一种适用于直冷式电冰箱冷藏室的主动对流热交换方法与流程

1.本发明涉及电冰箱领域，尤其适用于直冷式电冰箱的冷藏室。


背景技术：

2.目前市场中，直冷式电冰箱占据相当大的份额，源于结构相对简单，故障点较少，维护及维修成本较低，相对省电，价位较低等多方面优势。但相对风冷式电冰箱，也存在不少缺点：制冷速度较慢，靠冷热空气的自然扩散来传递能量；冷藏室内部存在明显温度差，上下温差可达到3
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5度左右，有可能导致高温区的食品保鲜时长达不到预期；冷藏室内背板经常结霜，甚至长期出现结冰，导致排水口被冻住，出现积水问题。
3.直冷式电冰箱的冷藏室，蒸发器大多数安排在背板的上部，希望冷空气自然向下沉降，达到让整个冷藏室温度降低的目的。压缩机运行时，蒸发器的温度在零下20度以下，较热空气接触到背板时，会出现冷凝水粘附现象，直至固化结霜。如果开关冷藏室门的次数较频繁或者放置了远高于常温的食物，会导致冷藏室的温度长时间达不到设定温度，压缩机就会长期运转，会持续结霜过程，减低空气湿度；而食品中的水分（特别是不方便用保鲜盒保存的大体积蔬果），会源源不断蒸发到干燥的空气中。这种情况导致两个结果：一、冷藏室背板上部结冰严重，不一定能在压缩机停机的渐歇时间内将冰全部融化，下次启动时，由于部分冰块覆盖，致使导热系数减小，热量传递效率降低，压缩机运行时间加长，结冰量更大，陷入这一循环后，背板下部也开始结冰，最后把排水口冻住。二、结冰的水分绝大多数来自食物，导致食物脱水严重，影响新鲜度和口感。
4.已有类似技术中，有直接安装轴流风扇对着背板吹风的方式，但效率极低。虽然有强制对流的意图，但由于流体边界层问题，大量气流并未达到热交换目的，必须加大风扇功率，不但增加能耗、噪声等，还过多侵占冷藏室空间（还得预留一定位置作为风机进风口）。也有做风道的方式（用塑料板和冷藏室背板组成风道），但都主张使用轴流风机，从下端吸入空气，从顶部向着冷藏室门的方向吹出。这种会有两个问题：一、轴流风机风压小，如果要保证足够负压从底端吸入空气，风机的体积、功率、噪声都小不了，使用体验差。二、电冰箱的重要功能是保温，而冷藏室的门及密封条（一般使用几年后，密封条会或多或少老化变形）是保温薄弱环节，风机吹出来极低温度的气流直接送达门的内侧，（热传导的速度与温差成正比）加强冷藏室门与外界的热交换，破坏了电冰箱的保温预期。


技术实现要素：

5.为了克服上述问题，本发明采用离心风机强制对流方式，来快速传递热量，在较短时间消除冷藏室各点温差的同时，让蒸发器对应的背板尽可能不结冰或少结冰，风机气流让冷凝水尽快蒸发回冷藏室的空气中，保持空间相对较大湿度的同时，排除出水口被冻住的可能性；让食物水分蒸发速度明显减慢，保持食品本身含水量和应有的口感。
6.本发明的技术方案是：在冷藏室背部对应蒸发器上端的部位（占整个背板高度的1/3左右，图1所示），用塑料（abs）材质的导流板遮蔽起来，与背板一起围合成一个上端开
放、其他3边封闭的扁管，并在靠下端位置安装离心风机，即离心风机位于冷藏室第二层托盘上方。风机的风口向下，并做两个方向的导流，让气流一部分顺着冷藏室背板往下，到达第三层和蔬果抽屉层，另一部分喷射到第二层托盘上。
7.第一：安装位不改变直冷是电冰箱原有设计为基础的。直冷式电冰箱冷藏室的分隔托盘，离背板有15
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20毫米左右的空隙，托盘靠背板的边缘还有10毫米高的竖向挡板，目的是让食物不要挨到背板，以免被冻坏，同时留出的缝隙也是为了空气扩散时减小阻碍，达到尽可能快速热交换的目的。所以本方案几乎不会额外占用冷藏室放置食物的空间。离心风机风压很大，只要冷藏室的食物放置不完全阻断气流，就算放得很满，也不会影响热交换，不用担心存在较大温差的问题。
8.第二：当远未达到设定温度的空气从顶部回风口流经蒸发器对应的背板时，进行热交换，让背板温度快速升高，超过零度，背板会有冷凝水出现，但不会结霜；空气冷却后从出风口吹出。随着温度的降低，冷藏室空气的含水量进一步减少，背板上的冷凝水会更明显，当空气的含水量低到一定值时，蒸汽压强减小，气流经过背板时，水分子从空气中析出的速度，与背板上水珠中的水分子蒸发出来的速度相等时，达到平衡，于是可以观察到冷凝水的量不再增加。就是说冷藏室的湿度不会再降低。观察得来数据为冷藏室湿度65
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70%（大多数时间段都是维持这一湿度）。当空气温度降到10度以下时，由于（空气与背板）温差减小，热交换速度减慢，背板温度降低至零度以下，开始出现结霜现象。此时冷凝水固化，蒸发量减小，导致冷藏室湿度略有下降，大概至60%左右。达到设定温度时，压缩机停机，背板的冰霜开始融化，局部又重新出现冷凝水珠。随着离心风机产生的气流，冷凝水蒸发量慢慢上升，等到全部冰霜融化成水珠，冷藏室湿度达到90%左右。极小部分水珠顺着背板往下流，所以导流板底部要预留一个排水口。从以上工作原理描述来看，离心风机是要持续工作的（也可以设定开门时停机），风机的选型很重要。本人测试的离心风机是5v直流供电，功率3瓦左右，不存在电器安全问题，能耗很小，噪声几乎听不到。导流板安装在背板上部，覆盖大概1/3的蒸发器即可。从平时观察看到，背板上部是首先会结霜的部位，大部分的热交换都由这部分完成；当离心风机开始运行，蒸发器的冷量迅速被带走，整个蒸发器的温度很难降到零度，就算快达到设定温度，有开始结霜时，冷藏室背板中下部的温度仍然达不到零度，不会有结霜的情况。
9.本发明的有益效果是：在尽可能不占用冷藏室有效空间，不改变使用习惯的前提下，解决目前电冰箱冷藏室普遍存在的食物过度脱水，影响新鲜度和口感的问题；解决直冷式电冰箱冷藏室结冰、积水，以及食物稍微放多一点就存在较大温差，或者由于挨着背板被冻坏等问题。
10.附图说明
11.图1：冷藏室正视图图2：冷藏室剖面图图3：气流走向示意图图4：装置的3维示意图（正反两方向）图中：1.倒流板，2.离心风机，3.冷风出风口，4.蒸发器范围示意，5.离心风机进风
口，6.出风口倒流片，7.冷藏室排水槽，8.回风风向示意，9.装置回风口，10.冷风风向示意，11.冷藏室分隔托盘。


技术特征：
1.一种适用于直冷式电冰箱冷藏室的热交换方法，采用主动对流方式提高热传递速度，其特征是：采用离心风机与导流板配合，让气流从导流板上端开口，向下流经冷藏室蒸发器对应的背板。2.根据权利要求1所述，导流板上端与冷藏室顶部预留一定宽度回风口，离心风机置于导流板下端，经过热交换的冷空气方向是朝着冷藏室底部的。

技术总结
一种适用于直冷式电冰箱冷藏室的主动对流热交换方法。针对电冰箱冷藏室湿度过低，导致食物过度脱水，影响新鲜度和口感；特别针对直冷式电冰箱冷藏室结冰、积水，以及温度不均匀可能导致的食物储藏时间缩短等问题。采用强制对流的方式，加速热交换速度，短时间内将冷藏室各点温度均匀降低；将冷藏室背板冷凝水重新蒸发回空气中，保持原有湿度，减小食物水分蒸发速度。技术方案是：采用离心风机与导流板配合，让气流流经冷藏室蒸发器对应的背板，达到快速热交换的目的。到快速热交换的目的。到快速热交换的目的。


技术研发人员：万涛
受保护的技术使用者：万涛
技术研发日：2021.08.10
技术公布日：2021/10/29