本實(shí)用新型涉及一種冰箱，特別涉及一種將斯特林制冷機(jī)壓縮節(jié)流制冷結(jié)合的多溫區(qū)冰箱。

背景技術(shù)：

隨著人們生活水平的提高，普通冰箱（溫度高于-18℃）的冷凍功能逐漸無法滿足人們對一些食品的冷凍要求，如一些海鮮需要在-40℃以下保存更好。以肉食品為例，在普通冰箱保存時(shí)，7℃冷藏不能超過2日，0℃冷藏不能超過5日，-18℃冷凍時(shí)，時(shí)間也不能超過1個(gè)月。對于需要長時(shí)間保存的食品，冷凍溫度越低，越可抑制微生物生長繁殖和酶的活性，營養(yǎng)損失比較小，保存鮮度越好。

傳統(tǒng)的家用冰箱制冷一般采用單級蒸汽壓縮式節(jié)流制冷系統(tǒng)，由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流部件和蒸發(fā)器四個(gè)基本部分組成，各個(gè)部分通過管道連接在一起組成一個(gè)封閉的系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)充以一定量的制冷劑，制冷劑在系統(tǒng)內(nèi)通過壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)四個(gè)循環(huán)過程制冷。采用蒸汽壓縮制冷的冰箱制冷速度快，制冷效果好，技術(shù)成熟，因此性能穩(wěn)定、壽命長。采用蒸汽壓縮制冷的冰箱工作時(shí)，壓縮機(jī)在溫控器的控制下間歇啟停。當(dāng)冰箱中的溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，壓縮機(jī)啟動制冷，柜內(nèi)溫度降低，直至冰箱中的溫度達(dá)到設(shè)定溫度以下的某一臨界值，壓縮機(jī)停止工作，冰箱內(nèi)溫度開始上升。當(dāng)溫度上升至另一高于設(shè)定溫度的臨界值時(shí)，壓縮機(jī)又開始啟動工作。以上過程反復(fù)循環(huán)。因此，即使冰箱處于穩(wěn)定狀態(tài)，箱體中的溫度也有周期性的波動，這對于一些像海鮮類的高級食品保存不利。而且單級蒸汽壓縮節(jié)流制冷系統(tǒng)也很難實(shí)現(xiàn)-40℃以下的制冷溫度，無法滿足對一些食品保存的溫度需求 。

斯特林制冷循環(huán)由兩個(gè)等溫過程和等容過程組成，其理論循環(huán)效率為卡諾效率。相對來說，在低溫制冷工況下采用斯特林制冷技術(shù)具有更高的制冷效率。斯特林制冷機(jī)采用氣體膨脹制冷的閉式循環(huán)，由壓縮單元與膨脹單元無閥連通而成。采用氦氣作為制冷工質(zhì)，不會對臭氧層產(chǎn)生破壞，是一種極其環(huán)保的制冷技術(shù)。自由活塞斯特林制冷機(jī)沒有復(fù)雜的管路系統(tǒng)，壓縮機(jī)和膨脹機(jī)集成在一起，具有運(yùn)動部件少、無油潤滑、不易磨損、可靠性高、壽命長、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、制冷效率高等優(yōu)點(diǎn)，而且還具有控溫精度高，滿負(fù)荷和局部負(fù)荷下都具有較高的效率，通過調(diào)節(jié)輸入電壓即可控制制冷量和制冷溫度。

熱管是一種具有極高導(dǎo)熱性能的傳熱元件，它通過在全封閉真空管內(nèi)的液體的蒸發(fā)與凝結(jié)來傳遞熱量，具有很高的導(dǎo)熱性。重力熱管只能單向?qū)?，且冷凝段必須高于蒸發(fā)段。工作時(shí)，重力熱管內(nèi)部的工作液體在蒸發(fā)段吸熱汽化成為蒸汽，蒸汽上升至冷卻段釋放熱量重新凝結(jié)成液體，再依靠重力回流到蒸發(fā)段。本實(shí)用新型所使用的熱管為兩相閉式熱虹吸管（重力熱管）。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的在于提出一種將自由活塞斯特林制冷機(jī)和壓縮節(jié)流制冷系統(tǒng)相結(jié)合的多溫區(qū)冰箱，實(shí)現(xiàn)食品對于不同保存溫度的需求，該冰箱可實(shí)現(xiàn)最低-60℃的制冷溫度，并且控溫精度高，可靠性好。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：一種多溫區(qū)冰箱，包括冰箱箱體、制冷系統(tǒng)，所述冰箱箱體由冷藏室、冷凍室和變溫室組成,所述冷藏室位于冰箱箱體上半部分，所述冷凍室和變溫室位于冰箱下半部分；所述制冷系統(tǒng)由壓縮節(jié)流制冷系統(tǒng)、自由活塞斯特林制冷機(jī)-熱管系統(tǒng)構(gòu)成，所述自由活塞斯特林制冷機(jī)-熱管系統(tǒng)包括自由活塞斯特林制冷機(jī)、冷端重力熱管、熱端重力熱管、導(dǎo)冷銅套和導(dǎo)熱銅套，所述熱端重力熱管的冷凝段管路向上排布在冰箱外殼左壁面內(nèi)側(cè)，所述冷端重力熱管蒸發(fā)段管路向下排布在變溫室內(nèi)部后壁面及左右壁面，所述冷端重力熱管的冷凝段通過導(dǎo)冷銅套與自由活塞斯特林制冷機(jī)的冷頭相連接，所述熱端重力熱管的蒸發(fā)段通過導(dǎo)熱銅套與自由活塞斯特林制冷機(jī)的熱端相連。

所述的導(dǎo)冷銅套為圓形銅套，一端開孔與自由活塞斯特林制冷機(jī)的冷頭連接，圓形銅套內(nèi)側(cè)與自由活塞斯特林制冷機(jī)的冷頭之間涂有導(dǎo)熱硅脂，圓形銅套內(nèi)設(shè)有圓環(huán)形凹槽，使傳熱工質(zhì)R170在圓環(huán)形凹槽流動充分換熱；所述圓形銅套側(cè)面開有兩個(gè)與圓環(huán)形凹槽連通的導(dǎo)冷小孔。

所述導(dǎo)熱銅套為環(huán)形銅套，環(huán)形銅套內(nèi)表面和自由活塞斯特林制冷機(jī)的熱端之間涂有導(dǎo)熱硅脂，環(huán)形銅套內(nèi)部設(shè)有環(huán)形凹槽，使傳熱工質(zhì)R600a在環(huán)形凹槽流動充分換熱；環(huán)形銅套側(cè)面開有兩個(gè)與環(huán)形凹槽連通的導(dǎo)熱小孔。

所述變溫室的制冷溫度范圍為-60-10℃，變溫室由自由活塞斯特林制冷機(jī)提供冷量；所述自由活塞斯特林制冷機(jī)是直線電機(jī)驅(qū)動的整體式自由活塞斯特林制冷機(jī)，自由活塞斯特林制冷機(jī)內(nèi)部所用工質(zhì)為氦氣，自由活塞斯特林制冷機(jī)安裝于冰箱的左側(cè)中部，自由活塞斯特林制冷機(jī)尾部固定有減震塊，并且減震塊朝向冰箱箱體背板。

所述冷端重力熱管包括第一冷端熱管和第二冷端熱管，第一冷端熱管和第二冷端熱管分別與導(dǎo)冷銅套側(cè)面的第一、二導(dǎo)冷小孔連接，所述冷端重力熱管管路向下傾斜15°角，內(nèi)部所用工質(zhì)為R170；所述熱端重力熱管包括第一熱端熱管和第二熱端熱管，第一熱端熱管和第二熱端熱管分別與導(dǎo)熱銅套側(cè)面的第一、二導(dǎo)熱小孔連接，所述熱端重力熱管管路向下傾斜10°，內(nèi)部所用工質(zhì)為R600a。

與現(xiàn)有的冰箱相比，本實(shí)用新型的有益效果在于：

（1）由于采用自由活塞斯特林制冷機(jī)，可以使冰箱的最低制冷溫度達(dá)到-60℃，并且可以通過改變驅(qū)動電壓來調(diào)節(jié)壓縮活塞行程，從而控制制冷量和制冷溫度?？筛鶕?jù)不同冷凍溫度的要求分類保存食品。

（2）由于將自由活塞斯特林與重力熱管相結(jié)合，有效解決了自由活塞斯特林導(dǎo)冷和散熱問題，并且與冰箱箱體緊密結(jié)合，增加了傳熱的高效性，安裝簡單，不占用箱體內(nèi)部容積。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型所采用的自由活塞斯特林制冷機(jī)的示意圖；

圖2是本實(shí)用新型所用自由活塞斯特林制冷機(jī)冷端導(dǎo)冷銅套示意圖；

圖3是本實(shí)用新型所用自由活塞斯特林制冷機(jī)熱端導(dǎo)熱銅套示意圖；

圖4是本實(shí)用新型采用的自由活塞斯特林制冷機(jī)、導(dǎo)冷銅套、導(dǎo)熱銅套的組合裝配示意圖；

圖5是本實(shí)用新型的自由活塞斯特林制冷機(jī)及重力熱管系統(tǒng)的組合裝配示意圖；

圖6本實(shí)用新型的壓縮節(jié)流制冷系統(tǒng)、自由活塞斯特林制冷機(jī)和重力熱管系統(tǒng)的組合裝配示意圖；

圖7是本實(shí)用新型的制冷系統(tǒng)及冰箱箱體組合正面視圖；

圖8是本實(shí)用新型的制冷系統(tǒng)及冰箱箱體組合背面視圖；

圖9是本實(shí)用新型冰箱的外型示意圖；

圖10是本實(shí)用新型的多溫區(qū)冰箱的工作原理示意圖。

具體實(shí)施方式

為更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作詳細(xì)說明：

如圖1至圖9所示，一種斯特林制冷機(jī)與壓縮節(jié)流制冷相結(jié)合的多溫區(qū)冰箱，包括冰箱箱體700、制冷系統(tǒng)。冰箱箱體700包括冰箱外殼706，顯示屏707，冰箱門708，絕熱層705。箱體內(nèi)部空間有冷藏室701，位于冰箱上半部分，冷凍室703，位于冰箱下半部分右側(cè)，變溫室702，位于冰箱下半部分左側(cè)，每個(gè)室內(nèi)均有置物板704。顯示屏707連接控制器800，既可顯示各制冷室內(nèi)的溫度，也可以控制變頻壓縮機(jī)608的運(yùn)行頻率和自由活塞斯特林制冷機(jī)100的輸入電壓，可有效控制各室內(nèi)的制冷溫度。

制冷系統(tǒng)包括壓縮節(jié)流制冷系統(tǒng)600和自由活塞斯特林制冷機(jī)-熱管系統(tǒng)500。壓縮節(jié)流制冷系統(tǒng)600包括：變頻壓縮機(jī)608，冷凝器604，干燥過濾器601，毛細(xì)管607，冷凍室集液器606，冷凍室蒸發(fā)器605，冷藏室集液器603，冷藏室蒸發(fā)器602。變頻壓縮機(jī)608位于冰箱底部，冰箱后側(cè)變頻壓縮機(jī)位置處有通風(fēng)口，便于將壓縮機(jī)產(chǎn)生的熱量排到環(huán)境中；冷凝器604位于冰箱右側(cè)，安裝于冰箱外殼706內(nèi)側(cè)，可將熱量通過外殼傳遞到環(huán)境中；干燥過濾器601位于蒸發(fā)器604末端，將蒸發(fā)器604和毛細(xì)管607連接；毛細(xì)管607另外一端連接冷凍室蒸發(fā)器605，冷凍室蒸發(fā)器605，位于冰箱下半部分的右側(cè)，用于給冷凍室703提供冷量；冷凍室蒸發(fā)器605和冷藏室蒸發(fā)器602相連，冷藏室蒸發(fā)器602排列與于冰箱上半部分，給冷藏室701提供冷量；冷藏室集液器603和冷凍室集液器606分別位于冷藏室蒸發(fā)器602和冷凍室蒸發(fā)器605入口端。

如圖4，5所示，自由活塞斯特林制冷機(jī)-熱管系統(tǒng)500由自由活塞斯特林制冷機(jī)系統(tǒng)400和熱管系統(tǒng)構(gòu)成，自由活塞斯特林制冷機(jī)系統(tǒng)400包括自由活塞斯特林制冷機(jī)100，導(dǎo)冷銅套200，導(dǎo)熱銅套300。熱管系統(tǒng)包括冷端重力熱管、熱端重力熱管，其中，冷端重力熱管由第一冷端熱管503和第二冷端熱管504組成，熱端重力熱管由第一熱端熱管501和第二熱端熱管502組成。為使其正常工作，導(dǎo)冷的第一冷端熱管503和第二冷端熱管504的管路向下傾斜15°角，導(dǎo)熱的第一熱端熱管501和第二熱端熱管502的管路向下傾斜10°角。自由活塞斯特林制冷機(jī)100安裝于冰箱中間偏左部位，可方便連接第一熱端熱管501和第二熱端熱管502以及第一冷端熱管503和第二冷端熱管504。螺栓102可將制冷機(jī)的減震塊101固定在自由活塞斯特林制冷機(jī)100尾部上。

第一熱端熱管501和第二熱端熱管502中所用工質(zhì)為R600a，排布在冰箱左側(cè)面上半部分，冰箱外殼706內(nèi)側(cè)，下端分別和導(dǎo)熱銅套300上的第一、二導(dǎo)熱小孔301，302連接，用于為自由活塞斯特林制冷機(jī)100的熱端103散熱；第一冷端熱管503和第二冷端熱管504中所用工質(zhì)為R170，折疊排布在變溫室702內(nèi)側(cè)，上端分別與導(dǎo)冷銅套上的的第一、二導(dǎo)冷小孔202、203連接，將自由活塞斯特林制冷機(jī)100的冷頭104產(chǎn)生的冷量傳遞到變溫室702內(nèi)。導(dǎo)冷銅套200和導(dǎo)熱銅套300內(nèi)部均有凹槽使工質(zhì)在其中流動相變換熱。

如圖2所示，導(dǎo)冷銅套200為圓形銅套，一端開孔與自由活塞斯特林制冷機(jī)100的冷頭104連接，圓形銅套內(nèi)側(cè)與自由活塞斯特林制冷機(jī)100的冷頭104之間涂有導(dǎo)熱硅脂，圓形銅套內(nèi)設(shè)有圓環(huán)形凹槽201，使傳熱工質(zhì)R170在圓環(huán)形凹槽201流動充分換熱；圓形銅套側(cè)面開有兩個(gè)與圓環(huán)形凹槽201連通的第一、二導(dǎo)冷小孔202、203。

如圖3所示，導(dǎo)熱銅套300為環(huán)形銅套，環(huán)形銅套內(nèi)表面和自由活塞斯特林制冷機(jī)100的熱端103之間涂有導(dǎo)熱硅脂，環(huán)形銅套內(nèi)部設(shè)有環(huán)形凹槽303，使傳熱工質(zhì)R600a在環(huán)形凹槽303流動充分換熱；環(huán)形銅套側(cè)面開有兩個(gè)與環(huán)形凹槽303連通的第一、二導(dǎo)熱小孔301、302。

如圖10所示，在壓縮節(jié)流制冷系統(tǒng)600中，工質(zhì)經(jīng)變頻壓縮機(jī)608壓縮后成為高溫高壓氣體，由壓縮機(jī)608出口流入冷凝器604，在冷凝器604中冷凝放熱后變?yōu)榈蜏馗邏阂后w，經(jīng)過毛細(xì)管607節(jié)流后變?yōu)榈蜏氐蛪阂后w，進(jìn)入冷凍室蒸發(fā)器605蒸發(fā)吸熱，然后繼續(xù)進(jìn)入冷藏室蒸發(fā)器602吸收熱量，為冷凍室703和冷藏室701提供冷量。經(jīng)過蒸發(fā)過程后工質(zhì)變?yōu)榈蜏氐蛪簹怏w，流進(jìn)入變頻壓縮機(jī)608，完成壓縮節(jié)流循環(huán)過程。自由活塞斯特林制冷機(jī)的冷端接第一冷端熱管503和第二冷端熱管504，其工質(zhì)為R170，在導(dǎo)冷銅套200內(nèi)冷凝后變?yōu)橐簯B(tài)，在重力作用下向下流動，在變溫室702內(nèi)的蒸發(fā)段蒸發(fā)吸熱變?yōu)闅鈶B(tài)，然后向上流動回到導(dǎo)冷銅套200內(nèi)，完成循環(huán)過程。自由活塞斯特林熱端接第一熱端熱管501和第二熱端熱管502，其工質(zhì)為R600a，在導(dǎo)熱銅套300內(nèi)蒸發(fā)為氣體向上流動，在冷凝段冷凝放熱后變?yōu)橐簯B(tài)，在重力作用下流回導(dǎo)熱銅套300。顯示屏707連接控制器800，既可顯示各制冷室內(nèi)的溫度，也可以控制變頻壓縮機(jī)608的運(yùn)行頻率和自由活塞斯特林制冷機(jī)100的輸入電壓，達(dá)到精確控制各室內(nèi)的制冷溫度。