一种应用超声波与超疏水材料耦合除霜的无霜冰箱及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种应用超声波与超疏水材料耦合除霜的无霜冰箱及其控制方法，具体涉及减少结霜量的材料、无霜冰箱自动除霜的控制规则及实现自动除霜的超声波系统。
【背景技术】
[0002]首先，无霜冰箱中利用导热式电加热器进行融霜时，因导热式电加热器嵌入翅片内且较大面积包裹蒸发器，热量主要通过翅片传导给霜层和蒸发器，其融霜迟滞率为61.4%。而辐射对流式电加热器主体处于蒸发器下方，其热量主要以辐射和热空气对流的方式传递给霜层，融霜迟滞率高达83.6 %，表明其除霜同步性较差，造成能量消耗。
[0003]其次，现有的无霜冰箱中，化霜恒温器或感温头均固定在蒸发器上方凹槽内。导致恒温器所感受的温度不是蒸发器的真实温度，而更接近于冷冻室内胆或泡层内部的温度，该温度总是滞后于蒸发器的温度变化。恒温器感受到的温度，总是低于蒸发器的温度，这样的结果导致冷冻室的热负荷增大，耗电量增加。
[0004]其次，而在无霜冰箱的制冷循环系统中，由于无霜冰箱的冷冻室容积一般只有40-70L，但翅片蒸发器、复杂风道送风系统大约要占去1L的容积，特别是翅片蒸发器的厚度占去了冷冻室相当多的深度，这样导致冷冻室不便存放体积较大的物品，严重影响了用户的实际使用。
[0005]再次，翅片蒸发器的成本较高，占制冷系统总成本的30%，相对提高了市场的售价，影响用户的消费支出。
[0006]同时，用户反映发现由于普通无霜冰箱的送风系统复杂、回路太多，造成风道的噪音较大，而该种噪音属于低音频谱，不仅较难降低，且给使用者缠绵的不适感。
[0007]申请号为200510093253.9，名称为“电冰箱”的发明专利，利用电加热器加热霜层，促使霜层融化;这类技术应用较广泛，可以起到除霜的效果，但是除霜过程会导致冰箱内温度升高，影响食品的储藏质量，而且除霜时冰箱内温度升高，除霜后再降低温度，浪费了电會K。
[0008]申请号为200510021442.5，名称为“电冰箱冷冻室除霜方法、步骤及其装置”的发明专利，利用微波能加热霜层使之融化;这种技术在除霜时，需要将冷冻物品取出，给用户添加了麻烦，影响食品储藏质量，浪费电能。
【发明内容】
[0009]针对目前无霜冰箱的行业现状和存在的问题，本发明提供了一种应用超声波与超疏水材料耦合除霜的无霜冰箱及其控制方法，本发明将表面化学、超声学和热力学的知识结合，采用超疏水处理结霜表面，同时采用超声波与电加热耦合的方式，实现不停机在线除霜，降低了温度波动的范围，保证冰箱稳定的运行环境，延长冰箱的使用寿命。
[0010]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0011]—种应用超声波与超疏水材料耦合除霜的无霜冰箱，包括主控制器、蒸发室、冷冻室、冷藏室、压缩机、排水装置、环境温度传感器和磁敏控制风门，
[0012]其中，冷藏室包括冷藏室风道、冷藏室回风风道和冷藏室温度传感器，冷藏室温度传感器安装在冷藏室内；冷冻室包括冷冻室风道、冷冻室回风口和冷冻室温度传感器，冷冻室温度传感器安装在冷冻室内；冷冻室风道与所述冷藏室风道相连，其连通处安装有所述磁敏控制风门；所述蒸发室位于冷冻室的后部，蒸发器和冷冻室用冷冻室风道隔开，蒸发室包括蒸发器、蒸发器温度传感器、风扇、电加热器和超声波振荡系统;超声波振荡系统位于蒸发器的两侧;风扇位于蒸发器的正上方，可带动流经蒸发室的冷风进入冷藏室或冷冻室；蒸发器温度传感器安装在蒸发器的上方，且和蒸发器的翅片接触；蒸发器的下方装设有电加热器;所述冷藏室回风风道从冷藏室连通至蒸发器的下方;所述主控制器分别连接超声波振荡系统、压缩机、电加热器、磁敏控制风门、风扇、环境温度传感器、冷冻室温度传感器、蒸发器温度传感器和冷藏室温度传感器，所述超声波振荡系统和电加热器为除霜装置;所述蒸发器、冷冻室风道、冷冻室回风口、冷藏室风道和冷藏室回风风道的表面均采用超疏水材料。
[0013]进一步地，所述超声波振荡系统包括超声波发生器以及通过连接电缆与超声波发生器输出端连接的超声波换能器单元;所述超声波换能器单元包括数个圆形陶瓷压电换能器，所述陶瓷压电换能器的个数为10-20个，陶瓷压电换能器为锆钛酸铅系压电陶瓷。
[0014]进一步地，所述电加热器为石英管、钢管或铝盘管;在所述冷冻室和冷藏室的夹缝处设置有冷冻室门开关和冷藏室门开关，用来检测冷冻室门和冷藏室门的开关状态。
[0015]进一步地，所述压缩机位于蒸发室的下方，压缩机与所述蒸发器相连通;所述排水装置包括排水管和储水装置，排水管位于所述压缩机的侧方，储水装置位于所述压缩机的下方。
[0016]一种应用超声波与超疏水材料耦合除霜的无霜冰箱的化霜控制方法，包括如下步骤:
[0017](I)待压缩机启动后，每隔Ato分钟分别一次蒸发器温度Te、冷冻室温度Tf和环境温度Tciut，同时读取磁敏控制风门的开闭状态；
[0018](2)若蒸发器温度Te低于特定温度TeQ，则按照公式(I)得到采集到的冷冻室温度与蒸发器温度的差值Ati，
[0019]Ati = Tf-Te (I)；
[0020](3)根据磁敏控制风门的开闭状态，分别计算出不同状态下冷冻室温度和蒸发器温度的临界温差At#P At3:
[0021](a)若磁敏控制风门开启，则按照公式(2)计算冷冻室温度和蒸发器温度的临界温差 Δ t2，
[0022]At2 = A*(25-Tout)+B (2)，
[0023]其中，A为温度系数，单位为I;B为温度值，单位为°〇；
[0024](b)若磁敏控制风门关闭，则根据公式(3)计算冷冻室温度和蒸发器温度的临界温差 Δ t3，
[0025]At3 = A*(25-Tout)+B+Atx (3)，
[0026]其中，Δtx为温度差值，单位为°〇；
[0027](4)判断Δ七与Δ ^或Δ t3是否满足公式(4)的要求:
[0028]AtOAt2或 AtOAt3 (4)，
[0029]若满足公式(4)的要求，则判断结果为真，记为“I”，表示需要化霜;否则记为“O”；
[0030](5)如果判断结果连续3次均为“I”，则进入化霜程序;如果判断结果连续三次不全为“I”，则重新进行上述步骤(2)到步骤(4)，直到出现判断结果连续3次三次均为“I”为止；
[0031](6)利用电加热器与超声波振荡系统耦合进行冰箱的化霜程序。
[0032]进一步地，若有冷藏室的门或冷冻室的门打开，则不进行步骤(I)，直至冷藏室的门和冷冻室的门全关闭后再延时进行步骤(I)的操作。
[0033]进一步地，所述化霜程序如下:首先通过超声波振荡系统发射超声波进行抑霜或除霜;如果霜不能完全去除，再采用电加热的方法来辅助除霜。采用电加热的方法之前，先使用冷藏室回风进行预热，当温度回升到-18°C时，再采用电加热进行化霜。
[0034]进一步地，所述Δ to为5?15分钟；所述Te。为-15?-25 °C;所述A为10/100?30/100，B为7?12°C，Atx为I?3°C。
[0035]本发明将表面化学、超声学和热力学的知识结合，采用超疏水处理结霜表面，同时采用超声波与电加热耦合的方式，实现不停机在线除霜，降低了温度波动的范围，保证冰箱稳定的运行环境，延长冰箱的使用寿命;具体的是，本发明的优点如下:
[0036](I)本发明采用超疏水材料，将其应用在风道系统送、回风口、蒸发器表面和制冷管路表面，降低凝结液滴和蒸发器表面的附着力，减慢霜层的