冰箱及其除霜方法與流程

2023-04-29 04:39:46 1

本發明涉及冷凍冷藏技術，特別是涉及一種冰箱及其除霜方法。

背景技術：

現有的冰箱(特別是風冷冰箱)運行一段時間後，蒸發器上會結霜。當結霜量達到一定程度時，需要停止冰箱的壓縮機來對蒸發器進行除霜。目前的冰箱主要利用電加熱絲對蒸發器進行加熱除霜，由於受到壓縮機停機和電加熱絲髮熱這兩個因素的影響，冰箱的儲物間室內的溫度會產生波動。並且，當壓縮機再次啟動對冰箱的儲物間室進行製冷時需要的工作負荷變大。可見，現有技術中利用加熱絲對蒸發器除霜不僅會增大冰箱的能耗，而且還會對儲物間室內的食物保存不利。

為了解決上述技術問題，現有技術中通過在儲物間室內放置蓄冷盒來降低儲物間室在蒸發器除霜期間的溫度波動。然而，蓄冷盒佔用了冰箱的有效儲物空間，且蓄冷盒中的蓄冷劑在蒸發器除霜後，仍需要壓縮機提供冷量進行降溫儲冷，因此冰箱的總能耗並沒有降低。

技術實現要素：

本發明第一方面的一個目的旨在克服現有技術的至少一個缺陷，提供一種冰箱，其通過半導體製冷組件的熱端和冷端產生的熱量和冷量分別對冰箱的蒸發器進行除霜、抑制儲物間室的溫度波動，從而不佔用或不過多佔用冰箱的儲物空間、降低了冰箱除霜的總能耗。

本發明第一方面的另一個目的是提高半導體製冷組件的熱端和冷端產生的熱量和冷量的利用率。

本發明第一方面的又一個目的是提高半導體製冷組件的工作效率。

本發明第二方面的目的是提供一種冰箱的除霜方法。

根據本發明的第一方面，本發明提供了一種冰箱，包括：

箱體，其內限定有至少一個儲物間室；

蒸發器，配置成與流經其的氣體進行換熱，以為所述至少一個儲物間室提 供冷卻氣流；和

具有冷端和熱端的半導體製冷組件，所述冷端與所述至少一個儲物間室中的一個或多個儲物間室熱連接，以將所述冷端的冷量傳遞至所述一個或多個儲物間室，所述熱端與所述蒸發器熱連接，以將所述熱端的熱量傳遞至所述蒸發器。

可選地，所述半導體製冷組件包括：

半導體製冷片，其具有電控變溫的製冷表面和制熱表面；

形成所述半導體製冷組件的冷端的導冷塊，其與所述半導體製冷片的製冷表面熱連接，以通過所述導冷塊將所述製冷表面產生的冷量傳遞至所述一個或多個儲物間室；和

形成所述半導體製冷組件的熱端的散熱器，其與所述半導體製冷片的制熱表面熱連接，以通過所述散熱器將所述制熱表面產生的熱量傳遞至所述蒸發器。

可選地，所述箱體內還限定有至少一個蒸發器室，每個所述蒸發器室內均設置有所述蒸發器和至少部分所述半導體製冷組件。

可選地，所述至少一個儲物間室包括冷凍間室，所述至少一個蒸發器室包括位於所述冷凍間室後面的一個蒸發器室，所述蒸發器室和所述冷凍間室通過隔板隔開。

可選地，所述導冷塊設置於所述蒸發器室內，所述導冷塊的背對所述製冷表面的端面貼設於所述隔板上，所述導冷塊的側面通過隔熱部件與所述蒸發器室隔開。

可選地，所述導冷塊位於所述冷凍間室內，以使所述導冷塊背對所述製冷表面的端面和所述導冷塊的側面暴露於所述冷凍間室內。

可選地，所述至少一個儲物間室包括多個儲物間室，所述至少一個蒸發器室包括與所述多個儲物間室一一對應連通的多個蒸發器室。

可選地，所述散熱器具有多個朝向所述蒸發器延伸的散熱翅片，以通過所述散熱翅片將熱量傳遞至所述蒸發器。

根據本發明的第二方面，本發明還提供一種冰箱的除霜方法，所述冰箱具有用於對其蒸發器進行除霜的除霜工作模式和用於向所述冰箱的儲物間室提供冷卻氣流的製冷工作模式，所述除霜方法包括：

根據所述冰箱的工作狀態參數生成用於指示對所述冰箱的蒸發器進行除霜的除霜信號，以使所述冰箱進入除霜工作模式；

啟動所述冰箱的半導體製冷組件，使所述半導體製冷組件的冷端和熱端分別產生相應的冷量和熱量；和

將所述冷端的冷量傳遞至所述冰箱的一個或多個儲物間室，以抑制所述一個或多個儲物間室內的溫度波動，且將所述熱端的熱量傳遞至所述蒸發器，以對所述蒸發器進行除霜操作。

可選地，所述冰箱的工作狀態參數包括所述冰箱的壓縮機自上一次除霜結束後持續運行的時長、所述蒸發器內的製冷工質的溫度或所述冰箱的儲物間室內的溫度中的一種或多種。

可選地，所述除霜方法還包括：

當對所述蒸發器進行除霜的時間達到預定的時長時，使所述半導體製冷組件停止運行，以結束對所述蒸發器的除霜操作，並啟動所述冰箱的壓縮機，以使所述冰箱進入其製冷工作模式。

本發明的冰箱及其除霜方法中，由於冰箱具有半導體製冷組件，且半導體製冷組件的熱端的熱量可傳遞至冰箱的蒸發器，半導體製冷組件的冷端的冷量可傳遞至冰箱的儲物間室，因此可利用熱端的熱量對蒸發器進行除霜、同時可利用冷端的冷量抑制儲物間室在蒸發器除霜期間的溫度波動。由於至少部分半導體製冷組件設置在冰箱的蒸發器室內，因此不會佔用或不多佔用冰箱的儲物空間。半導體製冷組件冷端和熱端的能量都能夠有效地利用，可減小對蒸發器進行加熱的加熱絲的功率或省去加熱絲，從而降低了冰箱除霜時的總能耗。

進一步地，本發明的冰箱及其除霜方法中，由於半導體製冷組件包括半導體製冷片、與半導體製冷片的製冷表面熱連接的導冷塊和與半導體製冷片的制熱表面熱連接的散熱器，因此半導體製冷片的製冷表面產生的冷量能夠通過導冷塊傳遞至冰箱的儲物間室，半導體製冷片的制熱表面產生的熱量能夠通過散熱器傳遞至蒸發器，以減少能量傳遞過程中的損失，提高半導體製冷組件的能量傳遞效率，進而提高半導體製冷組件的冷端和熱端的能量的利用率。

進一步地，在本發明的冰箱及其除霜方法中，由於形成半導體製冷組件熱端的散熱器位於蒸發器室內，蒸發器室的溫度相對較低，因此可提高散熱器向蒸發器散熱的效率，從而提高半導體製冷組件的工作效率。

根據下文結合附圖對本發明具體實施例的詳細描述，本領域技術人員將會更加明了本發明的上述以及其他目的、優點和特徵。

附圖說明

後文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本發明的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領域技術人員應該理解，這些附圖未必是按比例繪製的。附圖中：

圖1是根據本發明一個實施例的冰箱的示意性結構圖；

圖2是根據本發明一個實施例的半導體製冷組件的示意性結構分解圖；

圖3是根據本發明一個實施例的冰箱的除霜方法的示意性流程圖；

圖4是根據本發明另一個實施例的冰箱的除霜方法的示意性流程圖。

具體實施方式

圖1是根據本發明一個實施例的冰箱的示意性結構圖，冰箱1包括箱體10、蒸發器20和具有冷端和熱端的半導體製冷組件30。箱體10內限定有至少一個儲物間室。蒸發器20配置成與流經其的氣體進行換熱，以為至少一個儲物間室提供冷卻氣流。半導體製冷組件30的冷端與至少一個儲物間室中的一個或多個儲物間室熱連接，以將該冷端的冷量傳遞至一個或多個儲物間室，半導體製冷組件30的熱端與蒸發器20熱連接，以將該熱端的熱量傳遞至蒸發器20。

由於本發明的冰箱1具有半導體製冷組件30，且半導體製冷組件30的熱端的熱量可傳遞至冰箱1的蒸發器20，半導體製冷組件30的冷端的冷量可傳遞至冰箱1的儲物間室，因此可利用熱端的熱量對蒸發器20進行除霜、同時可利用冷端的冷量抑制儲物間室在蒸發器20除霜期間的溫度波動。半導體製冷組件30冷端和熱端的能量都能夠有效地利用，可減小對蒸發器20進行加熱的加熱絲的功率或省去加熱絲，從而降低了冰箱1除霜時的總能耗。也就是說，在本發明的一些實施例中，蒸發器20可不需要單獨的加熱絲對其進行除霜。

圖2是根據本發明一個實施例的半導體製冷組件的示意性結構分解圖。參見圖1和圖2，半導體製冷組件30可包括半導體製冷片31、形成半導體製冷組件30的冷端的導冷塊32和形成半導體製冷組件30的熱端的散熱器33。

具體地，半導體製冷片31可包括一塊N型半導體材料和一塊P型半導體材料，該N型半導體材料和P型半導體材料聯接成電偶對。當為半導體製冷片31通入直流電流後，就能產生能量的轉移。電流由N型半導體材料流向P型半導體材料並吸收熱量成為電偶對的冷端，該冷端即為半導體製冷片31的製冷表面31a；電流由P型半導體材料流向N型半導體材料並釋放熱量成為電偶對的熱端，該熱端即為半導體製冷片31的制熱表面31b。該制熱表面31b釋放的熱量等於製冷表面31a吸收的熱量和通入半導體製冷片31的電能的總和， 制熱表面31b釋放的熱量可全部用於對蒸發器20進行除霜，不會造成能量的浪費，且除霜的效果比單純用加熱器化霜更為節能。

導冷塊32與半導體製冷片31的製冷表面31a熱連接，以通過導冷塊32將製冷表面31a產生的冷量傳遞至一個或多個儲物間室。散熱器33與半導體製冷片31的制熱表面31b熱連接，以通過散熱器33將制熱表面31b產生的熱量傳遞至蒸發器20。由此，半導體製冷片31的製冷表面31a產生的冷量能夠通過導冷塊32傳遞至冰箱1的儲物間室，半導體製冷片31的制熱表面31b產生的熱量能夠通過散熱器33傳遞至蒸發器20，從而減少了能量傳遞過程中的損失，提高了半導體製冷組件30的能量傳遞效率，進而提高了半導體製冷組件30的冷端和熱端的能量的利用率。

在本發明的一些實施例中，箱體10內還限定有至少一個蒸發器室，每個蒸發器室均設置有蒸發器20和至少部分半導體製冷組件30。也就是說，每個蒸發器室均對應一個蒸發器和一個半導體製冷組件，該蒸發器位於蒸發器室內，該半導體製冷組件30的至少一部分位於蒸發器室內。

也就是說，在本發明的一些實施方式中，半導體製冷組件30可完全或全部地位於其對應的蒸發器室內。在本發明的另一些實施方式中，部分半導體製冷組件30位於其對應的蒸發器室內、其餘部分半導體製冷組件30位於一個或多個儲物間室內。例如半導體製冷組件30的熱端可位於蒸發器室內，冷端可位於一個或多個儲物間室內。由於至少部分半導體製冷組件30設置在冰箱1的蒸發器室內，因此不會佔用或不多佔用冰箱的儲物空間。進一步地，蒸發器20可以為通常意義上的蒸發器或其他類型的換熱裝置。

進一步地，至少一個儲物間室可包括冷凍間室12，至少一個蒸發器室包括位於冷凍間室12後面的一個蒸發器室11，蒸發器室11和冷凍間室12通過隔板13隔開。在本發明其他的實施方式中，至少一個儲物間室還可包括冷藏間室，冷藏間室位於冷凍間室12的上面。也就是說，在冰箱正常使用時，冷凍間室12和蒸發器室11前後相鄰設置，冷藏間室和冷凍間室12上下相鄰設置。

在本發明的一些實施例中，在本發明的一些實施例中，半導體製冷組件30位於蒸發器室11內，且半導體製冷組件30的冷端朝向冰箱1的一個或多個儲物間室，半導體製冷組件30的熱端朝向蒸發器20。由此，可便於冷端的冷量傳遞至儲物間室，抑制儲物間室內的溫度上升，也便於熱端的熱量傳遞至蒸發器20，從而對蒸發器20進行除霜。

具體地，導冷塊32設置於蒸發器室11內、且導冷塊32的背對半導體制 冷片31製冷表面31a的端面貼設於隔板13上，以使製冷表面31a通過導冷塊32和隔板13與冷凍間室12熱連接，從而將製冷表面31a產生的冷量依次通過導冷塊32和隔板13傳遞至冷凍間室12。導冷塊32的側面通過隔熱部件34與蒸發器室11隔開，以避免導冷塊32的冷量散發至蒸發器室11內，影響對蒸發器20的除霜。導冷塊32的側面即為其除了朝向半導體製冷片31的端面和背對半導體製冷片31的端面之外的其他表面。形成半導體製冷組件熱端的散熱器33也位於蒸發器室11內，蒸發器室11的溫度相對較低，因此可提高散熱器33向蒸發器20散熱的效率，從而提高半導體製冷組件30的工作效率。

為了使導冷塊32上的冷量更加有效地傳遞至儲物間室，在本發明其他實施方式中，導冷塊32可位於冷凍間室12內，以使導冷塊32背對製冷表面31a的端面和導冷塊32的側面暴露於冷凍間室12內，以減少冷量的傳遞路徑，提高其傳遞效率，從而有效地抑制冷凍間室12在蒸發器20除霜期間的溫度上升。

本領域技術人員應理解，在本發明其他的實施方式中，至少一個儲物間室還可包括變溫間室、製冰室等多個具有不同儲物功能的儲物間室。半導體製冷組件30的導冷塊32可同時與其中的一個或多個儲物間室熱連接，以同時向該一個或多個儲物間室提供冷量，抑制其在蒸發器20除霜期間的溫度波動。

在本發明的另一些實施例中，至少一個儲物間室可包括多個儲物間室，至少一個蒸發器室可包括與多個儲物間室一一對應連通的多個蒸發器室。也就是說，對於多儲物間室的冰箱來說，每個儲物間室均有一個蒸發器為其提供冷卻氣流，即每個儲物間室均對應一個蒸發器室，蒸發器室內容納有為對應的儲物間室提供冷卻氣流的蒸發器。

本領域技術人員應理解，熱量和冷量的傳遞原理是大致相同的，因此導冷塊32和散熱器33可均為導熱性能良好的材料製成。導冷塊32可呈塊狀、片狀或其他形狀，其安裝面貼覆於製冷表面31a上，背對半導體製冷片31的端面，即背離安裝面的端面朝向儲物間室。散熱器33可包括貼覆在制熱表面31b上的散熱板331和多個由散熱板向蒸發器20延伸的散熱翅片332，以通過散熱翅片332將熱量傳遞至蒸發器20。散熱翅片332向蒸發器20傳遞熱量的方式可以為熱傳導、熱對流和熱輻射中的一種或多種。

在本發明的一些實施例中，冰箱1還包括壓縮機50和用於驅動氣體循環流動的風機60。為了避免單獨利用半導體製冷組件30對蒸發器20除霜不徹底或不均勻，冰箱1還包括用於為蒸發器20除霜的加熱器40，以輔助半導體製冷組件30更加全面地去除蒸發器20上的凝霜。加熱器40可設置在蒸發器20 的底部，以受控地輔助半導體製冷組件30對蒸發器20進行除霜。加熱器40與位於蒸發器室11底部的凹槽14相對，以使除霜時產生的化霜水通過與凹槽14連通的排水管15流入位於箱體10底部的接水盒16中。接水盒16設置在壓縮機50之上，在壓縮機50工作運行時，通過其產生的熱量將接水盒16中的水分蒸發掉。風機60設置於蒸發器室11內、且位於蒸發器20的下遊，以驅動經蒸發器20冷卻的氣流流向至少一個儲物間室。

冰箱1具有用於對其蒸發器20進行除霜的除霜工作模式和用於向冰箱1的儲物間室提供冷卻氣流的製冷工作模式。在除霜工作模式下，冰箱1的製冷系統處於非工作狀態，也就是說，冰箱1的壓縮機、蒸發器等處於非工作狀態。在製冷工作模式下，冰箱1的半導體製冷組件30處於非工作狀態，也就是說，半導體製冷組件30的冷端僅在冰箱1的除霜模式下向儲物間室內傳遞冷量，以避免儲物間室內的溫度在除霜過程中上升。

圖3是根據本發明一個實施例的冰箱的除霜方法的示意性流程圖。冰箱除霜方法包括：

根據冰箱1的工作狀態參數生成用於指示對冰箱1的蒸發器20進行除霜的除霜信號，以使冰箱1進入除霜工作模式；

啟動冰箱1的半導體製冷組件30，使半導體製冷組件30的冷端和熱端分別產生相應的冷量和熱量；和

將冷端的冷量傳遞至冰箱1的一個或多個儲物間室，以抑制一個或多個儲物間室內的溫度波動，且將熱端的熱量傳遞至蒸發器20，以對蒸發器20進行除霜操作。

進一步地，冰箱1的工作狀態參數包括冰箱1的壓縮機50自上一次除霜結束後持續運行的時長、蒸發器20內的製冷工質的溫度或冰箱1的儲物間室內的溫度中的一種或多種。一般情況下，冰箱1具有一定的除霜周期，也就是說，當冰箱1的製冷工作模式運行預設的時長後，也即是壓縮機50自上一次除霜結束後持續運行預設的時長後，冰箱1可自動進入除霜工作模式。這裡提及的壓縮機50持續運行預設的時長意指在冰箱的一個製冷工作周期內壓縮機50運行的累計時長，該累計時長即為在一個製冷工作周期內，壓縮機50多次啟動運行的時長總和。在本發明另外的實施方式中，還可通過檢測蒸發器20內的製冷工質的溫度和/或冰箱1的儲物間室內的溫度來確定蒸發器20是否需要除霜，以選擇性地生成除霜信號。在本發明又一些實施方式中，可結合壓縮機50的運行時長範圍、蒸發器20內的製冷工質的溫度和冰箱1的儲物間室內 的溫度共同確定蒸發器20是否需要除霜，以選擇性地生成除霜信號。也就是說，除霜信號可以為壓縮機50自上一次除霜結束後持續運行的時長超過第一預設時長的時間超限信號、蒸發器20內的製冷工質的溫度達到第一預設溫度的溫度超限信號或儲物間室內的溫度是否達到第二預設溫度的溫度超限信號中的一個或多個。

啟動冰箱1的半導體製冷組件30的步驟可以為向半導體製冷組件30提供工作電壓，例如通入直流電。

圖4是根據本發明另一個實施例的冰箱的除霜方法的示意性流程圖，在本發明的一些實施例中，除霜方法還包括：

當對蒸發器20進行除霜的時間達到預定的時長時，使半導體製冷組件30停止運行，以結束對蒸發器20的除霜操作，並啟動冰箱1的壓縮機50，以使冰箱1進入其製冷工作模式。當冰箱1的除霜工作模式進行預訂的時長時，蒸發器20上的凝霜被去除，此時冰箱1停止向半導體製冷組件30提供工作電壓，也就是停止向半導體製冷組件30供電，以使其停止運行。冰箱1進入製冷工作模式，壓縮機50啟動，以繼續向儲物間室提供冷卻氣流。

本領域技術人員應理解，上述的半導體製冷組件30熱端產生的熱量意指半導體製冷片31的制熱表面31b產生並傳遞至導冷塊32處的熱量，上述的半導體製冷組件30冷端產生的冷量意指半導體製冷片31的製冷表面31a產生並傳遞至散熱器33的冷量。

本領域技術人員應理解，本發明的冰箱1可為風冷冰箱。本發明所稱的「冰箱」並不限定為一般意義上的具有冷藏間室和冷凍間室且用於存儲食物的冰箱，還可以是其他具有冷藏和/或冷凍功能的裝置，例如冰櫃、酒櫃、冷藏罐等。

本領域技術人員還應理解，在沒有特別說明的情況下，本發明實施例中所稱的「上」、「下」、「前」、「後」、「頂」、「底」、「豎直」、「橫向」等用於表示方位或位置關係的用語是以冰箱1在其正常使用狀態下為基準而言的，這些用語僅是為了便於描述和理解本發明的技術方案，而不是指示或暗示所指的裝置或不見必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

至此，本領域技術人員應認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發明的多個示例性實施例，但是，在不脫離本發明精神和範圍的情況下，仍可根據本發明公開的內容直接確定或推導出符合本發明原理的許多其他變型或修改。因此，本發明的範圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。