CN111351290A - 家用超低温冰箱冰柜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种家用超低温冰箱冰柜，包括箱体，箱体内设有离心式压缩机，离心式压缩机的出气口连接有盘管散热器；盘管散热器连接有换热箱，换热箱内设有交替设置的高压盘管和低压盘管；换热箱内高压盘管的出气端连接有第三高压管路，第三高压管路连接有膨胀容器；膨胀容器连接有第一低压管路，第一低压管路连接有盘管吸热器；盘管吸热器处安装有内风机；盘管吸热器的出气口连接换热箱中低压盘管的进气端；换热箱中低压盘管的出气端连接离心式压缩机的进气口。本发明以气体为制冷媒介，制冷循环中没有蒸发冷凝等变化，结构简单，性能可靠，能够以较小的体积形成较低的温度，对环境没有污染，并且成本远远低于现有的制冷剂。
Description
技术领域
本发明涉及家用低温存储技术领域，尤其涉及超低温冰箱冰柜。
背景技术
冰箱、冷柜目前使用的是蒸汽式压缩机制冷技术，制冷媒介主要使用R600a和R134a等，制冷效果能够满足日常制冷需要，但不能满足低温冰箱制冷需求，且使用的制冷媒介对环境会造成污染。随着社会的发展，各个领域对于低温冰箱产品的需求量呈上升趋势，家庭用户也开始具有超低温存储的需求。低温冰箱产品定义为冷储温度为-40℃~-150℃，而目前的低温冰箱产品主要基于复叠式蒸汽压缩制冷技术和非共沸混合工质节流制冷技术，导致现有的低温冰箱产品系统复杂，且体积过大，可靠性不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种系统简单，体积较小，可靠性高的家用超低温冰箱冰柜。
为实现上述目的，本发明提供了一种家用超低温冰箱冰柜包括箱体，箱体内设有闭式逆布雷顿制冷系统，闭式逆布雷顿制冷系统包括有用于压缩气体的离心式压缩机，离心式压缩机的出气口通过第一高压管路连接有用于压缩空气对外散发热量的盘管散热器；
盘管散热器的出气端通过第二高压管路连接有用于高压气体和低压气体换热的换热箱，换热箱内设有交替设置的高压盘管和低压盘管，高压盘管和低压盘管均与同一组翅片固定连接；第二高压管路连接换热箱内高压盘管的进气端；换热箱内高压盘管的出气端连接有第三高压管路，第三高压管路连接有用于气体膨胀降温的膨胀容器，膨胀容器的外壁或内壁设有绝热保温层；
膨胀容器连接有第一低压管路，第一低压管路连接有盘管吸热器；盘管吸热器处安装有用于使冰箱冰柜中的循环气体通过盘管吸热器并将冷量带入冰箱冰柜的存储空间的内风机；
盘管吸热器的出气口连接有第二低压管路，第二低压管路连接换热箱中低压盘管的进气端；换热箱中低压盘管的出气端连接有第三低压管路，第三低压管路连接离心式压缩机的进气口。
盘管散热器处安装有用于使环境空气通过盘管散热器并将热量散发至环境中的外风机。
膨胀容器与盘管吸热器之间的第一低压管路外壁设有管路保温层。
盘管散热器和盘管吸热器结构相同，均为盘管结构，且盘管上设有多组用于增强热交换速度的翅片。
本发明具有如下的优点：
通过设置换热箱，本发明得以双向利用换热箱中的换热过程。一方面，高温高压的气体在高压盘管中得到换热降温，相比不换热能够在膨胀容器中获得更低的温度，更容易实现超低温制冷。另一方面，低温低压的气体在低压盘管中得到换热升温，从而能够在离心式压缩机压缩后形成更高的温度，温度越高，就越容易在盘管散热器处将热量（这些热量原属于冰箱冰柜内部）散发到外界。如果盘管散热器处温度过低，就会无法有效将冰箱冰柜内的热量散发到外界，也就无法有效实现超低温制冷。
本发明通过设置换热箱，实现了热量的双向利用，在低温端实现更低的温度从而在冰箱冰柜内形成超低温，在高温端实现更高的温度从而加速将冰箱冰柜内的热量向环境中散发，既提升了制冷能力，又提高了制冷效率，为实现超低温冰箱冰柜提供了基础条件。
内风机将冷量送入冰箱冰柜的存储空间，在冰箱冰柜的存储空间形成超低温环境。外风机将盘管散热器处的热量散发到环境中去，这也是在冰箱冰柜内形成超低温环境所必须的，相当于将冰箱冰柜内的热量抽入环境中去。
管路保温层可以避免冷量的沿途损失，确保绝大部分冷量是在盘管吸热器处散发，从而降低家用超低温冰箱冰柜内的温度。
本发明以气体（如空气或氮气）为制冷媒介，制冷循环中没有蒸发冷凝等变化，结构简单，性能可靠，能够以较小的体积形成较低的温度，对环境没有污染，并且成本远远低于现有的制冷剂。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是闭式逆布雷顿制冷系统的结构原理图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明的家用超低温冰箱冰柜包括箱体1，箱体1内设有闭式逆布雷顿制冷系统，闭式逆布雷顿制冷系统包括有用于压缩气体的离心式压缩机2，离心式压缩机2的出气口通过第一高压管路3连接有用于压缩空气对外散发热量的盘管散热器4；
盘管散热器4的出气端通过第二高压管路5连接有用于高压气体和低压气体换热的换热箱6，换热箱6内设有交替设置的高压盘管7和低压盘管8（为保持图面清晰整洁，图2中高压盘管7和低压盘管8并未绘制为盘管样式）高压盘管7和低压盘管8均与同一组翅片固定连接；第二高压管路5连接换热箱6内高压盘管7的进气端；换热箱6内高压盘管7的出气端连接有第三高压管路9，第三高压管路9连接有用于气体膨胀降温的膨胀容器10，膨胀容器10的外壁或内壁设有绝热保温层；
膨胀容器10连接有第一低压管路11，第一低压管路11连接有盘管吸热器12；盘管吸热器12处安装有用于使冰箱冰柜中的循环气体通过盘管吸热器12并将冷量带入冰箱冰柜的存储空间的内风机13；
盘管吸热器12的出气口连接有第二低压管路14，第二低压管路14连接换热箱6中低压盘管8的进气端；换热箱6中低压盘管8的出气端连接有第三低压管路15，第三低压管路15连接离心式压缩机2的进气口。
通过设置换热箱6，本发明得以双向利用换热箱6中的换热过程。一方面，高温高压的气体在高压盘管7中得到换热降温，相比不换热能够在膨胀容器10中获得更低的温度，更容易实现超低温制冷。另一方面，低温低压的气体在低压盘管8中得到换热升温，从而能够在离心式压缩机2压缩后形成更高的温度，温度越高，就越容易在盘管散热器4处将热量（这些热量原属于冰箱冰柜内部）散发到外界。如果盘管散热器4处温度过低，就会无法有效将冰箱冰柜内的热量散发到外界，也就无法有效实现超低温制冷。
总之，本发明通过设置换热箱6，实现了热量的双向利用，在低温端实现更低的温度从而在冰箱冰柜内形成超低温，在高温端实现更高的温度从而加速将冰箱冰柜内的热量向环境中散发，既提升了制冷能力，又提高了制冷效率，为实现超低温冰箱冰柜提供了基础条件。
盘管散热器4处安装有用于使环境空气通过盘管散热器4并将热量散发至环境中的外风机16。
内风机13将冷量送入冰箱冰柜的存储空间，在冰箱冰柜的存储空间形成超低温环境。外风机16将盘管散热器4处的热量散发到环境中去，这也是在冰箱冰柜内形成超低温环境所必须的，相当于将冰箱冰柜内的热量抽入环境中去。
内风机13和外风机16均为常规结构，具体不再详述。
膨胀容器10与盘管吸热器12之间的第一低压管路11外壁设有管路保温层。管路保温层可以避免冷量的沿途损失，确保绝大部分冷量是在盘管吸热器12处散发，从而降低家用超低温冰箱冰柜内的温度。
盘管散热器4和盘管吸热器12结构相同，均为盘管结构，且盘管上设有多组用于增强热交换速度的翅片。
盘管式结构，以及在盘管上设置翅片均为常规技术，具体不再详述。保温层和翅片为常规结构，本实施例中的各处翅片和各处保温层一律未在图中显示。
离心式压缩机2连接有电控装置17，电控装置17可以是集成电路，也可以是单片机（如52单片机）或可编程控制器。
离心式压缩机2采用变频超高速运转电机，转速能够达到10万rpm以上，控制装置同步控制压机转速和膨胀容器10流量，从而能够使冰箱柜箱内温度达到-86℃～-150℃。在本发明公开的内容的基础上，本领域技术人员有能力根据不同的目标设计温度自行结合试验设计出合理的离心式压缩机2转速以及膨胀容器10流量。
离心式压缩机2靠叶轮在高速旋转时通过叶片对通道里的气体作功，在离心力的作用下，使气体的压力提高，转速越高，气体获得的能量越多，压力就提高得越多。目前离心式压缩机2转速一般在5000～15000r/min，随着技术的提升，转速能够达到100000r/min以上。
工作时，离心式压缩机2将低温低压的气体（空气或氮气）压缩为高温高压的气体（理想条件下是等熵压缩），高温高压的气体经第一高压管路3进入盘管散热器4（理想条件下是等压冷却），在外风机16的作用下，环境空气流经盘管散热器4将原属冰箱冰柜内部的热量带入环境中去。初次降温后的气体经第二低压管路14进入换热箱6中的高压盘管7的进气端，高温气体在流经高压盘管7时与低压盘管8中的低温气体进行换热，实现热量的双向利用，既降低高温气体的温度从而有利于在冰箱冰柜内部形成更低的温度，又升高低温气体的温度从而在经离心式压缩机2压缩后能够获得更高的温度（从而加快盘管换热器向环境中散发热量）。高温高压的气体从换热箱6中的高压盘管7的出气端流出，经第三高压管路9进入膨胀容器10，在膨胀容器10中绝热膨胀（理想条件下是等熵膨胀），形成超低温的气体；超低温的气体经第一低压管路11来到盘管吸热器12（理想条件下是等压吸热），内风机13驱动冰箱冰柜内部的气体循环流经盘管吸热器12，从而将冷量带入冰箱冰柜内的存储空间，在冰箱冰柜内的存储空间形成超低温环境，可达-86℃～-150℃。
盘管吸热器12内的低温低压气体经第二低压管路14进入换热箱6中的低压盘管8，进行热量的换热和双向利用过程。低压盘管8中的低温低压气体经第三低压管路15回流入离心式压缩机2，完成完整的闭式逆布雷顿制冷循环过程。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.家用超低温冰箱冰柜，包括箱体，其特征在于：箱体内设有闭式逆布雷顿制冷系统，闭式逆布雷顿制冷系统包括有用于压缩气体的离心式压缩机，离心式压缩机的出气口通过第一高压管路连接有用于压缩空气对外散发热量的盘管散热器；
盘管散热器的出气端通过第二高压管路连接有用于高压气体和低压气体换热的换热箱，换热箱内设有交替设置的高压盘管和低压盘管，高压盘管和低压盘管均与同一组翅片固定连接；第二高压管路连接换热箱内高压盘管的进气端；换热箱内高压盘管的出气端连接有第三高压管路，第三高压管路连接有用于气体膨胀降温的膨胀容器，膨胀容器的外壁或内壁设有绝热保温层；
膨胀容器连接有第一低压管路，第一低压管路连接有盘管吸热器；盘管吸热器处安装有用于使冰箱冰柜中的循环气体通过盘管吸热器并将冷量带入冰箱冰柜的存储空间的内风机；
盘管吸热器的出气口连接有第二低压管路，第二低压管路连接换热箱中低压盘管的进气端；换热箱中低压盘管的出气端连接有第三低压管路，第三低压管路连接离心式压缩机的进气口。
2.根据权利要求1所述的家用超低温冰箱冰柜，其特征在于：盘管散热器处安装有用于使环境空气通过盘管散热器并将热量散发至环境中的外风机。
3.根据权利要求1所述的家用超低温冰箱冰柜，其特征在于：膨胀容器与盘管吸热器之间的第一低压管路外壁设有管路保温层。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的家用超低温冰箱冰柜，其特征在于：盘管散热器和盘管吸热器结构相同，均为盘管结构，且盘管上设有多组用于增强热交换速度的翅片。
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| CN112484330A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-03-12 | 河南新飞制冷器具有限公司 | 一种布雷顿制冷循环低温箱 |
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| CN114754510A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-07-15 | 河南新飞制冷器具有限公司 | 逆布雷顿低温箱快速制冷系统及其运行控制方法 |
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2020
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