CN102635987A - 一种半密封变热容制冷装置助冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半密封变热容制冷装置助冷系统，属于制冷技术领域，特别是针对制冷设备实际运行的特点，利用动态现实分析法设计了一种半密封变热容制冷装置助冷系统。由于采用该发明的制冷设备采用半密封结构，结合适时变热容技术、适时大热容技术，可以有效控制压缩机的工作条件，有效控制压缩机的工作系数，从而让压缩机一直工作在最佳性能工作状况，可以实现断电超长时保温，可以利用特有的助冷系统大大降低冷冻室、冷藏室升温速度，可以实现冷藏室迅速降温，实现冰箱内部温度场波动更小、更平稳的效果。本发明适用于电冰箱、电冰柜、冷饮机、冰激棱机、低温箱及间断式工作的制冷机等制冷设备。

Description

一种半密封变热容制冷装置助冷系统

技术领域

本发明属于制冷技术领域，特别是提出了一种全新的制冷装置设计方法-动态现实分析法，并利用该方法设计了一种半密封变热容制冷装置助冷系统，适用于电冰箱、电冰柜、冷饮机、冰激棱机、低温箱及间断式工作的制冷机等制冷设备，尤其适用于需要制冷装置在断电情况下具有较长时间保温的场合。

背景技术

目前，电冰箱等制冷设备基本均采用箱体式密封结构，设计计算则根据所提出的任务采用比较恶劣的使用环境条件。一般认为，箱体式密封式结构搬运便捷、安装使用方便、操作简易安全；只要能在最恶劣的环境条件下正常工作，由此设计出来的产品在一般条件下就保证能够正常运行，甚至认为唯有如此，才能实现产品的合理设计。由此甚至得出这样的结论：由于制冷设备中采用了毛细管作为节流元件，其制冷量是不可能调节的。这些都严重制约了制冷设备节能水平的进一步提高，阻碍了制冷设备设计人员进一步进行节能改进的思路。

现有技术中，所有制冷设备采用的节能改进大致从三个方面进行的：结构优化减少冰箱的漏热、制冷系统的节能设计以及控制系统的节能改进。这些节能措施基本上是围绕当前制冷设备设计进行的。而普遍采用的制冷设备设计计算方法实际上是一个静态理想分析过程，即设计过程中尽量考虑制冷设备运行最恶劣的条件，使得设计出来的制冷设备能够在最恶劣的使用环境条件下正常运行，那么，一般就能保证其常态下的正常运行。然而，从各地气候条件看，最恶劣的环境条件实际上时间非常短，由此设计出来的制冷设备即使从各个方面进行节能技术改进，其能量利用效果不由不让人产生怀疑。

制冷设备设计计算方法采用静态理想分析法，而实际上，制冷设备与外界的换热过程是一个动态的过程。我们所处的环境条件是时刻变化的，由此制冷设备的热负荷实际上也是一个时刻变化的量，而不是制冷设备计算中所得出的那个看似公正合理的数值。在环境温度较低时制冷设备产生的冷量通过半密封结构制冷设备助冷系统的适时变热容、适时大热容技术得以缓存。利用在环境温度较低时制冷设备产生的冷量来弥补由于环境温度较高而导致的不足的冷量，如果过程中没有任何损失，理论上讲能够使得该冷量弥补过程得以完美实现。当然任何过程都会或多或少的由于摩擦、漏热等原因产生一些损失，于是，实际设计中的制冷设备热负荷要加上一定的裕度。该制冷设备设计计算方法是针对传统通用的静态理想分析法而提出的，可以称之为动态现实分析法。结合制冷设备半密封结构，以及助冷系统的适时变热容、适时大热容技术，可以进一步提高制冷设备的节能水平和物品保鲜水平。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种半密封变热容制冷装置助冷系统，可以有效避免制冷设备中压缩机的频繁启动，可以实现断电超长时保温，可以利用特有的助冷系统大大降低冷冻室、冷藏室升温速度，并借助助冷系统实现冷藏室迅速降温，可以实现冰箱内部温度场波动更小、更平稳的效果。

其技术方案如下：

一种半密封变热容制冷装置助冷系统，包括：助冷剂、助冷剂储存罐、助冷剂储存罐入口阀门、助冷剂储存罐出口阀门、冷冻室助冷槽导流端阀门、冷冻室助冷槽、冷藏室助冷槽导流端阀门、冷藏室助冷槽、下集箱、助冷剂回流泵、下集箱出口阀门、下集箱泄流阀门、下集箱入口阀门、冷藏室助冷槽出口阀门、冷冻室助冷槽出口阀门、环境温度传感器、下集箱液位检测器、冷冻室助冷槽液位检测器、冷藏室助冷槽液位检测器；助冷系统中助冷剂与外界接受或传递冷量，其换热过程是相变换热或者无相变换热；下集箱储存由冷冻室助冷槽和冷藏室助冷槽流出的助冷剂，当里面的助冷剂达到事先预定量时，下集箱液位检测器会发出信号，启动助冷剂回流泵将里面的助冷剂送回助冷剂储存罐中，以备循环利用；环境温度传感器拾取环境温度信号，通过冷冻室助冷槽液位检测器用来控制冷冻室助冷槽内的助冷剂量，通过冷藏室助冷槽液位检测器用来控制冷藏室助冷槽内的助冷剂量；打开下集箱泄流阀门可以排出下集箱内的助冷剂。

所述的助冷系统中的助冷剂为醇类、水或它们的混合物。

所述醇类物质为甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等醇类中的任何一种，

所述的助冷系统采用有压、微压或者无压方式运行。

所述的助冷剂储存罐采用密封或开口方式，助冷剂储存罐采用保温或不保温方式。

所述的助冷槽采用管排式、薄壁箱式、扁球式、扁椭球式；下集箱采用管式、箱式、球式、椭球式。

所述的助冷槽采用横排，或竖排，或交叉排。

所述的助冷系统通过环境温度传感器拾取环境温度信号，用来控制助冷槽内的助冷剂量，其控制方式可以是自动控制、手动控制或者自动手动控制结合方式。

所述的助冷系统适用于电冰箱、电冰柜、冷饮机、冰激棱机、低温箱及间断式工作的制冷机等制冷设备，尤其适用于需要制冷装置在断电情况下具有较长时间保温的场合。

所述的助冷系统在排净其助冷剂并关闭后，相应制冷装置工作模式便变身为普通模式。

本发明的有益效果：

(1)本发明针对制冷设备实际运行的特点，提出了一种全新的制冷设备设计方法——动态现实分析法，并利用该方法设计了一种半密封变热容制冷装置助冷系统。由于采用该发明的制冷设备采用半密封结构，结合适时变热容、适时大热容技术，可以有效控制压缩机的工作条件，有效控制压缩机的工作系数，从而让压缩机一直工作在最佳性能工作状况。所述助冷系统适用于电冰箱、电冰柜、冷饮机、冰激棱机、低温箱及间断式工作的制冷机等制冷设备。

(2)本发明系统设计中采用适时大热容技术，由此可以增大制冷设备的热蓄积能力，实现断电超长时保温，经设计计算，可以使保温时间延长到十天、二十天甚至更多。当然，根据实际需要，可以借助于半密封变热容助冷系统，制冷设备实现变保温时间。如此，采用半密封变热容助冷系统的制冷装置尤其适用于需要制冷装置在断电情况下具有较长时间保温的场合。

(3)本发明系统采用适时变热容、适时大热容技术，大大降低冷冻室、冷藏室升温速度，实现冷藏室迅速降温，以保证制冷设备内存物品的新鲜。

(4)本发明中，通过相应的控制实现制冷设备内部温度场波动更小、更平稳。

(5)采用本发明的制冷装置完全可以变身为普通制冷设备使用，仅需排尽助冷系统中的助冷剂并关闭其中的助冷系统即可。

(6)运输采用本发明的制冷设备时，可以将其中的助冷剂排尽，如此便基本不会对制冷设备的运输造成影响。

附图说明

图1为本发明半密封变热容制冷装置助冷系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图具体实施方式对本发明的方法作进一步详细地说明。

在图1中，助冷剂储存罐1一端经助冷剂储存罐入口阀门2连接助冷剂回流泵9，另一端经助冷剂储存罐出口阀门3接冷冻室助冷槽导流端阀门4、冷藏室助冷槽导流端阀门6；冷冻室助冷槽5一端经冷冻室助冷槽出口阀门14、下集箱入口阀门12接下集箱8，另一端接冷冻室助冷槽导流端阀门4；冷藏室助冷槽7一端经藏冻室助冷槽出口阀门13、下集箱入口阀门12接下集箱8，另一端接冷藏室助冷槽导流端阀门6；下集箱8储存由冷冻室助冷槽5和冷藏室助冷槽7流出的助冷剂，当里面的助冷剂达到一定量时，下集箱液位检测器16会发出信号，启动助冷剂回流泵9将下集箱8里的助冷剂通过下集箱出口阀门10和助冷剂储存罐入口阀门2送回助冷剂储存罐1中，以备循环利用；环境温度传感器15拾取环境温度信号，通过冷冻室助冷槽液位检测器17用来控制冷冻室助冷槽5内的助冷剂量，通过冷藏室助冷槽液位检测器18用来控制冷藏室助冷槽7内的助冷剂量；打开下集箱泄流阀门11可以排出下集箱8内的助冷剂。由此，通过改变助冷系统中冷冻室助冷槽和冷藏室助冷槽中助冷剂的数量，实现制冷装置的适时大热容、适时变热容，可以有效控制压缩机的工作条件，有效控制压缩机的工作系数，从而让压缩机一直工作在最佳性能工作状况；可以实现断电超长时保温；可以大大降低冷冻室、冷藏室升温速度；可以借助冷冻室助冷槽中助冷剂流入冷藏室助冷槽中，实现冷藏室迅速降温，以保证制冷设备内存物品的新鲜；可以实现制冷设备内部温度场波动更小、更平稳。

排尽采用本发明的制冷装置中的助冷剂并关闭其中的助冷系统，便可变身为普通制冷设备使用。

运输采用本发明的制冷设备时，可排尽助冷系统中的助冷剂，如此便基本不会对制冷设备的运输造成影响。

这里以电冰箱为例，进行相应原理说明：

(1)显然，电冰箱总热负荷比之前多了助冷系统热负荷，即

Q＝Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₀

式中，Q₁为箱体漏热量，Q₂为开门漏热量，Q₃为储物热量，Q₄为箱内照明灯、各种加热器、冷却风扇电机等其他热量，Q₀为助冷系统热负荷。

(2)因箱体构造、生活习惯等原因，其中前四项基本为固定值，这也是进行普通冰箱设计总热负荷计算的依据。这里多出来的Q₀项则是一个变化值，会随外界环境温湿度的变化而变化，会随冰箱的工作状况而发生变化。冰箱初始工作时，为了让冰箱尽快降温，让Q₀＝0，如此便不会对冰箱冷却速度造成影响。在冰箱正常工作后，逐渐加大Q₀，因此使得电冰箱总热负荷增大，如此，在冰箱内外温差一定情况下，如果出现断电，则实现断电超长时保温，经设计计算，可以使保温时间延长到十天、二十天甚至更多，具体计算可利用非稳态、有内热源微分方程完成，同时加以实验进一步轻松验证；

(3)根据非稳态、有内热源微分方程是可知：

$\frac{\∂t}{\∂\mathrm{\τ}}=\frac{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\ρc}}(\frac{{\∂}^{2}t}{\∂x^2}+\frac{{\∂}^{2}t}{{\∂y}^2}+\frac{{\∂}^{2}t}{{\∂z}^2})+\frac{Q}{\mathrm{\ρc}}$

由此，根据外界温度变化适时变化Q₀值(公式中Q)，在其他条件不变情况下，则可有效增加τ值，从而避免制冷设备中压缩机的频繁启动，甚至可以有效控制压缩机的工作条件，有效控制压缩机的工作系数，从而让压缩机一直工作在最佳性能工作状况。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种半密封变热容制冷装置助冷系统，其特征在于：包括：助冷剂、助冷剂储存罐、助冷剂储存罐入口阀门、助冷剂储存罐出口阀门、冷冻室助冷槽导流端阀门、冷冻室助冷槽、冷藏室助冷槽导流端阀门、冷藏室助冷槽、下集箱、助冷剂回流泵、下集箱出口阀门、下集箱泄流阀门、下集箱入口阀门、冷藏室助冷槽出口阀门、冷冻室助冷槽出口阀门、环境温度传感器、下集箱液位检测器、冷冻室助冷槽液位检测器、冷藏室助冷槽液位检测器，助冷剂储存罐一端经助冷剂储存罐入口阀门连接助冷剂回流泵，另一端经助冷剂储存罐出口阀门接冷冻室助冷槽导流端阀门、冷藏室助冷槽导流端阀门；冷冻室助冷槽一端经冷冻室助冷槽出口阀门、下集箱入口阀门接下集箱，另一端接冷冻室助冷槽导流端阀门；冷藏室助冷槽一端经藏冻室助冷槽出口阀门、下集箱入口阀门接下集箱，另一端接冷藏室助冷槽导流端阀门；下集箱储存由冷冻室助冷槽和冷藏室助冷槽流出的助冷剂。

2.根据权利要求1所述的半密封变热容制冷装置助冷系统，其特征在于：所述的助冷系统中的助冷剂为醇类、水或它们的混合物。

3.根据权利要求2所述的半密封变热容制冷装置助冷系统，其特征在于：所述醇类物质为甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇中的任何一种。

4.根据权利要求1所述的半密封变热容制冷装置助冷系统，其特征在于：所述的助冷系统采用有压、微压或者无压方式运行。

5.根据权利要求1所述的半密封变热容制冷装置助冷系统，其特征在于：所述的助冷槽采用管排式、薄壁箱式、扁球式、扁椭球式；下集箱采用管式、箱式、球式、椭球式。

6.根据权利要求1所述的半密封变热容制冷装置助冷系统，其特征在于：所述的助冷槽采用横排，或竖排，或交叉排。

7.根据权利要求1所述的半密封变热容制冷装置助冷系统，其特征在于：所述的助冷系统通过环境温度传感器拾取环境温度信号，用来控制助冷槽内的助冷剂量，其控制方式可以是自动控制、手动控制或者自动手动控制结合方式。

8.根据权利要求1所述的半密封变热容制冷装置助冷系统，其特征在于：所述的助冷系统适用于电冰箱、电冰柜、冷饮机、冰激棱机、低温箱及间断式工作的制冷机的制冷设备，尤其适用于需要制冷装置在断电情况下具有较长时间保温的场合。

9.根据权利要求1所述的半密封变热容制冷装置助冷系统，其特征在于：所述的助冷系统在排净其助冷剂并关闭后，制冷装置工作模式便变身为普通模式。

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