制冷器具和用于初始化制冷器具中的除霜过程的方法与流程

本发明涉及一种用于初始化制冷器具、尤其家用制冷器具中的除霜过程的方法，并且涉及一种可以应用该方法的制冷器具。

背景技术：

由于凝结在蒸发器上的霜会损害从制冷器具的储存室向蒸发器的热传递，在具有只能在接通状态与关断状态之间切换的压缩机的常规制冷器具中，随着霜层越来越厚，压缩机的开启阶段越来越长。在这种制冷器具中，一种常见的方法，例如在kr20010037545中描述的方法是，判定除霜过程的必要性，监测自上次除霜以来压缩机的累计运行时间和开门次数，并且在超出预给定的极限值时启动除霜过程。

现代制冷器具通常使用其转速可被设定为多个非平移值的压缩机，在下文中也称为转速受调节的压缩机。在这种制冷器具中，上述常规方案是不令人满意得，因为由于蒸发器上结霜的速率取决于转速，因此不再能够根据压缩机的累积运行时间进行评估。us6047554提出，在这种情况下，要求取经加权的累积运行时间，其中，对不同转速的运行时间不同地进行加权。但是，在此，对结霜厚度进行可靠估计的前提是，压缩机转速与结霜速率之间的关系是已知并且可重复的。

技术实现要素：

本发明的任务是，说明一种用于初始化除霜过程的方法，该方法易于应用，允许可靠地估计结霜厚度，并且适用于具有转速受调节的压缩机的制冷器具。

通过具有以下步骤的方法解决该任务：

a)以设定为初始值n0的转速将压缩机投入运行，

b)匹配压缩机的转速nt，以阻止制冷器具的储存室温度偏离应有温度，

c)监控经匹配的转速nt与初始值n0之间的偏差，并且

d)当所述偏差超出极限值时，判定有必要进行除霜。

转速的匹配典型地是一个连续的过程，在此过程中，转速总是在一个略微比符合器具制冷需求但不能精确达到的理想值高的值和一个与该值相比略高的值之间在每次达到极限温度时进行切换。

除了短期干扰例如打开储存室的门或放入其温度偏离储存室温度的冷藏品之类外，压缩机的转速应基本上取决于储存室与环境之间的温度差。转速的系统偏差则可以归因于损害储存室与蒸发器之间热传递的结霜，因此，当该偏差超出极限值时，可以由此推断出，霜层足够强以至于需要进行除霜。

在最简单的情况下，偏差可以是经匹配的转速nt与初始值n0之间的当前差值；但优选的是，过去测量的差值也对偏差的当前值有影响。由此，即使经匹配的转速nt与初始值n0之间的差值是恒定的，但不同于零，偏差也可能发生改变。

对偏差的监控应尤其至少包括当经匹配的转速nt高于初始值n0时增加偏差，使得如果压缩机连续地以高于初始值的转速运行，则迟早一定超出极限值。

为了能够更好地考虑短期干扰，也应该可以在经匹配的转速nt低于初始值n0的时间内再减少偏差。

为此，一种优选的可能性是，将偏差求取为经匹配的转速nt与初始值n0之间的差值(nt-n0)的时间积分。这个积分可以在压缩机自上次除霜过程以来的整个运行时间上来求。但是也可以想到，从求积分中排除特定的时间段，例如偏差为负或偏差位于零和小的负极限值之间的那些时间段。以这种方式可以确保，即使经匹配的转速nt没有显著偏离初始值n0，偏差也具有随时间增加的趋势并导致除霜过程的开始。

步骤b)中对压缩机转速的匹配符合目的地包括，当低于储存室的第一极限温度时降低转速nt，并且当超过储存室的第二极限温度时提高转速nt。所述提高和降低可以连续地进行或以不连续地分步的形式进行。

初始值n0可以分别在该方法的运行中根据经验来求取。尤其可以分别在除霜过程后的运行初始阶段中求取表明适合于维持制冷器具储存室中的应有温度的转速，并且能够由该转速推导出初始值n0。

在最简单的情况下该推导在于，将所求取的合适转速相同地接受为初始值n0。

如果假设制冷器具所处环境的温度在多个除霜周期的进程中没有发生明显变化，则也可以求取在上次除霜过程之后求取的合适转速和在更早的一次或多次除霜过程之后求取的合适转速的平均值作为初始值n0。

此外可以想到，将所求取的合适转速降低一个预给定的量，并且将结果接受为初始值，以便以这种方式确保，偏差随时间进程而增长，从而确定会触发除霜过程，或者——具有相同结果地——选择极限值作为自上次除霜过程以来压缩机运行时间的一个递减函数。

替代地，初始值n0可以作为环境温度的函数来预给定。为了检测环境温度，应用根据本发明的方法的制冷器具应配备有环境温度传感器。

在最简单的情况下，将除霜结束时测得的环境温度用作函数的自变量；然后保持初始值n0不变，直到下一个除霜过程。

然而，该替代方案的一个优点是，初始值n0也可以是当前环境温度的函数，即初始值可以在两次除霜过程之间变化。如此可以避免，将由于环境温度升高而导致的压缩机转速nt上升误认为是严重结霜的迹象而导致过早除霜。

为了确保，即使在压缩机转速nt平均保持不变的情况下也会迟早触发除霜过程，也可以将极限值选择为自上次除霜过程以来压缩机运行时间的一个递减函数。

本发明的主题还是一种制冷器具、尤其家用制冷器具，该制冷器具具有至少一个储存室、用于冷却该储存室的、转速受调节的压缩机、用于根据在储存室中测得的温度来调节压缩机转速的控制单元，该控制单元设置为用于、尤其编程为用于实施上述方法。

另一发明主题是一种具有程序代码手段的计算机程序产品，该程序代码手段使计算机能够实施上述方法或作为上述制冷器具中的控制单元工作。该计算机程序产品尤其可以作为微处理器系统的存储器内容存在，或者以脱离微处理器系统的形式存在于数据载体上。

附图说明

参照附图，本发明的其他特征和优点从以下对实施例的描述中得出。

附图示出：

图1以示意性形式示出根据本发明的制冷器具；

图2示出根据本发明的第一构型的方法的流程图；和

图3示出根据本发明的第二构型的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出一个结构本身已知的家用制冷器具的示意性截面图。隔热本体1和至少一个门2限界至少一个储存室3。在本体1的机房4中安置有转速受调节的压缩机5，该压缩机与冷凝器(未示出)、节流部位和至少一个蒸发器6在制冷剂回路中连接，并且给蒸发器6供给用于冷却储存室3的液体制冷剂。

蒸发器6在此示为蒸发器室8中的无霜蒸发器，该蒸发器室通过中间隔板7与储存室分开。在此，除霜加热器9可以由加热棒形成，该加热棒安装在块状蒸发器6的下侧上并且在除霜时通过物理接触、辐射和/或对流对该蒸发器进行加热。在蒸发器室8的底部设置有通道13，以便将冷凝水从蒸发器6导出到外面，通常导出到机器室4内的蒸发盘14中。

控制压缩机5和除霜加热器9的运行的控制电路10(典型地为微处理器系统)可以在本体1上放置在任何合适的位置。控制电路10与用于检测储存室3的温度的内部温度传感器11连接，此外，控制电路10可以与用于检测环境温度的环境温度传感器12连接。

图2示出根据本发明的第一构型的控制电路10的工作方法。该工作方法不需要环境温度传感器12。

在正常运行中，控制电路10以规律的时间间隔经历一种循环，该循环的在图2的图示中的第一步骤s1是借助温度传感器11检测内部温度tin。该内部温度tin应保持接近由用户在控制电路10上设定的应有温度。为此，在步骤s2中，控制电路10将内部温度tin与第一极限温度t1进行比较，该第一极限温度可以与应有温度相同，但优选低几度。如果低于极限温度t1，则表明压缩机5的当前转速nt高于为维持应有温度所需的转速；因此，在这种情况下，按预给定的步长对转速nt进行减值(s3)。

在步骤s4中，将内部温度tin与第二极限温度t2进行比较，在超过t2的情况下，在步骤s5中对转速nt进行减值。在步骤s3和s5中，步长可以相同，但不必须相同。第二应有温度t2也可以与应有温度相同，但典型地略高，从而t1和t2定义了一个宽度为若干度的温度区间，在这个温度区间内转速nt不发生变化。

在步骤s6中，将压缩机5的当前转速nt与初始值n0之间的差值添加到控制参量int中。由于为了将储存室3维持在应有温度所需的压缩机转速随着蒸发器6上霜层厚度的增加而增高，因此，上次除霜过程经过的时间越长，该差值就越倾向于取更大的正值，因此控制参量int随时间增长。

只要在步骤s7中确定了控制参量int尚未超过阈值thr，则该方法返回到起点，并且重复步骤s1到s6的循环。

相反地，如果超过了阈值thr，则控制电路10关断除霜加热器9和压缩机5，以便对蒸发器6进行除霜(s8)。

在完成除霜之后，控制参量int被复位(s9)到小于thr的初始值，典型地复位到零，并且压缩机5被重新投入运行。

重新投入运行时的转速可以是固定的标准值，也可以想到，以为了进行除霜而中断时的转速重新投入运行。在后一种情况下，转速大多高于连续运行中为了将储存室3维持在应有温度所需的转速；但这也符合目的，以便在短时间内再次从储存室3中排除在除霜期间进入的热量。

在步骤s10中测量储存室3的温度tin，随后在步骤s11中将该温度与t1进行比较。由于因除霜导致的之前的冷却运行中断和不可避免的热量输入，紧接在重新投入运行压缩机之后的温度tin高于t1，使得一直重复步骤s10、s11，直到该温度低于t1为止。如果如上所述压缩机5的重新起动转速肯定被选择得高于为维持应有温度所需的转速，则重复步骤s10、s11就足够了，否则可以设置，只要尚未达到t1，就逐步提高(s12)转速。在任一所述情况下，在tin下降到低于t1的时间点，转速nt高于为维持应有温度所必需的转速。

即使在低于t1之后，仍对温度tin进行测量(s13)，并将其与t1进行比较(s14)。如果保持低于t1，则在步骤s15的每次重复中对压缩机5的转速nt进行减值，此外设置标记fl-，以便表明在重新投入运行压缩机5后已经低于t1。

转速nt的减值导致迟早再次超过t2。一旦在步骤s16中识别到这一点，则设置(s17)第二标记fl ，以便表明超过，并且重新对转速nt进行增值。一旦在步骤s18中识别到放置有两个标记fl-、fl ，则中断步骤s13-s8的循环。

在该时间点所调节的转速nt在步骤s19中被确定为初始值n0，随后该方法返回到正常运行，即从步骤s1到s7的循环。

由于以这种方式针对n0选择了略小于为了维持应有温度所需的值，所以差值(nt-n0)在正常运行期间正值比负值更频繁。如此确保了，控制参量int长期地增长并且迟早触发新一次除霜过程。蒸发器6上新霜形成得越快并且因此转速nt增加越快，则参量int增长得越快，重新除霜越快。

图3示出根据本发明的第二构型的工作方法的流程图。在此，对该方法的描述以蒸发器6的除霜步骤开始。该步骤与图2方法的步骤s8相同，因此也表示为s8。随后的对控制参量int复位的步骤s9也是相同的。

随后借助传感器12进行对环境温度tout的测量步骤s20。在控制单元10中以查找表或计算规则的形式存储了函数f，该函数为所测得的环境温度tout分别分配压缩机5的一个转速。根据该函数f和所测得的温度tout，在步骤s21中针对除霜后重新投入运行压缩机5时的转速确定适当的初始值n0。该函数f可以如此定义，即该函数给环境温度tout的每个值准确地分配如下转速：该转速会在重复实施上述步骤s1-s5时在蒸发器6未结霜的情况下在稳态运行中针对所涉及的环境温度得出；在这种情况下，如果门2未被打开并且也没有以其他途径到达储存室3中的湿气(该湿气可能在蒸发器上凝结为霜)，则压缩机理论上可以经历任意长的时间而不进行除霜。

但是也可以想到，如上文结合图2所述地，分别略小地选择f的值，以便确保，即使转速nt在时间进程中不增长，在压缩机5的有限运行时间后也会进行除霜。

也可以通过以下方式实现相同的效果：与时间相关地降低阈值thr，例如通过在循环s1-s7中插入对thr进行减值的步骤。

在确定了初始值n0之后，检测储存室3的温度tin；该步骤与图2中的步骤s1相同，因此也表示为s1。后续的步骤s2-s7也与图2中相同，因此在此不再重新描述。如果在步骤s7中发现控制参量int已经超过了阈值thr，则该方法分支到s8，以便对蒸发器6进行除霜。

如果在步骤s7中尚未达到阈值thr，则第一变型方案的方法返回到步骤s1，以便重新测量温度tin，从而在重复地经历循环s1-s7之后，控制参量int近似于积分

∫nt-n0dt

其中，n0＝f(tout(t0))，即与在重新投入压缩机运行的时间点t0时的温度tout相应的f值。

如果在压缩机5的运行阶段期间环境温度下降或上升，则这通过步骤s2或s4导致转速nt降低或提高。降低的后果将是，控制参量int比在环境温度保持不变时增长得更慢，因此即使蒸发器6上的霜已经再次达到有必要进行除霜的厚度，除霜过程也被推延；相反地，环境温度的提高可能触发过早除霜。为了避免该情况，根据第二变型方案，如果在步骤s7中仍未达到阈值thr，则该方法跳回到步骤s21，即测量环境温度tout，并且根据所测得的温度更新n0：n0(t)＝f(tout(t))，其中，t为各个当前时刻。以这种方式，可以使两次除霜过程之间的时间段与环境温度tout的波动无关。

附图标记列表

1本体

2门

3储存室

4机房

5压缩机

6蒸发器

7中间隔板

8蒸发器室

9除霜加热器

10控制电路

11内部温度传感器

12环境温度传感器

13通道

14蒸发盘