CN101137876A - 制冷和除霜控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有能效除霜循环的制冷计时器的控制系统和方法。该系统和方法在制冷循环之后和除霜循环之前设置了一段延迟时间。在该延迟期间，蒸发器风扇可以运行。风扇循环和来自风扇盘管的热量为蒸发器在除霜循环之前提供预热循环。为了进一步增强能效，该系统和方法还在除霜循环之后提供预制冷循环。在该预制冷循环期间，只有压缩机通电。这样防止温暖湿润的空气进行循环，直至蒸发器盘管冷却。

Description

制冷和除霜控制系统

技术领域

本发明涉及制冷控制系统，更具体地说，涉及包括制冷和除霜控制循环的凸轮操作的制冷控制系统。

背景技术

除霜计时器是用来控制冷冻机和制冷机/冷冻机中的除霜加热器的。虽然它们主要用于商业用途，但现在许多高端用户的制冷装置中也包含这种除霜计时器。除霜加热器防止蒸发器盘管上结冰过多，以防制冷系统冷却效率低。

在运行中，除霜计时器在预设的压缩机运行时间之后启动除霜循环。这种压缩器的运行时间是按照特定模式、安装等的结冰现象经验选择的。也就是说，人们知道，压缩机只要运行一段特定时间，蒸发器盘管上便会结上一定程度的冰。这种结冰现象可能出现后，除霜计时器启动除霜循环，以除去盘管上的冰，从而保持系统的冷却效率。除霜计时器还控制除霜循环的时间。除霜循环的时间也可再次按照典型的结冰情况进行预设。也就是说，除霜循环的运行时间足以从盘管上除去压缩机运行循环期间结的冰。

众所周知，在通常的压缩机操作过程中，蒸发器风扇运行，使空气在已冷却的蒸发器盘管上循环，以冷却该室。令人遗憾的是，目前的除霜计时器的操作是在压缩机运行循环结束之后就立即启动除霜循环。这导致除霜加热器使用额外的能量，因为它必须克服冷却循环刚结束的冷却效果。也就是说，在冷却循环刚结束之后，并在此后的一段时间，由于其中冷却剂的蒸发作用，蒸发器盘管仍然非常冷。至少直到蒸发器中的冷却剂蒸发结束，用于除霜加热器的能量对于盘管的除霜效果将会很小。因此，除霜加热器只是消耗能量，没有效果。

因此，现有技术需要新改进的除霜计时器，这种除霜计时器使得制冷系统的蒸发器盘管具有适当的除霜时间，且不会毫无效果地消耗过多的能量。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种新改进的除霜计时器。更具体地说，本发明的目的在于提供一种新改进的除霜计时器，以用其减少除霜循环的能耗，同时仍使蒸发器盘管按要求除霜。更加具体地说，本发明的目的在于提供一种新改进的制冷控制系统，该制冷控制系统协调制冷系统和除霜系统的各部件的运行，以提供能效高的冷却除霜作业。

本发明的一个实施例提供了一种制冷控制系统，该制冷控制系统将冷冻机/制冷机的压缩机、蒸发器风扇和除霜加热器的操作控制一体化。制冷系统包括电动机驱动的压缩机、用于冷却冷冻机的蒸发器盘管、使空气在蒸发器盘管上循环并进入冷冻室内的蒸发器风扇以及除霜加热器。除霜加热器定期运行以从蒸发器盘管上除去结的霜。

在一个实施例中，制冷控制系统包括一电动机驱动的凸轮操作切换装置，该切换装置包括一压缩机叶片、一蒸发器风扇叶片、一除霜加热器叶片和一电源叶片。在该实施例中，压缩机叶片和蒸发器风扇叶片在制冷循环中接触电源叶片。一旦制冷循环结束，压缩机叶片便与电源叶片断开，使得只有蒸发机风扇与电源叶片接触。这样，来自风扇盘管继续循环的空气和热量将开始对盘管进行预除霜。在预除霜循环之后，蒸发器风扇叶片与电源叶片断开，而除霜加热器叶片则与电源叶片连接。这使除霜加热器在除霜循环模式中能对蒸发器盘管除霜。

本发明的另一个实施例提供了一种能效高的制冷控制方法，用于控制冷冻机中的压缩机、蒸发器风扇和除霜加热器的运行，该冷冻机具有一制冷系统，该制冷系统包括一电动机驱动的压缩机、一蒸发器盘管、一蒸发器风扇和一除霜加热器，该除霜加热器用于定期清除蒸发器盘管上结的霜。制冷控制方法包括：将压缩机和蒸发器风扇连接到电源上，以在正常运行循环期间运转；将压缩机与电源断开，以便在预除霜循环期间只有蒸发器风扇接收功率；将蒸发器风扇与电源断开；以及将除霜加热器连接到电源上，以在除霜循环期间运转。

附图说明

参照附图，通过以下详细描述，将使本发明的其他特征和优点更加清楚。

引入说明书并构成该说明书一部分的附图示出了本发明的一些方面，并与叙述一起用于说明本发明的原理。其中：

图1示出根据本发明指导构造的正常运行循环中制冷计时器控制系统的一实施例；

图2示出图1所示正常运行循环后的预热循环中图1的制冷计时器控制系统；

图3示出图2所示预热循环后的除霜循环中图1的制冷计时器控制系统；

图4示出图3所示除霜循环后的正常运行循环中图1的制冷计时器控制系统；

图5是流程图，示出本发明一个实施例的制冷计时器控制系统的操作方法；

图6示出正常运行循环中制冷计时器控制系统的一替换实施例的切换状态；

图7示出图6所示正常运行循环后的预热循环中图6的制冷计时器控制系统的切换状态；

图8示出图7所示预热循环后的除霜循环中图6的制冷计时器控制系统的切换状态；以及

图9示出图8所示除霜循环后的后除霜循环中图6的制冷计时器控制系统的切换状态。

具体实施方式

尽管本发明将结合某些优选实施例进行描述，但无意局限于这些实施例。相反地，其意向是要包括附属权利要求书限定的本发明的精神和范围内所包含的一切替换、改进和等效方案。

为了克服现有技术中存在的上述问题及其他问题，制冷计时器控制系统通过制冷循环协调除霜加热器的运行。特别是在本发明的系统中，除霜加热器的通电时间在压缩机断电之后要延迟一段时间。这样，在制冷循环已经结束并且制冷剂不再通过盘管蒸发之后，允许蒸发器盘管变暖，或至少不再供冷。除霜加热器的通电时间被延迟，又由于压缩机停止运行后制冷剂的蒸发作用以及盘管自身的热惯性，能量没被浪费，同时蒸发器盘管仍然供冷。

在本发明的制冷控制系统的其他实施例中，增加了一个新循环，该循环使蒸发器风扇在压缩机已经断电之后、除霜加热器通电之前能继续运行一段时间。这是为了提供预热循环，在此期间，制冷机或冷冻机室内较热的空气在蒸发器盘管上循环。此外，来自风扇盘管本身的热量在除霜循环启动之前为蒸发器提供补充加温，同时继续冷却进入室内的空气。通过延迟除霜加热器的通电时间以及设置预热循环，使得上述现有系统实现净能节约。这种节约是因为大功率除霜加热器无需像传统除霜系统那样为蒸发器盘管除霜而运行那么长时间。

现在参见附图，图1简要示出根据本发明指导构造的制冷计时器控制系统的一实施例。然而，本领域技术人员将会理解，下面示出和描述的实施例只是示例，不作为限制。因此，申请人将发明的全部保护范围限制为附属权利要求书限定的范围。

从图1可以看出，这种制冷计时器控制系统的实施例包括一电动机驱动的凸轮102，该凸轮102具有一外周边，限定至少一个程序下落部(program fall)124。如下面所述，该程序下落部124的作用是控制沿凸轮102周边运动的各种控制及电源叶片106、108、110和112的切换。这些控制及电源叶片106、108、110和122使触点112-118有选择地通电。组件的电源由电源触点120提供。

尽管为简化附图和以下描述未举例说明，但本领域技术人员将要认识到，在图1的组件中可设置传统的电动机，直接或更典型地通过齿轮装置来驱动程序凸轮102。如图1所构造的那样，电动机逆时针方向驱动凸轮102。各种制冷和除霜循环通过定位和接触叶片106、108、110和112的触点进行控制，下面将作更全面的描述。可移动的间隔件104同样有助于进行适当的切换操作，下面也将作更全面的描述。

在正常的制冷循环过程中，压缩机控制叶片122和蒸发器风扇控制叶片106与共用电动叶片108接触，以接通电路。从而使压缩机和蒸发器风扇(未示出)分别经过触点118和116通电，以便冷却制冷机/冷冻机。蒸发器风扇控制叶片106相对于间隔件104定位确保除霜加热器控制叶片110在制冷循环过程中不与共用叶片108接触。

随着凸轮102从图1所示的位置继续逆时针方向旋转，压缩机控制叶片122碰到凸轮控制下落件124。图2示出了制冷循环结束、预热循环开始的这种情况。在该预热循环过程中，压缩机不通电，因为它不再与共用叶片108接触，从而使电路切断。但是，由于蒸发器风扇控制叶片106的长度使其在压缩机控制叶片122落下之后留在下落部124之前的凸轮面上，因而蒸发器控制叶片与共用叶片108仍保持接触。

在该构造中，压缩机不通电，但蒸发器风扇仍然通电。从而使风扇能继续使空气从制冷机/冷冻机室循环通过蒸发器盘管。这样，与来自风扇盘管的热量一起预热蒸发器盘管而开始除霜过程。由于蒸发器风扇控制叶片106仍然保持在该启动状态，因而继续通过间隔件104动作，以使除霜加热器控制叶片110离开共用叶片108。因此，在这种状态下，只有蒸发器风扇通电。

随着凸轮102继续沿逆时针方向旋转，蒸发器风扇控制叶片106将碰到凸轮下落部124，从而启动除霜循环。当这种情况出现时，如图3所示，蒸发器风扇将不通电，因为其控制叶片106不再与共用叶片108接触。共用叶片108的长度使其能与下落部124之前的凸轮面保持接触。当蒸发器风扇控制叶片106落下时，间隔件104上的保持力被释放，致使间隔件104滑动到图示位置。由于间隔件104处于此位置，使得除霜加热器控制叶片110与共用叶片108接触，从而向除霜加热器供电并开始除霜循环。

图4示出除霜循环刚结束后的除霜计时器控制系统状态。随着凸轮102继续旋转，共用叶片108落到凸轮下落部124上，从而不再与加热器叶片110接触。这种不与接触使得除霜加热器关闭。但是，共用叶片108则与压缩机控制叶片122和蒸发器风扇控制叶片106接触。在这种状态下，压缩机和蒸发器风扇则按正常制冷循环运行。间隔件104再次将除霜加热器控制叶片110保持远离共用叶片108，如图所示。

这时，本领域的技术人员可能会清楚，本发明提供了一种控制和协调制冷和除霜循环以提高能效的方法。实际上，本发明的一些实施例是在制冷和除霜循环之间加入了预热循环，以进一步增强本方法的能效。图5示出系统的各个状态，用于操作本发明一个实施例的制冷计时器控制系统的方法。在状态402时，制冷计时器控制系统处于只有蒸发器风扇运行的状态，提供上述预热循环。在该状态402，只有蒸发器风扇接收功率。在状态404时，制冷计时器控制系统处于除霜循环中。在该状态402，只有除霜加热器接收功率。在状态406时，制冷计时器控制系统处于正常制冷运行状态。在该状态406，压缩机和蒸发器风扇从电源接收功率。

通过前面的实施例，压缩机和蒸发器风扇在除霜循环之后同时通电。蒸发器风扇一通电就马上开始循环空气。但是，蒸发器不能立即提供制冷，因为蒸发器盘管仍因除霜循环而发热。因此，当温暖潮湿的空气在室内循环时，在除霜循环之后具有一段时间，该室将在制冷循环一开始多少仍有些发热。由于上述发热的后除霜空气的循环而造成的这种初始发热，所以需要消耗额外的能量来冷却该室。

为了防止出现这种情况，本发明的实施例提供一种替换的叶片构型，这种构型采用额外的切换状态，以提供在除霜循环之后立即为只压缩机运行状态。换言之，蒸发器风扇在除霜循环结束之后的一段时间内不通电，以防止空气循环通过发热的蒸发器盘管。这种状态通过延迟空气在室内的循环，直至蒸发器盘管已经冷却，从而达到额外能量的节约。

图6-9示出本发明实施例的制冷计时器控制系统的叶片构型。本领域的技术人员将会认识到，必须使用多级凸轮来控制附加的切换状态。图6示出压缩机控制叶片502和蒸发器风扇控制叶片504与共用叶片506接触的状态。该切换状态与需要冷却时的“正常”制冷循环运行相对应。图7示出蒸发器风扇控制叶片504只与共用叶片506接触。该切换状态与预除霜的只蒸发器风扇运行状态相对应，这种预除霜状态为上述除霜循环提供预热。图8示出除霜加热控制叶片508与共用叶片506接触，这种接触与除霜循环相对应。最后，图9示出压缩机叶片502只与共用叶片506接触。该状态为后除霜状态，便于蒸发器盘管在空气循环之前通过蒸发器风扇进行冷却。

本文引用的全部参考文献，包括出版物、专利申请和各种专利特此引入作为参考，其引用程度如同每一参考文献单独又具体地示出作为参考，并全部在本文中陈述。

在描述本发明的文中(尤其是下面权利要求书的文中)所使用的术语“一”、“一个”和“该”及类似涉及的对象要认作为不仅包括单数，还包括复数，除非文中另有所述，或与上下文有明显矛盾。术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”要认作为无终止的术语(即指“包括但不限于”)，除非本文另有说明，文中列举的数值范围只是用于作为单独涉及保护范围内各个独立值的简化方法，并且各个独立值被引入到说明书中，如同它在文中单独列举过。除非文中另有说明或与上下文有明显矛盾，本文所述的所有方法均可以任何合适的程序完成。文中所用的随便什么实施例或者典型的语言(举例来说，“比如”)只是用来更好地阐明本发明，而不是限制本发明的保护范围，除非权利要求另有表述。说明书中没有语言应当被认作为是表示对实施本发明所必需的任何无权利要求的要素。

本文描述了本发明的优选实施例，包括发明人已知用于实施本发明的最佳模式。通过阅读上面的描述，那些优选实施例的变型对本领域的普通技术人员可更加清楚。发明人期望熟练技术人员根据适当情况采用这种变型，并且发明人希望本发明用不同于文中具体描述的作法实施。因此，本发明包括适用法律所准许的附属权利要求书中所列主题的所有修改和等效内容。另外，除非文中另有说明或与上下文有明显矛盾，本发明包括所有可能变型中上述要素的任何组合。

Claims (20)

1.在一具有一制冷系统的冷冻机中，该制冷系统包括：一压缩机、一蒸发器盘管、一蒸发器风扇，该蒸发器风扇用于使空气在蒸发器盘管上方循环并进入到冷冻机的室内；一除霜加热器，其用于定期从蒸发器盘管清除聚集的霜；以及一计时器控制系统，其用于控制压缩机、蒸发器风扇和除霜加热器的运行；所述计时器控制系统包括：

一切换装置，其包括压缩机控制叶片、蒸发器风扇控制叶片、一除霜加热器控制叶片和一共用叶片；

一旋转凸轮，其具有一与切换装置可操作连通的异型面，以控制切换装置的叶片的相对定位，使得压缩机控制叶片和蒸发器风扇控制叶片与共用叶片在第一循环中接触，除霜加热器控制叶片与共用叶片在第二循环中连接，凸轮在第一循环与第二循环之间形成第三循环，以使除霜加热器控制叶片在第一循环之后延迟一段时间与共用叶片接触。

2.根据权利要求1所述的计时器控制系统，其特征在于，蒸发器风扇控制叶片在第三循环过程中与共用叶片接触。

3.根据权利要求1所述的计时器控制系统，其特征在于，凸轮的异型面包括至少一个程序下落部，压缩机控制叶片碰到程序下落部，以启动第三循环。

4.根据权利要求3所述的计时器控制系统，其特征在于，共用叶片碰到程序下落部，以启动第一循环。

5.根据权利要求2所述的计时器控制系统，其特征在于，凸轮的异型面包括至少一个程序下落部，蒸发器风扇控制叶片碰到程序下落部，以启动第二循环。

6.根据权利要求5所述的计时器控制系统，还包括一间隔件，用于迫使除霜加热器控制叶片在第一和第三循环过程中离开共用叶片。

7.根据权利要求6所述的计时器控制系统，其特征在于，所述间隔件由蒸发器风扇叶片启动。

8.根据权利要求1所述的计时器控制系统，还包括第二与第一循环之间的第四循环，其中，压缩机控制叶片与共用叶片接触，而蒸发器风扇控制叶片与共用叶片不接触。

9.一种制冷系统的蒸发器盘管除霜的方法，该方法包括如下步骤：

使制冷系统的压缩机断电；

在压缩机断电步骤之后，等待一预定的时间段；此后使除霜加热器通电。

10.根据权利要求9所述的方法，该方法还包括在等待步骤中使蒸发器风扇通电的步骤。

11.根据权利要求10所述的方法，该方法还包括在使除霜加热器通电步骤之后的如下步骤：

使除霜加热器断电；

使压缩机通电；以及

使蒸发器风扇通电。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在压缩机通电步骤之后，所述使蒸发器风扇通电的步骤被延迟一段时间。

13.根据权利要求9所述的方法，该方法还包括在等待步骤中对蒸发器盘管进行预热的步骤。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，预热步骤包括蒸发器风扇运行的步骤。

15.一种制冷控制计时器，该制冷控制计时器包括：

一电动机驱动的凸轮，其具有至少一个程序控制轨道；

一压缩机控制叶片；

一蒸发器风扇控制叶片；

一电路叶片；以及

一除霜加热器控制叶片；

其中，所述至少一个程序控制轨道相对于压缩机控制叶片、蒸发器风扇控制叶片、电路叶片和除霜加热控制叶片是可操作的，以便在制冷循环过程中将压缩器控制叶片和蒸发器风扇控制叶片连接到电路叶片上，在预热循环过程中将蒸发器风扇控制叶片连接到电路叶片上，以及在除霜循环过程中将除霜加热控制叶片连接到电路叶片上。

16.根据权利要求15所述的制冷控制计时器，该制冷控制计时器还包括一间隔件，其与蒸发器风扇控制叶片和除霜加热器控制叶片可操作连通，以防止在制冷循环和预热循环过程中除霜加热器控制叶片与电路叶片接触。

17.根据权利要求15所述的制冷控制计时器，其特征在于，程序控制轨道包括至少一个下落部，其可操作以在预热循环和除霜循环过程中使压缩机控制叶片与电路叶片断开、在除霜循环过程中使蒸发器风扇控制叶片与电路叶片断开以及在制冷循环过程中使电路叶片连接到压缩机控制叶片和蒸发器风扇控制叶片上。

18.根据权利要求15所述的制冷控制计时器，其特征在于，所述至少一个程序控制轨道相对于压缩机控制叶片、蒸发器风扇控制叶片、电路叶片和除霜加热器控制叶片可操作，以便在预制冷循环过程中，使压缩机控制叶片连接到电路叶片上。

19.根据权利要求18所述的制冷控制计时器，其特征在于，所述至少一个程序控制轨道控制一系列的循环，使得在制冷循环之后进行预热循环，而后是除霜循环，然后预制冷循环，其后是制冷循环。

20.根据权利要求15所述的制冷控制计时器，其特征在于，所述至少一个程序控制轨道控制一系列的循环，使得在制冷循环之后进行预热循环，而后是除霜循环，再后是制冷循环。

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