CN1206456A - 结霜检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种结霜检测装置,是使用利用检测用热敏元件和补偿用热敏元件,根据其温度差检测结霜量的结霜检测器的结霜检测装置,由以下各部分组成:由检测用热敏元件(1a)和补偿用热敏元件(1b)组成的结霜检测器(1),把该结霜检测器(1)的输出信号放大的放大电路(2),将放大电路(2)的输出电压与设定电平进行比较的比较电路(3),检测压缩机和冷却风扇(4)的运转状态的工作检测电路(5),和根据工作检测电路(5)和比较电路(3)的输出电压判别有无结霜量的判定电路(6),只有当压缩机和冷却风扇都工作时才接受来自比较电路(3)的输出以检测结霜量。

Description

结霜检测装置
[发明所属的技术领域]
本发明涉及各种产业机械或冷却器的结霜检测装置。
[现有技术]
安装在冰柜冰箱中的热交换器的冷却风扇表面结霜后使机器的冷却效率降低，如果不作处理继续运行，则耗能效率显著降低，这不仅是不经济的而且会成为故障的原因。因此，在家庭用的冰箱中一般采用的除霜方法是，检测出冰箱的箱内温度使压缩机ON-OFF，同时用计时器使得冷却动作进行一定时间，当其累计时间达到所规定的时间时，切换成加热器工作进行除霜，除霜运转终了后再经过一定时间使加热器的通电结束。
这种方法，开始除霜能用时间控制，但是结霜状态因冰箱的环境温度、湿度、冰箱门的开闭频率、冰箱内存放物品的状态，比如温度、蒸发量、热容量等等各不相同，所以单单靠时间是不能控制的。另外，因为这种方法不是检测实际的结霜状态，所以有时并未结霜却进行除霜工作，又有时已是过结霜状态却不进行除霜工作，结果是进行能量效率低的不良冷却运行。
为克服现有的这种除霜方法的缺点，虽然也开发出各种结霜检测方法，然而在误动作和检测精度等各方面还有许多实际问题。图6所示是在日本特开平2-115678号公报上公开的例子：为了在冰箱、冰柜使用而提案的结霜结露检测装置的一例。
这个结霜结露检测装置是相邻地设置一对热敏元件R1和R2，各自设有电流供给源。对热敏元件R1和R2中的一个热敏元件使其为在空气中因自己发热而使温度上升的发热电流源；对另一个热敏元件使其为比较基准电源，它可以无视其温度上升。使从发热电流源接受电流供给的热敏元件总保持在比从比较基准电流源接受电流供给的另一个热敏元件高的温度。
于是，这样预先使彼此有着温度差的上述一对热敏元件上，如果产生结霜或结露，因为这样的固体和液体比空气的热传导率大，故具有高温的热敏元件，通过结在其表面的霜或露产生热发散作用。因为这种热发散作用使热敏元件的温度下降，结果与另一个具有一定温度的热敏元件的温度差减小。把这个温度差在运算电路中求出再与预先设定值进行比较，如果比基准值小时就判定为处于结霜结露状态。
[发明要解决的课题]
如果想把现有的结霜结露检测装置应用于冰柜冰箱，仍有如下的缺点。在家庭用的冰柜冰箱中，在一般冷却运转时是压缩机和冷却风扇同时工作的方式。其结霜结露检测装置如图7(a)所示，结霜结露检测器10是由热敏元件10a和10b的串联电路而构成的，其输出电压Va输入到放大电路11中，放大电路的输出电压V1输入到比较电路12中。来自电平设定电路13的基准电压Vr也输入到比较电路12中。如图7(b)所示，在冰箱内设置了温度传感器，用该传感器检测箱内温度，为使冰箱温度保持一定，压缩机反复进行ON-OFF动作。但是，在通常的使用状态下总是如压缩机的时序图那样做一定的反复动作。压缩机在t1时刻运转开始，经过一定时间，冷却器和结霜结露检测装置的热敏元件上结了霜，同时热敏元件R1与R2之间的温度差缩小，放大电路2的输出电压V1的电平慢慢低下去。
但是，在结霜检测器上的霜未充分成长的状态下，压缩机和冷却风扇又停止时，即在图7(b)所示的ts时刻，信号电压V1未降到比较器12的设定电平Vr以下而压缩机和冷却风扇停止时，与热敏元件R1，R2的温度差对应的输出电压V1又返回到初始值的状态，如图示的tc时刻。其结果就是因为信号电压V1处于设定电平Vr以下，信号电压V2被输出。即现有的结霜检测装置的缺点是，尽管不是结霜运转状态也检测出结霜而变为除霜状态。如此，其缺点是当压缩机和冷却风扇工作时虽然能正常动作，但压缩机和冷却风扇停止时就不能正常动作。
鉴于上述的问题，本发明的目的就在于提供一种结霜检测装置，它使用了应用检测用热敏元件和补偿用热敏元件，由它们的温度差检测出结霜量的结霜检测器。
另外，本发明的目的在于提供一种结霜检测装置，它不产生依存于压缩机和冷却风扇的工作的误动作。
[解决课题的方案]
本发明为了达到上述目的，其技术方案1的结霜检测装置的特征是：具有由检测用热敏元件和补偿用热敏元件构成的结霜检测器，把上述结霜检测器的输出信号放大的放大电路，把上述放大电路的输出电压与设定电平进行比较的比较电路，检测压缩机和冷却风扇运转状态的工作检测电路，和依据上述工作检测电路和上述比较电路的输出电压判别有无结霜的判定电路；依靠工作检测电路监视压缩机和冷却风扇的运转状态，同时根据判定电路的输出检测出结霜。
再有，本发明技术方案2的结霜检测装置其特点是：具有由检测用热敏元件和补偿用热敏元件构成的结霜检测器，把上述结霜检测器的输出信号放大的放大电路，把上述放大电路的输出电压与设定电平进行比较的比较电路，检测压缩机和冷却风扇运转状态的工作检测电路，依据上述工作检测电路的输出信号而动作的延迟脉冲发生电路，和根据上述延迟脉冲发生电路的脉冲输出信号和上述比较电路的输出电压判别有无结霜的判定电路；它监视着压缩机和冷却风扇的运转状态，根据工作检测电路的动作产生相应的延迟脉冲，根据与此延迟脉冲同步的来自判定电路的输出检测出结霜情况。
还有，本发明技术方案3的结霜检测装置其特点是：具有检测用热敏元件和补偿用热敏元件构成的结霜检测器，把上述结霜检测器的输出信号放大的放大电路，把上述放大电路的输出电压与设定电平进行比较的比较电路，检测压缩机和冷却风扇运转状态的工作检测电路，具有延迟脉冲发生电路，它当上述压缩机和冷却风扇都工作时，根据上述工作检测电路输出的输出信号发生动作，和判定电路，它根据上述脉冲延迟发生电路的脉冲输出信号和上述比较电路的输出电压判别有无结霜；当压缩机和冷却风扇都在工作时，产生与工作检测电路的输出相应的延迟脉冲，同时将判定电路的输出与延迟脉冲同步输出，这样经过所定的时间后检测出结霜量。
[发明的实施形态]
以下参照图面说明本发明涉及的结霜检测装置的实施形态之一。图1所示是表示本发明的结霜检测装置的实施形态之一的电路图。在图中结霜检测装置由下列各部分构成，结霜检测器1，将结霜检测器1的输出信号放大的放大电路2，把根据结霜量设定的设定电平(基准电压)与放大电路2的输出进行比较的比较电路3，电平设定电路8，它产生供给比较电路3的设定电平(基准电平)，工作检测电路5，它检测压缩机和冷却风扇4的工作和停止，和判定电路6，它对应于压缩机和冷却风扇4的工作检测有无结霜。
参照图2说明结霜检测器1，其中2(a)是斜示图，图2(b)是沿X-X线的剖面图。结霜检测器1由检测用热敏元件1a和补偿用热敏元件1b，收纳这些元件的容器11构成，是根据从由这些元件构成的电路中取得的电位差，即据温度差检测结霜量的传感器。
结霜检测器1如图2所示，在有隔壁11a的容器1上设有盖体14，并形成有空间12a，12b，在空间12a中设有缝隙13，检测用热敏元件1a放在空间12a内，补偿用热敏元件1b放到密封空间12b中。检测用热敏元件1a和补偿用热敏元件1b的引线10a和10b通过盖体14引向外部。这个结霜检测器装在冰箱内，当缝隙13上未结霜时，冰箱内的空气通过缝隙13流入，所以检测用热敏元件1a与补偿用热敏元件1b就产生了温度差。但是如果缝隙13因结霜而闭塞，则检测用热敏元件1a与补偿用热敏元件1b处于被空间12a和12b所闭塞的状态，即因物理条相同所以检测用热敏元件1a和补偿用热敏元件1b的电阻相等。结果是各元件的端电压相等，温度差为零。在本发明的结霜检测装置中使用的结霜检测器，就是基于上述的这种工作原理根据两支热敏元件的温度差去检测结霜状态的结霜检测装置。
若更详细地说明，就是结霜检测器如图1所示，检测用热敏元件1a和补偿用热敏元件1b串接在电压源E与地之间，设检测用热敏元件1a与补偿用热敏元件1b的电阻值分别为Ra，Rb，其输出电压Va则如下式：
Va=E·Rb／(Ra+Rb)………(1)
另外，如果温度上升检测用热敏元件1a的电阻值Ra下降，则补偿用热敏元件1b的端电压(1)式表达如下：
Va=E·Rb／[(Ra-△Ra)+Rb]…………(2)
但是补偿用热敏元件1b的电阻值Rb是一定的。E表示外加电压，(Ra-△Ra)表示检测用热敏元件1a的电阻值。
结霜检测器1的输出Va输入到放大电路2中放大，且其输出电压V1输入到比较电路3。另外在比较电路3中还输入有电平设定电路8来的设定电平(基准电压)Vr，输出电压V1与设定电平Vr在比较电路3中被比较。当输出电压V1比设定电平Vr低时，由比较电路3输出的电压V2输入到判定电路6，工作检测电路5根据压缩机4的工作将其输出电压V3同步输出给判定电路6检测出结霜量。
下面，有关本发明结霜检测装置的另一实施形态参照图3予以说明。该图的结霜检测装置由下述各部分构成：结霜检测器1，将结霜检测器1的输出电压Va放大的放大电路2，比较电路3，它将根据应检测结霜量所确定的设定电平(基准电压)Vr和放大电路2的输出电压V1进行比较，工作检测电路5，它检测压缩机和冷却风扇4二者的工作或停止，延迟脉冲发生电路7，它根据工作检测电路5的输出产生延迟脉冲，和判定电路6，它对应于延迟脉冲发生电路7来的延迟脉冲检测有无结霜。
延迟脉冲发生电路7是在工作检测电路处于ON状态后，每经过一定的时间T1就产生延迟脉冲的电路。比较电路3是判别电路，它判别放大电路2的输出电压V1是否超过了设定电平(结霜量)。判定电路6使比较电路3的输出电压V2与延迟脉冲发生电路7来的延迟脉冲同步来检测有无结霜。这个延迟脉冲具有如下作用：当压缩机4在反复进行运转与停止的状态下，因为运转刚开始后不久冷却器没有被充分冷却，放大电路2的输出电压尚不稳定，因此把延迟脉冲发生电路7设在压缩机4的工作检测电路5的后面，从压缩机4运转开始后延迟一定时间(T1)再把脉冲输入到判定电路6中。
接下来，参照图4的时序图说明图3的实施状态中的结霜检测装置的动作。图中的(a)是表示压缩机4的工作的工作波形，(b)表示工作检测电路5的输出波形，(c)表示由脉冲延迟电路7发出的脉冲波形，(d)表示放大电路2的输出波形，(e)表示比较路3的输出波形，(f)表示判定电路6的输出波形。
首先，结霜检测装置安装在冰箱内，冰箱内的压缩机4检测出冰箱内的温度反复进行NO-OFF动作，如果冰箱内温度下降至设定温度时，压缩机4就停止。如该图(a)所示，与压缩机4的动作相对应，如该图(b)所示，与压缩机4的NO-OFF动作连动工作检测电路5能得到脉冲状的输出波形，如图所示是工作检测电路5输出的信号电压V3。如该图的(c)所示，工作检测电路5的输出输入到延迟脉冲发生电路7，以时间T1为周期产生脉冲，并输入到判定电路6。在t1时刻压缩机4开始工作。在该时刻由于结霜检测器1的缝隙13尚未结霜，对应于检测用热敏元件1a和补偿用热敏元件1b的温度差的电压V1比设定电平Vr还相当高。即使当压缩机4第二次动作时(时刻t3)，结霜检测器1的缝隙13上才开始结霜，但由于该缝隙13还没有闭塞，电压V1比设定电平Vr仍然相当高。当工作检测电路5的信号电压V3处于NO状态时，如该图(c)所示，延迟脉冲发生电路7动作而输出延迟脉冲。
压缩机4在时刻t5开始第三次动作，这时结霜检测器1的缝隙13尚未闭塞。但到时刻t6时，因缝隙13完全由结霜闭塞，结霜检测器1的输出电平低于设定电平Vr。如该图(e)所示，在t6时刻它反转成高电平。这时如该图(f)所示，与延迟脉冲P1同步，判定电路6的输出在时刻t7由低电平转变成高电平。因为检测出了结霜，判定电路6的输出电压V5呈现ON状态。
接下来参照图5说明本发明的又一实施状态。
上述的实施形态适应于这样的冰箱、冰柜，其压缩机和冷却风扇的动作和停止是对应于门的开闭同时进行的，但是，通常压缩机和冷却风扇的运转和停止动作不限于同时进行。因此，在这样的压缩机和冷却风扇分别动作方式的冰柜、冰箱中就采用下面的实施形态。
图5的结霜检测装置分别监视压缩机4a和冷却风扇4b的动作，其他部分与图3的实施形态相同。在这种实施形态中，压缩机4a和冷却风箱4b是分别监视的，仅当压缩机4a与冷却风箱4b两者都动作时，工作检测电路5的信号电压V3呈ON状态延迟脉冲发生电路7动作而输出延迟脉冲。延迟脉冲发生电路7输出脉冲电压V4。
另一方面，如果安装在冷却器上的结霜检测器1的表面的结霜量增大，则因为设在检测用热敏元件1a处的缝隙13闭塞，检测用热敏元件1a和补偿用热敏元件1b的温度差就没有了，电压V1就低于设定电平。结果比较电路3的输出电压V2成ON状态。当脉冲信号V4和输出电压V2成为ON时则判定电路6的输出电压V5成为ON状态，这就能检测出冷却器处于结霜的状态。所以在图5的状态中通过分别监视压缩机4a和冷却风扇4b的动作，当同时动作时才从工作检测电路5产生输出，就具有消除了误动作且能确实地检测到结霜的优点。
[发明的效果]
如上所述若采用本发明，将结霜检测器安装在冰箱或冰柜内的冷却器上，检测出压缩机和冷却风扇的运转状态，并设置由根据该压缩机和冷却风扇的信号电压和结霜检测器的输出判别有无结霜的判定电路构成的结霜检测装置。由此，就具有能够消除误动作的优点。
另外，若采用本发明，因为能确实地检测出冷却器的结霜状态，所以就不会象现有技术那样在过结霜状态下仍低效率运行，或者在未结霜状态下进行除霜运行；因此就具有这样的优点，即能够提供对进行消费能量效率良好的冷却运转的冰柜冰箱能够进行除霜操作的结霜检测装置。
[图面的简单说明]
图1是表示本发明的结霜检测装置实施形态之一的电路图。
图2(a)是表示使用于本发明结霜检测装置的结霜检测器的斜视图；(b)是其沿X-X线的剖面图。
图3是表示本发明结霜检测装置的另一实施形态的电路图。
图4是为说明图3的结霜检测装置的动作的时序图。
图5是表示本发明结霜检测装置的又一实施形态的电路图。
图6是表示现有的结霜检测装置的一例的电路图。
图7(a)是表示现有的结霜检测装置的其他示例的电路图。(b)是其时序图。
[符号的说明]
1结霜检测器
1a检测用热敏元件
1b补偿用热敏元件
2放大电路
3比较电路
4压缩机(及冷却风扇)
5工作检测电路
6判定电路
7延时脉冲发生电路
8电平设定电路
10a，10b引线
12a，12b空间
13缝隙
14盖体

Claims (3)

1．一种结霜检测装置，其特征是具有：
由检测用热敏元件和补偿用热敏元件构成的结霜检测器，
将上述结霜检测器的输出信号放大的放大电路，
比较电路，它把上述放大电路的输出电压与设定电平进行比较，
工作检测电路，它检测压缩机和冷却风扇的运转状态，
和判定电路，它根据上述工作检测电路和上述比较电路的输出电压判别有无结霜。
2．一种结霜检测装置，其特征是具有：
由检测用热敏元件和补偿用热敏元件构成的结霜检测器，
把上述结霜检测器的输出信号放大的放大电路，
比较电路，它将上述放大电路的输出电压与设定电平进行比较，
工作检测电路，它检测压缩机和冷却风扇的运转状态，
延迟脉冲发生电路，它根据上述工作检测电路的输出信号而动作，
和判定电路，它根据上述延迟脉冲发生电路的输出脉冲信号和上述比较电路的输出电压判别有无结霜。
3．一种结霜检测装置，其特征是具有：
由检测用热敏元件和补偿用热敏元件构成的结霜检测器，
将上述结霜检测器的输出信号放大的放大电路，
比较电路，它将上述放大电路的输出电压与设定电平进行比较，
工作检测电路，它检测压缩机和冷却风扇的运转状态，
延迟脉冲发生电路，当上述压缩机和上述冷却风扇都动作时，它根据上述工作检测电路输出的输出信号而动作，
和判定电路，它根据上述延迟脉冲发生电路输出的脉冲信号和上述比较电路输出的电压判别有无结霜。
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