CN113508274A - 冰箱的控制方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的实施例的冰箱的控制方法,其特征在于,若深冻室模式处于开启状态,则控制成根据所述冰箱的运转模式而向所述热电模块施加低电压、中电压、高电压以及反向电压中的任意一种电压,若判断为所述深冻室的温度位于满足温度区域,则所述控制部控制成向所述热电模块施加低电压。

Description

冰箱的控制方法
技术领域
本发明涉及冰箱的控制方法。
背景技术
通常,冰箱是一种在低温下储存食物的家用电器,包括用于在3℃范围内的冷藏状态下储存食物的冷藏室、和用于在-20℃范围内的冷冻状态下储存食物的冷冻室。
然而,如果诸如肉类或海鲜等食物在当前的冷冻室中以冷冻状态储存,则在食物结冰为-20℃的过程中,肉类或海鲜的细胞中的水分流出到细胞外而导致细胞被破坏,并且在解冻过程中发生口感改变的现象。
然而,如果将储存室的温度条件设置为明显低于当前的冷冻室温度的极低温状态,由此食物在变化为冷冻状态时迅速经过结冰点温度范围,则能够使细胞破坏最小化,其结果,具有在解冻之后肉质和口感也能恢复到与冷冻前的状态接近的状态的优点。所述极低温可以理解为表示-45℃至-50℃范围内的温度。
出于这种原因,近年来,对设置有保持比冷冻室的温度更低的温度的深冻室的冰箱需求正在逐渐增加。
为了满足针对深冻室的需求,利用现有的制冷剂来进行的冷却存在有限制,因此正在尝试利用热电元件(TEM:ThermoElectric Module)来将深冻室的温度降低到极低温。
在韩国公开专利第10-2018-0105572号(2018年09月28日)(现有技术)中,公开了一种利用热电模块来使储存室以低于室内温度的温度进行储存的床头柜形式的冰箱。
然而,在上述现有技术1所公开的利用热电模块的冰箱的情况下,热电模块的发热面具有与室内空气热交换而被冷却的结构,因此降低吸热面的温度存在有限制。
详细地,对于热电模块而言,如果供应电流增加,则吸热面和发热面之间的温度差趋于增大到某种水平。然而,考虑到由半导体元件制成的热电元件的特性,如果供应电流增加,则半导体起到电阻作用,从而导致自身发热量增加。那么,将会发生无法将从吸热面吸收到的热量迅速传递到发热面的问题。
不仅如此,如果热电元件的发热面没有得到充分冷却,就会出现传递到发热面的热量回流到吸热面侧的现象,从而使吸热面的温度也一起升高。
在现有技术1所公开的热电模块的情况下,发热面被室内空气冷却,因此,存在有无法使发热面的温度更低于室内温度的限制。
在发热面的温度实际上被固定的状态下,必须增加供应电流,以降低吸热面的温度,由此发生降低热电模块的效率的问题。
另外,如果增加供应电流,则吸热面和发热面之间的温度差变大,从而导致热电模块的冷却能力下降的结果。
因此,在现有技术1所公开的冰箱的情况下,不可能将储存室的温度降低到显著低于冷冻室的温度的极低温,可以说只能达到保持冷藏室温度水平的程度。
不仅如此,参考现有技术1所公开的内容,由于被热电模块冷却的储存室独立地存在,因此公开为,若所述储存室的温度达到满足温度,则切断向热电模块的电源供应。
然而,在所述储存室容纳于诸如冷藏室或冷冻室的满足温度区域不同的储存室的内部的情况下,为了调节两个储存室温度,需要考虑的因素将会增加。
因此,仅仅基于现有技术1所公开的控制内容,不可能在深冻室容纳于冷冻室或冷藏室的结构中,通过控制热电模块的输出和深冻室冷却风扇的输出来实现深冻室的温度的控制。
为了克服这种热电模块的局限性,并且利用热电模块来将储存室的温度降低到低于冷冻室温度的温度,进行了大量的实验和研究。其结果,为了将热电模块的发热面冷却至较低的温度,已经尝试了将制冷剂流动的蒸发器附着到发热面。
在韩国公开专利第10-2016-097648号(2016年08月18日)(现有技术2)中,公开了为了冷却热电模块的发热面而将热电模块的发热面直接附着到蒸发器的内容。
然而,现有技术2也存在问题。
在现有技术2中,根本没有针对用于对热电模块的发热面进行冷却的蒸发器和冷冻室蒸发器之间的运转控制方法进行描述。详细地,由于被热电模块冷却的所谓的深冻室容纳于冷冻室的内部,因此,当向冷冻室和深冻室中的任意一个或全部投入有负荷时,根本没有对关于优先执行哪一个储存室的负荷应对运转的制冷剂循环系统的控制方法进行公开。
在现有技术2中,根本没有公开关于在向冷冻室以外的冷藏室投入负荷的情况下,如何执行负荷应对运转的内容。这意味着,仅仅对将蒸发器用作热电元件的发热面的冷却装置的结构进行了研究,并没有对实际应用到冰箱的情况下随着投入负荷而产生的问题和用于消除这些问题的控制方法进行研究。
作为一例,若向冷冻室投入负荷,则在冷冻室的内部产生湿气,如果不迅速去除所述湿气,就会造成湿气附着于深冻室的外壁而形成霜的问题。
尤其,当同时向冷藏室和冷冻室投入负荷时,优先执行冷藏室负荷应对运转,而不会执行冷冻室负荷应对运转。即,在冷藏室负荷应对运转的期间,即使向冷冻室投入负荷,冷冻室风扇也不会驱动,因此,造成无法防止冷冻室的内部所产生的湿气附着到深冻室的外壁并生长的问题。
不仅如此,在设置有冷藏室的室内空间处于诸如冬季的低温区域的情况下,由于冷冻室风扇的运转率较低,因此无法迅速去除冷冻室的内部所产生的湿气,从而可能会造成在深冻室的外壁生成霜的问题。
更严重的问题是,如果在深冻室的外壁生成霜,则用户直接物理地除霜,或者通过停止冷冻室运转来使冷冻室温度上升到能融化结霜的温度为止只能等待,除此以外没有其他合适的方法。
如果用户利用工具(tool)去除附着于深冻室的外壁的霜,则可能会造成深冻室的外壁损损的问题。
如果选择通过停止冷冻室运转来融化结霜的方法,则可能会造成以下问题:一旦不将储存于冷冻室的食物移到别处,食物就会变质。
尽管具备深冻室容纳于冷冻室内部的结构的冰箱具有如上所述的严重的问题,在所述现有技术2中,既没有提及这些可预想到的问题,也没有提及针对所发生的问题的应对方法。
发明内容
发明所要解决的问题
本发明是为了改善以上公开的预想到的问题而提出的。
尤其,本发明的目的在于,提供一种热电元件的输出的控制方法,在深冻室容纳于温度相对较低的冷冻室的结构中,所述控制方法能够防止因冷冻室的热负荷渗透到所述深冻室而使深冻室的温度上升。
另外,本发明的目的在于,提供一种热电元件的输出的控制方法,在深冻室和冷冻蒸发室彼此相邻配置的冰箱的结构中,所述控制方法能够防止因冷冻蒸发室的热负荷渗透到所述深冻室而使深冻室的温度上升。
另外,本发明的目的在于,提供一种热电元件的输出的控制方法,所述控制方法在冷冻室执行除霜运转的期间、冷藏室单独运转的期间或冷藏室和冷冻室正在同时运转时防止热负荷渗透到深冻室,从而能够使深冻室保持在设定温度。
另外,本发明的目的在于,提供一种为了控制深冻室的温度而在控制热电元件的输出的同时控制深冻室风扇的输出的方法。
解决问题的技术方案
在为了达成如上所述的目的的本发明的实施例的冰箱的控制方法中,若深冻室模式处于开启状态,则控制成根据所述冰箱的运转模式而向所述热电模块施加低电压、中电压、高电压以及反向电压中的任意一种电压,若判断为所述深冻室的温度位于满足温度区域,则所述控制部向所述热电模块施加低电压,以防止热负荷从冷冻室或蒸发室渗透到深冻室的内部。
另外,在执行冷冻室除霜运转的期间,通过向热电模块施加反向电压来一起执行深冻室的除霜。
另外,当深冻室处于不满足状态,并且正在执行冷藏室单独运转时,通过向热电模块施加低电压来防止热侧散热器发生过热而使热量回流到冷侧散热器侧。
另外,当深冻室处于不满足状态,并且正在执行冷冻室冷却运转时,根据冷冻室的温度和室内温度而使深冻室风扇以低速和中速中的任意一个速度进行驱动,使得深冻室和冷冻室在相似的时间点上达到满足温度。
发明效果
根据具有如上所述的构成的本发明的实施例的冰箱的控制方法,具有如下效果和优点。
第一,在深冻室模式处于开启状态下,即使在深冻室温度保持在满足温度区域的情况下,也能向热电模块供应低电压,从而能够利用所述热电模块来防止热负荷从冷冻蒸发室传递到深冻室。
第二,在冷藏室和冷冻室同时运转的情况下,通过向热电模块供应中电压来同时冷却冷冻室和深冻室,从而能够在对冷冻室和深冻室中的任意一个进行冷却的期间使两者中的另一个负荷增加的可能性最小化。
第三,在热电模块的热侧散热器和冷冻室蒸发器串联连接的制冷剂循环系统中,在冷冻室温度处于满足状态的情况下,通过向热电模块供应高电压来能够迅速冷却深冻室。
不仅如此,通过向热电模块供应高电压来将深冻室的热负荷尽可能地传递到热侧散热器,从而能够使流入到与压缩机的入口相连接的吸入管的液态制冷剂的量最小化。
第四,在制冷剂未流向热侧散热器的状态下,通过使供应给热电模块的电源最小化来能够使热负荷从热电模块的发热面回流到吸热面的现象。
第五,当执行冷冻室蒸发器的除霜运转时,通过向热电元件施加反向电压来使热电元件的除霜运转一并执行,从而能够防止在冷冻室蒸发器的除霜过程中所产生的蒸汽渗透到深冻室的内部而在深冻室的内壁或热电模块的表面结冰的现象。
附图说明
图1是示出应用了本发明实施例的控制方法的冰箱的制冷剂循环系统的图。
图2是示出本发明实施例的冰箱的冷冻室和深冻室结构的立体图。
图3是沿着图2的3-3线剖开的纵剖视图。
图4是示出冷却能力与输入电压和傅立叶效应的关系的曲线图。
图5是示出相对于输入电压和傅立叶效应的效率关系的曲线图。
图6是示出基于电压的冷却能力与效率的相互关系的曲线图。
图7是示出用于根据冰箱内部的负荷变化来控制冰箱的参考温度线的图。
图8是示出为了说明用于确定低电压和高电压的范围的基准而提出的电压和热电元件的冷却能力之间的相互关系的曲线图。
图9是示出为了说明用于确定高电压的范围和中电压的范围的基准而提出的热电元件的冷却能力及效率和电压之间的相互关系的曲线图。
图10是示出为了说明用于设定热电元件的高电压的上限值的基准而提出的深冻室的温度变化与电压的关系的曲线图。
图11是示出深冻室模式处于开启状态时根据冰箱的运转模式的深冻室风扇的驱动控制方法的流程图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施例的冰箱的控制方法进行详细说明。
在本发明中,可以将被第一冷却器(first cooling device)冷却并能够控制为规定的温度的储存室定义为第一储存室。
另外,可以将被第二冷却器冷却并能够控制为低于所述第一储存室的温度的储存室定义为第二储存室。
另外,可以将被第三冷却器冷却并能够控制为低于所述第二储存室的温度的储存室定义为第三储存室。
用于冷却所述第一储存室的所述第一冷却器可以包括第一蒸发器和第一热电模块中的至少一个,所述第一热电模块包括热电元件。所述第一蒸发器可以包括后述的冷藏室蒸发器。
用于冷却所述第二储存室的所述第二冷却器可以包括第二蒸发器和第二热电模块中的至少一个,所述第二热电模块包括热电元件。所述第二蒸发器可以包括后述的冷冻室蒸发器。
用于冷却所述第三储存室的所述第三冷却器可以包括第三蒸发器和第三热电模块中的至少一个,所述第三热电模块包括热电元件。
在本说明书中,对于将热电模块用作冷却装置的实施例而言,能够应用蒸发器来代替热电模块,举例如下。
(1)“热电模块的冷侧散热器”或“热电元件的吸热面”或“热电模块的吸热侧”可以被解释为“蒸发器或蒸发器的一侧”。
(2)“热电模块的吸热侧”可以被解释为与“热电模块的冷侧散热器”或“热电模块的吸热面”相同的含义。
(3)控制部“向热电模块施加或切断正向电压”可以被解释为与“向蒸发器供应或切断制冷剂”、“控制成切换阀开放或闭锁”或者“控制成压缩机开启或关闭”相同的含义。
(4)控制部“控制成施加到热电模块的正向电压增加或减小”可以被解释为与“控制成流向蒸发器的制冷剂的流量或流速增加或减小”、“控制成切换阀的开度增加或减小”或者“控制成压缩机的输出增加或减小”相同的含义。
(5)控制部“控制成施加到热电模块的反向电压增加或减小”可以被解释为与“控制成施加到与蒸发器相邻的除霜加热器的电压增加或减小”相同的含义。
另一方面,在本说明书中,可以将“被热电模块冷却的储存室”定义为储存室A,将“位于与所述热电模块相邻的位置,并且用于使所述储存室A内部的空气与所述热电模块的吸热面进行热交换的风扇”定义为“储存室A风扇”。
另外,可以将与所述储存室A一起构成冰箱且被冷却器冷却的储存室定义为“储存室B”。
另外,“冷却器腔室”可以定义为冷却器所在的空间,在还设置有用于吹送从冷却器中所产生的冷气的风扇的结构中,可以定义为包括用于容纳所述风扇的空间,在还设置有用于将从所述风扇吹送的冷气引导至储存室的流路、或用于排出除霜水的流路的结构中,可以定义为包括所述流路。
另外,可以将为了去除形成于冷侧散热器或其周边的霜或冰而设置于所述冷侧散热器的一侧的除霜加热器定义为,冷侧散热器除霜加热器。
另外,可以将为了去除形成于热侧散热器或其周边的霜或冰而设置于所述热侧散热器的一侧的除霜加热器定义为,热侧散热器除霜加热器。
另外,可以将为了去除形成于冷却器或其周边的霜或冰而设置于所述冷却器的一侧的除霜加热器定义为,冷却器除霜加热器。
另外,可以将为了去除形成于用于形成冷却器腔室的壁面或其周边的霜或冰而设置于用于形成所述冷却器腔室的壁面的一侧的除霜加热器定义为,冷却器腔室除霜加热器。
另外,可以将为了在从冷侧散热器或其周边排出溶化了的除霜水或水蒸气的过程中使重新结冰或重新结霜最小化而配置于所述冷侧散热器的一侧的加热器定义为,冷侧散热器排水(drain)加热器。
另外,可以将为了在从热侧散热器或其周边排出溶化了的除霜水或水蒸气的过程中使重新结冰或重新结霜最小化而配置于所述热侧散热器的一侧的加热器定义为,热侧散热器排水加热器。
另外,可以将为了在从冷却器或其周边排出溶化了的除霜水或水蒸气的过程中使重新结冰或重新结霜最小化而配置于所述冷却器的一侧的加热器定义为,冷却器排水加热器。
另外,可以将为了在从用于形成冷却器腔室的壁面或其周边排出溶化了的除霜水或水蒸气的过程中使重新结冰或重新结霜最小化而配置在用于形成所述冷却器腔室的壁面的一侧的加热器定义为,冷却器腔室排水加热器。
另外,可以将以下将要说明的“冷侧散热器加热器”定义为,执行所述冷侧散热器除霜加热器的功能和所述冷侧散热器排水加热器的功能中的至少一种功能的加热器。
另外,可以将“热侧散热器加热器”定义为,执行所述热侧散热器除霜加热器的功能和所述热侧散热器排水加热器的功能中的至少一种功能的加热器。
另外,可以将“冷却器加热器”定义为,执行所述冷却器除霜加热器的功能和所述冷却器排水加热器的功能中的至少一种功能的加热器。
另外,可以将以下将要说明的“背部加热器(back heater)”定义为,执行所述热侧散热器加热器的功能和所述冷却器腔室除霜加热器的功能中的至少一种功能的加热器。即,可以将所述背部加热器定义为,执行热侧散热器除霜加热器、热侧散热器排水加热器以及冷却器腔室除霜加热器的功能中的至少一种功能的加热器。
在本发明中,作为一例,所述第一储存室可以包括冷藏室,所述冷藏室可以被所述第一冷却器控制为零上的温度。
另外,所述第二储存室可以包括冷冻室,所述冷冻室可以被所述第二冷却器控制为零下的温度。
另外,所述第三储存室可以包括深冻室(deep freezing compartment),所述深冻室可以通过所述第三冷却器保持为极低温(cryogenic temperature)或超低温(ultrafreezing temperature)的温度。
另外,本发明并不排除:所述第一储存室至第三储存室都被控制为零下的温度的情况;所述第一储存室至第三储存室都被控制为零上的温度的情况;以及所述第一储存室和第二储存室被控制为零上的温度,而所述第三储存室被控制为零下的温度的情况。
在本发明中,可以将冰箱的“运转”定义为包括四个运转步骤,所述四个运转步骤是:用于判断是否满足运转开始条件或运转投入条件的步骤I;在满足运转投入条件的情况下,执行预设的运转的步骤II;判断是否满足运转完成条件的步骤III;以及在满足运转完成条件的情况下,结束运转的步骤IV。
在本发明中,用于冷却冰箱的储存室的“运转”可以被区分为一般运转和特殊运转而定义。
所述一般运转可以是指,在没有发生储存室门的打开或由储存食物所引起的负荷投入状况的状态下,冰箱内部的温度自然上升时所执行的冷却运转。
详细地,定义为,若储存室的温度进入不满足温度区域(以下,参照附图详细说明)而满足运转投入条件,则控制部为了冷却所述储存室而控制成从所述储存室的冷却器供应冷气。
具体而言,一般运转可以包括冷藏室冷却运转、冷冻室冷却运转、深冻室冷却运转等。
相反,所述特殊运转可以是指,除了被定义为所述一般运转的运转之外的运转。
详细地,所述特殊运转可以包括除霜运转,所述除霜运转被控制成向所述冷却器供应热量,以在经过储存室的除霜周期的情况下溶化形成于冷却器的霜或冰。
另外,所述特殊运转还可以包括负荷应对运转,所述负荷应对运转被控制成,若满足以下情况中的至少一种情况而满足运转投入条件,则从所述冷却器向所述储存室供应冷气,以去除渗透到所述储存室的热负荷,所述情况包括:在从储存室的门被打开后关闭的时间点经过了设定时间的情况;或者在经过设定时间之前储存室的温度上升到设定温度的情况。
详细地,所述负荷应对运转可以包括:门负荷应对运转,为了在储存室门的开闭动作之后去除渗透到储存室的内部的负荷,而执行所述门负荷应对运转;和初始冷启动运转,为了在安装冰箱后首次施加电源时去除储存室内部的负荷,执行所述初始冷启动运转。
例如,所述除霜运转可以包括冷藏室除霜运转、冷冻室除霜运转以及深冻室除霜运转中的至少一种。
另外,所述门负荷应对运转可以包括冷藏室门负荷应对运转、冷冻室门负荷应对运转以及深冻室负荷应对运转中的至少一种。
在此,所述深冻室负荷应对运转可以被解释为是指用于去除深冻室负荷的运转,若满足以下条件中的至少一个条件,则执行所述深冻室负荷应对运转,所述条件包括:随着深冻室门的打开而增加了负荷时执行的深冻室门负荷应对运转投入条件;当深冻室从关闭状态转换到开启状态时,为了去除深冻室内的负荷而执行的深冻室初始冷启动运转投入条件;以及在深冻室除霜运转完成之后,首次开始的除霜后运转投入条件。
详细地,判断是否满足了深冻室门负荷应对运转投入条件可以包括判断是否满足以下条件中的至少一个,所述条件包括:从冷冻室门和深冻室门中的至少一个被打开后关闭的时间点经过预定时间的条件;以及深冻室温度在预定时间内上升到设定温度的条件。
另外,判断是否满足了深冻室初始冷启动运转投入条件的情况可以包括,对冰箱的电源开启,并且深冻室模式是否从关闭状态转换到开启状态进行判断的情况。
另外,判断在深冻室除霜之后是否满足了运转投入条件的情况可以包括判断以下情况中的至少一个,所述情况包括:冷侧散热器加热器关闭;背部加热器关闭;为了执行冷侧散热器的除霜而施加于热电模块的反向电压被中断;在为了执行冷侧散热器的除霜而施加反向电压之后,为了执行热侧散热器的除霜而施加于热电模块的正向电压被中断;用于容纳热侧散热器的外壳的温度上升到设定温度;以及冷冻室除霜运转结束。
因此,包括冷藏室、冷冻室以及深冻室中的至少一个的储存室的运转,可以被整理为包括储存室一般运转和储存室特殊运转。
另一方面,在如上所述的储存室的运转中的两种运转发生冲突的情况下,控制部可以控制成优先执行某一个运转(运转A),并且中断(pause)另一个运转(运转B)。
在本发明中,运转的冲突可以包括:i)同时满足运转A的投入条件和运转B的投入条件而同时发生冲突的情况;ii)在满足运转A的投入条件而执行运转A的期间,因满足运转B的投入条件而发生冲突的情况;以及iii)在满足运转B的投入条件而执行运转B的期间,因满足运转A的投入条件而发生冲突的情况。
在两种运转发生冲突的情况下,控制部执行所谓的“冲突控制算法”,以确定发生冲突的运转的执行优先级,并且控制相应运转的执行。
将优先执行运转A,运转B被中断的情况作为一例进行说明。
详细地,在本发明中,被中断了的运转B可以被控制成,在运转A完成后,遵循以下示例的三种情况中的至少任意一种情况的过程。
a.运转B的解除(termination)
若运转A完成,则可以解除运转B的执行,由此结束所述冲突控制算法,并且返回到之前的运转步骤。
在此,“解除”表示,不仅不再执行被中断了的所述运转B,而且也不会判断是否满足了运转B的投入条件。即,可以视为针对运转B的投入条件的判断信息被初始化。
b.重新判断(redetermination)运转B的投入条件
若优先执行的运转A完成,则控制部可以返回到再次判断是否满足了被中断了的所述运转B的投入条件的步骤,并确定是否重新开始(restart)运转B。
例如,如果运转B是使风扇驱动10分钟的运转,并且运转因与运转A冲突而在开始运转后经过了3分钟的时间点被中断,则在运转A完成的时间点上再次判断是否满足了运转B的投入条件,若判断为已满足,则再次使风扇驱动10分钟。
c.运转B的延续(continuation)
若优先执行的运转A完成,则控制部可以控制成延续被中断了的所述运转B。在此,“延续”是指使被中断了的运转继续执行,而不是从最初开始再次执行。
例如,如果运转B是使风扇驱动10分钟的运转,并且运转因与运转A发生冲突而在运转开始后经过了3分钟的时间点被中断,则从运转A结束的时间点上开始立即使压缩机再驱动7分钟的剩余时间。
另一方面,在本发明中,可以以如下方式确定运转的优先级。
第一,若一般运转与特殊运转发生冲突,则可以控制成所述特殊运转优先执行。
第二,在与一般运转之间发生冲突的情况下,可以以如下方式确定运转的优先级。
I.若冷藏室冷却运转与冷冻室冷却运转发生冲突,则可以优先执行冷藏室冷却运转。
II.若冷藏室(或冷冻室)冷却运转与深冻室冷却运转发生冲突,则可以优先执行冷藏室(或冷冻室)冷却运转。此时,为了防止深冻室温度过度上升,可以将比所述深冻室冷却器的最大冷却能力水平更低的冷却能力从深冻室冷却器供应到所述深冻室。
所述冷却能力可以是指,冷却器自身的冷却能力和位于与冷却器相邻的位置上的冷却风扇的吹送量中的至少一种。例如,在深冻室的冷却器是热电模块的情况下,若冷藏室(或冷冻室)冷却运转与深冻室冷却运转发生冲突,则控制部可以控制成优先执行冷藏室(或冷冻室)冷却运转,并且将比可施加于热电模块的最大电压更低的电压输入到热电模块。
第三,在发生与特殊运转之间的冲突的情况下,可以以如下方式确定运转的优先级。
I.若冷藏室门负荷应对运转与冷冻室门负荷应对运转发生冲突,则控制部可以控制成优先执行冷藏室门负荷应对运转。
II.若冷冻室门负荷应对运转与深冻室门负荷应对运转发生冲突,则控制部可以控制成优先执行深冻室门负荷应对运转。
III.若冷藏室运转与深冻室门负荷应对运转发生冲突,则控制部可以控制成同时执行冷藏室运转和深冻室门负荷应对运转,然后,若冷藏室温度达到特定温度a,则可以控制成单独执行深冻室门负荷应对运转。如果在单独执行深冻室门负荷应对运转的期间,冷藏室温度再次上升并达到特定温度b(a<b),则控制部可以控制成再次同时执行冷藏室运转和深冻室门负荷应对运转。此后,也可以根据冷藏室温度控制成,重复执行所述深冻室和冷藏室同时运转与深冻室单独运转之间的运转转换过程。
另一方面,作为扩展的变形例,若满足深冻室负荷应对运转的运转投入条件,则控制部可以控制成执行与所述冷藏室运转与深冻室门负荷应对运转发生冲突的情况相同的运转。
以下,作为一例,将限定为所述第一储存室为冷藏室、所述第二储存室为冷冻室、所述第三储存室为深冻室的情况而进行说明。
图1是示出本发明实施例的冰箱的制冷剂循环系统的图。
参照图1,本发明的实施例的制冷剂循环系统10包括:压缩机11,其用于将制冷剂压缩成高温高压的气体制冷剂;冷凝器12,其用于将从所述压缩机11吐出的制冷剂冷凝成高温高压的液态制冷剂;膨胀阀,其用于使从所述冷凝器12吐出的制冷剂膨胀为低温低压的两相制冷剂;以及蒸发器,其用于使穿过所述膨胀阀的制冷剂蒸发为低温低压的气体制冷剂。从所述蒸发器吐出的制冷剂流入到所述压缩机11。上述的构成通过制冷剂配管来彼此连接而构成闭合回路。
详细地,所述膨胀阀可以包括冷藏室膨胀阀14和冷冻室膨胀阀15。制冷剂配管在所述冷凝器12的出口侧被分为两个分支,所述冷藏室膨胀阀14和所述冷冻室膨胀阀15分别连接到被分为两个分支的制冷剂配管。即,所述冷藏室膨胀阀14和冷冻室膨胀阀15在所述冷凝器12的出口侧并联连接。
在所述冷凝器12的出口侧,制冷剂配管被分为两个分支的位置上安装有切换阀13。通过所述切换阀13的开度的调节动作,可以使穿过所述冷凝器12的制冷剂只流向所述冷藏室膨胀阀14和所述冷冻室膨胀阀15中的任意一侧,或者可以分流到两侧。
所述切换阀13可以是三通阀,根据运转模式确定制冷剂的流动方向。在此,可以将一个切换阀例如所述三通阀安装到所述冷凝器12的出口侧,由此控制制冷剂的流动方向,或者,作为另一种方法,也可以采用在所述冷藏室膨胀阀14和冷冻室膨胀阀15的入口侧分别安装有开闭阀的结构。
另一方面,作为蒸发器的配置方式的第一示例,所述蒸发器可以包括:与所述冷藏室膨胀阀14的出口侧连接的冷藏室蒸发器16;以及与所述冷冻室膨胀阀15的出口侧连接的、串联连接的热侧散热器24和冷冻室蒸发器17。所述热侧散热器24和冷冻室蒸发器17串联连接,穿过了所述冷冻室膨胀阀的制冷剂在经过所述热侧散热器24之后流入到所述冷冻室蒸发器17。
作为第二示例,需要明确的是,也可以采用以下结构:所述热侧散热器24配置在所述冷冻室蒸发器17的出口侧,由此穿过了冷冻室蒸发器17的制冷剂流入到热侧散热器24。
作为第三示例,不排除所述热侧散热器24和冷冻室蒸发器17在所述冷冻室膨胀阀15的出口端并联连接的结构。
虽然所述热侧散热器24是蒸发器,但是设置其的目的在于对后述的热电模块的发热面进行冷却,而不是为了与深冻室的冷气进行热交换。
在上述对蒸发器的配置方法进行说明的三个示例中的每一个示例中,也可以采用组合了第一制冷剂循环系统和第二制冷剂循环系统的组合系统,其中,所述第一制冷剂循环系统去除了所述切换阀13、冷藏室膨胀阀14以及冷藏室蒸发器16,所述第二制冷剂循环系统由冷藏室冷却用蒸发器、冷藏室冷却用膨胀阀、冷藏室冷却用冷凝器以及冷藏室冷却用压缩机构成。在此,可以独立地提供用于构成所述第一制冷剂循环系统的冷凝器和用于构成所述第二制冷剂循环系统的冷凝器,或者,也可以提供组合式冷凝器,所述组合式冷凝器是由单体构成的冷凝器,并且不会混合制冷剂。
另一方面,在包括深冻室而形成两个储存室的冰箱的制冷剂循环系统中,仅仅由所述第一制冷剂循环系统构成即可。
以下,作为一例,将限定为所述热侧散热器和冷冻室蒸发器17串联连接的结构并进行说明。
在与所述冷凝器12相邻的位置上安装有冷凝风扇121,在与所述冷藏室蒸发器16相邻的位置上安装有冷藏室风扇161,在与所述冷冻室蒸发器17相邻的位置上安装有冷冻室风扇171。
另一方面,在具备本发明实施例的制冷剂循环系统的冰箱的内部,形成有:冷藏室,其利用由所述冷藏室蒸发器16所生成的冷气来保持为冷藏温度;冷冻室,其利用由所述冷冻室蒸发器16所生成的冷气来保持为冷冻温度;以及深冻室(deep freezingcompartment)202,其利用将要后述的热电模块来保持为极低温(cryogenic)或超低温(ultrafrezing)的温度。所述冷藏室和冷冻室可以在上下方向或左右方向上相邻配置,并且通过分隔壁彼此分隔。所述深冻室可以设置在所述冷冻室内部的一侧,但是本发明包括所述深冻室设置在冷冻室的外部一侧的情形。为了阻断所述深冻室的冷气和所述冷冻室的冷气之间彼此进行热交换,可以利用具有高隔热性能的深冻壳体201来将所述深冻室202与所述冷冻室隔开。
另外,所述热电模块可以包括:热电元件21,若向所述热电元件21供应电源,则其表现出一侧面吸收热量,而相反面释放热量的特征;冷侧散热器(cold sink)22,其被安装到所述热电元件21的吸热面;热侧散热器(heat sink),其被安装到所述热电元件的发热面;以及隔热材料23,其用于阻断所述冷侧散热器22和热侧散热器之间的热交换。
在此,所述热侧散热器24是与所述热电元件21的发热面相接触的蒸发器。即,传递到所述热电元件21的发热面的热量与流过所述热侧散热器24的内部的制冷剂进行热交换。沿着所述热侧散热器24的内部进行流动并从所述热电元件21的发热面吸收热量的制冷剂,将会流入到所述冷冻室蒸发器17。
另外,在所述冷侧散热器22的前方可以设置有冷却风扇,所述冷却风扇配置在所述深冻室的内部的后侧,因此可以定义为深冻室风扇25。
所述冷侧散热器22配置在所述深冻室202的内部的后方,并且构成为暴露于所述深冻室202的冷气。因此,如果通过驱动所述深冻室风扇25来使所述深冻室202的冷气进行强制循环,则所述冷侧散热器22起到的作用是,在通过与所述深冻室的冷气进行热交换来吸收热量之后,将所吸收到的热量传递到所述热电元件21的吸热面。传递到所述吸热面的热量,将会传递到所述热电元件21的发热面。
所述热侧散热器24起到的作用是,再次吸收从所述热电元件21的吸热面被吸收并传递到所述热电元件21的发热面的热量,然后释放到所述热电模块20的外部。
图2是示出本发明实施例的冰箱的冷冻室和深冻室结构的立体图,图3是沿着图2的3-3线剖开的纵剖视图。
参照图2和图3,本发明的实施例的冰箱包括:内壳体101,其定义冷冻室102;和深度冷冻单元200,其安装在所述冷冻室102的内部一侧。
详细地,冷藏室的内部约保持在3℃左右,所述冷冻室102的内部约保持在-18℃左右,而所述深度冷冻单元200的内部的温度、即深冻室202的内部温度需要约保持在-50℃左右。因此,为了将深冻室202的内部温度保持在-50℃的极低温,除了冷冻室蒸发器以外,还需要有诸如热电模块20的额外的冷冻装置。
更详细地,所述深度冷冻单元200包括:深冻壳体201,在其内部形成有深冻室202;深冻室抽屉203,其以滑动的方式插入到所述深冻壳体201的内部;以及热电模块20,其安装于所述深冻壳体201的背面。
也可以采用在所述深冻壳体201的正面一侧连接有深冻室门且使所述深冻壳体201的内部整体构成为食物储存空间的结构,以代替应用所述深冻室抽屉203。
另外,所述内壳体101的背面朝向后方形成阶梯,从而形成用于容纳所述冷冻室蒸发器17的冷冻蒸发室104。另外,所述内壳体101的内部空间被分隔壁103分隔为所述冷冻蒸发室104和冷冻室102。所述热电模块20固定安装于所述分隔壁103的正面,并且所述热电模块20的一部分贯通所述深冻壳体201并容纳于所述深冻室202的内部。
详细地,如上所述,用于构成所述热电模块20的所述热侧散热器24可以是与所述冷冻室膨胀阀15连接的蒸发器。在所述分隔壁103可以形成有用于容纳所述热侧散热器24的空间。
穿过冷冻室膨胀阀15的同时被冷却至约-18℃至-20℃?的两相制冷剂在所述热侧散热器24的内部进行流动,因此所述热侧散热器24的表面温度保持为-18℃至-20℃?。在此,需要明确的是,穿过了冷冻室膨胀阀15的制冷剂的温度和压力可以根据冷冻室温度条件变得不同。
当所述热侧散热器24的正面与所述热电元件21的背面相接触,并向所述热电元件21施加电源时,所述热电元件21的背面形成为发热面。
当在所述热电元件40的正面接触有所述冷侧散热器22,并向所述热电元件21施加电源时,所述热电元件21的正面形成为吸热面。
所述冷侧散热器22可以包括:由铝材料制成的导热板;和从所述导热板的正面延伸的复数个热交换翅片(fin),复数个所述热交换翅片可以垂直地延伸,并且在横向方向上隔开配置。
在此,在设置有用于围绕或容纳由导热板和热交换翅片所构成的导热体的至少一部分的外壳的情况下,所述冷侧散热器22应当被解释为,不仅包括所述导热体,而且还包括所述外壳的热传递构件。这同样适用于所述热侧散热器24,所述热侧散热器24不仅应解释为由导热板和热交换翅片所构成的导热体,而且在设置有外壳的情况下,还应解释为包括外壳的热传递构件。
在所述冷侧散热器22的前方配置有所述深冻室风扇25,由此使所述深冻室202的内部空气进行以强制循环。
以下,对热电元件的效率和冷却能力进行说明。
热电模块20的效率可以被定义为性能系数(COP:Coefficient Of Performance),效率公式如下。
Figure BDA0003227135400000171
Qc:冷却能力(Cooling Capacity,吸收热量的能力)
Pe:输入(Input Power,供应到热电元件的功率)
Pe=V×i
另外,热电模块20的冷却能力的定义如下。
Figure BDA0003227135400000172
<半导体材料特性系数>
α:塞贝克(Seebeck)系数[V/K]
ρ:电阻率[Ωm-1]
k:热导率[W/mk]
<半导体结构特性>
L:热电元件厚度:吸热面和发热面之间的距离
A:热电元件的面积
<系统使用条件>
i:电流
V:电压
Th:热电元件的发热面的温度
Tc:热电元件的吸热面的温度
在以上的冷却能力公式中,右侧第一项可以被定义为珀耳帖效应(PeltierEffect),并且可以被定义为由电压差所引起的吸热面和发热面两端之间的移动热量。所述珀耳帖效应作为电流函数,与供应电流成比例而增加。
在公式V=iR中,用于构成热电元件的半导体起到电阻的作用,并且可以将所述电阻视为常数,因此可以说电压和电流成比例关系。即,若施加到所述热电元件21的电压增加,则电流也随之增加。因此,可以将所述珀耳帖效应视为电流的函数,也可以视为电压的函数。
也可以将所述冷却能力视为电流的函数或电压的函数。所述珀耳帖效应起到用于增加所述冷却能力的正效应。即,若供应电压变大,则珀耳帖效应增加,从而增加冷却能力。
在所述冷却能力公式中,第二项被定义为焦耳效应(Joule Effect)。
所述焦耳效应是指,若向电阻体施加电流则产生热量的效应。换言之,若向热电元件供应电源则产生热量,因此其起到降低冷却能力的负效应。因此,若供应到热电元件的电压增加,则焦耳效应增加,从而带来热电元件的冷却能力降低的结果。
在所述冷却能力公式中,第三项被定义为傅立叶效应(Fourier Effect)。
所述傅立叶效应是指,若在热电元件的两个面之间产生温度差,则热量通过热传导进行移动的效应。
详细地,所述热电元件包括:由陶瓷基板构成的吸热面和发热面;以及配置在所述吸热面和发热面之间的半导体。若向所述热电元件施加电压,则在吸热面和发热面之间产生温度差。通过所述吸热面来吸收的热量,穿过半导体并传递到发热面。然而,若在所述吸热面和发热面之间产生温度差,则热量因热传导从发热面回流到吸热面的现象,将该现象称为傅立叶效应。
与焦耳效应相同,所述傅立叶效应也会起到降低冷却能力的负效应。换言之,若供应电流增加,则热电元件的发热面和吸热面之间的温度差(Th-Tc)、即ΔT值增大,从而带来冷却能力降低的结果。
图4是示出冷却能力与输入电压和傅立叶效应的关系的曲线图。
参照图4,傅立叶效应可以定义为吸热面和发热面之间的温度差、即ΔT的函数。
详细地,若确定了热电元件的规格,则以上冷却能力公式的傅立叶效应项中的k值、A值以及L值形成为常数值,因此可以将傅立叶效应视为将ΔT作为变量的函数。
因此,随着ΔT增大,傅立叶效应值增加,但是,傅立叶效应对冷却能力产生负效应,因而其结果冷却能力将会降低。
如图4的曲线图中所示,可知在电压为恒定的条件下,ΔT越大,冷却能力越小。
另外,在已设定ΔT的状态下,例如,如果限定为ΔT是30℃的情况并观察基于电压变化的冷却能力的变化,则将会呈现出抛物线形式,即,随着电压值的增加,冷却能力增加,之后在某一点出现最大值,然后再次下降。
在此,需要明确的是,由于电压与电流成比例关系,因此,可以将上述冷却能力公式中记载的电流看做电压,并且以相同的方式进行解释也无妨。
详细地,随着供应电压(或电流)的增加,冷却能力增加,这可以以上述冷却能力公式进行说明。首先,由于已设定了所述ΔT值,因此其形成为常数。由于热电元件的按照每个规格的所述ΔT值是已被确定的,因此,可以根据所要求的ΔT值而设定合适的热电元件的规格。
由于ΔT已被设定,因此可以将所述傅立叶效应视为常数,其结果,可以将冷却能力简化为,可以被视为电压(或电流)的一次函数的珀耳帖效应和可以被视为电压(或电流)的二次函数的焦耳效应的函数。
随着电压值逐渐增加,作为电压的一次函数的珀耳帖效应的增加量大于作为电压的二次函数的焦耳效应的增加量,其结果,冷却能力呈现出增加状态。换言之,直到冷却能力达到最大值,焦耳效应的函数接近常数,由此冷却能力呈现出接近于电压的一次函数的形式。
随着电压的进一步增加,将会发生由焦耳效应所引起的自身发热量大于由珀耳帖效应所引起的移动热量的逆转现象,其结果,可以确认到冷却能力再次呈现出降低的状态。这可以通过作为电压(或电流)的一次函数的珀耳帖效应和作为电压(或电流)的二次函数的焦耳效应的函数之间的关系式来更加明确地理解。即,当冷却能力降低时,冷却能力呈现出接近于电压的二次函数的形式。
在图4的曲线图中,可以确认到,当供应电压在约30V至40V范围的区间,更具体地约为35V时,冷却能力最大。因此,如果仅仅考虑到冷却能力,可以说优选在热电元件中产生30V至40V范围内的电压差。
图5是示出相对于输入电压和傅立叶效应的效率关系的曲线图。
参照图5,可以确认到,ΔT相对于相同的电压越大,效率越低。这是理所当然的结果,因为效率与冷却能力成比例。
另外,在已固定了ΔT的状态下,例如,如果限定为ΔT是30℃的情况并观察基于电压变化的效率的变化,则将会呈现出以下状态:随着供应电压的增加,效率也会一起增加,然后在经过某一点时,效率反而降低。可以说,这与基于电压变化的冷却能力的曲线图相似。
在此,所述效率(COP)不仅是冷却能力,而且还是输入功率的函数,如果将热电元件21的电阻视为常数,则输入(Pe)变成V2的函数。若冷却能力除以V2,则效率最终可以表示为
Figure BDA0003227135400000201
因此,可以视为所述效率的曲线图具有如图5所示的形式。
在图5的曲线图中,可以确认到:效率为最大的点出现在施加于热电元件的电压差(或供应电压)大致小于20V的区域。因此,如果已确定了所要求的ΔT,则优选根据该ΔT而施加适当的电压,由此使效率为最大。即,如果确定了热侧散热器的温度和深冻室202的设定温度,则ΔT将会被确定,并且可以根据该ΔT而确定施加于热电元件的最佳电压差。
图6是示出基于电压的冷却能力与效率的相互关系的曲线图。
参照图6,如上所述,示出了随着电压差的增大,冷却能力和效率均增加之后下降的状态。
详细地,可以看出冷却能力为最大的电压值和效率为最大的电压值表现出不同,这可以看作,因为冷却能力在达到最大为止是电压的一次函数,而效率是电压的二次函数。
如图6所示,作为一例,可以确认到,在ΔT为30℃的热电元件的情况下,热电元件的效率在施加于热电元件的电压差约为12V至17V的范围内最高。在所述电压的范围内,冷却能力呈现出继续增加的状态。因此,可知,同时考虑冷却能力,至少需要12V以上的电压差,并且在电压差为14V时效率最高。
图7是示出用于根据冰箱内部的负荷变化而控制冰箱的参考温度线的图。
以下,将每个储存室的设定温度定义为等级温度(notch temperature)并进行说明。所述参考温度线也可以表示为临界温度线。
在曲线图中,下侧的参考温度线是用于区分满足温度区域和不满足温度区域的参考温度线。因此,可以将下侧的参考温度线的下方区域A定义为满足区间或满足区域,可以将下侧的参考温度线的上方区域B定义为不满足区间或不满足区域。
另外,上侧的参考温度线是用于区分不满足温度区域和上限温度区域的参考温度线。因此,可以将上侧的参考温度线的上方区域C定义为上限区域或上限区间,并且可以该上方区域C视为特殊运转区域。
另一方面,当定义用于控制冰箱的满足/不满足/上限温度区域时,下侧的参考温度线可以被定义为,包括在满足温度区域的情况、和包括在不满足温度区域的情况中的任意一种。另外,上侧的参考温度线可以被定义为,包括在不满足温度区域的情况、和包括在上限温度区域的情况中的一种。
在冰箱内部的温度处于满足区域A内的情况下,不驱动压缩机,而在处于不满足区域B内的情况下,通过驱动压缩机来使冰箱内部的温度进入到满足区域内。
另外,冰箱内部的温度处于上限区域C的情况可以看做因向冰箱的内部放入温度较高的食物,或者打开相应的储存室的门而导致的冰箱内部的负荷急剧增加的情况,由此可以执行包括负荷应对运转的特殊运转算法。
图7的(a)是示出用于根据冷藏室温度变化而控制冰箱的参考温度线的图。
冷藏室的等级温度N1被设定为零上的温度。此外,为了使冷藏室的温度保持为等级温度N1,若上升至比等级温度N1高出第一温度差d1的第一满足临界温度N11,则控制压缩机驱动,若在驱动压缩机之后降低至比所述等级温度N1低了所述第一温度差d1的第二满足临界温度N12,则控制压缩机停止。
所述第一温度差d1是从所述冷藏室的等级温度N1增加或减小了的温度值,并且,所述第一温度差d1可以被定义为用于定义温度区间的控制差(control differential)或控制温差(control diffetial temperature),所述温度区间被视为所述冷藏室温度保持在作为设定温度的等级温度N1,所述第一温度差d1大致可以是1.5℃。
另外,若判断为冷藏室的温度从等级温度N1上升至高出第二温度差d2的第一不满足临界温度N13,则控制成执行特殊运转算法。所述第二温度差d2可以是4.5℃。所述第一不满足临界温度也可以被定义为上限投入温度。
若在执行特殊运转算法之后,冰箱内部的温度下降至比所述第一不满足临界温度低第三温度差d3的第二不满足温度N14,则结束所述特殊运转算法的运转。所述第二不满足温度N14低于第一不满足温度N13,所述第三温度差d3可以是3.0℃。所述第二不满足临界温度N14可以被定义为上限解除温度。
在所述特殊运转算法结束之后,通过调节压缩机的冷却能力来使冰箱内部的温度达到所述第二满足临界温度N12,然后停止压缩机的驱动。
图7的(b)是示出用于根据冷冻室温度变化而控制冰箱的参考温度线的图。
用于控制冷冻室的温度的参考温度线的形式与用于控制冷藏室的温度的参考温度线的形式相同,不同之处仅在于,等级温度N2和从等级温度N2增加或减小的温度变化量k1、k2、k3与冷藏室的等级温度N1和温度变化量d1、d2、d3不同。
如上所述,所述冷冻室等级温度N2可以是-18℃,但不限于此。用于定义温度区间的控制温差k1可以是2℃,所述温度区间视为所述冷冻室的温度保持在作为设定温度的等级温度N2。
因此,若冷冻室温度上升至比等级温度N2高出第一温度差k1的第一满足临界温度N21,则驱动压缩机,若达到比等级温度N2高出第二温度差k2的第一不满足临界温度(上限投入温度)N23,则执行特殊运转算法。
另外,在驱动压缩机之后,若冷冻室温度下降至比等级温度N2低了第一温度差k1的第二满足临界温度N22,则停止压缩机的驱动。
在执行了特殊运转算法之后,若冷冻室温度下降至比第一不满足温度N23低了第三温度差k3的第二不满足临界温度(上限解除温度)N24,则结束执行特殊运转算法。通过调节压缩机冷却能力,使冷冻室温度下降到第二满足临界温度N22。
另一方面,即使在深冻室模式已被关闭的状态下,也需要以预定周期间歇性地对所述深冻室的温度进行控制,由此防止深冻室的温度过度升高。因此,在深冻室模式已被关闭的状态下,所述深冻室的温度控制遵循图7的(b)中所示出的用于控制冷冻室的温度的温度参考线。
如上所述,在深冻室模式已被关闭的状态下应用用于控制冷冻室温度的参考温度线的理由,是因为深冻室位于冷冻室的内部。
即,即使是关闭了深冻室模式而不使用深冻室的情况,深冻室的内部温度也需要至少与冷冻室温度保持相同的水平,才能防止冷冻室的负荷增加的现象。
因此,在深冻室模式已被关闭的状态下,将深冻室的等级温度设定为与冷冻室的等级温度N2相同,由此将第一满足临界温度和第二满足临界温度以及第一不满足临界温度和第二不满足临界温度也设定为与用于控制冷冻室温度的临界温度N21、N22、N23、N24相同。
图7的(c)是示出在深冻室模式已被打开的状态下用于根据深冻室的温度变化而控制冰箱的参考温度线的图。
在深冻室模式已被打开的状态下,即在深冻室被开启的状态下,将深冻室的等级温度N3设定为显著低于冷冻室的等级温度N2的温度,其可以约为-45℃至-55℃,优选可以是-55℃。在该情况下,可以说,深冻室的等级温度N3对应于热电元件21的吸热面的温度,而冷冻室的等级温度N2对应于热电元件40的发热面的温度。
由于穿过了冷冻室膨胀阀15的制冷剂经过热侧散热器24,因此,与热侧散热器24接触的热电元件40的发热面的温度至少保持为与穿过了冷冻室膨胀阀的制冷剂的温度相对应的温度。因此,热电元件40的吸热面和发热面之间的温度差、即ΔT为32℃。
另一方面,用于定义温度区间的控制温差m1、即深冻室控制温差可以被设定为高于冷冻室控制温差k1,作为一例,可以是3℃,所述温度区间视为深冻室保持在作为设定温度的等级温度N3。
因此,可以说,定义为深冻室的第一满足临界温度N31和第二满足临界温度N32之间的区间的设定温度保持区间,比冷冻室的设定温度视为保持区间更宽。
另外,若深冻室的温度上升至比等级温度N3高出第二温度差m2的第一不满足临界温度N33,则执行特殊运转算法,若在执行特殊运转算法之后,深冻室的温度下降至比所述第一不满足临界温度N33低了第三温度差m3的第二不满足临界温度N34,则结束执行特殊运转算法。所述第二温度差m2可以是5℃。
在此,将深冻室的第二温度差m2设定为高于冷冻室的第二温度差k2。换言之,将用于控制深冻室的温度的第一不满足临界温度N33和深冻室的等级温度N3之间的间隔设定为,大于用于控制冷冻室的温度的第一不满足临界温度N23和冷冻室等级温度N2之间的间隔。
这是,因为深冻室的内部空间小于冷冻室,并且深冻壳体201的隔热性能更加优异,因此,投入到深冻室的热负荷释放到外部的量较少。不仅如此,深冻室的温度显著低于冷冻室的温度,因此,当诸如食物等热负荷渗透到深冻室的内部时,对热负荷的反应敏感度非常高。
由此,在将深冻室的第二温度差m2设定为与冷冻室的第二温度差k2相同的情况下,诸如负荷应对运转的特殊运转算法的执行频率可能变得过高。因此,为了降低特殊运转算法的执行频率而减少消耗功率,优选将深冻室的第二温度差m2设定为大于冷冻室的第二温度差k2。
另一方面,以下对本发明的实施例的冰箱的控制方法进行说明。
在下文中,若满足复数个条件中的至少任意一个,则执行特定步骤的内容应当被解释为,在控制部进行判断的时间点上,若满足复数个所述条件中的任意一个,则执行特定步骤,除此之外,还包括只需满足复数个条件中的任意一个或一部分,或者必须全部满足才能执行特定步骤的含义。
以下,对考虑到放置了冰箱的室内的温度以及冷藏室、冷冻室和深冻室的内部的温度,通过控制施加到热电模块的电压和深冻室风扇的输出(或速度)来稳定地保持深冻室的温度的控制方法进行说明。
为此,在冰箱的控制部中可以存储有根据室内温度范围划分为复数个室内温度区域(Room Temperature Zone:RT Zone)的查找表。作为一例,如以下表1所示,可以根据室内温度范围细分为8个室内温度区域(RT Zone),但不限于此。
[表1]
Figure BDA0003227135400000241
更详细地,可以将室内温度最高的温度范围区域定义为RT Zone 1(或Z1),将室内温度最低的温度范围区域定义为RT Zone 8(或Z8),Z1可以主要被视为夏季的室内状态,Z8可以被视为冬季的室内状态。此外,所述室内温度区域可以分组并分类为大分类、中分类以及小分类形式。例如,如以上表1所示,所述室内温度区域可以根据温度范围被定义为低温区域、中温区域(或舒适区域)以及高温区域。例如,若当前的室内温度为38℃以上的温度,则室内温度属于RT Zone 1,并且可以看作对应于高温区域。在此,用于定义室内温度区域的边界温度可以设定成各种各样,而不限于表1。
作为另一例,在外部温度较高的夏季的情况下,如表1所示,可以将RT Zone 2以下定义为高温区域,另一方面,在春季、秋季或冬季的情况下,可以将RT Zone 1至3定义为高温区域,还可以将RT Zone 4以上定义为低温区域。
以下表2示出了用于控制深冻室的热电元件的冷却能力表,在所述冷却能力表中示出了根据冰箱的运转状态而供应到热电元件的电压。
若深冻室模式处于关闭状态,则不会向热电元件供应电源,因此,可以说以下的冷却能力表基本上在当前的深冻室模式处于开启状态时应用。
详细地,在深冻室模式处于关闭状态的情况下,控制成深冻室温度保持与冷冻室温度相同的温度,而不会控制成其保持极低温。因此,在深冻室模式处于关闭状态时,通过周期性地启动深冻室温度传感器来检测深冻室温度,然后对深冻室风扇的开闭周期和时间进行控制,使得深冻室温度保持在冷冻室满足温度。
本发明涉及深冻室模式处于开启状态时的热电模块输出控制,因此将省略对深冻室模式处于关闭状态时的控制方法的说明。
[表2]
Figure BDA0003227135400000251
另一方面,根据上述表2中所示的热电元件的冷却能力表,若判断为深冻室处于开启状态,且深冻室温度处于图7的(c)所示的满足区域A内,则除了正在执行冷冻室蒸发器的除霜运转的情况以外,全部供应低电压,这被定义为低电压控制或低电压输出控制。如果深冻室的温度进入到满足温度区域而切断向热电模块的电源供应,则热电元件的吸热面和发热面之间不会形成温度差△T,而是起到热传递介质的功能。流过热电模块20的热侧散热器24的制冷剂保持在作为冷冻室温度水平的-28℃的范围,相反,深冻室202的内部温度保持在作为极低温的-58℃。那么,所述热侧散热器24的热负荷将经由所述热电模块20而渗透到深冻室202的内部。其结果,可能会导致深冻室的内部负荷因热传导现象而自然地增加的现象。因此,当深冻室模式处于开启状态时,即使深冻室温度位于满足温度区域内,也优选施加低电压,由此防止热负荷经由热电模块渗透到深冻室的内部。
另外,当执行冷冻室除霜运转时,通过向热电模块20施加反向电压来使深冻室除霜运转一起执行。在此,冷冻室除霜运转是指冷冻室蒸发器的除霜运转,深冻室除霜运转是指热电模块的冷侧散热器和热侧散热器的除霜运转。
详细地,如果不一起执行冷冻室除霜和深冻室除霜,则可能会出现如下问题,因此,优选控制成冷冻室除霜和深冻室除霜一起执行。
第一,在热电模块的热侧散热器和冷冻室蒸发器串联连接的制冷剂循环系统中,为了使深冻室和冷冻室中的任意一个保持运转状态,必须驱动压缩机。尤其,为了执行深冻室冷却运转,压缩机必须以最大冷却能力进行驱动。
如果为了仅仅执行冷冻室除霜运转,则需要调节切换阀13的开度,以停止压缩机的驱动,或者使制冷剂不流向冷冻室膨胀阀侧。在此,可以将锁定冷冻室阀的含义说明为,通过调节切换阀13的开度来使制冷剂不会流向冷冻室膨胀阀15侧的情况。
同样地,可以将锁定冷藏室阀说明为,通过调节切换阀13的开度来使制冷剂不会流向冷藏室膨胀阀14侧的情况。
同时运转可以是指,将冷冻室阀和冷藏室阀全部打开,由此流过冷凝器12的制冷剂分别流向冷藏室膨胀阀14和冷冻室膨胀阀15。
如果为了执行冷冻室除霜而锁定冷冻室阀,则热电模块的热侧散热器24无法起到散热作用,因此,热电元件的吸热能力下降,并且产生从发热面到吸热面侧的热回流,从而可能会导致深冻室负荷增加的问题。
第二,如果为了执行深冻室除霜而向热电模块施加反向电压,则热电模块的发热面变成为吸热面,由此从沿着热侧散热器24进行流动的制冷剂中吸收热量,并将其传递到冷侧散热器22。那么,形成于冷侧散热器22的霜发生融化并流向深冻室的外部,流到深冻室的外部的除霜水将会流入冷冻蒸发室。
流入到冷冻蒸发室的除霜水可能会在保持为零下温度(-28℃)的冷冻蒸发室的壁面结冰,或者可能会导致在冷冻室蒸发器17的一侧表面结冰的偏结霜。
不仅如此,若为了执行深冻室除霜而施加反向电压,则沿着热侧散热器24进行流动的制冷剂在其热量被带走的同时被液化,从而可能会导致液态制冷剂流入到压缩机入口的吸入管的现象。
尤其,在冷冻室温度处于满足状态,或者冷冻室风扇的运转率较低的条件、即室内温度属于低温区域的情况下,由于流过冷冻室蒸发器的制冷剂无法充分地被汽化,因此液体制冷剂流入到吸入管侧,其结果,可能会导致降低压缩机的效率的问题。
第三,若为了执行深冻室除霜而向热电模块施加反向电压,则冷侧散热器22上升到零上的温度,相反,热侧散热器24保持在-28℃的制冷剂温度,因此,吸热面和发热面之间的温度差△T变大,从而导致热电模块的冷却能力的低下,若冷却能力下降,则产生效率(COP)也一起下降的问题。
出于这些原因,冷冻室除霜和深冻室除霜优选一起执行。
另一方面,在执行冷冻室除霜的期间施加于热电模块的反向电压可以是最大反向电压,但不限于此。最大反向电压是指,与施加于热电模块的最大正向电压具有相同的绝对值,并且只有方向不同的电压。优选地,通过供应最大反向电压来在短时间内迅速去除形成于冷侧散热器22的霜。
另外,若判断为当前是冷冻室阀和冷藏室阀全部被打开的同时运转模式,并且深冻室温度是不满足区域以上的温度,则可以向热电模块供应中电压。
详细地,在同时运转模式下,由于冷藏室冷却和冷冻室冷却一起执行,因此,在向热电模块20施加高电压的情况下,将会发生冷冻室温度进入满足温度区域所需的时间变长的问题。
为了执行冷却运转,优选对等级温度N设定成较高的储存室进行冷却,有利于防止冰箱内部的温度的急剧上升的同时使食物的变质最小化。
因此,在冷冻室和深冻室都需要冷却的情况下,优选在优先冷却冷冻室之后再冷却深冻室。在此,在中断(pause)深冻室的冷却的状态下,相比于只冷却冷冻室,一并冷却深冻室和冷冻室可能是有利的。
因此,若在执行同时运转的期间发生了需要冷却深冻室的情况,优选通过向热电模块供应中电压来将流过冷冻室膨胀阀15的制冷剂的冷却能力适当地分配到深冻室和冷冻室。
另一方面,在只打开冷藏室阀并使制冷剂只流向冷藏室蒸发器侧的冷藏室单独运转的情况下,低温的制冷剂不会流向热电模块20的热侧散热器24侧。
换言之,当在执行冷藏室单独运转的期间,可以视为热电模块20的热侧散热器24无法用作散热装置。在该情况下,如上所述,优选防止热电模块20作为用于将热负荷传递到深冻室的导热体而起到作用。
因此,在当前是冷藏室单独运转模式而不是冷冻室除霜运转模式的情况下,优选供应最小的电压。即,优选向热电模块20供应低电压,由此使传递到热侧散热器24的热量最小化。
以下,对在只打开冷冻室阀而使制冷剂流向冷冻室蒸发器侧的情况下的热电元件21的输出控制进行说明。
首先,在所述热电模块20的热侧散热器24和冷冻室蒸发器17串联连接的制冷剂循环系统中,若为了对冷冻室冷却或深冻室进行冷却而打开冷冻室阀,则制冷剂将会沿着所述热侧散热器24和冷冻室蒸发器17进行流动。在该情况下,压缩机以最大输出进行运转。
首先,在冷冻室温度位于图7的(b)所示的上限温度区域C的情况下,重要的是迅速优先冷却冷冻室。因此,在冷冻室温度位于上限温度区域的情况下,向热电元件21施加低电压,由此流入到冷冻室蒸发器17的制冷剂的冷却能力变得不足,从而不会使冷冻室的冷却时间变长。
如果所述冷冻室温度位于图7的(b)所示的不满足温度区域B,则向所述热电元件21施加中电压,由此能够使深冻室和冷冻室的冷却速度保持相似。换言之,通过减小两个储存室的冷却结束时间点之间的时间差,来缩短压缩机的驱动时间,从而能够使制冷剂循环系统的效率最大化。
如果所述冷冻室温度位于图7的(c)所示的满足温度区域A,则向所述热电元件21施加高电压,由此使深冻室温度迅速进入到满足温度区域。若所述冷冻室位于满足温度区域,则可以将流过冷冻室膨胀阀的制冷剂的冷却能力最大限度地使用在深冻室的冷却中,因此,优选向热电元件21施加高电压。
此时,可以根据当前室内温度在哪个温度区域,不同地设定施加于热电元件的电压。作为一例,在判断为室内温度属于高温区域的情况下,可以将第一高电压施加到热电元件,如果判断为室内温度不属于高温区域,则可以将低于第一高电压的第二高电压施加到热电元件。所述第一高电压和第二高电压分别可以是高电压范围的上限临界值和下限临界值,但不限于此。
另外,在执行冷冻室冷却运转的期间,可以控制成施加于热电元件21的电压保持恒定,但是,也可以控制成施加于热电元件21的电压随着冷冻室温度的降低而增加。
作为一例,如上述表2所示,当冷冻室温度从上限温度区域进入到不满足温度区域时,可以设计成施加于所述热电元件的电压值也发生改变。
作为另一例,即使在冷冻室的温度降低,但是温度区域不发生改变的情况下,也可以将施加于热电元件的电压设计成与冷冻室温度的降低成反比地增加。具体而言,如果冷冻室温度在上限温度和不满足温度区域中的任意一个区域降低了设定温度,则可以使施加于热电元件的电压增加设定值。
另一方面,在深冻室温度为不满足温度以上,并且状态处于正在执行抽真空(pumpdown)运转的情况下,可以在抽真空之前立即施加供应到热电元件21的电压。
抽真空运转是如下运转模式:在冰箱的复数个储存室全部进入到满足温度区域的情况下,在停止制冷剂循环系统的运转之前,将聚集在蒸发器中的制冷剂集中到冷凝器宗,由此防止在下一运转时发生制冷剂不足的现象。
若进入到抽真空运转,则先关闭切换室阀13,由此使制冷剂不流入到蒸发器。然后,通过驱动压缩机来将聚集在蒸发器中的制冷剂全部吸入并压缩,并供应到冷凝器。
通常,在开始执行抽真空运转之前,深冻室的温度位于满足温度区域的可能性较高。因此,在执行抽真空运转时,向热电元件施加低电压的情况较多,但是,在向深冻室投入负荷并执行深冻室负荷应对运转之后执行抽真空运转的情况下,也可能会施加高电压。
作为另一种方法,在抽真空过程中制冷剂离开蒸发室的期间,也可以向热电元件施加最大电压,以将离开蒸发室的制冷剂的冷却能力最大程度地应用到深冻室的冷却中。
详细地,深冻室的温度处于极低温状态,因此,由过冷现象所引起的问题的发生可能性非常低。因此,如果最大限度地利用制冷剂的冷却能力来冷却深冻室,则从抽真空结束到下一个循环开始的周期变长,从而能够获得消耗功率的降低效果。
以下,对设定用于控制热电元件的输出的电压范围的方法进行说明。
如上所述,根据冰箱内部的状况可以不同地设定施加于热电元件的电压,并且可以将设定了的电压分为高电压、中电压以及低电压。
图8是示出为了说明用于确定低电压和高电压的范围的基准而提出的电压和热电元件的冷却能力之间的相互关系的曲线图。
参照图8,作为确定用于控制热电元件的输出的低电压上限值的方法中的一例,可以将为了产生与深冻壳体201的绝热负荷相对应的冷却能力所需的电压确定为低电压上限值。
在此,深冻壳体201的绝热负荷(Watt)是由深冻壳体的绝热能力而确定的值,并且可以定义为因冷冻室和深冻室之间的温度差而从冷冻室渗透到深冻室的热负荷量。所述绝热负荷的单位与冷却能力相同。
详细地,深冻室的绝热负荷可以定义为,在利用绝热壁将深冻室的内部和外部划分的状态下,即使在没有向深冻室的内部投入额外的热负荷的情况下,因深冻室的内部和外部的温度差而产生的热损失量或渗透到深冻室的内部的热负荷量。关于深冻室的绝热负荷Qi的公式如下。
Qi=UA(Th-Ti)
U:总传热系数(over-all coefficient of heat transfer)
A:热传递面积
Th:深冻室的外部温度
Tl:深冻室的内部温度
另外,所述热电模块的冷却能力Qc曲线被定义为电压的二次函数(或电流的二次函数),因此,如图8所示,若算出绝热负荷Qi,则确定为了产生与计算出的绝热负荷Qi相对应的冷却能力所需的电压、所谓的“最小绝热负荷电压Va”和“最大绝热负荷电压Va1”。
因此,若所述最小绝热负荷电压以上且最大绝热负荷电压以下的电压施加于所述热电模块,则热电模块的冷却能力能够去除深冻室的绝热负荷,因此能够降低深冻室的温度。
相反,若低于所述最小绝热负荷电压的电压或高于所述最大绝热负荷电压的电压施加于所述热电模块,则热电模块的冷却能力无法完全去除掉深冻室的绝热负荷,因此,能够防止深冻室的温度急剧上升,但是无法降低深冻室温度。
因此,可以将施加于所述热电元件的低电压VL确定为,满足0<VL<Va的电压值。
作为一例,如图8的曲线图所示,若使用ΔT为30℃的热电元件,并且假设绝热负荷小于20W,则可以将施加于热电元件的低电压VL确定为小于10V的值。
另一方面,为了确定施加于热电元件的高电压的上限值,在图中公开的电压-冷却能力曲线中,可以将热电模块的基于电压变化的冷却能力变化率
Figure BDA0003227135400000311
形成为0的电压值Vb(以下,“冷却能力临界电压”)确定为高电压的上限值。
详细地,参照冷却能力曲线,施加于热电元件的电压值越增加,即施加于热电元件的电压差越增大,热电元件的冷却能力越增加。
然而,若施加于热电元件的电压超过冷却能力临界电压,则冷却能力反而呈现出减小的特性。
因此,可以将冷却能力为最大且冷却能力的变化率为0的临界点上的电压值Vb确定为,高电压VH的上限值。
作为一例,若假设使用ΔT为30℃的热电元件的情况,则施加到热电元件的高电压VH可以确定为约35V。
图9是示出为了说明用于确定高电压的范围和中电压的范围的基准而提出的热电元件的冷却能力及效率和电压之间的相互关系的曲线图。
在图8中,说明了确定低电压VL和高电压VH的范围的基准。需要明确的是,所述高电压VH也可以根据情况分为第一高电压VH1、低于所述第一高电压VH1的第二高电压VH2、以及如后述的中电压VM的两个以上的范围而使用。
参照图9,为了确定施加到热电元件的高电压范围,如图8中所述相同地,将使用ΔT为30℃的热电元件的情况作为一例进行说明。
在附图中,曲线G1是热电元件的效率曲线,G2是冷却能力曲线。所述冷却能力曲线G2是图8的曲线图中的电压小于30V的区间上的冷却能力曲线。
如图8中所述,假设将冷却能力变化率为0的点上的电压值Vb确定为,施加于热电元件的高电压。
那么,当将所述高电压施加到热电元件时,热电元件的冷却能力形成为最大,因此是有利的,但是,由于是热电元件的效率(COP)降低的区间,因此可以说对热电元件的效率方面是不利的。
因此,为了确定施加到热电元件的高电压的上限值,在电压-效率曲线图中,需要进一步考虑基于电压变化的热电模块的效率变化率
Figure BDA0003227135400000321
形成为0的电压值(以下,“效率临界电压”)Vc
详细地,可以确认到,施加于所述热电模块的电压达到所述效率临界电压为止,不仅热电元件的效率增加,而且冷却能力也一起增加。然而,若施加于所述热电模块的电压超过所述效率临界电压,则可确认到冷却能力增加,但效率减少。
因此,施加到热电元件的高电压可以被确定为效率临界电压。
在此,由于在超过效率临界电压的情况下,热电元件的效率降低,但冷却能力继续增加,因此,当考虑到深冻室的整体状况时,以效率损失为代价采用冷却能力值也可能是有利的。
因此,热电元件的高电压VH可以被确定为以下范围内的电压。
(Vc-w1)<VH≤(Vc+w2)
w1:效率临界电压的减小幅度,
w2:效率临界电压的增加幅度
所述w1可以是0.8,所述w2可以是1.2,但不限于此。
若假设所述效率临界电压Vc为14V,则热电模块的高电压VH范围可以设定在11.2V以上且16.8V以下,优选可以设定在11V以上且17V以下。
另外,若确定了所述高电压VH的范围,则中电压VM的范围也可以如下确定。
VL<VM≤(Vc-w1)
图10是示出为了说明用于设定热电元件的高电压的上限值的基准而提出的深冻室的温度变化与电压的关系的曲线图。
参照图10,为了确定施加到热电元件的高电压VH的上限值,可以应用如下基准。
详细地,施加到热电元件的高电压的上限值可以定义为,深冻室的温度变化量或温度变化率
Figure BDA0003227135400000331
为设定值F1以下或小于设定值F1的时间点上的温度临界电压Vd。在此,τ是指温度变化量,dV是指电压变化量。
所述设定值F1可以根据热电元件的规格和深冻壳体201的绝热负荷等而不同地设定。
作为一例,假设将温度变化量小于0.1℃的电压确定为高电压的上限值,在图10的曲线图中,可以确认到温度变化量为小于0.1℃的时间点上的供应电压大致为16V。
整理目前为止的内容,施加于热电元件的电压的范围可以定义为如以下表3。
[表3]
低电压 中电压 高电压
0~11V 11V~13V 13V~17V
表2中所示的为了控制热电元件的输出而设定的低电压可以是5V,中电压可以是12V,第一高电压可以是16V,第二高电压可以是14V,但不限于此,并且可以根据应用到的热电元件的规格(specification)而变得不同。这是因为,根据热电元件的规格,热电元件的基于供应电压的冷却能力和效率不同,因此,显而易见的是,也需要将每个区间的临界电压设定成不同。另一方面,以下表4中示出了与表2中所示的热电元件的输出相对应的深冻室风扇的驱动速度。
图11是示出深冻室模式处于开启状态时根据冰箱的运转模式的深冻室风扇的驱动控制方法的流程图。
以下,参照表4和图11,对根据冰箱的运转状态来控制施加到热电元件的电压和深冻室风扇的驱动速度的方法进行说明。
[表4]
Figure BDA0003227135400000332
Figure BDA0003227135400000341
深冻室模式处于开启状态是指,用户按下深冻室模式实施按钮,由此深冻室模式处于可执行状态。因此,在深冻室模式处于开启的状态下,若满足特定条件,则可以立即向热电模块施加电源。
相反,深冻室模式处于关闭状态是指,向热电模块的电源供应处于被切断的状态。因此,除了例外的情况以外,不向热电模块和深冻室风扇供应电源。
另一方面,除了所述深冻室以外,通过所述图8至图10说明的控制方法还可以应用于用于控制施加到储存室A的热电模块的电压的方法。
参照图11,若深冻室模式处于开启状态(S110),则控制部判断当前运转模式是否处于深冻室未运转状态(S120)。
判断深冻室是否处于未运转状态可以说明为,判断当前的冰箱的运转条件是否处于冷藏室单独运转状态,或者判断当前的深冻室温度是否处于满足状态。
在此,深冻室温度处于满足状态是指,深冻室的温度在图7的(c)所示的深冻室的满足温度区域A。
冷藏室单独运转是指,为了冷却冷藏室,所述切换阀13切换到冷藏室膨胀阀14侧,由此制冷剂只流向冷藏室膨胀阀14侧的情况。
若正在执行冷藏室单独运转,或者深冻室温度处于满足状态,则深冻室风扇停止,或者保持停止状态(S130)。
由于在正在执行冷藏室单独运转的情况下,制冷剂不会流向冷冻室膨胀阀15侧,因此,表示制冷剂也不会流向热侧散热器24。因此,在该状态下,由于热电模块处于无法执行冷却构件的功能的状态,因此控制成深冻室风扇25不驱动。
在该状态下,如表2所示,如果正在执行冷藏室单独运转且未执行冷冻室除霜运转,则向热电元件施加低电压。
若当前的深冻室温度处于满足温度状态,则无需非要驱动深冻室风扇,因此控制成深冻室风扇25不驱动是理所当然的。因此,如表3所示,若深冻室温度处于满足温度状态,则控制深冻室风扇停止或保持停止状态。
控制部对深冻室风扇的停止时间是否持续了设定时间t1以上进行判断(S140)。在此,设定时间t1可以是60分钟,但不限于此。
若深冻室风扇在深冻室的内部的极低温状态下长时间保持停止状态,则深冻室风扇和旋转轴将会结冰,从而可能会出现即使施加电源也无法进行旋转的现象。因此,在深冻室风扇的停止状态维持设定时间t1以上的情况下,控制部使深冻室风扇以低速进行驱动(S150)。
若经过了设定时间t2,则控制部使深冻室风扇停止(S160),并且判断冰箱电源是否被关闭(S170),由此结束或继续重复执行深冻室风扇驱动算法。
在此,深冻室风扇以低速进行驱动的所述设定时间t2可以是10秒,但不限于此。
另一方面,在判断是否正在执行冷藏室单独运转的步骤(S120)中,若判断为并不是冷藏室单独运转且深冻室温度也未处于满足状态,则执行用于判断冷冻室门是否处于开放状态的过程(S180)。
在此,可以说,并不是冷藏室单独运转是指,处于冷冻室单独运转和同时对冷藏室和冷冻室进行冷却的同时运转中的任意一个状态。
若判断为所述冷冻室门处于开放状态,则转到所述深冻室风扇停止或保持停止状态的步骤(S130)。
在冷冻室门被打开了的状态下,可能会发生通过打开冷冻室的内部或深冻室抽屉来投入食物或取出食物的状况,因此,可以说外部空气渗透到冷冻室或深冻室的可能性较高。因此,若判断为冷冻室门被打开了的状态,则控制成深冻室风扇不驱动。
另外,若判断为冷冻室门被关闭了的状态,则所述控制部对开始执行冷冻室运转之后是否经过了设定时间t3进行判断(S190)。
如果判断为是当前时间点在开始执行冷冻室运转之后并未经过设定时间的状态,则转到所述深冻室风扇停止或保持停止状态的步骤(S130)。
即,可以概括为,在判断为当前的深冻室模式处于开启状态的情况下,若当前的运转条件满足以上说明的步骤S120、步骤S180、步骤S190的条件中的至少一个,则控制部控制冰箱,以转到步骤S130。这理所当然地应当被解释为包括满足步骤S120、步骤S180、步骤S190的所有条件的情况。
另外,所述步骤S180和S190的过程可以被依次执行,但需要明确的是,对执行顺序没有限制。
由于在冷冻室运转的初期,重要的是将冷冻室温度降低到设定温度水平,因此,在预定时间的期间控制成流过冷冻室膨胀阀15的制冷剂集中地与冷冻室冷气进行热交换。
所述设定时间t3可以是90秒,但不限于此。
另外,若判断为在开始执行冷冻室运转之后经过了设定时间t3,则所述控制部判断当前的冷冻室温度是否为满足温度(S200)。
即,可以概括为,在判断当前的深冻室模式为开启状态的情况下,若当前的运转条件不满足以上说明的步骤S120、步骤S180、步骤S190的所有条件,则控制部控制成转到步骤S200。
若判断为冷冻室温度不是满足温度,则使深冻室风扇以低速进行驱动(S220),由此冷冻室温度迅速冷却至图7的(c)所示的满足区域A。
即,在表2中,如果冷冻室的温度属于上限温度区域和不满足温度区域中的任意一个,则以低速驱动深冻室风扇。然而,需要明确的是,如果冷冻室的温度位于不满足温度区域,也可以控制成使深冻室风扇以中速进行驱动,但不限于此。
相反,若判断为冷冻室温度现在位于满足区域,则以中速驱动深冻室风扇(S210),由此使深冻室被冷却至设定温度。
在冷冻室温度为满足温度的情况下,由于冷冻室风扇未被驱动,因此,在冷冻室蒸发器17中可能实质上并没有发生热交换。因此,优选地,增加深冻室风扇的旋转速度,使得流过所述热侧散热器24的制冷剂与所述深冻室的冷气进行热交换,由此将深冻室温度迅速冷却到设定温度。
另一方面,在深冻室风扇以低速或中速进行驱动的期间,持续地判断深冻室温度是否进入到满足区域。即,安装于深冻模块的正面并暴露在深冻室的冷气中的深冻室温度传感器(未图示)持续地检测深冻室的温度,并且将检测结果发送到控制部。
所述控制部基于所接收到的深冻室温度检测值而判断深冻室温度是否进入到满足区域A(S230)。
若判断为深冻室温度未处于满足状态,则返回到用于判断冷冻室门是否被打开的步骤(S180),然后重复执行之后的过程。
然而,需要明确的是,本发明不限于返回到步骤S180,并且可以控制成返回到步骤S120、S190以及S200中的任意一个步骤。
在此,在深冻室风扇以低速或中速进行驱动的期间,可能会发生用户打开冷冻室门的情况,在该情况下,需要立即中止深冻室风扇的驱动。因此,在深冻室风扇正在驱动,并且深冻室温度不位于满足区域的情况下,需要通过控制部持续地或周期性地对冷冻室门是否被打开进行检测。
若判断为深冻室温度下降到满足区域,则控制成所述深冻室风扇以低速进行驱动(S240)。
如果在深冻室温度处于不满足状态下也以低速进行驱动,则继续保持低速运转,如果以中速以上进行驱动,则速度变更为低速。
如果在深冻室温度处于满足区域的状态下判断为深冻室风扇的低速驱动时间经过了设定时间t4(S250),则控制成转到停止深冻室风扇的步骤(S130)。重复执行用于判断深冻室风扇的停止时间是否超过了设定时间t1的步骤。所述设定时间t4可以是90秒,但不限于此。
在此,即使在深冻室温度进入到满足区域内之后,也在设定时间t4的期间继续驱动深冻室风扇的原因如下。详细地,即使深冻室冷却运转结束而切断了向热电元件21供应的电源,所述模块20的冷侧散热器22也在预定时间内保持深冻室温度以下的状态,因此可以说是,为了最大限度地将残留在冷侧散热器22的冷气供应为深冻室的冷气。
换言之,即使在切断了向热电元件供应的电源之后,在冷侧散热器22的温度保持低于深冻室温度的状态的期间,也使深冻室的冷气与冷侧散热器22进行热交换,由此使冷侧散热器22从深冻室的冷气吸收更多的热量。
如上所述,若最大限度地应用留在冷侧散热器22中的残留冷气,则能够获得增加热电模块的冷却能力和效率的效果。
然而,若深冻室温度进入到满足温度区域,则可以不执行额外驱动深冻室风扇的步骤S240和S250,而是直接转到用于停止深冻室风扇的步骤S130。
作为另一例,在判断为当前的深冻室模式处于开启状态的情况下,若当前的运转条件不满足以上说明的步骤S120、步骤S180、步骤S190的所有条件,则控制部也可以无条件地控制成深冻室风扇以特定速度进行驱动,而不是单独地判断是否满足冷冻室温度。在此,需要明确的是,特定速度可以包括除了低速和中速以外的其他速度。
作为另一个实施例,只要不满足步骤S120、S180以及S190中的至少任意一个,也可以直接转到步骤S200,或者转到用于使深冻室风扇以所述特定速度进行旋转的步骤。

Claims (20)

1.一种冰箱的控制方法,其中,所述冰箱包括:
冷藏室;
冷冻室,与所述冷藏室分隔;
深冻室,容纳于所述冷冻室的内部并与所述冷冻室分隔;
热电模块,设置成将所述深冻室的温度冷却至低于冷冻室温度的温度;
温度传感器,用于检测所述深冻室的内部的温度;
深冻室风扇,使所述深冻室的内部空气强制流动;以及
控制部,用于控制所述热电模块和所述深冻室风扇的驱动,
所述控制方法的特征在于,
若深冻室模式处于开启状态,则控制成根据所述冰箱的运转模式而向所述热电模块施加低电压、中电压、高电压以及反向电压中的任意一种电压,
若判断为所述深冻室的温度位于满足温度区域,则所述控制部控制成向所述热电模块施加低电压。
2.根据权利要求1所述的冰箱的控制方法,其特征在于,
若所述深冻室的温度进入到满足温度区域,则控制成所述深冻室风扇以低速驱动设定时间之后停止。
3.根据权利要求1所述的冰箱的控制方法,其特征在于,
若开始执行冷冻室除霜运转,则向所述热电模块施加反向电压,使得冷冻室除霜运转和深冻室除霜运转一起执行。
4.根据权利要求1所述的冰箱的控制方法,其特征在于,
若判断为当前的冰箱处于同时运转模式,则根据所述深冻室的温度将施加于所述热电模块的电压设定成不同。
5.根据权利要求4所述的冰箱的控制方法,其特征在于,
若判断为所述深冻室的温度位于满足温度区域内,则向所述热电模块施加低电压,
若判断为所述深冻室的温度位于满足温度区域外,则向所述热电模块施加中电压。
6.根据权利要求1所述的冰箱的控制方法,其特征在于,
若判断为当前的冰箱处于冷藏室单独运转模式,则向所述热电模块施加低电压。
7.根据权利要求6所述的冰箱的控制方法,其特征在于,
在所述冷藏室单独运转模式下,控制成所述深冻室风扇停止或保持停止状态。
8.根据权利要求1所述的冰箱的控制方法,其特征在于,
若判断为当前的冰箱处于冷冻室单独运转模式,并且所述深冻室温度为不满足温度区域以上的温度,
则根据所述冷冻室的温度和室内温度中的至少任意一个温度而将施加于所述热电模块的电压设定成不同。
9.根据权利要求8所述的冰箱的控制方法,其特征在于,
在所述冷冻室单独运转模式下,若判断为所述冷冻室的温度位于上限温度区域,则向所述热电模块施加低电压。
10.根据权利要求9所述的冰箱的控制方法,其特征在于,
若判断为所述冷冻室的温度位于不满足温度区域,则向所述热电模块施加中电压。
11.根据权利要求10所述的冰箱的控制方法,其特征在于,
若判断为所述冷冻室的温度位于上限温度区域或不满足温度区域,则控制成所述深冻室风扇以低速驱动。
12.根据权利要求9所述的冰箱的控制方法,其特征在于,
若判断为所述冷冻室的温度位于满足温度区域,则向所述热电模块施加高电压。
13.根据权利要求12所述的冰箱的控制方法,其特征在于,
若判断为所述冷冻室的温度位于满足温度区域,则控制成所述深冻室风扇以中速驱动。
14.一种冰箱的控制方法,所述冰箱包括:
冷藏室;
冷冻室,与所述冷藏室分隔;
深冻室,容纳于所述冷冻室的内部并与所述冷冻室分隔;
温度传感器,用于检测所述深冻室的内部的温度;
深冻室风扇,使所述深冻室的内部空气强制流动;
热电模块,设置成将所述深冻室的温度冷却至低于冷冻室温度的温度,所述热电模块包括:热电元件,具备面向所述深冻室的吸热面和定义为所述吸热面的相反面的发热面;冷侧散热器,与所述吸热面接触并放置于所述深冻室的一侧;热侧散热器,与所述发热面接触;以及
控制部,若用于冷却所述深冻室的深冻室冷却运转和用于去除生成在所述热电模块的霜或冰的深冻室除霜运转发生冲突,则控制成优先执行深冻室除霜运转,并且中断深冻室冷却运转,
所述控制方法的特征在于,
在深冻室模式处于关闭状态下,若所述深冻室的温度位于以用于所述冷冻室的第二等级温度(N2)为基准划分的不满足温度区域,则控制成所述深冻室风扇驱动,以降低所述深冻室的温度,
若所述深冻室的温度进入到以所述第二等级温度为基准划分的满足温度区域,则控制成所述深冻室风扇停止,
在深冻室模式处于开启状态下,当满足所述深冻室的温度位于以低于所述第二等级温度(N2)的第三等级温度(N3)为基准划分的不满足温度区域的情况、和冷冻室的温度位于以所述第二等级温度为基准划分的满足温度区域的情况中的至少一个情况时,控制成向所述热电模块施加正向电压(VH),以降低所述深冻室的温度,其中,所述正向电压(VH)>0。
15.根据权利要求14所述的冰箱的控制方法,其特征在于,
在深冻室模式处于开启状态下,若所述深冻室的温度位于以所述第三等级温度为基准划分的满足温度区域,则控制成向所述热电模块施加正向电压(VL),以延迟所述深冻室的温度的上升,其中,所述正向电压(VH)>所述正向电压(VL)>0。
16.根据权利要求14所述的冰箱的控制方法,其特征在于,
若满足用于投入所述深冻室除霜运转的条件,则切断施加于所述热电模块的正向电压,并且控制成在所述深冻室风扇的驱动停止的状态下向所述热电模块施加反向电压(-VH)。
17.根据权利要求15所述的冰箱的控制方法,其中,
所述正向电压(VL)包括最小绝热负荷电压(Va)以下的电压值,使得与所述深冻室的绝热负荷相对应的冷却能力以下的冷却能力从所述热电模块供应到所述深冻室,以降低施加于所述热电模块的消耗功率,
所述正向电压(VH)包括大于所述正向电压(VL)且小于最大绝热负荷电压(Va1)的范围内的电压值,使得比与所述深冻室的绝热负荷相对应的冷却能力更大的冷却能力从所述热电模块供应到所述深冻室。
18.根据权利要求15所述的冰箱的控制方法,其中,
所述正向电压(VH)包括热电模块的基于电压变化的冷却能力变化率
Figure FDA0003227135390000041
为0的冷却能力临界电压(Vb)以下的电压值,使得剩余电压不施加于所述热电模块。
19.根据权利要求15所述的冰箱的控制方法,其中,
所述正向电压(VH)包括热电模块的基于电压变化的效率变化率
Figure FDA0003227135390000042
为0的效率临界电压(Vc)范围的电压值,以能够提高所述热电元件的效率和冷却能力。
20.根据权利要求15所述的冰箱的控制方法,其中,
所述正向电压(VH)包括深冻室温度变化率
Figure FDA0003227135390000043
为设定值以下或小于设定值的温度临界电压(Vd)以下的电压值,以防止施加不再对所述深冻室的内部温度变化产生影响的不必要的电压。
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