本發(fā)明涉及制冷裝置，尤其涉及一種噴淋式制冷設(shè)備及控制方法。

背景技術(shù)：

目前制冷設(shè)備的冷量傳遞過程( 熱量傳遞過程與之相反) ：蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑蒸發(fā)吸熱，所產(chǎn)生冷量通過“導(dǎo)熱”的方式使緊貼蒸發(fā)器的制冷設(shè)備內(nèi)膽溫度降低，低溫的制冷設(shè)備內(nèi)膽通過自然對流、輻射( 如果內(nèi)部有強制對流裝置的換熱方式為強制對流) 使制冷設(shè)備內(nèi)部封閉氣體降溫，低溫氣體通過自然對流( 如果內(nèi)部有強制對流裝置的換熱方式為強制對流) 與儲物進行換熱，將儲物的熱量帶走。制冷設(shè)備內(nèi)壁與儲物也通過輻射換熱的方式將儲物的熱量帶走。

上述的冷量傳遞過程存在兩個主要問題：一是制冷設(shè)備內(nèi)部是以空氣為主要換熱介質(zhì)，由于空氣的密度(1.164kg/m3，20℃ ) 和導(dǎo)熱系數(shù)(2.524×10-2W/(m·℃ )) 較低，造成傳熱系數(shù)低；二是自然對流和輻射換熱( 制冷設(shè)備內(nèi)壁面與儲物溫差范圍內(nèi)) 兩種換熱方式本身換熱系數(shù)較低，在10 ～ 100W/(m2·℃ ) 范圍內(nèi)。一方面，根據(jù)換熱量＝換熱系數(shù)×傳熱溫差×換熱面積的傳熱學(xué)基本公式，當(dāng)制冷設(shè)備儲物較多時，需要較高的換熱熱量，制冷設(shè)備一般通過降低蒸發(fā)溫度( 即增加傳熱溫差) 來實現(xiàn)，而根據(jù)熱力學(xué)卡諾定理，制冷設(shè)備蒸發(fā)溫度越低，制冷性能系數(shù)(COP) 越低，降溫速度就越慢；另一方面，目前制冷設(shè)備溫控器的感溫包置于制冷系統(tǒng)的管路上( 一般放置于蒸發(fā)器管路出口處)，通過蒸發(fā)器出口處的溫度來判斷冷藏室內(nèi)空氣溫度是否降低到設(shè)定值，當(dāng)制冷設(shè)備內(nèi)部的空氣溫度降低到設(shè)定溫度下限時壓縮機即停機，直至制冷設(shè)備內(nèi)部的空氣溫度上升到溫控器設(shè)定的溫度上限時壓縮機才重新開機工作。由于空氣溫度與儲物溫度存在較大溫差，所以當(dāng)壓縮機停機時，儲物溫度并沒有降低到設(shè)定溫度，因此儲物熱量很快把制冷設(shè)備內(nèi)部空氣加熱，溫度升高到壓縮機重新開機工作，直接導(dǎo)致壓縮機的頻繁啟停。降溫速度慢使得冰柜的節(jié)能性亟待提高，而壓縮機的啟停頻繁使得冰柜的工作可靠性下降，大大縮短壓縮機的使用壽命。

目前，利用水代替空氣作為換熱冷媒的水制冷設(shè)備，通過水與儲物的強制對流換熱，傳熱系數(shù)范圍在1000 ～ 10000W/(m2·℃ )，這在一定程度上增加了制冷設(shè)備的傳熱系數(shù)，但是水制冷設(shè)備的內(nèi)部須有大量水存在，水的液面高度決定了制冷設(shè)備容積的利用程度，同時大量水的存在也增加了制冷設(shè)備強度的要求。此外制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器放置于制冷設(shè)備內(nèi)部，占用了制冷設(shè)備的有效容積。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種噴淋式制冷設(shè)備及控制方法，旨在降低噴淋式制冷設(shè)備的壓縮機的啟停次數(shù)，實現(xiàn)速冷的功能。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是，一種噴淋式制冷設(shè)備，包括：制冷循環(huán)系統(tǒng)、液體循環(huán)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和箱體；所述制冷循環(huán)循環(huán)包括連接在一起的壓縮機、冷凝器、毛細管和蒸發(fā)器；所述液體循環(huán)系統(tǒng)包括液體泵、噴嘴和儲液罐，所述液體泵經(jīng)所述蒸發(fā)器與所述噴嘴相連接，所述噴嘴伸入所述箱體的內(nèi)腔，所述液體泵與所述儲液罐相連接，所述儲液罐連接至所述箱體的內(nèi)腔；所述箱體的內(nèi)腔中設(shè)置有至少一個可活動的隔斷，所述隔斷將所述內(nèi)腔分隔成多個子腔體。

進一步的，所述箱體上設(shè)置有多個定位卡槽，所述隔斷上設(shè)置有定位件，所述定位件卡裝在對應(yīng)的定位卡槽中。

進一步的，每個所述子腔體中分別設(shè)置有所述噴嘴。

進一步的，所述儲液罐與所述液體泵之間還依次設(shè)置有調(diào)節(jié)閥和過濾器。

進一步的，還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括溫控器、溫度傳感器、壓差傳感器和位置開關(guān)，所述溫度傳感器設(shè)于所述儲液罐和所述箱體底部的集液口之間，所述溫控器與所述溫度傳感器、所述液體泵、所述壓縮機分別相連接，所述壓差傳感器設(shè)于所述液體泵的進、出口之間，所述壓差傳感器連接至所述壓縮機，所述位置開關(guān)設(shè)于所述箱體的門體處。

進一步的，所述制冷循環(huán)系統(tǒng)還包括四通閥和切換開關(guān)，所述四通換向閥的公共入口和公共出口分別與所述壓縮機的排氣管和吸氣管連接，所述四通換向閥的另外兩通分別與所述冷凝器和所述蒸發(fā)器相連接，所述毛細管設(shè)于所述冷凝器和所述蒸發(fā)器之間；所述切換開關(guān)用于觸發(fā)控制所述四通換向閥換向。

本發(fā)明還提供一種噴淋式制冷設(shè)備的控制方法，所述噴淋式制冷設(shè)備包括：制冷循環(huán)系統(tǒng)、液體循環(huán)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和箱體；所述制冷循環(huán)循環(huán)包括連接在一起的壓縮機、冷凝器、毛細管和蒸發(fā)器；所述液體循環(huán)系統(tǒng)包括液體泵、噴嘴和儲液罐，所述液體泵經(jīng)所述蒸發(fā)器與所述噴嘴相連接，所述噴嘴伸入所述箱體的內(nèi)腔，所述液體泵與所述儲液罐相連接，所述儲液罐連接至所述箱體的內(nèi)腔；所述箱體的內(nèi)腔中設(shè)置有至少一個可活動的隔斷，所述隔斷將所述內(nèi)腔分隔成多個子腔體；控制方法為：通過所述蒸發(fā)器與所述液體循環(huán)系統(tǒng)中的噴淋液體進行換熱，所述液體循環(huán)系統(tǒng)中的噴淋液體通過所述噴嘴以噴淋方式與箱體內(nèi)腔的儲物換熱。

進一步的，所述儲液罐與所述液體泵之間還依次設(shè)置有調(diào)節(jié)閥和過濾器，所述的噴淋式制冷設(shè)備還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括溫控器、溫度傳感器、壓差傳感器和位置開關(guān)，所述溫度傳感器設(shè)于所述儲液罐和所述箱體底部的集液口之間，所述溫控器與所述溫度傳感器、所述液體泵、所述壓縮機分別相連接，所述壓差傳感器設(shè)于所述液體泵的進、出口之間，所述壓差傳感器連接至所述壓縮機，所述位置開關(guān)設(shè)于所述箱體的門體處；控制方法具體包括：

S1：噴淋式制冷設(shè)備通電后，所述位置開關(guān)判斷門體是否打開，若打開，則所述液體循環(huán)系統(tǒng)和所述制冷循環(huán)系統(tǒng)不啟動；若沒有打開，則轉(zhuǎn)入S2；

S2：所述溫控器比較所述溫度傳感器傳回的溫度與設(shè)定值，若傳回的溫度高于設(shè)定值，則啟動所述液體泵；若傳回的溫度低于設(shè)定值，同時所述液體泵的進出口之間的壓差傳感器顯示有壓差，則啟動所述制冷循環(huán)系統(tǒng)，噴淋式制冷設(shè)備進入工作狀態(tài)；

S3：當(dāng)所述溫度傳感器傳回的溫度達到設(shè)定值，所述溫控器發(fā)出停機信號，所述制冷系統(tǒng)和所述液體循環(huán)系統(tǒng)相繼被切斷，停止工作。

進一步的，控制方法還包括：若在節(jié)能柜工作過程中打開門體，所述液體循環(huán)系統(tǒng)和所述制冷循環(huán)系統(tǒng)同時被切斷，停止工作。

進一步的，所述制冷循環(huán)系統(tǒng)還包括四通閥和切換開關(guān)，所述四通換向閥的公共入口和公共出口分別與所述壓縮機的排氣管和吸氣管連接，所述四通換向閥的另外兩通分別與所述冷凝器和所述蒸發(fā)器相連接，所述毛細管設(shè)于所述冷凝器和所述蒸發(fā)器之間；所述切換開關(guān)用于觸發(fā)控制所述四通換向閥換向；控制方法還包括：通過切換開關(guān)切換四通換向閥來改變制冷劑的流向，實現(xiàn)制冷循環(huán)系統(tǒng)的蒸發(fā)器和冷凝器的功能互換，將速冷控制切換為速熱控制。

本發(fā)明提供的噴淋式制冷設(shè)備及控制方法，通過制冷循環(huán)系統(tǒng)對液體循環(huán)系統(tǒng)中的噴淋液體進行冷卻，噴淋液體將通過噴頭直接噴射到箱體內(nèi)腔盛放的儲物上，低溫的噴淋液體將直接與儲物進行熱交換，而由于液體的傳熱系數(shù)更換，儲物上的噴淋液體能夠快速與儲物進行熱交換，提高了制冷設(shè)備的性能系數(shù)，提高了能量利用效率，實現(xiàn)了速冷的功能；同時，由于降溫速度較快，也使得壓縮機的啟停次數(shù)明顯減少，延長了噴淋式制冷設(shè)備的使用壽命。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明噴淋式制冷設(shè)備實施例的原理圖一；

圖2為本發(fā)明噴淋式制冷設(shè)備實施例中箱體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明噴淋式制冷設(shè)備實施例的原理圖二。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1-圖2所示，本實施例噴淋式制冷設(shè)備，主要包括壓縮機1、冷凝器3、毛細管4、蒸發(fā)器5、液體泵6、噴嘴7、儲液罐8、調(diào)節(jié)閥9、過濾器10、溫控器11、溫度傳感器12、壓差傳感器13、位置開關(guān)14以及箱體15。其中，壓縮機1、冷凝器3、毛細管4和蒸發(fā)器5組成制冷循環(huán)系統(tǒng)；液體泵6、過濾器10、噴嘴7、儲液罐8和調(diào)節(jié)閥9組成液體循環(huán)系統(tǒng)；溫控器11、溫度傳感器12、壓差傳感器13和位置開關(guān)14組成控制系統(tǒng)。

制冷循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具體為：壓縮機1、冷凝器3、毛細管4和蒸發(fā)器5依次循環(huán)連接在一起形成供冷媒流動的制冷回路。

液體循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具體為：液體泵6輸出的噴淋液體經(jīng)蒸發(fā)器5進行制冷后輸送到噴嘴7，噴嘴7伸入箱體15的內(nèi)腔，液體泵6依次經(jīng)過濾器10、調(diào)節(jié)閥9與儲液罐8相連接，儲液罐8連接至箱體15的內(nèi)腔。其中，箱體15的內(nèi)腔底部可以形成有集液口（未圖示），儲液罐8與該排水孔連接收集箱體15中的噴淋液體；另外，蒸發(fā)器15可以采用板式換熱器或套管式換熱器等結(jié)構(gòu)，蒸發(fā)器15中具有兩條流路，其中一條流路供冷媒流動，另一條流路供噴淋液流動，液體泵6通過蒸發(fā)器5與噴嘴7連接，或者，液體泵6與噴嘴7之間直接通過管道連接，該管道貼在蒸發(fā)器5上以通過蒸發(fā)器5制冷流經(jīng)該管道中的噴淋液。

控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具體為：溫度傳感器12設(shè)于儲液罐8和箱體15底部的集液口之間，溫控器11與溫度傳感器12、液體泵6、壓縮機1分別連接，壓差傳感器13設(shè)于液體泵6的進、出口之間，壓差傳感器13還連接至壓縮機1，位置開關(guān)14設(shè)于箱體15的門體處，用于判斷箱體15上的門體（未圖示）是否打開。

箱體15中對應(yīng)設(shè)置有隔斷2，隔斷2用于將箱體15的內(nèi)腔分隔成多個子腔體150，通過調(diào)整隔斷2的位置，可以改變子腔體150的容積，從而針對不同的儲物可以存放在不同的子腔體150中，以滿足不同儲物對制冷速度的要求。例如：當(dāng)儲物需要快速冷卻時，可以將儲物放置在容積較小的子腔體150中，并調(diào)整位于該子腔體150中的噴嘴7，使得噴嘴7噴出的噴淋液體正面噴射到該儲物上；同樣的，可以根據(jù)儲物的類型調(diào)整噴嘴7的噴淋液滴大小，使之滿足儲物的冷卻要求。

下面結(jié)合附圖對本實施例噴淋式制冷設(shè)備的工作過程及控制方法進行說明，以箱體15中冷藏的儲物為飲料為例。

本實施例噴淋式制冷設(shè)備的工作狀態(tài)主要分為啟動、運行、停機和門體打開四種工況，飲料盡量以豎直角度的方式存放于箱體15的內(nèi)腔中，設(shè)定噴嘴7的噴淋液滴粒徑到中等大小，中位數(shù)的噴淋液滴的粒徑值為1-3mm，關(guān)閉門體，溫控器11設(shè)定溫度值為10℃，接通電源，本實施例噴淋式制冷設(shè)備進入啟動工況階段。

制冷循環(huán)系統(tǒng)通過蒸發(fā)器5與液體循環(huán)系統(tǒng)中的噴淋液體換熱，液體循環(huán)系統(tǒng)通過噴嘴7將制冷后的噴淋液體噴射到儲物上進行換熱；控制系統(tǒng)同時控制制冷循環(huán)系統(tǒng)和液體循環(huán)系統(tǒng)；液體循環(huán)系統(tǒng)同時控制制冷循環(huán)系統(tǒng)，制冷循環(huán)系統(tǒng)的步驟具體為：

首先根據(jù)冷門體的位置開關(guān)14判斷門體是否打開（此時已關(guān)閉）；然后溫度傳感器12傳遞給溫控器11的溫度信號為常溫（因為飲料剛剛放入），與設(shè)定溫度值有偏差，溫控器11隨即控制液體泵6電源接通，液體循環(huán)系統(tǒng)開始工作，同時接通壓縮機1電源；

但是壓縮機1電源接通后，壓縮機1是否啟動還受壓差傳感器13的控制，通過壓差傳感器13判斷液體泵6的進出口是否已成功建立壓差，若已經(jīng)成功建立壓差，則液體循環(huán)系統(tǒng)正常工作，壓縮機1啟動，制冷循環(huán)系統(tǒng)開始工作。

冷量的傳遞過程為：制冷循環(huán)系統(tǒng)的蒸發(fā)器5內(nèi)的制冷劑蒸發(fā)吸熱產(chǎn)生冷量，液體循環(huán)系統(tǒng)（以水為例，噴淋液體為純水、乙二醇、丙三醇中的一種或幾種或者酚的乙醇水溶液或者堿金屬和堿土金屬的可溶性鹽（如氯化鈉、氯化鈣）的水溶液，根據(jù)儲物的冷藏、冷凍溫度選擇適用的噴淋液體）的水由液體泵6泵送至蒸發(fā)器5處進行制冷，吸收制冷劑的冷量變?yōu)槔渌渌ㄟ^噴嘴7霧化為高速小液滴，小液滴直接噴射到飲料包裝表面，與飲料換熱，同時由于小液滴具有很高的流速，打到飲料上會使飲料震動，使冷量快速從飲料包裝傳遞到飲料內(nèi)部，同時減少飲料外圍與內(nèi)部的溫差，使飲料充分冷卻；經(jīng)過與飲料換熱后的液滴溫度升高，并匯集于箱體15底部，靠重力從集液口排入液體循環(huán)系統(tǒng)的儲液罐8，然后依次經(jīng)調(diào)節(jié)閥9、過濾器10被液體泵6泵入到蒸發(fā)器5處，進入下一輪循環(huán)。

水從箱體15的集液口進入儲液罐8時會流經(jīng)溫度傳感器12，將水的溫度信號傳遞給溫控器11。由于冷量的不斷傳遞，飲料的溫度逐漸降低，回水的溫度也逐漸降低。當(dāng)溫度達到設(shè)定的10℃時，溫控器11同時斷開液體泵6和壓縮機1的電源，液體循環(huán)系統(tǒng)和制冷循環(huán)系統(tǒng)同時停止工作，進入停機工況。由于外界熱量的不斷傳入，使內(nèi)部飲料溫度逐漸上升，當(dāng)達到溫控器11啟動的上限值，噴淋式制冷設(shè)備重新啟動。

噴淋式制冷設(shè)備在正常運行時，若中途打開門體，為防止噴嘴7噴出的液體飛出箱體15，位置開關(guān)14控制液體泵6和壓縮機1同時斷電，液體循環(huán)系統(tǒng)和制冷循環(huán)系統(tǒng)同時被切斷，噴淋式制冷設(shè)備停止工作。待門體合上后，重新啟動液體泵6和壓縮機1。

分析發(fā)現(xiàn)，冷量與儲物換熱的在最薄弱環(huán)節(jié)就在噴淋式制冷設(shè)備內(nèi)部，從而本發(fā)明將換熱系數(shù)可達到100000W/ (m2?℃)的噴淋換熱技術(shù)引入到噴淋式制冷設(shè)備制冷領(lǐng)域，同時，根據(jù)流體力學(xué)、傳熱學(xué)的基本定律提出了噴淋方式可調(diào)且噴淋液滴粒徑由箱體15內(nèi)部儲物種類確定，就制冷功能而言，本發(fā)明噴淋式制冷設(shè)備除了出售冷藏軟瓶飲料，還可以實現(xiàn)對水果或者包裝食品的速凍。

例如：

對于瓶裝飲料而言，選擇接近柱狀的噴淋液滴粒徑將液體噴淋到儲物表面，而對于玻璃、金屬瓶裝飲料選擇較大的噴淋液滴粒徑（液滴的中位數(shù)粒徑為2-5.5mm）、塑料瓶裝液體飲料其次（液滴的中位數(shù)直徑值的范圍為1-3mm）、水果則選擇較小噴淋液滴粒徑（液滴的中位數(shù)直徑值的范圍為0.5-2mm）。這是因為較大的液滴粒徑具有相對較高的動能，可以使飲料瓶及內(nèi)部液體震動，在強化儲物外部換熱的同時也對內(nèi)部換熱進行強化，進一步實現(xiàn)制冷設(shè)備的速冷/速熱功能。

而對于如水果類的儲物，因其表面易損且內(nèi)部導(dǎo)熱是整個傳熱的瓶頸環(huán)節(jié)，過分強化外部換熱對整體貢獻不大，因此只需提供均勻的低溫環(huán)境即可，所以選擇接近霧化的噴淋液滴粒徑。

箱體15內(nèi)部換熱系數(shù)的提高使得從制冷劑到儲物的換熱系數(shù)提高，傳遞相同熱量所需要的溫差就會減小，采用本發(fā)明的技術(shù)方案進行制冷，制冷循環(huán)系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度與溫控器11的感溫包溫度之間的溫差≤5℃，與儲物的目標(biāo)溫度之間溫差≤10℃，大大優(yōu)化了制冷循環(huán)系統(tǒng)的性能。

傳統(tǒng)制冷設(shè)備在大負荷下壓縮機頻繁啟停的根本原因有兩個：一是溫控器感溫包的位置；二是蒸發(fā)溫度與儲物之間有較大溫差。其中，如前所述，噴淋技術(shù)的引入減少了蒸發(fā)溫度與儲物之間的溫差，另一方面，本發(fā)明將溫度傳感器12安裝于制冷設(shè)備箱體15底部的集液口與儲液罐8之間。在128L制冷設(shè)備內(nèi)部裝入80瓶500ml瓶裝水的前提下，通過實驗對比，24h內(nèi)，傳統(tǒng)制冷設(shè)備啟停100次，而本發(fā)明的速冷節(jié)能柜僅啟停了2次。

如圖3所示，除實現(xiàn)上述的速冷功能外，本實施例噴淋式制冷設(shè)備基于上述技術(shù)方案，區(qū)別在于還可以加熱箱體15中的儲物，具體的，所述制冷循環(huán)循環(huán)還包括四通換向閥2和切換開關(guān)（未圖示）；制冷循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具體為：四通換向閥2的公共入口和公共出口分別與壓縮機1的排氣管和吸氣管連接，四通換向閥2的另外兩通分別與冷凝器3和蒸發(fā)器5相連接，毛細管4設(shè)于冷凝器3和蒸發(fā)器5之間；切換開關(guān)通過控制電源與四通換向閥2相連接。

具體而言，需要由制冷狀態(tài)切換為制熱狀態(tài)時，扳動切換開關(guān)，控制電源給四通換向閥2一個高電平脈沖，實現(xiàn)的四通換向閥2換向，制冷劑的流動方向改變，蒸發(fā)器5和冷凝器3的功能互換，轉(zhuǎn)而實現(xiàn)速熱功能，可以使本實施例噴淋式制冷設(shè)備在冬季或者其他需要的場合作為“熱飲”加熱器，提高了能量利用效率，降低了閑置率，充分發(fā)揮了本實施例噴淋式制冷設(shè)備的使用頻率，使其成為全季節(jié)的多功能電器。

最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。