冷却装置及其控制方法
【专利摘要】本文公开了冷却装置及其控制方法。使用制冷剂的潜热的冷却装置包括使制冷剂蒸发的蒸发器；将蒸发的制冷剂压缩成高压的压缩机；除去累积在蒸发器上的白霜的除霜加热器；有选择地向压缩机或除霜加热器提供驱动电流的驱动单元；以及控制驱动单元在冷却操作模式下向压缩机提供驱动电流，和控制驱动单元在除霜操作模式下向除霜加热器提供驱动电流的控制单元。该冷却装置使用控制压缩机的驱动电路控制除霜加热器，因此降低了工作在DC电力上的冰箱的制造成本。
【专利说明】冷却装置及其控制方法
【技术领域】
[0001]本公开的实施例涉及使用驱动压缩机的驱动单元驱动除霜加热器的冰箱，以及控制方法。
【背景技术】
[0002]冰箱接收来自外部电源的AC (交流)电力，将AC电力转换成DC (直流)电力，然后使用DC电力。因此，将AC电力供给除霜加热器，使除霜加热器除去累积在冷却冰箱的储存室的蒸发器上的白霜，并且使用像继电器或三端双向可控硅开关元件那样的用于AC电力的部件控制除霜加热器的操作。
[0003]最近，为了减少将AC电力转换成DC电力所消耗的能量损失，研究人员一直在研究直接将DC电力供应给各家各户或将通过太阳能光伏发电或燃料电池发电发出的DC电力供应给各家各户的混合动力系统。
[0004]如上所述，作为在AC电力上接通/断开冰箱的除霜加热器的单元的最常用部件是继电器或三端双向可控硅开关元件。
[0005]三端双向可控硅开关元件是专门使用AC电力的部件，因此不能用于在DC电力上控制除霜加热器的接通/断开。
[0006]继电器被各式各样地商业化成在AC电力的情况下适合AC220V的额定电压和几十安培的电流容量，但在DC电力的情况下一般具有DC30V的额定电压和几安培的电流容量。因此，对于传统继电器来说，可能难以通过供应大约300V或更大的DC电压接通/断开除霜加热器。
[0007]因此，为了在使用DC电力的系统中控制工作在DC300V或更大的电压上的除霜加热器，使用像绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或高压场效应晶体管(FET)那样的昂贵功率半导体形成控制电路，从而使冰箱的制造成本上升。
【发明内容】
[0008]因此，本公开的一个方面是提供使用控制压缩机的驱动电路控制工作在高压DC电力上的除霜加热器的冰箱，及其控制方法。
[0009]另外方面部分将在如下的描述中阐明，而部分将从该描述中明白看出，或可以通过实施本发明获知。
[0010]依照一个方面，使用制冷剂的潜热的冷却装置包括使制冷剂蒸发的蒸发器；将蒸发的制冷剂压缩成高压的压缩机；除去累积在蒸发器上的白霜的除霜加热器；有选择地向压缩机或除霜加热器提供驱动电流的驱动单元；以及控制驱动单元在冷却操作模式下向压缩机提供驱动电流和控制驱动单元在除霜操作模式下向除霜加热器提供驱动电流的控制单元。
[0011]该驱动单元可以包括向压缩机或除霜加热器提供驱动电流的驱动电路；配备在压缩机与驱动电路之间和切换提供给压缩机的驱动电流的终端切换电路；以及配备在除霜加热器与驱动电路之间和切换提供给除霜加热器的驱动电流的除霜切换电路。
[0012]具体地说，驱动电路可以包括至少两个输出端，终端切换电路可以包括至少两个终端开关，至少两个终端开关的指定侧可以分别与驱动电路的至少两个输出端连接，至少两个终端开关的其他侧可以分别与压缩机的供电端连接，除霜切换电路可以包括与除霜加热器连接的至少一个除霜开关，至少一个除霜开关可以与驱动电路的至少两个输出端之一连接，以及除霜加热器可以与驱动电路的至少两个输出端的其他端连接。
[0013]驱动电路可以包括与电源连接的至少两个晶体管和与地连接的至少两个晶体管。驱动电路可以通过接通与电源连接的至少两个晶体管之一和接通与地连接的至少两个晶体管之一向压缩机或除霜加热器提供驱动电流。
[0014]当向压缩机提供驱动电流时，控制单元可以接通终端切换电路，并控制驱动电路，以便将驱动电流提供给压缩机。当向除霜加热器提供驱动电流时，控制单元可以接通除霜切换电路，并控制驱动电路，以便将驱动电流提供给除霜加热器。
[0015]该冷却装置可以进一步包括感测蒸发器的温度的除霜温度感测单元，以及控制单元可以按照除霜温度感测单元的感测结果控制驱动电路，以便将驱动电流提供给除霜加热器。
[0016]具体地说，控制单元可以控制驱动电路，以便当蒸发器的温度低于除霜终止温度时，将驱动电流从驱动电路提供给除霜加热器，以及控制驱动电路，以便当蒸发器的温度不低于除霜终止温度时，切断从驱动电路提供给除霜加热器的驱动电流。
[0017]该冷却装置可以进一步包括当蒸发器的温度不低于除霜切断温度时，通过断开除霜切换电路切断提供给除霜加热器的驱动电流的除霜加热器过热保护单元。
[0018]依照一个方面，驱动含有使制冷剂蒸发的蒸发器、将蒸发制冷剂压缩成高压的压缩机、和除去累积在蒸发器上的白霜的除霜加热器的冷却装置的驱动装置包括向压缩机或除霜加热器提供驱动电流的驱动电路；切换从驱动电路提供给压缩机的驱动电流的终端切换电路；以及切换从驱动电路提供给除霜加热器的驱动电流的除霜切换电路，其中终端切换电路和除霜切换电路与驱动电路并联。
[0019]该驱动装置可以进一步包括控制驱动电路、终端切换电路和除霜切换电路以便在冷却操作模式下向压缩机提供驱动电流，和控制驱动电路、终端切换电路和除霜切换电路以便在除霜操作模式下向除霜加热器提供驱动电流的控制单元。
[0020]驱动电路可以包括至少两个输出端，终端切换电路可以包括配备在驱动电路与压缩机之间的至少两个终端开关，至少两个终端开关的指定侧可以分别与驱动电路的至少两个输出端连接，至少两个终端开关的其他侧可以分别与压缩机的供电端连接，除霜切换电路可以包括与除霜加热器连接的至少一个除霜开关，至少一个除霜开关可以与驱动电路的至少两个输出端之一连接，以及除霜加热器可以与驱动电路的至少两个输出端的其他端连接。
[0021]驱动电路可以包括与电源连接的至少两个晶体管和与地连接的至少两个晶体管。驱动电路可以通过接通与电源连接的至少两个晶体管之一和接通与地连接的至少两个晶体管之一向压缩机或除霜加热器提供驱动电流。
[0022]依照一个方面，驱动含有使制冷剂蒸发的蒸发器、压缩蒸发的制冷剂的压缩机、和除去累积在蒸发器上的白霜的除霜加热器、和在冷却操作模式下使压缩机工作和在除霜操作模式下使除霜加热器工作的的冷却装置的控制方法包括判断是否将冷却装置的当前操作模式切换成其他操作模式；一旦判断将冷却装置的当前操作模式切换成其他操作模式，就切断从冷却装置的驱动电路提供给压缩机和除霜加热器之一的驱动电流；切换配备在压缩机与驱动电路之间的终端切换电路和配备在除霜加热器与驱动电路之间的除霜切换电路；以及通过将驱动电流从驱动电路提供给压缩机和除霜加热器的另一个执行切换的操作模式。
[0023]具体地说，如果将冷却操作模式切换成除霜操作模式，则可以通过切断从驱动电路提供给压缩机的驱动电流，断开终端切换电路，接通除霜切换电路，和将驱动电流从驱动电路提供给除霜加热器来执行除霜操作模式。
[0024]进一步，在除霜操作模式下可以按照蒸发器的温度将驱动电流提供给除霜加热器。具体地说，当蒸发器的温度低于除霜终止温度时，将驱动电流提供给除霜加热器，而当蒸发器的温度不低于除霜终止温度时，可以切断提供给除霜加热器的驱动电流。
[0025]进一步，在除霜操作模式下，当蒸发器的温度不低于除霜切断温度时，可以断开除霜切换电路。
[0026]如果将除霜操作模式切换成冷却操作模式，则可以通过切断从驱动电路提供给除霜加热器的驱动电流，断开除霜切换电路，接通终端切换电路，和将驱动电流从驱动电路提供给压缩机来执行冷却操作模式。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]这些和/或其他方面将从结合附图所作的对实施例的如下描述中明显看出和更容易地得到理解，在附图中:
[0028]图1是简要例示依照一个实施例的冰箱的视图；
[0029]图2是例示依照该实施例的蒸发器、除霜加热器和除霜温度感测单元的透视图；
[0030]图3是简要例示依照该实施例的冰箱的控制流程的方块图；
[0031]图4是简要例示依照该实施例的冰箱的驱动装置的控制流程的方块图；
[0032]图5是例示依照该实施例的冰箱的驱动装置的电路图；
[0033]图6是例示依照该实施例的冰箱执行冷却操作模式时的驱动装置的电路图；
[0034]图7是例示依照该实施例的冰箱执行除霜操作模式时的驱动装置的电路图；
[0035]图8是例示依照该实施例的冰箱的操作的流程图；
[0036]图9是例示将依照该实施例的冰箱从冷却操作模式切换到除霜操作模式的过程的流程图；以及
[0037]图10是例示将依照该实施例的冰箱从除霜操作模式切换到冷却操作模式的过程的流程图。
【具体实施方式】
[0038]现在对其例子例示在附图中的实施例作详细介绍，在附图中相同标号自始至终表示相同元件。
[0039]尽管一个实施例示范性地描述冰箱，但本发明的实施例不局限于此，而是可以应用于像冰箱、空调等那样的包括蒸发器、压缩机和除霜加热器的任何冷却装置。[0040]图1是简要例示依照一个实施例的冰箱100的视图，图2是例示依照该实施例的蒸发器450、除霜加热器500和除霜温度感测单元700的透视图。
[0041]参考图1和2，依照该实施例的冰箱100包括形成冰箱100的外观的主体110、储存物品的储存室120、和冷却储存室120的冷却装置。
[0042]安装冷却装置的蒸发器450的导管(未示出)配备在主体110的内部空间中，安装冷却装置的压缩机410和冷凝器420的机械室(未示出)配备在主体的下部。
[0043]储存物品的储存室120配备在主体110中。
[0044]储存室120包括通过隔板并排分开的在冷藏状态下储存物品的第一储存室121和在冷冻状态下储存物品的第二储存室122，第一储存室121和第二储存室122的前面是开放的。
[0045]感测储存室121和122的温度的储存温度感测单元161和162配备在各自储存室121和122中。具体地说，感测第一储存室121的温度和将感测温度提供给将在后面描述的控制单元的第一储存温度感测单元161配备在第一储存室121中，感测第二储存室122的温度和将感测温度提供给控制单元的第二储存温度感测单元162配备在第二储存室122中。
[0046]这些储存温度感测单元161和162可以采用，例如，电阻值随温度而变的热敏电阻。
[0047]配备了从外面屏蔽前面开放的第一储存室121和第二储存室122的门131和132。可以在门131和132上配备显示冰箱100的操作信息的显示单元(未示出)和从用户接收操作指令的输入单元(未示出)。进一步，可以配备对门131和132除湿的门除湿加热器。
[0048]该冷却装置包括压缩机410、冷凝器420、切换阀430、膨胀阀440和蒸发器450。
[0049]压缩机410被安装在配备在主体110的下部的机械室(未示出)中，使用外部电源供应的电能使电机旋转产生的转动力将蒸发器450蒸发的处在低压汽相的制冷剂压缩成高压，并且在高压下将处在高压汽相的制冷剂传送到冷凝器420。
[0050]配备在压缩机410中的电动机接收将在后面描述的驱动单元供应的驱动电流，通过转子与定子之间的磁相互作用使转轴旋转。电机产生的这样转动力通过压缩机410的活塞(未示出)转换成直线运动力，压缩机410通过活塞的直线运动力将处在低压汽相的制冷剂压缩成高压。要不然，可以将压缩机410的电机产生的转动力传送到与电机的转轴连接的旋转叶片(未示出)，可以使用旋转叶片(未示出)与压缩机410的容器(未示出)之间的粘滑将处在低压汽相的制冷剂压缩成高压汽相。
[0051]作为依照该实施例的冰箱100的压缩机410的电动机，例如，采用无刷直流(BLDC)电机。但是，实施例不局限于此，压缩器410可以采用感应AC伺服电机或同步AC伺服电机。
[0052]制冷剂可以通过压缩机410产生的压强沿着冷凝器420、膨胀阀440和蒸发器450循环。也就是说，压缩机410在冷却储存室120的冷却装置中起着最重要的作用，冷却装置的驱动可以代表压缩机410的驱动。
[0053]冷凝器420可以安装在配备在主体110的下部的机械室(未示出)中，或可以安装在主体Iio的外部，尤其，安装在冰箱100的后面上。
[0054]通过冷凝器420将压缩机410压缩的处在汽相的制冷剂冷凝成液相。在这样的冷凝过程中，制冷剂向冷凝器420排放潜热。制冷剂的潜热指的是在冷却到沸点的处在汽相的制冷剂转变成相同温度的液相的时候从制冷剂排放到外界的热能。进一步，在加热到沸点的处在液相制冷剂转变成相同温度的汽相的时候制冷剂从外界吸收的热能也可以称为潜热。
[0055]由于从制冷剂中排放的潜热使冷凝器420的温度升高，所以如果冷凝器420被安装在机械室中，则可以配备冷却冷凝器420的单独散热风扇(未示出)。
[0056]冷凝器420冷凝的处在液相的制冷剂的路径由切换阀430决定。切换阀430在将在后面描述的控制单元的控制下选择制冷剂的路径。切换阀430可以让制冷剂通过冷却第一储存室121的第一蒸发器451和冷却第二储存室122的第二蒸发器452两者，或只通过第二蒸发器452。也就是说，如果需要冷却第一储存室121，则控制单元控制切换阀430，以便制冷剂可以通过第一蒸发器451和第二蒸发器452两者，如果需要冷却第二储存室122，则控制单元控制切换阀430，以便制冷剂可以只通过第二蒸发器452。
[0057]切换阀430可以采用具有沿着三个方向提供的流体入口的T字形三通阀。
[0058]冷凝器420冷凝的处在液相的制冷剂通过膨胀阀440减压。具体地说，膨胀阀440通过节流将处在液相的制冷剂解压成可以使制冷剂蒸发的压强。节流指的是当流体通过像喷嘴或孔口那样的狭窄路径时，即使没有与外界发生热交换，流体的压强也会降低。
[0059]进一步，膨胀阀440可以调整提供给蒸发器450的制冷剂的量，以便制冷剂可以从蒸发器450吸收足够的热能，膨胀阀440的打开/关闭以及打开程度可以通过下面将描述的控制单元来调整。
[0060]如上所述，蒸发器450被配备在配备在主体110的内部空间中的导管(未示出)中，每个蒸发器450包括制冷剂在里面流动的制冷剂管450b、和安装在制冷剂管450b上和提高热交换效率(参考图2)的多个散热片450a。
[0061]蒸发器450使通过膨胀阀440解压的处在低压液相的制冷剂蒸发。在这样的蒸发过程中，处在液相的制冷剂从蒸发器450中吸收潜热。蒸发器450将热能排放给制冷剂，因此冷却下来，围绕蒸发器450的空气被冷却的蒸发器450冷却。也就是说，导管(未示出)中的空气因处在液相的制冷剂的蒸发而冷却。
[0062]将蒸发器450蒸发的处在低压汽相的制冷剂提供给压缩机410，从而重复制冷循环。
[0063]在蒸发器450通过蒸发制冷剂的冷却过程中，由于围绕蒸发器450的水汽的凝华或由于通过围绕蒸发器450的水的凝结获得的水冻结在蒸发器450的表面上，可能有白霜累积在蒸发器450上。累积在蒸发器450上的白霜降低了蒸发器450的热交换效率，因此降低了冰箱100的冷却效率。
[0064]为了除去累积在蒸发器450上的白霜，将除霜加热器500配备在蒸发器450的下面。除霜加热器500包括通过电阻产生焦耳热的电加热器。
[0065]除霜加热器500包括除去累积在配备在第一储存室121中的第一蒸发器451上的白霜的第一除霜加热器510、和除去累积在配备在第二储存室122中的第二蒸发器452上的白霜的第二除霜加热器520。
[0066]将感测蒸发器450的温度的除霜温度感测单元700配备在蒸发器450的上面。除霜温度感测单元700包括感测第一蒸发器451的温度的第一除霜温度感测单元710、和感测第二蒸发器452的温度的第二除霜温度感测单元720，并将蒸发器450的温度提供给控制单元和将在后面描述的除霜加热器过热保护单元。
[0067]冷却风扇151和152使空气在主体110中的导管(未示出)与储存室121和122之间循环。也就是说，冷却风扇151和152将配备在导管(未示出)中的蒸发器450冷却的空气供应给储存室120，并将储存室120中的空气吸入配备了蒸发器450的导管(未示出)中，以便冷却储存室120中的空气。
[0068]将冷却风扇151和152配备成与第一储存室121和第二储存室122相对应，并包括使空气在配备在第一储存室121中的导管(未示出)与第一储存室121之间循环的第一冷却风扇151、和使空气在配备在第二储存室122中的导管(未示出)与第二储存室122之间循环的第二冷却风扇152。
[0069]图3是简要例示依照该实施例的冰箱100的控制流程的方块图，图4是简要例示依照该实施例的冰箱100的驱动装置的控制流程的方块图，以及图5是例示依照该实施例的冰箱100的驱动装置的电路图。
[0070]参考图3，4和5，为了控制冰箱100的操作，冰箱100包括储存温度感测单元161和162、除霜温度感测单元700、切换阀430、除霜加热器500、门除湿加热器530、压缩机410、驱动单元300、控制单元200和除霜加热器过热保护单元600。储存温度感测单元161和162、切换阀430、除霜加热器500、门除湿加热器530和压缩机410上面已经描述过，因此省略对它们的详细描述。
[0071 ] 驱动单元300包括将驱动电流提供给电动机411、除霜加热器500和门除湿加热器530的驱动电路310、切换提供给压缩机410的电动机411的驱动电流的终端切换电路330、和切换提供给除霜加热器500和门除湿加热器530的驱动电流的除霜切换电路320。
[0072]如图5所示，驱动电路310包括六个晶体管。具体地说，驱动电路310包括与电源Vcc连接的三个晶体管Ql 311，Q3 313和Q5 315、和与地连接的三个晶体管Q2 312，Q4 314和 Q6 316。
[0073]在驱动电路310中，接通与电源Vcc连接的三个晶体管Ql 311, Q3 313和Q5 315之一，并接通与地连接的三个晶体管Q2 312，Q4 314和Q6 316之一。因此，驱动电流经由晶体管Ql 311, Q3 313和Q5 315之一从电源提供给电动机411或除霜加热器500，然后经由晶体管Q2 312，Q4 314和Q6 316之一提供给地。
[0074]终端切换电路330配备在驱动电路310与电动机411之间，包括配备在压缩机410的电动机411的三个供电端上和驱动电路310的三个输出端上的第一终端开关S31 331、第二终端开关S32 332、和第三终端开关S33 333。
[0075]第一终端开关S31 331的一端与驱动电路310的晶体管Ql 311和Q4 314之间的第一输出端连接，第一终端开关S31 331的另一端与电动机411的第一供电端连接。进一步，第二终端开关S32 332的一端与驱动电路310的晶体管Q3 313和Q6 316之间的第二输出端连接，第二终端开关S32 332的另一端与电动机411的第二供电端连接。进一步，第三终端开关S33 333的一端与驱动电路310的晶体管Q5 315和Q2 312之间的第三输出端连接，第三终端开关S33 333的另一端与电动机411的第三供电端连接。
[0076]终端开关331，332和333可以采用，例如，场效应晶体管(FET)或双极结型晶体管(BJT)0
[0077]终端切换电路330在冷却操作模式下被接通，以便冷却储存室120，并将驱动电流从驱动电路310提供给电动机411。进一步，终端切换电路330在除霜操作模式下被断开，以便在停止冷却操作模式之后除去累积在蒸发器450上的白霜。
[0078]除霜切换电路320配备在驱动电路310与除霜加热器500之间，在除霜操作模式下将驱动电流从驱动电路310提供给除霜加热器500。 [0079]除霜切换电路320包括与第一除霜加热器Rl 510串联和切换提供给第一除霜加热器Rl 510的驱动电流的第一除霜开关S21 321、与第二除霜加热器R2 520串联和切换提供给第二除霜加热器R2 520的驱动电流的第二除霜开关S22 322、和与门除湿加热器R3530串联和切换提供给门除湿加热器R3 530的驱动电流的第三除霜开关S23 323。切换电路320使得可以单独地或以任何组合同时激活第一除霜加热器510、第二除霜加热器520和门除湿加热器530。
[0080]具体地说，第一除霜开关S21 321的一端与驱动电路310的晶体管Ql 311和Q4314之间的第一输出端连接，第一除霜开关S21 321的另一端与第一除霜加热器Rl 510的一端连接，以及第一除霜加热器Rl 510的另一端与驱动电路310的晶体管Q3 313和Q6316之间的第二输出端连接。进一步，第二除霜开关S22 322的一端与驱动电路310的晶体管Q3 313和Q6 316之间的第二输出端连接，第二除霜开关S22 322的另一端与第二除霜加热器R2 520的一端连接，以及第二除霜加热器R2 520的另一端与驱动电路310的晶体管Q5 315和Q2 312之间的第三输出端连接。进一步，第三除霜开关S23 323的一端与驱动电路310的晶体管Q5 315和Q2 312之间的第三输出端连接，第三除霜开关S23 323的另一端与门除湿加热器R3 530的一端连接，以及门除温加热器R3 530的另一端与驱动电路310的晶体管Ql 311和Q4 314之间的第一输出端连接。
[0081]除霜切换电路320在除霜操作模式下被接通，并将驱动电流从驱动电路310提供给除霜加热器500或门除湿加热器530，而在冷却操作模式下被断开，并切断从驱动电路310提供给除霜加热器500或门除湿加热器530的驱动电流。
[0082]除霜温度感测单元700包括感测第一蒸发器451的温度的第一除霜温度感测单元710、和感测第二蒸发器452的温度的第二除霜温度感测单元720，第一除霜温度感测单元710和第二除霜温度感测单元720包括第三参考电阻R13 713和R23 723和热敏电阻R14714 和 R24 724。
[0083]在下文中，将示范性地描述第一除霜温度感测单元710的结构。第二除霜温度感测单元720的结构与第一除霜温度感测单元710的结构相同。
[0084]如图5所示，第一除霜温度感测单元710采取分压器的形式，其中第三参考电阻R13 713和热敏电阻R14 714串联在电源与地之间。
[0085]热敏电阻R14 714的阻值随温度而变，因此第三参考电阻R13 713和热敏电阻R14714连接的节点N13上的电位是可变的。节点N13上的电位如下:
[0086][方程I]
D
F..14
ΛΠ3 = ~ ~~
ivRU 卞 jxRU
[0088]这里，Vn13是节点N13的电位，Re13是第三参考电阻R13的阻值，以及Rki4是热敏电阻R14的阻值。[0089]具体地说，可以将阻值随温度升高而减小的负温度系数(NTC)热敏电阻用作热敏电阻R14 714。在这种情况下，随着第一蒸发器451的温度升高，热敏电阻R14 714的阻值减小，使第三参考电阻R13 713和热敏电阻R14 714连接的节点N13的电位降低。另一方面，随着第一蒸发器451的温度降低，热敏电阻R14 714的阻值增大，使节点N13的电位升闻。
[0090]除霜温度感测单元700感测蒸发器450的温度，并将感测的温度提供给控制单元200和将在后面描述的除霜加热器过热保护单元600。具体地说，第一除霜温度感测单元710将第三参考电阻R13 713和热敏电阻R14 714连接的节点N13的电位输出到控制单元200和将在后面描述的除霜加热器过热保护单元600。
[0091]控制单元200将储存室120的温度保持在指定的目标储存温度上，以便长期储存物品。例如，在冷藏状态下储存物品的第一储存室121的目标储存温度可以设置成4°C，在冷冻状态下储存物品的第二储存室122的目标储存温度可以设置成_20°C。但是，目标储存温度不局限于此，可以随制造或用户设置而变。
[0092]进一步，为了使储存室120的温度保持在目标储存温度上，控制单元200根据配备在储存室120中的储存温度感测单元161和162的感测结果操作压缩机410。也就是说，控制单元200在储存室120的温度达到比目标储存温度高1°C的上限或更高时，操作压缩机410以便冷却储存室120，而在储存室120的温度达到比目标储存温度低1°C的下限或更低时,停止对压缩机410的操作。
[0093]当操作压缩机410以便冷却储存室120时，如上所述，可能有白霜累积在蒸发器450上。因此，控制单元200在储存室120的温度达到上限或更高时，执行冷却操作模式以便冷却储存室120，而在储存室120的温度达到下限或更低时，终止冷却操作模式而执行除霜操作模式以便除去累积在蒸发器450上的白霜。进一步，控制单元200在执行除霜操作模式期间，当第一储存室121或第二储存室122的温度达到上限或更高时，可以终止除霜操作模式，然后执行冷却操作模式。
[0094]但是，相互区分冷却操作模式和除霜操作模式的方法不局限于此。冷却操作模式和除霜操作模式可以按照蒸发器450的温度而不是储存室120的温度来区分。也就是说，当蒸发器450的温度在冷却操作模式期间低于除霜终止温度时，可以估计有白霜累积在蒸发器450上，因此控制单元20可以将冰箱的当前操作模式切换到除霜操作模式，当蒸发器450的温度在除霜操作模式期间达到除霜终止温度或更高时，可以估计从蒸发器450上除去了白霜，因此控制单元20可以将冰箱的当前操作模式切换到冷却操作模式。具体地说，控制单元200在通过操作压缩机410冷却储存室120期间，当蒸发器450的温度低于除霜终止温度时，可以停止对压缩机410的操作而操作除霜加热器500，而在操作除霜加热器450期间，当蒸发器450的温度达到除霜终止温度或更高时，可以停止对除霜加热器500的操作而操作压缩机410。
[0095]要不然，控制单元200在经过了从执行冷却操作模式开始的指定时间时，可以将冰箱的当前操作模式切换到除霜操作模式，在经过了从执行除霜操作模式开始的指定时间时，可以将冰箱的当前操作模式切换到冷却操作模式。
[0096]控制单元200控制驱动单元300以便驱动单元300的驱动电路310在执行冷却操作模式期间，将驱动电流提供给压缩机410的电动机411，而在执行除霜操作模式期间，将驱动电流提供给除霜加热器500。
[0097]也就是说，在冷却操作模式下不操作除霜加热器500，而在除霜操作模式下不操作压缩机410。具体地说，控制单元200接通终端切换电路330和除霜切换电路320之一，因此同时不操作压缩机410和除霜加热器500。
[0098]图6是例示依照该实施例的冰箱100执行冷却操作模式的情况的电路图。在图6中，在冷却操作模式下激活的部分用实线示出，在冷却操作模式下未激活的部分用虚线示出。
[0099]在冷却操作模式下，控制单元200接通终端切换电路330而断开除霜切换电路320。进一步，控制单元200控制驱动电路310以便驱动电路310将驱动电流提供给压缩机410的电动机411。
[0100]现在，将示范性地描述三相BLDC电机用作电动机411的情况。控制单元200通过接通晶体管Ql 311和Q2 312和断开其余晶体管Q3 313，Q4 314，Q5 315和Q6 316使转子旋转，然后，当经过了指定时间时，通过断开晶体管Ql 311和接通晶体管Q3 313使转子保持旋转。此后，当经过了指定时间时，控制单元20断开晶体管Q2 312和接通晶体管Q4314。
[0101]控制单元200以这样的方式控制驱动电路310，因此改变流入压缩机410的电动机411的每个线圈中的驱动电流，以便使电动机411的转子旋转。
[0102]当储存室120的温度达到下限或更低，蒸发器450的温度达到除霜终止温度或更高，或在冷却操作模式期间经过了执行冷却操作模式的指定时间时，如上所述，控制单元200终止冷却操作模式，进入除霜操作模式。控制单元200切断从驱动电路310提供给电动机411的驱动电流。也就是说，控制单元200断开驱动电路310的所有晶体管Ql 311，Q2312，Q3 313，Q4 314，Q5 315 和 Q6 316。
[0103]此后，控制单元200通过断开终端切换电路330终止冷却操作模式，并通过接通除霜切换电路320开始除霜操作模式。
[0104]在除霜操作模式下，控制单元200按照除霜温度感测单元700的感测结果控制驱动电路310，以便驱动电路310将驱动电流提供给除霜加热器500或门除湿加热器530。
[0105]如上所述，在控制单元200切断从驱动电路310到电动机411的驱动电流之后，控制单元200断开终端切换电路330。也就是说，控制单元200在驱动电流未流入终端切换电路330的条件下断开终端切换电路330。因此，消除了终端切换电路330直接切断驱动电流的负担，并防止了终端切换电路330直接切断驱动电流对终端切换电路330造成的损害。进一步，控制单元200接通除霜切换电路320，以便驱动电路310将驱动电流提供给除霜加热器500或门除湿加热器530。也就是说，控制单元200在驱动电流未流入除霜切换电路320中的条件下接通除霜切换电路320，因此，消除了除霜切换电路320直接施加电流的负担，并防止了驱动电流直接流入除霜切换电路320中对除霜切换电路320造成的损害。
[0106]从而，冰箱100的除霜切换电路320和终端切换电路330不仅可以采用IGBT或高压FET，而且可以采用更便宜的AC继电器作为开关来施加或切断DC电力。
[0107]图7是例示依照该实施例的冰箱100执行除霜操作模式的情况的电路图。在图7中，在除霜操作模式下激活的部分用实线示出，在除霜操作模式下未激活的部分用虚线示出。[0108]在除霜操作模式下，控制单元200通过接通除霜切换电路320使驱动电流可以按照除霜温度感测单元700的感测结果提供给第一除霜加热器510、第二除霜加热器520或门除湿加热器530。
[0109]控制单元200可以首先除去累积在冷却与冷冻室相对应的第二储存室122的第二蒸发器451上的白霜。也就是说，控制单元200可以首先操作除霜加热器520，然后依次操作第一除霜加热器510和门除湿加热器530。
[0110]具体地说，当作为配备在第二蒸发器452上的第二除霜温度感测单元720的感测结果，第二蒸发器452的温度低于除霜终止温度时，控制单元200接通晶体管Q3 313和Q2312，而断开其余晶体管Ql 311，Q4 314，Q5 315和Q6 316。其结果是，驱动电流从电源依次流到晶体管Q3 313，第二除霜开关S22 322，第二除霜加热器R2 522，晶体管Q2 312和地。
[0111]当将驱动电流提供给第二除霜加热器R2 520时，第二除霜加热器R2 520产生焦耳热，除去累积在蒸发器452上的白霜。进一步，当第二蒸发器451的温度由于第二除霜加热器R2 520的发热而升高，因此达到除霜终止温度或更高时，控制单元200断开晶体管Q3313和Q2 312，以便不向第二除霜加热器R2 520提供驱动电流。
[0112]在提供给第二除霜加热器R2 520的驱动电流被切断之后，控制单元200判断第一蒸发器451的温度是否低于除霜终止温度。当第一蒸发器451的温度低于除霜终止温度时，控制单元200接通晶体管Ql 311和Q6 316，而断开其余晶体管Q2 312，Q3 313，Q4 314和Q5 315。当操作第一除霜加热器Rl 510和第一蒸发器451的温度达到除霜终止温度或更高时，控制单元200断开Ql 311和Q6 316，以便不向第一除霜加热器Rl 510提供驱动电流。
[0113]在提供给第一除霜加热器Rl 510的驱动电流被切断之后，控制单元200在指定除湿时间内操作门除湿加热器R3 530，以便除去累积在冰箱100的门131和132上的白霜。控制单元220通过接通晶体管Q5 315和Q4 314而断开其余晶体管Ql 311，Q2 312，Q3 313和Q6 316使驱动电流提供给门除湿加热器R3 530。
[0114]尽管该实施例将第一除霜加热器510、第二除霜加热器520和门除湿加热器530描述成在除霜操作模式下按次序操作，但本发明的实施例不局限于此。
[0115]进一步，尽管该实施例将第一除霜加热器510描述成在除霜操作模式下连续工作到第一蒸发器451的温度达到除霜终止温度或更高，但一些实施例不局限于此，在让第一除霜加热器510工作指定时间之后，可以让第二除霜加热器520工作指定时间，然后可以让门除湿加热器530工作。
[0116]除霜加热器过热保护单元600包括断开第一除霜开关S21 321的第一除霜加热器过热保护单元610、和断开第二除霜开关S22 322的第二除霜加热器过热保护单元620。进一步，每个除霜加热器过热保护单元600都包括生成参考电压的分压器、和将每个除霜温度感测单元700的感测结果与参考电压相比较的比较器。
[0117]在下文中，将示范性地描述第一除霜加热器过热保护单元610的结构。第二除霜加热器过热保护单元620的结构与第一除霜加热器过热保护单元610的结构相同。
[0118]如图5所示，第一除霜加热器过热保护单元610包括生成参考电压的分压器、和将第一除霜温度感测单元710的感测结果与参考电压相比较的比较器615。[0119]分压器包括串联在电源与地之间的第一参考电阻Rll 611和第二参考电阻R12612。第一参考电阻Rll 611与电源连接，第二参考电阻R12 612与地连接。进一步，为了防止分压器的输出迅速变化，分压器可以进一步包括电容器C 11 613。
[0120]当第一蒸发器451的温度达到将在后面描述的除霜切断温度时，第二参考电阻R12 612具有与热敏电阻R14 714的阻值相同的阻值。此时，第一参考电阻Rll 611具有与第三参考电阻R13 713的阻值相同的阻值。
[0121]比较器615可以将第一除霜温度感测单元710的感测结果与参考电压相比较，并采用运算放大器(OPAmp )。
[0122]比较器615在输入正输入端(+ )的电位高于输入比较器615的负输入端(_)的电位时输出“高”电平，而在输入正输入端(+ )的电位低于输入比较器615的负输入端(_)的电位时输出“低”电平。将第一除霜温度感测单元710的输出(节点N13的电位)输入比较器615的正输入端(+ )中，将分压器的输出(节点Nll的电位)输入比较器615的负输入端(-)中。
[0123]进行比较器615的输出与控制除霜切换电路320的控制单元20的输出之间的AND(与)运算，因此控制第一除霜开关321。也就是说，如果比较器615的输出和控制单元20的输出两者都是“高”电平，则接通第一除霜开关321，如果比较器615的输出和控制单元20的输出至少一个是“低”电平，则断开第一除霜开关321。
[0124]当根据除霜温度感测单元700的感测结果，蒸发器450的温度达到除霜终止温度或更高时，控制单元200控制驱动电路310以便不向除霜加热器500提供驱动电流。但是，如果控制单元200出故障或驱动电路310的晶体管短路了，则即使蒸发器450的温度达到除霜终止温度或更高，也继续将驱动电流提供给除霜加热器500，因此蒸发器450和除霜加热器500可能过热。
[0125]为了防止这样的问题，当蒸发器450的温度达到除霜切断温度时，除霜加热器过热保护单元600断开除霜切换电路320。这里，可以将除霜切断温度设置成高于驱动电路310不向除霜加热器500提供驱动电流的除霜终止温度。
[0126]在下文中，将描述第一除霜加热器过热保护单元610的操作。当第一蒸发器451的温度低于除霜切断温度时，采用其阻值随温度降低而增大的NTC型热敏电阻的第一除霜温度感测单元710的热敏电阻R14 714的阻值变成大于第一除霜加热器过热保护单元610的第二参考电阻R12 612的阻值。因此，第一除霜温度感测单元710的输出电压(节点N13的电位)变成高于分压器的输出电压(节点Nll的电位)，比较器615输出“高”电平。
[0127]当操作第一除霜加热器Rl 510，因此使第一蒸发器451的温度升高到除霜切断温度或更高时，第一除霜温度感测单元710的热敏电阻R14 714的阻值变成小于第一除霜加热器过热保护单元610的第二参考电阻R12 612的阻值。这里，第一除霜温度感测单元710的输出电压(节点N13的电位)变成低于第一除霜加热器过热保护单元610的输出电压(节点Nll的电位)，因此比较器615输出“低”电平。
[0128]由于第一除霜加热器过热保护单元610输出“低”电平，所以第一除霜开关S21321被断开，切断提供给第一除霜加热器Rl 510的驱动电流。
[0129]如上所述，除霜加热器过热保护单元600根据除霜温度感测单元700的感测结果切断提供给除霜切换电路320的驱动电流。[0130]图8是例示依照该实施例的冰箱100的操作的流程图。
[0131]冰箱100在执行冷却储存室120的冷却操作模式(操作S810)期间判断冰箱100是否被切换到除霜操作模式(操作S812)。也就是说，当储存室120的温度达到下限或更低，蒸发器450的温度低于除霜终止温度，或经过了指定的冷却操作时间时，将冰箱100切换到除霜操作模式(操作S814)。
[0132]在冰箱100从冷却操作模式切换到除霜操作模式之后，冰箱100执行操作除霜加热器500以便除去累积在蒸发器450上的白霜的除霜操作模式(操作S816)。
[0133]此后，判断冰箱100是否从除霜操作模式切换到冷却操作模式(操作S818)。当储存室120的温度达到上限或更高，蒸发器450的温度达到除霜终止温度或更高，或经过了指定的除霜操作时间时，将冰箱100切换到冷却操作模式(操作S819)。
[0134]在冰箱100从除霜操作模式切换到冷却操作模式之后，冰箱100操作压缩机410以便冷却储存室120。
[0135]图9是例示将依照该实施例的冰箱100从冷却操作模式切换到除霜操作模式的过程的流程图。
[0136]当冰箱100从冷却操作模式切换到除霜操作模式时，冰箱100首先切断提供给压缩机410的驱动电流(操作S820)。
[0137]当提供给压缩机410的驱动电流被切断时，冰箱100断开终端切换电路330(操作S822)，并接通除霜切换电路320 (操作S824)。
[0138]当除霜切换电路320被接通时，冰箱100将驱动电流提供给除霜加热器500(操作S826)。
[0139]图10是例示将依照该实施例的冰箱100从除霜操作模式切换到冷却操作模式的过程的流程图。
[0140]当冰箱100从除霜操作模式切换到冷却操作模式时，冰箱100首先切断提供给除霜加热器500的驱动电流(操作S830)。
[0141]当提供给除霜加热器500的驱动电流被切断时，冰箱100断开除霜切换电路320(操作S832)，并接通终端切换电路330 (操作S834)。
[0142]当终端切换电路330被接通时，冰箱100将驱动电流提供给压缩机410 (操作S836)。
[0143]从上面的描述中可以明显看出，依照一个实施例的使用DC电力的冰箱使用控制压缩机的驱动电路控制除霜加热器，因此降低了冰箱的制造成本。
[0144]尽管已经显示和描述了几个实施例，但本领域的普通技术人员应该懂得，可以不偏离本发明的原理和精神地对这些实施例加以改变，本发明的范围由权利要求书及其等效物来限定。
【权利要求】
1.一种冷却装置，其包含: 使制冷剂蒸发的蒸发器； 将蒸发的制冷剂压缩成高压的压缩机； 除去累积在蒸发器上的白霜的除霜加热器； 有选择地向压缩机或除霜加热器提供驱动电流的驱动单元；以及控制驱动单元在冷却操作模式下向压缩机提供驱动电流和控制驱动单元在除霜操作模式下向除霜加热器提供驱动电流的控制单元。
2.按照权利要求1所述的冷却装置，其中该驱动单元包括向压缩机或除霜加热器提供驱动电流的驱动电路；配备在压缩机与驱动电路之间和切换提供给压缩机的驱动电流的终端切换电路；以及配备在除霜加热器与驱动电路之间和切换提供给除霜加热器的驱动电流的除霜切换电路。
3.按照权利要求2所述的冷却装置，其中当向压缩机提供驱动电流时，控制单元接通终端切换电路，并控制驱动电路，以便将驱动电流提供给压缩机。
4.按照权利要求2所述的冷却装置，其中当向除霜加热器提供驱动电流时，控制单元接通除霜切换电路，并控制驱动电路，以便将驱动电流提供给除霜加热器。
5.按照权利要求2所述的冷却装置，进一步包含感测蒸发器的温度的除霜温度感测单J Li ο
6.按照权利要求5所述的冷却装置，其中控制单元按照除霜温度感测单元的感测结果控制驱动电路，以便将驱动电流提供给除霜加热器。
7.按照权利要求6所述的冷却装置，其中控制单元控制驱动电路，以便当蒸发器的温度低于除霜终止温度时，将驱动电流从驱动电路提供给除霜加热器，以及控制驱动电路，以便当蒸发器的温度不低于除霜终止温度时，切断从驱动电路提供给除霜加热器的驱动电流。
8.按照权利要求5所述的冷却装置，进一步包含当蒸发器的温度不低于除霜切断温度时，通过断开除霜切换电路切断提供给除霜加热器的驱动电流的过热保护单元。
9.一种驱动冷却装置的驱动装置，该冷却装置含有使制冷剂蒸发的蒸发器、将蒸发的制冷剂压缩成高压的压缩机、和除去累积在蒸发器上的白霜的多个除霜加热器，该驱动装置包含: 向压缩机或除霜加热器提供驱动电流的驱动电路； 切换从驱动电路提供给压缩机的驱动电流的终端切换电路；以及 切换从驱动电路提供给除霜加热器的驱动电流的除霜切换电路， 其中终端切换电路和除霜切换电路与驱动电路并联。
10.按照权利要求9所述的驱动装置，进一步包含控制驱动电路、终端切换电路和除霜切换电路以便在冷却操作模式下向压缩机提供驱动电流，和控制驱动电路、终端切换电路和除霜切换电路以便在除霜操作模式下向除霜加热器提供驱动电流的控制单元。
11.一种冷却装置的控制方法，该冷却装置含有使制冷剂蒸发的蒸发器、压缩蒸发的制冷剂的压缩机、和除去累积在蒸发器上的白霜的多个除霜加热器，以及在冷却操作模式下使压缩机工作和在除霜操作模式下使除霜加热器工作，该控制方法包含: 判断是否将冷却装置的当前操作模式切换成其他操作模式；一旦判断将冷却装置的当前操作模式切换成其他操作模式，就切断从冷却装置的驱动电路提供给压缩机和除霜加热器之一的驱动电流； 切换配备在压缩机与驱动电路之间的终端切换电路和配备在除霜加热器与驱动电路之间的除霜切换电路；以及 通过将驱动电流从驱动电路提供给压缩机和除霜加热器的另一个执行切换的操作模式。
12.按照权利要求11所述的控制方法，其中如果将冷却操作模式切换成除霜操作模式，则可以通过切断从驱动电路提供给压缩机的驱动电流，断开终端切换电路，接通除霜切换电路，和将驱动电流从驱动电路提供给除霜加热器来执行除霜操作模式。
13.按照权利要求12所述的控制方法，其中在除霜操作模式下按照蒸发器的温度将驱动电流提供给除霜加热器。
14.按照权利要求13所述的控制方法，其中当蒸发器的温度低于除霜终止温度时，将驱动电流提供给除霜加热器。
15.按照权利要求13所述的控制方法，其中当蒸发器的温度不低于除霜终止温度时，切断提供给除霜加热器的驱动电流。
【文档编号】F25D29/00GK103575016SQ201310331546
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月1日 优先权日:2012年8月1日
【发明者】金善镇 申请人:三星电子株式会社