CN108759240B - 利用制冷压缩机壳体蓄热的恒温解冻系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了利用制冷压缩机壳体蓄热的恒温解冻系统，该系统分为恒温空气解冻和恒温水解冻。恒温空气解冻系统包括冷冻系统和解冻装置，解冻装置通过蓄热材料储存冷冻系统运行时压缩机产生的余热，再通过外壳将热量传递到解冻室内，对解冻室内的空气加热，由解冻室内的温度传感器控制舵机转动进而带动半环形滑动隔热板转动，通过隔热板的转动控制解冻温度，最终达到恒温空气解冻的目的；恒温水解冻系统包括冷冻系统和解冻系统，解冻系统同样通过蓄热材料储存冷冻系统运行时压缩机产生的余热，再通过水循环将热量带入解冻室水槽内，实现对水槽内水的加热，水槽内的温度传感器控制水泵的启停，从而实现恒温水解冻的目的。
Description
技术领域
本发明属于制冷工程领域，具体涉及一种利用压缩机壳体余热、相变蓄热的恒温解冻系统。
背景技术
如今，随着人民生活质量的不断提高，人们已经不局限于吃饱穿暖等基础需求，而是不断追求生活品质，因此健康、高营养、口感好的的食品是现今人们普遍追求的食物。
目前常用解冻技术大概有空气解冻、静水解冻和微波炉解冻等几种形式。空气解冻和静水解冻用于食品解冻中，目前仅为常温解冻，很难做到恒温解冻，而且解冻时间较长并且无法达到恒温效果从而无法保证肉类品质。微波解冻虽然速度快，但无法保证肉类含水量，干耗较大，导致解冻后的食品口感干涩，不符合现代人对食品的要求。另外，微波解冻能耗较高。因此设想在电冰箱冷冻室内开辟一个专用解冻空间，充分利用压缩机壳体的废热，利用该废热提供恒温环境，让解冻的冷冻食品在恒温下解冻。
珠海格力公司发明了一种冰箱、带解冻功能的冰箱制冷系统(专利号：ZL201621274165.9)。该系统在蒸发器入口管上安装一电磁阀，在需要解冻时关闭电磁阀，阻止制冷剂进入蒸发器，停止制冷，并且开启电加热装置，使食品解冻。该系统提高了用户生活的便利性，但是使用了电加热装置，因此不节能，而且解冻时冰箱不能正常制冷。
本发明针对现有装置的优缺点提出一种既节能环保又能提高用户生活便利性的解冻技术。
发明内容
本发明是一种利用压缩机壳体余热作为热源进行解冻的系统，该技术主要包括两种手段以达到恒温解冻的目的。其一是恒温空气解冻系统，其二是恒温水解冻系统。
本发明公开了利用制冷压缩机壳体蓄热的恒温解冻系统，恒温空气解冻系统结构如图1中所示，该系统包括冷冻系统和解冻装置21。冷冻系统包括蒸发器4、第一冷冻室5、节流装置6、冷凝器8和压缩机1。解冻装置21用以收集和储存压缩机壳体余热，然后利用收集起的热能进行解冻，解冻装置21包括压缩机1、蓄热材料2、肋片3、解冻室7、半环形滑动隔热板9和舵机10。
解冻装置21的具体结构如图2所示，外壳12和压缩机1之间的空间内填充有蓄热材料2，使压缩机1的上半部分(排气在上半部分，压缩机1的上半部分温度较高)完全被蓄热材料2包裹。因为压缩机1下半部分设有回气管，回气管工作时温度低于室温，会影响蓄热，因此压缩机1下半部分周围填充隔热材料11。外壳12的外侧焊接有肋片，半环形滑动隔热板9位于肋片3的外侧，且与滑动环13粘接在一起。外壳12上装有不锈钢盖14和隔热盖16，舵机10固定在不锈钢盖14上，舵机10与连杆15连接，连杆15与滑动环13上的凸台连接；工作时舵机10通过连杆15带动滑动环13绕外壳12转动，进而带动半环形滑动隔热板9绕肋片外侧转动，半环形滑动隔热板9与肋片3之间有合适的空隙，防止半环形滑动隔热板9在转动时被肋片3卡住。滑动环13的上表面粘接一个密封圈17，用于密封。压缩机1和节流装置6之间设有蒸发器4；蒸发器4安装在第一冷冻室5内；节流装置6与压缩机1之间设有冷凝器8。
冰箱的外观如图3所示，冰箱包括箱体18、后盖19和冰箱门20，后盖19和冰箱门20均设置在箱体18上。解冻装置21的一半嵌入解冻室7内，解冻室7设置在箱体18内，在解冻装置21不工作时半环形滑动隔热板9位于解冻室7内侧，起到隔热作用，将解冻装置21的热量与解冻室7隔绝并阻止其传热，解冻装置21向外界散热。
如图4所示，解冻装置21工作时舵机10带动半环形滑动隔热板9旋转180度，此时解冻装置21直接向解冻室7内传热，而不能向外界环境传热。
压缩机1压缩制冷剂气体，并为制冷循环提供动力，同时压缩机壳体产生的废热由包裹在压缩机壳体外的蓄热材料2储存，外壳12和肋片3将热量传递到空气系统解冻室7内，解冻室内壁风扇23加强对流换热强度，加速解冻室内空气温度的升高，最终实现解冻的目的。
恒温空气解冻系统的创新点在于：
1.使用压缩机1的余热进行解冻，节能环保。
2.结构简单，成本低，适合家用小型冰箱。
3.使用外壳12直接向解冻室内传热，解冻过程中完全不耗能。
恒温水解冻系统结构如图5中所示，压缩机壳体蓄热系统用以收集和储存压缩机壳体的废热作为解冻的热源，并采用蛇形盘管28、蓄热材料2和小型水泵30以及隔热材料11构建第二解冻室31，并结合自动控制技术来控制解冻温度，最终在不影响冰箱正常工作的前提下，达到保鲜解冻的目的；第二冷冻室24
蛇形盘管28、压缩机1、蓄热材料2、小型水泵30、热盘管29、温度传感器22、可拆卸水槽27和保温材料26组成压缩机壳体蓄热系统。压缩机1壳体包裹一层蓄热材料2，在蓄热材料中放置蛇形盘管28吸收蓄热材料中的热量，小型水泵30连接在热盘管29的中端并由小型水泵30控制热盘管29的热量流动。可拆卸水槽27置于由保温材料26构筑的第二解冻室31内，热盘管29放置于可拆卸水槽27中，并且由温度传感器22控制热盘管29对水的加热，最终热盘管29再返回于蓄热材料2中。
压缩机1压缩制冷剂气体，并为制冷剂循环提供动力，节流装置6在节流处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，在节流件前后产生了静压力差。液态制冷剂在冷凝器中被冷凝，然后经过节流装置6，最后以冷盘管25形式进入第二冷冻室24实现冰箱正常制冷。
所述压缩机壳体蓄热系统中的小型水泵30由温度传感器22控制，当温度传感器22检测到置于解冻室内的食品温度后，会根据解冻食品的解冻曲线，智能自动化的控制小型水泵30的启停从而使解冻室内达到恒温，保证食品品质。
第二冷冻室24设置在第二解冻室31一侧，在用保温材料26构筑的第二解冻室31中，温度可以更加方便的控制在恒温，而不与第二冷冻室24相互影响。
可拆卸水槽27拆卸安装便利，可以使用户自行清洗和拆卸，卫生放心。水不仅价格低廉而且导热性能好，同时不易滋生细菌，干净可靠。
恒温水解冻系统的创新点在于：
1.使用压缩机1的余热进行解冻，节能环保。
2.使用水循环的方式传热，传热效果好，传输距离远，适合大型冷柜使用。
上述恒温空气解冻系统和恒温水解冻系统，其压缩机壳体蓄热中的蓄热材料2均采用石蜡材料，通过其在相变温度下发生物相变化，并伴随着吸收或放出热量，具有蓄热量大和成本低的优点，可用来储存压缩机壳体废热，实现加热空气或水的作用。
附图说明
图1：恒温空气解冻系统结构示意图。
图2：解冻装置具体结构图。
图3：冰箱整体结构示意图。
图4：解冻装置工作图。
图5：恒温水解冻系统结构示意图。
图中：1、压缩机，2、蓄热材料，3、肋片，4、蒸发器，5、第一冷冻室，6、节流装置，7、第一解冻室，8、冷凝器，9、半环形滑动隔热板，10、舵机，11、隔热材料，12、外壳，13、滑动环，14、不锈钢盖，15、连杆，16、隔热盖，17、密封圈，18、冰箱箱体，19、后盖，20、冰箱门，21、解冻装置，22、温度传感器，23、风扇，24、第二冷冻室，25、冷盘管，26、保温材料，27、可拆卸水槽，28、蛇形盘管，29、热盘管，30、小型水泵，31、第二解冻室。
具体实施方式
本发明所述利用冰箱压缩机壳体蓄热的恒温解冻技术可以根据用户需求不同和食品种类的不同而选择与之相适应的不同温度恒温解冻。
恒温空气解冻系统装置的工作过程如下：
如图1，冷冻室5始终正常制冷，制冷剂通过压缩机1、冷凝器8、节流装置6、蒸发器4完成制冷循环，压缩机壳体产生的余热储存在其周围包裹的蓄热材料2中。如图3，不使用解冻功能时，半环形滑动隔热板9位于解冻室7内侧，将解冻装置21与解冻室7隔绝，阻止其向解冻室内传热，解冻装置21向外界散热。使用解冻功能时，用户将需要解冻的食品放入解冻室7内，然后如图4，舵机10带动半环形滑动隔热板9旋转180度至解冻室外侧，此时解冻装置与解冻室相通，外壳12和肋片3将热量传导解冻室7内。解冻室内壁安装的风扇23同时启动，强化换热，加快解冻室7内部空气温度的上升，达到解冻的效果。解冻室7内的温度传感器22可监测解冻温度，用户可根据需求控制解冻室内温度恒定在某一温度值(±1度)，当解冻室温度在所需温度范围内时，半环形滑动隔热板9位于解冻室外侧；当解冻室内温度超出温度范围时，舵机10带动半环形滑动隔热板9旋转180度至解冻室7内侧，阻止传热，以达恒温解冻的目的。恒温水解冻系统装置的工作过程如下：
如图5所示，当用户把食品(保鲜膜包好)放入可拆卸水槽27中被水浸泡，此时温度传感器22检测到解冻室内温度，并根据该温度来控制小型水泵30的开停从而控制水的温度，最终达到恒温的最佳解冻温度。平时第二冷冻室24依然正常制冷，制冷剂通过压缩机1、冷凝器、节流装置6完成制冷循环，此时压缩机壳体会产生无用废热；包裹在压缩机壳体周围的蓄热材料2会发生相变继而蓄存废热。当解冻室工作时，小型水泵30启动，通过蛇形盘管28将蓄热材料2中储存的热量带出，再通过水循环和热盘管29，把热量传递到水槽27内的水中，从而实现解冻功能。
Claims (10)
1.利用制冷压缩机壳体蓄热的恒温解冻系统，其特征在于：该系统包括冷冻系统和解冻装置(21)；
冷冻系统包括蒸发器(4)、第一冷冻室(5)、节流装置(6)、冷凝器(8)和压缩机(1)；解冻装置(21)用以收集和储存压缩机壳体余热，然后利用收集起的热能进行解冻，解冻装置(21)包括压缩机(1)、蓄热材料(2)、肋片(3)、第一解冻室(7)、半环形滑动隔热板(9)和舵机(10)；
解冻装置(21)中，外壳(12)和压缩机(1)之间的空间内填充有蓄热材料(2)，使压缩机(1)的上半部分完全被蓄热材料(2)包裹；因为压缩机(1)下半部分设有回气管，回气管工作时温度低于室温，会影响蓄热，因此压缩机(1)下半部分周围填充隔热材料(11)；外壳(12)的外侧焊接有肋片，半环形滑动隔热板(9)位于肋片(3)的外侧，且与滑动环(13)粘接在一起；外壳(12)上装有不锈钢盖(14)和隔热盖(16)，舵机(10)固定在不锈钢盖(14)上，舵机(10)与连杆(15)连接，连杆(15)与滑动环(13)上的凸台连接；工作时舵机(10)通过连杆(15)带动滑动环(13)绕外壳(12)转动，进而带动半环形滑动隔热板(9)绕肋片外侧转动，半环形滑动隔热板(9)与肋片(3)之间有合适的空隙，防止半环形滑动隔热板(9)在转动时被肋片(3)卡住；滑动环(13)的上表面粘接一个密封圈(17)，用于密封；压缩机(1)和节流装置(6)之间设有蒸发器(4)；蒸发器(4)安装在第一冷冻室(5)内；节流装置(6)与压缩机(1)之间设有冷凝器(8)。
2.根据权利要求1所述的利用制冷压缩机壳体蓄热的恒温解冻系统，其特征在于：冰箱包括箱体(18)、后盖(19)和冰箱门(20)，后盖(19)和冰箱门(20)均设置在箱体(18)上；解冻装置(21)的一半嵌入第一解冻室(7)内，第一解冻室(7)设置在箱体(18)内，在解冻装置(21)不工作时半环形滑动隔热板(9)位于第一解冻室(7)内侧，起到隔热作用，将解冻装置(21)的热量与第一解冻室(7)隔绝并阻止其传热，解冻装置(21)向外界散热。
3.根据权利要求1所述的利用制冷压缩机壳体蓄热的恒温解冻系统，其特征在于：解冻装置(21)工作时舵机(10)带动半环形滑动隔热板(9)旋转180度，此时解冻装置(21)直接向第一解冻室(7)内传热，而不能向外界环境传热。
4.根据权利要求1所述的利用制冷压缩机壳体蓄热的恒温解冻系统，其特征在于：压缩机(1)压缩制冷剂气体，并为制冷循环提供动力，同时压缩机壳体产生的废热由包裹在压缩机壳体外的蓄热材料(2)储存，外壳(12)和肋片(3)将热量传递到第一解冻室(7)内，第一解冻室内壁风扇(23)加强对流换热强度，加速第一解冻室内空气温度的升高，最终实现解冻的目的。
5.根据权利要求1所述的利用制冷压缩机壳体蓄热的恒温解冻系统，其特征在于：
压缩机壳体蓄热系统用以收集和储存压缩机壳体的废热作为解冻的热源，并采用蛇形盘管(28)、蓄热材料(2)和小型水泵(30)以及保温材料(26)构建第二解冻室(31)，并结合自动控制技术来控制解冻温度，最终在不影响冰箱正常工作的前提下，达到保鲜解冻的目的；
蛇形盘管(28)、压缩机(1)、蓄热材料(2)、小型水泵(30)、热盘管(29)、温度传感器(22)、可拆卸水槽(27)和保温材料(26)组成压缩机壳体蓄热系统；压缩机(1)壳体包裹一层蓄热材料(2)，在蓄热材料中放置蛇形盘管(28)吸收蓄热材料中的热量，小型水泵(30)连接在热盘管(29)的中端并由小型水泵(30)控制热盘管(29)的热量流动；可拆卸水槽(27)置于由保温材料(26)构筑的第二解冻室(31)内，热盘管(29)放置于可拆卸水槽(27)中，并且由温度传感器(22)控制热盘管(29)对水的加热，最终热盘管(29)再返回于蓄热材料(2)中。
6.根据权利要求5所述的利用制冷压缩机壳体蓄热的恒温解冻系统，其特征在于：压缩机(1)压缩制冷剂气体，并为制冷剂循环提供动力，节流装置(6)在节流处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，在节流件前后产生了静压力差；液态制冷剂在冷凝器中被冷凝，然后经过节流装置(6)，最后以冷盘管(25)形式进入第二冷冻室(24)实现冰箱正常制冷。
7.根据权利要求5所述的利用制冷压缩机壳体蓄热的恒温解冻系统，其特征在于：所述压缩机壳体蓄热系统中的小型水泵(30)由温度传感器(22)控制，当温度传感器(22)检测到置于第二解冻室内的食品温度后，会根据解冻食品的解冻曲线，智能自动化的控制小型水泵(30)的启停从而使第二解冻室内达到恒温，保证食品品质。
8.根据权利要求6所述的利用制冷压缩机壳体蓄热的恒温解冻系统，其特征在于：第二冷冻室(24)设置在第二解冻室(31)一侧，在用保温材料(26)构筑的第二解冻室(31)中，温度可以更加方便的控制在恒温，而不与第二冷冻室(24)相互影响。
9.根据权利要求1所述的利用制冷压缩机壳体蓄热的恒温解冻系统，其特征在于：
第一冷冻室(5)始终正常制冷，制冷剂通过压缩机(1)、冷凝器(8)、节流装置(6)、蒸发器(4)完成制冷循环，压缩机壳体产生的余热储存在其周围包裹的蓄热材料(2)中；不使用解冻功能时，半环形滑动隔热板(9)位于第一解冻室(7)内侧，将解冻装置(21)与第一解冻室(7)隔绝，阻止其向第一解冻室内传热，解冻装置(21)向外界散热；使用解冻功能时，用户将需要解冻的食品放入第一解冻室(7)内，舵机(10)带动半环形滑动隔热板(9)旋转180度至第一解冻室外侧，此时解冻装置与第一解冻室相通，外壳(12)和肋片(3)将热量传导第一解冻室(7)内；第一解冻室内壁安装的风扇(23)同时启动，强化换热，加快第一解冻室(7)内部空气温度的上升，达到解冻的效果；第一解冻室(7)内的温度传感器(22)可监测解冻温度，用户可根据需求控制第一解冻室内温度恒定在某一温度值，当第一解冻室温度在所需温度范围内时，半环形滑动隔热板(9)位于解冻室外侧；当第一解冻室内温度超出温度范围时，舵机(10)带动半环形滑动隔热板(9)旋转180度至第一解冻室(7)内侧，阻止传热，以达恒温解冻的目的。
10.根据权利要求5所述的利用制冷压缩机壳体蓄热的恒温解冻系统，其特征在于：恒温水解冻系统装置的工作过程如下：
当用户把食品放入可拆卸水槽(27)中被水浸泡，此时温度传感器(22)检测到第二解冻室内温度，并根据该温度来控制小型水泵(30)的开停从而控制水的温度，最终达到恒温的最佳解冻温度；平时第二冷冻室(24)依然正常制冷，制冷剂通过压缩机(1)、冷凝器、节流装置(6)完成制冷循环，此时压缩机壳体会产生无用废热；包裹在压缩机壳体周围的蓄热材料(2)会发生相变继而蓄存废热；当第二解冻室工作时，小型水泵(30)启动，通过蛇形盘管(28)将蓄热材料(2)中储存的热量带出，再通过水循环和热盘管(29)，把热量传递到可拆卸水槽(27)内的水中，从而实现解冻功能。
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