CN110602967A - 用于冷却器的热气流管理系统和方法 - Google Patents

Abstract

本文公开了具有气流管理系统的冷却器。该冷却器可以包括柜，该柜具有带透明部分的门。制冷单元可以联接到柜。制冷单元具有气流入口和气流出口。气流出口的截面面积可以小于气流入口的截面面积。制冷单元可以流体地联接到与气流出口流体连通的气流管理系统。气流管理系统包括排气口和湍流减少口。

Description

用于冷却器的热气流管理系统和方法

技术领域

所描述的实施方案涉及用于冷却器的热气流管理系统和方法。更具体地，所描述的实施方案涉及具有排气口和湍流减少口的气流管理系统以及相关的方法。

发明内容

在本文描述的一些实施方案中，冷却器包括柜、制冷单元和气流管理系统。柜具有带透明部分的门。透明部分可以由玻璃、塑料或其他透明材料形成。制冷单元联接到柜并且包括气流入口和气流出口。气流入口的截面面积大于气流出口的截面面积。气流管理系统与气流出口流体连通。气流管理系统包括排气口和湍流减少口。排气口和湍流减少口是正交的。

气流管理系统被配置为重新定向通过气流出口离开制冷单元的气团的流动。在一些实施方案中，气流管理系统重新定向气团的流动以跨过透明部分的高度。

透明部分可以包括冷却器的一侧的主要部分。透明部分的高度可以大于柜的高度的95％。透明部分的高度也可以大于冷却器的高度的85％。冷却器的透明部分的高度可以介于6ft至6.5ft之间。制冷单元的减小的高度可以被柜占据以形成补充性储存空间。补充性储存空间可以形成在制冷单元的出口上方。

制冷单元可以包括具有盘管的冷凝器。盘管可以位于制冷单元的更窄的部分中。制冷单元的窄部分可以是具有较小截面的制冷单元的部分。盘管可以形成气团通道，该气团通道将流过制冷单元的气团引导到气流出口。根据一些实施方案，气团通道正交于冷却器的门。尽管该出口和该入口的截面面积相同，但是制冷单元的宽度也可以是恒定的。因此，从该入口到该出口的截面面积的变化是由制冷单元的高度变化引起的。

冷却器的柜高度大于6ft。当柜的内部的温度低于5℃且冷却器位于高温高湿环境中时，气流管理系统可以减少柜的透明部分上的冷凝的形成。可以将高温高湿环境描述为温度超过41℃并且相对湿度超过75％的环境。

用于冷却器的气流管理系统可以包括壳体。壳体可以由排放面板和侧面板形成。排放面板和侧面板可以形成为彼此正交。排气口可以形成在排放面板中，并且湍流减少口可以形成在侧面板中。用于冷却器的气流管理系统还可以包括位于壳体内部的弧形板。

壳体可以弯曲90°。以这种方式，与弧形板相遇的气团可以相对于气团与弧形板相遇的方向重新定向90°。排气口可以被偏置以将气团引导至更靠近冷却器的透明部分的表面。例如，排气口可以朝向与排放面板正交的平面偏置，其中该平面与弧形板的半径相交。

弧形板可以与侧面板接合。例如，可以将弧形板装配到侧面板的凹入中，使得侧面板支撑弧形板。排气口可以由两排或更多排的排气口形成。例如，表面面板上的排气口可以包括两排十列的排气口。

根据一些实施方案，冷却器可以包括柜、制冷单元和气流管理系统。柜可以具有主空间和辅助空间。辅助空间可以是主空间的延伸部。制冷单元可以具有第一部分和第二部分。制冷单元的第二部分的高度可以小于制冷单元的第一部分的高度。气流管理系统可以流体地联接到第二部分。柜可以设置在制冷单元上，使得辅助空间设置在第二部分上方。柜和制冷单元可以形成矩形轮廓。

附图说明

结合附图并且通过随后的具体实施方式，本公开将易于理解，其中类似的附图标记表示类似的结构元件，并且其中：

图1示出了根据实施方案的具有气流管理系统的冷却器。

图2示出了根据实施方案的具有气流管理系统的冷却器的沿图1中的线2-2’截取的截面图。

图3示出了根据实施方案的具有气流管理系统的制冷系统的沿图1中的线2-2’截取的示意截面图。

图4示出了根据实施方案的气流管理系统。

图5示出了根据实施方案的气流管理系统的沿图4中的线5-5’截取的截面图。

图6A和图6B示出了根据实施方案的沿冷却器的前表面向上的气团的流动矢量。

图7A和图7B示出了根据实施方案的冷却器的前表面的热图。

具体实施方式

现在将详细参考附图中示出的代表性实施方案。应当理解，以下描述并非旨在将实施方案限制为一个优选实施方案。相反，其旨在覆盖可以包括在由权利要求限定的所描述实施方案的实质和范围内的替代、修改和等同物。因此，对“一个实施方案”、“实施方案”、“示例性实施方案”等的引用表示所描述的实施方案可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施方案可以不一定包括该特定的特征、结构或特性。而且，此类短语不一定是指相同的实施方案。另外，在结合实施方案描述特定特征、结构或特性时，无论是否明确描述，认为本领域的技术人员能够结合其他实施方案来实现此类特征、结构或特性。

下面参考附图讨论其他实施方案。然而，本领域的技术人员将会知道，本文相对于这些附图给出的具体实施方式仅用于说明目的并且不应理解为限制性的。如本文所使用的，范围包括端点，并且“从”、“在…之间”、“至”、“和”以及其他相关语言包括范围的端点。如本文所用，“大约”或“约”可以被认为是指在所列举值的10％以内(包括端点值)。

商家使用冷却器使产品保持低温。一些冷却器在冷却器的前部包括透明部分。透明部分可以由玻璃或其他透明材料制成。门的透明部分允许消费者在做出选择之前查看冷却器中的产品。产品在冷却器中的清晰可见度对于生产商、商家和顾客而言是重要的。清晰可见度使得无需打开冷却器的门就能从一定距离看到产品。这使得生产商甚至在关闭冷却器时不仅可以销售产品，而且可以传达更高的品牌识别度，或者促进即将推出或限时的产品或促销。消费者需要清楚地看到冷却器中的产品，以便顾客可以看到可用的产品并进行购买。最后，商家要求清晰可见度，因此消费者限制了冷却器门打开的时间量，从而改善了冷却器的能量效率。

在一些环境中，形成在透明部分上的湿气会使得消费者看不清冷却器中的产品。透明部分上的湿气限制了品牌识别度，使消费者更难认出冷却器中的产品，并且可能要求消费者打开冷却器以清晰地查看产品，从而不必要地浪费了能量。

在高湿高温环境下运行的冷却器特别容易在玻璃上形成冷凝。当表面温度低于空气中水蒸气的露点温度时，形成冷凝。露点温度随着相对湿度的增加而增加。在高温高湿环境中，诸如例如温度高于38℃且相对湿度高于65％，露点温度可能仅比环境温度低1摄氏度至5摄氏度。例如，当温度为40℃且相对湿度为75％时，露点温度为35℃。当温度为40℃且相对湿度为90％时，露点温度为38℃。并且当温度为38℃且相对湿度为75％时，露点温度为33℃。因此，在上述温度和相对湿度下，当透明部分的外部分别为35℃、38℃，以及33℃时，将在冷却器的透明部分上形成冷凝。

冷却器的内部较冷，以将产品保持在消费者期望的温度下。饮料冷却器的内部温度可能为约1℃至7℃。冷的内部降低了冷却器的透明部分的温度。如果透明部分的外部冷却在露点温度以下，则冷却器的外部将形成冷凝。确保透明部分的温度保持在水蒸气的露点以上减少了冷凝的形成。

参考附图，详细描述具有配置为减少冷却器的透明部分上的冷凝形成的气流管理系统的冷却器的实施方案。

在一些实施方案中，例如如图1所示，冷却器100包括柜102。柜102可以储存和展示产品。例如，柜102可以储存饮料其他可消费产品。柜102可以具有门106，以接近柜102内的产品。门106包括透明部分108。透明部分108可以由玻璃形成或可由其他透明材料(诸如例如有机玻璃、玻璃复合物或其他合适的材料)形成。根据一些实施方案，冷却器100还包括制冷单元200。制冷单元200可以被配置为冷却柜102的内部空间。例如，如图1所示，制冷单元200可以位于柜102的下方并且可以支撑柜102。制冷单元200可以包括气流管理系统300。气流管理系统300可以联接到制冷单元200的前部。气流管理系统300可以被配置为重新定向进入气流管理系统300的气流。气流管理系统300流体联接到制冷单元200，并且与具有透明部分108的门106位于冷却器100的同一侧。

冷却器100具有冷却器高度104。在一些实施方案中，冷却器高度104可以介于2ft(英尺)至10ft之间。在一些实施方案中，冷却器高度104介于4ft至8ft之间。另外在一些实施方案中，冷却器高度介于6ft至7ft之间。门106具有门高度107，并且透明部分108具有透明部分高度110。根据一些实施方案，透明部分高度110大于冷却器高度104的85％。在一些实施方案中，透明部分高度110大于冷却器高度104的95％。透明部分高度110可以大于门高度107的95％。

图2示出了根据一些实施方案的冷却器100的沿线2-2’截取的截面图。图2示出了制冷单元200上的柜102。制冷单元200具有位于气流入口208处的冷凝器风扇216。与气流入口208相对的气流出口210与气流管理系统300流体地接口连接。图2示出了气流管理系统300上方的透明部分108。在一个实施方案中，气流管理系统300被配置为使得气团400离开气流管理系统300并沿着基本层流轨迹404流动。气团400维持跨过冷却器100的透明部分高度110的基本层流。层流是均匀的流，并且缺乏横向混合。在层流中，垂直于流动方向没有或仅有最小的横流。流动中也没有或有很少的漩涡或旋涡。

柜102可以由柜102的几何形状形成不同空间。例如，图2示出了柜102的主空间115和辅助空间116。图2示出了邻近主空间115形成的辅助空间116。根据一些实施方案，辅助空间116可以不邻近主空间115。如参考下面的图3更详细地解释的，制冷单元200具有第二部分，该第二部分的高度小于第一部分的高度。由制冷单元200的降低的高度产生的负空间形成了用于柜102的辅助空间116的空间。辅助空间116增加了柜102的可用空间，从而允许商家向顾客提供更多的产品。这增加了客户的选择，并增加了冷却器100补货之间的时间。利用先前由前部206占据的空间允许冷却器100保持矩形形状，从而允许冷却器容易地整合到当前商家位置中。

图3是图2所示的制冷单元200的详细视图。如图3所示，制冷单元200具有后部202、前部206和中间部204。制冷单元200可以包括气流入口208和气流出口210。后部202、中间部204和前部206流体地连接，使得流体可以从形成在后部202的一侧的气流入口208流动，流过后部202、中间部204、前部206，并从形成在前部206的一侧的气流出口210流出。后部202具有限定气流入口208的表面积的后部高度212。前部206具有限定气流出口210的表面积的前部高度214。如图3所示，在一个实施方案中，后部高度212大于前部高度214，并且气流入口208的表面积大于气流出口210的表面积。

在一些实施方案中，制冷单元200可以包括若干部分。这些部分可以流体联接并且可以具有不同的截面面积。例如，如图3所示，制冷单元200包括三个部分。图3示出了后部202、中间部204和前部206。后部202、中间部204和前部206容纳用于冷却柜102的部件。将理解，制冷部件(未示出)可以包括冷凝器、压缩机、蒸发器、蒸发值或其他合适的制冷部件。图3示出了设置在制冷单元200的气流入口208附近的冷凝器风扇216。冷凝器风扇216可以在后部202的内部、在后部202的外部。例如，冷凝器风扇216可以联接至制冷单元，但是保持在后部202的外部。

冷凝器风扇216将气团400带入制冷单元200。气团400通过后部202。气团400继续通过中间部204。中间部204减小了气团400通过的体积。随着气团400的体积减小，气团400的速度增加。因此，当气团400进入前部206时，气团400的速度大于当气团400离开后部202时的速度。气团400的速度的这种相应增加允许气团400在向上流过透明部分108时达到更大的高度。也就是说，增加的速度允许气团400离开气流出口210并流入气流管理系统300，以获得足够的速度以沿透明部分的高度110向上产生层流。

如上所述，冷凝器风扇216将气团400从环境吸入制冷单元200。当气团400行进通过制冷单元200时，气团400经过冷凝盘管213。冷凝盘管213被布置成形成气流通道211。气流通道211使气团400的流动变得平滑，从而减少了气流的湍流并增加了流动的层流属性。气流通道211还引导气团400的流动，使得流动的方向变成基本水平。当气团400通过气流通道211并通过冷凝器盘管213时，气团400吸收了从冷凝器盘管213排出的热。

现在，气团400以增加的速度运动并被冷凝器盘管213加热而通过气流出口210。

图4示出了根据实施方案的气流管理系统300的透视图。气流管理系统300具有排放面板302和侧面板304。排放面板302和侧面板304是正交的。具有透明部分108的门106在图4中被示为环境以供参考。当门106在柜102上关闭时，门106的底表面位于门关闭位置108。排放面板302具有排气口306。排气口306引导气团400沿柜102的前部向上，从而使气流沿着门106的表面向上并跨过透明部分108。湍流减少口307形成在侧面板304中。湍流减少口307允许不具有基本向前方向(即，平行于气流通道211的方向)的气团400的部分从气流管理系统300中排出。

图4示出了通过湍流减少口307离开的湍流空气402。通过排气口306从排放面板302离开的气团400的一部分形成跨过透明部分108的外表面的层流。排气口306可以具有各种形状或具有多种配置。例如，排气口306可以具有两行、三行、四行或更多行和若干列。排气口306可以是如图所示的椭圆形、三角形、圆形、方形或其他形状。排气口306可以具有相同的形状和尺寸，或者可以具有不同的形状和尺寸。

图5示出了气流管理系统300的沿线5-5’截取的截面图。气流管理系统300包括弧形板312。弧形板312重新定向离开制冷单元200的气团400。弧形板312将气团400的流动方向从气团400在离开气流出口210时具有的基本水平的轨迹改变为基本竖直的轨迹。弧形板312具有半径314。在一些实施方案中，取决于弧形板312的几何形状，弧形板312可以具有一个以上的半径314。在一些实施方案中，弧形板312可以过渡90°。在一些实施方案中，弧形板可以过渡大于或小于90°。另外，在一些实施方案中，弧形板可以具有分段过渡部。

气团400从水平流动到竖直流动的过渡将湍流引入气团400中。与当气团400经由气流通道211离开制冷单元200时的基本平稳、层流的情况相反，气团400的湍流部分通过压力和流速的局部混沌变化进行表征。气团400的湍流部分干扰流动的层流部分并降低流动的速度。降低气团400的速度降低了气团400跨过透明部分高度110的高度保持层流的能力。跨过表面的层流增加了热传递速率，因此层流越多且流动的湍流越少，则透明部分的热传递越大。

湍流减少口307减少了气团400的湍流，从而增加了流动的层流属性。形成在侧面板304中的湍流减少口307允许具有基本不竖直的流速的气团400的部分通过湍流减少口307离开气流管理系统300。去除气团400流动的湍流部分。去除的湍流将不会与气流管理系统300内部的平稳流动相互作用，也不会降低流过系统的气团400的整体层流速度。

根据一些实施方案，气流管理系统300包括附加的气流管理部件。例如，图5还示出了导流器317。导流器317可以形成在排气口306处。导流器317可以相对于中间排气部分316形成角度404。中间排气部分316是位于排气口306之间的排放面板302的部分。导流器317可以轻微重新定向通过排气口306离开气流管理系统300的气团400的流动。可能需要通过导流器317轻微重新定向气团400，以微调气团400的流动，以确保跨过透明部分高度110的更多层流。如图5所示，可以说导流器317在透明部分108的方向上偏置。如图所示，分流器朝着与半径314相交并且与排放面板302正交的平面偏置。

图6A和图6B示出了流动跨过透明部分108的气团400的流动图。图6A示出了具有分流器600的冷却器100A。分流器600具有弧形板，该弧形板配置为将离开制冷单元200的气团400重新定向为沿冷却器100A的透明部分108向上。尽管分流器600在许多方面与上述的气流管理系统300相似，并且包括位于分流器600的排放面板上的排气口，但是分流器600没有湍流减少口307。与图6A所示的冷却器100A相反，图6B所示的冷却器100B具有如上所述的气流管理系统300。具体地，冷却器100B的气流管理系统300包括湍流减少口307。

图6A和图6B所示的流动图分别示出了离开冷却器100A的分流器600和离开冷却器100B的气流管理系统300的气团400的流动矢量。每个流动矢量的长度对应于跨过透明部分108的层流的长度。即，每个矢量的长度显示了气团400的流动保持平稳、层流并基本与透明部分108保持接触而沿透明部分高度110向上行进多远。

图6A示出了长度变化的流动矢量并且具有大体抛物线形状。流动跨过透明部分108向上保持层流直到最高点502。平均起来，流动保持层流到平均点506。

图6B示出了从气流管理系统300向上延伸跨过透明部分108的气团400的流动矢量。图6B还示出了从湍流减少口307延伸的气团510的流动矢量。如图所示，跨过透明部分108向上延伸的流动矢量保持层流到点504。与图6A所示的流动矢量相比，图6B的流动矢量跨过冷却器100B的整个面保持层流。因此，由制冷单元200加热的气团400达到冷却器100B的最高点。

图7A和图7B示出了图6A和图6B所示的冷却器100A和100B的热图。热图示出了透明部分108的温度。图7A和图7B示出了温度区域702、704、706、708和710。温度区域702具有比温度区域704更高的温度。温度区域704具有比温度区域706更高的温度。温度区域706具有比温度区域708更高的温度。温度区域708具有比温度区域710更高的温度。因此，温度区域702是最高温度，并且温度区域710是最低温度。

如上所述，当气团400离开分流器600或离开气流管理系统300时，气团400被制冷单元200加热。气团400将热传递为跨过透明部分108。传递的热使跨过透明部分108的温度增加，并使得区域702至710的温度变化。随着流动的层流变少并且气团400的温度降低，传递给透明部分108的热也变少。

图7A和图7B示出了冷却器100A和100B上的温度区域710。如所述的，温度区域710是透明部分108的表面上最低的温度。温度区域710的低温使温度区域710最容易形成冷凝。图7A和图7B的对比比较了没有湍流减少口307的分流器600和包括湍流减少口307的气流管理系统300的效果。平均起来，冷却器100B的透明部分108的表面温度高于冷却器100A的透明部分108的表面温度。因此，冷却器100B的透明部分108不易形成冷凝。

应理解的是，是具体实施方式部分，而不是发明内容部分和说明书摘要部分，旨在用于解释权利要求书。发明内容部分和摘要部分可以阐述(多个)发明人设想的本发明的一个或多个示例性实施方案但不是全部示例性实施方案，并且因此，不旨在以任何方式限制本发明和权利要求书。

对具体实施方案的以上描述将充分揭示本发明的一般性质，使得他人可通过应用本技术领域的知识在不脱离本发明的总体构思的情况下容易地针对各种应用对此类具体实施方案进行修改和/或调整，而无需过度实验。因此，基于本文给出的教导和指导，此类调整和修改旨在落入所公开实施方案的等同物的含义和范围内。应当理解，本文的措辞或术语是出于描述的目的而不是限制的目的，因而本说明书的术语或措辞应由本领域的技术人员按照该教导和指导来解释。

本发明的宽度和范围不应受上述示例性实施方案中任一者的限制，而应仅按照所附权利要求书及其等同物来限定。

Claims (19)

1.一种冷却器，所述冷却器包括：

柜，所述柜具有带透明部分的门；

制冷单元，所述制冷单元联接到所述柜，所述制冷单元包括：

气流入口；和

气流出口，

气流管理系统，所述气流管理系统与所述气流出口流体连通，所述气流管理系统包括：

一个或多个排气口；和

一个或多个湍流减少口，

其中所述气流出口的截面面积小于所述气流入口的截面面积。

2.根据权利要求1所述的冷却器，其中所述气流管理系统被配置为重新定向气团的流动。

3.根据权利要求2所述的冷却器，其中所述气流管理系统重新定向所述气团的流动以跨过所述透明部分。

4.根据权利要求1所述的冷却器，其中所述透明部分的高度大于所述柜的高度的95％。

5.根据权利要求1所述的冷却器，其中所述透明部分的高度大于所述冷却器的高度的85％。

6.根据权利要求1所述的冷却器，其中所述制冷单元进一步包括：

冷凝器，并且

其中所述冷凝器的盘管形成气团通道。

7.根据权利要求6所述的冷却器，所述冷却器进一步包括：

其中所述排气口和所述湍流减少口是正交的，并且其中所述气团通道与所述门正交。

8.根据权利要求1所述的冷却器，所述冷却器进一步包括：

其中当以下情况时：所述柜的内部的温度低于8℃，所述柜的高度超过6ft，并且其中所述冷却器位于以下环境中时：温度超过38℃，并且相对湿度超过75％，所述气流管理系统减少所述柜的所述透明部分上的冷凝的形成。

9.根据权利要求1所述的冷却器，其中所述柜的所述透明部分的高度介于6ft至6.5ft之间。

10.根据权利要求1所述的冷却器，所述冷却器进一步包括：

其中所述出口的所述截面面积的宽度和所述入口的所述截面面积的宽度相同。

11.根据权利要求10所述的冷却器，其中所述柜进一步包括辅助储存空间，所述辅助储存空间形成在所述制冷单元的所述出口上方。

12.一种用于冷却器的气流管理系统，所述气流管理系统包括：

壳体，所述壳体具有排放面板和侧面板，

排气口，所述排气口形成在所述排放面板中；

湍流减少口，所述湍流减少口形成在所述侧面板中；和

弧形板，所述弧形板位于所述壳体内部。

13.根据权利要求12所述的用于冷却器的气流管理系统，其中所述弧形板弯曲90度。

14.根据权利要求12所述的用于冷却器的气流管理系统，其中所述排气口朝向与所述排放面板正交的平面偏置，所述正交平面与所述弧形板的半径相交。

15.根据权利要求12所述的用于冷却器的气流管理系统，其中所述弧形板接合所述侧面板。

16.根据权利要求12所述的用于冷却器的气流管理系统，其中所述排气口包括两排。

17.根据权利要求12所述的用于冷却器的气流管理系统，其中所述表面面板上的所述排气口包括两行十列。

18.一种冷却器，所述冷却器包括：

柜，所述柜具有主空间和辅助空间，所述辅助空间从所述主空间延伸，

制冷单元，所述制冷单元具有第一部分和第二部分，所述第二部分的高度小于所述第一部分的高度；

气流管理系统，所述气流管理系统流体联接到所述第二部分；

其中所述柜设置在所述制冷单元上，并且

其中所述辅助空间设置在所述第二部分上方。

19.根据权利要求18所述的冷却器，其中所述柜和所述制冷单元形成矩形轮廓。