專利名稱：具有隔熱蒸發(fā)器罩的高性能冰箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及冰箱或冷凍機、以及更具體地涉及用于高性能血庫冰箱或血漿冷凍機的制冷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
用于稱為“高性能冰箱”這種類型的實驗室冰箱以及冷凍機的制冷系統(tǒng)是公知的，其被用于例如將其內(nèi)部存儲空間冷卻至諸如大約-30° C或更低的相對較低的溫度。這些高性能冰箱在一個示例中被用于存儲血液和/或血漿。公知的這種類型的制冷系統(tǒng)包括使制冷劑循環(huán)的單一環(huán)路。該系統(tǒng)將能量(即，熱量)從制冷劑通過冷凝器傳遞到周圍環(huán)境，以及該系統(tǒng)將熱能從被冷卻的空間(例如柜體內(nèi)部空間)通過蒸發(fā)器傳遞到制冷劑。制冷劑被選擇，以在接近于被冷卻的空間所期望的溫度的所選溫度下蒸發(fā)和凝結(jié)，從而，使得制冷系統(tǒng)能夠在運行過程中保持被冷卻的空間接近那個所選的溫度。公知的制冷系統(tǒng)的一個常見的問題是，如果被冷卻的空間內(nèi)有任何水分，蒸發(fā)器的繞管就趨向于沿著外部表面產(chǎn)生以及積累霜。如果足夠的霜的累積發(fā)生，那么蒸發(fā)器從被冷卻的空間移除熱量的能力被不利地影響。因此，公知的制冷系統(tǒng)需要除霜循環(huán)，其中，蒸發(fā)器繞管被加熱從而將霜移除。這個除霜循環(huán)可以是手動除霜或自動除霜，但是由于各種原因，這兩種類型的除霜循環(huán)都是不理想的。在手動除霜循環(huán)中，存儲在柜體中的全部物品都被移除，且被冷卻的空間暴露在外界環(huán)境中，以加熱蒸發(fā)器繞管和融化霜。這個循環(huán)是不理想的，因為存儲在柜體中的物品在除霜循環(huán)的時間段中需要被存儲在替代的冰箱中，以及還因為融化過程能夠產(chǎn)生大量的需要從柜體中移除的水。在自動除霜循環(huán)中，蒸發(fā)器繞管通過本地加熱單元或者熱氣流被迅速地加熱，以移除霜，該霜通過水槽被收集以及被輸送到被冷卻的空間的外部。被冷卻的空間在該除霜循環(huán)過程中必然地承受溫度波動，這能夠損害存儲在柜體中的物品。因此，對于冰箱，有在除霜循環(huán)過程中充分地將被冷卻的空間內(nèi)的溫度波動最小化或者消除的需求。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，冰箱包括具有被冷卻的內(nèi)部空間的柜體和用于循環(huán)制冷劑的制冷流體回路。所述制冷流體回路包括壓縮機、冷凝器、膨脹裝置以及蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器位于柜體內(nèi)。所述蒸發(fā)器包括蒸發(fā)器繞管、產(chǎn)生通過蒸發(fā)器繞管的空氣流的蒸發(fā)器風扇和除霜加熱裝置。所述冰箱還包括隔熱罩，所述隔熱罩將柜體的容納所述蒸發(fā)器的一部分與被冷卻的內(nèi)部空間隔開。所述隔熱罩包括至少一個風門，所述至少一個風門能夠打開，以允許空氣從被冷卻的內(nèi)部空間循環(huán)通過蒸發(fā)器。所述冰箱還包括控制器，所述控制器能夠在所述蒸發(fā)器繞管需要除霜時命令所述冰箱執(zhí)行限定除霜循環(huán)的一系列步驟。該一系列的步驟包括停止所述壓縮機和所述蒸發(fā)器風扇的運行；關(guān)閉所述至少一個風門，以將所述蒸發(fā)器與所述被冷卻的內(nèi)部空間熱隔離；以及啟動所述除霜加熱裝置的運行。所述被冷卻的內(nèi)部空間在所述除霜加熱裝置的運行過程中保持與所述蒸發(fā)器熱隔離。在一方面，冰箱還包括用于探測蒸發(fā)器的溫度的溫度傳感器?？刂破髟诔^程中以如下方式運行當溫度傳感器探測到蒸發(fā)器已經(jīng)達到高于水的冰點的第一目標溫度時，除霜加熱裝置停止。在任何剩余的水從蒸發(fā)器繞管上滴落后，壓縮機啟動。當溫度傳感器探測到蒸發(fā)器已經(jīng)達到低于水的冰點的第二目標溫度時，所述至少一個風門打開且蒸發(fā)器風扇啟動。在一個示例中，第一目標溫度是大約10° C，第二目標溫度是大約-25° C?？刂破饕材軌驁?zhí)行作為有適應(yīng)能力的除霜循環(huán)的除霜循環(huán)步驟，該有適應(yīng)能力的除霜循環(huán)包括根據(jù)多個運行參數(shù)改變除霜循環(huán)之間的時間間隔以及除霜循環(huán)的長度。在本發(fā)明的另一個實施例中，提供了一種操作冰箱的方法，所述冰箱包括具有被冷卻的內(nèi)部空間的柜體；制冷流體回路，所述制冷流體回路包括壓縮機、冷凝器和蒸發(fā)器；以及隔熱罩，所述隔熱罩具有至少一個風門，且被配置成將所述蒸發(fā)器與被冷卻的內(nèi)部空間隔開。所述方法包括停止所述壓縮機和所述蒸發(fā)器風扇的運行。關(guān)閉所述至少一個風門，以將所述蒸發(fā)器與所述被冷卻的內(nèi)部空間熱隔離。啟動所述除霜加熱裝置的運行，以從蒸發(fā)器繞管去除水分。所述被冷卻的內(nèi)部空間在所述除霜加熱裝置的運行過程中保持與所述蒸發(fā)器熱隔離。在另一個實施例中，提供一種操作冰箱的方法，所述冰箱包括具有被冷卻的內(nèi)部空間的柜體；制冷流體回路，所述制冷流體回路包括壓縮機、冷凝器和蒸發(fā)器；以及隔熱罩，所述隔熱罩具有至少一個風門，且被配置成將所述蒸發(fā)器與被冷卻的內(nèi)部空間隔開。所述方法包括當所述至少一個風門被關(guān)閉時啟動所述除霜加熱裝置的運行。當所述蒸發(fā)器已經(jīng)達到高于水的冰點的第一目標溫度時，停止除霜加熱裝置的運行且啟動所述壓縮機的運行。當所述蒸發(fā)器已經(jīng)達到低于水的冰點的第二目標溫度時，打開所述至少一個風門且啟動所述蒸發(fā)器風扇的運行。


被本說明書包含并且組成本說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，以及與上文中的對本發(fā)明的總體說明以及下文中給出的對實施例的詳細說明一起用于說明本發(fā)明的原理。圖1是根據(jù)一個示例性實施例的包括隔熱罩的冰箱的透視圖。圖2是圖1的冰箱所使用的制冷流體回路的示意圖。圖3是圖1的冰箱所使用的隔熱罩(以虛線顯示)以及風門的透視圖。圖4是圖1的冰箱所使用的蒸發(fā)器的透視圖，其中，一些側(cè)板被顯示為虛線，以展現(xiàn)出內(nèi)部元件。圖5是圖1的冰箱的側(cè)剖視圖，其中，風門處于關(guān)閉位置。
圖6是圖5的冰箱的側(cè)剖視圖，其中，風門處于打開位置。圖7是圖1的冰箱所使用的控制器以及風門驅(qū)動元件的示意圖。圖8是展示與圖1的冰箱有關(guān)的控制器的運行序列的示意性流程圖。
具體實施例方式如附圖所示，特別是如圖1所示，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的示例性的高性能冰箱10。盡管術(shù)語“高性能冰箱”以及“冰箱”在整篇說明書中被使用，但應(yīng)當理解的是，本發(fā)明涵蓋任何類型的冷卻設(shè)備，包括具有冷凍器的冰箱。圖1的冰箱包括用于存儲需要冷卻到例如大約-30° C或更低的溫度的物品的柜體12。柜體12包括限定出大致矩形橫截面的柜體外殼14和提供至柜體12的內(nèi)部空間18的通路的門16。柜體12支撐共同地限定出單級制冷流體回路20 (圖2)的一個或多個部件，該制冷流體回路20與柜體12內(nèi)的空氣在熱力學(xué)方面相互作用，以冷卻柜體12的內(nèi)部空間18。在這方面，下面被進一步詳細描述的制冷流體回路20與內(nèi)部空間18中的變暖的空氣相互作用并且冷卻該空氣，以在柜體12中保持期望的冷卻溫度。參考圖2，示例性的制冷流體回路20的細節(jié)被示出。制冷流體回路20依次包括壓縮機22、冷凝器24、過濾裝置/干燥裝置26、膨脹裝置28、蒸發(fā)器30、以及吸入/蓄積裝置32。制冷流體回路20的這些元件中的每個通過被設(shè)置成使經(jīng)過制冷流體回路20的制冷劑36循環(huán)的管道或管路34被連接。多個傳感器S1至S5被設(shè)置成在流體回路20內(nèi)的多個位置感測流體回路20的不同狀態(tài)和/或制冷劑(通過箭頭36示出)的特性。這些傳感器S1至S5中的每個被可操作地連接到可通過控制接口 52訪問的控制器50，該控制器50允許控制流體回路20的操作。應(yīng)當理解的是，也可提供比在流體回路20的示例性實施例中顯示的數(shù)量更多或更少的傳感器。制冷流體回路20被設(shè)置成使制冷劑36在冷凝器24與蒸發(fā)器30之間循環(huán)。一般而言，制冷劑36中的熱能在冷凝器24處被傳遞到柜體12外部的外界空氣中。熱能在蒸發(fā)器30處被從柜體12的內(nèi)部空間18移除并且被傳遞到制冷劑36。因此，通過將制冷劑36經(jīng)過流體回路20持續(xù)地循環(huán)，從內(nèi)部空間18移除熱能，以保持期望的內(nèi)部溫度，例如-30° C。制冷劑36以蒸發(fā)狀態(tài)進入壓縮機22且在壓縮機22中被壓縮成具有更高的壓力和更高的溫度的氣體。這個示例性實施例的流體回路20還包括用于潤滑壓縮機22的潤滑油環(huán)路54。具體地，潤滑油環(huán)路54包括在壓縮機22下游與管道34流體連通的潤滑油分離裝置56和將潤滑油導(dǎo)引回壓縮機22的潤滑油返回線路58。應(yīng)當理解的是，潤滑油環(huán)路54可以在流體回路20的某些實施例中被省略。當離開壓縮機22時，被蒸發(fā)的制冷劑36前進到冷凝器24。由控制接口 52控制的風扇60導(dǎo)引外界空氣穿過冷凝器24并且通過過濾裝置62，以便促進熱量從制冷劑36到周圍環(huán)境的傳遞。通過冷凝器24的空氣流動在圖2中通過箭頭被示出。作為這個熱量傳遞的結(jié)果，制冷劑36在冷凝器24內(nèi)冷凝。液相制冷劑隨后通過過濾裝置/干燥裝置26傳遞到膨脹裝置28中。在這個實施例中，膨脹裝置28是毛細管形式的，然而可以想到的是，其可以替代地采取另一種形式，例如但不限于膨脹閥(未示出)。膨脹裝置28導(dǎo)致制冷劑36的壓力在制冷劑36快要進入蒸發(fā)器30時下降。在蒸發(fā)器30中，制冷劑36通過多個蒸發(fā)器繞管(在圖2中未示出)從內(nèi)部空間18接收熱量。當?shù)谝缓偷诙L門66、68被打開時，由控制接口 52控制的蒸發(fā)器風扇64促使空氣從柜體12的內(nèi)部空間18流動通過蒸發(fā)器繞管。第一和第二風門66、68也由控制接口52控制。對第一和第二風門66、68的控制下面將參考圖8進一步描述。借助于被降低的壓力和自柜體12的熱傳遞,制冷劑36在蒸發(fā)器30內(nèi)蒸發(fā)。被蒸發(fā)的制冷劑36隨后被導(dǎo)引到吸入/蓄積裝置32。吸入/蓄積裝置32將氣態(tài)形式的制冷劑36傳遞到壓縮機22，同時還蓄積液體形式的制冷劑36的過量部分且以可控的速率將其供給壓縮機22。用于制冷流體回路20中的制冷劑36可以基于多個因素(包括柜體12內(nèi)的預(yù)期運行溫度和制冷劑36的沸點以及其它特性)選擇。例如，在具有大約-30° C的預(yù)期柜體溫度的冰箱中，適合于當前描述的實施例的示例性的制冷劑36包括市場上稱為R404A的制冷齊U。此外，在特定的實施例中，制冷劑36可以與潤滑油組合，以便于壓縮機22的潤滑。例如但非限制性地，制冷劑36可以與Mobil EAL Arctic 32潤滑油組合。應(yīng)當理解的是，在圖中展示的部件的精確布局僅僅是示例性的而非限制性的。參考圖3-6、尤其是圖3，冰箱10包括隔熱罩70，該隔熱罩70將柜體12的內(nèi)部空間18分隔成蒸發(fā)器部72和被冷卻部74。隔熱罩70被連接到共同地限定出柜體外殼14的頂壁76、側(cè)壁78 (包括后壁78)、和/或底壁80中的一個或多個。更具體地，隔熱罩70被連接到柜體外殼14的頂壁76和側(cè)壁78，從而，將蒸發(fā)器部72與內(nèi)部空間18中的熱能熱隔離，因為熱能會在柜體12的內(nèi)部空間18內(nèi)上升。展示的實施例中的隔熱罩70包括從柜體外殼14的頂壁76向下延伸的垂直板部82和在垂直板部82與柜體外殼14的側(cè)壁78之間延伸的水平板部84。垂直板部82和水平板部84由一個或多個隔熱板，諸如中空的真空隔熱板86形成，如圖3所示。應(yīng)當理解的是，其它類型的隔熱板也可以在本發(fā)明的其它實施例中使用，其它類型的隔熱板包括但不限于基于泡沫的隔熱板。如圖3中所示，蒸發(fā)器部72通過垂直板部82、水平板部84、側(cè)壁78、以及頂壁76被限定成大致矩形體形狀的空間。蒸發(fā)器30被安裝到分隔板88中，該分隔板88大致居中地位于蒸發(fā)器部72內(nèi)，以便將蒸發(fā)器部72分隔成入口側(cè)90和出口側(cè)92。在這個實施例中，分隔板88是另一真空隔熱板或者基于泡沫的隔熱板，然而應(yīng)當理解的是，其它類型的分隔板也可以在其它實施例中被使用。隔熱罩70的水平板部82包括位于分隔板88的入口側(cè)90上的入口孔94和位于分隔板88的出口側(cè)92上的出口孔96。第一風門66包括可被轉(zhuǎn)動以打開或者關(guān)閉通過入口側(cè)90與柜體12的被冷卻的內(nèi)部空間18之間的入口孔94的氣流的隔熱板。類似地，第二風門68包括可被轉(zhuǎn)動以打開或者關(guān)閉通過出口側(cè)92與柜體12的被冷卻的內(nèi)部空間18之間的出口孔96的氣流的隔熱板。因此，可以操作第一和第二風門66、68,以便能夠允許氣流通過蒸發(fā)器30。還如圖3中所示，第一和第二風門66、68可操作地被連接到風門驅(qū)動機構(gòu)100，諸如相應(yīng)的第一和第二伺服電機102、104以及第一和第二驅(qū)動軸106、108。風門驅(qū)動機構(gòu)100的控制和運行參考下面的圖7進一步被詳細描述。需要理解的是，第一和第二驅(qū)動軸106、108在一些實施例中可以通過傳統(tǒng)的驅(qū)動連桿機構(gòu)(未示出)被連接，從而使得僅僅需要單個伺服電機就可打開和關(guān)閉第一和第二風門66、68。在這方面，第一和第二風門66、68通常同時地被打開(或者關(guān)閉)，從而允許氣流能夠通過蒸發(fā)器部72和蒸發(fā)器30。轉(zhuǎn)到圖4，蒸發(fā)器30被進一步詳細顯示。為此，蒸發(fā)器30包括包圍蒸發(fā)器繞管112的蒸發(fā)器外殼110,該蒸發(fā)器繞管112在蒸發(fā)器30的寬度上以蛇形方式延伸。蒸發(fā)器繞管112可操作地被連接到制冷流體回路20的管道34，該管道34將液相制冷劑運送到蒸發(fā)器繞管112并且從蒸發(fā)器繞管112中移除被蒸發(fā)的以及任何剩余的液相制冷劑。蒸發(fā)器風扇64沿著蒸發(fā)器外殼110在蒸發(fā)器部72的入口側(cè)90處被安裝，以便使空氣流過蒸發(fā)器外殼110和流過蒸發(fā)器繞管112。在流過蒸發(fā)器繞管112之后，被冷卻的空氣離開蒸發(fā)器外殼110并且進入蒸發(fā)器部72的出口側(cè)92。蒸發(fā)器30還包括除霜加熱裝置114，其用于按需或者定期地將在蒸發(fā)器繞管112上積累的霜移除。除霜加熱裝置114在圖4和5中被顯示為被安裝在靠近蒸發(fā)器繞管112處，但應(yīng)當認識到的是，除霜加熱裝置114可以被安裝在蒸發(fā)器外殼110內(nèi)的任何地方。除霜加熱裝置114通過前面參看圖2所述的控制器50和控制接口 52操作，以加熱蒸發(fā)器繞管112并且融化任何霜。蒸發(fā)器外殼110還包括位于蒸發(fā)器繞管112下方且被設(shè)置成收集被融化的霜并將該融化的霜棄置到冰箱10外部的位置處的滴落盤116。在這方面，滴落盤116通常與水平方位成一定角度從而使得從蒸發(fā)器繞管112滴下的水自動地流向出水口(未示出)。參考圖5和6,冰箱10還包括位于柜體外殼14的頂壁76上方的上部隔間120。上部隔間120容納除蒸發(fā)器30之外的制冷流體回路20的其它元件(例如，壓縮機22、冷凝器24等)，從而，從柜體12的內(nèi)部空間18中移除大部分占用空間的、或者產(chǎn)生熱量的部件。位于上部隔間120內(nèi)的這些其它元件在圖5和6中未被示出，然而它們在圖2中被示意性地示出。用于制冷劑36的管道34延伸穿過頂壁76，以在上部隔間120中的部件與柜體12中的蒸發(fā)器30之間輸送制冷劑。圖5和6還示出了冰箱10的兩個運行狀態(tài)。更具體地，在圖5中，第一和第二風門66、68被關(guān)閉，從而將蒸發(fā)器部72與被冷卻部74熱隔離。蒸發(fā)器風扇64通常當?shù)谝缓偷诙L門66、68被關(guān)閉時是閑置的，因為空氣無法被循環(huán)到蒸發(fā)器部72中和從蒸發(fā)器部72中循環(huán)出來。除霜加熱裝置114僅在冰箱10的這個運行狀態(tài)被操作，從而，使得基本上除霜加熱裝置114所產(chǎn)生的全部熱能在除霜循環(huán)或者除霜過程中保留在蒸發(fā)器部72中。為此，內(nèi)部空間18的被冷卻部74內(nèi)的溫度劇烈波動在除霜循環(huán)過程中被降低或者消除。相反，第一和第二風門66、68在圖6中被打開，從而使得來自被冷卻部74的空氣可以流過蒸發(fā)器30和蒸發(fā)器繞管112，以用于冷卻。由蒸發(fā)器風扇64致動的空氣流在圖6中通過箭頭122被示意性地示出。因此，在冰箱10的這個運行狀態(tài)，相對較熱的空氣通過入口孔94進入蒸發(fā)器部72，相對較冷的空氣通過出口孔96離開蒸發(fā)器部72。圖7示意性地示出了用于第一和第二風門66、68的控制以及致動機構(gòu)。更具體地，第一和第二風門66、68被連接到風門驅(qū)動機構(gòu)100，該風門驅(qū)動機構(gòu)100被連接到控制器50。如在本領(lǐng)域中所能理解的是，控制器50可以包括至少一個被連接到存儲器的中央處理單元(“CPU”)。每個CPU通常使用被布置在一個或多個物理集成的電路裝置或芯片上的電路邏輯器件而以硬件實現(xiàn)。每個CPU可以是一個或多個微處理器、微控制器、現(xiàn)場可編程門陣列或者專用集成電路(ASIC)，而存儲器可以包括隨機存取存儲器(RAM)、動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)、靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)、閃存存儲器和/或其它數(shù)字存儲媒介，并且也通常使用被布置在一個或多個物理集成的電路裝置或芯片上的電路邏輯器件實現(xiàn)。為此，存儲器可以被認為包括物理上位于冰箱10中的其它位置的存儲裝置、例如至少一個CPU中的任何緩存存儲器；以及任何被用作虛擬存儲器的存儲空間、例如被存儲在大容量存儲裝置(諸如硬盤驅(qū)動器、另一計算系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)存儲裝置(例如磁帶驅(qū)動器)、或者通過至少一個網(wǎng)絡(luò)接口經(jīng)由至少一個網(wǎng)絡(luò)被連接到控制器50的其它網(wǎng)絡(luò)裝置)上的存儲空間。在特定實施例中，計算系統(tǒng)是計算機、計算機系統(tǒng)、計算裝置、服務(wù)器、磁盤陣列、或可編程裝置諸如多用戶計算機、單用戶計算機、手持計算裝置、聯(lián)網(wǎng)裝置(包括在集群配置中的計算機)、移動通訊裝置、視頻游戲機(或其他游戲系統(tǒng))等?？刂破?0包括至少一個串行接口，以便與外部裝置(諸如風門驅(qū)動機構(gòu)100)串行通信。因此，控制器50起到用于操控風門驅(qū)動機構(gòu)100的運行的作用。如前面所述，風門驅(qū)動機構(gòu)100可以是通過相應(yīng)的驅(qū)動軸106、108被連接到第一和第二風門66、68的一個或多個伺服電機102、104。然而，在其它實施例中，風門驅(qū)動機構(gòu)100也可以包括其它類型的致動機構(gòu)以及裝置。例如，風門驅(qū)動機構(gòu)100可以是液壓驅(qū)動的、氣動的、或者機械驅(qū)動的(諸如通過各種類型的電機)。如在被展示的實施例中所示，風門驅(qū)動機構(gòu)100可以被設(shè)置成在打開與關(guān)閉位置之間旋轉(zhuǎn)風門66、68，但是將要了解的是，風門驅(qū)動機構(gòu)100可以替代地滑動或者通過非旋轉(zhuǎn)的方式以其他方式移動風門66、68。冰箱10的一種示例性運行在圖8的流程圖中被示意性地示出。在這方面，控制器50可用于命令冰箱10執(zhí)行如此圖中所示的方法200的步驟。為此，控制器50在步驟202確定是否需要除霜循環(huán)。例如，在基于時間的除霜循環(huán)中，控制器50在步驟202確定自從最近的除霜循環(huán)以來是否已經(jīng)經(jīng)過預(yù)定的時間。如果已經(jīng)經(jīng)過預(yù)定的時間，那么控制器50在步驟204開始除霜循環(huán)。如果尚未經(jīng)過預(yù)定的時間，那么控制器50繼續(xù)等待并且定期檢查以獲知是否已經(jīng)經(jīng)過預(yù)定的時間。在一個示例中，冰箱10可以每6小時除霜一次，在這種情況下預(yù)定的時間將會是6小時。替代地，控制器50可用于執(zhí)行有適應(yīng)能力的除霜，該有適應(yīng)能力的除霜通過根據(jù)在除霜循環(huán)之間測量的運行特性改變時間而被間隔開，這將在下文中被進一步詳細描述。回到圖8，當需要除霜循環(huán)來將蒸發(fā)器繞管112上積累的霜移除時，控制器50在步驟204使壓縮機22和蒸發(fā)器風扇64停止。這使制冷劑停止流過制冷流體回路20和蒸發(fā)器30并且還使空氣停止流過蒸發(fā)器30?？刂破?0隨后在步驟206關(guān)閉第一和第二風門66,68,以將蒸發(fā)器部72與柜體12的被冷卻部74熱隔離。在蒸發(fā)器部72與柜體12的剩余部分熱隔離的情況下，控制器50在步驟208啟動除霜加熱裝置114的運行。除霜加熱裝置114使蒸發(fā)器30和蒸發(fā)器繞管112變暖從而融化霜并且使得水滴到滴落盤116上以便從蒸發(fā)器30移除。冰箱10在這一點的運行狀態(tài)如圖5所示。連接到蒸發(fā)器30的一個傳感器S3可以被設(shè)置成測量蒸發(fā)器30的溫度。在步驟210，控制器50確定傳感器S3讀取的蒸發(fā)器30溫度是否處于或者高于水的冰點(0° C)的第一目標溫度。在一個不例中，這個第一目標溫度可以是大約10° C。如果蒸發(fā)器30并非處于或者高于第一目標溫度，那么控制器50繼續(xù)使除霜加熱裝置114運行，以將霜從蒸發(fā)器繞管112上移除。如果蒸發(fā)器30處于或高于第一目標溫度，那么控制器50在步驟212關(guān)閉除霜加熱裝置114并且允許一段設(shè)定的時間來使額外的水從蒸發(fā)器繞管112上滴落到滴落盤116上。在這段“滴落時間”已經(jīng)發(fā)生后，控制器50在步驟214啟動壓縮機22，以使制冷劑再次流過蒸發(fā)器30，從而冷卻蒸發(fā)器部72。在步驟216，溫度傳感器S3測量蒸發(fā)器30的溫度，控制器50確定這個溫度是否處于或者低于水的冰點(0° C)以下的第二目標溫度。在一個示例中，這個第二目標溫度可以是大約-25° C。如果蒸發(fā)器30并非處于或者低于第二目標溫度，那么控制器50繼續(xù)使壓縮機214運行，以冷卻蒸發(fā)器30。一旦控制器50確定蒸發(fā)器30處于或者低于第二目標溫度，那么控制器50在步驟218打開第一和第二風門66、68?？刂破?0還在步驟220啟動蒸發(fā)器風扇64，從而促使空氣從被冷卻部74流過蒸發(fā)器部72和蒸發(fā)器30，用于進一步冷卻。除霜循環(huán)或方法200的這個最后步驟使冰箱10返回圖6所示的運行狀態(tài)，該運行狀態(tài)是正常制冷運行狀態(tài)。作為隔熱罩70的結(jié)果，除霜循環(huán)并不導(dǎo)致柜體12的被冷卻的內(nèi)部空間18中的顯著的溫度波動，因此，冰箱10與傳統(tǒng)冰箱設(shè)計相比是有利的。如上文簡要描述的，在一個替代的實施例中，除霜循環(huán)可以是有適應(yīng)能力的除霜循環(huán)，該除霜循環(huán)在方法200的步驟202選擇性地被開啟。在這個有適應(yīng)能力的除霜循環(huán)中，除霜循環(huán)之間的時長和除霜循環(huán)的持續(xù)時間基于通過控制器50監(jiān)視的多個運行參數(shù)被修改。例如，傳統(tǒng)的基于時間的除霜循環(huán)可以每6小時使除霜加熱裝置114運行10分鐘。相比，有適應(yīng)能力的除霜循環(huán)可以監(jiān)視柜體12中保持的實際溫度、以及門打開次數(shù)和門被打開的總時間。這些以及其它因素被考慮，以確定在下一個除霜循環(huán)被啟動之前應(yīng)當有多長時間、以及在下一個除霜循環(huán)中除霜加熱裝置114應(yīng)當運行多長時間。在這方面，如果柜體12的門在6小時過程中不經(jīng)常被打開并且蒸發(fā)器30在保持被冷卻部74內(nèi)的期望溫度的方面沒有困難，那么下一個除霜循環(huán)可以被延遲額外的數(shù)小時和/或被縮短持續(xù)時間。因此，有適應(yīng)能力的除霜循環(huán)具有較高的能量效率，因為蒸發(fā)器繞管112僅在除霜循環(huán)是必需時才被除霜。此外，有適應(yīng)能力的除霜循環(huán)自動地調(diào)節(jié)冰箱10，從而在各種環(huán)境情況中正確以及高效地運行。盡管本發(fā)明已經(jīng)通過示例性實施例的詳細說明被展示，以及盡管這個實施例已經(jīng)被相當詳細地說明，但這并不是限制或者通過任何方式將權(quán)利要求限定為這種細節(jié)。附加的益處以及改良對本領(lǐng)域中的技術(shù)人員而言將會是可以想到的。本發(fā)明在其更廣泛的方面并未被限定為所展示和說明的特定細節(jié)、代表性裝置以及方法、以及說明性的示例。因此，可以在不脫離本申請的總體發(fā)明構(gòu)思的精神或者范圍的情況下對這些細節(jié)進行修改。
權(quán)利要求
1.一種冰箱，包括 具有被冷卻的內(nèi)部空間的柜體； 用于循環(huán)制冷劑的制冷流體回路，所述制冷流體回路包括壓縮機、冷凝器、膨脹裝置以及蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器位于柜體內(nèi)且包括蒸發(fā)器繞管、產(chǎn)生通過蒸發(fā)器繞管的空氣流的蒸發(fā)器風扇和除霜加熱裝置； 隔熱罩，所述隔熱罩將柜體的容納所述蒸發(fā)器的一部分與被冷卻的內(nèi)部空間隔開，所述隔熱罩包括至少一個風門，所述至少一個風門能夠打開，以允許空氣從被冷卻的內(nèi)部空間循環(huán)通過蒸發(fā)器；以及 控制器，所述控制器能夠在所述蒸發(fā)器繞管需要除霜時命令所述冰箱執(zhí)行以下步驟 停止所述壓縮機和所述蒸發(fā)器風扇的運行； 關(guān)閉所述至少一個風門，以將所述蒸發(fā)器與所述被冷卻的內(nèi)部空間熱隔離；以及 啟動所述除霜加熱裝置的運行， 其中，所述被冷卻的內(nèi)部空間在所述除霜加熱裝置的運行過程中保持與所述蒸發(fā)器熱隔離。
2.如權(quán)利要求1所述的冰箱，其特征在于，所述冰箱還包括用于探測所述蒸發(fā)器的溫度的溫度傳感器，所述控制器還能夠在所述蒸發(fā)器的除霜過程中命令所述冰箱執(zhí)行以下步驟 當所述溫度傳感器探測到所述蒸發(fā)器已經(jīng)達到高于水的冰點的第一目標溫度時，停止所述除霜加熱裝置的運行且允許任何剩余的水從所述蒸發(fā)器繞管上滴落； 在所述剩余的水從所述蒸發(fā)器繞管上滴落之后啟動所述壓縮機；以及 當所述溫度傳感器探測到所述蒸發(fā)器已經(jīng)達到低于水的冰點的第二目標溫度時，打開所述至少一個風門且啟動所述蒸發(fā)器風扇的運行。
3.如權(quán)利要求2所述的冰箱，其特征在于，所述第一目標溫度是大約10°C，所述第二目標溫度是大約-25° C。
4.如前述權(quán)利要求中任一所述的冰箱，其特征在于，所述至少一個風門包括第一風門和第二風門，所述第一風門在打開位置允許空氣從所述被冷卻的內(nèi)部空間流動到所述蒸發(fā)器中，所述第二風門在打開位置允許空氣從蒸發(fā)器流動到所述被冷卻的內(nèi)部空間中。
5.如前述權(quán)利要求中任一所述的冰箱，其特征在于，所述隔熱罩還包括多個隔熱板，所述多個隔熱板當所述至少一個風門被關(guān)閉時共同地將所述柜體分隔成蒸發(fā)器室和所述被冷卻的內(nèi)部空間。
6.如權(quán)利要求5所述的冰箱，其特征在于，每個隔熱板是真空隔熱板。
7.如前述權(quán)利要求中任一所述的冰箱，其特征在于，所述膨脹裝置包括毛細管或閥中的至少一個。
8.如前述權(quán)利要求中任一所述的冰箱，其特征在于，所述制冷流體回路還包括可操作地被連接到所述蒸發(fā)器和所述壓縮機的蓄積裝置。
9.如前述權(quán)利要求中任一所述的冰箱，其特征在于，所述制冷流體回路還包括可操作地被連接到所述冷凝器和所述膨脹裝置的過濾裝置/干燥裝置。
10.如前述權(quán)利要求中任一所述的冰箱，其特征在于，所述控制器能夠基于至少一個可測量的運行參數(shù)修改除霜循環(huán)之間的時長以及修改在除霜循環(huán)過程中所述除霜加熱裝置的運行時長。
11.一種操作冰箱的方法，所述冰箱包括具有被冷卻的內(nèi)部空間的柜體；以及制冷流體回路，所述制冷流體回路包括壓縮機、冷凝器和蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器位于柜體內(nèi)且具有蒸發(fā)器風扇和除霜加熱裝置，所述冰箱還包括隔熱罩，所述隔熱罩具有至少一個風門，且被配置成將所述蒸發(fā)器與所述柜體的被冷卻的內(nèi)部空間隔開，所述方法包括 停止所述壓縮機和所述蒸發(fā)器風扇的運行； 關(guān)閉所述至少一個風門，以將所述蒸發(fā)器與所述被冷卻的內(nèi)部空間熱隔離；以及 啟動所述除霜加熱裝置的運行， 其中，所述被冷卻的內(nèi)部空間在所述除霜加熱裝置的運行過程中保持與所述蒸發(fā)器熱隔離。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 當所述蒸發(fā)器已經(jīng)達到高于水的冰點的第一目標溫度時，停止所述除霜加熱裝置的運行且允許任何剩余的水從所述蒸發(fā)器繞管上滴落； 在所述剩余的水從所述蒸發(fā)器繞管上滴落之后啟動所述壓縮機；以及 當所述蒸發(fā)器已經(jīng)達到低于水的冰點的第二目標溫度時，打開所述至少一個風門且啟動所述蒸發(fā)器風扇的運行。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一目標溫度是大約10°C，所述第二目標溫度是大約-25° C。
14.如權(quán)利要求11至13中任一所述的方法，其特征在于，所述至少一個風門包括第一風門和第二風門，所述第一風門在打開位置允許空氣從所述被冷卻的內(nèi)部空間流動到所述蒸發(fā)器中，所述第二風門在打開位置允許空氣從蒸發(fā)器流動到所述被冷卻的內(nèi)部空間中，且當所述蒸發(fā)器風扇的運行被停止時，所述第一和第二風門被所述冰箱同時關(guān)閉。
15.一種操作冰箱的方法，所述冰箱包括具有被冷卻的內(nèi)部空間的柜體；以及制冷流體回路，所述制冷流體回路包括壓縮機、冷凝器和蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器位于柜體內(nèi)且具有蒸發(fā)器風扇和除霜加熱裝置，所述冰箱還包括隔熱罩，所述隔熱罩具有至少一個風門，且被配置成將所述蒸發(fā)器與所述柜體的被冷卻的內(nèi)部空間隔開，所述方法包括 當所述至少一個風門被關(guān)閉時啟動所述除霜加熱裝置的運行；以及 當所述蒸發(fā)器已經(jīng)達到高于水的冰點的第一目標溫度時，停止除霜加熱裝置的運行且啟動所述壓縮機的運行；以及 當所述蒸發(fā)器已經(jīng)達到低于水的冰點的第二目標溫度時，打開所述至少一個風門且啟動所述蒸發(fā)器風扇的運行。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一目標溫度是大約10°C，所述第二目標溫度是大約-25° C。
17.如權(quán)利要求11至13、15以及16中任一所述的方法，其特征在于，所述至少一個風門包括第一風門和第二風門，所述第一風門在打開位置允許空氣從所述被冷卻的內(nèi)部空間流動到所述蒸發(fā)器中，所述第二風門在打開位置允許空氣從蒸發(fā)器流動到所述被冷卻的內(nèi)部空間中，且當所述蒸發(fā)器風扇的運行被啟動時，所述第一和第二風門被所述冰箱同時打開。
18.如權(quán)利要求11至17中任一所述的方法，其特征在于，所述冰箱是權(quán)利要求1至10中任一所述的冰箱。
19.如權(quán)利要求1至10中任一所述的冰箱，其特征在于，所述冰箱可根據(jù)權(quán)利要求11至17中任一所述的方法進行操作。
全文摘要
一種高性能冰箱(10)包括具有被冷卻的內(nèi)部空間(18)的柜體(14)、將柜體(14)的一部分與內(nèi)部空間(18)隔開的隔熱罩(70)以及制冷流體回路(20)，該制冷流體回路具有位于柜體(14)的那部分中的蒸發(fā)器(30)。冰箱(10)還包括當蒸發(fā)器繞管(112)需要除霜時命令冰箱(10)執(zhí)行除霜循環(huán)的控制器(50)。除霜循環(huán)包括在蒸發(fā)器繞管(112)除霜過程中關(guān)閉隔熱罩(70)中的風門(66，68)，從而在除霜循環(huán)過程中保持內(nèi)部空間(18)與蒸發(fā)器(30)熱隔離?？刂破?50)也可在蒸發(fā)器(30)達到高于水的冰點的第一目標溫度時停止除霜加熱裝置(114)的運行、在蒸發(fā)器(30)達到低于水的冰點的第二目標溫度時重新打開風門(66，68)。
文檔編號F25D29/00GK103062970SQ20121040095
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者R·赫格杜斯, R·布魯克, J·A·康特里拉斯拉斐爾, T·斯威夫特, C·布魯赫 申請人:賽默飛世爾科技(阿什維爾)有限責任公司