CN109974170A - 一种便携式户外空调冰箱一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及家用电器技术领域，尤其涉及一种便携式户外空调冰箱一体机，包括压缩机、冷凝器、节流阀和吹胀管蒸发器，所述压缩机、冷凝器、节流阀和吹胀管蒸发器通过管路依次连接形成闭合回路；所述冷凝器包括一级冷凝组件和二级冷凝组件；所述吹胀管蒸发器布置在冷腔腔体内壁上，所述冷腔腔体为一绝热箱体；还包括鼓风机、一体化风道和供电组件，所述供电组件包括蓄电池、太阳能光伏发电组件和市电充电接口；所述太阳能光伏发电组件的充电接口和市电充电接口分别与蓄电池的输入接口相连，所述蓄电池用于对压缩机和鼓风机提供电能。本发明便携式户外空调冰箱一体机，其具有能耗较低、效率较高、功能多、体积与重量较小等优点。
Description
技术领域
本发明涉及家用电器技术领域，尤其涉及一种便携式户外空调冰箱一体机。
背景技术
随着人们生活水平的提高，外出野营也成了越来越多家庭的娱乐消遣活动。但是，野营对外部环境提出了新的挑战，如夏季，气温过高是影响野营体验的一个重要因素，同时在野外，冷饮也是人们不可或缺的需求；而冬季野外露营对探险者们而言又存在环境过冷的挑战。因此，提供并保障适宜的外部环境是当下野营的重点之一。
针对现阶段野营活动所面临的问题，目前采取的方案大致如下：
1.现有的便携式空调和冰箱大部分采用热电制冷的方式，存在效率低、制冷量不足、耗电量大等缺陷；
2.部分小型空调和车载冰箱虽然采用蒸汽压缩制冷循环方式提高了效率与制冷量，但这种设备的体积一般较大且只有单一制冷功能，无法满足保温采暖等多种需求；
3.部分可穿戴式空调服存在自重较大、工作条件限制较多和降温不完全等缺点。
市面上现有的产品大多只对产品的小型化有设计和优化，通常只能满足单一的制冷需求，功能比较单一，没有对户外多变的工作环境和多样的制冷、采暖需求进行特殊设计和优化。现有产品往往难以满足户外长时间使用需求，且在工作过程中温度变化阶跃性明显，难以满足人体舒适性的要求。因此，研发一种针对户外长期使用设计和优化、满足制冷和采暖多种需求且使用范围广泛的新型便携式空调冰箱一体化设备十分有必要。
发明内容
为解决上述背景技术中存在的问题，本发明提出一种便携式户外空调冰箱一体机，其具有能耗较低、效率较高、功能多、体积与重量较小等优点。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种便携式户外空调冰箱一体机，其特殊之处在于：
包括压缩机、冷凝器、节流阀、吹胀管蒸发器，所述压缩机、冷凝器、节流阀、吹胀管蒸发器通过管路依次连接形成闭合回路；
所述冷凝器包括一级冷凝组件和二级冷凝组件，一级冷凝组件为蓄热器，所述蓄热器的上部连接有热腔腔体，热腔腔体上设有第一活动门；二级冷凝组件为翅片管式冷凝器；
所述吹胀管蒸发器设置在冷腔腔体外壁，所述冷腔腔体为一绝热箱体，所述冷腔腔体上还开设有第二活动门、冷腔进风口和冷腔出风口，所述冷腔出风口上设有出风调节装置，所述出风调节装置用于调节风量和风向；
还包括鼓风机和风道；所述风道为一体结构，包括进风口、第一出风口、第二出风口以及第三出风口；所述鼓风机与风道进风口连接，第一出风口、第二出风口以及第三出风口分别与热腔腔体、冷腔腔体和压缩机连接；
还包括供电组件，所述供电组件包括蓄电池、太阳能光伏发电组件和市电充电接口；所述太阳能光伏发电组件的充电接口和市电充电接口分别与蓄电池的输入接口相连，所述蓄电池用于对压缩机和鼓风机提供电能；
所述太阳能光伏发电组件包括太阳能光伏板、支架、雾化器和第一温差发电片；所述太阳能光伏板、雾化器设置在支架上，所述雾化器用于喷雾冷却光伏板，所述第一温差发电片设置在太阳能光伏板上，所述第一温差发电片用于向雾化器提供电能；
所述冷腔腔体内底部设有凝结水导流槽，冷腔腔体外部设有集水腔，凝结水导流槽与集水腔通过毛细管连接，所述集水腔通过软管与雾化器连接；
所述压缩机出口段的管路上设有第二温差发电片，第二温差发电片的表面设有多个翅片，第二温差发电片的输出口和充电器的充电口连接，充电器用于给充电宝充电。
进一步地，上述蓄热器由泡沫铜和石蜡组成。
进一步地，上述出风调节装置包括风门和风门调节旋钮。
进一步地，上述翅片管式冷凝器位于蓄热器的下方。
进一步地，上述第一温差发电片设置在太阳能光伏板的背面。
进一步地，上述集水腔上还设有注水口，注水口上配合橡胶塞。
进一步地，上述压缩机出口段的管路为扁平状铜管。
本发明的优点：
1、针对现有的热电制冷存在的冷量不足的缺点，本发明采用蒸汽压缩制冷的方式，相比市面上的热电制冷，这种制冷方法可以提供更大的冷量和更低的制冷温度，同时满足人们对冰箱和空调的需求；
2、现有的热电制冷的方式获得足够的冷量则需要较大质量的热电片，造价高昂且体积质量较大，不适于在小型便携式设备中利用。本发明采用微型压缩机进行压缩制冷，在制冷量相同的时候可以大大减小设备的质量，体积与造价，方便外出携带；此外，一体化风道的使用也大大压缩了体积；
3、现有户外制冷设备耗电量较大，一般车载电池难以长时间维持，而本发明可随意切换电池和太阳能电池板两种供电方式，且配合蓄热装置，可以在野外长时间使用。
4、在本发明中，能量被分多级高效利用，互相补充，系统能效比高，耗能小：冷量方面，吹胀管蒸发器吸热产生的冷量从三个方面被利用，第一，通过吹胀管蒸发器吸热，冰箱内的冷藏饮料食品降温；第二，冷却饮料食品之后的冷空气经过用户调节的风门，由送风装置吹出冷腔腔体，为用户人体周围的微环境降温，提高人体在炎热环境下的舒适度；第三，冰箱内吹胀管蒸发器表面的凝结水收集起来通过软管输送到光伏板的雾化器上为光伏板降温。在热量方面，冷凝器放热产生的热量被分为两方面利用：首先，在冬天，热量通过冷凝器使人体周围的寒冷微环境升温，同时安装有蓄热装置的热腔腔体满足温热食物和饮用水的迫切需求。在夏天，压缩机出口处的高温蒸汽通过扁管与余热回收系统将部分热量转化为电能，并由小型蓄电装置收集，为小型用电装置提供电量。热腔提供保温食物的功能，冷凝器端吹出的干热风可以对湿衣物进行烘干；
5、冷凝部分分为两级换热方式：石蜡相变换热，保证了高压蒸汽一开始在相变换热内稳定换热；空气对流辅助换热，又将相变换热多余的热量通过第二温差发电片冲入充电宝内，供用户使用；
6、石蜡相变潜热的状态也降低了系统的冷凝温度，提高的系统的能效比，同时，蓄热装置稳定了热腔的工作状态；另外一方面，压缩机出口段的温差发电片也降低了冷凝器的入口温度，也对系统的能效比有所提高；
7、光伏板在户外太阳高温照射下表面温度提高，发电效率明显下降，通过温差发电片驱动雾化器雾化冷凝水对光伏板进行降温；温差较大时雾化器工作，而雾化器工作降低温差，形成了物理闭环负反馈，使光伏板表面温度维持在一个高效转化的范围内，有效利用了空调冷凝水的冷量，提高了光伏板的转化效率；
8、在户外安放装置时，光伏板的高度极可能高于吹胀管蒸发器下部的导流槽，在导流槽中的毛细管可以将导流槽中收集的凝结水提升至雾化器的集水腔中，再经过软管与雾化器相连；
9、一体化风道系统通过一个鼓风机提供压缩机、冷凝器、吹胀管蒸发器三者的用风需求，改善了市面产品使用两个风机分别加强冷凝器和吹胀管蒸发器换热的结构，改善了传统制冷设备中开放式的气流组织结构，节能的同时极大地缩小了供风系统的体积，通过气流组织优化，减少了传热温差，保证了能量的高效传递与利用；
10、通过冷凝器端的相变蓄热装置和吹胀管蒸发器端的送风装置，在复杂多变的外界情况下避免了系统运行环境的阶跃变化，稳定了循环系统的工作状态，保证循环系统始终在高效的工作区间内运行；通过雾化降温装置保证了光伏板的转换效率；本发明可以使系统与野外的复杂工况下相对隔绝开来，维持运行工况的稳定，始终保证运行的效率，且避免压缩机频繁停机开机时的温度突变，保证人体的舒适。
附图说明
图1为本发明的立体结构图(未带太阳能光伏发电组件)；
图2为图1的正视图；
图3为图1的左视图；
图4为图1的右视图；
图5为图1的仰视图；
图6为本发明的太阳能光伏发电组件结构图；
图7为本发明风道的结构图；
图8为本明发冷凝器的结构图；
图9为本发明冰箱部分的结构图；
图10为图9的俯视图；
图11为压缩机出口段的第二温差发电片结构图；
图12为图11中A的放大图；
图13为图1中集水腔的结构图；
图14为本发明的工作流程图。
其中：1-第一温差发电片；2-雾化器；3-太阳能光伏板；4-支架；5-风道；6-第一出风口；7-第二出风口；8-第三出风口；9-第二活动门；10-吹胀管蒸发器；11-冷腔腔体；12-凝结水导流槽；13-风门；14-风门调节旋钮；15-热腔腔体；16-蓄热器；17-翅片管式冷凝器；18-压缩机；19-节流阀；21-鼓风机；22-蓄电池；24-底座支撑脚；25-机箱底板；27-充电器；28-控制电路板；29-管路；30-第二温差发电片；31-翅片；33-橡胶塞；34-集水腔；35-毛细管；51-进风口；71-冷腔进风口。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
参见图1至图6，一种便携式户外空调冰箱一体机，包括压缩机18、冷凝器、吹胀管蒸发器10、鼓风机21、风道5和供电组件，所述压缩机18、冷凝器、吹胀管蒸发器10通过管路依次连接形成闭合回路。所述压缩机18固定在机箱底板25上，机箱底板25的下方设有多个底座支撑脚24。参见图8，所述冷凝器包括一级冷凝组件和二级冷凝组件，一级冷凝组件为蓄热器16，所述蓄热器16的上部连接有热腔腔体15，热腔腔体15上设有第一活动门；二级冷凝组件为翅片管式冷凝器17。所述蓄热器16由泡沫铜和石蜡组成。所述翅片管式冷凝器17位于蓄热器16的下方。
参见图9和图10，所述吹胀管蒸发器10设置在冷腔腔体11的内壁上，所述冷腔腔体11为一绝热箱体，所述冷腔腔体11上还开设有第二活动门9、冷腔进风口71和冷腔出风口，所述冷腔出风口上设有出风调节装置。所述冷腔腔体11内底部设有凝结水导流槽12，冷腔腔体11外部设有集水腔34(参见图13)，凝结水导流槽12与集水腔34通过毛细管35连接，所述集水腔34通过软管与雾化器2连接。所述出风调节装置包括风门13和风门调节旋钮14，风门13为可旋转的百叶片，通过风门调节旋钮14可控制风门13的风量和风向。所述集水腔34上还设有注水口，注水口上配合橡胶塞33。
所述风道5为一体结构(参见图7)，包括进风口51、第一出风口6、第二出风口7以及第三出风口8；所述鼓风机21与风道5的进风口51连接，第一出风口6、第二出风口7以及第三出风口8分别与热腔腔体15、冷腔腔体11和压缩机18连接。
所述供电组件包括蓄电池22、太阳能光伏发电组件和市电充电接口；所述太阳能光伏发电组件的充电接口和市电充电接口分别与蓄电池22的输入接口相连，所述蓄电池22用于对压缩机18和鼓风机21提供电能。
参见图6，所述太阳能光伏发电组件包括太阳能光伏板3、支架4、雾化器2和第一温差发电片1；所述太阳能光伏板3、雾化器2设置在支架4上，所述雾化器2用于喷雾冷却太阳能光伏板3，所述第一温差发电片1设置在太阳能光伏板3上，所述第一温差发电片1用于向雾化器2提供电能。所述第一温差发电片1设置在太阳能光伏板3的背面。
参见图11和图12，所述压缩机18出口段的管路为扁平状铜管，扁平状铜管上设有多个第二温差发电片30。第二温差发电片30的表面设有多个翅片31，多个第二温差发电片30串联后的输出口和充电器27的充电口连接，充电器27用于给充电宝充电，第二温差发电片30还用于给鼓风机21提供能量。
进一步地，作为一个较佳实施例，本发明在翅片管式冷凝器17和节流阀19设置有干燥器。
参见图14，本发明的工作原理为：
制冷工况：
将一体机置于地面，开启压缩机，制冷剂R134a经过压缩机18压缩之后，成为高温高压气体，排至冷凝器的铜管，铜管与蓄热器16换热，石蜡开始相变融化，在相变期间温度变化不大，系统的冷凝端温度恒定。第二温差发电片30在压缩机18出口之后的铜管管路29处布置，通过压缩机18出口处高温制冷剂蒸汽与环境之间的温差发电，用于驱动鼓风机21运转、给充电宝充电，鼓风机21送风沿一体化风道分别送达冷凝端、蒸发端以及压缩机18，对三个部分进行强制对流换热。在冷凝器端分两级对制冷剂蒸汽进行冷凝，第一级为由泡沫铜和石蜡组成的相变蓄热器16，第二级为翅片管式冷凝器17。制冷剂随后通过干燥器、节流阀19节流，使其完全成为液体，然后在吹胀管蒸发器10内蒸发提供冷量。吹胀管蒸发器10内侧紧贴冷腔腔体11，外侧包覆绝热材料，制冷剂在吹胀管蒸发器10中蒸发吸热，使冷腔内部的温度下降。在冰箱上部设置风门13，风门调节旋钮14可以根据制冷量需求打开或调节风门13的大小，将冰箱内冷量吹到外界环境。在冰箱下部设置凝结水导流槽12，在导流槽中的毛细管35可以将凝结水导流槽12中收集的凝结水以及注水口加入的水提升至雾化器2的集水腔中，雾化器2将水雾化，使雾化的液滴在高温的太阳能光伏板3表面蒸发换热，达到冷却太阳能光伏板3的目的,提高光伏板效率。雾化器2的电能由光伏板背面的第一温差发电片1供给，其水源由冷凝水和外部注水提供。
进一步地，在冷凝器、吹胀管蒸发器10处设置温度传感器，在系统开机的同时，一体化风道5内的鼓风机21和各配件上的温度传感器开始工作，电路板28根据冷凝器、吹胀管蒸发器10处测得的温度数据控制鼓风机21停机和开机，为压缩机18、翅片管式冷凝器17和吹胀管蒸发器10提供强制对流，强化换热，同时将吹胀管蒸发器端的冷量通过冷腔腔体11上部的可调节风门13吹出，为环境降温。
制热工况：
将一体机置于地面，用线缆连接蓄电池22，开启压缩机18。制冷剂R134a被压缩机18从低压的蒸汽压缩成为高压蒸汽，排至冷凝装置，管路29内的制冷剂先进入蓄热器16内与泡沫铜石蜡蓄热装置换热，石蜡开始相变融化，加热热腔腔体15。接着制冷剂进入翅片管式冷凝器17进行冷凝放热，提供人体身边的微环境温度升高所需的热量。石蜡的相变温度在30-50摄氏度左右，因此蓄热器出口的温度刚好维持人体的舒适温度。与制冷反应不同的是，制热工况下，太阳能光伏板3表面的冷凝水雾化部分、风道5的风机部分均不工作，且吹胀管蒸发器10处风门13可开到最大。
以上所述仅为本发明的实施例，并非以此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的系统领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种便携式户外空调冰箱一体机，其特征在于：
包括压缩机(18)、冷凝器、节流阀(19)、吹胀管蒸发器(10)，所述压缩机(18)、冷凝器、节流阀(19)、吹胀管蒸发器(10)通过管路依次连接形成闭合回路；
所述冷凝器包括一级冷凝组件和二级冷凝组件，一级冷凝组件为蓄热器(16)，所述蓄热器(16)的上部连接有热腔腔体(15)，热腔腔体(15)上设有第一活动门；二级冷凝组件为翅片管式冷凝器(17)；
所述吹胀管蒸发器(10)设置在冷腔腔体(11)内，所述冷腔腔体(11)为一绝热箱体，所述冷腔腔体(11)上还开设有第二活动门(9)、冷腔进风口(71)和冷腔出风口，所述冷腔出风口上设有出风调节装置，所述出风调节装置用于调节风量和风向；
还包括鼓风机(21)和风道(5)；所述风道(5)为一体结构，包括进风口(51)、第一出风口(6)、第二出风口(7)以及第三出风口(8)；所述鼓风机(21)与风道(5)的进风口(51)连接，第一出风口(6)、第二出风口(7)以及第三出风口(8)分别与热腔腔体(15)、冷腔腔体(11)和压缩机(18)连接；
还包括供电组件，所述供电组件包括蓄电池(22)、太阳能光伏发电组件和市电充电接口；所述太阳能光伏发电组件的充电接口和市电充电接口分别与蓄电池(22)的输入接口相连，所述蓄电池(22)用于对压缩机(18)和鼓风机(21)提供电能；
所述太阳能光伏发电组件包括太阳能光伏板(3)、支架(4)、雾化器(2)和第一温差发电片(1)；所述太阳能光伏板(3)、雾化器(2)设置在支架(4)上，所述雾化器(2)用于喷雾冷却太阳能光伏板(3)，所述第一温差发电片(1)设置在太阳能光伏板(3)上，所述第一温差发电片(1)用于向雾化器(2)提供电能；
所述冷腔腔体(11)内底部设有凝结水导流槽(12)，冷腔腔体(11)外部设有集水腔(34)，凝结水导流槽(12)与集水腔(34)通过毛细管(35)连接，所述集水腔(34)通过软管与雾化器(2)连接；
所述压缩机(18)出口段的管路上设有第二温差发电片(30)，第二温差发电片(30)的表面设有多个翅片(31)，第二温差发电片(30)的输出口和充电器(27)的充电口连接，充电器(27)用于给充电宝充电。
2.根据权利要求1所述的一种便携式户外空调冰箱一体机，其特征在于：所述蓄热器(16)由泡沫铜和石蜡组成。
3.根据权利要求2所述的一种便携式户外空调冰箱一体机，其特征在于：所述出风调节装置包括风门(13)和风门调节旋钮(14)。
4.根据权利要求1至3任一所述的一种便携式户外空调冰箱一体机，其特征在于：所述翅片管式冷凝器(17)位于蓄热器(16)的下方。
5.根据权利要求4所述的一种便携式户外空调冰箱一体机，其特征在于：所述第一温差发电片(1)设置在太阳能光伏板(3)的背面。
6.根据权利要求5所述的一种便携式户外空调冰箱一体机，其特征在于：所述集水腔(34)上还设有注水口，注水口上配合橡胶塞(33)。
7.根据权利要求6所述的一种便携式户外空调冰箱一体机，其特征在于：所述压缩机(18)出口段的管路为扁平状铜管。
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