冰箱及其控制方法 本发明涉及冰箱及其控制方法，具体地说，涉及一种能够用少量温度传感器进行室内(indoor)温度控制以及除霜(defrost)控制从而节省成本的冰箱及其控制方法。
通常的冰箱包括：一个具有温度较低的冷冻室和温度较高的食品保鲜室的箱体；以及一个用以冷却冷冻室和食品保鲜室的制冷系统。制冷系统包括：压缩冷却剂的压缩机；用于对来自压缩机的冷却剂进行冷凝的冷凝器，以及对来自冷凝器的冷却剂进行蒸发从而产生冷空气的蒸发器。由于冷却剂的蒸发，蒸发器利用潜热冷却空气，并利用送风风扇将冷空气送入冷冻室和食品保鲜室中。食品保鲜室所需的冷空气量少于冷冻室所需的冷空气量。因此，在必要时为了根据需要开通或关闭冷空气流，在送风风扇的冷空气流路中设有一个风门(damper)。
当蒸发器产生的冷空气不断地供给冷冻室和食品保鲜室时，这些室就会过冷。所以在各个室中均装有一个温度传感器，由微机构成的控制器根据温度传感器检测到的信号输出控制压缩机、送风风扇和风门。
图1是传统冰箱的控制系统的方框图。如图1所示，控制器141接收从冷冻室温度传感器143和食品保鲜室温度传感器144检测到的温度信号，并控制压缩机140、送风风扇134和风门137，由此调节冷冻室和食品保鲜室的温度。图2是控制器141进行温度控制时的流程图。如图2所示，在步骤P1中检测冷冻室温度TF，如果在步骤P2中发现检测到的温度不低于冷冻室的预定上限温度TFH，则压缩机140和送风风扇134进行步骤P3，将冷空气送到冷冻室中。因此冷冻室得到冷却，在步骤P4中，如果冷冻室温度TF变为不高于冷冻室的预定下限温度TFL，则进行步骤P5，压缩机140和送风风扇134停止运行。同时，在压缩机140和送风风扇134运行期间，在步骤P6中检测食品保鲜室温度TR，在食品保鲜室为预定上限温度TRH时打开风门137，而在预定下限温度TRL时关闭风门，从而开通和关闭进入食品保鲜室地冷空气供应。因此，在步骤P7至步骤P10时将食品保鲜室中的温度维持在预定范围内。
同时在冰箱中，由于蒸发器表面和周围空气之间的相对湿度差，使周围的湿空气在蒸发器表面上冷凝，这样就结成霜。蒸发器表面上结的霜使蒸发器的换热效率降低，同时这又使有效的冷却功能降低，从而增加了功耗。所以设置了用以检测蒸发器温度的蒸发器温度传感器145，并在蒸发器附近设置了用于加热蒸发器以便进行除霜的除霜加热器136。控制器141根据蒸发器温度传感器145检测到的温度信号确定除霜时间点。如果控制器141判断到达除霜时间点，则除霜加热器136运行，融化蒸发器表面上结的霜。
如上所述，传统冰箱包括三个温度传感器，即用于控制各室温度的冷冻室温度传感器143和食品保鲜室温度传感器144，以及装到蒸发器上用于进行除霜的蒸发器温度传感器145。特别是在采用所谓独立制冷系统的冰箱中，分别有一个蒸发器与冷冻室和食品保鲜室相连，在每一个室中和每一个蒸发器上均装有一个温度传感器，也就是说，一共要安装四个温度传感器。
由于温度传感器较贵，所以增加温度传感器的数量也就增加了成本。同时，由于蒸发器温度传感器所测的温度随压缩机的运行增加或减少，所以蒸发器温度传感器所检测到的温度与在特定冷冻室温度下所检测到的温度具有相关性(correlation)就是很自然的。鉴于此，当将除霜控制所用的温度传感器既用于除霜控制又用于室温控制时，就可以降低成本。
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种冰箱，考虑到蒸发器温度和室温之间的相关性，该冰箱利用少量温度传感器就可以进行室温控制和对除霜进行控制，这样就可节省成本。
本发明的另一个目的在于提供一种控制冰箱的控制方法，考虑到蒸发器温度和室温之间的关系，该方法利用少量温度传感器就可以对室温进行控制和对除霜进行控制，这样即可节省成本。
为了实现本发明的上述目的，提供的冰箱包括：具有至少一个主冷却室的箱体；用于压缩冷却剂的压缩机；用于产生冷却空气的蒸发器；以及用于将蒸发器产生的冷空气吹到主冷却室中的送风风扇，该冰箱包含：用于检测蒸发器温度的蒸发器温度传感器；以及一个控制器，当检测到的蒸发器温度不低于预定上限温度时，该控制器能够使压缩机和送风风扇运行，当检测到的蒸发器温度不高于预定下限温度时，该控制器能够使压缩机和送风风扇停止运行。
该冰箱还有一个设置在蒸发器附近的用于加热蒸发器以便进行除霜的除霜加热器，其中控制器根据蒸发器温度传感器检测到的温度控制除霜加热器的运行。
此外，该冰箱还包含：一个辅助冷却室，利用送风风扇将冷空气吹到该辅助冷却室中，使辅助冷却室中的温度维持在高于主冷却室的温度；一风门，用于开通和关闭流向辅助冷却室的冷空气；以及一辅助温度传感器，用于检测辅助冷却室的温度，其中在压缩机和送风风扇运行期间，控制器根据辅助温度传感器检测到的温度控制风门打开和关闭，使辅助冷却室中的温度维持在一预定范围内。
另外还提供一种用于控制冰箱的控制方法，以便实现上述目的。
同时，根据本发明的另一方面，提供了一种使用独立制冷系统的冰箱及其控制方法。
下面通过结合附图对本发明的结构和运行进行详细描述后将更清楚本发明的上述目的和优点，附图中：
图1是传统冰箱的控制系统的方框图；
图2是传统冰箱的温度控制方法的流程图；
图3是本发明冰箱的概略侧向剖视图；
图4的曲线表示蒸发器温度和冷冻室温度之间的关系；
图5是本发明冰箱的控制系统的方框图；
图6是本发明冰箱的温度控制方法的流程图；
图7是本发明另一实施例的使用独立制冷系统的冰箱的概略侧向剖视图；
图8的曲线表示蒸发器温度和食品保鲜室温度之间的关系；
图9是图7实施例的控制系统的方框图；
图10是图7实施例的温度控制方法的流程图。
现在结合附图详细描述本发明的优选实施例。
如图3所示，本发明的冰箱包括：构成上部冷冻室2和下部食品保鲜室3的箱体1；设置在箱体1下方的压缩机10，用于压缩冷却剂；设置在冷空气管道中用于产生冷空气的蒸发器5，所述冷空气管道形成在箱体1的后壁内；送风风扇4，用于将蒸发器5中产生的冷空气吹到冷冻室2和食品保鲜室3中；以及，风门7，用于开通和关闭向食品保鲜室3供应的冷空气。将一个除霜加热器6设置在蒸发器5的下方以便对该蒸发器5进行除霜。在食品保鲜室3中设置冷却室温度传感器13，用于检测食品保鲜室室内温度。将用于检测蒸发器5的室内温度的蒸发器温度传感器13固定到蒸发器5上。冷冻室中没有设置用于检测冷冻室室内温度的单独温度传感器。
图4的曲线表示冷冻室2的室内温度和蒸发器5的表面温度随压缩机10、送风风扇4和风门7周期地接通/断开而变化的情况。在图4中，水平轴表示时间，垂直轴分别表示压缩机10和送风风扇4的接通/断开状态、风门7的开通和关闭状态以及检测到的蒸发器5和冷冻室2的温度。当压缩机10周期地运行并将冷却剂供给蒸发器5时，蒸发器5相应地冷却周围的空气。通过定期使送风风扇4和风门7运行，将冷空气送到冷冻室2和食品保鲜室3中，从而降低这两个室的温度。如图4所示，在压缩机10、送风风扇4和风门7定期运行期间，蒸发器5和冷冻室2中检测到的温度在一定程度上成正比关系，波形也在预定范围内周期性地来回增大和减少。
如图所示，冷冻室2和蒸发器5的温度之间具有密切的关系。根据冷冻室2的室内温度和蒸发器5中的温度之间的关系，用蒸发器温度传感器15检测到的温度就可以比较精确地预测冷冻室2的室内温度，而不需要检测冷冻室2的室内温度。
图5是根据本发明利用冷冻室温度和蒸发器温度之间的关系来控制冰箱温度的控制系统的方框图。如图5所示，由微机构成的控制器11接收食品保鲜室温度传感器13和蒸发器温度传感器15检测到的每一个温度信号，以便控制压缩机10、送风风扇7及除霜加热器6。
在正常运行过程中，当蒸发器温度传感器15中检测到的温度不低于预定上限温度时，控制器11根据蒸发器温度传感器15检测到的温度判断应该降低冷冻室2的室内温度，并控制压缩机10和送风风扇4运行。因此，将蒸发器5产生的冷空气供给冷冻室2，由此降低其室内温度。同时，当蒸发器温度传感器15中检测到的温度不高于预定温度时，控制器11判断冷冻室2的室内温度也不高于预定温度，所以控制压缩机10和送风风扇4停止运行，以便切断冷空气的供应。将一个用于控制供应给食品保鲜室3的冷空气的风门7设置在冰箱后壁中形成的冷空气管道内。当食品保鲜室温度传感器13检测到的温度不低于预定上限温度时，控制器11进行控制，打开风门7。在风门7被打开以后，如果食品保鲜室温度传感器13检测到的温度不高于预定下限温度，控制风门7关闭。所以，利用压缩机10和送风风扇4的运行，通过冷空气管道供应给食品保鲜室3冷空气的流路也就得到控制，被打开和关闭。
同时，如果蒸发器5的温度降低，蒸发器5周围的相对湿度增加，因而蒸发器5表面上结霜。聚集的霜降低了冰箱的热效率。所以，控制器11根据蒸发器温度传感器15中检测到的温度判断是否到达除霜时间点。如果控制器11判断已经到达除霜时间点，则该控制器控制除霜加热器6运行，熔化蒸发器5表面上结的霜，以便除霜。这样，不需要使用冷冻室温度传感器，控制器11即可通过蒸发器温度传感器15和冷却温度传感器13所检测到的信号来控制冷冻室2和食品保鲜室3中的温度，并控制除霜运行。
图6是控制器11的室内温度控制过程的流程图。如图6所示，如果冰箱通电运行，首先在步骤S1中检测蒸发器的温度TE。在步骤S2中，如果蒸发器的温度TE不低于预定上限温度TEH，控制器11判断到达应该对冷冻室2进行冷却的时间点，从而在步骤S3中控制压缩机10和送风风扇4运行，于是，向冷冻室供给冷空气。如果一直向蒸发器提供冷却剂，使得在步骤S4中蒸发器温度TE不高于预定的蒸发器下限温度TEL，则控制器11判断不需要再冷却冷冻室2，并在步骤S5中控制压缩机10和送风风扇4停止运行。上面的冷冻室温度控制过程反复进行。
同时，在压缩机10和送风风扇4运行期间，如果在步骤S6中检测食品保鲜室温度TR，而在步骤S7中发现检测的食品保鲜室温度高于食品保鲜室上限温度TRH，则在步骤S8中打开风门7。如果在步骤S9中发现检测的食品保鲜室温度TR低于食品保鲜室预定下限温度TRL时，则在步骤S10中关闭风门7，从而控制食品保鲜室温度TR，将其维持在一预定范围内。
这样，不需利用检测冷冻室2的室内温度的温度传感器而是利用蒸发器温度传感器15即可控制冷冻室内的温度，将其维持在合适的温度范围内，和现有技术一样，利用检测到的食品保鲜室温度传感器13的信号控制食品保鲜室3。
图7是本发明另一实施例的使用独立制冷系统的冰箱的概略侧向剖视图。如图7所示，本发明另一实施例的冰箱包括：构成上部冷冻室52和下部食品保鲜室53的箱体51；设置在箱体51后下方用于压缩冷却剂的压缩机54；设置在分别形成在冷冻室52和食品保鲜室53的箱体51的后壁内的冷空气管道中的冷冻室蒸发器55和食品保鲜室蒸发器57，这两个蒸发器彼此串接，用于产生冷空气；以及用于将冷冻室蒸发器55和食品保鲜室蒸发器57中所产生的冷空气吹到冷冻室52和食品保鲜室53中的冷冻室风扇56和食品保鲜室风扇58。将用于除去各个蒸发器55和57上所结的霜的冷冻室除霜加热器59和食品保鲜室除霜加热器60分别设置在冷冻室蒸发器55的下方和食品保鲜室蒸发器57的下方，以便对各蒸发器进行除霜。另外，冷冻室蒸发器温度传感器72和食品保鲜室蒸发器温度传感器74分别用于检测冷冻室蒸发器温度和食品保鲜室温度并分别被安装到蒸发器55和57上。
图8的曲线分别表示冷冻室52、食品保鲜室53、冷冻室蒸发器55和食品保鲜室蒸发器57分别根据压缩机54、冷冻室风扇56和食品保鲜室风扇58周期性地接通/断开运行时的温度变化的实验数据值。在该图中，水平轴分别表示时间，垂直轴表示压缩机54、冷冻室风扇56和食品保鲜室风扇58的接通/断开状态以及分别表示冷冻室52、食品保鲜室53、冷冻室蒸发器55和食品保鲜室蒸发器57的温度。在压缩机54运行期间，冷却剂在冷冻室蒸发器55和食品保鲜室蒸发器57中蒸发，通过蒸发潜热(latentevaporation heat)产生冷空气。因此，冷冻室蒸发器55和食品保鲜室蒸发器57中的温度成线性下降，到达预先设定的温度。利用导热体和送风风扇56及58将产生的冷空气送到各个室52和53中。所以冷冻室蒸发器55和食品保鲜室蒸发器57中的温度分别降低到预先设定的下限温度。如果压缩机54停止运行，各个蒸发器57和58不再产生冷空气。因而，蒸发器57和58的温度逐渐升高，各个室52和53的温度也逐渐升高，到达预定的上限温度。如果在冷冻室52的室内温度到达设定的上限温度以后再次使压缩机54运行，则各个蒸发器57和58、冷冻室52和食品保鲜室53中的温度再次下降。如上所述，当冷冻室蒸发器55和食品保鲜室蒸发器57的温度升高和降低时，冷冻室52和食品保鲜室53中的温度与各个蒸发器57和58的温度几乎成正比地升高和下降，各室52和53的温度与各蒸发器57和58的温度具有密切的关系。所以，可以用冷冻室蒸发器55的温度预测冷冻室52中的温度。可以用食品保鲜室蒸发器57的温度预测食品保鲜室53的温度。另外，通过大量实验，显然可以求得各室52或53中的温度与各蒸发器57或58的温度之间的关系，从而提高预测温度的精确性。
图9是用检测到的冷冻室蒸发器55的温度和食品保鲜室蒸发器57的温度对各室52或53进行温度控制的控制系统的方框图。根据各室52或53中的温度与各蒸发器57或58的温度之间的关系进行控制。如图9所示，由微机构成的控制器70接收冷冻室蒸发器温度传感器72和食品保鲜室蒸发器温度传感器74所检测到的信号，控制压缩机54、冷冻室风扇56、食品保鲜室风扇58、冷冻室蒸发器除霜加热器59和食品保鲜室蒸发器除霜加热器60。
控制器70根据冷冻室蒸发器温度传感器72和食品保鲜室蒸发器温度传感器74检测到的信号来假定冷冻室52和食品保鲜室53中的温度，以此控制压缩机54、冷冻室风扇56、食品保鲜室风扇58。当冷冻室蒸发器温度传感器72检测到的温度不低于预定上限温度时，控制器70判断冷冻室52的室内温度不低于设定的上限温度，所以控制压缩机54和冷冻室风扇56开始运行。因此，将冷冻室蒸发器55产生的冷空气送到冷冻室52，使冷冻室52中的温度降低。当冷冻室蒸发器温度传感器72检测到的温度不高于预定温度时，控制器70判断冷冻室52内的温度不高于适当的温度。因此控制器70控制压缩机54和食品保鲜室蒸发器57停止运行，以便切断冷空气的供应。同时，将固定到食品保鲜室53的食品保鲜室蒸发器57与冷冻室蒸发器55串接。因此，当通过压缩机54的运行将冷却剂供应到冷冻室蒸发器55中时，冷却剂进入食品保鲜室蒸发器57，产生冷空气。所以，在压缩机54运行期间，控制器70根据食品保鲜室蒸发器温度传感器74检测到的温度控制食品保鲜室风扇58在上限和下限温度范围内接通或断开，由此将食品保鲜室53的室内温度维持在预定范围内。
同时，控制器70接收冷冻室蒸发器温度传感器72和食品保鲜室蒸发器温度传感器74检测到的温度信号，判断是否到达各个蒸发器55或57的除霜时间点。在压缩机54停止运行期间，控制器70根据各个蒸发器温度传感器72和74检测的温度检查各个蒸发器55或57的温升趋势。在压缩机54停止运行以后，尽管已经过了预定时间，但当各个蒸发器55或57的温度尚未升高到预定温度时，控制器70判断相应的一个或多个蒸发器上结了霜，并判断到了除霜时间点。控制装置蒸发器上的除霜加热器，使聚集在蒸发器表面上的霜融化，从而进行除霜。
图10是控制器70的温度控制方法的流程图。如图10所示，接通冰箱电源，使冰箱运行。首先在步骤Q1中检测冷冻室蒸发器55的温度TFE。在步骤Q2中，如果冷冻室蒸发器55的温度TFE不低于预定的上限温度TFEH，控制器70判断已经到达应该对冷冻室52进行冷却的时间，以便在步骤Q3控制压缩机54和冷冻室风扇56开始运行，向冷冻室52供应冷空气。在步骤Q4中，如果一直向冷冻室蒸发器55供应冷却剂，而且冷冻室蒸发器55的温度TFE不高于预定的下限温度时TFEL，控制器70判断不再需要冷却冷冻室52，所以在步骤Q5中控制压缩机54和冷冻室风扇56停止运行。
同时，在压缩机54和冷冻室风扇56运行期间，如果在步骤Q6中检测食品保鲜室蒸发器温度TRE，而且在步骤Q7中发现食品保鲜室蒸发器温度TRE高于预定的上限温度TREH时，则控制器70在步骤Q8中控制食品保鲜室风扇58运行，将冷空气供应给食品保鲜室53。如果在步骤Q9中食品保鲜室蒸发器温度TRE低于预定下限温度TREL，则在步骤Q10控制食品保鲜室风扇58，使其停止运行，切断冷空气，使食品保鲜室53中的温度得到控制，将其维持在一预定范围内。
以这种方式，可以根据冷冻室蒸发器温度传感器72和食品保鲜室蒸发器温度传感器74检测到的信号适当地控制冷冻室52和食品保鲜室53中的温度，而不需要利用用于检测冷冻室室内温度和食品保鲜室温度的温度传感器，同时还可控制各蒸发器的除霜控制。
如上所述，本发明提供了一种利用少量温度传感器即可适当地控制冷却室温度的冰箱及其控制方法。