专利名称：热电除霜系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制冷系统的除霜器。
背景技术：
除霜系统在现有技术中是已知的。水基的材料，例如冷却蒸 汽，冰或者霜聚集在商品的冷冻部分上，例如在超市中的食物和饮料展 示情况。这是在现有技术中非常已知的问题，这样现在还会产生上升的 能源成本。用于本申请的目的，术语霜还包括水或者类似水的材料，雪 或者类似雪的材料，或者冷却水或者水蒸汽，或者当水汽在温度低于或 者处于凝固点时形成的细微冰晶的任何沉积(不考虑数量)。来自水蒸汽的霜通常聚集在蒸发器盘管上并且形成涂层。此 涂层对于制冷装置的总的致冷能力和效率来说是不利的，并且必须除去 以确保致冷器的正常运行。在商业的超市中，低温(10F-35F)的制冷系 统的除霜装置必须一天开动达到2小时，以通过加热它们除去霜和冰。 这会导致生产能力的损失和在此对食物不必要的加热，从而导致可能更 短的保存期限，或者甚至极端的情况下会变质。而且，这会导致杂乱的 工作情况，因为水会集中在拖把擦洗的地板上。在现有技术中已知的一种这样的除霜装置是电阻加热器。另 一个主要的除霜方法是将制冷系统的冷凝器单元喷射的热气带入蒸发 器盘管中。在现有技术中这些用于除霜的方法是有效的，但是，这两种 方法通常不仅会加热蒸发器盘管，而且会一定程度加热在冷冻隔间中的 食物或者产品。在温度方面的此细微的增加会对存储产品的保存期限产 生负面的影响。另外，额外的管道和管道设备需要将来自冷凝器的喷射 热气带入到诸如陈列架的制冷系统中。这会增加超市的安装成本。此外，热气除霜系统通常是独立的单元。在户外的冷凝器设 置为远离致冷器一定的距离。这种布置不是有利的。因为具有附加的管 道会损失占地面积，并且从远处的冷凝器泵送热气会消耗额外的能量。 因此，需要一种集成的除霜装置。现有技术的除霜装置的另一个缺点在于它们会致动以"接通"固定的时间量。因为超市的湿度会随着时间而不同，形成在蒸发器盘管 上的水或者霜的量以及形成率将随之改变。在一天中固定时段期间启动 除霜装置，有可能在最需要除霜时，除霜过程没有发生，因此必须进行 过量的除霜过程来避免不充分的霜和冰的去除。再次，随机的除霜会导 致温度稍微增大，其会对储存产品的保存期限产生负面的影响，并且在 最极端情况下导致变质。因此，在现有技术中存在对自动除霜装置的需 要。现有技术的除霜装置的又一个缺点是这些装置是非生产性的 并且导致能量损耗。通常，该除霜装置会产生大量的热量。 一旦除霜结 束，此热效应必须随后由制冷装置进行补偿。从除霜过程发生的此热量
去除会对冷凝器单元施加额外的负荷，其再次会导致低能量效率。此加 热和然后的冷却会导致更高能量成本。再次，通过加热产品，该热量会
导致进一步的损失，从而减少了保存期限。因此，在现有技术中存在对 于局部除霜的需要，该局部除霜不会将过量的热量延伸到任何其它制冷 部件，不会对任何食物隔间产生干涉。热电冷却/加热装置是基于珀尔帖 效应，当电流通过某些半导体材料时，其将热量从一个位置移动到另一 个。该热电模块利用直流电运行，其最优化以获得最佳的制冷系数 (COP )。在其最佳电流运行的热电装置的冷却COP在公式(1 )中给出。
二 rc [(i+zr"n/re〗
一 (t; -rc) [(i+z;)"2 +i〗 公式1
其中Z是品质因数，材料性能，TM是散热器和热源的平均温度，并且Tc 和Th是热源(冷端)和散热器(高电位侧)分別的温度。用于加热的COP 仅仅是冷却C0P加1。此给出为
^ — n re [(i+zrj"-rft/7:〗
(K)〖(i+W2+i〗 公式2
其总是大于l。用于热电模块的能量平衡给出为
6a=『,+a 公式3
其中Qh是产生的热能，We是电能输入，其等于产R(I-电流，R-热电模块 的电阻)，并且Q。是从直接环境中吸收的冷却能量。该加热COP与这些能 量术语相关，通过
A=|" 公式4
因此，为产生相同量的局部加热Qh，热电装置将消耗比传统的电阻 加热器更少的电能(l-l/①h)Qh。而且，由热电装置产生的净值总热效应 还是(l-l/①h)Qh,其小于由现有的电阻加热器产生的大约等于Qh的数量。 热电加热有利于使得过度加热最小化。因此，存在对于不会过度加热制冷隔间的致冷装置的冷却系 统和除霜系统的需要。还需要一种除霜系统，其是紧凑单元并且容易制 造和容易安装在已有或者新系统中。另外还需要一种除霜器，其自动地
检测霜，水蒸汽，水，雪的存在，并且自动地除霜或者除去其他材料用 于最佳运行和自动调制。进一步需要一种除霜器，其还提供冷却作用来 辅助该制冷装置。还需要这样一种除霜器，其可消除现有技术的一个或多个上 述缺点和缺陷。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种装置，其可对部件进行除霜
并且还可对隔间提供冷却。本发明的另一个目的在于提供一种装置，其形成具有内部和
外部的管，其中内部具有^f黄穿过的冷却剂以用于冷却冷却剂并且将冷却 剂传送到隔间，该管的外部同时对制冷部件进行除霜。本发明的又一个目的还在于提供一种装置，其用于对蒸发器 除霜，该装置不会过度地使制冷隔间变热。本发明的又一个目的在于一种除霜器，其自动地检测霜并且 响应该检测对该霜加热。
本发明的又一个目的在于提供一种除霜装置，其自动地或者 周期地对制冷部件除霜。本发明的进一步目的在于提供一种具有热电^^莫块的除霜器。
本发明的进一步目的在于提供一种具有多个热电模块的除霜器。本发明的进一步目的在于提供一种可与致冷装置成整体的除 霜器。本发明的进一步目的在于提供一种可改装到致冷装置的除霜器。本发明的进一步目的在于提供一种除霜器，其相对于致冷装 置不是独立的装置。本发明的这些和其它目的将通过本发明的制冷装置实现。该 致冷装置具有除霜器并且具有制冷隔间和蒸发器盘管，该蒸发器盘管具 有被处理的一定量的结晶水。该蒸发器盘管用于冷却制冷隔间。该装置 还具有热电模块，该热电模块还具有与半导体材料，其中当电流从电源 横穿过模块时，该热电模块基于珀尔帖效应从热电模块的第 一位置提供 加热并且从热电模块的第二位置提供冷却。从第 一位置的加热对蒸发器 盘管进行加热以对在其上的 一定量的结晶水除霜。从第二位置的冷却传 输到制冷隔间。
图1在已知的致冷装置的侧视图。图2是具有外壳的另 一个致冷装置的侧视图。图3是本发明的除霜器装置的侧视图。图4是在图l的致冷装置中的除霜器装置的侧视图。图5是本发明的除霜器的另 一个示例的实施例的另 一个侧一见图。图6是本发明的除霜器的另 一个实施例的又一个侧视图。
图6A示出了沿着图6的线5-5的橫剖面视图。
图6B示出了具有图6的散热片的除霜器的局部视图。
具体实施例方式
8
参见图1和2，示出的是现有技术的致冷装置，其具有冷却装 置10和外壳12。参见图l,该壳体12在其中具有多个搁板14,其用于储 存诸如乳，干酪，鸡蛋，食品，液体，固体，饮料和任何其它食品，产 品或者现在技术中已知的易腐坏(spoilable)物品的产品。参见图2，致冷装置具有在现有技术中已知的门16,灯18，排 风扇20和绝热体22。在图l和2中，致冷装置24优选具有风扇和冷凝器(未 示出)，它们连接到致冷装置和在其中具有蒸发器盘管26的冷却装置。 该蒸发器盘管26用于致冷装置24的蒸汽压縮循环并且具有膨胀致冷剂 的节流阀。 一旦膨胀，该致冷剂具有更低的沸点。为了开始沸腾，致冷 剂从环境中吸取热量以沸腾，/人而引起冷却，这在现有技术中是已知的。冷却装置10的一个方面在于蒸发器的冷却盘管或者蒸发器盘 管将聚集水蒸汽。该水蒸汽在空气中，其从如图1中所示的风扇28吹动 或者横向移动。此水蒸汽本身沉积在冷的蒸发器盘管26上并且产生霜或 者小型细微的结晶水。参见图3,本发明的除霜器30优选相对于现有技术中的电阻加 热器以出乎意料和优越的方式对现有技术中此已知问题进行补救。该除 霜器30具有连接到电源上的热电装置32。该热电装置32是固态装置并且 基于珀尔帖效应运行，并且在现有技术中是已知的。该热电装置32具有 与自由带电体移动相关的热传递，并且具有P型半导体材料和N型半导体 材料。 一旦电流横穿过热电装置32, —侧34将被加热并且另一侧36将变 得更冷，并且这在现有技术中是已知的。还参见图3，第一侧34释放热量并且与蒸发器盘管26接触。如 此，热电模块32加热并且因此对蒸发器盘管26除霜。同时地，第二侧36 吸取热量。该装置30还具有风扇28,以用于将风吹过第二侧36以将空气 中的热量通过第二侧36的表面传送到热电模块，于是将冷空气传送到隔 间。第二侧36优选具有带轮廓表面。该带轮廓表面允许空气接触热电模 块32并且提高热传递。该除霜器30还具有气流调节器38。该气流调节器38可从第一 位置移动到第二位置并且通过分离横穿过热电除霜器32的冷板36和横 穿过被除霜的蒸发器盘管的空气，优选确保了最佳的除霜效果。通过对 来自风扇28的空气流动进行调节，该气流调节器3 8保持了在隔间中的产 品的制冷。该除霜器30还具有传感器(未示出)。该传感器可以为现有技术中任何传感器，诸如光学传感器或者用于检测蒸发器盘管26或者其
他部件的状态的任何装置，然后响应于此来致动除霜器30。优选地，设 置该传感器接近蒸发器盘管26，在蒸发器盘管26上或者其中，以用于获 得在其上情况的读数从而进行实时除霜。可选择的，除霜器30可是手动或者自动地致动或者周期性地 运行一预定时间帧，诸如每天对于预置时间频率运行一次或者多次。这 可基于致冷装置的大小决定。该除霜器30还可从远程位置，在商店中的 位置，经由因特网或者从连接到除霜器的控制面板上进行激活。现在参见图4，其中示出了在制冷装置40中的除霜器30。如图 所示，该除霜器30是紧凑的结构并且位于相对蒸发器盘管26的互补位 置。如图所示，该装置30具有通路42,以允许冷空气从热电;^莫块32的第 二侧36连通到隔间44,以提高产率。而且，热电装置32的第一侧34优选 产生净热量，其仅仅是传统的电阻加热除霜器和热气除霜器的小部分， 以在除霜时对该装置的生产率产生影响，并且对在那里的任何易腐食品 施加最低限度的温度偏移。而且，该除霜器30相对于现有技术非常有利， 因为它延长了保存期限。采用本发明，易腐食品的溫度不会被干扰或者 仅仅被微不足道的干扰。已经注意到在除霜的同时保持易腐食品的静态 温度会导致较长的保存期限。该较长的保存期限相对于现有技术的除霜 机构具有改进，在现有技术除霜机构中，易腐物品通常稍微加热并且保 存期限极大地降低。现在参见图5，其中示出了本发明的另一个实施例。该除霜器 30具有多个热电装置46或者第一热电模块48和第二热电模块50。虽然示 出了两个，该除霜器30可基于应用具有3， 4， 5或者任何数目的除霜冲莫 块。优选地，第一热电装置48具有第一加热侧52和第二冷却侧54并且连 接到电源(未示出)。笫二热电装置50具有第一加热侧56和第二冷却侧 58。优选地，第一热电装置48的第一加热侧52面对蒸发器盘管26并且第 二热电装置50的第一加热侧56也面对在第一和第二热电装置之间的蒸 发器盘管。如此，从第一和第二热电模块48, 50中产生的热量从多侧对 蒸发器盘管26除霜。再次，第一和第二热电装置48, 50两者的第二冷却 侧58， 54优选冷却与隔间相连通的空气，如先前所示。另外，在另一个 实施例中的热电冲莫块具有带轮廓表面52和56，其具有排水功能以帮助融 化的液体的收集来防止溢出。
参见图6，示出了本发明的除霜器30的另一个实施例。优选， 除霜器30形成在管60中，如横截面示出。优选，如此实施例中的图6A所 示，除霜器30由p和n型半导体材料的多个环62, 64, 66， 68组成。优选， p和n型材料每个为基本上成型部件，具有内表面70和外表面72。虽然示 出的是环或者"O"形，该部件或者环62, 64， 66, 68不限于此实施例， 并且可以为多边形，长方形，基本上环形的或者现有技术中的任何形状， 只要部件具有内表面70和外表面72。如图6A所示，优选，该p和n型材料 62, 64, 66, 68以交替的方式设置，并且借助于电线串联连接到电源(未 示出)上。如此，管60共同地在图6中示出，从第一外表面74散发热量 并且从内部76吸取热量。参见图5A,示出了除霜器30的管60。如图所示，该除霜器30 具有用于冷却的内部76和用于除霜的外部74。现在再次参见图6，沿着 图5A的线6-6以一黄截面示出了管60。除霜器30的管60还具有管道78，其 通过热电模块60的内部设置并且优选具有通过管道设置的冷却剂。该冷 却剂可为现有技术中已知的任何冷却剂并且优选是水溶乙二醇。热量从 冷却剂吸取到内部76并且因此得到冷却。然后该冷却剂循环到除霜器装 置的冷却装置82中并且将循环到隔间12的回流空气冷却，以用于额外冷 却和优选提高生产率。该除霜器30还是有利的，因为它不需要泵来循环 冷却剂，作为替^f戈该管道78依靠冷却剂的虹吸或者自然的对流循环以提 高循环。参见图6B,除霜器30还可包括多个热片80,它们与蒸发器盘 管26热连通，以在致动时将除霜热量传送给蒸发器盘管；该除霜器30还 可具有一个或多个散热片82,其与管道78中的冷却剂热连通，以借助于 散热片将冷却剂连通到吸入的空气中。然后，空气将吹回到隔间44中，
以、茗贞夕卜+^卩。应该理解的是上述说明书仅仅是本发明的示例。在不脱离本 发明的基础上本领域技术人员可进行不同的替换和修改。因此，本发明
意图是包围所有这些替换，修改和变化。
ii
权利要求
1. 一种制冷装置(40)，其具有除霜器(30)，该制冷装置(40)包括制冷隔间(44)；蒸发器盘管(26)，其由于暴露到空气中而在其上形成结晶水；和热电模块(32，46，48，50)，其具有半导体材料，所述热电模块(32，46，48，50)与所述蒸发器盘管(26)相邻并且当电源的电流穿过其中时，从热电模块(32，46，48，50)的第一区域提供热量并且从热电模块(32，46，48，50)的第二区域提供冷却，其中来自所述第一区域的热量加热所述蒸发器盘管(26)以对其上的任何总量的结晶水除霜，并且其中来自所述第二区域的所述冷却传送到所述制冷隔间(44)以用于冷却。
2. 如权利要求l所述的制冷装置(40),还包括用于检测所述结晶 水的传感器，并且其中所述热电模块(32， 46, 48， 50)响应所迷传感 器的所迷检测被激活。
3. 如权利要求1所述的制冷装置(40),还包括在所述热电模块(32, 46, 48, 50)的第一侧(34, 52， 56)上的带轮廓表面(52)。
4. 如权利要求1所述的制冷装置(40),还包括在所述热电模块(32， 46, 48, 50)的第二侧(36， 54， 58)上的带轮廓表面(56)。
5. 如权利要求l所述的制冷装置(40),还包括第二热电模块(32， 46， 48, 50),其中所述第二热电才莫块(32, 46， 48， 50)具有加热侧(34, 52, 56)和冷却侧(36, 54， 58),其中所述第二热电模块(32, 46, 48, 50)的所述加热侧(34， 52, 56)面对所述蒸发器盘管(26 )。
6. 如权利要求5所述的制冷装置(40)，其中所述第二热电模块(32， 46, 48, 50)的所迷冷却侧(36, 54, 58)与所述制冷隔间(44)连通。
7. 如权利要求l所迷的制冷装置(40),其中所述热电模块(32， 46, 48, 50)具有多个环形的n型热电片(62， 64, 66, 68)和多个环 形的p型热电片(62， 64, 66， 68)。
8. 如权利要求7所述的制冷装置(40),其中所述多个环形的n型热 电片(62, 64， 66, 68 )和所述多个环形的p型热电片(62, 64， 66, 68)以交替方式设置并且串联地电连接。
9. 如权利要求8所述的制冷装置(40)，其中所述交替结合的热电模块的多个环形的p型热电片(62， 64， 66, 68)和多个环形的n型热电 片(62, 64, 66， 68)共同地形成内部空间(70)和外部空间，其中当 电流通过所述热电模块(32， 46， 48， 50)时，所述外部空间散发热量， 并且其中所述内部空间(70)提供冷却。
10. 如权利要求9所述的制冷装置(40)，其中从所述外部空间的所 述散发热对来自所述蒸发器盘管(26)的所述结晶水进行除霜，并且所 述冷却传送到冷却剂上，该冷却剂与所述制冷隔间(44)进行热接触。
11. 如权利要求9所述的制冷装置(40),当电流穿过所述热电模块 (32， 46， 48, 50 )时，所述内部空间提供冷却，并且其中所述外部空间散发热量以对来自所述蒸发器盘管(26)的所述数量的结晶水进行除 霜，并且其中所述冷却提供到冷却剂中，该冷却剂与所述制冷隔间(44) 热接触。
12. 如权利要求l所述的制冷装置(40)，还包括用于控制气流的气 流调节器(38)。
13. —种除霜器(30)，其包括热电模块(32, 46， 48， 50)，其具有半导体材料，当电源的电流 穿过所述热电模块(32, 46， 48, 50)时，所述热电模块(32, 46， 48， 50)从热电模块(32, 46, 48, 50 )的第 一区域提供热量并且从热电模 块(32, 46， 48, 50)的第二区域提供冷却，其中所述热量对所需位置 除霜并且其中所述冷却对隔间(44)冷却。
14. 如权利要求13所述的除霜器(30),还包括多个热电冲莫块(32, 46, 48, 50),其中每个所迷多个热电模块(32, 46, 48， 50)具有散 热侧(34， 52, 56)和冷却侧(36, 54， 58),其中每个所述多个热电 模块(32, 46, 48， 50)的所迷散热侧(34, 52， 56)面对所述所需位 置，其中所述所需位置与蒸发器盘管(26)相邻。
15. 如权利要求13所述的除霜器(30),其中所述第二区域具有带 轮廓表面(56)。
16. 如权利要求13所述的除霜器(30),还包括检测制冷部件的参 数的传感器，并且其中所述传感器响应所述参数控制所述热电模块(32, 46, 48, 50)。
17. —种除霜器(30)，其包括 热电模块(32， 46, 48, 50 ),包括多个基本上环形的n型热电片(62, 64， 66, 68 );和 多个基本上环形的p型热电片(62, 64, 66, 68);其中所述 多个基本上环形的n型热电片(62， 64, 66, 68 )和所述多个基本上环 形的p型热电片(62, 64, 66， 68)以交替方式设置，其中至少一个p型 热电片(62， 64， 66， 68)与至少一个n型热电片(62， 64, 66， 68) 相邻，其中多个基本上环形的n型热电片(62, 64, 66， 68)和多个基 本上环形的p型热电片(62， 64, 66， 68)串联地电相连。
18. 如权利要求17所述的除霜器(30)，其中所述多个基本上环形 的n型热电片(62， 64, 66, 68 )和所述多个基本上环形的p型热电片(62, 64, 66， 68)形成具有外部空间和内部空间(70)的管(60),并且其 中所述外部空间散发热量，所述内部空间(70)提供冷却。
19. 如权利要求18所述的除霜器(30),还包括在其中具有冷却剂 的管道(78),其中所述冷却剂横穿过所述内部空间(70)以对另一个 所需位置提供冷却。
20. —种对制冷装置(40)除霜的装置，其参见附图的图3-6的任 何一个所述。
全文摘要
一种具有除霜器(30)的制冷装置(40)，其具有制冷隔间(44)，来自空气的一定量的结晶水聚集在其上的蒸发器盘管(26)和具有半导体材料的热电模块(32，46，48，50)。当来自电源的电流穿过热电模块(32，46，48，50)时，该热电模块(32，46，48，50)根据珀尔帖效应从该热电模块(32，46，48，50)的第一位置提供热量并且从该热电模块(32，46，48，50)的第二位置提供冷却。从第一位置的热量对蒸发器盘管进行加热以对在其上的一定总量的结晶水除霜。从第二位置的冷却连通到制冷隔间(44)。
文档编号F25D21/06GK101443612SQ200580051755
公开日2009年5月27日 申请日期2005年8月12日 优先权日2005年8月12日
发明者磊 陈 申请人:开利公司