專利名稱：無霜冰箱自動除霜控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無霜冰箱自動控制系統(tǒng)，具體涉及無霜冰箱自動除霜的控制規(guī)則及實現(xiàn)自動除霜的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無霜冰箱通過強制對流的換熱方式，組織冷藏室和冷凍室的空氣流過蒸發(fā)室與蒸發(fā)器進(jìn)行熱濕交換，并形成冰箱內(nèi)的空氣循環(huán)。隨著冰箱運行時間的延續(xù)，蒸發(fā)器表面的霜層逐漸增厚，較厚的霜層不僅影響蒸發(fā)器的換熱效率，而且產(chǎn)生較大的流阻，增加能耗并影響保鮮質(zhì)量，因此，無霜冰箱的除霜控制技術(shù)對提高冰箱的能效和保鮮品質(zhì)有重要的意義。目前電子控溫風(fēng)冷冰箱采用的較為先進(jìn)的化霜控制規(guī)則是“時間-溫度法”，其控制規(guī)則是計算化霜間隔期壓縮機的累計運行時間，并根據(jù)用戶開關(guān)門的次數(shù)或累計時間對累計運行時間進(jìn)行修正，得到壓縮機的當(dāng)量累計運行時間，若當(dāng)量累計運行時間超過設(shè)定值，并且冰箱間室的溫度滿足溫度調(diào)節(jié)時，即刻進(jìn)入化霜程序。根據(jù)上述現(xiàn)有的除霜控制規(guī)則，壓縮機的累計運行時間既可以是固定值，也可以隨其他控制參數(shù)的變化而進(jìn)行增減， 但這些控制規(guī)則都只能推測出一個經(jīng)驗上合適的除霜間隔時間，讓冰箱“按時”除霜，而實際冰箱工作的狀態(tài)會隨環(huán)境和用戶使用狀況隨時發(fā)生變化，所以這種控制規(guī)則無法實時檢測冰箱蒸發(fā)器的實際換熱性能，并根據(jù)蒸發(fā)器換熱性能的變化進(jìn)行除霜，容易出現(xiàn)冰箱實際制冷效果尚好時卻進(jìn)行除霜操作，制冷效果惡化時卻長時間不進(jìn)行除霜，一方面浪費電能，同時也會影響冰箱的保鮮功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種新型化霜控制方法統(tǒng)，能夠適應(yīng)無霜冰箱工作環(huán)境的變化。在冰箱工作過程中通過關(guān)聯(lián)參數(shù)間接判斷蒸發(fā)器換熱性能的變化，做到按需化霜。本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案一種無霜冰箱控制系統(tǒng)，包括壓縮機、冷凍室、冷藏室、蒸發(fā)室、蒸發(fā)器、電動風(fēng)門、 冷凍室風(fēng)道、冷藏室風(fēng)道、冷藏室回風(fēng)風(fēng)道、冷藏室溫度傳感器、冷凍室溫度傳感器、蒸發(fā)器溫度傳感器、環(huán)境溫度傳感器、冷藏門開關(guān)、冷凍門開關(guān)、控制器、顯示控制板、化霜加熱器、 化霜水管和接水盤，所述蒸發(fā)器位于冷凍室后部的蒸發(fā)室內(nèi)，通過冷凍室風(fēng)道和冷藏室風(fēng)道分別與冷凍室和冷藏室連通，風(fēng)道中設(shè)有電動風(fēng)門，冷藏室回風(fēng)風(fēng)道從冷藏室連通至蒸發(fā)器下方，化霜水管從蒸發(fā)器下部連通至壓縮機室的接水盤。所述蒸發(fā)器溫度傳感器安裝在蒸發(fā)器的上方，并與翅片相接觸，檢測蒸發(fā)器的表面溫度，用于除霜需求的判斷，也用于除霜退出的控制。所述蒸發(fā)室除設(shè)有蒸發(fā)器、蒸發(fā)器溫度傳感器外，還包括風(fēng)扇電機、化霜加熱器， 風(fēng)扇電機位于蒸發(fā)器上方正中央，蒸發(fā)器下方安裝有化霜加熱器。
所述氣流組織形式為流經(jīng)蒸發(fā)器表面的冷空氣通過風(fēng)扇電機進(jìn)入冷藏室或冷凍室，若電動風(fēng)門關(guān)閉，冷空氣只沿著冷凍室風(fēng)道進(jìn)入冷凍室，然后從下方的冷凍室回風(fēng)口回到蒸發(fā)室，完成循環(huán)，若電動風(fēng)門開啟時，冷空氣除一部分進(jìn)入冷凍室外，還有一部分沿著冷藏室風(fēng)道進(jìn)入冷藏室，然后從下方的冷藏室回風(fēng)口通過冷藏室回風(fēng)風(fēng)道返回到蒸發(fā)室， 完成循環(huán)。所述冰箱除霜控制方法主要步驟如下在冰箱壓縮機啟動，風(fēng)扇電機工作的時段內(nèi)，每隔一段時間就采集冰箱的冷凍室溫度傳感器、蒸發(fā)器溫度傳感器、環(huán)境溫度傳感器的溫度信號，根據(jù)式(1)計算出冷凍室溫度傳感器與蒸發(fā)器溫度傳感器的差值UTfJΔ Tt_e = Tf-Te 式(1)然后檢測電動風(fēng)門的開閉狀態(tài)，若電動風(fēng)門開啟，則根據(jù)式(2)計算出該狀態(tài)下的冷凍室與蒸發(fā)室的臨界溫差 (ATc)ATc = A* (25_T。ut) +B 式 O)若電動風(fēng)門關(guān)閉，則根據(jù)式(3)計算出該狀態(tài)下的冷凍室與蒸發(fā)室的臨界溫差 (ATc*)Δ Tc* = A* (25_T。ut) +B+ Δ Tx 式(3)判斷冷凍室溫度傳感器與蒸發(fā)器溫度傳感器的差值(ATfJ與其臨界溫差 (ATc*)是否滿足式(4)Δ Tf_e > Δ Tc 或 Δ Tf_e > Δ Tc* 式(4)若滿足式的要求，則表示蒸發(fā)器(3)已需化霜，判斷結(jié)果記為“1”，否則記為 “0”。如果判斷結(jié)果連續(xù)3次均為“1”，則冰箱制冷停止，化霜加熱器啟動，開始給蒸發(fā)器除霜，當(dāng)蒸發(fā)器上部的傳感器檢測到溫度超過化霜斷開溫度點就斷開加熱器，等待5 IOmin 讓蒸發(fā)器上的化霜水全部由化霜水管流出后則該次化霜結(jié)束，重新啟動壓縮機進(jìn)行制冷。上述方法中的系數(shù)A可以通過測量冰箱在不同環(huán)溫下蒸發(fā)器換熱溫差的變化規(guī)律來決定。系數(shù)B為室溫25°C時，冰箱運行至蒸發(fā)器化霜臨界點的換熱溫差。系數(shù)ΔΤΧ 為電動風(fēng)門在開閉狀態(tài)下不同臨界溫差A(yù)Tc的差值，三者均可根據(jù)冰箱的整機實驗測量確定，可以取值不同。所述冰箱除霜控制方法中的允許化霜判斷程序執(zhí)行的條件為采集到的蒸發(fā)器溫度傳感器的溫度值(Te)必須下降至某一溫度以下，一般在_15°C -25°C之間。所述無霜冰箱除霜控制方法的化霜判斷程序只有在冷藏門和冷凍門均關(guān)閉的情況下才執(zhí)行，當(dāng)兩者中只要有一開啟狀態(tài)，化霜判斷程序都不執(zhí)行。所述無霜冰箱除霜控制方法的除霜判斷結(jié)果標(biāo)志“ 1，，和“0”存儲在控制器中，并在化霜模塊退出時清零。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在1.本發(fā)明與控制板相連接的除冷藏室溫度傳感器、冷凍室溫度傳感器和蒸發(fā)器溫度傳感器外，還增加了環(huán)境溫度傳感器，安裝在冰箱外側(cè)，用于檢測環(huán)境溫度，確保冰箱在不同環(huán)溫下化霜及時、高效。2.本發(fā)明通過檢測蒸發(fā)器溫度(T6)、冷凍室溫度(Tf)、環(huán)境溫度(T。ut)及實時運行狀態(tài)、壓縮機累計運行時間，由判斷準(zhǔn)則(式1)、(式2)、(式3)和(式4)判斷冰箱是否需要化霜，實現(xiàn)除霜切入準(zhǔn)確、退出及時，有效地降低能耗，確保冰箱蒸發(fā)器高效換熱，提高冰箱的食品保鮮品質(zhì)。3.本發(fā)明采用連續(xù)三次化霜判斷的方法，確保冰箱不因環(huán)境溫度的擾動和冰箱的工作狀態(tài)突然變化而誤判，做到化霜準(zhǔn)確，制冷性能穩(wěn)定。


圖1為本發(fā)明的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成示意圖及氣流組織形式；圖2為本發(fā)明的控制方法流程圖；圖3為本發(fā)明的控制系統(tǒng)模塊圖。圖中標(biāo)號1壓縮機、2化霜加熱器、3蒸發(fā)器、4蒸發(fā)器溫度傳感器、5冷凍室溫度傳感器、6蒸發(fā)風(fēng)扇、7蒸發(fā)器室、8冷凍室風(fēng)道、9電動風(fēng)門、10冷藏室回風(fēng)風(fēng)道、11冷藏室風(fēng)道、12控制器、13冷藏室溫度傳感器、14冷藏室、15環(huán)境溫度傳感器、16冷藏門開關(guān)、17 顯示控制板、18冷凍門開關(guān)、19冷凍室、20冷凍室回風(fēng)口、21化霜水管、22接水盤。以下通過具體實施方式
，并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
具體實施例方式實施例圖1、圖3分別為本發(fā)明的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成示意圖和模塊圖，包括控制器12、與控制器12連接的蒸發(fā)器溫度傳感器4、冷凍室溫度傳感器5、冷藏室溫度傳感器13 和環(huán)境溫度傳感器15，控制器(1 集成了單片機處理單元和高低壓硬件驅(qū)動電路，其中高壓部分驅(qū)動化霜加熱器2、壓縮機1等部件，低壓部分驅(qū)動傳感器、門開關(guān)、蒸發(fā)風(fēng)扇6、電動風(fēng)門9等部件。單片機處理器集成了本發(fā)明所述化霜控制方法，根據(jù)冷凍室溫度傳感器5、 蒸發(fā)器溫度傳感器4、環(huán)境溫度傳感器15的溫度值和電動風(fēng)門9的開閉狀態(tài)判定冰箱是否需要化霜。蒸發(fā)器3位于冷凍室19后部的蒸發(fā)室7內(nèi)，和冷凍室19用冷凍室風(fēng)道8隔開， 冷藏室風(fēng)道11與冷凍室風(fēng)道8相連，連通處安裝有電動風(fēng)門9，電動風(fēng)門9靠一 12V步進(jìn)電機驅(qū)動，其開閉狀態(tài)可檢測，冷藏室回風(fēng)風(fēng)道10從冷藏室14連通至蒸發(fā)器3下方，蒸發(fā)風(fēng)扇6安裝在蒸發(fā)器3的上方正中央，帶動流經(jīng)蒸發(fā)室7的冷風(fēng)進(jìn)入冷藏室14或冷凍室19。 本發(fā)明的控制系統(tǒng)還包括與控制器12連接的化霜加熱器2，該化霜加熱器2安裝在蒸發(fā)器 3下方，蒸發(fā)器溫度傳感器4安裝在蒸發(fā)器3左上方，并且應(yīng)盡量和蒸發(fā)器翅片接觸，便于準(zhǔn)確探測蒸發(fā)器表面溫度，冷凍室溫度傳感器5安裝在冷凍室19內(nèi)，冷藏室溫度傳感器13 安裝在冷藏室14內(nèi)，環(huán)境溫度傳感器15安裝在冰箱外側(cè)，檢測環(huán)境溫度的變化；冷藏門開關(guān)16和冷凍門開關(guān)18分別安裝在冷藏門和冷凍門的夾縫處，用來檢測冷藏門和冷凍門的開關(guān)狀態(tài)；化霜加熱器2的下方設(shè)有接水盤22，當(dāng)冰箱化霜時，化霜加熱器2工作，化霜水順著蒸發(fā)器3流下，通過化霜水管21流到接水盤22中，接水盤22中的化霜水通過壓縮機 1工作時的余熱蒸發(fā)。圖1還說明了本發(fā)明的無霜冰箱控制系統(tǒng)氣流組織方式冰箱制冷時，若電動風(fēng)門9關(guān)閉，則來自蒸發(fā)室7的冷風(fēng)只通過冷凍室風(fēng)道8進(jìn)入冷凍室19制冷，然后從冷凍室風(fēng)道8下部的通道流經(jīng)蒸發(fā)器3完成冷凍室風(fēng)循環(huán)；若電動風(fēng)門9打開，則冷藏室風(fēng)道11 和冷凍室風(fēng)道8連通，風(fēng)扇出風(fēng)除一部分進(jìn)入冷凍室19制冷外，一部分還通過冷藏室風(fēng)道 11進(jìn)入冷藏室14制冷，然后從冷藏室回風(fēng)風(fēng)道10回到蒸發(fā)器3完成冷藏室風(fēng)循環(huán)。
圖2為本發(fā)明的除霜控制方法流程圖，具體步驟如下若壓縮機1不啟動，則化霜判斷程序不執(zhí)行，若有冷藏門或冷凍門打開也不執(zhí)行，直至門全關(guān)閉后再延時進(jìn)入；從壓縮機1啟動后，每隔Δ t(l分鐘就進(jìn)入一次，采集蒸發(fā)器溫度(Te)、冷凍室溫度(Tf)以及環(huán)境溫度(T。ut)，同時讀取電動風(fēng)門9的開閉狀態(tài)。若此時T6低于某一溫度以下(一般在-15°C _25°C之間)，則根據(jù)式(1)計算出采集到的Tf與Te的差值(ATfJ。然后判斷電動風(fēng)門9的開閉狀態(tài)，若電動風(fēng)門9打開，則表示此時冷藏室14和冷凍室19同時制冷， 此時由于冷藏回風(fēng)和冷凍回風(fēng)同時經(jīng)過蒸發(fā)器3，則應(yīng)按照式( 計算冷凍室溫度傳感器 5和蒸發(fā)器溫度傳感器4的最大允許溫差(ΔΤ。)，若電動風(fēng)門9關(guān)閉，則應(yīng)按照式⑵計算 (Δ T。*)。然后比較實測的ATf_e和計算出的ΔΤ?；颚?T。*的大小，如果實測值比計算值大， 則判斷結(jié)果為真，程序返回值為“1”，實測值比計算值小，則程序返回值為“0”，將判斷結(jié)果存入單片機的存儲器中。連續(xù)三次判斷結(jié)果，若都為真，則表明蒸發(fā)器3已需化霜，此時應(yīng)立即化霜，若最近三次的判斷結(jié)果不全為真，則等待冰箱制冷時間的延續(xù)繼續(xù)進(jìn)行判斷，直到出現(xiàn)三次全為真進(jìn)入化霜為止。上述中At。取值一般在5 15分鐘，保證在每個制冷運行段能夠進(jìn)行至少一次判斷程序；系數(shù)Α、B、Δ Tx可根據(jù)冰箱的整機實驗測量確定，A的取值一般在10/100 30/100之間，B的取值在7 12°C之間，Δ Tx取值在1°C 3°C之間， 不同型號的冰箱取值也不同。對于本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，還可以進(jìn)行各種修改和變形如圖1中的冰箱類型，既可以是全風(fēng)冷的冷藏冷凍箱，也可以是冷藏室直冷，冷凍室風(fēng)冷的混冷冰箱和單門風(fēng)冷冷凍箱，在后兩種類型的冰箱上應(yīng)用時，由于氣流只在冷凍室和蒸發(fā)器室之間循環(huán)，沒有電動風(fēng)門，則基于式1、2、4即可設(shè)計出適合此類冰箱的除霜控制規(guī)則；如圖1中所示的化霜加熱器2可以采用石英管、鋼管和鋁盤管等多種形式；圖2的化霜控制流程中，在需要啟動化霜加熱器2進(jìn)行化霜之前，利用冷藏室氣溫比冷凍室氣溫高(一般為10°C以上)這一特點，可以先使用冷藏室回風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)溫度回升到一定溫度時，再啟動化霜加熱器2進(jìn)行化霜，這樣起到節(jié)能的作用。
權(quán)利要求
1.無霜冰箱自動除霜控制方法，其特征在于在壓縮機和蒸發(fā)風(fēng)扇運轉(zhuǎn)的時段內(nèi)，周期性采集冰箱的冷凍室溫度傳感器、蒸發(fā)器溫度傳感器、環(huán)境溫度傳感器的溫度信號，根據(jù)(式1)計算冷凍室溫度傳感器與蒸發(fā)器溫度傳感器所測的冷凍室溫度Tf與蒸發(fā)溫度Te的差值(Δ Tf_e)ATfe = Tf-Te (式 1)檢測電動風(fēng)門的開閉狀態(tài)若電動風(fēng)門開啟，則根據(jù)(式2)計算該狀態(tài)下的臨界溫差(ATc)ATc = A*(25-T。ut)+B (式 2)若電動風(fēng)門關(guān)閉，則根據(jù)(式3)計算該狀態(tài)下的臨界溫差(ΔΤ。*)ATc* = A*(25-T。ut)+B+ATX (式 3)判斷冷凍室溫度傳感器與蒸發(fā)器溫度傳感器的測量差值(ATfJ與臨界溫差(八！^或 Δ Tc*)是否滿足判斷準(zhǔn)則式4Δ Tf_e > Δ Tc 或 Δ Tf_e > Δ Tc* (式 4)若滿足判斷準(zhǔn)則(式4)，則表示蒸發(fā)器已需化霜，判斷結(jié)果記為“ 1 ”，否則記為“0” ；如果判斷結(jié)果連續(xù)3次均為“1”，則當(dāng)期制冷周期結(jié)束時即進(jìn)入除霜程序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無霜冰箱自動除霜控制方法，其特征在于允許化霜判斷程序執(zhí)行的條件為采集到的蒸發(fā)器溫度傳感器的溫度值(Te)必須下降至某一設(shè)定溫度值TeO以下，TeO的取值范圍為-15°C -25°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無霜冰箱自動除霜控制方法，智能判斷除霜切入點，即通過測試冰箱蒸發(fā)溫度、冷凍室溫度、環(huán)境溫度及實時運行狀態(tài)，依據(jù)控制方法的設(shè)定算法，判斷冰箱蒸發(fā)器換熱能力的衰減程度，進(jìn)而判斷除霜的切入點，自動控制除霜過程，實現(xiàn)除霜切入準(zhǔn)確、退出及時，提高冰箱的能效水平和保鮮品質(zhì)，同時提高冰箱的智能化控制水平。
文檔編號F25D21/08GK102297565SQ201110269768
公開日2011年12月28日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者楊帆, 江斌, 湯曉亮, 王鐵軍, 魏邦福 申請人:合肥美菱股份有限公司