專利名稱：冷藏及冷凍冰箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種冷藏和冷凍冰箱，特別是提高了節(jié)能效率的冷藏及冷凍冰箱。
普通冷藏冰箱和冷凍箱是以電為其動力的。當(dāng)冰箱內(nèi)溫度超過預(yù)先調(diào)好的溫度值時，壓縮機就會接通電源，啟動制冷循環(huán)，使冰箱內(nèi)溫度充分降低。由于(外部)熱量能通過冰箱門，以及偶而通過門封和箱壁等處傳入，幾乎冰箱門每打開一次，壓縮機就得啟動一次。冷凍壓縮機的不斷停止又啟動，造成了電能的連續(xù)消耗。壓縮機啟動越頻繁，冰箱的使用能效就越低，造成這一問題的部分原因是對于普通冰箱或冷凍箱來說，僅僅“冷”的貯存是其工作內(nèi)容。
因此，本發(fā)明的主要目的是通過提高壓縮機的能量效率70%、減少因蒸發(fā)器升溫而從背部傳入冰箱的熱量、降低壓縮機工作壓力5psi-20psi(取決于使用何種致冷劑)，并引入一個冷貯存庫等方法，而提高冰箱或冷凍箱的能量效率。
為達到上述及其他一些目的，本發(fā)明提供了一種冰箱，該冰箱具有一個蒸發(fā)器盤管;一個安放前述蒸發(fā)器盤管的槽體;該槽體容納足以浸沒蒸發(fā)器盤管的溶液;該溶液在冰箱處于運行狀態(tài)時能相應(yīng)地冷卻降溫。
把蒸發(fā)器盤管放置在貯有溶液的槽體中，從而形成了“冷”的貯藏保存。這一貯冷過程可用很多種方法來產(chǎn)生，例如積蓄的太陽能;
電網(wǎng)供電非高峰時用電;
利用風(fēng)力發(fā)電;
甚至當(dāng)干線電能不能連續(xù)供給，或每天只能供給幾個小時時，也能做到貯冷。上述幾種形式的能量，沒有一種可以適用于普通類型冰箱動力的。因為，如果動力不是“隨用隨到”的話，它們就根本無法使冰箱正常工作。本發(fā)明的一個特點是，當(dāng)能夠得到動力或能量時，“冷”能被制取。然后，這些“冷”就被貯藏起來，要用時就能提取。
這一冷庫裝有一種“存貯介質(zhì)”。該設(shè)施在冰箱循環(huán)運行時被冷卻降溫。隨后，貯冷庫在冰箱不進行循環(huán)運行時，吸收冷藏(冷凍)室等處的熱量。該“貯存介質(zhì)”的混和能力大小是結(jié)合貯冷庫的體積大小來計算的，以保證能供給充足的冷氣量，以家用冰箱來說，是以在每二十四小時周期中，有十八小時冰箱不循環(huán)運行這一情況來說，所制得的貯冷氣仍能達到規(guī)定的冷卻要求來計算的。
整個說明中，凡用到“冰箱”這一個詞，均是既指冷藏箱，又指冷凍箱。
上述本發(fā)明，在能以電池或接十二伏直流電為動力的小型可攜式冰箱的設(shè)計方案中，特別有用。


現(xiàn)在，以并無特定限制的例樣的方式，就本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例進行說明，并附之以說明附圖。在這些附圖中圖1普通冰箱后視圖，表明了壓縮機型致冷循環(huán)的主要部件;
圖2是裝上本發(fā)明裝置一實施例的冰箱冷藏箱后半部的縱截面視圖;
圖3是卸去絕緣板，從箭頭A這一方向看到的圖2視圖;
圖4是和圖2相應(yīng)部位的冷凍箱的縱截面圖;
圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實施例改型的冷藏箱的后視圖;
圖6可攜式冰箱的側(cè)部正視圖;
圖7圖6中可攜式冰箱的平視圖。
正如圖1中所示，普通壓縮型冰箱有一外覆蓋層A，它包含有一層隔熱套層B，而這一套層B又限定了冰箱冷室的大小。一個封閉循環(huán)系統(tǒng)，包括一個壓縮機C，它與冷凝器D相連接，冷凝器又依次通過膨脹閥E和蒸發(fā)器盤管F相連接。蒸發(fā)器盤管安裝在隔熱套層中，并返回與壓縮機組成一個封閉回路。處于低壓狀態(tài)的致冷劑在蒸發(fā)器F中蒸發(fā)。蒸發(fā)器的盤狀管道具有降低制冷室溫度的作用。壓縮機C吸入蒸氣，并將其壓縮和送入冷凝器D，冷凝器放掉熱量。這一隨著壓力增加而產(chǎn)生的熱量的散發(fā)，使得致冷劑凝固。這冷凝液化的致冷劑又減壓成低壓，然后又回到蒸發(fā)器中。在冰箱的隔離室中，放有一個溫度自動調(diào)節(jié)器。該恒溫裝置能隨著冷藏室中溫度變化，控制壓縮機的啟動或停止、壓縮機通常是用電動機來驅(qū)動的，致冷劑可在多種低沸點的液體或液化氣體中任選用一種，例如氨、乙基氯、氟里昂和其他的CFCs液體。
在圖2，圖3中，都有一個本發(fā)明的冰箱10，具有箱體頂部12，基部14，后壁16。箱體及冰箱的其余部分沒有畫出，因為這些部件一般都是通用標(biāo)準型的。在普通冰箱中，蒸發(fā)盤管或蒸發(fā)管是通常直接安裝在頂部12下方或后壁16的后面。
與此相對照，本發(fā)明的冰箱，后壁16處有一處留出空位18，以安裝一蒸發(fā)槽(20)。該蒸發(fā)槽20中盛有溶液21。蒸發(fā)盤管(圖中未示)也裝在此槽20中。配備了隔離蓋22，以保護蒸發(fā)槽20后部，并裝設(shè)有隔離板24，以保護槽20的前部。蒸發(fā)器盤管和安裝在冰箱后部外面的冷凝器盤管6相連接。螺線圈控制的閥門7控制了致冷劑在蒸發(fā)器和冷凝器之間的流入流出。
為了使氣流能在蒸發(fā)槽20周轉(zhuǎn)流動，留空部位18要比蒸發(fā)槽20大，從而留出了上部氣體流動空間26，下部氣體流動空間28，兩側(cè)空間27。氣體可以從隔熱板24頂部的通風(fēng)孔入口30處進入到上部氣流空間26;氣體可以從隔熱板24底部的通風(fēng)孔出口處32離開下部氣流空間28，通風(fēng)孔出口處32最好能靈活調(diào)節(jié)，從而使氣流速度能夠得到控制。
當(dāng)致冷循環(huán)開始時，冷卻了的致冷劑經(jīng)過蒸發(fā)器盤管，從而使溶液21冷卻。溶液21可能最終會凍結(jié)。當(dāng)致冷循環(huán)結(jié)束時，凍結(jié)的或高度冷卻的溶液21就吸收了冰箱內(nèi)的熱量，因而保持冰箱內(nèi)部的正常低溫。這一吸熱過程，自然會使溶液21溶化，和/或使它溫度緩慢上升。下一個致冷循環(huán)會使溶液21溫度重新降低。
由于任何較高溫度的氣體均會升至頂部12處，然后氣流會通過通風(fēng)孔入口處30進入到上部氣流空間26，又向下方經(jīng)過蒸發(fā)槽20的前面，后面，但主要是兩側(cè)27(見圖3)流入到下部氣流空間28處，再從通風(fēng)孔出口處32流出去。
溶液21可能是甲基化的酒精/水，乙二醇/水，氯化鈣/水，或任何其它適用的液體。選擇應(yīng)注意，較好的特性應(yīng)是液態(tài)溶液在零下二十度左右時能凝固。
現(xiàn)在所用的冰箱，在運行一個循環(huán)之后，熱量就會通過蒸發(fā)器立刻進入到冰箱室內(nèi)，而在冰箱不運行時，熱量仍不斷流入冰箱內(nèi)。因此，對于一個不斷循環(huán)運行的標(biāo)準型冰箱來說，熱量總是從二種不同熱源進入冰箱內(nèi)部。二種熱量來源為a)要保持冰箱循環(huán)系統(tǒng)的壓力平衡，因此，將冷凝器中較熱的致冷劑轉(zhuǎn)到蒸發(fā)器中;
b)當(dāng)這些壓力平衡了，冷凝器和蒸發(fā)器之間產(chǎn)生的熱管循環(huán)效應(yīng)，又吸收周圍的熱量進入冰箱內(nèi)。
本發(fā)明的冰箱中，在毛細管狀入口處，裝有一線圈控制閥，用來阻止致冷劑的流動，這樣使上述兩種熱量轉(zhuǎn)移現(xiàn)象不再發(fā)生。
運用上述系統(tǒng)，有助于提高能效。這也使冰箱能夠使用象太陽能那樣的不能連續(xù)供給的能源。在有陽光的時候，冰箱制冷循環(huán)能夠進行，這時候，溶液21就能充分冷卻，在夜里，它就能發(fā)揮吸貯熱量的作用。這也給冰箱裝上一個天然的內(nèi)部平衡系統(tǒng)-在天熱的月份，冰箱制冷要求大為增加，但這一點可以得到彌補，因為那時候能得到更充足的陽光，能使壓縮機工作時間長得多，從而給冰箱提供了額外的致冷能力。
圖4中表示了如何在深度冷凍室中使用這一系統(tǒng)的方法，在這一例子中，是一個垂直式冷凍室。在普通的深度冷凍室中，蒸發(fā)盤管是安裝在部分或全部的物架下面的，如果每個蒸發(fā)盤管都被安裝在內(nèi)有溶液321的蒸發(fā)槽320中，就能獲得象圖2，圖3中所描述的同樣效果。然而，在冷凍機中對循環(huán)并不要求控制，因為溫度越低，冷凍食物變質(zhì)過程越慢。因此，讓這種類型的冰箱冷凍室溫度降得越低越會有利，只是不是超出此冷凍室的安全限度和能力。在蒸發(fā)器和冷凝器之間，安裝了一個螺線管控制閥325，這是為了在壓縮機不工作時，不讓致冷劑流動。
此外，該冷凍室的后壁316處沒有留空部位。同冷凍室其余部位及其制冷系統(tǒng)一樣，頂部312和基部314以及其致冷系統(tǒng)都是標(biāo)準型的。
本發(fā)明裝置是為了對家用冰箱進行改進。參照圖5所示，家用冰箱有冷藏(凍)室內(nèi)壁板4，外壁板5，內(nèi)部水平置物架2，蒸發(fā)盤管安裝在緊靠上述冷藏(凍)室的后上方。溫度自動調(diào)節(jié)器的傳感器安裝在蒸發(fā)盤管下方，并與冷藏(凍)室的傳感器15相連接。冷凝盤管3是以打點圖形來表示的，位于冰箱后面。在本實施例中采用了矩形蓋板70，用來保證冰箱后部表面的安全。在冰箱后面裝有一個大的矩形蒸發(fā)槽9，其寬度及高度與冰箱的寬度高度基本一致。蒸發(fā)盤管14就安裝在蒸發(fā)槽9里面，該槽中放有先前介紹過的那樣溶液21。冰箱后面還裝上氣流調(diào)節(jié)板11和12，分別安裝在與冰箱內(nèi)部相通的頂部和底部。這些氣流調(diào)節(jié)板可以讓氣流在蒸發(fā)槽9周圍流動。緊靠冰箱背面底部，裝有一個能機械啟動的溫度調(diào)節(jié)器10。它的作用是控制葉片13，葉片13是用來關(guān)閉位于冰箱底部出氣孔調(diào)節(jié)器12的。如圖5所示，蒸發(fā)盤管14的吸出和供入管道，延伸通過蒸發(fā)槽底部。現(xiàn)有的冷凝盤管仍在冰箱后部，蓋板7之外，但在蒸發(fā)器和冷凝器之間裝了一個線圈控制閥14a，當(dāng)壓縮機不工作時此閥門可控制切斷致冷劑的流動，冰箱后面裝上蓋板7，用來隔斷蒸發(fā)槽9與大氣的接觸，并防止熱量洩漏。蒸發(fā)槽周圍均留出空間，以使致冷的氣流能夠循環(huán)流動并進入冷藏(凍)室中，機械操縱的溫度調(diào)節(jié)葉片13，可以控制制冷空氣量的大小，以使冰箱的冷藏(凍)室保持恒溫。
壓縮機的運行循環(huán)是被那個受感于貯存槽底部的溫度自動調(diào)節(jié)器控制的。當(dāng)槽內(nèi)溶液在大約零下八度凍結(jié)時，溫度高節(jié)器就切斷壓縮機。當(dāng)貯存槽內(nèi)的溶液吸收了產(chǎn)生于冷藏(凍)室內(nèi)熱量而溫度升高時，溫度調(diào)節(jié)器又會接通電源使壓縮機工作，直至將貯存槽中的熱量排除為止。在蒸發(fā)器和冷凝器之間，裝上一個線圈控制閥門61，當(dāng)壓縮機不工作時，用它來控制切斷致冷劑的流動。
上述發(fā)明裝置，在能量供應(yīng)時斷時續(xù)的情況下，如在使用太陽能、風(fēng)能或在那些只有在天黑后才有電力供應(yīng)的邊遠地區(qū)，更能顯示其獨特的優(yōu)勢。這一發(fā)明裝置也十分顯著地提高了普通家用冰箱的能效。冰箱不但耗電減少，同時還能夠調(diào)整到在供電非高峰時用電，這樣就大幅度降低了每年在冰箱用電上的費用。
上面說明的實施例的目的，是為了通過縮短冰箱壓縮機的“運轉(zhuǎn)周期”至有可能為每二十四小時只有一個運轉(zhuǎn)周期，同時仍然能產(chǎn)生所需的致冷效果，從而提高壓縮機的效率;其目的也是為了能降低壓縮機正常工作時的平均負壓(吸氣壓力)，降低幅度為5psi-20psi之間;也是為了降低蒸發(fā)器的升溫，幅度達75%，貯存了足夠的冷氣量，使冰箱在壓縮機不運轉(zhuǎn)階段，冷藏(凍)室仍能保持所要求的低溫。綜上所述，通過降低了高達70%的能量需求，而提高了冷藏或冷凍冰箱的能量效率。
上述發(fā)明裝置，對設(shè)計那些靠太陽能或車載馬達提供十二伏直流電的小型可攜式冰箱時，特別有利。因為小型可攜式是供在野外環(huán)境中使用的，一般都設(shè)想為并不能總是得到所需的動力。在圖6和圖7所示圖形中，小型可攜式冰箱50，包括一個長方形隔熱冷藏(凍)室51，該室有一個可卸式隔熱蓋52，冷藏(凍)室51一邊的內(nèi)側(cè)，襯有一個狹長的蒸發(fā)槽53，里面裝有蒸發(fā)盤管(沒有畫現(xiàn))，槽內(nèi)盛有溶液。這一冰箱組件的其余部分安裝在冷藏(凍)室51的后面59內(nèi)，它含有一個小型壓縮機55，一個充電器56，一個干電池57和冷凝盤管58。
蒸發(fā)槽53設(shè)計為能容納得下預(yù)先計算好的一定量的相變?nèi)芤海贡鋬?nèi)冷藏(冷凍)室，在外界氣溫為25℃時，仍能保持至少6小時的所需低溫。該冰箱是靠裝在冰箱機體上的自持式電池57所提供的十二伏直流電工作的。該電池至少能使冰箱制冷系統(tǒng)運行一個完整的致冷或冷卻循環(huán)，并能維持6小時的低溫期。電池可用下列方法充電a)一個內(nèi)裝式充電器56，可與240伏電源或太陽能蓄電器相連接;
b)將所提供的導(dǎo)線插入汽車的點煙器中，每次三十分鐘;
c)與外部十二伏直流電連接。
據(jù)推算，如冰箱和外部電源相接并開通電源達九十分鐘，冷卻槽53就能發(fā)揮作用，因而能供給冷藏(凍)室致冷運行6小時。在這6小時后，壓縮機55就會靠自持式電池57重新啟動并運轉(zhuǎn)工作，這樣又給冰箱提供了6小時的致冷運行。這樣，無需任何外界附加動力，冷藏(凍)室就能有效保持其致冷運行至少達十二小時。如果外界溫度較低，則這一運行時間還能延長。
如用太陽能蓄電器給電池充電，該系統(tǒng)可以提供冰箱有效連續(xù)運轉(zhuǎn)，而不需其它任何外部動力，因而對用戶來說，“成本為零”。
將蒸發(fā)盤管浸放在溶液槽中，這一裝置，提高了壓縮機的能效，減少了升溫循環(huán)，這也可適用于象大篷車中使用的小型(直)立式冰箱。如果這種冰箱又與安裝在篷車頂上的太陽能蓄電器連接使用，就能得到永遠不需投入成本的致冷設(shè)備了。
在使用太陽能蓄電的情況下，冰箱的運行幾乎是自我調(diào)節(jié)的，外界溫度升高，通常太陽光照強度也相應(yīng)增加，因此蓄電能力增加的可能性也隨之成正比增加。
因為將蒸發(fā)盤管安置在有溶液的蒸發(fā)槽中，從而得到了一個附加的“冷”源。這意味著該冰箱的壓縮機可以比常用冰箱的壓縮機的運轉(zhuǎn)次數(shù)減少。經(jīng)常性停用壓縮機，要比短暫停止卻頻繁運轉(zhuǎn)的壓縮機，節(jié)能效果高得多。
在前文中已經(jīng)描述了采用本發(fā)明裝置的冰箱的主要特點，對于熟悉本技術(shù)的有關(guān)人員來說，自會知道，不脫離本發(fā)明的基本要點，在設(shè)計和制造中，細節(jié)上可能會有很多的變動和修改。
特別還需預(yù)先考慮到的，通地采用了多種改進辦法，使冰箱壓縮機的能效得到提高;蒸發(fā)器的升溫大為降低;貯冷庫的運用如在前文實施例中所述的那樣，都使得該冷藏或冷凍機在商業(yè)性應(yīng)用上具有節(jié)能效果的很大優(yōu)勢。
權(quán)利要求
1.一種具有隔熱套層的冰箱設(shè)備，該冰箱靠壓縮循環(huán)而運轉(zhuǎn)，包括一壓縮機，蒸發(fā)盤管和冷凝器，其內(nèi)部以流體相互連通，用以輸送致冷劑，該蒸發(fā)器裝設(shè)在隔熱套層內(nèi)，該壓縮機和冷凝器裝設(shè)在隔熱套層外，其特征在于所述蒸發(fā)盤管裝在盛有溶液的蒸發(fā)槽中，溶液至少基本上浸沒該蒸發(fā)盤管，當(dāng)冰箱處于循環(huán)運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，該溶液可被蒸發(fā)盤管冷卻。
2.如權(quán)利要求1所述的冰箱設(shè)備，其特征在于所述蒸發(fā)槽裝設(shè)在隔熱套層內(nèi)，并裝有可控式氣流調(diào)節(jié)板，使氣體能圍繞蒸發(fā)槽流動。
3.如權(quán)利要求2所述的冰箱設(shè)備，其特征在于可通過控制緊靠冰箱隔熱套層底部設(shè)置的恒溫器，來開啟或閉合氣流調(diào)節(jié)閥。
4.如上述任何權(quán)利要求之一所述的冰箱設(shè)備，其特征在于一線圈控制閥門裝設(shè)在冷凝器和蒸發(fā)盤管之間，當(dāng)壓縮機不工作時，防止致冷劑流動。
5.一種提高冷藏或冷凍冰箱的工作效率的方法，這種冰箱靠壓縮機循環(huán)運行，該壓縮機循環(huán)系統(tǒng)具有一內(nèi)裝致冷劑的封閉式回路，該回路包括一壓縮機，蒸發(fā)盤管和冷凝器，以流體相互連通，其特征在于在一盛有溶液的槽體中插放有蒸發(fā)盤管。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于當(dāng)壓縮機不工作時，截斷流向蒸發(fā)盤管的致冷劑液流。
7.如權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于壓縮機工作在比通常冷藏和冷凍冰箱壓力較低的工作壓力下。
全文摘要
本發(fā)明的冰箱包括一壓縮機，蒸發(fā)盤管和冷凝器，用以輸送致冷劑，蒸發(fā)器裝設(shè)在隔熱套層內(nèi)，壓縮機和冷凝器裝設(shè)在隔熱套層外，蒸發(fā)盤管裝在盛有溶液的蒸發(fā)槽中，溶液基本上浸沒蒸發(fā)盤管，當(dāng)冰箱處于循環(huán)運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，該溶液被蒸發(fā)盤管冷卻。蒸發(fā)槽設(shè)在隔熱套層內(nèi)，并裝有可控式氣流調(diào)節(jié)板，使氣體圍繞蒸發(fā)槽流動。通過控制恒溫器來開啟或閉合氣流調(diào)節(jié)閥。本發(fā)明可提高壓縮機能量效率70％，通過形成“冷庫”而提高冰箱效能。
文檔編號F25D11/00GK1084957SQ9311708
公開日1994年4月6日 申請日期1993年9月1日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月1日
發(fā)明者阿倫·約翰·卡斯?fàn)?申請人:阿倫·約翰·卡斯?fàn)?br>