[发明专利]太阳能光伏直流蓄冷冰箱系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能冰箱，特别涉及一种基于直流变频压缩机以及相变蓄冷的太阳能光伏冰箱系统，属于光伏制冷领域。

背景技术

太阳能是利用最为广泛的清洁可再生能源，太阳能制冷技术具有良好的季节匹配性，即夏季太阳辐射较强，相应的制冷需求也最大，而冬季太阳能辐射相对较弱，此时制冷需求也较小，基于这一特点，太阳能制冷技术得到了越来越多的重视和研究。

太阳能光伏制冷技术相对于太阳能吸收式、太阳能半导体制冷技术而言，具有制冷效果较好、能量利用率较高，自身损失低等优点。随着光伏电池产业的蓬勃发展以及光电转换效率的不断提高，太阳能光伏制冷技术显示出了强劲的发展势头。

将直流变频技术和高效相变潜热蓄冷技术应用于太阳能光伏冰箱系统，能够更大程度的延长冰箱的使用寿命、提高能源利用效率。现今的研究大多集中在太阳能光伏电池驱动的交流变频冰箱或者常规的家用冰箱上，目前市场上还没有太阳能光伏直流蓄冷冰箱的产品出现，国内外相关的研究也不多见。南京大学的方贵银等人发明了一种太阳能光伏蓄能冰箱系统，并于2009年申请了中国专利，专利公开号为CN 101441014A。此发明设计的系统主要由太阳能光伏发电系统和电冰箱制冷循环系统两部分组成。太阳能光伏发电系统由太阳能供电电池方阵、防反充二极管、控制器、蓄电池组和直流-交流逆变器组成。电冰箱制冷循环系统由压缩机、冷凝器、电磁阀、节流装置、冷冻室蒸发器、冷冻室蓄冷器、冷藏室蒸发器和冷藏室蓄冷器组成。该发明设计的冰箱需要逆变装置，降低了系统的能量利用效率。ALBIFZ，Robert，Charles等人于1999年发明了一种太阳能冰箱，专利号为WO 99/63415。该系统利用一个开关控制一个或多个压缩机的电流，每个变速压缩机与独立的制冷剂循环回路相连。Chengjun Julian Chen发明了一种太阳能光伏冰箱系统，并申请了美国专利，专利号为US 7,543,455B1。系统利用太阳能电池驱动直流变频压缩机运行，冰箱工作腔放置有储能容器，其中的蓄冷材料为丙三醇、酒精以及水的混合工质，冷冻室的温度保持在-10℃～-20℃，冷藏室为+2℃～+7℃，在太阳不够充足的时间，蓄冷材料蓄存的能量能够保证系统正常运行一天以上。发明者采用泵循环的方式传递蓄冷器的冷量，一方面增加了系统结构的复杂性，另一方面，泵循环需要消耗额外的电能，采用充电电池驱动，不能实现真正意义上的离电网运行。

发明内容

本发明的目的在于克服了现有太阳能光伏冰箱系统的上述缺陷，提供了一种完全不消耗外部能量的新型太阳能光伏直流蓄冷冰箱系统，该系统从结构上对冰箱系统进行了改进，将太阳能光伏电池、蓄电池、蓄冷器三者配合使用，能够有效的保证冰箱的连续运行，并且完全不消耗电网电能，对于节约电能和可再生能源的有效利用具有非常深远的研究意义。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。太阳能光伏直流蓄冷冰箱系统包括太阳能光伏发电系统和冰箱制冷系统两部分，所述的太阳能光伏发电系统包括太阳能光伏电池板、控制器和蓄电池，太阳能光伏电池板与控制器相连，控制器与蓄电池连接。

所述的冰箱制冷系统包括压缩机、冷凝器、节流装置、冷冻室蒸发器、冷冻室蓄冷器蒸发器、冷藏室蒸发器、冷藏室蓄冷器蒸发器以及热管。所述压缩机分别与控制器、冷凝器、冷藏室蒸发器和冷藏室蓄冷器蒸发器相连，冷凝器还通过节流装置分别与冷冻室蒸发器、冷冻室蓄冷器蒸发器相连接，冷冻室蒸发器和冷冻室蓄冷器蒸发器并联连接，然后又与同样并联连接的冷藏室蒸发器和冷藏室蓄冷器蒸发器串联连接；

所述热管包括用于冷冻室蓄冷器和冷冻室之间热量传输的冷冻室热管、以及用于冷藏室蓄冷器和冷藏室之间热量传输的冷藏室热管；冷冻室热管的两端分别置于冷冻室蓄冷器和冷冻室之间，冷藏室热管的两端分别置于冷藏室蓄冷器和冷藏室之间；

所述太阳能光伏发电系统中的控制器和蓄电池与冰箱一体设置，冰箱上部放置冰箱制冷系统、冷冻室以及冷藏室，冰箱下部有一箱体，用于放置控制器和蓄电池。

在冰箱的底部设置有滚动滑轮和对滚动滑轮进行固定的固定装置。

所述冷冻室热管蒸发端置于冷冻室蓄冷器中，冷凝端置于冷冻室中；所述冷藏室热管蒸发端置于冷藏室蓄冷器中，冷凝端置于冷藏室中；冷冻室热管和冷藏室热管的蒸发端和冷凝端都设置有用于强化传热效果的翅片。冷冻室热管至少有2/3的部分与冷冻室内部的空气接触，冷藏室热管至少有2/3的部分与冷冻室内部的空气接触。冷藏室热管和冷冻室热管的竖直部分分别敷设在与冷藏室和冷冻室相对应的冰箱后壁板内侧预先设置的凹槽中。