CN1798947A - 具有自适应自动融冰器的致冷器具及其融冰方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及致冷器具，它具有一个包围内空间(2)的隔热壳体(1)及一个设置在与内空间(2)连通的空气通道(4，5)中的蒸发器(7)、一个用于加热蒸发器(7)的加热装置(8)及一个用于控制加热装置(8)的工作的控制电路(10)，其中，控制电路(10)与一个设在空气通道(4，5)中的、用于提供一个代表穿过通道(4，5)的空气通过量的测量信号的测量装置(12，13；14，15；17，18；20，23；24，25)相连接，及被设置成：当检测到的空气通过量下降到一个界限值以下时使加热装置(8)投入工作。

Description

具有自适应自动融冰器的致冷器具及其融冰方法
本发明涉及具有自适应自动融冰器的致冷器具及其融冰方法。在所谓的无霜式致冷器具中在一个与内空间隔开的室中设有一个蒸发器，它用于冷却一个隔热壳体的可装入冷藏物品的内空间，所述室与内空间通过透气开口相连通。该室与这些透气开口一起构成一个空气通道，空气可通过该通道循环，以便在蒸发器上使空气冷却及再输送到内空间中。
蒸发器被设置在一个隔开的室中，将允许当在蒸发器上形成临界冰量时使其加热并由此融冰，而同时关断蒸发器室与内空间之间的空气循环，以防止与蒸发器室加热同时地使其中置有冷藏物品的内空间也被加热。
对于这种致冷器具的经济的工作方式来说，重要的是，一旦在蒸发器上超过临界冰量时，则蒸发器被可靠地融冰，因为冰将蒸发器与包围该蒸发器的室隔离及由此对冷却效率带来不利影响。这种冷却装置的壳体结构通常不允许使用者看到蒸发器室中来检查冰量及作出是否需要融冰的决定。因此需要融冰的自动控制。
对此合乎要求的是，可直接测量蒸发器上的冰厚度及借助该厚度自动地决定是否需要融冰。但允许直接测量蒸发器上冰层厚度的传感器的成本高及寿命明显地短于传统致冷器具的其它部件，由此它在致冷器具中的使用明显地增加了其修理的易发性。
出于该原因在大多数当前的无霜致冷器具中使用了定时控制的融冰方法，即总是在一个固定的时间间隔启动一个融冰过程。该技术虽然可靠及廉价，但其缺点是，不能作到对致冷器具工作所处的气候条件的适配。也就是说，在两个融冰过程之间的一个“适当”的平均时间间隔对于该器具在热环境下工作时可能太长，在该环境中随着门的每次打开将有大量湿气进入到其内空间中及由此蒸发器上的冰层很快增长，相反地当致冷器具工作在冷环境中时，由于小的湿气进入，使用比设定的时间间隔长的时间间隔可以改善致冷器具的经济性。此外，该技术未考虑一个情况，即湿气的进入不仅与该器具的运行时间，而且与开门的次数及在该器具中放置的冷藏物品的类型有关。
本发明的任务在于，给出一种致冷器具，它允许以简单及牢固的方式可靠地评估在蒸发器上积聚的冰量，及给出一种方法，该方法允许在蒸发器上达到预定的冰量时总是可重复地融冰。
该任务将通过具有权利要求1的特征的致冷器具及具有权利要求10的特征的方法来解决。
本发明利用一个事实，即其中设有蒸发器的空气通道的自由横截面是有限的及随着积聚在蒸发器上的冰量的增加而趋于减小。通过对由此产生的穿过通道的空气通过量的改变的检测可间接地推断出冰量及由此推断出融冰过程的必要性。
为了检测穿过通道的空气通过量可考虑各种技术。最直接的可能是，在通道中设置一个可由通道中的空气流驱动运动的物体及对它配置一个用于测量该运动的传感器。当通道中的空气通过量下降到这样的程度，以致低于预定的速度界限值时，则意味着需要融冰。
也可在通道中设置一个弹性部件来取代运动的部件，该弹性部件由于空气流仅静态地偏转及其偏转量通过一个传感器检测。这里，当弹性部件的偏转量下降到一个界限值以下时，被识别为需要一个融冰过程。
检测空气通过量的另一可能性是利用伯努利效应，即流动介质的流体静压力低于静止介质的静压力。为了在这里得到尽可能大的测量信号，可在空气通道中设置一个窄通路，在其上出现特别高的流动速度，及在该窄通路附近设置一个压力传感器。
另一可能性是利用由通道中的空气通过量影响的温度梯度。为此需要两个温度传感器，它们在热方面不同程度紧密地与一个热源或散热器耦合或与通道中的空气耦合。通道中起温度平衡作用的空气通过量愈小，这两个传感器之间可能出现的温度差愈大。因此当由两个传感器检测的温度之间的差值超过一个界限值时，则可确定出这里空气通过量严重下降。
作为用于本发明的构型的热源，正如由汽车工业中的空气通过量测量装置所公知的，可考虑使用电加热的金属线。这种金属线的加热功率可这样地小，以致对致冷器具的能量平衡无明显影响。但作为散热器最好使用必然存在的蒸发器本身。
为了能检测出尽可能大的温度差，最好将第一温度传感器直接设置在蒸发器上。
特别有利的是，该温度传感器被设置在蒸发器的可结冰的区域中，以致可能覆盖该温度传感器的隔离冰层将使两个温度传感器之间可测量的温度差随着冰层厚度的增大继续增强。
第二温度传感器最好被设置在通道的一个出口上。
由以下参照附图对实施例的说明可得到本发明的其它特征及优点。附图为：
图1：根据本发明第一构型的致冷器具的一个概要截面图；
图2：根据本发明的第二构型的空气通道的细节；
图3：根据本发明的第三构型的空气通道的细节；
图4：根据本发明的第四构型的一个空气通过量测量装置；及
图5：根据本发明的第五构型的致冷器具的壳体的部分截面图。
图1极其概要地表示根据本发明第一构型的无霜致冷器具。该致冷器具以传统的方式包括一个隔热的壳体1，在该壳体中构成了一个用于容纳冷藏物品的内空间2及一个通过隔板3与该内空间2隔开的、通过隔板3中的一些开口4与内空间2连通的蒸发器室5。在蒸发器室5中具有一个通过致冷机6供给致冷介质的平板状蒸发器7，及具有一个与该蒸发器紧密接触的融冰加热器8。
蒸发器室5及这些开口4共同地被称为空气通道。一个控制电路10借助一个在内空间2中的温度传感器(未示出)的测量信号控制致冷机6及一个安装在上开口4旁的通风机11的工作。致冷机6及通风机11可以总是同时地工作；优选的是，通风机11相对致冷机6以一定的延时被接通及关断，以便当致冷机6投入工作时首先给予蒸发器7一个时机，即在空气循环前自己先冷却，及以便在致冷机6关断后充分利用蒸发器7的余冷。
在下开口4中设有一个风轮12，它通过由通风机11引起的空气流驱动转动及它的转动通过一个与控制电路10连接的自动同步发送机13来检测。控制电路借助自动同步发送机13的信号可以评估风轮12的转速及由此评估通过空气通道的空气通过量。当该转速下降到一个预定界限值以下时，它将给出一个提示，即蒸发器室5的自由横截面由于蒸发器7上冰的形成显著地减小，及必需进行一个融冰过程。
为了融冰，控制电路10通过一个开关9在预定的时间间隔期间对融冰加热器8供给一个加热电流。该时间间隔被这样地选择，以致在该时间中由融冰加热器8释放的热量足以使蒸发器上的冰层完全地融化掉。因为当控制电路10启动融冰过程时的冰层厚度总是基本上相同的，用于融冰所需的热量也基本上是恒定的，因此不需要融冰时间间隔的自适应调节。
当风轮12被卡住时，可错误地导致：被识别为需要一个融冰过程并启动该融冰过程。该卡住的概率可被减小，其方式是通风机11在投入工作时总是短时间地以比持续工作转速高的转速运行，以便保证在风轮12上出现的空气量足够强地使该风轮转动。也可考虑，控制电路10可以将风轮12的转速的突然下降与其逐渐地下降相区分，及在前一情况下使通风机11短时间地以超高的转速运转，如果此后仍不能检测出转动，则产生出一个故障报警信息。
图2表示根据本发明的第二构型的空气通道的一部分，该部分例如在这些开口4之一的高度上。在该通道的壁中锚固着一个柔性的薄片14，它伸入通道中及通过空气流由一个虚线所示的静止位置偏转到实线所示的弹性弯曲位置。薄片的该位置被一个设置在通道内的接近式传感器15，例如一个带有线圈16的振荡电路形式的接近式传感器检测出，该振荡电路的振荡频率受到薄片14与线圈16的距离的影响。因为在该构型中不存在持续运动的部分，其磨损小及可靠性高。
图3是根据本发明的第三构型的空气通道的一部分。该空气通道局部地变窄成一个喷嘴17，在其出流侧构成一个其中设有压力传感器18的小室19。高速空气流在喷嘴17的出流侧以喷射泵的形式引起小室19中很强的压力下降，该压力下降可通过压力传感器18检测到。连接到压力传感器18上的控制电路因此能够评估出空气的流动速度及由此可评估出通过空气通道的空气通过量，及当空气通过量达到一个低的临界值时，触发一个融冰过程。
在借助图4所示的本发明的第四构型中，在空气通道中设有两个带有与温度相关的电阻值的金属线20、21。对每个金属线20、21配置了一个测量电路22或23。测量电路22对金属线22供给一个小的测量电压，测量由此产生的流过金属线20的电流及求出金属线20的相应电阻值或温度值。施加在金属线20上的电压被选择得如此地低，以致金属线20的由该电流产生的热可被忽略。
第一测量电路22将得到的温度值提供给控制电路10。该控制电路将一个与该温度值相比增高一个固定差值的温度给定值传送给第二测量电路23。该测量电路23这样地调节它对金属线21施加的电压值，以使得该金属线取得给定温度值。测量电路23以与测量电路22相同的方式通过金属线的电阻值检测金属线21的温度。测量电路23将为此所需的加热功率传送回控制电路10。通过空气通道的空气通过量愈大，该加热功率愈大。如果该加热功率下降到一个预给定的界限值以下时，控制电路10则识别出已达到一个临界的冰量，并触发一个融冰过程。
在图5中借助一个致冷器具的部分截面图表示出本发明的第五构型。该壳体的结构基本上相应于参照图1所描述的结构，由此对在两个图中用相同的标号表示的部件不再重新描述。在图5的构型中在空气通道的下开口4中取消了风轮及自动同步发送机；取而代之的是，在构成空气通道出口的上开口中及在蒸发器7的板上各设置一个温度传感器24或25。阴影线的面表示冰层26，该冰层可围绕蒸发器及融冰加热器8的四周形成。如果蒸发器7上无冰，则蒸发器室5的自由通过横截面相对地大，及可在小的流动速度及与此相应地大的、与蒸发器7相接触的空气的逗留时间的情况下达到用于有效冷却内空间2所需的空气通过量。因此空气在蒸发器7上的冷却是很强的，及由传感器24、25检测的温度之间的差值很小。
蒸发器室5的自由横截面随着蒸发器7上冰层26的厚度的增大而减小。空气通过量也同样地减小及蒸发器室5中的流动速度升高。因此缩短了用于空气冷却的时间，及由传感器24、25检测的温度之间的差值增大。
如这里所示地，如果温度传感器25被设置在蒸发器7的一个部位上，在该部位上可积聚冰，则冰层26本身也附加地有助于两个传感器之间温度差的增高。当该温度差值超过一个预定的界限值时，则与这些传感器24，25连接的控制电路10将触发一个融冰过程。

Claims (10)

1.致冷器具，它具有一个包围内空间(2)的隔热壳体(1)及一个设置在与内空间(2)连通的空气通道(4，5)中的蒸发器(7)、一个用于加热蒸发器(7)的加热装置(8)及一个用于控制加热装置(8)的工作的控制电路(10)，其特征在于：控制电路(10)与一个设在空气通道(4，5)中的、用于提供一个代表穿过通道(4，5)的空气通过量的测量信号的测量装置(12，13；14，15；17，18；20，23；24，25)相连接，及被设置成：当检测到的空气通过量下降到一个界限值以下时使加热装置(8)投入工作。
2.根据权利要求1的致冷器具，其特征在于：该测量装置(12，13)具有一个可由通道中的空气流驱动运动的物体(12)及一个用于测量该运动的传感器(13)；及当检测到的运动速度下降到一个界限值以下时，控制电路(10)确定出所述界限值的低于。
3.根据权利要求1的致冷器具，其特征在于：测量装置具有一个可通过通道(4，5)中的空气流由一个静止位置偏转的弹性部件(14)及一个用于检测该部件(14)的偏转的传感器(15)；及当检测到的偏转量下降到一个界限值以下时，控制电路(10)确定出所述界限值的低于。
4.根据权利要求1的致冷器具，其特征在于：测量装置具有一个用于测量通道(4，5)中动态空气压力的压力传感器(18)，及当检测到的压力上升超过一个界限值时，控制电路(10)确定出所述界限值的低于。
5.根据权利要求1的致冷器具，其特征在于：所述测量装置包括两个温度传感器(20，21；24，25)，它们在热方面不同程度紧密地与一个热源(20)或散热器(7)耦合或与通道(4，5)中的空气耦合；及当由两个传感器检测到的温度之间的差值超过一个界限值时，控制电路(10)确定出所述界限值的低于。
6.根据权利要求5的致冷器具，其特征在于：该散热器是一个蒸发器(7)。
7.根据权利要求6的致冷器具，其特征在于：这些温度传感器的一个第一温度传感器(25)被直接地设置在蒸发器(7)上。
8.根据权利要求7的致冷器具，其特征在于：该第一温度传感器(25)被设置在蒸发器(7)的可结冰的区域中。
9.根据权利要求6、7或8的致冷器具，其特征在于：这些温度传感器的一个第二温度传感器(24)被设置在通道(4，5)的输出端(4)上。
10.用于控制致冷器具中的蒸发器融冰的方法，包括以下步骤：
-评估在其中设有蒸发器(7)的通道(4，5)的空气通过量；及
-当评估的空气通过量低于一个界限值时，触发一个融冰过程。
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Open date: 20060705