CN104329857A - 冰箱 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种冰箱，包括：第一半导体制冷片，具有产生冷量的第一冷端面和产生热量的第一热端面；第二半导体制冷片，具有产生冷量的第二冷端面和产生热量的第二热端面；第一热交换器，配置成将所述第一冷端面的冷量传递到所述冰箱的冷冻室中；第二热交换器，配置成将所述第二冷端面的一部分冷量传递到所述冰箱的冷藏室中，且将所述第二冷端面的其余冷量消抵所述第一热端面的热量；第三热交换器，配置成将所述第二热端面的热量散发到周围环境中。本发明的冰箱由于第二半导体制冷片的冷端对第一半导体制冷片的热端进行充分散热降温，因此能提高第一半导体制冷片的热端的散热效率，从而提高其冷端的制冷效果。
Description
技术领域
本发明涉及制冷设备，特别是涉及一种半导体制冷冰箱。
背景技术
半导体冰箱具有环保和容积率高等特点，广受市场欢迎。但受半导体制冷片特性的限制，只能达到冷藏的目的，达不到冷冻的标准，在应用上受到很大的限制。在现有技术的包括冷藏室和冷冻室的半导体冰箱中，通常采用压缩式制冷***和半导体制冷***进行混合制冷，半导体制冷片的热端或热端散热器通常被设置成与压缩式制冷***的压缩机蒸发器直接接触。压缩机式蒸发器产生的冷量传导给半导体制冷片的热端，对其进行散热降温。这种对半导体制冷片的热端以接触传导的方式进行散热降温的方案工艺复杂、成本较高。此外，压缩式制冷***体积大，占用冰箱的储藏空间；且工作时噪音大。
发明内容
本发明的一个目的旨在克服现有技术中带有冷藏室和冷冻室的半导体冰箱的至少一个缺陷，提供一种可高效制冷的具有冷藏冷冻功能的冰箱。
本发明一个进一步的目的是要使得冰箱的工作噪音小，储藏空间大。
为此，本发明提供了一种冰箱，包括：
第一半导体制冷片，具有产生冷量的第一冷端面和产生热量的第一热端面；
第二半导体制冷片，具有产生冷量的第二冷端面和产生热量的第二热端面；
第一热交换器，配置成将所述第一冷端面的冷量传递到所述冰箱的冷冻室中；
第二热交换器，配置成将所述第二冷端面的一部分冷量传递到所述冰箱的冷藏室中，且将所述第二冷端面的其余冷量消抵所述第一热端面的热量；
第三热交换器，配置成将所述第二热端面的热量散发到周围环境中。
可选地，所述第三热交换器包括：
第三制冷剂箱体，限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热；
第三制冷剂管路，与所述第三制冷剂箱体的内腔连通，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热；
热桥，其上端内侧表面与所述第二热端面热接触，下端外侧表面与所述第三制冷剂箱体的内侧表面热接触，以将所述第二热端面产生的部分热量向下传递到所述第三制冷剂箱体。
可选地，所述第三热交换器还包括：
上部散热翅片，设置在所述热桥的上端外侧表面上。
可选地，所述第三热交换器还包括：
上部散热风机，通过紧固机构固定在所述上部散热翅片的外侧，以对从所述第二热端面传至所述上部散热翅片的热量进行强制对流散热。
可选地，所述第三热交换器还包括：
下部散热翅片，设置在所述第三制冷剂箱体的外侧表面上。
可选地，所述第三热交换器还包括：
下部散热风机，通过紧固机构固定在所述下部散热翅片的外侧，以对从所述第二热端面传至所述下部散热翅片的热量进行强制对流散热。
可选地，所述第一热交换器包括：
第一制冷剂箱体，限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热，所述第一制冷剂箱体与所述第一冷端面热接触；以及
第一制冷剂管路，与所述第一制冷剂箱体的内腔连通，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热。
可选地，所述第二热交换器包括：
第二制冷剂箱体，限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热，所述第二制冷剂箱体的两个相对的表面分别与所述第一热端面和第二冷端面热接触；以及
第二制冷剂管路，与所述第二制冷剂箱体的内腔连通，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热。
可选地，所述冰箱还包括：
第一温度传感器，配置成检测所述冰箱的冷藏室的温度；
第二温度传感器，配置成检测所述冰箱的冷冻室的温度；以及
控制器，配置成根据所述冷藏室的温度和冷冻室的温度控制所述第一半导体制冷片和所述第二半导体制冷片产生的冷量，使得所述冰箱的冷藏室和冷冻室分别保持在冷藏设定温度和冷冻设定温度。
可选地，所述控制器进一步配置成：当所述冷藏室的温度高于所述冷藏设定温度和/或所述冷冻室的温度高于所述冷冻设定温度时，控制所述第一半导体制冷片和所述第二半导体制冷片分别产生最大冷量；其中，所述第二半导体制冷片产生的最大冷量大于第一半导体制冷片产生的最大冷量。
本发明冰箱的制冷散热***采用双级半导体制冷技术，相对于传统的压缩式制冷，取代了压缩机及放置压缩机的舱室，使冰箱的有效利用空间变大。此外，冰箱内部无风道、蒸发器盖板，外部散热管路全部贴附在外壳内侧，外观优美，整洁大方，空间利用率大大提升。
本发明的冰箱由于第二半导体制冷片的冷端对第一半导体制冷片的热端进行充分散热降温，因此能提高第一半导体制冷片的热端的散热效率，从而提高冷端的制冷效果。
进一步地，在本发明的冰箱中，设有用于对第二半导体制冷片的热端进行散热的散热翅片、散热风机以及制冷剂管路，可有效降低热端与环境温度的温差，提高冷端的制冷量。在冰箱负荷较低时，可以适当关闭散热风机，这样可以有效的降低冰箱的噪音和能耗，使得其整体运行更加安全可靠。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的冰箱的示意性结构图；
图2是图1所示第一热交换器的示意性结构图；
图3是图1所示第三热交换器的示意性结构图；
图4是根据本发明一个实施例的半导体制冷片的供电电压与制冷效率及制冷量关系的示意性曲线图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
图1是根据本发明一个实施例的热交换装置的示意性结构图。本发明的冰箱可包括箱体10，箱体10内由内胆限定形成冷冻室11和冷藏室12两个腔室。在一个实施例中，冷藏室12位于箱体10的上方，冷冻室11位于箱体10的下方。箱体10的侧壁或背板上设置有第一半导体制冷片21，第二半导体制冷片22，第一热交换器310，第二热交换器320以及第三热交换器330。其中，第一半导体制冷片21具有产生冷量的第一冷端面和产生热量的第一热端面。第一热交换器310配置成将所述第一冷端面的冷量传递到所述冰箱的冷冻室11中。在一个实施例中，第一热交换器310的一部分与所述第一冷端面热连接，另一部分与所述冰箱的冷冻室11热连接，以实现将所述第一冷端面的冷量传递到所述冰箱的冷冻室11中。第二半导体制冷片22具有产生冷量的第二冷端面和产生热量的第二热端面。第二热交换器320配置成将所述第二冷端面的一部分冷量传递到所述冰箱的冷藏室12中，且将所述第二冷端面的其余冷量消抵第一半导体制冷片21的第一热端面的热量。例如可通过使第二热交换器320的一部分与所述第二冷端面热连接，另一部分与所述冰箱的冷藏室12热连接来实现。第三热交换器330配置成将第二半导体制冷片22的第二热端面的热量散发到周围环境中。例如可通过使第三热交换器330的一部分与所述第二热端面热连接，另一部分将第二热端面的热量散发到周围环境中。由于第二半导体制冷片22除了担负对冷藏室12的制冷，还要吸收来自第一半导体制冷片21第一散热端的热量，因此，第二半导体制冷片22应具有更强的制冷能力。由于半导体制冷片为应用温差电效应的温差制冷装置，这种方案可以提高第一半导体制冷片21的第一冷端面和第二半导体制冷片22的第二冷端面的制冷效果，从而实现对冰箱的高效制冷。
在本发明的一些实施例中，第一热交换器310，第二热交换器320以及第三热交换器330可分别包括制冷剂箱体和制冷剂管路。其中，制冷剂箱体限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热。制冷剂管路与所述制冷剂箱体的内腔连通，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热。交换器工作时，制冷剂箱体内部填充气液两相共存的制冷剂。当制冷剂箱体与热源或冷源相接触换热时，制冷剂在制冷剂箱体和制冷剂管路中通过发生气液相变进行热传导。制冷剂箱体和制冷剂管路中灌注的制冷剂可为二氧化碳或其他制冷工质，且制冷剂的灌注量可以由通过试验测试得出。制冷剂管路可以选用铜管、不锈钢管、铝管等，优选为铜管。
本发明实施例中的“热连接”或“热接触”，本领域技术人员可以知晓的最直接的实施方式是直接抵靠接触，采用热传导的方式进行传热。若抵靠接触面涂覆导热硅脂（石墨或其他介质），可将其认为是抵靠接触面上的一部分，作为改善热连接（或热接触）的导热层。
图2示出了本发明一个实施例的第一热交换器的结构示意图。如图2所示，第一热交换器310可包括第一制冷剂箱体312，以及第一制冷剂管路311。第一制冷剂管路311从其形成为开口端的第一端（如图2中第一制冷剂管路311的右上端）沿竖直方向向下延伸之后向下地弯折延伸至其最低位置，然后向上地弯折延伸，接着竖直向上延伸至其形成为开口端的第二端（如图2中第一制冷剂管路311的左上端）。向下地弯折延伸和向上地弯折延伸的管路均需要保证液态的制冷剂可以依靠重力自由的在其中流动。第一制冷剂管路311的形成为开口端的第一端和第二端分别与第一制冷剂箱体312的底部连通。在一个实施例中，第一制冷剂箱体312可为扁平长方体状，其相对设置的前向侧壁与后向侧壁的面积大于其他面的面积，且后向侧壁的外表面用作与第一半导体制冷片21的第一冷端接触贴靠的换热面。在一个实施例中，第一制冷剂箱体312的前向侧壁向左右两侧分别延伸出一个安装凸缘313，每个安装凸缘313上设有一个或多个安装孔314，以便利用紧固件将第一制冷剂箱体312安装固定到冰箱的箱体10上。在一个实施例中，第一热交换器310也可包括两根制冷剂管路，两根制冷剂管路的第一端为开口端，第二端为封闭端，其第一端分别与制冷剂箱体内腔的下部连通。两根制冷剂管路分别从其第一端竖直向下延伸后再倾斜向下地弯折延伸，终结于其形成为封闭端的第二端。
本发明的第二热交换器320包括第二制冷剂箱体和第二制冷剂管路321。第二制冷剂管路321从其形成为开口端的第一端倾斜向下地弯折延伸至最低位置后再倾斜向上地弯折延伸至其形成为开口端的第二端，向下地弯折延伸和向上地弯折延伸的管路均需要保证液态的制冷剂可以依靠重力自由的在其中流动。第二制冷剂管路321的形成为开口端的第一端和第二端分别与第二制冷剂箱体的底部连通。在一个实施例中，第二热交换器320也可包括两根制冷剂管路，两根制冷剂管路的第一端为开口端，第二端为封闭端，其第一端分别与制冷剂箱体内腔的下部连通。两根制冷剂管路分别从其第一端倾斜向下地弯折延伸，终结于其形成为封闭端的第二端。
图3示出了本发明实施例的第三热交换器330的结构示意图。第三热交换器330也包括第三制冷剂箱体338和两根第三制冷剂管路331。两根第三制冷剂管路331分别从其形成为开口端的第一端（如图3中两根第三制冷剂管路331的下端）向上弯折延伸，终结于其形成为封闭端的第二端（如图3中两根第三制冷剂管路331的上端）；两根第三制冷剂管路331的形成为开口端的第一端分别与第三制冷剂箱体338的内腔的上部连通。第三热交换器330还可包括三通装置339，其具有相互连通的第一端、第二端和第三端，其中三通装置339的第一端与第三制冷剂箱体338的内腔连通，其第二端与一根第三制冷剂管路331的形成为开口端的第一端相连，第三端为配置成可操作地打开以接收从外部注入的制冷剂的常闭端。利用三通装置339降低了灌注制冷剂工艺的难度，并为维修提供了方便。在一个实施例中，第三热交换器330也可包括一根制冷剂管路，制冷剂管路的第一端和第二端均为开口端，其第一端和第二端分别与制冷剂箱体内腔的上部连通。制冷剂管路分别从其第一端倾斜向上地弯折延伸至最高位置后再倾斜向下地弯折延伸至其第二端。
为了便于描述本发明冰箱的结构，本发明中邻近冰箱内胆后壁的一侧可称为内侧，远离冰箱内胆后壁的一侧可称为外侧。在图1所示的实施例中，第一制冷剂箱体312的内侧表面可通过紧固件安装在冰箱箱体10的背板上部，第一半导体制冷片21的第一冷端面与第一制冷剂箱体312的外侧表面热接触。第一制冷剂管路311的弯折延伸的至少部分管路与形成冷冻室11的内胆外表面接触贴靠。第二制冷剂箱体的内侧表面与第一半导体制冷片21的第一热端面热接触，其外侧表面与第二半导体制冷片22的第二冷端面热接触。第二制冷剂管路321的至少部分管路与形成冷藏室12的内胆外表面接触贴靠。第三制冷剂箱体338可通过塑料件337支撑在冰箱箱体10的背板中部附近（例如冷冻室11的上方）。第三制冷剂管路331与冰箱的外壳内表面接触贴靠。第三热交换器330还可包括热桥332，其上端内侧表面与所述第二热端面热接触，下端外侧表面与第三制冷剂箱体338的内侧表面热接触，以将所述第二热端面产生的部分热量向下传递到第三制冷剂箱体338。为保证传热效率各连接部件间可采用导热硅脂（石墨或其他介质）接触。
本发明的冰箱可具有三种工作状态：冷藏室12单独制冷、冷冻室11单独制冷以及冷藏室12与冷冻室11同时制冷。
当冷藏室12单独制冷时，第一半导体制冷片21不通电，第二半导体制冷片22单独通电工作。此时第二半导体制冷片22只负责为冷藏室12制冷而不对第一半导体制冷片21散热。对第二半导体制冷片22通电后，其第二冷端面温度下降，通过第二制冷剂箱体内壁的传导，其内气态的制冷剂遇冷时发生相变冷凝，变化成为低温的液态制冷剂，液态的制冷剂会靠重力沿着第二制冷剂管路321内壁下流，冷凝下流的制冷剂在第二制冷剂管路321中由于吸收冷藏室12内部的热量受热相变蒸发，变化成为气态。气态蒸汽在热源压力的推动下会上升，气态制冷剂上升到第二制冷剂箱体处继续冷凝，由此循环制冷，以将来自第二半导体制冷片22冷端的部分的冷量传至冷藏室12内。
当冷冻室11单独制冷时，第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22均通电工作，此时第二半导体制冷片22仅用于为第一半导体制冷片21的第一热端面散热。为防止第二半导体制冷片22工作的同时会通过第二制冷剂管路321对冷藏室12制冷而造成浪费，可在第二制冷剂管路321与第二制冷剂箱体的连接处设置可控的截止阀，当冷冻室11单独制冷时，关闭该截止阀，以使第二半导体制冷片22不对冷藏室12制冷，由此实现冷冻室11的单独工作。在分别对第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22通电后，第一半导体制冷片21的第一冷端面温度下降，其第一热端面温度上升；同时，第二半导体制冷片22的第二冷端面温度下降，其第二热端面温度上升。由于第二半导体制冷片22具有比第一半导体制冷片21具有更大的制冷能力，随着第二半导体制冷片22的第二冷端面温度下降，第二制冷剂箱体温度相应下降，通过第二制冷剂箱体内壁的传导，第一半导体制冷片21的第一热端面温度下降，相应地，其第一冷端面的温度下降，从而传递给冷冻室11更多的冷量，使得冷冻室11的温度满足需要。通过第一制冷剂箱体312内壁的传导，第一制冷剂箱体312温度相应下降，其内气态的制冷剂遇冷时发生相变冷凝，变化成为低温的液态制冷剂，液态的制冷剂会靠重力沿着第一制冷剂管路311内壁下流，冷凝下流的制冷剂在第一制冷剂管路311中由于吸收冷冻室11内部的热量受热相变蒸发，变化成为气态。气态蒸汽在热源压力的推动下会上升，气态制冷剂上升到第一制冷剂箱体312处继续冷凝，由此循环制冷，以将来自第一半导体制冷片21冷端的冷量传至冷冻室11内。
在该工作过程中，第二半导体制冷片22为第一半导体制冷片21的第一热端面散热时，第二半导体制冷片22的第二冷端面的温度要高于第一半导体制冷片21的第一冷端面的温度；进而导致第二半导体制冷片22的第二热端面的温度较高。第三制冷剂箱体338由于通过热桥与第二半导体制冷片22的第二热端面进行热交换，其与第二热端面进行热交换形成蒸发器，其内液态的制冷剂遇热时发生相变蒸发，变化成为高温的气态的制冷剂。气态的制冷剂会在热源压力下沿着第三制冷剂管路331上升，将热量传递给冰箱外壳，然后通过自然对流将热量传递给外部空间，此时第三制冷剂管路331形成冷凝器，制冷剂冷凝放热后成为液态，依靠重力向下回流至第三制冷剂箱体338，重新吸收热端热量进行蒸发，形成热循环。
当冷藏室12与冷冻室11同时制冷时，第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22均通电工作，由于第二半导体制冷片22既需要对冷藏箱12进行制冷，同时还要吸收第一半导体制冷片21产生的热量，因此相比在冷冻室11单独制冷的情况下，其需要其产生更多的冷量，对应地其也会产生更多的热量。此时，随着第二半导体制冷片22的第二冷端面温度下降，第二制冷剂箱体温度相应下降，第二制冷剂管路321上的截止阀导通，对冷藏室12制冷。同时，第一制冷剂箱体312对冷冻室11制冷。第三制冷剂箱体338和第三制冷剂管路对第二半导体制冷片22的第二热端面散热。其中，对冷冻室11制冷的过程和对第二热端面散热的过程可参见冷冻室11单独制冷的情况。
由上述描述可知，由于第二半导体制冷片22除了担负对冷藏室12的制冷，还要吸收来自第一半导体制冷片21第一散热端的热量，因此，第二半导体制冷片22制冷能力很大，对应的将产生很多的热量。如果不能很好地对这些热量进行散热，会较大地降低两个半导体制冷片的制冷效率，使得两个半导体制冷片的冷端难以达到较低的制冷温度，从而难以保证冷藏室12和冷冻室11内的温度分别达到冷藏设定温度和冷冻设定温度。
在一个实施例中，为了更好地对第二热端面进行散热，在热桥332的上端外侧表面上可设置上部散热翅片333。上部散热翅片333可较大地增加散热面积，有利于较快地对第二热端面进行散热。在进一步的实施例中，第三热交换器330还可包括上部散热风机（或上部散热风扇）334，通过紧固机构固定在上部散热翅片333上，以对从所述第二热端面传至上部散热翅片333的热量进行强制对流散热。这样可较快地将第二热端面的热量散发到周围环境中。在一个实施例中，上部散热风机334的出风部位可面对上部散热翅片333布置。在更进一步的实施例中，第三热交换器330还可包括设置在第三制冷剂箱体338外侧表面上的下部散热翅片335。在进一步优选的实施例中，第三热交换器330还可包括下部散热风机（或下部散热风扇）336，通过紧固机构固定在下部散热翅片335上，以对从所述第二热端面传至下部散热翅片335的热量进行强制对流散热。在一个实施例中，下部散热风机336的出风部位可面对所述下部散热翅片335布置。
在本发明的优选实施例中，针对第二半导体制冷片22的第二热端面的散热问题，第三热交换器330包括的第三制冷剂箱体338和第三制冷剂管路331可有效降低第二半导体制冷片22的第二热端面的热流密度；分别设置在热桥的上端外侧表面和第三制冷剂箱体338外侧表面上的散热翅片以及散热风机（或散热风扇）可有效地将产生的热量排出至外部空间。由于第三热交换器330能够及时地把第二热端面的热量散到外部环境中，即使当第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22均处于产生最大制冷量的工作状态时，也能够避免第二热端面温度过高，从而避免烧坏第二半导体制冷片22，有效保证了冰箱的稳定运行。
当冰箱负荷较小（例如冷藏室12和/或冷冻室11内存储的物品较少）时，第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22均处于产生较小制冷量的工作状态，第二半导体制冷片22的第二热端面产生的热量较少，此时可以关闭其中一个散热风机（或散热风扇），甚至将2个散热风机（或散热风扇）全部关闭，仅依靠第三制冷剂箱体338、第三制冷剂管路331、上部散热翅片333以及下部散热翅片335进行散热，这样可以有效的降低冰箱的噪音和能耗，避免出现大马拉小车的现象。
在一些实施例中，本发明的冰箱还可包括第一温度传感器、第二温度传感器以及控制器。第一温度传感器配置成检测冰箱的冷藏室12的温度；第二温度传感器配置成检测冰箱的冷冻室11的温度。第一温度传感器和第二温度传感器可分别布置在所述冰箱的冷藏室12和冷冻室11的内壁上。控制器分别与第一温度传感器、第二温度传感器、第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22电连接，所述控制器接收第一温度传感器和第二温度传感器发送的冷藏室温度和冷冻室温度，并根据冷藏室温度和冷冻室温度控制第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22产生的冷量，使得冰箱的冷藏室12和冷冻室11分别保持在冷藏设定温度和冷冻设定温度。在一个实施例中，控制器可通过分别控制第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22的供电电压的大小进而分别控制其产生的冷量大小（制冷量）。
图4是根据本发明一个实施例的半导体制冷片的供电电压与制冷效率及制冷量关系的示意性曲线图。在本发明的实施例中，根据对半导体制冷冰箱制冷效率的要求，电压Um1和电压Um2分别是根据实验确定所用第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22供电电压的最大值（对应图4中Um）；电压Us1和电压Us2分别是根据实验确定所用第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22供电电压的最小值（对应图4中Us）。第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22的供电电压分别位于Us1-Um1和Us2-Um2所限定的电压范围内。由图4可以看出，当第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22的工作电压分别位于Us1、Us2时，第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22分别具有最大的制冷效率Ps1、Ps2，其制冷量分别为Qcs1和Qcs2。可见半导体制冷片工作在其最大制冷效率时并不对应产生最大制冷量，而且其制冷量在根据实验确定的供电电压范围内（Us-Um之间）最小。当第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22的工作电压分别位于Um1、Um2时，第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22分别具有最大的制冷量Qcm1和Qcm2，其制冷效率Pm1、Pm2在根据实验确定的供电电压范围内（第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22的供电电压分别在Us1-Um1之间和Us2-Um2之间）最小。
在本发明的冰箱中，对于第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22来说，其工作状态主要分为稳定运行阶段和下拉恢复阶段。其中，稳定阶段即冷藏室12和冷冻室11内的温度分别处于冷藏设定温度和冷冻设定温度范围内。例如，冷藏设定温度和冷冻设定温度分别为5℃和-18℃，当环境温度为25℃时，稳态阶段为冷藏室12维持5℃，冷冻室11维持-18℃温度不变的过程。下拉恢复过程为冷藏室12内温度由环境温度25℃降至5℃，冷冻室11内温度由环境温度25℃降至-18℃的过程；或者由于开门等导致冷藏室12和冷冻室11的温度分别从高于5℃和-18℃的温度恢复至5℃和-18℃的过程。
当第一温度传感器、第二温度传感器检测到冷藏室12和冷冻室11的温度分别为5℃和-18℃时，此时，冰箱处于稳定阶段。本发明中，优选在对第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22进行设计选型时，尽可能使其满足在稳定阶段，使芯片具有最高的制冷效率或接近最高制冷效率。冰箱处于稳定阶段的运行状态下第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22参数如表1所示。
表1
| 电压 | 电流 | 功率 | 芯片冷量 | 芯片热量 | |
| 第一半导体制冷片 | Us1 | Is1 | Ps1 | Qcs1 | Qhs1 |
| 第二半导体制冷片 | Us2 | Is2 | Ps2 | Qcs2 | Qhs2 |
为保持达到冷藏室12的温度为5℃，冷冻室11的温度为-18℃的稳定状态，控制器规定第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22运行在表1对应的工作参数下，此时第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22的电压和电流并非为其最大值，功率也非最大，两半导体制冷片产生的冷量非最高，但是可以满足稳态运行所需要的冷量，此时两半导体制冷片的制冷效率为最佳值或者为某一接近最佳值的较高数值。
此时，第一半导体制冷片21的电压为Us1，电流为Is1，输入功率为Ps1，产生的冷量为Qcs1，由于第一半导体制冷片21负责为冷冻室11制冷，因此，第一半导体制冷片21产生的冷量Qcs1需满足不低于冷冻室的热负荷或者冷量需求Qd，由于冷量从第一半导体制冷片21冷端传递至冷冻室11空间不可避免的存在热损失，因此，Qcs1要大于Qd，一般Qcs1为1.5至2倍的Qd，第一半导体制冷片21的第一热端产生的热量为Qhs1，Qhs1=Ps1+Qcs1。
第二半导体制冷片22的电压为Us2，电流为Is2，输入功率为Ps2，产生的冷量为Qcs2，由于第二半导体制冷片22不仅负责为冷藏室12制冷，而且负责吸收第一半导体制冷片21第一热端产生的热量，因此，第二半导体制冷片22产生的冷量Qcs2需满足不低于冷藏室12的冷量需求Qc与第一半导体制冷片21的第一热端的热量Qhs1之和，由于冷量从第二半导体制冷片22传至冷藏室12及吸收第一半导体制冷片21热量的过程中不可避免的存在损失，因此Qcs2要大于Qc与Qhs1之和，一般可取，Qcs2为Qc与Qhs1之和的1.5至2倍，第二半导体制冷片22热端产生的热量为Qhs2，Qhs2=Qcs2+Ps2。
当冰箱处于下拉恢复阶段时，为尽快达到冷藏室12的温度为5℃，冷冻室11的温度为-18℃的稳定状态，控制器规定第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22运行在表2对应的工作参数下，此时第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22的电压和电流为最大值，功率最大，第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22产生的冷量远远高于冰箱的冷量需求，但此时第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22的效率并非最佳值，第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22产生的冷量最大。第二半导体制冷片22产生的最大冷量大于第一半导体制冷片21产生的最大冷量。
表2
此时，第一半导体制冷片21的电压为Um1，电流为Im1，输入功率为Pm1，产生的冷量为Qcm1，其远远高于冷冻室的冷量需求Qd，第一半导体制冷片21第一热端产生的热量为Qhm1，Qhm1=Pm1+Qcm1。
第二半导体制冷片22的电压为Um2，电流为Im2，输入功率为Pm2，产生的冷量为Qcm2，其远远高于冷藏室的冷量需求Qc与第一半导体制冷片21的第一热端热量Qhm1之和，第二半导体制冷片22的第二热端产生的热量为Qhm2，Qhm2=Qcm2+Pm2。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (10)
1.一种冰箱，包括：
第一半导体制冷片，具有产生冷量的第一冷端面和产生热量的第一热端面；
第二半导体制冷片，具有产生冷量的第二冷端面和产生热量的第二热端面；
第一热交换器，配置成将所述第一冷端面的冷量传递到所述冰箱的冷冻室中；
第二热交换器，配置成将所述第二冷端面的一部分冷量传递到所述冰箱的冷藏室中，且将所述第二冷端面的其余冷量消抵所述第一热端面的热量；
第三热交换器，配置成将所述第二热端面的热量散发到周围环境中。
2.根据权利要求1所述的冰箱，其特征在于
所述第三热交换器包括：
第三制冷剂箱体，限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热；
第三制冷剂管路，与所述第三制冷剂箱体的内腔连通，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热；
热桥，其上端内侧表面与所述第二热端面热接触，下端外侧表面与所述第三制冷剂箱体的内侧表面热接触，以将所述第二热端面产生的部分热量向下传递到所述第三制冷剂箱体。
3.根据权利要求2所述的冰箱，其特征在于
所述第三热交换器还包括：
上部散热翅片，设置在所述热桥的上端外侧表面上。
4.根据权利要求3所述的冰箱，其特征在于
所述第三热交换器还包括：
上部散热风机，通过紧固机构固定在所述上部散热翅片的外侧，以对从所述第二热端面传至所述上部散热翅片的热量进行强制对流散热。
5.根据权利要求4所述的冰箱，其特征在于
所述第三热交换器还包括：
下部散热翅片，设置在所述第三制冷剂箱体的外侧表面上。
6.根据权利要求5所述的冰箱，其特征在于
所述第三热交换器还包括：
下部散热风机，通过紧固机构固定在所述下部散热翅片的外侧，以对从所述第二热端面传至所述下部散热翅片的热量进行强制对流散热。
7.根据权利要求1所述的冰箱，其特征在于
所述第一热交换器包括：
第一制冷剂箱体，限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热，所述第一制冷剂箱体与所述第一冷端面热接触；以及
第一制冷剂管路，与所述第一制冷剂箱体的内腔连通，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热。
8.根据权利要求1所述的冰箱，其特征在于
所述第二热交换器包括：
第二制冷剂箱体，限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热，所述第二制冷剂箱体的两个相对的表面分别与所述第一热端面和第二冷端面热接触；以及
第二制冷剂管路，与所述第二制冷剂箱体的内腔连通，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的冰箱，其特征在于
所述冰箱还包括：
第一温度传感器，配置成检测所述冰箱的冷藏室的温度；
第二温度传感器，配置成检测所述冰箱的冷冻室的温度；以及
控制器，配置成根据所述冷藏室的温度和冷冻室的温度控制所述第一半导体制冷片和所述第二半导体制冷片产生的冷量，使得所述冰箱的冷藏室和冷冻室分别保持在冷藏设定温度和冷冻设定温度。
10.根据权利要求9所述的冰箱，其特征在于
所述控制器进一步配置成：当所述冷藏室的温度高于所述冷藏设定温度和/或所述冷冻室的温度高于所述冷冻设定温度时，控制所述第一半导体制冷片和所述第二半导体制冷片分别产生最大冷量；其中，所述第二半导体制冷片产生的最大冷量大于第一半导体制冷片产生的最大冷量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |