CN110081645A - 一种风冷冰箱及其工作方法 - Google Patents

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陈旭
张雅婷
霍林峰
丁宁
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玄博元
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Abstract

本发明涉及冰箱技术领域，尤其涉及一种风冷冰箱及其工作方法，包括：风机、蓄热装置、引入风风门、引出风风门以及引入风风管，蓄热装置的一端与用于容纳压缩机的第二腔室连通，蓄热装置的另一端通过引入风风管与用于容纳蒸发器的第一腔室连通，引入风风管临近于蓄热装置的一端设有风机，引入风风管临近于蒸发器一端设有引入风风门，且引入风风门和引出风风门分别布置于第一腔室壁上。本发明将冰箱压缩机产生的热量储存起来，利用此部分热量进行化霜，减少除霜作业的耗电量，节能环保，提高冰箱的能量利用率；利用热空气强化对流的方式代替现有技术中电热丝主要通过热辐射和对流换热的方式，解决了蒸发器在除霜过程中上、下温差较大的问题。

Description

一种风冷冰箱及其工作方法
技术领域
本发明涉及冰箱技术领域，尤其涉及一种风冷冰箱及其工作方法。
背景技术
随着科学技术的发展，人类发明了电冰箱，传统冰箱的发明创造和应用在一定程度上满足了用户对延长食物保鲜时间的需求，但传统的风冷冰箱仍无法满足人类对美好生活的需要。水蒸气在低温环境下凝固成霜，为保证冰箱正常工作就需要对蒸发器表面除霜，传统风冷冰箱利用电热丝加热对蒸发器除霜，功率大多在200W，根据冰箱容量除霜周期为12h-24h。电热丝加热的除霜方式简单，效果不错，受到冰箱厂商的青睐，应用于市面上极大多数的冰箱。
但传统风冷冰箱化霜方式存在的主要问题如下：
(1)电热丝属于大功率器件，这种除霜方式耗电量大，不利于节能环保。
(2)电热丝产生的热量主要通过辐射和对流换热的方式传递给霜层，因其被布置在蒸发器下方，使得大部分辐射热量被底部霜层吸收，蒸发器上下温差大，除霜效果差。
(3)化霜是一个相变过程，霜变为水后使蒸发器表面具有较大粘性，冰箱内的食物残渣，灰尘随风被带到蒸发器所在空间并附着到蒸发器表面，多次循环后蒸发器表面越来越脏，易滋生细菌。风经过蒸发器变冷后又被送回到冷藏室和冷冻室中，这对用户的身体健康带来威胁，这一问题传统冰箱尚未解决。
发明内容
本发明实施例提供一种风冷冰箱及其工作方法，用以解决现有技术化霜方式存在的耗电量大和除霜效果差的问题。
本发明实施例提供一种风冷冰箱，包括：风机、蓄热装置、引入风风门、引出风风门以及引入风风管，所述蓄热装置的一端与用于容纳压缩机的第二腔室连通，所述蓄热装置的另一端通过所述引入风风管与用于容纳蒸发器的第一腔室连通，所述引入风风管临近于所述蓄热装置的一端设有风机，所述引入风风管临近于所述蒸发器一端设有引入风风门，且所述引入风风门和所述引出风风门分别布置于所述第一腔室壁上。
其中，所述蓄热装置包括蓄热材料和换热装置，所述蓄热材料包裹于所述压缩机的外侧，所述换热装置内填充有换热介质，所述换热装置一端与所述蓄热材料接触换热，所述换热装置另一端与所述引入风风管内的空气接触换热。
其中，所述换热装置包括盘管和微通道换热器，所述微通道换热器安装于所述引入风风管的端口处，所述盘管的两端口部分别连接于所述微通道换热器，且所述盘管的中段环绕于所述蓄热材料接触换热。
其中，所述盘管的端口处还设有第一泵。
其中，还包括第二泵、储液箱和喷淋装置，所述储液箱设置于用于容纳所述压缩机和所述蓄热装置的第二腔室内，所述喷淋装置设置于所述第一腔室内且位于所述蒸发器的上方，所述储液箱通过第二泵与所述喷淋装置连接。
其中，还包括补液口、液位传感器和报警器，所述补液口设置于所述储液箱，所述液位传感器安装于所述储液箱内部，并与所述报警器电连接。
其中，还包括紫外线灯，所述蒸发器的表面涂有纳米二氧化钛涂层，所述紫外线灯位于所述蒸发器的上方。
本发明还公开一种如本发明的风冷冰箱的工作方法，包括：制冷模式和除霜模式，
所述制冷模式包括：压缩机运转产热，蓄热装置吸收压缩机产生的热量；蒸发器工作，并打开制冷进风风门和制冷出风风门，空气因蒸发器吸热降温并由制冷进风口进入冰箱储藏室，再由制冷出风口进入蒸发器，形成制冷循环；
所述除霜模式包括：关闭制冷进风风门、制冷出风风门、压缩机和蒸发器，并打开引入风风门、引出风风门和风机，蓄热装置吸收的热量与从第二腔室吹入引入风风管中的空气进行热交换，并通过风机从引入风风口鼓入到蒸发器中进行除霜，除霜完毕后，空气由引出风风口排出。
其中，还包括：除垢除菌模式，所述除垢除菌模式包括：在蒸发器的表面涂有纳米二氧化钛涂层，并利用紫外线灯对蒸发器进行照射，利用喷淋装置对蒸发器表面喷洒盐溶液。
本发明实施例提供的一种风冷冰箱及其工作方法，利用蓄热装置吸收冰箱压缩机工作时产生的热量，将此热量储存释放给引入风风管中的空气，利用风机驱动引入风风管中的空气，通入至蒸发器，进行除霜作业，可以通过引入风风门和引出风风门控制除霜作业的开始和停止。本发明将冰箱压缩机产生的热量储存起来，利用此部分热量进行化霜，减少除霜作业的耗电量，节能环保，提高冰箱的能量利用率；利用热空气强制对流的方式代替现有技术中电热丝主要通过热辐射和对流换热的方式，解决了蒸发器在除霜过程中上、下温差较大的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种风冷冰箱的结构示意图；
图2为图1的左视图；
图3为本发明蓄热装置的结构示意图。
1、储液箱；2、紫外线灯；3、引入风风门；4、引入风风口；5、喷淋装置；6、蒸发器；7、引入风风管；8、引出风风门；9、引出风风口；10、风机；11、水管；12、制冷进风口；13、制冷进风风门；14、制冷出风口；15、制冷出风风门；16、蓄热装置；17、微通道换热器；18、第一泵；19、压缩机；20、蓄热材料；21、盘管。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，本发明公开一种风冷冰箱，包括：风机10、蓄热装置16、引入风风门3、引出风风门8以及引入风风管7，所述蓄热装置16的一端与用于容纳压缩机19的第二腔室连通，所述蓄热装置16的另一端通过所述引入风风管7与用于容纳蒸发器6的第一腔室连通，所述引入风风管7 临近于所述蓄热装置16的一端设有风机10，所述引入风风管7临近于所述蒸发器6一端设有引入风风门3，且所述引入风风门3和所述引出风风门8 分别布置于所述第一腔室壁上。
具体地，本发明中蓄热装置16用于收集压缩机19工作时产生的热量，并将此热量释放给引入风风管7中的空气，风机10给引入风风管7中的空气提供驱动力，将其吹向蒸发器6，对其进行除霜作业。其中，引入风风门3和引出风风门8可以开启和关闭，控制除霜作业的开始和停止，当本风冷冰箱处于制冷模式时，引入风风门3、引出风风门8和风机10关闭，蓄热装置16吸收并储存压缩机19产生的热量；当本风冷冰箱处于除霜模式时，打开引入风风门3、引出风风门8和风机10，蓄热装置16将吸收的热量释放给引入风风管7中的空气，并通过风机10鼓入到第一腔室内，对蒸发器6进行化霜。
本发明实施例提供的一种风冷冰箱及其工作方法，利用蓄热装置吸收冰箱压缩机工作时产生的热量，将此热量储存释放给引入风风管中的空气，利用风机驱动引入风风管中的空气，通入至蒸发器，进行除霜作业。压缩机和蒸发器分别放置于不同腔体内，压缩机放置于第二腔室中，蒸发器放置于第一腔室中。引入风风门和引出风风门均设置于第一腔室的腔体壁上，可以通过引入风风门和引出风风门控制除霜作业的开始和停止。本发明将冰箱压缩机产生的热量储存起来，利用此部分热量进行化霜，减少除霜作业的耗电量，节能环保，提高冰箱的能量利用率；利用热空气强制对流的方式代替现有技术中电热丝主要通过热辐射和对流换热的方式，解决了蒸发器在除霜过程中上、下温差较大的问题。
其中，如图3所示，所述蓄热装置16包括蓄热材料20和换热装置，所述蓄热材料20包裹于所述压缩机19的外侧，所述换热装置内填充有换热介质，所述换热装置一端与所述蓄热材料20接触换热，所述换热装置另一端与所述引入风风管7内的空气接触换热。具体地，蓄热材料20用于储存压缩机产生的热量，采用传热系数较高的材料，蓄热材料20可以为石蜡。蓄热材料20中的热量可通过热交换的形式通过换热装置传递给引入风风管7内的空气，其中，换热装置内填充有换热介质，本实施例中采用的换热介质可以为乙二醇。
其中，所述换热装置包括盘管21和微通道换热器17，所述微通道换热器17安装于所述引入风风管7的端口处，所述盘管21的两端口部分别连接于所述微通道换热器17，且所述盘管21的中段环绕于所述蓄热材料20接触换热。本实施例中的微通道换热器17为翅管型换热器，换热装置内流动着温度较高的耐冻乙二醇溶液作为换热介质。利用盘管21增大与蓄热材料20的接触面积，采用微通道换热器，提高热传递效率，换热介质通过微通道换热器17将热量传递给引入风风管7内的空气。
其中，所述盘管21的端口处还设有第一泵18。本实施例中的第一泵18 为液泵，用于驱动换热装置中的换热介质，使其能够在盘管21和微通道换热器17中循环流动，提高换热效率。当本风冷冰箱制冷时，第一泵18关闭，蓄热材料20吸收并储热，当本风冷冰箱除霜时，第一泵18开启，换热介质循环流动，从蓄热材料20中吸收热量并释放给引入风风管7内的空气，提高换热和化霜效率。
其中，还包括第二泵、储液箱1和喷淋装置5，所述储液箱1设置于用于容纳所述压缩机19和所述蓄热装置16的第二腔室内，所述喷淋装置5设置于所述第一腔室内且位于所述蒸发器6的上方，所述储液箱1通过第二泵与所述喷淋装置5连接。具体地，储液箱1通过水管11与喷淋装置5连接，储液箱1内填充有盐溶液，且其放置于第二腔室内，被压缩机19散发的热量加热，通过第二泵驱动，从喷淋装置5中喷射到蒸发器6的表面，降低水的冰点，辅助化霜。本实施例中的盐溶液可以选用饱和的醋酸钙和醋酸镁的混合盐溶液(醋酸镁和醋酸钙的质量比为3.5:1)。储液箱1内表面的材质与盐溶液互不反应，报警器可采用蜂鸣器等。
其中，还包括补液口、液位传感器和报警器，所述补液口设置于所述储液箱1，所述液位传感器安装于所述储液箱1内部，并与所述报警器电连接。液位传感器可以监测储液箱1内盐溶液的液位高度，当低于预警值时，启动报警器通知工作人员从补液口中补充盐溶液。
其中，还包括紫外线灯2，所述蒸发器6的表面涂有纳米二氧化钛涂层，所述紫外线灯2位于所述蒸发器6的上方。具体地，紫外线灯2可以安装于喷淋装置5的下端。本实施例通过紫外线灯2照射纳米二氧化钛涂层对蒸发器进行除菌，本实施例中的紫外线灯2可采用低压汞灯。具体原理包括：纳米材料的表面效应、体积效应、量子效应和宏观效应使二氧化钛的纳米级材料产生出显著的效果。纳米二氧化钛(简称：TiO2)在紫外光照射下，能够自行分解出自由移动的带负电荷的电子(e-)和带正电荷的空穴(h+)。价带空穴(h+)使吸附H2O氧化，导带电子(e-)使空气的O2还原，其反应方程为：
TiO2→e-+h+
H2O+h+→OH-+H+
O2+e-→O2 -
TiO2产生的OH-能分布在TiO2层的表面，与其表面的水相接触，由于氢键的力学作用能使表面的OH-与H2O密切的接触而产生较强的亲水性。持续用紫外光照射，可使亲水性持续增强至超亲水性，超亲水性的纳米二氧化钛涂层使附着在其表面的水分形成水膜，渗入污垢与二氧化钛之间的界面，使污垢的附着力大幅降低，在受到水流冲击作用时，污垢就能自动从表面剥离下来。具有亲水性的表面可以使液体膜状凝结，液体更加容易滑落，同时也增强了换热，加快了热量的传递进而加快了除霜进程。本实施例利用羟基自由基(·OH)和H2O2等活性氧类物质进行除菌；纳米二氧化钛在低于385nm的紫外光照射下使水发生化学反应产生羟基自由基(·OH)和H2O2等活性氧类物质，羟基自由基(·OH)具有402.8MJ/mol的反应能，高于有机物中各类化学键能，因此能够氧化大多数有机污染物，最终生成CO2和H2O。通过氧化细菌体内的辅酶A，破坏细菌的细胞壁(膜)的渗透性和DNA结构，使电子传输中断等来发挥光催化细菌的作用，从而达到除去蒸发器表面所附着细菌的作用。本实施例通过对蒸发器表面喷涂一层纳米二氧化钛涂层，并用紫外线光照射蒸发器表面与风道，使其处于超亲水性与强氧化性。在制冷时，起到延缓结霜、提高传热系数，降低运行功耗的作用；在除霜时起到杀菌，加速化霜的作用。
本发明还公开一种风冷冰箱的工作方法，包括：制冷模式和除霜模式，
所述制冷模式包括：压缩机运转产热，蓄热装置吸收压缩机产生的热量；蒸发器工作，并打开制冷进风风门和制冷出风风门，空气由蒸发器产生降温并由制冷进风口进入冰箱储藏室，再由制冷出风口进入蒸发器，形成制冷循环；
所述除霜模式包括：关闭制冷进风风门、制冷出风风门、压缩机和蒸发器，并打开引入风风门、引出风风门和风机，蓄热装置吸收的热量与引入风风管中的空气进行热交换，并通过风机从引入风风口鼓入到蒸发器中进行除霜，除霜完毕后，空气由引出风风口排出。
具体的，制冷进风风门13安装于制冷进风口12，通过控制制冷进风风门13开启和关闭，可以控制蒸发器6中的冷空气是否进入冰箱的储藏室；同理制冷出风风门15安装于制冷出风口14，通过控制制冷出风风门15开启和关闭，可以控制冰箱的储藏室中的冷空气是否进入到蒸发器6中。一般地，制冷进风风门13和制冷出风风门15在制冷模式下时保持开启状态，使储藏室中的空气与蒸发器6中的空气实现循环。在除霜模式下，制冷进风风门13、制冷出风风门15和压缩机19均关闭，此时冰箱不产生冷量，蓄热装置16吸收的热量释放给引入风风管7中的空气，并通过风机10送入至第一腔室给蒸发器6进行除霜，最后第一腔室中的空气从引出风风口9排出。
其中，还包括：除垢除菌模式，所述除垢除菌模式包括：在蒸发器的表面涂有纳米二氧化钛涂层，并利用紫外线灯对蒸发器进行照射，以清除掉蒸发器翅片所附着的致病菌，喷淋装置对蒸发器表面喷洒盐溶液以清洗掉蒸发器表面附着的污垢。本发明利用Tio2在紫外线光的照射下氧化水产生羟基与过氧化氢等活性物质，清除蒸发器表面细菌和污垢。控制紫外线灯2周期性打开，对风道内进行杀菌。本实施例通过对蒸发器表面喷涂一层纳米二氧化钛涂层，并用紫外线光照射蒸发器表面与风道，使其处于超亲水性与强氧化性。在制冷时，起到延缓结霜、提高传热系数，降低运行功耗的作用；在除霜时起到杀菌，加速化霜的作用。
本发明实施例提供的一种风冷冰箱及其工作方法，利用蓄热装置吸收冰箱压缩机工作时产生的热量，将此热量储存释放给引入风风管中的空气，利用风机驱动引入风风管中的空气，通入至蒸发器，进行除霜作业，可以通过引入风风门、引出风风门和风机控制除霜作业的开始和停止。本发明将冰箱压缩机产生的热量储存起来，利用此部分热量进行化霜，减少除霜作业的耗电量，节能环保，提高冰箱的能量利用率；利用热空气强制对流的方式代替现有技术中电热丝主要通过热辐射和对流换热的方式，解决了蒸发器在除霜过程中上、下温差较大的问题；利用喷淋装置喷洒对蒸发器喷洒盐溶液，降低水的冰点，辅助化霜；利用紫外线灯照射蒸发器表面的纳米二氧化钛涂层，利用其强亲水性和强氧化性，进行除垢和除菌，保持冰箱内部的清洁。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种风冷冰箱，其特征在于，包括：风机、蓄热装置、引入风风门、引出风风门以及引入风风管，所述蓄热装置的一端与用于容纳压缩机的第二腔室连通，所述蓄热装置的另一端通过所述引入风风管与用于容纳蒸发器的第一腔室连通，所述引入风风管临近于所述蓄热装置的一端设有风机，所述引入风风管临近于所述蒸发器一端设有引入风风门，且所述引入风风门和所述引出风风门分别布置于所述第一腔室壁上。
2.根据权利要求1所述的风冷冰箱，其特征在于，所述蓄热装置包括蓄热材料和换热装置，所述蓄热材料包裹于所述压缩机的外侧，所述换热装置内填充有换热介质，所述换热装置一端与所述蓄热材料接触换热，所述换热装置另一端与所述引入风风管内的空气接触换热。
3.根据权利要求2所述的风冷冰箱，其特征在于，所述换热装置包括盘管和微通道换热器，所述微通道换热器安装于所述引入风风管的端口处，所述盘管的两端口部分别连接于所述微通道换热器，且所述盘管的中段环绕于所述蓄热材料接触换热。
4.根据权利要求3所述的风冷冰箱，其特征在于，所述盘管的端口处还设有第一泵。
5.根据权利要求1所述的风冷冰箱，其特征在于，还包括第二泵、储液箱和喷淋装置，所述储液箱设置于用于容纳所述压缩机和所述蓄热装置的第二腔室内，所述喷淋装置设置于所述第一腔室内且位于所述蒸发器的上方，所述储液箱通过第二泵与所述喷淋装置连接。
6.根据权利要求5所述的风冷冰箱，其特征在于，还包括补液口、液位传感器和报警器，所述补液口设置于所述储液箱，所述液位传感器安装于所述储液箱内部，并与所述报警器电连接。
7.根据权利要求1所述的风冷冰箱，其特征在于，还包括紫外线灯，所述蒸发器的表面涂有纳米二氧化钛涂层，所述紫外线灯位于所述蒸发器的上方。
8.一种如权利要求1-7中任意一项所述的风冷冰箱的工作方法，其特征在于，包括：制冷模式和除霜模式，
所述制冷模式包括：压缩机运转产热，蓄热装置吸收压缩机产生的热量；蒸发器工作，并打开制冷进风风门和制冷出风风门，空气因蒸发器吸热降温并由制冷进风口进入冰箱储藏室，再由制冷出风口进入蒸发器，形成制冷循环；
所述除霜模式包括：关闭制冷进风风门、制冷出风风门、压缩机和蒸发器，并打开引入风风门、引出风风门和风机，蓄热装置吸收的热量与从第二腔室吹入引入风风管中的空气进行热交换，并通过风机从引入风风口鼓入到蒸发器中进行除霜，除霜完毕后，空气由引出风风口排出。
9.根据权利要求8所述的风冷冰箱的工作方法，其特征在于，还包括：除垢除菌模式，所述除垢除菌模式包括：在蒸发器的表面涂有纳米二氧化钛涂层，并利用紫外线灯对蒸发器进行照射，利用喷淋装置对蒸发器表面喷洒盐溶液。
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