CN116255786A - 制冷装置及制冷设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开制冷装置及制冷设备，制冷装置包括：制冷件；导电件，与所述制冷件间隔设置；所述制冷件和所述导电件分别作为不同电极，以在所述导电件和所述制冷件之间形成电场，所述电场内形成离子风。通过在导电件和制冷件之间形成电场，并在电场达到一定场强后产生并加速带电粒子形成离子风，结霜后的水分子受到离子的碰撞作用，由于能量守恒，离子的动能转化为水分子的能量，从而将冰晶态水分子转化为气态水分子，制冷件表面冰霜的融化速度快，化霜效率高。并且，离子风直接作用于冻结的水分子，中间无能量耗散过程，所以化霜所用的功耗极低，节省能源。

Description

制冷装置及制冷设备

技术领域

本申请属于制冷技术领域，具体涉及制冷装置及制冷设备。

背景技术

制冷设备中的制冷件，例如蒸发器等在给周围空气降温的过程中，因为水分子的冰点较高，降温后容易于蒸发器表面凝结成霜。当前解决蒸发器结霜的方案通常为在蒸发器的底部附加加热铜管，每隔一段时间加热铜管，通过热传导融化蒸发器表面结霜。

然而铜管位于蒸发器下方，需要加热较长时间，才能使蒸发器顶部结霜完全融化，并且铜管加热后的热量通过空气传导为蒸发器表面结霜所吸收，能量利用率低，从而采用铜管加热的方式整体化霜效率低。

发明内容

本申请提供制冷装置及制冷设备，以解决现有技术中利用铜管加热的方式对制冷件的化霜效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：一种制冷装置，所述制冷装置包括：制冷件；导电件，与所述制冷件间隔设置；所述制冷件和所述导电件分别作为不同电极，以在所述导电件和所述制冷件之间形成电场，所述电场内形成离子风。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：一种制冷设备，包括上述的制冷装置。

本申请的有益效果是：通过在导电件和制冷件之间形成电场，并在电场达到一定场强后产生并加速带电粒子形成离子风，结霜后的水分子受到离子的碰撞作用，由于能量守恒，离子的动能转化为水分子的能量，从而将冰晶态水分子转化为气态水分子，制冷件表面冰霜的融化速度快，化霜效率高。并且，离子风直接作用于冻结的水分子，中间无能量耗散过程，所以化霜所用的功耗极低，节省能源。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，其中：

图1是本申请的制冷装置一实施例的制冷件和导电件的一排布结构示意图；

图2是本申请的制冷装置一实施例的电场化霜原理示意图；

图3是本申请的制冷装置一实施例的制冷件和导电件的一排布结构示意图；

图4是本申请的制冷装置一实施例的制冷件和导电件的又一排布结构示意图；

图5是本申请的制冷装置一实施例的制冷件和导电件的又一排布结构示意图；

图6是本申请的制冷装置一实施例的导电件的结构示意图；

图7是本申请的制冷装置一实施例的整体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1至图7，图1是本申请的制冷装置一实施例的制冷件和导电件的一排布结构示意图；图2是本申请的制冷装置一实施例的电场化霜原理示意图；图3是本申请的制冷装置一实施例的制冷件和导电件的一排布结构示意图；图4是本申请的制冷装置一实施例的制冷件和导电件的又一排布结构示意图；图5是本申请的制冷装置一实施例的制冷件和导电件的又一排布结构示意图；图6是本申请的制冷装置一实施例的导电件的结构示意图；图7是本申请的制冷装置一实施例的整体结构示意图。

本发明一实施例提供了一种制冷装置100，如图1所示，制冷装置100包括制冷件110和导电件130。其中，导电件130与制冷件110间隔设置。制冷件110和导电件130分别作为不同电极，以在导电件130和制冷件110之间形成电场。从而，如图2所示，导电件130和制冷件110之间形成电场达到一定强度后，使得空气中散存的带电粒子(如电子或离子)在强电场的作用下做加速运动，从而获得足够大的能量，以至于带电粒子和空气分子碰撞时能使空气分子离解成电子和离子。这些新的电子和离子又与其他空气分子相碰撞，又能产生新的带电粒子，这样就会产生大量的带电粒子。与电极电荷异号的带电粒子受电极电荷的吸引，飞向电极，使电极上的电荷被中和；与电极上电荷同号的带电粒子受到排斥而从电极附近飞开，并带动其他分子一起定向运动形成具有一定速度的离子风。由于该离子风不同于空气流动所形成的风，它主要是由高速运动的带电粒子组成，当这些高速运动的带电粒子打到制冷件110的冰霜表面时，其携带的能量便会被冰霜表面的水分子所吸收，进而提高了这些水分子的动能，使它们融化速度加快。同时，这些带电粒子沉积在冰霜的表面也会提高冰霜的导热速率，使其能更快的从周围环境中吸收热量，提高其融化速度。

本申请实施例中的制冷装置100通过在导电件130和制冷件110之间形成电场，并在电场达到一定场强后产生并加速带电粒子形成离子风，结霜后的水分子受到离子的碰撞作用，由于能量守恒，离子的动能转化为水分子的能量，从而将冰晶态水分子转化为气态水分子，制冷件110表面冰霜的融化速度快，化霜效率高。并且，离子风直接作用于冻结的水分子，中间无能量耗散过程，所以化霜所用的功耗极低，节省能源。

采用电场形成的离子风可以避免水分子在制冷件110表面受冷凝结成霜，减缓结霜速度；还可加快已结霜的制冷件110表面的化霜速度，整体提高化霜效率。

其中，导电件130包括导电板，导电板与制冷件110平行设置，从而平行设置的导电板与制冷件110之间形成电场，离子风可有效作用于制冷件110表面，将冰晶态水分子转化为气态水分子，提高制冷件110表面冰霜的融化速度。

在一些实施例中，导电件130在制冷件110上的垂直投影完全落在制冷件110上，从而导电件130与制冷件110间形成的离子风可完全作用于制冷件110表面，保证化霜效率。优选地，导电件130的形状和大小与制冷件110相对应设置，导电件130在制冷件110上的垂直投影可完全覆盖制冷件110结霜位置，从而导电件130与制冷件110之间形成的电场，可对制冷件110的所有结霜位置化霜，保证制冷件110的化霜效果。

为了在导电件130和制冷件110之间形成电场，同时保证安全性，制冷件110和导电件130中的一个接地作为正极，另一个连接于负电压作为负极。从而连接于负电压的一个电极中电子聚集，并在达到预定负高压后，电子向另一电极飞出，形成离子风。

在一些实施例中，导电件130包括一个导电板，导电板设置于制冷件110的一侧，导电板与制冷件110支架形成电场，对制冷件110进行化霜。在另一些实施例中，导电件130包括两个导电板，两个导电板分别设置于制冷件110的两侧，两个导电板与制冷件110之间分别形成电场，在制冷件110两侧分别对制冷件110进行化霜，有效对制冷件110进行化霜，提高制冷件110的化霜效率。

需要说明的是，导电板可以金属板或者金属网等可导电结构。

其中，制冷件110包括蒸发器，蒸发器优选为具有较多尖端的翅片蒸发器，当然蒸发器也可能为板管蒸发器等其他类型的蒸发器。制冷件110还可以为半导体制冷的冷端。

具体地，导电件130和制冷件110的排布至少具有如下几种方案：

第一种，如图1所示，导电件130包括一个导电板，导电板位于制冷件110的一侧，导电板的形状和大小与制冷件110相对应设置。制冷件110接负压为负极，导电板接地为正极，制冷件110与导电板之间形成静电场。此时，由于制冷件110接负压，为保证制冷装置100的正常安全运行，在制冷件110的进出管路端需做好绝缘，本申请中在制冷件110的进出管路的端部设置有绝缘件。具体地，可以在制冷件110的进出管路的端部设置一段绝缘管段，通过绝缘管段防止制冷件110接的电流传导入外部管路。

第二种，如图3所示，导电件130包括两个导电板，两个导电板位于制冷件110的两侧，导电板的形状和大小与制冷件110相对应设置。制冷件110接负压为负极，两个导电板共地为正极，制冷件110与两个导电板之间分别形成静电场。此时，由于制冷件110接负压，为保证制冷装置100的正常安全运行，在制冷件110的进出管路端需做好绝缘，本申请中在制冷件110的进出管路的端部设置有绝缘件。具体地，可以在制冷件110的进出管路的端部设置一段绝缘管段，通过绝缘管段防止制冷件110接的电流传导入外部管路。

第三种，如图4所示，导电件130包括一个导电板，导电板位于制冷件110的一侧，导电板的形状和大小与制冷件110相对应设置。制冷件110接地为正极，导电板接负压为负极，制冷件110与导电板之间形成静电场。

第四种，如图5所示，导电件130包括两个导电板，两个导电板位于制冷件110的两侧，导电板的形状和大小与制冷件110相对应设置。制冷件110接地为正极，导电板接负压为负极，制冷件110与导电板之间形成静电场。

可以理解的是，制冷装置100中形成有风道(例如制冷间室101内)，导电件130和制冷件110均设置于风道中。经过风道的湿热空气在接触制冷件110后，水蒸气遇冷液化粘附在制冷件110上，液化后的水珠进一步结霜结冰。而本申请中将制冷件110和导电件130设置于风道中，导电件130和制冷件110之间形成电场，并在电场达到一定场强后产生并加速带电粒子形成离子风。采用电场化霜的方法形成的离子风可以避免水分子在制冷件110表面受冷凝结成霜，减缓结霜速度；还可加快已结霜的制冷件110表面的化霜速度，还可以整体提高化霜效率。

进一步地，导电件130除了可以为金属板或者金属网等导电板结构，导电件130还可以形成于风道的风道壁上，导电件130为导电薄膜材料。

由于在风道的上风口至下风口方向上，空气中的水分逐渐凝结在制冷件110上，空气所含湿度逐渐降低，所以在风道的上风口至下风口方向上，制冷件110的结霜厚度逐渐降低。在一些实施例中，如图6所示，当制冷件110接地，导电件130连接于负电压时，制冷装置100包括至少两个导电件130，至少两个导电件130沿着风道中的风向排列设置，至少两个导电件130连接的电压不同。在在风道的上风口至下风口方向上，导电件130连接的电压逐渐降低，对应区域制冷件110的结霜厚度逐渐降低。用较高强度的电场对制冷件110结霜较厚区域化霜，提高其化霜效果；用较低强度的电场对制冷件110结霜较薄区域化霜，减少能耗，并且该区域还可以减少化霜频率。通过设置至少两个导电件130，每个导电件130单独接可调的电压，实现对制冷件110对应区域的时间可控、强度可控的化霜，提高化霜效率，降低化霜能耗。

需要说明的是，相邻两个导电件130之间需要做绝缘隔断。各个导电件130之间通过绝缘隔断拼接成一个整体。

在一些实施例中，如图7所示，制冷装置100还包括制冷间室101、和结霜化霜组件120。其中，制冷间室101为制冷件110所在的间室，制冷件110设置于制冷间室101中，用于与经过制冷间室101的空气换热。结霜化霜组件120设置于制冷间室101中，用于结霜以降低制冷间室101的湿度，或者化霜以降低制冷间室101的湿度。通过在制冷间室101中设置独立的结霜化霜组件120，当进入制冷间室101的空气湿度高，或者制冷件110化霜导致等原因导致经过制冷间室101的空气湿度高，需要降低空气湿度时，结霜化霜组件120结霜以降低空气湿度；当制冷件110结霜导致经过制冷间室101的空气湿度低，需要增加空气湿度时，结霜化霜组件120化霜以增加空气湿度。从而通过一个结霜化霜组件120，即可增加或降低空气湿度，完善制冷装置100的空气湿度调节功能。

在一实施例中，如图7所示，结霜化霜组件120和制冷件110沿制冷间室101内空气流动方向依次排列，即设置于制冷件110的上风口或下风口。从而结霜化霜组件120可以与经过制冷间室101的空气充分接触，并结霜或化霜，以降低或增加经过制冷间室101的空气湿度。当然，在其他实施例中，结霜化霜组件120和制冷件110还可以沿垂直于或其他相较于制冷间室101内空气流动方向的方向依次排列。具体地，结霜化霜组件120设置于制冷件110的上风口，外部空气进入制冷间室101后，优先与制冷件110接触，利于结霜化霜组件120与相对较高湿度的空气接触，便于结霜化霜组件120储存霜量；并且，结霜化霜组件120位于制冷件110的上风口，制冷件110的冷量、化霜湿气等均不易随气流方向对结霜化霜组件120造成影响，从而结霜化霜组件120更易独立控制，与制冷件110的状态无关，控制更方便精准。

如图7所示，结霜化霜组件120具有多种设计方式，在一实施例中，结霜化霜组件120包括至少两个电极121，通电的相邻电极121中间形成电场，两个电极121分别作为不同电极，电场内形成离子风。由于电极121设置于制冷间室101，电极121温度较低，外部气体进入制冷间室101后，在电极121表面凝结成霜，可以降低空气湿度；而当相邻电极121间的电场达到一定强度可对电极121表面化霜，增加空气湿度。通过调节电极121的通电电压，可以调节电极121的结霜速度和化霜速度，从而调节空气湿度。

首先介绍电场化霜的原理，当两个电极121之间形成电场达到一定强度后，使得空气中散存的带电粒子(如电子或离子)在强电场的作用下做加速运动，从而获得足够大的能量，以至于带电粒子和空气分子碰撞时能使空气分子离解成电子和离子。这些新的电子和离子又与其他空气分子相碰撞，又能产生新的带电粒子，这样就会产生大量的带电粒子。与电极电荷异号的带电粒子受电极电荷的吸引，飞向电极，使电极上的电荷被中和；与电极上电荷同号的带电粒子受到排斥而从电极附近飞开，并带动其他分子一起定向运动形成具有一定速度的离子风。由于该离子风不同于空气流动所形成的风，它主要是由高速运动的带电粒子组成，当这些高速运动的带电粒子打到电极121的冰霜表面时，其携带的能量便会被冰霜表面的水分子所吸收，进而提高了这些水分子的动能，使它们融化速度加快。同时，这些带电粒子沉积在冰霜的表面也会提高冰霜的导热速率，使其能更快的从周围环境中吸收热量，提高其融化速度。从而电极121表面的冰霜融化，增加空气湿度。

当结霜化霜组件120需要化霜时，打开或增加两个电极121之间的电场，使得结霜化霜组件120的化霜速度大于结霜化霜组件120的结霜速度，从而结霜化霜组件120化霜，增加空气湿度。

当结霜化霜组件120需要结霜时，断开或降低两个电极121之间的电场，使得结霜化霜组件120的结霜速度大于结霜化霜组件120的化霜速度，从而结霜化霜组件120结霜，降低空气湿度。

当空气湿度达到预设空气湿度时，还可以将电极121的电压设置为预设电压，或者按照预设工作间隔工作，使得结霜速度与化霜速度平衡，维持预设空气湿度。

进一步地，制冷装置100还包括湿度传感器140和控制件(图中未示出)，控制件分别与湿度传感器140和结霜化霜组件120耦接。湿度传感器140设置于制冷间室101的出风端，以感应制冷间室101的出风湿度，制冷间室101出风直接与外部进行热量和湿度交换，例如制冷装置100为冰箱，制冷间室101与冷藏室或冷冻室连通。通过将湿度传感器140设置于制冷间室101的出风端，可以直接感受制冷间室101的出风湿度，从而精准根据制冷间室101的出风湿度调节结霜化霜组件120的工作。具体地，响应于出风湿度大于预定湿度，控制件控制结霜化霜组件120结霜，响应于出风湿度小于预定湿度，控制件控制结霜化霜组件120化霜；响应于出风湿度等于预定湿度，控制件控制结霜化霜组件120维持预定工作状态，以平衡结霜速度和化霜速度，维持预定湿度。

结霜化霜组件120包括至少两个电极121时，当湿度传感器140检测当前湿度小于预定湿度时，控制件控制电极121增加差值电压，以使得化霜速度大于结霜速度，增加出风湿度；增加的差值电压可以根据当前湿度确定，当前湿度越低，差值电压越高，当然差值电压也可以为定值。当湿度传感器140检测当前湿度大于预定湿度时，控制件控制电极121减少差值电压，以使得化霜速度小于结霜速度，降低出风湿度；降低的差值电压可以根据当前湿度确定，当前湿度越高，差值电压越高，当然差值电压也可以为定值。当湿度传感器140检测当前湿度等于预定湿度时，控制电极121维持预定电压，电极121的化霜速度与结霜速度动态平衡；预定电压根据实际情况调试确定，与用户设定的预定湿度有关。

进一步地，若制冷装置100为冰箱，湿度传感器140可以在用户打开箱门在冷藏室或冷冻室增加或取出食材后，以及在制冷件110化霜后，检测制冷间室101的出风湿度。湿度传感器140还可以定时检测制冷间室101的出风湿度，此处不作限制。当然，制冷装置100还可以为空调等其他制冷装置。

在一些实施例中，电极121包括第一导电板，相邻第一导电板相对平行设置形成电场，相邻两个平行设置的第一导电板通电形成的离子风可有效作用于第一导电板表面，将冰晶态水分子转化为气态水分子，融化第一导电板表面冰霜。

为了不影响制冷间室101内空气流动，第一导电板长度方向沿空气流动方向设置，从而第一导电板在制冷间室101内可充分与空气接触，以结霜降低湿度或化霜增加湿度，且不影响空气流动。

需要说明的是，第一导电板可以金属板或者金属网等可导电结构。

进一步地，电极121除了可以为金属板或者金属网等导电板结构，电极121通过支撑件(图中未示出)固定于制冷间室101内，支撑件为分别与制冷间室101内壁和电极板121连接的支撑杆结构，支撑件优选为绝缘材料。当然，电极121还可以形成于制冷间室101的间室壁上，且电极121为导电薄膜材料。

通过电极121形成电场，通过调节电场电压，可以对结霜化霜组件120的结霜厚度，以及化霜时的化霜速度精准控制，进而实现空气湿度的精准调节。结霜化霜组件120的结霜和化霜过程独立可控，调节湿度的控制成本低，方法简单，调节效率高，可控性强。

需要说明的是，第二导电件130与电极121通过单独电压控制。

在其他实施例中，结霜化霜组件120包括加热件，加热件设置于制冷间室101中。由于加热件设置于制冷间室101，加热件温度较低，外部气体进入制冷间室101后，在加热件表面凝结成霜，可以降低空气湿度；而当加热件工作后，热量融化加热件表面冰霜，增加空气湿度。通过调节加热件的加热温度，可以调节加热件的结霜速度和化霜速度，从而调节空气湿度。

需要说明的是，加热件与现有技术中设置用于加热制冷件110的加热件不同。本申请的加热件加热用于融化加热件上的冰霜，以增加空气湿度。

在一些实施例中，例如制冷装置100初次使用即需加湿等特殊情况下，结霜化霜组件120上没有结霜，在需要增加空气湿度的情况下，结霜化霜组件120无法增加空气湿度。制冷装置100还包括加湿件(图中未示出)，加湿件与制冷间室101连通，在结霜化霜组件120无霜而无法加湿的情况下，加湿件对制冷间室101加湿，以辅助实现结霜化霜组件120的加湿作用。

具体地，加湿件包括容水槽和风扇，容水槽与制冷间室101连通，风扇设置于容水槽的一侧，以将容水槽内的水汽吹至制冷间室101中，提高制冷间室101的湿度。容水槽内的水可由用户添加。

进一步地，沿制冷间室101内空气流动方向，加湿件设置于结霜化霜组件120的上风口。加湿件的水汽进入制冷间室101后与结霜化霜组件120接触，当结霜化霜组件120温度较低时，部分水汽凝结在结霜化霜组件120上，供结霜化霜组件120用于调节湿度，加湿件的水汽还可以随气流由制冷间室101的出风端流出，提高制冷间室101的出风湿度。从而加湿件一方面可以为结霜化霜组件120提供霜量，另一方面还可以辅助加湿件增加制冷间室101的空气湿度。

除此之外，加湿件与制冷间室101的排水口连通，即制冷件110化霜产生的水可以通过排水口流入并存储于加湿件中，实现制冷间室101内水的循环利用。

其中，制冷件110包括蒸发器，蒸发器优选为具有较多尖端的翅片蒸发器，当然蒸发器也可能为板管蒸发器等其他类型的蒸发器。制冷件110还可以为半导体制冷的冷端。

本申请又一实施例提供一种制冷设备，包括上述任一实施例中的制冷装置100。制冷设备包括冰箱、空调或半导体制冷设备等。

本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种制冷装置，其特征在于，所述制冷装置包括：

制冷件；

导电件，与所述制冷件间隔设置；

所述制冷件和所述导电件分别作为不同电极，以在所述导电件和所述制冷件之间形成电场，所述电场内形成离子风。

2.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述导电件包括导电板，所述导电板与所述制冷件平行设置。

3.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述导电件在所述制冷件上的垂直投影，完全落在所述制冷件上。

4.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述制冷件和所述导电件中的一个接地，另一个连接于负电压。

5.根据权利要求4所述的制冷装置，其特征在于，所述制冷件连接于负电压，所述导电件接地；所述制冷件的进出管路的端部设置有绝缘件。

6.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述导电件包括一个导电板，所述导电板设置于所述制冷件的一侧；

或者，所述导电件包括两个导电板，所述两个导电板分别设置于所述制冷件的两侧。

7.根据权利要求6所述的制冷装置，其特征在于，所述导电板为金属板或金属网。

8.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述制冷装置中形成有风道，所述导电件和所述制冷件均设置于所述风道中。

9.根据权利要求8所述的制冷装置，其特征在于，所述导电件形成于所述风道的风道壁上。

10.根据权利要求8所述的制冷装置，其特征在于，所述制冷件接地，所述导电件连接于负电压，所述制冷装置包括至少两个所述导电件；所述至少两个导电件沿着风道中的风向排列设置，所述至少两个导电件连接的电压不同。

11.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述制冷件包括蒸发器。

12.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述蒸发器为翅片蒸发器。

13.一种制冷设备，其特征在于，包括权利要求1-12中任一所述的制冷装置。

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