CN1680766A - 一种冰箱分时段运行的控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冰箱分时段运行控制系统，包括温度传感器、具有时段设定功能的输入显示装置、负载电路、存贮器、时钟单元、以及与上述装置通信连接的微处理器、冰箱制冷回路、内置相变蓄冷剂的蓄冷器，还包括一个根据输入或预置的第一时段L1和温度传感器数据运算出第二时段L2、第三时段L3的计算器；在所述三个时段中执行不同运行模式的第一、第二、第三时段控制器；用于将所述时钟单元数据与时段比较并按所述三个时段控制器的其中一个进行冰箱运行控制的比较器器。本发明在不同时段按不同的模式运行，配合国家分时计费用电政策，在低电价时段多运行，在高电价时段减少运行，具有节能环保的优点，并给用户带来实惠。

Description

一种冰箱分时段运行的控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及冰箱控制技术，更具体地说是涉及一种冰箱分时段运行的控制系统及其控制方法。

背景技术

据权威资料显示，在世界任何地方，每天用电均存在“高峰”、“平峰”和“低峰”段，它们之间的用电比例在4∶2∶1以上，每个国家为了保证“高峰”段的用电量需求，投入了大量的人力和物力，我国也是如此。我国是一个能源供应十分紧张的国家，目前，在许多地区实行分时计费的电价政策，每天不同的时间段的电价不同。普通冰箱需要依靠压缩机的周期性频繁开停来保证用户所需要的冷藏/冷冻温度，为了达到储藏温度的要求，压缩机不能保证在用电低谷经常开机，而在高峰时段经常停机。另一方面，普通冰箱没办法解决在住房条件紧张的情况下，电冰箱的夜间运行噪音影响用户睡眠的难题。

有些冰箱制造厂在冰箱上应用了蓄冷技术，但其目的仅仅为了在冰箱非正常停电后，延长保持冷冻低温的时间。也有的冰箱厂家在冰箱上设置了时钟，但都局限于时钟自身的功能，而不是参与电冰箱的制冷控制。例如科龙、西门子、伊莱克斯等公司过去推出的时钟显示的电冰箱都只是通过冰箱的显示面板用数码管显示时钟，或是拓展的定时提醒、闹钟等功能，其冰箱控制系统仍是传统的纯温度控制模式。

在2002年6月26日公开的申请号为01255478.2的中国实用新型专利公开了一种分时运行冰箱，其箱体设蓄冷室，利用蓄冷室蓄积的冷量在用电高峰期向冷藏室供冷，以实现冰箱在用电高峰时不开机。在实行分时计费电价政策的地区使用该冰箱可以减少用户电费，为用户带来实惠。但该专利所公开的控制系统非常简单，各时段的设定完全由用户设定，容易引起误操作；而且，冰箱的冷藏、冷冻室温度达不到完美状态，实用效果不理想。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明目的提供一种冰箱分时段运行的控制系统，根据用户的需要来控制电冰箱在不同的时间按不同的状态运行，以达到节省电费的目的。

本发明的另一目的是提供一种冰箱分时段运行的控制方法，利用这种方法可以使得冰箱在不同时段按不同模式运行的期间，冰箱均能保持良好的温度特性，保证了食物的储藏要求。

解决上述问题的方案是这样的：构造一种冰箱分时段运行控制系统，包括温度传感器、具有时段设定功能的输入显示装置、负载电路、存贮器、时钟单元、以及与上述装置通信连接的微处理器、冰箱制冷回路、内置相变蓄冷剂的蓄冷器，该控制系统还包括一个根据输入或预置的第一时段L1和温度传感器数据运算出第二时段L2、第三时段L3的计算器；在所述三个时段中执行不同运行模式的第一、第二、第三时段控制器；用于将所述时钟单元数据与时段比较并按所述三个时段控制器的其中一个进行冰箱运行控制的比较器。

上述的控制系统中，蓄冷器置于冰箱的蓄冷室内，在蓄冷室内设有蓄冷蒸发器；在所述蓄冷室与冷藏室间设有风道及空气循环装置，所述蓄冷器以强制对流换热方式向冷藏室释放冷量。在冰箱冷冻蒸发器上设置所述蓄冷器。所述第二时段L2包括由计算器运算得出的化霜时段Lx和化霜时段后的强运行时段Ly；所述第二时段控制器包括化霜控制单元及强运行控制单元；所述蓄冷器设置由所述化霜控制单元控制的化霜装置。所述第一、第二、第三时段的时段之和为24h；所述蓄冷器上设置蓄冷温度传感器。

上述的控制系统中，在冰箱冷藏、冷冻室设冷藏、冷冻传感器，所述蓄冷器设蓄冷传感器，所述第二时段控制器按以下步骤进行控制：停止压缩机的运行，接通化霜装置；根据时钟数据判断是否在化霜时段Lx内，如果化霜时段Lx结束或者检测到蓄冷传感器高于温度Tx，则结束化霜步骤执行强运行步骤至强运行时段Ly结束；所述强运行步骤包括以下步骤：断开蓄冷化霜装置，启动压缩机，检测传感器温度并按温度控制压缩机的开停；其中压缩机停机温度是：冷藏传感器的温度参数低于t21，并且冷冻传感器温度参数低于t22，并且蓄冷传感器温度参数低于T23；压缩机开机温度是：冷藏传感器的温度参数高于t21+Δt0，或冷冻传感器温度参数高于t22+Δt0。

上述冰箱分时段运行控制的控制方法中，包括在冰箱内设置蓄冷器，冰箱的控制系统包括具有时段设定功能的输入显示装置、负载电路、存贮器、时钟单元、以及与上述装置通信连接的微处理器，还包括以下步骤：计算器根据输入或预置的第一时段L1计算出第二时段L2及第三时段L3的步骤；比较器将时钟数据与第二时段或其它时段数据比较，判断应执行所述三个时段控制器的其中一个进行冰箱运行控制的步骤；时段控制器控制负载运行的步骤。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

1.本发明将时钟参数引入电冰箱控制系统，根据用户需要在不同时段按不同的模式控制冰箱的运行，并且可根据用户的第一时段设定智能地算出其它时段的运行时间，配合国家分时用电政策，在低电价时段多运行，储蓄冷量；在高电价时段释放储冷，减少运行，通过移峰填谷技术减轻了国家电网负担，提高了电网电的利用率，具有节能环保的优点，并且减轻用户电费负担，给用户带来实惠。

2.用户还可以将晚间睡眠时间段设定为第一时段，降低该时段冰箱压缩机的开机率，解决了冰箱上噪声影响睡眠的问题，提高用户睡眠质量，拓展了冰箱的用途。

3.可以在停电通知时，预先设定好时间，在停电前多运行，储蓄冷量，避免停电造成箱内食物变质。

附图说明

图1为本发明的控制系统方框示意图；

图2为本发明第一实施方式的控制流程图；

图3为本发明第二实施方式的控制流程图；

图4为本发明的分时段运行电冰箱的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

参见图1，传统的电脑温控电冰箱控制系统一般具有以下部分：检测冷藏室、冷冻室、蒸发器、环境温度的温度传感器，压缩机、化霜加热器、控制制冷剂流向的电磁阀等负载部件、存贮器、与感温头和负载部件通讯连接的主控制单元，主控制单元一般有微处理器及电源转换等单元电路。本发明的冰箱设有蓄冷器，并在蓄冷器与冷藏室间设置风道，在风道上设置风扇或其它空气循环装置，使得在需要的时候，储积在蓄冷器上的冷量可以通过风扇运行带到冷藏室来，以维持冷藏室的储藏温度。风道上可以设风门开关，也可以不设。蓄冷器上设置加热器或其它化霜装置，目的是保证蓄冷器的传热效果。冰箱压缩机运行时除了对冷藏室冷冻室制冷，同时对蓄冷器进行制冷。蓄冷感温头感受蓄冷器的温度，蓄冷加热器则在需要时对蓄冷器加热化霜，本发明在传统的电脑温控电冰箱的基础上增加了时钟单元(亦即是实时时钟芯片)、对应于不同时段的控制电路和对应于功能拓展的操作显示界面，操作显示界面包括输入装置、显示装置，用户可界面上输入时段设定、储藏温度设定等功能参数。重要的是：本发明的控制系统还包括一个根据用户输入或厂家预置的第一时段L1和温度传感器数据运算出第二时段L2、第三时段L3的计算器；在所述三个时段中执行不同运行模式的第一、第二、第三时段控制器；用于将所述时钟单元数据与时段比较并按所述三个时段控制器的其中一个进行冰箱运行控制的比较器。下面结合图2和图3详细展开说明本发明的两个实施方法。

第一实施方式，参见图2，实时时钟芯片为时钟功能单元电路，用于产生24小时时钟信号，并将时钟信号送入微处理器。本发明由用户设定一个弱运行时间段为第一时段，例如：把用户睡眠的时间段(例如从晚上20点到晚上24点)、或者高电价时间段(例如从早上6点到晚上22点)设定为弱运行模式时间段。本发明的计算器运算得出第二时段L2，L2是一个强运行的时段，它包括的化霜时段Lx和化霜时段后的强运行时段Ly。Lx和Ly的时段长度是在一个基本时间长度的基础上根据弱运行时间段长度、环境温度、箱内温度等参数进行相应调节，如弱运行时间短、环境温度低、箱内温度低等因素将导致蓄冷化霜模式时间段和强运行模式时间段的缩短；反之加长。L2时段的运行控制包括化霜控制单元及强运行控制单元，在化霜模式下，蓄冷加热器通电，压缩机停止运行，当时钟单元的数据表明Lx时段结束，或者还未到Lx时段结束但蓄冷感温头温度高于某个特定的温度Tx后，例如Tx＝4℃，蓄冷化霜模式结束，进行强运行模式，至L2时段结束。

本发明的冰箱分时段运行控制系统，其第一、第二、第三时段的时段之和为24h。

本发明的第一实施方式的具体流程如下：

冰箱上通电开始运行，用户设定弱运行时间区间，计算器计算确定其余时段，比较器将实时时钟的当前时间数据进行比较，判断是否应进行L2时段控制(强运行模式)，亦即是先运行蓄冷化霜模式；如果是，启动该模式，此时，微处理器判断蓄冷感温头的温度参数是否高于温度Tx(Tx可设定为4℃)，是则结束化霜步骤执行强运行步骤，否则继续运行至Lx时段结束再执行强运行步骤。执行完强运行步骤后回到确定弱运行时段的步骤。

如果比较实时时钟的结果不是蓄冷化霜模式，则再比较是否处于弱运行时段L1，如果是，按弱运行模式运行至L1时段结束，回到确定弱运行时段的步骤；如果否，则按普通模式运行至L3时段结束，再回到确定弱运行时段的步骤。在L3时段执行第三时段控制器进行控制，具体按以下步骤进行控制：检测传感器温度并按温度控制压缩机的开停；其中压缩机开机温度是：冷藏传感器的温度参数高于t31+Δt0，并且冷冻传感器温度参数高于t32+Δt0；压缩机停机温度是：冷藏传感器的温度参数低于t31，并且冷冻传感器温度参数低于t32。

在执行化霜步骤中，如果检测到冷藏室温度高于设定温度T1并且蓄冷器温度低于设定温度T1，则风扇运行(如果设置有风门则风门也打开)，否则风扇停止运行。

在强运行模式下，可以按以下规则进行控制：压缩机连续开机一段时间L01，停一段时间L02，其中L01大于L02。也可以按以下步骤控制：断开蓄冷化霜装置，启动压缩机，检测传感器温度并按温度控制压缩机的开停；其中压缩机停机温度是：冷藏传感器的温度参数低于t21(具体可以是比冷藏设定温度值T1低2℃)，并且冷冻传感器温度参数低于t22(具体可以是比冷冻设定温度值T2低6℃)，并且蓄冷传感器温度参数低于T23(例如T23＝-24℃)；压缩机开机温度条件是：冷藏传感器的温度参数高于t21+Δt0，并且冷冻传感器温度参数高于t22+Δt0。Δt0取值2℃。

在执行强运行步骤中，如果检测到冷藏室温度高于设定温度T1并且蓄冷传感器温度接近目标值T23(例如T23＝-24℃)，则开风扇，向冷藏室释放冷量，否则关闭风扇。

弱运行模式下，当冷藏温度参数高于t11+Δt0(t11比冷藏室设定温度高2℃，Δt0取值2℃)并且蓄冷传感器的温度参数高于T13(可以取值0℃)，或者冷冻传感器温度参数高于t12+Δt0(t12具体比冷冻设定温度值T2高6℃)时压缩机开机；当冷藏室温度低于t11，并且冷冻室温度低于t12时压缩机停机。

如果检测到冷藏室温度高于T1+Δt1，则开风扇(有风门要打开风门)，如果检测到冷藏室温度低于T1-Δt1，则关闭风扇(或风门)，Δt1具体可取值1℃。

在各温度参数的取值中，必须满足t11＞T1≥t31＞t21；t12＞T2≥t32＞t22；Tx＞T13＞T23。

第二实施方法是在第一实施方法上变化而来，日常生活中有时会发生电网故障而导致停电，如果在再来电时实时时刻落在弱运行时段，则冰箱按弱运行模式控制，这样一来，就会影响到食物的存放。第二实施方法可以解决上述问题。参见图3，冰箱上通电开始运行，用户设定弱运行时间区间，计算器计算确定其余时段，比较器将实时时钟的当前时间数据进行比较，判断是否应进行L2时段控制(强运行模式)；如果否，则按普通模式运行，直到实时时钟进入L1时段，应进入蓄冷化霜模式。此时系统运行蓄冷化霜模式，化霜模式结束后按强运行模式运行至L2时段结束。L2时段结束后马上按弱运行模式控制。其余控制步骤和第一实施方法相同，在此不再详述。

图4是本发明的结构示意图，如图4所示，风扇1安装在冷藏室4的上部，与蓄冷室9之间形成一个循环风道2。标号3表示冷藏室蒸发器，标号5表示冷藏室的排水口。蓄冷室9在果菜室7的后背，蓄冷室内放置蓄冷器8，在蓄冷器8的上、下部设有蓄冷蒸发器6。蓄冷器从蓄冷蒸发器中吸取冷量，在三个不同的时段内，当驱动风扇时，冷藏室内的热空气循环到蓄冷室并与蓄冷器热交换，蓄冷器相变制冷，释放潜热，使冷藏室内温度下降。

在图4中，下部冷冻室内置层架式冷冻蒸发器10，在上、下两层蒸发器上设置冷冻蓄冷器11，当压缩机12运行，冷冻室蒸发器10制冷时，蓄冷器11吸取冷量，使压缩机开停机时间周期延长，利于在弱运行模式下减少开机系数。

本发明的电冰箱上在普通运行模式下按普通传统冰箱的控制方法运行，强运行模式下压缩机以运行制冷为主，同时受蓄冷器温度的控制，使蓄冷器的温度低于蓄冷材质所要求的足够低的温度，同时间室的温度按低于设定的温度进行控制，是以压缩机运行时间较多，储蓄足够的冷量；弱运行模式下压缩机尽量少运行，储藏间室需要的冷量通过蓄冷器冷量的释放得到，此时通过间室温度控制风扇电机的运行以释放蓄冷器的冷量，压缩机较多处于停机状态，仅当蓄冷器的冷量不能维持间室温度时才开机运行。

从压缩机的开机系数来看，在普通运行模式下有着正常的开机系数，在强运行模式下开机系数很高或为100％，在弱运行模式下开机系数很低或为零。

用户可以将高电价的时段设置为弱运行时段，好可以把睡眠时段设置为弱运行时段；甚至在有停电通知时，把停电时段设定为弱运行时段，使冰箱在停电前多运行，储蓄冷量，避免停电造成箱内食物变质。

Claims (12)

1.一种冰箱分时段运行控制系统，包括温度传感器、具有时段设定功能的输入显示装置、负载电路、存贮器、时钟单元、以及与上述装置通信连接的微处理器、冰箱制冷回路、内置相变蓄冷剂的蓄冷器，其特征在于：还包括一个根据输入或预置的第一时段L1和温度传感器数据运算出第二时段L2、第三时段L3的计算器；在所述三个时段中执行不同运行模式的第一、第二、第三时段控制器；用于将所述时钟单元数据与时段比较并按所述三个时段控制器的其中一个进行冰箱运行控制的比较器。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：所述蓄冷器置于冰箱的蓄冷室内，所述蓄冷间室内设有蓄冷蒸发器；在所述蓄冷室与冷藏室间设有风道及空气循环装置，所述蓄冷器以强制对流换热方式向冷藏室释放冷量。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：在冰箱冷冻蒸发器上设置所述蓄冷器。

4.根据权利要求1或2或3所述的控制系统，其特征在于：所述第二时段L2包括由计算器运算得出的化霜时段Lx和化霜时段后的强运行时段Ly；所述第二时段控制器包括化霜控制单元及强运行控制单元；所述蓄冷器设置由所述化霜控制单元控制的化霜装置。

5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于：所述第一、第二、第三时段的时段之和为24h；所述蓄冷器上设置蓄冷温度传感器。

6.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于：冰箱冷藏、冷冻室设冷藏、冷冻传感器，所述蓄冷器设蓄冷传感器，所述第二时段控制器按以下步骤进行控制：

停止压缩机的运行，接通化霜装置；根据时钟数据判断是否在化霜时段Lx内，如果化霜时段Lx结束或者检测到蓄冷传感器高于温度Tx，则结束化霜步骤执行强运行步骤至强运行时段Ly结束；

所述强运行步骤包括以下步骤：断开蓄冷化霜装置，启动压缩机，检测传感器温度并按温度控制压缩机的开停；其中压缩机停机温度是：冷藏传感器的温度参数低于t21，并且冷冻传感器温度参数低于t22，并且蓄冷传感器温度参数低于T23；压缩机开机温度是：冷藏传感器的温度参数高于t21+Δt0，或冷冻传感器温度参数高于t22+Δt0。

7.一种冰箱分时段运行的控制方法，在冰箱内设置蓄冷器，冰箱的控制系统包括具有时段设定功能的输入显示装置、负载电路、存贮器、时钟单元、以及与上述装置通信连接的微处理器，其特征在于包括以下步骤：计算器根据输入或预置的第一时段L1计算出第二时段L2及第三时段L3的步骤；比较器将时钟数据与第二时段或其它时段数据比较，判断应执行所述三个时段控制器的其中一个进行冰箱运行控制的步骤；时段控制器控制负载运行的步骤。

8.根据权利要求7所述的冰箱分时段运行控制系统的控制方法，其特征在于：冰箱冷藏、冷冻室设冷藏、冷冻传感器，所述蓄冷器设蓄冷传感器和化霜装置，所述存贮器内存贮冰箱冷藏温度设定值T1和冷冻温度设定值T2，所述第二时段包括化霜时段Lx和强运行时段Ly；所述第二时段控制器按以下步骤进行控制：

停止压缩机的运行，接通化霜装置；根据时钟数据判断是否在化霜时段Lx内，如果化霜时段Lx结束或者检测到蓄冷传感器高于温度Tx，则结束化霜步骤执行强运行步骤至强运行时段Ly结束；

所述强运行步骤是按时间段控制的步骤或者是按温度控制的步骤；

所述按时间段控制的步骤是：压缩机连续开机一段时间L01，停一段时间L02，其中L01大于L02；

所述按温度控制的步骤是：断开蓄冷化霜装置，启动压缩机，检测传感器温度并按温度控制压缩机的开停；其中压缩机停机温度是：冷藏传感器的温度参数低于t21，并且冷冻传感器温度参数低于t22，并且蓄冷传感器温度参数低于T23；压缩机开机温度条件是：冷藏传感器的温度参数高于t21+Δt0，或冷冻传感器温度参数高于t22+Δt0。

9.根据权利要求7所述的冰箱分时段运行控制系统的控制方法，其特征在于：在执行化霜步骤中，如果检测到冷藏传感器的温度参数高于T1并且蓄冷传感器的温度参数低于T1，则接通所述蓄冷器与冷藏室间的空气循环装置，否则关闭所述空气循环装置；在执行强运行步骤中，如果检测到冷藏传感器的温度参数高于T1并且蓄冷传感器的温度参数低于T23-ΔT，则接通所述空气循环装置，否则关闭所述空气循环装置。

10.根据权利要求7所述的冰箱分时段运行控制系统的控制方法，其特征在于：所述第一时段控制器按以下步骤进行控制：检测传感器温度参数并按温度控制压缩机的开停；其中压缩机开机温度是：冷藏传感器的温度参数高于t11+Δt0并且蓄冷传感器的温度参数高于T13，或者冷冻传感器温度参数高于t12+Δt0；压缩机停机温度是：冷藏传感器的温度参数低于t11，并且冷冻传感器温度参数低于t12；

如果检测到冷藏传感器的温度参数高于T1+Δt1，则接通所述空气循环装置，如果检测到冷藏传感器的温度参数低于T1-Δt1，则关闭所述空气循环装置。

11.根据权利要求7或8或9或10所述的冰箱分时段运行控制系统的控制方法，其特征在于：所述第三时段控制器按以下步骤进行控制：检测传感器温度并按温度控制压缩机的开停；其中压缩机开机温度是：冷藏传感器的温度参数高于t31+Δt0，并且冷冻传感器温度参数高于t32+Δt0；压缩机停机温度是：冷藏传感器的温度参数低于t31，并且冷冻传感器温度参数低于t32；

如果检测到冷藏传感器的温度参数高于T1+Δt1，则接通所述空气循环装置，如果检测到冷藏传感器的温度参数低于T1-Δt1，则关闭所述空气循环装置。

12.根据权利要求11所述的冰箱分时段运行控制系统的控制方法，其特征在于：所述温度参数存在以下关系：

t11＞T1≥t31＞t21；

t12＞T2≥t32＞t22；

Tx＞T13＞T23。

Images