CN100575821C - 具有最优化气流的食品冷藏器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种食物冷藏器，其包括支承在底座上的封闭容器，且从该底座中的珀尔帖效应热电模块接收冷却空气流，并通过冷却空气入流开口流入该容器。通过安装在空气管路系统中的风扇，可使空气从该容器返回到该底座，其中该空气管路系统与该热电装置的吸热器相连。在每个所公开的实施方案中，最小化了管路长度，并通过空气孔的布置和取向使得流进该容器的气流最优化。

Description

具有最优化气流的食品冷藏器
技术领域
本发明涉及一种用于冷藏新鲜水果和其他新鲜食物制品的装置，特别是涉及一种使用珀尔帖效应热电装置的、改进的台面安放式水果冷藏器。
背景技术
遵循公知的珀尔帖效应进行工作的热电装置，被用作冷却/加热装置已经有许多年。这种热电装置包括一排的半导体电偶，其中这些半导体电偶进行电串联连接和热并联连接。半导体电偶被夹在金属化陶瓷基片之间。当直流电流串联地施加给热电装置时，该热电装置用作热泵，其中在冷侧吸收热量，从而对冷侧进行冷却，同时热量在另一侧散失。电流的反向会导致热流动方向的反向。将散热器和吸热器附着在相应的冷热两侧上，可以提高该热电装置的效率。
珀尔帖效应装置已经长期用于设置冷藏器和/或加热器，以保持食物新鲜或温热食物以便供应。已经发现并众所周知地，使用强迫空气对流可促进热传递。典型地，较小的电扇用于使空气循环经过吸热器、进入并贯穿食物用容器，同时另一个风扇使外部环境空气横穿过散热器，以从该散热器处散发热量。
尽管在现有技术中新鲜水果和其他易腐烂食物制品用的冷藏器是公知的，但这些装置在市场上的销售却不太成功。可能有众多的原因来解释市场销售的不太成功。一个原因是实心的热电模块的成本和热传递效率。此外，为获得最大的冷却效率需要进行冷却空气的循环，这导致管路系统较为复杂，该较为复杂的管路系统大大地增加了容器(典型地由模制塑料材料制成)的成本。较长且复杂的空气循环管路系统也导致了热量损失和压力下降，这二者都会降低效率或增加产品成本。现有冷藏器的另一问题是冷却空气在待冷却食物中的分布。最优化冷却空气的分布模式及最优化冷却空气在食物容器区域内的停留时间，将是非常重要的。
发明内容
根据本发明，用于新鲜水果或其他易腐食品的冷藏器使用了可以最优化冷却空气流并进而最优化热传递效率的结构，该结构带有制造成本相对较低的容器结构并允许使用相对较小的热电模块。美国专利5,448,109中公开了可增加效率的热电模块，其特别适用于本发明的水果冷藏器。
根据本发明最广泛的方面，本发明的食物冷藏器包括底座壳体，用于安置被夹于吸热器和相对散热器间的珀尔帖效应热电模块。该底座壳体还限定了管路系统，其包括与该吸热器相热传递连通的冷却空气供应管、空气返回管及置于冷却管路系统中用于在其中循环空气的冷却空气循环风扇。
食物容器部分与该底座壳体相邻，并容置封闭侧壁及用于取出食物的可移开或可开启盖。该食物容器部分中包括与该管路系统连通的多个进口孔和出口孔。该进口孔和出口孔被设计成最优化气流。
在一个实施方案中，这些孔这样取向，使得冷气流形成圆形的漩涡模式。气流的漩涡运动有助于最大化冷却空气与被封闭食物接触的时间，从而提高了冷却效率。
在另一实施方案中，冷却空气开口这样取向，以引导气流远离空气返回管，从而延长空气在食物容器区域中循环的时间。设计不限于这些结构，其他气流最优化模式也是可能的。本发明的目的在于最优化气流，同时最小化制造成本。
在一个综合实施方案中，容置该热电装置和该管路系统的底座壳体，与容纳食物的部分相分离。该实施方案允许为清洁目的而容易地取下食物容器部分，但在壳体和食物容器的接触面处需要设置附加壁。
该底座的顶部可以具有与该食物容器底部中的孔相对齐的孔。为控制气流进入该食物容器中的速率，该食物容器可相对于该底座旋转，从而部分地阻挡住该食物容器的气流孔。
在另一综合实施方案中，容置该热电装置和该管路系统的壳体，与容纳食物的部分一体形成，从而需要分离所述两个室的单壁。这种方法通过使所需元件的数量最小化而最小化了制造成本。
食物容器部分通常被可移开或可开启的盖所封闭，使得冷却空气能持续地再循环。然而，在一个实施方案中，外部环境空气供应导管与冷却管路系统连通，并包括计量装置，以控制外部空气流动，从而帮助净化该冷却管路系统中的乙烯气体和其他水果成熟副产物。该计量装置可以包括连接到风扇上游的管路系统的小径管。
在另一综合实施方案中，容置该热电装置的底座壳体，还包括塔，该塔包括管路系统的一部分。塔顶部的空气进口孔帮助确保再循环的冷却空气流向该食物容器的顶部。为保持管路长度较短，空气出流孔接近塔的底部。空气出流孔这样取向，以使得流出的空气流向该食物容器的周边。
为帮助维持容器的内部温度，可在容器内嵌有可移开的绝缘套。该绝缘套的形状与封闭侧壁的内部相一致。该可移开盖也可设有绝热衬垫。
在该容器内可设有各种隔件，从而通过改变流经各温度区的冷却空气流来将该容器分成不同的温度区。这种隔件可被设置成从容器底壁竖直地向上延伸，或水平设置并例如附着到中心塔或容器侧壁上。
根据本发明的一个方面，公开了一种食物冷藏器，其包括：支承底座，其包括壳体，该壳体具有底座上壁；珀尔帖效应热电装置，其安置在该壳体中并处于吸热器和散热器之间；封闭的容器，其与该壳体相邻，并包括与支承底座的底座上壁相邻且接触的容器下壁，所述容器下壁和底座上壁具有使空气流向和离开容器的入流及出流开口；用于分配流入和流出空气的管路系统，所述管路系统封闭着该吸热器，并包括空气进口空间和空气出口空间中的至少一个，以使所述吸热器和所述容器之间经过所述开口流体连通；风扇，其安置于所述管路系统中，以形成所述空气入流与空气出流；以及所述容器下壁和底座上壁中的所述开口这样取向，以使得空气停留在该容器中的时间最长。
根据本发明的另一个方面，公开了一种食物冷藏器，其包括：支承底座，其包括壳体；珀尔帖效应热电装置，其安置在该壳体中并处于吸热器和散热器之间；封闭的食物容器，其与该壳体相邻，并包括用于空气入流及空气出流的开口；用于分配流入和流出空气的管路系统，所述管路系统封闭着该吸热器，并包括空气进口空间和空气出口空间中的至少一个，以使所述吸热器和所述食物容器之间经过所述开口流体连通，还包括壳体壁和容器壁中的至少一个的多个部分；风扇，其安置于所述管路系统中，以形成所述空气入流与空气出流；所述容器中的所述开口这样取向，以使得空气停留在该容器中的时间最长，以及从该容器内部引出的排气口，其中所述排气口包括位于该容器或盖中的可调节槽。
根据本发明的另一个方面，公开了一种食物冷藏器，包括：支承底座，其包括壳体；珀尔帖效应热电装置，其安置在该壳体中并处于吸热器和散热器之间；封闭的食物容器，其与该壳体相邻，并包括用于空气入流及空气出流的开口；用于分配流入和流出空气的管路系统，所述管路系统封闭着该吸热器，并包括空气进口空间和空气出口空间中的至少一个，以使所述吸热器和所述食物容器之间经过所述开口流体连通，还包括壳体壁和容器壁中的至少一个的多个部分；风扇，其安置于所述管路系统中，以形成所述空气入流与空气出流；及所述容器中的所述开口这样取向，以使得空气停留在该容器中的时间最长，其中，该空气出流开口这样取向，以使空气流在该容器中形成漩涡模式。
附图说明
图1是显示本发明的水果冷藏器的总体结构的透视图。
图2是图1所示的水果冷藏器的纵剖视图。
图3是用于观察内部元件而将水果冷藏器半剖后的透视图。
图4是图3中除去食物容器和盖后的透视图。
图5是图2剖视图的局部视图。
图6是除去盖后的水果冷藏器的俯视图。
图6A是沿图6中的线6A-6A的局部剖视图。
图7是除去盖后的水果冷藏器的俯视图，显示本发明的可替换实施方案。
图8是图7的水果冷藏器的局部纵剖视图。
图9是水果冷藏器的纵剖视图，显示本发明的可替换实施方案。
图10是水果冷藏器的透视图，显示为观察内部元件而半剖的替换实施方案。
图11是图10的水果冷藏器的纵剖视图。
图12是水果冷藏器的纵剖视图，显示本发明的可替换实施方案。
具体实施方式
图1显示本发明一个实施方案的水果冷藏器14。该水果冷藏器包括用于在水平面上支承冷藏器的支承底座1。在该底座内具有用于容纳冷却系统各种元件的空间，这里将详细说明这些元件。可移开容器2安置在底座1上。可移开盖3提供了通向待保存的食物的通道。该容器2的内部设有多个进口开口4，用于使冷却空气分配到该容器内。位于中心处的出口开口5为空气提供了回流通道。一旦流过该开口5，空气将再次被冷却并通过该开口4排出。虽然这是优选实施方案，但也可能使气流反向，从而将开口5用作进口开口而将开口4用作出气开口。该底座1、该容器2和该可移开盖3都可由注射模制的塑料材料制成。优选地，该底座1为不透明的，该容器2和该可移开盖3为透明的。
参照图2和图5，该底座1适当地支承在支腿15上，以在该底座下面提供敞开空间，用于使环境冷却空气进入。该底座1的靠下内部限定了充分敞开的环境空气室16，其中该环境空气室16大体由底座侧壁17和底座挡板13所限定。
参考图2，管路系统限定了一个流道8，该流道8的全长小于该壳体与该容器之间的相邻接触面的长度。
该容器2及容纳在其中的食品由利用公知珀尔帖(Peltier)效应的热电模块12进行冷却。该热电模块12安置在该底座挡板13中，且通常水平地放置在该底座挡板13所在的平面中。通过对该热电模块施加DC电流，热量将在一面被吸收(本例中是热电模块12的上侧)，从而使其冷却。热量将在该热电模块的另一面被散失(本例中是热电模块12的下侧)，从而对其加热。如现有技术中所公知的那样，吸热器10附着在该热电模块的上表面，而散热器11附着在该热电模块的下表面。该吸热器10通常由铝构成，包含底板18和一组密排的肋片19。同样地，该散热器11包含铝制底板20和一体的密排肋片21。在散热器11处工作的热电模块12所排放的热量，由通过该环境空气室16的环境空气流所散失。
该底座1的上壁7支承着该容器2的下壁6。该容器中的开口4与该底座上壁7中的弧形槽22流体连通，且该容器中的开口5与该底座上壁7中的孔23流体连通。底座上壁7和底座挡板13之间的空间8，具有经由开口4、弧形槽22、开口5和孔23而与容器内部24流体连通的管路系统。风扇9通过该开口5和该孔23吸进空气。当空气从该风扇9的靠下部分排出时，空气流经吸热器10上方、进入该管路系统8并经由该弧形槽22和该开口4再次进入该容器内部24。从而，使得该容器内部24中的空气被再循环并冷却。
在另一实施方案中，可以调节冷却空气向该容器内部24的流入。在底座上壁7和容器下壁6通常为圆形的冷藏器结构中，该底座上壁7中的弧形槽22可以使用成圆形的一排间隔开的一定尺寸孔来代替，以与容器的容器下壁6中的孔正好对齐。当该底座上壁7和该容器下壁6中的孔完全对齐时，会使得空气完全地流入该容器。然而，该容器相对于该底座的轻微旋转，将部分地关闭对齐的孔，从而减少空气流。
该容器2中的开口4被这样成形，以最优化冷却空气的流动。在图6所示的一个实施方案中，该开口4被这样取向，以使得流出的冷却空气产生逆时针漩涡模式的流动。该漩涡模式倾向于延长冷却空气与水果接触的时间，从而提高了冷却效率。
在图7所示的另一实施方案中，空气入流开口25被这样取向，以使得入流的冷却空气被强制朝向远离该空气出流开口5的方向流动，从而延长了冷却空气停留在该容器内部24中的时间。图8显示朝外取向的空气入流开口25的剖面。
本发明不限于上述两种的开口取向，其他优化的几何结构也是可行的。
在另一种可节省成本的实施方案中，该容器2相对于该底座1不可移开。该容器2的底部被该底座1的上壁所共用。图9显示这种可替换结构的水果冷藏器的纵剖视图。壁26是容器内部24与管路系统8之间的共用部分。冷却空气经由进口孔27分配到室24内，并经由孔28返回到管路系统8。孔27的取向使得最优化了进入该容器内部24的气流。
在图9实施方案的改型中，共用壁26被形成为可从该底座处分离的容器2的一部分。从而，当从该底座上提起该容器时，就敞开了该管路系统。在该实施方案的改型中，从该容器进入该管路系统的返回流出气流，穿过该容器底壁26中心处的孔28，或者孔28可设置在较小的圆形板中，该较小的圆形板形成该风扇9用的壳体的一部分。在后一种结构中，当该容器被放置于该底座上时，该容器底壁设置有围绕该较小圆形板的中心圆形开口。
在图10和图11所示的另一实施方案中，塔31是底座壳体1的一体部分。空气出流开口5设置于该塔31的顶部。空气入流开口4设置于食物容器2的底壁中，且这样取向以使得入流的冷却空气被向上和向外地导向该食物容器2的周边。该综合实施方案确保冷却空气循环流向食物容器区域24的顶部，但是可通过开口4的最优化外形和位置来保持管路长度较短。经开口4、5接收空气的该管路系统8返回部分优选被中间阻挡壁32所缩短。
同时，参考图10，食物冷藏器还包括中心塔，该中心塔延伸进该容器中并构成该管路系统的一部分，所述中心塔包括一个连接到管路系统其余部分上的固定底端以及一个自由相反端。
已知地，成熟水果会释放出乙烯气体和有机分解的其他副产物。需要通过定期或周期地更换在容器内部24再循环流动的冷却空气，来排出上述气体。特别如图12所示，环境气体导管29包括小径的计量管，且从底座的侧壁17延伸至管路系统8内，其中少量的外部环境气体被吸热器风扇9吸入，并与再循环冷却空气相混和。如图所示，环境空气导管29敞开至管路系统8内，其中该管路系统8正好位于风扇9入口的上游。但是可以理解，导管可以在其他位置连接在管路系统上。可以通过使用在导管29入口端的可选夹管阀或计量阀30来调节环境空气的进气。为了使乙烯或其他气态副产物相应地排出，优选在容器2和盖子3之间设置小的漏隙，但是也可以使用手动调节的出气槽。该出气槽可以设置在容器2的壁上或者盖子3上。
如前所述，热电模块12一般被设置为上表面是冷的，而下表面是热的。因为使供应给热电模块的电流极性反向会导致热流动方向反向，所以任一实施例中的水果冷藏器都可用于温热水果以促进或强化水果的成熟。在该可选的结构中，热电模块12的上表面是热的，而下表面是冷的。
某些水果在购买时经常还处于生的或半熟的状态。例如香蕉在购买时通常处于半熟状态，并允许在敞开的空气中成熟。通过使供应给热电模块12的电流极性反向，可以利用温热来使生的或半熟的水果快速地成熟；当成熟后，通过再次使电流反向以向容器2提供冷却空气，从而水果可以保存较长时间。
总之，温度控制是优异的(且迄今为止是最好的)控制水果成熟的方式。如上所述，温热可以被用来强化和促进生的或半熟的水果成熟；但是在水果成熟后，冷却是减慢生物成熟过程并在较长时间内保存水果的最佳可行方式。
热电模块12的热传递方向可以如上所述地进行反向。也可以通过控制所供应的电流和电压来控制加热和冷却的程度。通过这一方式，用户例如可以选择一个设定点来使水果按照所需的速度成熟；或者相反地，用户可以选择一个冷却设定点，以在使水果最为可口的某一温度下保存成熟的水果。也可以使用其他的冷却或加热方式，或者由用户手动设置，或者由可编程微处理芯片进行控制。

Claims (24)

1.一种食物冷藏器，其包括：
支承底座，其包括壳体，该壳体具有底座上壁；
珀尔帖效应热电装置，其安置在该壳体中并处于吸热器和散热器之间；
封闭的容器，其与该壳体相邻，并包括与支承底座的底座上壁相邻且接触的容器下壁，所述容器下壁和底座上壁具有使空气流向容器的空气入流开口和使空气离开容器的空气出流开口；
用于分配流入和流出空气的管路系统，所述管路系统封闭着该吸热器，并包括空气进口空间和空气出口空间中的至少一个，以使所述吸热器和所述容器之间经过所述空气入流开口和所述空气出流开口流体连通；
风扇，其安置于所述管路系统中，以形成所述空气入流与空气出流；以及
所述容器下壁和底座上壁中的所述空气入流开口和所述空气出流开口这样取向，以使得空气停留在该容器中的时间最长。
2.如权利要求1所述的食物冷藏器，其特征在于：所述管路系统限定了流道，该流道的全长小于该壳体与该容器之间的相邻接触面的长度。
3.如权利要求1所述的食物冷藏器，其特征在于还包括用于控制气流温度的热电装置用控制装置。
4.如权利要求1所述的食物冷藏器，其特征在于：该空气入流开口这样取向，以引导空气流沿远离该空气出流开口的方向流进该容器。
5.如权利要求1所述的食物冷藏器，其特征在于还包括中心塔，该中心塔延伸进该容器中并构成该管路系统的一部分，所述中心塔包括一个连接到管路系统其余部分上的固定底端以及一个自由相反端。
6.如权利要求5所述的食物冷藏器，其特征在于：所述空气入流开口设于该中心塔的自由端中，所述空气出流开口设于该容器的下壁中，且被取向成引导空气沿径向流出该容器的外周。
7.如权利要求6所述的食物冷藏器，其特征在于：所述空气出流开口直接紧邻该中心塔的底端。
8.如权利要求5所述的食物冷藏器，其特征在于：所述空气出流开口设于该中心塔的自由端中，所述入流开口设于该容器的下壁中，且被取向成引导空气沿径向流向该容器的外周。
9.如权利要求8所述的食物冷藏器，其特征在于：所述空气入流开口直接紧邻该中心塔的底端。
10.如权利要求1所述的食物冷藏器，其特征在于：
该空气入流开口包括位于所述底座上壁和容器下壁中、呈对齐模式的开口，以在对齐位置时提供最大的空气流；
其中，所述容器可在所述底座上壁上相对于所述底座上壁旋转，以使空气流从最大值减少。
11.如权利要求1所述的食物冷藏器，其特征在于还包括将该管路系统连接到外部环境空气的导管。
12.如权利要求1所述的食物冷藏器，其特征在于还包括：
导管，其连接着管路系统和外部环境空气；以及
阀，其位于所述导管中，用于控制外部环境空气的流动。
13.如权利要求1中所述的食物冷藏器，其特征在于还包括：
壳体底座挡板，其形成所述管路系统的下壁。
14.如权利要求13所述的食物冷藏器，其特征在于：位于所述容器下壁中的所述空气入流开口和空气出流开口中的其中一个开口，被设置在所述容器下壁的径向外周的附近。
15.如权利要求14所述的食物冷藏器，其特征在于：所述空气入流开口和空气出流开口中的其中另一个开口，被设置在该容器下壁的中心处。
16.如权利要求14所述的食物冷藏器，其特征在于：该风扇包括安置在所述挡板中心处的风扇壳体，所述空气入流开口和空气出流开口中的其中另一个开口被设置在所述风扇壳体中。
17.如权利要求13所述的食物冷藏器，其特征在于：所述容器下壁包括所述空气入流开口和所述空气出流开口。
18.如权利要求13所述的食物冷藏器，其特征在于：该空气入流开口被取向成使该容器中的空气流形成漩涡模式。
19.如权利要求13所述的食物冷藏器，其特征在于：该空气入流开口被取向成引导空气流沿远离该空气出流开口的方向流进该容器。
20.如权利要求13所述的食物冷藏器，其特征在于还包括将该管路系统与外部环境空气相连接的导管。
21.如权利要求3所述的食物冷藏器，其特征在于：所述控制装置包括用于使提供给该热电装置的电流极性反向的装置。
22.如权利要求3所述的食物冷藏器，其特征在于：所述控制装置包括用于控制提供给该热电装置的电流和电压大小的装置。
23.一种食物冷藏器，其包括：
支承底座，其包括壳体；
珀尔帖效应热电装置，其安置在该壳体中并处于吸热器和散热器之间；
封闭的食物容器，其与该壳体相邻，并包括用于使空气入流的空气入流开口及使空气出流的空气出流开口；
用于分配流入和流出空气的管路系统，所述管路系统封闭着该吸热器，并包括空气进口空间和空气出口空间中的至少一个，以使所述吸热器和所述食物容器之间经过所述空气入流开口和所述空气出流开口流体连通，还包括壳体壁和容器壁中的至少一个的多个部分；
风扇，其安置于所述管路系统中，以形成所述空气入流与空气出流；
所述容器中的所述空气入流开口和空气出流开口这样取向，以使得空气停留在该容器中的时间最长，以及
从该容器内部引出的排气口，其中
所述排气口包括可调节槽，所述可调节槽是位于该容器中或所述容器的盖中。
24.一种食物冷藏器，包括：
支承底座，其包括壳体；
珀尔帖效应热电装置，其安置在该壳体中并处于吸热器和散热器之间；
封闭的食物容器，其与该壳体相邻，并包括用于空气入流的空气入流开口及用于空气出流的空气出流开口；
用于分配流入和流出空气的管路系统，所述管路系统封闭着该吸热器，并包括空气进口空间和空气出口空间中的至少一个，以使所述吸热器和所述食物容器之间经过所述空气入流开口和所述空气出流开口流体连通，还包括壳体壁和容器壁中的至少一个的多个部分；
风扇，其安置于所述管路系统中，以形成所述空气入流与空气出流；及
所述容器中的所述空气入流开口和所述空气出流开口这样取向，以使得空气停留在该容器中的时间最长，
其中，该空气入流开口这样取向，以使空气流在该容器中形成漩涡模式。
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