CN100577061C - 用于建立一空气帘幕分隔屏障的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于在一个有一处于第一状态的流体的第一环境和一个有一处于第二状态的流体的第二环境之间的界面处建立一分隔屏障的方法。沿该第一环境和第二环境之间的第一路径(45)引导一第一流体流(55)，同时沿该第一流体流和第二环境之间的第二路径(75)引导一第二流体流(65)。在该第一流体流和第二流体流之间保持一种所要的参数关系，由此减少流体从第一和第二环境中的任一个到第一和第二环境中的另一个的通过。

Description

用于建立一空气帘幕分隔屏障的方法

本申请是于2003年1月7日申请的序号为10/337,591共同未决申请的部分继续申请。本申请也是于2003年2月26日申请的序号为10/374,640的共同未决申请的部分继续申请。

发明领域

本发明总的涉及用于从第二环境分隔第一环境的空气帘幕。本发明的方法有利地应用于超市、微型市场、便利店和其它商业机构中使用的那种类型的冷藏陈列商品架，用于陈列和销售冷藏的或冷冻的商品，其中一空气帘幕从商品的周围环境分隔该前面敞开的商品陈列区。

背景技术

具有前面敞开的陈列区的冷藏陈列商品架通常也称为陈列柜，它们常用于超市、微型市场、便利店和其它有商业机构中以陈列和销售冷藏的或冷冻的商品。此种陈列柜的前面敞开的性质允许顾客简单地进入商品陈列区选择和取购商品而设有必须开门才能接触商品的不方便。通常，一个冷的致冷空气帘幕以相当高的速度向下通过陈列柜的敞开的前面，从而在商品陈列区和陈列柜前面的商店区之间形成一个不可见的边界。该空气帘幕不仅帮助将冷的致冷空气保持在陈列柜的商品陈列区内，由此冷却陈列柜货架上的陈列商品，而且起作用而在一定程度上使商品陈列区与商店内的环境空气相隔离。确实进入了敞开的商品陈列区的环境空气由于增大了对与陈列柜关联的致冷系统的冷却要求而不希望地增加了能量消耗。其次，此种环境空气也可能导致商品陈列区内局部的温度升高，而足以使商品温度不希望地升高到对商品质量产生坏的影响的程度。

当一个致冷空气帘幕向下通过陈列柜的商品陈列区的敞开的前面时，遇到的一个问题是环境空气被夹带到形成空气帘幕的致冷空气气流中。在相当高速的帘幕空气和陈列柜前面存在的大体上静止的环境空气之间的边界上存在紊流。由于此种紊流，一些环境空气被不希望地夹入空气帘幕中。在先有技术中已发展多种空气帘幕陈列柜来解决该夹带问题。例如，有两个相邻的平行的组独立产生的致冷空气帘幕的陈列柜在该技术中是普通的。通常，如Maehara在美国专利4,633,677中所公开的，最外层的空气帘幕有一比最内层的空气帘幕稍许更高的温度，从而保护更冷的最内层空气帘幕不受环境空气夹带的影响。但是，这种设计并不能完全消除环境空气对致冷空气帘幕的侵入。

同时，在该技术中已熟知在一个或两个致冷空气帘幕的外面建立一个速度相当高的环境空气的第三空气帘幕来作为减少从商店将环境空气夹带入致冷空气帘幕的手段。Abraham在美国专利4,267,706中公开了在最内层的致冷空气帘幕外面建立一个环境空气帘幕的方法，而外层环境空气帘幕被向下引导而平行于和邻近于该内层致冷空气帘幕。Beckwith等人在美国专利3,648,482和3,850,003中，MacMaster等人在美国专利3,827,254中，以及Roberts在美国专利5,345,778和美国专利5,357,767中，每个都公开了在一对致冷空气帘幕的外面建立一个环境空气帘幕的方法。最接近陈列柜的商品陈列区的帘幕是最冷的，而中央帘幕的温度稍暖于最内层帘幕，但显著地比最外层环境空气帘幕较冷。较暖的致冷空气的中央帘幕用于缓冲最内层的更冷的致冷空气帘幕，使其免受最外层环境空气帘幕的暖空气侵入。最外层的环境空气帘幕基本上垂直向下地引导，或者平行于和邻近该中央空气帘幕，或者稍许向内地向着该中央空气帘幕，从而防止从中央和最内层致冷空气帘幕来的致冷空气由陈列柜的商品陈列区流出。最外层环境空气帘幕本身理想地流入靠近陈列柜底座的商店中，从而不会被抽入空气返回入口，致冷空气帘幕通过向入口返回到蒸发器室中。虽然在减小环境空气侵入更冷的最内层致冷空气帘幕方面大体上十分有效，但将发生一些侵入到中央致冷空气气流中的情况。其次，提供用于产生三个独立的空气气流的三个分开的空气流动回路会增加陈列柜的复杂性和费用。因此，需要这样一种致冷系统，该系统能没有显著花费地解决由于陈列柜外面的暖空气和该空气帘幕的相互作用而遇到的问题。

发明概要

广义地说，本发明提供一种用于在具有一处于第一状态下的流体的第一环境和具有一处于第二状态下的流体的第二环境之间的界面处建立一分隔屏幕的方法。该方法包括以下步骤：沿第一环境和第二环境之间的界面引导一个第一流体流；在该第一流体流和第二环境之间引导一个第二流体流；以及在该第一流体流和第二流体流之间保持一种所要的参数关系，由此减小流体从第一和第二环境中的任一个向第一和第二环境中的另一个的通过。

该在第一流体流和第二流体流之间保持一种所要的参数关系而由此减小流体从第一和第二环境中的任一个向第一和第二环境中的另一个的通过的步骤可以包括将第二流体流的速度对第一流体流的速度之比保持在一个所要的范围内，有利的是将第二流体流的速度保持为第一流体流的速度的至少约1.4倍，而最有利的是将第二流体流的速度保持为第一流体流的速度的约1.4倍-1.8倍。

该在第一流体流和第二流体流之间保持一种所要的参数关系而由此减小流体从第一和第二环境中的任一个向第一和第二环境中的另一个的通过的步骤可以包括使第二流体流的质量流动速率至少为第一流体流的质量流动速率的约1.4倍。该在第一流体流和第二流体流之间保持一种所要的参数关系的步骤可以还包括将第二流体流的质量流动速率对第一流体流的质量流动速率之比保持在一个所要范围内，有利的是将其保持在约1.4-约1.8的范围内。

该分隔屏障也可以通过下列步骤而建立：在第一环境和第二环境之间沿一第一路径引导一第一流体流，在第二环境和与第一路径成发散角的第一流体流之间沿一第二路径引导一第二流体流，同时将第一和第二路径之间的发散角保持在一个所要范围内。有利的是，该发散角保持在约5度-约50度的范围内，最有利的是，保持在约35度-约45度的范围内。

其次，该第一流体可以从第一环境抽吸，而第二流体可以从第二环境抽吸。本发明的方法可以用于建立一个用于致冷陈列区的特别有效的双重空气帘幕，以便在致冷陈列柜的商品陈列区即第一环境和陈列柜前面的商店环境区即第二环境之间提供一个分隔屏幕。

附图简述

从参考附图的当前优选实施例的下列详细描述中，该技术的专业人员显然可以清楚本发明的各种特点和优点。附图中：

图1例示一种有一前面敞开的陈列柜的致冷商品架的侧视立面轮廓图，图示以一发散关系引导通过该陈列柜的商品陈列区的外空气帘幕和内空气帘幕；

图2例示一种有一前面敞开的陈列柜的致冷商品架的侧视立面轮廓图，图示以一平行关系引导通过该陈列柜的商品陈列区的外空气帘幕和内空气帘幕；

图3用图线例示当两个平行的空气帘幕的相对速度变化时空气帘幕性能的变化；以及

图4用图线例示当两个发散的空气帘幕之间的发散角变化时空气帘幕性能的变化。

优选实施例详述

下面将描述本发明的方法在一种冷藏商品架上的应用，以便在该冷藏商品架内的冷藏商品陈列区和冷藏商品架前的环境区之间建立一道空气帘幕屏障。但是，可以理解，本发明的方法具有更加广阔得多的用途。广义地说，本发明提供一种用于在有一处于第一状态的流体的第一环境和有一处于第二状态的第二流体的第二环境之间的界面处建立一个分隔屏障的方法。例如，为了例示的目的(但并不限制)，本发明的方法可以应用于在一环境受控的内部和一外部装载站台之间的仓库门处或在温度受控的商店内部和门外的周边环境之间的商店入口处维持一个屏障。因此，作为应用于冷藏商品架的本发明的下列描述预期并不限制本发明的方法的范围，而只是在其特别有利的用途中来例示本发明的方法。

现在参照图1和图2，冷藏商品架10包括一个外柜12和一个内柜衬里20，后者在其边界内限定一个前面开放的商品陈列区30。该外柜有一底座13、一从底座13背部向上伸出的后壁14、一从该后壁向前伸出的顶壁15与一对从底座13向顶壁15垂直伸出和从后壁14向前伸出的侧壁16。内柜衬里20有一顶板28、一后板26、一底板24和对置的侧板23，它们一起界定前面开放的商品陈列区30。外柜底座13、后壁14、顶壁15和侧壁16中的每一个都是绝热的，如常规实践中那样，以便使外柜12的内部(包括商品陈列区30)与通过其间的过量热传递产生热量隔绝。

待销售的易腐败商品可以陈列在货架12上，货架12安置在商品陈列区30内和底板24的上表面上。商品陈列区30有一敞开的前部25，因而能允许顾客不仅看到而且能用手够到陈列区30中，以便选择和拿走顾客想要购买的物品。商品陈列区30用常规方式冷却到所需的商品温度，通常为-10°F到小于约40°F，取决于陈列的是什么商品和该商品是不是冷冻的。

冷藏商品架10还包括致冷室40，通常设置在底座13和底板24之间的陈列柜12的部分内，如图1中所示，其中放置致冷系统的部件，通常为管状线圈蒸发器50和空气推进器60(如一个或多个风扇)。但是，可以理解，使用的空气推进器的具体形式是没有关系的。如常规实践中那样，通过蒸发器50的管子的致冷剂冷却通过蒸发管表面上方的空气。该致冷剂通常由设置在商店内别处的远距离致冷装置提供。但是，可以理解，本发明也可以用于独立的致冷商品架，后者包括其自有的用于提供致冷剂的致冷装置。

在外柜12的后壁14和顶壁15与对应的内柜衬里20的后板26和顶板28之间形成一个空气循环通道32。空气推进器60用于引导空气从空气入口42通过致冷室40，从而横穿蒸发器50，由此通过通道32而通到第一空气出口34。如上所述，该循环空气当其横穿蒸发器50时已被冷却到一所需的温度。冷却的致冷空气从第一空气出口34通过设置在第一空气出口34内的叶片而引出，沿第一路径45向下穿过商品陈列区的敞开的前部25而返回空气入口42。因此，该致冷空气被再循环，并且通过致冷室40和通道32而被重复地再循环，从而节约在冷却致冷空气的过程中所消耗的能量。其次，通过上述冷却装置，穿过前面敞开的商品陈列区30从其顶部到底部形成一道冷空气帘幕55。为了进一步向商品陈列区30直接提供冷却空气，可以在后板26中设置多个孔，一部分通过通道32循环的冷的致冷空气可以通过这些孔直接引入商品陈列区30。该致冷空气也将由空气推进器通过空气入口42抽回到待再循环的致冷室40中。

在柜12的顶部前方的第一空气出口34外面设置一个第二空气出口70。第二空气出口70用于沿第二路径75大体上向下地引导从商店环境抽引来的相对温暖的空气。在图1所示的实施例中，第二路径75相对于冷的致冷空气所遵循的第一路径45是发散的。在图2所示的实施例中，第二路径75基本上平行于第一路径45。

以这种方式，在相当冷的内空气帘幕的外面，即进一步偏离商品陈列区的地方形成一个相对温暖的外空气帘幕65。该相对温暖的外空气帘幕65用作该相当冷的内空气帘幕55和商店的周边环境之间的缓冲。其次，因为该相对温暖的外空气帘幕65是从该相当冷的内空气帘幕55向外发散的，而相应的空气帘幕大体上向下通过，所以从外空气帘幕65夹带到更冷的内空气帘幕55中的暖空气量被减到最小。其次，当外空气帘幕65到达陈列柜12的底座区时，它沿柜的底座部分13的前端向外通入商店而非通入空气入口42。因此，尽可能减小了将暖空气夹带入相当冷的内空气帘幕和随后通过入口42通入致冷室40的可能性，由此减少了冷却该再循环致冷空气的过程中的能量消耗。

如图2中更详细地示出的，第一空气出口34和第二空气出口70安置在陈列柜12的顶部前区处，而第二空气出口70安置在第一空气出口34的外面，也就是更接近陈列柜12的前部。如上所述，第一空气出口34与通道32连通而引导由空气推进器60驱动的相当冷的空气向下沿路径45穿过商品陈列区30的敞开的前部而形成内空气帘幕55。第二空气出口70与一相对温暖的空气源形成流体连通并引导由一个与其结合的第二空气推进器76驱动的相对温暖的空气沿路径75向下而形成一个从内空气帘幕55向外发散的外空气帘幕65。

在图1所示的实施例中，在柜12的顶壁15的前凸缘处设置一个通风室72。第二空气出口70和环境空气入口74通入通风室72。一个空气推进器76如轴流风扇设置成与入口74操作地联接。在操作中，空气推进器76抽引从商店来的环境空气进入和通过通气室72并从那里流出第二空气出口70而形成相对温暖的外空气帘幕65。如图1中所示，第二空气出口70可以位于第一空气出口34的同一平面中。在这种情况下，第二空气出口70设有引导叶片78，后者安置成引导通过其间的相对温暖的空气通过而沿路径75形成外空气帘幕65，从而与沿路径45流动的内空气帘幕55发散。引导叶片78是可调的，使得第二空气帘幕离第一空气帘幕的发散角可以在一预定的角度范围内选择地调整。或者是，第二空气出口70可以设置成与第一空气出口34成一角度并设有轴向引导叶片78，使得外空气帘幕65自然地被引向偏离内空气帘幕55地发散。

按照本发明的方法的一个方面，该相对温暖的外空气帘幕以一个发散角A而向外偏离该内空气帘幕地向下引导，该发散角A优选地为约5度-约55度，更优选地为约25度-约50度，最优选地为约35度-约45度。

现在参照图4，其纵轴代表定性表示冷空气中夹带暖空气的程度的夹带因子。该夹带因子是通过返回空气入口42的返回空气的测得温度和通过第一空气出口34排放的冷的致冷空气的测得温度之差对通过第二空气出口70排放的暖空气的测得温度和通过第一空气出口34排放的冷的致冷空气的测得温度之差的比率。夹带因子的量值越低，暖空气夹带到返回空气中的程度就越低。横轴代表发散角A，也就是当内空气帘幕55和外空气帘幕65分别从第一空气出口34和第二空气出口70大体上向下流动时当其发散时在内空气帘幕55和外空气帘幕65之间所包括的角度。如图4中看到的，当内外空气帘幕之间的发散角A为约40度时，相对温暖的空气被夹带到进入返回空气入口42的返回空气流中的夹带程度(即夹带因子)为最低。但是，夹带程度的显著降低出现于一个发散角的宽广范围内。

在图2所示的实施例中，第二空气出口70与引导叶片一起设置，后者的位置能引导通过其间的相对温暖的空气而形成沿路径75的外空气帘幕65，路径75基本上平行于流动内空气帘幕55的路径45。该第二空气帘幕向下一直流动但到达第一空气帘幕的外面，并被这样引导而溢出回到商店中，却并非通过返回空气入口而进入致冷室40。按照本发明方法的另一方面，外空气帘幕65以至少比内空气帘幕55的排放速度大到1.4倍的排放速度向下引导。术语“排放速度”指空气流从陈列区30顶部处的其相应的空气出口排放的速度。因此，内空气帘幕55的排放速度是从空气出口34排放的空气流的速度，而外空气帘幕65的排放速度是从空气出口70排放的空气流的速度。

现在参照图3，其纵轴代表负荷减小因子，该因子是与仅仅一个内空气帘幕的负荷相比较的双空气帘幕的致冷负荷，而横轴代表外空气帘幕的速度在内空气帘幕的速度中的比率。因此，负荷减小因子越小，双空气帘幕越有效。如图3中所示，在外帘幕排放速度与内帘幕排放速率之比保持在约1.4-约1.8的范围内时，在穿越该空气帘幕的减小的气流通道中的双帘幕气流屏障的有效性最大。将空气帘幕速度之比保持在该范围内尽可能减小了相邻空气帘幕之间沿该界面长度的速度梯度，并因此减小了剪切不稳定性，由此导致减少了从速度较高的空气帘幕向速度较低的空气帘幕的空气夹带。因此，通过保持外空气流的排放速度比内空气流的排放速度快到约1.4-约1.8倍，利用本发明通过第一和第二流体的平行气流的双空气帘幕，可以在两种环境之间保持一种非常有效的分隔屏障。

已经就应用于超市及类似设施中通常见到的那种类型的致冷商品架而在此处详细地描述了本发明的方法。但是，可以理解，上述描述是示范性的，不起限制作用。相反，本发明的方法可以容易地用于其它用途，其中希望限制在包括第一状态下的第一流体的第一环境和带有包括第二状态下的第二流体的第二环境的界面之间的流体的通过。

除了速度和发散角以外，也可以使用其它各种参数来规定所要的参数定额。例如，可以使用相对质量流动速率。也就是，通过沿该界面以第一质量流动速率引导该第一流体流，以第二质量流动速率引导该第一流体流和所述第二环境之间的第二气流，以及将第二流体流的质量流动速率对第一流体流的质量流动速率之比维持在一个所要范围内，就可以在一个第一环境和一个第二环境之间建立一分隔屏障。有利的是，第二流体流的质量流动速率将是第一流体流的质量流动速率的至少约1.4倍，而最有利的是，将是第一流体流的质量流动速率的约1.4-约1.8倍。

该技术的专业人员可以认识到，根据上述说明，本发明的许多修改和变化将落在本发明的范围和精神之内。上面已经公开了本发明的优选实施例。因此，在所附的权利要求书范围内，还可以用不同于已具体描述的方法来实施本发明。为此，应当研究下述权利要求书来确定本发明的内容和范围。

Claims (13)

1.一种用于在一个具有于第一状态下的流体的第一环境和一个具有于第二状态下的流体的第二环境之间的界面处建立一分隔屏障的方法，包括：

沿所述第一环境和所述第二环境之间的第一路径引导第一流体流；

沿所述第一流体流和所述第二环境之间的第二路径并在第一路径的发散角处引导第二流体流；以及

将第一路径和第二路径之间的该发散角保持在一期望范围内，由此减少流体从所述第一和第二环境中的任一个通向所述第一和第二环境中的另一个。

2.一种如权利要求1中所述的用于在第一环境和第二环境之间建立一分隔屏障的方法，其特征在于，进一步包括：

沿该第一路径以第一速度引导该第一流体流；

在该第一流体流和来自所述第二环境的流体之间以第二速度引导该第二流体流；以及

将该第二流体流的速度保持在一个至少为该第一流体流速度的1.4倍的速度。

3.一种如权利要求1中所述的用于在第一环境和第二环境之间建立一分隔屏障的方法，其特征在于，进一步包括：

沿该第一路径以第一速度引导该第一流体流；

在该第一流体流和来自所述第二环境的流体之间以第二速度引导该第二流体流；以及

将该第二流体流的速度对该第一流体流速度之比保持在一期望范围内。

4.一种如权利要求3中所述的用于在第一环境和第二环境之间建立一分隔屏障的方法，其特征在于，还包括将该第二流体流的速度对该第一流体流速度之比保持在1.4-1.8的范围内。

5.一种如权利要求4中所述的用于在第一环境和第二环境之间建立一分隔屏障的方法，其特征在于，还包括：

沿该第一路径以第一质量流动速率引导该第一流体流；

在该第一流体流和来自所述第二环境的流体之间以第二质量流动速率引导该第二流体流；以及

将该第二流体流的质量流动速率对该第一流体流的质量流动速率之比保持在一期望范围内。

6.一种如权利要求5中所述的用于在第一环境和第二环境之间建立一分隔屏障的方法，其特征在于，还包括将该第二流体流的质量流动速率对该第一流体流的质量流动速率之比保持在1.4-1.8的范围内。

7.一种如权利要求1中所述的用于在第一环境和第二环境之间建立一分隔屏障的方法，其特征在于，还包括将该第一路径和第二路径之间的发散角保持在5度-50度的范围内。

8.一种如权利要求7中所述的用于在第一环境和第二环境之间建立一分隔屏障的方法，其特征在于，还包括将该第一路径和第二路径之间的发散角保持在35度-45度的范围内。

9.一种如权利要求1中所述的用于在第一环境和第二环境之间建立一分隔屏障的方法，其特征在于，还包括：

沿所述第一环境和所述第二环境之间的该第一路径引导从所述第一环境抽吸来的第一流体流；

沿该第二路径引导从所述第二环境抽吸来的第二流体流。

10.一种如权利要求9中所述的用于在第一环境和第二环境之间建立一分隔屏障的方法，其特征在于，还包括：

沿该第一路径以第一速度引导该第一流体流；

在该第一流体流和来自所述第二环境的流体之间以第二速度引导该第二流体流；以及

将该第二流体流的速度对第一流体流的速度之比保持在一期望范围内。

11.一种如权利要求9中所述的用于在第一环境和第二环境之间建立一分隔屏障的方法，其特征在于，还包括：

沿该第一路径以第一质量流动速率引导该第一流体流；

在该第一流体流和来自所述第二环境的流体之间以第二质量流动速率引导该第二流体流；以及

将该第二流体流的质量流动速率对该第一流体流的质量流体速率之比保持在一期望范围内。

12.一种如权利要求9中所述的用于在第一环境和第二环境之间建立一分隔屏障的方法，其特征在于，该发散角为5度-50度。

13.一种如权利要求9中所述的用于在第一环境和第二环境之间建立一分隔屏障的方法，其特征在于，该发散角为35度-45度。

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