CN106568264A - 具有蓄冷功能的快速降温箱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及制冷技术，提供一种具有蓄冷功能的快速降温箱，包括制冷系统与降温室，制冷系统包括压缩机模块，压缩机模块包括压缩机、冷凝器以及蒸发器，三者依次串联形成制冷回路，降温室包括降温箱体以及安设于降温箱体内的储物隔架，储物隔架与降温箱体的内壁之间形成有风道，蒸发器位于降温箱体内风道外侧位置，且于风道的进风口处设置有正对蒸发器的风机，蒸发器上设置有蓄冷材料。本发明中，通过压缩机模块可以对降温箱体内起到降温的作用，且在降温时开启风机加速风道内的空气流动，降温箱体的内温度速降，另外由于在蒸发器上设置有蓄冷材料，将压缩机的制冷量储存起来集中使用，可大大减小压缩机尺寸，并降低噪音。
Description
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种具有蓄冷功能的快速降温箱。
背景技术
在科研、医用以及商用等领域，对生物材料有长期保存需求。0～-60℃是水的结晶温度，容易对细胞和组织的微观结构造成伤害，常需要快速跨过这一温区，因此，低温速冻是生物材料长期高品质保存的一个关键问题。每一种生物材料都有其最佳的降温特征曲线，包含降温速率和冻结温度，如能满足这种降温曲线，生物细胞在降温过程中损伤最小。快速降温可以实现冻结材料的最大冻结浓缩溶液转变为玻璃态，玻璃化可抑制结晶、再结晶的发生，并大大降低酶的活性，从而提高冻结材料的贮藏质量并延长贮藏寿命。某些高端食品，如三文鱼、金枪鱼、食用菌类等，储存温度在-60℃以下，而生物、制药、医学方面的产品多要求储存温度在-80℃以下。目前，市场多采用液氮作冷源的冷冻装置，如专利104382195A提出一种海鲜速冻箱，通过液氮的直接喷淋实现海鲜的快速冷却。液氮属于一次性消耗品，其保存需要专门的真空绝热液氮杜瓦瓶，液氮的补充以及液氮装置的使用极其不方便。除此之外，利用液氮冷却也不容易控制冷冻的目标温度。也有部分产品利用蒸汽压缩式制冷技术实现快速降温目的，如专利104374164A提出一种接触式低温速冻箱，通过夹在蒸发器间的金属板以直接接触形式实现血浆袋的快速冷冻，然而由于采用导热以及自然对流冷却，其降温速度严重依赖所冷却生物材料形状。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有蓄冷功能的快速降温箱，旨在用于解决现有的速冷装置使用不方便的问题。
本发明是这样实现的：
本发明实施例提供一种具有蓄冷功能的快速降温箱，包括制冷系统与降温室，所述制冷系统包括压缩机模块，所述压缩机模块包括压缩机、冷凝器以及蒸发器，三者依次串联形成制冷回路，所述降温室包括降温箱体以及安设于所述降温箱体内的储物隔架，所述储物隔架与所述降温箱体的内壁之间形成有风道，所述蒸发器位于所述降温箱体内所述风道外侧位置，且于所述风道的进风口处设置有正对所述蒸发器的风机，所述蒸发器上设置有蓄冷材料。
进一步地，于所述储物隔架与所述蒸发器之间设置有绝热隔板。
进一步地，于所述风道的进风口处设置有进风挡板，于所述风道的出风口处设置有回风挡板，所述进风挡板以及所述回风挡板均与所述降温箱体可转动连接，所述进风挡板、所述回风挡板、所述降温箱体以及所述绝热隔板围合形成密闭空间。
进一步地，还包括控制系统，所述控制系统分为待机模式与速冻模式，
所述待机模式：所述控制系统控制所述风机关闭，所述制冷系统运行并通过所述蒸发器的蓄冷材料储存冷量，所述进风挡板与所述回风挡板封堵所述风道，达到所需温度后，所述压缩机模块停止工作；
所述速冻模式：所述控制系统控制所述风机工作，所述进风挡板与所述回风挡板打开，所述风道内形成循环风，快速冷却所述储物隔架上的待冷却物，所述压缩机模块持续工作直至满足温度。
进一步地，所述蒸发器的蓄冷材料包括相变材料与非相变材料，其中相变材料为八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷、十四甲基六硅氧烷、正丙基环己烷、乙烯基甲苯、丁基苯、仲丁基苯、邻甲基异丙基苯、对甲基异丙基苯、乙酸己酯、戊酸丁酯、全氟己烷、2H-全氟戊烷、3H-全氟戊烷和或者全氟-2-甲基-3-戊酮，或者为其中至少两种的混合物；所述非相变材料为不锈钢或者铝。
进一步地，所述制冷系统还包括回热换热器以及节流阀，所述回热换热器具有第一流路以及第二流路，且所述第一流路串联于所述冷凝器至所述蒸发器的流路上，所述第二流路串联于所述蒸发器至所述压缩机之间的流路上，所述节流阀串联于所述第一流路上。
进一步地，所述压缩机模块还包括储气罐，所述储气罐的进气口与出气口处分别设置有高压截止阀与低压截止阀，且所述高压截止阀连通于所述压缩机至所述冷凝器之间的流路上，所述低压截止阀连通于所述蒸发器至所述压缩机之间的流路上。
进一步地，所述降温箱体包括保温外壳。
本发明具有以下有益效果：
本发明的快速降温箱中，压缩机模块工作制冷，且通过蒸发器在降温箱体内进行换热，可以对降温箱体内起到降温的作用，且在降温时开启风机加速风道内的空气流动，降温箱体的内温度速降，另外由于在蒸发器上设置有蓄冷材料，将压缩机的制冷量储存起来集中使用，可大大减小压缩机尺寸，并降低噪音。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的具有蓄冷功能的快速降温箱的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本发明实施例提供一种具有蓄冷功能的快速降温箱，包括制冷系统1与降温室2，制冷系统1包括压缩机模块11，通过压缩机模块11起到制冷的作用，而压缩机模块11的制冷量可以在降温室2内进行降温蓄冷，具体地，压缩机模块11包括压缩机111、冷凝器112以及蒸发器113，三者依次进行串联形成制冷回路，压缩机111制备的冷量在蒸发器113处进行换热，细化降温室2的结构，其包括降温箱体21以及储物隔架22，对此降温室2整体呈箱体结构，其内设置有储物隔架22，可以将待冷却物置于储物隔架22上进行降温冷藏，储物隔架22与降温箱体21的内壁之间形成有风道23，而在风道23的进风口处设置有风机24，上述的蒸发器113位于降温箱体21内，且其位于风道23的外侧，风机24正对蒸发器113，另外在蒸发器113上设置有蓄冷材料。本实施例中，蒸发器113在降温箱体21内进行换热，进而可以将压缩机111制备的冷量可以传递至降温箱体21内，降温箱体21内的温度大幅降低，而在蒸发器113换热降温的过程中，可以开启风机24加速降温箱体21内的空气流动，具体地，通过风机24可以将蒸发器113处的冷量快速搅动至风道23的进风口处，冷气流在风道23内快速流动，不但可以加速降温箱体21内的降温速度，而且由于风道23与储物隔架22直接对应，储物隔架22上的待冷却物可以被快速降温。另外，在蒸发器113上设置有蓄冷材料，或者蒸发器113的部分结构直接由蓄冷材料制备，压缩机111制备的冷量可以被大量储存在蓄冷材料内集中使用，而在降温箱体21内的温度达到所需温度时，压缩机模块11可以停止工作。对于蒸发器113的蓄冷材料可以采用两种形式，其中一种为非相变材料，比如不锈钢或者铝等金属材料，其可以用于制备蒸发器113的部分结构，而另一种为相变材料，比如八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷、十四甲基六硅氧烷、正丙基环己烷、乙烯基甲苯、丁基苯、仲丁基苯、邻甲基异丙基苯、对甲基异丙基苯、乙酸己酯、戊酸丁酯、全氟己烷、2H-全氟戊烷、3H-全氟戊烷和或者全氟-2-甲基-3-戊酮，其可以为其中一种或者多种的混合物，而在采用相变材料时，比如为乙酸乙酯(质量为m kg)时，当乙酸乙酯蓄积冷量使其全部固化后，压缩机模块11停止工作，此时在-80℃下储存冷量为117.19m kJ。当然，降温箱体21应包括有保温外壳211，可以降低降温箱体21内侧与外侧之间的热传递，可以避免降温箱体21内的冷量被大量散失。
优化上述实施例，在储物隔架22与蒸发器113之间设置有绝热隔板25。本发明中，绝热隔板25将储物隔架22与蒸发器113之间分隔开来，其可以隔绝冷量传递，可以将降温箱体21分隔为两个相对密封空间，两侧的温度只能通过风道23形成冷量的转换。一般，在风道23的进风口处设置有进风挡板26，在风道23的出风口处设置有回风挡板27，进风挡板26以及回风挡板27均与降温箱体21可转动连接，进风挡板26、回风挡板27、降温箱体21以及绝热隔板25围合形成密闭空间。本实施例中，快速降温箱还包括有一个控制系统，通过控制系统可以控制风机24与压缩机模块11工作，针对这种控制系统可以使得快速降温箱具有待机模式与速冻模式两种工作方式，正常情况下可以处于待机模式，控制系统控制风机24不工作，此时进风挡板26与回风挡板27分别封堵风道23的进风口与出风口，蒸发器113处于相对密封的空间中，制冷系统1运行并通过蓄冷材料储存冷量，达到所需温度后，压缩机模块11停止工作；而当根据需要快速降温箱处于速冻模式时，控制系统控制风机24工作，使得蒸发器113处形成有气流，该气流驱使进风挡板26与回风挡板27相对降温箱体21的内壁转动，进而使得风道23被打开，该气流通过风道23形成循环风，从而可以快速冷却储物隔架22上的待冷却物，且当达到所需温度后，控制系统控制压缩机模块11停止工作。对此采用这种结构形式，可以使得快速降温箱根据需要在两种工作模式中进行切换，控制非常方便。
继续优化上述实施例，制冷系统1还包括回热换热器12以及节流阀13，回热换热器12具有第一流路以及第二流路，第一流路串联于冷凝器112至蒸发器113的流路上，而第二流路串联于蒸发器113至压缩机111之间的流路上，将节流阀13串联于上述的第一流路上且位于回热换热器12与蒸发器113之间。本实施例中，制冷系统1增设有回热结构，且回热换热器12的第一流路与第二流路并排设置，冷凝后的制冷剂依次经过回热换热器12与节流阀13流入蒸发器113内，而蒸发器113内换热后的制冷剂经回热换热器12进入压缩机111内，从而可以起到过冷的目的，保证蒸发器113处的制冷效果。
进一步地，压缩机模块11包括有储气罐114的进气口与出气口处分别设置有高压截止阀115与低压截止阀116，即在储气罐114的进气端设置有高压截止阀115，而在其出气端设置有低压截止阀116，且高压截止阀115连通于压缩机111与冷凝器112之间的流路上，低压截止阀116连通于蒸发器113与压缩机111之间的流路上，从而可以在高压截止阀115打开的情况下，压缩机111排出的制冷剂还可以经高压截止阀115进入储气罐114内储存，必要时经低压截止阀116重新进入压缩机111内，对此当快速降温箱需要进行速冻模式时，则可以将高压截止阀115打开，可以防止压缩机111排气压力过高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种具有蓄冷功能的快速降温箱，包括制冷系统与降温室，所述制冷系统包括压缩机模块，所述压缩机模块包括压缩机、冷凝器以及蒸发器，所述压缩机、冷凝器以及蒸发器依次串联形成制冷回路，其特征在于：所述降温室包括降温箱体以及安设于所述降温箱体内的储物隔架，所述储物隔架与所述降温箱体的内壁之间形成有风道，所述蒸发器位于所述降温箱体内所述风道外侧位置，且于所述风道的进风口处设置有正对所述蒸发器的风机，所述蒸发器上设置有蓄冷材料。
2.如权利要求1所述的具有蓄冷功能的快速降温箱，其特征在于：于所述储物隔架与所述蒸发器之间设置有绝热隔板。
3.如权利要求2所述的具有蓄冷功能的快速降温箱，其特征在于：于所述风道的进风口处设置有进风挡板，于所述风道的出风口处设置有回风挡板，所述进风挡板以及所述回风挡板均与所述降温箱体可转动连接，所述进风挡板、所述回风挡板、所述降温箱体以及所述绝热隔板围合形成密闭空间。
4.如权利要求3所述的具有蓄冷功能的快速降温箱，其特征在于：还包括控制系统，所述控制系统分为待机模式与速冻模式，
所述待机模式：所述控制系统控制所述风机关闭，所述制冷系统运行并通过所述蒸发器的蓄冷材料储存冷量，所述进风挡板与所述回风挡板封堵所述风道，达到所需温度后，所述压缩机模块停止工作；
所述速冻模式：所述控制系统控制所述风机工作，所述进风挡板与所述回风挡板打开，所述风道内形成循环风，快速冷却所述储物隔架上的待冷却物，所述压缩机模块持续工作直至满足温度。
5.如权利要求1所述的具有蓄冷功能的快速降温箱，其特征在于：所述蒸发器的蓄冷材料包括相变材料与非相变材料，其中，相变材料为八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷、十四甲基六硅氧烷、正丙基环己烷、乙烯基甲苯、丁基苯、仲丁基苯、邻甲基异丙基苯、对甲基异丙基苯、乙酸己酯、戊酸丁酯、全氟己烷、2H-全氟戊烷、3H-全氟戊烷和或者全氟-2-甲基-3-戊酮中至少一种，所述非相变材料为不锈钢或者铝。
6.如权利要求1所述的具有蓄冷功能的快速降温箱，其特征在于：所述制冷系统还包括回热换热器以及节流阀，所述回热换热器具有第一流路以及第二流路，且所述第一流路串联于所述冷凝器至所述蒸发器的流路上，所述第二流路串联于所述蒸发器至所述压缩机之间的流路上，所述节流阀串联于所述第一流路上。
7.如权利要求1所述的具有蓄冷功能的快速降温箱，其特征在于：所述压缩机模块还包括储气罐，所述储气罐的进气口与出气口处分别设置有高压截止阀与低压截止阀，且所述高压截止阀连通于所述压缩机至所述冷凝器之间的流路上，所述低压截止阀连通于所述蒸发器至所述压缩机之间的流路上。
8.如权利要求1所述的具有蓄冷功能的快速降温箱，其特征在于：所述降温箱体包括保温外壳。
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