冰箱及其除霜方法与流程

本发明涉及冷冻冷藏技术，特别是涉及一种冰箱及其除霜方法。

背景技术：

现有的冰箱(特别是风冷冰箱)运行一段时间后，蒸发器上会结霜。当结霜量达到一定程度时，需要停止冰箱的压缩机来对蒸发器进行除霜。目前的冰箱主要利用电加热丝对蒸发器进行加热除霜，由于受到压缩机停机和电加热丝发热这两个因素的影响，冰箱的储物间室内的温度会产生波动。并且，当压缩机再次启动对冰箱的储物间室进行制冷时需要的工作负荷变大。可见，现有技术中利用加热丝对蒸发器除霜不仅会增大冰箱的能耗，而且还会对储物间室内的食物保存不利。

为了解决上述技术问题，现有技术中通过在储物间室内放置蓄冷盒来降低储物间室在蒸发器除霜期间的温度波动。然而，蓄冷盒占用了冰箱的有效储物空间，且蓄冷盒中的蓄冷剂在蒸发器除霜后，仍需要压缩机提供冷量进行降温储冷，因此冰箱的总能耗并没有降低。

技术实现要素：

本发明第一方面的一个目的旨在克服现有技术的至少一个缺陷，提供一种冰箱，其通过半导体制冷组件的热端和冷端产生的热量和冷量分别对冰箱的蒸发器进行除霜、抑制储物间室的温度波动，从而不占用或不过多占用冰箱的储物空间、降低了冰箱除霜的总能耗。

本发明第一方面的另一个目的是提高半导体制冷组件的热端和冷端产生的热量和冷量的利用率。

本发明第一方面的又一个目的是提高半导体制冷组件的工作效率。

本发明第二方面的目的是提供一种冰箱的除霜方法。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种冰箱，包括：

箱体，其内限定有至少一个储物间室；

蒸发器，配置成与流经其的气体进行换热，以为所述至少一个储物间室提 供冷却气流；和

具有冷端和热端的半导体制冷组件，所述冷端与所述至少一个储物间室中的一个或多个储物间室热连接，以将所述冷端的冷量传递至所述一个或多个储物间室，所述热端与所述蒸发器热连接，以将所述热端的热量传递至所述蒸发器。

可选地，所述半导体制冷组件包括：

半导体制冷片，其具有电控变温的制冷表面和制热表面；

形成所述半导体制冷组件的冷端的导冷块，其与所述半导体制冷片的制冷表面热连接，以通过所述导冷块将所述制冷表面产生的冷量传递至所述一个或多个储物间室；和

形成所述半导体制冷组件的热端的散热器，其与所述半导体制冷片的制热表面热连接，以通过所述散热器将所述制热表面产生的热量传递至所述蒸发器。

可选地，所述箱体内还限定有至少一个蒸发器室，每个所述蒸发器室内均设置有所述蒸发器和至少部分所述半导体制冷组件。

可选地，所述至少一个储物间室包括冷冻间室，所述至少一个蒸发器室包括位于所述冷冻间室后面的一个蒸发器室，所述蒸发器室和所述冷冻间室通过隔板隔开。

可选地，所述导冷块设置于所述蒸发器室内，所述导冷块的背对所述制冷表面的端面贴设于所述隔板上，所述导冷块的侧面通过隔热部件与所述蒸发器室隔开。

可选地，所述导冷块位于所述冷冻间室内，以使所述导冷块背对所述制冷表面的端面和所述导冷块的侧面暴露于所述冷冻间室内。

可选地，所述至少一个储物间室包括多个储物间室，所述至少一个蒸发器室包括与所述多个储物间室一一对应连通的多个蒸发器室。

可选地，所述散热器具有多个朝向所述蒸发器延伸的散热翅片，以通过所述散热翅片将热量传递至所述蒸发器。

根据本发明的第二方面，本发明还提供一种冰箱的除霜方法，所述冰箱具有用于对其蒸发器进行除霜的除霜工作模式和用于向所述冰箱的储物间室提供冷却气流的制冷工作模式，所述除霜方法包括：

根据所述冰箱的工作状态参数生成用于指示对所述冰箱的蒸发器进行除霜的除霜信号，以使所述冰箱进入除霜工作模式；

启动所述冰箱的半导体制冷组件，使所述半导体制冷组件的冷端和热端分别产生相应的冷量和热量；和

将所述冷端的冷量传递至所述冰箱的一个或多个储物间室，以抑制所述一个或多个储物间室内的温度波动，且将所述热端的热量传递至所述蒸发器，以对所述蒸发器进行除霜操作。

可选地，所述冰箱的工作状态参数包括所述冰箱的压缩机自上一次除霜结束后持续运行的时长、所述蒸发器内的制冷工质的温度或所述冰箱的储物间室内的温度中的一种或多种。

可选地，所述除霜方法还包括：

当对所述蒸发器进行除霜的时间达到预定的时长时，使所述半导体制冷组件停止运行，以结束对所述蒸发器的除霜操作，并启动所述冰箱的压缩机，以使所述冰箱进入其制冷工作模式。

本发明的冰箱及其除霜方法中，由于冰箱具有半导体制冷组件，且半导体制冷组件的热端的热量可传递至冰箱的蒸发器，半导体制冷组件的冷端的冷量可传递至冰箱的储物间室，因此可利用热端的热量对蒸发器进行除霜、同时可利用冷端的冷量抑制储物间室在蒸发器除霜期间的温度波动。由于至少部分半导体制冷组件设置在冰箱的蒸发器室内，因此不会占用或不多占用冰箱的储物空间。半导体制冷组件冷端和热端的能量都能够有效地利用，可减小对蒸发器进行加热的加热丝的功率或省去加热丝，从而降低了冰箱除霜时的总能耗。

进一步地，本发明的冰箱及其除霜方法中，由于半导体制冷组件包括半导体制冷片、与半导体制冷片的制冷表面热连接的导冷块和与半导体制冷片的制热表面热连接的散热器，因此半导体制冷片的制冷表面产生的冷量能够通过导冷块传递至冰箱的储物间室，半导体制冷片的制热表面产生的热量能够通过散热器传递至蒸发器，以减少能量传递过程中的损失，提高半导体制冷组件的能量传递效率，进而提高半导体制冷组件的冷端和热端的能量的利用率。

进一步地，在本发明的冰箱及其除霜方法中，由于形成半导体制冷组件热端的散热器位于蒸发器室内，蒸发器室的温度相对较低，因此可提高散热器向蒸发器散热的效率，从而提高半导体制冷组件的工作效率。

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示意性结构图；

图2是根据本发明一个实施例的半导体制冷组件的示意性结构分解图；

图3是根据本发明一个实施例的冰箱的除霜方法的示意性流程图；

图4是根据本发明另一个实施例的冰箱的除霜方法的示意性流程图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的冰箱的示意性结构图，冰箱1包括箱体10、蒸发器20和具有冷端和热端的半导体制冷组件30。箱体10内限定有至少一个储物间室。蒸发器20配置成与流经其的气体进行换热，以为至少一个储物间室提供冷却气流。半导体制冷组件30的冷端与至少一个储物间室中的一个或多个储物间室热连接，以将该冷端的冷量传递至一个或多个储物间室，半导体制冷组件30的热端与蒸发器20热连接，以将该热端的热量传递至蒸发器20。

由于本发明的冰箱1具有半导体制冷组件30，且半导体制冷组件30的热端的热量可传递至冰箱1的蒸发器20，半导体制冷组件30的冷端的冷量可传递至冰箱1的储物间室，因此可利用热端的热量对蒸发器20进行除霜、同时可利用冷端的冷量抑制储物间室在蒸发器20除霜期间的温度波动。半导体制冷组件30冷端和热端的能量都能够有效地利用，可减小对蒸发器20进行加热的加热丝的功率或省去加热丝，从而降低了冰箱1除霜时的总能耗。也就是说，在本发明的一些实施例中，蒸发器20可不需要单独的加热丝对其进行除霜。

图2是根据本发明一个实施例的半导体制冷组件的示意性结构分解图。参见图1和图2，半导体制冷组件30可包括半导体制冷片31、形成半导体制冷组件30的冷端的导冷块32和形成半导体制冷组件30的热端的散热器33。

具体地，半导体制冷片31可包括一块N型半导体材料和一块P型半导体材料，该N型半导体材料和P型半导体材料联接成电偶对。当为半导体制冷片31通入直流电流后，就能产生能量的转移。电流由N型半导体材料流向P型半导体材料并吸收热量成为电偶对的冷端，该冷端即为半导体制冷片31的制冷表面31a；电流由P型半导体材料流向N型半导体材料并释放热量成为电偶对的热端，该热端即为半导体制冷片31的制热表面31b。该制热表面31b释放的热量等于制冷表面31a吸收的热量和通入半导体制冷片31的电能的总和， 制热表面31b释放的热量可全部用于对蒸发器20进行除霜，不会造成能量的浪费，且除霜的效果比单纯用加热器化霜更为节能。

导冷块32与半导体制冷片31的制冷表面31a热连接，以通过导冷块32将制冷表面31a产生的冷量传递至一个或多个储物间室。散热器33与半导体制冷片31的制热表面31b热连接，以通过散热器33将制热表面31b产生的热量传递至蒸发器20。由此，半导体制冷片31的制冷表面31a产生的冷量能够通过导冷块32传递至冰箱1的储物间室，半导体制冷片31的制热表面31b产生的热量能够通过散热器33传递至蒸发器20，从而减少了能量传递过程中的损失，提高了半导体制冷组件30的能量传递效率，进而提高了半导体制冷组件30的冷端和热端的能量的利用率。

在本发明的一些实施例中，箱体10内还限定有至少一个蒸发器室，每个蒸发器室均设置有蒸发器20和至少部分半导体制冷组件30。也就是说，每个蒸发器室均对应一个蒸发器和一个半导体制冷组件，该蒸发器位于蒸发器室内，该半导体制冷组件30的至少一部分位于蒸发器室内。

也就是说，在本发明的一些实施方式中，半导体制冷组件30可完全或全部地位于其对应的蒸发器室内。在本发明的另一些实施方式中，部分半导体制冷组件30位于其对应的蒸发器室内、其余部分半导体制冷组件30位于一个或多个储物间室内。例如半导体制冷组件30的热端可位于蒸发器室内，冷端可位于一个或多个储物间室内。由于至少部分半导体制冷组件30设置在冰箱1的蒸发器室内，因此不会占用或不多占用冰箱的储物空间。进一步地，蒸发器20可以为通常意义上的蒸发器或其他类型的换热装置。

进一步地，至少一个储物间室可包括冷冻间室12，至少一个蒸发器室包括位于冷冻间室12后面的一个蒸发器室11，蒸发器室11和冷冻间室12通过隔板13隔开。在本发明其他的实施方式中，至少一个储物间室还可包括冷藏间室，冷藏间室位于冷冻间室12的上面。也就是说，在冰箱正常使用时，冷冻间室12和蒸发器室11前后相邻设置，冷藏间室和冷冻间室12上下相邻设置。

在本发明的一些实施例中，在本发明的一些实施例中，半导体制冷组件30位于蒸发器室11内，且半导体制冷组件30的冷端朝向冰箱1的一个或多个储物间室，半导体制冷组件30的热端朝向蒸发器20。由此，可便于冷端的冷量传递至储物间室，抑制储物间室内的温度上升，也便于热端的热量传递至蒸发器20，从而对蒸发器20进行除霜。

具体地，导冷块32设置于蒸发器室11内、且导冷块32的背对半导体制 冷片31制冷表面31a的端面贴设于隔板13上，以使制冷表面31a通过导冷块32和隔板13与冷冻间室12热连接，从而将制冷表面31a产生的冷量依次通过导冷块32和隔板13传递至冷冻间室12。导冷块32的侧面通过隔热部件34与蒸发器室11隔开，以避免导冷块32的冷量散发至蒸发器室11内，影响对蒸发器20的除霜。导冷块32的侧面即为其除了朝向半导体制冷片31的端面和背对半导体制冷片31的端面之外的其他表面。形成半导体制冷组件热端的散热器33也位于蒸发器室11内，蒸发器室11的温度相对较低，因此可提高散热器33向蒸发器20散热的效率，从而提高半导体制冷组件30的工作效率。

为了使导冷块32上的冷量更加有效地传递至储物间室，在本发明其他实施方式中，导冷块32可位于冷冻间室12内，以使导冷块32背对制冷表面31a的端面和导冷块32的侧面暴露于冷冻间室12内，以减少冷量的传递路径，提高其传递效率，从而有效地抑制冷冻间室12在蒸发器20除霜期间的温度上升。

本领域技术人员应理解，在本发明其他的实施方式中，至少一个储物间室还可包括变温间室、制冰室等多个具有不同储物功能的储物间室。半导体制冷组件30的导冷块32可同时与其中的一个或多个储物间室热连接，以同时向该一个或多个储物间室提供冷量，抑制其在蒸发器20除霜期间的温度波动。

在本发明的另一些实施例中，至少一个储物间室可包括多个储物间室，至少一个蒸发器室可包括与多个储物间室一一对应连通的多个蒸发器室。也就是说，对于多储物间室的冰箱来说，每个储物间室均有一个蒸发器为其提供冷却气流，即每个储物间室均对应一个蒸发器室，蒸发器室内容纳有为对应的储物间室提供冷却气流的蒸发器。

本领域技术人员应理解，热量和冷量的传递原理是大致相同的，因此导冷块32和散热器33可均为导热性能良好的材料制成。导冷块32可呈块状、片状或其他形状，其安装面贴覆于制冷表面31a上，背对半导体制冷片31的端面，即背离安装面的端面朝向储物间室。散热器33可包括贴覆在制热表面31b上的散热板331和多个由散热板向蒸发器20延伸的散热翅片332，以通过散热翅片332将热量传递至蒸发器20。散热翅片332向蒸发器20传递热量的方式可以为热传导、热对流和热辐射中的一种或多种。

在本发明的一些实施例中，冰箱1还包括压缩机50和用于驱动气体循环流动的风机60。为了避免单独利用半导体制冷组件30对蒸发器20除霜不彻底或不均匀，冰箱1还包括用于为蒸发器20除霜的加热器40，以辅助半导体制冷组件30更加全面地去除蒸发器20上的凝霜。加热器40可设置在蒸发器20 的底部，以受控地辅助半导体制冷组件30对蒸发器20进行除霜。加热器40与位于蒸发器室11底部的凹槽14相对，以使除霜时产生的化霜水通过与凹槽14连通的排水管15流入位于箱体10底部的接水盒16中。接水盒16设置在压缩机50之上，在压缩机50工作运行时，通过其产生的热量将接水盒16中的水分蒸发掉。风机60设置于蒸发器室11内、且位于蒸发器20的下游，以驱动经蒸发器20冷却的气流流向至少一个储物间室。

冰箱1具有用于对其蒸发器20进行除霜的除霜工作模式和用于向冰箱1的储物间室提供冷却气流的制冷工作模式。在除霜工作模式下，冰箱1的制冷系统处于非工作状态，也就是说，冰箱1的压缩机、蒸发器等处于非工作状态。在制冷工作模式下，冰箱1的半导体制冷组件30处于非工作状态，也就是说，半导体制冷组件30的冷端仅在冰箱1的除霜模式下向储物间室内传递冷量，以避免储物间室内的温度在除霜过程中上升。

图3是根据本发明一个实施例的冰箱的除霜方法的示意性流程图。冰箱除霜方法包括：

根据冰箱1的工作状态参数生成用于指示对冰箱1的蒸发器20进行除霜的除霜信号，以使冰箱1进入除霜工作模式；

启动冰箱1的半导体制冷组件30，使半导体制冷组件30的冷端和热端分别产生相应的冷量和热量；和

将冷端的冷量传递至冰箱1的一个或多个储物间室，以抑制一个或多个储物间室内的温度波动，且将热端的热量传递至蒸发器20，以对蒸发器20进行除霜操作。

进一步地，冰箱1的工作状态参数包括冰箱1的压缩机50自上一次除霜结束后持续运行的时长、蒸发器20内的制冷工质的温度或冰箱1的储物间室内的温度中的一种或多种。一般情况下，冰箱1具有一定的除霜周期，也就是说，当冰箱1的制冷工作模式运行预设的时长后，也即是压缩机50自上一次除霜结束后持续运行预设的时长后，冰箱1可自动进入除霜工作模式。这里提及的压缩机50持续运行预设的时长意指在冰箱的一个制冷工作周期内压缩机50运行的累计时长，该累计时长即为在一个制冷工作周期内，压缩机50多次启动运行的时长总和。在本发明另外的实施方式中，还可通过检测蒸发器20内的制冷工质的温度和/或冰箱1的储物间室内的温度来确定蒸发器20是否需要除霜，以选择性地生成除霜信号。在本发明又一些实施方式中，可结合压缩机50的运行时长范围、蒸发器20内的制冷工质的温度和冰箱1的储物间室内 的温度共同确定蒸发器20是否需要除霜，以选择性地生成除霜信号。也就是说，除霜信号可以为压缩机50自上一次除霜结束后持续运行的时长超过第一预设时长的时间超限信号、蒸发器20内的制冷工质的温度达到第一预设温度的温度超限信号或储物间室内的温度是否达到第二预设温度的温度超限信号中的一个或多个。

启动冰箱1的半导体制冷组件30的步骤可以为向半导体制冷组件30提供工作电压，例如通入直流电。

图4是根据本发明另一个实施例的冰箱的除霜方法的示意性流程图，在本发明的一些实施例中，除霜方法还包括：

当对蒸发器20进行除霜的时间达到预定的时长时，使半导体制冷组件30停止运行，以结束对蒸发器20的除霜操作，并启动冰箱1的压缩机50，以使冰箱1进入其制冷工作模式。当冰箱1的除霜工作模式进行预订的时长时，蒸发器20上的凝霜被去除，此时冰箱1停止向半导体制冷组件30提供工作电压，也就是停止向半导体制冷组件30供电，以使其停止运行。冰箱1进入制冷工作模式，压缩机50启动，以继续向储物间室提供冷却气流。

本领域技术人员应理解，上述的半导体制冷组件30热端产生的热量意指半导体制冷片31的制热表面31b产生并传递至导冷块32处的热量，上述的半导体制冷组件30冷端产生的冷量意指半导体制冷片31的制冷表面31a产生并传递至散热器33的冷量。

本领域技术人员应理解，本发明的冰箱1可为风冷冰箱。本发明所称的“冰箱”并不限定为一般意义上的具有冷藏间室和冷冻间室且用于存储食物的冰箱，还可以是其他具有冷藏和/或冷冻功能的装置，例如冰柜、酒柜、冷藏罐等。

本领域技术人员还应理解，在没有特别说明的情况下，本发明实施例中所称的“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“竖直”、“横向”等用于表示方位或位置关系的用语是以冰箱1在其正常使用状态下为基准而言的，这些用语仅是为了便于描述和理解本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的装置或不见必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

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。