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      對(duì)開門冰箱冷藏內(nèi)置變溫室性能提升技術(shù)研究

      2019-02-26 01:53:16陳開松
      日用電器 2019年12期
      關(guān)鍵詞:間室變溫風(fēng)道

      陳開松 陸 濤

      (長虹美菱股份有限公司 合肥 230601)

      前言

      目前,大容積風(fēng)冷冰箱已經(jīng)逐步成為家用冰箱的主流。冰箱的結(jié)構(gòu)類型主要分為十字、法式、對(duì)開門與多門等結(jié)構(gòu),具體而言,十字對(duì)開門與多門冰箱大多數(shù)均為三循環(huán)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì),可以實(shí)現(xiàn)冷藏、變溫與冷凍間室的獨(dú)立設(shè)計(jì),多溫區(qū)多功能可以更好地滿足用戶的多種使用需求。法式冰箱分為帶變溫室與不帶變溫室兩種,帶變溫室設(shè)計(jì)方案是市場(chǎng)認(rèn)可度較好的類型。

      對(duì)開門冰箱[1]只有兩個(gè)門組成,最簡單的設(shè)計(jì)方案就是一個(gè)間室為冷藏溫區(qū),一個(gè)間室為冷凍溫區(qū),部分高端冰箱才具有變溫室,該變溫室分位于冷藏間室中間與底部兩種方式,置于中間的變溫室,因?yàn)樯婕暗? ℃以下溫度,需要四周很好地保溫設(shè)計(jì),才可以確保不凝露等可靠性滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于置于冷藏底部的變溫室,一種設(shè)計(jì)方案為通過冷藏蒸發(fā)器,聯(lián)合相關(guān)風(fēng)道結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)變溫功能,但此種設(shè)計(jì)方案,導(dǎo)致變溫室在高環(huán)溫下,溫度不能達(dá)到較低設(shè)計(jì)要求。另一種方案,對(duì)開門冰箱為單系統(tǒng)設(shè)計(jì),在變溫間室與冷凍間室之間開一個(gè)孔洞,孔洞中安置風(fēng)門,通過風(fēng)門開停以及冷凍風(fēng)機(jī)的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)變溫室變溫功能,實(shí)際該種方案經(jīng)過驗(yàn)證,變溫室在常溫下僅可以達(dá)到0 ℃左右,不能很好地滿足變溫需求,保鮮效果較差,同時(shí)風(fēng)門處易凝露。

      基于以上存在的對(duì)開門冰箱冷藏內(nèi)置變溫室溫度高,保鮮效果差等問題,需要設(shè)計(jì)出對(duì)開門冰箱冷藏內(nèi)置變溫室溫度可以達(dá)到“一星”級(jí)室要求,且整機(jī)能耗不增加,儲(chǔ)藏溫度與化霜可靠性[2]滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,確保保鮮效果更好。

      1 具體方案

      以當(dāng)前典型兩款對(duì)開門風(fēng)冷冰箱為研究載體,從分析冷藏底置變溫室的性能現(xiàn)狀出發(fā),找出存在的問題,制定出對(duì)應(yīng)的風(fēng)道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制邏輯設(shè)計(jì),并完成性能驗(yàn)證與可靠性測(cè)試,確保滿足項(xiàng)目既定目標(biāo)要求。

      1.1 對(duì)開門冰箱冷藏內(nèi)置變溫室現(xiàn)狀分析

      對(duì)開門冰箱冷藏內(nèi)置變溫室的設(shè)計(jì)方案主要分為三種,下面就具體方案展開分析。

      方案1:對(duì)開門冰箱冷藏內(nèi)置變溫室,變溫間室位于冷藏間室中間部位,冰箱為雙循環(huán)制冷系統(tǒng),變溫室內(nèi)的冷量供給主要來源于冷藏蒸發(fā)器,通過冷藏間室內(nèi)的冷藏風(fēng)扇與風(fēng)道的組合應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)變溫間室的制冷需求。具體見圖1的變溫中置于對(duì)開門冰箱(雙系統(tǒng))冷藏間室內(nèi)的結(jié)構(gòu)。

      從圖1中可以看出,該變溫室因位于冷藏間室中間位置,內(nèi)部溫度0 ℃以下,-6 ℃ 以上,故需要進(jìn)行保溫設(shè)計(jì),變溫間室的6個(gè)面都需要保溫,才可以確保在冷藏間室高濕度的條件下,不產(chǎn)生凝露問題。因?yàn)楸卦O(shè)計(jì)要求導(dǎo)致成本投入均較高,實(shí)際的風(fēng)路系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜,故該種結(jié)構(gòu)當(dāng)前很少用。

      方案2:對(duì)開門冰箱冷藏內(nèi)置變溫室,變溫間室位于冷藏間室底部,冰箱為雙循環(huán)制冷系統(tǒng),變溫室內(nèi)的冷量供給主要來源于冷藏蒸發(fā)器,通過冷藏間室內(nèi)的冷藏風(fēng)扇與風(fēng)道的組合應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)變溫間室的制冷需求。具體見圖2的變溫室底置于對(duì)開門冰箱(雙系統(tǒng))冷藏間室內(nèi)的結(jié)構(gòu)。

      從圖2中可以看出,該變溫室因位于冷藏間室中間位置,內(nèi)部溫度0 ℃以下,-3 ℃ 以上,故需要進(jìn)行保溫設(shè)計(jì),變溫間室的6個(gè)面都需要保溫,才可以確保在冷藏間室高濕度的條件下,不產(chǎn)生凝露問題。實(shí)際依托冷藏間室五個(gè)面進(jìn)行保溫,頂部為帶風(fēng)道的保溫結(jié)構(gòu),采用頂送風(fēng)頂回風(fēng)方式,回風(fēng)返回至冷藏蒸發(fā)器底部再與蒸發(fā)器換熱,依托冷藏風(fēng)扇完成變溫制冷循環(huán)水。因?yàn)樵摲N依托冷藏蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)變溫室低溫的方案,變溫室設(shè)計(jì)溫度不能做的太低,尤其是高環(huán)溫條件下,儲(chǔ)藏溫度測(cè)試時(shí),最高實(shí)驗(yàn)M包溫度-3 ℃左右。

      圖1 變溫室中置于對(duì)開門冰箱的結(jié)構(gòu)簡圖

      圖2 變溫室底置于對(duì)開門冰箱的結(jié)構(gòu)簡圖

      方案3:對(duì)開門冰箱冷藏內(nèi)置變溫室,變溫間室位于冷藏間室底部,冰箱為單循環(huán)制冷系統(tǒng),變溫室內(nèi)的冷量供給主要來源于冷凍室,通過冷凍間室內(nèi)的冷凍風(fēng)扇與風(fēng)道的組合應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)變溫間室的制冷需求。具體見圖3的冷藏底置變溫室的冰箱結(jié)構(gòu)。

      從圖3中可知,變溫室內(nèi)的冷量來自于冷凍間室,在變溫室與冷凍室之間只有一個(gè)風(fēng)門,在變溫室后部有一個(gè)回風(fēng)口,開口較小。當(dāng)變溫室需要制冷時(shí),風(fēng)門打開,冷凍制冷風(fēng)機(jī)開啟,構(gòu)成一個(gè)簡易的風(fēng)循環(huán)流程,給變溫室降溫。該種設(shè)計(jì)方案存在風(fēng)門靠近變溫間室一側(cè)容易凝露,凝露水無法處理。同時(shí),回風(fēng)口較小,很難確保該變溫室溫度可以達(dá)到較低的溫度。

      1.2 對(duì)開門冰箱冷藏內(nèi)置變溫室優(yōu)化設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)方案

      根據(jù)以上所討論的對(duì)開門冰箱冷藏內(nèi)置變溫間室的設(shè)計(jì)方案存在的不足,依托對(duì)開門冰箱載體結(jié)構(gòu)(雙循環(huán)制冷系統(tǒng)),具體改進(jìn)設(shè)計(jì)要求如下:

      1)采用雙循環(huán)制冷系統(tǒng);

      2)冷藏變溫間室采取底置設(shè)計(jì);

      3)變溫間室內(nèi)的溫度需滿足“一星”級(jí)設(shè)計(jì)要求;

      4)整機(jī)能耗與原狀態(tài)相當(dāng);

      5)可靠性滿足設(shè)計(jì)要求。

      針對(duì)以上設(shè)計(jì)要求,設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的技術(shù)方案,見圖4新型對(duì)開門冰箱冷藏內(nèi)置變溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡圖。

      從圖4中可知,為了滿足變溫間室內(nèi)的溫度需滿足“一星”級(jí)設(shè)計(jì)要求,采用從冷凍蒸發(fā)器引風(fēng)設(shè)計(jì),具體設(shè)計(jì)方法為:

      1)進(jìn)風(fēng)道設(shè)計(jì):從冷凍蒸發(fā)器引風(fēng),依托冷凍制冷風(fēng)機(jī)擾流風(fēng),從蒸發(fā)器出來的冷風(fēng)經(jīng)過冷凍風(fēng)機(jī),進(jìn)入冷凍制冷風(fēng)道,在冷凍制冷風(fēng)道的中偏下位置的側(cè)面開孔與冷藏冷凍中間的保溫層開口對(duì)接,冷藏間室內(nèi)設(shè)計(jì)出獨(dú)立的進(jìn)風(fēng)道一端連接變溫間室進(jìn)風(fēng)口,另一端連接中間保溫層出口。獨(dú)立的進(jìn)風(fēng)道內(nèi)設(shè)有風(fēng)門。變溫間室頂部保溫層內(nèi)置有風(fēng)道,采用頂送風(fēng)方式,后部偏下回風(fēng)口設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)變溫間室制冷設(shè)計(jì)要求?;仫L(fēng)口通過回風(fēng)道進(jìn)入冷凍蒸發(fā)器底部,經(jīng)蒸發(fā)器冷卻后再經(jīng)冷凍風(fēng)機(jī)擾流進(jìn)入冷凍風(fēng)道中,構(gòu)成一個(gè)變溫間室制冷風(fēng)道循環(huán)系統(tǒng),達(dá)到變溫間室“一星”級(jí)設(shè)計(jì)要求。

      圖3 冷藏底置變溫室的冰箱結(jié)構(gòu)簡圖

      圖4 新型變溫室性能提升結(jié)構(gòu)簡圖

      1.3 控制邏輯改進(jìn)設(shè)計(jì)

      根據(jù)最新的設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的控制邏輯,主要控制方法如下:

      1)若變溫間室請(qǐng)求制冷,當(dāng)冷藏間室與冷凍間室無制冷請(qǐng)求時(shí),則僅開啟變溫風(fēng)門與冷凍制冷風(fēng)機(jī),直至變溫間室達(dá)到停機(jī)溫度點(diǎn),則風(fēng)門關(guān)閉,冷凍制冷風(fēng)機(jī)停機(jī)。

      2)若變溫間室請(qǐng)求制冷,當(dāng)冷藏間室與冷凍間室也請(qǐng)求制冷,制冷優(yōu)先級(jí)變溫室>冷藏室>冷凍室,若閥的位置處于冷藏間室制冷狀態(tài),開啟冷藏與冷凍制冷風(fēng)機(jī),直至變溫間室達(dá)到停機(jī)溫度點(diǎn),則風(fēng)門關(guān)閉,冷凍制冷風(fēng)機(jī)停機(jī)。若閥的位置處于冷凍間室制冷狀態(tài),開啟冷凍制冷風(fēng)機(jī),直至變溫間室達(dá)到停機(jī)溫度點(diǎn),則風(fēng)門關(guān)閉。

      1.4 可靠性驗(yàn)證

      為了實(shí)現(xiàn)對(duì)開門冰箱冷藏內(nèi)置變溫室可以滿足“一星”級(jí)室的設(shè)計(jì)要求,設(shè)計(jì)出新型制冷循環(huán)風(fēng)道結(jié)構(gòu),由于該結(jié)構(gòu)的回風(fēng)道與蒸發(fā)器底部相連,需要進(jìn)行化霜可靠性驗(yàn)證。

      化霜可靠性依據(jù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行可靠性驗(yàn)證,確保風(fēng)冷冰箱化霜可靠性滿足設(shè)計(jì)要求。

      2 試驗(yàn)結(jié)果分析

      2.1 變溫風(fēng)道新結(jié)構(gòu)與樣機(jī)結(jié)果

      根據(jù)風(fēng)道設(shè)計(jì)要求,設(shè)計(jì)出一個(gè)新型風(fēng)道結(jié)構(gòu),如圖5所示,從該結(jié)構(gòu)件可以知道,在冷凍與冷藏間室之間發(fā)泡層中的進(jìn)、回風(fēng)道設(shè)計(jì)為一體式結(jié)構(gòu),確保結(jié)構(gòu)間室,便于生產(chǎn)線的量產(chǎn)需求。

      樣機(jī)試制結(jié)果,如圖6所示。

      圖5 新型風(fēng)道結(jié)構(gòu)件

      圖6 樣機(jī)試制圖

      從圖6(a)中可以看出,該種新型風(fēng)道結(jié)構(gòu),置于冷藏與冷凍間室之間,通過膠帶密封,在通過聚氨酯發(fā)泡料進(jìn)行發(fā)泡保溫。同時(shí),新型風(fēng)道結(jié)構(gòu)的四個(gè)對(duì)接口分別與冷凍內(nèi)膽孔與冷藏內(nèi)膽孔完成對(duì)接,見圖6(b)與圖6(c),接口對(duì)接較好,不會(huì)出現(xiàn)漏液等問題。

      同時(shí),修改冷凍風(fēng)道結(jié)構(gòu)見圖7所示,線框框中為去變溫間室設(shè)計(jì)的導(dǎo)風(fēng)結(jié)構(gòu),確保去變溫間室的風(fēng)量滿足變溫間室溫區(qū)的設(shè)計(jì)要求。

      變溫間室頂部風(fēng)道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),見圖8。

      進(jìn)風(fēng)口具有風(fēng)門,頂部出風(fēng)方式,確保變溫間室的抽屜內(nèi)可以冷量均勻,實(shí)現(xiàn)“一星”級(jí)室設(shè)計(jì)要求。

      2.2 整機(jī)性能結(jié)果

      新國標(biāo)下,新型樣機(jī)在16 ℃與32 ℃兩種環(huán)溫下完成整機(jī)耗電量測(cè)試,具體測(cè)試參數(shù)結(jié)果如表1所示。

      從測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果來看,配新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與控制邏輯方案的冰箱載體能耗可以達(dá)到一級(jí)能效指數(shù)設(shè)計(jì)要求,與原狀態(tài)能耗相當(dāng)。

      儲(chǔ)藏溫度測(cè)試:38 ℃環(huán)溫下,儲(chǔ)藏溫度測(cè)試曲線見圖9。從測(cè)試曲線可以看出, -10.3 ℃,-10.1 ℃,-9.8 ℃與-9.5 ℃,實(shí)際儲(chǔ)溫實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)包標(biāo)準(zhǔn)要求最高溫度做到-6 ℃以下即可,實(shí)際測(cè)試結(jié)果遠(yuǎn)優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)值,故儲(chǔ)藏溫度測(cè)試結(jié)果為合格。

      圖7 新型冷凍風(fēng)道結(jié)構(gòu)

      2.3 化霜可靠性結(jié)果

      將對(duì)開門冰箱載體置于化霜可靠性測(cè)試實(shí)驗(yàn)室,見圖10。完成樣機(jī)固定與開關(guān)門的裝置固定,設(shè)定好既定的開關(guān)門控制邏輯,完成可靠性測(cè)試驗(yàn)證。

      按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)完成可靠性測(cè)試,測(cè)試結(jié)果見圖11。該圖從左到右依次為冷凍蒸發(fā)器、變溫間室進(jìn)風(fēng)口與回風(fēng)口,霜與冰均化的比較干凈,化霜水也排的比較順暢,故化霜可靠性滿足設(shè)計(jì)要求。

      圖8 變溫頂部風(fēng)道圖

      表1 耗電量測(cè)試結(jié)果

      圖9 儲(chǔ)藏溫度測(cè)試曲線

      圖10 化霜可靠性測(cè)試臺(tái)位展示

      圖11 可靠性測(cè)試結(jié)果

      3 結(jié)論

      通過對(duì)對(duì)開門風(fēng)冷冰箱載體的風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),控制邏輯的改進(jìn)設(shè)計(jì),確保冷藏底置變溫間室可以達(dá)到“一星”級(jí)設(shè)計(jì)要求,整機(jī)能耗與常規(guī)狀態(tài)相當(dāng),化霜可靠性滿足設(shè)計(jì)要求,更低溫區(qū)的變溫間室可以更好地滿足用戶的食品保鮮使用要求。

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