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原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 摘要摘要 车载冰箱是家用冰箱的延续，可以采用半导体电子制冷技术，也可以通过压缩机制冷。 一般噪音小污染少。在行车中只需将电源插头插入点烟孔，即可给冰箱降温。 车载冰箱按照技术原理分为半导体冰箱和压缩机冰箱，这两种冰箱各有其性能优点。半 导体冰箱有制冷和制热两项功能：在制冷方面，最多能够达到零下 5C，而其制热温度却能 够高达 65C；此外，由于不采用压缩机，半导体冰箱还有节能环保、无噪音、轻便等优点， 市场售价一股在 200 元到 1000 元之间。压缩机冰箱只有制冷功能，其制冷能力可以达到一 18，能分段控温，不易损坏，可以稳定有效地进行制冷，在很多高档轿车和标配轿车上， 都采用了压缩机冰箱，市场售价为同等容积半导体冰箱的 1O 倍以上。 本文主要设计一款采用半导体制冷技术的车载冰箱。 利用三维软件 SOLIDWORKS 对车载冰 箱进行三维造型设计，最后达到设计的要求。 关键词：关键词： 车载冰箱；半导体制冷；三维 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 AbstractAbstract A refrigerator is a continuation of the household refrigerator, can be used for semiconductor electronic refrigeration technology, can also through the compressor refrigeration. General noise pollution. In the running process of the power plug is inserted into the lighter hole, can give the refrigerator cooling. Car refrigerator for semiconductor refrigerator and refrigerator compressor according to the technology principle, the two kinds of refrigerators have their respective advantages. Semiconductor refrigerator has two functions of refrigeration and heating: in refrigeration, most can reach minus 5C, and the heating temperature can reach as high as 65C; in addition, because of not adopting semiconductor refrigerator compressor, and energy saving and environmental protection, no noise, light and other advantages, the market price of a stock in 200 yuan to 1000 yuan between. Compressor refrigerator only cooling function, the refrigerating capacity can reach 18 , sectional temperature control, not easy to damage, can refrigeration stability effectively, in many high-end cars and the standard car, have adopted the refrigerator compressor, 1O times higher than the market price for the same volume of semiconductor refrigerator. Design of the main section uses the semiconductor refrigeration technology car refrigerator in the. Three-dimensional modeling design for car refrigerator using 3D software SOLIDWORKS, finally reached the design requirements. Keywords: car refrigerator; three-dimensional semiconductor refrigeration; 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 目录目录 摘要 . I Abstract . II 第一章 绪论 1 1.1 车载冰箱概述 . 1 1.2 课题研究的目的和意义 1 1.3 制冷技术的发展 . 2 1.4 课题主要研究内容 . 3 第二章 车载冰箱知识概述 4 2.1 车载冰箱分类及应用现状 . 4 2.1.1 车载冰箱应用现状 . 4 2.1.2 车载冰箱的分类 . 4 2.1.3 半导体式车载冰箱的原理和结构特点 . 5 第三章 车载冰箱的设计 6 3.1 车载冰箱设计的考虑因素 . 6 3.1.1 车载冰箱成本考虑 . 6 3.1.2 工艺考虑 . 7 3.1.3 车载冰箱安全认证考虑 . 7 3.2 车载冰箱设计步骤 . 8 3.2.1 热负荷计算 . 8 3.2.2 冰箱系统热力计算 . 10 第四章 车载冰箱的整体结构的布置 12 4.1 车载冰箱的组成 . 13 4.2 箱体的设计 13 4.3 制冷箱的设计 14 4.4 制冷装置的设计 15 4.4.1 半导体制冷片三维造型 . 15 4.4.2 铝制散热器的三维造型 16 4.4.3 散热风扇的三维造型 17 4.4.4 制冷装置的整体三维造型 18 4.4 车载冰箱的总体的三维造型 19 4.4 车载冰箱的总体的二维视图 20 第五章 车载冰箱的节能技术 21 5.1 合理选择绝热层厚度 . 21 5.2 增厚隔热层与真空隔热板 . 22 5.3 减少电器件的热负荷 23 结论 24 致谢 25 参考文献 26 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第一章第一章 绪论绪论 1.11.1 车载冰箱概述车载冰箱概述 大多数国产的车载冰箱其实就是一种电子冰箱，与普通车载冰箱不同，它不是采用压缩 机的机械压缩原理制冷，而是采用电子(半导体)制冷原理，尽管不会产生噪声和污染，而且 电源是特设的车载电源，但制冷效果和压缩机制冷无法相比。从冷源的提供上来看，车载冰 箱主要分为有源冰箱和无源冰箱两种，其中有源车载冰箱的品牌有奥特赛、迷你、爱科、美 固等。无源车载冰箱品牌有优冷、福意联等。不管是有源还是无源的车载冰箱，其制冷温度 都是 28，也就是只能携带保存冷饮等冷藏食品。也就是说，在往车载冰箱内放入食品饮 料前，必须先把食品放到车载冰箱降降温才行，并且所有的车载冰箱均不可能在停车后长时 间使用，这样不但上车前要将食品降温，而且下车时还要把食品带走，非常麻烦。 目前国际上比较流行的车载冰箱是压缩机汽车冰箱， 世界上许多高档汽车上已经采用OEM 方式嵌入配套压缩机汽车冰箱，这是真正意义上的汽车冰箱，欧美及欧洲、日本、韩国，许 多较专业的爱好者和国防军队的需求，已经开始使用全封闭压缩机的汽车冰箱，其制冷温度 可以达到零下 18 度，且能分段控温，大部分的冰箱都可以使用 220 伏/110 伏-12 伏/24 伏电 压并自动转换。这种压缩机冰箱使用是传统的往复式压缩机和旋转式压缩机。即使冰箱任意 翻转都不会使压缩机损坏。压缩机采用全封闭，无氟，免维护技术，使汽车冰箱反转过来都 能够正常运转，许多汽车拉力赛、越野赛使用这种冰箱。汽车冰箱采用半导体电子制冷和制 热，其原理是利用直流电流通过半导体制冷芯片，使热量从芯片的冷端向热端传递(帕尔贴效 应)通过散热风扇提高其效应。在制冷的功能上，电子芯片的温度能够达到 5 度，芯片的温度 传导到冰箱的内壁上由于耗损温度达到 5 度。 车载冰箱 2000 年前后进入中国，目前市场上比较畅销的有奥特赛、龙田、爱科、美固等 品牌。业内人士据此分析，随着自驾车旅游的渐渐风行，将在一定程度上刺激车载冰箱的销 售。估计经过了今年夏季的市场磨合期后，今年底到明年将会有一个明显的增长。正是由于 看到了国内市场的无限商机，不少原本只面对国外市场出口的施耐、德宝龙等专用车载冰箱 品牌纷纷转战国内市场，而国外一些经销商更是看好中国的车载冰箱市场。有关人士介绍说， 今年以来，已经陆陆续续有一些车载冰箱品牌进入市场，产品大小从 3 升到 33 升不等，颜色 鲜艳多变，价位也从 200 多元到 1000 多元不等。据几家公司的销售人员介绍，车载冰箱的容 量一般从 6 升到 50 升，但消费者多选择 20 升以下的产品。从价位来看，购买 200 元500 元车载冰箱的消费者最多。由于车载冰箱携带方便，操作便利，符合现代人追求自由的个性 特点，价格又相对低廉，因而一个巨大的市场正在悄然形成。 1.2 1.2 课题研究的目的和意义课题研究的目的和意义 车载冰箱按照技术原理分为半导体冰箱和压缩机冰箱，这两种冰箱各有其性能优点。半 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 导体冰箱有制冷和制热两项功能：在制冷方面，最多能够达到零下 5C，而其制热温度却能 够高达 65C；此外，由于不采用压缩机，半导体冰箱还有节能环保、无噪音、轻便等优点， 市场售价一股在 200 元到 1000 元之间。压缩机冰箱只有制冷功能，其制冷能力可以达到一 18，能分段控温，不易损坏，可以稳定有效地进行制冷，在很多高档轿车和标配轿车上， 都采用了压缩机冰箱，市场售价为同等容积半导体冰箱的 1O 倍以上。 车载压缩冰箱的好处不言而喻，而国内的车载冰箱的发展方向显然与潮流有些相左，没 有从消费者的需求出发，去研究车载冰箱的实用性，而一味去追求容积大小、外观和颜色， 可以肯定的是，压缩机汽车冰箱必然要成为车载冰箱的主流产品，虽然在国内压缩机汽车冰 箱还集中在一些高端车领域，但随着技术的成熟和市场的不断普及，成为主流产品只是时间 的问题，中国的车载冰箱业技术还有待提高。 目前国内除了德国美固、科龙在中国国内投资了车载压缩机冰箱生产线之外，其余厂商 都是靠半导体冰箱打市场。来自有关渠道的最新的消息说，海尔也正在积极上马车载压缩机 冰箱生产线，预计到 2008 年可给 GE 等知名汽车企业“标配”供货。 综上，本文设计一款靠半导体制冷的经济型车载冰箱，符合目前的发展趋势。 1.31.3 制冷技术的发展制冷技术的发展 冰箱的发展是建立在制冷技术发展的基础上的，随着制冷技术的不断进步，才有了冰箱 现在的发展。 现代制冷技术是 18 世纪后期发展起来的。在此之前人们就已懂得冷的利用。我国古代就 有人用天然冰冷藏食品和防暑降温。马可波罗在他的著作（马可波罗游记）中，对中国制冷 和造冰窑的方法有详细的记述。 1755 年，爱丁堡的化学教师库仑利用乙醚蒸发使水结冰。他的学生布拉克从本质上解释 了融化和汽化现象。提出了潜热的概念，并发明了冰量热器，标志着现代制冷技术的开始。 1834 年，发明家波尔金斯制造出了第一台以乙醚为工质的蒸发压缩式制冷机，并正式申 请了英国第 6662 号专利。这是后来所有蒸汽压缩式制冷机的雏形，但使用的工质是乙醚，容 易燃烧。到 1875 年卡利和林德用氨制冷剂，从此蒸汽压缩式制冷机开始占有统治地位。 在此前期，空气绝热膨胀会显著降低空气温度的现象开始用于制冷。1844 年，医生高里 用封闭循环的空气制冷机为患者建立了一座空调站，空气制冷机使他一举成名。威廉西门斯 在空气制冷机中引入了回热器，并提高了制冷机得性能。 1859 年，卡利发明了氨水吸收式制冷系统，并申请了专利。 1910 年左右，马利斯莱兰克发明了蒸汽喷射式制冷系统。 到 20 世纪，制冷技术有了更大的发展：全封闭制冷压缩机的研制成功（美国通用电器公 司） ，米里杰发现氟利昂制冷剂并用于蒸汽压缩式制冷循环以及混合制冷剂的应用，伯宁顿发 明回热式除湿器循环以及热泵的出现，均推动了制冷技术的发展。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 1.41.4 课题主要研究内容课题主要研究内容 1、查阅相关半导体式冰箱的资料，了解车载冰箱的主要组成 2、利用三维软件对车载冰箱各个零部件进行造型设计 3、绘制车载冰箱的结构装配图 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第二章第二章 车载冰箱知识概述车载冰箱知识概述 2.12.1 车载冰箱分类及应用现状车载冰箱分类及应用现状 2.1.12.1.1 车载冰箱应用现状车载冰箱应用现状 车用、家用两相宜。适用于饮料、食物、水果、牛奶、红酒、低温药物的保鲜储存及保 温, 是居家、宾馆、办公室、酒吧、学生公寓，及驾车（货车、的士、客车、旅游大巴） 、旅 游、野餐、露营、垂钓人士的最好伙伴。 市场上主要有两种车载冰箱，一种是 半导体车载冰箱，它的原理是靠电子芯片制冷，利 用特种半导体材料构成的 P-N 结，形成热电偶对，产生珀尔帖效应，即通过直流电制冷的一 种新型制冷方法.制 冷温度范围为 5 至 65 度。这种冰箱的优点是既能制冷又能制热，环保、 无污染，体积小，成本较低，工作时没有震动、噪音、寿命长。缺点是制冷效率不高，制冷 温 度受环境温度影响，制冷无法达到零度以下，且容量较小。 另一种是压缩机车载冰箱，压缩机是传统冰箱的传统技术，制冷温度低，为-18 度 10 度。 制冷效率高，能制冰、保鲜，体积大，是未来车载冰箱发展的主流方向。但是这种冰箱重量 较重，携带不方便，价格较高。压缩机汽车冰箱的压缩机世界上的主要产地为德国与日本。 从以上 3 类来看，每类都有不同的优点和缺点，用户应该根据自己的的实际需求来购买，避 免浪费。有 3 大类型，一种是电 子的，一种是压缩机的，2 者都是靠汽车点烟器的 12V 电源 电来带动。冰箱储物箱位于后排座椅中央扶手的位置。还有另外一种车载冰箱，实际上它只 是一个低温 储物箱，位于副驾驶前的手套箱。它没有独立的压缩机，它的冷气来源于空调系 统。这种所谓的车载冰箱一般用于中低档或低档轿车上。车载冰箱容量很小，一般只 能放几 瓶矿泉水，车载冰箱的位置一般在中控台、前排乘客位储物箱里、后排中央扶手或者后备箱 里。市场上面的大多数车载冰箱就是这种，与普通车载冰箱不同， 它不是采用压缩机的机械 压缩原理制冷，而是采用电子(半导体)制冷原理，尽管不会产生噪声和污染，而且电源是特 设的车载电源，但制冷效果和压缩机制冷无法 相比。车主一般需要在往车载冰箱内放入食品 饮料前，必须先把食品放到车载冰箱降降温才行。 1 2.1.22.1.2 车载冰箱的分类车载冰箱的分类 车载冰箱大致有 3 类。 第一类是比较早期的产品，叫它冰箱可能不太合适，因为它不具备制冷功能，只有保温 功能， 使用的时候必须把要冷藏的物 品放冰箱里冷冻后放入保温箱里， 有冰袋的话放入冰袋， 这样一来就能在短时间内保持冰冻，这种冰箱的优点是不耗电，要知道汽车上的电都是油换 来的，价格也比 较低廉，缺点是不能长时间保温，而且空间较小。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第二类是半导体车载冰箱.制冷温度范围为-5 至 65 度。这种方法的优点是既能制冷又能 制热，容量较小。 第三类为压缩机车载冰箱，体积大，是未来车载冰箱发展的主流方向。缺点是重量较重， 比较耗电，国内高档压缩机汽车冰箱的压缩机主要是德国的，质量较好。 2.1.32.1.3 半导体式车载冰箱的原理和结构特点半导体式车载冰箱的原理和结构特点 半导体冰箱有制冷和制热两项功能：在制冷方面，一般是低于环境温度 1015，而其 制热温度却能够高达 65；此外，由于不采用压缩机，半导体冰箱还有节 能环保、无噪音、 轻便等优点，市场售价一股在 200 元到 1000 元之间。这种半导体电子制冷车载冰箱的优点是 价格相对便宜，使用比较方便，这类产品以酷吧 系冰箱为代表。 原理 半导体电子制冷又称热电制冷，或者温差电制冷，它是利用“帕尔帖效应“的一种制冷方 法，与压缩式制冷和吸收式制冷并称为世界三大制冷方式。 1843 年，法国物理学家帕尔帖在铜丝的两头各接一根铋丝，再将两根铋丝分别接到直流 电源的正负极上，通电后，他惊奇的发现一个接头变热，另一个接头变冷；这个现象后来就 被称为“帕尔帖效应“。 “帕尔帖效应“的物理原理为：电荷载体在导体中运动形成电流，由于电荷载体在不同的 材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，就会释放出多余的热量。反之，就 需要从外界吸收热量（即表现为制冷） 。2 结构 电子冰箱简单结构为：将 P 型半导体，N 型半导体，以及铜板，铜导线连成一个回路， 铜板和导线只起导电作用， 回路由 12V 直流电供电， 接通电流后， 一个接点变冷 （冰箱内部） ， 另一个接头散热（冰箱后面散热器） 。 特点 1、结构简单，部件少，维修方便； 2、无机械传动部件，无磨损，无噪音，寿命长； 3、无需制冷剂制冷（压缩式和吸收式都需要） ，绝对环保； 4、制冷效率低，制冷温度受环境温度影响大。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第三章第三章 车载冰箱的设计车载冰箱的设计 3.13.1 车载冰箱设计的考虑因素车载冰箱设计的考虑因素 3.1.13.1.1 车载冰箱成车载冰箱成本考虑本考虑 企业要生存发展,就必须赢利。研究表明,尽管设计费用只占产品总成本的5% ,却决定了 产品总成本的60%70%。 因此,产品开模前(一旦开模,产品的大部分成本将被锁定而难以改变 或改变费用很大) ,在设计图纸上通过设计师的精心计算、优化设计,对降低生产成本具有重 要意义。 （1） 零部件及其设计要素的标准化 标准化其实是一种“软件复用”,使得产品开发不必从零开始,直接使用现有零部件或进 行部分修改就可设计出新的产品。 企业可进行如下标准化工作:把优选零部件形成标准件或通 用件,在许多型号的冰箱上通用;固定冰箱的宽度系列,让内部附件(包括抽屉、层架、门搁架 等)在同宽度系列的冰箱可相互借用;将箱体内腔、侧板、后板、门内腔、门面板等主要开模 件的局部结构形成通用设计要素,在设计工作中强制遵循。标准化工作的实施与加强,大大降 低了新开模具的成本,缩短了开发时间,减少了设计失误;还减轻了开发人员的工作量、 提高了 工作效率,让其有更多时间和精力投入到创新工作中。 （2） 简单化设计 一般说来,结构和功能过于复杂的产品,不轻易会受用户喜爱的。 此外,如果零件结构太复 杂,设计人员制图将颇费力气;模具师不易理解设计意图,零件成本和加工难度随之加大,还降 低了零件的质量稳定性,容易产生缺陷。简化零部件结构,不但可以减少开模费用、提高结构 可靠性、节省材料成本,还简化了用户操作。产品的功能也同样需要简化,功能既有正面质量、 又有负面质量；过多的辅助功能,会影响主要功能的体现、模糊产品功能卖点,加大结构复杂 性。 而且,每项功能都需要增加成本,如果功能的增加不能带来价格的适当提升,企业将得不偿 失。 （3） 材料替代、用量减少 针对具体应用选择合适的材料是设计师的一项重要责任,也是设计成功的前提条件。 冰箱 的结构变化其实并不多,材料的选用对其性能和成本影响非常大。 结构设计师应该对所用材料 的性能和成本有清楚的了解,尽量采用性能合格的低廉材料,既满足产品的质量要求,又避免 质量过剩。当前,采用塑料件代替金属件已成为冰箱企业降低生产成本的一个重要竞争策略。 与金属材料相比,塑料具有成本低、重量轻、电绝缘和耐腐蚀等优点。且塑料材质多样、设计 结构多变,使其具有更理想的设计特性。 既避免了金属件必需的价格不菲的二次加工(如冲孔) 和表面处理(如喷涂) ,又减少了制造对设计的限制、扩大了设计自由(塑料件可以设计成复杂 的形状) 。 因此,随着塑料件质量的不断提高,冰箱中应用的塑料件越来越多,除了一些重要的 制冷件(蒸发器、冷凝器) 、外观件(门面板、侧板) 、支撑件(压缩机托板)等外,其余大部分 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 都是塑料件,大大降低了冰箱的材料成本。材料减薄是另一种直接降低成本的方法。在保证内 胆能抵抗发泡压力与热变形的前提下,企业适当的对冰箱内胆板材进行减薄,有效地抵御了原 材料价格上升的不利因素。此外,取消一些对外观要求不高零件的表面处理也可以降低成本, 例如:冰箱后板原来使用喷涂钢板,现将其改为镀铝锌板、 不喷涂,成本得到了较大程度的降低, 目前已在冰箱企业中大量推广。 3.1.23.1.2 工艺考虑工艺考虑 产品设计过程中,还应该考虑生产工人操作是否方便、设计是否具有防呆功能；冰箱发泡 过程中会出现空泡、漏泡等质量缺陷,发泡后会出现门体收腰变形等工艺问题,需要在设计阶 段就加以考虑。 （1） 防呆设计 由于冰箱是流水线生产,工人并没有太多的时间去仔细检查手中的零件是否正确、 装配是 否正确。如果设计师考虑不周,正确的装配方向难以识别、又没特别设计防呆特征,忙乱的生 产过程中就会很容易出现错误装配、造成返修甚至报废,给企业造成不同程度的损失。为了防 止误操作的发生,可在制件上设计一些防错特征,保证装配方向不正确的时候,零件装配不上； 如果受结构所限,不能添加防错特征时,就应该增加标志(如文字、 图形)指明正确的装配方向。 另外,将零件设计成对称结构也可以起到很好的防呆作用。 （2） 防漏泡设计 由于冰箱的形状不规则,准确的发泡剂用量往往难以计算出来,需要在正式生产前通过试 模进行调整。跟发泡剂用量有关的工艺问题有空泡和漏泡。空泡是指冰箱局部区域(尤其是一 些狭窄的角落)因缺少泡料而形成空穴,其主要原因是发泡剂用量不足或结构透气性差。空泡 不会影响冰箱外观,其处理方法比较简单,只需要适当增加泡量或增强结构的透气性(在箱内 胆、后板、后底板等零件的结构死角处设计小于1mm的排气孔) 。漏泡是指泡料在较大的发泡 压力下从冰箱密封不好的孔隙挤出形成形状不规则的溢出物。由于漏泡处往往位于难以密封 的死角处,难以清理,严重时会影响冰箱外观甚至造成报废。解决漏泡的唯一方法是增强冰箱 的密封性。最常见的密封结构是利用发泡剂的高粘度性、钣金件和塑料件的弹性变形进行过 盈配合,采用迷宫式密封结构,依靠该结构的迂回来增大流动路线距离及阻力形成良好的密 封。设计之外的工艺补救方法是:在所有可能出现漏泡的角落、缝隙处粘贴海绵胶条或免水胶 纸,在人手难以触及的死角注入热熔胶。 3.1.33.1.3 车载冰箱安全认证考车载冰箱安全认证考虑虑 冰箱要进入市场销售,必须先通过强制性的产品认证。根据中国强制认证(CCC)的规定, 冰箱必须符合家用电器安全及电磁兼容( EMC)的相关标准。 （1） 安全考虑 冰箱设计中应该考虑的安全因素主要包括:防触电、防止机械伤害、防火等。冰箱属于I 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 类器具,其防触电保护是依靠基本绝缘+接地来实现的。 因此,设计中必须考虑万一基本绝缘失 效,易触及的导电部件(如门面板、侧板、后板等)不会带电,措施是将此类导电部件连接到接 地保护导体上。需要强调的是,设计中不仅要考虑正常使用过程中的安全要求,还要考虑由于 使用大意或错误操作而造成的不安全因素。比如,为了满足消费者不同的使用习惯,出口冰箱 常常要求具备左右开门功能。在更换门开启方向时,需要拆开冰箱顶盖,导致藏在顶盖下的导 线、温控器可以触及,如果消费者大意或操作不当,很容易产生不安全因素,因此,需要再设计 一个保护罩将导线和温控器隔离开来,或在产品使用说明书加以警告并说明正确的换门步骤。 为了满足防止机械伤害的要求,设计中要尽量避免在人手容易触及的部位出现尖锐的边角或 螺钉头;保证易触及的零部件具有一定的机械强度,使用过程中不会轻易被破坏而出现对人体 造成伤害的不安全因素；运动部件不能伤害人体。比如,风冷冰箱的设计中,需要保证风扇罩 的材料有足够的强度、风扇罩上的孔隙要足够小(小于10mm) ,防止人手触及风扇扇叶。内销 冰箱使用的制冷剂大多是R600a,其制冷性能好,但易燃易爆,设计中尤其要考虑防火要求。从 设计角度讲,所有强电元件触点及连接点都应该被看作燃火源,对这些电器件应当用阻燃材料 加以防护。 （2） EMC考虑 冰箱电磁兼容EMC包括两个方面:一方面指冰箱具有一定的抗电磁干扰能力,在特定的电 磁干扰环境下仍然能够正常工作；另一方面指冰箱自身作为干扰源所产生的电磁干扰在一定 的范围内,不至于影响周围其它电器的正常工作。 由于机械温控冰箱依靠机械动作控制压缩机 开停, EMC不会存在什么问题。电脑温控冰箱采用单片机控制温度,存在电路板、导线等电路 元器件,设计时需要多加注意。例如在布线设计时,需要将内藏导线的电线与信号线分开、门 面板作好接地屏蔽等。 3.23.2 车载冰箱设计步骤车载冰箱设计步骤 3.2.13.2.1 热负荷计算热负荷计算 热负荷的计算是车载冰箱设计中的一个重要环节，与其相关的因素有：冰箱的箱体结构、 冰箱的内容积、箱体隔热层厚度和隔热材料的隔热性能等。车载冰箱的总热负荷包括：箱体 漏热量 1 Q，开门漏热量 2 Q，贮物热量 3 Q，和其他热量 4 Q。即 Q = 1 Q+ 2 Q+ 3 Q+ 4 Q （3-1） 、漏热量 1 Q的计算 箱体漏热量包括三部分： 通过箱体隔热层的漏热量 a Q、 通过箱门和门封条的漏热量 b Q及 通过箱体结构件热桥的抟热量 c Q等。即 1abc QQQQ （3-2） （1） 箱体隔热层的漏热量 a Q () aan Qk A tt （3-3） 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 式中 A箱体该部位的传热面积， 2 m； n t冰箱室内的温度，； a t环境温度，。 k箱体该部位的传热系数，(W/( 2 m)；计算式如下： 1 11 wn k （3-4） 式中， w 箱外空气对箱体外表面的换热系数， W/( 2 m ， 当室内风速为0.10.15 m/s， w 可取3.511.6 W/( 2 m)； n 箱内壁表面对箱内空气的表面换热系数，W/( 2 m)，箱内空气为自然对流 冷却方式时， n 可取0.61.2 W/( 2 m)；箱内空气为强制对流冷却方式时， 由于箱内风速较大，其 n 可取1723 W/( 2 m)； 隔热材料的导热系数，W/( 2 m)； 隔热材料的厚度，m,(亦可以将塑料内胆厚度计入发泡层厚度中)。 在进行双门双温冰箱的箱体隔热层漏热量计算时，要注意到冷冻室和冷藏室的隔热层厚 度的不同，应采用分段计算后再累加成 a Q值。 车载冰箱的箱体隔热层厚度计算通常采用两种方法：一种方法是限定隔热层结构的传热 系数；另一种方法是限定隔热层结构的外表面温度，即限定外表面温度不得低于环境空气的 露点温度，以防止箱体表面发生凝露现象。一般箱体外表面温度 w t应高于环境空气的露点温 度 d t，即： w t0.2+ d t。另外，还可以参照国内外冰箱的有关资料预先设定隔热层厚度，然 后用箱体表面温度校核；如果低于环境的露点温度，则需适当增大隔热层厚度直到满足其外 表面温度的要求。 另外，采用壁板盘管式冷凝器的冰箱，箱体后壁面的表面温度近似取为冷凝温度 k t，也 需另外计算该部分漏热量，然后再累加成 a Q值。 （2）箱门口与门封条的漏热量 b Q 由于 b Q的值很难用计算法计算，可根据实测后推出，或根据生产厂家的经验来确定。一 般可取 b Q为 a Q的15%。 （3）箱体结构件热桥的传热量 c Q等 箱体内外壳体之间的支撑方式不同，其 c Q值也不同。因此同样也不易通过公式计算。一 般可取 c Q值为 a Q值的 3%左右。目前采肜聚氨酯发泡成型隔热结构的箱体，无支撑架形成的 冷桥，因此 c Q值可以不计算。 、开门损失热量 a Q的计算 车载冰箱开门次数，一般按每小时23次计算。在SG215-84标准规定的耗电量试验项中， 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 并未指出车载冰箱开门次数。日本标准中的耗电量试验规定了冷藏室每日开门50次，冷冻室 每日开门15次。在计算开门损失热量Qa时，可按每小时开门的上限3次计算。假定箱内空气已 全部被置换成外界空气，并用下式计算: 2 3.6 B F a V nh Q （3-5） 式中， B V车载冰箱内容积， 2 m； n单位时间开门次数，次/h； h进入箱内空气达到规定温度时的比焓差，kJ/kg； a 空气的比容， 3 m/kg； 、贮物热量 3 Q的计算 对车载冰箱的贮物热量 3 Q无明确的规定标准，一般情况下，在计算时可按车载冰箱标准 中的“制冰能力”项为依据，即:“以体积为车载冰箱内容积0.5%的25水，在2h内结成实冰” 的条件来考虑。实冰温度可按-2-5取，并按下式计算: 12 ()()()/ pfff QM c ttMhM r ttT （3-6） 式中，M水的质量，kg； c冻结前的比热(水的比热为4.1868 kJ/(kg)； f h凝固潜热(水的凝固潜热为333.27 kJ/kg)； r冻结后的比热(冰的比热为2 kJ/kg)； 1 t水的初始温度，； f t冻结(凝固)温度(水为)； 2 t冻结终点温度，； T结冰所用时间(2h )。 、其他热量 4 Q 车载冰箱的其他热量包括：箱内照明灯、各种加热器和冷却风扇电动机的散发热量，可 将其耗功率折算成热量计入。 此时，车载冰箱箱体热负荷计算时，为了安全起见一般还增加 10%的余度，即以 1.1Q 的 热负荷进行设计。 3.2.23.2.2 冰箱系统热力计算冰箱系统热力计算 车载冰箱制冷系统热力计算的目的是确定循环系统的各项性能指标、制冷剂的循环量和 制冷压缩机实际输气量，以此作为设计冰箱冷凝器、蒸发器及压缩机选型的依据。 车载冰箱制冷循环的额定工况，一般参照其制冷压缩机的工况条件确定。下表 3-1 列出 了国标 GB-9098-88“车载冰箱用全封闭型电动机-压缩机”中有关确定压缩机制冷量的试验 条件。在进行车载冰箱制冷系统的热力计算时，可参照上述标准，结合车载冰箱的运行条件， 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 确定其性能参数。 表表 3 3 国标国标 GB 9098GB 9098- -8888 中规定的工况中规定的工况 蒸发温度（） 吸气温度（） 冷凝温度（） 过冷温度（） 环境温度（） -23.30.2 32.23 54.40.3 32.20.1 32.21 、冷凝温度 k t 冷凝温度一般取决于冷却介质的温度以及冷凝器中冷却介质与制冷剂的传热温差 k t， 即 khk ttt。 k t的大小与冷凝器的冷却方式和结构形式有关。车载冰箱冷凝器的冷却介质大 多采用空气自然对流冷却方式，一般 k t取 1020。冷凝器的传热性能好，可知当取小的 数值。例如采用风速为 23m/s 的风冷却时， k t值可取 812。 、蒸发温度 0 t 蒸发温度一般取决于被冷却物体的温度及蒸发器中制冷剂与被冷却物体之间的传热温差 0 t，即 00n ttt。一般 0 t取 510。对于间冷式冰箱，其 0 t可取 5。 、过热度 过热度 h t取决于蒸气离开蒸发器时的状态和回气管的长度。车载冰箱采用全封闭压缩 机，一般以进入壳体的状态为吸气状态，可根据压缩机标定的工况选取，该值越小对压缩机 运行越有利。一般回气温度要小于或等于环境温度，但经实际测定，制冷剂吸入气缸前由于 电机加热使其过热，蒸气温度有时可达 80左右。 、过冷度 过冷温度 g t取决于液体制冷剂与回气管进行热交换的程度。 制冷剂液体温度在冷凝器末 端已接近环境温度， 采用与回气管进行热交换使得其得到再冷却。 一般过冷度可取 1532。 由压焓图不难得出系统中各点的参数其压焓图如下图 3-1。 则 单位制冷量： 014 qhh （3-7） 单位体积制冷量： 0 1 v q q （3-8） 单位理论功： 021 whh （3-9） lg p/kPa 3 3 2 2k 2s 2 s2 k t 0 t 4 1 1 1 h kJ/kg 图图 3 3- -1 1 系统压焓图系统压焓图 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第四章第四章 车载冰箱的整体结构的布置车载冰箱的整体结构的布置 本设计采用半导体制冷的车载冰箱.它是利用“帕尔帖效应“的一种制冷方法， 与压缩式制 冷和吸收式制冷并称为世界三大制冷方式。 “帕尔帖效应“的物理原理为：电荷载体在导体中 运动形成电流，由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动 时，就会释放出多余的热量。反之，就需要从外界吸收热量（即表现为制冷）所以，“半导体 电子制冷“的效果就主要取决于电荷载体运动的两种材料的能级差，即热电势差。纯金属的导 电导热性能好，但制冷效率极低（不到 1%） 。半导体材料具有极高的热电势，可以成功的用 来做小型的热电制冷器。 经过多次实验，科学家发现：P 型半导体（Bi2Te3-Sb2Te3）和 N 型半导体 (Bi2Te3-Bi2Se3)的热电势差最大，应用中能够在冷接点处表现出明显制冷效果。 电子冰箱简单结构为：将 P 型半导体，N 型半导体，以及铜板，铜导线连成一个回路，铜板 和导线只起导电作用，回路由 12V 直流电供电，接通电流后，一个接点变冷（冰箱内部） ， 另一个接头散热（冰箱后面散热器） 。 半导体电子制冷的优点为： 1、结构简单，部件少，维修方便 2、无机械传动部件，无磨损，无噪音，寿命长 3、无需制冷剂制冷（压缩式和吸收式都需要） ，绝对环保 4、效率高，耗电量低（在 100W 以下，耗电量只有压缩式和吸收式的一半） 半导体制冷片制冷原理如图 4.1 所示 图 4.1 半导体制冷原理 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 4.14.1 车载冰箱的组成车载冰箱的组成 车载半导体小型冰箱是由保温箱，箱体内胆，制冷片，换热系统（风冷） ，温度显示，稳 压电源.元器件如图 4.2 所示。 图4-2 车载冰箱的元器件 4.2 4.2 箱体的设计箱体的设计 箱体是车载冰箱的总要组成部分，其面板部分要安装散热器、开关，电源等。同时箱体 也是消费者能最直观的看到的部分，箱体要有比较好的保温和散热的作用，同时也要美观， 本设计的箱体如图4-3所示 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图4-3 车载冰箱箱体 如上图所示的箱体，器包括散热口，电源开关安装口，扇热器安装口和电源接口。箱体 内部设计四个凸台，便于安装制冷箱。 4.3 4.3 制冷箱的设计制冷箱的设计 制冷箱是冰箱的容器，一般选用的材料为塑料，塑料结构是目前的主流结构，制造方便 美观且成本低，本设计设计的制冷箱如图4-4所示 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图4-4 车载冰箱制冷箱 4.4 4.4 制冷装置的设计制冷装置的设计 制冷装置包括，半导体制冷片、铝制散热器和扇热风扇组成。 4.4.14.4.1 半导体制冷片三维造型半导体制冷片三维造型 半导体制冷片，也叫热电制冷片，是一种热泵。它的优点是没有滑动部件，应用在一些 空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。利用半导体材料的Peltier效应，当直 流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时， 在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量， 可以实现制冷的目的。它是一种产生负热阻的制冷技术，其特点是无运动部件，可靠性也比 较高。 我们选择TEC1-12706 型号的制冷片，制冷片如图4-5所示。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图4-5 半导体制冷片 4.4.2 4.4.2 铝制散热器的三维造型铝制散热器的三维造型 散热器是用来传导、释放热量的一系列装置的统称。目前散热器主要有采暖散热器、计 算机散热器，其中采散热器又可根据材质和工作模式分为若干种，计算机散热器可根据用途 和安装方法分为若干种。分为：钢制散热器、铝制散热器、铜制散热器、不锈钢散热器、铜 铝复合散热器等，还有原有的铸铁散热器。 铝制扇热器目前广泛运用于各种家用电器上，包括电脑、电视等。其导热效果好，加工 方便，价格低。铝制散热器如图 4-6 所示。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图 4-6 铝制散热器 4.4.3 4.4.3 散热风扇的三维造型散热风扇的三维造型 散热风扇的技术和性能方面已经完全达到了成熟的阶段，并不断有新技术出现。风扇规 格尺寸从 8mm 到 280mm，电压有 5V，12V，24V，48V，110V，220V，380V，外形有方形，圆形， 橄榄形等。 散热风扇的工作原理是按能量转化来实现的，即：电能电磁能机械能动能。其电 路原理一般分为多种形式，采用的电路不同，风扇的性能就会有差异。本设计选用 12V 直流 散热风扇，如图 4-7 所示。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图 4-7 扇热风扇 4.4.4 4.4.4 制冷装置的整体三维造型制冷装置的整体三维造型 在安装中，首先要最好准备一点导热硅脂，然后，找一节干电池，接在制冷器两根引线 上，就可感到一端明显发凉而另一端发热，记住引线的极性并确定好制冷器的冷、热端。如 果想得到更大的制泠量,建议采用二级制冷方式,即用两片叠起来用,上面一块的冷面吸收下 面一块的发热 。制冷装置如图 4-8 所示。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图 4-8 制冷装置 4.4 4.4 车载冰箱的总体的三维造型车载冰箱的总体的三维造型 设计好所有的零部件图后，我们对整个车载冰箱进行装配，装配图如图 4-9 所示。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图 4-9 车载冰箱整体装配图 4.4 4.4 车载冰箱的总体的二维视图车载冰箱的总体的二维视图 如图 4-10 所示，为车载冰箱的结构图。 1、十字槽盘螺钉 2、风扇罩，3、电源开关 4、拨动开关 5、电源插头 6、制冷箱 7、 翻盖 8、橡胶密封垫 9、上壳 10、饮料瓶 11、铝制散热器 12、螺钉 13、风扇 14、螺钉 15、 半导体制冷片 16、隔热垫 17、导热板 18、外壳 19、螺钉 4-10 车载冰箱二维结构图 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第五章第五章 车载冰箱的节能技术车载冰箱的节能技术 5.15.1 合理选择绝热层厚度合理选择绝热层厚度 针对车载冰箱箱体的不同部位、箱体内外温度差的大小，同时考虑箱体外形尺寸的合理 性来分配发泡层厚度。如对于间冷式冰箱，冷藏室箱胆背部设有送风道，此处与外部温差较 大，发泡层设计较其它部位厚；同样，冷冻室底部由于有压缩机的影响，其发泡层厚度也设 计得较厚 另外，在选择合适的发泡层厚度的同时，还要注意选择绝热性能较好的发泡剂，否则发 泡层将会很厚，这将直接导致材料成本的增加和车载冰箱外形尺寸的急剧加大。前面已经提 到过目前发泡剂的替代现状，环戊烷是比较理想的替代剂，它的气体热导率比较低，成本低， 室温下液态，目前可批量供应，由下表的比较中也可以看出。 表 5-1 环戊烷和异/正-戊烷发泡沫导热系数与扩散率的比较 气体导热系数 23时扩散率 沸点 10（mW/ 2 mK） （ 2 m/s） 环戊烷 49 11.5 6.2 13 10 异戊烷 28 13.1 3.5 14 10 正戊烷 36 13.4 4.0 13 10 表 5-2 环戊烷和异/正-戊烷发泡沫导热系数与温度的关系 试验温度（） 导热系数 mW/ 2 mK 环戊烷发泡沫 异/正戊烷发泡沫 0 19.0 19.8 10 19.5 20.6 23 20.5 21.7 表 5-3 气体导热系数 10 环戊烷 21.8 异戊烷 21.6 正戊烷 21.8 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 表 5-4 发泡剂性能比较 产品 CFC-11 HCFC141b HFC134a Cyelopentan e 化学分子式 3 CFCL FCClCH 3 3 32FCF CH 105H C 分子量 137 117 102 70 沸点（） 24 32 -27 50 气体导热系数(mW/ 2 mK) 7.4 8.6 12.4 11 在空气中燃烧极限（体积 之比）