利用冷藏庫外界空氣輔助電加熱除霜的裝置及其運行方式的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開利用冷藏庫外界空氣輔助電加熱除霜的裝置及其運行方式，在冷庫貯藏間的上部設(shè)置保溫箱，保溫箱進口和出口設(shè)置第一電動風(fēng)閥和第二電動風(fēng)閥；在保溫箱頂部設(shè)置兩個伸出冷庫貯藏間的風(fēng)道，兩個風(fēng)道中有第三電動風(fēng)閥和第三電動風(fēng)閥；在保溫箱內(nèi)部有蒸發(fā)器；蒸發(fā)器內(nèi)有電加熱器，蒸發(fā)器底部與保溫箱底板之間有空氣循環(huán)風(fēng)道；蒸發(fā)器進口與節(jié)流裝置連接，蒸發(fā)器出口與壓縮機的吸氣口連接；冷凝器的進口與壓縮機的排氣口連接，冷凝器的出口與節(jié)流裝置連接。在電加熱除霜過程中，利用冷藏庫外界空氣和電動風(fēng)閥的開關(guān)來輔助電加熱除霜，減少電加熱除霜時間，降低整個系統(tǒng)運行能耗，保證除霜時庫內(nèi)溫度的相對穩(wěn)定。
【專利說明】利用冷藏庫外界空氣輔助電加熱除霜的裝置及其運行方式
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于低溫與冷藏領(lǐng)域，更加具體地說，涉及一種利用冷藏庫外界空氣輔助電加熱除霜的裝置及其運行方式，利用冷庫外界空氣及電動風(fēng)閥控制來輔助蒸發(fā)器實現(xiàn)電加熱除霜。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國的冷庫總?cè)萘吭谥鹉暝黾?，冷藏庫的除霜問題一直是低溫與冷藏領(lǐng)域關(guān)注的熱門話題。為了使農(nóng)副食品具有更好的保鮮效果，冷藏庫內(nèi)需提供一種“低溫高濕”的環(huán)境。循環(huán)空氣遇冷很容易在蒸發(fā)器表面上結(jié)霜，霜層隨著時間會不斷積累變厚，對蒸發(fā)器的換熱效果有嚴重影響，同時蒸發(fā)器的循環(huán)風(fēng)受到的流動阻力也不斷增大，致使空氣的循環(huán)量減少并導(dǎo)致風(fēng)機工況點發(fā)生改變，增加了風(fēng)機的運行能耗。因此，對冷庫的蒸發(fā)器表面進行及時有效的除霜，對冷藏庫系統(tǒng)的高效與節(jié)能運行具有重要意義。
[0003]電加熱式除霜方法作為冷藏庫的除霜方法之一，其特點是結(jié)構(gòu)簡單、易于安裝和控制，但其缺點是在除霜過程中耗能較大。另外在進行電加熱過程中，電加熱器的放熱量很少部分熱量用于蒸發(fā)器的除霜，大部分放熱量散到冷藏庫中去，增加了冷庫冷負荷，對冷藏庫內(nèi)的溫度波動較大。開始電加熱除霜時，將會使蒸發(fā)器周圍空氣的溫度升高，除霜結(jié)霜后制冷系統(tǒng)又要消除這部分冷負荷，造成很大的能源浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種除霜裝置及其運行方式，來輔助電加熱除霜，減少電加熱除霜的時間，降低整個系統(tǒng)的運行能耗，同時保證除霜時庫內(nèi)溫度的相對穩(wěn)定，對冷藏庫除霜研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。
[0005]在電加熱除霜過程中，利用冷藏庫外界空氣和電動風(fēng)閥的開關(guān)，能夠?qū)崿F(xiàn)利用空氣作為冷熱源給蒸發(fā)器外圍的保溫箱內(nèi)的空氣預(yù)熱與預(yù)冷，以減少在除霜過程中電加熱器向周圍空氣中的散熱、電加熱器向周圍空氣放熱所增加的冷負荷，克服蒸發(fā)器外的保溫箱在降溫過程中蒸發(fā)器二次結(jié)霜、除霜過程中冷庫溫度波動大等問題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0007]利用冷藏庫外界空氣輔助電加熱除霜的裝置，包括保溫箱、蒸發(fā)器、電加熱器、第一電動風(fēng)閥、第二電動風(fēng)閥、第三電動風(fēng)閥、第四電動風(fēng)閥、節(jié)流裝置、冷凝器、壓縮機，其中:
[0008]在冷庫貯藏間的上部空間設(shè)置保溫箱，在保溫箱的進口和出口分別設(shè)置第一電動風(fēng)閥和第二電動風(fēng)閥；在保溫箱頂部設(shè)置兩個伸出冷庫貯藏間的風(fēng)道，并分別在兩個風(fēng)道中設(shè)置第三電動風(fēng)閥和第三電動風(fēng)閥；
[0009]在保溫箱內(nèi)部的上部空間設(shè)置蒸發(fā)器，選擇將蒸發(fā)器頂部設(shè)置在保溫箱頂板；蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)有電加熱器，蒸發(fā)器的底部與保溫箱底板之間留有空氣循環(huán)風(fēng)道；
[0010]蒸發(fā)器進口與節(jié)流裝置連接，蒸發(fā)器出口與壓縮機的吸氣口連接；冷凝器的進口與壓縮機的排氣口連接，冷凝器的出口與節(jié)流裝置連接。
[0011]選擇在保溫箱、冷庫貯藏間以及外界環(huán)境中分別設(shè)置溫度傳感器，以采集溫度信號，控制第一電動風(fēng)閥、第二電動風(fēng)閥、第三電動風(fēng)閥和第四電動風(fēng)閥的工作狀態(tài)。
[0012]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，通過4個電動風(fēng)閥開關(guān)狀態(tài)的不同組合，實現(xiàn)蒸發(fā)器在電加熱除霜時利用冷庫貯藏間外界空氣進行對保溫箱內(nèi)的空氣預(yù)熱與預(yù)冷:
[0013]當(dāng)開始除霜時，壓縮機關(guān)閉停止制冷，第一電動風(fēng)閥和第二電動風(fēng)閥關(guān)閉，第三電動風(fēng)閥和第四電動開啟，通過蒸發(fā)器的風(fēng)機動作使得保溫箱內(nèi)的空氣和冷藏庫外界空氣進行熱濕交換；
[0014]當(dāng)保溫箱內(nèi)溫度與外界環(huán)境溫度相同時，關(guān)閉第三電動和第四電動風(fēng)閥，開啟電加熱器，在保溫箱內(nèi)通過導(dǎo)熱和對流方式進行循環(huán)除霜；
[0015]除霜進行到一定程度后(出現(xiàn)霜掉落情形)，關(guān)閉電加熱器，開啟第三電動和第四電動風(fēng)閥，通過蒸發(fā)器的風(fēng)機動作使得保溫內(nèi)的空氣和冷藏庫外界空氣進行熱濕交換；
[0016]當(dāng)保溫箱內(nèi)溫度與外界環(huán)境溫度相同時，關(guān)閉第三電動和第四電動風(fēng)閥，開啟壓縮機開始給保溫箱內(nèi)制冷降溫；當(dāng)保溫箱內(nèi)的溫度降到與冷庫貯藏間溫度相同時，第一電動風(fēng)閥和第二電動風(fēng)閥開啟，系統(tǒng)以常規(guī)冷庫制冷模式運行。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于在保溫箱與冷藏庫外界空氣之間添加兩個風(fēng)道，本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下有益效果:
[0018](I)通過四個電動風(fēng)閥開關(guān)狀態(tài)的不同組合，電加熱除霜前利用冷藏庫外界空氣給保溫箱內(nèi)的空氣升溫作為熱源，節(jié)省了電加熱器向周圍空氣放熱所耗的部分能量，夏季工況節(jié)能比較明顯。
[0019](2)通過四個電動風(fēng)閥開關(guān)狀態(tài)的不同組合，電加熱除霜后利用冷藏庫外界空氣給保溫箱內(nèi)的空氣降溫作為冷源，節(jié)省了制冷系統(tǒng)為消除電加熱器向周圍空氣放熱增加的冷負荷所耗的部分能量，冬季工況節(jié)能比較明顯。
[0020](3)利用電加熱循環(huán)除霜時，保溫箱內(nèi)空氣濕度增加，在冷藏庫外界空氣與保溫箱內(nèi)的空氣進行熱濕交換過程中，使得保溫箱空氣濕度減小，可以減少保溫箱在降溫過程中
蒸發(fā)器二次結(jié)霜量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的利用冷藏庫外界空氣輔助電加熱除霜的裝置在空氣預(yù)熱與預(yù)冷除霜階段的結(jié)構(gòu)原理示意圖，其中I為冷庫貯藏間、2為保溫箱、3為蒸發(fā)器、4為電加熱器、5為第一電動風(fēng)閥、6為第二電動風(fēng)閥、7為第三電動風(fēng)閥、8為第四電動風(fēng)閥、9為節(jié)流裝置、10為冷凝器、11為壓縮機。
[0022]圖2為本發(fā)明的利用冷藏庫外界空氣輔助電加熱除霜的裝置在電加熱循環(huán)除霜階段的結(jié)構(gòu)原理示意圖，其中I為冷庫貯藏間、2為保溫箱、3為蒸發(fā)器、4為電加熱器、5為第一電動風(fēng)閥、6為第二電動風(fēng)閥、7為第三電動風(fēng)閥、8為第四電動風(fēng)閥、9為節(jié)流裝置、10為冷凝器、11為壓縮機。
[0023]圖3為本發(fā)明的利用冷藏庫外界空氣輔助電加熱除霜的裝置在常規(guī)制冷模式階段的結(jié)構(gòu)原理示意圖，其中I為冷庫貯藏間、2為保溫箱、3為蒸發(fā)器、4為電加熱器、5為第一電動風(fēng)閥、6為第二電動風(fēng)閥、7為第三電動風(fēng)閥、8為第四電動風(fēng)閥、9為節(jié)流裝置、10為冷凝器、11為壓縮機。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0025]如附圖1所示，本發(fā)明的利用冷藏庫外界空氣輔助電加熱除霜的裝置結(jié)構(gòu)示意圖，I為冷庫貯藏間、2為保溫箱、3為蒸發(fā)器、4為電加熱器、5為第一電動風(fēng)閥、6為第二電動風(fēng)閥、7為第三電動風(fēng)閥、8為第四電動風(fēng)閥、9為節(jié)流裝置、10為冷凝器、11為壓縮機。
[0026]在冷庫貯藏間的上部空間設(shè)置保溫箱，在保溫箱的進口和出口分別設(shè)置第一電動風(fēng)閥和第二電動風(fēng)閥；在保溫箱頂部設(shè)置兩個伸出冷庫貯藏間的風(fēng)道，并分別在兩個風(fēng)道中設(shè)置第三電動風(fēng)閥和第三電動風(fēng)閥；
[0027]在保溫箱內(nèi)部的上部空間設(shè)置蒸發(fā)器，選擇將蒸發(fā)器頂部設(shè)置在保溫箱頂板；蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)有電加熱器，蒸發(fā)器的底部與保溫箱底板之間留有空氣循環(huán)風(fēng)道；
[0028]蒸發(fā)器進口與節(jié)流裝置連接，蒸發(fā)器出口與壓縮機的吸氣口連接；冷凝器的進口與壓縮機的排氣口連接，冷凝器的出口與節(jié)流裝置連接。
[0029]選擇在保溫箱、冷庫貯藏間以及外界環(huán)境中分別設(shè)置溫度傳感器，以采集溫度信號，控制第一電動風(fēng)閥、第二電動風(fēng)閥、第三電動風(fēng)閥和第四電動風(fēng)閥的工作狀態(tài)。
[0030]整個系統(tǒng)主要以常規(guī)制冷模式和除霜模式運行，在除霜模式下，利用冷藏庫外界空氣輔助電加熱除霜的裝置可以通過調(diào)節(jié)電動風(fēng)閥，又以空氣預(yù)熱、電加熱循環(huán)除霜、空氣預(yù)冷、保溫箱降溫四個階段依次運行，具體如附圖1一3所示:
[0031]蒸發(fā)器除霜模式
[0032](I)空氣預(yù)熱階段:開始除霜前，將第一電動風(fēng)閥5、第二電動風(fēng)閥6關(guān)閉，第三電動風(fēng)閥7、第四電動風(fēng)閥8開啟，此時將壓縮機11關(guān)閉停止制冷，通過蒸發(fā)器3的風(fēng)機動作使得保溫箱2內(nèi)的空氣和冷庫貯藏間I外界空氣進行熱濕交換。
[0033](2)電加熱循環(huán)除霜階段:當(dāng)保溫箱2內(nèi)溫度與冷庫貯藏間I外界環(huán)境溫度相同時，將第三電動風(fēng)閥7、第四電動風(fēng)閥8關(guān)閉，電加熱器4開啟，通過導(dǎo)熱和對流方式對蒸發(fā)器3進行電加熱循環(huán)除霜。
[0034](3)空氣預(yù)冷階段:當(dāng)電加熱循環(huán)除霜進行后(一般為霜掉落狀態(tài))，將第三電動風(fēng)閥7、第四電動風(fēng)閥8開啟，電加熱器4關(guān)閉，通過蒸發(fā)器3的風(fēng)機動作使得保溫箱2內(nèi)的空氣和冷庫貯藏間I外界空氣進行熱濕交換。
[0035](4)保溫箱降溫階段:當(dāng)保溫箱2內(nèi)溫度與冷庫貯藏間I外界環(huán)境溫度相同時，將第三電動風(fēng)閥7、第四電動風(fēng)閥8關(guān)閉，此時將壓縮機11開啟開始制冷，對保溫箱2內(nèi)的空氣進行降溫，當(dāng)保溫箱2內(nèi)溫度與冷庫貯藏間I溫度相同時，除霜結(jié)束。
[0036]上述整個除霜過程中，溫度變化分為兩個階段，首先讓保溫箱內(nèi)溫度逐步升溫，與冷庫貯藏間外界環(huán)境溫度相同后，再利用電加熱，使溫度上升至30— 40攝氏度；待出現(xiàn)霜掉落狀態(tài)后，讓保溫箱與冷庫貯藏間外界環(huán)境進行熱濕交換(即空冷保溫箱內(nèi)溫度)，待保溫箱內(nèi)溫度與冷庫貯藏間外界環(huán)境溫度相同，再利用壓縮機對保溫箱進行降溫。
[0037]常規(guī)制冷模式:除霜全部結(jié)束后，將第一電動風(fēng)閥5、第二電動風(fēng)閥6開啟，第三電動風(fēng)閥7、第四電動風(fēng)閥8關(guān)閉，此時壓縮機11排出的高溫高壓制冷劑蒸汽進入冷凝器10內(nèi)冷凝放熱，經(jīng)節(jié)流裝置9節(jié)流后流入蒸發(fā)器3控制冷庫貯藏間溫度，制冷劑蒸發(fā)后回流至壓縮機吸氣口。
[0038]以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.利用冷藏庫外界空氣輔助電加熱除霜的裝置，其特征在于，包括保溫箱、蒸發(fā)器、電加熱器、第一電動風(fēng)閥、第二電動風(fēng)閥、第三電動風(fēng)閥、第四電動風(fēng)閥、節(jié)流裝置、冷凝器、壓縮機，其中: 在冷庫貯藏間的上部空間設(shè)置保溫箱，在保溫箱的進口和出口分別設(shè)置第一電動風(fēng)閥和第二電動風(fēng)閥；在保溫箱頂部設(shè)置兩個伸出冷庫貯藏間的風(fēng)道，并分別在兩個風(fēng)道中設(shè)置第三電動風(fēng)閥和第三電動風(fēng)閥； 在保溫箱內(nèi)部的上部空間設(shè)置蒸發(fā)器，選擇將蒸發(fā)器頂部設(shè)置在保溫箱頂板；蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)有電加熱器，蒸發(fā)器的底部與保溫箱底板之間留有空氣循環(huán)風(fēng)道； 蒸發(fā)器進口與節(jié)流裝置連接，蒸發(fā)器出口與壓縮機的吸氣口連接；冷凝器的進口與壓縮機的排氣口連接，冷凝器的出口與節(jié)流裝置連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用冷藏庫外界空氣輔助電加熱除霜的裝置，其特征在于，選擇在保溫箱、冷庫貯藏間以及外界環(huán)境中分別設(shè)置溫度傳感器，以采集溫度信號，控制第一電動風(fēng)閥、第二電動風(fēng)閥、第三電動風(fēng)閥和第四電動風(fēng)閥的工作狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的利用冷藏庫外界空氣輔助電加熱除霜的裝置的運行方式，其特征在于，通過4個電動風(fēng)閥開關(guān)狀態(tài)的不同組合，實現(xiàn)蒸發(fā)器在電加熱除霜時利用冷庫貯藏間外界空氣進行對保溫箱內(nèi)的空氣預(yù)熱與預(yù)冷: 當(dāng)開始除霜時，壓縮機關(guān)閉停止制冷，第一電動風(fēng)閥和第二電動風(fēng)閥關(guān)閉，第三電動風(fēng)閥和第四電動開啟，通過蒸發(fā)器的風(fēng)機動作使得保溫箱內(nèi)的空氣和冷藏庫外界空氣進行熱濕交換； 當(dāng)保溫箱內(nèi)溫度與外界環(huán)境溫度相同時，關(guān)閉第三電動和第四電動風(fēng)閥，開啟電加熱器，在保溫箱內(nèi)通過導(dǎo)熱和對流方式進行循環(huán)除霜； 除霜進行到出現(xiàn)霜掉落的情形時，關(guān)閉電加熱器，開啟第三電動和第四電動風(fēng)閥，通過蒸發(fā)器的風(fēng)機動作使得保溫內(nèi)的空氣和冷藏庫外界空氣進行熱濕交換； 當(dāng)保溫箱內(nèi)溫度與外界環(huán)境溫度相同時，關(guān)閉第三電動和第四電動風(fēng)閥，開啟壓縮機開始給保溫箱內(nèi)制冷降溫；當(dāng)保溫箱內(nèi)的溫度降到與冷庫貯藏間溫度相同時，第一電動風(fēng)閥和第二電動風(fēng)閥開啟，系統(tǒng)以常規(guī)冷庫制冷模式運行。
【文檔編號】F25D21/06GK103868309SQ201410102776
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月19日
【發(fā)明者】楊昭, 陳明鋒, 陳愛強, 張娜, 趙松松 申請人:天津大學(xué)