下步骤：
S1，实时采集环境温度t1和冷藏室温度t2，检测冰箱当前设定的运行模式及压缩机运行状态；
S2，根据环境温度t1、冷藏室温度t2、冰箱当前设定的运行模式及压缩机运行状态控制冷藏室内的风机的运行状态。
为实现上述发明目的，本发明还提供一种直冷冰箱风机控制系统，所述直冷冰箱的冷藏室内设置有风机，包括：
数据采集模块，用于实时采集环境温度t1和冷藏室温度t2，检测冰箱当前设定的运行模式及压缩机运行状态；
控制模块，用于根据环境温度t1、冷藏室温度t2、冰箱当前设定的运行模式及压缩机运行状态控制设置于冷藏室的风机的运行状。
为实现上述发明目的，本发明还提供一种冰箱，包括上述技术方案所述的直冷冰箱风机控制系统，所述冰箱结构采用直冷冰箱的结构设计，制冷系统匹配按照风机开机率为100％的条件匹配。
本发明的有益效果是：本发明在直冷结构冰箱的冷藏室内设置有风机，所述风机的运行模式受环境温度、冷藏室温度及用户设定的不同档位功能及压缩机运行状态的影响，根据上述因素对风机运行状态进行合理控制，既可实现冷藏室的快速冷却，又可以实现冷冻室的速冻效果，还可以实现在国标要求的25℃环温下能耗较低的效果。本发明冰箱耗电量低、噪音低、价格低、冷藏食品保鲜速度快、温度均匀性较好，兼顾了直冷冰箱和风冷冰箱的有点。
附图说明
图1为本发明实施例1所述一种直冷冰箱风机运行控制方法流程图；
图2为本发明环境温度大于第一预设温度时风机控制示意图；
图3为风机开机率示意图；
图4为本发明风机控制模式风机和压缩机之间运行关系示意图；
图5为本发明实施例2所述一种直冷冰箱风机运行控制系统框图；
图6为本发明实施例3所述一种冰箱结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、冷藏室，2、冷冻室，3、环温传感器，4、冷藏室温度传感器，5、风机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1。如图1所示，一种直冷冰箱风机运行控制方法，所述直冷冰箱的冷藏室内设置有风机，包括如下步骤：
S1，实时采集环境温度t1和冷藏室温度t2，检测冰箱当前设定的运行模式及压缩机运行状态；
S2，根据环境温度t1、冷藏室温度t2、冰箱当前设定的运行模式及压缩机运行状态控制冷藏室内的风机的运行状态。
本发明在直冷结构冰箱的冷藏室内设置有风机，所述风机的运行模式受环境温度、冷藏室温度及用户设定的不同档位功能及压缩机运行状态的影响，根据上述因素对风机运行状态进行合理控制，既可实现冷藏室的快速冷却，又可以实现冷冻室的速冻效果，还可以实现在国标要求的25℃环温下能耗较低的效果。本发明可以实现调节冷冻冷藏蒸发能力，还可以同时实现速冻、速冷和最佳的节能效果，且本发明特别适用于单系统直冷冰箱，冷藏室内有一个扰流风机，且冷藏室容积至少大于100L的冰箱。
具体地，本实施例还包括预先设置环境温度t1、冷藏室温t2度、运行模式和压缩机运行状态的优先级，所述运行模式的优先级高于环境温度t1的优先级，环境温度t1优先级高于冷藏室温度t2及压缩机运行状态的优先权，根据优先级顺序对风机运行状态进行控制。
本发明通过设置各控制因素的优先级，按优先级对风机运行状态进行控制，多层次多角度对风机进行根据控制，实现风机开机率精准控制，达到最佳控制效果，既可实现冷藏室的快速冷却，又可以实现冷冻室的速冻效果，还可以实现在国标要求的25℃环温下能耗较低的效果。
具体地，S2的具体实现为：
S2.1，检测用户是否设定了运行模式，如果是执行S2.2，否则执行S2.3；
S2.2，判断运行模式的类型，如果是速冷模式，则控制风机开机率为100％，如果是速冻模式，则控制风机开机率为0％；
S2.3，调取环境温度信息，当环境温度t1大于第一预设环境温度T1时，根据冷藏室温度t2控制风机运行；当环境温度t1小于第一预设环境温度T1时，根据压缩机运行状态控制风机运行。
本发明在设定了运行模式的情况下，根据运行模式控制风机开机率，速冷模式时，冷藏室需要大量的冷量，本发明控制风机开机率为100％，实现冷藏室速冷效果；当设置模式为速冻模式时，冷冻室需要大量的冷量，且蒸发温度越低越好，本发明控制风机开机率为0％，实现冷冻室速冻效果。当未设定运行模式的情况下，则根据环境温度是否超过预定值，如果超过预定值，风机运行与压缩机运行无关，根据冷藏室温度控制风机运行，如果环境温度未超过预定值，风机运行于压缩机运行相关，根据压缩机的运行状态，控制风机的开机率。本发明实现多因素根据控制风机运行，并且各因素之间相互协调，达到最佳控制效果。
如图2所示，S2.3中当环境温度t1大于第一预设环境温度T1时，根据冷藏室温度t2控制风机运行具体实现为：当冷藏室温度t2大于等于第一预设冷藏温度Tm时，控制风机开启，当冷藏室温度小于等于第二预设冷藏温度Tn时，控制风机关闭，其中第一预设冷藏温度Tm大于第二预设冷藏温度Tn。本实施例中所述第一预设环境温度T1为40℃，所述第一预设冷藏温度Tm为6℃，所述第二预设冷藏温度Tn为5℃。
本发明当环境温度超过预定值时，考虑冷藏室温度，根据冷藏室温度调节风机开机率，实现同时满足冷藏和冷冻室冷量需求的效果。
S2.3中当环境温度t1小于第一预设环境温度T1时，根据压缩机运行状态控制风机运行的具体实现为：
如果T2<t≤T1时，风机在压缩机开机的Tx时间内不开启，其余时间按照一定的比率开启，风机的开机率为50～100％；
如果T3<t≤T2时，风机在压缩机开机的Tx时间内不开启，其余时间按照一定的比例开启，风机的开机率为15～30％；
如果t≤T3时，风机在压缩机开机的Tx时间内不开启，其余时间一直开启；
其中，T2为第二预设环境温度，T3为第三预设环境温度，T3<T2<T1。
如图3所示，所述风机的开机率为一个周期内风机累积运行时间占一个周期时间的比率,一个周期为压缩机开机Tx时间起至下一次压缩机开机止。
本发明中当环境温度未超过预设值，则根据压缩机运行状态控制风机的开机率，不同的环境温度范围结合压缩机的运行状态，风机的开机率不同。实现了环境温度和压缩机运行状态的多角度风机控制，实现最佳控制效果。
本实施例中所述第一预设环境温度T1为40℃，第二预设环境温度T2为28℃，第三预设环境温度为22℃，Tx为2分钟。
即：如果28℃<t≤40℃时，风机在压缩机开机的2min内不开启，其余时间按照一定的比率开启，风机的开机率为50～100％；
如果22℃<t≤28℃时，风机在压缩机开机的2min内不开启，其余时间按照一定的比例开启，风机的开机率为15～30％；
如果t≤22℃时，风机在压缩机开机的2min内不开启，其余时间一直开启。
图4为风机控制模式中，环境温度在22～28℃之间时，风机和压缩机之间运行关系示意图。
本实施例中还包括检测冰箱门状态信息，根据冰箱门的状态信息控制风机运行状态的步骤，所述冰箱门状态信息的优先级高于运行模式的优先级；如果检测到冰箱门打开且风机正在运转，则控制风机停止运转，如果冰箱门打开风机未运转，则不开启风机；如果冰箱门关闭，保持风机当前运行状态。
实施例2，如图5所示，一种直冷冰箱风机控制系统，所述直冷冰箱的冷藏室内设置有风机，包括：数据采集模块，用于实时采集环境温度t1和冷藏室温度t2，检测冰箱当前设定的运行模式及压缩机运行状态；控制模块，用于根据环境温度t1、冷藏室温度t2、冰箱当前设定的运行模式及压缩机运行状态控制冷藏室内的风机的运行状态。
本发明根据环温、冷藏温度、用户设定的不同档位及功能以及压缩机的开停实现根据控制冷藏室扰流风机开机率，从而实现冷冻室和冷藏室蒸发器的蒸发能力可调的效果。该发明既可以实现冷藏的快速冷却，又可以实现节能以及冷冻的速冻等效果。
本实施例还包括设置模块，用于预先设置环境温度t1、冷藏室温度t2、运行模式和压缩机运行状态的优先级，所述运行模式的优先级高于环境温度t1的优先级，环境温度t1优先级高于冷藏室温度t2及压缩机运行状态的优先权，根据优先级顺序对风机运行状态进行控制。
具体地，所述控制模块包括：第一判断单元，用于判断用户是否设定了运行模式，如果是调用第二判断单元，否则调用执行单元；第二判断单元，用于判断运行模式的类型，如果是速冷模式，则控制风机开机率为100％，如果是速冻模式，则控制风机开机率为0％；执行单元，调取环境温度信息，当环境温度t1大于第一预设环境温度T1时，根据冷藏室温度t2控制风机运行；当环境温度t1小于第一预设环境温度T1时，根据压缩机运行状态控制风机运行。
所述执行单元包括第一执行子单元；所述第一执行子单元用于当环境温度t1大于第一预设环境温度T1时，根据冷藏室温度t2控制风机运行，具体为：当冷藏室温度t2大于等于第一预设冷藏温度Tm时，控制风机开启，当冷藏室温度小于等于第二预设冷藏温度Tn时，控制风机关闭，其中第一预设冷藏温度Tm大于第二预设冷藏温度Tn。本实施例中所述第一预设环境温度T1为40℃，所述第一预设冷藏温度Tm为6℃，所述第二预设冷藏温度Tn为5℃。
所述执行单元包括第二执行子单元；所述第二执行子单元用于当环境温度t1小于第一预设环境温度T1时，根据压缩机运行状态控制风机运行，具体实现为：如果T2<t≤T1时，风机在压缩机开机的Tx时间内不开启，其余时间按照一定的比率开启，风机的开机率为50～100％；如果T3<t≤T2时，风机在压缩机开机的Tx时间内不开启，其余时间按照一定的比例开启，风机的开机率为15～30％；如果t≤T3时，风机在压缩机开机的Tx时间内不开启；其中，T2为第二预设环境温度，T3为第三预设环境温度，T3<T2<T1，所述风机的开机率为一个周期内风机累积运行时间占一个周期时间的比率,一个周期为压缩机开机Tx时间起至下一次压缩机开机止。本实施例中所述第一预设环境温度T1为40℃，第二预设环境温度T2为28℃，第三预设环境温度为22℃，Tx为2分钟。
所述设置模块还设置冰箱门状态信息的优先级，所述冰箱门状态信息的优先级高于运行模式的优先级；如果检测到冰箱门打开且风机正在运转，则控制风机停止运转，如果冰箱门打开风机未运转，则不开启风机；如果冰箱门关闭，保持风机当前运行状态；所述设置模块还设置冰箱上电运行过程中的商检模式的优先级，所述冰箱上电运行过程中的商检模式优先级高于运行模式的优先级，如果检测到处于冰箱上电过程中的商检模式条件下，则风机不开启。
实施例3，如图6所示，一种冰箱，包括冷藏室1和冷冻室2，所述冷藏室1内设置有风机5，还包括实施例2所述的直冷冰箱风机控制系统，所述直冷冰箱风机控制系统的数据采集模块包括环温传感器3和冷藏室温度传感器4，分别用于采集环境温度t1和冷藏室室内温度t2。所述冰箱结构采用直冷冰箱的结构设计，制冷系统匹配按照风机开机率为100％的条件匹配。所述冰箱的冷藏室容积大于等于100L。所述冰箱的冷藏室和冷冻室均设有蒸发器，且冷藏室和冷冻室的蒸发器大小按照冷藏室的风机开机率为100％的条件匹配设计，蒸发器中的制冷剂的流向为从冷冻室流向冷藏室，冷藏室的蒸发器位于冷藏室的风机后面位置。
本发明特别适用于单系统直冷冰箱，冷藏室内设有一个扰流风机，且冷藏室容积大于等于100L的冰箱。当冷藏室的容积很大时，若采用直冷冰箱的结构和制冷系统的设计标准，冷藏室的蒸发器很难设计，若蒸发器面积太大会浪费材料成本，蒸发器面积太小，又会导致冷藏室内部沿高度方向温差加大。故在本发明的方案中，冰箱在设计之初，制冷系统的匹配工况是按照冷藏室风机一直运行的方案来进行制冷系统匹配的，即开机率为100％。而冷藏室的结构设计应按照直冷冰箱的方式进行设计，以防止风机不转导致冷藏室局部温度过低结冰的风险发生。当冰箱冷藏室和冷冻室蒸发器按照冷藏室是风冷的模式进行匹配时，一旦风机的运行速率降低，或者停止，整机热负荷发生变化，冷藏室和冷冻室的蒸发温度也会发生变化，当冰箱在连续运行条件下，风机运行与否会导致冷冻室的蒸发温度降低3～5℃，风机开机率越小，冷冻室温度越低。
本发明适合冷藏室容积比较大的冰箱，冷藏室容积至少100L以上，且容积不同，冷藏室风机的开机比率不同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种直冷冰箱风机运行控制方法，其特征在于，所述直冷冰箱的冷藏室内设置有风机，包括如下步骤：
S1，实时采集环境温度t1和冷藏室温度t2，检测冰箱当前设定的运行模式及压缩机运行状态；
S2，根据环境温度t1、冷藏室温度t2、冰箱当前设定的运行模式及压缩机运行状态控制冷藏室内的风机的运行状态；
还包括预先设置环境温度t1、冷藏室温t2度、运行模式和压缩机运行状态的优先级，所述运行模式的优先级高于环境温度t1的优先级，环境温度t1优先级高于冷藏室温度t2及压缩机运行状态的优先权，根据优先级顺序对风机运行状态进行控制；
S2的具体实现为：
S2.1，检测用户是否设定了运行模式，如果是执行S2.2，否则执行S2.3；
S2.2，判断运行模式的类型，如果是速冷模式，则控制风机开机率为100％，如果是速冻模式，则控制风机开机率为0％；
S2.3，调取环境温度信息，当环境温度t1大于第一预设环境温度T1时，根据冷藏室温度t2控制风机运行；当环境温度t1小于第一预设环境温度T1时，根据压缩机运行状态控制风机运行。
2.根据权利要求1所述一种直冷冰箱风机运行控制方法，其特征在于，S2.3中当环境温度t1大于第一预设环境温度T1时，根据冷藏室温度t2控制风机运行具体实现为：
当冷藏室温度t2大于等于第一预设冷藏温度Tm时，控制风机开启，当冷藏室温度小于等于第二预设冷藏温度Tn时，控制风机关闭，其中第一预设冷藏温度Tm大于第二预设冷藏温度Tn。
3.根据权利要求2所述一种直冷冰箱风机运行控制方法，其特征在于，所述第一预设环境温度T1为40℃，所述第一预设冷藏温度Tm为6℃，所述第二预设冷藏温度Tn为5℃。
4.根据权利要求1所述一种直冷冰箱风机运行控制方法，其特征在于，S2.3中当环境温度t1小于第一预设环境温度T1时，根据压缩机运行状态控制风机运行的具体实现为：
如果T2<t≤T1时，风机在压缩机开机的Tx时间内不开启，其余时间按照一定的比率开启，风机的开机率为50～100％；
如果T3<t≤T2时，风机在压缩机开机的Tx时间内不开启，其余时间按照一定的比例开启，风机的开机率为15～30％；
如果t≤T3时，风机在压缩机开机的Tx时间内不开启，其余时间一直开启；
其中，T2为第二预设环境温度，T3为第三预设环境温度，T3<T2<T1,所述风机的开机率为一个周期内风机累积运行时间占一个周期时间的比率,一个周期为压缩机开机Tx时间起至下一次压缩机开机止。
5.根据权利要求4所述一种直冷冰箱风机运行控制方法，其特征在于，所述第一预设环境温度T1为40℃，第二预设环境温度T2为28℃，第三预设环境温度为22℃，Tx为2分钟。
6.根据权利要求1所述一种直冷冰箱风机运行控制方法，其特征在于，还包括检测冰箱门状态信息，根据冰箱门的状态信息控制风机运行状态的步骤，所述冰箱门状态信息的优先级高于运行模式的优先级；如果检测到冰箱门打开且风机正在运转，则控制风机停止运转，如果冰箱门打开风机未运转，则不开启风机；如果冰箱门关闭，保持风机当前运行状态。
7.一种直冷冰箱风机控制系统，其特征在于，所述直冷冰箱的冷藏室内设置有风机，包括：
数据采集模块，用于实时采集环境温度t1和冷藏室温度t2，检测冰箱当前设定的运行模式及压缩机运行状态；
控制模块，用于根据环境温度t1、冷藏室温度t2、冰箱当前设定的运行模式及压缩机运行状态控制冷藏室内的风机的运行状态；
还包括设置模块，用于预先设置环境温度t1、冷藏室温度t2、运行模式和压缩机运行状态的优先级，所述运行模式的优先级高于环境温度t1的优先级，环境温度t1优先级高于冷藏室温度t2及压缩机运行状态的优先权，根据优先级顺序对风机运行状态进行控制；
所述控制模块包括：
第一判断单元，用于判断用户是否设定了运行模式，如果是调用第二判断单元，否则调用执行单元；
第二判断单元，用于判断运行模式的类型，如果是速冷模式，则控制风机开机率为100％，如果是速冻模式，则控制风机开机率为0％；
执行单元，调取环境温度信息，当环境温度t1大于第一预设环境温度T1时，根据冷藏室温度t2控制风机运行；当环境温度t1小于第一预设环境温度T1时，根据压缩机运行状态控制风机运行。
8.根据权利要求7所述一种直冷冰箱风机控制系统，其特征在于，所述执行单元包括第一执行子单元；所述第一执行子单元用于当环境温度t1大于第一预设环境温度T1时，根据冷藏室温度t2控制风机运行，具体为：当冷藏室温度t2大于等于第一预设冷藏温度Tm时，控制风机开启，当冷藏室温度小于等于第二预设冷藏温度Tn时，控制风机关闭，其中第一预设冷藏温度Tm大于第二预设冷藏温度Tn。
9.一种冰箱，其特征在于，包括权利要求7-8任一项所述的直冷冰箱风机控制系统，所述冰箱结构采用直冷冰箱的结构设计，制冷系统匹配按照风机开机率为100％的条件匹配。
10.根据权利要求9所述一种冰箱，其特征在于，所述冰箱的冷藏室容积大于等于100L。
11.根据权利要求9所述一种冰箱，其特征在于，所述冰箱的冷藏室和冷冻室均设有蒸发器，且冷藏室和冷冻室的蒸发器大小按照冷藏室的风机开机率为100％的条件匹配设计，蒸发器中的制冷剂的流向为从冷冻室流向冷藏室，冷藏室的蒸发器位于冷藏室的风机后面位置。
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