CN102038387A

CN102038387A - 制冷陈列柜

Info

Publication number: CN102038387A
Application number: CN2009102065033A
Authority: CN
Inventors: 张朝昌; 杨云雨; 周波
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2009-10-16
Filing date: 2009-10-16
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2029-10-16
Also published as: CN102038387B; WO2011047291A1; EP2488068A1; EP2488068B1

Abstract

一种制冷陈列柜，包括陈列柜、冷却管道、制冷系统、空气扩散器和空气循环系统。该陈列柜具有内容积和取物口。该冷却管道具有在进口与出口之间延伸的空气流通道，该进口和出口将空气流通道流体地连接到陈列柜的内容积。该制冷系统具有布置在空气流通道中的蒸发器。该蒸发器具有低温区和高温区。该空气扩散器具有高空气流区和低空气流区。该高空气流区被配置成将空气引向低温区。该低空气流区被配置成将空气引向高温区。该空气循环系统适合于使空气在冷却管道与陈列柜之间循环。

Description

制冷陈列柜

技术领域

本发明涉及制冷系统，并且更具体地涉及高效制冷陈列柜。

背景技术

制冷陈列柜和系统(也称作“市场”和“服务柜”)通常用于在规定环境中贮存和/或陈列易腐货物和/或易挥发货物(例如，食物、饮料、药物等等)。典型的制冷陈列柜(“陈列柜”)包括容纳在隔热外壳之内的制冷系统和贮存元件(例如，搁板、架子等等)。该制冷系统包括风扇和具有以传统方式布置的压缩机、冷凝器、蒸发器、制冷剂调节器(例如恒温膨胀阀)以及蒸发器压力调节器(EPR)的闭环系统。该蒸发器包括多个垂直横跨多个传热翅片的管子。典型地，这些翅片和管子被配置成使得该蒸发器具有相对低的翅片密度(例如，3个翅片每英寸(“FPI”))。也就是说，该蒸发器被配置成使得每个翅片之间有相对大的空间/间隙，这就减小了蒸发器的传热表面积。

在工作期间，制冷剂在闭环系统中按照典型的制冷循环进行循环。陈列柜中循环的空气通过在其流过蒸发器时向制冷剂传热而被调节(例如以恒定的温度和/或湿度)。当循环空气向制冷剂传热时，在蒸发器中会形成温度梯度。典型地，这个温度梯度垂直于流过蒸发器的空气方向延伸。例如，蒸发器的竖向顶部比竖向底部更冷。

在一些陈列柜中，当循环空气穿过蒸发器时，湿气在一些翅片或所有翅片及其管子上凝结并且形成霜结晶体。在蒸发器的较冷区域这种结霜尤其普遍。这种霜的聚集会不良地减小通过蒸发器的空气流，由此降低制冷系统的效率和效力。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种制冷陈列柜，其包括陈列柜、冷却管道、制冷系统、空气扩散器和空气循环系统。该陈列柜具有内容积和取物口。该冷却管道具有在进口与出口之间延伸的空气流通道。该进口和出口将空气流通道流体地连接到陈列柜的内容积。该制冷系统具有布置在空气流通道中的逆流蒸发器。该逆流蒸发器具有低温区和高温区。该空气扩散器具有高流动区和低流动区。该高流动区被配置成将空气引向低温区，该低流动区被配置成将空气引向高温区。该空气循环系统适合于使空气在冷却管道与陈列柜之间循环。

根据本发明的另一方面，提供一种用于调节制冷陈列柜中的环境状况的方法。该方法包括步骤：a)提供具有内容积和取物口的制冷陈列柜、具有在进口与出口之间延伸的空气流通道的冷却管道，以及包括具有低温区和高温区的逆流蒸发器的制冷系统，该逆流蒸发器布置在空气流通道中；b)计量通过空气流通道的空气流，使得第一数量的空气流被引向逆流蒸发器的低温区，第二数量的空气流被引向逆流蒸发器的高温区；c)对第一和第二数量的空气进行冷却以提供冷却空气流；以及d)将第一数量的冷却空气流从冷却管道的出口引向陈列柜的内容积。

附图说明

图1是制冷陈列柜的一个实施例的示意图。

图2A和2B是蒸发器的一个实施例的相对侧面的示意图；例如，图2B所示侧面视图是通过围绕平行于多排中的一排的轴线旋转图2A的视图示出。

图3是空气扩散器段的平面视图。

图3A是图3所示空气扩散器的局部放大视图。

图4是空气扩散器段的平面视图。

图4A是图4所示空气扩散器的局部放大视图。

图5是挤压器的一个实施例的示意图。

图6是图1中的冷却管道的邻近蒸发器和空气扩散器的区域的局部放大视图。

具体实施方式

图1是制冷陈列柜10的一个实施例的示意图。制冷陈列柜10包括陈列柜12、冷却管道14、制冷系统、空气扩散器16和空气循环系统。

陈列柜12具有适于贮存和/或陈列易腐货物和/或易挥发货物(例如，食物、饮料、药物等等)的内容积18。陈列柜12包括取物口20、空气流出口22、空气流进口24和可选地至少一个透明板(例如，玻璃窗26)。取物口20的大小和位置形成为使得能从制冷陈列柜10的外部看到、接近和/或移开贮存/陈列在内容积18中的货物。例如，如图1所示，取物口20布置在陈列柜12的竖向顶部28上，邻近玻璃窗26的顶边30。然而，取物口20可以布置在替换位置，这取决于制冷陈列柜10的构造和预定用途。

空气流进口24相对于取物口20的第一端32布置，并且邻近玻璃窗26的底端34。空气流出口22布置成邻近取物口20的与第一端32相对的第二端36。

冷却管道14具有在空气流进口40与空气流出口42之间延伸的空气流通道38。

制冷系统包括配置在闭环系统中的热力逆流蒸发器44(“蒸发器”)。闭环制冷系统是本领域公知的，并且本发明不局限于任何特定构造。在Fung等的美国专利No.6,460,372中公开了具有逆流蒸发器的这种闭环制冷系统的一个例子，其全文作为参考并入本文。简单来说，参照图2A和2B，在一些实施例中，蒸发器44包括定向成多排(例如，8排)的多个管子46。这些管子46形成冷却区48(例如，从第3至8排的管子46，这些管子被配置成使得冷却剂在第3排进入蒸发器44的冷却区48部分，向上穿过第4至7排，并且从第8排出去)和除霜/过热区50(例如，第2和1排的管子46，从第8排出来的冷却剂在第2排进入蒸发器44的除霜区50，进入第1排，并且之后离开蒸发器44)。相对于引导通过蒸发器44的空气流52而言，第1排的管子46分别布置在第2至8排的管子46的上游。蒸发器44还包括热力地连接多个管子46的多个翅片(未示出)以利于传热。如‘372专利中所公开的，这些冷却翅片布置成使得蒸发器44具有相对高的翅片密度(例如，6FPI)。此外，蒸发器44可操作为形成低温区54和高温区56。高温区56位于蒸发器44的第一端58(例如，竖向底部)的附近。低温区54位于蒸发器44的第二端60(例如，竖向顶部)的附近。

图3和4示意性地示出了图1所示空气扩散器16的段62、64。图3A和4A分别是图3和4所示扩散器段62、64的局部放大视图。空气扩散器16包括一个或多个扩散器段(例如，第一和第二扩散器段62、64)和多个空气流通道66。第一扩散器段62连接到第二扩散器段64。在图1所示实施例中，第一扩散器段62示为位于第二扩散器段64的下游；也就是说，空气流在遇到第一扩散器段62之前就遇到第二扩散器段64。所述多个空气流通道66布置在第一和第二扩散器段62、64的每一个中，形成栅网/格栅。每个通道66具有流通面积并且与相邻通道隔开一定距离。这些通道的大小和位置形成为在第一和第二扩散器段62、64内形成高流动区70和低流动区72。例如，参照图3和3A，第一扩散器段62中的通道66是：a)大小形成为使得高流动区70和低流动区72中的每个通道66的流通面积68大致相等，并且b)位置形成为使得低流动区72中的相邻通道之间的距离74大于高流动区70中的相邻通道之间的距离76。参照图4和4A，第二扩散器段64中的通道66是：a)大小形成为使得高流动区70中的每个通道的流通面积78大于低流动区72中的每个通道66的流通面积80，并且b)位置形成为使得高流动区70和低流动区72中的相邻通道66之间的距离82大致相等。值得注意的是，本发明不局限于上述例子，而是，空气流通道66可以配置成多种不同的大小和排列，以形成空气扩散器16的高流动区70和低流动区72。

再次参照图1，空气循环系统配置成使制冷陈列柜10中的空气循环。该空气循环系统包括空气幕系统83、风扇系统(未示出)和可选地防湿加热器(未示出)。防湿加热器可用于减少或消除柜子的玻璃窗26上的结露。

空气幕系统83适于发射空气幕84(例如，平面或楔形空气流)，从而分离不同的热力环境；例如，将陈列柜12的内容积18内的相对冷的环境与制冷陈列柜10周围的相对热的环境分离。空气幕系统83包括挤压器86和具有“蜂窝”结构的空气分散装置88。

图5是图1的挤压器86的一个实施例的示意图。挤压器86具有多个节段，包括第一节段89、第二节段90、第三节段92和第四节段94。第一节段89布置成邻近第二节段90并且相对于第二节段偏斜成第一偏斜角96(例如，大约138.7°)。第二节段90布置成邻近第三节段92并且相对于第三节段偏斜成第二偏斜角98(例如，大约149.4°)。第三节段92布置成邻近第四节段94并且相对于第四节段偏斜成第三偏斜角100(例如，大约100.8°)。第四节段配置成配合(也就是，定位和/或保持)空气分散装置88。

风扇系统适于提供可控的可变空气流。风扇系统包括一个或多个风扇，具有例如电子粉碎(electronic comminuted)马达。

参照图1，冷却管道14的空气流进口40和空气流出口42将空气流通道38与陈列柜12的内容积18流体相连；例如，空气流进口、出口40、42一起形成通过陈列柜12的空气循环模式。例如，空气管道14的空气流进口40连接到陈列柜12的空气流出口22，空气管道14的空气流出口42经由挤压器86连接到陈列柜12的空气流进口24。空气幕系统83配置成从挤压器86穿过陈列柜12的取物口20将空气幕84射向冷却管道14的空气流进口40。

蒸发器44和空气扩散器16布置在冷却管道14的空气流通道38内，从而使得空气扩散器16的高流动区70与蒸发器44的低温区54对齐，空气扩散器16的低流动区72与蒸发器44的高温区56对齐。例如，蒸发器44的竖向顶端60布置成邻近陈列柜12的内容积18，第1排管子46布置在第8排管子46的上游。第一扩散器段62布置在第二扩散器段64的下游，空气扩散器16的高流动区70位于陈列柜12的内容积18的附近。风扇系统使空气在冷却管道14的空气流通道38与陈列柜12的内容积18之间循环。

在图1所示制冷陈列柜10的工作中，风扇系统将空气流102从空气流进口40导向空气扩散器16。空气扩散器16计量(也就是分离且分配)空气流102，以提供来自其高流动区70的第一空气流104和来自其低流动区72的第二空气流106。例如，现在参照图6，第二扩散器段64计量空气流102从而使从第二扩散器段64的竖向顶部引出的空气数量比其竖向底部的(见空气流103)更大。第一扩散器段62计量从第二扩散器段64引出的空气流103从而使从第一扩散器段62的竖向顶部引出的空气数量比其竖向底部的甚至更大。从第一扩散器段62引出的空气流的竖向顶半部形成第一空气流104，其竖向底半部形成第二空气流106。如上所述，第一空气流104大于第二空气流106；也就是说，流过空气扩散器16的高流动区70的空气数量比低流动区72的更大。因此，第一空气流104比第二空气流106带走的热能更多。

在蒸发器44中垂直于第一、第二空气流104、106的空气流路径形成温度梯度(例如通过冷却剂流动特性)。温度梯度又在蒸发器44内形成低、高温区54、56，从而使其第二端60(也就是顶端)比第一端58(也就是底端)更冷。

来自于空气扩散器16的高流动区70的第一空气流104被引向蒸发器44的低温区54。来自于空气扩散器16的低流动区72出来的第二空气流106被引向蒸发器44的高温区56。热量从第一、第二空气流104、106通过蒸发器44的低、高温区54、56传入流过冷却、除霜区48、50的制冷剂。这种传热模式冷却了第一、第二空气流104、106，同时相反地加热了蒸发器44内的制冷剂。值得注意的是，第一空气流104对低温区54的加热大过第二空气流106对高温区56的加热(或大过没有空气扩散器16将第一空气流104集中在低温区54上时低温区54得到的加热)。传给低温区54的附加热能有助于提高低温区54的稳态温度并且防止在其上结霜。然而，当确实有霜聚集在蒸发器44的管子46上时，风扇系统会通过增大第一、第二空气流104、106的流速来抵消相关流动约束。

已冷却第一、第二空气流104、106重新合并并且通过冷却管道14的空气流出口42被从蒸发器44引入挤压器86。挤压器86将已冷却空气流108引入陈列柜12的内容积18。已冷却空气流的第一较大部分110循环贯穿内容积18，从而冷却内容积18内的货物和环境。已冷却空气流的第二较小部分112延伸穿过取物口20扩散，形成空气幕84从而将内容积18内的已冷却环境与制冷陈列柜10外部的环境分离。这两部分空气流重新聚合并且被引导通过陈列柜12的空气流出口22且引入冷却管道14的空气流进口40进行重新循环和重新冷却。

尽管已经公开了本发明的多种实施例，但本领域普通技术人员应当明白，在本发明范围内有更多的实施例和实施方式。因此，除了依据所附的权利要求及其等同物之外，本发明没有其它限制。

Claims

1.一种制冷陈列柜，包括：

陈列柜，其具有内容积和取物口；

冷却管道，其具有在进口与出口之间延伸的空气流通道，该进口和出口将该空气流通道流体地连接到所述陈列柜的内容积；

制冷系统，其具有布置在所述空气流通道中的蒸发器，该蒸发器具有低温区和高温区；

空气扩散器，其具有高空气流区和低空气流区，其中，该高空气流区被配置成将空气引向所述低温区，该低空气流区被配置成将空气引向所述高温区；以及

空气循环系统，其适合于使空气在所述冷却管道与所述陈列柜之间循环。

2.如权利要求1所述的陈列柜，其特征在于，所述空气扩散器包括布置在所述高空气流区和所述低空气流区中的多个开口。

3.如权利要求2所述的陈列柜，其特征在于，所述高空气流区中的开口具有第一流通面积，所述低空气流区中的开口具有第二流通面积，并且该第二流通面积小于该第一流通面积。

4.如权利要求2所述的陈列柜，其特征在于，所述高空气流区中的开口相互之间隔开第一距离，所述低空气流区中的开口相互之间隔开第二距离，该第二距离大于该第一距离。

5.如权利要求2所述的陈列柜，其特征在于，所述扩散器包括第一扩散器段和第二扩散器段，该第二扩散器段布置在该第一扩散器段的下游。

6.如权利要求1所述的陈列柜，其特征在于，所述空气循环系统包括空气幕系统，该空气幕系统适于发射横过所述取物口的空气幕。

7.如权利要求6所述的陈列柜，其特征在于，所述空气幕系统包括挤压器，该挤压器适于将第一数量的空气引向所述陈列柜的内容积，且适于引导第二数量的空气以形成空气幕。

8.如权利要求1所述的陈列柜，其特征在于，所述空气循环系统包括至少一个可变速风扇。

9.如权利要求1所述的陈列柜，其特征在于，所述逆流蒸发器包括冷却和除霜区。

10.一种用于调节制冷陈列柜中的环境状况的方法，该制冷陈列柜具有部分由取物口限定的内容积、带有在进口与出口之间延伸的空气流通道的冷却管道、以及制冷系统，该制冷系统包括具有低温区和高温区的蒸发器，该蒸发器布置在所述空气流通道中，该方法包括以下步骤：

将空气流从所述陈列柜的内容积引向所述空气流通道；

计量所述空气流通道内的空气流以形成引向所述蒸发器的低温区的第一空气流速和引向所述蒸发器的高温区的第二空气流速，其中，该第一空气流速大于该第二空气流速；以及

冷却所述蒸发器内的空气流。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括步骤：发射离开所述空气流通道的出口的空气流的一部分以形成横过所述取物口的空气幕。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括步骤：在抑制在所述蒸发器上结霜的量内调整所述第一空气流速和所述第二空气流速。