Defrosting heater

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1，本发明包括蒸发器1和接水盘3以及位于蒸发器1和接水盘3之间的翅片套管化霜加热器2。

参见图2，本发明的翅片套管化霜加热器2由两根翅片套管21和翅片套管21内部的电加热丝22构成。翅片套管21内左右两侧各嵌有一根电加热丝22，电加热丝22与翅片套管21之间填充导热介质23。导热介质23可以选择为氧化镁粉。所有电加热丝22均以并联的方式连接在电源上。翅片套管21包括基管211和一体化铲齿形成的翅片212。为了保证本发明提供的翅片套管化霜加热器在表面温度较低的条件下依然可以依靠自然对流和热辐射进行化霜，该加热器的套管外部设置有一体化铲齿形成的翅片。基管211为扁管，翅片212设置于基管211面积较大的两侧并且倾斜于基管211设置。基管211面积较大的两侧朝向蒸发器1和接水盘3，基管211面积较小的两侧朝向风道和箱胆。

参见图3，本发明的翅片套管21的两端需要做密封处理，包括密封胶24和外侧的绝缘胶25，翅片套管21后端还设有一根穿过密封胶24和绝缘胶25连接电加热丝22的导电棒26。通电后电加热丝22发热，温度升高，热量经过导热介质23的导热传递到外部的翅片套管21上，从而翅片套管21表面温度升高，再通过自然对流和辐射的形式传递到蒸发器1和接水盘3表面，实现化霜效果。

参见图4，本发明的两根翅片套管21安装在同一水平面。为了保证风能顺利穿过化霜加热器流入蒸发器1，每根翅片套管21的宽度w不超过蒸发器1宽度W的三分之一。两根翅片套管21之间应保持有一定距离d以保证风从其间穿过，同时为了蒸发器均匀受热，优选的，在蒸发器1两侧的端板4下部切割出两个矩形孔，将翅片套管化霜加热器2的两端分别嵌套在矩形孔内，就可以保证翅片套管加热器2稳固的安装在蒸发器1下部。

本发明的翅片套管21材质为铝合金，例如，可以为铝6063，这种材料不仅可以避免铲削过程中因材料过软导致的“材料堆积、刀具粘”和因材料过硬导致的“翅片开裂”，而且还具有比较优异的防腐性能。翅片套管21表面经过氧化处理，具有氧化层。经过氧化处理的金属表面发射率大大增加。而现有技术提供的化霜加热器02材料通常为钢，本发明的铝合金比热容大于钢，因此当本发明提供的翅片套管化霜2加热器米功率较大时，也可以保证加热器表面温度不过高，从而可以缩短加热管长度，减小化霜加热器体积。

首先，本发明从自然对流的角度分析翅片套管化霜加热器的优势。

本发明提供的翅片套管化霜加热器2，由于翅片212的存在极大得增加了化霜加热器的外表面积。相比钢管化霜加热器，翅片套管化霜加热器2与蒸发器1底部空气接触面积更大。并且基管211与翅片212一体成型，翅片套管21能够实现本体散热，基管211与翅片212几乎不存在温差，因此翅片套管化霜加热器2可以充分有效得加热空气，使更多的空气受热上升，加快了蒸发器1上霜层的融化速度。

其次，从热辐射的角度分析翅片套管化霜加热器的优势。

由传热学基本概念可知，任意位置两个表面间的辐射热量与它们之间的立体角度有关。如图5所示，假设位于上方的为待加热物体5，位于下方的为发热体6，这两个物体表面之间的辐射换热可以分解为无数个微小表面之间的辐射换热量的的积分值，而这两个物体中的任意两个微小表面之间的辐射换热量与这两个微小表面之间的夹角θ的余弦成正相关，也就是两个微小表面之间的夹角越大，辐射换热效果越差，从而两个物体表面之间的辐射换热量也就越小。同时，由上述理论也可知，当两种加热器所有微小表面与被加热物体的夹角都相同，那么表面积越大的加热器，两表面间总辐射换热量就越大，加热化霜效果就越好。

本发明所提供的翅片套管化霜加热器2，蒸发器1可以吸收四个表面的辐射热量，即图6中的第一辐射面213，第二辐射面214、第三辐射面215和第四辐射面216，以翅片212与基管211夹角α为60°进行示意性说明。第一辐射面213与第二辐射面214和蒸发器1夹角为0°，这两个表面与蒸发器1的辐射换热效果最好；第三辐射面215与蒸发器1夹角为30°；第四辐射面216与蒸发器1夹角较大，该表面与蒸发器1辐射换热效果较差，但该表面具有最大的表面积，可以弥补每一微小面积较小的辐射热量。对于翅片套管化霜加热器2下部的接水盘3，分析过程与上部蒸发器1相同。综上，由于蒸发器与加热器之间夹角减小，且加热器表面积增大，优化了辐射传热路径，使得蒸发器和接水盘吸收的辐射热量更大，化霜效果更好。而加热器2顶部面积比起侧部面积大5倍左右，可以保证侧部的风道和箱胆接收到的辐射热量较小，避免高温引起的损坏。

需要注意的是，若翅片212间距F_d过小、翅片212高度F_h过高或翅片212与基管211夹角α太小，会使得翅片212在基管211侧面所在平面的投影重叠，导致第二辐射面214消失，第四辐射面216与蒸发器1夹角变大，不利于热辐射。优选的，翅片212间距F_d不小于5毫米，翅片212高度F_h不超过6毫米，翅片212与基管211之间的夹角α范围为：

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明提供的翅片套管化霜加热器材料为铝合金，比热容大于钢，因此当功率较大时也可以保证加热器表面温度不过高，从而可以缩短加热管长度，将现有技术提供的钢管加热器的多层设计变为单层，占据的上下空间减小，所节约的空间可以用来增大蒸发器的体积，或者增加冷冻室可用容积。

为了保证该加热器在表面温度较低的条件下依然可以依靠自然对流和热辐射进行化霜，一方面，该加热器的套管外增加了一体化铲齿形成的翅片，加热器外表面积大大增大，使得更多空气可以被加热从而上升融化蒸发器表面的霜层，强化了自然对流。另一方面，加热器表面进行氧化处理，增大表面发射率。同时，相比于圆管，扁管与倾斜翅片的使用优化了辐射传热路径，从而强化了加热器与蒸发器和接水盘之间的辐射换热。

综上，本发明提供的化霜加热器结构紧凑，占用空间小，表面温度低，避免了加热器附近塑料件的烤焦和损坏，同时可以保证良好的化霜能力。

通过实验分别测试了相关技术提供的250W除霜加热器和本发明提供的270W翅片套管化霜加热器的除霜性能。图7现实了两款加热器的除霜时间和除霜期间的冷冻室温升。可以发现，相关技术提供的除霜加热器化霜时间为23分钟，本发明提供的化霜加热器化霜时间为18分钟。并且，更短的化霜时间使得除霜期间冷冻室温升较小，从而缩短了后续的温度恢复期。对于整个化霜及其恢复期，本发明提供的翅片套管化霜加热器将所耗时间缩短了14分钟，耗电量降低了10.4％。图8显示了化霜期间翅片套管化霜加热器的表面温度，其最高温度仅为130℃左右。这说明，本发明提供的翅片套管化霜加热器在降低表面温度、减小体积的情况下，可以保证良好的化霜能力。