CN112229123B - 一种可调节密封强度的冰箱及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可调节密封强度的冰箱及其工作方法，该冰箱由冰箱本体、密封胶套、铁芯、线圈、绝缘胶套、永磁条、控制模块、微型电子调压模块、强制开门开关、弱密封开关、中密封开关、中强密封开关、强密封开关、自动密封开关和电源组成，由所述铁芯、线圈、绝缘胶套封装为一体的电磁条设置在永磁条正下方的气腔内，通过调节线圈内的电流大小来削弱永磁体磁力，起到调节冰箱密封力的作用；该冰箱包括密封强度自动调控和人工调控模式，自动模式下，冰箱密封强度根据用户日程作息时间变化，人工模式下，有强制开门、弱密封、中密封、中强密封、强密封五种模式供用户选择。本发明综合考虑易开门和密封强度，提供了密封强度可调的长效工作方法。

Description

一种可调节密封强度的冰箱及其工作方法
技术领域
本发明属于冰箱密封领域，具体涉及一种可调节密封强度的冰箱及其工作方法。
技术背景
冰箱承担着长期低温储存食品的任务，对密封强度有较高要求。但是，目前冰箱行业在优化密封强度的做法上具有一定矛盾性：一方面，为加强密封性能、减少热质交换，由于磁条为永磁体，磁力不可调，一般对门封结构、材质不断地改进；另一方面，由于门体最佳拉力为30～80N，若密封太严实，在降温过程中，内部湿空气温度降低，压强变小，使得内外压强差变大，根据Fa,in＝ΔP×S，门体面积较大，冰箱密封力将会超过人力操作范围。因此，整机企业通常在门体增设泄压通道，门封企业通常将门封胶条打孔，以达到方便开门的目的。以上泄压方式的具体设计也是基于经验或者实验试错得到的，泄压通道设置得过多、过大，内外部热质交换严重，势必会增大冰箱的能耗、加重凝露结霜现象以及对物品储藏品质造成影响，而太小又会造成开门困难。因此，针对行业共性技术难题，急需另辟蹊径，寻求不同的冰箱密封强度调节方法。
为此，现有公开资料中，提出了两种解决方案：方案一，公开号CN103557667A提出了一种电磁门封条，关门状态下完全依靠螺旋线圈通电来实现冰箱密封，需要开门时给预埋在橡胶磁条和箱框内的导线导通不同方向的电流；方案二，公开号CN206891001U提出了一种在磁条囊一侧的绕组囊内设置线圈绕组的门封条结构，关门状态下线圈绕组通电以加强密封强度，需要开门时则断电。前面两种方案在一定程度上可以实现冰箱开关门状态下的密封强度调节，但是也存在以下问题：
1)两种方案均未考虑冰箱突发电源断电工况下的密封保障，当外界断电时，方案一的电磁门封条完全失去大部分磁吸力、密封强度很小，方案二的线圈绕组失去磁力、密封强度降低一半，在冰箱断电箱体内部不制冷的情况下，大幅度降低密封强度，对食品的储藏极为不利；
2)方案一基本上依靠螺旋线圈通电来实现密封，冰箱长时间处于关门状态，也就意味着需要给螺旋线圈长时间通比较大强度的电流，容易引起磁条发热问题，高温不仅影响密封效果还存在一定的安全隐患；
3)方案二在靠近永磁条的右侧设置线圈绕组，距离太近，关门状态下线圈绕组通电产生磁力时，永磁条和线圈绕组的磁力会相互干涉，在非吸合方向也会相互吸引，将影响密封效果；
4)两个方案均未考虑线圈的绝缘情况，存在安全风险，且在关门状态下仅给出一种工作模式，不能实现密封强度可切换的功能。
发明内容
本发明的目的在于实现冰箱密封强度的动态调节，综合考虑全工况下的冰箱密封效果和开门难度，本发明提出一种可调节密封强度的冰箱及其工作方法，不同于以往采用电磁力加强密封的思路，该冰箱的密封结构采用电磁条抵消部分永磁条磁力的方法，不仅可以保证冰箱在断电工况维持高强度密封、更好地保障冷空气泄漏，还可以实现关门状态下的多工况密封强度调节及易开门。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种可调节密封强度的冰箱，包括冰箱本体101、磁力可调密封结构20和磁力调控系统30，所述磁力可调密封结构20由密封胶套201、铁芯202、线圈203、绝缘胶套204和永磁条205组成，所述磁力调控系统30由控制模块301、微型电子调压模块302、强制开门开关303、弱密封开关304、中密封开关305、中强密封开关306、强密封开关307、自动密封开关308和220V交流电源309组成；
以上部件的连接关系为：所述磁力可调密封结构20安装于冰箱本体101门体的内侧凹槽中，永磁条205串入于密封胶套201靠近冰箱本体101箱体一侧的磁条腔内，线圈203紧密缠绕在铁芯202外沿，在线圈203和铁芯202外侧封装一层绝缘胶套204，由铁芯202、线圈203和绝缘胶套204组成的电磁条串入密封胶套201靠近冰箱本体101门体一侧的磁条腔内；所述磁力调控系统30安装于冰箱本体101的顶板和右侧板，控制模块301的电源端口外接220V交流电源309，控制模块301的信号输入端口连接强制开门开关303、弱密封开关304、中密封开关305、中强密封开关306、强密封开关307、自动密封开关308，控制模块301的信号输出端口连接微型电子调压模块302的信号输入端口，微型电子调压模块302的电源端口外接220V交流电源309，微型电子调压模块302的直流电流输出端口与线圈203相连。
所述的一种可调节密封强度的冰箱，关门状态下，永磁条205与冰箱本体101的箱体吸合，产生朝向箱体、大小固定的内向磁力Fm,in，磁力设计为大磁力80N，由铁芯202、线圈203和绝缘胶套204组成的电磁条在线圈203未通电状态下不产生磁力，在线圈203通电状态下，所述电磁条将向永磁条205施加朝向门体的外向磁力Fm,out，外向磁力Fm,out方向与内向磁力Fm,in相反，外向磁力Fm,out的大小可根据线圈203通电电流大小来调节；即冰箱密封力为Fseal＝Fm,in+Fa,in-Fm,out，其中内向磁力Fm,in大小固定，内向压差力Fa,in与箱体内外温湿度差有关，外向磁力Fm,out大小与线圈203电流大小有关，通过控制线圈203电流大小调节外向磁力Fm,out大小，从而实现冰箱密封力Fseal和密封强度的调节；在冰箱断电内部无法制冷急需高强度密封的工况下，由于线圈断电，外向磁力Fm,out为零，冰箱密封力最大，确保维持内部冷空气不泄漏。
所述的一种可调节密封强度的冰箱，所述强制开门开关303、弱密封开关304、中密封开关305、中强密封开关306、强密封开关307、自动密封开关308采用自动复位按钮式开关或触摸感应式开关，控制模块301以最后被触发的开关信号为控制依据向微型电子调压模块302输出电流调节信号，若因误操作同时触发多个开关信号，磁力调控系统30将报错，而控制模块302则仍以上一次触发的开关信号作为控制依据。
所述的一种可调节密封强度的冰箱的工作方法，：所述磁力调控系统30包含密封强度自动调控和人工手动调控两种模式，触发自动密封开关308即进入自动调控模式，控制模块301将按照预设程序分时段自动控制线圈203电流大小，进而实现冰箱开门力和密封强度的自动调节；触发强制开门开关303、弱密封开关304、中密封开关305、中强密封开关306、强密封开关307中的任意一个，磁力调控系统30即进入人工手动调控模式，线圈203电流大小将按照控制模块301程序预设值进行设定，保持恒定的冰箱密封力和密封强度，通过人工手动触发不同的开关来获得不同的冰箱密封力和密封强度。
所述的一种可调节密封强度的冰箱的工作方法，所述密封强度自动调控模式，在控制模块301的程序中预设冰箱在不同工作时间段内的电磁力大小，冰箱本体101门体无需开启的时间段，如用户白天上班和夜晚睡觉的时间段，线圈203不通电，外向磁力Fm,out为零，冰箱密封力为Fopen＝80+Fa,in，大于80N，可起到强力密封的效果；冰箱本体101门体可能有人开启的时间段，如用户早餐、午餐、晚餐及宵夜时间段，线圈203通电使得外向磁力Fm,out保持50N，冰箱密封力为Fopen＝30+Fa,in，比30N稍大，既可实现基本的密封强度，又可以使得用户能够轻易开门；前述时间段的具体值根据用户的日程作息特点来确定，若在预设为无需开门的强力密封时间段而又需要开启冰箱门体，可手动触发强制开门开关303，开门后再触发自动密封开关308恢复至自动调控模式即可。
所述的一种可调节密封强度的冰箱的工作方法，所述密封强度人工手动调控模式下，触发强制开门开关303时，控制模块301和微型电子调压模块302调节线圈203电流大小使得外向磁力Fm,out为80N，冰箱密封力仅为Fopen＝Fa,in，密封强度极低，门体极易打开，当触发其它开关后无法开门时，应触发强制开门开关303以实现紧急开门功能。
所述的一种可调节密封强度的冰箱的工作方法，其特征在于：所述密封强度人工手动调控模式下，触发弱密封开关304时，控制模块301和微型电子调压模块302调节线圈(203)电流大小使得外向磁力Fm,out为50N，冰箱密封力为Fopen＝30+Fa,in，该密封强度适用于对冰箱有易开门要求和冰箱所处环境温湿度高的场合。
所述的一种可调节密封强度的冰箱的工作方法，所述密封强度人工手动调控模式下，触发中密封开关305时，控制模块301和微型电子调压模块302调节线圈203电流大小使得外向磁力Fm,out为35N，冰箱密封力为Fopen＝45+Fa,in，该密封强度适用于同时对冰箱易开门和密封有一定要求的场合。
所述的一种可调节密封强度的冰箱的工作方法，所述密封强度人工手动调控模式下，触发中强密封开关306时，控制模块301和微型电子调压模块302调节线圈203电流大小使得外向磁力Fm,out为20N，冰箱密封力为Fopen＝60+Fa,in，该密封强度适用于对冰箱易开门要求较低、却对密封要求较高的场合。
所述的一种可调节密封强度的冰箱的工作方法，所述密封强度人工手动调控模式下，触发强密封开关307时，线圈203不通电，冰箱密封力为Fopen＝80+Fa,in，该密封强度适用于对冰箱无易开门要求、希望实现强力密封的场合。
与现有技术相比，本发明具有以下明显优势：
1)在关门状态下，通过调节线圈电流大小，真正地实现了不同工况下冰箱密封强度的调节，适用于综合考虑密封强度和易开门程度的多个场合；
2)采用以电磁条磁力削弱永磁条磁力的方法，可保障冰箱断电工况下的密封强度，防止冷气泄漏；
3)采用控制线圈电流大小来削弱部分永磁条磁力的方法，密封力完全由大磁力的永磁条提供，电磁力仅起到抵消作用，无需给线圈长时间导通太大的电流，可有效防止线圈、铁芯的发热问题；
4)将电磁条和永磁条设置在不同水平线的气腔内，二者主要在吸合方向上有磁力干涉，在其它方向磁力干涉很小，降低无效干涉；
5)将线圈和铁芯封装在绝缘层内，可提高电气安全。
附图说明
图1是本发明可调节密封强度的冰箱的结构示意图。
图2是本发明可调节密封强度的冰箱的磁力可调密封结构示意图。
图3是图2中A处的放大图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚简明，以下结合附图及一种实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
如图1、图2和图3所示，本发明一种可调节密封强度的冰箱，包括冰箱本体101、磁力可调密封结构20和磁力调控系统30，所述磁力可调密封结构20主要由密封胶套201、铁芯202、线圈203、绝缘胶套204和永磁条205组成，所述磁力调控系统30主要由控制模块301、微型电子调压模块302、强制开门开关303、弱密封开关304、中密封开关305、中强密封开关306、强密封开关307、自动密封开关308和220V交流电源309。
密封胶套201在常规结构的基础上额外增加了一个磁条腔，该磁条腔设置在横梁上、原有磁条腔正下方，用于安装由铁芯202、线圈203、绝缘胶套204组成的电磁条，铁芯202可采用铁硅合金(硅钢片)或各类软磁铁氧体材料，具有一定的柔性，绝缘胶套204可采用无碱玻璃纤维材料，不仅绝缘，还耐高温、耐腐蚀，厚度应适中，封装好的电磁条应与磁条囊紧密接触。线圈203采用铜芯以单螺旋方式缠绕在铁芯202上，为了减小通电电流以防止发热，铜芯螺旋的螺距保持在5mm左右，尽量以多匝数、小电流方式产生一定的电磁吸力。
如图1所示的单门冰箱，线圈203与微型电子调压模块302间的导线应从门轴位置引出，且预埋在顶板的保温层内，微型电子调压模块302设置在顶板右沿中间的保温层中，顶部采用塑料盖螺栓紧固，起到保护、美观和检修作用。控制模块301与冰箱原主控制器融合在一起，作为冰箱主控制器的功能模块之一。在箱体右侧板上设置PCM板，并设计强制开门开关303、弱密封开关304、中密封开关305、中强密封开关306、强密封开关307和自动密封开关308的触屏感应按键，标明各个触屏按钮的功能，用户开关门时可以方便地选择。
当用户选择自动密封触屏按钮时，0:00-6:00、8:00-12:00、14:30-17:30及22:00-24:00四个时间段线圈203不通电，冰箱处于强密封工作模式；其余时间段线圈203通电，通电电流使外向磁力为50N，冰箱处于易开门、弱密封的工作模式。
当冰箱门体难以开门时，用户可选择强制开门触屏按钮，线圈203通电使得外向磁力为80N，冰箱处于极易开门的微弱密封工作模式；当用户对冰箱有易开门要求时，用户可选择弱密封触屏按钮，线圈203通电使得外向磁力为50N，冰箱处于易开门、弱密封工作模式；当用户希望冰箱比较容易开门、密封也要有一定强度时，可选择中密封触屏按钮，线圈203通电使得外向磁力为30N，冰箱处于较易开门、密封强度一般的工作模式；当用户希望冰箱可开门、密封强度较好时，可选择中强密封触屏按钮，线圈203通电使得外向磁力为20N，冰箱处于较难开门、密封强度较高的工作模式；用户希望冰箱密封强度很好时，可选择强密封触屏按钮，线圈203不通电，冰箱处于难开门、密封强度极高的模式，难开门并不意味着超过了人力操作极限，只是需要用较大力气才能把门打开。

Claims (9)

1.一种可调节密封强度的冰箱，其特征在于：包括冰箱本体(101)、磁力可调密封结构(20)和磁力调控系统(30)，所述磁力可调密封结构(20)由密封胶套(201)、铁芯(202)、线圈(203)、绝缘胶套(204)和永磁条(205)组成，所述磁力调控系统(30)由控制模块(301)、微型电子调压模块(302)、强制开门开关(303)、弱密封开关(304)、中密封开关(305)、中强密封开关(306)、强密封开关(307)、自动密封开关(308)和220V交流电源(309)组成；
以上部件的连接关系为：所述磁力可调密封结构(20)安装于冰箱本体(101)门体的内侧凹槽中，永磁条(205)串入于密封胶套(201)靠近冰箱本体(101)箱体一侧的磁条腔内，线圈(203)紧密缠绕在铁芯(202)外沿，在线圈(203)和铁芯(202)外侧封装一层绝缘胶套(204)，由铁芯(202)、线圈(203)和绝缘胶套(204)组成的电磁条串入密封胶套(201)靠近冰箱本体(101)门体一侧的磁条腔内；所述磁力调控系统(30)安装于冰箱本体(101)的顶板和右侧板，控制模块(301)的电源端口外接220V交流电源(309)，控制模块(301)的信号输入端口连接强制开门开关(303)、弱密封开关(304)、中密封开关(305)、中强密封开关(306)、强密封开关(307)、自动密封开关(308)，控制模块(301)的信号输出端口连接微型电子调压模块(302)的信号输入端口，微型电子调压模块(302)的电源端口外接220V交流电源(309)，微型电子调压模块(302)的直流电流输出端口与线圈(203)相连；
关门状态下，永磁条(205)与冰箱本体(101)的箱体吸合，产生朝向箱体、大小固定的内向磁力Fm,in，磁力设计为大磁力80N，由铁芯(202)、线圈(203)和绝缘胶套(204)组成的电磁条在线圈(203)未通电状态下不产生磁力，在线圈(203)通电状态下，所述电磁条将向永磁条(205)施加朝向门体的外向磁力Fm,out，外向磁力Fm,out方向与内向磁力Fm,in相反，外向磁力Fm,out的大小根据线圈(203)通电电流大小来调节；即冰箱密封力为Fseal＝Fm,in+Fa,in-Fm,out，其中内向磁力Fm,in大小固定，内向压差力Fa,in与箱体内外温湿度差有关，外向磁力Fm,out大小与线圈(203)电流大小有关，通过控制线圈(203)电流大小调节外向磁力Fm,out大小，从而实现冰箱密封力Fseal和密封强度的调节；在冰箱断电内部无法制冷急需高强度密封的工况下，由于线圈断电，外向磁力Fm,out为零，冰箱密封力最大，确保维持内部冷空气不泄漏。
2.根据权利要求1所述的一种可调节密封强度的冰箱，其特征在于：所述强制开门开关(303)、弱密封开关(304)、中密封开关(305)、中强密封开关(306)、强密封开关(307)、自动密封开关(308)采用自动复位按钮式开关或触摸感应式开关，控制模块(301)以最后被触发的开关信号为控制依据向微型电子调压模块(302)输出电流调节信号，若因误操作同时触发多个开关信号，磁力调控系统(30)将报错，而控制模块(302)则仍以上一次触发的开关信号作为控制依据。
3.权利要求1或2所述的一种可调节密封强度的冰箱的工作方法，其特征在于：所述磁力调控系统(30)包含密封强度自动调控和人工手动调控两种模式，触发自动密封开关(308)即进入自动调控模式，控制模块(301)将按照预设程序分时段自动控制线圈(203)电流大小，进而实现冰箱开门力和密封强度的自动调节；触发强制开门开关(303)、弱密封开关(304)、中密封开关(305)、中强密封开关(306)、强密封开关(307)中的任意一个，磁力调控系统(30)即进入人工手动调控模式，线圈(203)电流大小将按照控制模块(301)程序预设值进行设定，保持恒定的冰箱密封力和密封强度，通过人工手动触发不同的开关来获得不同的冰箱密封力和密封强度。
4.根据权利要求3所述的一种可调节密封强度的冰箱的工作方法，其特征在于：所述密封强度自动调控模式，在控制模块(301)的程序中预设冰箱在不同工作时间段内的电磁力大小，冰箱本体(101)门体无需开启的时间段，线圈(203)不通电，外向磁力Fm,out为零，冰箱密封力为Fseal＝80+Fa,in，大于80N，起到强力密封的效果；冰箱本体(101)门体可能有人开启的时间段，线圈(203)通电使得外向磁力Fm,out保持50N，冰箱密封力为Fseal＝30+Fa,in，比30N稍大，既能实现基本的密封强度，又使得用户能够轻易开门；前述时间段的具体值根据用户的日程作息特点来确定，若在预设为无需开门的强力密封时间段而又需要开启冰箱门体，则手动触发强制开门开关(303)，开门后再触发自动密封开关(308)恢复至自动调控模式。
5.根据权利要求3所述的一种可调节密封强度的冰箱的工作方法，其特征在于：所述密封强度人工手动调控模式下，触发强制开门开关(303)时，控制模块(301)和微型电子调压模块(302)调节线圈(203)电流大小使得外向磁力Fm,out为80N，冰箱密封力仅为Fseal＝Fa,in，密封强度极低，门体极易打开，当触发其它开关后无法开门时，应触发强制开门开关(303)以实现紧急开门功能。
6.根据权利要求3所述的一种可调节密封强度的冰箱的工作方法，其特征在于：所述密封强度人工手动调控模式下，触发弱密封开关(304)时，控制模块(301)和微型电子调压模块(302)调节线圈(203)电流大小使得外向磁力Fm,out为50N，冰箱密封力为Fseal＝30+Fa,in，该密封强度适用于对冰箱有易开门要求和冰箱所处环境温湿度高的场合。
7.根据权利要求3所述的一种可调节密封强度的冰箱的工作方法，其特征在于：所述密封强度人工手动调控模式下，触发中密封开关(305)时，控制模块(301)和微型电子调压模块(302)调节线圈(203)电流大小使得外向磁力Fm,out为35N，冰箱密封力为Fseal＝45+Fa,in，该密封强度适用于同时对冰箱易开门和密封有一定要求的场合。
8.根据权利要求3所述的一种可调节密封强度的冰箱的工作方法，其特征在于：所述密封强度人工手动调控模式下，触发中强密封开关(306)时，控制模块(301)和微型电子调压模块(302)调节线圈(203)电流大小使得外向磁力Fm,out为20N，冰箱密封力为Fseal＝60+Fa,in，该密封强度适用于对冰箱易开门要求较低、却对密封要求较高的场合。
9.根据权利要求3所述的一种可调节密封强度的冰箱的工作方法，其特征在于：所述密封强度人工手动调控模式下，触发强密封开关(307)时，线圈(203)不通电，冰箱密封力为Fseal＝80+Fa,in，该密封强度适用于对冰箱无易开门要求、希望实现强力密封的场合。
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