一種應(yīng)用超聲波與超疏水材料耦合除霜的無霜冰箱及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用超聲波與超疏水材料耦合除霜的無霜冰箱及其控制方法，具體涉及減少結(jié)霜量的材料、無霜冰箱自動(dòng)除霜的控制規(guī)則及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)除霜的超聲波系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]首先，無霜冰箱中利用導(dǎo)熱式電加熱器進(jìn)行融霜時(shí)，因?qū)崾诫娂訜崞髑度氤崞瑑?nèi)且較大面積包裹蒸發(fā)器，熱量主要通過翅片傳導(dǎo)給霜層和蒸發(fā)器，其融霜遲滯率為61.4%。而輻射對(duì)流式電加熱器主體處于蒸發(fā)器下方，其熱量主要以輻射和熱空氣對(duì)流的方式傳遞給霜層，融霜遲滯率高達(dá)83.6 %，表明其除霜同步性較差，造成能量消耗。
[0003]其次，現(xiàn)有的無霜冰箱中，化霜恒溫器或感溫頭均固定在蒸發(fā)器上方凹槽內(nèi)。導(dǎo)致恒溫器所感受的溫度不是蒸發(fā)器的真實(shí)溫度，而更接近于冷凍室內(nèi)膽或泡層內(nèi)部的溫度，該溫度總是滯后于蒸發(fā)器的溫度變化。恒溫器感受到的溫度，總是低于蒸發(fā)器的溫度，這樣的結(jié)果導(dǎo)致冷凍室的熱負(fù)荷增大，耗電量增加。
[0004]其次，而在無霜冰箱的制冷循環(huán)系統(tǒng)中，由于無霜冰箱的冷凍室容積一般只有40-70L，但翅片蒸發(fā)器、復(fù)雜風(fēng)道送風(fēng)系統(tǒng)大約要占去1L的容積，特別是翅片蒸發(fā)器的厚度占去了冷凍室相當(dāng)多的深度，這樣導(dǎo)致冷凍室不便存放體積較大的物品，嚴(yán)重影響了用戶的實(shí)際使用。
[0005]再次，翅片蒸發(fā)器的成本較高，占制冷系統(tǒng)總成本的30%，相對(duì)提高了市場(chǎng)的售價(jià)，影響用戶的消費(fèi)支出。
[0006]同時(shí)，用戶反映發(fā)現(xiàn)由于普通無霜冰箱的送風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜、回路太多，造成風(fēng)道的噪音較大，而該種噪音屬于低音頻譜，不僅較難降低，且給使用者纏綿的不適感。
[0007]申請(qǐng)?zhí)枮?00510093253.9，名稱為“電冰箱”的發(fā)明專利，利用電加熱器加熱霜層，促使霜層融化;這類技術(shù)應(yīng)用較廣泛，可以起到除霜的效果，但是除霜過程會(huì)導(dǎo)致冰箱內(nèi)溫度升高，影響食品的儲(chǔ)藏質(zhì)量，而且除霜時(shí)冰箱內(nèi)溫度升高，除霜后再降低溫度，浪費(fèi)了電會(huì)K。
[0008]申請(qǐng)?zhí)枮?00510021442.5，名稱為“電冰箱冷凍室除霜方法、步驟及其裝置”的發(fā)明專利，利用微波能加熱霜層使之融化;這種技術(shù)在除霜時(shí)，需要將冷凍物品取出，給用戶添加了麻煩，影響食品儲(chǔ)藏質(zhì)量，浪費(fèi)電能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)目前無霜冰箱的行業(yè)現(xiàn)狀和存在的問題，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用超聲波與超疏水材料耦合除霜的無霜冰箱及其控制方法，本發(fā)明將表面化學(xué)、超聲學(xué)和熱力學(xué)的知識(shí)結(jié)合，采用超疏水處理結(jié)霜表面，同時(shí)采用超聲波與電加熱耦合的方式，實(shí)現(xiàn)不停機(jī)在線除霜，降低了溫度波動(dòng)的范圍，保證冰箱穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境，延長(zhǎng)冰箱的使用壽命。
[0010]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0011]—種應(yīng)用超聲波與超疏水材料耦合除霜的無霜冰箱，包括主控制器、蒸發(fā)室、冷凍室、冷藏室、壓縮機(jī)、排水裝置、環(huán)境溫度傳感器和磁敏控制風(fēng)門，
[0012]其中，冷藏室包括冷藏室風(fēng)道、冷藏室回風(fēng)風(fēng)道和冷藏室溫度傳感器，冷藏室溫度傳感器安裝在冷藏室內(nèi)；冷凍室包括冷凍室風(fēng)道、冷凍室回風(fēng)口和冷凍室溫度傳感器，冷凍室溫度傳感器安裝在冷凍室內(nèi)；冷凍室風(fēng)道與所述冷藏室風(fēng)道相連，其連通處安裝有所述磁敏控制風(fēng)門；所述蒸發(fā)室位于冷凍室的后部，蒸發(fā)器和冷凍室用冷凍室風(fēng)道隔開，蒸發(fā)室包括蒸發(fā)器、蒸發(fā)器溫度傳感器、風(fēng)扇、電加熱器和超聲波振蕩系統(tǒng);超聲波振蕩系統(tǒng)位于蒸發(fā)器的兩側(cè);風(fēng)扇位于蒸發(fā)器的正上方，可帶動(dòng)流經(jīng)蒸發(fā)室的冷風(fēng)進(jìn)入冷藏室或冷凍室；蒸發(fā)器溫度傳感器安裝在蒸發(fā)器的上方，且和蒸發(fā)器的翅片接觸；蒸發(fā)器的下方裝設(shè)有電加熱器;所述冷藏室回風(fēng)風(fēng)道從冷藏室連通至蒸發(fā)器的下方;所述主控制器分別連接超聲波振蕩系統(tǒng)、壓縮機(jī)、電加熱器、磁敏控制風(fēng)門、風(fēng)扇、環(huán)境溫度傳感器、冷凍室溫度傳感器、蒸發(fā)器溫度傳感器和冷藏室溫度傳感器，所述超聲波振蕩系統(tǒng)和電加熱器為除霜裝置;所述蒸發(fā)器、冷凍室風(fēng)道、冷凍室回風(fēng)口、冷藏室風(fēng)道和冷藏室回風(fēng)風(fēng)道的表面均采用超疏水材料。
[0013]進(jìn)一步地，所述超聲波振蕩系統(tǒng)包括超聲波發(fā)生器以及通過連接電纜與超聲波發(fā)生器輸出端連接的超聲波換能器單元;所述超聲波換能器單元包括數(shù)個(gè)圓形陶瓷壓電換能器，所述陶瓷壓電換能器的個(gè)數(shù)為10-20個(gè)，陶瓷壓電換能器為鋯鈦酸鉛系壓電陶瓷。
[0014]進(jìn)一步地，所述電加熱器為石英管、鋼管或鋁盤管;在所述冷凍室和冷藏室的夾縫處設(shè)置有冷凍室門開關(guān)和冷藏室門開關(guān)，用來檢測(cè)冷凍室門和冷藏室門的開關(guān)狀態(tài)。
[0015]進(jìn)一步地，所述壓縮機(jī)位于蒸發(fā)室的下方，壓縮機(jī)與所述蒸發(fā)器相連通;所述排水裝置包括排水管和儲(chǔ)水裝置，排水管位于所述壓縮機(jī)的側(cè)方，儲(chǔ)水裝置位于所述壓縮機(jī)的下方。
[0016]一種應(yīng)用超聲波與超疏水材料耦合除霜的無霜冰箱的化霜控制方法，包括如下步驟:
[0017](I)待壓縮機(jī)啟動(dòng)后，每隔Ato分鐘分別一次蒸發(fā)器溫度Te、冷凍室溫度Tf和環(huán)境溫度Tciut，同時(shí)讀取磁敏控制風(fēng)門的開閉狀態(tài)；
[0018](2)若蒸發(fā)器溫度Te低于特定溫度TeQ，則按照公式(I)得到采集到的冷凍室溫度與蒸發(fā)器溫度的差值A(chǔ)ti，
[0019]Ati = Tf-Te (I)；
[0020](3)根據(jù)磁敏控制風(fēng)門的開閉狀態(tài)，分別計(jì)算出不同狀態(tài)下冷凍室溫度和蒸發(fā)器溫度的臨界溫差A(yù)t#P At3:
[0021](a)若磁敏控制風(fēng)門開啟，則按照公式(2)計(jì)算冷凍室溫度和蒸發(fā)器溫度的臨界溫差 Δ t2，
[0022]At2 = A*(25-Tout)+B (2)，
[0023]其中，A為溫度系數(shù)，單位為I;B為溫度值，單位為°〇；
[0024](b)若磁敏控制風(fēng)門關(guān)閉，則根據(jù)公式(3)計(jì)算冷凍室溫度和蒸發(fā)器溫度的臨界溫差 Δ t3，
[0025]At3 = A*(25-Tout)+B+Atx (3)，
[0026]其中，Δtx為溫度差值，單位為°〇；
[0027](4)判斷Δ七與Δ ^或Δ t3是否滿足公式(4)的要求:
[0028]AtOAt2或 AtOAt3 (4)，
[0029]若滿足公式(4)的要求，則判斷結(jié)果為真，記為“I”，表示需要化霜;否則記為“O”；
[0030](5)如果判斷結(jié)果連續(xù)3次均為“I”，則進(jìn)入化霜程序;如果判斷結(jié)果連續(xù)三次不全為“I”，則重新進(jìn)行上述步驟(2)到步驟(4)，直到出現(xiàn)判斷結(jié)果連續(xù)3次三次均為“I”為止；
[0031](6)利用電加熱器與超聲波振蕩系統(tǒng)耦合進(jìn)行冰箱的化霜程序。
[0032]進(jìn)一步地，若有冷藏室的門或冷凍室的門打開，則不進(jìn)行步驟(I)，直至冷藏室的門和冷凍室的門全關(guān)閉后再延時(shí)進(jìn)行步驟(I)的操作。
[0033]進(jìn)一步地，所述化霜程序如下:首先通過超聲波振蕩系統(tǒng)發(fā)射超聲波進(jìn)行抑霜或除霜;如果霜不能完全去除，再采用電加熱的方法來輔助除霜。采用電加熱的方法之前，先使用冷藏室回風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)溫度回升到-18°C時(shí)，再采用電加熱進(jìn)行化霜。
[0034]進(jìn)一步地，所述Δ to為5?15分鐘；所述Te。為-15?-25 °C;所述A為10/100?30/100，B為7?12°C，Atx為I?3°C。
[0035]本發(fā)明將表面化學(xué)、超聲學(xué)和熱力學(xué)的知識(shí)結(jié)合，采用超疏水處理結(jié)霜表面，同時(shí)采用超聲波與電加熱耦合的方式，實(shí)現(xiàn)不停機(jī)在線除霜，降低了溫度波動(dòng)的范圍，保證冰箱穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境，延長(zhǎng)冰箱的使用壽命;具體的是，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0036](I)本發(fā)明采用超疏水材料，將其應(yīng)用在風(fēng)道系統(tǒng)送、回風(fēng)口、蒸發(fā)器表面和制冷管路表面，降低凝結(jié)液滴和蒸發(fā)器表面的附著力，減慢霜層的