CN104329858B - 一种具有冷藏冷冻功能的混合制冷冰箱 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有冷藏冷冻功能的混合制冷冰箱。该混合制冷冰箱包括冷藏室、冷冻室以及具有蒸发器和第一风机的压缩式制冷系统，还包括半导体制冷片：配置成使其冷端为冷冻室提供冷量，而其热端由第一风机产生的、带有蒸发器冷量的气流散热。这种技术方案采用风冷的方式对热端进行降温，相对于现有技术，能提高热端的散热效率，从而提高冷端的制冷效果。

Description

一种具有冷藏冷冻功能的混合制冷冰箱

技术领域

本发明涉及制冷设备，特别是涉及一种能够高效制冷的具有冷藏冷冻功能的混合制冷冰箱。

背景技术

在现有技术的采用压缩式制冷系统和半导体制冷系统进行混合制冷的冰箱中（为便于描述，本申请中将此类冰箱称为混合制冷冰箱），半导体制冷片的热端或热端散热器通常被设置成与压缩式制冷系统的压缩机蒸发器直接接触。压缩机式蒸发器产生的冷量传导给半导体制冷片的热端，对其进行散热降温。这种对半导体制冷片的热端以接触传导的方式进行散热降温的方案的效率较低，使得半导体制冷片的冷端难以达到较低的制冷温度。

进一步地，在这种现有技术的散热降温方案中，由于半导体制冷片的热端与压缩机蒸发器之间的热连接为传热效率基本固定的接触传导方式，因而使得半导体制冷片热端的散热降温效果严重受限于压缩机蒸发器本身的工作情况。也就是说，在压缩机蒸发器停止工作时，半导体制冷片热端的散热降温效果将急剧恶化（此时也可认为随压缩机蒸发器工作的停止，该方案也完全停止了对半导体制冷片热端的强制散热）；而在压缩机蒸发器工作时，半导体制冷片热端与压缩机蒸发器之间也只能以传热效率基本固定的接触传导方式进行热交换，无法对半导体制冷片热端散热所需的冷量进行独立控制，很难对半导体制冷片的冷端进行精确控温。

此外，与传统压缩机冰箱类似，在现有技术的混合制冷冰箱中，一般也是在冰箱上部设置冷藏室，在冰箱下部设置冷冻室，且冷藏室与冷冻室之间由保温层隔开且各自具有相互独立的门体。这种布置形式未能充分考虑混合制冷冰箱中压缩式制冷系统和半导体制冷系统的工作特点，不便于压缩式制冷系统和半导体制冷系统有机结合以在总体上实现较高的能效比。

发明内容

本发明的一个目的旨在克服现有技术中采用压缩式制冷系统和半导体制冷系统混合制冷的冰箱的至少一个缺陷，提供一种可高效制冷的具有冷藏冷冻功能的冰箱。

本发明一个进一步的目的是要对半导体制冷片热端的散热降温进行相对于压缩机蒸发器产生的冷量较为独立的精确控制，使得半导体制冷片的热端温度可相对于压缩机蒸发器产生的冷量较为独立地维持在期望的温度范围，以实现对半导体制冷片冷端的精确控温。

本发明一个进一步的目的是要提供一种在结构布局上利于压缩式制冷系统和半导体制冷系统有机结合以在混合制冷冰箱总体上实现较高能效比的冰箱。

为了实现上述一个或多个目的，本发明提供了一种具有冷藏冷冻功能的混合制冷冰箱，包括冷藏室、冷冻室以及具有蒸发器和第一风机的压缩式制冷系统，还包括：半导体制冷片，配置成使其冷端为所述冷冻室提供冷量，而其热端由所述第一风机产生的、带有蒸发器冷量的气流散热。

可选地，所述混合制冷冰箱还包括：具有多个风口的风冷风道，配置成使得所述第一风机产生的、带有蒸发器冷量的气流经由所述风冷风道从所述多个风口中的部分或全部风口中吹出。

可选地，所述多个风口包括：冷藏风口，配置成使得来自所述风冷风道的部分或全部气流被吹送到所述冷藏室中；和散热风口，配置成使得来自所述风冷风道的部分气流被吹送到为所述半导体制冷片的热端散热而设置的散热风道中。

可选地，所述混合制冷冰箱还包括：风口开闭装置，设置在所述散热风口处，以开启和关闭所述散热风口。

可选地，所述混合制冷冰箱还包括：热端温度传感器，配置成感测所述半导体制冷片的热端温度；而且所述风口开闭装置被配置成根据所述热端温度来开启和关闭所述散热风口。

可选地，所述冷藏室和所述冷冻室布置在所述混合制冷冰箱的同一箱体空间中；所述冷冻室为抽屉式冷冻室，布置在所述箱体空间的下部；所述冷藏室为所述箱体空间中所述冷冻室上方的储物空间。

可选地，所述冷冻室的室壁具有保温层，以防止所述冷冻室的冷量传向所述冷藏室。

可选地，所述半导体制冷片设置在所述冷冻室的后侧室壁的保温层中，且冷端朝向所述冷冻室的内部冷冻空间，热端朝向所述散热风道。

可选地，在所述冷冻室的内部冷冻空间中设置有散冷翅片和第二风机，来自所述半导体制冷片冷端的冷量传递到所述散冷翅片后，由所述第二风机产生的气流传入所述内部冷冻空间中。

可选地，从所述风冷风道中吹入所述冷藏室和所述散热风道中的气流经由设置在所述箱体空间底部的回风风路返回到所述蒸发器，以循环传冷。

本发明的冰箱由于采用带有蒸发器冷量的气流对半导体制冷片的热端进行充分散热降温，因此能提高热端的散热效率，从而提高冷端的制冷效果。

进一步地，在本发明的冰箱中，设有用于对半导体制冷片的热端进行散热的冷气流通过的散热风口，并根据所述热端温度控制其开启和关闭，因此能够对半导体制冷片的热端温度进行精确控制，使得该热端温度维持在期望的温度范围，从而实现半导体制冷片的冷端的精确制冷。

进一步地，本发明的冷藏室和冷冻室布置在冰箱的同一箱体空间中，冷冻室布置在箱体空间的下部，结构紧凑，且布局上有利于压缩式制冷系统和半导体制冷系统有机结合以在混合制冷冰箱总体上实现较高能效比。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的具有冷藏冷冻功能的混合制冷冰箱的结构示意图；

图2是根据图1所示混合制冷冰箱的压缩式制冷系统的结构示意图；

图3是根据图2所示混合制冷冰箱的半导体制冷模块的结构示意图；

图4是根据图3所示半导体制冷模块与冷冻室的结构示意图。

附图中使用的附图标记如下：

100 混合制冷冰箱，

101 冷藏室，

102 冷冻室，

103 蒸发器，

104 第一风机，

105 半导体制冷片，

106 风冷风道，

107 散热风口，

108 冷藏风口，

109 散热风道，

110 箱体空间，

111 回风风路，

112 门体，

113 储物盒，

114 搁物架，

115 箱体，

116 半导体制冷模块，

200 压缩式制冷系统，

201 压缩机，

202 冷凝器，

203 毛细管，

301 隔热层，

302 散冷翅片，

303 第二风机，

304 热端散热铝块，

305 冷端，

306 热端，

401 保温层，

402 内部冷冻空间，

403 冷冻室抽屉盒体，

404 冷冻室抽屉盒盖。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的具有冷藏冷冻功能的混合制冷冰箱100的结构示意图。该混合制冷冰箱100一般性地可包括冷藏室101、冷冻室102以及具有蒸发器103和第一风机104的压缩式制冷系统200。压缩式制冷系统200的结构如图2所示，其可以包括压缩机201、冷凝器202、毛细管203、蒸发器103。冷媒在该系统中进行循环，使得蒸发器103吸收周围空气的热量，对流经其的空气进行制冷。该系统的具体工作过程为本领域普通技术人员所知悉，在此不作赘述。

在图1所示的实施例中，半导体制冷片105的冷端为冷冻室102提供冷量，被蒸发器103制冷后的空气在第一风机104的作用下，流经半导体制冷片105的热端对其进行散热。可以看出，这种技术方案采用风冷的方式对半导体制冷片105的热端进行降温，相对于现有技术，能提高半导体制冷片105的热端的散热效率。由于半导体制冷片105为应用温差电效应的温差制冷装置，这种方案也可以提高半导体制冷片105的冷端的制冷效果，从而实现对冰箱的高效制冷。另外，这种方案将半导体制冷系统与传统压缩机制冷系统有机结合，能够充分发挥两个系统的优势，实现较高的能效比。

在本发明的一个实施例中，混合制冷冰箱100还可包括具有多个风口的风冷风道106，第一风机104产生的、带有蒸发器103冷量的气流经由风冷风道106从多个风口中的部分或全部风口中吹出。如图1所示，多个风口可以包括散热风口107和冷藏风口108。散热风口107使得来自风冷风道106的部分气流被吹送到为半导体制冷片105的热端散热而设置的散热风道109中；冷藏风口108使得来自风冷风道106的部分或全部气流被吹送到冷藏室101中，对冷藏室101进行制冷，冷藏室101的温度一般维持在0-10℃之间。如图1所示，除去冷冻室102所在的部分外，使冷藏风口108尽量均匀分布，以使得箱体115的内部空间的温差维持在较小程度。如图1中的箭头所示，从风冷风道106中吹入冷藏室101和散热风道109中的气流，可经由设置在箱体空间110底部的回风风路111返回到蒸发器103，以循环传冷。

在本发明的一些实施例中，在散热风口107处可设有风口开闭装置（在图1中未示出），以开启和关闭散热风口107。在本发明的另一些实施例中，可以通过热端温度传感器（在图1中未示出）感测半导体制冷片105的热端温度；风口开闭装置可以根据该热端温度来开启和关闭散热风口107。具体地，在半导体制冷片105的热端温度过高时，风口开闭装置持续开启散热风口107，以降低热端温度；在半导体制冷片105的热端温度较低时，风口开闭装置关闭散热风口107，以提高该热端温度，直至温度回升到预设阈值，再开启散热风口107。

通过这种技术方案，在压缩式制冷系统停止工作或其他原因使得蒸发器103停止工作时，由于第一风机104的作用，循环流动的空气仍可带走半导体制冷片105的热端的热量，并且在该技术方案中可以根据热端的温度控制散热风口107的开闭，以决定是否向半导体制冷片105的热端提供带有蒸发器105冷量的气流，因此混合制冷冰箱100对半导体制冷片105的热端的散热降温进行了相对于压缩机蒸发器产生的冷量较为独立的精确控制。这样，可以使得该热端温度维持在一个期望的小幅波动的温度范围，从而实现半导体制冷片105的冷端的精确控温，使得冷冻室102的内部冷冻空间402的温度不至于波动过大，以免对冷冻室102内的贮存物造成不良影响。在冷藏室101中也可以采用类似的方法控制冷藏风口108的开闭，使得冷藏室101的温度维持在一个期望的温度范围。

在图1所示的实施例中，冷藏室101和冷冻室102可布置在混合制冷冰箱100的同一箱体空间110中；冷冻室102可为抽屉式冷冻室，布置在箱体空间110的下部；冷藏室101可为箱体空间110中冷冻室102上方的储物空间。箱体115可安装有可枢转的一体式的门体112。这种设计使得混合制冷冰箱100的结构紧凑，且其布局有利于压缩式制冷系统200和半导体制冷系统依据上述技术方案进行有机结合，以在混合制冷冰箱100总体上实现较高能效比。另外，门体112上可设置储物盒113。此处的冷藏室101可由用于放置欲冷藏物品的搁物架114隔成多个（在图1中为3个）间室。

以下结合图3、图4，对半导体制冷模块为冷冻室102制冷的过程进行说明。

图3是根据图2所示混合制冷冰箱100的半导体制冷模块的结构示意图。图4是根据图3所示半导体制冷模块与冷冻室102的结构示意图。在图3所示的实施例中，半导体制冷模块包括：半导体制冷片105，隔热层301，散冷翅片302，第二风机303，散热铝块304（该散热铝块304可以设有翅片）。在图4所示的实施例中，冷冻室室壁具体可包括冷冻室抽屉盒体403、冷冻室抽屉盒盖404。在本发明的另一个实施例中，冷冻室102的室壁具有保温层401，以防止冷冻室102的冷量传向冷藏室101。

结合图3、图4可知，该半导体制冷片105可设置在冷冻室102的后侧室壁的保温层401中。其冷端305可朝向冷冻室102的内部冷冻空间402，半导体制冷模块的散冷翅片302及第二风机303可位于冷冻室102的内部冷冻空间402；半导体制冷片105的冷端305的冷量传递给散冷翅片302后，由第二风机303产生的气流传入冷冻室102的内部冷冻空间402中。半导体制冷片105的热端306可朝向散热风道109，散热铝块304位于冷冻室102的外部；半导体制冷片105的热端306产生的热量传递给散热铝块304，散热铝块304被来自风冷风道106的部分气流经散热风口107进行风冷。

需要理解的是，半导体制冷片105的冷端305和热端306的温度差一般最高可到70℃，但由于其工作效率与温度差成反比，为了兼顾工作效率和制冷效果，一般将温度差保持在30℃左右。当压缩式制冷系统200工作时，蒸发器103表面的温度可以达到-20℃甚至更低（在匹配良好时可达到-30℃），而经第一风机104将带有蒸发器103冷量的气流吹至散热风口107时，散热风口107的温度一般比蒸发器103表面高约2-3℃。假定在散热风口107处的冷风的温度为-18℃，那么，给半导体制冷片105的热端306散热后，可以保持热端306的温度在10℃以下。假设半导体制冷片105按照冷端305和热端30630℃的温度差工作，那么此时冷端305的温度可以达到-20℃，经散冷翅片302及第二风机303传递到冷冻室102的内部冷冻空间402后，冷冻室102的温度可以达到-18℃，用于冷冻室102物品的冷冻储存。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改，例如适当改变蒸发器的安装位置。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (5)

1.一种具有冷藏冷冻功能的混合制冷冰箱，包括冷藏室、冷冻室以及具有蒸发器和第一风机的压缩式制冷系统，其特征在于还包括：

半导体制冷片，配置成使其冷端为所述冷冻室提供冷量，而其热端由所述第一风机产生的、带有蒸发器冷量的气流散热；其中

所述冷藏室和所述冷冻室布置在所述混合制冷冰箱的同一箱体空间中；

所述冷冻室为抽屉式冷冻室，布置在所述箱体空间的下部；

所述冷藏室为所述箱体空间中所述冷冻室上方的储物空间；

所述第一风机产生的、带有蒸发器冷量的部分气流沿所述半导体制冷片的热端向下流动、且不流经所述冷藏室和/或所述冷冻室直接返回到所述蒸发器，以循环传冷；

所述混合制冷冰箱还包括：

具有多个风口的风冷风道，配置成使得所述第一风机产生的、带有蒸发器冷量的气流经由所述风冷风道从所述多个风口中的部分或全部风口中吹出；

所述多个风口包括：

冷藏风口，配置成使得来自所述风冷风道的部分或全部气流被吹送到所述冷藏室中；和

散热风口，配置成使得来自所述风冷风道的部分气流被吹送到为所述半导体制冷片的热端散热而设置的散热风道中；

所述混合制冷冰箱还包括：

风口开闭装置，设置在所述散热风口处，以开启和关闭所述散热风口；和

热端温度传感器，配置成感测所述半导体制冷片的热端温度；而且

所述风口开闭装置被配置成根据所述热端温度来开启和关闭所述散热风口。

2.根据权利要求1所述的混合制冷冰箱，其特征在于，

所述冷冻室的室壁具有保温层，以防止所述冷冻室的冷量传向所述冷藏室。

3.根据权利要求2所述的混合制冷冰箱，其特征在于，

所述半导体制冷片设置在所述冷冻室的后侧室壁的保温层中，且冷端朝向所述冷冻室的内部冷冻空间，热端朝向所述散热风道。

4.根据权利要求3所述的混合制冷冰箱，其特征在于，

在所述冷冻室的内部冷冻空间中设置有散冷翅片和第二风机，来自所述半导体制冷片冷端的冷量传递到所述散冷翅片后，由所述第二风机产生的气流传入所述内部冷冻空间中。

5.根据权利要求4所述的混合制冷冰箱，其特征在于，

从所述风冷风道中吹入所述冷藏室和所述散热风道中的气流经由设置在所述箱体空间底部的回风风路返回到所述蒸发器，以循环传冷。