CN106440617A - 制冷器具及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制冷器具、特别是家用制冷器具，其包括至少一个第一存放室(2)、用于检测第一存放室(2)温度(Ti)的温度传感器(10)、用于冷却第一存放室(2)的蒸发器(6)、压缩机(3)和控制单元(9)，所述控制单元用于当第一存放室(2)的温度(Ti)升高超过接通阈值(Tein)时接通压缩机(3)，当第一存放室(2)的温度(Ti)下降到低于关闭阈值(Taus)时关闭压缩机(3)。特别是根据下述准则中的至少一个，接通阈值(Tein)与关闭阈值(Taus)之间的迟滞(H)是能改变的：‑外界温度，‑压缩机(3)的接通时间与关闭时间的比例，‑从蒸发器上次除霜以后所经过的时间。

Description

制冷器具及其运行方法

技术领域

本发明涉及一种制冷器具、特别是家用制冷器具例如冷藏柜、冷冻柜或者冷藏冷冻组合体，以及涉及一种用于所述制冷器具的运行方法。

背景技术

传统的制冷器具大多具有制冷剂循环回路，在所述制冷剂循环回路中，压缩机、冷凝器和蒸发器串联，其中，当制冷器具的存放室中的温度超过接通阈值时，接通压缩机，而当低于温度的关闭阈值时，又关闭压缩机。温度的迟滞、即接通阈值与关闭阈值的差值确定了压缩机的接通时间和关闭时间。迟滞越大，接通时间和关闭时间越长，在压缩机关闭时越少地导致在制冷剂回路的高压部分和低压部分之间进行压力平衡，所述压力平衡使制冷效率受消极影响，因为在压缩机每次启动时必须一方面使温度高的制冷剂到达蒸发器中，另一方面重新建立用于制冷所需的在制冷剂回路的高压部分和低压部分之间的压力差。

因此虽然对于制冷器具的好的效率而言值得期望的是，即压缩机的接通时间和关闭时间不能过短；然而压缩机过长的接通时间对于制冷效率而言也又是不利的，因为在这样长时间运行的过程中，蒸发器可能达到比待冷却的存放室的温度明显低的温度。低的蒸发器温度一方面导致通过制冷器具的隔热壳体从周围环境向蒸发器的增大的热量流动，另一方面导致制冷剂回路中大的压力差，压缩机必须克服所述压力差工作。二者导致增加的能量消耗。

传统的制冷器具以迟滞的下述值工作，所述值在最简单的情况中在考虑前述观点的情况下被粗略地估计，在对于制冷器具的模型而言最佳的情况中以经验为依据地被优化。

对于如此仔细的优化而言，所述设想也必须以制冷器具的使用条件、特别是环境温度为基础，其结果是，迟滞的在所述优化中获得的值也只能在对于所述优化所设想的条件下确保高的效率。如果制冷器具的使用条件与所述优化的条件不同时，则可以认为也仅仅达到低于最优的效率。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种制冷器具以及用于所述制冷器具的运行方法，其实现了使制冷器具在不同的环境条件下以高效率运行。

该目的通过以下方法实现，其中，一种制冷器具、特别是家用制冷器具，其具有至少一个第一存放室、用于检测第一存放室的温度的温度传感器、用于冷却第一存放室的第一蒸发器、压缩机和控制单元，当第一存放室的温度升高超过接通阈值时，所述控制单元接通压缩机，当第一存放室的温度下降到低于关闭阈值时，所述控制单元关闭压缩机，接通阈值与关闭阈值之间的迟滞是能改变的。由此可根据制冷器具工作的条件相应地选择能实现高能运行的迟滞值。

当按照本发明的一个构型例如控制单元能够在标准制冷模式和快速制冷模式之间切换时，则迟滞在快速制冷模式中被选择为比在标准制冷模式中大，以便在快速制冷模式中实现压缩机的长的接通时间并且相应地快速制冷。

当控制单元与外部温度传感器连接时，所述控制单元此外设置为，在外界温度高时将迟滞设定为比在外界温度低时大。当外界温度低时，接通时间与关闭时间的低的比例总归足够使存放室保持为接通阈值和关闭阈值之间的额定温度，接着通过减小迟滞也能够将接通时间在制冷器具的总运行时间中所占相对小的部分分成多个如下较短的接通时间间隔：使得在各个所述接通时间间隔期间，冷凝器被冷却到仅仅稍微低于待冷却的存放室的温度，并且由此有利于高能地制冷。与此相反，在外界温度高时，如果迟滞选择得过小，则压缩机的接通时间和关闭时间快速地彼此相继，使得冷凝器在关闭时间期间不再完全地变热，并且由此使冷凝器温度经过多个接通时间变得越来越低。也就是说，与小的迟滞相关的优点在此不再出现，并且前述的缺点即压力平衡以及制冷剂在蒸发器和冷凝器之间的转移成为主导，从而在外界温度高时符合目的是，增大迟滞并且由此减小将压缩机接通和关闭的频次。

为了使运行以前述方式与不同的环境温度相匹配，不一定需要直接测量所述环境温度。按照一个替代方案，控制单元可以配备有用于测量压缩机的接通时间和关闭时间的持续时长的装置，所述控制单元设置为，在接通时间与关闭时间的比例高(针对高的外界温度期望的)时将迟滞设定为比在该比例低时大。

此外可以考虑下述的实际情况：运行中在蒸发器上形成的冰层将蒸发器与待冷却的存放室隔离并且由此导致虽然蒸发器达到了低的温度但仅受限地实现对存放室的冷却，考虑的方式是，控制单元在所述蒸发器除霜之后首先设定大的迟滞并且之后(如果认为在蒸发器上又形成冰层)设定小的迟滞。由减小的迟滞导致的接通时间缩短(只要该接通时间不过紧密地接连进行)有助于阻止蒸发器被过度冷却。

如果为了使存放室的温度保持在接通阈值和关闭阈值之间的额定范围内而使接通时间之间的间歇时间必须保持过短并且由此不再阻止蒸发器被强烈冷却，则被视作下述的时机：在自动除霜的制冷器具的情况下应触发除霜过程，在不能自动除霜的制冷器具的情况下应提示使用者需要除霜。

如果控制单元设置用于能够在多个离散的迟滞值之间进行选择，则能够实现简单的控制。

为实现明显的效果，所述值中的至少两个是至少2倍关系。

典型地，能由控制单元设定的迟滞值处于0.25℃和2.0℃之间的区间内。

本发明不仅能够用于具有一个唯一的存放室的制冷器具，也能够用于具有多个存放室的制冷器具。在具有多个存放室的制冷器具、特别是无霜制冷器具的情况下，一个唯一的蒸发器能够在第一运行模式和第二运行模式之间切换，在所述第一运行模式中，所述蒸发器冷却第一存放室，在所述第二运行模式中，所述蒸发器冷却第二存放室。在两个运行模式中，蒸发器的温度必须稍微低于相应地待冷却的存放室应达到的温度。在第一运行模式中可以节省能量，其中，通过选择小的迟滞使蒸发器保持相对高的温度，该温度甚至可以比第二存放室的温度高。将蒸发器耗能地冷却到低至足够用于也冷却第二存放室的温度的情况则可以保持仅限于第二运行模式上。

按照一个另外的构型，在根据本发明的制冷器具的冷却剂循环回路中串联两个蒸发器，每个蒸发器用于冷却所述存放室中的一个存放室。在此，第二蒸发器优选连接在第一蒸发器的上游，从而当接通压缩器时，首先将液态冷却剂施加给第二蒸发器。当如前所述地在所述制冷器具处于低的环境温度的情况下将迟滞设定为比处于高的环境温度的情况下小，则由此引起的压缩机接通时间缩短导致，提供给第二蒸发器的液态制冷剂的份额比在迟滞大并且压缩机接通时间相应长的情况下大。因此可以阻止第二存放室在环境温度低时不期望地变热。

本发明的内容也是一种用于运行如前所述的制冷器具、特别是家用制冷器具的方法，其具有以下步骤：

a)当第一存放室的温度升高超过接通阈值时，接通压缩机，

b)当第一存放室的温度下降到低于关闭阈值时，关闭压缩机，以及

c)根据下述准则中的至少一个确定接通阈值和关闭阈值之间的迟滞：

-外界温度，

-压缩机的接通时间与关闭时间的比例，

-从蒸发器上次除霜以后所经过的时间。

附图说明

本发明的其他特征和优点参考附图由实施例的下述说明得出。附图中：

图1示出根据本发明的第一构型的制冷器具的框图；

图2示出了出自图1的制冷器具的运行方法的流程图；

图3示出根据本发明的第二构型的制冷器具的框图；

图4示出根据本发明的第三构型的制冷器具的示意性的剖面图；和

图5示出另一种运行方法的流程图。

具体实施方式

图1示意性地示出具有隔热的壳体1的家用制冷器具，所述壳体包围存放室2。用于冷却存放室2的制冷剂循环回路包括压缩机3、与压缩机3的压力管接头连接的冷凝器4、从冷凝器4出发的节流管5以及蒸发器6，节流管5在喷入部位7通到所述蒸发器中，并且所述蒸发器通过吸入管路8与压缩机3的吸入接头连接。用于接通和关闭压缩机3的控制单元9与温度传感器10连接，所述温度传感器用于检测存放室2的温度，并且出于所述目的，所述温度传感器可以例如布置在包围存放室2的内容器和壳体1的包围内部容器安装的隔热层之间。第二温度传感器11安装在壳体1外部，以便检测制冷器具的周围环境的温度。

存放室2的在制冷器具运行中基本上不应超过的温度在控制单元9的用户接口上是能设定的。所述用户接口能够以自身公知的方式由存放室2中的旋钮构成。

图2示出运行方法的流程图，所述运行方法由图1中所示的制冷器具的控制单元9执行。可假设，在图2中的方法开始时，压缩机3被关闭。在步骤S1中，控制单元9查询存放室2的由温度传感器10测量出的温度Ti，并且将该温度与接通阈值Tein进行比较，该接通阈值可以与在用户接口上设定的温度相同。

只要Ti保持低于接通温度，则所述方法又返回到开始处，从而周期性地重复步骤S1并且检验温度Ti。如果它超过Tein，则在步骤S2中将压缩机3接通，以便冷却存放室2。

接着在步骤S3中，查询温度传感器11的外界温度Ta。当制冷器具处于Ta≤20℃的冷的周围环境中时，在步骤S4中将迟滞H确定为0.5℃。

在温度较高的周围环境中，即在Ta＞20℃时，所述方法分支至步骤S5，以便将Ta与在此为35℃的第二阈值进行比较。当Ta低于该阈值时，迟滞参数H设置为1.0℃(S6)，另外在高于35℃的热的周围环境中，迟滞参数设置为1.25℃(S7)。

接着在步骤S8中确定关闭阈值Taus，所述关闭阈值比接通阈值Tein小，差值为所述迟滞参数H。压缩机3这样长地保持在运行中，直到在步骤S9中确定存放室2的温度Ti下降到低于关闭阈值Taus(S10)。按照图2中的流程图，只要这个条件未被满是，则仅仅在循环回路中重复循环步骤S9；替换地可以考虑，在所述情况下跳回至步骤S3，以便如果在压缩机3的接通时间期间环境温度Ta改变，则通过调节迟滞H考虑所述情况。

环境温度Ta越低，周围环境和存放室2之间的温度降越小，并且，所述温度降在给定迟滞H的情况下持续越长，直到在压缩机3关闭时存放室从Taus升温至Tein。通过在环境温度Ta低时在步骤S4中选择小的迟滞H，不仅关闭时间而且接通时间、即从步骤S2至步骤S10之间的时间间隔被缩短。在接通时间开始时，蒸发器6的温度基本上等于存放室2的温度Ti；所述蒸发器的温度在接通时间期间下降。因此，接通时间越短，蒸发器6在接通时间内的平均温度越高，并且由此制冷器具的效率也越高。

根据一个变型，在图1中也可以取消温度传感器11；取而代之地，控制单元9设置用于分别测量压缩机3的从步骤S2至S10的接通时间和从步骤S10至S2的关闭时间，并且由此计算出(可能关于多个接通时间和关闭时间求平均值的)比例。以所述方式获得的比例与环境温度有明确的关系，从而或者可以根据以经验为依据确定的函数将所述比例换算成环境温度Ta，并且根据所述环境温度执行图2的步骤，或者将在步骤S3和S5中进行的环境温度与阈值的比较用计算出的接通时间与关闭时间的比例与相应确定的阈值的比较来替代。

以完全相同的方式可以求出接通时间或关闭时间与制冷器具的总运行时间的比例，并且将所述比例与适当确定的阈值比较，以便决定压缩机3的接通和关闭。

图3以类似于图1的框图示出根据本发明的第二构型的制冷器具。在壳体1中设置存放室2和12，给每个存放室分别配置一个蒸发器6或13。在此，节流管5通入蒸发器13中，并且蒸发器6串联在蒸发器13下游。存放室12的温度低于存放室2的温度，典型地前者可以是冷冻格而后者可以是标准冷藏格。如同在图1的情况中那样地，温度传感器10布置在存放室2中，并且为了检测环境温度Ta，温度传感器11可以布置在壳体外部，或者如前所述，可以设置用于测量接通时间和关闭时间的装置。

在图3的制冷器具的情况下，控制单元9的工作方法与在图2中所示的工作方法相同。除了上文已述的效果以外，在图3的制冷器具的情况下的方法具有下述的效果，即当迟滞H设定为低的值时，液态制冷剂首先只到达蒸发器13，从而快速地冷却该蒸发器，然而蒸发器6却具有一定的延迟。所述延迟与接通时间相比越大，总制冷功率的分配到存放室12上的部分就越大。通过在此在环境温度Ta低时设定小的迟滞H，由此可以克服下述已知的问题，即在根据温度较高的存放格中的温度传感器来调节的单回路制冷器具中，温度较低的格在冷的周围环境中倾向于变热。

按照一个进一步方案，所述制冷器具的用户接口可以具有操纵元件，所述操纵元件可以由用户操纵，以便激活快速制冷运行模式。在所述快速制冷运行模式中，控制单元9使Tein降低并且使H处于在此例如1.25℃的可提供的最高值，以便达到低的蒸发器温度。

图4示出了无霜制冷器具的示意性剖面图，在所述无霜制冷器具的壳体1中设置温度较高的存放室2、温度较低的存放室12和蒸发器室14。蒸发器室14以本技术领域通常的方式包含蒸发器15、通风机16和空气导向元件17，所述空气导向元件是能转换的，以便选择性地将由通风扇16带动的空气流引导通过存放室2或者存放室12。两个存放室2和12分别被配置一个温度传感器10或18，控制单元9被编程用于，当所述存放室2，12之一中的温度超过相关室的接通阈值时接通压缩机(图4中并未示出)，并且之后当存放室2，12中的温度达到关闭阈值时接着又关闭压缩机。温度较低的室12的接通阈值和关闭阈值之间的迟滞H高于温度较高的室2的迟滞，其结果是，在冷却温度较低的室12时的接通时间比在冷却温度较高的室2时的接通时间长得多。由于接通时间长，蒸发器15在冷却所述室12时达到也为冷却所述室12所需的相对低的温度。在冷却所述室2时，所述接通时间不足够用于这样深的冷却；因此当冷却所述室2时，蒸发器15的温度的平均值高于在冷却所述室12时的温度，这改善了在冷却所述室2时的能量效率。当需要同时冷却这些室2，12时，首先应该满足所述室2中的冷却需求，如果在所述室2中达到关闭阈值Taus，则控制单元调整空气引导单元17以将冷空气输送到所述室12，并且使压缩机继续运行。因此在所述室12的冷却阶段即将开始时提供相对较低的蒸发器温度，而在冷却所述室12期间，所述蒸发器温度还进一步下降。

图5示出了控制单元9的工作方法的流程图，所述工作方法不仅能够在图4的制冷器具中实施，而且能够在具有一个唯一的存放室的无霜制冷器具中实施。在所述方法的第一步骤S11中，对蒸发器15进行除霜，将计时器t设置为0，并将迟滞H设定为例如1℃的高的值。

在步骤S12中循环重复，直到一个(或其中一个)存放室中的温度Ti超过接通阈值Tein。如果该情况发生，则接通压缩机(S13)并且由Tein-H确定关闭阈值Taus(S14)。压缩机保持运行，直到存放室被冷却到温度Taus(S15)。如果该情况发生，则将由计时器测量的从除霜以后所经过的时间与等待时间tmin进行比较(S16)。如果还没完全经过等待时间，则所述方法返回到步骤S12。

如果与此相反地在步骤S16中已经过了等待时间tmin，则在S17中将迟滞H设定为例如0.5℃的新的较小的值。以所述方式能够考虑下述事实，即根据所有预测在等待时间结束时将会在蒸发器15上重新形成延迟与存放室的热交换的冰。在这种条件下蒸发器15被快速地冷却到低的温度，在所述低的温度下制冷效率是不令人满意的，这种情况通过随着小迟滞H导致的使压缩机接通时间缩短来阻止。

在步骤S18中检验，从上次除霜以后是否已经过了第二等待时间tmax，所述第二等待时间比tmin长。如果为否，则所述方法返回到S12，如果为是，则到步骤S11中，以便再次对蒸发器15进行除霜。

当然在所述方法中，替代仅仅一次在步骤S17中降低迟滞H，也可以在多个相继的步骤中降低迟滞H，以考虑到冰层在蒸发器15上持续的厚度增加。

附图标记列表

1 壳体

2 存放室

3 压缩机

4 冷凝器

5 节流管

6 蒸发器

7 喷入部位

8 吸入管路

9 控制单元

10 温度传感器

11 温度传感器

12 存放室

13 蒸发器

14 蒸发器室

15 蒸发器

16 通风机

17 空气引导元件

Claims (10)

1.一种制冷器具、特别是家用制冷器具，其具有至少一个第一存放室(2)、用于检测所述第一存放室(2)的温度(Ti)的温度传感器(10)、用于冷却所述第一存放室(2)的第一蒸发器(6，15)、压缩机(3)和控制单元(9)，所述控制单元用于：当所述第一存放室(2)的温度(Ti)升高超过接通阈值(Tein)时接通所述压缩机(3)，当所述第一存放室(2)的温度(Ti)下降到低于关闭阈值(Taus)时关闭所述压缩机(3)，其特征在于，所述接通阈值(Tein)和所述关闭阈值(Taus)之间的迟滞(H)是能改变的。

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(9)能够在标准制冷模式和快速制冷模式之间切换，并且所述迟滞(H)在快速制冷模式中比在所述标准制冷模式中大。

3.根据权利要求1或2中所述的制冷器具，其特征在于，所述控制单元(9)与一外部温度传感器(11)连接并且设置用于在外界温度(Ta)高时将迟滞(H)设定为比在外界温度(Ta)低时大。

4.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(9)包括用于测量所述压缩机(3)的接通时间和关闭时间的持续时长的装置，并且所述控制单元设置用于在接通时间与关闭时间的比例高时将迟滞(H)设定为比在该比例低时大。

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(9)设置用于在所述蒸发器(15)除霜之后首先设定大的迟滞(H)并且之后设定小的迟滞。

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(9)设置用于在所述迟滞(H)的多个离散值之间进行选择。

7.根据前述权利要求中任一项所述的制冷器具，其特征在于，所述迟滞(H)的能由所述控制单元(9)设定的值处于0.25℃和2.0℃之间的区间内。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的制冷器具，其特征在于，所述制冷器具具有第二存放室(12)，所述第二存放室的温度低于所述第一存放室(2)的温度，其中，所述蒸发器(15)能够在用于冷却所述第一存放室(2)的第一运行模式和用于冷却所述第二存放室(12)的第二运行膜式之间切换，所述迟滞(H)在第二运行模式中比在第一运行模式中大。

9.根据权利要求1至7中的任一项所述的制冷器具，其特征在于，所述制冷器具具有第二存放室(12)，所述第二存放室的温度低于所述第一存放室(2)的温度，并且，在制冷剂循环回路中在所述第一蒸发器(3)上游连接用于冷却所述第二存放室(12)的第二蒸发器(13)。

10.一种用于运行制冷器具、特别是家用制冷器具的方法，所述制冷器具具有至少一个第一存放室(2)、用于检测所述第一存放室(2)的温度(Ti)的温度传感器(10)、用于冷却所述第一存放室(2)的第一蒸发器(6，15)和压缩机(3)，所述方法具有以下步骤：

a)当所述第一存放室的温度(Ti)升高(S1)超过接通阈值(Tein)时，接通(S2)所述压缩机(3)，

b)当所述第一存放室(2)的温度(Ti)下降到低于关闭阈值(Taus)时，关闭(S10)所述压缩机(3)，以及

c)根据下述准则中的至少一个来确定所述接通阈值和所述关闭阈值之间的迟滞(H)：

-外界温度(Ta)，

-所述压缩机(3)的接通时间与关闭时间的比例，

-从所述蒸发器(15)上次除霜以后所经过的时间(t)。