CN1445500A - 车用低温冰箱 - Google Patents

Abstract

车用低温冰箱的制冷系统采用扩散吸收式制冷与半导体制冷的复叠式制冷循环，扩散吸收式制冷部分作为高温侧，提供－15℃～－20℃的冷源，半导体制冷部分作为低温侧，提供－38℃的冷源。两个制冷系统都采用12V或24V的直流电源。该冰箱主要包括发生器、精馏器、冷凝器、高温蒸发器、半导体制冷元件、导热块、低温蒸发器、气体热交换器、吸收器、液体热交换器、电脑模糊控制器、温度传感器和电加热棒等。为了使系统能正常高效工作，采用电脑模糊控制，根据各点设定温度的偏差及其变化率，利用模糊控制原理自动调节电加热棒的输出功率。

Description

车用低温冰箱

技术领域：

本发明涉及的是一种车用低温冰箱，特别是一种采用12V或24V直流电源、无运动部件、复叠式车用低温冰箱。属机电和制冷技术领域。

背景技术：

随着生物医疗工程的发展，生物制品测试样本需要低于零下30℃保存，低温运输已成为迫切需要解决的问题。而现有的冰箱全是采用压缩式制冷循环，需要220V或380V的交流电源，体积重量较大，特别是对车辆运载过程的振动冲击，都不能适应。已有技术中专利号为ZL96230872.2的“车用冰箱”专利，是一种采用半导体制冷器件的车用冰箱，其制冷量小，只能作冷藏用(5℃以上)。专利号为ZL01213959.9的分流直冷式汽车冰箱，是一种分流直冷式汽车保温箱，利用车用空调部分冷量，也只能起到冷减作用。

发明内容：

为了克服已有技术的不足和缺陷，本发明设计的制冷系统采用扩散吸收式制冷和半导体制冷的复叠式制冷循环，动力源采用车上发电机输出的12V或24V直流电源，或直接采用220V的交流电源，输入功率约300W。制冷系统采用扩散吸收式制冷与半导体制冷的复叠式制冷循环。扩散吸收制冷部分作为复叠式系统的高温侧，提供-15℃～-20℃的冷源，来冷却半导体制冷部分的热端，使半导体制冷部分的冷端产生-38℃的冷源，因而冰箱内温度可保持-30℃以下。

高温侧扩散吸收制冷系统采用氨、水、氦作为工质，氨作为制冷剂，水为吸收剂，氦为扩散剂以平衡系统的蒸发、冷凝压力，低温侧半导体制冷采用半导体制冷元件。

本发明主要包括：发生器、精馏器、冷凝器、高温蒸发器、半导体制冷元件、导热块、低温蒸发器、气体热交换器、吸收器、液体热交换器、电脑模糊控制器、温度传感器及电加热棒等。本发明采用扩散吸收式制冷与半导体制冷的复叠式制冷循环，扩散吸收式制冷部分作为高温侧，提供-15℃～-20℃的冷源，半导体制冷部分作为低温侧，提供-38℃的冷源。两个制冷系统都采用12V或24V的直流电源作动力。由于两个系统的制冷特性及制冷速率相差很大，为了使系统能匹配、有效工作，本专利专门开发了一种特定的模糊电脑控制器，根据低温冰箱内温度，半导体冷热端以及扩散吸收式蒸发器的温度的偏差及偏差变化率，来确定调节电加热棒的功率，使得该系统能正常、稳定、高效运转。该系统无任何运动部件，耐行车过程中的振动冲击，是一种完全静音、无振动的全绿色环保冰箱。该低温冰箱还具有体积小、重量轻、成本低、应用性强等优点。

附图说明：

图1是车用低温冰箱结构示意图。

图中1是发生器，2是精馏器，3是冷凝器，4是高温蒸发器，5是半导体制冷元件，6是导热块，7是低温蒸发器，8是气体热交换器，9是吸收器，10是液体热交换器，11是电脑模糊控制器，12是4只温度传感器，13是电加热棒。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述。

如图1所示本发明主要包括：发生器1，精馏器2，冷凝器3，高温蒸发器4，半导体制冷元件5，导热块6，低温蒸发器7，气体热交换器8，吸收器9，液体热交换器10，电脑模糊控制器11，4只温度传感器12，电加热棒13。

发生器1的气态出口和液态出口分别和精馏器2的进口及液体热交换器10壳程进口相连接；发生器1的进口和液体热交换器10的管程出口相连。精馏器2的出口与冷凝器3的进口相连接，冷凝器3的出口和高温蒸发器4的进口相连接，高温蒸发器4的出口和气体热交换器8的壳层进口相连接，气体热交换器8的壳层的出口和吸收器9的气体进口相连接。液体热交换器10壳程出口和吸收器9的液体进口相连。吸收器9的液体出口与液体热交换器10管程进口相连接；吸收器9的气体出口和气体热交换器8的管程进口相连接。气体热交换器8的管程出口与蒸发器4的气体进口相连。半导体制冷元件5的热端紧贴在高温蒸发器4的外表面上。半导体制冷元件5的冷端和金属导热块6的一面紧贴。低温蒸发器7是置于冰箱内的铝板，它和金属导热块6的另一面紧贴。4只温度传感器12分别放在半导体制冷元件5的热端与冷端，以及低温蒸发器7的两面。4只温度传感器12分别与电脑模糊控制器11的输入端电连接，电脑模糊控制器11的输出端与附着在发生器1外表面的电加热棒13电连接。

气体热交换器8的管程中流的是氦气，壳程流动的是氨、氦混合气体。液体热交换器10管程中流动的是浓氨水，壳程中流的是稀氨水溶液。液体热交换器10管程中的浓氨水溶液进入发生器1，经电加热棒13加热后，分解成氨蒸汽和稀氨水溶液，氨蒸汽经精馏器2纯化后到达冷凝器3，凝结成氨液进入高温蒸发器4后，扩散到从气体热交换器8管程中来的氦气中，成为氨、氦混合气体，同时吸收半导体元件5热端的热量。氨、氦混合气通过气体热交换器8的壳程冷却氦气后进入吸收器9。从发生器1中来的稀氨水溶液经过液体热交换器10的壳程被浓氨液冷却后进入吸收器9。在吸收器9中稀氨水吸收氨蒸汽后成为浓氨水溶液，该溶液经过液体热交换器10管程预热后进入发生器1再加热发生。在吸收器9中氦气进入气体热交换器8预冷后进入高温蒸发器4。在高温蒸发器4内，氨液在氦气中蒸发同时吸收半导体制冷元件热端的热量。高温蒸发器4中产生的氨、氦混合气体进入气体热交换器8的壳程内。

半导体制冷元件5的热端，与扩散吸收制冷系统的高温蒸发器4紧贴，半导体制冷元件5的热端产生的热量被吸收扩散式系统产生的冷量抵消，使半导体制冷元件5的热端温度始终保持在-15℃以下。因此在12V或24V直流电的作用下，半导体制冷元件5的冷端可维持在-35℃～-38℃的低温状态，再通过导热块6与冰箱低温蒸发器7紧贴，吸收冰箱中的热量，从而保持箱内工作在-30℃以下的低温。

电脑模糊控制器12，根据低温冰箱内温度、半导体制冷元件5的冷热端以及扩散吸收式高温蒸发器4的温度偏差及偏差变化率来确定电加热棒13的功率，使得该系统能正常、稳定，高效运行。

Claims (2)

1、一种车用低温冰箱，主要包括发生器(1)、精馏器(2)、冷凝器(3)、高温蒸发器(4)、半导体制冷元件(5)、导热块(6)、低温蒸发器(7)、气体热交换器(8)、吸收器(9)、液体热交换器(10)、电脑模糊控制器(11)、温度传感器(12)和电加热棒(13)等，其特征在于该冰箱制冷系统采用扩散吸收式制冷和半导体制冷的复叠式制冷循环，扩散吸收式制冷部分作为高温侧，提供-15℃～-20℃的冷源，半导体制冷部分作为低温侧，提供-38℃的冷源，两个制冷系统都采用12V或24V的直流电源，发生器(1)的气态出口和液态出口分别和精馏器(2)的进口及液体热交换器(10)壳程进口相连接，发生器(1)的进口和液体热交换器(10)的管程出口相连，精馏器(2)的出口与冷凝器(3)的进口相连接，冷凝器(3)的出口和高温蒸发器(4)的进口相连接，高温蒸发器4的出口和气体热交换器(8)的壳层进口相连接，气体热交换器(8)的壳层的出口和吸收器(9)的气体进口相连接，液体热交换器(10)壳程出口和吸收器(9)的液体进口相连，吸收器(9)的液体出口与液体热交换器(10)管程进口相连接，吸收器(9)的气体出口和气体热交换器(8)的管程进口相连接，气体热交换器(8)的管程出口与蒸发器(4)的气体进口相连，半导体制冷元件(5)的热端紧贴在高温蒸发器(4)的外表面上，半导体制冷元件(5)的冷端和金属导热块(6)的一面紧贴，低温蒸发器(7)是置于冰箱内的铝板，它和金属导热块(6)的另一面紧贴，4只温度传感器(12)分别放在半导体制冷元件(5)的热端与冷端，以及低温蒸发器(7)的两面，4只温度传感器(12)分别与电脑模糊控制器(11)的输入端电连接，电脑模糊控制器(11)的输出端与附着在发生器(1)外表面的电加热棒(13)电连接。

2、根据权利要求1所述的车用低温冰箱，其特征还在于扩散吸收式制冷部分用氨、水和氦为工质，氨作为制冷剂，水为吸收剂，氦为扩散剂以平衡系统的蒸发、冷凝压力，低温侧半导体制冷采用半导体制冷元件，根据温度传感器(12)各点设定温度的偏差及其变化率，利用模糊控制原理，自动调节电加热棒(13)的输出功率。