CN104864656B - 一种防呼吸效应结霜的冷柜系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防呼吸效应结霜的冷柜系统，包括柜体以及用于调节柜体内温度的制冷系统，所述柜体上开设有呼吸通道，所述冷柜系统还设有除湿装置，用于针对性解决大容量冷柜“呼吸效应”引起的结霜问题。除湿装置用于除去由于“呼吸效应”导致的冷柜压力降低而吸入的环境中的水汽，从而保证流入冷柜内的空气是经过干燥的，避免由于水汽进入柜体产生结霜现象。本发明的防呼吸效应结霜的冷柜系统，具有附加运行成本低，除霜自动高效，节能效果显著的特点。

Description

一种防呼吸效应结霜的冷柜系统

技术领域

本发明涉及一种防止结霜的冷柜，具体涉及一种防呼吸效应结霜的冷柜系统，用于防止大容积冷柜由于开停机所引起的呼吸效应而结霜。

背景技术

冷柜由柜体、制冷系统和温度控制装置组成。柜体的基本作用是绝热，绝热性能的优劣直接关系到柜体的保温性能。制冷系统的主要组成由压缩机、冷凝器、蒸发器和毛细管四部分，自成一个封闭的循环系统。系统中充灌了制冷剂，制冷剂在蒸发器里由低压液体汽化为气体，吸收冷柜内的热量，使柜体内温度降低。变成气态的制冷剂被压缩机吸入，靠压缩机吧它压缩成高温高压的气体，再排入冷凝器。在冷凝器中气态的制冷剂不断向周围空间放热，逐步液化成液体。这些高压液体必须流经毛细管，节流降压才能缓慢流入蒸发器，维持在蒸发器里继续不断地汽化，吸热降温。由此，冷柜利用电能做功，借助制冷剂的物态变化，把柜体蒸发器周围的热量搬送到冷凝器里去排放出柜体外，如此周而复始不断循环，达到制冷目的。温度控制装置的主要作用则是当柜体内温度过高时接通压缩机，使制冷系统工作从而使柜体温度下降；当柜体内温度降至要求的温度时，使压缩机断电。

冷柜制冷过程中，内胆壁上通常很快结霜，形成霜的水汽一部分来自储存食物，但更多的是来自外界环境漏进的水汽。压缩机周期性开停机会导致箱内气体相对于外界气压周期性变化，这种现象在业内被形象地称为冷柜的“呼吸效应”。“呼吸效应”会将外界水汽引入柜体内，而传统冷柜为了方便开门而在门封条上开有平衡透气孔，加速了水汽进入，导致结霜严重。

为了抑制冷柜的“呼吸效应”，通常采用如下方法：

1.通过添加缓冲容积减小开停机引起的室内压力变化；

2.通过在周围放置阻水器对漏进冷柜的水汽进行除湿。

如中国专利文献CN103673468A公开了一种冷柜，所述冷柜包括用于连通冷柜内外的阻霜装置，阻霜装置包括除湿管，除湿管内填充有除湿剂，且设置有防水透气膜，防水透气膜靠近柜体内侧设置。在冷柜的柜体上设置有外部开口，在冷柜的柜口上设置有内部开口，除湿管的一端连通外部开口，另一端连通内部开口。外部开口设置在冷柜的柜体背部。在外部开口上设置有带有气孔的柜壳连接件，在内部开口上设置有带有气孔的柜壳连接件。除湿管与所述柜口连接件通过软管连接。本发明的冷柜，能够有效减少柜体内的结霜量，延长用户的除霜周期，同时能够降低冷柜内的能耗。

上述两种抑制“呼吸效应”的方法在小容量冷柜中使用效果可以接受，而在200L以上的大容量冷柜中效果不佳，且由于附加设备引起设备复杂臃肿、操作需要人工参与等劣势，影响了其在大容量冷柜中的适用效果。

发明内容

本发明提供了一种防呼吸效应结霜的冷柜系统，主要目的是针对性解决大容量冷柜“呼吸效应”引起的结霜问题。

一种防呼吸效应结霜的冷柜系统，包括柜体以及用于调节柜体内温度的制冷系统，所述柜体上开设有整体上非水平布置的呼吸通道，所述冷柜系统还设有除湿装置，用以去除流经呼吸通道的空气中的水分。

压缩机周期性开停机会导致柜体内气体相对于外界气压周期性变化，这种现象在业内被形象地称为冷柜的“呼吸效应”。“呼吸效应”会将外界水汽引入柜体内，并很快在柜体内壁上结霜。呼吸通道于柜体内外壁均设有开口，用于柜体内与外界环境的空气交换。除湿装置用于除去由于“呼吸效应”导致的冷柜压力降低而吸入的环境中的水汽，从而保证流入冷柜内的空气是经过干燥的，避免由于水汽进入柜体产生结霜现象。

作为优选，所述制冷系统包括压缩机、冷凝器、主节流元件和主蒸发器，且这四者组成制冷剂的循环回路，所述除湿装置串联接入所述循环回路中，包括辅节流元件和辅蒸发器，沿制冷剂流向，所述辅节流元件和辅蒸发器依次位于冷凝器和主节流元件之间。

本发明利用制冷系统自身的冷量，进行冷却除湿，对制冷系统的制冷工作不产生大的影响。呼吸通道整体上非水平布置，与柜体内壁的开口高度高于与柜体外壁的开口，利用重力对呼吸通道内的水汽进行导流。

压缩机开机后，柜体内的温度持续下降，柜体内的压力因为温度的下降而降低，从而在呼吸通道的出入口形成压差，环境中的湿热空气通过呼吸通道进入柜体内时被辅蒸发器冷却而除湿，凝结水在自身重力的作用下从呼吸通道内流出或结成霜停留在呼吸通道中。

当柜体内温度低于冷柜系统设置的温度下限时，压缩机停机，柜体内的温度上升，压力也随之上升，柜体内的干燥空气通过呼吸通道流到外界环境中，制冷系统内部由于冷凝器和辅蒸发器内的压力平衡使得冷凝器中的高温制冷剂到达辅蒸发器和主蒸发器，从而将可能在辅蒸发器外侧表面上的少量霜层融掉，液体水在重力作用下排除，霜层融化产生的水蒸气被柜体内的干燥空气带出到外界环境中，使得辅蒸发器的换热能力恢复到正常水平。在该过程中，来自冷凝器的高温制冷剂被柜体内的低温干燥空气以及霜层所冷却，回收了冷量，产生节能效果。

当柜体内温度上升超过冷柜系统设置的温度上限时，压缩机开启，进入到上面所述的降温环节，如此循环，可以有效防止结霜，并且全部工作自动完成。

辅蒸发器为除湿装置的除湿换热器，结构不作限定，一般的换热器均可满足除湿装置的需求。冷凝器与辅节流元件之间设有干燥过滤器，针对制冷剂管路起到杂质过滤作用，确保制冷系统正常工作。

作为优选，所述呼吸通道在柜体内侧的开口设在柜体上部。避免开口被柜体内存放的冻品挡住，影响呼吸通道内的空气流通。

作为优选，所述辅蒸发器布置在呼吸通道内。除湿装置集中布置。辅蒸发器设在呼吸通道内，通过直接接触冷却呼吸通道内的空气。

作为优选，所述辅蒸发器、主节流元件和辅节流元件均为毛细管，其中辅蒸发器的毛细管穿入呼吸通道内，绕成与该段呼吸通道形状相似的盘管，与该段呼吸通道共同构成辅蒸发器。在不改变原制冷循环的基础上，仅通过增加毛细管就能保证除霜效果，控制了生产成本。而辅蒸发器利用极小空间产生最大化的换热面积，换热效率高。

作为优选，所述呼吸通道在柜体外侧的开口设在柜体底部，该开口下方设有接水盘。呼吸通道起到导流作用，使得呼吸通道内辅蒸发器冷却外界环境湿热空气和融化辅蒸发器表面霜层产生的液体水在重力作用下沿呼吸通道于柜体底部流出，接水盘用于存蓄流出的液体水。

作为优选，所述除湿装置为独立模块，包括保温层和整体上非水平布置的空气进出通道；空气进出通道的一端与所述呼吸通道在柜体外侧的开口相通，另一端与大气相通。除湿装置独立布置，空气进出通道与冷柜的呼吸通道连通，同时除湿装置内的辅蒸发器和辅节流元件仍通过制冷剂管路与冷柜系统连通构成制冷剂的循环回路，保证除湿效果。独立模块安装拆卸方便，降低维修成本。

作为优选，所述空气进出通道与大气相通的一端的下方设有接水盘。空气进出通道起到导流作用，接水盘用于存蓄流出的液体水，与除湿装置集中布置时的作用相同。

作为优选，所述所述辅蒸发器、主节流元件和辅节流元件均为毛细管，其中辅蒸发器的毛细管穿入空气进出通道内，绕成与该段空气进出通道形状相似的盘管，与该段空气进出通道共同构成辅蒸发器。辅蒸发器的结构与除湿装置集中布置时相比未发生改变，除湿效果不受影响。

作为优选，与压缩机出口连接的制冷剂管路先经过接水盘底部，再进入冷凝器。接水盘中存蓄的液体水在制冷系统工作时被蒸发，且风冷工况时，冷凝器的冷却风可以加快接水盘中的水分蒸发到外界环境中去。

作为优选，辅蒸发器的蒸发温度为-5℃～-15℃，主蒸发器的蒸发温度为-15℃～-35℃。辅节流元件先对制冷剂进行降压，为辅蒸发器提供冷量；主节流元件对制冷剂进行进一步降压，为主蒸发器提供冷量，因此辅蒸发器的蒸发温度比主蒸发器的蒸发温度高。主蒸发器的蒸发温度高于-36℃，避免浪费压缩机的产冷量。

本发明的有益效果是：

1、本发明的冷却除湿效果优秀，同时利用制冷系统自身的冷量进行冷却除湿，制冷系统本身的制冷工作不会发生大的改变。

2、排水过程自动完成，不需要人工定时操作，使用方便。

3、本发明在用于大容量冷柜中时，由于除霜所牺牲的系统制冷量相对较小，满足经济性要求。

4、本发明还将冷柜内排出的低温干燥空气的冷量以及融霜产生的冷量用于冷却进入主蒸发器的制冷剂，回收了冷量，产生显著的节能效果。

5、本发明适用范围广，对于风冷冷柜和水冷冷柜均能起到除霜效果。

附图说明

图1为本发明的冷柜系统除湿装置集中布置时的结构示意图。

图2为图1的除湿装置处的局部放大图。

图3为本发明的冷柜系统除湿装置独立布置时的结构示意图。

图4为图3的除湿装置处的局部放大图。

其中：1、压缩机；2、接水盘；3、冷凝器；4、干燥过滤器；5、辅节流元件；6、辅蒸发器；7、主节流元件；8、主蒸发器；9、柜门；10、门封条；11、呼吸通道；12、除湿装置；13、柜体；14、空气进出通道；15、螺旋段；16、盘管；17、保温层。

具体实施方式

由图1所示，一种防呼吸效应结霜的冷柜系统，包括柜体13以及用于调节柜体13内温度的制冷系统。柜体13具有柜门9，并通过门封条10密封，柜体13上开设有呼吸通道11。制冷系统包括组成制冷剂循环回路的压缩机1、冷凝器3、干燥过滤器4、主节流元件7和主蒸发器8，冷凝器3带有风机。

冷柜系统还设有除湿装置12，除湿装置12集中布置，包括接入制冷剂循环回路的辅节流元件5和辅蒸发器6，沿制冷剂流向，所述辅节流元件5和辅蒸发器6依次位于干燥过滤器4和主节流元件7之间。呼吸通道11整体上竖直布置，具有布置在柜体内侧上部的内出口与布置在柜体下部的外出口。呼吸通道11底部的开口处设有接水盘2，与压缩机1出口连接的制冷剂管路先经过接水盘2底部，再进入冷凝器3。

由图2所示，呼吸通道11的一段绕成螺旋段15；制冷剂管路的一段穿入呼吸通道11内，绕成与螺旋段15形状相似的盘管16，盘管16作为内管与螺旋段15共同构成辅蒸发器6。盘管16、辅节流元件5和主节流元件7均为毛细管。

压缩机1开机时，辅节流元件5将制冷剂压力降低，为辅蒸发器6提供冷量。主节流元件7将制冷剂压力进一步降低，为主蒸发器8提供冷量。来自呼吸通道11的冷凝水直接被冷凝器3产生的冷却风带出到外界环境中。压缩机1停机时，冷凝器3和辅蒸发器6内制冷剂趋于热力平衡导致辅蒸发器6内部制冷剂温度上升，外侧少量结霜融化成水，因重力作用掉落到接水盘2中，待压缩机1开机时由接水盘2底部的制冷剂管路中的高温高压制冷剂加热蒸发，变成水汽随着冷却风排除到外界环境中去。

具体实施条件为：

按照本实施方式计算出来的参数为：

由本实施方式的参数所示，增加的除湿装置12对冷柜系统的影响很小，辅蒸发器6占总热负荷比仅为0.1％，增加的毛细管长度占其原长比例为0.3％，改进所用原材料初投资增加很少。

因此，本发明对原系统改造很小，运行附加成本占比很低，不需要人工的参与，除霜过程自动完成，高效且方便。

此外，本发明还将冷柜系统排出的低温干燥空气的冷量以及融霜产生的冷量用于冷却进入主蒸发器8的制冷剂，回收了冷量，产生了显著的节能效果。

由图3所示，一种防呼吸效应结霜的冷柜系统的另一实施例，包括柜体13以及用于调节柜体13内温度的制冷系统。柜体13具有柜门9，并通过门封条10密封，柜体13上开设有呼吸通道11。制冷系统包括组成制冷剂循环回路的压缩机1、冷凝器3、干燥过滤器4、主节流元件7和主蒸发器8，冷凝器3带有风机。

冷柜系统还设有除湿装置12，除湿装置12独立布置，为独立模块，包括保温层17、辅节流元件5、辅蒸发器6、以及整体上竖直布置的空气进出通道14。空气进出通道14的一端与呼吸通道11的外出口连通，另一端与大气相通，除湿装置12的制冷剂管路串联接入冷柜系统的制冷剂循环回路中，沿制冷剂流向，所述辅节流元件5和辅蒸发器6依次位于干燥过滤器4和主节流元件7之间。空气进出通道14底部的开口处设有接水盘2，与压缩机1出口连接的制冷剂管路先经过接水盘2底部，再进入冷凝器3。

由图4所示，空气进出通道14的一段绕成螺旋段15；制冷剂管路的一段穿入空气进出通道14内，绕成与螺旋段15形状相似的盘管16，盘管16作为内管与螺旋段15共同构成辅蒸发器6。盘管16、辅节流元件5和主节流元件7均为毛细管。

具体实施条件为：

按照本实施方式计算出来的参数为：

本实施例的具体实施条件与上述实施例相同，仅使得除湿装置12作独立布置，降低了装卸维修的成本，不影响除霜效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种防呼吸效应结霜的冷柜系统，包括柜体以及用于调节柜体内温度的制冷系统，其特征在于：所述柜体上开设有整体上非水平布置的呼吸通道，所述冷柜系统还设有除湿装置，用以去除流经呼吸通道的空气中的水分；

所述呼吸通道在柜体内侧的开口设在柜体上部；

所述呼吸通道在柜体外侧的开口设在柜体底部，该开口下方设有接水盘；所述制冷系统包括压缩机、冷凝器、主节流元件和主蒸发器，且这四者组成制冷剂的循环回路；所述除湿装置串联接入所述循环回路中，包括辅节流元件和辅蒸发器，沿制冷剂流向，所述辅节流元件和辅蒸发器依次位于冷凝器和主节流元件之间；

所述辅蒸发器布置在呼吸通道内。

2.根据权利要求1所述的防呼吸效应结霜的冷柜系统，其特征在于：所述辅蒸发器、主节流元件和辅节流元件均为毛细管，其中辅蒸发器的毛细管穿入呼吸通道内，绕成与该段呼吸通道形状相似的盘管，与该段呼吸通道共同构成辅蒸发器。

3.根据权利要求1所述的防呼吸效应结霜的冷柜系统，其特征在于：所述除湿装置为独立模块，包括保温层和整体上非水平布置的空气进出通道；空气进出通道的一端与所述呼吸通道在柜体外侧的开口相通，另一端与大气相通。

4.根据权利要求1所述的防呼吸效应结霜的冷柜系统，其特征在于：所述辅蒸发器置于空气进出通道内，且空气通道与大气相通的一端的下方设有接水盘。

5.根据权利要求4所述的防呼吸效应结霜的冷柜系统，其特征在于：所述辅蒸发器、主节流元件和辅节流元件均为毛细管，其中辅蒸发器的毛细管穿入空气进出通道内，绕成与该段空气进出通道形状相似的盘管，与该段空气进出通道共同构成辅蒸发器。

6.根据权利要求4所述的防呼吸效应结霜的冷柜系统，其特征在于：与压缩机出口连接的制冷剂管路先经过接水盘底部，再进入冷凝器。