專利名稱：一種使冰箱分時(shí)運(yùn)行的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種使冰箱分時(shí)運(yùn)行的裝置，涉及冰箱的制造或冰箱的改裝
背景技術(shù)：
現(xiàn)在節(jié)約能源是全國(guó)上下都要執(zhí)行的一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略任務(wù)，特別當(dāng)前國(guó)家電力夏天負(fù)荷緊張的情況下，制訂了一系列用電政策，如“移峰填谷”政策，以廉價(jià)的低谷電來鼓勵(lì)居民多用低谷電力，少用高峰電力，支援國(guó)家工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
隨著用電制度的改革，很多城市居民用電的電價(jià)已經(jīng)實(shí)行分時(shí)電價(jià)方式，每個(gè)家庭中洗衣機(jī)、電熱水器、電視機(jī)和其它一些用電器都可人為設(shè)定使用晚間低谷電力，而電冰箱是應(yīng)用十分廣泛的民用產(chǎn)品，是一個(gè)必須24小時(shí)持續(xù)運(yùn)行的家用電器。據(jù)調(diào)查，城市家庭電冰箱的普及率已是103％，家庭電冰箱用電量占家庭電費(fèi)支出的40％-60％，是家庭中的主要用電設(shè)備，對(duì)它實(shí)施用電“移峰填谷”對(duì)國(guó)家和家庭意義都很重大。
而傳統(tǒng)冰箱在一定的負(fù)荷條件下有確定的運(yùn)行時(shí)間和壓縮機(jī)開停時(shí)間比，也就是冰箱在正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)冷藏室或冷凍室溫度之一高于設(shè)定要求時(shí)，壓縮機(jī)就會(huì)開機(jī)制冷，對(duì)時(shí)間沒有特定的針對(duì)性，不能針對(duì)不同的時(shí)間段按不同的方式運(yùn)行，尤其是夏天，白天環(huán)境溫度較高，晚間溫度較低，冰箱白天比晚間散熱多得多，就造成白天用電高峰時(shí)壓縮機(jī)頻繁啟動(dòng)，晚間少啟動(dòng)的現(xiàn)象，也就是一個(gè)家庭的冰箱要多付昂貴的高峰電費(fèi)，而少付低廉的谷時(shí)電費(fèi)。甚至有時(shí)雖然有了分時(shí)電價(jià)，冰箱反而要比不是分時(shí)電價(jià)多付電費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)冰箱不能配合分時(shí)電價(jià)制度分時(shí)運(yùn)行的缺陷，提供一種使冰箱分時(shí)運(yùn)行的裝置，可與分時(shí)電價(jià)制度配合設(shè)定冰箱壓縮機(jī)的分時(shí)運(yùn)行，達(dá)到節(jié)省電費(fèi)的目的，還可滿足用戶對(duì)冰箱運(yùn)行時(shí)間的特殊要求。
本實(shí)用新型的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案解決，將現(xiàn)有冰箱改裝成分時(shí)運(yùn)行冰箱。其技術(shù)有兩部份構(gòu)成，蓄冷器和單片機(jī)控制電路。第一部份是蓄冷器，蓄冷器的外形結(jié)構(gòu)為“王”形，一端裝有微型風(fēng)扇，首先將蓄冷器分別裝入家用冰箱的冷藏室和冷凍室，蓄冷器為裝有特殊配制的溶液，冷藏室的為有機(jī)水溶液，冷凍室的為鹽水溶液，因?yàn)樗菢O性分子，結(jié)冰會(huì)膨脹，會(huì)破壞蓄冷器，因此要加入去極性化合物，詳見我申請(qǐng)的發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)枮?00410041072.7。由于該溶液從液相到固相的相變潛熱值很大，在80千卡/千克附近，相當(dāng)于1千克溶液可蓄0.093度電，如果一臺(tái)冰箱每天耗電0.65度，則晚上只要蓄0.325度電到白天使用就足夠了，僅只要3.49千克蓄冷液(比重大于1千克/升)，則蓄冷器的容積總和將小于3.5升(這是理論值)，就可吸收足夠冷量貯藏起來，供壓縮機(jī)白天長(zhǎng)時(shí)間停止運(yùn)行時(shí)釋放之需了，再由于相變時(shí)溫度在冰點(diǎn)(或熔點(diǎn))長(zhǎng)時(shí)間地保持不變的特點(diǎn)，使得冰箱的冷藏室和冷凍室可長(zhǎng)時(shí)間保持在恒定的蓄冷劑冰點(diǎn)(或熔點(diǎn))溫度的附近(蓄冷劑的冰點(diǎn)溫度在具體實(shí)施方式
中說明)；第二部份是設(shè)計(jì)了一種單片機(jī)控制電路，它主要由以下三部份電路組成①冰箱壓縮機(jī)分時(shí)運(yùn)行的控制電路由單片機(jī)89c51(14)、直流繼電器(10)、冰箱固有的溫控開關(guān)(8)、冰箱壓縮機(jī)(9)、R1電壓上拉電阻、R5限流電阻、R2分壓電阻、直流繼電器線圈的放電二極管和三極管組成。單片機(jī)控制主要是通過與壓縮機(jī)(9)串聯(lián)的直流繼電器(10)來實(shí)現(xiàn)冰箱壓縮機(jī)的分時(shí)運(yùn)行，使冰箱在谷電時(shí)段內(nèi)，壓縮機(jī)長(zhǎng)時(shí)間地運(yùn)行，將冷量貯存到蓄冷劑中，等到用電高峰時(shí)間段內(nèi)，壓縮機(jī)長(zhǎng)時(shí)間地停機(jī)，依靠蓄冷劑中的冷量慢慢地釋放出來，保證了箱室內(nèi)的溫度在要求的范圍內(nèi)，達(dá)到節(jié)約電量和電費(fèi)的目的。②冰箱門的開、關(guān)和壓縮機(jī)的運(yùn)、停信號(hào)輸入微電腦的信號(hào)電路由單片機(jī)89c51(14)、中間繼電器(11)、常閉按鈕(12)、常閉按鈕(13)、冰箱壓縮機(jī)(9)、R3電壓上拉電阻、R4電壓上拉電阻組成。常閉按鈕(12)安裝在冷藏門與冷藏室邊沿的空隙之間，固定在冷藏室邊沿上，常閉按鈕(13)安裝在冷凍門與冷凍室邊沿的空隙之間，固定在冷凍室邊沿上，在門關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，開關(guān)受門框的壓迫，是常開狀態(tài)，當(dāng)打開門時(shí)，按鈕被釋放，就變?yōu)槌ｉ]狀態(tài)，中間繼電器(11)與冰箱壓縮機(jī)(9)并聯(lián)，壓縮機(jī)的運(yùn)、停將觸發(fā)中間繼電器(11)動(dòng)作，信號(hào)將被單片機(jī)采集，從而保證了放入冰箱的食品能有效地得到保鮮。③控制微型風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)電路，由冰箱固有的溫控開關(guān)(8)、冷藏室蓄冷器的風(fēng)扇微電機(jī)(7)和冷凍室蓄冷器的風(fēng)扇微電機(jī)(6)組成。冷藏室蓄冷器的風(fēng)扇微電機(jī)(7)和冷凍室蓄冷器的風(fēng)扇微電機(jī)(6)的一根導(dǎo)線與溫控開關(guān)(8)的出線相聯(lián)，另一根聯(lián)于冰箱公共的零線(N)。


圖1是蓄冷器的剖面圖；圖2是蓄冷器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的電路原理圖。
圖1中1是蓄冷器的剖面，圖2中2是蓄冷器的外觀側(cè)面，3是微型風(fēng)扇，4是微型電機(jī)，5為風(fēng)扇防護(hù)罩。微型風(fēng)扇(3)的旋轉(zhuǎn)可強(qiáng)迫箱體內(nèi)空氣與蓄冷劑進(jìn)行充分的熱交換，為使熱交換的面積盡量大，將蓄冷器的外部形狀做成“王”形，內(nèi)裝不同冰點(diǎn)的溶液，冷藏室溶液的冰點(diǎn)在0℃以上，冷凍室溶液的冰點(diǎn)在0℃以下，根據(jù)冰箱星級(jí)的不同，要求溶液的冰點(diǎn)也就不同，一般家用三星級(jí)冰箱，冷藏室蓄冷器內(nèi)的溶液冰點(diǎn)取5℃左右，冷凍室蓄冷器內(nèi)的溶液冰點(diǎn)取-14℃左右，如果冰箱還有其它貯藏室，根據(jù)其室內(nèi)溫度波動(dòng)范圍取其中點(diǎn)溫度為所要設(shè)計(jì)蓄冷液的冰點(diǎn)。
本實(shí)用新型采用單片機(jī)控制技術(shù)，其控制電路原理圖如圖3所示，其中主要有冰箱壓縮機(jī)分時(shí)運(yùn)行的控制電路，由單片機(jī)89c51(14)、直流繼電器(10)、冰箱固有的溫控開關(guān)(8)、冰箱壓縮機(jī)(9)、R1電壓上拉電阻、R5限流電阻、R2分壓電阻、直流繼電器線圈的放電二極管和三極管組成；冰箱門的開、關(guān)和壓縮機(jī)的運(yùn)、停信號(hào)輸入微電腦的信號(hào)電路，由單片機(jī)89c51(14)、中間繼電器(11)、常閉按鈕(12)、常閉按鈕(13)、冰箱壓縮機(jī)(9)、R3電壓上拉電阻、R4電壓上拉電阻組成；控制微型風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)電路，由冰箱固有的溫控開關(guān)(8)、冷藏室蓄冷器的風(fēng)扇微電機(jī)(7)和冷凍室蓄冷器的風(fēng)扇微電機(jī)(6)組成。
冰箱壓縮機(jī)分時(shí)運(yùn)行的控制電路的連接方法220V的交流L線接溫控開關(guān)(8)的一端，(8)的另一端與直流繼電器(10)的常開的一端相連，(10)的常開的另一端與冰箱壓縮機(jī)(9)的220V進(jìn)線相連，(9)的出線接220V的零線(N)；+5V直流電經(jīng)R5后與繼電器(10)的控制線圈一端相接，線圈另一端與三極管相連，三極管的基極經(jīng)R2后接R1的一端再與單片機(jī)89C51(14)的P1.4相連，R1的另一端接直流電的零線；直流繼電器線圈的放電二極管并聯(lián)于直流繼電器線圈的兩端，負(fù)極接高電位。
冰箱門的開、關(guān)和壓縮機(jī)的運(yùn)、停信號(hào)輸入微電腦的信號(hào)電路的連接方法中間繼電器(11)的控制線圈二端分別與壓縮機(jī)(9)的進(jìn)線和出線相連接；+5V的直流電接(11)的常開的一端，(11)的常開的另一端接R3后連至單片機(jī)89C51(14)的P2.2，R3的另一端接直流電的零線；+5V的直流電分別接(12)、(13)常閉的一端，(12)、(13)常閉的另一端與R4相接后連至單片機(jī)89C51(14)的P2.1，R4的另一端接直流電的零線。
控制微型風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)電路的連接方法只要將冷藏室蓄冷器的風(fēng)扇微電機(jī)(7)和冷凍室蓄冷器的風(fēng)扇微電機(jī)(6)進(jìn)線和出線分別與溫控開關(guān)(8)的出線和220V交流電的零線(N)相連接。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施時(shí)，首先是蓄冷器的體積和蓄冷劑的量的確定，這可根據(jù)冰箱壓縮機(jī)需停運(yùn)的時(shí)間、各箱室的容積以及冰箱所采用的保溫材料的散熱率等因素綜合考慮，計(jì)算出要用蓄冷劑的多少，從而計(jì)算出蓄冷器的體積，在計(jì)算的結(jié)果中加入一定的余量。
本實(shí)用新型中，還需要對(duì)冰箱的控制電路作相應(yīng)的改動(dòng)，如圖3所示，使得壓縮機(jī)(9)可長(zhǎng)時(shí)間地停機(jī)和運(yùn)行，由受單片機(jī)(14)控制的繼電器(10)來實(shí)現(xiàn)；蓄冷器上的微型風(fēng)扇(6)、(7)的啟動(dòng)和停止由冰箱上固有的溫控開關(guān)(8)控制，強(qiáng)迫箱體內(nèi)的空氣與蓄冷劑進(jìn)行熱量交換；用電高峰時(shí)段開、關(guān)冰箱門將觸動(dòng)冰箱門上的常閉開關(guān)(12)或(13)，壓縮機(jī)的運(yùn)、停將觸發(fā)中間繼電器(11)動(dòng)作，信號(hào)將被單片機(jī)采集，從而保證了放入冰箱的食品能有效地得到保鮮。開關(guān)(12)安裝在冷藏門與冷藏室邊沿的空隙之間，固定在冷藏室邊沿上，在門關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，開關(guān)受門框的壓迫，是常開狀態(tài)，當(dāng)打開門時(shí)，按鈕被釋放，就變?yōu)槌ｉ]狀態(tài)；開關(guān)(13)安裝在冷凍門與冷凍室邊沿的空隙之間，固定在冷凍室邊沿上，工作原理與(12)一樣。(如果是舊冰箱的改裝，為了減少該裝置與冰箱的連線，不影響美觀，也可以使(12)和(13)只要保留一個(gè)，但必須是常開按鈕，安裝在設(shè)定時(shí)間的控制面板上)。
本實(shí)用新型的裝置以如下方法對(duì)冰箱進(jìn)行分時(shí)運(yùn)行的操作1、首先將蓄冷器分別安裝在冷藏室和冷凍室的上部，有風(fēng)扇那端靠近蒸發(fā)器，使風(fēng)扇所吹之風(fēng)由里向外，使蒸發(fā)器的冷量可以充分地被蓄冷劑吸收。如果是冰箱生產(chǎn)企業(yè)，可將蓄冷器直接設(shè)計(jì)在箱室內(nèi)部。(如果是舊冰箱的改裝，有的冰箱冷凍室里沒有溫控開關(guān)的連接線，為了不破壞冷凍室來連接微電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，在冷凍室的上部也可僅裝不帶有風(fēng)扇的長(zhǎng)方塊形的蓄冷器，因?yàn)槔鋬鍪业臏囟鹊停?18℃以下，也能使蓄冷器的蓄冷劑完全結(jié)冰)。
2、單片機(jī)(14)控制電路通過繼電器(10)設(shè)定用電低谷時(shí)自動(dòng)開通冰箱壓縮機(jī)(9)電源，用電高峰時(shí)自動(dòng)斷開冰箱壓縮機(jī)(9)電源。比如某個(gè)地區(qū)的低谷電時(shí)間是晚間21:00至次日8:00；高峰電時(shí)間是上午8:00至晚間21:00。就設(shè)置為上午8:00自動(dòng)斷開電源；晚間21:00自動(dòng)開通電源。
3、谷電時(shí)，繼電器(10)把壓縮機(jī)電源接通，當(dāng)冷藏室溫度高于8℃或冷凍室溫度高于-9℃時(shí)(只要其中一個(gè)條件成立)，溫控開關(guān)(8)接通220V電源，壓縮機(jī)(9)就開始工作，蓄冷器頭上的微型風(fēng)扇(6)、(7)也開始旋轉(zhuǎn)吹風(fēng)，強(qiáng)迫通過蒸發(fā)器冷卻后的低溫空氣從蓄冷器表面吹過，與蓄冷劑進(jìn)行熱交換，蓄冷劑吸收了冷量，慢慢地結(jié)成冰塊，箱體內(nèi)空氣的溫度便在蓄冷劑冰點(diǎn)附近持續(xù)很長(zhǎng)的時(shí)間(由于液相與固相同時(shí)存在時(shí)，冰點(diǎn)溫度恒定不變，只有全部變成了冰塊才會(huì)溫度下降，這是相變的固有屬性)，直到蓄冷劑完全結(jié)成冰塊后，才能使箱體內(nèi)的空氣溫度繼續(xù)下降，當(dāng)冷藏室溫度低于4℃和冷凍室溫度低于-18℃時(shí)(兩條件必須同時(shí)成立)，溫控開關(guān)(8)斷開220V電源，壓縮機(jī)(9)才停止工作，蓄冷器頭上的微型風(fēng)扇(6)、(7)也就停止工作。這樣在谷電時(shí)段壓縮機(jī)可以長(zhǎng)時(shí)間工作，充分利用了谷時(shí)的廉價(jià)電，將冷量變成冰塊貯存在蓄冷器中，在高峰用電時(shí)段釋放出來。
4、峰電時(shí)，繼電器(10)把壓縮機(jī)電源斷開，則冰箱內(nèi)溫度將緩慢上升，由于蓄冷器在箱室的上部，箱內(nèi)的熱空氣將上升，到達(dá)蓄冷器，和其中的冰塊進(jìn)行熱量交換，空氣冷卻后就下降到箱室的底部，于是箱室內(nèi)的空氣就形成自然對(duì)流狀態(tài)，不斷地與冰塊進(jìn)行熱量交換，而冰塊在熔解的過程中，又由于相變的固有屬性，熔點(diǎn)的溫度將長(zhǎng)時(shí)間保持不變，使得箱室中的自然對(duì)流空氣的溫度可以保持在蓄冷劑熔點(diǎn)溫度的附近，從而達(dá)到冰箱壓縮機(jī)在峰電時(shí)長(zhǎng)時(shí)間地停機(jī)，也不影響冰箱內(nèi)溫度的上升。如果在此期間，箱室溫度超過了上限溫度，則溫控開關(guān)(8)就接通220V電源，蓄冷器頭上的微型風(fēng)扇(6)、(7)就會(huì)立刻啟動(dòng)，強(qiáng)迫箱室內(nèi)空氣與冰塊快速進(jìn)行熱量交換，可迅速使其溫度下降。溫控開關(guān)(8)的接通，不會(huì)使壓縮機(jī)運(yùn)行，因?yàn)槔^電器(10)是斷開的。只要蓄冷劑的量設(shè)計(jì)得合理，在整個(gè)峰電時(shí)段可保證箱室溫度不會(huì)超過上限，溫控開關(guān)(8)也就不會(huì)接通，蓄冷器頭上的微型風(fēng)扇(6)、(7)在此期間也不啟動(dòng)。
5、當(dāng)峰電時(shí)間段有人使用冰箱存、取食品時(shí)，開、關(guān)冰箱門，就會(huì)觸動(dòng)安裝在冰箱門上的按鈕(12)或(13)(如果是改裝的舊冰箱，當(dāng)關(guān)上冰箱門后，將由人手按安裝在設(shè)定時(shí)間的控制面板上這個(gè)常開按鈕)，給單片機(jī)(14)輸入信號(hào)，使單片機(jī)(14)控制的繼電器(10)開通壓縮機(jī)(9)的電源，如果溫控開關(guān)(8)是接通的，則壓縮機(jī)(9)就立即工作。也有可能當(dāng)放入的食品將冰箱內(nèi)的冷量吸收到使箱室溫度超過了上限溫度后，使溫控開關(guān)(8)接通220V電源后才啟動(dòng)，壓縮機(jī)(9)運(yùn)行到使箱室溫度到達(dá)下限，溫控開關(guān)(8)自動(dòng)斷開220V電源，才停止工作，壓縮機(jī)(9)停運(yùn)的信號(hào)通過并聯(lián)在壓縮機(jī)(9)上的中間繼電器(11)輸入單片機(jī)(14)，使單片機(jī)(14)控制繼電器(10)斷開壓縮機(jī)(9)的電源，峰電時(shí)段壓縮機(jī)(9)就再也不工作了。如果是谷電時(shí)段，則單片機(jī)(14)不接收以上指令。
從上述實(shí)施中可以看出，本裝置可以使冰箱在谷電時(shí)段內(nèi)，壓縮機(jī)長(zhǎng)時(shí)間地運(yùn)行，將冷量貯存到蓄冷劑中，而在用電高峰時(shí)間段內(nèi)，壓縮機(jī)長(zhǎng)時(shí)間地停機(jī)，依靠蓄冷劑中的冷量慢慢地釋放出來，保證了箱室內(nèi)的溫度在要求的范圍內(nèi)。
由于谷電時(shí)壓縮機(jī)較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，減少了壓縮機(jī)的啟動(dòng)次數(shù)，這樣就延長(zhǎng)了壓縮機(jī)的使用壽命，又因?yàn)閴嚎s機(jī)啟動(dòng)電流為運(yùn)行電流的7倍，所以，每天啟動(dòng)次數(shù)減少了，也就節(jié)約了電量，節(jié)電率在15％左右，再加上充分使用了廉價(jià)的低谷電，節(jié)約的電費(fèi)將在50％至70％。
權(quán)利要求1.一種使冰箱分時(shí)運(yùn)行的裝置，由蓄冷器和單片機(jī)控制電路組成，冰箱體內(nèi)的冷藏室、冷凍室和其它貯藏室中安裝蓄冷器，其特征是蓄冷器的外形結(jié)構(gòu)為“王”形，一端裝有微型風(fēng)扇。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的使冰箱分時(shí)運(yùn)行的裝置，其特征在于裝有單片機(jī)控制電路，包括冰箱壓縮機(jī)分時(shí)運(yùn)行的控制電路由單片機(jī)89c51(14)、直流繼電器(10)、冰箱固有的溫控開關(guān)(8)、冰箱壓縮機(jī)(9)、R1電壓上拉電阻、R5限流電阻、R2分壓電阻、直流繼電器線圈的放電二極管和三極管組成，壓縮機(jī)(9)與直流繼電器(10)相串聯(lián)，冰箱門的開、關(guān)和壓縮機(jī)的運(yùn)、停信號(hào)輸入微電腦的信號(hào)電路由單片機(jī)89c51(14)、中間繼電器(11)、常閉按鈕(12)、常閉按鈕(13)、冰箱壓縮機(jī)(9)、R3電壓上拉電阻、R4電壓上拉電阻組成，常閉按鈕(12)安裝在冷藏門與冷藏室邊沿的空隙之間，固定在冷藏室邊沿上，常閉按鈕(13)安裝在冷凍門與冷凍室邊沿的空隙之間，固定在冷凍室邊沿上，中間繼電器(11)與冰箱壓縮機(jī)(9)并聯(lián)，控制微型風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)電路，由冰箱固有的溫控開關(guān)(8)、冷藏室蓄冷器的風(fēng)扇微電機(jī)(7)和冷凍室蓄冷器的風(fēng)扇微電機(jī)(6)組成，冷藏室蓄冷器的風(fēng)扇微電機(jī)(7)和冷凍室蓄冷器的風(fēng)扇微電機(jī)(6)的一根導(dǎo)線與溫控開關(guān)(8)的出線相聯(lián)，另一根聯(lián)于冰箱公共的零線(N)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種使冰箱分時(shí)運(yùn)行的裝置，屬于冰箱制造或冰箱改裝的技術(shù)領(lǐng)域。裝置由蓄冷器和單片機(jī)控制電路組成。蓄冷器的外形結(jié)構(gòu)為“王”形，一端裝有微型風(fēng)扇，內(nèi)裝有蓄冷劑，放在冷凍室、冷藏室中。單片機(jī)控制電路主要通過與壓縮機(jī)串聯(lián)的繼電器來設(shè)定冰箱的錯(cuò)峰用電的時(shí)間，在峰電期冰箱壓縮機(jī)斷電情況下開冰箱門放入食品，來啟動(dòng)冰箱提供足夠的冷量保存食品。此裝置能使冰箱實(shí)現(xiàn)錯(cuò)峰用電，可節(jié)省50％至70％的電費(fèi)。
文檔編號(hào)F25D29/00GK2872229SQ200520071308
公開日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2005年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月8日
發(fā)明者伍培云 申請(qǐng)人:伍培云