CN104081139B - 冷却元件以及冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在冷却装置(11)中使用的冷却元件(1)，所述冷却元件包括前面、后面和四个侧面。冷却元件(1)的特点是，冷却元件(1)的后面是实质上平坦的，并且前面(2)具有加强元件，其中加强元件防止在冷却或冷冻过程中冷却元件(1)变形。本发明还涉及一种冷却装置(11)，特别是冰箱，包括：至少一个冷却回路，其中所述冷却回路具有压缩机、蒸发器和冷凝器。冷却装置(11)还具有可封闭的冷却空间(15)，所述冷却空间(15)具有多个冷却空间侧壁、冷却空间基部、用于冷却物品的空间(17)以及至少一个根据本发明的冷却元件(1)。冷却装置(11)的特点是，蒸发器和冷却元件(1)布置在冷却空间(15)中，使得冷却元件(1)的背面搁靠于蒸发器，并且前面面向用于冷却物品的空间(17)。

Description

冷却元件以及冷却装置

技术领域

本发明涉及一种用于在冷却装置中使用的冷却元件，所述冷却元件具有前面、背面和四个侧面。进一步地，本发明涉及一种冷却装置，其具有至少一个冷却回路以及可关闭的冷却空间，所述冷却回路具有压缩机、蒸发器和冷凝器，所述可关闭的冷却空间具有多个冷却空间侧壁、冷却空间基部和用于冷却物体的空间。

背景技术

通常，这种冷却元件和装置应用于不能保障稳定和安全的能源供应的发展中国家的偏远地区。然而，正是在这些地区，为食物产品和医疗产品(例如牛痘或血液保藏)提供不间断的冷链是不可缺少的。具体来说，处理后面的产品常常是困难的，其被认为是造成生活在此的人民的极度贫穷的生活条件的一个原因并且极大地促成了高死亡率。

因此，世界卫生组织(WHO)制作了阈值标准的目录，已使用的用于医疗产品的运输和存储的冷却设备必须要满足该阈值标准。因此，建立了用于短途运输的、因此具体来说是具有潜热存储罐、冰袋或所谓的冷冻包的隔热箱。对于医疗产品的存储，提出了的更严格的要求。因此，冷却空间的温度必须不高于+8℃且不低于+2℃。此外，即使在电源故障时，也必须保证足够冷却至少3天。因此，具体来说，可以是有、无冷却元件的电子冷却设备或者是电池驱动的冷却元件。这里，已经发现以光伏方式来产生操作所需的电能是可行的，因为在大多数发展中国家的太阳照射在全年都是足够高的。然而，为了能够使足够量的医疗产品存储一段延长的时间期限，常常必须使用额外的电池。然而，电池的缺点是，设备因此具有很高的价格并且已经部分证明了废电池的专业处理是困难的。

因此，迫切需要采取行动来尽可能地避免上面描述的缺点。在现有技术中已知的冷却装置中，以光伏方式在冷却装置的分离的隔间内将几个冷却元件进行深冻。因此而存储的冷量随后经由风扇引入到有效冷却空间，其中医疗产品存储在所述有效冷却空间中。这里，在太阳照射(如果存在的话)下，压缩机永久运行以保持足够的制冷能力。为了避免冷却空间温度低于所需的最低值+2℃，以及避免由此损坏存储在冷却装置中的医疗产品，这种冷却装置具有提供所需的热能的加热器。

已经证明这种系统在长期的野外试验中是完全可行的。然而，在这种系统中，必须提供足够的用于储存冷量的热质量，这因此限制了医疗产品的存储容量。此外，需要多个组件，举例来说如加热装置和风扇，提供备件并对其进行维修有时可能会有问题。

发明内容

因此，本发明的问题是提供能够满足上述WHO的标准的一种用于在冷却装置中使用的冷却元件以及一种冷却装置，其中能够提供冷却装置的足够的存储容量，所述冷却装置无需额外的加热器。

通过根据权利要求1的冷却元件以及根据权利要求8的冷却装置实现了该问题的解决方案。在从属权利要求中描述了实用的扩展。

相比于现有技术中已知的冷却元件，根据本发明的冷却元件的特点在于冷却元件的背面是实质上平坦的，并且前面具有加强元件，其中加强元件防止在冷却和冷冻过程中冷却元件的变形。其具有的优点是，依赖于所使用的冷却剂的冷却元件不会在冷却和冷冻过程中由于伴随的膨胀或收缩而分别地扩大或缩小。因此，可以在任何时间来实现输入到冷却元件的最优化的冷量，因为用于传导的冷却元件的背面保持其形状，并由此彻底地且永久地安装到例如板状蒸发器。此外，由此还实现了冷却元件的完整和均匀的冷冻。

优选地，加强元件具有连接元件。连接元件将冷却元件的前面与冷却元件的后面连接。即，这些桥状的连接延伸穿过冷却元件并在冷却操作过程中帮助维持冷却元件的形状。

有利的是，冷却元件在前面和侧面之间的环绕周边也具有加强元件，其中所述加强元件突出进入所述前面和所述侧面。因此，这些加强元件成为了在前面和至少一个侧面之间的额外的连接。因此，还是在这里，存在有用于在冷却操作过程中维持冷却元件的形状的额外的加强。

进一步地，已证明适当的是冷却元件在前面具有凹部，其中板状的隔热元件可以插入到凹部中。隔热元件的优点是，在冷却中，从冷却元件向蒸发器传递的热量快于从冷却空间提供的热量。这允许冷却元件的更快速的冷冻，而无需冷却空间的温度降低到建议的最小温度以下。进一步地，举例来说，隔热元件使得要冷却的产品不能与冷却元件进行直接接触。由于水会附着到要进行冷却的产品上，因此能够有效避免水在产品上结冰。进一步地，因此还可以避免邻近的冷却空间中的温度变得过低并由此损害存储在其中的冷却物品。此外，有利地减少了用于冷却物品的空间中的温度的反应速率，并实现了所期望的慢速。

有利的是，板状的隔热元件由泡沫塑料制成。有利地，隔热元件利用塑料隔热装置直接发泡形成凹部，从而使得隔热元件和冷却元件形成一个单元。作为泡沫塑料，具体来说可以使用聚氨酯、泡沫聚苯乙烯或泡沫聚丙烯。可选地，板状隔热元件也可以是真空元件。其优点是，能够实现最佳的隔热。

优选地，冷却元件在一个侧面具有用于填充和排放冷却物的阀或开口。因此，可以仅在工作场合需要时对冷却元件填充冷却剂，从而具体来说由于低重量的结果而具有运输优势。

有利的是，冷却元件可填充冷却液。特别有利的是，使用水作为冷却液。通常，水在发展中国家的偏远地区也是可以获得的，这使得冷却元件无需在工厂填充。此外，水具有较好的蓄冷特性并且是无毒的。

此外，本发明涉及一种冷却装置，特别是一种冰箱。在这里，冰箱可以理解为一种具有盖的冷却设备，其中要被冷却的物品从上方被分别插入冷却装置或用于冷却物品的空间。相比于现有技术中已知的冰箱，根据本发明的冷却装置的特点是，蒸发器和冷却元件设置在冷却空间，从而使得冷却元件的背面安装到蒸发器并且前面面对用于冷却物品的空间。换句话说，冷却元件不是设置在冷却装置的分离的隔间中的，而是直接设置在冷却空间内，其中冷却元件的前面面对用于冷却物品的空间，要被冷却的物品(例如医疗产品)放置在所述用于冷却物品的空间中。一方面，有利的是，可以省略另外的用于冷量输送的部件。另一方面，通过将冷却元件直接设置在蒸发器处，可以获得输入到冷却元件的最佳的冷量的结果，从而实现了冷却元件的均匀冷冻。在这里，有利的是，蒸发器设计为板状的并且冷却元件利用其整个背面安装到蒸发器。

优选地，蒸发器在全部冷却空间侧壁上至少部分地延伸，并且每个冷却空间侧壁分配有一个冷却元件。因此，可以通过使用几个冷却元件来实现最佳的冷却能力。

有利地，冷却元件间隔布置，其中在冷却元件之间布置有隔热装置。也就是说，在四边形的冷却空间中，在全部的四个角部提供有柱状的隔热装置，所述隔热装置至少是在冷却元件的对应侧边的长度范围上延伸。对于隔热装置，其具体来说可以使用由聚氨酯、泡沫聚苯乙烯或泡沫聚丙烯制成的硬泡沫零件。有利的是，在蒸发器和用于冷却物品的空间之间没有直接接触，从而使得不会形成冷空气形式的冷桥。

优选地，冷却装置具有至少一个分隔壁，其中分隔壁将用于冷却物品的空间与至少一个冷却元件分离。因此，具体来说，可以在具有四个冷却元件的四壁构造的冷却空间中形成由四个分隔壁构成的内容器。优选地，分隔壁和内容器分别由金属制成，特别是由铝或铝合金制成。分隔壁或内容器导致了用于冷却物品的空间和蒸发器之间的进一步分离，由此能够特别好地控制用于冷却物品的空间中的温度。

特别优选的是，冷却装置具有用于外部电源特别是用于光伏电源的连接器。这种连接器也可用于连接另外的电源，例如用于连接柴油发电机。有利的是，连接器被设置有抵抗无意识的松动(例如由于疏忽)的安全装置。

优选地，冷却装置具有第二冷却空间和分配给第二冷却空间的第二蒸发器，其中第二蒸发器经由阀连接到冷却回路。对于阀门，举例来说，可以采用三通电磁阀。因此，冷却性能可以在两个冷却空间之间来回切换。这是有利的，因为当在一个冷却空间中已经达到了规定的温度时，可用的能量可以用来冷却第二冷却空间。第二冷却空间可具有存储罐，所述存储罐可用来冷却用于冷却物品的空间。可选地，第二冷却空间可以是冷冻隔间，在所述冷冻隔间中例如用于短途运输医疗产品的冷却元件是冻结的。

此外，根据本发明的冷却装置可以具有第二冷却回路，其中第二冷却回路冷却额外的冷却空间。一方面，这是有利的，因为冷却系统是冗余的；而另一方面，可以根据额外的冷却空间的类型来优化第二冷却回路。因此，额外的冷却空间可具有存储罐，其中所述存储罐可用来冷却用于冷却物品的空间，或者额外的冷却空间也可以是冷冻隔间。因此，能够根据需要而最佳地适应第二冷却回路。

附图说明

下面，结合在附图中描述的例子来具体解释本发明。在此：

图1示意性地示出了根据本发明的冷却元件的正视立体透视图，其中插入有隔热元件；

图2示意性地示出了根据本发明的冷却元件的后视立体透视图；

图3示意性地示出了根据本发明的冷却元件的正视立体透视图，其中没有隔热元件；

图4示意性地示出了根据本发明的四个冷却元件的立体透视图，其中具有中间隔热装置；

图5示意性地示出了图4中示出的冷却元件，其中具有蒸发器；

图6示意性地示出了根据本发明的冷却装置，其中具有插入的冷却元件并且没有分隔壁；

图7示意性地示出了图6中示出的冷却装置，其中具有分隔壁；

图8示意性地示出了冷却装置的构造的基本剖视图；以及

图9示意性地示出了冷却系统的示意图。

具体实施方式

在图1-3中，示出了冷却元件1具有前面2、背面3和四个侧面4。冷却元件在其前面2上具有多个加强元件5a，所述多个加强元件5a经由连接元件6至少部分地连接到冷却元件1的后面3。加强元件5a以突出的方式布置在前面2的凹部7中，并且为具有圆边的四边形形状。进一步地，冷却元件具有在前面2和两个较长的侧面4之间的环绕周边上的九个加强元件5b。加强元件被设计为分别在侧面4和前面2上的凹部和凸部。在图1中，示出了根据本发明的冷却元件1具有聚氨酯的板状隔热元件8，所述板状隔热元件8插入凹部7中。

进一步地，根据本发明的冷却元件1具有阀9，冷却元件1可以利用所述阀9分别填充或排放冷却物。举例来说，阀9可以由螺钉或螺栓帽来实现。

如具体在图1和3中示出的，冷却元件1具有多个安装区域10，所述多个安装区域10用于将冷却元件安装到冷却装置11的冷却空间15中(参见图4和图6)以及安装蒸发器13(参见图5)。在这个例子中，冷却元件1有四个安装区域10，安装凸耳19可以安装在所述安装区域10(见图4和5)。

在图1-3中示出的冷却元件1由聚乙烯制成并且优选地通过旋转模塑制成。然而，还可以想到，其他的材料和/或方法可以用于制备。

图4示出了四个如图1-3所示的根据本发明的冷却元件1，所述冷却元件是矩形的并设置有中间隔热装置18。冷却元件1间隔布置，使得在冷却元件1之间不产生直接接触，其中在四个角部区域中的每个均设置有一个隔热装置18使冷却元件1保持距离。隔热装置18是柱状的并且具体由聚氨酯制成。每个隔热装置18具有两个侧面和一个圆滑的外表面。在这个例子中，隔热装置18的侧面是不一样的，其中实际的尺寸或几何形状分别取决于冷却装置11的冷却空间15的几何特性(见图6和7)。

冷却元件1被布置为使得具有隔热元件8的前面3彼此面对。为了固定位置，举例来说，隔热装置18可以利用易拆卸的粘合剂安装到各个相邻的冷却元件1。

进一步地，在图4中，示出了安装凸耳19以U形形状从冷却元件的前面2延伸到后面3。如图所示，安装凸耳19的每端具有用于安装装置(例如螺钉或销)的开口。在这个例子中，每个冷却元件1使用总共四个安装凸耳19，其中也可以使用更多或更少的安装凸耳19。

图5示出了如图4所示的冷却元件1的布置，其中这里还示出了蒸发器13。蒸发器13包括四个相互连接的板，每个板平面地安装到一个冷却单元1的平坦的背面3。分别地，蒸发器13通过安装凸耳19安装到冷却元件1，并且冷却元件1通过安装凸耳19安装到蒸发器13。从图5可以清楚看出，由于冷却元件1与隔热装置18相互作用的布置，在用于冷却物品的空间17(见图6)和蒸发器13之间没有产生直接接触，从而使得不能建立冷桥。

在图6中，示出了根据本发明的冷却装置是冰箱11的形式，所述冰箱11具有两个可封闭的冷却空间15、20。冷却空间15、20可以用盖23a、23b来封闭。盖23a、23b通过铰链装置安装到冰箱主体22，并可以通过锁定装置24安装。这些锁定装置24是可锁定的，从而能够保证防盗。

在图6所示的例子中，图5中所示的四个冷却元件1的布置已经安装在第一冷却空间15中。也可以在图5中清楚看到的，冷却元件1和蒸发器13的每一个均没有在冷却空间15的整个深度范围上延伸。因此，这导致了用于冷却物品的空间17部分地由冷却元件1限定并且部分地由冷却空间的侧壁限定。

用于冷却物品的第二空间20(图中右边的那个)在本例中是冷冻隔间，冰袋或冷冻包可以在其中(图中未示出)冻结。当必须要超过限定的路途运输冷却的物品例如到达病人时，可以移走所述冰袋或冷冻包，从而使得冷链不中断。

图7中示出的冰箱11与图6所示的冰箱11对应，其中在图7中额外地示出了用于各个冷却元件1的分隔壁21。在这里，分隔壁21为安装到冷却元件1的隔热元件8上的内容器21的形式。内容器21是为了更好地分别控制和调整用于冷却物品的空间的温度。虽然未示出，但是在这种情况下要提到的是，检测用于冷却物品的空间的温度的温度传感器。优选地，这种传感器设置在第一冷却空间15的底部。

在图8中更清晰地示出由冰箱体22、蒸发器13、冷却元件1、隔热元件8和分隔壁21组成的冰箱11的示意性构造，作为原理性示意图。在这里，相对于用于冷却物品的空间17保护蒸发器13。

图9示出了第一冷却回路25(在顶部)和可选的第二冷却回路31(在底部)的示意性构造。在制冷剂流动方向看，第一冷却回路25由压缩机12、冷凝器14和干燥器28组成。具体来说，干燥器28可以由过滤干燥器来实现。干燥器28后面是三通阀27，所述三通阀27连接到控制器26。在这个例子中，使用的是三通电磁阀。三通阀27由控制器切换，从而使得第一蒸发器13或者第二蒸发器29被选择。举例来说，第一蒸发器13可以是上面描述的在用于对冷却物品进行冷却的冷却空间15中的蒸发器13，而第二蒸发器29举例来说被分配到分别在图5和图6的右侧示出的冷冻隔间或第二冷却空间20。可选地，第二蒸发器29也可以被分配到存储罐(未显示)，所述存储罐用于对用于冷却物品的空间17进行冷却，例如在日照不足的情况下。蒸发器13、29的上游还提供有节流器30，用于制冷剂的膨胀。在这里，对控制器26进行编程，使得仅当用于冷却物品的空间17中实现了足够低的温度(即在+2℃和+8℃之间的范围内的温度)的情况下选择第二蒸发器29。

在图9的下方示出的可选的第二冷却回路31基本上对应于第一冷却回路25，其中省略了阀和相应的控制器。由此，第二冷却回路31由压缩机12、冷凝器14、干燥器28、节流阀30和蒸发器32组成。例如，第二冷却回路31可以冷却上面描述的存储罐，或者可用于对冷冻隔间或第二冷却空间20分别进行冷却。

附图标记列表

1冷却元件

2前面

3背面

4侧面

5a、5b加强元件

6连接元件

7凹部

8隔热元件

9阀

10安装区域

11冰箱/冷却装置

12压缩机

13蒸发器

14冷凝器

15冷却空间

16冷却空间的侧壁

17用于冷却物品的空间

18隔热装置

19安装凸耳

20第二冷却空间

21分隔壁/内容器

22冰箱主体

23a、23b冰箱盖

24锁定装置

25冷却回路

26控制器

27三通阀

28干燥器

29第二蒸发器

30节流器

31第二冷却回路

32(第二冷却回路的)蒸发器

Claims (20)

1.一种用于在冷却装置中使用的冷却元件(1)，所述冷却元件具有前面(2)、后面(3)和四个侧面(4)，

其中所述冷却元件的所述后面(3)是实质上平坦的，并且所述前面(2)具有加强元件(5)，其中所述加强元件(5)防止在冷却或冷冻过程中所述冷却元件(1)变形，

其中所述冷却元件(1)在所述前面(2)具有凹部(7)，其中板状的隔热元件(8)能够插入到所述凹部(7)中，以及

所述冷却元件(1)能够被填充冷却剂，

其特征在于，所述隔热元件(8)由泡沫塑料或真空元件来制备。

2.根据权利要求1所述的冷却元件(1)，其特征在于，所述加强元件(5)具有连接元件(6)，其中所述连接元件(6)连接所述前面(2)和所述后面(3)。

3.根据权利要求1或2所述的冷却元件(1)，其特征在于，所述冷却元件(1)在所述前面(2)和所述侧面(4)之间的环绕周边上具有加强元件(5)，其中所述加强元件(5)突出进入到所述前面(2)并进入所述侧面(4)。

4.根据权利要求1所述的冷却元件(1)，其特征在于，所述冷却元件(1)在一个侧面(4)处具有用于将所述冷却剂填充到所述冷却元件(1)中以及从所述冷却元件(1)中排放所述冷却剂的阀(9)。

5.根据权利要求1或4所述的冷却元件(1)，其特征在于，所述冷却剂是冷却液体。

6.根据权利要求5所述的冷却元件(1)，其特征在于，所述冷却液体是水。

7.一种冷却装置(11)，具有：

至少一个冷却回路(25)，其中所述冷却回路(25)具有压缩机(12)、蒸发器(13)和冷凝器(14)；

可封闭的冷却空间(15)，所述冷却空间(15)具有多个冷却空间侧壁、冷却空间基部和用于冷却物品的空间(17)；以及

至少一个根据前述权利要求任一项所述的冷却元件(1)，

其特征在于，所述蒸发器(13)和所述冷却元件(1)布置在所述冷却空间(15)内，使得所述冷却元件(1)的所述后面(3)安装到所述蒸发器(13)，并且所述前面(2)面向所述用于冷却物品的空间(17)。

8.根据权利要求7所述的冷却装置(11)，其特征在于，所述蒸发器(13)在全部的冷却空间侧壁上至少部分地延伸，并且每个冷却空间侧壁被分配一个冷却元件(1)。

9.根据权利要求8所述的冷却装置(11)，其特征在于，所述冷却元件(1)间隔布置，其中在所述冷却元件(1)之间布置有隔热装置(18)。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的冷却装置(11)，其特征在于，所述冷却装置(11)具有至少一个分隔壁(21)，其中所述分隔壁(21)将所述用于冷却物品的空间(17)与所述至少一个冷却元件(1)分离。

11.根据权利要求7-9中任一项所述的冷却装置(11)，其特征在于，所述冷却装置(11)具有用于外部电源的连接器。

12.根据权利要求7-9中任一项所述的冷却装置(11)，其特征在于，所述冷却装置(11)具有控制器(26)，其中所述控制器(26)将所述用于冷却物品的空间的温度保持在2℃到8℃之间的范围内。

13.根据权利要求7-9中任一项所述的冷却装置(11)，其特征在于，所述冷却装置(11)具有第二冷却空间(20)和被分配给所述第二冷却空间(20)的第二蒸发器(29)，其中所述第二蒸发器(29)经由阀(27)连接到所述冷却回路(25)。

14.根据权利要求13所述的冷却装置(11)，其特征在于，所述第二冷却空间(20)具有存储罐，其中所述存储罐能够用于冷却所述用于冷却物品的空间(17)。

15.根据权利要求13所述的冷却装置(11)，其特征在于，所述第二冷却空间(20)为冷冻隔间。

16.根据权利要求7-9中任一项所述的冷却装置(11)，其特征在于，所述冷却装置(11)具有第二冷却回路(31)，其中所述第二冷却回路(31)冷却额外的冷却空间。

17.根据权利要求16所述的冷却装置(11)，其特征在于，所述额外的冷却空间具有存储罐，其中所述存储罐能够用于冷却所述用于冷却物品的空间(17)。

18.根据权利要求16所述的冷却装置(11)，其特征在于，所述额外的冷却空间为冷冻隔间。

19.根据权利要求7所述的冷却装置(11)，其特征在于，所述冷却装置(11)是冰箱。

20.根据权利要求11所述的冷却装置(11)，其特征在于，所述外部电源是光伏电源。