CN1560548A - 自动速冻冰箱及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种冰箱及其控制方法，具体地说，涉及一种直冷式冰箱及其控制方法，本发明提供了一种在保证成本低、工艺简单、制冷效率高的前提下，实现冷藏室和冷冻室的温度各自保持在所规定的范围温度内的冰箱及其控制方法，其包括冷冻室和冷藏室及其制冷系统和控制电路，其中冷冻室和冷藏室内分别设置温度传感器，控制电路包括主控板、显示器等，冷冻室和冷藏室内的温度传感器均与控制电路中的主控板相连；在冷藏室内设置温度补偿装置，该温度补偿装置与主控板相连，本发明的冰箱，由于在冰箱的冷藏室内设置了温度补偿装置，控制方法也相应做了改动，因此可以实现在保证冷冻室和冷藏室温度在设定范围内实现冰箱的自动速冻和自动除霜功能，而且冷冻速度和冷冻能力都大大地提高了，可达到普通冰箱的两倍以上。

Description

自动速冻冰箱及其控制方法
                            技术领域
本发明涉及一种冰箱及其控制方法，具体地说，涉及一种直冷式冰箱及其控制方法。
                            背景技术
现有技术中的普通的机械式温度控制、直冷式家用电冰箱一般由冷藏室、冷冻室两个间室组成。制冷回路大都采用单循环方式，即两个间室分别设蒸发器，其与压缩机、冷凝器等串联构成制冷回路。压缩机开停由置于冷藏蒸发器的温度传感器控制。冷藏蒸发器的温度高于设定开机温度时，压缩机运行，两个间室的温度同时下降，直至低于设定停机温度时，压缩机停止运行，两个间室的温度同时回升。重复上述循环，使冷藏室、冷冻室的温度保持在一定范围内。调整温度控制器的挡位，可改变冷藏室、冷冻室内温度。这种控制方式冰箱特点是：冷藏室、冷冻室温度是在特定环境、特定热负载条件匹配的，对于不同的环境温度和热负载，用户可根据自己的需要自行调整冷藏室、冷冻室温度。
这种控制方式，由于冷冻室的温控器不控制压缩机的启动，当冷冻室一次置入大量温热物品时，冷冻室温度升高，而冷藏室仍然保持在所规定的范围温度，压缩机不会启动，冷冻室不降温，这样自然不利于食品的冷冻。为克服这个缺陷，在冰箱上设置了手动速冻档，其开启和关闭均由用户人工操作，由于冷冻和冷藏的串联关系，如果调整不适，必然会出现冷藏室蔬菜、水果等冻伤现象。
这种冰箱还存在一个弱点：冷冻能力低，通常24小时只能使3.5Kg的食物冷冻到-18摄氏度以下的温度。但因其成本低，工艺简单，制冷效率较高，仍占据主要市场。
                              发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供了一种在保证成本低、工艺简单、制冷效率高的前提下，实现冷藏室和冷冻室的温度各自保持在所规定的范围温度内的冰箱及其控制方法。
本发明的结构上技术方案是这样的：其包括冷冻室和冷藏室及其制冷系统和控制电路，其中冷冻室和冷藏室内分别设置温度传感器，控制电路包括主控板、显示器等，冷冻室和冷藏室内的温度传感器均与控制电路中的主控板相连；在冷藏室内设置温度补偿装置，该温度补偿装置与主控板相连，温度补偿装置为冷藏室照明灯，温度补偿装置设置在冷藏室蒸发器周围，温度补偿装置有两个，一个设置在蒸发器上部，另一个设置在蒸发器下方的冷藏室底面上，冷藏室内的温度传感器包括蒸发器温度传感器，其设置在冷藏室的蒸发器上，冷藏室内的温度传感器还包括空间温度传感器，其设置在冷藏室的侧壁。
温度补偿装置也可以设置为加热丝，温度补偿装置还可以设置为PTC器件，或者照明灯、加热丝、PTC器件其中两者的任意组合，或者三种的组合。
其控制方法是这样的：
(1)设定冷藏室和冷冻室的温度控制范围，设定冷冻室和冷藏室的开、关压缩机温度，设定冷藏室温度补偿装置的开、关温度；
(2)冷冻室温度传感器和冷藏室温度传感器对冷冻室和冷藏室的温度不停地进行监测；
(3)当步骤(2)监测到的冷冻室温度不高于设定的开压缩机温度时，主控板程序就根据冷藏室温度传感器的参数开、关压缩机，即当冷藏室温度高于或者等于开机温度时，压缩机启动，当温度下降到冷藏室关压缩机温度时，压缩机停止运行，冷藏室温度在设定范围内回步骤(2)；
(4)当步骤(2)监测到冷冻室温度高于设定的开压缩机温度时，主控板程序就发指令到压缩机，开压缩机，达到冷冻室关压缩机温度时，主控板程序控制压缩机关闭，同时监测冷藏室内的温度；
(5)当步骤(4)开压缩机处于制冷状态时，监测到冷藏室温度不高于冷藏室温度补偿装置的开机温度时，开启冷藏室温度补偿装置对冷藏室的温度进行补偿，达到冷藏室温度补偿装置关机温度时，主控板程序控制其关闭，同时冷冻室温度传感器和冷藏室温度传感器对冷藏室和冷冻室的温度继续进行监测；
(6)当步骤(5)监测到冷冻室温度达到冷冻室关压缩机温度时，主控板程序控制关闭压缩机，主控板程序回步骤(2)。
本发明的冰箱还具有自动除霜功能，其步骤如下：
(1)设定冰箱的连续通电开启温度补偿装置时间，设定压缩机连续工作开启温度补偿装置时间，设定冷藏室蒸发器开启温度补偿装置温度范围；
(2)主控板对步骤(1)设定的参数进行监测；
(3)当步骤(2)监测到冰箱在非速冻模式下且压缩机处于停机模式，连续通电在设定时间以上，开启温度补偿装置除霜；
(4)步骤(2)监测到压缩机的连续工作时间不短于设定时间时，开启温度补偿装置除霜，
(5)步骤(4)监测到冷藏室蒸发器温度传感器达到设定范围，关温度补偿装置，压缩机照常工作。
(6)步骤(3)或(4)进行除霜连续工作到设定时间或冰箱断电或者进入速冻模式时，关闭温度补偿装置。
本发明的冰箱，由于在冰箱的冷藏室内设置了温度补偿装置，控制方法也相应做了改动，因此可以实现在保证冷冻室和冷藏室温度在设定范围内实现冰箱的自动速冻和自动除霜功能，而且冷冻速度和冷冻能力都大大地提高了，可达到普通冰箱的两倍以上。
                              附图说明
图1是本发明的结构图；
图2是本发明的控制电路的示意图；
图3是本发明冷藏室传感器控制压缩机的运行模式示意图；
图4是本发明温度补偿装置的运行程序示意图；
图5是本发明压缩机控制流程示意图。
                          具体实施方式
实施例1：
本实施例的结构上技术方案是这样的：其包括冷冻室5和冷藏室2及其制冷系统和控制电路，其中冷冻室5和冷藏室2内分别设置温度传感器，控制电路包括主控板、显示器等，冷冻室5和冷藏室2内的温度传感器均与控制电路中的主控板相连；在冷藏室内设置温度补偿装置，该温度补偿装置与主控板相连，温度补偿装置为加热丝，加热丝设置在冷藏室蒸发器周围，加热丝有两个，一个设置在蒸发器上部，另一个设置在蒸发器下方的冷藏室底面上，冷藏室内的温度传感器包括蒸发器温度传感器1，其设置在冷藏室的蒸发器上，冷藏室内的温度传感器还包括空间温度传感器3，其设置在冷藏室的侧壁。
根据需要可以将冷藏室温度控制目标为5摄氏度，冷冻室温度控制目标为-18摄氏度，根据温度传感器在箱体的放置位置不同设置开、停机温度点，以某207L冰箱(冷冻：80L，冷藏：127L)箱体为例，冷藏设定开机温度为6.5摄氏度，冷藏停机温度为5.5摄氏度，冷冻开机温度为-13摄氏度，冷冻停机温度为-16摄氏度，温度补偿装置设定开启温度为4.5摄氏度，温度补偿装置设定关闭温度为6摄氏度。冰箱的制冷系统通常在环境温度为25摄氏度条件下匹配，使冷藏室平均温度为5摄氏度，冷冻室低于-18摄氏度。此时只用冷藏室温度来控制压缩机开、停即可保证冷藏室平均温度为5摄氏度，冷冻室低于-18摄氏度，这是依靠冰箱制冷系统匹配达到的。当冷藏室放入热负载使冷藏室温度升高，高于冷藏设定开机温度6.5摄氏度时，冷藏室温度传感器就将这个信息传递给主控板，主控板将发指令给压缩机，压缩机开机，冷藏室温度下降，达到冷藏停机温度5.5度时，冷藏室空间温度传感器又将信息传递给主控板，主控板发指令给压缩机，压缩机停机，通过延长开机时间使冷藏室温度下降到设定范围，冷冻室随着开机时间的延长温度也会降低；当冷冻室放入热负载使冷冻室温度升高至冷冻室开机温度-13摄氏度时，冷冻室温度传感器也将这个信息传递到主控板，主控板发指令到压缩机，压缩机开机对冷冻室和冷藏室同时进行制冷，冷冻室达到设定冷冻室停机温度-16摄氏度时，主控板会控制压缩机停机，这样通过延长开机时间使冷冻室温度下降到设定范围，冷藏室随着开机时间的延长温度也会降低。在冷冻室控制压缩机制冷的过程中，主控板也不停地对冷藏室的空间温度进行监测，当冷藏室温度降低到设定冷藏室停机温度5.5摄氏度以下，达到冷藏室温度补偿装置开启温度4.5摄氏度时，主控板就会控制开启冷藏室温度补偿装置使冷藏室温度得到补偿，当冷藏室温度达到冷藏室温度补偿装置关机温度6摄氏度时，关闭冷藏室温度补偿装置。将冷藏室温度补偿装置开启温度设定在冷藏室关机温度以下可以减少耗电。
冷藏室温度补偿装置的开启是在冷冻室或者在冷藏室蒸发器要求开机的前提下，如果冷冻室和冷藏室蒸发器没有要求开机冷藏室温度补偿装置是不会开启的。
本发明的冰箱还具有自动除霜功能，可以设定连续通电开启温度补偿装置的时间为6小时，主控板对冷冻室和冷藏室空间温度进行监测的同时冷藏室蒸发器温度传感器也对冷藏室蒸发器的温度进行监测，当冰箱在非速冻模式下且压缩机处于停机模式，连续通电在6小时以上时，开启温度补偿装置除霜，冷藏室蒸发器温度传感器达到设定范围，关温度补偿装置，压缩机照常工作；当监测到压缩机的连续工作2小时以上时，开启温度补偿装置除霜，本实施例底部的温度补偿装置设置在冷藏室底部的排水口处，这样化霜过程中的水不会在冷藏室的底部重新结霜。
当冷藏室温度传感器温度不小于5摄氏度时，化霜时间大于2.5小时时，冰箱断电或者进入速冻模式时，主控板将立刻关闭温度补偿装置。
本控制方式可以获得较普通机械温控冰箱更大的冷冻能力，经实验用此种温度控制方式改造的普通机械温控冰箱的冷冻能力由3.5Kg提高到7.5Kg。
可以设定不同的温控点以丰富冰箱的使用范围。
用冷藏室蒸发器温度替代冷藏室温度，只需要更改温度控制参数不需要更改控制规则。
如图3所示，本发明的冰箱由冷藏室温度传感器控制压缩机开停的程序控制流程是这样的，进入设定模式后，主控板如果检测到冷藏室温度高于设定的开压缩机温度时，主控板就置开压缩机标志同时清冷冻室开机标志后返回主程序；如果冷藏室温度不高于设定的开压缩机温度时，主控板就检测冷冻室的温度，如果冷冻室温度高于设定的开压缩机温度，其就控制置开压缩机标志同时置冷冻室开机标志后返回主程序，如果冷冻室的温度低于设定停机温度，检测冷藏室温度，如果冷藏室温度低于设定停机温度，主控板判断是否冷冻室要求开机，如果是冷冻室要求开机并且冷冻室温度高于设定停机温度就置压缩机停机标志；如果不是冷冻室要求停机，置停机标志，返回主程序。
如图4所示，本发明的冰箱冷藏室温度补偿装置的运行程序是这样的，主控板首先判断是否冷冻室要求开机，如果不是就断开冷藏室温度补偿装置；如果是冷冻室要求开机，并且冷藏室空间温度不低于设定的开冷藏室温度补偿装置的温度，主控板就程序控制打开冷藏室温度补偿装置，同时判断冷藏室温度是否高于设定的关冷藏室温度补偿装置温度，如果高则冷藏室温度补偿装置断开，如果不高则继续主程序；如果判断冷藏室温度不低于设定的开冷藏室温度补偿装置温度，主程序就判断冷藏室空间温度是否高于设定的关冷藏室温度补偿装置温度，如果高则冷藏室温度补偿装置关闭，如果不高返回主程序。
如图5所示，本发明的压缩机的运行程序是这样的，主控板判断是否冷藏室强制停机，如果是则置压缩机停机标志，如果不是则判断是否压缩机延时开机保护，如果是则置压缩机停机标志，如果不是就判断是否连续运行时间保护，如果是就置压缩机停机标志，如果不是就判断是否有压缩机开机标志，如果是则开压缩机，继续判断是否有停机标志，如果有则关压缩机，如果没有就返回主程序。
实施例2：
本实施与实施例1的区别在于，温度补偿装置为PTC器件，其位于蒸发器周围；冷藏室内的温度传感器设置为一个，其位于冷藏室蒸发器上，根据蒸发器周围的温度控制冰箱的运行，其控制方式同实施例1。
实施例3：
本实施例与实施例1的区别在于，温度补偿装置设置为照明灯、加热丝和PTC器件的组合，加热丝设置在蒸发器上面，PTC器件设置在在蒸发器下方的冷藏室底面上，冷藏室的温度传感器设置为两个，即冷藏室蒸发器传感器和空间温度传感器，其共同作用控制冰箱的运行，其控制方式同实施例1。

Claims (10)

1、一种自动速冻冰箱，其包括冷冻室和冷藏室及其制冷系统和控制电路，其中冷冻室和冷藏室内分别设置温度传感器，控制电路包括主控板、显示器等，其特征在于：冷冻室和冷藏室内的温度传感器均与控制电路中的主控板相连；在冷藏室内设置温度补偿装置，该温度补偿装置与主控板相连。
2、根据权利要求1所述的自动速冻冰箱，其特征在于：温度补偿装置为冷藏室照明灯。
3、根据权利要求1所述的自动速冻冰箱，其特征在于：温度补偿装置为加热丝。
4、根据权利要求1或2或3所述的单循环电脑直冷式冰箱，其特征在于：温度补偿装置包括PTC器件。
5、根据权利要求4所述的自动速冻冰箱，其特征在于：温度补偿装置设置在冷藏室蒸发器周围。
6、根据权利要求5所述的自动速冻冰箱，其特征在于：温度补偿装置有两个，一个设置在蒸发器上部，另一个设置在蒸发器下方的冷藏室底面上。
7、根据权利要求4所述的自动速冻冰箱，其特征在于：冷藏室内的温度传感器包括蒸发器温度传感器，其设置在冷藏室的蒸发器上。
8、根据权利要求7所述的自动速冻冰箱，其特征在于：冷藏室内的温度传感器还包括空间温度传感器，其设置在冷藏室的侧壁。
9、一种自动速冻冰箱的控制方法，包括下列步骤：
(1)设定冷藏室和冷冻室的温度控制范围，设定冷冻室和冷藏室的开、关压缩机温度，设定冷藏室温度补偿装置的开、关温度；
(2)冷冻室温度传感器和冷藏室温度传感器对冷冻室和冷藏室的温度不停地进行监测；
(3)当步骤(2)监测到的冷冻室温度不高于设定的开压缩机温度时，主控板程序就根据冷藏室温度传感器的参数开、关压缩机，即：当冷藏室温度高于或者等于开机温度时，压缩机启动，当温度下降到冷藏室关压缩机温度时，压缩机停止运行，冷藏室温度在设定范围内回步骤(2)；
(4)当步骤(2)监测到冷冻室温度高于设定的开压缩机温度时，主控板程序就进入冷冻室控制压缩机模式，其发指令到压缩机，压缩机启动，达到冷冻室关压缩机温度时，主控板程序控制压缩机关闭，同时监测冷藏室内的空间温度；
(5)当步骤(4)开压缩机处于制冷状态时，监测到冷藏室温度不高于冷藏室温度补偿装置的开机温度时，开启冷藏室温度补偿装置对冷藏室的温度进行补偿，达到冷藏室温度补偿装置关机温度时，主控板程序控制其关闭，同时冷冻室温度传感器和冷藏室温度传感器对冷藏室和冷冻室的温度继续进行监测；
(6)当步骤(5)监测到冷冻室温度达到冷冻室关压缩机温度时，主控板程序控制关闭压缩机，主控板程序回步骤(2)。
10、根据权利要求9所述的自动速冻冰箱的控制方法，其特征在于：在步骤(2)的同时也对冷藏室蒸发器的温度和冰箱的压缩机开机时间和通电时间进行监测，然后结合主控板程序开启温度补偿装置进行自动除霜，包括下列步骤：
(1)设定冰箱的连续通电开启温度补偿装置时间，设定压缩机连续工作开启温度补偿装置时间，设定冷藏室蒸发器开启温度补偿装置温度范围；
(2)主控板对步骤(1)设定的参数进行监测；
(3)当步骤(2)监测到冰箱在非速冻模式下且压缩机处于停机模式，连续通电在设定时间以上，开启温度补偿装置除霜；
(4)当步骤(2)监测到压缩机的连续工作时间不短于设定时间时，开启温度补偿装置除霜，
(5)当步骤(4)监测到冷藏室蒸发器温度传感器达到设定范围，关温度补偿装置，压缩机照常工作。
(6)当步骤(3)或(4)进行除霜连续工作到设定时间或冰箱断电或者进入速冻模式时，关闭温度补偿装置。
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