CN107003056B - 冷却设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷却设备（100）包括：用于保持待冷却流体的流体储槽（130），储槽（130）具有顶部区域（130H）以及在顶部区域（130H）下方的本体区域（130B），顶部区域（130H）和本体区域（130B）的每一个均设置成包含待冷却的流体；以及热交换部分。在使用中该设备被构造成允许冷却装置冷却顶部区域（130H）中的流体，其中，流体储槽（130）被设置成使得储槽（130）的横截面面积在从顶部区域（130H）至本体区域（130B）的距离的至少一部分上根据从顶部区域（130H）至本体区域（130B）的距离的变化渐缩而减小。

Description

冷却设备和方法

技术领域

本发明涉及一种制冷设备。特别地，但是非排他性地，本发明涉及一种用于存储并输运疫苗、易腐烂食品、包装饮料等、以及用于在没有可靠的电源时冷却诸如电池的设备或控制其温度的制冷设备。本发明的各方面涉及设备和方法。

背景技术

大部分的世界人口没有获得干线电力的持续的且可靠的供应。不发达国家或远离居住区的地区，频繁地遭受经常借助于“分区停电”所实施的电力的定量配给，这是故意停电或配电网的故障产生的。

在这种没有持续的和/或可靠的电力供应的地区在适当温度下存储疫苗、食品和饮料是困难的，这样的地区限制了传统制冷设备的广泛使用。例如，疫苗需要被存储在约2-8℃之间的窄温度范围内，在这个范围之外它们的成活力能够被损害或破坏。类似问题出现与食物、特别地易腐烂的食品以及诸如罐装或瓶装饮品的包装饮料的存储相关。

在对这个问题的反应中，当前申请人之前已经提出了一种制冷装置形式，其公开在国际专利申请NO.PCT/GB2010/051129中，该装置允许被制冷存储空间在失去电力之后维持在4-8℃的温度范围内长达30天。这个现有技术装置包括用于疫苗、食品、饮品容器或任何其他被冷却物品的有效载荷空间，该有效载荷空间被置于水的热绝缘储槽的下部区域处。在储槽上方并且与其流体连通，包含冷却元件或低温热物质的水填充的顶部空间提供到储槽的冷水供应。

这个现有技术装置依赖于水在约4℃处于它的最大密度的已知特性。因此，由顶部空间中的冷却元件或热物质冷却到这个温度的水趋于下沉到该储槽中，停留在环绕该有效载荷空间的下部区域处，该有效载荷空间通过热传递被冷却到处于4℃或接近4℃的温度。

本申请人已经认识到改善上面所提及装置的需要以促进在一些应用中的包装、运输和效率。正是在这个背景下，当前发明已经被构思。通过下述说明书、权利要求和附图，本发明的其他目标和优点将变得显而易见。

发明内容

本发明的各方面因此提供了如所附权利要求中所要求保护的设备和方法。

在寻求保护的本发明的一个方面中提供了一种冷却设备，包括：

流体储槽，该流体储槽用于保持待冷却的流体，该储槽具有顶部区域和在顶部区域下方的本体区域，顶部区域和本体区域的每一个被设置成包含待冷却的流体；以及

热交换部分，在使用中热交换部分被设置成与本体区域中的流体热连通，由此允许在热交换部分与本体区域中的流体之间的热传递，

在使用中该设备被构造成允许冷却装置冷却顶部区域中的流体，

其中，流体储槽被设置成使得储槽的横截面面积在从顶部区域至本体区域的距离的至少一部分上根据从顶部区域至本体区域的距离的变化渐缩而减小。

要理解的是，储槽的横截面面积可以由储槽的边界壁限定。因此，如由储槽的边界壁限定的储槽的横截面面积可以在从顶部区域至本体区域的距离的至少一部分上通过根据从顶部区域至本体区域的距离变化的渐缩而减小。

储槽的横截面面积根据从顶部区域至热交换部分的距离的变化渐缩而减小的特征具有的优点在于，可以减小本体区域以及因此热交换部分中的流体的过冷却的危险。这是因为在给定时间中可以从本体区域朝向顶部区域吸取的热量的量至少部分地根据可用于热传输或流体传输的储槽的横截面面积变化。要理解的是，通过向储槽提供渐缩，制冷设备关于本体区域中的液体的冷却可以进行自调节。

要理解的是，在某些情形下，顶部区域中的流体可以被相对积极地（aggressively）冷却以使得可以是冷冻或基本上冷冻的流体的高度冷却的流体的前部从顶部区域朝向本体区域扩散。如果高度冷却的流体的前部与本体区域中的热交换部分直接热接触，则可能发生热交换部分的过冷却，即，冷却至过低的温度。这可以导致由热交换部分冷却的材料（诸如，医疗疫苗）的损坏。通过提供被设置成使得储槽的横截面面积根据从顶部区域至热交换部分的距离的变化而减小的流体储槽，高度冷却的流体的前部的扩散速度可以随着该前部扩散而减小。要理解的是，在过冷却导致流体冷冻的一些实施例中，由于横截面面积的减小所以可以抑制冷冻流体的前部的扩散。冷冻流体的前部的扩散可以从热交换部分被抑制足够长的距离以使得防止热交换部分的过冷却。

要理解的是，在使用中，如果在流体储槽中提供具有负至正的热膨胀临界温度的流体（诸如，水）：流体在该温度以上展现正的热膨胀系数并且在该温度以下流体展现负的热膨胀系数，则该设备然后可以可操作以将位于顶部区域下方的给定深度处（在本体区域内）的流体储槽中的流体维持在基本上恒定的温度，该温度至少部分地取决于负至正的临界温度。

要理解的是，在一些实施例中在顶部区域中的流体的温度由冷却装置冷却，并且接近临界温度，流体的密度在该临界温度处最大。这使得流体变得浮力较小并下沉。相反地，当流体的温度上升至临界温度以上时，由于例如与热交换部分的热交换，流体的密度减小，并且更具浮力的流体趋于上升。处于临界温度以上的温度的上升的流体因此可以与下沉的流体混合，并且最终在一些结构中可以建立基本上静态的平衡。被冷却至临界温度以下的顶部区域中的流体具有比处于临界温度的流体更小的密度，并且因此趋于不会下沉至顶部区域以下。因此，在一些实施例中可以将顶部区域下方的本体区域中的流体的温度设置为基本上不会上升至临界温度以上或者基本上降低至临界温度以下。

有利地，临界温度在从-100℃至+50℃的范围内，进一步有利地在从-50℃至10℃的范围内，更进一步有利地在从-20℃至约8℃的范围内，有利地在从-20℃至5℃的范围内，进一步有利地在从-5℃至5℃范围内，可选地在从2℃至5℃范围内。在一些实施例中其他数值可以是有用的。

要理解的是，冷包意指包含在密封包装内的冷却剂本体，诸如，冰包。该包装可以包括塑料材料。冷却剂可以包括水，水/盐混合物（诸如，水/盐溶液），水/溶剂混合物，凝胶或任意其他合适的冷却剂。如上所述，也可以使用处于松散形式（诸如，块体、颗粒、“冰块”、碎的冷冻冷却剂）或任意其他合适的形式的冷冻冷却剂。

本发明的一些实施例允许提供冷却设备，如下所述，该冷却设备有在冷存储部分中提供的诸如冷包的冷却物体或诸如水冰或干冰（冷冻二氧化碳）的松散冷冻材料驱动。该冷却物体驱动了在流体储槽的上部（顶部）区域中的流体储槽中的流体冷却。

可选地，流体储槽被设置成使得储槽的横截面面积以基本上连续的方式渐缩而减小。

可选地，流体储槽被设置成使得储槽的横截面面积至少部分地在多个基本上分立的阶段（steps）中渐缩而减小。

流体储槽可以被设置成使得储槽的横截面面积基本上仅在多个基本上分立的阶段中在储槽的长度的该部分上渐缩而减小。

可选地，储槽的横截面面积在储槽的多个部分上根据从顶部区域至本体区域的距离的变化渐缩而减小，在相应部分之间的储槽的横截面面积增大以使得该横截面面积在再次增大并且随后以渐缩的方式减小之前以渐缩的方式交替地减小。

可选地，在一对相邻区段之间的横截面面积也以渐缩的方式增大。替代地该增大可以是基本上突然的。

可选地，流体储槽被设置成使得在从顶部区域朝向本体区域的储槽的长度的至少一部分上，储槽的横截面面积的几何中心相对于使用中的定向而向下弯曲。

要理解的是，几何中心意指流体储槽的质心。

可选地，储槽的横截面面积在向下弯曲的储槽的所述至少一部分上根据从顶部区域至本体区域的距离的变化而减小。

可选地，该设备被构造成允许通过经过热交换部分的传导而由冷却装置冷却顶部区域中的流体。

热交换部分可以包括限定了流体储槽的内部体积的壁的一部分。热交换部分可以由基本上直立的壁而提供。

可选地，该设备包括冷存储部分，在使用中冷存储部分被设置成通过经过热交换部分的传导而引起顶部区域中的流体的冷却。

可选地，冷存储部分包括被设置成具有开口以及用于关闭该开口的封闭部分的隔室，冷存储部分被设置成容纳用于冷却热交换部分的冷却剂。

可选地，冷存储部分被设置成容纳形式为冷包或基本上松散冷冻材料的冷却剂。

可选地，该设备包括用于冷却冷存储部分中的冷却剂的动力冷却元件。

动力冷却元件意指要求能量源以便提供冷却的冷却元件（诸如，制冷元件）。能量源可以是来自电源（诸如，电池或外部电源）的电能，化学能（例如，来自吸热化学反应），燃料（诸如，气体或液体燃料）或任意其他合适的能量源。

要理解的是，在一些实施例中冷存储部分不是旨在填充有液体的部分，并且设备的操作无需是这种情况。在一些实施例中，冷存储部分可以被视作干的存储部分，但是由于松散的冷冻冷却剂（诸如，冰）的冷凝或融化其可以至少部分地填充有液体。

可选地在设备的使用期间，排出装置可以被提供以用于允许将冷存储部分中的任意液体从冷存储部分排出。

冷存储热交换部分可以包括冷存储热交换元件，在使用中该冷存储热交换元件被构造为设置成与冷存储部分中的冷却物体（诸如，冷包）基本上直接热接触。

在一些实施例中，冷存储热交换元件可以被设置成与冷却物体直接物理（触碰）接触。

冷存储热交换元件可以包括金属元件，该金属元件由具有相对高的导热率的金属（诸如，铜或铝）形成。该元件可以由含铁金属形成，诸如，具有固有抗腐蚀性和/或抗腐蚀涂层（诸如，防水涂料或其他涂层）的不锈钢。

冷存储热交换部分可以被设置成与限定冷存储部分的边界的壁基本上直接热接触。该壁可以额外地提供储槽的壁。该壁可以被设置成允许热量从顶部区域中的流体通过壁传导至冷存储热交换部分。

要理解的是，与冷存储热交换元件基本上直接热接触包括直接物理（触碰）接触和经由诸如焊缝或固定元件（诸如，螺栓、铆钉或其他固定元件）的固定装置的直接接触。一个或多个中间元件（诸如，垫片、垫圈或其他合适的构件）可以被设置在冷存储热交换元件与储槽的壁之间。

有利地，冷存储热交换元件可以被设置成延伸至冷存储部分的下部区域以使得在使用中热交换元件可以与置于冷存储部分的基部表面上的冷却物体热接触。

冷存储部分的大小可以被设计成容纳多个冷包。

有利地，该设备可以包括回弹性推动装置以用于维持冷却物体与冷存储热交换部分的基本上直接热接触。

该特征具有的优点是，回弹性推动装置可以适应在使用中由于冷却物体变暖而引起的冷却物体的体积变化，使得初始地与冷存储热交换部分基本上直接热接触的冷却物品在变暖期间不会脱离这样的接触。例如，在冷却物品是变暖时收缩（或膨胀）的冷包的情形中，即使在冷却物品收缩或膨胀时，该冷却物品也可以维持与冷存储热交换部分的接触。

该推动装置可以包括回弹性构件和冷却物体接触部分，回弹性构件被设置成使得接触部分施加力至冷却物体以便在朝向冷存储热交换部分的方向上推动冷却物体。

接触部分可以形成回弹性构件的一部分，例如其自由端。该特征在减少由于在回弹性元件上形成冷冻水冰（例如，由于冷凝的水蒸气的冷冻）而使回弹性构件卡住（seizure）的风险上是有利的。

在冷存储部分中并排设置多个冷包的情况中，回弹性推动装置可以施加力至一个冷包，该力被传递至最靠近冷存储热交换部分的冷包以维持该冷包与冷存储热交换部分基本上直接热接触。

有利地，接触部分可以是可移动的以使得回弹性推动装置可操作以适于不同数量的冷却物品。

在一些实施例中，回弹性推动装置被形成为具有相对高的导热率，而在一些替代实施例中，回弹性拖动装置被形成为具有相对低的导热率。

在一些实施例中，回弹性推动装置可以包括可回弹形变的物体（诸如，螺旋弹簧、片弹簧或其他弹簧元件）。此外或代替地，回弹性推动装置可以包括可回弹形变的物品或材料（诸如，类海绵材料，气体或流体填充的袋体或任意其他合适的装置）。回弹性推动装置可以被设置成改变其形状或大小以便当冷却物品温度变化时适应一个或多个冷却物品（诸如，冷包或松散冷冻制冷剂）的体积或位置的变化。

在实施例中，回弹性推动装置可以被构造成当松散冷冻冷却剂融化时膨胀以便当冷却剂融化时使得融化的冷却剂的液面上升。在一些系统中冷冻冷却剂可以漂浮在液体的上水平面处（如在水中水冰的情形，由于冷冻冷却剂相对于液相冷却剂的较低密度）。回弹性推动装置可以因此用于使剩余的冷冻冷却剂比没有回弹性推动装置的情况定位在冷存储部分内的更高水平面处。这可以具有改进冷冻冷却剂与储槽的顶部区域中的流体之间的热连通的优点。

要理解的是，当给定体积的冷冻水融化时，水的体积收缩。形式为流体填充的袋体（诸如，气体填充的袋体）的回弹性推动装置可以被设置成使得剩余的冷冻冷却剂的水平面保持在与在没有回弹性推动装置的情形中以其他方式假定的冷存储部分内的更高的水平面处。当冷存储部分中的冷冻冷却剂融化时，这可以帮助减小在流体储槽的顶部区域中的流体的冷却的任何减小的量。

要理解的是，冷存储热交换部分可以被设置成与顶部区域中的流体热接触但是不与流体储槽的顶部区域下方的流体热接触。

因此，冷存储热交换部分可以被设置成直接地冷却顶部区域中的流体而不冷却在顶部区域下方的流体。顶部区域下方的流体可以可选地由顶部区域中的流体间接地冷却，其是通过将热量从顶部区域下方的流体经过顶部区域中的流体传导至冷存储热交换元件，或者通过顶部区域中的流体至顶部区域下方区域的移动，从而向上地替换顶部区域下方的流体。

可选地，与顶部区域中流体相比，设备对热量从流体储槽中的流体流动至冷存储部分的热阻力对于顶部区域下方的流体较高。

在一些实施例中，这可以通过在冷存储部分与流体储槽的本体区域之间的在流体储槽的壁的区域上在冷存储部分与流体储槽之间提供绝缘装置而实现。该绝缘装置可以包括绝缘材料（诸如，膨胀的聚苯乙烯材料或固体泡沫）。替代地或额外地，该绝缘装置可以包括具有气体的体积或抽成真空的体积。在一些实施例中其他结构可以是有用的。

可选地，流体存储储槽包括多个流体单元。在相应的相邻单元中的流体可以由至少一个单元壁部分隔开，至少一个单元壁部分被设置成允许在相应的相邻单元中的流体之间进行热能传递。

单元的一个或多个可以包括流体储槽的顶部区域的一部分以及本体区域的一部分。

单元的一个或多个可以包括跨过从储槽的基本上最顶部区域至基本上最底部区域的距离的体积。

替代地或额外地，单元的一个或多个可以包括跨过储槽的宽度的体积。即，储槽的横向尺寸。

单元的一个或多个可以相对于设备的法向直立定向而一个堆叠在另一个上。多个单元可以被设置成从顶部区域延伸至本体区域的柱体的形式。可以设置多个这样柱体。

可选地，流体储槽包含具有临界温度的热流体，临界温度是这样的温度：流体在该温度以上展现正的热膨胀系数并在该温度以下展现负的热膨胀系数。

即，当流体的温度从临界温度以下的温度上升至基本上等于临界温度的温度时，流体的密度增大，而当流体的温度升高至临界温度以上时，流体的密度减小。

可选地，热流体包括水。

热流体可以基本上由水组成。替代地流体可以包括具有添加剂（诸如，盐，可选地为氯化钠）的水。因此在一些实施例中流体可以是盐水或者包括盐水。添加剂可以是溶剂（诸如，酒精）或者包括该溶剂。其他溶剂和其他添加剂也是有用的。在一些实施例中，流体可以是油料或油料与一个或多个其他液体或固体的混合物或者包括油料或油料与一个或多个其他液体或固体的混合物。在一些实施例中其他液体可以是有用的。

冷却元件可以由电力供应单元提供动力，电力供应单元可以包括被设置成从太阳能产生电力的太阳能发电机。替代地制冷单元可以是燃烧燃料的，可选地如上所述燃烧气体。

该设备可以包括传感器，该设备可操作以当传感器的温度降至预定温度以下时中断由冷却装置对冷存储部分的冷却。

传感器可以被设置成监测冷存储部分的内部的温度。传感器可以位于冷存储部分的上部（或下部）区域中。

在一些替代实施例中，传感器可以被设置成监测流体储槽（诸如，流体储槽的顶部区域）中的流体的温度。在一些实施例中，传感器可以被设置成与储槽内的流体基本上直接热连通。可选地，传感器可以至少部分地沉浸在储槽（诸如，储槽的顶部区域）中的流体中。

传感器可以被设置成检测凝固流体的形成，可选地在储槽包含包括水的流体的情形中为流体储槽中的冰。用于检测凝固的流体的传感器可以是温度传感器；该设备可以被设置成当由传感器测得温度降至规定值（可选地为1-2摄氏度，进一步可选地在4摄氏度以下，更进一步可选地在3摄氏度以下）以下时确定存在凝固的流体。其他数值也是有用的。

传感器可以置于距冷存储热交换部分足够距离处以便允许在中断制冷单元的操作之前将储槽的顶部区域中的足够大的体积的流体冷却至足够低的温度。

除了热测量之外的检测冷冻体形成的方法也可以是有用的。例如，在一些实施例中冷冻流体与机械装置（诸如，旋转叶片）的干涉可以是用于检测冷冻流体的有效方式。另外，流体储槽内的流体（包括冷冻流体）的体积的变化可以是冷冻流体的存在的有用度量，例如，该体积增加超过规定量可以表示已经形成了足够大体积的冷冻流体。

在设备的操作范围中在临界温度以下没有发生流体的凝固的实施例中，温度传感器可以被设置成检测在设置的温度值以下的流体的体积何时已经增长足够大以基本上接触温度传感器，此时可以中断冷却装置的操作。

要理解的是，一旦由传感器检测的温度已经上升到设定值以上，则可以继续制冷单元的操作。例如，由于控制系统中的滞后作用所引起的合适的时间延迟可以被引入以防止冷却装置以过高的频率开通和关断。替代地，制冷单元继续操作所处的温度可以比制冷单元终止操作时所低于的温度高足以防止冷却装置以过高的频率开通和关断的量。

在通常的提供动力的实施例中，制冷单元可以包括电动压缩机。然而，使用其他制冷技术的制冷单元也可以是有用的。这样的替代技术的一个示例是斯特林发动机冷却器。斯特林发动机冷却器可以被设置成在太阳能直接驱动模式下操作。

冷存储部分和流体储槽可以被设置成并排的构造。

可选地，冷存储部分和流体储槽基本上竖直地共同延伸。

可选地，热交换部分被构造成从用于包含待冷却的物体或物品的载物体积吸收热量，该载物体积至少部分地由载物容器限定。

在实施例中，载物体积可以包括一个或多个搁架以用于支撑待冷却的物品或物体。载物体积可以是前端开放的。替代地，载物体积可以包括封闭件（诸如，门）以用于载物体积的热绝缘。该门可以被设置成允许从该体积上方进入载物体积。替代地或额外地，该门可以允许从载物体积的前部或侧部进入载物体积。

可选地，载物体积被设置成以与水平面成从30度左右至80度左右的范围内的角度支撑物品。

可选地，载物体积被设置成以从40度左右至60度左右的范围内的角度支撑物品。

要理解的是，通过以与水平方向成非法向的角度支撑物品，该物品（诸如，瓶子或小瓶）可以平放使得其无法倾倒。该角度可以被设置使得其足够大以便防止瓶子或小瓶中的液体接触封闭密封件（诸如，帽或盖），由此减小流体泄漏的危险。载物体积可以抵靠载物体积的基部表面支撑物品，该基部表面被设置成由流体储槽冷却由此以冷却载物体积。

替代地或额外地，载物体积可以包括至少一个容纳体，诸如容器（诸如，饮料容器、水果或任何其他合适的物品）的物件能够放置在该容纳体内以用于温度受控的存储，该容纳体或每个容纳体可以包括管或袋，其具有由置于流体储槽的壁中的孔口限定的开口，并向内延伸到冷却区域中以便被淹没在其中。

该管或袋或者每个管或袋可以在其远离开口的端部被闭合。

该容纳体或每个容纳体可以由柔性材料形成，可选地由诸如弹性体材料的回弹性柔性材料形成。

该容纳体或每个容纳体可以从其靠近于开口的端部朝向其远离开口的端部渐缩。替代地，每个容纳体可以是不渐缩的，具有基本上平行的壁，例如沿其长度的至少一部分（可选地基本上沿其整个长度）具有基本上恒定的直径的圆柱形管。

该设备可以包括至少两个容纳体，每个容纳体的远离其相应开口的端部被连接。

在使用中，该设备的热交换部分可以包括待冷却的流体从其流过的一个或多个流体管道。该流体管道可以被设置成流过流体储槽。

可选地，在一些实施例中，管道可以被设置成流过冷存储部分。

该管道可以是用于饮料分配设备的管道。该管道可以被构造成由此待分配的饮料经过该管道，可选地借助于泵和/或在重力下。

在实施方式中，载物体积可以被设置成包含诸如一个或多个电池的一个或多个物件。该电池可以被设置成由该设备冷却同时该电池正被充电和/或同时该电池正放电。该设备可以形成通信设施的一部分并被设置成给通信设备的一个或多个物品（诸如，发送器、接收器、收发器等）提供动力。

热交换部分可以被设置成用来自流体储槽的本体区域的流体经由管道或管道而送料。来自流体储槽的流体可以被设置成从流体储槽、经过物件热交换部分并且返回至流体储槽而循环。

该设备可以包括用于朝向待冷却物件、至待冷却物件上或在待冷却物件周围使空气在热交换部分上经过或经过热交换部分的装置。

在实施例中，给设备被构造成置于常规的制冷器等内。在该实施例中，冷却装置可以包括制冷器的现有冷却元件。该设备可以被设置成定位在制冷器内以使得流体储槽的顶部区域与现有的冷却元件热连通以便冷却其中的流体。

例如，该设备可以具有被形成为装配在常规制冷器内的结构的形式。该设备可以被模制或者以其他方式形成以便装配在常规的制冷器内。

在寻求保护的本发明的一个方面中，一种用于冷却诸如食品、饮料或疫苗的物体的设备被提供，该设备包括冷存储部分和流体储槽，冷储存部分和流体储槽被设置成与彼此流体连通。

其他结构可以是有用的。

可选地，冷却装置包括被构造成冷却顶部区域中的流体的动力冷却元件。

在一些实施例中，被构造成冷却顶部区域中的流体的动力冷却元件可以被构造成经由热交换部分而冷却顶部区域中的流体；热交换部分可以包括储槽，例如将流体保持在储槽中的壁的一部分。在一些实施例中，动力冷却元件可以至少部分地沉浸在顶部区域中的流体中。在一些实施例中，可以提供热交换部分，其至少部分地沉浸在顶部区域中的流体中，热交换部分由冷却元件冷却。

可选地，在使用中，冷却元件至少部分地沉浸在顶部区域中的流体中。

可选地，在使用中，冷却元件被构造成冷却至少部分地沉浸在顶部区域中的流体中的热交换部分。

在寻求保护的本发明的另外的方面中，一种通过冷却设备进行冷却的方法被提供，包括：

通过冷却装置冷却在保持待冷却流体的流体储槽的顶部区域中的流体，该流体储槽在顶部区域下方具有本体区域；以及

将热量从热交换部分吸取至本体区域中的流体中，并且作为冷却顶部区域中的流体的结果，引起沿着从本体区域至顶部区域的热流动路径而通过流体储槽的热传输，

该方法包括使得热传输发生在储槽的横截面面积上，储槽的横截面面积在从顶部区域至底部区域的距离的至少一部分上根据从顶部区域至本体区域的距离的变化渐缩而减小。

换言之，该方法包括使得热传输发生在从本体区域至顶部区域的距离的至少一部分上以反渐缩（inverse-tapering）方式增大的区域上。

因此，储槽的横截面面积可以在从本体区域至顶部区域的热流动路径的至少一部分上根据距离变化而增大。

该方法可以包括借助于被设置成与顶部区域中的流体热连通的冷却介质而通过冷却装置冷却顶部区域中的流体。

该方法可以包括在冷却设备的冷存储部分中提供至少一个冷却物体，由此该至少一个冷却物体与冷存储热交换部分热连通，进而与顶部区域中的流体热连通。

可选地，冷却顶部区域中的流体包括冷却具有临界温度的热流体，临界温度是这样的温度：在该温度以上流体展现正的热膨胀系数而在该温度以下流体展现负的热膨胀系数。

该方法可以包括借助于热交换部分将顶部区域中的热流体冷却至处于临界温度的温度或冷却至低于临界温度的温度。

在寻求保护的本发明的方面中，一种冷却设备被提供，包括：

冷存储部分，该冷存储部分用于存储至少一个冷却物体；

流体储槽，该流体储槽用于保持待冷却的流体，储槽具有顶部区域以及在顶部区域下方的本体区域，顶部区域和本体区域的每一个被设置成包含待冷却的流体；以及

冷存储热交换部分，在使用中该冷存储热交换部分被设置成用于提供与冷存储部分中的冷却物体以及流体储槽中的顶部区域中的流体热连通。

可选地，在使用中冷存储热交换部分被设置成提供与冷存储部分中的冷却物体的基本上直接的热接触。

本发明的实施例允许冷却设备被设置成由设置在冷存储部分中的冷却物体驱动，诸如，冷包或松散冷冻材料（诸如，水冰或干冰（冷冻二氧化碳））。冷却物体驱动在流体储槽的上部（顶部）区域中的流体储槽中的流体的冷却。

冷存储热交换部分可以包括流体储槽的壁的一部分。

要理解的是，流体储槽的壁意指限定了储槽的边界并且被设置成将流体保持在储槽内的部分。

要理解的是，临界温度意指观测到根据温度变化的流体密度的最大值时所处的温度。因此，当流体的温度朝向临界温度上升时流体的密度增大，并且当温度升到临界温度以上时随后减小，这意味着流体的密度在临界温度处于其最大值。

要理解的是，在使用中包存储部分被设置成冷却流体储槽的顶部区域中的流体。

附图说明

现在将参照附图仅通过示例的方式来描述本发明的实施例，其中：

图1是水的密度相对温度的曲线图；

图2在（a）：沿着（b）的截面A-A的侧视图以及（b）：沿着（a）的截面B-B的端视图中示出了根据本发明的实施例的制冷设备；

图3在（a）：从上面观察的透视图；（b）：从下面观察的透视图；以及（c）：侧视图中示出了图2的实施例的储槽隔室；

图4是图2中所示的实施例的载物隔室、流体储槽以及冷存储隔室的一部分的放大视图；

图5是在（a）：沿着（b）的截面A-A的侧视图以及（b）：沿着（a）的截面B-B的端视图中的根据本发明的实施例的制冷设备的侧视图；

图6是根据本发明的实施例的制冷设备的一部分的侧视图；

图7示出了图6的实施例的制冷设备的一部分的一系列侧视图；

图8是根据本发明的另外的实施例的制冷设备的一部分的侧视图。

在下列描述内，尽可能地，相同的附图标记指示相同的部件。

具体实施方式

从前文中应该理解的是，本发明的实施例依赖于一些流体（诸如，水）的熟知的反常属性之一：即，其密度在临界温度处最大。该流体的热膨胀温度系数在临界温度以上是正的并且在临界温度以下是负的。该现象示出在图1中，其中，水的密度被绘制为根据温度变化。水的临界温度能够被视为近似4℃。在本文中将对作为可以用在一些实施例中的流体的示例的水进行参考，但是要理解的是，关于热膨胀温度系数具有类似性质的其他流体也可以是有用的。包括水以及一个或多个添加剂的流体可以是有用的（诸如，水和盐）。盐可以允许临界温度被降低。其他添加剂对于降低或提高水或其他流体的临界温度可以是有用的。诸如具有临界温度的油的其他流体在一些实施例中可以是有用的。

水在临界温度处具有根据温度变化的最大密度的事实是水在近似4℃以下具有负的热膨胀温度系数并且在近似4℃以上具有正的热膨胀温度系数的事实的结果。下文中，术语“临界温度”将用于表示流体的密度处于其最大值时的温度，在水的情形中近似为4℃，并且在该温度以上和以下密度减小。在一些实施例中，流体可以具有多个临界温度以使得“最大密度”的表示可以表示流体的特定的局部最大密度。

在共同未决的PCT申请WO2011/007162中公开的设备中，包含冷冻流体的顶部空间被置于沉浸在液体流体中的载物空间上方。本发明的实施例采用了与WO2011/007162中公开的设备类似的操作原理。然而，在WO2011/007162中公开的设备能够遇到的缺点在于，顶部空间中的液体的过冷却能够导致冷冻液体接触载物容器并且使得存储在载物容器中的物品过冷却。在利用动力冷却装置的情形中，在WO2011/007162中通过当冷冻液体的体积达到一定大小时中断冷却装置的动力而克服该问题。

本申请人已经设计了一种在防止载物容器的过冷却方面提供改进的性能的制冷装置。

现在首先参照图2，实施本发明的第一形式的制冷设备在图2(a)和图2(b)中总地以100示出。图2(a)是设备100的侧视图，而图2(b)是正视图。

设备100包括由热绝缘材料形成的外壳110以便减少传递至设备100中或从设备100传递出的热量。例如，外壳110可以通过塑料材料的旋转模制而形成。外壳110包含三个相邻的空间：载物隔室120，流体储槽130以及冷存储隔室140。冷存储隔室140构造设置有冰包或松散冰以用于冷却流体储槽130中的流体（诸如，水）。

载物隔室120限定了基本上形状为立方体的载物体积。在所示实施例中，载物体积具有形式为设置在外壳110中的盖120L的封闭件。在一些实施例中，其他封闭件（诸如，绞接门等）可以是有用的。

该设备被设置成放置在房间的地板上或者放置在诸如桌子或推车的支承件上。载物隔室（以及盖120L）被定向成与水平方向成近似30度的角度以便有助于用户接触内容物。要理解的是，通过将载物隔室与水平面以非零角度定向，可以享有另外的优点：物品（诸如，存储在其中的疫苗小瓶120V）可以基本上平坦抵靠隔室120或搁架的基部120B，从而减小了小瓶120V在由用户处理期间由于倾倒而导致的损坏的风险，但是充分直立以便防止小瓶120V中的液体的上平面接触小瓶的封闭密封件（诸如，螺帽或其他密封件）。因此，可以减小液体从小瓶120V泄漏的风险。要理解的是，除了30度左右之外的其他角度可以是有用的，这取决于小瓶120V中的液体的平面，诸如40度、45度、50度、60度、70度或任意其他合适的角度。

绝缘材料承载在盖120L上，使得当盖闭合时，通过该盖的热传递被减少。在替代实施例中（未示出），载物隔室120可以是开放面的，从而允许容易地接近存储在其中的物体或物品。例如，载物隔室可以包括用于零售店或商店的搁置单元。

在又一实施例中，可以在法向直立定向（即，在基本上竖直的方向上）从设备的上方、或者在基本上水平的方向上从侧面直接地进入载物隔室中。其他设置也可以是有用的。

在所示实施例中，载物体积具有基本上20 cm的宽度W，基本上15 cm的长度L以及基本上15 cm的深度D。在一些实施例中，其他尺寸可以是有用的。

载物隔室120被设置成置于流体储槽130上面，流体储槽130被设置成与载物隔室120的基部120B直接热接触。流体储槽130在图3中被单独示出。图3(a)是从上方观察的3D示图，图3(b)是从下方观察的3D示图，以及图3(c)是类似于图2(a)的定向的侧视图。流体储槽130具有在图2(a)的法向直立定向上位于本体区域130B上方的顶部区域130H。储槽130具有上壁130WU，下壁130WL，两个相对的侧壁130WS，以及封闭了本体区域130B的下端的端壁130WE。储槽130的本体区域130B中的上壁130WU的一部分被设置成与载物隔室120的基部120B邻接。

按照图2(a)和图3(c)的定向，如在侧视图或剖视图中所见储槽130基本上形状为扭曲的S形曲线。上壁和下壁130WU、130WL之间的距离，以及因此如在横截面中观察的储槽关于其理论纵向轴线A的横截面面积以如下面进一步详述的渐缩的方式从顶部区域130H朝向本体区域130B减小。从图2(a)中能够看到，沿着储槽130的长度从顶部区域130H至本体区域130B沿着理论纵向轴线A移动，纵向轴线A向下弯曲并且横截面面积渐缩直至一弯曲点，在该弯曲点处轴线A开始朝向本体区域130B朝向水平方向更锐利地向回弯曲。在本体区域130B中，储槽130的纵向轴线A基本上是直的，并且储槽的横截面面积沿着本体区域130B的长度再次渐缩。在本体区域内渐缩之前，关于轴线A的横截面面积可以在纵向轴线的长度的一部分上从弯曲点朝向本体区域稍微增大。该特征允许本体区域130H内的流体体积的增加，从而在热载荷增大的情况中（例如，当新鲜物品放置在载物隔室120中时）提高载物隔室120的温度的稳定性。

纵向轴线向下弯曲的特征具有的优点是，与在所需的流动方向上存在相对突然的变化的情况相比，水能够在较少的限制的情况下流动。相对尖锐的边缘能够引起湍流，例如，增加对储槽中的流体的上升和下降的阻力。要理解的是，在一些实施例中，储槽越竖直（即，扭曲的S形状的宽度越小），在由本体区域（诸如，载物隔室的壁）引起的冷却物体的冷却方面储槽的性能越好。要理解的是，如果从本体区域的下部区域输运流体至顶部区域所需的能量的量减小（例如，通过为储槽设置相对平滑的壁），则在操作期间由系统所消耗的能量的比例可以被减小。由于储槽中的流体的移动的相对缓慢的速率，在一些实施例中相对减小的量可以是显著的。因此，在一些实施例中，由湍流消耗的能量可以是足够显著的以便使热传递效果降低不可忽略的量。

横截面面积渐缩的特征具有的优点是，在本体区域130B中的流体的过冷却以及进而载物隔室120的过冷却的风险可以被降低。这是因为，当横截面面积减小时，在给定的时间段内可以从本体区域朝向顶部区域抽吸的热量的量减小，从而减小了冷却的速率。如果顶部区域130H中的流体被相对积极地冷却，则可以是冷冻或基本上冷冻流体的高度冷却的流体的全部可以从顶部区域130H朝向本体区域130B扩散。这可以导致本体区域130B以及进而载物隔室120中的流体被冷却至临界温度以下。这可能导致由热交换部分冷却的材料的损坏，诸如，医疗疫苗。

通过提供被设置成使得储槽的横截面面积根据从顶部区域至热交换部分的距离的变化而减小的流体储槽，可以减小高度冷却的流体的前部扩散的距离。要理解的是，在过冷却导致流体冷冻的一些实施例中，冷冻流体的前部的扩散可以被抑制使其距热交换部分足够大的距离以使得基本上防止了热交换部分的过冷却。

在所示的实施例中，在储槽130的本体区域130B中，轴线与水平方向以稍微小于30度的角度而定向，使得上壁130WU与水平方向以基本上30度的角度定位。轴线A的角度比30度小基本上本体区域130B中的上壁130WU和下壁130WL的渐缩角度的一半的量，使得储槽130的上壁130WU基本上平行于载物隔室120的基部120B并且与其热接触。如上所述，载物隔室120的基部120B在图2的实施例中与水平方向成基本上30度的角度，但是在一些实施例中包括与水平方向成基本上零度的角度的其他角度可以是有用的。

为了本发明的目的，如在横截面视图中观察的储槽的纵向轴线A可以被限定为将储槽130的下壁130WL连接至上壁130WU的最短线的中点沿着上壁或下壁130UL、130WL从顶部区域130H移动至本体区域130B的轨迹。在一些实施例中其他的限定可以是有用的。

流体储槽130被形成为具有足够高的导热率的壁130WU以便允许在使用中将热量从载物隔室120充分传导至流体储槽130内的流体。在图2和图3中所示的实施例中，储槽130的壁由足够薄的塑料材料形成以便提供通过本体区域130B的上壁130WU所需的导热率。要理解的是，在一些实施例中储槽130的一个或多个壁在远离本体区域130B的上壁130WU的区域中具有较低的导热率。在当前实施例中，一层绝缘材料被设置在基本上不与载物隔室120直接接触的流体储槽130的外表面上。

与本体区域130B所位于的端部相对的限定了顶部区域130H的端部的流体储槽130的端部被设置成与冷存储隔室140的基本上直立的壁140W的上端邻接。在所示实施例中，储槽130的顶部区域130H中的流体与壁140W直接接触，但是在一些替代实施例中储槽130可以设置有使上部的自由端闭合的单独的壁。冷存储隔室140的壁140W具有相对高的导热率并且由冷却介质（诸如，可以设置在冷存储隔室140中的冰包）冷却。

根据设置在冷存储隔室140中的冷却介质的相继更新之间所需的间隔来设计冷存储隔室140的大小。因此，在相继更新之间需要更长的间隔的情况下，冷存储隔室140可以具有更大的体积，以及因此具有用于冷却介质的更大的容量。在所示实施例中，冷存储隔室140具有60cm左右的宽度Wc，60cm左右的深度Dc以及40cm左右的长度Lc。在一些实施例中其他尺寸可以是有用的。经由可移除的盖140L而进入冷存储隔室140以用于插入和收回冷却介质140。

现在将描述图2的制冷设备的操作。能够假设的是，在流体储槽130中的所有的水初始地处于环境温度下或处于环境温度附近，在一些环境中可以处于从15摄氏度至45摄氏度或更高的范围内。通过在冷存储隔室140中放置诸如冷包140P（诸如，冰包）的冷却介质而启动设备1，理想地使得最接近于流体储槽130的包140P与如图4中所示最靠近流体储槽130的壁140W的直立部分热接触。在当前实施例中，冷包140P是形式为冰包，其形式为由塑料材料制成的水紧密容器并且包含其中具有染料的水，该染料基本上不会改变水的临界温度或熔点。

在冷存储隔室140中的冷冻的冷包140P的存在使得冷存储隔室140的壁140W冷却，这进而通过传导通过壁140W而使得流体储槽130（图3）的顶部区域130H中的水冷却。

当顶部区域130H中的水冷却时，其密度增加。如图4的箭头S示意性地所示，冷却的水因此朝向流体储槽130的本体区域130B的底部下沉，从而替换了较暖的水，如由箭头R所示较暖的水朝向顶部区域130H上升。朝向顶部区域130H上升的水在储槽130的上部区域中被冷却，在这里与由通过冷存储隔室140的壁140W离开顶部区域130H的热量的传导冷却的水混合。可选地包括顶部区域130H、可选地基本上由顶部区域130H限定的储槽130的上部区域可以提供流体混合区域，其中，由通过壁140W的热传导冷却的水与从本体区域130B上升的较暖的水混合。

要理解的是，上升的较暖的水R可以例如处于近似10℃的温度。从较暖的水至较冷的水的热传递因此发生在储槽130的上部区域内，使得来自顶部区域130H的较冷的水与来自本体区域130B的较暖的水分别朝向临界温度升高和降低温度。上部区域130H因此可以被视作提供储槽130的热传递区域，其中，在来自顶部和本体区域的流体之间可以发生热传递。要理解的是，如果冷包140P足够冷，由于顶部区域130H中的水的冷冻，冰可以形成在顶部区域130H中。如果顶部区域130H变得基本上填充有冰，则混合区域可以移动至冷冻区域下方的液态水的区域。

因为水的密度在临界温度处最大，因此在该温度下的水趋于集中在流体储槽130的本体区域130B的底部，从而替换了如上所述的朝向顶部区域130H的较低温度的水。这导致在流体储槽130内产生通常为正的温度梯度，其中，处于临界温度的水位于本体区域130B中，以及处于临界温度以下的密度较小、更轻浮的水位于顶部区域130H中。将意识到的是，随着时间变化，流体储槽130的本体区域130B中包含的大部分或所有水被冷却至4℃左右的温度。

在顶部区域130H内混合之后，被冷却的流体储槽130中的水集中在流体储槽130的本体区域130B中，如上所述，该本体区域被设置成与载物隔室120热连通。来自载物隔室120的热量因此由本体区域130B中的水吸收。因此，载物隔室120以及因此存储在其中的物体或物品的温度开始降低。

为了重申，在一些结构中，流体储槽130的顶部区域130H内的水通常由通过冷存储隔室140的壁140W的热传递而被冷却至临界温度或临界温度以下。在顶部区域130H中的处于临界温度的水下沉并且与在临界温度以上的水混合。当冷却继续时，在混合发生的区域（在一些结构中该区域可以包括或者基本上限定于顶部区域130H）中的水的平均温度接近临界温度，并且因此在混合发生的区域中的水下沉至本体区域中，向上地替换了在临界温度以上的水。通过非限定性示例的方式，在图4中在130M处示出了在图4中所示的设备的操作期间的一些时刻混合可能发生的一个区域。

随着时间变化，通过在储槽130的上部区域中的被冷却至临界温度附近的水与在本体区域130B中的处于临界温度以上的温度处的水之间的动态热传递，该过程可以接近稳定状态的情形。在一些实施例中，在该稳定状态中，在顶部区域、混合区域以及本体区域130H、130M、130B中的水可以变得基本上静态，热传输主要经由传导进行。

通过由储槽130中的水从载物隔室120吸收热量，可以将载物隔室120维持在接近4℃的期望温度下，这对于存储许多产品（包括，疫苗、食品和饮料）是理想的。

要理解的是，在一些实施例中可以通过调节从本体区域130B至顶部区域130H的流体的流动路径的横截面面积而调节在稳定状态条件下本体区域130B中的流体的温度。要理解的是，在一些实施例中，通过减小该横截面面积可以抑制流体和/或热能的流动，使得本体区域130B中的液体的温度升高。在一些实施例中，为了实现这点，可以提供阀门130V，该阀门可操作以在需要时限制流动。在图4中以虚线轮廓示出了形式为蝶形节流阀的合适的阀门130V的示例。在一些实施例中其他阀门装置可以是有用的。在一些实施例中该阀门装置可以被设置成形成为具有相对低的导热率（小于流体的导热率）。相对于不存在阀门装置时通过储槽130的热传导，该导热率可以足够高以便减小在使用中跨过阀门装置的通过储槽的热传导。

一旦在冷存储隔室140中的冷冻流体耗尽，如果替换发生在基本上静态传导之前，则该替换过程可能开始减慢，但是通过由流体储槽130的本体区域130B中的水产生的从载物隔室120继续吸收热量而维持。至少由于水的高比热容以及在流体储槽的顶部区域130H内的处于临界温度以下的温度的水的体积，在流体储槽130的本体区域130B中的流体的温度可以在4℃或4℃附近保持相当长的时间。也就是说，处于临界温度的水下沉并且替换处于临界温度以上或以下的水的自然趋势导致在冷存储器140中的冷包140P不再将顶部空间130H中的水维持在临界温度或临界温度以下之后，流体储槽130的本体区域130B将水保持在临界温度或临界温度附近一段时间，使得能够将载物隔室120维持在可接受的温度范围内达延长的时间段。本发明的一些实施例能够在新填装冷冻的冷包140P的情况下使本体区域130B中的流体维持在目标温度高达数周的时间。

在一些实施例中，冷存储隔室140可以设置有动力冷却装置以用于冷却隔室140的内部。图5示出了具有动力冷却装置的本发明的实施例。与图2至图4的实施例中的特征相同的图5的特征由相同的附图标记增加100而示出。

在图5的实施例中，制冷设备200被提供，该制冷设备具有载物容器或隔室220，流体储槽230以及冷存储隔室240。制冷设备100具有动力冷却元件240CE，该动力冷却元件被设置成冷却置于冷存储隔室240内的冷包240P。冷包240P进而以与上面关于图2至图4的设备100描述的类似方式冷却流体储槽230的顶部区域230H中的流体。

要理解的是，在一些实施例中冷却元件240CE可以被设置成当可获得动力时基本上连续地操作，从而将设置在冷存储器140内的冷包240P维持在低温下。

在冷却元件240CE的动力源中断或断开连接的情况中（由于例如，动力故障），如果上面关于流体储槽230的顶部区域、混合区域和本体区域230H、230M、230B内的水的冷却所描述的替换过程正在进行，则其可以继续，或者可以保持基本上的静态状况，同时冷冻流体保持在冷存储隔室240内的冷包240P中或者保持在储槽230的顶部区域230H内的冰中。

一旦冷冻流体耗尽，如果该替换过程正在进行，则其可以开始变慢，但是可以通过由流体储槽230的本体区域230B中的水产生的从载物隔室220继续吸收热量而维持。如上所述，由于水的高比热容以及在流体储槽内大量水处于临界温度以下的温度，所以流体储槽230的本体区域230B中的温度可以保持在4℃或4℃附近达相当长的时间。

在建立了基本上静态平衡同时冷包240P正在进行冷却（例如，同时冷包仍然包含冷冻冷却剂）的情形中，当冷冻流体耗尽时，该静态平衡可以被中断并且可以重新建立替换过程。

在图5的实施例中，冷存储隔室240设置有形式为具有基本上L型构件的形式的金属材料片材的导体板240CP。在一些实施例中其他形状可以是有用的。导体板240CP的下部部分置于壁240W与冷包240P（当存在时）之间的冷存储隔室的底板上。板240CP的直立部分被定位成与冷存储部分240的竖直壁邻接。导体板240CP用于将热量从储槽230传导通过冷存储隔室的壁240W至冷包240P。

冷存储隔室240还设置有基本上直立的偏压板240B，该板联接至回弹性偏压元件240BE，回弹性偏压元件240BE抵靠与导体板240CP的直立部分相对的冷存储隔室240的壁240W的一部分安装。偏压板240B被构造成施加力至冷包240P以便促使冷包240P抵靠导体板240CP的竖直侧。回弹性偏压的偏压板240B的存在允许设备维持冷包240P与导体板240CP的直立部分的热接触，即使例如由于包240P中包含流体的融化使包240P的体积发生变化。在一些实施例中，冷存储隔室240可以足够大以容纳相对于导体板240CP的直立部分的至少二列纵深的冷包240P的堆叠。在图5的图示中，冷存储隔室240足够大以容纳三列纵深的冷包240P的堆叠，但是如所示，包240P被示出为仅堆叠二列纵深。偏压板240B被设置成能够在足够大的位置范围上移动以便使得能够将压力施加至冷包240P，不论冷包240P被设置为二列纵深（如所示）或三列纵深。因此，如果可用的冷包240P的数量不足以提供三列纵深的堆叠，则可以采用二列纵深的堆叠，并且在冷包240P与导体板240CP之间具有有效的热传递。

要理解的是，在一些实施例中，可以提供动力冷却元件，该动力冷却元件被设置成基本上直接地冷却储槽的顶部区域中的流体而不是经由冷包的冷却。在一些实施例中，该冷却元件可以被设置成与冷存储部分240的壁240W热接触。在一些实施例中，该冷却元件可以被设置成与储槽230中的流体基本上直接热接触，可选地至少部分地沉浸在储槽230中。

图6是根据本发明的另外的实施例的用在设备中的储槽330的侧视图。与图5的实施例的特征相同的图6的实施例的特征用相同的附图标记加100表示。储槽330具有与图5的实施例的储槽230类似的形状，但是顶部区域在弯曲部分上方竖直地延伸以便提供顶部区域的增大的体积。

储槽被示出为具有经由冷存储部分的壁340W而与该设备的冷存储部分中的冷包340P热连通的顶部区域330H。本体区域330B的下部部分类似地与载物隔室320的一部分热连通。

图7在侧视图中示出了储槽330的顶部区域330H中的流体从环境温度冷却期间的储槽330的图像的顺序。在最左侧的图像中，凝固的流体的区域330SF已经形成为与冷存储部分的壁340W接触。该区域330SF的体积在所示时刻小于顶部区域330H的体积的25％。随时间变化，凝固的流体的体积增大直至如最右侧的图像所示，顶部区域330H中基本上所有的流体已经凝固，并且凝固的流体的区域330SF已经开始通过混合区域330M朝向本体区域330B的下部部分扩散。如上面详细讨论的，由于储槽330的渐缩的形状，通过本体区域的凝固的流体的区域330SF的扩散至少部分地被限制，从而减小了本体区域330B的下部区域的过冷却。凝固的流体的区域330SF的形成过程可以被描述为储槽330的“填充”过程，因为储槽330变得“填充”有凝固的流体，并且因此如果顶部区域330H的继续冷却终止（例如，当冷存储器中的冷包耗尽时）储槽能够继续起作用达一定的时间段。凝固的流体330SF随后可以开始融化，使得储槽330的填充过程反转，这可以描述为储槽330的“排出”。要理解的是，当排出过程进行时载物隔室320的一部分的继续冷却可以发生，直至储槽330基本上完全排出。

图8是根据本发明的另外的实施例的设备的储槽430的侧视图。与图6的实施例的特征相同的图8的实施例的特征用相同的参考标记加100示出。

图8的储槽430具有在储槽的一端处经由壁440W与冷包440P热连通的顶部区域430H。储槽430的本体区域430B的下部部分与载物隔室420的一部分热接触。储槽430可以被视作包括许多渐缩区段（在当前实施例中为六个），被标记为430-1至430-6，跨过从壁440W至载物隔室420的储槽的长度。渐缩区段的目的是以上面描述的方式减小从载物隔室420至储槽430的顶部区域430H的热传递速率，由此防止储槽430中的流体的过冷却。要理解的是，使得储槽的横截面面积在增加之前交替地以减小的方式渐缩的顺序联接的多个渐缩区段的存在（不论是突然地，如在图8的实施例中所示，或者以渐缩方式）具有的优点在于，可以进一步限制通过储槽430的热传输，从而减小载物隔室420的过冷却的危险。

在图8中示出了凝固的流体的区域430S，其基本上填满了储槽的顶部区域430H。凝固的区域430S的凝固的前部430SF被示出为正扩散至储槽430的第二渐缩区段430-2中。能够看到的是，从本体区域430B扩散至顶部区域430H的热能必须在顶部区域430HE的入口处穿过具有减小的横截面面积的区域，从而减小了壁440W和载物隔室420之间的给定温度差的热传递的速率。要理解的是，六个渐缩区段430-1至430-6的存在可以导致热能的扩散速率的显著减小。

要理解的是，对于制冷设备的给定的所需冷却能力，本发明的一些实施例可以允许设置具有比一些已知的制冷设备更小的流体体积的储槽。要理解的是，具有较小的流体体积的储槽可以是有利的，因为当包含用于正常操作的足够的流体时其可以减少重量。这可以使得在制造期间（例如，在工厂处）对储槽进行填充（至正常操作所需的程度），而无需用户在现场填充。这可以消除由没有经验的用户对储槽进行不正确的填充引起的设备的至少一个故障模式。

另外，减小的流体体积可以提供的优点在于，由于设备的减小的热质量，制冷设备可以能够更快速地将储槽冷却至操作温度。因为某些流体（诸如，水）具有相对高的比热容，所以减少的水的体积可以导致设备的总的热质量的显著减小。

上述实施例表示了本发明的实施例的有利形式，但是这些实施例仅通过示例的方式被提供并且没有旨在是限定性的。在这方面，要想到的是，在所附权利要求范围内可以对本发明做出各种修改和/或改进。

在本说明书的整个描述和权利要求中，词语“包括”和“包含”以及该词语的变形，例如“包括”（“comprising”和“comprises”）意指“包括但不限于”，并且没有旨在（也并未）排除其他组成部分、添加物、部件、整数或步骤。

在本说明书的整个描述和权利要求中，单数形式包括复数形式，除非上下文另外要求。特别地，在使用不定冠词的情况中，本说明要被理解为考虑了复数形式以及单数形式，除非上下文另外要求。

结合本发明的特定方面、实施例或示例而描述的特征、整数、特性、部件、化学成分或群组要被理解为可适用于在本文中描述的任何其他方面、实施例或示例，除非它们不可兼容。

Claims (11)

1.一种冷却设备，包括：

流体储槽，所述流体储槽成形为包括扭曲S形曲线，所述储槽具有在扭曲S形曲线的上部中的顶部区域以及在扭曲S形曲线的下部中的本体区域，所述流体储槽配置成包括冷却流体，所述流体储槽设置成使得横截面轮廓根据从顶部区域到本体区域的距离渐缩；

容纳冷却装置的冷存储隔室，冷存储隔室包括与流体储槽的顶部区域接触的导热表面；以及

导热搁架，与水平面以非零角度设置且与流体储槽的本体区域直接热接触。

2.根据权利要求1所述的冷却设备，其中，所述流体储槽被设置成使得所述储槽的横截面面积以基本上连续的方式渐缩而减小。

3.根据权利要求1所述的冷却设备，其中，所述流体储槽被设置成使得所述储槽的横截面面积至少部分地在多个基本上分立的阶段中渐缩而减小。

4.根据权利要求1所述的冷却设备，其中，所述储槽的横截面面积在所述储槽的多个部分上根据从所述顶部区域至所述本体区域的距离的变化渐缩而减小，所述储槽的横截面面积在相应的部分之间增大以使得所述横截面面积在再次增大并且随后以渐缩的方式减小之前以渐缩的方式交替地减小。

5.根据权利要求1所述的冷却设备，其中，所述流体储槽被设置成使得所述储槽的横截面面积的几何中心在从所述顶部区域朝向所述本体区域的所述储槽的长度的至少一部分上相对于使用中的定向而向下弯曲。

6.根据权利要求5所述的冷却设备，其中，所述储槽的所述横截面面积在向下弯曲的所述储槽的所述至少一部分上根据从所述顶部区域至所述本体区域的距离的变化而减小。

7.一种通过冷却设备进行冷却的方法，包括：

通过冷却装置冷却流体储槽的顶部区域中的冷却流体，所述流体储槽成形为包括扭曲S形曲线，顶部区域在扭曲S形曲线的上部中，所述流体储槽还具有在所述扭曲S形曲线的下部中的本体区域，且设置成使得流体储槽的横截面轮廓根据从顶部区域到本体区域的距离渐缩；以及

将热量从导热搁架吸取至所述本体区域中的冷却流体中，并且作为所述顶部区域中的冷却流体的结果，引起沿着从所述本体区域至所述顶部区域的热流动路径而经过所述流体储槽的热传输，

作为所述顶部区域中的升高位置中的较冷冷却流体和本体区域中的降低位置的较热冷却流体的结果，引起沿着从所述本体区域至所述顶部区域的热流动路径而经过所述流体储槽的热传输。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，冷却装置包括冷包或基本上松散冷冻材料。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，冷却装置包括动力冷却元件。

10.根据权利要求7至9的任一项所述的方法，其中，冷却流体包括冷却具有临界温度的热流体，所述临界温度是这样的温度：在所述温度以上所述流体展现正的热膨胀系数，并且在所述温度以下所述流体展现负的热膨胀系数。

11.根据权利要求10所述的方法，包括借助于所述导热搁架将所述顶部区域中的热流体冷却至处于所述临界温度的温度或者冷却至在所述临界温度以下的温度。

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