冰箱熱水器的製作方法

2023-06-15 08:16:21 2

專利名稱：冰箱熱水器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種家用電器，具體地說，是一種能同時提供冷藏冷凍食品及加熱生活用水的兩功能家用電器。
目前公知公用的電冰箱，絕大部分是壓縮式製冷循環系統電冰箱，其製冷循環基本系統結構由壓縮機、冷凝器、乾燥過濾器、毛細管、蒸發器組成，其製冷原理是壓縮機將來自蒸發器的低溫低壓製冷劑氣體壓縮成高溫高壓氣體，經冷凝器向環境空氣介質散熱後，變為低溫高壓液體，再經乾燥過濾器濾去系統內因製造過程中有可能產生的和因長期使用機槭磨損等產生的微量雜質、汙物以及系統內可能存在的微量水份，再通過毛細管減壓節流後，進入蒸發器中迅速蒸發汽化而製冷，使蒸發器中的食物得到降溫，完成一個循環，汽化後的低溫低壓製冷劑氣體再次進入壓縮機進行壓縮，進入下一個循環，循環不斷進行，食物就得到了冷藏和冷凍。但是，這種電冰箱的冷凝器都是直接向環境空氣散發熱量的，所以它有一個很大的缺點不節能。根據能量守恆定律能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為別的形式，或者從一個物體轉移到別的物體。又根據熱力學第二定律熱量只能自發地從高溫物體向低溫物體傳遞，要想將熱量從低溫物體傳遞給高溫物體，必須外界對低溫物體做功，使低溫物體的內能增加，溫度升高。由此，筒單通俗地說，這種電冰箱的「製冷」，就是通過壓縮機消耗一定的機械功(由電力產生)，使製冷劑在系統內循環，內能不斷變化，從而將蒸發器中食物的溫度移出至冷凝器，再通過冷凝器排放到大氣中。從消耗電能，變為壓縮機的機械功，到使食物的溫度降低，變為使冷凝器的溫度升高(超出室內空氣溫度)，最後這一溫度(即熱量)轉移給了室內空氣，這一過程實際上就是一個能量的不斷轉移過程。所以，無論是何種型式和何種型號的壓縮式製冷循環電冰箱，也無論生產廠家的廣告再怎麼宣傳他的冰箱如何如何節能，只要他的冰箱的冷凝器的散熱方式是向環境空氣散熱，那麼他的冰箱實際上只不過是花了電力將食物的熱量移出來自白地扔掉(排入大氣)而已，並沒有作到真正意義上的節能。壓縮機消耗了電能後，雖然一部份能量必須用在壓縮機各轉動部件摩擦生熱、電流通過導線生熱及製冷劑流動時與管壁等的摩擦生熱等方面，但這只是其中一小部分熱量，而絕大部分熱量以及從冰箱內食物中移出的熱量畢竟是被冷凝器白白排放掉了，因而非但沒有做到真正意義上的節能，甚至還可以說是一種浪費。並且廢熱的排放還不同程度地惡化了環境，使空氣溫度升高，對人們的生活造成不良影響。
本實用新型的目的在於要克服上述缺點，提供一種能充分利用和節約能源，使電冰箱儘量少排放廢熱，實現真正意義上的節能的家電新產品。
本實用新型的目的是用下述技術方案來實現的。
因為目前公知公用的壓縮式製冷循環系統電冰箱，無論是何種型式和何種型號，它的最基本製冷循環系統的結構均是由壓縮機、冷凝器、乾燥過濾器、毛細管、蒸發器順序連通成閉合迴路，在迴路中充灌製冷劑而構成，並且其冷凝器均是直接向環境空氣排放熱量的，因而下述4個方案均適合其冷凝器直接向環境空氣排放熱量的所有型式和型號的壓縮式製冷循環系統電冰箱。
方案1在所述的電冰箱的製冷循環糸統中，於壓縮機1的高壓出口與冷凝器2的入口之間加入一個保溫水箱6，在保溫水箱6中裝有熱泵加熱器7，其熱泵加熱器7的入口端接通壓縮機1的高壓出口端，其熱泵加熱器7的出口端接通冷凝器2的入口端。本方案的工作原理由其構成可知從壓縮機1的高壓出口端出來的高溫高壓製冷劑氣體首先進入熱泵加熱器7，然後再進入冷凝器2及其它部件，在此運行區間，高溫高壓製冷劑氣體的熱量絕大部分用於加熱保溫水箱6中的冷水，從熱泵加熱器7出來的製冷劑已全部冷卻液化，再經過冷凝器2、乾燥過濾器3和毛細管4後可達到過冷溫度，再進入蒸發器5中蒸發製冷。當保溫水箱6中的水溫慢慢升高，多餘的熱量才由冷凝器2向空氣排放，保留冷凝器2沒有取消的原因有其特別之處是因為當保溫水箱6中的水溫升到最高點時，製冷劑仍可通過冷凝器2散熱，不改變原冰箱工況及運行狀態。
方案2在所述的電冰箱的製冷循環糸統中，於壓縮機1的高壓出口與冷凝器2的入口之間加入一個保溫水箱6，在保溫水箱6中有內膽8和內膽9，在內膽8內裝有熱泵加熱器7，在內膽9內裝有電加熱器10及溫控器11，其內膽8和內膽9相互連通。本方案的工作原理除內膽9外，跟方案1是一樣的，但是，在使用熱水的過程中，內膽8中被熱泵加熱器7加熱的水在由水箱下部進入的冷水的頂推作用下上升進入內膽9中由電加熱器10繼續進行加熱，由溫控器11自動控溫，在未達所需溫度時，溫控器11接通電源加熱，達到所需溫度後切斷電源停止加熱。本方案中的電加熱也可以切換為手動狀態，當需要時開通電加熱，不需要則不開通。
方案3在所述的電冰箱的製冷循環糸統中，於壓縮機1的高壓出口端接入一個能轉換出口方向的雙向電磁閥12，將一個保溫水箱6與冷凝器2並行接入系統中，其保溫水箱6中的熱泵加熱器7的入口端與冷凝器2的入口端分別接雙向電磁閥12的兩個出口端，其熱泵加熱器7的出口端與冷凝器2的出口端相互連通並且接通入系統，在保溫水箱6中還裝有電加熱器10以及溫控器11和溫控器13。本方案的工作原理是當水溫低於溫控器11的動作溫度時，溫控器11不動作，雙向電磁閥12未獲信號(電源)不動作，處於原方向，由壓縮機來的高溫高壓製冷劑氣體通過雙向電磁閥12的原方向，進入熱泵加熱器7，對水加熱，當水溫逐漸升高到溫控器11的動作溫度時，溫控器11動作，雙向電磁閥12獲電動作，從而關斷原方向，轉換到另一個方向，製冷劑氣體進入冷凝器2，此時，仍舊回到壓縮式製冷循環系統原來的運行狀態，在溫控器11動作時，同時接通電加熱器10，由電加熱器10繼續進行加熱，由溫控器13自動控溫，在未達所需溫度時，溫控器13接通電源加熱，達到所需溫度後切斷電源停止加熱。本方案中的電加熱也可以切換為手動狀態，當需要時開通電加熱，不需要則不開通。
方案4在所述的電冰箱的製冷循環糸統中，於壓縮機1的高壓出口與冷凝器2的入口之間順序串入一個保溫水箱6和一隻電磁閥14，在電磁閥14上並聯接通一根毛細管15，其保溫水箱6中的熱泵加熱器7的入口端接通壓縮機1的高壓出口端，其熱泵加熱器7的出口端接通電磁閥14的入口端，電磁閥14的出口端接通冷凝器2的入口端，在壓縮機1的回氣口與蒸發器5的排氣端之間接有一隻氣液分離器17，在氣液分離器17的入口與冷凝器2的出口之間接有一隻電磁閥16，還裝有一隻對冷凝器2的溫度進行控制的溫控器18。在本方案中，冷凝器2可散放熱量也可散放冷量，製冷時，電磁閥14開通，電磁閥16關閉，當蒸發器5內的冷量已夠，不需要繼續降溫，如果繼續降溫將影響食物的品質，而保溫水箱6中水的熱量又不夠時，電磁閥14關閉，電磁閥16開通，此時，高溫高壓製冷劑氣體在熱泵加熱器7內放出熱量，然後通過毛細管15降壓節流後進入冷凝器2散放冷量(相對於冰箱而言就是將冷凝器2當做蒸發器，將熱泵加熱器7當做冷凝器)，此時由溫控器18對冷凝器2的溫度進行檢測，以此控制壓縮機1的停車。由於本方案是將冷凝器2當蒸發器使用，所以裝了一隻氣液分離器17，以使系統特別是壓縮機1可更安全地運行。本技術方案中，對於冷凝器2要向環境空氣排放冷量，是基於幾個方面來考慮，其一，這只是在已經將食物中的熱量終合利用完了後熱水熱量不夠才部份從環境空氣中取熱量(即冷凝器2向環境空氣排放冷量)，其二採用熱泵形式來加熱，比現今電熱水器中採用的電加熱器直接加熱要節能得多，因為1kW電熱絲只能發出3670千焦耳的熱量，而熱泵加熱，消耗1kW的電能則可發出比電加熱器直接加熱要大得多的熱量，例如可發出7300-11000千焦耳以上的熱量，這是因為熱泵加熱是將食物或環境空氣中本來就存在的低位熱能通過熱泵「搬運」到熱水器中加以利用，它的能量來自於食物或環境，可見，「搬運」的時間越長，熱水器所得到的熱量與同功率的電加熱器直接加熱發出的熱量的比值就越大。那麼，既然熱泵加熱節能得多，為什麼不直接製造熱泵熱水器呢？當然也可以設計、製造熱泵熱水器，但是單獨製造熱泵熱水器結構複雜、成本高，並且熱泵熱水器單獨工作，從冰箱食物中「搬運」出來的熱量又不可能加以利用了，又只有白白扔掉，如果與電水箱結合起來生產製造則可以互補，既節能又節約材料成本，對能源的綜合利用無疑也是社會發展的方向，致於將冷凝器當做蒸發器用要向環境空氣排放冷量的問題，公知公用的電冰箱歷來都是向環境空氣毫無保留地排放熱量的也沒什麼，難道就不能排放一點冷量？其實排放一點冷量比排放熱量對環境可能要好些。
上述方案1至方案4的保溫水箱、進水出水接口及附件、安全保護裝置、水箱中的除垢鎂捧等附件，均與公知公用的貯水保溫式電熱水器的構造完全一樣，因此在附圖上均沒有畫出來，也沒有必要再在本說明書中進一步說明。
由於採取上述技術方案，與原有冰箱相比，排放的廢熱得到了極大程度的再利用，熱泵加熱又有顯著節電效果，節電的有益意義在於深一步說，在科技日愈發達的現代社會，家用電器非常普及的今天，全國乃至全世界使用電冰箱和電熱水器的數量巨大可想而知，據有關資料介紹，全世界的電能大部分來自煤和石油等不可再生的石化燃料，我們一年消耗的石化燃料得需要地球大約一百萬年的時間來再造，而每發1kWh電又要向大氣排放680克的二氧化碳，大氣中30％的二氧化碳來自火力發電。因而節約用電，我們每個地球人責無旁貸！另外，本技術方案容易實施，其產品各部件全部是現有技術的通用部件，凡是能生產冰箱、熱水器的廠家都能立即進行生產，使市場上馬上就可多上一款綜合利用能源的節能新家電。


圖1是本實用新型方案1的壓縮式製冷循環系統圖。
圖2是本實用新型方案2的壓縮式製冷循環系統圖。
圖3是本實用新型方案3的壓縮式製冷循環系統圖。
圖4是本實用新型方案4的壓縮式製冷循環系統圖。
圖5是採用本實用新型所述技術方案3對「萬寶BYD158A」型直冷雙門雙溫單毛細管制冷循環電冰箱進行改造的一個實施例1的循環系統圖。
圖6是採用本實用新型所述技術方案4對「萬寶BYD158A」型直冷雙門雙溫單毛細管制冷循環電冰箱進行改造的另一個實施例2的循環系統圖。
圖7是實施例圖5的電氣控制線路圖。
圖8是實施例圖6的電氣控制線路圖。
圖9是萬寶BYD158A型電冰箱原製冷循環系統圖。
圖10是萬寶BYD158A型電冰箱原電氣控制線路圖。
圖中1.壓縮機 2.冷凝器 3.乾燥過濾器 4.15.毛細管 5.蒸發器 6.保溫水箱 7.熱泵加熱器 8.9.保溫水箱內膽 10.電加熱器 11.13.溫控器 12.雙向電磁閥 14.16.電磁閥 17.氣液分離器 18.冷凝器溫控器 19.副蒸發器 20.副冷凝器21.門框防露管22.起動器 23.過載保護器24.冰箱溫控器25.門燈開關26.箱內燈27.電源插頭28.冰箱溫控器組件29.30.延時繼電器31.自動手動轉換開關32.33.手動開關。
以下結合附圖及實施例對方案1至方案4作進一步說明。
實施例1本實施例是將1987年「廣州市萬寶電器工業工司」生產的「萬寶BYD158A」型(雙門雙溫單毛細管壓縮式製冷循環、三星級、直冷式、158升)電冰箱按照技術方案3通過改造製成。改制方法是將一個封閉型貯水式電熱水器割開，在水箱內膽中靠底部安裝一個散熱面積約為500平方釐的羽片管加熱器(即熱泵加熱器7)，其加熱器的金屬管兩個埠引出水箱外，在水箱內膽的外壁貼裝一隻45℃常開型(即≥45℃時閉合)雙金屬片溫度繼電器(即溫控器11)，熱水器各附件全部保留，將熱水器重新密封回原後將其安裝固定在電冰箱的頂板上，在壓縮機的高壓出口端接一隻雙向電磁閥12，然後按照圖5將循環系統連通焊好，按照圖7將電路連接好。圖5中將系統各部件原來的連通順序稍作變動，是因為從熱泵加熱器7中出來的製冷劑溫度已很低，讓它首先流過門框防露管21，對門框的防露更有利。系統內製冷劑仍用R12。本實施例的工作過程是這樣的接通電源，冰箱開始工作，由於水箱中的水溫低於45℃，溫度繼電器(即溫控器11)處於斷開位置，雙向電磁閥12無電，處於原方向，製冷劑通過雙向電磁閥12的原方向流入熱泵加熱器7對水加熱，然後再流入門框防露管21和其它部件，在此期間，水溫逐漸升高，到45℃時，溫度繼電器(即溫控器11)閉合，雙向電磁閥12獲電閥芯動作處於另一方向，製冷劑改向流入冷凝器2，此時冰箱回復到原來的循環迴路。電路設有自動手動轉換開關31，手動運行時，通過手動開關32、33可分別單獨控制雙電磁閥12的換向和電加熱器10的開停。本實施例經使用，在氣溫18℃時，一晝夜能將30公斤18℃的水升至39℃，耗電只稍有增加，可見節能效果非常顯著。當電加熱器10對水進一步加熱時對電冰箱的正常運行沒有影響，加熱到75℃後由電熱水器原溫控器(即溫控器13)將電源切斷。如改變冰箱工況，或改換製冷劑牌號以及適應的壓縮機，可使溫度直接加熱到39℃以上甚至70℃，不用增加電熱器加熱就可達到目前公知公用的貯水式電熱水器一樣高的溫度。
實施例2本實施例中使用的電冰箱同實施例1一樣，仍舊是萬寶BYD158A型電冰箱，按照技術方案4改造製成，只是原冰箱冷凝器當作蒸發器用其管子內徑較小，本例換用內徑為5毫米管子的冷凝器，毛細管可參照原冰箱毛細管規格，本例用0.79毫米內徑，長為2米的紫銅管，按照圖6連接好系統，按照圖8接好電路。本實施例的工作過程是這樣的，接通電源後，電源通過延時繼電器29延時(可調為8-10分鐘左右)接通後，通過冰箱溫控器組件28的常閉觸頭使壓縮機1轉動，同時，電源通過冰箱溫控器組件28的另一常閉觸頭接通電磁閥14，使電磁閥14打開處於通路，延時繼電器30和電磁閥16由於接於冰箱溫控器組件28的常開觸頭，處於斷路，電磁閥16處於關閉狀態，此時製冷劑的路徑為壓縮機1→熱泵加熱器7→電磁閥14→冷凝器2→門框防露管21→副冷凝器20→乾燥過濾器3→毛細管4→副蒸發器19→蒸發器5→氣液分離器17→壓縮機1，在此期間，一方面蒸發器5、副蒸發器19中的食物降溫，另一方面保溫水箱6中的水升溫，當蒸發器5、副蒸發器19中的溫度降到控制點時，冰箱溫控器組件28動作，斷開壓縮機1、電磁閥14及延時繼電器29的電源，同時冰箱溫控器組件28的另一對觸點接通延時繼電器30，延時一定時間(可調為8-10分鐘左右)後通過冷凝器溫控器18的常閉觸點從另一個通路再次接通壓縮機1，同時接通電磁閥16，此時製冷劑的路徑為壓縮機1→熱泵加熱器7→毛細管15→冷凝器2→電磁閥16→氣液分離器17→壓縮機1，在此期間，保溫水箱中6的水繼續升溫，但蒸發器5、副蒸發器19內不降溫，而由冷凝器2向環境空氣排放冷量，當冷凝器2降溫到冷凝器溫控器18的控制點時，由冷凝器溫控器18切斷壓縮機電源。另外由電路原理可知，在冷凝器2向環境空氣排放冷量的循環過程中，如果冰箱溫控器組件28復位，則優先恢復蒸發器5、副蒸發器19製冷，同時立即斷開由冷凝器2排放冷量的循環模式。但仍需經延時繼電器29延時後壓縮機1才能啟動運行，以保證壓縮機1的安全。通過調整冷凝器溫控器18的控制點，就可按需要控制延長加熱水的時間，這樣就可充分發揮壓縮機1的潛能，使熱泵最大限度地製冷和制熱，達到節能目的。
權利要求1.一種冰箱熱水器，由壓縮機(1)、冷凝器(2)、乾燥過濾器(3)、毛細管(4)、蒸發器(5)等部件順序連通成閉合迴路的系統內充灌製冷劑而構成的壓縮式製冷循環系統，其特徵是在壓縮式製冷循環系統中的壓縮機(1)的高壓出口與冷凝器(2)的入口之間接有一個保溫水箱(6)，在保溫水箱(6)中裝有熱泵加熱器(7)，其熱泵加熱器(7)的入口端接通壓縮機(1)的高壓出口端，其熱泵加熱器(7)的出口端接通冷凝器(2)的入口端。
2.一種冰箱熱水器，由壓縮機(1)、冷凝器(2)、乾燥過濾器(3)、毛細管(4)、蒸發器(5)等部件順序連通成閉合迴路的系統內充灌製冷劑而構成的壓縮式製冷循環系統，其特徵是在壓縮式製冷循環系統中的壓縮機(1)的高壓出口與冷凝器(2)的入口之間接有一個保溫水箱(6)，在保溫水箱(6)中有內膽(8)和內膽(9)，在內膽(8)內裝有熱泵加熱器(7)，在內膽(9)內裝有電加熱器(10)及溫控器(11)，其內膽(8)和內膽(9)相互連通。
3.一種冰箱熱水器，由壓縮機(1)、冷凝器(2)、乾燥過濾器(3)、毛細管(4)、蒸發器(5)等部件順序連通成閉合迴路的系統內充灌製冷劑而構成的壓縮式製冷循環系統，其特徵是在壓縮式製冷循環系統中的壓縮機(1)的高壓出口端接入一個能轉換出口方向的雙向電磁閥(12)，將一個保溫水箱(6)與冷凝器(2)並行接入系統中，其保溫水箱(6)中的熱泵加熱器(7)的入口端與冷凝器(2)的入口端分別接雙向電磁閥(12)的兩個出口端，其熱泵加熱器(7)的出口端與冷凝器(2)的出口端相互連通並且接通入系統。
4.根據權利要求3所述的冰箱熱水器，其特徵是在所述的保溫水箱(6)中還裝有電加熱器(10)以及用來對水溫進行控制的溫控器(11)和溫控器(13)。
5.一種冰箱熱水器，由壓縮機(1)、冷凝器(2)、乾燥過濾器(3)、毛細管(4)、蒸發器(5)等部件順序連通成閉合迴路的系統內充灌製冷劑而構成的壓縮式製冷循環系統，其特徵是在壓縮式製冷循環系統中的壓縮機(1)的高壓出口與冷凝器(2)的入口之間順序串入一個保溫水箱(6)和一隻電磁閥(14)，在電磁閥(14)上並聯接通一根毛細管(15)，其保溫水箱(6)中的熱泵加熱器(7)的入口端接通壓縮機(1)的高壓出口端，其熱泵加熱器(7)的出口端接通電磁閥(14)的入口端，電磁閥(14)的出口端接通冷凝器(2)的入口端，在壓縮機(1)的回氣口與蒸發器(5)的排氣端之間接有一隻氣液分離器(17)，在氣液分離器(17)的入口與冷凝器(2)的出口之間接有一隻電磁閥(16)，還裝有一隻對冷凝器(2)的溫度進行控制的溫控器(18)。
專利摘要冰箱熱水器，它是一種能同時冷藏冷凍食品和提供生活熱水的家用電器，是在由壓縮機、冷凝器、毛細管、蒸發器等零部件構成的普通電冰箱的壓縮式製冷循環系統中增加保溫水箱、熱泵加熱器、電磁閥等零部件構成。普通電冰箱要向環境空氣排放廢熱，設有作到真正意義的節能，冰箱熱水器能對普通電冰箱排放的廢熱加以充分、綜合利用，節約寶貴能源，能製冷又能制熱。
文檔編號F25D23/12GK2526762SQ0222131
公開日2002年12月18日 申請日期2002年1月16日 優先權日2002年1月16日
發明者劉遠德 申請人:劉遠德