CN1653308A - 具有除霜指示的冷冻装置 - Google Patents

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Abstract

在一个具有可结冰的冷却表面的冷冻装置中设置一个测量电路，以便评定在该冷却表面(2)上存在的冰量并且当被评定的冰量超过一个限界值时提供一个警告信号。

Description

具有除霜指示的冷冻装置
本发明涉及一种冷冻装置，如一个冰箱，一个顶开式冰柜或一个冷藏-冷冻-组合装置。
这类冷冻装置具有一个用于冷却其内部空间的蒸发器，其在正常的运行条件下具有低于0℃的温度并且因此在该蒸发器上会沉积来自内部空间的湿气。这种湿气可能在该冷冻装置的运行过程中形成一个冰硬壳(俗称冰霜)，其随着渐增的厚度就越来越大地影响蒸发器的效率。
为了防止在蒸发器上产生一个过厚的冰层已开发了一个所谓的无霜装置，其中蒸发器自动地-一般是按时间控制地-被除霜。这在没有明显地加热冷藏物品的情况下是可能的，因为蒸发器被安置在一个与冷冻装置的冷藏物品贮存空间分开的腔室内并且该贮存空间通过在其与蒸发器腔室之间的空气循环被冷却。通过中断这个循环，在蒸发器腔室和贮存空间之间的热交换就可以暂时地被强烈地减小，同时这个不会导致冷藏物品的不希望的加热。
所谓的静冷冻装置亦即无除霜自动器的冷冻装置可以与此不同而具有一个简单的结构，因为蒸发器可以被直接安置在冷藏物品-贮存空间中。而且一个用于空气循环的装置不必要了。因此静冷冻装置在购置时相比同类的带有无霜自动器的装置而言一般是值得的，并且由于省去了加热装置它们看来相比后者具有一个更好的能量效率，因此有些用户者优选它们而不是无-霜-(冷冻)装置。
但是静冷冻装置的这种看来更好的能量效率很容易转变到它们的反面，只要它们没有足够经常地被除霜的话。因为一个静冷冻装置的除霜是一个费功的过程-其中包含的冷藏物品必须取出，以隔热的方式被中间贮存并且在除霜后又被装入-而且用户一般不能精确地断定最佳的除霜时间点，因而它们倾向于很少除霜。
本发明的任务是提供一种冷冻装置，它能使应用者容易地识别最佳的除霜时间点。
该任务是通过一个具有权利要求1所述特征的冷冻装置解决的。
作为优选该冷冻装置被设有一个嵌入安置的、通过警告信号可激活的显示元件。该显示元件优选的是一个光学显示元件，因为一个使用者可以对一个光学的而非一声学的警告信号置之不理一段时间，直到有时间对(冰箱)装置除霜，同时不致被该信号过度地烦扰。
作为替换或补充，该冷冻装置还可以装备一个接口用于将警告信号传送到一个数据网中，以便使该警告信号也可以显示在一个与该冷冻装置远离的数据终端仪器上。
一个用于评定在冷却表面上存在冰量的可能方案是直接的测量；为了这一目的，测量电路可以包括至少一个冰传感器以用于检测在冷却表面上冰的存在或冰的层厚。这种传感器可以基于光学的原理例如它们可以利用在冷却表面上一个透明的表面部分通过冰层而被改变的总的内部反射特性。然而可以想到声学测量原理，依此例如一个在冷却表面上安置的机械振荡器通过冰层而改变的谐振频率可以被获知并且被评估。
还可能的是，通过测量一些参数间接地评定冰覆盖厚度，这些参数与冰覆盖处于并非必然的关系，但是具有很大的关联性。一个简单廉价的可能方案是，例如测量电路包括一个时间测量装置，并且当一个被该时间测量装置从一个确定的时间点所测量的时间超过一个边界值时认定除霜的必要性。作为这个被确定的时间点一般地可以设定为冷冻装置从它的最后一次除霜过程起之后启动运行的时间点。
被时间测量装置所测量的时间在最简单的情况下可以是该冷冻装置从该确定的时间点起的总运行时间。
在一个改进的结构方案中，时间测量装置仅仅测量冷冻装置的一个门从该确定的时间点起开启着的时间。这样能实现一个精准的冰量评定，因为基本上仅仅在该门的开着期间湿气才可能进入该冷冻装置的内部空间中，而湿气成为冰沉积在冷却表面上。
另一个可能方案是，借助该时间测量装置测量冷冻装置的一压缩机从该确定的时间点起的运行时间。
另一个简单的可能方案是，该测量电路测量门开启的次数以代替门开着的持续时间并且当这个数值超过一个边界值时认定除霜的必要性。
根据一个优选的改进方案是，在该冷冻装置上设置一个操作元件，其通过一个使用者可以操作以用于调节在上面提到的被确定的时间点以及设置用于在该冷冻装置断电的状况下储存该测量电路状态的装置。借助一个存储装置，该测量电路的状态参数如边界值，一个被测量的时间，门开启的次数或类似参数就可以在该冷冻装置断电状况下被存下来，因此一个短期的断电不会导致该测量电路或这些被其求得的数值的清除。
因为当该装置被关断以除霜时这个存储装置也存储该测量电路的状态，故为了重新确定所述被确定的时间点时该操作元件就必需了。
为了更好地评定冰量，测量电路最好装备一个传感器，其至少检测冷冻装置周围环境中一个气候条件。该检测结果可以被用来，为了依据它确定边界值时，将由时间测量装置测量的时间加权一个取决于这个检测的气候条件的因数或者也将每次门开启加权一个这样的因数。一个适合的气候条件是环境温度或空气湿度。
按照又一个变型方案，该测量电路包括一个时间测量装置以用于测量冷冻装置的一个压缩机的运行时间并且借助该压缩机的运行时间相对它的停车时间或相对冷冻装置的总运行时间的比例评定冰量。
本发明另外的特征及优点将从下面参考附图对实施例的说明中获得。
图1是一个本发明冷冻装置的透视图；
图2是一个按照本发明第一设计方案这样的冷冻装置的测量电路和其中连接的电路元件的示意图；
图3，3A和4是工作方法的不同结构方案的流程图，这些结构方案可用图2的测量电路的不同变型方案实施；
图5是一个按照本发明的第二结构方案这样的冷冻装置的测量电路和其中连接的电路元件的示意图；
图6是一个用图5的测量电路可实施的工作方法之流程图；
图7是一个光学冰传感器的示意图；和
图8是一个声学冰传感器的示意图。
在图1中示范性描述的冷冻装置是一个具有嵌入安装的冰冻箱格1的冰箱。一个蒸发器2构成该冰冻箱格1的外壁，其将这个冰冻箱格1相对一个冷藏箱格3限界，其占据该冰箱内部空间的最大部分。在门4的上方并在该冰箱的壳体上安置一个操作面板5，其具有各种开关和/或调节器6以用于调节该冰箱的功能以及具有一个显示元件7例如一个LED-或LCD-显示器。用于根据使用者在开关6上实施的调节以控制冰箱运行的电气电路被安置在操作面板5的后边。
属于这个电气电路的还有一个在图2中示意表明的测量电路8。
在本发明的一个简单结构方案中，该测量电路8一方面与一个开关9连接，其通过门4的开启和关闭被操作。一个这种开关是以传统方式被设置在冰箱中以用于开关该内部空间照明的。该测量电路包括一个计数器10，以用于计数该门开启次数。另外测量电路8与显示器7连接，一个测量电路的简单结构方案的一种工作方法被表示在图3中。
在图2中表明的元件11，12是在这个简单结构方案中不必要的并且在以后要被解释。
在接入冰箱时计数器数值为零。在该方法的步骤S1中测量电路监视门4的状态；一旦门4被关闭，无事发生；当门被打开时，计数器的内容n则在步骤S2中被增加1。在步骤S3中被确定门又被关闭以后，测量电路将n与一个预定的限界值N作比较。当n＜N时，该方法又返回到步骤S1。当n≥N时，则在步骤S5中该警告信号被激活。这个例如可以如此发生，即显示器7的一个专门为此目的设置的元件被接通。但是显示器7也可以是一个数字显示器，其例如用于指示一个被一温度传感器于冰箱内部测得的温度并且为了表达该警告信号而从一个连续的指示模式被转换到一个闪烁模式上。
当使用者察觉到警告信号并且关断冰箱以便对其除霜时，在计数器10中贮存的数值则丢失，因此在冰箱重新运行时计数器10就包含数值零(步骤S6)。
图3A表明了图3所示方法的一个变型方案。对于这个变型，测量电路8最好包括一个时间测量装置，如可以是一个单稳翻转级(Monoflop)。每次在步骤S3中确定：门4是打开的时，时间测量装置就被激活，以便测定一个预定的时间间隔，并且在这个时间间隔期间该加工处理就中止(S7)。在该时间间隔结束以后该计数值n又重新增加(S2)。该计数值在此处给出的不是从最后一次除霜起的门开启的数字，而是一个关于门4此后已开着的这个时间的度量。
作为替换方案，在图3，3A中，步骤S2，S4，门处在开着状态的检查可以通过一个关于冰箱的压缩机是在运行或不在运行的检查来代替。在这种情况下，计数值n则是一个关于该压缩机从最后的除霜以来被接通多少次或它此后被运行多么长时间的度量。
在冷冻装置的一个进一步改进的结构方案中，测量电路8另外连接一个传感器11用于检测冰箱周围环境中的空气湿度和/或空气的温度和/或与一个操作面板5上的复位开关12相连接。计数器10在这个结构方案中是非易逝的，亦即，一个其中被储存的数字值则在冰箱供电电压之一个断失的情况下仍保持在可被获得。
图4表明按照这个结构方案的测量电路的一个工作方法实施例。这个方法如图3之方法那样开始，依此测量电路在步骤S11中等待着门4被打开。当门4已被打开时，该测量电路在步骤S12中借助被传感器11提供的测量结果评定一个湿度因数H，其应该是一个关于湿度数量的尺度，而该湿度量在门开启情况下被带入到冰箱中。在理想情况下这个湿度因数H是成比例于该环境空气的绝对湿度含量的；先决条件是，借助传感器11不仅相对的湿度而且该环境空气的温度都要被测量。当该传感器11只测量这两个数量的一个时，由此获知的湿度因数当然可以用实际的湿度记录被修正，但是这个对于本发明之目的来说也足够了。
在步骤S13中计数器10的数值n被增量了湿度因数H，并且接着在步骤S14中被检查，边界值N是否被超过。当不是该情况(即未被超过)并且另外在一个预定的时间间隔以后在步骤S15中确定，门还是开启的时，则该方法就返回到步骤S13。以此方式，计数器10在有规律的时间间隔中被增加，只要门是被打开的话。然而当确定，门是被关闭了时，该方法就返回到步骤S11，在该步骤中等待着门的一个重新的开启。
如果该步骤S14的检查表明，限界值N已被超过，则警告信号被接通(S16)。
因为在此处观察的结构方案情况下，当冰箱为了除霜被关断时计数器10的内容，也不会丢失，故使用者在除霜以后要再启动运行时必须操作该复位开关12，以将计数器10的内容置回到零。
作为对上面描述的结构方案的替代，当然也可以在该冷冻装置的再启动运行时或者在操作该复位开关12时该计数器10的内容被置于零，在步骤S2中或步骤S13中的增量可以通过一个减量来代替并且在蒸发器上的一个临界冰厚度-它导致必需除霜-当该计数器到达该值-零时可以被视为已被达到了。
在本发明的图5中示意描述的结构方案中，测量电路8的输入与一个恒热器电路13的输出相连接，这样测量电路根据一个在冰箱内部测出的温度提供一个用于接通或断开该冰箱的冷冻机压缩机14的信号。该压缩机14的运行阶段的时间长度与冰箱总运行时间的比例一方面取决于在冰箱内部空间和它周围环境之间的维持的温度差，另一方面取决于蒸发器2的效率。这就是说，为了在冰箱内部空间中保持一个给定的温度所必需的压缩机14运行阶段是，在蒸发器2上的冰层越厚时则越长，冰层将蒸发器与内部空间隔离。该测量电路8求得该运行阶段持续与总运行时间持续之比例的一个滑动平均值并且当这个比例超过一个预定的边界值时提供警告信号。作为选择，也可以在这个结构方案情况下设置一个传感器11以用于环境温度，从而使得该测量电路8能够，根据环境温度选择边界值并且因此至少部分地补偿该运行阶段持续对要维持的温度差的依赖性。
图6表明了图5所示测量电路8的一个可能的工作方法实施例。在接通该冰箱之后，该方法在步骤S21中开始时赋予计数器10的初始数值a(该数值在此处可以是一个实数的数并且应该描述一个关于压缩机运行时间与冰箱总运行时间的比例的度量)为一个低于一个预定的-必要时依据温度选择的-限界值A的数值。当接着在步骤S22中确定，该压缩机已被接通，则数值a在步骤S23中被增加1并且然后a被乘以一个稍微小于1的“失忆因数”1-ε。当该压缩机14未被接通时则该方法从步骤S22直接过渡到步骤S24。
然后(S25)数值a被与限界值A比较。当a是较小时该警告信号仍处在断开(S26)，而后该方法返回到S22，当a是较大时则警告信号被接通(S27)而后该方法同样返回到S22。在这个方法情况下可能发生，当蒸发器上的冰厚到达一个临界数值时，该警告信号首先只在压缩机的一个运行时间阶段的接近结束时被接通并且在一个其后跟随的持续阶段(standphase)后又消失。随着渐长的冰厚警告信号被接通的时间间隔，则越来越长直至它最终连续地保持在被接通。
该步骤S26也可以省去，因此该警告信号，一旦该数值a首次地超过该边界值A时就保持在延续地被接通。
在这个结构方案的一个改进变型中，将一个(图5中未示出)与图2中的传感器11类似的传感器连接在该控制电路上，并且该控制电路如图4描述的那样计算一个湿度因数H，并且在步骤S23中该数值被增加H。
在本发明的另一个结构方案中，测量电路8评估一个或多个传感器的测量信号，该传感器被直接安置在蒸发器2上，以便获知其冰厚度。作为这种传感器的例子被示意地描述在图7和8中。
图7的传感器21具有一个带一表面16的透明的本体15，其被如此地安置在蒸发器2上，以使它与这个蒸发器共同地结冰。一个光源17和一个光电检波器18被如此地安置在表面16的后边，以便一个从光源17发射的，在表面16上被反射的光射线不会到达该光电检波器18上，该反射作用当该表面16是无冰时是最强的。当在表面16上形成一个冰层19时则光线被折射进冰层中并且在其中被扩散地漫射。这种散射的光线则被光电检波器18获得。根据它的强度可以至少近似地推导出该冰层19的厚度。
图8的传感器22包括一个可被置于电气振荡的谐振器20，其被安置在蒸发器2上，以便它与蒸发器共同地结冰。谐振器20的共振频率取决于它的质量并因此取决于在其上悬挂的冰19的量。因此根据谐振频率能推断出冰厚。

Claims (16)

1.具有一个可结冰的冷却表面(2)的冷冻装置，其特征在于：
一个测量电路(8)用于评定在该冷却表面(2)上存在的冰量并且用于当该被评定的冰量超过一个边界值时提供一个警告信号。
2.按权利要求1的冷冻装置，其特征在于：
一个警告信号可激活的、特别是光学的显示元件(7)。
3.按权利要求1或2的冷冻装置，其特征在于：
一个接口用于传送该警告信号到一个数据网中。
4.按前述权利要求之一的冷冻装置，其特征在于：
该测量电路(8)包括至少一个冰传感器(21，22)，用于检测在冷却表面(2)上冰(19)的存在或冰(19)的层厚。
5.按前述权利要求之一的冷冻装置，其特征在于：
该测量电路包括一个时间测量装置并且用于借助一个由该时间测量装置从一个确定的时间点起被测量的时间评定冰量。
6.按权利要求5的冷冻装置，其特征在于：
被测量的时间是从该确定的时间点起冷冻装置的总运行时间。
7.按权利要求5的冷冻装置，其特征在于：
该冷却表面(2)被安置在该冷冻装置的一个可用一门(4)封闭的内部空间中并且被测量的时间是从该确定的时间点起门(4)处于开启的时间。
8.按权利要求5的冷冻装置，其特征在于：
被测量的时间是从该确定的时间点起冷冻装置的一个压缩机(14)的运行时间。
9.按权利要求1至3之一的冷冻装置，其特征在于：
该冷却表面(2)被安置在该冷冻装置的一个可用一门(4)封闭的内部空间中，该测量电路(8)用于借助从一个确定的时间点起门开启的次数评定冰量。
10.按权利要求5至9之一的冷冻装置，其特征在于：
该被确定的时间点就是本装置的确定的一次(festmalige)接通的时间点。
11.按权利要求5至9这一的冷冻装置，其特征在于：
有一个操作元件(12)，它通过一个使用者可被操作以用于确定该被确定的时间点，并且有装置(10)用于在冷冻设备的一个断电状态中贮存该测量电路的状态。
12.按前述权利要求之一的冷冻装置，其特征在于：
该测量电路包括一个传感器(11)用于检测该冷冻装置周围环境的至少一个气候条件并且依据所检测的条件评定冰量。
13.按权利要求5至8之一的冷冻装置，其特征在于：
该测量电路包括一个传感器(11)，用于检测该冷冻装置周围环境的至少一个气候条件并且该时间测量装置将被测量的时间加权一个取决于所检测的气候条件的因数(H)。
14.按权利要求9的冷冻装置，其特征在于：
该测量电路包括一个传感器(11)，用于检测该冷冻装置周围环境的至少一个气候条件并且将每次门开启加权一个取决于当时被检测的气候条件的因数(H)。
15.按权利要求12至14之一的冷冻装置，其特征在于：
所述至少一个被检测的气候条件是环境温度和/或空气湿度。
16.按权利要求1至3之一的冷冻装置，其特征在于：
该测量电路包括一个时间测量装置，用于测量该冷冻装置的一压缩机(14)的运行时间，并且借助该压缩机运行时间相对它的停车时间的比例或相对该冷冻装置的总运行时间的比例评定冰量。
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