CN1735781A

CN1735781A - 冷却装置

Info

Publication number: CN1735781A
Application number: CNA2004800020940A
Authority: CN
Inventors: 梅野义尚
Original assignee: AIR OPERATION TECHNOLOGIES Inc
Current assignee: AIR OPERATION TECHNOLOGIES Inc
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2024-06-18
Also published as: AU2004250035A1; US9080809B2; KR20060016738A; US20060162372A1; WO2004113807A1; TW200506300A; JPWO2004113807A1; EP1650511A1; TW200508556A; EP1637822A4; CN100498151C; AU2004250035B2; JP4549296B2; EP1637822A1; WO2004113806A1; TWI326349B

Abstract

本发明的冷却装置包括：冷却器，其设置在由隔热箱体形成的腔室的至少一个侧壁一侧；冷却室，其位于冷却器的前面；风扇，其使得空气在冷却室中流动。冷却器和冷却室由隔板隔开，以使冷空气聚集在冷却器中；风扇相对于隔板安置在冷却器那一侧；位于风扇前面的隔板具有开口；聚集于隔板内侧空间中的冷空气与冷却室中的热空气由风扇经过所述开口实现交换。因而，所提供的冷却装置具有简单的结构和优异的制冷性能，利用该冷却装置可以减少冷却盘管上所凝聚的霜量，并且可以实现装置小型化。

Description

冷却装置

技术领域

本发明涉及一种冷却装置，其通过冷却扇循环冷空气而制冷被冷却物。特别地，本发明涉及一种冷冻储藏食品的冷却装置。

背景技术

在如冰箱等的冷却装置中，是利用强制冷气循环系统来实现制冷。根据这种强制冷气循环系统，冷气扇将冷却盘管所制冷的空气强制循环于冷却室内。所以，该系统具有以下优点：冷却室的内温不一致性更小；冷却时间更短。

例如，在专利文献1所公开的冷冻冷藏车中，在冷冻室背面安置一个冷却器和一个风扇，被设在冷冻室下面部分中的入口吸入的来自于冷却室和冷冻室的循环空气将流经冷却器以实现热交换，然后通过风扇将空气吹送到冷冻室。对于这种强制冷气循环系统，冷却器在进行热交换时，循环空气中的水分凝结导致了霜凝聚在冷却器之上。根据专利文献1中的发明，来自冷却室和冷冻室的循环空气在进入冷却器前相互混合，从而减少了凝聚在冷却器上霜的量。

此外，在专利文献2和专利文献3所公开的冷冻器中，在冷冻室的背面设有一个冷却器，冷空气从安置在冷却器前面的风扇吹来，将冷冻室内部冷却。这种结构并不提供专用风道来引导循环空气经过冷却器到达风扇的背面。并且，由于风扇安放在冷却器的前方，从冷冻器流向风扇背面的循环空气在流动时可以绕过冷却器，从而减少了凝聚在冷却器上霜的量。

专利文献1：日本特开昭62-169988号公报

专利文献2：日本特开平6-273030号公报

专利文献3：日本特许第3366977号公报

然而，在专利文献1所公开的冰箱冷冻器中，冷冻室内部的循环空气经过冷却器引到风扇，为了实现这种单向的空气流动，由模制件所形成的专用风道是必须的，这样就导致了部件数量的增加和结构复杂化。并且，这种结构旨在利用来自冷冻室的低温空气循环来减少由于冷却室空气循环所导致的凝聚在冷却器上霜的量，但是，无法减少由于冷冻室空气循环所造成冷却器上的霜。

另外，尽管专利文献2和专利文献3所公开的冷冻器可以减少凝聚在冷却器上霜的量，但必须在冷却器前安置风扇，这意味着深度增加。所以，此种结构不适于小型化且不利于节约空间。

发明内容

考虑到上述所提出的问题，本发明的一个目的是提出一种冷却装置，其具有简单的结构、优异的制冷效果、可以减少凝聚在冷却器上霜的量并实现小型化。

本发明的冷却装置包括：冷却器，其设置在由隔热箱体形成的腔室的至少一个侧壁一侧；冷却室，其位于冷却器的前面；风扇，其使得空气在冷却室中流动。冷却器和冷却室由隔板隔开，以使冷空气聚集在冷却器中；风扇相对于隔板安置在冷却器那一侧；位于风扇前面的隔板具有开口；聚集于隔板内侧空间中的冷空气与冷却室中的热空气由风扇经过所述开口实现交换。

附图说明

图1是根据本发明一种实施方式的冷却装置的垂直剖视图；

图2是图1中的冷却装置本体的前视图；

图3是图1中的冷却装置本体的水平剖视图；

图4是根据本发明一种实施方式的一个开口的前视图；

图5A是根据本发明一种实施方式的冷却装置的风扇附近部分的水平剖视图；图5B是根据对比例1的冷却装置的风扇附近部分的水平剖视图；图5C是根据对比例2的冷却装置的风扇附近部分的水平剖视图；

图6A是根据对比例3的冷却装置的垂直剖视图；图6B是根据图6A所示冷却装置的风扇附近部分的水平剖视图。

具体实施方式

根据本发明的冷却装置，其结构比常规强制冷气循环系统简单并且可提供等同的制冷效果，还可减少凝聚在冷却器上霜的量。

在本发明的冷却装置中，优选地，开口的尺寸大于风扇的尺寸。沿着风扇的旋转轴方向看风扇，风扇位于开口中并且在风扇外侧具有开放空间。这种结构可以避免冷却器上霜的凝聚，利用风扇，聚集于隔板内侧的冷空气与冷却室内的热空气经过开口进行交换。

此外，风扇的旋转产生冷空气的排出流，其经开口从冷却器排放到冷却室，以及冷空气的吸入流，其经开口从冷却室吸入到冷却器，排出流与吸入流相互碰撞，因而抑制了冷空气的流动，这种结构可以避免冷却器上霜的凝聚。

此外，优选地，风扇旋转所产生的流速正好可以抑制冷却器上霜的凝聚。

优选地，风扇安置在冷却器上面。这种结构，无须特别增加深度，因而具有小型化优势。

此外，优选地，上述冷却装置包括风扇和开口的多重组合。通过这种结构，提高了制冷效果。

此外，优选地，在隔板中，在与冷却器相面对的部位或冷却器下方的部位形成有裂缝，这种结构可以调节制冷效果，因而提高了设计灵活性。

此外，假定开口的面积为S，风扇的直径为R，满足下列关系：1.5×π(R/2)²≤S≤2×π(R/2)²。这种结构适合于空气经开口的流出与流入，并且降低进入冷却室的排出流的流速。

下面将参照附图描述本发明冷却装置的一种实施方式。图1是根据该冷却装置实施方式的垂直方向(高度方向)剖视图。通过在外箱体2与内箱体3之间填充隔热体4形成冷却装置的本体1。类似地，在门板6内通过填充隔热体4而形成门5。

由本体1和门5在隔热箱体内形成一个空间，隔板7将该空间隔出一个位于后背面一侧的冷却器空间9和一个位于冷却器空间9前方的作为冷冻室的冷却室10。冷却器8站立设置在冷却器空间9之内。例如，冷却器8是一个翅片管型冷却盘管。隔板7的排布保证了冷空气在冷却器8中的聚集。风扇组件20安置在冷却器8的上方。风扇组件20包括电机12和风扇1，风扇11与电机12的旋转轴相连。

尽管未图示出来，但冷却器8通过导管连接着一个压缩机、一个冷凝器或类似物，并且冷却器8将压缩机所供出的冷却剂蒸发，然后压缩机将冷却剂压缩成高温、高压状态，并且由冷凝器液化，然后重新输入到冷却器8。

尽管图1为未说明细节的示意图，但在本体1后侧下部应预备出一个机械室来安装前面提到的压缩机。前述的冷凝器可被设置成同外箱体2接触且嵌入到隔热体4之内。

尽管图1阐明了本体1作为冷冻库的实例，但其可以被构造成从冷冻室中隔开一个低温室来增加一个冷藏室，在这种情况下，可以设置专用于附加冷却室的冷却器和风扇等冷却元件来使得各个独立室被分别冷却。另外，在冷却室10中也可设有一个保存食物的托盘。

图2是图1中的本体1的前视图，它表示了图1中的冷却室10在去除门5后从箭头A方向看过来的视图。在隔板7上形成有一个大致四方形的开14。开口14各个边的边长(尺寸B和C)大于风扇的直径。

图3是图1中的冷却装置的水平方向(横向)剖视图。风扇11装配在冷却器空间9内。在图示的例子中，风扇11的前端部被布置在从隔板7的背面(冷却室10的相反侧)向内相隔尺寸D的位置上。这里，风扇11前端面指的是风扇11的旋转叶片部分的前端部分，而非风扇11中心处轴套的前端部分。

例如，通过将一个支撑着电机12的支座(未示出)安装在隔板7上，可以紧固风扇组件20。或者，支座也可以安在后壁面上。

在冷却器空间9内的主要部件是冷却器8和风扇组件20，并且相关部件的各个附件、导线、导管等也安放在其中。没有设置任何诸如导管等元件来专门用于构成使空气流经冷却器8和风扇11之间的空气通道。例如，没有设置专用导管直接将空气引到风扇11的背面，也没有设置围绕着风扇周边的环部和圆柱形元件。而且，导线、导管和类似物安放在空间15和16内，这两个空间分别是冷却器8之上的左侧和右侧部分。没有专用的元件将冷却器空间9内的冷空气直接引到风扇11。所以，风扇11的径向以外不存在开放空间。

图4是开14的前视图。在所示出的例子中，开14被一个形成网眼结构的网17覆盖，从而保护人体、食品不与风扇11接触到。网17可通过附着于隔板7之上来固定，也可同隔板7做成一体。并且，网眼结构元件并不限于此，如带有大量缝隙的元件置于此也是可行的。此外，网17也不限于同隔板7基本上共面，网眼结构元件和缝隙可向冷却室10一侧延伸从而形成三维元件。

作为前述冷却装置的一个特例，实施例1为一个示范性结构将在下面详述。在实施例1中，内容积为L，风扇11的直径为115mm，开口14的水平尺寸(图2中的尺寸C)为142mm，开14的垂直尺寸(图2中的尺寸B)为135mm，风扇11前端面离开隔板7的距离(图3中的尺寸D)为5mm。所用输入电源为AC 220V和60Hz，所用的压缩机输出为422W，所用风扇电机的输入电源为DC 12V、输出为55W。所用的制冷剂为HFC-134a，填充量为165g。

参照图5，下面来说明本实施方式的冷却装置的实施。图5A是根据本实施方式的冷却装置本体部分的水平剖视图，图5B和图5C分别是根据对比例1和对比例2的冷却装置的水平剖视图。根据图5B(对比例1)的结构，隔板终止于与冷却器8相对的部分，而且隔板没有被布置在位于冷却器8之上的部分。因此，在图5A的结构中，风扇11的左、右部形成一个叠加在后壁面和隔板7之间的空间，这样的空间并未在根据图5B所示对比例1的结构中形成。

在图5B(对比例1)的结构中，风扇11沿正向旋转而将风扇11后面的空气引导至风扇11的前面时，冷却器空间9的空气排入冷却室10一侧。此外，在风扇11之前的冷却室10中的空气以及风扇11后面的空气随着风扇11的旋转而被抽吸，并被排到风扇11的前面。

另一方面，在图5A的结构中，开口14的内径比风扇11的外径大。沿旋转轴13的方向，风扇11不在开口14之内；并且沿旋转轴13的方向，风扇11的前端在冷却器空间9之内。因此，在开口14内边缘附近存在有一个空间，在这里，冷却室10内的空气被风扇11的吸力所吸引并排向冷却器空间9一侧。

这样就在开口14内产生双向气流，一个气流方向是从冷却器空间9排到冷却室10，另一个气流方向是从冷却室10吸到冷却器空间9。当双向气流以这种方式出现在有限的开口14内时，如图5A虚线所示，排到冷却室10的排出流同吸到冷却器空间9的吸入流相互发生碰撞。

因此，气流不像图5B(对比例1)所示的那样排出流和吸入流绝对各自独立。排出流与吸入流相互碰撞从而形成了紊流状态，以降低排出流到达冷却室10的流速。更确切的说，图5A的结构具有降低排出流到达冷却室10的流速的效果，同时允许空气经开口14的流出与流入。

图5C(对比例2)说明了一种结构，其开口14的内边缘部分被安放得靠近风扇11外周。这种结构单独地提供了一个进气口用于将冷却室10内的空气吸入到冷却器空间9，并且一个位于风扇11外周和开口14之间的空隙构成了风路18，以将从冷却器空间9吸入的空气引到冷却室10。风路18促进了气流从冷却器空间9到冷却室10的流动。不同于图5A的结构，没有空间令冷却室10中的空气流向冷却器空间9。在风扇11外周被一圆柱形元件围绕的情况下，也具有同样的结果。

下面参照图4来说明试验结果，以解释图5A结构中的空气流动。在试验中，冷冻器(实施例1)具有同图5A相类似的结构，空气的流动用烟雾来证实，并且一个小条形片附着在风扇之前的网17上。针对同图5B(对比例1)类似的结构进行了同样验证，其中移除了位于风扇11之上的左、右部位的隔板7。

参照图4，根据实施例1，在风扇11的旋转区30证实了排出流和吸入流的存在。在风扇11外周与开口14内边缘之间的区域31、32、33内，也证实了排出流和吸入流的存在。在这些区域内，小条形片一端固定而垂直放置时，另一端无论在哪里都会来回摆动，这种流动并无法明确地区分出排出流还是吸入流。

另一方面，在隔板未像实施例1那样置于风扇11周围的结构中(图5B)，在风扇11的旋转区(相应于图4旋转区30)证实了存在排出流，在风扇11之外证实存在吸入流，这些气流可以明确区分出。

在实施例1中，尽管证实了存在朝向风扇11前部的排出流，但同对比例1(图5B)的结构相比较，其排放强度受到了削弱。例如，在对比例1中，证实了风扇11强烈地排放出排出流，造成空气排放到冷却室11的前表面部分(门部分)。另一方面，在实施例1中，尽管证实了排出流沿深度方向到达了冷却室10的中部附近，但沿排出方向的气流没有明确证实。

针对以上试验结果进行总结，实施例1可令空气经开口14流出与流入，并且可以降低排出流到达冷却室10的流速。而且，针对风扇11附近处的空气流动而言，在对比例1中明确区分出了空气的排出与排入，但在实施例1中的很大区域出现了紊流状态。

根据本实施方式的结构，在冷却室10内的冷空气可与聚集于冷却器空间9内的冷空气进行交换，因而聚集于冷却器8中的冷空气可以流入冷却室10，并且在冷却室10受热的热空气也可循环到冷却器8。因此，即使是在除了开口14以外而无一个专用入口的结构中，冷却器8也能实现热交换。从下面所解释的试验可以看出，根据实施例1的冷冻器可以像冷冻器一样实现制冷，并且通过空气经开口14排出与排入，冷却器8完好地实现了热交换。

若开口14的面积过大，操作过程将可能像图5B(对比例1)结构的情形，因而导致了降低排出流流速效果的削弱。若开口14的面积过小，将会削弱空气经开口14排入冷却器空间9的效果。所以，假定开口14的面积是S，风扇11的直径是R，则开口的面积S在风扇11的面积(π×(R/2)²)的1.5到2倍的范围内(包含端点值)较佳，如公式(1)所示

1.5×π(R/2)²≤S≤2×π(R/2)² 公式(1)

在实施例1中，开口面积(S)为19170mm²(142mm×135mm)，风扇面积为10386.9mm²(π×(115mm/2)²)，所以，开口的面积是风扇面积的1.85倍。

在实施例1中，风扇11的前端离开隔板7的距离(图3中的尺寸D)为5mm。然而，作为示例，这一尺寸可以在5至50mm的范围内，这取决于风扇11的直径。

为了与常规强制冷气循环型冷冻器作比较，以下特别说明了一个对比试验。在该对比试验中，用到了上面提到过的实施例1。图6A是根据对比例3的装置的垂直剖视图，图6B为其前视图。

图6A所示对比例3的结构为一典型强制冷气循环系统的例子，冷却器40中的从位于冷却器40下方的入口41吸入的冷空气在冷却器40内向上流动并经过一个导管44从排放口45排出，导管44围绕着风扇组件43的外周部分，该风扇组件具有一个风扇42。

在这种结构中，形成了一个冷空气单向流动的风路。因此，入口41处的冷空气流被从冷却室46引导到冷却器40，排放口45处的冷空气流被从冷却器40引导到冷却室46，它们不会发生反向流动。

实施例1和对比例2的装置的本体具有同样的结构，因而它们的冷却室的容积是相同的。而且，除了风路结构以外的其它部分都是相同的。并且在制冷系统中使用了相同的部件，如冷却器、风扇、风扇电机和压缩机。

每个实施例的试验条件相同，其环境温度为20℃，相对湿度60％，冷却室中的负载1700g。试验结果表明，在实施例1和对比例3中，需耗费大约4个小时来达到大约-25℃的稳定状态。从这一点证明，实施例1和对比例3具有相同的制冷性能。

注意到，尽管实施例1和对比例3具有不同的风路结构，它们均可令空气循环进入冷却器并且令冷却器中的冷空气排入冷却室。尽管在实施例1中冷空气的流速降低且发生紊流状况，总的来说，冷却器和冷却室可以使冷却器空间中的冷空气传送到冷却室，并使冷却室中的冷空气循环回到冷却器空间，这样就确保了冷却器内的热交换，以便发挥制冷效果。在本试验中，冷却器的入口的温度和出口的温度(接近于导管的温度)之间的差值在温度降低时最大，为大约10℃，并且在稳定状态为大约4℃，因而实现了足够的热交换。

同时，针对凝聚于冷却器上的霜，在对比例3的整个冷却器上凝结有霜，而在实施例1中，仅在制冷剂入口处发现有少量的霜。在对比例3中，当冷空气在冷却室46中受热后，该空气经过入口41到达冷却器40。而且，冷却室46内冷空气的流速大于实施例1中的情形，并且冷空气在冷却室46内的停留时间也低于实施例1。而且，在对比例3中，冷却室46内的冷空气夹带着湿气，它不断并且快速地传送到冷却器40。这样，可以认定这种气体流动加剧了霜在冷却器40上的凝聚。

另一方面，与对比例3相比，实施例1中的冷空气流动平缓，并且冷空气在冷却室10内的停留时间也长于对比例3。此外，由于开口14排出的冷空气同样吸回到开口14，在冷却室10内的排出流与吸入流相互碰撞并以较高的频率相互融合。所以，当夹带着湿气的冷空气平缓地停留在冷却室10内的时候，湿气可能凝结于冷却室10之内。这些就是导致实施例1中所凝聚霜的量减少的原因，并且实施例1中冷空气的流动可以抑制冷却器8上的霜的凝聚。

另外，在本实施方式中，由于风扇11如前所述安放于冷却器8之上，因此无需特别增加深度尺寸，这样就具有了小型化的优势。而且，无需专用导管来构建风路以使得冷却器8和风扇11间的空气流动；也无需专用导管将空气从风扇11引向排出口，这样就简化了结构并且减少了元件数量。

也就是说，根据本实施方式，结构比常规冷气循环系统制造得更简单，但具有等同的制冷性能，以及能减少凝聚于冷却器上霜的量。所以，本实施方式可应用于电冰箱、冷冻器、冷冻装置、自动贩卖机的冷藏装置、冷库及冷藏车。而且，本实施方式既可商用也可家用。由于以上所提到的小型化的优点，本实施例尤其适合于家庭用作冰箱和冷冻器。

这里，对下述实施例也进行了试验证实，其中在对应于冷却器8下方的部位处，在隔板7中形成穿通隔板7的一个槽型裂缝。作为试验的结果，空气在开口14处的基本流动过程没有发生特别改变。

从这一点可以考虑到下述问题。也就是说，在实施例1中，在开口14处空气的流动并非如前面所述是单向的，而是包括流出和流入双向的，并且空气向冷却室10的排放比对比例3的结构更平缓。对于冷却器空间9而言也是这样，并且在冷却器8所安放的部位，空气流动并不是单向的，且那里的流动平缓。所以，可以认定，即使在隔板7上对应于冷却器8或在冷却器8之下的部位形成一个裂缝，空气也不会急剧地从冷却室1O流向冷却器空间9，并且空气在开口14处的流动过程也不会发生特别改变。

裂缝的存在与否并不影响空气在开口14处的基本流动操作，但制冷性能稍微有所改变。如此，制冷性能可以通过裂缝的存在与否和裂缝的尺寸而调节，这样就提高了设计灵活性。

另外，上述的说明以一对开口14和风扇11为例示。然而，为了提高制冷性能可以用更多对开口和风扇。另外，所说明的实施例的冷却器安置于隔热箱体后表面，但冷却器也可安放在其侧面或者后表面和侧面。

另外，尽管以上说明是以一个四方形开口14为例，但开口的形状不限于此。只要开口14的直径大于风扇11的直径，除了四方形以外，多边形、圆形及类似的形状也是可以的。

另外，尽管以上的说明是以一个单层板元件构成的隔板7为例，该隔板也可用更多的元件装配而成。例如，一个带有开口14的元件和一个对应于冷却器8前表面的元件可以进行合并而达到这个目的。

正如以上所提到的，根据本发明的冷却装置，其结构比常规强制冷气循环系统制造得更简单，但却可以获得等同的制冷性能并且减少凝聚于冷却器上霜的量。

工业实用性

本发明的冷却装置可有效地作为冷却装置而应用于家用冷冻器、家用冰箱、商用冷冻器、自动贩卖机的冷藏器、冷库以及空调。

权利要求书

(按照条约第19条的修改)

1.一种冷却装置，包括：

冷却器，其设置在由隔热箱体形成的腔室的至少一个侧壁一侧；

冷却室，其位于冷却器的前面；

风扇，其使得空气在冷却室中流动；

其中，冷却器和冷却室由隔板隔开，以使冷空气聚集在冷却器中；

风扇相对于隔板安置在冷却器那一侧；

位于风扇前面的隔板具有开口，所述开口形成在一个平板部分内；

在风扇与形成开口的平板部分之间形成开放空间；

聚集于隔板内侧空间中的冷空气与冷却室中的热空气由风扇经过所述开口实现交换。

2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，开口的尺寸大于风扇的直径。

3.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，沿着风扇的旋转轴方向看风扇，风扇位于开口中并且在风扇外侧具有开放空间。

4.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，风扇的旋转产生冷空气的排出流，其经开口从冷却器排放到冷却室，以及冷空气的吸入流，其经开口从冷却室吸入到冷却器。

5.如权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，排出流与吸入流相互碰撞，由此抑制了冷空气的流速。

Claims

1.一种冷却装置，包括：

冷却室，其位于冷却器的前面；

风扇，其使得空气在冷却室中流动；

风扇相对于隔板安置在冷却器那一侧；

位于风扇前面的隔板具有开口；

6.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，风扇安置在冷却器上方。

7.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，包括风扇和开口的多重组合。

8.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，在隔板中，在与冷却器相面对的部位或冷却器下方的部位形成有裂缝。

9.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，假定开口的面积为S，风扇的直径为R，满足以下关系：

1.5×π(R/2)²≤S≤2×π(R/2)²

10.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，利用网或者狭缝在开口上形成安全罩。