ХОЛОДИЛЬНИК
REFRIGERATOR

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, ОТНОСЯЩИЙСЯ К ИЗОБРЕТЕНИЮ
1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, ОТНОСЯЩАЯСЯ К ИЗОБРЕТЕНИЮ
Настоящее изобретение относится к холодильнику с одним испарителем, имеющим функцию управления открытием и закрытием заслоночного механизма с приводом от двигателя для направления холодного воздуха через канал к холодильной камере.
2. ОПИСАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ
Пример холодильника, в котором используется один испаритель для охлаждения морозильной камеры и холодильной камеры, содержащий контейнер для овощей и фруктов, при помощи заслоночного механизма с приводом от двигателя раскрыт в публикации японской нерассмотренной патентной заявки H10-89833. Согласно этому уровню техники заслоночный механизм является компактным и закрывает отверстие в канал, так что холодный воздух не может попасть через канал из испарителя в холодильную камеру, и он периодически приводится в действие, чтобы открыть отверстие для направления холодного воздуха через канал из испарителя в холодильную камеру.
При низкой температуре окружающей среды отсутствует необходимость в частом охлаждении холодильной камеры, и потому заслоночный механизм закрывает отверстие в течение длительного времени. В течение этого времени холодный воздух, имеющий температуру ниже температуры замерзания и протекающий через канал к морозильной камере, охлаждает крышку заслоночного механизма, закрывающую отверстие, до температуры ниже температуры замерзания. Это приводит к образованию инея на крышке заслоночного механизма со стороны холодильной камеры, поскольку воздух со стороны холодильной камеры относительно влажный. Затем крышка заслоночного механизма постепенно замерзает до такого состояния, что ее уже нельзя открыть, так что холодный воздух не поступает в холодильную камеру, когда в этом возникает необходимость.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель настоящего изобретения заключается в создании холодильника с одним испарителем, выполненного с возможностью не допускать образования инея на заслоночном механизме или замерзания заслоночного механизма и обеспечивать надежность операции открытия заслоночного механизма, когда в ней возникает необходимость, даже при низкой температуре окружающей среды и длительном нахождении заслоночного механизма в закрытом состоянии.
Для достижения этой цели в одном аспекте настоящего изобретения представлен холодильник, включающий в себя контур циркуляции, выполненный с возможностью обеспечивать циркуляцию воздуха через охлаждающее устройство, канал и морозильную камеру, причем охлаждающее устройство охлаждает воздух до температуры ниже температуры замерзания, канал направляет охлажденный воздух в морозильную камеру, воздух в морозильной камере возвращается в охлаждающее устройство, охлаждается в нем и направляется в канал; отверстие, образованное в одной части канала и выполненное с возможностью сообщаться с холодильной камерой; заслоночный механизм, расположенный у отверстия и выполненный с возможностью открывать и закрывать отверстие; и контроллер, выполненный с возможностью приводить в действие двигатель в одном из первого и второго режимов, причем в первом режиме заслоночный механизм переводит отверстие в одно из закрытого и открытого состояний, а во втором режиме на обмотку двигателя подается электрический ток, так что обмотка вырабатывает тепло, не вызывая выполнения заслоночным механизмом операции по открытию/закрытию отверстия.
Согласно этому аспекту настоящего изобретения контроллер подает электрический ток на обмотку двигателя, не вызывая выполнения заслоночным механизмом операции по открытию/закрытию отверстия. Электрический ток, подаваемый к обмотке, приводит к тому, что обмотка вырабатывает тепло, и тепло не допускает образования инея или замерзания заслоночного механизма даже при низкой температуре окружающей среды, при которой заслоночный механизм нельзя держать в закрытом состоянии в течение длительного времени. При необходимости заслоночный механизм можно открыть для впуска холодного воздуха в холодильную камеру.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 показан вид в разрезе с изображением холодильника согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения;
На фиг.2 показан увеличенный частичный вид с изображением заслоночного механизма согласно варианту осуществления 1;
На фиг.3 показан вид в перспективе с изображением заслоночного механизма согласно варианту осуществления 1;
На фиг.4 показана блок-схема с изображением системы управления для заслоночного механизма согласно варианту осуществления 1;
На фиг.5 показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая выполнение управления системой управления, изображенной на фиг.4;
На фиг.6 показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая выполнение управления в холодильнике согласно варианту осуществления 2 настоящего изобретения;
На фиг.7 показана блок-схема с изображением системы управления заслоночным механизмом холодильника согласно варианту осуществления 3 настоящего изобретения и
На фиг.8 показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая выполнение управления системой управления, изображенной на фиг.7.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Далее приведено подробное описание холодильников согласно вариантам осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи.
Вариант осуществления 1
На фиг.1 приведен холодильник 1, использующий один испаритель согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения. На фиг.2 приведен увеличенный частичный вид с изображением заслоночного механизма 17 с приводом от двигателя, установленного в холодильнике 1, а на фиг.3 приведен вид в перспективе с изображением заслоночного механизма 17. На фиг.1 не показана дверь холодильника 1.
Холодильник 1 включает в себя морозильную камеру 2, которая охлаждается примерно до -20°C. Над морозильной камерой 2 имеется контейнер 3 для хранения, например, овощей. Над контейнером 3 находится холодильная камера 4.
Позади морозильной камеры 2 и контейнера 3 имеется перегородка 9. В нижней задней части перегородки 9 установлено охлаждающее устройство 10. Охлаждающее устройство 10 включает в себя испаритель 11, вентилятор (не показан) и т. п. Перегородка 9 и теплоизолирующая стенка 14 образуют канал 13, который направляет холодный воздух из испарителя 11 в морозильную камеру 2, причем холодный воздух, охлажденный испарителем 11, имеет температуру ниже температуры замерзания, например, около - 20°C. В верхней части канала 13 имеется отверстие 15. Отверстие 15 соединено с каналом 16, который идет вверх вдоль задней стенки холодильной камеры 4. У отверстия 15, где соединяются каналы 13 и 16, имеется заслоночный механизм 17 с приводом от двигателя. Испаритель 11 снабжен размораживающим нагревателем 19 для размораживания испарителя 11, когда испаритель 11 покрывается инеем.
Охлаждающее устройство 10 подает холодный воздух с температурой ниже температуры замерзания через канал 13 в морозильную камеру 2 и через заслоночный механизм 17 и канал 16 - в холодильную камеру 4.
Далее описан заслоночный механизм 17 с приводом от двигателя со ссылкой на фиг.2 и 3. Заслоночный механизм 17 имеет раму 21, которая состоит из горизонтальной пластины 21a и боковых пластин 21b, 21c, 21d и 21e. Горизонтальная пластина 21 имеет прямоугольную цилиндрическую горловину 21f. Горловина 21f открывается и закрывается посредством заслонки 22, которая прикреплена с возможностью поворота к раме 21 при помощи осей 21a и 22b. Оси 22a и 22b составляют единое целое с левой и правой сторонами заслонки 22 и выступают из них для соединения с отверстиями, имеющимися в левой и правой пластинах 21d и 21e рамы 21. Ось 22a выступает в отверстие левой пластины 21d. Одна лицевая грань заслонки 22 снабжена уплотнителем 23, который выполнен из относительно мягкого материала, такого как мягкая лента.
Левая пластина 21d рамы 21 снабжена приводным устройством 24, включающим в себя шаговый двигатель 30 (фиг.4). Шаговый двигатель 30 поворачивает ось 22a заслонки 22 на 90 градусов, так что заслонка 22 может принимать горизонтальное закрытое положение и вертикальное открытое положение.
На фиг.4 приведена система управления заслоночным механизмом 17. Система управления включает в себя контроллер 25, который, например, представляет собой микрокомпьютер. Контроллер 25 принимает значение температуры холодильной камеры 4 от датчика 26 температуры холодильной камеры и значение температуры окружающего воздуха вокруг холодильника 1 от датчика 27 температуры окружающего воздуха. Контроллер 25 поворачивает посредством устройства 28 возбуждения и задающего устройства 29 шаговый двигатель 30 в пределах диапазона 90 градусов в прямом или обратном направлении.
Устройство 28 возбуждения определяет последовательность возбуждения и число импульсов для обмотки шагового двигателя 30. Задающее устройство 29 управляет электрическим током, подаваемым к обмотке шагового двигателя 30. На основании полученных значений температур от датчиков 26 и 27 контроллер подает команды устройству 28 возбуждения и задающему устройству 29.
Ниже описано управление заслоночным механизмом 17 контроллером 25. Контроллер 25 определяет, выше или ниже температура, полученная от датчика 26 температуры холодильной камеры, заданной температуры, равной, например, 4,5°C. Если температура выше заданной температуры, контроллер 25 выдает команды устройству 28 возбуждения и задающему устройству 29 повернуть шаговый двигатель 30 на 90 градусов в направлении вперед. В ответ на эту команду устройство 28 возбуждения выдает последовательность возбуждения, вызывающую поворот вперед, и заданное число импульсов, соответствующее углу поворота на 90 градусов. В то же время задающее устройство 29 подает на обмотку шагового двигателя 30 ток возбуждения. В результате шаговый двигатель 30 поворачивается на 90 градусов в направлении вперед и останавливается, так что заслонка 22 поворачивается на 90 градусов в направлении открытия (стрелка A на фиг.2) в открытое положение для открытия горловины 21f заслоночного механизма 17. Следовательно, каналы 13 и 16 сообщаются друг с другом, обеспечивая направление холодного воздуха из испарителя 11 в канал 16 и в холодильную камеру 3, тем самым охлаждая холодильную камеру.
Эта операция охлаждения понижает температуру холодильной камеры 4. Если температура, определенная датчиком 26, падает ниже, например, 1,5°C, контроллер выдает команды устройству 28 возбуждения и задающему устройству 29 повернуть шаговый двигатель 30 на 90 градусов в направлении назад. В ответ на эту команду устройство 28 возбуждения выдает последовательность возбуждения, вызывающую вращение назад, и заданное число импульсов, соответствующее углу поворота на 90 градусов. В то же время задающее устройство 29 подает на обмотку шагового двигателя 30 ток возбуждения. В результате шаговый двигатель 30 поворачивается в направлении назад на 90 градусов и останавливается, так что заслонка поворачивается на 90 градусов в направлении закрытия (по стрелке B на фиг.2) в закрытое положение и останавливается. Следовательно, заслонка 22 закрывает горловину 21f заслоночного механизма 17 для прекращения поступления холодного воздуха испарителя 11 в канал 16.
Контроллер 25 непрерывно контролирует температуру, снимаемую датчиком 26 температуры холодильной камеры, и, если снятая температура превышает заданную температуру, поворачивает шаговый двигатель 30 в направлении вперед на 90 градусов для охлаждения холодильной камеры 4. Если же установлено, что температура холодильной камеры 4 понижается ниже заданного значения, контроллер 25 поворачивает шаговый двигатель 30 на 90 градусов в направлении назад для прекращения подачи холодного воздуха в холодильную камеру 4.
Помимо вышеуказанного управления контроллер 25 выполняет работу по недопущению образования инея на заслоночном механизме 17 под воздействием температуры окружающего воздуха. Описание этой работы приводится со ссылкой на блок-схему последовательности операций на фиг.5. При низкой температуре окружающего воздуха температура холодильной камеры 4 будет низкой в течение длительного времени даже при отсутствии поступления холодного воздуха в холодильную камеру 4. В этом случае заслоночный механизм 17 управляется таким образом, чтобы удерживать заслонку 22 в закрытом состоянии в течение длительного времени. В это время воздух в канале 16 холодильной камеры 4 имеет относительно высокую влажность и остается на заслонке 22 заслоночного механизма 17 в течение длительного времени. Под заслонкой 22 холодный воздух с температурой -20°C, охлажденный охлаждающим устройством 10, направляется через канал 13 в морозильную камеру. Холодный воздух вступает в контакт с нижней лицевой поверхностью закрытой заслонки 22 и охлаждает ее до температуры ниже температуры замерзания. Температура окружающего воздуха, в частности, бывает низкой зимой, и поэтому зимой температура холодильной камеры будет низкой в течение длительного времени без поступления холодного воздуха в холодильную камеру. В этом случае заслонка остается закрытой в течение длительного времени, что может привести к большому количеству инея, который может заморозить заслоночный механизм 17. Если заслоночный механизм 17 замерзает, крутящего момента шагового двигателя 17 будет недостаточно для открытия заслонки 22, когда контроллер 25 выдает команды открыть ее, обнаружив, что температура холодильной камеры 4 превышает заданную температуру. Если такое происходит, холодный воздух не будет поступать в холодильную камеру 4, и поэтому холодильная камера 4 не будет надлежащим образом охлаждаться.
Для решения этой проблемы контроллер 25 согласно данному варианту осуществления заблаговременно препятствует образованию инея и замерзанию заслоночного механизма 17. На фиг.5 контроллер запускается, когда включается холодильник 1. На этапе S1 контроллер проверяет, действительно ли температура, обнаруженная датчиком 27 температуры окружающего воздуха, равна или меньше заданного значения, равного, например, 10°C.
Если температура окружающего воздуха равна или меньше заданного значения, контроллер 25 на этапе S2 выдает управляющую команду только задающему устройству 29, так что задающее устройство 29 непрерывно подает электрический ток заданной величины на обмотку шагового двигателя 30. Шаговый двигатель 30 имеет такую характеристику, что он не вращается, если на него не подана последовательность возбуждения или импульсная команда, даже если на его обмотку подается электрический ток. Поэтому подача электрического тока только на обмотку приводит к тому, что шаговый двигатель 30 вырабатывает тепло вследствие собственного сопротивления обмотки при отсутствии вращения. Тепло от обмотки передается заслонке 22 и повышает температуру поверхности заслонки 22 выше температуры образования инея, тем самым препятствуя образованию инея на заслонке 22. Подача электрического тока на обмотку шагового двигателя 30 продолжается до тех пор, пока температура окружающего воздуха, обнаруженная датчиком 27, равна или меньше заданного значения (ДА на этапе S3). Если температура окружающего воздуха становится выше заданного значения, иней на заслонке 22 не образуется, и поэтому контроллер 25 на этапе S4 прекращает подачу тока, препятствующего образованию инея, на обмотку шагового двигателя 30.
При подаче тока, препятствующего образованию инея, на обмотку шагового двигателя 30 контроллер 25 может непрерывно подавать электрический ток или может периодически подавать электрический ток через равные интервалы.
Вариант осуществления 2
Далее со ссылкой на фиг.6 приводится описание холодильника согласно варианту осуществления 2 настоящего изобретения. Механическая конструкция и компоновка варианта осуществления 2 такие же, что и в варианте осуществления 1, и поэтому фиг.1-4 относятся также к варианту осуществления 2. Вариант осуществления 2 характеризуется тем, что контроллер 25 выполняет операцию по недопущению образования инея для заслоночного механизма 17 только тогда, когда заслоночный механизм 17 находится в закрытом положении.
Контроллер 25 начинает работу при включении холодильника. На этапе S5 контроллер 25 проверяет, действительно ли температура, обнаруженная датчиком 27 температуры окружающего воздуха, равна или ниже заданного значения, равного, например, 10°C. Если температура равна или ниже заданного значения, контроллер на этапе S6 проверяет, находится ли заслонка 22 в закрытом состоянии.
Если температура окружающего воздуха равна или ниже заданного значения и если заслонка 22 находится в закрытом состоянии, заслоночный механизм 17 покроется инеем и замерзнет. Соответственно, только в этом случае контроллер 25 на этапе S7 выдает управляющую команду только задающему устройству 29 непрерывно подавать электрический ток заданной величины на обмотку шагового двигателя 30. В результате обмотка вырабатывает тепло, которое подается для поддерживания температуры поверхности заслонки 22 выше температуры образования инея, чтобы не допустить образования инея и замерзания заслонки 22, как и в варианте осуществления 1. Ток, препятствующий образованию инея, непрерывно подается на обмотку до тех пор, пока датчик 27 обнаруживает температуру ниже заданного значения и заслонка 22 находится в закрытом положении (ДА на каждом из этапов S8 и S9). Если на этапе S8 обнаруженная температура окружающего воздуха выше заданного значения, заслонка 22 не покроется инеем, и поэтому контроллер 25 на этапе S10 прекращает подачу тока, препятствующего образованию инея, на обмотку шагового двигателя 30. Кроме того, если на этапе S9 заслонка 22 не находится в закрытом положении, контроллер 25 прекращает на этапе S10 подачу тока, препятствующего образованию инея, на обмотку шагового двигателя 30.
При подаче тока, препятствующего образованию инея, на обмотку шагового двигателя 30, контроллер 25 может непрерывно подавать электрический ток или может периодически подавать электрический ток через равные интервалы.
Вариант осуществления 3
Далее со ссылкой на фиг.7 и 8 приведено описание холодильника согласно варианту осуществления 3 настоящего изобретения. Механическая конструкция и компоновка варианта осуществления 3 такие же, что и в варианте осуществления 1, и поэтому фиг.1-3 также относятся к варианту осуществления 3. Вариант осуществления 3 характеризуется тем, что контроллер 25 выполняет операцию по недопущению образования инея для заслоночного механизма 17, если температура окружающего воздуха ниже заданного значения, за исключением промежутка времени, когда размораживающий нагреватель включен для размораживания испарителя 11 и в течение заданного промежутка времени после отключения размораживающего нагревателя 19 по завершении размораживания испарителя 11.
В варианте осуществления 3 используется система управления, приведенная на фиг.7, для управления заслоночным механизмом 17 с приводом от двигателя. Система управления включает в себя контроллер 25, который принимает значение температуры холодильной камеры 4, определенной датчиком 26 температуры, значение температуры окружающего воздуха вокруг холодильника 1, определенное датчиком 27 температуры окружающего воздуха, и состояние ВКЛ/ВЫКЛ выключателя 31 размораживающего нагревателя. При помощи устройства 28 возбуждения и задающего устройства контроллер 25 поворачивает шаговый двигатель 30 на 90 градусов в направлении вперед или назад, как и в вариантах осуществления 1 и 2. Контроллер 25 управляет шаговым двигателем 30 в соответствии с температурой холодильной камеры 4, как и в вариантах осуществления 1 и 2.
Согласно варианту осуществления 3 контроллер 25 выполняет операцию по недопущению образования инея для заслоночного механизма 17, когда температура окружающего воздуха ниже заданного значения, за исключением промежутка времени, когда размораживающий нагреватель включен для размораживания испарителя, и заданного промежутка времени после отключения размораживающего нагревателя 19 по завершении размораживания испарителя 11. Описание такого порядка управления приведено ниже со ссылкой на блок-схему последовательности операций на фиг.8.
Контроллер 25 запускается при включении холодильника 1. Контролер 25 на этапе S11 проверяет, действительно ли температура, обнаруженная датчиком 27 температуры окружающего воздуха, равна или ниже заданного значения, равного, например, 10°C. Если температура окружающего воздуха равна или ниже заданного значения, контроллер 25 на этапе S12 проверяет, работает ли размораживающий нагреватель 19 посредством определения, находится ли переключатель 31 размораживающего нагревателя в положении ВКЛ. Даже если переключатель 31 размораживающего нагревателя находится в положении ВЫКЛ, считается, что размораживание еще продолжается, если еще не истекло заданное время, равное, например, 10 минутам, после того, как переключатель 31 размораживающего нагревателя был переведен из положения ВКЛ в положение ВЫКЛ. Это связано с тем, что в течение заданного времени после завершения размораживания внутри канала 13 относительно тепло, так что верхняя лицевая поверхность заслонки 22 не покроется инеем, даже если заслонка 22 закрыта.
Если температура окружающего воздуха вокруг холодильника 1 ниже заданного значения и если переключатель 31 размораживающего нагревателя находится в положении ВЫКЛ (или если истек заданный промежуток времени после перевода переключателя из положения ВКЛ в положение ВЫКЛ), контроллер 25 на этапе S13 выдает управляющую команду задающему устройству 29 непрерывно подавать электрический ток заданной величины на обмотку шагового двигателя 30. Как и в варианте осуществления 1, подача электрического тока к обмотке вырабатывает тепло, и это тепло поступает на заслонку 22 для поддержания температуры поверхности заслонки 22 выше температуры образования инея, тем самым препятствуя образованию инея и замерзанию заслонки 22.
Затем, если температура окружающей среды, определенная датчиком 27 температуры, по-прежнему ниже заданного значения (ДА на этапе S14) и если переключатель 31 размораживающего нагревателя находится в положении ВЫКЛ (НЕТ на этапе S15), подача электрического тока на обмотку шагового двигателя 30 продолжается.
Если температура окружающего воздуха, определенная датчиком 27 температуры, выше заданного значения (НЕТ на этапе S14), на заслонке 22 не будет образовываться иней, и поэтому контроллер 25 на этапе 16 прекращает подавать электрический ток на обмотку шагового двигателя 30 вне зависимости от того, находится ли переключатель 31 размораживающего нагревателя в положении ВКЛ или ВЫКЛ.
При подаче тока, препятствующего образованию инея, на обмотку шагового двигателя 30 контроллер 25 может непрерывно подавать электрический ток или может периодически подавать электрический ток через равные промежутки времени.
В общем, согласно одному из вариантов настоящего изобретения холодильник 1, снабженный одним испарителем, имеет заслоночный механизм 17. Даже если заслонка 22 заслоночного механизма 17 закрыта в течение длительного времени, что повышает риск образования инея на заслоночном механизме 17 или его замерзания, контроллер 25 варианта осуществления подает электрический ток на обмотку шагового двигателя 30, управляющего заслонкой 22, для выработки тепла. Тепло передается заслонке 22, что препятствует образованию инея на заслонке 22 и ее замерзанию, что в свою очередь препятствует прекращению охлаждения холодильной камеры 4 вследствие образования инея на заслоночном механизме 17 или его замерзания.