[发明专利]耦合多温区制冷系统

说明书

本发明公开了一种耦合多温区制冷系统，由劳伦兹循环制冷系统和自由活塞式斯特林制冷系统组成，包括冷冻蒸发器、冷藏蒸发器、电子膨胀阀、低温段回热器、高温段回热器、冷凝器、压缩机、自由活塞式斯特林制冷机、热端换热器以及冷端换热器；通过将劳伦兹循环制冷系统与斯特林制冷系统相耦合，可同时实现多温区制冷；充分利用劳伦兹循环制冷系统中非共沸混合工质的相变温度滑移特性，有效减少各制冷温区的换热温差，还可以为自由活塞式斯特林制冷机热端散热提供冷量，从而降低其热端工作温度，实现低负荷低频运行，有效降低了输入功率，减少了震动和工作噪音。

技术领域

本发明涉及一种冰箱制冷系统，尤其涉及一种耦合多温区制冷系统。

背景技术

随着人们生活水平以及消费理念的提高，普通冰箱已经无法同时满足人们对丰富多彩的食品的不同冷冻储存要求。普通冰箱可以同时满足瓜果蔬菜的4℃冷藏需求以及肉类食品的–18℃普通冷冻需求，但是对于一些海鲜需要在–40℃以下深冷冻保存的需求却无法满足。并且，食物在不同储藏温度下的保鲜周期也有所不同，比如：金枪鱼在–18℃的温度下仅能保存3个月，但是在–55℃及以下温度则可以保存2年之久。

传统的家用冰箱制冷系统一般采用单级蒸汽压缩式制冷循环，并且通常仅在冷冻室中设置1个蒸发器，其冷量通过不同风道分别送至冷藏室和冷冻室。因此，存在冷藏区换热温差大、工作效率低、能耗高等问题，同时也难以实现–40℃以下的制冷温度，无法满足深海类海鲜产品的储藏保鲜需求。

自由活塞式斯特林制冷机采用氦气作为工质，可以提供–60℃以下的制冷温度，并且具有运动部件少、寿命长、结构紧凑、重量轻和制冷效率高等优点，在不同负荷条件下工作都具有较高的制冷效率。随着自由活塞式斯特林制冷机技术的逐渐成熟，其成本逐年下降，斯特林制冷机开始走进民用冰箱市场，有望解决海鲜产品的低温深冷冻需求。但是自由活塞式斯特林制冷机的工作热端存在着较高的散热需求；同时，斯特林制冷机因其较高的80HZ工作频率而产生较大的噪声，这无疑对减震和噪音抑制技术提出了更高的要求。以上都限制了斯特林制冷机在冰箱中的大规模推广应用。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种耦合多温区制冷系统，实现多温区制冷，具有能效高、噪音低、控温精度高的优点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

耦合多温区制冷系统，包括劳伦兹循环制冷系统和自由活塞式斯特林制冷系统；

所述劳伦兹循环制冷系统包括冷冻蒸发器、电子膨胀阀、低温段回热器、高温段回热器、冷凝器、压缩机以及冷藏蒸发器；所述自由活塞式斯特林制冷系统包括自由活塞式斯特林制冷机，以及分别安装在自由活塞式斯特林制冷机热端和冷头处的热端换热器和冷端换热器；

所述低温段回热器的低温侧出口经冷藏蒸发器与热端换热器的入口相连，热端换热器的出口与高温段回热器的低温侧入口相连接，所述高温段回热器的低温侧出口依次经压缩机和冷凝器与高温段回热器的高温侧入口相连接，高温段回热器的高温侧出口与低温段回热器的高温侧入口相连接，低温段回热器的高温侧出口经电子膨胀阀和冷冻蒸发器与低温段回热器的低温侧入口相连接。

耦合多温区制冷系统，包括劳伦兹循环制冷系统和自由活塞式斯特林制冷系统；

所述劳伦兹循环制冷系统包括冷冻蒸发器、电子膨胀阀、低温段回热器、高温段回热器、冷凝器、压缩机以及冷藏蒸发器；所述自由活塞式斯特林制冷系统包括自由活塞式斯特林制冷机，以及分别安装在自由活塞式斯特林制冷机热端和冷头处的热端换热器和冷端换热器；