CN115143685A - 化霜控制方法及制冷设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种化霜控制方法及制冷设备，化霜控制方法包括步骤：根据化霜温度的变化预设多个化霜阶段，每个化霜阶段设有对应的控制逻辑；开启化霜模式并获取化霜加热器当前所处的化霜阶段；根据对应的控制逻辑控制化霜加热器和位于化霜加热器下方的用于加快热量传递的风机的工作状态。本发明提出的化霜控制方法根据化霜温度将整个化霜周期划分为多个连续的化霜阶段，并根据每个化霜阶段的具体情形设置对应的控制逻辑，使每个化霜阶段能充分高效地进行化霜、节省能耗、缩短化霜时间。同时，本方案还利用风机使化霜加热器产生的热量加速上升，从而使热量在整个蒸发器中均匀分布，防止热量堆积在蒸发器的底部造成顶部霜层未化。

Description

化霜控制方法及制冷设备

技术领域

本发明涉及化霜领域，特别是涉及一种化霜控制方法及制冷设备。

背景技术

目前家用电冰箱大多采用电加热式的化霜方法，即在蒸发器下方布置化霜加热器，根据冰箱程序开启加热器电加热进入化霜，通过热传导、对流及辐射传递热量，进而融化蒸发器的霜层。最后根据化霜传感器温度、化霜加热器工作时间与次数等判断退出化霜逻辑。但是，此种化霜方法存在以下缺点：

第一，在化霜初期时，由于化霜加热器在蒸发器下部，蒸发器上部的霜层需通过热气自然上升的方法进行化霜，考虑到整体的化霜过程，为避免长时间加热导致箱胆过热变形及温度过高引起冷媒爆炸或燃烧，目前加热器功率设计偏适中，热气上升较慢，导致化霜时间过长、耗能增加；

第二，化霜中后期，蒸发器上部霜层还未化完，而下部热量过剩及上部热量不足，此时加热器需继续加热，易造成热量通过下部回风口等处往冷冻间室外溢，这会造成无效耗电量和间室较大的温度波动。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中冰箱的化霜方法化霜时间长且能耗高的技术问题，提出一种化霜控制方法及制冷设备。

本发明采用的技术方案是：

本发明提出了一种化霜控制方法及制冷设备，其中化霜控制方法包括步骤：

根据化霜温度的变化预设多个化霜阶段，每个所述化霜阶段设有对应的控制逻辑；

开启化霜模式并获取化霜加热器当前所处的所述化霜阶段；

根据对应的所述控制逻辑控制所述化霜加热器和位于所述化霜加热器下方的用于加快热量传递的风机的工作状态。

进一步的，单个化霜周期设置有多个连续的所述化霜阶段，所述化霜阶段包括化霜初期、化霜中期和化霜后期，每个所述化霜阶段设有对应的加热电压，随着所述化霜阶段的后移所述加热电压递减。

在一实施例中，每个所述化霜阶段对应的所述化霜加热器的工作次数不同，根据所述化霜加热器的工作次数判断所述化霜加热器当前所处的所述化霜阶段。

进一步的，所述化霜初期对应的控制逻辑为：

所述化霜加热器以第一加热电压进行加热化霜，记录所述化霜加热器以所述第一加热电压进行加热的加热时长；

当所述加热时长大于等于第一预设时长和/或所述化霜温度大于等于第一化霜温度时，记录所述化霜加热器的工作次数，所述化霜初期结束并进入所述化霜中期。

进一步的，所述化霜中期对应的控制逻辑为：

所述化霜加热器以第二加热电压进行加热化霜，所述风机以第一转速开始转动，记录所述化霜加热器以所述第二加热电压进行加热的加热时长和所述风机转动的总时长；

当所述加热时长大于等于第二预设时长和/或所述化霜温度大于等于第二化霜温度时，记录所述化霜加热器的工作次数，所述化霜中期结束并进入所述化霜后期。

进一步的，所述化霜后期对应的控制逻辑为：

所述化霜加热器以第三加热电压进行加热化霜，所述风机以第二转速转动，记录所述化霜加热器以所述第三加热电压进行加热的加热时长和所述风机转动的总时长；

判断所述风机是否达到预设停机条件，若是所述风机停止转动，若否所述风机继续转动；

当所述加热时长大于等于第三预设时长和/或所述化霜温度大于等于第三化霜温度时，记录所述化霜加热器的工作次数，所述化霜加热器停止加热化霜，所述化霜后期结束、进入制冷周期并清除记录的所述化霜加热器的工作次数。

进一步的，判断所述风机是否达到预设停机条件包括步骤：当所述总时长大于等于第四预设时长和/或蒸发器所制冷的间室的温差大于等于预设温差时，所述风机达到预设停机条件。

进一步的，与所述化霜初期对应的第一化霜温度、与所述化霜中期对应的第二化霜温度、与所述化霜后期对应的第三化霜温度依次递增，与所述化霜中期对应的第一转速大于所述与所述化霜后期对应的第二转速。

制冷设备，包括间室、为所述间室制冷的蒸发器、进行加热化霜的化霜加热器、设置在所述化霜加热器下方的用于加快热量传递的风机，使用上文所述的化霜控制方法进行化霜。

制冷设备，还包括测量所述化霜温度的化霜传感器、测量所述间室温度的间室传感器。

所述制冷设备包括冰箱或冰柜。

与现有技术比较，本发明提出的化霜控制方法根据化霜温度将整个化霜周期划分为多个连续的化霜阶段，并根据每个化霜阶段的具体情形设置对应的控制逻辑，使每个化霜阶段能充分高效地进行化霜、节省能耗、缩短化霜时间。同时，相比现有技术中单一的利用化霜加热器进行化霜加热的方法，本方案还利用风机使化霜加热器产生的热量加速上升，从而使热量在整个蒸发器中均匀分布，防止热量堆积在蒸发器的底部造成顶部霜层未化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中冰箱的结构正视图；

图2为本发明实施例中冰箱的结构侧视图；

图3为本发明另一实施例中箱体的结构正视图；

图4为本发明另一实施例中箱体的结构侧视图

图5为本发明提出的化霜控制方法的流程图；

图6为化霜加热器在单个化霜周期内的加热电压的连续变化；

1、蒸发器；2、风机；3、化霜加热器；4、化霜传感器；5、冷冻间室；6、回风口；7、出风口；8、间室传感器；9、第二风机。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

目前家用电冰箱大多采用电加热式的化霜方法，即在蒸发器下方布置化霜加热器，根据冰箱程序开启加热器电加热进入化霜，通过热传导、对流及辐射传递热量，进而融化蒸发器的霜层。最后根据化霜传感器温度、化霜加热器工作时间与次数等判断退出化霜逻辑。但是，此种化霜方法存在以下缺点：

第一，在化霜初期时，由于化霜加热器在蒸发器下部，蒸发器上部的霜层需通过热气自然上升的方法进行化霜，考虑到整体的化霜过程，为避免长时间加热导致箱胆过热变形及温度过高引起冷媒爆炸或燃烧，目前加热器功率设计偏适中，热气上升较慢，导致化霜时间过长、耗能增加；

第二，化霜中期和化霜后期时，蒸发器上部霜层还未化完，而下部热量过剩及上部热量不足，此时加热器需继续加热，易造成热量通过下部回风口等处往冷冻间室外溢，这会造成无效耗电量和间室较大的温度波动。

因此，为了解决现有技术中的化霜方法存在化霜时间长、耗能高、化霜效果不佳的问题，本发明提出一种化霜控制方法，包括步骤：

根据化霜温度的变化预设多个化霜阶段，每个化霜阶段设有对应的控制逻辑；

开启化霜模式并获取化霜加热器当前所处的化霜阶段；

根据化霜加热器当前所处的化霜阶段所对应的控制逻辑控制化霜加热器和位于化霜加热器下方的用于加快热量传递的风机的工作状态。

综上可知，本发明提出的化霜控制方法根据化霜温度将整个化霜周期划分为多个连续的化霜阶段，并根据每个化霜阶段的具体情形设置对应的控制逻辑，使每个化霜阶段能充分高效地进行化霜、节省能耗、缩短化霜时间。同时，相比现有技术中单一的利用化霜加热器进行化霜加热的方法，本方案还利用风机使化霜加热器产生的热量加速上升，从而使热量在整个蒸发器中均匀分布，防止热量堆积在蒸发器的底部造成顶部霜层未化。

下面以冰箱化霜为例，并结合流程图详细说明本发明提出的化霜控制方法。

对应本发明的化霜控制方法本发明提出一种制冷设备，该制冷设备包括间室、为间室制冷的蒸发器、进行加热化霜的化霜加热器、设置在化霜加热器下方的用于加快热量传递的风机、测量化霜温度的化霜传感器、测量间室温度的间室传感器，且该制冷设备使用本发明提出的化霜控制方法进行化霜。具体的，该制冷设备包括冰箱和冰柜。

以该制冷设备具体为冰箱为例，如图1-图4所示，冰箱冷冻间室5旁设有相邻的腔室，腔室内设置的蒸发器1为冷冻间室制冷，蒸发器1顶部的上方(图1和图2所示)或者蒸发器1外侧的中上段(图3和图4所示)设有第二风机9，冷冻间室5上设有回风口6和出风口7，第二风机9使冷空气快速从回风口6进入冷冻间室5内部，冷冻间室内的冷空气吸收热量后再从出风口7进入蒸发器所在的腔室，进行换热后再次进入冷冻间室内，循环流动不断为冷冻间室制冷。因为蒸发器在制冷过程中会在表面结有霜层，霜层的存在影响蒸发器的制冷效果且蒸发器也不能在冰箱工作的过程中不间歇的制冷，所以在冰箱的工作过程中是制冷周期和化霜周期交替进行的，一个制冷周期结束就会进入一个化霜周期，化霜周期结束后又会进入制冷周期，依次交替进行。为了达到高效且低能化霜的目的，在蒸发器1的底部设有化霜加热器3，化霜加热器通过电加热产生热量让蒸发器表面所结的霜层融化，同时在化霜加热器3的下方设有风机2，该风机能使化霜加热器产生的热量加速向上传递，从而使热量在整个蒸发器中均匀分布的，达到均匀化霜的效果。同时，为了实时监测化霜过程以及根据化霜的具体情况有针对性的采取化霜控制，在蒸发器1上设有测量化霜温度的化霜传感器4，冷冻间室5内也设有测量冷冻间室温度的间室传感器8。

下面以图1-图4所示的实施例中的冰箱化霜为例，结合图5详细解释本发明所提出的化霜控制方法。

首先，在化霜模式启动之前，经过反复的实验按照化霜温度的变化将单个化霜周期划分为多个连接的化霜阶段，在本实施例中以大小依次递增的第一化霜温度、第二化霜温度、第三化霜温度将整个化霜周期划分为三个连续化霜初期、化霜中期和化霜后期。第一化霜温度对应着化霜初期的化霜最大温度，即当化霜温度大于等于第一化霜温度时化霜初期就已经结束了，立即进入化霜中期。第二化霜温度对应着化霜中期的化霜最大温度，即当化霜温度大于等于第二化霜温度时化霜中期就已经结束了，立即进入化霜后期。第三化霜温度对应着化霜后期的化霜最大温度，即当化霜温度大于等于第三化霜温度时化霜后期就结束了，整个化霜周期就已经完成了，下面会进入制冷周期。此外，每个化霜阶段都对应有一个加热电压，且随着化霜阶段的进行、后移加热电压递减。在本实施例中，如图6所示，化霜初期时化霜加热器的加热电压为第一加热电压，化霜中期时化霜加热器的加热电压为第二加热电压，化霜后期时化霜加热器的加热电压为第三加热电压，第一加热电压大于第二加热电压，第二加热电压大于第三加热电压。

当冰箱通电后，冰箱会按照与用户的设定所对应的功能逻辑运行，根据冰箱出厂设置的化霜条件(比如根据压缩机累积工作时长、冰箱通电时长、蒸发器进出口温度差或红外传感器检测到的蒸发器表面霜层厚度等等)判断化霜模式是否开启，若是压缩机停机且化霜加热器上电，冰箱开始化霜，若未达到化霜条件则继续按照用户设定的逻辑运行。

当化霜模式开启后，记录此时间室传感器的温度数值，然后通过读取冰箱的存储器中化霜加热器的工作次数来获取当前化霜加热器所处的化霜阶段。因为化霜初期完成后，存储器中会记录该化霜周期中化霜加热器的工作次数C为1；当化霜中期完成后，存储器中会记录该化霜周期中化霜加热器的工作次数C为2；当化霜后期完成后存储器中会记录该化霜周期中化霜加热器的工作次数C为3，且当整个化霜周期完成之后、进入制冷周期之前存储器中记录的上个化霜周期中的化霜加热器的工作次数会清零，所以在本方案中可以通过读取化霜加热器的工作次数C来判断当前化霜加热器所处的化霜阶段。之所以要判断化霜加热器所处的化霜阶段，而不是不加判断直接进入化霜初期是因为存在化霜过程中意外断电造成化霜终止的情况，若是掉电时间较短再次开启化霜模式便无需从化霜初期进行化霜，这样会造成不必要的耗能，而现有的存储器所记录的数据不会因为断电而丢失，所以通过读取化霜加热器的工作次数C判断化霜加热器所处的化霜阶段是合理且有必要的。同时，在其他实施例中也可以通过其他方式来获取化霜加热器所处的状态，比如通过检测化霜温度处于哪个化霜阶段、检测霜层的厚度判断所处的化霜阶段等。

当化霜加热器的工作次数C等于0时，开启化霜加热器进行化霜加热且化霜加热器的加热电压为第一加热电压，记录化霜加热器以第一加热电压加热的加热时长；然后判断加热时长是否大于等于第一预设时长以及判断化霜传感器测量的化霜温度是否大于等于第一化霜温度，若是有一个判断条件成立则化霜初期结束并记录化霜加热器的工作次数C为1(即当加热时长大于等于第一预设时长和/或化霜传感器测量的化霜温度大于等于第一化霜温度时化霜初期结束并记录化霜加热器的工作次数C为1)，然后进入化霜中期。在本发明中不是通过单一判断化霜温度是否大于等于第一化霜温度来判断化霜初期是否结束的，而是同时要将化霜加热器的加热时长考虑在内，因为可能存在化霜传感器损坏失灵的情况，此时若仅根据化霜温度来判断则会导致化霜加热器一直加热，进而导致安全事故的发生。

当化霜加热器的工作次数C为1时，开启化霜加热器进行化霜加热且化霜加热器的加热电压为第二加热电压，开启化霜加热器底部的风机以第一转速转动，并记录化霜加热器以第二加热电压加热的加热时长和风机转动的总时长；然后判断加热时长是否大于等于第二预设时长以及判断化霜传感器测量的化霜温度是否大于等于第二化霜温度，若是有一个判断条件成立则化霜中期结束并记录化霜加热器的工作次数C为2(即当加热时长大于等于第二预设时长和/或化霜传感器测量的化霜温度大于等于第二化霜温度时化霜中期结束并记录化霜加热器的工作次数C为2)，然后进入化霜后期。

当化霜加热器的工作次数C为2时，开启化霜加热器进行化霜加热且化霜加热器的加热电压为第三加热电压，开启化霜加热器底部的风机以第二转速转动，并记录化霜加热器以第三加热电压加热的加热时长以及风机转动的总时长；然后判断加热时长是否大于等于第三预设时长以及判断化霜传感器测量的化霜温度是否大于等于第三化霜温度，若是有一个判断条件成立则记录化霜加热器的工作次数C为3且化霜加热器停止加热(即当加热时长大于等于第三预设时长和/或化霜传感器测量的化霜温度大于等于第三化霜温度时化霜中期结束并记录化霜加热器的工作次数C为3)；然后判断风机是否达到预设停机条件，若是则风机停止转动，此时整个化霜周期完成结束接下来进入制冷周期，存储器中记录的化霜加热器的工作次数清零整个化霜周期结束，等待制冷周期完成后进入化霜周期再重复上述的操作步骤。具体的，判断风机是否达到预设停机条件包括步骤：判断风机转动的总时长是否大于等于第四预设时长以及判断冷冻间室的温差是否大于等于预设温差，若是有一个判断条件成立则风机停止转动(即当总时长大于等于第四预设时长和/或冷冻间室的温差大于等于预设温差时，风机停止转动)。

在本实施例中，在化霜后期出于安全考虑是先判断化霜加热器是否停止工作再判断风机是否停止工作，但是两者判断的顺序是不冲突的，可以先判断风机是否停止工作再判断化霜加热器是否停止工作，也可以同时判断风机是否停止工作和化霜加热器是否停止工作。

在本实施例中，第一加热电压为化霜加热器的额定电压，第二加热电压为化霜加热器额定电压的70％，第三加热电压为化霜加热器额定电压的30％，且第四预设时长大于第二预设时长，上文所提出的风机转动的总时长是指从风机开始转动进行记录的，比如若化霜模式开启时直接进入了化霜中期，则记录从风机开启到化霜后期停止时的总时长，若化霜模式开启是直接进入了化霜后期，则只需记录化霜后期中风机转动的总时长。且风机的第一转速大于第二转速，加热电压的大小、与不同大小的加热电压对应的加热时长、风机的转速和转动总时长都是在前期研发阶段根据蒸发器的功率、能耗，冰箱的负载、功能等等参数综合计算并通过实验验证得出的。

此外，本发明还提出一种制冷设备，该制冷设备包括间室、为间室制冷的蒸发器、进行加热化霜的化霜加热器、设置在化霜加热器下方的用于加快热量传递的风机、测量化霜温度的化霜传感器、测量间室温度的间室传感器，且该制冷设备使用本发明提出的化霜控制方法进行化霜，该制冷设备包括冰箱和冰柜。

综上可知，本发明提出的化霜控制方法采用可变电压分段式化霜，通过调节化霜过程中的加热电压来调节化霜加热器的加热功率。在化霜初期采用较大加热功率加速化霜，化霜中后期结合风机加快传递热量，缩短化霜总时间，解决化霜时间过长问题。具体的，在化霜中后期开启通过在蒸发器底部增加风机，加快热量的传递，使热量均匀分配，将底部多余的热量送到蒸发器的上部融化霜层，解决化霜中后期因传热较慢使蒸发器上部霜层未化，但化霜加热器还得继续加热导致的温差过大问题。

因此，本发明通过减小化霜中后期化霜加热器功率与风机加速传热缩短化霜时长结合，解决化霜期间的耗电量过高问题，也解决了化霜期间加热器长时间以单一大功率加热，造成局部温升过高导致箱胆及塑料组件变形的问题。同时，本发明还通过充分利用下部多余热量与监控间温度，减少化霜过程中间室温度的波动，有效解决化霜间室温升过高问题。

Claims (11)

1.化霜控制方法，其特征在于，包括步骤：

根据化霜温度的变化预设多个化霜阶段，每个所述化霜阶段设有对应的控制逻辑；

开启化霜模式并获取化霜加热器当前所处的所述化霜阶段；

根据对应的所述控制逻辑控制所述化霜加热器和位于所述化霜加热器下方的用于加快热量传递的风机的工作状态。

2.如权利要求1所述的化霜控制方法，其特征在于，单个化霜周期设置有多个连续的所述化霜阶段，所述化霜阶段包括化霜初期、化霜中期和化霜后期，每个所述化霜阶段设有对应的加热电压，随着所述化霜阶段的后移所述加热电压递减。

3.如权利要求1所述的化霜控制方法，其特征在于，每个所述化霜阶段对应的所述化霜加热器的工作次数不同，根据所述化霜加热器的工作次数判断所述化霜加热器当前所处的所述化霜阶段。

4.如权利要求2所述的化霜控制方法，其特征在于，所述化霜初期对应的控制逻辑为：

所述化霜加热器以第一加热电压进行加热化霜，记录所述化霜加热器以所述第一加热电压进行加热的加热时长；

当所述加热时长大于等于第一预设时长和/或所述化霜温度大于等于第一化霜温度时，记录所述化霜加热器的工作次数，所述化霜初期结束并进入所述化霜中期。

5.如权利要求2所述的化霜控制方法，其特征在于，所述化霜中期对应的控制逻辑为：

所述化霜加热器以第二加热电压进行加热化霜，所述风机以第一转速开始转动，记录所述化霜加热器以所述第二加热电压进行加热的加热时长和所述风机转动的总时长；

当所述加热时长大于等于第二预设时长和/或所述化霜温度大于等于第二化霜温度时，记录所述化霜加热器的工作次数，所述化霜中期结束并进入所述化霜后期。

6.如权利要求2所述的化霜控制方法，其特征在于，所述化霜后期对应的控制逻辑为：

所述化霜加热器以第三加热电压进行加热化霜，所述风机以第二转速转动，记录所述化霜加热器以所述第三加热电压进行加热的加热时长和所述风机转动的总时长；

判断所述风机是否达到预设停机条件，若是所述风机停止转动，若否所述风机继续转动；

当所述加热时长大于等于第三预设时长和/或所述化霜温度大于等于第三化霜温度时，记录所述化霜加热器的工作次数，所述化霜加热器停止加热化霜，所述化霜后期结束、进入制冷周期并清除记录的所述化霜加热器的工作次数。

7.如权利要求6所述的化霜控制方法，其特征在于，判断所述风机是否达到预设停机条件包括步骤：当所述总时长大于等于第四预设时长和/或蒸发器所制冷的间室的温差大于等于预设温差时，所述风机达到预设停机条件。

8.如权利要求2所述的化霜控制方法，其特征在于，与所述化霜初期对应的第一化霜温度、与所述化霜中期对应的第二化霜温度、与所述化霜后期对应的第三化霜温度依次递增，与所述化霜中期对应的第一转速大于所述与所述化霜后期对应的第二转速。

9.制冷设备，包括间室、为所述间室制冷的蒸发器、进行加热化霜的化霜加热器、设置在所述化霜加热器下方的用于加快热量传递的风机，其特征在于，使用如权利要求1-8任意一项所述的化霜控制方法进行化霜。

10.如权利要求9所述的制冷设备，其特征在于，还包括测量所述化霜温度的化霜传感器、测量所述间室温度的间室传感器。

11.如权利要求9所述的制冷设备，其特征在于，所述制冷设备包括冰箱或冰柜。

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