升华除霜系统、制冷系统、制冷设备及其控制方法

技术领域

本申请涉及制冷设备除霜技术领域，尤其涉及一种升华除霜系统、制冷系统、制冷设备及其控制方法。

背景技术

目前，制冷设备，比如冰箱的除霜方式为电加热除霜，其电加热管布置在蒸发器下方，通过电加热管加热空气形成自然对流和电热管的热辐射对蒸发器进行除霜，此种除霜方式存在较多的缺点，比如除霜效率低，除霜时间长，除霜功耗高，除霜时间室回温较高等。

基于此，如何提高除霜效率以及降低间室回温是目前亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供一种升华除霜系统、制冷系统、制冷设备及其控制方法，以解决目前的除霜方法除霜效率低、功耗高、间室回温高的问题。

本申请的上述目的是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种升华除霜系统，其设置于制冷设备的蒸发腔室内；

所述升华除霜系统包括降湿风道和半导体制冷组件；

所述降湿风道包括用于与所述蒸发腔室相连通的进风口和出风口，所述半导体制冷组件设置于所述降湿风道内；

制冷设备在除霜模式下运行时，由制冷剂提供霜层升华所需的潜热，且所述半导体制冷组件通电运行，以通过所述降湿风道降低蒸发腔室内的湿度。

可选的，所述半导体制冷组件设置于所述降湿风道内靠近所述出风口的一侧。

可选的，所述半导体制冷组件包括第一变温端和第二变温端，所述第一变温端位于所述降湿风道内，所述第二变温端位于所述降湿风道外；

制冷设备在除霜模式下运行时，所述第一变温端为冷端，所述第二变温端为热端。

可选的，制冷设备的除霜模式结束后，所述第一变温端变为热端，用于使第一变温端制冷时形成的霜层融化。

可选的，所述半导体制冷组件还包括排水管，所述排水管的一端位于所述第一变温端，用于将第一变温端处化霜形成的水排出。

可选的，所述第一变温端和第二变温端上均设置有翅片。

可选的，所述半导体制冷组件的数量为至少一个。

第二方面，本申请实施例还提供一种制冷系统，其包括通过管路依次连接的压缩机、冷凝器、毛细管和蒸发器形成的循环回路；所述压缩机的出口还通过旁通管路与所述蒸发器的入口相连接；

所述压缩机与所述冷凝器之间的管路上设置有第一控制阀，所述旁通管路上设置有第二控制阀；

所述蒸发器设置于制冷设备的蒸发腔室内，蒸发腔室内还设置有如第一方面任一项所述的升华除霜系统；

制冷设备在制冷模式下运行时，所述第一控制阀开启，所述第二控制阀关闭；制冷设备在除霜模式下运行时，所述第一控制阀关闭，所述第二控制阀开启。

可选的，所述蒸发腔室的底部包括可开合的挡板结构，所述挡板结构位于蒸发器下方；

除霜时从蒸发器上脱落的霜层，掉落在所述挡板结构上使所述挡板结构打开，并通过打开的所述挡板结构离开所述蒸发腔室。

可选的，所述制冷系统还包括设置于所述蒸发腔室下方的机械室，所述机械室通过所述挡板结构与所述蒸发腔室相连通，所述机械室内设置有集霜盘，所述集霜盘设置于所述挡板结构下方。

可选的，所述半导体制冷组件还包括设置于第二变温端侧面的散热风机；

制冷设备在除霜模式下运行时，所述散热风机同时运行，以将第二变温端附近的热空气吹至所述集霜盘处进行化霜。

第三方面，本申请实施例还提供一种制冷设备，其包括如第二方面任一项所述的制冷系统。

可选的，所述制冷设备包括冰箱。

第四方面，本申请实施例还提供一种制冷设备的控制方法，所述制冷设备为第三方面任一项所述的制冷设备；所述方法包括：

当检测到满足除霜条件时，控制所述制冷设备进入除霜模式，包括控制所述升华除霜系统开始运行；

当检测到满足退出除霜条件时，控制所述制冷设备退出除霜模式。

可选的，所述控制所述制冷设备进入除霜模式还包括：

控制所述第一控制阀关闭、所述第二控制阀开启、所述进风口和所述出风口均打开。

可选的，所述蒸发腔室包括用于与制冷设备的间室相连通的送风口和回风口；所述控制所述制冷设备进入除霜模式还包括：

控制所述送风口和所述回风口均关闭。

可选的，所述控制所述制冷设备退出除霜模式包括：

控制所述第一控制阀开启、所述第二控制阀关闭、所述进风口和所述出风口均关闭、所述送风口和所述回风口均打开。

可选的，若所述半导体制冷组件包括第一变温端和第二变温端，所述第一变温端位于所述降湿风道内，所述第二变温端位于所述降湿风道外；所述控制所述制冷设备退出除霜模式还包括：

控制所述第一变温端变为热端、所述第二变温端变为冷端。

可选的，所述控制所述制冷设备退出除霜模式还包括：

控制压缩机停机。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请的实施例提供的技术方案中，在制冷设备的蒸发腔室内设置降湿风道和半导体制冷组件，从而在除霜模式下，可以通过半导体制冷组件为流过降湿风道的空气降温除湿，以降低蒸发腔室内的湿度，进而提供蒸发器上的霜层升华所需的绝对湿度，以及通过制冷剂提供霜层升华所需的潜热，如此设置，只需给蒸发器提供较少热量即可满足除霜需求，当蒸发器表面霜层与周围空气形成一定的绝对湿度差且霜层温度达到升华所需条件时，霜层便可发生升华，且由于蒸发器表面的霜层温度最高，因此霜层温度为从根部往外递减，此时，霜层可从根部升华，进而整体剥落，从而大大缩短除霜时间，除霜时间缩短时，一方面除霜过程中消耗的能源会减少，另一方面，使得除霜过程中间室的回温很少，也可一定程度上降低制冷模式的功耗。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请实施例提供的一种制冷设备的蒸发腔室的剖面图；

图2为半导体制冷组件的放大图；

图3为本申请实施例提供的一种制冷系统的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种制冷设备的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

为了处理背景技术部分所提到的问题，也即电加热除霜存在的高功耗、低效率的问题，本申请提供一种升华除霜的方案，其原理是当蒸发器表面霜层与周围空气形成一定的绝对湿度差且霜层温度达到一定条件时，霜层便可发生升华，且当霜层温度为从根部往外递减时，霜层可从根部升华，进而整体剥落，如此即可缩短除霜时间，提高除霜效率。基于此，本申请的根本目的在于提供升华所需的绝对湿度差与温度差。为了实现上述目的，本申请提供一种升华除霜系统及其具体应用。以下通过实施例进行详细说明。

实施例

参照图1，图1为本申请实施例提供的一种制冷设备的蒸发腔室的剖面图。如图1所示，蒸发腔室1内设置有蒸发器2，制冷剂通过蒸发器2时蒸发吸热，从而降低周围空气的温度，蒸发腔室1包括送风口91和回风口92，制冷设备在制冷模式下运行时，蒸发腔室1内的蒸发器2处的冷空气在风机3的作用下通过送风口91进入制冷设备的间室，并从回风口92返回蒸发腔室1，从而实现对间室的制冷。而上述过程中，蒸发腔室1内的水蒸气会受冷凝结成霜，并附着在蒸发器2表面，当霜层过厚时会严重影响蒸发器2的换热效率，因此需要在合适的时机切换除霜模式对蒸发器2进行除霜。

在此基础上，本实施例提供的方案中，如图1所示，在该蒸发腔室1中设置升华除霜系统，升华除霜系统包括降湿风道4和半导体制冷组件6；降湿风道4包括用于与蒸发腔室1相连通的进风口93和出风口94，半导体制冷组件6设置于降湿风道4内，优选为设置于降湿风道4内靠近出风口94的一侧(如图1所示)；可选的，在实际应用中，如图1所示，还可以在降湿风道4的侧面(远离蒸发器一侧)设置发泡层5(也即保温层)以隔绝外部热量，保证升华除霜系统的工作效率；

制冷设备在除霜模式下运行时，制冷剂进入蒸发腔室1中的蒸发器2内，提供蒸发器2上的霜层升华所需的潜热，且半导体制冷组件6通电运行，蒸发腔室1内的空气从进风口93进入降湿风道4，在半导体制冷组件6处降温除湿后从出风口94返回蒸发腔室1，从而降低蒸发腔室1内的湿度，以提供霜层升华所需的绝对湿度。

具体的，制冷剂进入蒸发器2提供除霜所需的热量后会使霜层融化，形成水滴和水蒸气，导致蒸发腔室1的湿度升高，从而导致不能满足霜层升华的要求，因此需要进行降湿处理，本实施例中，通过半导体制冷组件6在降湿风道4中进行制冷，从而使进入降湿风道4的空气中的水蒸气凝结，来实现降湿。如此，只需给蒸发器2提供较少热量即可满足除霜需求，当蒸发器2表面霜层与周围空气形成一定的绝对湿度差且霜层温度达到升华所需条件时，霜层便可发生升华，且由于蒸发器2表面的霜层温度最高，因此霜层温度为从根部往外递减，此时，霜层可从根部升华，进而整体剥落，从而大大缩短除霜时间，除霜时间缩短时，一方面除霜过程中消耗的能源会减少，另一方面，使得除霜过程中间室的回温很少，也可一定程度上降低制冷模式的功耗。

进一步的，参照图2，图2为半导体制冷组件的放大图。如图2所示，半导体制冷组件6包括第一变温端62和第二变温端64，以及设置在第一变温端62和第二变温端64之间的半导体元件63，第一变温端62和第二变温端64上均可以设置翅片61/65来加快与周围空气的换热效率；其中，第一变温端62位于降湿风道4内，第二变温端64位于机械室7内，半导体制冷组件6通电后，第一变温端62和第二变温端64一者为冷端，另一者为热端，具体哪一者为冷端取决于流过半导体制冷组件6的电流的方向；

制冷设备在除霜模式下运行时，第一变温端62为冷端，对降湿风道4的空气降温除湿，第二变温端64为热端；并且，由于第一变温端62处在制冷时会产生凝霜，因此为了避免下次制冷时凝霜导致制冷效率降低，除霜模式结束后，可控制半导体制冷组件6的电流反向，使第一变温端62变为热端，进而使第一变温端62制冷时形成的凝霜融化。

此外，如图2所示，半导体制冷组件6还包括排水管68，排水管68的一端位于第一变温端62，用于将第一变温端62处化霜形成的水排出。

需要说明的是，上述实施例中，半导体制冷组件6的数量为至少一个，也即，可以为一个，也可以为多个，可以根据实际需求进行设置。

此外，在上述实施例提供的升华除霜系统的基础上，本申请实施例还提供一种制冷系统。

参照图3，图3为本申请实施例提供的一种制冷系统的结构示意图。如图3所示，该制冷系统包括通过管路依次连接的压缩机13、冷凝器11、毛细管12和蒸发器2形成的循环回路；压缩机13的出口还通过旁通管路与蒸发器2的入口相连接；压缩机13与冷凝器11之间的管路上设置有第一控制阀K1，旁通管路上设置有第二控制阀K2；

其中，蒸发器2设置于图1所示的制冷设备的蒸发腔室1内，蒸发腔室内还设置有上述实施例所述的升华除霜系统；制冷设备在制冷模式下运行时，第一控制阀K1开启，第二控制阀K2关闭；制冷设备在除霜模式下运行时，第一控制阀K1关闭，第二控制阀K2开启。其中，第一控制阀K1和第二控制阀K2均可以采用截止阀。

具体的，在正常制冷模式的循环过程中，制冷剂的循环回路是压缩机13→冷凝器11→毛细管12→蒸发器2→压缩机13，因此进入蒸发器2的制冷剂温度较低，不能满足除霜时的热量需求，基于此，为了使进入蒸发器2的制冷剂能够提供蒸发器2上的霜层升华所需的潜热，除霜模式时，控制第一控制阀K1关闭，第二控制阀K2打开，此时循环回路变为压缩机13→蒸发器2→压缩机13，因此进入蒸发器2的制冷剂的温度能够满足需求。

此外，在上述方案的基础上，考虑到霜层脱落后，如果继续留在蒸发腔室1内，则脱落的霜层融化后又会形成水蒸气，从而再次在蒸发器2上凝霜，或者通过送风口91进入间室导致间室湿度增大，因此，为了降低蒸发腔室1和间室的湿度，延长除霜周期，一些实施例中，如图1所示，蒸发腔室1的底部包括可开合的挡板结构10，挡板结构10位于蒸发器2下方；除霜时从蒸发器2上脱落的霜层，掉落在挡板结构10上使挡板结构10打开，并通过打开的挡板结构10离开蒸发腔室1。

也就是说，蒸发腔室1的底部的挡板结构10在平常情况下处于关闭状态，保证蒸发腔室1与外界隔离，而当霜层掉落在挡板结构10上时，会因重力作用使挡板结构10打开，霜层随之滑落到蒸发腔室1外部，从而霜层融化后形成的水蒸气不会再次进入蒸发腔室1。其中，挡板结构10与蒸发腔室1的连接处可以设置弹性件，从而在无外力作用时，使挡板结构10保持关闭。

此外，一些实施例中，如图1所示，制冷系统还包括设置于所述蒸发腔室下方的机械室7，机械室7通过挡板结构10与蒸发腔室1相连通，机械室7内设置有集霜盘8，集霜盘8设置于挡板结构10下方，从而掉落的霜层落入集霜盘8中，便于集中处理。

在上述方案的基础上，如图2所示，半导体制冷组件6还包括设置于第二变温端64侧面的散热风机67；制冷设备在除霜模式下运行时，散热风机67同时运行，以将第二变温端64附近的热空气吹至集霜盘8处进行化霜。

具体的，除霜模式下，第一变温端62为冷端，第二变温端64为热端。为了充分利用热端产生的热量，本实施例中，通过设置散热风机67将热端附近的热空气吹至集霜盘8处，从而使掉落至集霜盘8中的霜层快速融化。

此外，在此基础上，本申请实施例还提供一种制冷设备，其包括图3所示的制冷系统。其中，该制冷设备可以是冰箱。

进一步的，本申请实施例还提供一种制冷设备的控制方法，也即用于控制上述制冷设备的方法。参照图4，图4为本申请实施例提供的一种制冷设备的控制方法的流程示意图。如图4所示，该方法至少包括：

S401：当检测到满足除霜条件时，控制所述制冷设备进入除霜模式，包括控制所述升华除霜系统开始运行；

具体的，在制冷模式下，第一控制阀K1打开，第二控制阀K2关闭，制冷剂正常循环；送风口91和回风口92均保持打开状态，进风口93和出风口94均保持关闭状态，此时，蒸发器2周围的冷空气在风机的作用下从送风口91进入制冷设备的间室，降低间室温度，而进风口93和出风口94均保持关闭，不会对降湿风道4造成影响。

当满足除霜条件时，则关闭第一控制阀K1，打开第二控制阀K2，制冷剂从压缩机13流出后直接进入蒸发器2，以满足蒸发器2表面霜层升华所需的温度条件；同时关闭送风口91和回风口92，打开进风口93和出风口94，并且启动半导体制冷组件6对降湿风道4进行制冷，此时，蒸发腔室1中的空气通过进风口93和出风口94实现循环，并由半导体制冷组件6降温除湿，降低蒸发腔室1中的湿度，以满足霜层升华所需的绝对湿度。其中，送风口91、回风口92、进风口93和出风口94的打开和关闭均可以通过设置在相应位置的风门的打开和闭合实现。此外，检测是否满足除霜条件的过程可以采用现有技术(比如可以是制冷模式持续运行特定时间后进入除霜模式)，本申请可以不对其进行改进，因此不再赘述。

除霜过程中，如果设置了散热风机67，则半导体制冷组件6的热端(第二变温端64)产生的热量可由散热风机67送至集霜盘8进行化霜。

S402：当检测到满足退出除霜条件时，控制所述制冷设备退出除霜模式；

其中，退出除霜条件同样可以采用现有技术，比如可以是在蒸发器2上设置感温包，根据感温包的升温情况确定除霜是否完成(霜层是否脱落)，当然也可以采用其他方法，对此不进行限制。满足退出除霜条件后，停止升华除霜，且需要除去半导体制冷组件6第一变温端62的凝霜，因此，可以控制半导体制冷组件6的电流反向，第一变温端62变为热端。并且，同时关闭进风口93和出风口94，以避免该化霜过程中的水蒸气进入蒸发腔室1。化霜后形成的融水可以通过排水管68排出至设置于机械室7内的集水盘66，在必要时还可排出至制冷设备外。

具体的，第一变温端62的化霜时间可以采用预设值T，预设值T可以通过预先实验得到；或者也可以采用类似“退出除霜条件”的方式，通过感温包检测第一变温端62的温度确定化霜是否结束。

此外，一些实施例中，在控制所述制冷设备退出除霜模式时，还包括：控制压缩机13停机(也即使制冷剂停止循环，以降低功耗)。

此外，在退出除霜模式，且第一变温端62的化霜步骤结束后，可以根据实际需要控制制冷设备进入制冷模式，进入制冷模式也即，半导体制冷组件6断电，压缩机13开启，第一控制阀K1开启，第二控制阀K2关闭，送风口91和回风口92开启。

通过上述方案，可以实现蒸发器的升华除霜，相对于传统的电加热除霜方式，除霜效率高、时间短、功耗低，且因停止制冷而导致的间室回温更少。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。