CN110671851B - 冰箱 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冰箱，该冰箱包括：内胆，其至少限定出一储物间室；半导体制冷组件，设置于内胆外侧，其具有冷端朝向储物间室的半导体制冷片；压缩制冷系统，通过制冷剂压缩循环使其蒸发部释放冷量；蓄冷块，其内部穿设有蒸发部的至少部分蒸发管；导冷管，从蓄冷块延伸至半导体制冷组件，用于将蓄冷块的冷量传递至半导体制冷组件；制冷管，与半导体制冷组件相连并贴靠设置于内胆的外侧，从而将导冷管传递的冷量和/或半导体制冷片产生的冷量传导至内胆，以向储物间室供冷。本发明的方案既可以满足精确控温的要求，又避免了环境温度导致半导体制冷片无法正常工作的问题。

Description

冰箱

技术领域

本发明涉及家用电器，特别是涉及一种冰箱。

背景技术

现有技术中的冰箱一般采用压缩制冷循环原理，对内部进行制冷，也即利用压缩机提高制冷剂蒸气的压力和温度，创造将制冷剂蒸气的热量向外界环境介质转移的条件，实现冷凝器与蒸发器之间的热量转移。压缩制冷循环的热效率高，但是由于压缩机不能频繁启停，导致制冷温度波动范围较大，现有冰箱的间室温度波动可能达到±3.5℃，对于使用变频技术的压缩机，其间室温度波动也在±1℃。然而随着用户的使用要求逐渐提高，对温度波动提出了更高的要求。

另一种冰箱的制冷原理为采用半导体电子制冷。半导体电子制冷又称热电制冷，或者温差电制冷，它是利用“帕尔帖效应”一种制冷方法。这类冰箱被称为半导体制冷冰箱，或者半导体冰箱，其向半导体制冷片通入直流电，在其两端分别形成热端和冷端。借助于自动变压变流控制技术，半导体制冷冰箱可将温差控制在±0.1℃以内。然而半导体制冷冰箱的制冷温度受到环境温度的影响(一般最多不能低于环境温度20度)，限于散热要求，也仅能适用于容积较小的环境。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种在较高环境温度下保持储物温度波动小的冰箱。

本发明一个进一步的目的是要冰箱的结构紧凑。

特别地，本发明提供了一种冰箱，该冰箱包括：

内胆，其至少限定出一储物间室；

半导体制冷组件，设置于内胆外侧，其具有冷端朝向储物间室的半导体制冷片；

压缩制冷系统，通过制冷剂压缩循环使其蒸发部释放冷量；

蓄冷块，其内部穿设有蒸发部的至少部分蒸发管；

导冷管，从蓄冷块延伸至半导体制冷组件，用于将蓄冷块的冷量传递至半导体制冷组件；

制冷管，与半导体制冷组件相连并贴靠设置于内胆的外侧，从而将导冷管传递的冷量和/或半导体制冷片产生的冷量传导至内胆，以向储物间室供冷。

可选地，半导体制冷组件包括设置于储物间室背部的中部的一个或多个制冷部，每个制冷部包括：传热基座，其一侧贴靠于储物间室背部，其相背于内胆的另一侧开设有用于安装半导体制冷片的安装腔。

可选地，制冷部为两个，在储物间室的背部纵向间隔设置，并且半导体制冷组件还包括：连接部，连接于两个制冷部的传热基座之间，用于在两个制冷部的传热基座之间进行热传导。

可选地，制冷管包括：

第一区段，从传热基座伸出并贴靠于内胆的背部向两侧延伸；以及

第二区段，从第一区段的末端弯折延伸至内胆侧壁，从而将冷量传导至储物间室的侧壁。

可选地，制冷管为微槽平板热管，并使其一面贴靠于内胆。

可选地，蓄冷块安装于储物间室顶部靠近背部边缘的位置，导冷管沿内胆的外侧弯折延伸至半导体制冷组件。

可选地，蓄冷块包括：叠放的第一蓄冷板以及第二蓄冷板，并且第一蓄冷板以及第二蓄冷板相对的面上开设有与导冷管端部以及蒸发管形状相符的凹槽，以供安装导冷管以及蒸发管。

可选地，导冷管为微槽平板热管，其两端分别伸入蓄冷块以及制冷部的传热基座。

可选地，上述冰箱还包括：环境温度检测装置，配置成测量冰箱周围的工作环境温度；间室内部温度检测装置，配置成测量储物间室的储物温度；并且

压缩制冷系统，配置成在工作环境温度高于设定阈值的情况下，在储物间室启动制冷时将制冷剂供向蒸发管，以对储物间室制冷，并在储物温度下降至预设的目标温度范围内后，停止向蒸发部供应制冷剂；半导体制冷片，配置成根据储物温度启停，以保证储物温度稳定。

可选地，压缩制冷系统还包括：电子膨胀阀，设置于蒸发部上游的制冷剂管路中，以调节供向蒸发管的制冷剂的流量。

本发明的冰箱，同时设置了压缩制冷系统以及半导体制冷组件，共同向同一储物间室供冷。在环境温度较低的情况下，优先采用半导体制冷组件进行制冷。在环境温度较高，无法满足半导体制冷片的工作条件时，利用压缩制冷系统将储物间室的温度制冷至预设的目标温度范围内，然后利用半导体制冷组件使储物间室的温度稳定，既可以满足精确控温的要求，又避免了环境温度导致半导体制冷片无法正常工作的问题。

进一步地，本发明的冰箱，为了解决同时布置压缩制冷系统以及半导体制冷组件导致的占用空间大的问题，通过导冷管将压缩制冷系统中蒸发管的冷量传递至半导体制冷组件，利用与半导体制冷组件连接的制冷管将导冷管传递的冷量和/或半导体制冷片产生的冷量传导至内胆，以向储物间室供冷。相比于设置两套冷量传导装置的方案，大大节省了制冷系统占用的空间。

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冰箱的外形示意图；

图2是根据本发明一个实施例的冰箱的内部结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的冰箱的另一角度的内部结构示意图；

图4是根据本发明另一实施例的冰箱的另一角度的内部结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例的冰箱的控制部件框图；

图6是根据本发明一个实施例的冰箱中蓄冷块的结构示意图；以及

图7是根据本发明一个实施例的冰箱的制冷原理图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的冰箱10的外形示意图。该冰箱10一般性地可以包括箱体120、门体110。在本发明实施例的描述中，涉及方位的描述以用户正常使用冰箱10的状态为准，例如指示方位的“前”指的是设置有冰箱10设置有门体110并朝向用户的一侧，“下”指冰箱10布置后朝向地面的方向。

箱体120内限定有至少一个前侧敞开的储物间室，可以为一个为多个，例如冰箱10可以为具有一个储物间室的单门冰箱。又例如冰箱10可以具有多个储物间室，按照功能可分为冷藏室、冷冻室、变温室等。储物间室的数量和功能可以根据预先的需求进行配置，在一些实施例中，冷藏室的保藏温度可为2～9℃，或者可为4～7℃；冷冻室的保藏温度可为-22～-14℃，或者可为-20～16℃。变温室可根据需求进行调整，以储存合适的食物，或者作为保鲜储藏室。

箱体120包括外壳(图中未示出)、内胆121、隔热层(图中未示出)等。门体110设置于箱体120的前侧，用于开闭储物间室。例如门体110可以通过铰接的方式设置箱体120前部的一侧，通过枢转的方式开闭储物间室，门体110的数量可以与储物间室的数量匹配，从而可以将储物间室逐一单独开启。

在本实施中，可以将储物间室中的一个作为混合制冷间室122(以下除特殊说明，储物间室均特指该混合制冷间室122)，同时设置压缩制冷系统440的蒸发管311以及半导体制冷组件450，根据环境温度选择相应的制冷方式，精确控制混合制冷间室122的温度。

图2是根据本发明一个实施例的冰箱10的内部结构示意图，以及图3是根据本发明一个实施例的冰箱10的另一角度的内部结构示意图，而图4是根据本发明另一实施例的冰箱10的另一角度的内部结构示意图。图5是根据本发明一个实施例的冰箱10的控制部件框图。为了示出内部结构，图2至图4中隐去了箱体120外壳、隔热层以及门体110。其中图3和图4分别示出了半导体制冷组件450设置一个制冷部220和两个制冷部220的情况。

内胆121，其至少限定出一储物间室。在仅具有一个储物间室时，该储物间室作为混合制冷间室122，在具有多个储物间室时，可选择其中一个作为混合制冷间室122。

半导体制冷组件450设置于该混合制冷间室122的内胆121外侧，其具有冷端朝向储物间室122的半导体制冷片222。半导体制冷组件450的安装位置可以选择在便于向内胆121释放冷量的位置，例如可以设置于混合制冷间室122的内胆121的后侧的中央。

压缩制冷系统440通过制冷剂压缩循环使其蒸发部310释放冷量。压缩制冷系统440一般具有四大部件，也即压缩机350、冷凝部320、节流装置和蒸发部310，由蒸发部310直接或间接地向储物间室122内提供冷量。其工作原理为：压缩机350作为制冷循环的动力，由电动机拖动而不停地旋转，抽出蒸发部310内蒸气，并通过压缩作用提高制冷剂蒸气的压力和温度，创造将制冷剂蒸气的热量向外界环境介质转移的条件，也即将低温低压制冷剂蒸气压缩至高温高压状态。

冷凝部320是一个热交换设备，利用环境冷却制冷剂，将来自压缩机350的高温高压制冷蒸气的热量带走，使高温高压制冷剂蒸气冷却、冷凝成高压常温的制冷剂液体。

高压常温的制冷剂液体通过节流元件，得到低温低压制冷剂，再送入蒸发部310内吸热蒸发。根据饱和压力与饱和温度的对应原理，降低制冷剂液体的压力，可以降低制冷剂液体的温度。

蒸发部310作为另一个热交换设备，节流后的低温低压制冷剂液体在其内蒸发(沸腾)变为蒸气，吸收周围热量，使周围温度下降，达到制冷的目的。

本实施例中的冰箱10，利用压缩制冷系统440中的部分或者全部蒸发部310对混合制冷间室122进行制冷。在冰箱10仅具有一个储物间室时，可以使用全部蒸发部310对该储物间室122进行制冷。在冰箱10具有多个储物间室的情况下，压缩制冷系统440可以具有多个蒸发部310，分别对多个储物间室进行制冷。其中一个蒸发部310用于对储物间室中的混合制冷间室122进行制冷。

以下主要以具有一个储物间室作为混合制冷间室122为例进行介绍。考虑到同时布置压缩制冷系统440和半导体制冷组件450，导致用于制冷的空间较大，因此本实施例的冰箱10还对结构进行了进一步改进，利用蓄冷块330、导冷管340、制冷管210等进行散热。

图6是根据本发明一个实施例的冰箱10中蓄冷块330的结构示意图。蓄冷块330包括：叠放的第一蓄冷板331以及第二蓄冷板332，并且第一蓄冷板331以及第二蓄冷板332相对的面上开设有与导冷管340端部以及蒸发管311形状相符的凹槽，以供安装导冷管340以及蒸发管311。蒸发管311可以在蓄冷块330内部蛇形弯折延伸。在一些实施例中，第一蓄冷板331以及第二蓄冷板332可以为铝板或者其他导热性良好的材料制成。

蓄冷块330内部穿设有蒸发部310的至少部分蒸发管311。例如在蓄冷块330内可以穿设有用于为储物间室121制冷的蒸发部310的全部或者大部分蒸发管311(如图4中所示)，又例如蒸发管311还可以一部分设置于蓄冷块330的外部(如图3中所示)，直接与内胆接触传冷。为了节省空间以及避免增设隔热部件，本实施例的冰箱可以优选使用将蒸发管311穿设于蓄冷块330内部的结构。

蓄冷块330至半导体制冷组件450之间设置有导冷管340。该导冷管340从蓄冷块330延伸至半导体制冷组件450，用于将蓄冷块330的冷量传递至半导体制冷组件450。导冷管340为微槽平板热管，其两端分别伸入蓄冷块330以及半导体制冷组件450中制冷部220的传热基座221。

微槽平板热管是一种利用微小空间内毛细驱动工质蒸发，冷凝相变来实现传热的高效传热器件，主要由密闭容器、毛细结构和工作介质组成，具有结构紧凑、导热性高、恒温性好等基本特性。

半导体制冷组件450向外伸出一根或多根制冷管210，利用制冷管210扩展向内胆121的传冷面积。

制冷管210与半导体制冷组件450相连并贴靠设置于内胆121的外侧，从而将导冷管340传递的冷量和/或半导体制冷片222产生的冷量传导至内胆121，以向储物间室122供冷。

半导体制冷组件450可以包括设置于储物间室122背部的中部的一个或多个制冷部220。每个制冷部220可以包括：传热基座221以及安装于传热基座221上的半导体制冷片222。传热基座221的一侧贴靠于储物间室122背部，其相背于内胆121的另一侧开设有用于安装半导体制冷片222的安装腔。

如图3所示，在设置一个制冷部220的情况下，制冷部220可以设置于储物间室122后背的中央。

如图4所示，在另一些实施例中，制冷部220也可以为两个或更多。多个制冷部220在储物间室122的背部纵向间隔设置。半导体制冷组件450利用连接部230连接于制冷部220的传热基座221之间，用于在两个制冷部220的传热基座221之间进行热传导。连接部230也可以为插入传热基座221的微槽平板热管。导冷部可以连接至制冷部220中的一个(例如靠上的一个)，然后利用连接部230进行热传导。

每个制冷部220具有向外延伸的一根或多根制冷管210。每根制冷管210可以包括：在内胆121背部的第一区段和位于内胆121侧壁的第二区段。其中第一区段从传热基座221伸出并贴靠于内胆121的背部向两侧延伸，以在内胆121背部进行制冷；第二区段从第一区段的末端弯折延伸至内胆121侧壁，从而将冷量传导至储物间室122的侧壁。一方面扩大了制冷面积，提高了热效率；另一方面也使得储物间室122温度平衡。

制冷管210也可以选用为微槽平板热管，并使其一面贴靠于内胆121，向内胆121传导冷量。

蓄冷块330可以安装于储物间室122顶部靠近背部边缘的位置，导冷管340沿内胆121的外侧弯折延伸至半导体制冷组件450。半导体制冷组件450布置两个制冷部220的情况下，导冷管340可以连接至靠上的一个制冷部220的传热基座221内。

冰箱10还可以设置有环境温度检测装置410、间室内部温度检测装置420、控制器430等。其中环境温度检测装置410用于配置成测量冰箱10周围的工作环境温度；间室内部温度检测装置420用于测量储物间室122的储物温度。控制器430根据环境温度检测装置410以及间室内部温度检测装置420的测量结果对压缩式制冷系统440和半导体制冷组件450进行制冷控制。

压缩制冷系统440可以在工作环境温度高于设定阈值的情况下，在储物间室122启动制冷时将制冷剂供向蒸发管311，以对储物间室122制冷，并在储物温度下降至预设的目标温度范围内后，停止向蒸发部310供应制冷剂。压缩制冷系统440可以利用电子膨胀阀作为节流元件，设置于蒸发部310上游的制冷剂管路中，以调节供向蒸发管311的制冷剂的流量以及通断。

半导体制冷片222可以根据储物温度启停，以保证储物温度稳定。当环境温度低时，半导体制冷片222允许单独开启，可不需压缩制冷系统440的辅助；而当环境温度高的时候，需要压缩机350制冷系统的辅助冷量传递，仍可实现0～5℃的冷藏温度区间，且可以保证精确控温的效果。

由于半导体制冷片222采用帕尔贴效应的热电制冷技术进行制冷，半导体制冷片222分为冷端和热端，冷端负责对储物间室122降温，热端需将产生的热量散发出去，热端温度越低则冷端的温度越低，因此半导体制冷片222受环境温度影响，环境温度越高，热端的热量散热越困难，使得热端温度升高，制冷量下降，导致采用半导体制冷的冷藏箱制冷量不足，在环境温度高时，制冷量达不到要求，无法将储物温度降到设定温度。

例如当储物间室122的设定温度设置为5℃时，当储物间室122需要启动制冷时，测量环境温度高于5℃，可以首先由压缩制冷系统440启动，使储物间室122的温度制冷至10℃左右，然后启动半导体制冷组件450，使储物间室122温度下降到5℃，并通过改变电流大小改变半导体制冷片222的制冷量，使得储物间室122温度稳定在5℃。

图7是根据本发明一个实施例的冰箱10的制冷原理图。混合制冷间室122的内胆121的背部和两侧由制冷管210接触传冷。蓄冷块330可以积攒压缩制冷系统440的冷量，并通过导冷管340从蓄冷块330延伸至半导体制冷组件450，用于将蓄冷块330的冷量传递至半导体制冷组件450，并利用制冷管210对间室122传冷。

当外部环境温度偏低，电子膨胀阀360关闭，使得制冷剂不通过蒸发管311；半导体制冷组件450可以独立将储物温度下拉到目标设定温度；当外部环境温度较高，半导体制冷组件450难以独立将储物温度下拉到目标设定温度的情况下，电子膨胀阀360打开，制冷剂进入蒸发管311，从而通过蓄冷块330、导冷管340、制冷管210将冷量输出到储物间室122辅助制冷。其中电子膨胀阀360还可以实现膨胀节流，根据储物温度的大小，精确控制电子膨胀阀360阀口开闭大小，控制输出冷量大小(在一些实施例中也可以电子膨胀阀360也可以替换为毛细管，但毛细管输出冷媒量为定量，无法进行调节)。

此外，如果冰箱10除了混合制冷间室122还包括其他间室，例如冷冻室。混合制冷间室的蒸发部310和冷冻室的蒸发部可以采用并联连接的方式。冷冻室仅利用压缩制冷系统440进行制冷，其设置有冷冻室蒸发器312、冷冻室节流元件313(例如毛细管)等，而混合制冷间室优先利用半导体制冷组件450进行制冷，仅在环境温度较高导致半导体制冷组件450无法单独制冷情况下，由压缩制冷系统440供应部分冷量，另外压缩制冷系统440中还可以设置有干燥过滤器322、电磁阀370、防凝露管321，干燥过滤器322用于对制冷剂进行干燥，电磁阀370用于分配进入蒸发管311以及冷冻室蒸发器312的制冷剂，防凝露管321设置在于门体110接触的箱体120部分上，以防止出现凝露。

本实施例的冰箱10，为了解决同时布置压缩制冷系统440以及半导体制冷组件450导致的占用空间大的问题，通过导冷管340将压缩制冷系统440中蒸发管311的冷量传递至半导体制冷组件450，利用与半导体制冷组件450连接的制冷管210将导冷管340传递的冷量和/或半导体制冷片222产生的冷量传导至内胆121，以向储物间室122供冷。相比于设置两套冷量传导装置的方案，大大节省了制冷系统占用的空间。

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。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 (9)

1.一种冰箱，包括：

内胆，其至少限定出一储物间室；

半导体制冷组件，设置于所述内胆外侧，其具有冷端朝向所述储物间室的半导体制冷片；

压缩制冷系统，通过制冷剂压缩循环使其蒸发部释放冷量；

蓄冷块，其内部穿设有所述蒸发部的至少部分蒸发管；

导冷管，从所述蓄冷块延伸至所述半导体制冷组件，用于将所述蓄冷块的冷量传递至所述半导体制冷组件；

制冷管，与所述半导体制冷组件相连并贴靠设置于所述内胆的外侧，从而将所述导冷管传递的冷量和/或所述半导体制冷片产生的冷量传导至所述内胆，以向所述储物间室供冷；

所述半导体制冷组件包括设置于所述储物间室背部的中部的一个或多个制冷部，每个所述制冷部包括：

传热基座，其一侧贴靠于所述储物间室背部，其相背于所述内胆的另一侧开设有用于安装所述半导体制冷片的安装腔。

2.根据权利要求1所述的冰箱，其中，

所述制冷部为两个，在所述储物间室的背部纵向间隔设置，并且所述半导体制冷组件还包括：

连接部，连接于两个所述制冷部的传热基座之间，用于在两个所述制冷部的传热基座之间进行热传导。

3.根据权利要求1所述的冰箱，其中，所述制冷管包括：

第一区段，从所述传热基座伸出并贴靠于所述内胆的背部向两侧延伸；以及

第二区段，从所述第一区段的末端弯折延伸至所述内胆侧壁，从而将冷量传导至所述储物间室的侧壁。

4.根据权利要求3所述的冰箱，其中，

所述制冷管为微槽平板热管，并使其一面贴靠于所述内胆。

5.根据权利要求1所述的冰箱，其中

所述蓄冷块安装于所述储物间室顶部靠近背部边缘的位置，所述导冷管沿所述内胆的外侧弯折延伸至所述半导体制冷组件。

6.根据权利要求5所述的冰箱，其中

所述蓄冷块包括：叠放的第一蓄冷板以及第二蓄冷板，并且所述第一蓄冷板以及所述第二蓄冷板相对的面上开设有与所述导冷管端部以及所述蒸发管形状相符的凹槽，以供安装所述导冷管以及所述蒸发管。

7.根据权利要求5所述的冰箱，其中

所述导冷管为微槽平板热管，其两端分别伸入所述蓄冷块以及所述制冷部的传热基座。

8.根据权利要求1所述的冰箱，还包括：

环境温度检测装置，配置成测量所述冰箱周围的工作环境温度；

间室内部温度检测装置，配置成测量所述储物间室的储物温度；并且

所述压缩制冷系统，配置成在所述工作环境温度高于设定阈值的情况下，在所述储物间室启动制冷时将制冷剂供向所述蒸发管，以对所述储物间室制冷，并在所述储物温度下降至预设的目标温度范围内后，停止向所述蒸发部供应制冷剂；

所述半导体制冷片，配置成根据所述储物温度启停，以保证所述储物温度稳定。

9.根据权利要求8所述的冰箱，其中所述压缩制冷系统还包括：

电子膨胀阀，设置于所述蒸发部上游的制冷剂管路中，以调节所述供向所述蒸发管的制冷剂的流量。

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