CN104061644B - 快冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种快冷装置，包括保温箱、热交换器和风道转接器，热交换器设置在保温箱内的冷却液中，冷却液通过冷源进行冷却；风道转接器包括第一风道转接器和第二风道转接器；第一风道转接器和第二风道转接器分别设置在热交换器的两端，第一风道转接器连通热交换器与空调的排热口，第二风道转接器连通热交换器与空调的进风口和/或外界环境。本发明的快冷装置，可用于冰箱空调一体机等多工况电器中空调的快速制冷，通过冷却液的热量缓释作用，提高空调制冷速率；并使得空调摆脱了室外机的约束，从而避免了对建筑物的损害，提高了冰箱空调一体机的可移动性，降低了冰箱空调一体机等多工况电器的安装成本。

Description

快冷装置

技术领域

本发明涉及快冷装置技术领域，特别是涉及一种用于冰箱空调一体机等多工况电器的快冷装置。

背景技术

冰箱空调一体机是一种集成空调和冰箱的电器产品，可以降低单一产品的生产成本和使用空间，提高资源利用率。同时，冰箱空调一体机等集成系统中制冷和制热等多种工况的存在为系统的功能集成提供进一步的优化空间。综合利用系统中各个工况之间的有序切换及逻辑协调运行以实现系统功能的高效拓展，并实现对环境空间、热、电等资源的集约利用成为多功能电器的发展方向。

然而，冰箱空调一体机的有效集成并没有解决空调排热问题，空调通过排风管道向室外排热同样会对建筑物造成损害，导致冰箱空调一体机的可移动性较差，同时也增加了冰箱空调一体机的安装成本。

发明内容

鉴于现有技术的现状，本发明的目的在于提供一种快冷装置，实现了对环境空间、热、电等资源的集约利用，提高了如冰箱空调一体机等多工况电器的可移动性，降低了冰箱空调一体机等多工况电器的安装成本。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种快冷装置，包括保温箱、热交换器和风道转接器，所述热交换器设置在所述保温箱内的冷却液中；

所述风道转接器包括第一风道转接器和第二风道转接器；所述第一风道转接器和所述第二风道转接器分别设置在所述热交换器的两端，所述第一风道转接器连通所述热交换器与空调的排热口，所述第二风道转接器连通所述热交换器与所述空调的进风口和/或外界环境。

在其中一个实施例中，所述第一风道转接器的一端设置有进风口，所述进风口连通所述空调的排热口，所述进风口低于所述保温箱的底部；

所述第二风道转接器的一端设置有出风口，所述出风口连通所述空调的进风口和/或外界环境，所述出风口高于所述保温箱的顶部。

在其中一个实施例中，所述第一风道转接器的另一端设置有多个第一分流管，所述第二风道转接器的另一端相应的设置有多个第二分流管；

所述第一风道转接器上的多个第一分流管与所述热交换器的多个换热管一一对应连接；所述第二风道转接器上的多个第二分流管与所述热交换器的多个换热管一一对应连接。

在其中一个实施例中，所述风道转接器还包括第三风道转接器和第四风道转接器，所述第三风道转接器设置在所述第一风道转接器的分流管和所述热交换器的换热管之间，所述第三风道转接器多个分流管与所述热交换器的多个换热管一一对应连接；

所述第四风道转接器设置在所述第二风道转接器的分流管和所述热交换器的换热管之间，所述第四风道转接器的多个分流管和所述热交换器的多个换热管一一对应连接。

在其中一个实施例中，所述热交换器的多个换热管为螺纹管、翅片管或螺旋槽管中的一种或多种的组合，所述换热器的多个换热管之间串联、并联或者混联。

在其中一个实施例中，所述热交换器的材料为铜锌合金、铜镍合金、铜、铝、铝合金、碳素钢、不锈钢或钛。

在其中一个实施例中，所述保温箱包括箱体、保温层和内胆；所述保温层设置在所述箱体和所述内胆之间；

所述保温层的材料为发泡材料或碳纤维材料，所述内胆的材料为合金或搪瓷材料。

在其中一个实施例中，所述冷却液为液氨、液氦、硅油、水、液态石蜡、乙醇和聚乙二醇中的一种或多种的混合物，所述冷却液在所述保温箱中循环流动。

在其中一个实施例中，所述冷却液至少包括液氨、液氦、硅油、水、液态石蜡、乙醇和聚乙二醇中的两种，所述冷却液的不同组分之间互不相溶，且呈梯度分布。

在其中一个实施例中，还包括制冷器，所述制冷器作为所述冷源用于所述冷却液的冷却；

所述制冷器为冰箱蒸发器的一部分，所述制冷器设置在所述保温箱内。

在其中一个实施例中，还包括制冷器，所述制冷器作为所述冷源用于所述冷却液的冷却；

所述制冷器为热电制冷器，所述热电制冷器设置在所述保温层和所述内胆之间。

在其中一个实施例中，当所述热电制冷器工作时，所述热电制冷器对应的保温层打开。

在其中一个实施例中，所述冷却液通过外界冷源进行冷却。

本发明的有益效果是：

本发明的快冷装置，通过第一风道转接器实现热交换器和空调排热口的连通，使得空调排出的热风进入保温箱中与冷却液进行热交换，通过冷却液的升温、相变等吸热方式实现热风的冷却，并通过第二风道转接器连通热交换器和空调进风口，实现空调的二级制冷，提高了空调的制冷速率，或者将第二风道转接器的出风口与外界环境连通，降低了外界环境温度，从而减少了空调的制冷负担，实现了空调快速制冷的目的，而不是通过排风管道进入室外机进行换热，使得空调摆脱了室外机的约束，从而避免了对建筑物的损害，提高了冰箱空调一体机等多工况电器的可移动性，降低了冰箱空调一体机等多工况电器的安装成本。

附图说明

图1为本发明的快冷装置一实施例的示意图；

图2为本发明的快冷装置另一实施例的示意图；

图3为保温箱一实施例的示意图；

图4为第一风道转接器一实施例的示意图；

图5为第二风道转接器一实施例的示意图；

图6为热交换器与风道转接器的连接关系示意图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案更加清楚，以下结合附图，对本发明的快冷装置及冰箱空调一体机作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明并不用于限定本发明。

参见图1至图5，如图1所示，本发明的快冷装置包括保温箱1、热交换器2、制冷器3和风道转接器，其中，风道转接器包括第一风道转接器4和第二风道转接器5。保温箱1中注有冷却液，且冷却液通过冷源进行冷却，热交换器2设置在保温箱1内的冷却液中。通过冷却液的储能和热量缓释的作用，实现热交换器与冷却液之间的换热，从而达到省去空调外机的目的，实现空调的快速制冷。

第一风道转接器4和第二风道转接器5分别设置在热交换器2的两端，且第一风道转接器4连通热交换器2和空调的排热口，这样使得空调排出的热风通过第一风道转接器4进入热交换器2中，热交换器2与冷却液进行换热对空调排出的热风进行冷却。由于经过冷源的冷却后的冷却液具有较低的温度，因此，热风进入热交换器后，通过冷却液的升温、相变等吸热方式实现与热风的热交换，使得热风被冷却。而不是通过排风管道进入室外机进行换热，避免了对建筑物的损害，降低了冰箱空调一体机等多工况电器的安装成本，同时提高了冰箱空调一体机的可移动性。

第二风道转接器5连通热交换器2与空调的进风口和/或外界环境，即第二风道转接器5的一端连通热交换器2，第二风道转接器5的另一端既可以同时连通空调的进风口和外界环境，也可以选择性的连通空调的进风口或外界环境。

当第二风道转接器5连通热交换器2与空调的进风口时，这样使得经过热交换器和冷却液换热冷却后的冷风全部进入空调中实现二次制冷，提高了空调的制冷速度。当第二风道转接器5连通热交换器2与外界环境时，这样使得经过热交换器冷却后的冷风直接进入外界环境，降低了外界环境的温度，从而降低了空调的制冷负担，提高空调制冷速度。当第二风道转接器连通热交换器2与空调的进风口和外界环境时，此时，即可以对空调进行二级制冷，也可以降低外界环境的温度。

通过第一风道转接器实现热交换器和空调排热口的连通，使得空调排出的热风进入保温箱中与冷却液进行换热，通过冷却液的升温、相变等吸热方式实现热风的冷却，并通过第二风道转接器连通热交换器和空调进风口，使得所述风道转接器的出风口风流可以全部或者部分进入空调进风口，实现空调的二级制冷，提高了空调的制冷速率，或者将第二风道转接器的出风口与外界环境连通，降低了外界环境温度，从而减少了空调的制冷负担，实现了空调快速制冷的目的，而不是通过排风管道进入室外机进行换热，使得空调摆脱了室外机的约束，从而避免了对建筑物的损害，提高了冰箱空调一体机等多工况电器的可移动性，降低了冰箱空调一体机等多工况电器的安装成本。

作为一种可实施方式，第一风道转接器4的一端设置有进风口41，进风口41连通空调的排热口，且进风口41低于保温箱1的底部。第二风道转接器5的一端设置有出风口51，出风口51连通空调的进风口和/或外界环境，且出风口51高于保温箱1的顶部。这样，空调排出的热风在保温箱中的换热路径为保温箱的底部至保温箱的顶部，保证了空调排出的热风在热交换器中充分的冷却，进而保证空调的制冷效果。

在保温箱1的底部设置有与进风口41相对应的第一通孔，第一风道转接器4部分嵌入第一通孔中，使得第一风道转接器4的进风口低于保温箱1的底部。在保温箱1的顶部设置有与出风口51相对应的第二通孔，第二风道转接器5部分的嵌入第二通孔中，使得第二转接器5的出风口51高于保温箱1的顶部。

较优地，第一风道转接器4的另一端设置有多个第一分流管42，第二风道转接器5的另一端相应的设置有多个第二分流管52，且第一风道转接器4上的多个第一分流管42与热交换器2的多个换热管一一对应连接，第二风道转接器5的多个第二分流管52与热交换器2的多个换热管一一对应连接。这样，通过风道转接器实现了空调热风的分流冷却，提高了热交换器的冷却效率。

在本实施例中，第一风道转接器上第一分流管42的数量为四个，第二风道转接器上的第二分流管52的数量相应的也为四个，热交换器2的换热管的数量也为四个。在其他实施例中，热交换器的换热管的数量还可以是其他数量。此时，第一分流管42的数量与第二分流管52的数量相等，且等于热交换器2的换热管的数量。

作为进一步的改进，风道转接器还包括第三风道转接器和第四风道转接器，第三风道转接器设置在第一风道转接器的4的第一分流管42和热交换器2的换热管之间，第三风道转接器多个分流管与热交换器2的多个换热管一一对应连接；第四风道转接器设置在所述第二风道转接器5的的第二分流管52和热交换器2的换热管之间，第四风道转接器的多个分流管和热交换器2的多个换热管一一对应连接。这样，通过增加通风管道实现了热风的多级分流冷却，提高了热交换器的换热效率。可以理解，在上述风道结构优化及更多级风道的增加，旨在提高系统运行中热转移效率。此时，应该根据第三风道转接器的分流管的数量和第四风道转接器的分流管的数量相应的增加热交换器的换热管的数量。

较优地，热交换器2的多个换热管为螺纹管、翅片管或螺旋槽管的一种或多种的组合，热交换器2的多个换热管之间串联、并联或者混联。在本实施例中，热交换器2的多个换热管优选为螺纹管。这样，在风阻增加较小时，可以有效地增加热交换器的热交换面积，提高了热交换器的换热效率。在其他实施例中，热交换器的多个换热管还可以是其他形状。当然，热交换器的多个换热管还可以螺纹管、翅片管或螺旋槽管的任意组合，即热交换器中上设置有螺纹管，也设置有翅片管或螺旋槽管等。

由于热交换器具有固定的形状作为通风管道，因此，热交换器的材料应当选择具有较高比热容的金属材料，使得热交换器具有较好的导热效果。较优地，热交换器2的材料为铜锌合金、铜镍合金、铜、铝、铝合金、碳素钢、不锈钢或钛。在本实施例中，热交换器的材料优选为铜锌合金。在其他实施例中，热交换器2的材料还可以是其他具有较高导热系数的材料。

应当清楚的是，热交换器2可以采用多种热交换器的设计，热交换器2的材料亦可采用其它导热系数较好的材料，在实现将通风管道中气流热量转移的过程中的可设计的换热方式均不超出本发明的设计范围。

作为一种可实施方式，保温箱1包括箱体11、保温层12和内胆13，且保温层12设置在箱体11和内胆13之间。较优地，保温层12由导热系数较低的材料制成，在本实施例中，保温层12的材料为碳纤维材料或者聚氨酯等发泡材料。通过在箱体11和内胆13之间设置保温层12，有效地阻止了保温箱中冷却液与外界环境之间的热交换，保证了热交换器的换热效率。较优地，内胆13的材料为合金或搪瓷材料等耐腐蚀材料。由于内胆与冷却液直接接触，因此，内胆采用耐腐蚀的材料可以提高内胆的使用寿命。

冷却液作为热交换的媒介，需要选择具有较大的比热容的液体。上述的快冷装置，通过冷却液的升温、相变等吸热方式实现制冷的目的，提高热交换器的换热容量和换热效率。较优地，冷却液为液氨、液氦、硅油、水、液态石蜡、乙醇、聚乙二醇等一种或多种的混合物，在本实施例中，冷却液优选为液氨。在其他实施例中，冷却液还可以选择其他具有较大比热容的液体。冷却液在保温箱中循环流动，这样可以保证保温箱中冷却液的温度的均一性，即保温箱中冷却液的温度基本相同，进而保证了热交换器的换热效果。

作为一种可实施方式，冷却液至少包括液氨、液氦、硅油、水、液态石蜡、乙醇和聚乙二醇中的两种，冷却液的不同组分之间互不相溶，且呈梯度分布。例如，冷却液包括硅油和水两种，且硅油不溶于水。由于硅油的密度小于水的密度，因此硅油浮在水的上方，即水处于保温箱的下部，硅油处在保温箱的上方，使得冷却液呈梯度分布。当空调排热口排出的热风刚刚进入保温箱时，热风通过热交换器与水进行换热，此时，水作为冷却液。当热风接近保温箱的顶部时，热风通过热交换器与硅油进行换热，此时，硅油作为冷却液对热风进行进一步的冷却。这样就实现了对热交换器中的热风的分级冷却，提高了热交换器的换热效率。

在具体的应用时，可以根据实际情况选择不同的冷却液实现冷却液的梯度分布，使得保温箱的底部设置冷却速率较高，冷却效果较好的冷却液，使得空调排热口排出的热风得到快速冷却；在保温水箱的顶部可以设置冷却效果较弱的冷却液对热风进一步进行冷却。

作为一种可实施方式，该快冷装置还包括制冷器3，制冷器3作为冷源用于冷却液的冷却。较优地，制冷器3为冰箱蒸发器的一部分，且制冷器3设置在保温箱1的内部。即在本实施例中，将冰箱的冷藏室延伸出来的蒸发器作为制冷器3。这样，在空调开启前，通过冰箱蒸发器作为制冷器预先将保温箱内的冷却液的温度降低到足够低，使得冷却液可以储备足够的能量供空调排出的热风进行热交换，保证空调的制冷效果。应当清楚的是，在冷却液足够多的情况下，即冷却液足以保证空调运行过程中的热交换时，制冷器可以省略。

作为另一种可实施方式，该快冷装置还包括制冷器3，制冷器3作为冷源用于冷却液的冷却。较优地，制冷器3可以为热电制冷器，且热电制冷器设置在保温箱1的保温层12和内胆13之间。这样，在空调开启前，先将热电制冷器上电，通过热电制冷器预先将保温箱内的冷却液的温度降低到足够低，使得冷却液可以储备足够的能量供空调排出的热风进行热交换，保证空调的制冷效果。应当清楚的是，在冷却液足够多的情况下，即冷却液足以保证空调运行过程中的热交换时，制冷器可以省略。

较优地，当热电制冷器工作时，热电制冷器对应的保温层打开。热电制冷器的工作原理为：在热电制冷器的两端加载一个较低的直流电压，热量就会从元件的一端流到另一端。此时，热电制冷器的一端温度就会降低，而另一端的温度就会同时上升。所以，在同一个热电制冷器上就可以同时实现制冷和加热两种功能。由于热电制冷器在制冷的同时也进行加热，所以在热电制冷器工作时，应当将热电制冷器对应的保温层打开进行散热，以至不影响制冷器对冷却液的制冷效果，保证快冷装置的工作性能。

在本实施例中，保温层12的一个面或多个面可以自由的打开或关闭，热电制冷器设置在保温层被打开的面对应的内胆的外侧。优选地，保温层12的一个侧面可以自由的打开或关闭。热电制冷器的数量可以为多个，多个热电制冷器分别设置在内胆外侧的各个面上，且多个热电制冷器独立工作，可以根据实际需求选择开启部分热电制冷器。

作为另一种可实施方式，该快冷装置中也可以不集成制冷器，此时，冷却液通过外界冷源进行冷却。即可以将保温箱中的冷却液引入外界冷源，利用外界冷源对冷却液进行冷却，提高冷却液的热容量，冷却完成后再将冷却液注入保温箱中进行热交换。例如，外界冷源可以是冰箱，通过将冷却液引入冰箱中对冷却液进行冷却，然后再将冷却后的冷却液注入保温箱中进行制冷。在其他实施例中，外界冷源还可以是天然冰等天然冷源或液氮等。

本发明的快冷装置，通过第一风道转接器实现热交换器和空调排热口的连通，使得空调排出的热风进入保温箱中与冷却液进行换热，通过冷却液的升温、相变等吸热方式实现热风的冷却，并通过第二风道转接器连通热交换器和空调进风口，实现空调的二级制冷，提高了空调的制冷速率，或者将第二风道转接器的出风口与外界环境连通，降低了外界环境温度，从而减少了空调的制冷负担，实现了空调快速制冷的目的，而不是通过排风管道进入室外机进行换热，使得空调摆脱了室外机的约束，从而避免了对建筑物的损害，提高了冰箱空调一体机等多工况电器的可移动性，降低了冰箱空调一体机等多工况电器的安装成本。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种快冷装置，其特征在于，包括保温箱、热交换器和风道转接器，所述热交换器设置在所述保温箱内的冷却液中，所述冷却液通过冷源进行冷却；

所述风道转接器包括第一风道转接器和第二风道转接器；所述第一风道转接器和所述第二风道转接器分别设置在所述热交换器的两端，所述第一风道转接器连通所述热交换器与空调的排热口，所述第二风道转接器连通所述热交换器与所述空调的进风口和/或外界环境；

所述第一风道转接器的一端设置有进风口，所述第一风道转接器的另一端设置有多个第一分流管，所述第一风道转接器上的多个第一分流管与所述热交换器的多个换热管一一对应连接；所述第二风道转接器的一端设置有出风口，所述第二风道转接器的另一端设置有多个第二分流管，所述第二风道转接器上的多个第二分流管与所述热交换器的多个换热管一一对应连接。

2.根据权利要求1所述的快冷装置，其特征在于：

所述进风口连通所述空调的排热口，所述进风口低于所述保温箱的底部；

所述出风口连通所述空调的进风口和/或外界环境，所述出风口高于所述保温箱的顶部。

3.根据权利要求1所述的快冷装置，其特征在于：

所述风道转接器还包括第三风道转接器和第四风道转接器，所述第三风道转接器设置在所述第一分流管和所述热交换器的换热管之间，所述第三风道转接器的多个分流管与所述热交换器的多个换热管一一对应连接；

所述第四风道转接器设置在所述第二分流管和所述热交换器的换热管之间，所述第四风道转接器的多个分流管和所述热交换器的多个换热管一一对应连接。

4.根据权利要求1所述的快冷装置，其特征在于：

所述热交换器的多个换热管为螺纹管、翅片管或螺旋槽管的一种或多种的组合，所述热交换器的多个换热管之间串联、并联或者混联。

5.根据权利要求1所述的快冷装置，其特征在于：

所述热交换器的材料为铜锌合金、铜镍合金、铜、铝、铝合金、碳素钢、不锈钢或钛。

6.根据权利要求1所述的快冷装置，其特征在于：

所述保温箱包括箱体、保温层和内胆；所述保温层设置在所述箱体和所述内胆之间；

所述保温层的材料为发泡材料或碳纤维材料，所述内胆的材料为合金或搪瓷材料。

7.根据权利要求1所述的快冷装置，其特征在于：

所述冷却液为液氨、液氦、硅油、水、液态石蜡、乙醇和聚乙二醇中的一种或多种的混合物，所述冷却液在所述保温箱中循环流动。

8.根据权利要求1所述的快冷装置，其特征在于：

所述冷却液至少包括液氨、液氦、硅油、水、液态石蜡、乙醇和聚乙二醇中的两种，所述冷却液的不同组分之间互不相溶，且呈梯度分布。

9.根据权利要求1-8任一项所述的快冷装置，其特征在于：

还包括制冷器，所述制冷器作为所述冷源用于所述冷却液的冷却；

所述制冷器为冰箱蒸发器的一部分，所述制冷器设置在所述保温箱内。

10.根据权利要求1-8任一项所述的快冷装置，其特征在于：

还包括制冷器，所述制冷器作为所述冷源用于所述冷却液的冷却；

所述制冷器为热电制冷器，所述热电制冷器设置在保温层和内胆之间。

11.根据权利要求10所述的快冷装置，其特征在于：

当所述热电制冷器工作时，所述热电制冷器对应的保温层打开。

12.根据权利要求1-8任一项所述的快冷装置，其特征在于：

所述冷却液通过外界冷源进行冷却。