CN110553455B - 风冷式冷冻工作台的制冷设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于低温设备领域，具体涉及一种用于风冷式冷冻工作台的制冷设备。该风冷式冷冻工作台用制冷设备包括多块活动保温隔热板和与该活动保温隔热板传力连接的驱动装置，该活动保温隔热板在该驱动装置的带动下可逆地封闭该进风口和该出风口。本发明的制冷设备体积小巧，安装方便，可与多种型号的风冷式冷冻工作台的低温储藏箱体配套使用，设备通用性强；采用电加热化霜，化霜速度快、效率高，并且通过特殊设计的活动保温隔热板和保温隔热材料，有效地阻止了低温储藏箱体的冷量耗散，节约了能源。本发明进一步提供了与前述设备配套的控制方法，以使设备的节能高效等优势得以充分发挥。

Description

风冷式冷冻工作台的制冷设备及其控制方法

技术领域

本发明属于低温设备领域，具体涉及一种风冷式冷冻工作台，以及用于该风冷式冷冻工作台的制冷设备，进一步涉及该风冷式冷冻工作台的温度稳定控制方法。

背景技术

冷冻工作台业已成为科研实验室、商业餐饮等广泛使用的低温设备。根据制冷方式的不同，冷冻工作台包括直冷式和风冷式两类。直冷式冷冻工作台的箱体体积较大、制冷效果差且低温储藏箱体内容易结霜，因而风冷式冷冻工作台被逐渐推广。

风冷式冷冻工作台一般包括低温储藏箱体和制冷设备。制冷设备包括制冷设备箱体和制冷机组，制冷机组则包括蒸发器、压缩机、冷凝器等装置。制冷机组产生的冷量被风力经出风口输送至低温储藏箱体中，冷风经循环后再经进风口输回制冷设备箱体中、并被再次降温。

市售风冷式冷冻工作台用制冷设备存在一个问题，即设备在长时间运行过程中，蒸发器因结霜而影响制冷效果。为解决该问题，目前的制冷设备多提供自动化霜功能，通常是在蒸发器上安装化霜加热丝，使冰霜受热融化并从排水管排出，起到化霜的效果。在化霜过程中需要制冷设备停机，因而造成了配套使用的低温储藏箱体中的冷量向制冷设备“泄露”，导致低温储藏箱体的温度上升。对此，现有技术（CN205332642U）涉及的是-60℃冷库表冷式蒸发器低温除霜结构，其教导了在化霜期间通过百叶窗可逆性封闭进出风口，但其蒸发器应用于安装体积宽裕的低温冷库、进出风口位于蒸发器相对侧，而风冷式冷冻工作台的制冷设备则要求结构紧凑（设备安装空间有限）、且进出风口位于制冷设备同侧；另外，该现有技术采用的是化霜喷淋装置，化霜过程中并不产生额外的热量，因而可以用百叶窗实现有效隔热，但这种结构对于使用化霜加热丝这类额外产热的化霜设备而言，隔热性是不足够的。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明的一个目的在于，提出一种改进制冷设备，该制冷设备适用于风冷式冷冻工作台，具有体积小、隔热性能好等优点。

本发明中，风冷式冷冻工作台用制冷设备中，对于制冷设备的设备箱体而言，安装有制冷机组的设备箱体壁面称为“内”，与之相对应的成为“外”；风冷式冷冻工作台用制冷设备在正常使用状态下，指向地面或其他放置平台的方向称为“下”，与之相反的方向成为“上”；与地面或其他放置平台相垂直的壁面称为“侧壁”。

具体而言，该风冷式冷冻工作台用制冷设备包括设备箱体和制冷机组，该设备箱体具有一个通风侧板，该通风侧板开设进风口和出风口，该制冷机组包括压缩机、蒸发器和安装于蒸发器上的化霜加热设备，其特征在于：还包括多块活动保温隔热板和与该活动保温隔热板传力连接的驱动装置，该活动保温隔热板在该驱动装置的带动下可逆地封闭该进风口和该出风口。

进一步地，该进风口和该出风口分别开设于该通风侧板的上方/下方和下方/上方；该活动保温隔热板包括与该通风侧板滑动连接的第一活动保温隔热板和第二活动保温隔热板，该第一活动保温隔热板和该第二活动保温隔热板分别用于可逆地封闭该进风口和该出风口。

进一步地，当该制冷设备工作制冷时，该第一活动保温隔热板和该第二活动保温隔热板在垂直方向上悬停于该进风口和该出风口之间。

进一步地，该通风侧板安设多根滑动杆，该活动保温隔热板安装于该滑动杆上、并沿该滑动杆上下移动。

进一步地，该活动保温隔热板通过丝杠系统驱动，该丝杠系统选自梯形丝杠或滚珠丝杠，优选梯形丝杠。

进一步地，该制冷设备还包括铺覆于该通风侧板内侧和/或外侧的保温隔热材料，优选铺覆于该通风侧板的内侧。

进一步地，该保温隔热材料的厚度为5-35mm、优选8-20mm。

本发明的另一个目的在于提供使用了前述制冷设备的风冷式冷冻工作台，该风冷式冷冻工作台在化霜时升温幅度小，能够降低能源浪费、维持贮藏品冷冻品质。

具体而言，该风冷式冷冻工作台包括低温储藏箱体和前述制冷设备，所述制冷设备可以对低温储藏箱体内部空间进行温度调节，优选的方式是进风口和出风口与低温储藏箱体相连通，因而能够对其进行温度调节，而所述连通方式可以采用常规的方式来实现。进一步优选地，低温储藏箱体和制冷设备分别安装有温度传感器，用以监测温度。

进一步地，该风冷式冷冻工作台中，该低温储藏箱体与该制冷设备并排安放，该制冷设备的通风侧板朝向该低温储藏箱体。

本发明的另一个目的在于提供前述风冷式冷冻工作台的控制方法，使用该控制方法对设备进行操作，能够使设备控制流程最优化，从而充分发挥本发明相关设备改进所达到的保温节能效果。

具体而言，该风冷式冷冻工作台的控制方法包括以下步骤：

S10、该风冷式冷冻工作台进入化霜模式，该制冷机组的该压缩机停机，该活动保温隔热板在该驱动装置的带动下封闭该进风口和该出风口；

S20、该化霜加热设备开始工作，除霜完毕后，该化霜加热设备停止工作；

S30、该压缩机开机的同时或之后，该活动保温隔热板在该驱动装置的带动下放开该进风口和该出风口。

进一步地，该步骤S30具体包括：

S301、该制冷机组的该压缩机开机，该动保温隔热板保持对于该进风口和该出风口的封闭；

S302、该制冷机组开始制冷，并使冷风在该设备箱体内循环；

S303、当检测到该设备箱体内的温度降低到设定值时，令该驱动装置带动该活动保温隔热板放开该进风口和该出风口。

本发明的有益效果在于：提供一种改进的制冷设备，特别适合用于风冷式冷冻工作台。该制冷设备体积小巧，安装方便，可与多种型号的风冷式冷冻工作台的低温储藏箱体配套使用，设备通用性强。该制冷设备采用电加热化霜，化霜速度快、效率高，并且通过特殊设计的活动保温隔热板和保温隔热材料，有效地阻止了低温储藏箱体的冷量耗散，节约了能源。本发明进一步提供了与前述设备配套的控制方法，以使设备的节能高效等优势得以充分发挥。

附图说明

图1是现有技术中一种风冷式冷冻工作台的示意图。

图2是本发明一个实施例中制冷设备的正视剖面图（遮挡风口）。

图3是本发明一个实施例中制冷设备的侧视图（未遮挡风口），箭头所示方向为活动保温隔热板的运动方向。

图4为图2中C部分的局部放大图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

图1展示了市售风冷式冷冻工作台的示意图，其中左侧为低温储藏箱体A，右侧为制冷设备B。本发明所提出的改进的制冷设备B，其侧视图低温储藏箱体A制冷设备B如图2所示，展示低温储藏箱体A与制冷设备B相对面，即通风侧板1-1。总的而言，本实施例的制冷设备B包括设备箱体1和制冷机组，设备箱体1具有一个通风侧板1-1，通风侧板1-1开设进风口2和出风口3，制冷机组包括压缩机、蒸发器4和安装于蒸发器4上的化霜加热设备5。在该通风侧板1-1上安装多块活动保温隔热板6，活动保温隔热板6在设定情况下封闭进风口2和出风口3，也可以在设定情况下放开进风口2和出风口3，从而实现对于进风口2和出风口3的有效密封。

参见图3，为了使低温储藏箱体A内形成有效的冷气流循环，优选将进风口2和出风口3分别开设于通风侧板1-1的上方/下方和下方/上方，例如图3所示的将出风口3开设于通风侧板1-1的上方、进风口2开设于通风侧板1-1的下方，这样可以利用冷热空气的不同密度来提高气流循环效率。对应的，设置两块能够完全覆盖进风口2和出风口3的活动保温隔热板6，即第一活动保温隔热板6-1和第二活动保温隔热板6-2，两块活动保温隔热板6在制冷设备B工作时（工作状态），在垂直方向上悬停于进风口2和出风口3之间，从而放开进出风封口。采用活动保温隔热板6，能够实现风口的严格密封，不会因为化霜加热设备5产热造成的空气扰动、导致热风泄露，这种泄露在使用百叶窗等设备风口封闭设备时是不可避免的。

为了进一步提高活动保温隔热板6的密封性能，可以在通风侧板1-1上安设多根滑动杆7，并将活动保温隔热板6安装于滑动杆7上，从而使活动保温隔热板6沿着滑动杆7上下移动，以实现进风口2和出风口3的开闭。由于活动保温隔热板6受限于滑动杆7的固定而与通风侧板1-1紧密贴合，其滑动并封闭进风口2和出风口3时，自然将风口紧密封闭。活动保温隔热板6可以整体采用弹性隔热材料制作，亦可以在刚性材料上贴覆弹性隔热材料（显然贴覆的弹性隔热材料朝向通风侧板1-1），利用隔热材料扣合于风口上时，通过弹性形变“封堵”了风口，杜绝了任何可能的热风泄露。考虑到设备安装空间等因素，在一个实施例中优选采用丝杠系统来驱动活动保温隔热板6；从零件成本和设备寿命角度考虑，优选采用梯形丝杠，其安装方式如图4所示，将驱动电机8固定于通风侧板1-1的顶部和底部，驱动电机8的输出轴与丝杠9传力连接，套接于丝杠9外的螺母10与活动保温隔热板6固定连接，两部驱动电机8-1、8-2反向旋转，丝杠系统将旋转运动转换为方向相对的直线运动，从而驱动第一活动保温隔热板6-1和第二活动保温隔热板6-2反向运动。两部驱动电机8-1、8-2可以同步工作，也可以异步工作。

实施例2

在实施例1的基础上，为了进一步防止制冷设备B在化霜时的热量向着低温储藏箱体A的泄露，在通风侧板1-1内侧和/或外侧铺覆保温隔热材料1-2。作为一种优选方案，考虑到使用寿命、活动保温隔热板6安装方便等因素，如图3所示，保温隔热材料1-2优选铺覆于通风侧板1-1的内侧。保温隔热材料1-2的厚度为5-35mm、优选8-20mm。经多次实验在此厚度范围内多种保温材料都可具备较大的隔热能力，避免了过厚的铺制带来浪费材料问题以及压缩制冷机组空间等情况。作为一种具体产品，可以采用例如10mm厚的EPS泡沫板。

实施例3

本实施例展示了采用了前述实施例1和/或2的制冷设备B的风冷式冷冻工作台。本实施例中，低温储藏箱体A与制冷设备B并排安放，制冷设备B的通风侧板1-1朝向低温储藏箱体A，进风口2和出风口3与低温储藏箱体A相连通。这样的摆放方式与现有技术中对应设备的摆放方式相同，如图1所示。也就是说，本发明的制冷设备B可以和市售低温储藏箱体A搭配使用，具有极高的使用灵活性和便利性。

在一种更具体的场合，低温储藏箱体A不设置与制冷设备B相对应的垂直面板，即低温储藏箱体A呈未完全封闭的箱体。制冷设备B与低温储藏箱体A并排放置后，前者的通风侧板1-1封堵了后者未封闭的垂直面，如此进风口2和出风口3自然直接向低温储藏箱体A吹（吸）风，低温储藏箱体A的内部空间也成为了容纳活动保温隔热板6等活动部件的空间。

在另一种更具体的场合，低温储藏箱体A与制冷设备B相对应的一侧具有开孔的垂直面板，开孔与进风口2和出风口3相对应，考虑到通风侧板1-1外侧设置的活动保温隔热板6等活动部件，则需要在低温储藏箱体A与制冷设备B之间预留必要空间、并且封闭两者外围以防漏风，更进一步地在通风侧板1-1外壁设置分隔进风和出风的隔板。

实施例4

本实施例展示了实施例3所示风冷式冷冻工作台的控制方法，以期最大限度地发挥本发明的制冷设备B的优点。具体而言，该控制方法包括以下步骤。

风冷式冷冻工作台根据用户手动控制或者微电脑自动控制，进入化霜模式，另制冷机组的压缩机停机、停止制冷。停机的同时、或之前、或随后，活动保温隔热板6在驱动装置的带动下封闭进风口2和出风口3。

进入化霜程序后，化霜加热设备5开始工作，利用其产生的热量熔化附着与蒸发器4上的冰霜。待用户主动判断或者微电脑自动判断冰霜已经融化完全后，停止化霜加热设备5的加热。

此时可以直接启动压缩机并开始制冷，同时驱动活动保温隔热板6放开进风口2和出风口3，使风冷式冷冻工作台恢复工作。作为一种改进，考虑到压缩机刚启动时，制冷设备B的设备箱体1内温度较高，可以令活动保温隔热板保持对于进风口2和出风口3的封闭，并启动制冷机组制冷、使冷风在设备箱体1内循环以对其降温。风冷式冷冻工作台包括两个温度传感器，一个温度传感器安装在低温储藏箱体A中，监测箱体内的温度；一个温度传感器设置在设备箱体1内（如制冷设备的蒸发室内），监测在化霜过程中设备箱体1内的温度变化。当测到设备箱体1内的温度降低到设定值时，例如前述两个温度传感器所示温度一致时，令驱动装置带动活动保温隔热板6放开进风口2和出风口3，使冷风吹入低温储藏箱体A内进行外循环，可防止未达到设定温度的风吹入引起储藏物质的品质变化。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.风冷式冷冻工作台用制冷设备，包括设备箱体和制冷机组，所述设备箱体具有一个通风侧板，所述通风侧板开设进风口和出风口，所述制冷机组包括压缩机、蒸发器和安装于蒸发器上的化霜加热设备，其特征在于：还包括多块活动保温隔热板和与所述活动保温隔热板传力连接的驱动装置，所述活动保温隔热板在所述驱动装置的带动下可逆地封闭所述进风口和所述出风口；

所述通风侧板安设多根滑动杆，所述活动保温隔热板安装于所述滑动杆上、并沿所述滑动杆上下移动；

所述制冷设备包括铺覆于所述通风侧板内侧的保温隔热材料，所述保温隔热材料的厚度为8-20mm，所述保温隔热材料为EPS泡沫板。

2.根据权利要求1所述的风冷式冷冻工作台用制冷设备，其特征在于，所述进风口和所述出风口分别开设于所述通风侧板的上方/下方和下方/上方；所述活动保温隔热板包括与所述通风侧板滑动连接的第一活动保温隔热板和第二活动保温隔热板，所述第一活动保温隔热板和所述第二活动保温隔热板分别用于可逆地封闭所述进风口和所述出风口。

3.根据权利要求2所述的风冷式冷冻工作台用制冷设备，其特征在于，当所述制冷设备工作制冷时，所述第一活动保温隔热板和所述第二活动保温隔热板在垂直方向上悬停于所述进风口和所述出风口之间。

4.根据权利要求1~3任一项所述的风冷式冷冻工作台用制冷设备，其特征在于，所述活动保温隔热板通过丝杠系统驱动，所述丝杠系统采用梯形丝杠。

5.风冷式冷冻工作台，包括低温储藏箱体和权利要求1~4任一项所述的制冷设备，所述制冷设备用于对低温储藏箱体内部空间进行温度调节，且低温储藏箱体和制冷设备分别安装有温度传感器。

6.权利要求5所述的风冷式冷冻工作台的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10、所述风冷式冷冻工作台进入化霜模式，所述制冷机组的所述压缩机停机，所述活动保温隔热板在所述驱动装置的带动下封闭所述进风口和所述出风口；

S20、所述化霜加热设备开始工作，除霜完毕后，所述化霜加热设备停止工作；

S30、所述压缩机开机的同时或之后，所述活动保温隔热板在所述驱动装置的带动下放开所述进风口和所述出风口。

7.根据权利要求6所述的风冷式冷冻工作台的控制方法，其特征在于，所述步骤S30包括：

S301、所述制冷机组的所述压缩机开机，所述活动保温隔热板保持对于所述进风口和所述出风口的封闭；

S302、所述制冷机组开始制冷，并使冷风在所述设备箱体内循环；

S303、当检测到所述设备箱体内的温度降低到设定值时，令所述驱动装置带动所述活动保温隔热板放开所述进风口和所述出风口。

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