冰箱制冷系统及冰箱的制作方法

1.本实用新型涉及家用电器领域，特别涉及一种冰箱制冷系统及冰箱。


背景技术：

2.目前在传统的冰箱制冷系统中，制冷剂经过压缩机做功产生高温高压气体，通过冷凝器冷凝放热后液化成饱和中温液体，经过毛细管节流降压形成低温低压液体，然后通过并联的冷藏蒸发器吸热后，进入冷冻蒸发器吸热，制冷剂蒸发成低温气态后回到压缩机入口，完成制冷剂循环。
3.由于蒸发器运行一段时间后，冰箱开门进入的空气或食物中的水蒸气会在蒸发器表面进行结霜，蒸发器表面结霜后会大大降低换热效率，并且很难通过被动手段消除结霜的负面影响，一般在蒸发器下端安装大功率(100-200w)的电加热器，在需要化霜时关闭冰箱制冷系统打开电加热器，利用电加热器进行化霜，化霜完成后关闭加热器并继续制冷。然而，化霜加热器主要通过热辐射进行化霜，实际用到化霜的热量仅占约30％，热量利用有限。不仅增加了电加热器作为额外部件，而且电加热器运行时不仅有较大的能量损失，而且对冰箱本身造成额外的热负荷。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提出一种冰箱制冷系统及冰箱，旨在提高冰箱化霜能效，减少能量损失。
5.为实现上述目的，本实用新型提出的冰箱制冷系统，该冰箱制冷系统包括：
6.循环回路，所述循环回路内通入冷媒，所述循环回路包括依次连通的压缩机、冷凝器、第一节流装置、第一蒸发器；
7.第一切换阀，所述第一切换阀的入口与所述压缩机的出口相连，所述第一切换阀具有第一出口和第二出口，所述第一出口与所述冷凝器相连；
8.涡流管，所述涡流管的入口与所述第二出口相连，所述涡流管具有热端和冷端，所述热端的出口与所述第一蒸发器的入口相连，所述冷端的出口与所述压缩机的入口相连。
9.在一实施例中，所述循环回路还包括第二切换阀、第二蒸发器和第二节流装置，所述第二切换阀的入口与所述冷凝器的出口相连；
10.所述第二切换阀具有第三出口和第四出口，所述第三出口与所述第一节流装置的入口相连，所述第四出口与所述第二节流装置的入口相连，所述第二节流装置的出口与所述第二蒸发器的入口相连，所述第二蒸发器的出口与所述第一蒸发器的入口相连。
11.在一实施例中，所述第一蒸发器的入口与所述第二蒸发器的出口之间设有单向阀，所述单向阀的导通方向由所述第二蒸发器朝向所述第一蒸发器。
12.在一实施例中，所述热端的出口处设有调节阀，所述调节阀用于连通或断开所述热端与所述第一蒸发器。
13.在一实施例中，所述第二切换阀的入口与所述冷凝器的出口之间设有干燥过滤
器。
14.在一实施例中，所述第一蒸发器为冷冻蒸发器，所述第二蒸发器为冷藏蒸发器。
15.在一实施例中，所述第一节流装置和所述第二节流装置均为毛细管。
16.在一实施例中，所述第一切换阀和所述第二切换阀均为三通阀。
17.在一实施例中，所述冰箱制冷系统还包括驱动装置，所述第一切换阀由驱动装置驱动使所述第一出口与所述冷凝器连通，或使所述第二出口与所述涡流管连通。
18.本实用新型还提出一种冰箱，该冰箱包括冰箱制冷系统，其中该冰箱制冷系统包括：
19.循环回路，所述循环回路内通入冷媒，所述循环回路包括依次连通的压缩机、冷凝器、第一节流装置、第一蒸发器；
20.第一切换阀，所述第一切换阀的入口与所述压缩机的出口相连，所述第一切换阀具有第一出口和第二出口，所述第一出口与所述冷凝器相连；
21.涡流管，所述涡流管的入口与所述第二出口相连，所述涡流管具有热端和冷端，所述热端的出口与所述第一蒸发器的入口相连，所述冷端的出口与所述压缩机的入口相连。
22.本实用新型技术方案在正常制冷模式时，第一切换阀只连通冷凝器，涡流管进口关闭。制冷剂依次经过冷凝器、干燥过滤器，然后经过第二切换阀后，直接导入并联的第一节流装置和第二节流装置进行节流，其中经过第二节流装置节流后的先经过与其串联的冷藏蒸发器后，与经过第一节流装置的气流一起进过单向阀后进入冷冻换热器后重新回到压缩机的入口，继续循环。在需要化霜时，冰箱制冷系统发送命令给第一切换阀，关闭进入冷凝器的循环回路，连通涡流管的进气口，因此受压缩机做功的高温高压气体沿切线方向进入涡流管后，高速旋转形成涡旋，沿涡流管壁的气体与管壁发生摩擦而升温，一部分气流从涡流管热端出去形成热气流，另一部分沿着中心线返回，形成回流，与热端外部的气流方向流动，并发生热交换形成冷气流，冷气流与经过冷冻蒸发器换热后的气流汇合一起进入压缩机的入口。如此提高冰箱化霜能效，减少能量损失。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
24.图1为本实用新型冰箱制冷系统一实施例的结构示意图。
25.附图标号说明：
26.[0027][0028]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0029]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0030]
需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0031]
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0032]
目前在传统的冰箱制冷系统中，制冷剂经过压缩机100做功产生高温高压气体，通过冷凝器200冷凝放热后液化成饱和中温液体，经过毛细管节流降压形成低温低压液体，然后通过并联的冷藏蒸发器吸热后，进入冷冻蒸发器吸热，制冷剂蒸发成低温气态后回到压缩机100入口，完成制冷剂循环。
[0033]
由于蒸发器运行一段时间后，冰箱开门进入的空气或食物中的水蒸气会在蒸发器表面进行结霜，蒸发器表面结霜后会大大降低换热效率，并且很难通过被动手段消除结霜的负面影响，一般在蒸发器下端安装大功率(100-200w)的电加热器，在需要化霜时关闭冰箱制冷系统打开电加热器，利用电加热器进行化霜，化霜完成后关闭加热器并继续制冷。然而，化霜加热器主要通过热辐射进行化霜，实际用到化霜的热量仅占约30％，热量利用有限。不仅增加了电加热器作为额外部件，而且电加热器运行时不仅有较大的能量损失，而且会对冰箱本身造成额外的热负荷。
[0034]
本实用新型的冰箱制冷系统，通过第一切换阀610切换使高温高压液态的制冷剂通过循环回路中和通入涡流管500进行化霜循环，从而能够对冰箱快速制冷，也可以对冰箱内的蒸发器进行化霜，同时降低了冰箱化霜能耗延长了冰箱的使用寿命。用户能够在冰箱的正常制冷模式和化霜模式间自由切换，操作方便、快捷。而且，根据本实用新型的冰箱制冷系统结构更为简单，不仅便于制造而且制造成本低。
[0035]
本实用新型提出的冰箱制冷系统包括循环回路、第一切换阀610和涡流管500，所述循环回路内通入冷媒，所述循环回路包括依次连通的压缩机100、冷凝器200、第一节流装置310、第一蒸发器410；所述第一切换阀610的入口与所述压缩机100的出口相连，所述第一切换阀610具有第一出口611和第二出口612，所述第一出口611与所述冷凝器200相连；所述涡流管500的入口与所述第二出口612相连，所述涡流管500具有热端510和冷端520，所述热端510的出口与所述第一蒸发器410的入口相连，所述冷端520的出口与所述压缩机100的入口相连。
[0036]
需要说明的是，涡流管500是一种结构简单，无运动部件，易于控制的能量分离装置，不需要耗费额外电能或机械能就能将高压其他分离成冷热两股气流，冷热分离效果与冷流比和进气压强有较大的关系。一般压强越大，冷热分离效果越好。当气流流入涡流管500时，在涡流管500内会形成旋转流动的流体群。内层气流穿过外层气流的风洞中心，而且由于两层气体之间的黏滞性的关系导致内层气体比外层气流的速度慢也就是说，内层气流的速度在通过外层气流中心时被削弱了。漩涡中心的气流则流向冷空气出口，通过吹气入口时会膨胀然后冷却。因此，漩涡外层空气的增温是由于加速外层气流的黏滞性做功，而中心部分空气流往相反方向，则因扩散而降温。而且还因为能量与速度的平方成正比，冷气流的减速是通过热传导来丧失其能量的。这样一来能量就以热量传导的方式由内层气流向外层气流传递，也就是产生了内层冷气流。当压缩空气进入涡流管500后，会以接近音速的速度高速旋转并流向涡流管500的热气出口端。部分热气流从涡流管500热端510流出，剩余气体掉头流向涡流管500的另一端，并以冷气形式流向涡流管500冷端520。同时涡流管500可以通过调节热气出口端的调节阀530，可调节冷、热两端的出气流量比例及温度，可根据不同的需求自行调节。
[0037]
具体来说，正常制冷模式时，第一切换阀610只连通冷凝器200的入口，涡流管500进口关闭。低温低压的制冷剂气体被压缩机100吸入后加压变成高温高压的制冷剂气体流出，后经过冷凝器200放热后液化成饱和中温液体，经过第一节流装置310节流降压形成低温低压液体，然后经过第一蒸发器410吸热，制冷剂蒸发成低温气态后回到压缩机100入口，完成制冷剂循环。
[0038]
在需要化霜时，冰箱制冷系统发送命令给第一切换阀610，关闭进入冷凝器200的循环回路，连通涡流管500的进气口，因此受压缩机100做功的高温高压气体沿切线方向进入涡流管500后，高速旋转形成涡旋，沿涡流管500壁的气体与管壁发生摩擦而升温，一部分气流从涡流管500的热端510出去形成热气流，另一部分沿着中心线返回，形成回流，并且与热端510外部的气流方向流动，并发生热交换形成冷气流，冷气流与经过第一换热器换热后的气流汇合一起进入压缩机100的入口。因此，化霜模式下，通过涡流管500大幅提升了热端510排气温度，热端510排气直接导入需要化霜的第一蒸发器410。由于加大了热气流与蒸发器壁面内的温差，热气流所带的热量通过管壁直接热传导至霜层内部，不仅大大提高化霜速度，也减少了一般利用电加热器化霜的热量损耗(热辐射为主)，可以提高化霜能效。
[0039]
在一实施例中，所述循环回路还包括第二切换阀620、第二蒸发器420和第二节流装置320，所述第二切换阀620的入口与所述冷凝器200的出口相连；所述第二切换阀620具有第三出口621和第四出口622，所述第三出口621与所述第一节流装置310的入口相连，所述第四出口622与所述第二节流装置320的入口相连，所述第二节流装置320的出口与所述
第二蒸发器420的入口相连，所述第二蒸发器420的出口与所述第一蒸发器410的入口相连。
[0040]
可以理解的是，正常制冷模式时，第一切换阀610只连通冷凝器200，涡流管500进口关闭。制冷剂依次经过冷凝器200，然后经过第二切换阀620后，直接导入并联的第一节流装置310和第二节流装置320进行节流，其中经过第二节流装置320节流后的先经过与其串联的第二蒸发器420后，与经过第一节流装置310的气流进入第一蒸发器410后重新回到压缩机100的入口，继续循环。
[0041]
在需要化霜时，冰箱制冷系统发送命令给第一切换阀610，关闭进入冷凝器200的循环回路，连通涡流管500的进气口，因此受压缩机100做功的高温高压气体沿切线方向进入涡流管500后，高速旋转形成涡旋，沿涡流管500壁的气体与管壁发生摩擦而升温，一部分气流从涡流管500热端510出去形成热气流，另一部分沿着中心线返回，形成回流，与热端510外部的气流方向流动，并发生热交换形成冷气流，冷气流与经过第一换热器换热后的气流汇合一起进入压缩机100的入口。较高温度的热气流流入第一蒸发器410的入口，通过热气流与第一蒸发器410壁面内的温差，热气流所带的热量通过管壁直接热传导至霜层内部。如此设置，减少了电加热器的额外设置，而且涡流管500与电加热器相比，涡流管500结构简单，无运动部件，易于控制的能量分离装置，不需要耗费额外电能或机械能就能将高压其他分离成冷热两股气流，并利用热气流对第一蒸发器410进行化霜，提高能效。
[0042]
为防止化霜模式下，热气流反向进入不需要化霜且需维持低温的第二蒸发器420，在一实施例中，所述第一蒸发器410的入口与所述第二蒸发器420的出口之间设有单向阀700，所述单向阀700的导通方向由所述第二蒸发器420朝向所述第一蒸发器410。可以理解的是，通过单向阀700的增加，有效防止热气流逆流至第二蒸发器420，若热气流逆流至需要维持低温的第二蒸发器420，第二蒸发器420受到热气流的加温，降低第二蒸发器420的换热工作效率。
[0043]
在一实施例中，所述热端510的出口处设有调节阀530，所述调节阀530用于连通或断开所述热端510与所述第一蒸发器410。可以通过调节涡流管500热端510出口的调节阀530调节冷气流和热气流的比例以及分离出来的极限温度。在本实用新型中，可以通过调节阀530调节开大使得至热端510的气流增加到最高温度且保证一定的热气流流量。一般的，取决于压力，可将热端510出气温度比进气提高30至50℃。因此，基于上述目前冰箱蒸发器化霜的问题，将涡流管500接入封闭的冰箱制冷系统，并且调节合适的冷流比使热气流的温度和流量都处在最优的范围进行主动化霜，避免了需要配置单独且额外耗电的电加热器。化霜模式下，通过涡流管500大幅提升了热端510排气温度，热端510排气直接导入需要化霜的蒸发器。由于加大了热气流与第一蒸发器410壁面内的温差，热气流所带的热量通过管壁直接热传导至霜层内部，不仅大大提高化霜速度，也减少了一般利用电加热器化霜的热量损耗(热辐射为主)，可以提高化霜能效。
[0044]
为了过滤制冷剂流动过程中携带的有形尘屑和吸附制冷系统残留的水分，使冰箱制冷系统不发生“脏堵”和“冰堵”故障，在一实施例中，所述第二切换阀620的入口与所述冷凝器200的出口之间设有干燥过滤器800。可以理解的是，干燥过滤器800是一种具有对制冷剂进行吸附水分和过滤双重作用的装置，其不仅可以清除冰箱制冷系统中的残留水分，从而防止冰堵，并且可以减小水分对冰箱制冷系统的腐蚀作用，而且可以滤除冰箱制冷系统中的杂质，例如金属屑、各种氧化物和灰尘等，从而可以避免冷凝器200与第二切换阀620之
间的流路脏堵。
[0045]
结合上述实施例中，在一实施例中，所述第一蒸发器410为冷冻蒸发器，所述第二蒸发器420为冷藏蒸发器。正常制冷模式时，第一切换阀610只连通冷凝器200，涡流管500进口关闭。制冷剂依次经过冷凝器200、干燥过滤器800，然后经过第二切换阀620后，直接导入并联的第一节流装置310和第二节流装置320进行节流，其中经过第二节流装置320节流后的先经过与其串联的冷藏蒸发器后，与经过第一节流装置310的气流一起进过单向阀700后进入冷冻换热器后重新回到压缩机100的入口，继续循环。
[0046]
在需要化霜时，冰箱制冷系统发送命令给第一切换阀610，关闭进入冷凝器200的循环回路，连通涡流管500的进气口，因此受压缩机100做功的高温高压气体沿切线方向进入涡流管500后，高速旋转形成涡旋，沿涡流管500壁的气体与管壁发生摩擦而升温，一部分气流从涡流管500热端510出去形成热气流，另一部分沿着中心线返回，形成回流，与热端510外部的气流方向流动，并发生热交换形成冷气流，冷气流与经过冷冻蒸发器换热后的气流汇合一起进入压缩机100的入口。
[0047]
在一实施例中，所述第一节流装置310和所述第二节流装置320均为毛细管。由于毛细管具有成本低、规格广泛而全面，所以通过将第一节流装置310和第二节流装置320均设为毛细管，从而可以降低冰箱制冷系统的制造成本。
[0048]
在一实施例中，所述第一切换阀610和所述第二切换阀620均为三通阀。由于三通阀规格广泛而全面，所以通过将第一切换阀610和第二切换阀620均设为三通阀，可以灵活切换冰箱制冷系统的制冷模式和化霜模式。
[0049]
在一实施例中，所述冰箱制冷系统还包括驱动装置，所述第一切换阀610由驱动装置驱动使所述第一出口611与所述冷凝器200连通，或使所述第二出口612与所述涡流管500连通。驱动装置可以是步进电机或者二位三通电磁阀中的一种，能够便于控制第一切换阀610的第一出口611和第二出口612的打开或关闭，在制冷模式和化霜模式之间进行循环。
[0050]
本实用新型还提出一种冰箱，该冰箱包括壳体和冰箱制冷系统，该冰箱制冷系统的具体结构参照上述实施例，由于本冰箱制冷系统采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
[0051]
以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。