CN111788442A - 具有除霜加热装置的制冷器具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制冷器具、尤其家用制冷器具，包括蒸发器(7)、用于驱动经过所述蒸发器(7)的空气流的风机(13)、由所述空气流冷却的存放腔(3，5)、用于给所述蒸发器(7)除霜的除霜加热装置(10)和用于控制所述除霜加热装置(10)的运行的控制单元(18)，其特征在于，所述控制单元(18)设置用于：将对于在所述蒸发器上的压力下降有代表性的参量(I)与界限值(I_end)相比较并且在超过所述界限值时起动所述除霜加热装置(10)。

Description

具有除霜加热装置的制冷器具

技术领域

本发明涉及一种具有除霜加热装置的制冷器具(尤其是无霜结构类型的家用制冷器具)，在所述制冷器具中，待由除霜加热装置除霜的蒸发器被安置在与存放腔分开的蒸发器腔中，并且该存放腔由空气流来冷却，风机使所述空气流在蒸发器腔与存放腔之间循环。

背景技术

由安置在存放腔中的冷藏物品散发或者在存放腔的门打开时从外部进入到存放腔中的湿气会随着时间作为霜凝聚在蒸发器上。霜层随着时间而增加的厚度不但妨碍了空气循环而且妨碍了与蒸发器接触地循环的空气和在蒸发器中蒸发的制冷剂之间的热交换，从而，随着霜层厚度的增加，需要风机越来越高的功率，以便维持在蒸发器腔与存放腔之间的空气循环，并且，需要越来越低的蒸发器温度，以便将循环的空气冷却到对于存放格而言理想的温度。这两者都提高了制冷器具的能量消耗。

因此，为了实现制冷器具的有能效的运行，霜层必须不时地被清除。一种简单的解决方案在于，将除霜加热装置分别以规律的时间间隔运行。然而这导致了：当在固定的预先给定的时间间隔内仅仅有少量的或者没有霜形成时，除霜加热装置也不必要地被接通。在这种情况下，用于除霜的能量耗费不必要地损害了制冷器具的能效。

为了实现与需求适配地进而有能效地除霜，已知各式各样的传感器。在US 5 522232 A中说明了一种霜传感器，在该霜传感器中，第一温度传感器安置在严密地密封的腔中，而第二温度传感器安置在与其环境通过缝隙连通的腔中，并且，当该缝隙由霜封闭时，这些传感器之间的温度差会消失。

EP 0 713 065 B1说明了用于检测在蒸发器上的冰的电容式传感器的使用。也已知用于霜检测的光学和声学的方法。所有这些方法的共同点在于，需要附加的、部分过于耗费的传感器来用于霜检测。

发明内容

本发明的任务在于，提出一种制冷器具和一种用于此的运行方法，所述制冷器具和所述运行方法借助简单且成本低廉的手段就实现对除霜加热装置以适应需求的方式进行控制。

一方面，该任务通过这样的方式解决：提出一种制冷器具(尤其家用制冷器具)具有蒸发器、用于驱动空气流通过蒸发器的风机、由空气流来冷却的存放腔、用于给蒸发器除霜的除霜加热装置、和用于控制除霜加热装置运行的控制单元，对于该制冷器具(尤其家用制冷器具)，控制单元设置用于：将对于在蒸发器处的压力下降有代表性的参量与界限值相比较并且在超过界限值时起动除霜加热装置。

按照本发明的第一构型，为此目的，控制单元可以与至少一个压力传感器连接，所述压力传感器经受在蒸发器的入口侧或者出口侧处占主导的空气压力。如果这种压力传感器已经设置用于控制例如门打开辅助装置，也可以在没有额外费用的情况下将其考虑用于除霜加热装置的控制。

按照第二(优选的)构型，对压力下降负责的有代表性的参量是风机的电参量。可以检测电参量，而为此无需在蒸发器的环境中安装附加的传感器；为了求取有代表性的参量所需要的测量数据可以通过合适的电路在风机的电动机上(并且尤其是在风机的电流供给装置上)得到。

作为有代表性的参量，尤其可以考虑风机的电功率。因为风机的运行电压在最简单的情况下是固定的且不变的，因而对风机所采用的电流强度的测量等同于对功率的求取。在风机的运行电压可变的情况下，以等效的方式求取出电功率与运行电压的商，作为有代表性的参量。

如果风机提供速度信号，则风机的转速也可以作为与功率相联系的、有代表性的参量使用。

控制单元应设置用于：在存放腔的门闭合的情况下，监测有代表性的参量的比例关系，并且在门打开的情况下中断这种监测。对于这样的中断，可以存在多种原因，例如风机的运行可以与门的状态耦合，以便在门打开的情况下通过风机的关断来防止：温热潮湿的空气在门打开时到达存放腔中，并且其湿气可能立即沉积在蒸发器上。如果在门打开时关断风机，则不存在对于霜厚度有意义的、风机的功率和转速的测量值。

第二原因在于，风机的功率不仅仅由蒸发器的流动阻力来确定，而且也由存放腔的流动阻力确定。因此，由于在门打开的情况下冷藏物品在存放腔中的取出或者添补，因而流动阻力可能会跳跃式地改变，而这不可归因于蒸发器上的霜量的改变。

在最简单的情况下，尤其是当门长时间不打开，界限值可以是由直接在蒸发器除霜之后的有代表性的参量和预先给定的偏差所构成的总和。通过直接在除霜之后检测有代表性的参量，由此可以考虑到存放腔的先验未知的流动阻力；一旦有代表性的参量增加了预先给定的偏差，那么可以认为的是：蒸发器的霜层变得足够厚以至于需要除霜。

因为作为霜凝聚在蒸发器上的大部分湿气都是由于门的打开而进入到存放腔中，因而在实践中很少发生自从先前除霜之后门就没有打开却超过界限值的情况。在大多数情况下，在两个除霜过程之间门被打开一次或者多次。为了考虑到存放腔的在此由于冷藏物品添入或移出而发生变化的流动阻力，控制单元应设置用于：在门闭合之后更新界限值。

尤其是，控制单元可以设置用于：在门闭合之前和之后检测有代表性的参量，并且根据这两个所检测到的参量之间的差值来调整界限值，尤其使该界限值以该差值来改变。因此可以防止：在门打开期间由于冷藏物品的取出或者添补而导致有代表性的参量的改变对除霜加热装置的控制产生影响。

此外，控制单元应设置用于：在压缩机关断之前也检测有代表性的参量，从而，当门被打开而压缩机被关断时，存在着针对有代表性的参量的、有意义的测量值可供使用。

此外，该任务通过一种用于运行(尤其如上所说明的)制冷器具的方法解决，具有如下步骤：

a)检测对于蒸发器处的压力下降有代表性的参量，

b)将所检测到的参量与界限值相比较，和

c)在超过界限值时起动除霜加热装置。

附图说明

从对实施例的接下来的说明参照附图得出本发明的另外的特征和优点。附图示出：

图1示出在深度方向上穿过根据本发明的家用制冷器具的示意性截面；

图2示出在压力损失与薄片式蒸发器中的薄片间距之间的相互关系；

图3示出风机的特性曲线；

图4示出来自图1的制冷器具的蒸发器处的压力下降在时间上示例性的发展；和

图5示出由图1的制冷器具的控制单元所实施的工作方法的流程图。

具体实施方式

作为用于根据本发明的制冷器具的示例，图1以深度方向上的示意性截面示出了无霜组合器具。在制冷器具的本体1中，两个空腔通过优选由塑料一件式深拉而成的内部容器2限界。这些空腔中的一个是存放腔(在这里是常规冷藏格3)。另一个空腔由竖直的中间壁4划分成第二存放腔(在这里是冷冻格5)和蒸发器腔6。这两个存放腔3、5分别由门20封闭。不言而喻地，接下来所说明的本发明也可以应用于具有唯一的或者具有多于两个的存放腔的制冷器具。

蒸发器腔6包括具有平行于图1的截平面布置的薄片的薄片式蒸发器7。在蒸发器腔6的位于薄片式蒸发器7下方的自由空间8中安置有用于给薄片式蒸发器7除霜的除霜加热装置10。在冷冻格5的高度上与本体1分开的机器空间中安置有用于驱动制冷剂流经过薄片式蒸发器7的压缩机19。

自由空间8在这里构成薄片式蒸发器7的上游侧处的入口容积，所述入口容积与冷冻格5通过进入间隙11连通。

竖直的中间壁4包括分配器腔12，所述分配器腔12通过开口与蒸发器腔6的在蒸发器7上方的第二(在这里是下游的)自由空间14连通，在该开口上布置有风机13。分配器腔12的第一出口15在顶部附近通到冷冻格5中。另外的出口通过在本体1的壁中延伸至常规冷藏格3的管路16构成。在该管路16中，可以设置由恒温器调控的活盖，所述活盖允许了：如果仅需要在冷冻格5中进行冷却时，则禁止至常规冷藏格3的冷空气供给。如果在常规冷藏格3中存在着冷却需求并且活盖因此是打开的，那么由风机13循环的冷空气则分布到这两个存放腔3、5上。

替代地，一种这样的构造也可供考虑：在该构造中，风机将在蒸发器中经冷却的空气泵送到冷冻格中，空气从冷冻格通过间隙或者另外的通道到达常规冷藏格中，并且将空气从常规冷藏格吸入到蒸发器中。

由空气在经由存放腔3、5循环时所吸收的湿气会凝聚在蒸发器7的薄片上，进而减小了这些薄片之间的自由间隙宽度。这种间隙宽度对循环的空气的压力损失具有强的影响。在蒸发器7处的压力损失Δp可以根据如下的公式估算：

其中，L表示蒸发器7在空气流的流动方向上的长度，H表示蒸发器的横向于流动方向在这些薄片之一的平面中所测得的高度，d表示在两个薄片之间的自由间隙宽度，n表示这些薄片的数量，μ表示空气的动态粘度并且

表示体积流。压力损失Δp与自由间隙宽度d的三次方成反比，并且因此对这些薄片上的霜层的厚度灵敏地反应。

为了测量压力损失Δp，差压传感器21可以与这两个自由空间8、14连接。因为在这些存放腔3、5中(至少在稳定的运行条件下，当门20已经闭合了足够长时间)的压力没有显著偏离于大气压，因而替代地也可以在这两个自由空间8、14之一上设置绝对压力传感器。如果(如接下来所说明地)根据风机13的运行电参量估算压力损失Δp，则不需要压力传感器。

图2的曲线图直观地阐明了风机13工作时的压力损失Δp作为间隙宽度d的函数。对于刚刚被除霜的、无冰的蒸发器7，假定这些薄片之间5mm的自由间隙宽度d，并且，对于经由这些存放腔3、5循环，假定压力损失Δp为15Nm/m²，在此与间隙宽度无关。实线的曲线示出了绝对压力损失Δp在间隙宽度d由于霜生长而减小的情况下的发展；虚线的曲线示出了压力损失Δp与在d＝5mm处的状态相比的按百分比计算的改变。间隙宽度d的减半导致了压力损失Δp的明显的可测得的改变。

风机13的电动机可以视结构型式或者工作点而定地对压力损失Δp的改变不同地作出反应，例如通过缓慢的运转或者通过提高的功率消耗。图3示出针对风机13的功率P、有效作用系数n和压力损失Δp的示例性特性曲线，作为体积流

的函数。风机13的工作点应位于效率n(作为实线的曲线示出)的最大值周围。在这个在图3的曲线图中由阴影线突出的区域中，不但压力损失Δp(作为虚线的曲线示出)而且功率P(作为点划线的曲线)都是体积流

的明确函数，从而可以由风机13的所测得的功率P明确地推断出蒸发器7处的功率损失Δp，进而推断出霜层的厚度。因此，在风机13的固定运行电压下，对由风机13所采用的电流强度的了解就足够可以估算出蒸发器7的薄片处的霜层的厚度。

根据图4和5解释这种思想的具体应用。图4示意性地示出来自图1的制冷器具的蒸发器7处的压力下降在时间上的发展；图5示出由来自图1的制冷器具的控制单元18实施的工作方法的流程图。

当通过除霜加热装置10的运行来清除所有附着在蒸发器7的薄片上的霜时，在蒸发器7中的自由间隙宽度相应是最大的。在这种情况下，风机13工作时必须经受的压力损失Δp基本上由这些存放腔3、5的流动阻力来确定。然而，该流动阻力不是先验已知的，这是因为被放置在这些存放腔3、5中的冷藏物品视其量和布置方式而定地可能不同程度强烈地阻碍空气的流动。

因此，本方法的说明在图5中以此开始：在步骤S1中，在蒸发器7完全地除霜之后，关断除霜加热装置10。该时间点相应于图4的曲线图中的时间点t＝0。

在步骤S2中，控制单元18启动压缩机19，以便又开始进行蒸发器7的冷却。同时，优选在蒸发器7的冷却开始之后稍微延迟地，在步骤S3中也接通风机13。如果该风机13在若干秒之后达到稳定的转速，则检测由风机13所采用的电流强度I作为对于压力损失Δp有代表性的参量(S4)。在此所获得的测量值I₀在步骤S5中进行存储。该测量值的数值通常因除霜过程而异地变化，这是因为该测量值与冷藏物品在这些腔3、5中的分布相关。

接着，确认电流强度的界限值I_end，在超过该界限值时认为的是：这样多的霜又积累在蒸发器7上，以至于除霜是必要的。为了确保即使在这些存放腔3、5用冷藏物品不同地装载时在霜层厚度相同的情况下也进行除霜，于是在步骤S6中将界限值I_end作为先前所存储的初始值I₀和预先给定的差值D所构成的总和进行计算。

在步骤S7中，重新检测电流强度I，并且在步骤S8中将其与界限值I_end比较。只要界限值I_end还未达到，则本方法分支至步骤S9，以便检验这些存放腔3、5之一的门20是否打开。

如果门20是闭合的，则随后在步骤S10中检验：压缩机19是否关断(因为这两个存放格3、5中的冷却需求都得到满足)。然后，随后也关断风机13，从而不再可获得电流强度I的有意义的测量值。在这种情况下，重复这些步骤S9、S10的检验，直至要么在这些存放格3、5中的至少一个中的制冷需求导致了压缩机19以及后来还有风机13又被接通并且本方法返回至步骤7，要么使用者打开这些门20之一。

在后一种情况下，在步骤S11中存储最后所获得的电流强度的测量值I_t(该测量值I_t可以涉及到自压缩机19关断以来没有再更新的值)。S12：关断风机13，以便防止：由于敞开的门20而进入到存放腔3或5中的潮湿的环境空气从该存放腔处立即被继续泵送至蒸发器7并且在该蒸发器7处会有助于霜形成。这个阶段相应于例如图4的曲线图中的时间点t₁。因为自从时间点t＝0以后又有霜凝聚在蒸发器7的薄片上，因而被风机13采用的电流强度从I₀增加到I₁。计算与电流强度的界限值I_end的剩余差(S13)，并且将其作为新的差值D存储。接着，处理单元等待直至在图4中的时间点t₂处门20又闭合为止，以便然后返回至步骤S3。

在门20处于打开的时间段[t₁，t₂]内，使用者将新鲜的冷藏物品装载到这些腔3、5中，由此，压力损失Δp明显地提高，从而，当重复S5时，测量到比在门打开之前明显更高的电流强度I₂。

在步骤S5中又将这个新的测量值进行存储，并且，基于在先前的步骤S13中已更新的差值D，在步骤S6中重新计算出界限值I_end。

从门的闭合的时间点t₂起，风机13又运转，并且在蒸发器7中的霜层在厚度方面继续增加。如在图4中所示出地，电流强度可以超过在时间间隔[0，t₁]内具有有效性的界限值，而不会触发除霜加热装置10的起动。在时间点t₃处，门20重新打开，控制单元18在步骤S9中识别出这一点，在步骤S11中存储分别在此期间获得的最新电流测量值，并且，根据所存储的值，在步骤S13中重新更新该差值D。

在时间点t₄处，门20重新闭合，从而本方法返回至步骤S3。这些存放腔3、5这一次在很大程度上被腾空，从而被包含在其中的冷藏物品几乎不再造成压力损失Δp，并且现在所测得的电流强度I₄比在门打开之前明显更低。在步骤S6中再一次地更新该界限值I_end。因为少量的还被包含的冷藏物品仅仅散发少量的湿气，因而也减小了蒸发器7中霜的增加，这反映在电流强度I在从t₄起相比于时间间隔[t₂，t₃]缓慢地上升。

在时间点t₅处，确认已超过当前的界限值I_end。现在，本方法分支至步骤S15，在该步骤S15中，加热装置10被接通。同时，如果不是已经事先发生的话，那么就关断压缩机19和风机13。差值D被复位到预先给定的值D₀，该值D₀相当于蒸发器7完全被清除了霜。如果在步骤S17中确认了除霜过程结束并且在这些存放腔3、5之一中又存在着制冷需求，则本方法返回至步骤S2。

借助以上所说明的方法可以确保：尽管改变了这些存放腔3、5的装载，在蒸发器7中的霜层的厚度预先给定的情况下，也可以分别适应需求地触发除霜，而无需为此在这些存放腔3、5中或者在蒸发器腔6中安装传感器。

附图标记列表

1 本体

2 内部容器

3 常规冷藏格

4 中间壁

5 冷冻格

6 蒸发器腔

7 (薄片式)蒸发器

8 自由空间

9 下棱边

10 除霜加热装置

11 进入间隙

12 分配器腔

13 风机

14 自由空间

15 出口

16 管路

17 活盖

18 控制单元

19 压缩机

20 门

21 差压传感器

Claims (12)

1.一种制冷器具、尤其家用制冷器具，其具有：

-蒸发器(7)，

-风机(13)，用于驱动空气流通过所述蒸发器(7)，

-存放腔(3，5)，该存放腔通过所述空气流来冷却，

-除霜加热装置(10)，用于给所述蒸发器(7)除霜，和

-控制单元(18)，用于控制所述除霜加热装置(10)的运行，

其特征在于，

所述控制单元(18)设置用于：将对于在所述蒸发器处的压力下降有代表性的参量(I)与界限值(I_end)相比较，并且在超过所述界限值时起动所述除霜加热装置(10)。

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(18)与至少一个压力传感器连接，所述压力传感器经受在所述蒸发器(7)的入口侧或者出口侧处占主导的压力。

3.根据权利要求1所述的制冷器具，

其特征在于，

所述有代表性的参量是所述风机(13)的电参量。

4.根据权利要求3所述的制冷器具，

其特征在于，

所述有代表性的参量由所述风机(13)的功率和运行电压推导出。

5.根据权利要求3所述的制冷器具，

其特征在于，

所述有代表性的参量是所述风机(13)在给定的运行电压下的电功率或者运行电流强度(I)。

6.根据以上权利要求中任一项所述的制冷器具，

其特征在于，

所述有代表性的参量由所述风机(13)的转速推导出。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的制冷器具，

其特征在于，

所述控制单元(18)设置用于：在所述存放腔(3，5)的门(20)闭合的情况下监测所述有代表性的参量(I)，并且在所述门(20)打开的情况下中断所述监测。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的制冷器具，

其特征在于，

所述界限值是由直接在所述蒸发器(7)除霜之后的有代表性的参量和预先给定的偏差(D)所构成的总和。

9.根据权利要求8所述的制冷器具，

其特征在于，

所述控制单元(18)设置用于：在所述门(20)闭合之后更新所述界限值。

10.根据权利要求9所述的制冷器具，

其特征在于，

所述控制单元(18)设置用于：在所述门(20)闭合之前和之后检测所述有代表性的参量(I)，并且依据这两个所检测到的参量之间的差来调整所述界限值(I_end)。

11.根据权利要求3至10中任一项所述的制冷器具，

其特征在于，

所述控制单元(18)设置用于：在压缩机(19)关断之前检测所述有代表性的参量(I)。

12.一种用于运行制冷器具的方法，所述制冷器具包括：

-蒸发器(7)，

-风机(13)，用于驱动空气流通过所述蒸发器(7)，

-存放腔(3，5)，该存放腔通过所述空气流来冷却，和

-除霜加热装置(10)，用于给所述蒸发器(7)除霜，

所述方法具有如下步骤：

a)检测对于在所述蒸发器(7)处的压力下降(Δp)有代表性的参量(I)(S4)，

b)将所检测到的参量与界限值(I_end)相比较，和

c)在超过所述界限值(I_end)时起动所述除霜加热装置(10)。

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