超宽温区冰箱的变温室加热可行性分析与探讨

2018-01-24刘宏宇尚殿波王冬祥胡海梅

家电科技 2018年1期

刘宏宇尚殿波王冬祥胡海梅

合肥美菱股份有限公司安徽合肥 230601

1 引言

随着时代的发展，冰箱的功能逐步完善，带变温室的冰箱逐渐普及。变温室更多是一种补充性的功能间室，可以大大增加用户的使用性能[1]。市面上，冰箱变温室的调节范围大都在-18℃～10℃，基本满足大多数食品的储藏需求，但是对于红酒和热带水果等食品，其最佳保存温度为10℃～25℃，现有冰箱因保存温度偏低，并不能满足其储藏需求。

近年来，我国学者对储藏温度范围更大的超宽温区冰箱进行了研究。曹俊哲[2]等以一款BCD-273W三门风冷冰箱为研究载体，通过实验分析了冷热复合系统的可行性及设计思路，结果表明，应用冷热复合系统的BCD-273W间室可实现-12.9℃到52.2℃、55.9℃到-9.8℃快速切换，52.2℃～55.9℃温度区间持续43.3h，稳定环境温度下温度稳定性良好。姚南飞[3]在实用新型中提出，通过使用温度传感器、比较器和加热模块在冰箱冷藏胆内设计了一个常温室，提供了10℃～25℃的温度范围，丰富了冰箱冷藏胆的温度范围，满足了多种食品不同储存温度的需要，提高了冰箱冷藏胆的食品保鲜能力。姚君[4]等在冰箱箱体的外侧设置第一温度传感器，在箱体内胆的外侧设置加热元件，由箱壳外的控制器控制加热元件是否加热箱体内胆，实现了冰箱超宽幅变温，增大了冰箱的温区范围。

2 加热方案介绍

2.1 原理介绍

冰箱变温室加热必然要使用到加热装置，因为钢管加热器、石英管加热器等的表面加热温度均超过100℃，考虑到冰箱内胆材质，采用了相对安全可靠的铝箔加热器。由于铝箔加热器的发热量一般较小，相对于钢管加热器、铝合金加热器等发热元件，铝箔加热器的表面温度可以控制在60℃以下，对于冰箱变温室内衬而言，更具有安全性。

铝箔加热器贴附在变温室内衬外侧的表面上，形成一种上下包裹结构，铝箔加热器通电后发热，热量通过变温室内衬传递到变温间室内，达到给变温室加热的目的。

在冰箱的变温室间室内设置有两个温度传感器，其一为变温室温度传感器，反应变温室内空气温度，此传感器应远离有铝箔加热器的一面，防止受到加热丝温度干扰；其二为加热器温度传感器，此传感器的位置贴近加热丝，用以反应铝箔加热器的实际温度。

2.2 加热控制方法简述

冰箱内衬采用高光HIPS材料，其热变形温度为80℃，使用了控制器，控制铝箔加热器的开关，避免间室内部温度与铝箔加热器温度的温差过大，导致箱体内衬老化、开裂等问题，当加热器传感器的温度到达58℃时，停止加热，可以有效地防止内衬被加热到60℃以上，起到保护内衬的作用。

加热器开启加热模式分为三段：快速加热段、恒温加热段和保温加热段。加热器首次开启对冷间室进行加热时，首先进入快速加热段，此段采用温差加热法，即当加热器开启加热时，当加热器温度高于间室内空气温度30℃时，加热器停止加热，避免间室内部温度与铝箔加热器温度的温差过大，导致内衬因应力开裂的问题，当加热器温度与间室内温度温差降至25℃时，再次开启加热器。

当加热器温度第一次到达58℃时，进入恒温加热段，保持加热器在较小温度变化范围内进行加热，加热器的开停只根据加热器温度而定，当加热器温度为58℃时停止加热，当加热器温度低于55℃时，开启加热。

当间室温度达到用户的设定温度时，进入保温加热段，维持间室内温度在设定范围内合理波动。