一种具有恒温功能的冷藏装置及其恒温控制方法与流程

本发明涉及恒温冷藏的，特别是涉及一种具有恒温功能的冷藏装置及其恒温控制方法。

背景技术：

1、将冷藏装置的温度降至低温很容易实现，但是要实现冷藏装置在某一低温下维持恒温，尤其是温度波动范围很小的恒温是挺难的。然而，冷藏装置的恒温效果对于冷藏装置内保存的商品尤其是食品具有至关重要的作用。食品例如水果蔬菜、肉类等在低温下能够保鲜，但是若低温环境的温度波动较大，则其保鲜效果会大打折扣。因此，《冷库管理规范》第4.3条规定：根据商品特性，严格掌握库房温度、湿度。在正常情况下，冻结物冷藏间一昼夜温度升降幅度不得超过1℃，冷却物冷藏间不得超过0.5℃。在货物进出库过程中，冻结物冷藏间温升不得超过4℃，冷却物冷藏间不得超过3℃。《国家储备冻肉储存冷库资质条件》中也明确规定，承储中央储备肉的冷库必须达到昼夜温度波动不大于1度的要求。但现实中的冷藏装置例如冷库尤其是大型冷库实际上很难达到前述标准。目前市场上主流的冷藏设备的温度波动范围通常在正负2℃以上。

2、根据统计，冷库储存冷冻肉类食品，年干耗损失率约1.2％-8％，即使按照1％计算，一个万吨冷库一年因干耗造成的食品重量损失为100吨，按每公斤食品20元计算，每年的干耗损失费用高达200万元。而在冷库储存冷冻水产品，由于水产品脂肪含量低，干耗更大。而冷库维持恒温，温度稳定可以减少库存食品的风干损耗，降低食品因干耗及风味下降所造成的贬值，具有重要的经济意义。

3、现有的冷藏装置中的制冷系统通常包括蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀四大部件，其中的压缩机启停的间隔时间通常较短，严重影响压缩机的寿命。

4、中国公开专利cn209459265u公开了一种蓄冷式铝排蒸发器，该蒸发器使用蓄冷剂配合制冷剂进行制冷，该蓄冷剂应当为相变类材料，该铝排蒸发器虽然能够制冷和节约电能，但是恒温效果仍然不够，温度波动范围较大，且蓄冷剂成本高。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺点和不足，本发明提供了一种具有恒温功能的冷藏装置，该冷藏装置恒温效果优越，温度波动范围在正负0.3℃以内，且成本较为低廉，制冷机启停时间间隔明显增大，制冷机寿命明显延长。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种具有恒温功能的冷藏装置，包括：

4、制冷机；

5、检测器，其用于检测冷藏装置内部的温度；

6、控制器，其用于控制所述冷藏装置内部的温度；

7、所述制冷机、检测器和控制器电连接；

8、所述冷藏装置还包括：

9、恒温组件，其包括制冷管和多个恒温液储存仓；

10、所述多个恒温液储存仓仅设置在所述冷藏装置的顶部，每个恒温液储存仓的内部均具有容纳腔；

11、所述制冷管穿设每个容纳腔并与所述制冷机相连通，制冷剂在所述制冷机和制冷管内循环；

12、每个容纳腔仅有一根制冷管穿设；

13、所述容纳腔内还封装有恒温液，所述恒温液选自氯化钙水溶液、甲醇水溶液、乙醇水溶液、乙二醇水溶液和丙三醇水溶液中的一种或多种的组合；

14、所述制冷管与所述恒温液相接触。

15、本发明中，冷藏装置是指具有冷藏或冷冻效果的装置，例如冷库、商用冷柜、家用冰箱、冷藏车、冷藏集装箱等装置。该类装置通常可用于商品例如食品等的保鲜保存或运输等。

16、本发明中，封装是指密封在内部的含义，即恒温液密封在容纳腔内，不会从容纳腔内流出。制造封装有恒温液的容纳腔时，可以先在恒温液储存仓中开设合适大小的开口，再注入恒温液，之后采用密封材料如硅胶等将开口进行密封。

17、本发明中，制冷机是指能够制冷的设备，行业内的压缩机通常也是指制冷机。检测器的种类和结构没有明显的限定，只要其能够实现检测冷藏装置内部的温度即可，例如通常可以包括温度传感器等结构。检测器的数量也没有明显限定，例如可以为一个，两个，四个或者更多个。通常情况下，在冷藏装置的中间高度位置设置一个检测器。

18、现有技术中采用相变类蓄冷剂材料进行蓄冷，虽然可以在制冷机停止运行时发挥制冷作用，但是该类材料释放冷能的速率并不如制冷机，因此制冷机停止运行的初始期间，冷藏装置内部的温度仍然会有较大的上升，会导致冷藏装置内部的温度有较大的波动，无法实现良好的恒温效果。而本发明在多个恒温液储存仓中封装特定的恒温液，且制冷管穿设多个恒温液储存仓内部的容纳腔，制冷管与恒温液相接触，该恒温液在零摄氏度甚至负摄氏度下不会结冰，在制冷机运行期间，其可以从制冷管的制冷剂中吸收足够的冷量，当制冷机停止运行时，其可以迅速且均匀地释放冷量，从而使得冷藏装置的温度波动较小，实现优异的恒温效果。

19、在一些实施方式中，所述恒温液的质量浓度为30％～70％。恒温液的质量浓度不同，其冷凝点不同，能够适合不同的低温需求。

20、在一些实施方式中，所述恒温液的冷凝点为-45～-10℃。

21、在一些实施方式中，所述控制器包括时间控制器和温度控制器；所述时间控制器用于控制制冷机的停止；所述温度控制器用于接收所述检测器检测的温度信号并控制制冷器的启动。现有的冷藏设备通常通过温度控制器来控制制冷机的启动和停止，但是由于温度检测器是有滞后的，导致制冷机启动和停止的时间也滞后，相应导致冷藏装置内部的温度更高或者更低，进而导致冷藏装置内部的温度波动范围有所变大，本发明通过设置时间控制器，并将其用于控制制冷机的停止，制冷机在运行特定时间后，冷藏装置内部的温度已经下降至目标温度附近，此时及时地将制冷机停止，更利于进一步减小温度的波动，进一步改善冷藏装置的恒温效果。

22、在一些实施方式中，所述制冷管的管壁与所述恒温液储存仓的仓壁至少部分是共用的，所述制冷管位于所述容纳腔的顶部，所述恒温液填充于所述制冷管的下壁与所述恒温液储存仓的下壁之间的容纳腔的位置。

23、在一些实施方式中，所述制冷管位于所述容纳腔内部，所述制冷管的管壁与所述恒温液储存仓的仓壁不相接触，所述制冷管的外管壁通过至少两根支撑连杆连接至所述恒温液储存仓的内仓壁上。采用该设置，制冷管与恒温液接触的面积明显增大，可以进一步改善二者的热量交换程度，进而进一步改善冷藏装置的恒温效果。

24、在一些实施方式中，所述恒温液储存仓的侧壁上开设有供所述恒温液注入的开口，所述开口内封堵有硅胶盖。采用该设置可以方便地实现恒温液的注入和封装。

25、在一些实施方式中，所述恒温液储存仓外表面上设置有与所述恒温液储存仓的轴向相平行的散热片，所述散热片所在的平面与所述恒温液储存仓的侧壁所在的平面平行。优选地，所述恒温液储存仓的顶部和底部的外表面上分别设置有与所述恒温液储存仓的轴向相平行的散热片。设置散热片可以进一步改善制冷剂与空气的热交换效果，进一步改善冷藏装置的恒温效果。

26、在一些实施方式中，所述多个恒温液储存仓平行设置，所述制冷管呈回路形设置且包括u型部分和直型部分，所述直型部分依次穿设所述多个恒温液储存仓的容纳腔。采用该设置可以将恒温组件整体的长度缩短，方便其在冷藏装置中的安装，并相应减小冷藏装置的大小。

27、在一些实施方式中，每个恒温液储存仓的顶部和底部的外表面上分别设置有与所述恒温液储存仓的轴向相平行的散热片，所述冷藏装置还包括加固杆，每个散热片上均设置穿孔，所述加固杆通过所述穿孔连接多个散热片。采用加固杆可以保证多个恒温液储存仓更加牢固稳定。

28、在一些实施方式中，所述冷藏装置内部的温度的波动范围在正负0.4℃以下；优选正负0.3℃以下；更优选正负0.2℃以下。本发明的冷藏装置可以实现该恒温效果，这是现有技术中很难实现的。

29、在一些实施方式中，所述冷藏装置还包括膨胀阀，所述膨胀阀与所述制冷机通过管路连接，所述制冷剂在所述制冷机、制冷管和膨胀阀内循环。

30、本发明还提供一种控制冷藏装置内部温度恒温的方法，所述方法采用前述具有恒温功能的冷藏装置，所述方法包括以下步骤：

31、步骤s1：通过所述控制器设定冷藏装置内部的目标温度为m℃；

32、步骤s2：所述检测器持续检测所述冷藏装置内部的温度，并将检测结果n℃反馈至控制器中，所述控制器实时比较m与n的大小，当n<m+0.4时，反复执行步骤s2；当n≥m+0.4时，执行步骤s3；当n≤m-0.4时，执行步骤s4；

33、步骤s3：所述控制器控制所述制冷机启动；

34、步骤s4：所述控制器控制所述制冷机停止。

35、采用该方法，且由于使用了前述特定结构的冷藏装置，可以实现冷藏装置内部温度波动范围在正负0.4℃以内，能够实现优异的恒温效果。现有技术中的冷藏装置，即使采用该方法，即通过控制器控制制冷机启动和停止时的温度在目标温度上下0.4℃，但由于温度检测器的滞后，以及蓄冷剂材料释放冷能的速率不够，会导致冷藏装置内部的温度波动范围实际上远远超过上下0.4℃，通常为上下2℃的波动范围。

36、对于控制器还包括时间控制器的冷藏装置，本发明也相应提供一种控制冷藏装置内部温度恒温的方法，所述方法包括以下步骤：

37、步骤s1：通过所述温度控制器设定冷藏装置内部的目标温度为m℃；

38、步骤s2：所述检测器持续检测所述冷藏装置内部的温度，并将检测结果n℃反馈至温度控制器中，所述温度控制器实时比较m与n的大小，当n<m+0.4时，重复执行步骤s2；当n≥m+0.4时，执行步骤s3；

39、步骤s3：所述温度控制器控制所述制冷器启动，同时所述时间控制器开始计时；

40、步骤s4：所述时间控制器在计时至t后控制所述制冷器停止并执行步骤s2，所述t值使得所述冷藏装置内部的温度在制冷机停止后的最低温度在目标温度m℃上下0.05℃范围内。

41、上述方法通过采用温度控制器来控制制冷机的启动，时间控制器来控制制冷机的停止，可以避免温度检测器滞后导致的冷藏装置内部的实际温度已经比温度检测器的结果温度更低或者更高带来的温度波动更大，明显减小冷藏装置内部温度的波动范围，可以实现更好的恒温效果。

42、进一步地，所述方法包括以下步骤：

43、步骤s1：通过所述温度控制器设定冷藏装置内部的目标温度为m℃；

44、步骤s2：所述检测器持续检测所述冷藏装置内部的温度，并将检测结果n℃反馈至温度控制器中，所述温度控制器实时比较m与n的大小，当n<m+0.2时，重复执行步骤s2；当n≥m+0.2时，执行步骤s3；

45、步骤s3：所述温度控制器控制所述制冷器启动，同时所述时间控制器开始计时；

46、步骤s4：所述时间控制器在计时至t后控制所述制冷器停止并执行步骤s2，所述t值使得所述冷藏装置内部的温度在制冷机停止后的最低温度在目标温度m℃上下0.05℃范围内。

47、前述t的具体值与冷库的大小，制冷机的功率等实际因素有关。

48、采用该方法可以实现冷藏装置内部的温度波动范围在正负0.2℃以内，这是现有技术中几乎未实现的。

49、进一步地，所述方法包括以下步骤：

50、步骤s1：通过所述温度控制器设定冷藏装置内部的目标温度为m℃；

51、步骤s2：所述检测器持续检测所述冷藏装置内部的温度，并将检测结果n℃反馈至温度控制器中，所述温度控制器实时比较m与n的大小，当n≥m+0.2时，执行步骤s21；

52、步骤s21：所述温度控制器控制所述制冷器启动，同时所述时间控制器开始计时；

53、步骤s22：当n＝m时，所述温度控制器控制所述制冷器停止，此时所述时间控制器的计时时间为t1；

54、步骤s23：当n≥m+0.2时，所述温度控制器控制所述制冷器启动，同时所述时间控制器开始计时，当所述时间控制器在计时至ti(i为大于1的自然数，ti<t1)时，所述时间控制器控制所述制冷器停止，所述检测器持续检测所述冷藏装置内部的温度并记录计时ti之后最低的温度to(o＝i-1)；

55、步骤s24：重复步骤s5，直至to≤m±0.05，此时对应的ti则为目标加热时间tg；通过所述时间控制器设定目标降温时间为tg；

56、步骤s3：所述检测器持续检测所述冷藏装置内部的温度，并将检测结果n℃反馈至所述温度控制器中，所述温度控制器实时比较m与n的大小，当n<m+0.2时，重复执行步骤s3；当n≥m+0.2时，执行步骤s4；

57、步骤s4：所述温度控制器控制所述制冷器启动，同时所述时间控制器开始计时；

58、步骤s5：所述时间控制器在计时至tg后控制所述制冷器停止并执行步骤s3。

59、采用上述步骤s2可以测得t值，即使得所述冷藏装置内部的温度在制冷机停止后的最低温度在目标温度m℃上下0.05℃范围内的时间值。在实际使用时，首次使用冷藏装置时，采用步骤s2测得该tg值，后续再使用时实际上不再需要进行步骤s2。

60、经过实际实验，对于2m*2m*2.5m的冷库，制冷机功率为1500w时，所述tg为0.5-1.5min，优选0.75-1.25min，再优选1min。

61、与现有技术相比，本发明具有如下优势：

62、本发明在多个恒温液储存仓中封装特定的恒温液，且制冷管穿设多个恒温液储存仓内部的容纳腔，制冷管与恒温液相接触，该恒温液在零摄氏度甚至负摄氏度下不会结冰，在制冷机运行期间，其可以从制冷管的制冷剂中吸收足够的冷量，当制冷机停止运行时，其可以迅速且均匀地释放冷量，从而使得冷藏装置的温度波动较小，实现优异的恒温效果。本发明的冷藏装置可以实现内部温度在目标温度上下0.4℃的优异的恒温效果。

63、本发明的冷藏装置中的制冷机启停时间间隔明显增大，制冷机寿命明显延长，同时还能实现节约电能。

64、采用本发明的控制冷藏装置内部温度恒温的方法，可以实现冷藏装置内部温度波动范围在正负0.4℃以内，能够实现优异的恒温效果。

65、通过在冷藏装置中设置时间控制器，并采用温度控制器来控制制冷机的启动，时间控制器来控制制冷机的停止，可以进一步减小冷藏装置内部温度的波动范围，可以实现更好的恒温效果，冷藏装置内部的温度波动范围在正负0.2℃以内。