制冷器具 [技术领域]
本发明关于一种制冷器具，尤其关于包括蒸发器以及用以除去在制冷过程中形成在所述蒸发器上的霜和/或冰的化霜加热器的制冷器具。
[背景技术]
在冰箱的运行过程中，霜甚至冰会形成在蒸发器上。霜和冰会降低制冷系统的效率。在现有技术中，提供化霜加热器用以融化蒸发器上的霜和冰在本领域内是公知的。通常，在化霜加热器接通时，制冷系统停止工作。化霜加热器可以手动接通或者由控制器基于检测信号而自动接通。
美国专利US 3,683,636揭示一种用以融化翅片式蒸发器上的霜的化霜加热器。化霜加热器为U形的加热元件，它包括两条竖直向上的腿部以及连接所述腿部的下端的曲线部。腿部相隔一段距离并因此并列设置在蒸发器的相对两侧。曲线部在蒸发器的底部下方延伸，加热元件与承载制冷剂的管相距一段距离。通过接通加热元件，蒸发器周围的空气被加热，进而融化形成在蒸发器上的霜。蒸发器上的霜需要尽量快地去除，以减少对储藏室内的食物或其它物品的影响。然而，这种主要利用热对流来加热蒸发器的除霜装置需要较长的时间完成化霜。对于采用尺寸较大的蒸发器的大容量的冰箱而言，化霜程序对储藏室温度的影响的问题尤为突出。
英国专利GB 755,144公开一种用于除去箱型蒸发器上的霜的化霜加热器，该蒸发器包括箱型的壳体以及沿着该壳体外表面设置的承载有制冷剂的管。箱型壳体的内部界定用以储存待冷却或待冷冻物品的储藏空间。柔软的化霜加热器被设置成与管以及壳体的外表面接触，以快速融化蒸发器上的霜，从而降低化霜过程对箱型壳体内的食物的影响。考虑到箱型壳体的底表面和后表面具有更多的霜，该方案将化霜加热器设置成其与箱型壳体的底表面和后表面之间热交换高于其与箱型壳体的顶面之间热交换。然而，承载在管内的制冷剂的特性以及制冷系统的制冷效率的问题并没有被很好地考虑。
[发明内容]
本发明的目的在于提供一种制冷器具，从而在可以显著提高除霜效率的同时，不必显著影响制冷器具的制冷效率。
因此，本发明关于一种制冷器具，包括蒸发器以及化霜加热器，所述蒸发器包括承载制冷剂的管，所述管包括收集至少部分液态制冷剂的收集部，其特征在于，就所述管而言，仅所述收集部或者所述收集部的一部分与所述化霜加热器直接接触。
从而，来自化霜加热器的热量可以很快地传给管的收集部，在收集部内的液态制冷剂可以在化霜程序开始很短时间内就开始蒸发，从而来自化霜加热器的热量可以通过被蒸发的制冷剂的向上运动而从收集部传送到管的其它部分。当这些被蒸发的制冷剂例如向上流动到温度低于其冷凝温度临界值的部分时，制冷剂重新冷凝。另外，由于只有收集部与化霜加热器之间形成如此强的热交换关系，因此，管的其他部分可以被保持在相对低的温度，从而可以在相对长的时间内通过液化气态地制冷剂而阻挡制冷剂离开蒸发器，同时由于其他部分并未与化霜加热器直接接触，这些部分在制冷过程中的热交换效率不会受影响，从而制冷器具的制冷效率受到的影响十分有限甚至不受影响。
其他单独或与其他特征结合而被认为本发明的特性的特征将在以下附加的权利要求中阐述。
根据本发明一个优选的实施例，所述收集部包括所述管的最低部分。从而，形成在蒸发器底部的具有较大尺寸的冰/霜块可以在化霜的最开始阶段就被瓦解，从而有利于热空气进入蒸发器内并在蒸发器内较好地传播；另一方面，这也有利于将液态的制冷剂收集在收集部内。
有利地，所述化霜加热器包括与所述收集部直接接触的接触部，所述接触部至少部分位于所述收集部的下方，从而，收集部可以更高效地与化霜加热器进行热交换，以使在收集部内的液态制冷剂逐渐地被蒸发。
有利地，所述接触部为所述化霜加热器的一部分，从而有可能通过合理地布置化霜加热器的其它部分(例如使其与管的其它部分保持预定的距离)而使蒸发器快速而均衡地化霜。
为了加强化霜加热器和收集部之间的热交换效率，所述化霜加热器与所述收集部之间可以至少部分为面接触。
在本发明一个优选的实施例中，所述管包括多个直线管段，这些管段构成在纵向上相互间隔的管排，其中，所述收集部包括在纵向上最低的管排。
根据本发明一个特别优选的实施例，所述化霜加热器包括沿着所述管排的至少一侧设置的侧部，所述侧部与所述管排之间保持预定距离。优选地，所述侧部包括若干在纵向上间隔距离的直线段，所述直线段沿着相应的管段延伸。
特别优选地，所述直线段的数量小于所述管排的数量，从而可以根据需要，合理地安排管段与化霜加热器之间的热交换程度。
根据本发明一个特别优选的实施例，所述蒸发器包括多个固定于所述管的翅片，所述收集部与每个翅片保持距离，以利于实现收集部和化霜加热器的直接接触。
根据本发明一个特别优选的实施例，所述化霜加热器与所述收集部固定，从而可以防止化霜加热器脱离收集部。优选地，制冷器具包括固定所述化霜加热器与所述收集部的捆绑装置，从而在现有蒸发器和/或化霜加热器的改动尽量少甚至无需改动的情况下，就可实现收集部和化霜加热器的固定。
根据本发明一个特别优选的实施例，所述化霜加热器是电加热元件。
本发明的构造以及它的其他发明目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。
[附图说明]
作为说明书的一部分且用以提供对本发明的进一步理解，以下附图图解本发明的具体实施方式，且与说明书一起用来说明本发明的原则。其中，
图1是根据本发明一个优选实施例用于制冷器具的蒸发器组件1的立体图，所述蒸发器组件1包括蒸发器2以及安装于该蒸发器2的化霜加热器6。
图2是如图1所示蒸发器组件1的一个局部立体图。
图3是图1所示蒸发器组件1的部分前视图。
图4是图1所示蒸发器组件1的部分侧视图。
[具体实施方式描述]
图1是根据本发明一个优选实施例用于制冷器具(未图示)的蒸发器组件1的立体图，其中蒸发器组件1包括蒸发器2以及安装于该蒸发器2的化霜加热器6。所述制冷器具包括至少一个用于储藏待冷却物品例如食物的储藏室以及制冷系统。制冷系统包括蒸发器、冷凝器(未图示)、压缩机(未图示)以及节流装置(未图示)，其制冷原理对于本领域普通技术人员而言是公知的，因此本发明省略对制冷系统除蒸发器之外的组成部分的更具体描述。
蒸发器2是制冷器具的制冷系统的重要组成部分，安装在制冷器具的内部。如图1所示，蒸发器2包括承载制冷剂的管4。管4弯折而具有多个相互平行的直线管段7以及形成在蒸发器2的相对两端并串联相邻管段7的弯曲段9。相邻管段7之间间隔预定距离，并形成了在纵向上以预定距离相隔的管排8a，8b，8c，...，8n。在本实施例中，每一管排8a，8b，8c，...，8n包括三个分布在同一水平面上且相互平行的管段7。
在制冷系统运行过程中，管4内的制冷剂为液态和气态的混合物。管4包括收集部20，管4内的液态制冷剂在制冷过程中至少部分收集在该收集部20内。当制冷系统的压缩机被启动而使气态制冷剂离开蒸发器2时，蒸发器2内的液态制冷剂因为压强变化而部分蒸发并吸收热量，这导致蒸发器2以及蒸发器2周围环境温度的降低。在本实施例中，最低管排8a的管段7形成收集部20，从而液态制冷剂因为重力很容易就可以被收集。
根据本实施例，蒸发器2为翅片型蒸发器，它包括多个由导热性良好的材料制成的翅片14。根据本实施例，翅片14为片状，具有用以穿过管段7的孔15。每个孔15为圆形并具有闭环的边缘。当管段7穿过相应的孔15后，孔15的边缘和管段7的外表面之间没有间隙存在，而是紧密接触，以此建立翅片14和管4之间高效的热交换关系。然而，如图1和图3所示，翅片14与最低管排8a的管段7之间形成距离。
蒸发器2包括两个位于蒸发器2的相对两端的支撑板11。支撑板11与翅片14大致平行，并与管段7垂直。支撑板11最好也是由导热良好的材料制成，以提高蒸发器2的热交换效率。支撑板11具有若干细长的支撑孔17。如图2所示，支撑孔17在纵向上的高度最好稍微小于相邻管排8a，8b，...，8n之间的距离。在弯曲段9穿过对应的支撑孔17后，支撑孔17与管段7配合而使支撑板11与管4固定。如图1和图4所示，支撑板11在其相对两侧设有多个开环的开口18，以收容化霜加热器6的相应部分。在本实施例中，除了最低的开口18与相应的支撑孔17连通之外，剩余开口18都与支撑孔17隔开。
翅片14两侧边缘上分别形成用以夹持化霜加热器6相应部分的凹口16。凹口16与相应的孔15接近，但不与孔15相连通。凹口16与对应的开口18在同一高度上，并具有大致相同的形状和尺寸。
由于在制冷系统运行过程中，蒸发器2上会形成霜甚至冰而降低制冷系统的制冷效率，因此，设置化霜加热器6来除去形成在蒸发器2上的霜。以下将对根据本实施例的化霜加热器6作具体描述。
化霜加热器6在本实施例中基于电阻加热的电加热器。化霜加热器6具有大致为向上的U形槽轮廓，包括两个侧部19以及连接在两个侧部19的下端的连接部10。
如图2所示，连接部10包括与最低管排8a中的两个管段7直接接触的接触部13。接触部13在本实施例中大致是直的，并沿着对应的管段7延伸。由于化霜加热器6与收集部20直接接触，由化霜加热器6产生的热量立即传送给构成收集部20一部分的最低管排8a的对应的管段7。
如图2和图3所示，接触部13位于收集部20的下方。接触部13与收集部20的接触处可以至少部分是面接触，以增强二者之间的热交换效率。在管段7为圆管的情况下，可以通过使接触部13具有非圆形的外表面来实现二者之间的面接触，反之亦然。
在本实施例中，化霜加热器6仅与收集部20中的两个管段7直接接触。在另外的实施例中，化霜加热器6也可以与整个收集部20保持直接接触。
为了使化霜加热器6的接触部13与收集部20之间的接触可靠，接触部13优选地固定在收集部20上。这可以通过采用捆绑装置例如捆绑线来讲接触部13捆定在收集部20上。
两个侧部19分别布置在蒸发器2的相对两侧。侧部19被弯折而具有若干直线段21a，21b，...，21m以及串联纵向相邻的直线段21a，21b，...，21m的连接弯段22。直线段21a，21b，...，21m以及连接弯段22的形状分别与管段7和弯曲段9类似，并挨着后者的外侧设置。如图4所示，直线段21a，21b，...，21m以及连接弯段22与相邻的管段7和弯曲段9平行。
直线段21b，...，21m固定在到支撑板11的对应开口18和翅片14的对应凹口16而固定在蒸发器2上，而直线段21a仅夹持在开口18上。侧部19的直线段21b，...，21m与连接在管排8b，8c，...，8m上的翅片14直接接触。由于凹口16与对应的孔15隔开，因此直线段21b，...，21m虽然沿着管排8b，8c，...，8m的相应管段7设置，但二者之间保持预定距离。类似地，侧部19的直线段21a设置在管排8a的最外侧的相应管段7的旁边但是与后者也形成间距。在另一个没有示出的实施方式中，直线段21a与管排8a的最外侧管段7至少部分接触。
直线段21a，21b，...，21m的数量m少于管排8a，8b，...，8n的数量n。与位于下方的管排8a，8b，8c，...，8m相比，管排8(n-m)，8(n-m+1)，...，8n受化霜加热器6的影响较小。因此，在化霜过程中，管排8(n-m)，8(n-m+1)，...，8n可以在相对长的时间内处于相对低的温度。
通过在化霜加热器6和管4的收集部20之间建立很强的热交换关系，来自化霜加热器6的热量可以很快地传给管4的收集部20。收集在收集部20内的液态制冷剂可以在化霜程序刚开始的很短时间内就开始蒸发。蒸发的制冷剂沿着管4向上流动，当这些被蒸发的制冷剂向上流动到温度低于其冷凝温度临界值的部分时，制冷剂会由气态转化为液态并放出热量。以这样的方式，来自化霜加热器6的热量通过被蒸发的制冷剂向上运动而从收集部20传送到管4的其它部分。被液化的制冷剂因为重力向下流动，当它到达温度高于其可以再次蒸发的区域时，制冷剂可以开始另一循环。随着收集部20温度的逐渐升高，越来越多的液态制冷剂逐渐蒸发并将热量从收集部20转移到其他部分。以这样的方式，极大地利用制冷剂来主动将化霜加热器6产生的热量从收集部20向管4的其它部分转移，且这种热量是由管4的内部向管外散发，更加有利于除霜。
另外，由于收集部20设置在蒸发器2的最低处，因此形成在蒸发器2底部的具有较大尺寸的冰/霜块可以在化霜的最开始阶段就被融化，从而有利于热空气进入蒸发器2而在蒸发器2的管段7之间较好的传播。
另一方面，管4的位于收集部20上方的部分与化霜加热器6之间保持距离，尤其是管排8(n-m)，8(n-m+1)，...，8n初期仅通过热对流接受有限的热量。因此，这些部分可以被保持在相对低的温度，从而可以在相对长的时间内通过使气态制冷剂冷凝而防止制冷剂离开蒸发器2。另外，管排8b，8c，...，8n的管段7不直接与化霜加热器6直接接触，它们可以自由地与翅片14保持紧密接触，因此蒸发器2的热交换效率不会因此而受影响，从而制冷器具的制冷效率受到的影响十分有限甚至不受影响。
通过测量和计算化霜程序之后收集的水的重量Qw与化霜程序所消耗的电量Qh，我们惊讶但清晰地发现根据本发明实施例的制冷器具的化霜效率Qw/Qh可以达到70％而制冷效率却保持在同等水平。