浅析一种匀冷冰箱的应用

2018-01-24王文娟邱新春李信普

家电科技 2018年1期

王文娟邱新春李信普

惠而浦（中国）股份有限公司安徽合肥 230088

1 引言

目前主流的直冷冰箱，为了做到成本与效益的最优化，冷冻蒸发器直接安装在冷冻室内，与冷冻抽屉直接接触，这样做的优点是可以迅速制冷，食物不易风干；缺点是制冷温度不均匀，主要集中在蒸发器表面附近，并且在冷冻室内四周存在有制冷死角，严重影响了冰箱的平均制冷性能，同时霜层易于聚集在层架式蒸发器上，使得用户在使用直冷冰箱一段时间后必须手工除霜。

匀冷冰箱正是为克服此缺点而做的技术更新。其绕管方式的变更，不仅使冷冻室的制冷效果得以进一步提高，加快了除霜速度，并由外露式改为隐藏式，更进一步扩大了可用空间，美化了内部环境。

2 匀冷冰箱的主要技术内容

2.1 技术方案

匀冷冰箱的设计主要是冷冻蒸发器的安装方式，普通直冷冰箱蒸发器主要安装于冷冻室顶层和抽屉层架上，这样的安装方式虽然可以快速制冷，但是蒸发器表面会因温度过低而快速结霜，箱体四周也会出现温度不均的现象。

匀冷冰箱改变了传统的蒸发器设计造型和安装方式，主要以绕管的形式均匀分布安装于冷冻箱胆的外部，深藏在发泡层内，通过冰箱电脑主板的控制，与冷冻室顶层的蒸发器同时制冷。通过绕管均匀分布在箱胆四周，从而达到均匀制冷的效果。此方式可以减少直冷冰箱蒸发器四周容结冰死角的形成，同时结霜的速度和厚度也得到控制，可以达到快速除霜的目的。

基于此，针对冷冻室初步设计了蒸发器管路附着于冷冻室箱胆的方案，即从箱胆正面看蒸发器管路沿箱胆四周缠绕，绕管一端口与冷冻室顶部蒸发器连接，另一端口与毛细管连接，制冷剂经压缩机压缩后，流经毛细管、冷冻绕管、冷冻顶部蒸发器至冷藏箱胆蒸发器，最后经回流管再次回到压缩机形成一个回路，具体方案设计图如图1、图2和图3。

2.2 方案验证试验

为验证此种设计的化霜效果，针对匀冷的温差和化霜时间做了一系列验证试验，以确保快速化霜但又不会影响冰箱正常的冷冻制冷效果。

2.2.1 快速化霜试验

（1）测试目的：考察在蒸发器设计改善后化霜效率。

（2）测试条件：环温30℃，湿度85%。

（3）改善方法：

a. 增加EPS，减少蒸发器与湿冷空气接触面积；

b. 调整蒸发器交换通道面积；

图1 总成截面图

c. 改善加热器的分布。

（4）测试方法：在冰箱五个稳定的运行周期后，通过主控板启动自动化霜程序，观察冷冻箱体内部结霜的化霜情况。

因所处环境是低温环境，不能选用大功率电加热，以免热量过高影响冷冻室温度，因此我们选用了低功率电加热；两侧增加EPS铝箔垫块的目的是为了使低功率电加热热量聚集，缩短化霜时间，减少电加热工作的时间，以免在化霜时对冷冻室温度扰动过大。

实验结果如图4，蒸发器改善前化霜完成需要45分钟，改善后仅需要25分钟即可完成化霜。同时可以看出，化霜过程中在不同时段，两种方式的化霜速度和化霜率差别明显。

2.2.2 箱体内部温差试验

（1）实验目的：考察冷冻室最大温差（制冷均匀性测试）。

（2）布点：同一高度最少放置2个测试点，上下放置3个测试点。

（3）采样：在温度稳定时采集数据。

本实验对比的对象均为匀冷冰箱设计样机，一方为冷冻室只有绕管的冰箱，一方为冷冻室有绕管+顶层蒸发器的冰箱，其他配置和参数均相同，在相同运行环境和运行条件下，测试冰箱稳定时冷冻箱内上中下三个测试点位温度，测试结果数据如表1。

参照技术审核温差要求，最大温差必须控制在2℃之内方为合格，由表1数据可以看出，单绕管方案中同层温差较小，表现优异，但是上下温差已经达到3.13℃，超过上限56.5%；而增加顶层蒸发器以后，上下温差和同层温差均控制在范围内。

2.2.3 试验小结

通过实验可以看出，蒸发器改善前，正常工作条件下化霜完成需要至少45分钟，且弯角位置蒸发器功能薄弱处化霜问题明显，大大延长了化霜时间；蒸发器改善后，整个化霜过程只需25分钟，仅占改善前时间的56%，弯角处化霜也比改善前更彻底，而且增加蒸发器后，可以进一步改善箱体内部温差问题，提高制冷效果的稳定性。

2.3 技术难点

此匀冷冰箱设计的技术难点在于冷冻蒸发器的处理方式，因常规直冷冰箱结霜主要出现在蒸发器四周温度过低的区域，从而造成霜层厚难清理的难题。匀冷冰箱的设计打破常规蒸发器思维模式，改盘管为绕管，改内置为外绕模式，不仅解决了结霜层厚的问题，而且优化了冷冻室的可用容积。绕管后的薄弱区域在于箱体顶部结霜化霜效率，在无顶部蒸发器情况下，箱体内部上下温差过大（温差3.13℃，技术审核要求温差在2℃以内）而且能耗超标（标称0.49kw/h，实际0.57kw/h），增加顶部蒸发器后，温差缩小到1.1℃，能耗也降低到0.52kw/h，完全符合要求，可以解决以上所有问题。因此，顶部蒸发器是此设计中必不可少的一部分。