專(zhuān)利名稱(chēng)：一種對(duì)開(kāi)門(mén)冰箱冷藏豎梁防凝露的加熱控制裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電冰箱的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種對(duì)開(kāi)門(mén)冰箱冷藏豎梁防凝露的加熱控制裝置及控制方法。
背景技術(shù)：
一般普通的法式對(duì)開(kāi)門(mén)電腦冰箱通常在其兩扇冷藏門(mén)之間會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)豎梁，該豎梁的存在會(huì)便于兩扇冷藏門(mén)之間的門(mén)封的搭接和密封。但是由于豎梁本身厚度以及中間填充材料的導(dǎo)熱性，冰箱在正常制冷時(shí)其表面溫度比較低，容易產(chǎn)生凝露，為防止其表面凝露，通常會(huì)在豎梁內(nèi)表面貼一個(gè)加熱器，使其表面溫度升高。目前一般廠商為了方便，在設(shè)計(jì)豎梁加熱器時(shí)采用恒定的加熱比例，由于冰箱在使用時(shí)的環(huán)境溫度和濕度是變化的，不同的溫度和濕度條件下空氣的露點(diǎn)溫度是不同的，若采用恒定的加熱比例一般會(huì)造成一定程度的電能浪費(fèi)或不能有效滿足不同使用環(huán)境下的防凝露要求?？紤]到環(huán)境溫度和濕度都是影響露點(diǎn)溫度的兩個(gè)關(guān)鍵因素，因而有的廠商在其產(chǎn)品中將溫度參數(shù)和濕度參數(shù)同時(shí)作為變量輸入其控制單元，然后輸出一個(gè)控制指令來(lái)控制加熱器進(jìn)行工作，以使表面溫度不低于露點(diǎn)溫度，如中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利ZL201120119754.0公開(kāi)一種防凝露加熱絲的控制裝置，基于這種設(shè)計(jì)理念，為了實(shí)現(xiàn)其基本的防凝露功能，則硬件部分至少包含一個(gè)濕度傳感器、一個(gè)環(huán)境溫度傳感器和一個(gè)防凝露表面溫度傳感器，這些傳感器的精度對(duì)防凝露的功能實(shí)現(xiàn)與否起著至關(guān)重要的作用。軟件部分則必不可少要包含濕空氣參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，同樣也必須要有一系列可靠的指令對(duì)采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，最后輸出一個(gè)指令對(duì)加熱器進(jìn)行控制。傳感器的精度制約著軟件指令的可靠性，所以為了實(shí)現(xiàn)防凝露需求則必須在軟硬件方面下很大功夫，難度較大大。當(dāng)然也有忽略了環(huán)境溫度的影響，直接將濕度參數(shù)納入重點(diǎn)研究對(duì)象，如中國(guó)申請(qǐng)CN101684980A公開(kāi)一種冰箱上使用濕度傳感器控制防凝露加熱的工作方式，在冰箱控制模塊中預(yù)設(shè)有連續(xù)濕度范圍，所述的控制模塊通過(guò)判斷所述濕度傳感器探測(cè)的環(huán)境的濕度參數(shù)所在的濕度范圍來(lái)控制加熱裝置采用預(yù)設(shè)的工作方式進(jìn)行工作。從專(zhuān)業(yè)的角度來(lái)分析，在研究凝露時(shí)空氣的濕度參數(shù)的確是個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)，但是溫度參數(shù)相比濕度參數(shù)顯得尤為重要，凝露與否一般都通過(guò)露點(diǎn)溫度這個(gè)臨界值來(lái)進(jìn)行基本的判斷，低于這個(gè)值必然會(huì)出現(xiàn)凝露，高于這個(gè)值則不會(huì)出現(xiàn)凝露，考慮到節(jié)能，所以并不是持續(xù)加熱且溫度越高越好。另一方面，濕度傳感器價(jià)格要比溫度傳感器貴很多，故實(shí)際可以通過(guò)溫度的控制在防凝露有效性、節(jié)能以及設(shè)計(jì)成本之間進(jìn)行有效的權(quán)衡。由于產(chǎn)品在實(shí)際使用時(shí)的條件是變化多端的，例如環(huán)境溫度、濕度以及用戶設(shè)定間室溫度的高低都會(huì)對(duì)最后的結(jié)果產(chǎn)生重要的影響，還有就是采用濕度傳感器的控制方式對(duì)實(shí)際的使用效果也有較大影響，所以很難確保用戶在實(shí)際使用時(shí)萬(wàn)無(wú)一失。因此，這種方法在實(shí)際的產(chǎn)品防凝露設(shè)計(jì)中不太可取。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種對(duì)開(kāi)門(mén)冰箱冷藏豎梁防凝露的加熱控制裝置及控制方法，其控制方法是綜合考慮溫度和濕度且重點(diǎn)放在溫度參數(shù)、根據(jù)環(huán)境溫度的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱器的工作方式有效地滿足冷藏豎梁的外表面在不同使用條件下的防凝露需求。本發(fā)明控制裝置簡(jiǎn)便、成本低廉、節(jié)能可靠。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為
提供一種對(duì)開(kāi)門(mén)冰箱冷藏豎梁防凝露的加熱控制裝置，包括設(shè)置在豎梁上的加熱器、環(huán)境溫度傳感器和控制單元，所述環(huán)境溫度傳感器根據(jù)采集到的環(huán)境溫度值輸出信號(hào)給控制單元，控制單元輸出信號(hào)控制加熱器工作。采用單獨(dú)的環(huán)境溫度傳感器提供環(huán)境參數(shù)，價(jià)格低廉，裝置簡(jiǎn)單。所述環(huán)境溫度傳感器設(shè)在冰箱外表面。用于對(duì)環(huán)境溫度參數(shù)進(jìn)行采集。
所述加熱器粘貼在豎梁內(nèi)表面。加熱器工作時(shí)對(duì)豎梁表面升溫效果好。所述加熱器的功率根據(jù)冰箱容積大小以及豎梁尺寸選定為恒定值。在制作冰箱時(shí)加熱器的功率根據(jù)冰箱容積大小以及豎梁尺寸就可以得以確定。本發(fā)明還提供一種對(duì)開(kāi)門(mén)冰箱冷藏豎梁防凝露的加熱控制方法，根據(jù)相關(guān)的防凝露適用標(biāo)準(zhǔn)將相對(duì)濕度設(shè)定為恒定值，控制單元根據(jù)環(huán)境溫度傳感器采集到的環(huán)境溫度值來(lái)控制功率為恒定值的加熱器的工作方式。將相對(duì)濕度設(shè)定為恒定值而采用單一的環(huán)境溫度參數(shù)變量來(lái)對(duì)加熱器進(jìn)行控制，減少參數(shù)變量，且在降低成本、簡(jiǎn)化控制程序的同時(shí)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。進(jìn)一步的，還按溫度間隔為A t°C將冰箱使用的環(huán)境溫度范圍預(yù)設(shè)為若干個(gè)溫度區(qū)間，每個(gè)溫度區(qū)間對(duì)應(yīng)一個(gè)工作方式?？紤]到溫度傳感器的精度以及防凝露的可靠性，分區(qū)間控制。進(jìn)一步的，所述工作方式是控制加熱器的加熱時(shí)間與加熱時(shí)間和停止時(shí)間之和的比值，即加熱比例，所述加熱比例與環(huán)境溫度成正比。環(huán)境溫度高，增大加熱器的加熱比例，環(huán)境溫度低，減小加熱器的加熱比例，這樣能有效地簡(jiǎn)化控制程序。進(jìn)一步的，預(yù)設(shè)加熱器的停止時(shí)間為恒定值，當(dāng)環(huán)境溫度傳感器采集到的環(huán)境溫度值介于某個(gè)溫度區(qū)間之內(nèi)時(shí)，控制單元根據(jù)該溫度區(qū)間內(nèi)的溫度最大值確定加熱器的加熱時(shí)間，這樣環(huán)境溫度高，就直接加大加熱器的加熱時(shí)間，更進(jìn)一步簡(jiǎn)化控制程序。進(jìn)一步的，所述At°C為恒定值。每個(gè)溫度區(qū)間大小都一樣，有利于控制程序的簡(jiǎn)化以及充分考慮溫度傳感器的精度以及防凝露的可靠性。進(jìn)一步的，所述A VC為1°C。保證防凝露的可靠性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果
本發(fā)明通過(guò)環(huán)境溫度的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)冷藏豎梁防凝露加熱器的加熱時(shí)間及工作系數(shù)來(lái)有效滿足冷藏豎梁的外表面在不同使用條件下的防凝露需求。本發(fā)明控制裝置中采用單獨(dú)的價(jià)格低廉的環(huán)境溫度傳感器，控制方法中采用單一的環(huán)境溫度參數(shù)變量來(lái)對(duì)防凝露加熱器進(jìn)行控制，在降低成本、簡(jiǎn)化程序的同時(shí)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。本發(fā)明根據(jù)用戶使用的實(shí)際濕度環(huán)境范圍及行業(yè)防凝露標(biāo)準(zhǔn)要求，將基準(zhǔn)露點(diǎn)溫度對(duì)應(yīng)的濕度設(shè)為一個(gè)安全的常數(shù)，在減少參數(shù)變量及簡(jiǎn)化程序的同時(shí)，保證用戶使用的安全性。本發(fā)明將加熱器的停止加熱時(shí)間設(shè)定為常數(shù)，控制單元通過(guò) 環(huán)境溫度傳感器感受到的環(huán)境溫度來(lái)控制不同的加熱時(shí)間，從而對(duì)軟件進(jìn)行簡(jiǎn)化。


圖I為本發(fā)明控制裝置的連接框 圖2為本發(fā)明冰箱的結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明冰箱冷藏豎梁的結(jié)構(gòu)示意 圖4為本發(fā)明控制方法實(shí)施例的流程框 圖5為濕空氣焓濕 圖6為不同環(huán)境下冷藏豎梁表面溫度變化狀態(tài) 圖7為不同環(huán)境下加熱器的加熱比例示意 圖8為不同環(huán)境溫度下露加熱器工作時(shí)間示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖I至3所示，本發(fā)明公開(kāi)一種對(duì)開(kāi)門(mén)冰箱冷藏豎梁防凝露的加熱控制裝置，包括設(shè)置在冰箱10內(nèi)豎梁20上的加熱器I、環(huán)境溫度傳感器2和控制單元3，所述環(huán)境溫度傳感器2根據(jù)采集到的環(huán)境溫度值輸出信號(hào)給控制單元3，控制單元3輸出信號(hào)控制加熱器I工作。其中，加熱器I的功率根據(jù)冰箱容積大小以及豎梁尺寸選定為恒定值，生產(chǎn)冰箱時(shí)，加熱器I粘貼在豎梁20內(nèi)表面，圖3所示，這樣加熱器I工作時(shí)對(duì)豎梁20表面升溫效果好，而環(huán)境溫度傳感器2設(shè)在冰箱10外表面(圖中未顯示)，用于對(duì)環(huán)境溫度參數(shù)進(jìn)行采集。本實(shí)施例中，控制單元3由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，設(shè)備簡(jiǎn)單，可靠性高。本發(fā)明還公開(kāi)上述對(duì)開(kāi)門(mén)冰箱冷藏豎梁防凝露的加熱控制裝置的控制方法，參見(jiàn)圖4，為本發(fā)明控制方法一種實(shí)施例的流程圖。首先，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的設(shè)定。根據(jù)相關(guān)的防凝露適用標(biāo)準(zhǔn)將相對(duì)濕度設(shè)定為恒定值，該恒定值一般不小于用戶正常使用條件下的最大相對(duì)濕度，如80%或85%。將加熱器I停止加熱時(shí)間T設(shè)為恒定，通常為I分鐘。將冰箱使用的環(huán)境溫度范圍按1°C的溫度間隔分為若干個(gè)溫度區(qū)間，目前冰箱使用的最寬氣候帶所要求的環(huán)境溫度范圍一般為10°C 43°C。接著，環(huán)境溫度傳感器2采集到的環(huán)境溫度值t0若介于某個(gè)溫度區(qū)間之內(nèi)時(shí)，控制單元3根據(jù)該溫度區(qū)間內(nèi)的最大值t ’，并根據(jù)預(yù)存在單片機(jī)里的計(jì)算程序計(jì)算出該溫度條件下的加熱比例，再通過(guò)設(shè)定的停止加熱時(shí)間T計(jì)算得出最終加熱器的加熱時(shí)間t。然后，控制單元3將計(jì)算出的加熱器加熱時(shí)間t輸出給加熱器控制其工作。舉例說(shuō)明如下
如環(huán)溫為24. 3 V則介于24 V 25°C之間，控制程序會(huì)自動(dòng)根據(jù)25°C計(jì)算出相應(yīng)的25°C溫度條件下的加熱比例以及加熱時(shí)間(0. 5分鐘)并將加熱時(shí)間輸出給加熱器。同理，環(huán)溫為31.6°C則介于31°C 32°C之間，控制程序會(huì)自動(dòng)根據(jù)32°C來(lái)計(jì)算相應(yīng)的32°C溫度條件下的加熱比例以及加熱時(shí)間(2分鐘)并將加熱時(shí)間輸出給加熱器。本發(fā)明通過(guò)環(huán)境溫度傳感器2感受到不同的環(huán)境溫度從而控制加熱器I在這些環(huán)境溫度下不同的加熱比例。最優(yōu)化的加熱比例需滿足豎梁20在不同環(huán)境溫度和濕度條件下的防凝露需求，并最大限度地節(jié)約電能。
上述控制方法中，相對(duì)濕度設(shè)定為恒定值，可以大大降低軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的復(fù)雜性，另外由于濕空氣的露點(diǎn)溫度受到環(huán)境溫度(即干球溫度)和相對(duì)濕度兩個(gè)條件的影響，當(dāng)相對(duì)濕度確定了以后，濕空氣的露點(diǎn)溫度只隨環(huán)境溫度的變化而變化，如圖5，從濕空氣焓濕圖可以看得出在同樣的環(huán)境濕度條件下，環(huán)境溫度越高則露點(diǎn)溫度也越高。還有由于冰箱冷藏室內(nèi)的溫度波動(dòng)小，在消費(fèi)者設(shè)定到一定的溫度情況下，如設(shè)定在5°C的情況下，豎梁20外表面的溫度變化則主要是受環(huán)境溫度的影響，同時(shí)更為重要的是豎梁表面溫度與環(huán)境溫度差的大小直接決定凝露產(chǎn)生的可能性，因此，可以采用單一的環(huán)境溫度參數(shù)變量來(lái)對(duì)防凝露的加熱器I進(jìn)行控制，在降低成本、簡(jiǎn)化控制程序的同時(shí)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。圖6為不同環(huán)境下冷藏豎梁表面溫度變化狀態(tài)圖，圖中，A線為一定濕度條件下豎梁不產(chǎn)生凝露的最低表面溫度，B線為一定濕度條件下的露點(diǎn)溫度，C線為無(wú)加熱器的豎梁表面溫度。從圖可知，在冷藏豎梁20沒(méi)有加熱的情況下，環(huán)境溫度越高，豎梁表面溫度與 環(huán)境溫度兩者溫度差也越大，產(chǎn)生凝露的可能性越大。所以要解決此問(wèn)題則需要更多補(bǔ)充的熱量來(lái)減少這種溫度差。而在低溫環(huán)境下，兩者溫度差小，產(chǎn)生凝露的可能性也小，所需要的熱量也小。就是說(shuō)隨著環(huán)境溫度的增加，當(dāng)豎梁上無(wú)加熱器時(shí)其表面溫度和環(huán)境溫度以及一定濕度條件下的露點(diǎn)溫度的差值越來(lái)越大，因此隨著環(huán)境溫度的升高加熱器的加熱比例會(huì)相應(yīng)升高以彌補(bǔ)兩者溫度差(如圖7所示)來(lái)滿足防凝露要求。加熱比例是指加熱器的加熱時(shí)間與加熱時(shí)間和停止時(shí)間之和的比值。圖7中，隨著環(huán)境溫度的增加，豎梁上加熱器的加熱比例呈線性增加，使豎梁表面溫度維持在露點(diǎn)溫度以上，滿足防凝露要求。但是，即使是相同的加熱比例，加熱周期設(shè)定不同也會(huì)導(dǎo)致豎梁表面溫度的波動(dòng)幅度不同，若加熱周期設(shè)定過(guò)大則會(huì)造成豎梁表面溫度波動(dòng)幅度太大，波峰溫度過(guò)高會(huì)影響正常用戶使用體驗(yàn)，波谷溫度過(guò)低則容易產(chǎn)生凝露。為了使豎梁表面溫度維持在可接受的溫度范圍之內(nèi)并且不至于使加熱器開(kāi)停太頻繁，本實(shí)施例將加熱器的停止時(shí)間T設(shè)定為常數(shù)，一般取I分鐘，則不同環(huán)境溫度下的不同加熱比例可通過(guò)控制不同的加熱時(shí)間即能滿足要求。如圖8所示，tl為低溫環(huán)境下加熱器加熱時(shí)間；tx為高溫環(huán)境下加熱器加熱時(shí)間；T為加熱器設(shè)定的停止時(shí)間；加熱器的加熱比例隨著環(huán)境溫度的增加而增加，實(shí)際控制的時(shí)候?qū)⒚總€(gè)環(huán)境溫度下的加熱器停止時(shí)間設(shè)定為恒定的時(shí)間T，則只有加熱器的加熱時(shí)間(tl，t2, t3…tn)隨環(huán)境溫度的增加而增加。同時(shí)考慮到溫度傳感器的精度以及防凝露的可靠性問(wèn)題，在系統(tǒng)中設(shè)定溫度精度設(shè)為rc，即將冰箱使用的環(huán)境溫度范圍io°c 43°c按rc的溫度間隔分為多個(gè)溫度區(qū)間，每個(gè)溫度區(qū)間對(duì)應(yīng)一個(gè)加熱時(shí)間。本發(fā)明通過(guò)環(huán)境溫度的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)冷藏豎梁防上的加熱器的加熱時(shí)間可有效滿足豎梁在不同使用條件下的防凝露需求，并最大限度地為用戶節(jié)省電能。本發(fā)明防凝露自適應(yīng)能力強(qiáng)，控制方法簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)，且易于維護(hù)。同時(shí)也不需要高精度的濕度傳感器以及防凝露表面的溫度傳感器，因此不管是從硬件還是軟件的角度來(lái)看，本發(fā)明的成本都非常低廉。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)開(kāi)門(mén)冰箱冷藏豎梁防凝露的加熱控制裝置，包括設(shè)置在豎梁上的加熱器(1)，其特征在于還包括環(huán)境溫度傳感器(2)和控制單元(3)，所述環(huán)境溫度傳感器(2)根據(jù)采集到的環(huán)境溫度值輸出信號(hào)給控制單元(3 )，控制單元(3 )輸出信號(hào)控制加熱器(I)工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加熱控制裝置，其特征在于所述環(huán)境溫度傳感器(2)設(shè)在冰箱外表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加熱控制裝置，其特征在于所述加熱器(I)粘貼在豎梁內(nèi)表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的加熱控制裝置，其特征在于所述加熱器(I)的功率根據(jù)冰箱容積大小以及豎梁尺寸選定為恒定值。
5.一種對(duì)開(kāi)門(mén)冰箱冷藏豎梁防凝露的加熱控制方法，其特征在于根據(jù)相關(guān)的防凝露適用標(biāo)準(zhǔn)將相對(duì)濕度設(shè)定為恒定值，控制單元(3)根據(jù)環(huán)境溫度傳感器(2)采集到的環(huán)境溫度值來(lái)控制功率為恒定值的加熱器(I)的工作方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加熱控制方法，其特征在于還按溫度間隔為At°C將冰箱使用的環(huán)境溫度范圍預(yù)設(shè)為若干個(gè)溫度區(qū)間，每個(gè)溫度區(qū)間對(duì)應(yīng)一個(gè)工作方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的加熱控制方法，其特征在于所述工作方式是控制加熱器(I)的加熱時(shí)間與加熱時(shí)間和停止時(shí)間之和的比值，即加熱比例，所述加熱比例與環(huán)境溫度成正比。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加熱控制方法，其特征在于預(yù)設(shè)加熱器的停止時(shí)間為恒定值，當(dāng)環(huán)境溫度傳感器(2)采集到的環(huán)境溫度值介于某個(gè)溫度區(qū)間之內(nèi)時(shí)，控制單元(3)根據(jù)該溫度區(qū)間內(nèi)的溫度最大值確定加熱器的加熱時(shí)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的加熱控制方法，其特征在于所述At°C為恒定值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的的加熱控制方法，其特征在于所述At°C為1°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對(duì)開(kāi)門(mén)冰箱冷藏豎梁防凝露的加熱控制裝置及控制方法。加熱控制裝置包括設(shè)置在豎梁上的加熱器、環(huán)境溫度傳感器和控制單元，所述環(huán)境溫度傳感器根據(jù)采集到的環(huán)境溫度值輸出信號(hào)給控制單元，控制單元輸出信號(hào)控制加熱器工作。其控制方法是根據(jù)相關(guān)的防凝露適用標(biāo)準(zhǔn)將相對(duì)濕度設(shè)定為恒定值，控制單元根據(jù)環(huán)境溫度傳感器采集到的環(huán)境溫度值來(lái)控制功率為恒定值的加熱器的工作方式。本發(fā)明采用單獨(dú)的價(jià)格低廉的環(huán)境溫度傳感器和單一的環(huán)境溫度參數(shù)變量來(lái)對(duì)防凝露加熱器進(jìn)行控制，在降低成本、簡(jiǎn)化程序的同時(shí)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。本發(fā)明將基準(zhǔn)露點(diǎn)溫度對(duì)應(yīng)的濕度設(shè)為一個(gè)安全的常數(shù)，減少參數(shù)變量、簡(jiǎn)化控制方法。
文檔編號(hào)F25D21/04GK102645069SQ20121012911
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者姚飛, 李成武, 鐘金華 申請(qǐng)人:海信容聲(廣東)冰箱有限公司