一种制冰盒的制作方法

1.本发明属于制冰设备制造技术领域，具体为一种制冰盒。


背景技术：

2.现有小型制冰机的制冰盒多为内凹型的凹槽设计，以半导体制冷芯片为核心，制冰盒与制冷芯片冷端接合，制冷芯片热端与散热器接合。制冷芯片产生的热量通过散热器散发至外界，制冷芯片产生的冷量通过冰盒壁面与凹槽内的水进行热交换，对其进行降温直至冻成冰块，实现制冰效果。
3.上述设计中存在着热交换面仅限于凹槽内壁面，意味着凹槽内的水成冰过程是由凹槽内壁面向凹槽中部发展，往往需要很长的时间才能形成完整的冰块，或者形成外部成冰，内部还未成冰的冰块，存在制冰效率低、制冰时间长及制作的冰块不合格的技术问题。
4.冷量传导公式为q＝δt/r
t
，其中q、δt、r
t
分别为制冷功率、制冷温度差及冷量传导热阻。由该公式可知，传导热阻r
t
越小，传导的冷量越大。由于传导热阻其中l、λ、s分别为冷量传输距离、导热系数、传导截面积。根据传导热阻r
t
计算式，降低传导热阻r
t
的技术方案则是减小冷量传导距离l。此外根据热交换计算公式q＝hsδt，其中h、s、δt分别为表面换热系数、换热面积及温度差，由此公式可知，增大换热面积则可以提高换热量，进而实现热交换效率的提升。由前述理论分析得到，提高制冰过程的制冰效率、缩短制冰时间的技术路线，通过增大凹槽冷量与凹槽中水的交换面积、减小冷量传导距离等方法实现。
5.为此，我们提出了一种制冰盒在于降低凹槽的冷量至凹槽中水的传导热阻，提高凹槽的冷量与水之间的热交换效率。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种制冰盒，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种制冰盒，包括制冰盒主体，所述制冰盒主体开设有凹槽，所述凹槽内设有凸起部。
8.进一步优化本技术方案，所述制冰盒主体选择金属材料作为材质，所述制冰盒主体的材质选用铝材料或者铜材料。
9.进一步优化本技术方案，所述凸起部为圆柱形或者圆锥形，所述凸起部的平均直径粗细为所述凹槽直径的三分之一至三分之二的范围内。
10.进一步优化本技术方案，所述凸起部的高度数值为所述凹槽深度的五分之一至五分之四的范围内。
11.进一步优化本技术方案，所述制冰盒主体的制冰过程包括以下具体步骤：
12.s1、通过小型制冰机的制冷芯片产生冷量；
13.s2、产生的冷量通过所述制冰盒主体的壁面以及所述凸起部的壁面与凹槽内部的
水进行立体冷量传导；
14.s3、立体冷量传导后完成所述制冰盒主体的制冰工作。
15.进一步优化本技术方案，所述凸起部与所述制冰盒主体一体成型。
16.与现有技术相比，本发明提供了一种制冰盒，具备以下有益效果：
17.该制冰盒，通过设置凸起部，增加了冷量与水热交换的壁面面积，冷量传导已经由传统制冰盒的四周壁面向凹槽中心单向传导改变为制冰盒主体壁面和凸起部向凹槽中心的立体传导，使得制冰效率得到大幅提升。
附图说明
18.图1为本发明提出的一种制冰盒的结构示意图；
19.图2为本发明提出的一种制冰盒的图1中的a
‑
a剖面图；
20.图3为现有技术中的制冰盒的凹槽冷量传导示意图；
21.图4为本发明提出的一种制冰盒的凹槽冷量传导示意图；
22.图5为本发明提出的一种制冰盒的其中一种凸起部高度对应的一个制冰盒的结构剖视图；
23.图6为本发明提出的一种制冰盒的其中一种凸起部高度对应的一个制冰盒的结构剖视图；
24.图7为本发明提出的一种制冰盒的其中一种凸起部高度对应的一个制冰盒的结构剖视图；
25.图8为本发明提出的一种制冰盒的凸起部截面为梯形对应的一个冰块制冰盒的结构剖视图；
26.图9为本发明提出的一种制冰盒的凸起部截面为矩形对应的一个冰块制冰盒的结构剖视图；
27.图10为本发明提出的一种制冰盒的凸起部截面为异形对应的一个冰块制冰盒的结构剖视图；
28.图11为本发明提出的一种具有4个凹槽的制冰盒的结构示意图；
29.图12为本发明提出的一种具有4个凹槽的制冰盒的结构剖视图。
30.图中：1、制冰盒主体；2、凹槽；3、凸起部。
具体实施方式
31.下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.实施例一：
33.请参阅图1和图2，一种制冰盒，包括制冰盒主体1，制冰盒主体1的表面开设有凹槽2，凹槽2用于盛放用于制成冰块的水，凹槽2的底部设置有一个凸起部3，凸起部3与制冰盒主体1一体成型，冰盒的底面为平面，用于接收制冰所需的冷量，凹槽2壁面及凸起部3表面与水接合，实现制冰盒冷量向水的冷量传导，使得凹槽2内的水冷量传导面除了凹槽2内壁
面外，还有凸起部3四周表面，使换热面积增大。同时将冷量由单纯的凹槽2壁面向水内部单向传导改变为凹槽2壁面及凸起部3壁面共同向凹槽2内水的立体冷量传导，从而使凹槽2形成从里到外的立体传冷结构，大幅降低了冷量传输距离，使冷量传导热阻减小，实现了凹槽2内水成冰是从里到外同时制冰。此外凸起部3不但减小了冷量传输距离，同时还增加了换热面积，增强制冰盒表面与水间的冷交换量，加快了制冰效率，并且确保冰块从里到外均能成冰，形成符合要求的冰块。
34.请参阅图3，箭头示意出了现有技术中的制冰盒的凹槽的冷量传导路径，冷量从冰盒底部传导至金属材质的制冰盒主体1后，由凹槽2内壁面传导至凹槽2中的水，冷量传导距离为四周内壁面至凹槽2的中心，整个制冰过程则是通过壁面向水传导冷量，使凹槽中的水制冷、降温。随着水温的逐步降低，首先在内壁面冷冻成冰，再在此基础上，一层一层逐渐冻冰，直至凹槽2的中心，从而完成整个制冰过程。由于冰的导热系数约为2.22w/mk，与金属导体相比，导热系数较小、导热性差，即冷量传导热阻较大，而制冰过程则是冷量穿透已冷冻的冰一层层凝结，相对凹槽2壁面，随着冰一层一层凝结厚度增加，冷量传导热阻也逐渐增大，每层冰的凝结时间会逐步加长，特别是接近凹槽中心，即冰块中心部位的水凝结成冰的时间非常长。
35.请参阅图4，箭头示意出了该小型制冰机的制冰盒的凹槽的冷量传导路径，增加了冷量与水热交换的壁面面积，假设图4中的凹槽2内壁面积为s1，凸起部3表面积为s2，凸起部3覆盖底面的壁面面积为s3，则通过设置凸起部3，增加的水交换壁面面积为s2‑
s3，根据热交换公式可以计算得到，图3、图4对应换热面与水之间温度差分别为和因此，对于同样冷量q及表面换热系数h，由于δt2＜δt1，代表该小型制冰机的制冰盒中水与冷量换热面之间的温度差小于现有图3对应参数值，即图4换热效果明显优于图3，改善特性与凸起部3表面增加的面积相关，由于增加了凸起部3，图4冷量传导已经由图3四周壁面向凹槽2中心单向传导改变为图4壁面和凸起部向凹槽2中心的立体传导，以中心线为基准，图3冷量传输距离明显大于图4，根据前述理论，图3对应的壁面到中心线的冷量传导热阻明显高于图4，因此，图4对应的制冰效率得到大幅提升，即表示该制冰盒具有良好的制冰效率。
36.具体的，所述制冰盒主体1选择金属材料作为材质，制冰盒主体1的材质选用铝材料或者铜材料，有助于冷量传导。
37.具体的，考虑到制冰块的经济性，凸起部3主要为圆柱形或者圆锥形，凸起部3的平均直径粗细为凹槽2直径的三分之一至三分之二的范围内。
38.具体的，所述制冰盒主体1的制冰过程包括以下具体步骤：
39.s1、通过小型制冰机的制冷芯片产生冷量；
40.s2、产生的冷量通过制冰盒主体1的壁面以及凸起部3的壁面与凹槽2内部的水进行立体冷量传导；
41.s3、立体冷量传导后完成制冰盒主体1的制冰工作。
42.具体的，所述s2中，通过制冰盒主体1的壁面以及凸起部3的壁面，实现了凹槽2内的水成冰是从里到外同时进行制冰。
43.实施例二：
44.应用实施例一中所述的一种制冰盒，如图5所示，凸起部3的高度设置为凹槽2深度的三分之一，也可以如图6所示，凸起部3的高度设置为凹槽2深度的二分之一，也可以如图7所示，凸起部3的高度设置为与凹槽2深度相同的数值，凸起部3高度越高，壁面换热面积增加越大，壁面与水换热效果越好，但另一方面，制冰凹槽2大小确定的前提下，凸起部3高度越大，制冰块体积越小；此外由于凸起部3高度增加、体积增大，金属制冰盒的重量不断增加，即制冰盒的热容增大，同样会影响制冰时间，为此结合凸起部3的粗细及综合制冷效果，推荐凸起部3的高度数值范围为凹槽2深度的五分之一至五分之四。
45.实施例三：
46.请参阅图8、图9和图10，一种制冰盒，包括制冰盒主体1，所述制冰盒主体1开设有凹槽2，凹槽2用于盛放用于制成冰块的水，所述凹槽2内设有有一个凸起部3，如图8所示，所述凸起部3的形状为梯形，也可以如图9所示，所述凸起部3的形状为矩形，也可以如图10所示，所述凸起部3的形状为不规则形状的异形，可以根据所需制冰的形状进行设计，所述凸起部3与所述制冰盒主体1采用一体成型设计，冰盒的底面为平面，用于接收制冰所需的冷量，凹槽2壁面及凸起部3表面与水接合，实现制冰盒冷量向水的冷量传导，使得凹槽2内的水冷量传导面除了凹槽2内壁面外，还有凸起部3四周表面，使换热面积增大。同时将冷量由单纯的凹槽2壁面向水内部单向传导改变为凹槽2壁面及凸起部3壁面共同向凹槽2内水的立体冷量传导，从而使凹槽2形成从里到外的立体传冷结构，大幅降低了冷量传输距离，使冷量传导热阻减小，实现了凹槽2内水成冰是从里到外同时制冰。此外凸起部3不但减小了冷量传输距离，同时还增加了换热面积，增强制冰盒表面与水间的冷交换量，加快了制冰效率，并且确保冰块从里到外均能成冰，形成符合要求的冰块。
47.具体的，所述制冰盒主体1选择金属材料作为材质，制冰盒主体1的材质选用铝材料或者铜材料，有助于冷量传导。
48.具体的，考虑到制冰块的经济性，所述凸起部3的平均直径粗细为凹槽2直径的三分之一至三分之二的范围内。
49.具体的，所述制冰盒主体1的制冰过程包括以下具体步骤：
50.s1、通过小型制冰机的制冷芯片产生冷量；
51.s2、产生的冷量通过制冰盒主体1的壁面以及凸起部3的壁面与凹槽2内部的水进行立体冷量传导；
52.s3、立体冷量传导后完成制冰盒主体1的制冰工作。
53.具体的，所述s2中，通过制冰盒主体1的壁面以及凸起部3的壁面，实现了凹槽2内的水成冰是从里到外同时进行制冰。
54.实施例四：
55.请参阅图11和图12，从制冰快速性、经济性、体积及与半导体制冷芯片冷面匹配等综合角度出发，一种制冰盒，包括制冰盒主体1，所述制冰盒主体1开设有凹槽2，所述凹槽2的数量可以为四个，凹槽2用于盛放用于制成冰块的水，所述的每个凹槽2内均设置有一个凸起部3，所述凸起部3与所述制冰盒主体1采用一体成型设计，冰盒的底面为平面，用于接收制冰所需的冷量，凹槽2壁面及凸起部3表面与水接合，实现制冰盒冷量向水的冷量传导，使得凹槽2内的水冷量传导面除了凹槽2内壁面外，还有凸起部3四周表面，使换热面积增
大。同时将冷量由单纯的凹槽2壁面向水内部单向传导改变为凹槽2壁面及凸起部3壁面共同向凹槽2内水的立体冷量传导，从而使凹槽2形成从里到外的立体传冷结构，大幅降低了冷量传输距离，使冷量传导热阻减小，实现了凹槽2内水成冰是从里到外同时制冰。此外凸起部3不但减小了冷量传输距离，同时还增加了换热面积，增强制冰盒表面与水间的冷交换量，加快了制冰效率，并且确保冰块从里到外均能成冰，形成符合要求的冰块。
56.本发明的有益效果是：该制冰盒，通过设置凸起部3，增加了冷量与水热交换的壁面面积，冷量传导已经由传统制冰盒的四周壁面向凹槽2中心单向传导改变为制冰盒主体1壁面和凸起部3向凹槽2中心的立体传导，使得制冰效率得到大幅提升。
57.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
58.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。