CN1074118C - 冷藏及冷冻冰箱 - Google Patents

Abstract

本发明的冰箱包括一压缩机，蒸发盘管和冷凝器，用以输送致冷剂，蒸发器装设在隔热套层内，压缩机和冷凝器装设在隔热套层外，蒸发盘管装在盛有溶液的蒸发槽中，溶液基本上浸没蒸发盘管，当冰箱处于循环运转状态时，该溶液被蒸发盘管冷却。蒸发槽设在隔热套层内，并装有可控式气流调节板，使气体围绕蒸发槽流动。通过控制恒温器来开启或闭合气流调节阀。本发明可提高压缩机能量效率70%，通过形成“冷库”而提高冰箱效能。

Description

冷藏及冷冻冰箱

本发明是一种冷藏和冷冻冰箱，特别是提高了节能效率的冷藏及冷冻冰箱。

普通冷藏冰箱和冷冻箱是以电为其动力的。当冰箱内温度超过预先调好的温度值时，压缩机就会接通电源，启动制冷循环，使冰箱内温度充分降低。由于(外部)热量能通过冰箱门，以及偶而通过门封和箱壁等处传入，几乎冰箱门每打开一次，压缩机就得启动一次。冷冻压缩机的不断停止又启动，造成了电能的连续消耗。压缩机启动越频繁，冰箱的使用能效就越低，造成这一问题的部分原因是对于普通冰箱或冷冻箱来说，仅仅“冷”的贮存是其工作内容。

因此，本发明的主要目的是通过提高压缩机的能量效率70％、减少因蒸发器升温而从背部传入冰箱的热量、降低压缩机工作压力5psi-20psi(取决于使用何种致冷剂)，并引入一个冷贮存库等方法，而提高冰箱或冷冻箱的能量效率。

为达到上述及其他一些目的，本发明提供了一种冰箱，该冰箱具有一个蒸发器盘管；一个安放前述蒸发器盘管的槽体；该槽体容纳足以浸没蒸发器盘管的溶液；该溶液在冰箱处于运行状态时能相应地冷却降温。

把蒸发器盘管放置在贮有溶液的槽体中，从而形成了“冷”的贮藏保存。这一贮冷过程可用很多种方法来产生，例如：

积蓄的太阳能；

电网供电非高峰时用电；

利用风力发电；

甚至当干线电能不能连续供给，或每天只能供给几个小时时，也能做到贮冷。上述几种形式的能量，没有一种可以适用于普通类型冰箱动力的。因为，如果动力不是“随用随到”的话，它们就根本无法使冰箱正常工作。本发明的一个特点是，当能够得到动力或能量时，“冷”能被制取。然后，这些“冷”就被贮藏起来，要用时就能提取。

这一冷库装有一种“存贮介质”。该设施在冰箱循环运行时被冷却降温。随后，贮冷库在冰箱不进行循环运行时，吸收冷藏(冷冻)室等处的热量。该“贮存介质”的混和能力大小是结合贮冷库的体积大小来计算的，以保证能供给充足的冷气量，以家用冰箱来说，是以在每二十四小时周期中，有十八小时冰箱不循环运行这一情况来说，所制得的贮冷气仍能达到规定的冷却要求来计算的。

整个说明中，凡用到“冰箱”这一个词，均是既指冷藏箱，又指冷冻箱。

上述本发明，在能以电池或接十二伏直流电为动力的小型可携式冰箱的设计方案中，特别有用。

附图说明：

现在，以并无特定限制的例样的方式，就本发明的一些优选实施例进行说明，并附之以说明附图。在这些附图中：

图1：普通冰箱后视图，表明了压缩机型致冷循环的主要部件；

图2：是装上本发明装置一实施例的冰箱冷藏箱后半部的纵截面视图；

图3：是卸去绝缘板，从箭头A这一方向看到的图2视图；

图4：是和图2相应部位的冷冻箱的纵截面图；

图5：是根据本发明第二实施例改型的冷藏箱的后视图；

图6：可携式冰箱的侧部正视图；

图7：图6中可携式冰箱的平视图。

正如图1中所示，普通压缩型冰箱有一外覆盖层A，它包含有一层隔热套层B，而这一套层B又限定了冰箱冷室的大小。一个封闭循环系统，包括一个压缩机C，它与冷凝器D相连接，冷凝器又依次通过臌胀阀E和蒸发器盘管F相连接。蒸发器盘管安装在隔热套层中，并返回与压缩机组成一个封闭回路。处于低压状态的致冷剂在蒸发器F中蒸发。蒸发器的盘状管道具有降低制冷室温度的作用。压缩机C吸入蒸气，并将其压缩和送入冷凝器D，冷凝器放掉热量。这一随着压力增加而产生的热量的散发，使得致冷剂凝固。这冷凝液化的致冷剂又减压成低压，然后又回到蒸发器中。在冰箱的隔离室中，放有一个温度自动调节器。该恒温装置能随着冷藏室中温度变化，控制压缩机的启动或停止、压缩机通常是用电动机来驱动的，致冷剂可在多种低沸点的液体或液化气体中任选用一种，例如：氨、乙基氯、氟里昂和其他的CFCs液体。

在图2，图3中，都有一个本发明的冰箱10，具有箱体顶部12，基部14，后壁16。箱体及冰箱的其余部分没有画出，因为这些部件一般都是通用标准型的。在普通冰箱中，蒸发盘管或蒸发管是通常直接安装在顶部12下方或后壁16的后面。

与此相对照，本发明的冰箱，后壁16处有一处留出空位18，以安装一蒸发槽(20)。该蒸发槽20中盛有溶液21。蒸发盘管(图中未示)也装在此槽20中。配备了隔离盖22，以保护蒸发槽20后部，并装设有隔离板24，以保护槽20的前部。蒸发器盘管和安装在冰箱后部外面的冷凝器盘管6相连接。螺线圈控制的阀门7控制了致冷剂在蒸发器和冷凝器之间的流入流出。

为了使气流能在蒸发槽20周转流动，留空部位18要比蒸发槽20大，从而留出了上部气体流动空间26，下部气体流动空间28，两侧空间27。气体可以从隔热板24顶部的通风孔入口30处进入到上部气流空间26；气体可以从隔热板24底部的通风孔出口处32离开下部气流空间28，通风孔出口处32最好能灵活调节，从而使气流速度能够得到控制。

当致冷循环开始时，冷却了的致冷剂经过蒸发器盘管，从而使溶液21冷却。溶液21可能最终会冻结。当致冷循环结束时，冻结的或高度冷却的溶液21就吸收了冰箱内的热量，因而保持冰箱内部的正常低温。这一吸热过程，自然会使溶液21溶化，和/或使它温度缓慢上升。下一个致冷循环会使溶液21温度重新降低。

由于任何较高温度的气体均会升至顶部12处，然后气流会通过通风孔入口处30进入到上部气流空间26，又向下方经过蒸发槽20的前面，后面，但主要是两侧27(见图3)流入到下部气流空间28处，再从通风孔出口处32流出去。

溶液21可能是甲基化的酒精/水，乙二醇/水，氯化钙/水，或任何其它适用的液体。选择应注意，较好的特性应是液态溶液在零下二十度左右时能凝固。

现在所用的冰箱，在运行一个循环之后，热量就会通过蒸发器立刻进入到冰箱室内，而在冰箱不运行时，热量仍不断流入冰箱内。因此，对于一个不断循环运行的标准型冰箱来说，热量总是从二种不同热源进入冰箱内部。二种热量来源为：

a)要保持冰箱循环系统的压力平衡，因此，将冷凝器中校热的致冷剂转到蒸发器中；

b)当这些压力平衡了，冷凝器和蒸发器之间产生的热管循环效应，又吸收周围的热量进入冰箱内。

本发明的冰箱中，在毛细管状入口处，装有一线圈控制阀，用来阻止致冷剂的流动，这样使上述两种热量转移现象不再发生。

运用上述系统，有助于提高能效。这也使冰箱能够使用象太阳能那样的不能连续供给的能源。在有阳光的时候，冰箱制冷循环能够进行，这时候，溶液21就能充分冷却，在夜里，它就能发挥吸贮热量的作用。这也给冰箱装上一个天然的内部平衡系统-在天热的月份，冰箱制冷要求大为增加，但这一点可以得到弥补，因为那时候能得到更充足的阳光，能使压缩机工作时间长得多，从而给冰箱提供了额外的致冷能力。

图4中表示了如何在深度冷冻室中使用这一系统的方法，在这一例子中，是一个垂直式冷冻室。在普通的深度冷冻室中，蒸发盘管是安装在部分或全部的物架下面的，如果每个蒸发盘管都被安装在内有溶液321的蒸发槽320中，就能获得象图2，图3中所描述的同样效果。然而，在冷冻机中对循环并不要求控制，因为温度越低，冷冻食物变质过程越慢。因此，让这种类型的冰箱冷冻室温度降得越低越会有利，只是不是超出此冷冻室的安全限度和能力。在蒸发器和冷凝器之间，安装了一个螺线管控制阀325，这是为了在压缩机不工作时，不让致冷剂流动。

此外，该冷冻室的后壁316处没有留空部位。同冷冻室其余部位及其制冷系统一样，顶部312和基部314以及其致冷系统都是标准型的。

本发明装置是为了对家用冰箱进行改进。参照图5所示，家用冰箱有冷藏(冻)室内壁板4，外壁板5，内部水平置物架2，蒸发盘管安装在紧靠上述冷藏(冻)室的后上方。温度自动调节器的传感器安装在蒸发盘管下方，并与冷藏(冻)室的传感器15相连接。冷凝盘管3是以打点图形来表示的，位于冰箱后面。在本实施例中采用了矩形盖板70，用来保证冰箱后部表面的安全。在冰箱后面装有一个大的矩形蒸发槽9，其宽度及高度与冰箱的宽度高度基本一致。蒸发盘管14就安装在蒸发槽9里面，该槽中放有先前介绍过的那样溶液21。冰箱后面还装上气流调节板11和12，分别安装在与冰箱内部相通的顶部和底部。这些气流调节板可以让气流在蒸发槽9周围流动。紧靠冰箱背面底部，装有一个能机械启动的温度调节器10。它的作用是控制叶片13，叶片13是用来关闭位于冰箱底部出气孔调节器12的。如图5所示，蒸发盘管14的吸出和供入管道，延伸通过蒸发槽底部。现有的冷凝盘管仍在冰箱后部，盖板7之外，但在蒸发器和冷凝器之间装了一个线圈控制阀14a，当压缩机不工作时此阀门可控制切断致冷剂的流动，冰箱后面装上盖板7，用来隔断蒸发槽9与大气的接触，并防止热量洩漏。蒸发槽周围均留出空间，以使致冷的气流能够循环流动并进入冷藏(冻)室中，机械操纵的温度调节叶片13，可以控制制冷空气量的大小，以使冰箱的冷藏(冻)室保持恒温。

压缩机的运行循环是被那个受感于贮存槽底部的温度自动调节器控制的。当槽内溶液在大约零下八度冻结时，温度高节器就切断压缩机。当贮存槽内的溶液吸收了产生于冷藏(冻)室内热量而温度升高时，温度调节器又会接通电源使压缩机工作，直至将贮存槽中的热量排除为止。在蒸发器和冷凝器之间，装上一个线圈控制阀门61，当压缩机不工作时，用它来控制切断致冷剂的流动。

上述发明装置，在能量供应时断时续的情况下，如在使用太阳能、风能或在那些只有在天黑后才有电力供应的边远地区，更能显示其独特的优势。这一发明装置也十分显著地提高了普通家用冰箱的能效。冰箱不但耗电减少，同时还能够调整到在供电非高峰时用电，这样就大幅度降低了每年在冰箱用电上的费用。

上面说明的实施例的目的，是为了通过缩短冰箱压缩机的“运转周期”至有可能为每二十四小时只有一个运转周期，同时仍然能产生所需的致冷效果，从而提高压缩机的效率；其目的也是为了能降低压缩机正常工作时的平均负压(吸气压力)，降低幅度为5psi-20psi之间；也是为了降低蒸发器的升温，幅度达75％，贮存了足够的冷气量，使冰箱在压缩机不运转阶段，冷藏(冻)室仍能保持所要求的低温。综上所述，通过降低了高达70％的能量需求，而提高了冷藏或冷冻冰箱的能量效率。

上述发明装置，对设计那些靠太阳能或车载马达提供十二伏直流电的小型可携式冰箱时，特别有利。因为小型可携式是供在野外环境中使用的，一般都设想为并不能总是得到所需的动力。在图6和图7所示图形中，小型可携式冰箱50，包括一个长方形隔热冷藏(冻)室51，该室有一个可卸式隔热盖52，冷藏(冻)室51一边的内侧，衬有一个狭长的蒸发槽53，里面装有蒸发盘管(没有画现)，槽内盛有溶液。这一冰箱组件的基余部分安装在冷藏(冻)室51的后面59内，它含有一个小型压缩机55，一个充电器56，一个干电池57和冷凝盘管58。

蒸发槽53设计为能容纳得下预先计算好的一定量的相变溶液，使冰箱内冷藏(冷冻)室，在外界气温为25℃时，仍能保持至少6小时的所需低温。该冰箱是靠装在冰箱机体上的自持式电池57所提供的十二伏直流电工作的。该电池至少能使冰箱制冷系统运行一个完整的致冷或冷却循环，并能维持6小时的低温期。电池可用下列方法充电：

a)一个内装式充电器56，可与240伏电源或太阳能蓄电器相连接；

b)将所提供的导线插头插入汽车的点烟器中，每次三十分钟；

c)与外部十二伏直流电连接。

据推算，如冰箱和外部电源相接并开通电源达九十分钟，冷却槽53就能发挥作用，因而能供给冷藏(冻)室致冷运行6小时。在这6小时后，压缩机55就会靠自持式电池57重新启动并运转工作，这样又给冰箱提供了6小时的致冷运行。这样，无需任何外界附加动力，冷藏(冻)室就能有效保持其致冷运行至少达十二小时。如果外界温度较低，则这一运行时间还能延长。

如用太阳能蓄电器给电池充电，该系统可以提供冰箱有效连续运转，而不需其它任何外部动力，因而对用户来说，“成本为零”。

将蒸发盘管浸放在溶液槽中，这一装置，提高了压缩机的能效，减少了升温循环，这也可适用于象大篷车中使用的小型(直)立式冰箱。如果这种冰箱又与安装在篷车顶上的太阳能蓄电器连接使用，就能得到永远不需投入成本的致冷设备了。

在使用太阳能蓄电的情况下，冰箱的运行几乎是自我调节的，外界温度升高，通常太阳光照强度也相应增加，因此蓄电能力增加的可能性也随之成正比增加。

因为将蒸发盘管安置在有溶液的蒸发槽中，从而得到了一个附加的“冷”源。这意味着该冰箱的压缩机可以比常用冰箱的压缩机的运转次数减少。经常性停用压缩机，要比短暂停止却频繁运转的压缩机，节能效果高得多。

在前文中已经描述了采用本发明装置的冰箱的主要特点，对于熟悉本技术的有关人员来说，自会知道，不脱离本发明的基本要点，在设计和制造中，细节上可能会有很多的变动和修改。

特别还需预先考虑到的，通地采用了多种改进办法，使冰箱压缩机的能效得到提高；蒸发器的升温大为降低；贮冷库的运用如在前文实施例中所述的那样，都使得该冷藏或冷冻机在商业性应用上具有节能效果的很大优势。

Claims (5)

1．一种具有隔热套层的冰箱设备，该冰箱靠压缩循环而运转，包括一压缩机，蒸发盘管和冷凝器，其内部以流体相互连通，用以输送制冷剂，该蒸发管装设在隔热套层内，该压缩机和冷凝器装设在隔热套层外，所述蒸发盘管装在盛有溶液的蒸发槽中，溶液至少基本上浸没该蒸发盘管，当冰箱处于循环运转状态时，该溶液可被蒸发盘管冷却，其特征在于一线圈控制阀门装设在冷凝器和蒸发盘管之间，当压缩机不工作时，防止制冷剂流动。

2．如权利要求1所述的冰箱设备，其特征在于所述蒸发槽装设在隔热套层内，并装有可控式气流调节板，使气体能围绕蒸发槽流动。

3．如权利要求2所述的冰箱设备，其特征在于可通过控制紧靠冰箱隔热套层底部设置的恒温器，来开启或闭合气流调节阀。

4．一种提高冷藏或冷冻冰箱的工作效率的方法，这种冰箱靠压缩机循环运行，该压缩机循环系统具有一内装制冷剂的封闭式回路，该回路包括一压缩机，蒸发盘管和冷凝器，以流体相互连通，所述蒸发盘管装在盛有溶液的蒸发槽中，其特征在于一线圈控制阀门装设在冷凝器和蒸发盘管之间，当压缩机不工作时，防止制冷剂流动。

5．如权利要求4所述的方法，其特征在于压缩机工作在比通常冷藏和冷冻冰箱压力较低的工作压力下。

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