CN102538283A - 用于制冷设备的制冷装置、制冷设备以及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于制冷设备的制冷装置，该装置包括半导体制冷片、散热单元和吸热片。其中，散热单元与半导体制冷片的热端相连用于在半导体制冷片的热端的温度高于第一预定温度时对半导体制冷片的热端进行冷却；吸热片与半导体制冷片的冷端相连以通过半导体制冷片的冷端对吸热片所在的环境进行制冷。该制冷装置结构简单，成本低廉，并可在普通冰箱上迅速推广应用。本发明还提出了具有上述制冷装置的制冷设备以及用于制冷设备的控制方法。

Description

用于制冷设备的制冷装置、制冷设备以及控制方法

技术领域

本发明涉及制冷设备技术领域，特别涉及一种用于制冷设备的制冷装置、具有该制冷装置的制冷设备及控制方法。

背景技术

随着生活水平的日益提高，人们对食品的要求也越来越高，传统家用冰箱的冷冻范围一般在-18℃至-10℃之间，显然，这种低温储存已经不能完全满足人们对食品保鲜和速冻的需要，况且一般家用冰箱冷冻室的制冷温度最低只能达到-18℃。而食品冷冻的速度对食品原味的影响已经得到大家的公认，研究表明，例如肉类食品，尤其是海鲜食品，在0℃～-40℃温度下保存的保鲜效果和保鲜时间差异很大。

目前市场上销售的-40℃低温的冰箱大多为医用冰箱或特种冰箱，其结构复杂，价格昂贵。通常为使用新型制冷剂或采用复叠式制冷实现-40℃低温功能，冷冻空间为整个冷冻间室，功耗过高，不适用于普通家用冰箱。

现有技术提供的能够保证冷冻空间温度相对较低的制冷设备通常要么散热效率低，冷却速度慢，要么结构复杂，成本高昂。例如，专利CN200510113755.3提供一种混合制冷系统以及具有该混合制冷系统的冰箱和冷冻柜，该技术方案为整个冷冻系统，无法在普通家用冰箱上实现量产，且热电模块使用风扇冷却，散热效率低，制冷效率低下；英国专利GB877274公开一种热电型制冷系统，冷藏室和冷冻室内空气通过蒸发器或热电式系统进行冷却，并且内部没有形成有效的气流循环，冷却速度慢，热效率低；日本专利No.2000304396公开一种混合式冷冻机，包括压缩机制冷和热电模块，其蒸发器的热效率没有得到充分利用，制冷效率低；专利CN98103353.9公开一种具有保鲜室专门冷却装置的冰箱，该技术为整个冷却室，通过压缩机连接的蒸发器与热电模块的热端接触，结构复杂。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种用于制冷设备的制冷装置，该装置结构简单，冷却速度快，散热效率高且价格低廉。

本发明的另一个目的在于提出一种具有所述制冷装置的制冷设备。

本发明的再一个目的在于提出一种用于所述制冷设备的控制方法。

为了实现所述目的，本发明第一方面实施例公开的用于制冷设备的制冷装置，包括：半导体制冷片；散热单元，所述散热单元与所述半导体制冷片的热端相连用于在所述半导体制冷片的热端的温度高于第一预定温度时对所述半导体制冷片的热端进行冷却；和吸热片，所述吸热片与所述半导体制冷片的冷端相连以通过所述半导体制冷片的冷端对所述吸热片所在的环境进行制冷。

本发明实施例的用于制冷设备的制冷装置在进行制冷时，半导体制冷片的热端温度升高，通过散热单元对半导体制冷片的热端进行冷却，保证半导体制冷片的热端温度低于第一预定温度，结合半导体制冷片的制冷特性，从而达到半导体制冷片的冷端对吸热片所在的环境温度迅速制冷的目的。另外，本发明的实施例的制冷温度可控，即通过改变第一预定温度的大小，可以在合理的范围内调整对吸热片所在的环境的制冷温度。本发明的实施例具有结构简单，冷却速度快，散热效率高且价格低廉的优点。

另外，根据本发明所述实施例的用于制冷设备的制冷装置还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一个实施例中，所述制冷装置还包括：控制器，所述控制器与半导体制冷片相连用于在吸热片所在的环境的温度高于第二预定温度时控制半导体制冷片进行制冷，且在吸热片所在的环境的温度低于第三预定温度时控制半导体制冷片停止制冷，其中，所述第二预定温度高于第三预定温度。

在本发明的一个实施例中，所述制冷装置中的散热单元为热管散热器，该热管散热器包括热管和对其进行冷却的热管散热片，且热管内装有温度高于所述第一预定温度时产生相变的液体。

在本发明的一个实施例中，所述制冷装置中的吸热片为吸热制冷蒸发片，该吸热制冷蒸发片通过热交换的方式对其所在的环境进行制冷。

本发明第二方面实施例公开的带有所述制冷装置的制冷设备包括：箱体，该箱体内限定有间室；门体，该门体安装在所述箱体上用于开闭间室；所述的制冷装置；以及设置在所述间室内的保温盒，该保温盒具有中空的保温空间且在保温盒上设有与所述制冷装置的吸热片相适配的第一开口以容纳所述吸热片，所述吸热片通过第一开口对保温空间进行制冷。

根据本发明实施例的制冷设备，通过制冷设备本身的冷冻制冷温度(通常可达到-10℃至-18℃之间)，使得处于该冷冻空间内的散热单元的温度处于上述温度区间内，从而保证保温空间中的冷冻温度达到-45℃左右。本发明的实施例结合制冷设备本身的制冷特点，通过制冷装置可将保温空间的温度迅速降低至用户所需的温度，具有操作简单方便，且可将不同的低温存储空间设置第一预定温度不同的制冷装置，使制冷设备具有多个温度不等的低温储存的空间(保温空间)，其具有功耗低，制冷效率高的优点。

另外，根据本发明所述实施例的制冷设备还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一个实施例中，所述制冷设备中的保温盒为低温抽屉。

在本发明的一个实施例中，所述低温抽屉包括：安装在所述间室内的抽屉保温盖，抽屉保温盖具有所述第一开口；保温抽屉盒，该保温抽屉盒的上端具有第二开口，且当保温抽屉盒插入所述间室内后与抽屉保温盖限定出所述保温空间；关闭盒组件，该关闭盒组件安装在所述抽屉保温盖上用于在保温抽屉盒插入到间室内预定位置时控制抽屉保温盖完全封闭保温抽屉盒的第二开口。其中，所述抽屉保温盖和所述保温抽屉盒设有保温层。

在本发明的一个实施例中，所述制冷设备还包括与所述控制器相连的吸热片电动风门，其用于开闭所述第一开口，且在所述控制器控制半导体制冷片进行制冷时控制吸热片电动风门打开，在所述控制器控制半导体制冷片停止制冷时控制吸热片电动风门关闭。

在本发明的一个实施例中，所述制冷设备还包括与所述控制器相连的温度传感器，该温度传感器设置在抽屉保温盖的下表面上或设置在保温抽屉盒的内壁上用于检测保温空间的当前温度。

本发明第三方面实施例公开的用于所述制冷设备的控制方法，包括以下步骤：

检测保温空间的当前温度；

如果判断所述保温空间的当前温度高于所述第二预定温度，则控制所述吸热片电动风门打开；

对所述间室进行制冷且控制所述半导体制冷片进行制冷直至检测到所述保温空间的当前温度低于所述第三预定温度时，停止对所述间室进行制冷且关闭所述吸热片电动风门，以及控制所述半导体制冷片停止制冷。

根据本发明实施例的用于所述制冷设备的控制方法能够及时调整所述保温空间的温度，使保温空间的温度一直处于可控范围内。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的用于制冷设备的制冷装置的外形图；

图2为根据本发明实施例的用于制冷设备的制冷装置的示意图；

图3为根据本发明实施例中用于制冷设备的低温抽屉结构示意图；

图4是根据本发明实施例中带有制冷装置的制冷设备示意图；

图5为根据本发明实施例中带有制冷装置的制冷设备的保温抽屉盒外形图；

图6为根据本发明实施例中带有制冷装置的制冷设备的吸热片电动风门示意图；和

图7为根据本发明实施例中用于制冷设备的控制方法流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参照图1至图3首先描述根据本发明实施例的用于制冷设备的制冷装置。其中，制冷设备可以为冰箱、冰柜等。

如图1所示，本发明实施例提出的用于制冷设备的制冷装置包括半导体制冷片103、散热单元101和吸热片102。其中：

散热单元101与半导体制冷片103的热端相连，用于在半导体制冷片103的热端的温度高于第一预定温度时对半导体制冷片103的热端进行冷却。吸热片102与半导体制冷片103的冷端相连，以通过半导体制冷片103的冷端对吸热片102所在的环境进行制冷。

本发明实施例的用于制冷设备的制冷装置在进行制冷时，半导体制冷片103的热端温度升高，通过散热单元101对半导体制冷片103的热端进行冷却，保证半导体制冷片103的热端温度低于第一预定温度，结合半导体制冷片103的制冷特性，从而达到半导体制冷片103的冷端对吸热片102所在的环境温度迅速制冷的目的。另外，本发明的实施例的制冷温度可控，即通过改变第一预定温度的大小，可以在合理的范围内调整对吸热片102所在的环境的制冷温度。本发明的实施例具有结构简单，冷却速度快，散热效率高且价格低廉的优点。

需要说明的是，上述第一预定温度由经验值确定，例如第一预定温度设置为-20℃，则根据半导体制冷片103的冷端与热端的温差，假设该温差为25℃，那么可以将吸热片102所在的环境的温度降低至-40℃左右。

在本发明的一个实施例中，上述制冷装置还包括控制器(图中未示出)，该控制器与半导体制冷片103相连，用于在吸热片102所在的环境的温度高于第二预定温度时控制半导体制冷片103进行制冷，且在吸热片102所在的环境的温度低于第三预定温度时控制半导体制冷片103停止制冷，其中，第二预定温度高于第三预定温度。

需要说明的是，上述第二预定温度和第三预定温度均可由经验值确定，当然，也可根据具体情况，在合理的范围内改变第二预定温度和第三预定温度的大小，例如，如果用户期望通过上述实施例的制冷装置将吸热片102所在环境的温度降低至-40℃至-45℃之间，则第二预定温度应设为-40℃，第三预定温度设为-45℃即可。

参考图2，并结合图1，在本发明的一个示例中，制冷装置中的散热单元101例如为热管散热器201，该热管散热器201包括低温热管202和对其进行冷却的热管散热片203，且低温热管202内装有温度高于第一预定温度时产生相变的液体。进一步地，在该示例中，吸热片102为制冷蒸发片204，该制冷蒸发片204通过热交换的方式对其所在的环境进行制冷。

具体而言，采用上述实施例的热管散热器201所组成的制冷装置的工作原理如下：

通过采用半导体制冷片103为制冷源，其热端装配有热管散热器201，热管散热器201内部装有上述第一预定温度(例如-18℃)产生相变的液体，当半导体制冷片103热端高于第一预定温度时则管内液体产生相变气化，将热量迅速吸收，气化的液体顺着管路上升到热管散热片203部位，结合具体的制冷设备而言，如风冷式冰箱，此时冷冻蒸发器开始工作，第一预定温度以下的冷却空气通过风道对热管散热器201进行降温，热管202内的气化液体则迅速相变为液体状态流回热管底部再次对半导体制冷片103进行降温，如此循环就能够保持制冷片103热端始终处于低温状态。而制冷片冷冻便可达到-45℃以下低温，再通过装配在制冷片103冷端的吸热制冷蒸发片204将吸热片102所在环境的温度，例如上述环境为冰箱的抽屉，则将其温度冷却到-40℃。

根据本发明实施例的制冷装置结构简单，冷却速度快、散热效率高、成本低廉且具有制冷温度可控的优点，由此可在普通冰箱上迅速推广应用。

参照图3和图4，本发明第二方面实施例提出的具有上述实施例的制冷装置的制冷设备包括：箱体401、门体402、间室403、保温盒404以及上述实施例的制冷装置。其中：

箱体401内限定有间室403。门体402安装在箱体401上，用于开闭间室403。保温盒404设置在间室403内，具有中空的保温空间，且在保温盒上设有与制冷装置的吸热片102相适配的第一开口304以容纳吸热片102，吸热片102通过第一开口304对保温空间进行制冷。

根据本发明实施例的制冷设备，通过制冷设备本身的冷冻制冷温度(通常可达到-10℃至-18℃之间)，使得处于该冷冻空间内的散热单元101的温度处于上述温度区间内，从而保证保温空间中的冷冻温度达到-45℃左右。本发明的实施例结合制冷设备本身的制冷特点，通过制冷装置可将保温空间的温度迅速降低至用户所需的温度，具有操作简单方便，且可将不同的低温存储空间设置第一预定温度不同的制冷装置，使制冷设备具有多个温度不等的低温储存的空间(保温空间)，其具有功耗低，制冷效率高的优点。

参见图3，制冷设备中的保温盒404例如为低温抽屉，该低温抽屉包括抽屉保温盖302、保温抽屉盒301以及关闭盒组件303。其中，抽屉保温盖302安装在间室403内，抽屉保温盖302具有第一开口304。保温抽屉盒301的上端具有第二开口305，且当保温抽屉盒301插入间室403内后与抽屉保温盖302限定出保温空间。关闭盒组件303安装在抽屉保温盖302上用于在保温抽屉盒301插入到间室内预定位置时控制抽屉保温盖302完全封闭保温抽屉盒301的第二开口305，其中，抽屉保温盖302和保温抽屉盒301设有保温层501(抽屉保温层501)。如图5所示，作为一个具体的示例，保温抽屉盒301包括抽屉保温层501和保温空间502。

由此，只需对普通制冷设备的冷冻室内的低温抽屉的结构作简单的改变，即只要将低

温抽屉的抽屉保温盖302上设置开口(第一开口304)，从而使得吸热片容纳在第一开口304中，实现对低温抽屉的保温空间的制冷，具有结构简单，占用空间小的优点。另外，对低温抽屉的保温空间内进行小范围的制冷，可以迅速降低保温空间的温度，提高制冷效率，同时满足肉类等的低温保存需求，实用性强。抽屉保温盖302和保温抽屉盒301设有保温层501(抽屉保温层501)能够有效保持保温空间内的温度，进一步减少制冷装置的功耗，降低使用成本。

参考图6，在本发明的一个优选实施例中，制冷设备还包括吸热片电动风门601和温度传感器602。其中：

吸热片电动风门601与控制器相连，其用于开闭第一开口304，且在控制器控制半导体制冷片103进行制冷时控制吸热片电动风门601打开，在控制器控制半导体制冷片103停止制冷时控制吸热片电动风门601关闭。由此，当停止制冷时，关闭第一开口以避免保温空间的温度流失，提高保温空间的保温时间，进一步降低制冷装置的功耗。

温度传感器602与控制器相连，设置在抽屉保温盖302的下表面上或设置在保温抽屉盒301的内壁上，用于检测保温空间的当前温度。即控制器可以根据温度传感器602检测到的保温空间的当前温度，并与上述实施例的第二预定温度和第三预定温度进行比较，从而控制制冷装置对保温空间进行制冷或停止制冷。

另外，本发明实施例所示的制冷设备，如冰箱的其它构成以及操作对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，在此不做详细描述。

参照图7，本发明的进一步实施例提出的用于上述制冷设备的控制方法，包括以下步骤：

步骤S701：推入低温抽屉。

步骤S702：保温盒盖自动下降闭合，并检测所述保温空间的当前温度，如果判断所述保温空间的当前温度高于所述第二预定温度则转至步骤S703。

步骤S703：电动风门打开，即控制吸热片电动风门打开。

步骤S704：对所述间室进行制冷且控制所述半导体制冷片进行制冷(半导体制冷片开始制冷，冷冻风道开始工作)。

步骤S705：当检测到所述保温空间的当前温度低于所述第三预定温度时，停止对所述间室进行制冷且关闭所述吸热片电动风门、以及控制所述半导体制冷片停止制冷(当温度传感器检测到保温空间当前温度低于第三预定温度时，电动风门关闭，制冷片停止制冷，冷冻风道关闭)。

步骤S706：当温度传感器检测到保温空间当前温度高于第二预定温度时，重复步骤S703。

可以理解的是，上述步骤S701可以省略。

在本发明的一个实施例中，第二预定温度可以为-40℃，第三预定温度可以为-45℃。

根据本发明实施例的用于上述制冷设备的控制方法能够及时调整制冷设备保温空间的温度，使保温空间的温度一直处于可控的低温范围内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种用于制冷设备的制冷装置，其特征在于，包括：

半导体制冷片；

散热单元，所述散热单元与所述半导体制冷片的热端相连用于在所述半导体制冷片的热端的温度高于第一预定温度时对所述半导体制冷片的热端进行冷却；和

吸热片，所述吸热片与所述半导体制冷片的冷端相连以通过所述半导体制冷片的冷端对所述吸热片所在的环境进行制冷。

2.根据权利要求1所述的用于制冷设备的制冷装置，其特征在于，还包括：

控制器，所述控制器与所述半导体制冷片相连用于在所述吸热片所在的环境的温度高于第二预定温度时控制所述半导体制冷片进行制冷，且在所述吸热片所在的环境的温度低于第三预定温度时控制所述半导体制冷片停止制冷，其中，所述第二预定温度高于所述第三预定温度。

3.根据权利要求1或2所述的用于制冷设备的制冷装置，其特征在于，所述散热单元为热管散热器，所述热管散热器包括热管和对所述热管进行冷却的热管散热片，所述热管内装有温度高于所述第一预定温度时产生相变的液体。

4.根据权利要求1-3任一项所述的用于制冷设备的制冷装置，其特征在于，所述吸热片为吸热制冷蒸发片，所述吸热制冷蒸发片通过热交换的方式对其所在的环境进行制冷。

5.一种制冷设备，其特征在于，包括：

箱体，所述箱体内限定有间室；

门体，所述门体安装在所述箱体上用于开闭所述间室；

如权利要求1-4任一项所述的制冷装置；以及

设置在所述间室内的保温盒，所述保温盒具有中空的保温空间且在所述保温盒上设有与所述制冷装置的吸热片相适配的第一开口以容纳所述吸热片，所述吸热片通过所述第一开口对所述保温空间进行制冷。

6.根据权利要求5所述的制冷设备，其特征在于，所述保温盒为低温抽屉。

7.根据权利要求6所述的制冷设备，其特征在于，所述低温抽屉包括：

安装在所述间室内的抽屉保温盖，所述抽屉保温盖具有所述第一开口；

保温抽屉盒，所述保温抽屉盒的上端具有第二开口，且当所述保温抽屉盒插入所述间室内后与所述抽屉保温盖限定出所述保温空间；

关闭盒组件，所述关闭盒组件安装在所述抽屉保温盖上用于在所述保温抽屉盒插入到所述间室内预定位置时控制所述抽屉保温盖完全封闭所述保温抽屉盒的第二开口；

其中，所述抽屉保温盖和所述保温抽屉盒设有保温层。

8.根据权利要求7所述的制冷设备，其特征在于，还包括：

与所述控制器相连的吸热片电动风门，所述吸热片电动风门用于开闭所述第一开口，且在所述控制器控制所述半导体制冷片进行制冷时控制所述吸热片电动风门打开，在所述控制器控制所述半导体制冷片停止制冷时控制所述吸热片电动风门关闭。

9.根据权利要求7所述的制冷设备，其特征在于，还包括：

与所述控制器相连的温度传感器，所述温度传感器设置在所述抽屉保温盖的下表面上或设置在所述保温抽屉盒的内壁上用于检测所述保温空间的当前温度。

10.一种用于如权利要求5-9任一项所述制冷设备的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测所述保温空间的当前温度；

如果判断所述保温空间的当前温度高于所述第二预定温度，则控制所述吸热片电动风门打开；以及

对所述间室进行制冷且控制所述半导体制冷片进行制冷直至检测到所述保温空间的当前温度低于所述第三预定温度时，停止对所述间室进行制冷且关闭所述吸热片电动风门、以及控制所述半导体制冷片停止制冷。

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