摘 要：結(jié)霜、化霜問(wèn)題長(zhǎng)期制約著大容量風(fēng)冷冰箱的發(fā)展和節(jié)能水平的提高。結(jié)霜引起的空氣流通面積減小，霜層形成在蒸發(fā)器翅片上，都直接導(dǎo)致?lián)Q熱性能的下降，從而降低冰箱的制冷性能，冰箱的化霜已成為衡量冰箱性能的重要指標(biāo)之一，其中化霜的方法是作為實(shí)現(xiàn)節(jié)能化霜的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文通過(guò)對(duì)冰箱化霜技術(shù)專利文獻(xiàn)的統(tǒng)計(jì)整理，分析了冰箱企業(yè)在化霜技術(shù)方面的研究熱點(diǎn)。分析結(jié)果顯示，冰箱的自動(dòng)化霜技術(shù)發(fā)展已經(jīng)比較成熟，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能的運(yùn)用，未來(lái)冰箱自動(dòng)化霜技術(shù)在智能化控制及降低能耗等方面仍有較大發(fā)展空間。

關(guān)鍵詞：冰箱；制冷；化霜

1 引言

家用電冰箱已經(jīng)成為人們現(xiàn)代化舒適生活中不可或缺的一部分，為滿足人們現(xiàn)代化生活方式的需要，家用電冰箱正在向大型化、多功能、多溫區(qū)、多用途的方向發(fā)展。風(fēng)冷冰箱具有自動(dòng)除霜、大容量、多功能的優(yōu)點(diǎn)而受到越來(lái)越多的關(guān)注。

2 冰箱結(jié)霜原理

風(fēng)冷冰箱是通過(guò)強(qiáng)制對(duì)流的方式，將空氣流過(guò)蒸發(fā)器并與蒸發(fā)器進(jìn)行熱濕交換后，進(jìn)入到冰箱的冷凍室和冷藏室等間室內(nèi)，從而降低各個(gè)間室內(nèi)的溫度，空氣在箱內(nèi)形成空氣循環(huán)，以持續(xù)的為冰箱的各間室提供冷量。冰箱門打開時(shí)，帶有水蒸氣的熱空氣會(huì)進(jìn)入冰箱內(nèi)部，或者是冰箱內(nèi)部?jī)?chǔ)存的食品中含有水分蒸發(fā)到間室的空氣中，使得循環(huán)空氣含有一定的水汽，而冰箱的蒸發(fā)器換熱翅片表面的溫度較低，當(dāng)濕空氣流經(jīng)蒸發(fā)器翅片表面時(shí)，由于蒸發(fā)器溫度低于空氣露點(diǎn)溫度，且一般低于0℃，此時(shí)，空氣中的水汽被冷凝，并附著于蒸發(fā)器表面，從而形成霜層。

霜層的導(dǎo)熱系數(shù)非常小，不易導(dǎo)熱，冰箱持續(xù)的運(yùn)行，霜層越積越厚，增大了蒸發(fā)器表面與空氣間的傳熱熱阻，蒸發(fā)器的傳熱性能降低；霜層水堵塞翅片之間的空氣流通通道，使得空氣的流通阻力增加，空氣的流通量減小，導(dǎo)致?lián)Q熱量減小，冰箱的工作狀況惡化，以致無(wú)法正常供冷；導(dǎo)致蒸發(fā)器溫度降低，以及壓縮機(jī)的運(yùn)行性能和效率急劇下降；整個(gè)冰箱的制冷性能隨之下降，影響食品的保鮮品質(zhì)。

資料顯示[1]，當(dāng)蒸發(fā)器表面的霜層厚度達(dá)到10mm時(shí)，冰箱的制冷能力將至少下降30%，所以，為保證系統(tǒng)持續(xù)高效率運(yùn)行，必須適時(shí)化霜。目前，冰箱自動(dòng)化霜技術(shù)主要包括：電加熱化霜技術(shù)，熱氣化霜技術(shù)，超聲波化霜技術(shù)和吸附化霜技術(shù)、液體噴霧法等[2]。

3 冰箱自動(dòng)化霜技術(shù)研究熱點(diǎn)

在冰箱的化霜領(lǐng)域，全球冰箱企業(yè)對(duì)冰箱化霜技術(shù)的研究主要集中在電加熱化霜和熱氣化霜技術(shù)以及化霜系統(tǒng)的控制；此外，還有少量專利申請(qǐng)涉及液體噴霧法、與制冷系統(tǒng)分開的熱流循環(huán)等技術(shù)。通過(guò)在Incopat專利數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)冰箱化霜方式技術(shù)進(jìn)行檢索，統(tǒng)計(jì)該技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量全球排名前10名的企業(yè)專利，按照一個(gè)專利族作為一項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并對(duì)其專利按電加熱化霜技術(shù)、熱氣化霜技術(shù)、熱流循環(huán)化霜技術(shù)、液體噴霧化霜技術(shù)和化霜控制技術(shù)進(jìn)行分類，專利各企業(yè)的技術(shù)分布情況如圖1所示。

涉及化霜方法的專利文獻(xiàn)主要集中于電加熱化霜和熱氣化霜及其化霜系統(tǒng)控制，其中電加熱化霜方法是在結(jié)霜側(cè)換熱器上安裝適當(dāng)功率的電阻，當(dāng)結(jié)霜側(cè)換熱器上積霜嚴(yán)重時(shí)，開啟控制開關(guān)，給電熱絲通電發(fā)熱融霜[2]；日本在對(duì)電加熱化霜方法的關(guān)鍵技術(shù)有大量且領(lǐng)先的研發(fā)，主要的公司為松下、日立、東芝，其中又以松下公司在電加熱化霜技術(shù)上最先提出，申請(qǐng)專利最多，實(shí)力雄厚；韓國(guó)LG、三星、大宇電子等公司在電加熱化霜領(lǐng)域也占有一定技術(shù)；而德國(guó)在該領(lǐng)域的研發(fā)主要是集中在少數(shù)大公司，博世西門子在電加熱領(lǐng)域的技術(shù)不可忽視。中國(guó)近年來(lái)隨著生活質(zhì)量的提高，在冰箱領(lǐng)域的研究也逐漸重視，代表企業(yè)有海爾和美的。

熱氣化霜是指利用高壓回路的高溫高壓制冷劑氣體的熱量融霜，也就是高溫高壓制冷劑氣體直接引入結(jié)霜側(cè)換熱器中，通過(guò)蒸汽液化放出的大量熱量將換熱器外側(cè)的霜層融化的化霜方法，這種方法也稱為熱氣旁通除霜。熱氣化霜的方法專利技術(shù)主要是集中在日本，以日本的三菱電機(jī)、松下、日立、東芝公司為主，中國(guó)的海爾公司和韓國(guó)的LG公司也掌握一定的技術(shù)。

由圖1還可以看出，采用與制冷系統(tǒng)分開的熱流循環(huán)例如利用冰箱間室內(nèi)或周圍環(huán)境的熱空氣進(jìn)行化霜的方法具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，韓國(guó)LG有進(jìn)行部分專利申請(qǐng)；此外，采用超聲波化霜技術(shù)和吸附化霜技術(shù)、液體噴霧法等化霜方法在一些特殊場(chǎng)合和環(huán)境也得到應(yīng)用。

從以上的分析可以看出，日本在冰箱化霜技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展較早，其各個(gè)大公司占據(jù)著大部分的關(guān)鍵核心技術(shù)，如松下、日立、東芝、三菱電機(jī)等公司掌握電加熱化霜技術(shù)和熱氣化霜技術(shù)及其相關(guān)的控制技術(shù)；此外，韓國(guó)的LG公司同樣掌握了電加熱化霜技術(shù)和熱氣化霜技術(shù)及其相關(guān)的控制技術(shù)，三星公司則在電加熱化霜上有（下轉(zhuǎn)第58頁(yè)）（上接第56頁(yè)）一定技術(shù)積累；其他公司掌握的主要是電加熱化霜技術(shù)，在熱氣化霜技術(shù)專利偏少。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)全球主要冰箱企業(yè)的冰箱自動(dòng)化霜技術(shù)熱點(diǎn)進(jìn)行了研究分析，松下、日立、東芝、三菱、博世西門子、LG、海爾等公司主要是采用電加熱化霜和熱氣化霜兩種化霜方式。在冰箱的化霜技術(shù)領(lǐng)域，化霜方式相關(guān)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟，主要是電加熱化霜和熱氣化霜兩種化霜方式。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，智能化和節(jié)能減排成為家電發(fā)展趨勢(shì)，冰箱化霜技術(shù)研究主要集中于智能控制方法和降低能耗這兩方面。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能的運(yùn)用，未來(lái)冰箱化霜技術(shù)在智能化控制及降低能耗等方面仍有較大發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔樂(lè)梅.電冰箱如何化霜好[J].健康，2000（3）：27.

[2]李玉祥，李洪濤，尹鳳福等.無(wú)霜冰箱現(xiàn)代化霜技術(shù)的研究進(jìn)展[C].2011年中國(guó)家用電器技術(shù)大會(huì)·論文集，2011.

作者簡(jiǎn)介：

李育勇，男，碩士，現(xiàn)任職于廣州中新知識(shí)產(chǎn)權(quán)服務(wù)有限公司，從事專利技術(shù)分析。