CN109855385A - 一种太阳能多温区冷热寄存柜 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种太阳能多温区冷热寄存柜，结构设计合理，采用复叠式的制冷循环，冷藏和冷冻的制冷循环可独立控制，分区域同时实现在加热区保温、冷藏区保鲜和冷冻区冷冻，在满足使用者的需求的条件下，可有效节约压缩机电能损耗，使用方便、实用性高。

Description

一种太阳能多温区冷热寄存柜

技术领域

本发明涉及寄存柜技术领域，尤其涉及一种太阳能多温区冷热寄存柜。

背景技术

随着互联网技术的高速发展，网购和点外卖已经成了潮流，消费者们只要在网络上用手点一点，足不出户，就可以很方便地订购所需的食物。但是，通过网购和外卖的食物的品质对保存的温度存在要求，很多店家都是用传统的冰袋加普通的泡沫保温材料保持低温，以期望食物保持品质，但这种包装坚持的时间并不长久，若是派件过程太过漫长，肯定会对产品产生不可逆的影响。此外，有的食物在夏天需要保鲜和冷冻，有的食物在冬天需要加热，在配送不及时和不按时取件的情况下，食物的品质就会下降。因此，为了提升购买者的购物体验，节约派送者和购买者的时间成本，太阳能多温区冷热寄存柜的发明具有显著意义。专利CN201710822396中孪生式冷热快递柜只有保温和保鲜的功能，并不具备冷冻功能，同时节能效果并不理想，有必要在原发明的基础上增加了太阳能辅助给热和冷冻功能，设计一种采用太阳能辅助给热作为辅助热源，节约压缩机电能损耗，将保鲜区的温度更降一等，实现冷冻的功能，更大地满足了使用者的需求，并且更具有节能效果的太阳能多温区冷热寄存柜。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术之不足，本发明提供一种可以分区域同时保温、保鲜和冷冻，节约压缩机电能损耗，并采用复叠式制冷原理，具有使用方便、实用性高、能耗低的特点，可更大地满足了使用者的需求，并且更具有节能效果的一种太阳能多温区冷热寄存柜。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能多温区冷热寄存柜，包括寄存柜柜体和设置在寄存柜柜体上的温度控制系统。所述的寄存柜柜体包括热柜、冷柜和冷冻柜。

温度控制系统包括制冷剂第一循环区、加热区、太阳能辅助给热区、储水机构和多余冷热量旁通区。

所述的制冷剂第一循环区包括通过管路依次相连的压缩机一、流量调节阀一、冷凝器一、膨胀阀一和蒸发器一，所述蒸发器一的输出管路与压缩机一的输入管路连通。所述的储水机构包括储水箱，所述的储水箱上分别连接有制冷剂入口、加热区进水管、加热区出水管和制冷剂出口，所述制冷剂第一循环区的冷凝器一连接在制冷剂入口与制冷剂出口的管路上。

所述的制冷剂第一循环区的蒸发器一包括冷藏区和冷冻区。

所述的冷藏区包括若干个普冷单元，每个普冷单元一端与膨胀阀一输出管路连通、另一端与压缩机一的输入管路连通，所述普冷管路包括依次连接在膨胀阀一输出管路上的冷藏温度调节阀和普冷盘管，所述普冷盘管侧方还设有与冷藏温度调节阀连通的冷藏温度传感器。膨胀阀一的输出管路在冷藏区分为多个支线管路，此处的支线管路则与对应普冷管路的冷藏温度调节阀连通，而后在经过普冷盘管后汇集回同一总管并与压缩机一的输入管路连通。

所述的冷冻区包括一端与膨胀阀一输出管路连通、另一端与压缩机一输入管路连通的冷凝器二，所述冷凝器二上还依次管路连接有压缩机二和膨胀阀二，所述压缩机二与膨胀阀二之间的管路上则连接有冷冻区制冷组件，所述冷冻区制冷组件包括若干个冷冻支路，每个冷冻支路包括依次管路连通的冷冻盘管和冷冻温度调节阀，所述冷冻盘管侧方还设有与冷冻温度调节阀连通的冷冻温度传感器。膨胀阀一的输出管路在冷藏区分为多个支线管路后，其中一路支线管路连接冷凝器二，采用冷藏区的一个普冷支路作为冷凝器二的冷源，而后冷凝器二的输出管路继续进行分支，第二次分支的管路则对应连通冷冻温度调节阀和冷冻盘管，并在经过冷冻盘管后汇集回同一管路经过膨胀阀二后重新输入冷凝器二。在此过程中，采用了覆叠循环，膨胀阀一的一个支线管路进入冷冻循环的冷凝器二，带走冷凝器二的热量，通过逆卡诺循环的制冷原理，将冷冻区蒸发器(即冷冻区制冷组件)的温度降得更低。例如膨胀阀一出口的温度大约在0℃左右，在经过覆叠循环之后，膨胀阀二的出口温度可下降至-18℃，甚至更低温度。

所述的加热区包括依次连接的加热区制热组件和水泵一，所述加热区制热组件与加热区出水管连通，水泵一的输出管路与加热区进水管连通，所述的加热区制热组件包括若干制热支路，所述制热支路包括依次连接的制热盘管和制热温度调节阀，所述制热支路侧方还设有与制热温度调节阀连通的制热温度传感器。

所述太阳能辅助给热区包括水泵二和太阳能集热器，所述的储水箱上还分别连接有太阳能辅助给热出水管和太阳能辅助给热进水管，所述水泵二的进水端与太阳能辅助给热进水管连通、出水端与太阳能集热器连通，所述太阳能集热器的出水端则与太阳能辅助给热出水管管路连通；所述的储水箱顶部还设有排气阀。

所述的多余冷热量旁通区包括依次连接的中间换热器、地埋管和水泵三，所述的中间换热器具有冷水进口和冷水出口、制冷剂第一进出口和制冷剂第二进出口，其中冷却水出口与地埋管进水口管路连通，冷却水进口与水泵三出水口管路连通，制冷剂第一进出口与压缩机一输入管路之间设有电磁阀一、制冷剂第一进出口与流量调节阀一输入管路之间设有电动调节阀一，制冷剂第二进出口与膨胀阀一的输入管路之间设有电磁阀二、制冷剂第二进出口与冷凝器二的输入管路上设有电动调节阀二。

在所述制热支路铺设在热柜下部，所述普冷单元铺设在冷柜和冷冻柜上方，所述冷冻支路则铺设在冷冻柜上方。

相对于原有的冰箱制冷原理和孪生式冷热快递柜，在本发明设计中，采用复叠原理，冷藏区作为一个温度区间先行降温，而后将冷藏区的一路支线管路作为冷冻区冷凝器二的冷源，可将冷冻区制冷组件的温度相对于冷藏区温度降的更低，实现0℃冷藏和-18℃冷冻的温度区分，冷藏和冷冻可独立控制，同时不会使加热区温度过高。

本发明的有益效果是，本发明的一种太阳能多温区冷热寄存柜，结构设计合理，采用复叠式的制冷循环，冷藏和冷冻的制冷循环可独立控制，分区域同时实现在加热区保温、冷藏区保鲜和冷冻区冷冻，在满足使用者的需求的条件下，可有效节约压缩机电能损耗，使用方便、实用性高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明最优实施例的原理图。

图2为制冷剂第一循环图。

图3为冷藏区图。

图4为冷冻区图。

图5为加热区图。

图6为太阳能辅助给热区图。

图7为储水箱结构图。

图8为多余冷热量旁通区图。

图中1、制冷剂第一循环 2、冷藏区 3、冷冻区 4、加热区 5、太阳能辅助给热区 6、储水机构 7、多余冷热量旁通区 11、压缩机一 12、流量调节阀一 13、冷凝器一 14、膨胀阀一 15、蒸发器一 21、普冷盘管 22、冷藏温度传感器 23、冷藏温度调节阀 31、压缩机二 32、冷凝器二 33、膨胀阀二 34、冷冻区制冷组件 341、冷冻温度调节阀 342、冷冻温度传感器 343、冷冻盘管 41、水泵一 42、加热区制热组件 421、制热温度调节阀 422、制热温度传感器 423、制热盘管 51、太阳能集热器 52、水泵二61、储水箱 621、排气阀 63、太阳能辅助给热出水管 64、制冷剂入口 65、加热区进水管 66、加热区出水管 67、制冷剂出口 68、太阳能辅助给热进水管 71、水泵三 72、中间换热器 73、地埋管 74、电动调节阀一 75、电磁阀一 76、电动调节阀二 77、电磁阀二。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示的一种太阳能多温区冷热寄存柜，是本发明最优实施例，包括寄存柜柜体和设置在寄存柜柜体上的温度控制系统。所述的寄存柜柜体包括热柜、冷柜和冷冻柜。

如图1所示，温度控制系统包括制冷剂第一循环1区、加热区4、太阳能辅助给热区5、储水机构6和多余冷热量旁通区7。

如图2所示，制冷剂第一循环1区包括通过管路依次相连的压缩机一11、流量调节阀一12、冷凝器一13、膨胀阀一14和蒸发器一15，所述蒸发器一15的输出管路与压缩机一11的输入管路连通。所述的储水机构6包括储水箱61，所述的储水箱61上分别连接有制冷剂入口64、加热区进水管65、加热区出水管66和制冷剂出口67，所述制冷剂第一循环1区的冷凝器连接在制冷剂入口64与制冷剂出口67的管路上。

所述的制冷剂第一循环1区的蒸发器包括冷藏区2和冷冻区3。

如图3所示，冷藏区2包括若干个普冷单元并设置在整个冷柜的上方。每个普冷单元一端与膨胀阀一14输出管路连通、另一端与压缩机一11的输入管路连通，所述普冷管路包括依次连接在膨胀阀一14输出管路上的冷藏温度调节阀23和普冷盘管21，所述普冷盘管21侧方还设有与冷藏温度调节阀23连通的冷藏温度传感器22。膨胀阀一14的输出管路在冷藏区2分为多个支线管路，此处的支线管路则与对应普冷管路的冷藏温度调节阀23连通，而后在经过普冷盘管21后汇集回同一总管并与压缩机一11的输入管路连通。

如图4所示，冷冻区3设置在冷冻区3的上方，包括一端与膨胀阀一14输出管路连通、另一端与压缩机一11输入管路连通的冷凝器二32，所述冷凝器二32上还依次管路连接有压缩机二31和膨胀阀二33，所述压缩机二31与膨胀阀二33之间的管路上则连接有冷冻区制冷组件34，所述冷冻区制冷组件34包括若干个冷冻支路，每个冷冻支路包括依次管路连通的冷冻盘管343和冷冻温度调节阀341，所述冷冻盘管343侧方还设有与冷冻温度调节阀341连通的冷冻温度传感器342。

膨胀阀一14的输出管路在冷藏区2分为多个支线管路后，其中一路支线管路连接冷凝器二32，采用冷藏区2的一个普冷支路作为冷凝器二32的冷源，而后冷凝器二32的输出管路继续进行分支，第二次分支的管路则对应连通冷冻温度调节阀341和冷冻盘管343，并在经过冷冻盘管343后汇集回同一管路经过膨胀阀二33后重新输入冷凝器二32。在此过程中，采用了覆叠循环，膨胀阀一14的一个支线管路进入冷冻循环的冷凝器二32，带走冷凝器二32的热量，通过逆卡诺循环的制冷原理，将冷冻区3蒸发器(即冷冻区制冷组件34)的温度降得更低。例如膨胀阀一14出口的温度大约在0℃左右，在经过覆叠循环之后，膨胀阀二33的出口温度可下降至-18℃，甚至更低温度。

如图5所示，加热区4包括依次连接的加热区制热组件42和水泵一41，所述加热区制热组件42与加热区出水管66连通，水泵一41的输出管路与加热区进水管65连通，所述的加热区制热组件42包括若干制热支路，所述制热支路包括依次连接的制热盘管423和制热温度调节阀421，所述制热支路侧方还设有与制热温度调节阀421连通的制热温度传感器422。

如图6所示，太阳能辅助给热区5包括水泵二52和太阳能集热器51。

如图7所示，所述的储水箱61上还分别连接有太阳能辅助给热出水管63和太阳能辅助给热进水管68，所述水泵二52的进水端与太阳能辅助给热进水管68连通、出水端与太阳能集热器51连通，所述太阳能集热器51的出水端则与太阳能辅助给热出水管63管路连通；所述的储水箱61顶部还设有排气阀621。

在实际设计中，加热区进水管65和太阳能辅助给热出水管63可从储水箱61的上侧面接触，太阳能辅助给热进水管68和加热区出水管66可从储水箱61的在侧面接触。

如图8所示，多余冷热量旁通区7包括依次连接的中间换热器72、地埋管73和水泵三71，所述的中间换热器72具有冷水进口和冷水出口、制冷剂第一进出口和制冷剂第二进出口，其中冷却水出口与地埋管73进水口管路连通，冷却水进口与水泵三71出水口管路连通，制冷剂第一进出口与压缩机一输入管路之间设有电磁阀一75、制冷剂第一进出口与流量调节阀一12输入管路之间设有电动调节阀一74，制冷剂第二进出口与膨胀阀一14的输入管路之间设有电磁阀二77、制冷剂第二进出口与冷凝器二32的输入管路上设有电动调节阀二76。

上述的一种太阳能多温区冷热寄存柜，具有如下制热、制冷和冷冻过程：

水泵二52源源不断地从储水箱6的太阳能辅助给热进水管68抽取水进入太阳能集热器51，太阳能辅助给热区5的吸收太阳能后加热太阳能集热器51中的水，加热后的水经太阳能辅助给热出水管63回到储水箱6；由压缩机一11的高压出气口产生的高温高压的制冷剂气体通过管路经流量调节阀一12后进入冷凝器一13放热后进入膨胀阀一14，节流成低温低压的制冷剂液体后进入蒸发器一15，吸收冷藏区2的热量后回到压缩机一11的低压吸气口，完成一个制冷循环；由膨胀阀一14出口的制冷剂，分成若干支路经冷藏温度传感器22感知温度，冷藏温度调节阀23调节流量后进入普冷盘管21吸收冷藏区2的热量。

冷凝器二32利用冷藏区2的一个普冷支路，作为冷凝器的冷源，由压缩机二31产生的高温高压的制冷剂气体进入冷凝器二32放热后，通过膨胀阀二33节流成低温低压的制冷剂液体后，由冷冻温度传感器342感知温度，冷冻温度调节阀341调节流量后进入冷冻盘管343，蒸发吸热后回到压缩机二31的低压吸气口，实现冷冻。

在加热区4，水泵一41源源不断地从加热区进水管65抽取储水箱61中的热水，温度传感器422感知温度，温度调节阀421调节流量后进入制热盘管423放热后由加热区出水管66回到储水箱61。

夏季当热量多余时，电动调节阀一74和电磁阀二77打开，电动调节阀二76和电磁阀一75关闭，由压缩机一11产生的多余的高温高压的制冷剂气体经电动调节阀一74进入中间换热器72，水泵三71从地埋管73中抽取水吸收中间换热器72的热量，制冷剂气体冷却后经电磁阀二77与从储水箱制冷剂出口67出来的制冷剂汇聚进入膨胀阀一14。

冬季当冷量多余时，电动调节阀二76和电磁阀一75打开，电动调节阀一74和电磁阀二77关闭，由膨胀阀一14出来的多余的低温低压的制冷器液体经电动调节阀二76进入中间换热器72，水泵三71从地埋管73中抽取水进入中间换热器72，制冷剂蒸发吸热后经电磁阀一75与从冷藏区和冷冻区出来的制冷剂汇聚进入压缩机一11的低压吸气口。

孪生式冷热快递柜虽然实现了保温和冷藏分区存储的功能，但是在低温区仅能实现单温度的冷藏功能，并不能同步提供有效的冷冻措施。而传统冰箱冷冻原理是先把冷凝后的制冷剂直接节流至很低的温度，把蒸发盘管做的很长，大部分盘管先经过冷冻区3，把大部分低温的冷量传给冷冻室，剩余的盘管进入冷藏区2，通过控制盘管长度，实现-18℃低温冷冻和0℃冷藏。采用传统的冰箱冷冻原理设计冷热寄存柜，冷凝的热量过多，热柜无法消耗多余的热量，造成能耗浪费，另外冷冻和冷藏的温度则难以控制。

在上述的一种太阳能多温区冷热寄存柜中，采用复叠原理，冷藏区2作为一个温度区间先行降温，而后将冷藏区2的一路支线管路作为冷冻区3冷凝器二32的冷源，可将冷冻区制冷组件34的温度相对于冷藏区2温度降的更低，实现0℃冷藏和-18℃冷冻的温度区分，冷藏和冷冻可独立控制，同时不会使加热区4温度过高。冷藏和冷冻的制冷循环可独立控制，分区域同时实现在加热区4保温、冷藏区2保鲜和冷冻区3冷冻，在满足使用者的需求的条件下，可有效节约压缩机电能损耗，使用方便、实用性高。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种太阳能多温区冷热寄存柜，包括寄存柜柜体和设置在寄存柜柜体上的温度控制系统，其特征在于：所述的温度控制系统包括制冷剂第一循环区(1)、加热区(4)、太阳能辅助给热区(5)、储水机构(6)和多余冷热量旁通区(7)；

所述的制冷剂第一循环区(1)包括通过管路依次相连的压缩机一(11)、流量调节阀一(12)、冷凝器一(13)、膨胀阀一(14)和蒸发器一(15)，所述蒸发器一(15)的输出管路与压缩机一(11)的输入管路连通；

所述的储水机构(6)包括储水箱(61)，所述的储水箱(61)上分别连接有制冷剂入口(64)、加热区进水管(65)、加热区出水管(66)和制冷剂出口(67)，所述制冷剂第一循环区的冷凝器一(13)连接在制冷剂入口(64)与制冷剂出口(67)的管路上；

所述的加热区(4)包括依次连接的加热区制热组件(42)和水泵一(41)，所述加热区制热组件(42)与加热区出水管(66)连通，水泵一(41)的输出管路与加热区进水管(65)连通，所述的加热区制热组件(42)包括若干制热支路，所述制热支路包括依次连接的制热盘管(423)和制热温度调节阀(421)，所述制热支路侧方还设有与制热温度调节阀(421)连通的制热温度传感器(422)；

所述的制冷剂第一循环区(1)的蒸发器一(13)包括冷藏区(2)和冷冻区(3)；

所述的冷藏区(2)包括若干个普冷单元，每个普冷单元一端与膨胀阀一(14)输出管路连通、另一端与压缩机一(11)的输入管路连通，所述普冷管路包括依次连接在膨胀阀一(14)输出管路上的冷藏温度调节阀(23)和普冷盘管(21)，所述普冷盘管(21)侧方还设有与冷藏温度调节阀(23)连通的冷藏温度传感器(22)；

所述的冷冻区(3)包括一端与膨胀阀一(14)输出管路连通、另一端与压缩机一(11)输入管路连通的冷凝器二(32)，所述冷凝器二(32)上还依次管路连接有压缩机二(31)和膨胀阀二(33)，所述压缩机二(31)与膨胀阀二(33)之间的管路上则连接有冷冻区制冷组件(34)，所述冷冻区制冷组件(34)包括若干个冷冻支路，每个冷冻支路包括依次管路连通的冷冻盘管(343)和冷冻温度调节阀(341)，所述冷冻盘管(343)侧方还设有与冷冻温度调节阀(341)连通的冷冻温度传感器(342)。

2.如权利要求1所述的一种太阳能多温区冷热寄存柜，其特征在于：所述太阳能辅助给热区(5)包括水泵二(52)和太阳能集热器(51)，所述的储水箱(61)上还分别连接有太阳能辅助给热出水管(63)和太阳能辅助给热进水管(68)，所述水泵二(52)的进水端与太阳能辅助给热进水管(68)连通、出水端与太阳能集热器(51)连通，所述太阳能集热器(51)的出水端则与太阳能辅助给热出水管(63)管路连通；所述的储水箱(61)顶部还设有排气阀(62)。

3.如权利要求1所述的一种太阳能多温区冷热寄存柜，其特征在于：所述的多余冷热量旁通区(7)包括依次连接的中间换热器(72)、地埋管(73)和水泵三(71)，所述的中间换热器(72)具有冷水进口和冷水出口、制冷剂第一进出口和制冷剂第二进出口，其中冷却水出口与地埋管(73)进水口管路连通，冷却水进口与水泵三(71)出水口管路连通，制冷剂第一进出口与压缩机一(11)输入管路之间设有电磁阀一(75)、制冷剂第一进出口与流量调节阀一(12)输入管路之间设有电动调节阀一(74)，制冷剂第二进出口与膨胀阀一(14)的输入管路之间设有电磁阀二(77)、制冷剂第二进出口与冷凝器二(32)的输入管路上设有电动调节阀二(76)。

4.如权利要求1所述的一种太阳能多温区冷热寄存柜，其特征在于：所述的寄存柜柜体包括热柜、冷柜和冷冻柜，所述制热支路铺设在热柜下部，所述普冷单元铺设在冷柜和冷冻柜上方，所述冷冻支路则铺设在冷冻柜上方。