CN102770049A

CN102770049A - 制冷柜

Info

Publication number: CN102770049A
Application number: CN2010800647613A
Authority: CN
Inventors: M.舒斯特; T.克里格尔
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2030-12-13
Also published as: WO2011106063A3; WO2011106063A2; CN102770049B; EP2445377B1; EP2445377A2

Abstract

板翅式热交换器（70）具有延伸穿过空气流路（98）的多个管段（154,156,158,160）。这些管段包括形成前端组的第一组管段（154）。该热交换器包括用于优先地保护所述前端组前面的翅片（162）的部分（182）以防止碎片积聚的护罩（170）。

Description

制冷柜

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年2月26日提交的美国专利申请No. 61/308,571的权益，其公开内容以引用的方式全文结合到本文，就像被详细阐述的那样。

技术领域

本发明涉及制冷柜。更具体地，本发明涉及制冷柜的热交换器的清洁。

背景技术

许多制冷柜构造在该柜位于制冷室下方的底座中具有压缩机和排热热交换器（例如，前面开口式制冷柜、前门式制冷柜、顶部打开式制冷柜等）。为了冷却排热热交换器，风扇沿流路将空气流驱动通过排热热交换器。为了便于参考，排热热交换器将被称为“冷凝器”，该冷凝器旨在包括真实的冷凝器和气体冷却器。当操作在正常（冷却）操作模式中时，风扇沿所述流路驱动空气流。通常，穿过冷凝器的空气流是前后行进的，相对冷的室空气进入在底座前部的格栅并且大致径直地穿过并离开该底座的后部。底座接近地面导致该空气流尤其脏（例如，带灰尘）。存在这种污染物积聚在冷凝器上并且降低该冷凝器的性能/效率的趋势。该降低能够包括使得冷凝器与空气流隔离以及阻碍空气流两者的组合。这种污染物或污垢不仅仅发生在冷凝器的管段上，而且尤其发生在翅片上。示例性翅片式热交换器是圆管板翅式（RTPF）热交换器，其中，通常存在竖直延伸且前后延伸的横向板阵列。每个管段延伸通过这些板并且与这些板热接触。

当污垢积聚时，风扇可以定期地反转以使得空气流反转，从而反冲洗该冷凝器。例如，这可以在除霜循环期间进行。然而，反冲洗不是完全有效的，不时地必须手动清洁（例如，真空吸尘/用刷子清洗）。

为了部分地解决这种污垢问题，提出了一种防污垢涂层。这种涂层的示例在WO2009/039874中找到。

发明内容

本发明的一个方面包括一种板翅式热交换器，该板翅式热交换器具有延伸穿过空气流路的多个管段。这些管段包括形成前端组的第一组管段。热交换器包括用于优先地保护所述前端组前面的翅片的部分以防止碎片积聚的机构。

一个或多个实施方式的细节在附图和下述说明中被阐述。其他特征、目的和优势从该说明和附图以及从权利要求书将是显而易见的。

附图说明

图1是制冷柜的简化视图。

图2是图1的柜的简化竖向前后截面图。

图3是图1的柜的制冷系统的示意图。

图4是热交换器的俯视侧视图。

图5是图4的热交换器的俯视前视图。

图6是图4的热交换器的俯视图。

图7是图6的热交换器沿线7-7截取的前部剖视图。

图8是图6的热交换器的第一侧视图。

图9是图6的热交换器的第二侧视图。

图10是处于制冷模式的图6的热交换器的侧视示意图。

图11是处于清洁模式的图6的热交换器的侧视示意图。

图12是第二热交换器的侧视示意图。

图13是第三热交换器的侧视示意图。

图14是第四热交换器的局部俯视图。

在各个附图中，相似的附图标记和命名指代相似的元件。

具体实施方式

图1和图2示出了制冷柜20，该制冷柜具有至少部分地包围制冷室（内部）24的本体22。示例性柜/本体是前面开口式制冷柜，具有在左侧28处的左壁26、在右侧32处的右壁30、在顶部36处的顶部面板（壁）34、在底部40处的底座38、以及在后部（后端）44处的后部（背部）面板42。开口46至少部分地沿该柜的前部48延伸。在该示例性柜中，搁架50的竖直阵列被定位在室24中。

示例性柜20包括制冷系统60（图3）。制冷系统包括沿制冷剂流路64的压缩机62。该压缩机具有入口（抽吸端口）66和出口（排出端口）68。制冷系统包括第一制冷剂-空气热交换器70和第二制冷剂-空气热交换器72。膨胀装置74可以沿制冷剂流路64位于热交换器70和72之间并且与该压缩机相对。风扇80和82可以分别将空气流84和86驱动穿过热交换器70和72。

在冷却操作模式中，由压缩机压缩的制冷剂离开出口68并且前进到第一热交换器70，该第一热交换器用作冷凝器或气体冷却器（加热空气流84以降低制冷剂在其流经第一热交换器70时的温度）。制冷剂沿制冷剂流路64向下游前进到膨胀装置74，在该膨胀装置74中，该制冷剂膨胀并且其温度进一步降低。冷的制冷剂进入第二热交换器72（其用作蒸发器，吸收来自空气流86的热量并且在制冷剂流经第二热交换器72时加热该制冷剂）。从第二热交换器72排出的制冷剂返回到压缩机入口66。可以存在其他细节，包括贮液器、阀和传感器，但是为了便于说明它们都未被示出。

图2示出了底部空气流路98、再循环橱/柜空气流路100的更多细节以及制冷系统60的部件的示例性定位。在示例性柜20中，压缩机62和第一热交换器70定位在底部38的室102内。后部导管104定位在后壁42和室24之间。后部导管104从在该室的下端处的底部导管106延伸，所述底部导管具有在前面开口的下端处的入口108。第二热交换器72定位在底部出口106内。后部导管104供给具有出口112的顶部导管110。流86从该出口产生排出流114，该排出流可以沿开口46开始/形成空气幕。附加支流115可以从流86分流并且传送到室24中。流114的至少一部分以及任何支流作为入口流116返回到入口108。在示例性实施方式中，风扇82定位在底部导管106的前端（上游端）附近。

在冷却模式中，入口流116中的水分可能在热交换器72上冷冻并且可能形成霜积聚，该霜积聚可能导致堵塞。因此，可以启动除霜模式。示例性除霜可借助加热元件（例如，电阻元件）和/或借助将热制冷剂引导到热交换器72上（替代冷制冷剂）来实现。该除霜操作融化该霜，该霜可以作为流130（例如，液滴）向下流动并且达到排出口。示例性排出口形成在后部导管的下端附近。排出口可以包括存水弯（例如，常规J或S存水弯或例如在JP2004353909中示出的更复杂存水弯）。该排出口继而可以排出水作为一个或多个流进入蒸发容器或排出管线。

图4和图5示出了示例性排热热交换器70（在下文中统称为“冷凝器”，这包括真实的冷凝器和气体冷却器两者）。示例性冷凝器70是RTPF冷凝器，其具有跨接第一和第二端板150和152的多个管段（例如，阵列）。在端板处，各个管段被相互联接（例如，借助弯头或U形连接器以形成通过冷凝器的制冷剂回路/流路）。示例性冷凝器具有多排管段（示出示例性四排管段，这些管段从前端组或排154（示出为水平取向并且竖直地排列）延伸到后排156，具有两个中间排158和160）。前后方向相对于空气流84沿流路98的冷却模式方向被限定。

图6还示出了在端板150和152之间延伸的个体翅片板162的阵列。因此，这些板具有前缘164和后缘166。示例性风扇80通常是牵引式风扇，将空气流84抽吸穿过管阵列。如以前描述的，冷凝器另外可以是常规冷凝器。然而，冷凝器可以添加有护罩170，该护罩有助于缓和污垢问题。这种护罩还可以用于其他热交换器构造（例如，翅管或其他非板的翅式结构）中。护罩可以替代地被限定为冷凝器的一部分或被限定为独立元件。已经注意到，沿板162的前缘/在该前缘附近的污垢尤其显著。在反冲洗模式中，已经注意到，该反冲洗在从前排154管段的正前方（在空气流84的冷却模式方向上游但在反冲洗模式方向的下游）的板的部分移除污垢方面相对低效。这些区域可以被称为这种管段的“背风区”，因为这种管段将阻碍空气流以使得相对高速度的空气流清洁管段之间的翅片但是背风区中的相对低的速度在清洁方面是较低效的。由该效果引起的缺乏均匀清洁具有数个后果。首先，相对于完全清洁的冷凝器来说存在轻微的最初效率损失。然而，在背风区中仍被污染的区域也能够用作催化剂/种子，从而增加清洁区域变脏的快速性。护罩170用作减少前排管的背风区域中的污垢（相对积聚在这些区域之间的管间空间中）。这补偿在接近/清洁背风区域的相对不可行的反冲洗。示例性护罩170通过在冷却模式中用作优先地保护管段的前端组（以及翅片的背风区域）的机构来实现这一点。具体地，空气流远离管段的前部并且朝向管间空间被引导。该方向是“优先的”，这是因为该方向相对于背风区域而言朝向一些区域（“优选”管间区域）。因此，前端管以及其背风区域被优先地保护。

图10示出了具有杆180阵列的护罩170，该杆阵列直接（directly and immediately）（无中间结构）在前端组的管段154的前面并且分别与这些个体管段相关。杆180趋于阻碍污染物积聚在背风区域182中，同时相对自由地允许污染物/污垢184到达背风区域182之间的管间区域186。

图11示出了反冲洗驱出污垢。示例性杆180被形成为V形截面构件，该V形截面构件具有在该V字的顶点处的前端190以及由V字的腿部的相对端部形成的后端192。示例性杆高度H接近于管高度（对于圆管，直径D）。示例性后端192具有在相关管前面的间距S₁以及在翅片前面的间距S₂。示例性S₂高达大约30mm（更窄地2- 10mm、或3-6mm或大约5mm）。如在下文讨论的，如果翅片凹入到杆中，该尺寸能够在技术上变成负的。示例性H是D的80-120%（例如，大约1.0 x D）。示例性管外径OD是7.2mm或3/8英寸。示例性杆与相关管段对准（例如，具有相同的高度并且不是异相（out-of-phase））。例如，示例性杆可以延伸到相关管之上或之下不超过D的15%、更窄地不超过10%或5%。

其他形状的杆截面也是可能的。例如，可以使用其他大致发散（沿冷却模式流方向）形状，例如C形或抛物面。替代地，可以使用椭圆形、菱形或其他形状（不管是空心还是实心的）。示例性杆材料是塑料（例如，聚乙烯、聚丙烯、烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物（ASA）或ABS-PMMA）或金属（例如，铝或喷漆钢）。期望的是，杆材料的表面相对光滑以便阻止灰尘在杆上积聚。杆可以以数种方式中的任何方式被紧固。图4和图5示出了安装到端板的杆，这些杆作为现有冷凝器端板（侧板）的延伸部被紧固。然而在生产环境中，通过仅使用较大的冷凝器端板这就可以实现。图12示出了安装到这样的结构上的杆，该结构被紧固到位于冷凝器前面的底部室的底部。图3示出了借助托架200对准到冷凝器以接合一个或多个前部管段的杆（或保持该杆的框架结构）。图14示出了在杆中的凹部220，该凹部容纳翅片（且因此前述S₂为负值）。

在操作中，这种系统可能存在几个优势。反冲洗后的冷凝器的相对清洁度可能产生该反冲洗后的相对较高效率。催化剂/种子效应的降低可能延迟进一步的效率损失。最重要地，所需手动清洁的频率可以降低。

该系统可以借助常规制造技术和材料（例如，钎焊或焊接金属杆到相关端板或者夹住或胶结金属或塑料杆）来实施。杆材料可以是普通（stock）角材料（例如，直角）。使用参数可以大致不变。例如，反冲洗仍将发生在除霜模式中（例如，处于完全自动或半自动控制）。手动清洁能够仍借助真空吸尘来执行。取决于状况，杆可以制成可移除的（例如，作为单元），以便接近翅片。然而，可能的是，在正常真空吸尘期间，杆将仅留置到位。

翅片、管和/或杆可以具有保护涂层，例如在WO2009/039874中所示的保护涂层。当然其他变形也是可能的。

虽然在上文详细描述了实施方式，但是这种描述不旨在限制本发明的范围。将理解的是，能够做出各种修改而不脱离本发明的精神和范围。例如，当实施在现有系统构造的再生工程中时，现有构造的细节可能影响或支配任何具体实施方式的细节。因此，其他实施方式落入下述权利要求书的范围内。

Claims

1.一种制冷柜（20），所述制冷柜包括：

具有制冷室（24）的本体（22）；

制冷系统，所述制冷系统包括：

制冷剂流路（64）；

沿所述制冷剂流路的压缩机（62）；

第一制冷剂-空气热交换器（70），所述第一制冷剂-空气热交换器在冷却操作模式中是排热热交换器并且沿所述制冷剂流路位于所述压缩机的下游；

第二制冷剂-空气热交换器（72），所述第二制冷剂-空气热交换器在冷却模式中是吸热热交换器并且位于所述压缩机的上游；以及

沿所述制冷剂流路的膨胀装置（74），所述膨胀装置在所述制冷模式中位于所述第一制冷剂-空气热交换器的下游并且位于所述第二制冷剂-空气热交换器的上游；

其中：

空气流路（98）穿过所述第一制冷剂-空气热交换器；

风扇（80）沿所述空气流路定位；

所述第一制冷剂-空气热交换器具有延伸穿过所述空气流路的多个管段（154, 156, 158, 160），包括在所述冷却模式中形成前端组的第一组管段（154）；

所述制冷柜包括用于优先地保护所述前端组以防止在所述冷却模式中积聚碎片的机构（170）。

2.根据权利要求1所述的制冷柜，其中：

再循环空气流路（100）从定位成接收来自所述室的空气的入口（108）延伸到定位成将空气排出到所述室的出口（112）；

第二风扇（82）沿所述再循环空气流路驱动再循环空气流（86）；以及

所述第二制冷剂-空气热交换器（72）位于所述再循环空气流路内。

3.根据权利要求1所述的制冷柜，其中，所述第一制冷剂-空气热交换器是板翅式热交换器。

4.根据权利要求3所述的制冷柜，其中，所述第一制冷剂-空气热交换器是圆管板翅式热交换器。

5.根据权利要求1所述的制冷柜，其中：

所述机构包括多个杆（180），这些杆直接位于所述前端组的管段中的对应相关管段前面。

6.根据权利要求5所述的制冷柜，其中：

所述杆具有V形截面。

7.根据权利要求5所述的制冷柜，其中：

邻近于所述管段的后端组不存在类似的杆。

8.根据权利要求5所述的制冷柜，其中：

所述杆具有这样的截面，该截面在冷却模式中朝下游发散超过顺流方向的杆跨度的一半。

9.根据权利要求5所述的制冷柜，其中：

所述杆的高度是相关管段的高度的95-100%。

10.根据权利要求5所述的制冷柜，其中：

所述第一制冷剂-空气热交换器是板翅式热交换器；以及

这些杆在所述相关管段前面间隔不超过30 mm。

11.根据权利要求1所述的制冷柜，其中：

所述压缩机和所述第一制冷剂-空气热交换器位于所述制冷柜的底座，在所述室下方；以及

在所述冷却模式中，空气流前后通过所述底座。

12.一种使用权利要求1所述的制冷柜的方法，所述方法包括：

在冷却模式中操作，其中：

制冷剂沿所述制冷剂流路被传送到所述第二制冷剂-空气热交换器，以冷却沿再循环空气流路的空气，从而使得来自所述再循环空气流路的冷凝水作为冰而冷冻到所述第二制冷剂-空气热交换器上面；以及

所述风扇沿第一方向将空气流驱动穿过所述第一制冷剂-空气热交换器，使得碎片积聚在所述第一热交换器上；以及

在除霜模式中操作，其中：

冰被融化，从而使得被融化的冰流动到所述排出口并且作为所述水从所述排出口排出；以及

所述风扇沿与所述第一方向相反的方向驱动所述空气流，以驱出所述碎片。

13.一种板翅式热交换器（70），所述板翅式热交换器包括：

延伸穿过空气流路（98）的多个管段（154, 156, 158, 160），包括形成前端组的第一组管段（154）；以及

用于优先地保护所述前端组前面的翅片（162）的部分（182）以防止碎片积聚的机构（170）。

14.根据权利要求13所述的板翅式热交换器，所述板翅式热交换器是制冷剂-空气热交换器。

15.根据权利要求13所述的板翅式热交换器，所述板翅式热交换器是圆管板翅式热交换器。

16.根据权利要求13所述的板翅式热交换器，其中，所述机构包括多个杆（180），这些杆直接位于所述前端组的管段中的对应相关管段前面。