CN106766502A - 分体式一拖二斯特林制冷的变温区冰箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分体式一拖二斯特林制冷的变温区冰箱，冰箱箱体内具有两个变温室，冰箱箱体顶部具有箱体顶部空间，箱体顶部空间内装有制冷系统，制冷系统的线性压缩机通过供气管分别与两台气动膨胀机连接，两台气动膨胀机分别与两个变温室中的脉动热管相连接，供气管上装有调节阀。本发明采用一台线性压缩机驱动两台气动膨胀机的流程，并在一台气动膨胀机入口管路安装调节阀，可以有效调节两台气动膨胀机的制冷温度和制冷量。该分体式一拖二斯特林制冷的变温区冰箱可通过控制器调节气动膨胀机的调节阀以及线性压缩机的输入电压，实现对冰箱内两个不同变温室的制冷温度进行独立控制，可使冰箱箱内温度在‑40‑7℃之间实现高精度控制。

Description

分体式一拖二斯特林制冷的变温区冰箱

技术领域

本发明涉及一种冰箱，特别涉及一种将分体式斯特林制冷机与重力热管，脉动热管结合的多温区冰箱。

背景技术

随着科技的发展和生活水平的提高，人们对食品要求越来越高，普通冰箱（温度高于-18℃）的冷冻功能逐渐无法满足人们对一些食品的冷冻要求，例如，为了使一些海鲜在储存过程中保持更好的口感，贮藏温度一般需要在-20℃以下。肉食品在普通冰箱保存时，7℃冷藏不能超过2日，0℃冷藏不能超过5日，-18℃冷冻时，时间也不能超过1个月。为了长时间的储存食品，冷冻温度越低，越可抑制微生物生长繁殖和酶的活性，营养流失比较小，保存鲜度越好。

中国专利公开号：CN105115219公开了一种斯特林制冷机结合脉动热管的低温冰箱。该低温冰箱将自由式活塞斯特林制冷机与脉动热管结合，热端采用翅片吹风形式散热，冷端采用导冷板内开槽道与脉动热管结合输送冷量。斯特林制冷机布置于冰箱箱体底部。本专利的不同之处在于，所述的变温冰箱采用分体式斯特林制冷机，热端采用多根重力热管与散热翅片、风机结合方式散热，冷端采用带有螺旋凹槽的环形导冷铜套与脉动热管结合方式输送冷量。斯特林制冷机器布置于冰箱顶部空间，脉动热管采用R744作为传热介质，工作可靠，性能稳定。本发明通过一拖二结构，实现了两个变温区空间的制冷问题。

中国专利公开号：CN106052258公开了一种多温区冰箱。该多温区冰箱采用自由式活塞斯特林制冷机和变频压缩机作为制冷机。冷端重力热管蒸发段管路向下排布在变温室内部后壁面及左右壁面，冷端重力热管的冷凝段通过导冷铜套与自由活塞斯特林制冷机的冷头相连接，热端重力热管的蒸发段通过导热铜套与自由活塞斯特林制冷机的热端相连。传热工质导冷导热铜套内的圆环形凹槽内流动并充分换热。本专利的不同之处在于采用的制冷机不同，一拖二的分体式斯特林制冷机代替了整体式自由活塞斯特林机器，不需要变频压缩节流制冷系统，可以实现两个变温区空间的变温制冷要求，采用脉动热管代替重力热管，热管工质采用R744（二氧化碳）代替R170（乙烷），结构紧凑，且更加安全可靠。

传统的家用冰箱制冷一般采用单级蒸汽压缩式节流制冷系统，其系统包括压缩机、冷凝器、节流部件和蒸发器四个基本部分，各个部分通过管道连接在一起组成一个封闭的系统。系统内充注一定量的制冷剂作为工质，制冷剂在系统内依次通过压缩、冷凝、节流、蒸发四个循环过程实现制冷。采用蒸汽压缩制冷的冰箱制冷速度快，制冷效果好，技术成熟，因此性能稳定、寿命长。采用蒸汽压缩制冷的冰箱工作时，压缩机在温控器的控制下间歇启停。当冰箱中的温度高于设定温度时，压缩机启动制冷，降低柜内温度，直至冰箱中的温度达到设定温度以下的某一临界值，压缩机停止工作，受环境的影响，冰箱内温度开始上升。当温度上升至另一高于设定温度的临界值时，压缩机又开始启动工作。以上过程反复循环。因此，即使冰箱处于稳定状态，箱体中的温度也有周期性的波动，这对于一些像海鲜类的高级食品保存不利。并且单级蒸汽压缩节流制冷系统也很难实现-40℃以下的制冷温度，无法满足对一些食品保存的温度需求 。

斯特林制冷循环由两个等温过程和等容过程组成，其理论循环效率为卡诺效率。相对来说，在低温制冷工况下采用斯特林制冷技术具有更高的制冷效率。斯特林制冷机采用气体膨胀制冷的闭式循环，由压缩单元与膨胀单元无阀连通而成。采用氦气作为制冷工质，GWP和ODP均为0，是一种十分环保的制冷剂。气动型分置式斯特林制冷机没有复杂的管路系统，膨胀机活塞不用电机驱动，整个制冷机只有线性压缩机一个电机，因而整机重量和体积较小，且能耗较低，具有运动部件少、无油润滑、不易磨损、可靠性高、寿命长、结构紧凑、重量轻、制冷效率高等优点，而且还具有控温精度高，满负荷和局部负荷下都具有较高的效率，通过调节输入电压即可控制制冷量和制冷温度。

发明内容

本发明目的在于提出一种将分体式斯特林制冷机和脉动热管相结合的冰箱，实现食品对于不同保存温度的需求，该冰箱可实现最低-40～7℃的制冷温区，并且控温精度高，可靠性好。

本发明的技术方案为：一种分体式一拖二斯特林制冷的变温区冰箱，包括冰箱箱体、制冷系统，所述冰箱箱体内具有第一变温室和第二变温室，冰箱箱体顶部具有箱体顶部空间，箱体顶部空间内装有制冷系统，所述制冷系统由一台线性压缩机，两台气动膨胀机、散热系统、脉动热管导冷系统以及控制系统组成，所述线性压缩机通过供气管分别与两台气动膨胀机连接，两台气动膨胀机分别与第一变温室中的脉动热管和第二变温室中的脉动热管相连接，供气管上装有调节阀，通过调节两台气动膨胀机的制冷量和制冷温度，可以实现两个变温室的温度控制。

所述线性压缩机外部装有线性压缩机散热翅片，顶部装有第三散热风扇，用以排散线性压缩机运行时产生的热量。

所述气动膨胀机上面设有散热系统，散热系统中的重力热管内充有工质R718，重力热管的冷凝端设有散热翅片，散热翅片外设有散热风扇，用以对散热翅片进行对流散热。

所述冰箱箱体左、右侧对应气动膨胀机上的散热翅片处分别开有散热口，上部开有通风口。

所述的脉动热管导冷系统包括脉动热管，环形导冷铜套，环形导冷铜套安装在气动膨胀机上，脉动热管的冷凝段缠绕在环形导冷铜套的螺旋凹槽内，脉动热管的蒸发段U型排列在两个变温室的单侧壁面上，蒸发段U型管内充有工质为R744。

所述控制系统包括显示屏、控制器、设置在第一变温室中的第一温度传感器、设置在第二变温室中的第二温度传感器，控制器信号输入端连接第一温度传感器、第二温度传感器，信号输出端连接调节阀、线性压缩机，通过调节气动膨胀机的调节阀以及线性压缩机的输入电压，实现对两个变温室的制冷温度进行独立控制，可使冰箱箱内温度在-40～7℃之间实现高精度控制。

与现有的冰箱相比，本发明的有益效果在于：

（1）由于采用分体式斯特林制冷机，将压缩机与排出器完全独立的分开安置，在两者之间通过供气管路相连接，在连管上装有调节阀可以有效调节两台气动膨胀机的制冷量和制冷温度，可以实现两个变温室的温度控制。

（2）由于将线性压缩机、分体式斯特林制冷机、散热系统均布置在冰箱顶部的箱体顶部空间，有效减少的机组所占空间，增加了贮藏空间。

（3）由于将分体式斯特林与脉动热管相结合，有效解决了分体式斯特林制冷机导冷和散热问题，并且与冰箱箱体紧密结合，增加了传热的高效性，安装简单，不占用箱体内部容积。

附图说明

图1为本发明的分体式一拖二斯特林制冷的变温区冰箱的工作原理示意图；

图2为本发明的冰箱箱体的等轴侧视图；

图3为本发明专利的冰箱箱体内部正面视图；

图4为本发明的线性压缩机、气动膨胀机、散热系统、脉动热管导冷系统装配示意图；

图5为本发明的线性压缩机及线性压缩机散热翅片示意图；

图6为本发明的第二气动膨胀机的示意图；

图7为本发明所采用的热端散热装置示意图；

图8为本发明所用第一气动膨胀机冷端的第一环形导冷铜套示意图；

图9为本发明所用第二气动膨胀机冷端的第二环形导冷铜套示意图。

具体实施方式

为更好地理解本发明专利的技术方案，下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明：

如图1至图9所示，一种分体式一拖二斯特林制冷的变温区冰箱，包括冰箱箱体700、制冷系统。冰箱箱体700包括冰箱外壳705、显示屏704、冰箱门706、绝热板707。箱体内部空间有箱体顶部空间701，位于冰箱上半部分，第一变温室702，位于冰箱下半部分左侧，第二变温室703位于冰箱下半部分右侧。每个室均有置物板708。显示屏704连接控制器801，既可接收第一温度传感器802和第二温度传感器803的信号，显示各变温室内的温度，也可以控制线性压缩机401的运行电压和调节阀407的开度，进而控制各变温室的制冷温度。

制冷系统包括一台线性压缩机401，第一、二气动膨胀机101、201，散热系统，脉动热管导冷系统以及控制系统。

线性压缩机401位于冰箱顶部的箱体顶部空间701，外界新风从通风口505进入箱体顶部空间701，置于线性压缩机401机壳外部的线性压缩机散热翅片405、第三散热风扇404可散出机器运行时的热量，降低排气温度，提高运行效率。箱体顶部空间内机组运转产生的热量通过第一散热口506和第二散热口507传递到室外。

第一、二气动膨胀机101、201置于箱体顶部空间701且对置布置，尾部分别固定有第一、二减震块106、206可有效相互抵消机器运行时产生的往复震动。

散热系统包括第一、二重力热管102、202，内充工质R718，该重力热管冷凝端设有第一、二散热翅片103、203，第一、二散热翅片103、203外分别设有第一、二散热风扇104、204，用以对第一、二散热翅片103、203进行对流散热；产生的热风从第一散热口506和第二散热口507排除。

脉动热管导冷系统由第一冷端脉动热管105、第二冷端脉动热管205、第一环形导冷铜套107和第二环形导冷铜套207组成。环形导冷铜套内壁面与气动膨胀机冷头接触面涂有导热硅脂，第一、二冷端脉动热管105、205的冷凝段分别缠绕在第一、二环形导冷铜套107、207的第一、二螺旋凹槽108、208内，第一、二螺旋凹槽108、208与第一、二冷端脉动热管105、205接触面涂有导热硅脂，第一、二冷端脉动热管105、205的蒸发段U型排列在第一、二变温室702、703的单侧壁面上，内充工质R744。

第一变温室702与第二变温室703的温度均可控制在-40～7℃范围内，两室温度独立控制，即可分别实现冷冻和保鲜，也可同时作为冷冻室或保鲜室，增加了储存食品的灵活性。

显示屏704接收第一温度传感器802和第二温度传感器803的电信号并转化成数字信号显示。同时与控制器801相连控制室内温度。若第一变温室702达到设定温度，第二变温室703尚未达到设定温度。控制器801将调小调节阀407开度，第一供气支管402内的气量减小，使第一气动膨胀机101制冷量减小，同时第二供气支管403的气量增大，使第二气动膨胀机201制冷量增加，加快第二变温室703的降温速率。若两室均达到设定温度，控制器801将降低线性压缩机401输入电压，使第一分体式斯特林制冷剂101和第二分体式制冷剂201制冷量减少，达到精确控制各室内的制冷温度。

Claims (6)

1.一种分体式一拖二斯特林制冷的变温区冰箱，包括冰箱箱体（700）、制冷系统，其特征在于：所述冰箱箱体（700）内具有第一变温室（702）和第二变温室（703），冰箱箱体（700）顶部具有箱体顶部空间（701），箱体顶部空间（701）内装有制冷系统，所述制冷系统由一台线性压缩机（401），两台气动膨胀机、散热系统、脉动热管导冷系统以及控制系统组成，所述线性压缩机（401）通过供气管分别与两台气动膨胀机连接，两台气动膨胀机分别与第一变温室（702）中的脉动热管和第二变温室（703）中的脉动热管相连接，供气管上装有调节阀(407)，通过调节阀(407)来调节两台气动膨胀机的制冷量和制冷温度，可以实现两个变温室的温度控制。

2.根据权利要求书1所述的分体式一拖二斯特林制冷的变温区冰箱，其特征在于：所述线性压缩机（401）外部装有线性压缩机散热翅片（405），顶部装有第三散热风扇（404,），用以排散线性压缩机运行时产生的热量。

3.根据权利要求书1所述的分体式一拖二斯特林制冷的变温区冰箱，其特征在于：所述气动膨胀机上面设有散热系统，散热系统中的重力热管内充有工质R718，重力热管的冷凝端设有散热翅片，散热翅片外设有散热风扇，用以对散热翅片进行对流散热。

4.根据权利要求书2所述的分体式一拖二斯特林制冷的变温区冰箱，其特征在于：所述冰箱箱体（700）左、右侧对应气动膨胀机上的散热翅片处分别开有散热口，上部开有通风口（505）。

5.根据权利要求书1所述的分体式一拖二斯特林制冷的变温区冰箱，其特征在于：所述的脉动热管导冷系统包括脉动热管，环形导冷铜套，环形导冷铜套安装在气动膨胀机上，脉动热管的冷凝段缠绕在环形导冷铜套的螺旋凹槽内，脉动热管的蒸发段U型排列在两个变温室的单侧壁面上，蒸发段U型管内充有工质为R744。

6.根据权利要求书1所述的分体式一拖二斯特林制冷的变温区冰箱，其特征在于：所述控制系统包括显示屏（704）、控制器（801）、设置在第一变温室（702）中的第一温度传感器（802）、设置在第二变温室（703）中的第二温度传感器（803），控制器（801）信号输入端连接第一温度传感器（802）、第二温度传感器（803），信号输出端连接调节阀（407）、线性压缩机（401），通过调节气动膨胀机的调节阀（407）以及线性压缩机（401）的输入电压，实现对两个变温室的制冷温度进行独立控制，可使冰箱箱内温度在-40～7℃之间实现高精度控制。