CN113074474A - 一种中间集液储能蒸发器及其高效制冷系统 - Google Patents

一种中间集液储能蒸发器及其高效制冷系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中间集液储能蒸发器及其高效制冷系统，涉及制冷技术领域。翅片蒸发器的底部与中间集液器的制冷剂进口连接，中间集液器的制冷剂出口与压缩机的吸气口段管路相连接。冷凝模块中包括并联连接的主冷凝器和副冷凝器，主冷凝器和副冷凝器的入口与压缩机的排气端相连接，形成冷凝散热系统。副冷凝器的下侧支路与中间集液器通过耦合换热形成回热系统；中间集液器与副冷凝器之间通过耦合换热形成储能蓄能模块。本发明避免了原本在蒸发器内的制冷剂在蒸发器化霜式被加热,减少蒸发器除霜过程加热能耗，在化霜时降低加热量达到快速除霜，在恢复制冷时又能提高制冷段运行效率。

Description

一种中间集液储能蒸发器及其高效制冷系统
技术领域
本发明属于制冷技术领域，特别是涉及一种中间集液储能蒸发器及其高效制冷系统。
背景技术
蒸发器是冰箱制冷系统中的一个重要的部件，是冰箱间室内部热交换的主体，特别是风冷冰箱逐步普及，普遍使用翅片蒸发器。蒸发器与间室内空气进行热交换，除降低间室温度外，同时将间室内的水汽降温沉集在蒸发器表面形成冰霜。当蒸发器表面随着结霜增长，制冷效果逐渐变差，如果不能及时除霜，则会因霜层增长将风循环路径阻塞而影响正常制冷供冷，因此风冷冰箱需要定期化霜。通常蒸发器底部设置有加热器对蒸发器进行加热除霜。
当除霜时，冰箱停止制冷循环，化霜加热器开启，对蒸发器腔进行加热除霜，在除霜过程中，制冷剂逐渐以液态汇集至蒸发器底部，并与腔室空气、蒸发器霜层及蒸发器腔周围部件一同吸收加热器的热量。加热器加热量可以用以下公式表示Q＝Q1+Q2+Q3+Q4+Q5(其中Q1:蒸发器腔室空气Q2：蒸发器材料加热量Q3：霜层加热量量Q4:加热器向间室热辐射损失量Q5：蒸发器内制冷剂加热量)。
蒸发器内的制冷剂通常为R600a(异丁烷)，其潜热在液态吸收热量转变为气态的过程中，需消耗化霜加热器大量的热量，增加的化霜能耗；同时加热升温后制冷剂在化霜完成后开始制冷段，又需要消耗压缩机大量的有效制冷量进行冷却，所以，常规蒸发器化霜时间较长且化霜后的制冷段运行效率不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种中间集液储能蒸发器及其高效制冷系统，避免了原本在蒸发器内的制冷剂被加热,减少蒸发器除霜过程加热能耗，在化霜时降低加热量达到快速除霜，在恢复制冷时又能提高制冷段运行效率。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种中间集液储能蒸发器，包括蒸发器系统和冷凝模块，蒸发器系统与冷凝模块之间连接有压缩机，蒸发器系统包括翅片蒸发器、电磁阀和中间集液器。
翅片蒸发器的底部与中间集液器的制冷剂进口连接，中间集液器的制冷剂出口与压缩机的吸气口段管路相连接。
冷凝模块中包括并联连接的主冷凝器和副冷凝器，主冷凝器和副冷凝器的入口与压缩机的排气端相连接，形成冷凝散热系统。
副冷凝器的下侧支路与中间集液器通过耦合换热形成回热系统；中间集液器与副冷凝器之间通过耦合换热形成储能蓄能模块。
作为本发明的一种优选技术方案，翅片蒸发器的底部配置有一号位三通管；一号位三通管的下侧管道支路与中间集液器的进口连接，其中该管道支路上配置有电磁阀。
作为本发明的一种优选技术方案，压缩机的吸气口段管路上配置有二号位三通管；二号位三通管的下侧管道支路与中间集液器的出口连接，其中该管道支路上配置有单向阀。
作为本发明的一种优选技术方案，主冷凝器和副冷凝器并联连接的上侧末端连接有三号位三通管，三号位三通管的一支路与翅片蒸发器相连接；主冷凝器和副冷凝器并联连接的下侧末端连接有四号位三通管，四号位三通管的一支路管道与压缩机的排气端相连接。
作为本发明的一种优选技术方案，并联设置的主冷凝器和副冷凝器与翅片蒸发器所连接的支路上配置有过滤器、毛细管。
作为本发明的一种优选技术方案，主冷凝器和副冷凝器的本体管路采用铜管或钢管，管道直径通常为4～5mm。
作为本发明的另一种技术方案，副冷凝器亦可以采用毛细管。
作为本发明的一种优选技术方案，中间集液器为圆柱状中空结构，中间集液器的制冷剂进口和制冷剂出口位于中间集液器的上部位置；中间集液器安装在冰箱发泡层内部。
本发明涉及一种中间集液储能蒸发器的高效制冷系统，具体包括以下内容：
㈠在正常制冷阶段，翅片蒸发器与中间集液器之间的电磁阀处于关闭状态；制冷剂从压缩机排出，经四号位三通管分两路进入冷凝模块，冷凝模块末端通过三号位三通管，分别流经过滤器、毛细管、翅片蒸发器、二号位三通管回到压缩机中，构成整个制冷循环过程。
㈡在翅片蒸发器运行达到化霜节点时，压缩机停机，电磁阀开启，翅片蒸发器开设进行加热化霜；其中，在翅片蒸发器进行加热化霜前，翅片蒸发器内的制冷剂受重力作用沉集在蒸发器底部，打开电磁阀后，制冷剂进入中间集液器。
㈢翅片蒸发器化霜结束后，整个制冷系统重新进入正常制冷阶段；在重新进入正常制冷阶段时，冷凝模块与中间集液器、翅片蒸发器中间进行耦合增效，利用已经存储的制冷剂在蒸发过程中的潜热降低冷主冷凝器、副冷凝器的温度。
作为本发明的一种优选技术方案，在正常制冷阶段，单向阀开启，在冷凝模块中的副冷凝器与中间集液器耦合换热的条件下，制冷剂通过单向阀进入二号位三通管，回到压缩机中。
作为本发明的一种优选技术方案，翅片蒸发器的底部设有化霜加热器，化霜加热器启动前，翅片蒸发器内的制冷剂进入中间集液器；翅片蒸发器内的制冷剂排入中间集液器后，电磁阀关闭，化霜加热器开始对翅片蒸发器进行加热化霜。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过在蒸发器下设计集液装置，在化霜过程中快速收集制冷剂，避免了原本在蒸发器内的制冷剂被加热,减少蒸发器除霜过程加热能耗。
2、本发明在制冷阶段，蒸发器、集液器又能与冷凝系统之间进行耦合增效，利用已经储存的制冷剂在蒸发过程中的潜热降低冷凝器温度，实现储能再利用；整个装置系统在化霜时降低加热量达到快速除霜，在恢复制冷时又能提高制冷段运行效率。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的中间集液储能蒸发器的结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-蒸发器系统，2-毛细管，3-过滤器，4-冷凝模块，5-压缩机，6-储能蓄能模块，11-翅片蒸发器，12-电磁阀，13-中间集液器，14-单向阀，15-一号位三通管，16-二号位三通管，41-主冷凝器，42-副冷凝器，43-三号位三通管，44-四号位三通管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
传统蒸发器是由管路经过一定的折弯，与翅片形成双层或三层结构，制冷剂进出口为上进上出方式。在化霜停机后，制冷剂在蒸发器内富集，并由于重力作用逐渐沉集在蒸发器底部。
本发明的蒸发器是在蒸发器底部通过一号位三通管15连接电磁阀12后再连接中间集液器13，中间集液器13与冷凝器一路分支形成回热器，中间集液器13通常安装在冰箱发泡层内部。中间集液器13出口与蒸发器出口并联后与压缩机5吸气段管路相连接。
冷凝器为并联结构，其中一路为主冷凝器41，另一路冷凝器为副冷凝器42，其中材质规格可采用毛细管代替，并与中间集热器组成回热系统的冷凝器，两个冷凝器入口均与压缩机5排气端相连接，冷凝器末端通过四号位三通管44相连接，共同组成冰箱冷凝散热系统。
中间集液器13出口与压缩机5吸气口段的管路中，安装有防止制冷剂回流的单向阀14。该中间集液蒸发器系统与压缩机5、冷凝器、毛细管2、单向阀14、各路三通管共同组成高效制冷循环系统。
蒸发器底部通过电磁阀12连接，在正常制冷阶段，电磁阀12保持关闭状态；在制冷运行达到蒸发器化霜时机，压缩机5停机后，电磁阀12开启，蒸发器进入加热化霜阶段；蒸发器化霜完成后，进入正常制冷阶段。
实施例二
本发明的制冷循环系统主要由蒸发器系统1、冷凝模块4、压缩机5、过滤器3与毛细管2组成。其中蒸发器系统由翅片蒸发器11、电磁阀12、中间集液器13、一号位三通管15，单向阀14，二号位三通管16组成。特别地，在蒸发器系统1中，存在一个储能蓄能模块6，该模块主要由中间集液器13与副冷凝器42组成。冷凝模块4由主冷凝器41,副冷凝器42、三号位三通管43以及四号位三通管44组成。
当该制冷系统进入化霜阶段时，压缩机5停机，在蒸发器系统1中，制冷剂在重力作用下沉积于蒸发器底部，且经电磁阀12流经中间集液器13中。当蒸发器底部的化霜加热器启动时，蒸发器管道中的制冷剂不再需要加热,缩短了化霜加热器开启时间，减少了蒸发器除霜过程加热能耗，达到化霜节能设计目标。当化霜加热器开启时，电磁阀12关闭。
当该制冷系统进入正常制冷阶段时，制冷剂从压缩机5排出，经四号位三通管44分两路进入冷凝器[冷凝器为并联设计，一路为主冷凝器41，另一路冷凝器为副冷凝器42，与中间集热器组成回热系统]，两个冷凝器末端通过三号位三通管43相连接，再分别流经过滤器3、毛细管2、蒸发器11、二号位三通管16回到压缩机5中，构成了整个制冷循环过程。同时，单向阀14开启，在副冷凝器42与中间集液器13耦合换热的条件下，制冷剂通过单向阀14进入二号位三通管16，回到压缩机5中，此过程可以进一步降低冷凝器温度，达到储能再利用，制冷系统增效的设计目的。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种中间集液储能蒸发器，包括蒸发器系统(1)和冷凝模块(4)，所述蒸发器系统(1)与冷凝模块(4)之间连接有压缩机(5)，其特征在于：
所述蒸发器系统(1)包括翅片蒸发器(11)、电磁阀(12)和中间集液器(13)；
所述翅片蒸发器(11)的底部与中间集液器(13)的制冷剂进口连接，中间集液器(13)的制冷剂出口与压缩机(5)的吸气口段管路相连接；
所述冷凝模块(4)中包括并联连接的主冷凝器(41)和副冷凝器(42)，所述主冷凝器(41)和副冷凝器(42)的入口与压缩机(5)的排气端相连接，形成冷凝散热系统；
并联连接的主冷凝器(41)和副冷凝器(42)的下侧支路与中间集液器(13)通过耦合换热形成回热系统，所述中间集液器(13)与副冷凝器(42)之间通过耦合换热形成储能蓄能模块，并联连接的主冷凝器(41)和副冷凝器(42)的上侧支路与翅片蒸发器(11)连接。
2.根据权利要求1所述的一种中间集液储能蒸发器，其特征在于：
所述翅片蒸发器(11)的底部配置有一号位三通管(15)；
所述一号位三通管(15)的下侧管道支路与中间集液器(13)的进口连接，其中该管道支路上配置有电磁阀(12)。
3.根据权利要求1所述的一种中间集液储能蒸发器，其特征在于：
所述压缩机(5)的吸气口段管路上配置有二号位三通管(16)；
所述二号位三通管(16)的下侧管道支路与中间集液器(13)的出口连接，其中该管道支路上配置有单向阀(14)。
4.根据权利要求1所述的一种中间集液储能蒸发器，其特征在于：
所述主冷凝器(41)和副冷凝器(42)并联连接的上侧末端连接有三号位三通管(43)，所述三号位三通管(43)的一支路与翅片蒸发器(11)相连接；
所述主冷凝器(41)和副冷凝器(42)并联连接的下侧末端连接有四号位三通管(44)，所述四号位三通管(44)的一支路管道与压缩机(5)的排气端相连接。
5.根据权利要求1或4所述的一种中间集液储能蒸发器，其特征在于：
并联设置的主冷凝器(41)和副冷凝器(42)与翅片蒸发器(11)所连接的支路上配置有过滤器(3)、毛细管(2)。
6.根据权利要求1或4所述的一种中间集液储能蒸发器，其特征在于：
所述主冷凝器(41)和副冷凝器(42)的本体管路采用铜管或钢管，管道直径为4～5mm；
所述副冷凝器(42)亦可以采用毛细管。
7.根据权利要求1所述的一种中间集液储能蒸发器，其特征在于：
所述中间集液器(13)为圆柱状中空结构，所述中间集液器(13)的制冷剂进口和制冷剂出口位于中间集液器(13)的上部位置；
所述中间集液器(13)安装在冰箱发泡层内部。
8.一种中间集液储能蒸发器的高效制冷系统，其特征在于：
㈠在正常制冷阶段，翅片蒸发器与中间集液器之间的电磁阀处于关闭状态；
制冷剂从压缩机排出，经四号位三通管分两路进入冷凝模块，冷凝模块末端通过三号位三通管，分别流经过滤器、毛细管、翅片蒸发器、二号位三通管回到压缩机中，构成整个制冷循环过程；
㈡在翅片蒸发器运行达到化霜节点时，压缩机停机，电磁阀开启，翅片蒸发器开设进行加热化霜；
其中，在翅片蒸发器进行加热化霜前，翅片蒸发器内的制冷剂受重力作用沉集在蒸发器底部，打开电磁阀后，制冷剂进入中间集液器；
㈢翅片蒸发器化霜结束后，整个制冷系统重新进入正常制冷阶段；
在重新进入正常制冷阶段时，冷凝模块与中间集液器、翅片蒸发器中间进行耦合增效，利用已经存储的制冷剂在蒸发过程中的潜热降低冷主冷凝器、副冷凝器的温度。
9.根据权利要求8所述的一种中间集液储能蒸发器的高效制冷系统，其特征在于：
在正常制冷阶段，单向阀开启，在冷凝模块中的副冷凝器与中间集液器耦合换热的条件下，制冷剂通过单向阀进入二号位三通管，回到压缩机中。
10.根据权利要求8所述的一种中间集液储能蒸发器的高效制冷系统，其特征在于：
翅片蒸发器的底部设有化霜加热器，化霜加热器启动前，翅片蒸发器内的制冷剂进入中间集液器；翅片蒸发器内的制冷剂排入中间集液器后，电磁阀关闭，化霜加热器开始对翅片蒸发器进行加热化霜。
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