确定家用制冷设备的蒸发器的除霜时间点的制作方法

本发明涉及一种用于确定家用制冷设备的蒸发器除霜时间点的方法。本发明还涉及一种设置用于执行该方法的家用制冷设备。本发明尤其有利地适用于带有翅片式蒸发器的冰箱和冰柜。

背景技术：

1、dd218438a1公开了一种用于控制空气冷却器、尤其制冷剂蒸发器的除霜过程的装置。其应用领域扩展到制冷和空调技术领域。其目的是精确确定制冷剂蒸发器除霜过程的时间点。确定除霜时间点所需的比例温度状态直接在制冷剂蒸发器上监测，并根据制冷剂蒸发器的实际结霜程度，通过确定的温差选择除霜时间点。

2、de3001019a1公开了一种用于制冷系统蒸发器的除霜装置，其具有触发除霜过程的控制装置，所述控制装置具有对霜层的存在做出反应的霜传感器，其中所述霜传感器是温度传感器，该温度传感器与蒸发器表面的距离相应于霜层的允许厚度，其中所述控制装置具有比较电路，当霜传感器温度低于比较温度时，所述比较电路触发除霜过程。

3、de10315524a1公开了一种制冷设备，该制冷设备具有隔热的壳体和布置在该壳体中的蒸发器，所述壳体包围内部空间，在运行中，在蒸发器表面上形成冰层，两个温度传感器如此设置在蒸发器附近，以至于在一定的冰层厚度的情况下，只有一个温度传感器嵌入冰层。与两个温度传感器相连的监控电路设置成根据利用温度传感器检测到的温度值之间的差来决定是否需要对蒸发器进行除霜，并提供显示决定结果的输出信号。根据该输出信号，可以自动启动蒸发器的除霜过程。

4、de102005054104a1公开了一种用于调节制冷机蒸发器的除霜过程的方法和装置，以确保制冷机即使在低温条件下也能可靠地以低成本措施实现最佳运行。这通过以下方法步骤实现：测量蒸发器出口压力；基于所述蒸发器出口压力确定第一除霜温度；确定第一除霜温度与除霜温度参考值之间的第一差；如果所述第一差超过温度极限值，则启动除霜过程，其中所述除霜过程包括以下步骤：确定蒸发器出口压力与关断压力之间的第二差；如果所述第二差低于压力极限值，则终止除霜过程。

5、ep2719978a1公开了一种用于控制家用制冷设备的方法，该家用制冷设备包括蒸发器、设置在制冷设备制冷室中的第一温度传感器和设置在蒸发器上的第二温度传感器，包括根据制冷室温度与蒸发器温度之差随时间变化的积分来估计蒸发器上的结霜量，以及当上述积分高于预定阈值时执行除霜循环。

6、ep3587963a1公开了一种用于检测蒸汽压缩系统的蒸发器上的积冰的方法。所述蒸发器是蒸汽压缩系统的一部分。所述蒸汽压缩系统还包括压缩机单元、输出热量的热交换器以及膨胀装置。所述压缩机、所述输出热量的热交换器、所述膨胀装置和所述蒸发器布置在制冷剂回路中，气流流经所述蒸发器。测量离开蒸发器的空气的至少一个温度，并基于测得的温度得出控制值。通过将得出的控制值和设定值相比较，确定蒸发器上是否积冰。

7、us2020/0049393a1公开了一种用于制冷系统的自适应控制方法，该方法包括通过ntu("转移单位数")率的计算方法检测蒸发器中的结霜程度，从而可以确定以下内容：最合适的除霜时间、排水阻力的激活以及蒸发器风扇的自适应管理，该自适应管理结合了不同的运行模式，即仅使用制冷剂冷却能力的无冰模式和根据蒸发器中的结霜程度利用冰中储存的潜热实现节能的有冰模式。为了计算ntu率，该方法以最初干燥的蒸发器为参照物，并根据蒸发器功率或结冰程度及其与参照物的比较，在冷却系统运行的情况下计算出变频运行模式下的ntu率。

技术实现思路

1、本发明的任务是至少部分地克服现有技术的缺点，并且尤其提供一种改进的方法来确定合适的除霜时间点，以对家用制冷设备蒸发器上的冰层进行除霜。

2、所述任务通过优选技术方案的特征解决。尤其通过可选实施例得出可选的技术方案。

3、所述任务通过一种用于确定家用制冷设备的蒸发器除霜时间点的方法来解决，在该方法中

4、-借助于物理模型计算第一蒸发器温度，该物理模型是在不考虑蒸发器上的霜层的情况下创建的；

5、-尤其与此同时，测量第二蒸发器温度；

6、-计算第一蒸发器温度和第二蒸发器温度之间的偏差量；以及

7、-当所述偏差量达到或超过预定的极限值时，通过所述家用制冷设备触发至少一个除霜动作。

8、使用物理模型的解决方案的优点在于，只有在实际需要时才特别可靠和精确地对蒸发器进行除霜。这不仅节省了电能，还有助于确保意外的客户行为不会导致设备临时故障。后者与现有的解决方案相比是特别有利的，因为现有的解决方案只能根据间接测量的动作(如开门)来确定除霜时间点，而无法确定实际上有多少外部的或通过放入的冷藏物释放的水分进入制冷设备。因此，在该方法中，模型是连续计算的，并与时间相符的测量值进行比较。

9、家用制冷设备可以是冷藏设备、冷冻设备或其组合，例如冰箱、冰柜或冰箱/冰柜组合。

10、进一步的发展是，家用制冷设备具有压缩制冷机或压缩制冷回路，其包括蒸发器、冷凝器、压缩机和膨胀阀。用于家用制冷设备的压缩制冷机通常是众所周知的，因此不再赘述。

11、蒸发器的除霜时间点尤其与蒸发器上的霜层应被除霜或触发除霜的时间点相对应。例如，为了给蒸发器除霜，可以给蒸发器分配加热装置，该加热装置在激活后可以使霜层融化。

12、第一蒸发器温度也可以被视为或描述为计算出的或基于模型确定的蒸发器温度。

13、所述物理模型尤其对应于蒸发器的物理模型，尤其温度模型。例如，它借助于微分方程和代数方程描述蒸发器的工作方式，根据所述微分方程和代数方程计算出热量传输和热量存储。尤其，模型的计算方式可以是：根据一个或多个测得的和/或推导出的输入变量，如冷却室温度、压缩机转速、风扇转速、风门姿态、阀门姿态等，计算出第一蒸发器温度作为输出变量。在此，在该模型中不考虑蒸发器上可能存在的霜层，因为该模型是借助于无霜蒸发器校准的。换句话说，该模型与实际条件无关地假定蒸发器是无霜的。但实际上，蒸发器上的积霜会改变蒸发器的传热能力，因为霜层具有隔热作用。因此，如果蒸发器上覆盖了相当厚的霜层，则物理蒸发器温度模型就会相应地明显偏离实际测得的蒸发器温度。因此，这个偏差是霜层厚度的量度并且在这里被用来确定除霜时间点。

14、第二蒸发器温度可以例如借助于相应的温度传感器进行测量。第二蒸发器温度也可称为测得的蒸发器温度或传感器(蒸发器)温度。例如，测量间隔可以处于一分钟的范围内，但不限于此。

15、同时测量第二蒸发器温度尤其意味着，确定第一和第二蒸发器温度的时间点相同或实际上相同，即(可能除了实际上微不足道的差异之外)涉及同一时间点并且因此涉及蒸发器的相同状态。

16、所述偏差量尤其是这样一个变量，该变量量化地检测第一蒸发器温度和第二蒸发器温度之间的差或由此衍生的变量。在下文中，在不限制通用性的前提下假设当第一和第二蒸发器温度相同时偏差量为零，并且偏差量越大，则偏差越大。

17、偏差量达到或超过极限值的时间点对应于除霜时间点。

18、除霜动作尤其可以理解为与有针对性地除霜和/或触发除霜相关的动作。

19、一种设计方案是，为了计算所述偏差量，计算第一蒸发器温度和与此同时的第二蒸发器温度之间的差，当该差达到或超过预定的极限值时，通过所述家用制冷设备触发所述至少一个除霜动作。这样做的优点是特别容易实现。换句话说，当同时的第一和第二蒸发器温度之间的差达到或超过极限值时，就触发所述至少一个除霜动作。

20、进一步的发展是，只有当最后同时确定的多对差达到或超过极限值时，例如最后确定的三对或十对温度差都达到或超过极限值时，才触发所述至少一个除霜动作。由此实现的优点是，所述偏差量的个别异常值只被弱化考虑。

21、一种设计方案是，为了计算所述偏差量，将第一蒸发器温度和与此分别同时的第二蒸发器温度的在时间上相互跟随的对之间的差以窗口方式相加，当总和达到或超过预定的极限值时，则通过所述家用制冷设备触发所述至少一个除霜动作。由此实现的优点是，所述偏差量的个别异常值只被弱化考虑。这种设计方案也可称为"求和"或"整合"。所述对被以窗口方式相加意味着只有预定数量的最后确定的对才会被考虑，这尤其在测量间隔不变的情况下相当于在固定窗口宽度的同步窗口上进行考虑。当有新的对加入到所述总和中时，最老的对被从所述总和中剔除。

22、进一步的发展是，同步时间窗口的持续时间大于压缩机或压缩机运行的持续时间，尤其大于压缩机或压缩机运行的持续时间加上至少一个后续停机阶段直至下一次压缩机运行的持续时间。这样做的优点是，求和实际上与压缩机运行的时间方位无关。尤其，同步时间窗的持续时间可以包括至少两个压缩机运行。例如，蒸发器温度的测量和计算间隔可以是大约一分钟，压缩机运行的持续时间可以是10到30分钟，两次压缩机运行的间隔可以是大约一小时。例如，同步窗口的宽度可以是大约两到三小时。

23、在一个设计方案中，所述至少一个除霜动作包括选自以下组中的至少一个动作：

24、–向用户发出信息，触发用于对蒸发器除霜的除霜过程；

25、–触发用于对蒸发器除霜的除霜过程。

26、即，除霜过程的触发可以由用户进行和/或自动进行。例如，除霜过程的触发可以包括激活或接通配置给蒸发器的加热装置。例如，加热装置的停用或关停可以由时间控制和/或由传感器控制。例如，所述信息可以包括启动除霜过程的请求。

27、一种设计方案是，在两个除霜过程之间设置最少持续时间，即最低必须达到一段持续时间才能执行除霜过程。这在节能方面尤为有利，因为可以避免过于频繁的除霜。此外，在达到最少持续时间之前，无需计算所述偏差量。替换地，也可以计算偏差量，但不触发除霜动作。

28、一种设计方案是，在两个除霜过程之间设置最长持续时间，即当达到或超过一段最长持续时间时，触发至少一个除霜动作(例如通知和/或自动触发除霜过程)。这样做的优点是，模型可能出现的不匹配(例如，如果在生产过程中部件质量出现波动，导致校准后的模型不再与蒸发器精确匹配)不会导致缺陷，例如蒸发器、风门或风扇结冰。这种设计方案可以使所述至少一个除霜动作在所述偏差量尚未达到或超过极限值的情况下进行。

29、一种设计方案是，蒸发器是翅片式蒸发器。在这种情况下使用该方法特别有利，因为厚厚的霜层会对翅片式蒸发器的效果产生特别不利的影响，尤其是在制冷设备是无霜设备的情况下。不过，该方法也可用于其他类型的蒸发器。

30、一种设计方案是，所述物理模型在家用制冷设备上或通过家用制冷设备计算。这样做的优点是，不需要与外部计算机实例(如互联网服务器或云计算机)进行数据连接，尽管这在原则上也是可行的。尤其，所述家用制冷设备为此可以具有相应设置的、例如编程的数据处理装置。

31、所述任务也可以通过家用制冷设备解决，所述家用制冷设备设置用于执行上述方法。所述家用制冷设备的设计可以与所述方法类似，反之亦然，并具有相同的优点。

32、因此，一个设计方案是，家用制冷设备至少包括：

33、–冷却室，用于存放冷藏物；

34、–带有蒸发器的压缩制冷机，用于冷却所述冷却室；

35、–温度传感器，用于测量蒸发器温度；以及

36、–数据处理装置，用于根据物理模型计算同时的蒸发器温度，所述物理模型是在不考虑蒸发器上的霜层的情况下创建的；

37、其中所述家用制冷设备设置用于，

38、-根据测得的蒸发器温度和计算的蒸发器温度计算偏差量；以及

39、-如果该偏差量达到或超过预定的极限值，则触发至少一个除霜动作。

40、进一步的发展是，家用制冷设备是所谓的无霜制冷设备，即使用基本已知的无霜技术，通过降低冷却室的空气湿度来防止冷却室中形成霜。在无霜设备中，蒸发器通常位于与冷却室分开的区域中。在制冷阶段，风扇将冷空气吹入冷却室。在此，制冷设备设计成使空气可以在回路中再回到蒸发器。由于冷空气所含的水分较少，这些水分主要冷凝在蒸发器上，尤其冷凝在其冷却翅片上。加热装置在适当的除霜时间点对冷却翅片进行除霜，并且冰层通过沟道以水的形式从该设备排出并且例如抵达蒸发容器。由于风扇在除霜阶段不运转，因此冷却室仍能保持冷却。