具有相变储冷功能的制冷设备和旅居车的制作方法

本实用新型涉及电器设备，特别是具有相变储冷功能的制冷设备和旅居车。

背景技术：

在现有的车辆(例如诸如房车之类的旅居车辆)中，空调系统是必要配置系统。现有的车辆空调系统通常包括两套独立运行的空调系统，即，行车空调系统和驻车空调系统。车辆在行驶过程中可以通过行车空调系统调节车辆内部温度，例如，利用引擎的散热提供行车暖风以升高车内室温，或者可通过引擎来驱动空调压缩机形成行车冷风以降低车内室温。在停车时，前述的提供行车暖风和行车冷风的行车空调系统将停止工作，而车内室温调节则通过驻车空调系统实现，即，在停车过程中，以电力驱动的驻车空调(例如在车内顶置)可提供驻车冷风以降低车内室温，另外还可以利用诸如电暖器之类的供暖设备辅助升高车内室温。

不过，车辆空调系统使用两套系统(即，所述的行车空调系统和驻车空调系统)分别在行车和停车时进行车内室温调节操作，在设备配置上有所重复，另外在车辆上安装两套系统不仅会占据较大空间，降低车辆空间利用率，而且还会增大车辆载重量。此外，车辆发电量有限，特别是对于要进行长途行驶的车辆而言，能源利用率是重要的考虑因素，而现有的使用两套系统的车辆空调系统能耗大，载重量大，能源利用率不高，无法提供充足的电能以及有效调节车辆内部空间的温度。

这个问题在车辆、特别是旅居车辆上要求更加迫切。旅居车辆保温性差，需要经常调节车内温度，用空调调节是最简单的方式，而开空调是要用电的，车内用电本来就比较紧张，有电时用不了，没电时不够用。例如，车辆行驶时由引擎带动的发电机也在发电，这时往往是发出来的电用不了、存不下，而在车辆不行驶时，发电机也就不发电，单靠电瓶供电时电又不够用，当然也就谈不上给空调供电。由此无法为应用环境(例如车辆或其它交通运输工具的内部)提供有效的温度调节。

另外，对于非移动类型的应用环境(例如建筑物)而言，一方面，空调的用电也会受到用电高峰的制约，从而导致在供电不足的情况下无法为应用环境(例如建筑物的内部)提供有效的温度调节；而另一方面，在炎热夏季，一旦室外温度过高(例如接近40℃)，则空调运转不力，制冷效率显著下降，甚至无法正常工作，从而导致在高热情况下无法为应用环境(例如建筑物的内部)提供有效的温度调节。

技术实现要素：

本实用新型的各实施例提供一种具有相变储冷功能的制冷设备和旅居车，能够更好地调节应用环境的温度。

根据本实用新型的一个方面，提供一种具有相变储冷功能的制冷设备，其包括：

通过电驱动的制冷器；

装容有可相变冷媒的冷媒箱，所述冷媒箱具有保温结构；和

供冷管路，所述供冷管路从所述制冷器的输出端延伸以循环方式回到所述制冷器的输入端，且包括：在所述冷媒箱中延伸的供冷换热管段；

取冷结构，所述取冷结构包括：在所述冷媒箱中延伸与所述供冷换热管段进行热交换的取冷换热管段；

空调系统，所述空调系统包括循环式延伸的空调管线、和连接到所述空调管线的一个或多个风机盘管，所述空调管线包括空调换热管段；

其中所述取冷换热管段是所述空调换热管段，或者所述取冷换热管段包括所述空调换热管段、或者所述取冷换热管段连接到所述空调换热管段。

优选地，在本实用新型的任意实施例中，

所述空调换热管段与所述供冷换热管段至少部分地直接连接；

或者

所述空调换热管段与所述供冷换热管段至少部分地通过导热结构相连接；

或者

所述空调换热管段与所述供冷换热管段相互分离。

优选地，在本实用新型的任意实施例中，

所述供冷换热管段的至少一部分从所述空调换热管段中共轴地穿过。

优选地，在本实用新型的任意实施例中，

所述空调换热管段的两端密封地连接到所述供冷换热管段的外壁上，并且设置有至少部分地处于所述冷媒箱之外的带开口的接头。

优选地，在本实用新型的任意实施例中，所述的具有相变储冷功能的制冷设备可进一步包括：

搅拌器，其设置在所述冷媒箱中。

优选地，在本实用新型的任意实施例中，所述的具有相变储冷功能的制冷设备可进一步包括：

冰箱；和

冰箱管路，所述冰箱管路从所述制冷器的输出端延伸以循环方式回到所述制冷器的输入端，且包括：在所述冰箱中延伸的冰箱换热管段。

优选地，在本实用新型的任意实施例中，

所述制冷器包括压缩机、冷凝器和毛细管，所述冷凝器布置在所述冷媒箱的表层的外表面或内表面上。

优选地，在本实用新型的任意实施例中，所述制冷器包括压缩机、冷凝器和毛细管，所述毛细管插入所述供冷换热管段内并且利用在所述毛细管的外壁与所述供冷换热管段的内壁之间的弹性密封体密封地固定就位，所述毛细管的插入所述供冷换热管段内的出口在所述冷媒箱之内并与所述冷媒箱的内壁相距1厘米以上。

根据本实用新型的另一方面，提供一种旅居车，其包括如前所述的具有相变储冷功能的制冷设备。

优选地，在本实用新型的任意实施例中，

所述制冷器至少部分地安置在所述旅居车的底盘上；

或者

所述冷媒箱至少部分地安置在所述旅居车的底盘上；

或者

所述制冷器和冷媒箱均至少部分地安置在所述旅居车的底盘上。

通过本实用新型的实施例中提供的具有相变储冷功能的制冷设备和旅居车，能够更好地调节应用环境的温度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中需要使用的附图进行论述。显然，结合附图进行描述的技术方案仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例及其描述得到其它的实施例，这些实施例均在本实用新型的保护范围内。

图1是根据本实用新型一个实施例的具有相变储冷功能的制冷设备的结构示意图。

图2是根据本实用新型一个实施例的具有相变储冷功能的制冷设备的供冷换热管段和空调换热管段的套置结构的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中所述的实施例，本领域普通技术人员在不需要创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都在本实用新型所保护的范围内。

本实用新型的各实施例提供一种具有相变储冷功能的制冷设备和旅居车，能够更好地调节应用环境的温度。

根据本实用新型的一个方面，提供一种具有相变储冷功能的制冷设备，其包括：

通过电驱动的制冷器；

装容有可相变冷媒的冷媒箱，所述冷媒箱具有保温结构；和

供冷管路，所述供冷管路从所述制冷器的输出端延伸以循环方式回到所述制冷器的输入端，且包括：在所述冷媒箱中延伸的供冷换热管段；

取冷结构，所述取冷结构包括：在所述冷媒箱中延伸与所述供冷换热管段进行热交换的取冷换热管段。

这样，在电力驱动下，制冷器制冷将电能转化为冷能储存在冷媒箱中，并可通过取冷结构将冷能从冷媒箱中取出使用(例如用于调节温度，即，降温)。更具体而言，制冷器可将制得的冷能经由供冷管路传递到冷媒箱中使冷媒箱中的温度降低，特别是可以使冷媒箱中装容的可相变冷媒(例如水)的温度降低、甚至发生从液态到固态的相变而结冰，由此能够储存更大量的冷能，从而可在需要用冷的时候将充足的冷能经由取冷结构供应到用冷系统(例如空调系统)。可见，所述的具有相变储冷功能的制冷设备(可简称为制冷设备)能够更好地调节应用环境的温度(例如降低气温)。

公知的是，可相变的冷媒(例如水)在未发生相变时其能量基本随其温度变化；但当其发生相变时，即使温度保持不变，也会相应地吸热或放热，对应于其相变热能量。因此，当冷媒箱中的冷媒(例如水)接收到来自制冷器传递来的冷能时，水结冰从液态相变为固态而将包括相变能量在内的大量冷能储存起来；而当需要使用冷能调节应用温度时，固态的冰需要吸收多得多的热(与冷媒未发生相变的情况相比)才能融化为液态的水，也就是说，能够储存并且提供更多的冷能用于对应用环境降温。利用冷媒相变储冷以备后用正是本实用新型的重要技术点。

应理解，冷能储存在冷媒箱中，这意味着：冷能储存在冷媒箱的整个内部空间环境中，不仅可储存在冷媒箱中的冷媒中，也至少部分地储存在冷媒箱的所有内部结构和组成部分中，特别是在冷媒的量不足的情况下。

在优选实施例中，所述制冷器的制冷原理可类似于冰箱的制冷原理。例如，所述制冷器可以包括压缩机、冷凝器、毛细管，而供冷管路的处于冷媒箱中的供冷换热管段可用作蒸发器，由此，压缩机、冷凝器、毛细管和蒸发器可共同构成制冷系统将电能转化为冷能，并通过作为蒸发器的供冷换热管段而将这种冷能传递到冷媒箱中储存。

应理解，电驱动的制冷器可从外部(例如电网或发电机)获取电能，也可从所述制冷设备的自有电池(例如蓄电池组或太阳能电池组)中获取电能，这都在本实用新型的保护范围内。

应理解，在此所述的供冷换热管段是供冷管路的一部分，在冷媒箱内延伸，并可在需要时通过供冷管路的其它部分(例如连接部分)连接到冷媒箱外。

在一些现有技术中，将低温冷媒(例如冰水混合物)直接输送到用冷环境(例如空调、特别是空调风机盘管)中使用，并在使用后循环返回冷媒箱再次降温。然而，一方面，低温冷媒中的固体(例如冰块)容易造成管路堵塞；而另一方面，如果冷媒箱中的冷媒出现大量结冰，则冷媒中虽然携带较多冷能，但由于冷媒箱出口尺寸对冰块的限制而可能无法在需要时顺利被输送到用冷环境中使用(而在相反的情况下，如果冷媒箱中没有或很少有结冰，则冷媒中携带的冷能偏少，因而在需要大量用冷时仍无法将冷能输送到用冷环境中满足使用)。

与此相比，本专利所述的具有相变储冷功能的制冷设备中，通过取冷结构的取冷换热管段将冷能从冷媒箱中取出并输送到用冷环境中使用(例如为空调应用)，所输送的是冷能，而不是冷媒流体，因而即使冷媒出现结冰也不影响将冷能从冷媒箱取出使用(不会由于冷媒出现结冰堵塞冷媒箱出口或用于输送冷能到用冷环境的管路而影响用冷)；在极端情况下，即使冷媒的流动性为零，仍能从冷媒箱中取出冷能使用。在另一情况下，如果冷媒耗尽(即，冷媒箱中的冷媒量很少或不存在)，供冷换热管段仍然可将冷能传递到冷媒箱的内空间中使冷媒箱内空间降温以储存冷能，而取冷换热管段也仍然可从冷媒箱中取出冷能使用；在一个优选实施例中，通过供冷换热管段和取冷换热管段的适合的布置，取冷换热管段可按照其它方式直接或间接地与供冷换热管段进行热交换以取得冷能，而不必通过冷媒进行间接热交换，即，可在没有冷媒的情况下在冷媒箱中进行供冷和取冷操作，因而系统适应性更强，对此将在下文中的实施例中更详细描述。

此外，冷媒箱具有相对封闭的内空间，因而可用作清水箱，其中用作冷媒的清洁水可保持无污染状态，并可在需要时使用，例如饮用或洗浴等。

优选地，在本实用新型的任意实施例中，所述的具有相变储冷功能的制冷设备可进一步包括：

空调系统，所述空调系统包括循环式延伸的空调管线、和连接到所述空调管线的一个或多个风机盘管，所述空调管线包括空调换热管段；

所述取冷换热管段是所述空调换热管段，或者所述取冷换热管段包括所述空调换热管段、或者所述取冷换热管段连接到所述空调换热管段。

这样，将储存在冷媒箱中的冷能取出传输到空调系统调节应用环境的温度(例如降低气温)。

应理解，所述的“所述取冷换热管段包括所述空调管线的空调换热管段”中，可以是指“空调换热管段即为取冷换热管段”，也可以是指“空调换热管段是取冷换热管段的一部分”。

在一个实施例中，可选地，所述取冷换热管段可包括所述空调换热管段，例如，所述空调换热管段可以是所述取冷换热管段的一部分。这样，空调换热管段既可以作为取冷结构的取冷换热管段的一部分，而同时也用作空调系统的空调管线的一部分，由此使空调系统获得所需的冷能。

在一个实施例中，所述取冷换热管段还可以包括其它用冷换热管段，例如冷藏换热管段，用于其它用冷应用(例如冷藏食品、饮料、水果等)中。由此，所述取冷换热管段可包括多个分别用于不同用冷目的的相应的换热管段。

在另一实施例中，可选地，所述取冷换热管段连接(热连接，无论是直接连接还是间接连接均在本实施例的保护范围内)到所述空调管线的空调换热管段，以将冷能从取冷结构传递到空调系统，由此使空调系统获得所需的冷能。

优选地，在本实用新型的任意实施例中，所述空调系统包括：连接到所述空调管线的一个或多个风机盘管。这样，通过风机盘管将冷能释放到需要降温的应用环境中以调节气温。

在优选实施例中，可选地，可以将多个风机盘管分别布置在需要重点降温的部位，由此可根据需要开启特定的风机盘管，以有效利用冷能并实现节能的目的。

在一个实施例中，可选地，至少一个所述风机盘管可顶置在温度调节空间的天花板上。

在一个实施例中，可选地，所述空调系统可包括设置在空调管线上的切换阀，用于根据需要而控制一个、多个或所有所述风机盘管的启用或停用。

在一个实施例中，可选地，所述空调系统包括水泵、阀和风机盘管，通过水泵和阀可调节空调管线中的介质流量，进而调节进入用冷空间的冷量；通过调节风机盘管中的风机转速可将冷风吹到远近适合的位置，这样的调节在用冷空间中显然是需要的。

如前所述，所述取冷换热管段可以包括所述空调换热管段。

优选地，在本实用新型的任意实施例中，所述空调换热管段可与所述供冷换热管段至少部分地直接连接。这样，在低温冷媒箱中，较热的空调换热管段(其中有较热介质流动)既可以与冷媒箱中的冷媒(例如冷水或冰水混合物)热交换为空调系统获取冷能，也可以与更冷的供冷换热管段(其中有偏冷制冷剂流动)在直接连接部位热交换为空调系统获取冷能，因而获取冷能的效率会更高。在冷媒箱中的冷媒(例如冷水或冰水混合物)不足(例如冷媒液位降低)时甚至在冷媒耗尽的极端情况下，这样的结构是特别有利的，较热的空调换热管段(其中有较热介质流动)即使与冷媒箱中的冷媒(例如冷水或冰水混合物)无法进行高效热交换或甚至完全无法进行热交换为空调系统获取冷能，但仍然能够与更冷的供冷换热管段(其中有偏冷制冷剂流动)在直接连接部位进行热交换为空调系统获取冷能，从而确保将冷能提供给空调系统以降低气温。通过这样的设计，即使冷媒箱中的冷媒(例如水)用尽，也能够通过所述空调换热管段与所述供冷换热管段之间的热交换而实现制冷和空调的功能。

优选地，在本实用新型的任意实施例中，所述空调换热管段可与所述供冷换热管段至少部分地通过导热结构相连接。应理解，所述导热结构可包括刚性结构或弹性结构，特别地可以是包含刚性结构和弹性结构的复合型结构。提供所述导热结构，一方面可确保在空调换热管段与供冷换热管段之间实现热交换而为空调系统获取冷能，另一方面还可以为空调换热管段和供冷换热管段提供支撑固定将它们保持就位(特别是在所述导热结构具有刚性结构的情况下)，防止由于车辆的颠簸而导致空调换热管段和供冷换热管段受力变形甚至损坏，特别是可以防止空调换热管段和供冷换热管段相互碰撞而受损(特别是在所述导热结构具有弹性结构位于空调换热管段和供冷换热管段之间以提供必要的缓冲的情况下)。例如，所述导热结构可包括具有高导热率的金属结构，或者可包括具有高导热率的导热橡胶层或导热树脂层。通过这种布置，即使冷媒箱中的冷媒(例如冷水或冰水混合物)不足(例如冷媒液位降低)时甚至在冷媒耗尽的极端情况下，也可以确保空调换热管段与供冷换热管段之间的热交换，从而实现冷能的取出和使用。

优选地，在本实用新型的任意实施例中，所述空调换热管段可与所述供冷换热管段相互分离。在这种简化型结构中，在低温冷媒箱中，较热的空调换热管段(其中有较热介质流动)仅与冷媒箱中的冷媒(例如冷水或冰水混合物)热交换为空调系统获取冷能，而不与供冷换热管段(其中有偏冷制冷剂流动)进行直接的热交换。

优选地，在本实用新型的任意实施例中，所述供冷换热管段的至少一部分从所述空调换热管段中共轴地穿过。也就是说，空调换热管段套置在供冷换热管段之外，供冷换热管段在空调换热管段内共轴地延伸并处于空调换热管段内装容流动的流体(例如不冻液)中，从而更有利于在内的供冷换热管段中流动的温度较低的制冷剂与在外的空调换热管段中(即，内管外壁与外管内壁之间)流动的温度较高的不冻液之间进行充分热交换，以将冷能从供冷换热管段传递到空调换热管段并最终用于空调系统。通过这种套置结构(或称为套管结构)的设计，空调换热管段不仅能够从其内部的供冷换热管段获取冷能，而且能够从其外侧接触到的冷媒获取冷能，从而显著提高获取冷能的效率。此外，通过这样的套置结构设计，即使冷媒箱中冷媒不足甚至耗尽，空调换热管段仍然能够与供冷换热管段保持一定的热交换以获取冷能用于空调系统操作，这是特别有利的。

另外，通过这样的套置结构设计，能够在供冷(例如利用供冷换热管段)的同时也进行储冷(例如利用冷媒)和用冷(例如利用空调换热管段)的操作，并可进行自动调节。例如，当用冷量大时，供冷(利用供冷换热管段)和储冷(利用冷媒)的冷能能够同时向用冷方(空调换热管段)传递；而当用冷量小时，供冷方(供冷换热管段)将冷能传递给其外围的用冷方(空调换热管段)，空调换热管段仅需要其中的一部分冷能用于空调操作，而其余部分则可扩散到周围的冷媒储存起来以备后用，由此高效地储存和使用冷能并自动调节冷能的分配。

优选地，在本实用新型的任意实施例中，所述空调换热管段的两端密封地连接到所述供冷换热管段的外壁上，并设置有至少部分地处于所述冷媒箱之外的带开口的接头。所述的“至少部分”是指：所述接头具有处于冷媒箱之外的部分或全部结构，所述接头可以完全处于冷媒箱之外，也可以部分处于冷媒箱之外且部分处于冷媒箱的箱壁中或冷媒箱之内，这都在本实用新型的保护范围内。

这样，通过这样的密封连接，可限定空调换热管段中的充满不冻液的空调换热空间，并且使所述不冻液能够与穿过空调换热空间的供冷换热管段充分热交换以从供冷换热管段(以及其中的制冷剂)中获取冷能。更具体地，在一个实施例中，可在空调换热管段的每端设置有一个接头，空调换热管段中的不冻液从一端的接头的开口流入空调换热空间并从另一端的接头的开口流出，由此实现不冻液的循环流动。相应地，从空调换热管段中穿过的供冷换热管段内部的制冷剂(例如氟)可按照相反方向流动，由此更好地进行热交换。此外，在这种设计中，设置在冷媒箱外的接头可便于维护，并可避免不冻液渗漏到冷媒箱内。

在一个实施例中，对于“所述供冷换热管段的至少一部分从所述空调换热管段中共轴地穿过”的情况，可选地或较佳地，空调换热管段中的流体(例如不冻液)的流动方向可以与从空调换热管段中穿过的供冷换热管段中的制冷剂(例如氟)的流动方向相反方向，由此更好地进行热交换。

如上所述的供冷换热管段和空调换热管段套置结构以及与所述空调换热空间相关的密封和接头的特征，均是本实用新型的重要创新点。上述套置结构能够实现多种不同的操作。例如：

1)实现供冷与用冷之间的平衡状态：此时，冷媒既不获得更多冷能，也不付出冷能(这与冷媒在冷媒箱中的存量多少无关)。在其中一种特别情况下，冷媒箱中的冷媒用尽，即，处于无冷媒状态，则此时的供冷等于用冷，且供冷量最小。

2)供冷大于用冷的状态：此时，冷媒不仅获得冷能而且还储存冷能。在其中一种特别情况下，在没有用冷需求时(此时用冷为零)，仅供冷而不用冷，所有供应的冷能将会储存在冷媒中。

3)供冷小于用冷的状态：此时，冷媒付出冷能而与所供冷共同对用冷方供冷。在其中一种特别情况下，在没有来自制冷器的供冷时(例如可由于电力供应中断或不足所致)，无供冷而有用冷，所有的用冷(例如空调用冷)将从储存有冷能的冷媒中提取，此时用电量最小。

在一个实施例中，可选地，所述空调换热管段包括空调换热空间，且所述供冷换热管段的至少一部分从所述空调换热空间中穿过，也就是说，所述供冷换热管段的所述至少一部分位于所述空调换热管段内的空调换热空间内，相应地，所述空调换热空间在两端处的端壁密封地连接到所述供冷换热管段的外壁上。这样，所述供冷换热管段从空调换热管段中穿过，所述空调换热管段可将这部分的所述供冷换热管段封装在空调换热空间内，以利于从供冷换热管段中流动的制冷剂获取冷能。其中，内管(供冷换热管段)中流动温度较低的制冷剂，而外管(空调换热管段)中(即，内管外壁与外管内壁之间)则流动温度较高的不冻液。

在一个实施例中，可选地，所述供冷换热管段的流体流向与所述空调换热管段中的流体流向相反，以更好地进行热交换。

在一个实施例中，可选地，所述供冷换热管段可沿直线形状或者曲线形状延伸。在一个实施例中，较佳地，所述供冷换热管段可沿螺旋形形状延伸。

在一个实施例中，可选地，所述空调换热管段可沿直线形状或者曲线形状延伸。在一个实施例中，较佳地，所述空调换热管段可沿螺旋形形状延伸。

在一个实施例中，所述供冷换热管段可沿直线形状，所述空调换热管段可沿螺旋形形状延伸，且所述供冷换热管段从所述空调换热管段构成的螺旋形状中(沿螺旋轴线方向)穿过。

在一个实施例中，所述空调换热管段可沿直线形状，所述供冷换热管段可沿螺旋形形状延伸，且所述空调换热管段从所述供冷换热管段构成的螺旋形状中(沿螺旋轴线方向)穿过。

在一个实施例中，可选地，所述供冷换热管段在外壁上可包括换热鳍片，从而增大换热面积以利于与冷媒进行热交换。

在一个实施例中，可选地，所述空调换热管段在外壁上可包括换热鳍片，从而增大换热面积以利于与冷媒进行热交换。

优选地，在本实用新型的任意实施例中，所述的具有相变储冷功能的制冷设备可进一步包括：

搅拌器，其设置在所述冷媒箱中。

这样，通过搅拌器搅动冷媒箱中的冷媒使其流动，可以增强取冷换热管段或者供冷换热管段与冷媒之间的热交换。具体而言：

在一方面，通过搅拌增大冷媒的流动性，可提高供冷换热管段向冷媒或者由此向取冷换热管段提供冷能的效率，特别是当供冷换热管段与取冷换热管段之间相互分离时可避免仅在供冷换热管段和取冷换热管段的近处发生与冷媒之间的局部热交换而导致较低的热交换效率。尤其应注意的是，供冷换热管段向冷媒传递冷能时，如果冷媒的流动性不佳，则可能在供冷换热管段的外表面上过早地形成局部结冰，若结冰厚度过大则会降低供冷换热管段与冷媒之间的热交换效率而对冷能持续地传递造成不利影响，例如，无法使冷能进一步有效传递到冷媒箱中，由此还会导致制冷器的工作效率降低。因此，通过搅拌冷媒增大其流动性，可以更快地将冷能从供冷换热管段传递到远处(而不是局限于供冷换热管段的附近而引起结冰)乃至冷媒箱中的整个冷媒所在之处，使冷能尽可能均匀地传递和储存在冷媒箱中各处的冷媒中，以避免由于供冷换热管段所携带冷能无法及时向远处传递而造成供冷换热管段处局部过早结冰影响热交换效率而影响冷能传递和储存。通过搅拌冷媒的这种优化方式，在一种较佳情况下，当由供冷换热管段所提供的冷能充足时，理想地，可在冷媒箱中各处冷媒的温度降低至接近零度之后才会允许在供冷换热管段局部出现结冰。

另一方面，通过搅拌增大冷媒的流动性，可提高取冷换热管段从冷媒或者由此从供冷换热管段获取冷能的效率，无论是当取冷换热管段与供冷换热管段之间相互分离时、还是当取冷换热管段与供冷换热管段之间相互热连接时，均可避免仅在取冷换热管段和供冷换热管段近处发生与冷媒之间的局部的有效热交换而导致较低的热交换效率。另外，即使当制冷器不工作而将不再向冷媒箱中提供更多冷能时，也可以通过搅拌器对冷媒的搅动而增强取冷换热管段从冷媒获取冷能的效率。通过试验验证，通过搅拌冷媒所获得的取冷换热管段的出口温度可仅为几度，比不搅拌冷媒所获得的取冷换热管段的出口温度显著降低(例如可降低7－8度)，从而改善用冷(例如空调降温)效果。

应理解，在供冷换热管段中流动的制冷剂在进入冷媒箱的首端处温度较低且包含较多冷能，在沿供冷换热管段流动过程中随着与外界(例如冷媒、取冷换热管段、或空调换热管段中的流体)热交换而输出冷能，并在流出冷媒箱的尾端处温度较高且包含较少冷能。这样，由于热交换，在轴向方向上，沿供冷换热管段的延伸方向会产生轴向温度梯度，即，在首端处温度较低而在尾端处温度较高，因而尾端处的温度较高区域由于与周围环境(例如冷媒)的温差小导致热交换效率较差，这不利于将冷能从供冷换热管段向外(例如周围冷媒)传递；而在径向方向上，从供冷换热管段内向外也会产生径向温度梯度，即，供冷换热管段内部温度较低而其外则温度较高，供冷换热管段内温度最低，在供冷换热管段外的流体离供冷换热管段越远则温度越高，因而在供冷换热管段之外近处温度较低区域中的流体(例如冷媒)与供冷换热管段之间的温差偏小导致热交换效率较差，这不利于将冷能从供冷换热管段向外(例如周围冷媒)传递。通过实际测试可知，不论供冷换热管段周围是冰还是水或者是冰水混合物，都存在很大的温度梯度(轴向或径向温度梯度)，有时甚至可达10度甚至更大，而且供冷换热管段上的冰层越厚则对传递冷能越不利。通过设置所述搅拌器，不仅可以使供冷换热管段在首尾两端处与周围环境(例如冷媒)的冷能传递尽量均匀化，而且可以从供冷换热管段内向外至周围环境(例如周围冷媒)的冷能传递尽可能均匀化，减小甚至消除不希望出现的温度梯度，从而提高热交换效率以利于冷能传递。

在此应注意的是，从毛细管出口喷出到供冷换热管段内的制冷剂一旦离开毛细管就开始蒸发以释放冷能，这种剧烈释放的冷能如果不能及时向冷媒箱内的远处区域传递，则可能导致供冷换热管段(以及在一些实施例中处于附近或外围的取冷换热管段)的表面和周围出现冷能局部积聚而过早发生结冰，而且在这种情况下随着结冰厚度的增大会阻碍针对冷能的热交换，由此使供冷换热管段中的冷能无法有效传递出来，结果使制冷器的制冷效率降低。有鉴于此，在此提供搅拌器可搅动冷媒以协助尽快将冷能从供冷换热管段的近处向远处传递，使冷媒箱中各处的冷媒尽可能均匀地吸收冷能而降温接近于零度，然后再开始结冰，从而有效地减少甚至消除供冷换热管段处的过早结冰现象，由此提高冷能传递效率并确保制冷器保持较高的制冷效率。

应注意的是，在一些实施例中，即使采用如前所述的套置结构(或可称为套管结构)，即，所述供冷换热管段的至少一部分从所述空调换热管段中共轴地穿过，也可通过搅拌的操作增大冷媒流动性以提高热交换效率。在此情况下，以类似方式，通过搅拌器搅动冷媒以增强其流动性和热交换效率，可以使取冷换热管段内的不冻液和/或可最终使供冷换热管段中的制冷剂在首尾两端处的温度(或制冷剂中所包含冷能)均匀化，减小甚至消除不希望出现的温度梯度(不同位置的温度差异)，从而提高热交换效率以利于冷能传递。

在此需要重申的是，通过冷媒结冰发生相变以储存大量冷能是本专利中的关键点，通过搅拌器搅动冷媒的目的不是完全避免结冰，而是避免发生“过早”结冰而影响冷能向冷媒箱中进一步传递，从而使冷媒箱中的冷媒均匀吸收冷能并然后基本均匀地发生结冰，由此充分利用冷媒的储冷效果。在理想状态下，冷媒箱中各处的冷媒大致保持相等的温度，并在降温至接近于零度后基本同步地发生结冰而继续吸收和储存冷能，这也是我们所希望的，因为从零度的液体(例如水)变为零度的固体(例如冰)是一个相变过程，从物理学可知，此时冷媒的温度虽然仍然为零度，但这个从液态到固态的相变过程使得固态冷媒(例如冰)能够储存的冷能相当于相同重量液态冷媒所储存冷能的十几倍甚至几十倍。在所述冷媒是水的情况下，在零度温度下，固态冰所储存冷能相当于相同重量液态水所储存冷能的约80倍。因此，使尽可能多的冷媒(例如水)结冰能够在整体上储存更多冷能，而局部过早结冰会阻碍远处位置的冷媒充分降温至零度乃至结冰(这显然是我们不希望的)。因此，通过搅拌器搅动冷媒可以使冷媒箱中各处冷媒的状态基本保持一致(在温度上以及在结冰时间上)以高效利用冷媒储冷，而避免“过早地”发生局部结冰而影响向冷媒箱中传递冷能。

以上描述了通过搅拌器搅动冷媒以提高供冷换热管段一侧的热交换效率。不过应注意的是，按照类似的方式，通过搅拌器搅动冷媒也可以提高取冷换热管段一侧的热交换效率以利于取得冷能进行使用。在通过取冷换热管段取冷并使用时，同样可能由于不均匀性而存在温度梯度(例如轴向方向和径向方向上的温度梯度)，特别是当冷媒已发生结冰或部分结冰的情况下。例如，在空调降温应用中，已从供冷换热管段和/或冷媒中获得冷能的不冻液在空调风机盘管处释放冷能后温度升高，循环回到取冷换热管段以吸收周围冷能进行补充。

在轴向方向上，沿取冷换热管段流动的不冻液不断从周围冷媒中补充吸收冷能而在到达取冷换热管段尾端时温度较低，从而沿取冷换热管段的轴线方向从首端到尾端形成轴向温度梯度，即，在首端处温度较高而在尾端处温度较低，因而尾端处温度较低的不冻液由于与周围环境(例如冷媒)之间的温差变小而可能导致热交换效率下降，这不利于利用取冷换热管段获取冷能(例如从周围冷媒获取冷能)使用。

在径向方向上，随着高温不冻液循环回到取冷换热管段以从周围冷媒补充吸收冷能，高温不冻液与低温冷媒之间的热交换可能会导致取冷换热管段周围的冷媒冰溶化为冷媒液或者使冷媒液升温(在实际测试中，循环回到取冷换热管段首端的高温不冻液可达25度，因而实际上可在很短(例如1分钟)时间内就使取冷换热管段周围的冷媒冰溶化而迅速形成液柱)而形成包围取冷换热管段的冷媒液层，因而从取冷换热管段内向外并且从近向远也会产生径向温度梯度，即，取冷换热管段内部温度较高而其外则温度较低，取冷换热管段内的温度最高，取冷换热管段外的冷媒液离取冷换热管段越远则温度越低(在远处甚至可以为接近于零度的冰液混合物甚至冰固态的冷媒)，而离取冷换热管段越近则温度越高，因而在取冷换热管段中流动的高温不冻液与在取冷换热管段之外的近处温度较高区域中的温度较高冷媒(例如冷媒液)之间的温差偏小而导致不冻液的热交换效率较差，特别是在取冷换热管段首端的高温区域中可能形成厚度大、温度高的冷媒液层而使取冷换热管段首端处的高温不冻液与高温冷媒液层之间的温差偏小并严重影响热交换效率，因而不冻液补充冷能的效率差，甚至会在取冷换热管段与远处低温冷媒之间形成阻隔层而导致取冷换热管段中的高温不冻液无法有效从冷媒中补充获取足够的冷能，这不利于利用取冷换热管段获取冷能(例如从周围冷媒获取冷能)使用。

总体而言，沿轴向方向和沿径向方向的温度梯度均不利于充分热交换以从取冷换热管段获取冷能，特别是取冷换热管段首端的高温区域中可能形成厚度大、温度高的冷媒液层而严重阻碍取冷换热管段中的不冻液与周围冷媒之间的有效热交换，尤其是在取冷换热管段首端处温度较高不冻液与周围环境(例如高温冷媒液层)之间温差偏小导致热交换不利的情况特别明显。

通过实际测试可知，不论取冷换热管段周围存在的是何种形态的冷媒(例如冰、液体(例如水)或冰液混合物)，都存在很大温度梯度(轴向或径向温度梯度)，有时可达10度甚至更大，而且取冷换热管段上的溶化液层(例如水层)越厚则对获取冷能越不利。在这种情况下，如果不搅动冷媒，则取冷换热管段周围的局部高温状态可能导致取冷换热管段从冷媒箱中获取冷能的效率降低，最终使空调降温工作的效果显著降低；反之，通过搅动冷媒，则可减小或消除取冷换热管段沿轴向和沿径向的温度梯度，使得取冷换热管段与周围环境(例如周围冷媒)的冷能传递(或者热交换)尽可能均匀化，能够在取冷换热管段一侧更均匀稳定地获取冷能，从而提高取冷时的热交换效率以利于获取冷能实现用冷操作。

在此应强调的是，无论是在供冷换热管段一侧还是在取冷换热管段一侧，均已通过实际测试验证了搅动冷媒对提高热交换效率以及提高制冷器和空调工作效率的显著作用，这对有效利用能源和提供良好用冷质量都是有益的。

在一个实施例中，可选地，所述搅拌器可包括：被布置在供冷换热管段与取冷换热管段之间的搅拌结构。

在一个实施例中，可选地，所述搅拌器包括多个搅拌结构，所述多个搅拌结构可以分别布置在供冷换热管段和取冷换热管段侧旁。

如上所述，这样的通过搅拌器搅动冷媒以增大冷媒的流动性并由此增强热交换效率的方式也是本实用新型的重要创新点。

在一个实施例中，可选地，所述供冷换热管段至少包括：沿水平方向延伸的部分、和沿竖直方向延伸的部分。供冷换热管段由此在冷媒箱中的较大范围内分布，以利于向冷媒传递冷能。

在一个实施例中，可选地，所述供冷换热管段包括：沿笛卡尔坐标系统的x、y、z轴线的方向分别延伸的第一部分、第二部分、和第三部分。供冷换热管段由此在冷媒箱中的较大范围内分布，以利于向冷媒传递冷能。

优选地，在本实用新型的任意实施例中，所述的具有相变储冷功能的制冷设备可进一步包括：

冰箱；和

冰箱管路，所述冰箱管路从所述制冷器的输出端延伸以循环方式回到所述制冷器的输入端，且包括：在所述冰箱中延伸的冰箱换热管段(其例如可实现冰箱蒸发器的功能或作为冰箱蒸发器使用)。

制冷器将电能转化为冷能，在冰箱管路中的制冷剂可在制冷器与冰箱之间循环流动以实现对冰箱内储物空间(例如冷藏室或冷冻室)的降温，其中冰箱管路的一部分(即，冰箱换热管段)从冰箱中经过。在冰箱管路中流动的制冷剂利用制冷器被冷却而形成偏冷制冷剂从制冷器流出；偏冷制冷剂经过冰箱中的冰箱换热管段时通过热交换将冷能传递到冰箱内的储物空间对其进行降温，由此保持冰箱内储物空间的低温条件(或储存冷能)；流出冰箱后(即，经过冰箱换热管段之后)的制冷剂在完成热交换之后温度升高而形成偏热制冷剂，偏热制冷剂流回到制冷器重新冷却，由此使制冷剂在冰箱管路中循环流动实现供冷和冷能使用或储能(即，储存冷能)。

这样，冰箱可通过连接到制冷器的冰箱管路从制冷器获取冷能以降低冰箱内储物空间的温度，由此实现降温功能。其中，冰箱管路的一部分(即，冰箱换热管段)从冰箱中经过以将来自制冷器的冷能传输到冰箱内使用。这种冰箱储物设计在夏季是特别有利的，特别是用于诸如车辆的交通运输工具中。

在一个优选实施例中，所述制冷器的输出端处设置有切换阀门，用于选择性连接到所述供冷管路(包括位于冷媒箱中的供冷换热管段)或者连接到所述冰箱管路(包括位于冰箱中的冰箱换热管段)，通过这样的阀门切换操作，可根据需要将来自制冷器的携带冷能的偏冷制冷剂选择性地供应到冷媒箱中的供冷换热管段或供应到冰箱中的冰箱换热管段。

在一个实施例中，可选地，所述冷媒箱中装容冷水用作所述冷媒，所述冷媒箱具有取水或检修开口或水龙头，以在需要时(例如冷饮或冷藏或其它需要紧急降温的情况下)直接取用冷媒箱中的冷水或冰水。

在一个实施例中，可选地，所述冷媒箱中可装容清水用作所述冷媒，因而冷媒箱实际上可作为诸如车辆之类交通运输工具的清水箱，并可在需要时从中取用清水使用，例如用于洗浴等应用。

在一个实施例中，可选地，所述冷媒箱的进口和出口处可设置有相应的阀，以利于进水(例如用于补水)和出水(例如用于排水或取用水)。

优选地，在本实用新型的任意实施例中，所述制冷器包括压缩机、冷凝器和毛细管，所述冷凝器布置在所述冷媒箱的表层(即限定冷媒箱外轮廓的外露层)的外表面或内表面上。在本实用新型的实施例中，制冷器采用与冰箱工作原理类似的工作原理，其中，在冷媒箱中的所述供冷换热管段可作为制冷器的蒸发器起作用。为了提高制冷器的工作效率，可增强冷凝器的散热，基于这种考虑，冷凝器优选地可布置在冷媒箱的表层的外表面上(在此情况下，冷凝器处于冷媒箱之外)并可根据需要沿所述外表面延伸以增大散热面积，由此增强散热以提高制冷器的工作效率。在一个优选实施例中，可选地，冷凝器可布置在冷媒箱表层外表面的多个面(例如前后左右下五个面)上。不过在其它实施例中，根据需要，冷凝器也可布置在冷媒箱的表层的内表面上(在此情况下，冷凝器在冷媒箱表层的内侧，处于冷媒箱箱壁内但不会接触到冷媒箱内部空间装容的冷媒)。

优选地，在本实用新型的任意实施例中，所述制冷器包括压缩机、冷凝器和毛细管，所述毛细管插入所述供冷换热管段内并且利用在所述毛细管的外壁与所述供冷换热管段的内壁之间的弹性密封体而密封地固定就位，所述毛细管的插入所述供冷换热管段内的出口在所述冷媒箱之内并与所述冷媒箱的内壁相距1厘米以上(较佳地为3厘米以上、更佳地5厘米以上，例如为10厘米以上)。这样，毛细管延伸到冷媒箱内通入到实现蒸发器功能的供冷换热管段中(即，采用套管式的结构)，毛细管的出口可延伸到冷媒箱内足够的深度后才释放出低温低压的制冷剂以释放冷能，由此可避免毛细管出口距离冷媒箱壁过近导致冷能释放到冷媒箱之外(甚至可能在冷媒箱外表面形成冻霜)而造成能量损失，因而减少或避免不必要的冷媒箱外的冷能损失，从而将冷能尽可能完全传递到冷媒箱中进行储存。

应理解的是，毛细管穿过冷媒箱壁，出口深入冷媒箱内至少1厘米。深入的长度如果过小则会使过多冷量外溢(主要通过毛细管所插入的供冷换热管段向箱外发散冷能，例如通过传导换热方式发散)，而深入的长度如果过大则会浪费管材料，因而毛细管的深入冷媒箱内的长度/深度，即，毛细管的插入供冷换热管段内的出口与冷媒箱内壁相距的距离，可在1厘米以上，较佳地可为2－4厘米。

所述的设置在毛细管外壁与供冷换热管段内壁之间的“弹性密封体”，被设置或填充在毛细管外壁与供冷换热管段内壁之间的管间缝隙中，一方面通过弹性密封体与接触表面之间的摩擦力使所述毛细管相对于所述供冷换热管段保持固定就位，既可以确保毛细管出口深入到冷媒箱内足够深度/长度，又可以避免毛细管与供冷换热管段之间发生碰撞导致部件损坏，此外还可以利用弹性密封体所具有的弹性起到缓冲外力以保护部件的目的，特别是在毛细管因共振发生振颤甚至鸣响的情况下能够实现有效减振，不仅可保护部件免受损伤，还可降低噪音；而另一方面则可密封地堵塞毛细管外壁与供冷换热管段内壁之间的管间缝隙，以防止从毛细管的出口喷出的低温低压制冷剂经由所述管间缝隙向冷媒箱外倒流造成制冷剂聚积或冷能损失，由此可确保由毛细管出口喷出的携带高冷能的低温低压制冷剂基本上沿着朝向冷媒箱深处的方向喷出，从而将冷能尽可能多地传递到供冷换热管段内至冷媒箱内储存。

由此可见，如本文中所述的利用所述弹性密封体将深入供冷换热管段内的毛细管(毛细管出口与所述冷媒箱的内壁相距1厘米以上)密封地固定就位，既可以确保由毛细管出口喷出的携带高冷能的低温低压制冷剂基本向冷媒箱深处喷出以避免不希望出现的冷能外溢损失，还可以减缓毛细管的振颤或鸣响现象以保护部件且降低噪音，这也是本实用新型的重要创新点。

在一个实施例中，弹性密封体可通过硅胶材料制成。

在另一实施例中，弹性密封体可通过橡胶、树脂、海绵、泡沫塑料或其它具有弹性的材料制成。

在一个实施例中，所述弹性密封体可为弹性的硅胶套管，其套在毛细管的外壁上并与毛细管一起利用挤压力密封地插入到供冷换热管段中。

在一个实施例中，可选地，不同管路/管段之间或者与接头之间在冷媒箱外连接，以避免焊接不牢导致制冷剂或不冻液渗漏到冷媒中，同时便于维护修理。

在一个实施例中，可选地，毛细管插入供冷换热管段中，且供冷换热管段插入空调换热管段(不冻液流动其中)中。这种多重套管结构具有紧凑结构，从而可显著减少部件占用空间，由此结余更多空间供容纳冷媒以储存冷能；而另一方面，这种紧凑的多重套管结构可以仅具有用于出入冷媒箱的单个出口和单个入口，从而有效降低由于管路出入冷媒箱可能导致冷媒泄漏的风险。

在一个实施例中，可选地，在毛细管的出口侧，将弹性硅胶管套在毛细管的外壁上，并将毛细管和弹性硅胶管一起密封地插入到供冷换热管段中。

图1是根据本实用新型一个实施例的具有相变储冷功能的制冷设备的结构示意图。

在图1所示的实施例中可见一种具有相变储冷功能的制冷设备，其包括：

通过电驱动(图示由供电系统供电)的制冷器510；

装容有可相变冷媒的冷媒箱520，所述冷媒箱具有保温结构；和

供冷管路，所述供冷管路从所述制冷器510的输出端延伸以循环方式回到所述制冷器510的输入端，且包括：在所述冷媒箱520中延伸的供冷换热管段555；

取冷结构，所述取冷能结构包括：在所述冷媒箱中延伸以与所述供冷换热管段555进行热交换的取冷换热管段。

在图1的实施例中还可见：

空调系统700，所述空调系统包括循环式延伸的空调管线、和连接到所述空调管线的一个或多个风机盘管，所述空调管线包括空调换热管段777；

所述取冷换热管段是所述空调管线的空调换热管段777。

这样，制冷器510将电能转化为冷能通过供冷换热管段555传递到冷媒箱520中储存，空调系统700通过空调换热管段777从冷媒箱520中获取冷能，可用于调节应用环境的温度。

在图1的实施例中还可见冰箱610。冰箱610通过冰箱管路连接到制冷器510以获取冷能，其中，所述冰箱管路从所述制冷器的输出端延伸以循环方式回到所述制冷器的输入端，且包括：在所述冰箱中延伸的冰箱换热管段。

图2是根据本实用新型一个实施例的具有相变储冷功能的制冷设备的供冷换热管段和空调换热管段的套置结构的示意图。

在图2的实施例中，供冷换热管段和空调换热管段的布置方式不同于图1的实施例中所示。在图2的实施例中显示出，所述供冷换热管段555a(其内部以阴影填充来表示)的至少一部分从所述空调换热管段777a中共轴地穿过。也就是说，空调换热管段777a套置在供冷换热管段555a之外，供冷换热管段555a在空调换热管段内共轴地延伸并处于空调换热管段内所装容流动的流体(例如不冻液)中，从而有利于在内的供冷换热管段555a中流动的温度较低的制冷剂与在外的空调换热管段中流动的温度较高的不冻液之间进行充分热交换以将冷能从供冷换热管段555a传递到空调换热管段777a并最终用于空调系统。

在图2所述的实施例中可见，供冷换热管段555a中的制冷剂(例如氟)可向右流动(如箭头所示)，而空调换热管段777a中的流体(例如不冻液)可向左流动(如箭头所示)，二者以相反方向流动，由此使供冷换热管段555a与空调换热管段777a能够更好地进行热交换。

在实际使用的各实施例中，例如在图1或图2的实施例中，可选地，供冷换热管段中的流体与空调换热管段中的流体的流向既可以相同，也可以相反，根据需要而定。

在实际使用的各实施例中，例如在图1或图2的实施例中，可选地，供冷换热管段中的流体与空调换热管段中的流体的流速既可以相同，也可以不同，根据需要而定。

在一个实施例中，可选地，供冷换热管段中的流体的流速可慢于空调换热管段中的流体的流速，以将来自制冷器的冷能充分传递出来。

根据本实用新型的另一方面，提供一种旅居车，其包括如前所述的具有相变储冷功能的制冷设备。

在优选实施例中，所述旅居车可以是自带动力的旅居房车，也可以是旅居挂车。

除了旅居车以外，本实用新型的所述具有相变储冷功能的制冷设备还可以用于其它的交通运输工具，例如车辆(例如汽车或火车)、船舶、飞行器、或任何适合的两栖交通运输工具，等等。

优选地，在本实用新型的任意实施例中，特别是所述交通运输工具为车辆时，所述制冷器至少部分地安置在所述旅居车的底盘上；或者所述冷媒箱至少部分地安置在所述旅居车的底盘上；或者所述制冷器和冷媒箱均至少部分地安置在所述旅居车的底盘上。这在炎热天气下可利用交通运输工具本身为制冷器提供遮阳结构以使其环境温度较低，并在交通运输工具行驶时可利用风吹形成对流加强制冷器散热，从而可有效降低制冷器的环境温度以提高制冷器的工作效率。

通过本实用新型的各实施例中提供的具有相变储冷功能的制冷设备和旅居车，能够更好地调节应用环境的温度。

本文中对多个元件的描述中，以“和/或”相连的多个并列特征，是指包含这些并列特征中的一个或多个(或一种或多种)。例如，“第一元件和/或第二元件”的含义是：第一元件和第二元件中的一个或多个，即，仅第一元件、或仅第二元件、或第一元件和第二元件(二者同时存在)。

本实用新型中所提供的各个实施例均可根据需要而相互组合，例如任意两个、三个或更多个实施例中的特征相互组合以构成本实用新型的新的实施例，这也在本实用新型的保护范围内，除非另行说明或者在技术上构成矛盾而无法实施。

以上所述仅为本实用新型的示例性实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。