專利名稱：電冰箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電冰箱。
背景技術(shù)：
水即使在凍結(jié)溫度以下也以液態(tài)而存在的狀態(tài)、即過冷卻現(xiàn)象是很早以來就公知的。例如，當(dāng)在玻璃杯中注入已成為過冷卻狀態(tài)的容器內(nèi)飲料水時，由于此時產(chǎn)生的沖擊導(dǎo)致過冷卻一瞬間被解除，并在玻璃杯上生成沙冰(sherbet)狀的冰。使沙冰狀的冰和尚未凍結(jié)的飲料水混合不僅觀賞性強(qiáng)，而且作為新口感飲料水也得到人們關(guān)注，此產(chǎn)品在健身俱樂部、酒館、酒吧等中已實(shí)際向客人來供應(yīng)了?？墒?，由于飲料水的過冷卻狀態(tài)在物理性上是非常不穩(wěn)定的狀態(tài)，所以難以維持。例如，傳遞給飲料水的振動、冷卻速度、電冰箱內(nèi)的溫度分布、及飲料水內(nèi)的溫度分布等被認(rèn)為是液體過冷卻解除的主要原因，但是在學(xué)術(shù)上還有很多不明的地方。
在通過家庭用電冰箱使飲料水過冷卻時，防止由于門開閉時的振動而導(dǎo)致過冷卻解除的對策也是重要的，與此同時，飲料水的冷卻方法成為大的課題。另外，在箱內(nèi)冷卻飲料水直至規(guī)定的凍結(jié)溫度以下時，有從冷氣與飲料水容器直接接觸的位置結(jié)冰的情況。因此，為了使飲料水到達(dá)規(guī)定的過冷卻溫度域且維持其溫度，需要使箱內(nèi)均溫化、并且使飲料水內(nèi)部不具有溫度分布的冷卻方法。
為了解決這樣的課題舉出專利文獻(xiàn)1。在專利文獻(xiàn)1中為了將箱內(nèi)的冷氣分為氣體變?yōu)榫坏臏囟确植紶顟B(tài)，具備冷氣供給管和冷氣吸入管，使將飲料水冷卻為過冷卻狀態(tài)時的存放箱內(nèi)成為均一的溫度分布狀態(tài)，以防止在到達(dá)規(guī)定溫度(凍結(jié)溫度以下)之前過冷卻解除。另外，在專利文獻(xiàn)2中控制進(jìn)行過冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)時的冷氣循環(huán)量，減小箱內(nèi)的溫度變動。
特開2003-214753號公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]特開2001-4260號公報(bào)專利文獻(xiàn)1涉及制造過冷卻飲料水的過冷卻用冷卻裝置，該冷卻用冷卻裝置設(shè)置成使配置在箱內(nèi)的冷氣供給管和吸收管相對，使存放飲料水的位置的冷氣氛圍氣體為均一溫度分布狀態(tài)。另外，在專利文獻(xiàn)2中也通過控制冷氣循環(huán)量來抑制溫度變動。
可是，在利用家庭用電冰箱使飲料水過冷卻時，僅使箱內(nèi)的冷氣氛圍氣體均一是不夠的，有時飲料水內(nèi)部的溫度分布導(dǎo)致過冷卻解除，或使得過冷卻易于解除。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述課題，其目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)提高維持過冷卻狀態(tài)的電冰箱。
在具有對存放在空間內(nèi)的食品進(jìn)行冷卻的儲藏室的電冰箱中，用于實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的第一形態(tài)，具備冷氣流通空間，其設(shè)置在所述空間的周圍；絕熱層，其設(shè)置在所述空間與所述冷氣流通空間之間；冷氣吐出口，其向所述冷氣流通空間吐出冷凍溫度的冷氣，以使所述空間內(nèi)冷卻到比0℃低的冷凍溫度帶；和冷卻器，其生成從所述冷氣吐出口吐出的冷氣，使所述空間內(nèi)溫度比0℃低，以進(jìn)行食品的間接冷卻。
另外，本發(fā)明的第二形態(tài)是，具有冷氣流通空間，其設(shè)置在所述空間的周圍；間隔壁，其為了間接冷卻存放在所述空間內(nèi)的食品，而隔開所述空間與所述冷氣流通空間；絕熱層，其設(shè)置在所述空間與所述冷氣流通空間之間；冷氣吐出口，其向所述冷氣流通空間吐出冷凍溫度的冷氣，以使所述空間內(nèi)冷卻到比0℃低的冷凍溫度帶；和冷卻器，其生成從所述冷氣吐出口吐出的冷氣。
在上述第二形態(tài)的理想的具體結(jié)構(gòu)中，所述間隔壁在上方具有開口部，并且所述間隔壁由側(cè)面以及底面沒有孔的容器部件和覆蓋所述開口部的蓋部件構(gòu)成。
此外，在具有上述任意結(jié)構(gòu)的形態(tài)中，更理想的具體形態(tài)如以下所示。
(1)具有冷氣返回口，其用于向所述冷卻器返回從所述冷氣吐出口吐出并在所述儲藏室內(nèi)流通的冷氣，使所述冷氣吐出口位于所述冷氣返回口的上方。
(2)所述空間內(nèi)的空氣溫度，在所述空間的上側(cè)比下側(cè)高，且流過所述冷氣流通空間的冷氣溫度，與所述空間相比上側(cè)比下側(cè)低，當(dāng)在所述空間中存放5℃以上的食品時，所述食品經(jīng)過4℃～0℃的溫度，冷卻至比0℃低的溫度。
另外，本發(fā)明的第三形態(tài)，為如下電冰箱，其具有冷卻單元，其對分割為多個溫度域的箱內(nèi)進(jìn)行冷卻；和溫度控制單元，其使所述冷卻單元和溫度檢測單元聯(lián)動地進(jìn)行箱內(nèi)的溫度控制，在此電冰箱中具備冷卻單元，其將飲料水或者生鮮食品保存在凍結(jié)溫度以下，使冷氣在容器的壁面外周部上循環(huán)。
根據(jù)本發(fā)明可以提供一種實(shí)現(xiàn)提高維持過冷卻狀態(tài)的電冰箱。


圖1是本發(fā)明實(shí)施方式的電冰箱的正面外觀圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例方式的電冰箱的剖面圖。
圖3是表示進(jìn)行過冷卻的儲藏室的構(gòu)造圖。
圖4是設(shè)置在過冷卻容器內(nèi)部的內(nèi)側(cè)容器的立體圖。
圖5是表示設(shè)置在肋條(rib)上的防滑物的圖。
圖6是表示組合了過冷卻容器和內(nèi)側(cè)容器的狀態(tài)圖。
圖7是構(gòu)成與圖3～圖6的例子不同的過冷卻容器構(gòu)造時的圖。
圖8是直接冷卻方式中的液體溫度經(jīng)時變化的示意圖。
圖9是間接冷卻方式中的液體溫度經(jīng)時變化的示意圖。
圖10是表示用于根據(jù)均質(zhì)核生成理論生成冰核的能量變化圖。
圖11是示意表示相對于液體水溫的過冷卻維持概率的趨勢圖。
圖12是試驗(yàn)裝置的概略圖。
圖13是表示在圖12所示的各例中的溫度推移圖。
圖14是儲藏室內(nèi)的概略圖。
符號說明1.壓縮機(jī)；2.冷凝器；3.節(jié)流閥；4.冷卻器；5.箱內(nèi)冷卻風(fēng)扇；6.風(fēng)門；7.冷藏室冷氣風(fēng)路；8.電冰箱；9.冷藏室；10、11.冷凍室；12.蔬菜室；13.冷凍室風(fēng)路；14.冷凍室返回口；15.冷藏室門；16、17冷凍室門；18.蔬菜室門；26.肋條；27.飲料水容器；29.內(nèi)側(cè)容器；30.防滑物；40、41.冷凍室容器；42.蔬菜室容器；43.制冰室門；45、53.把手；46.滑動式蓋；47.滑動式蓋卷繞部；49.導(dǎo)軌；50、55.絕熱壁；51、52.冷氣的流動；54.外框；56.容器部件；57.吐出口；58.蓋部件；59.襯墊；60.風(fēng)機(jī)網(wǎng)罩；61.吸入口；62.過冷卻容器；65.儲藏空間；66.冷氣流通空間；70.絕熱層；具體實(shí)施方式
如在本部分進(jìn)行說明可知為了在家庭用電冰箱中制作過冷卻飲料水，需要間接冷卻飲料水，抑制在飲料水內(nèi)部產(chǎn)生的上下方向的溫度分布，這是十分重要的。因此，過冷卻容器采用不直接流入冷氣的間接冷卻方式，減小在飲料水內(nèi)垂直方向上產(chǎn)生的溫度分布，以維持過冷卻狀態(tài)。
在本實(shí)施例中采用了如下方式在設(shè)置于家庭用電冰箱儲藏室內(nèi)的容器、即儲藏容器的外周部具有絕熱層，利用流過儲藏容器周圍的冷氣來間接冷卻設(shè)置于儲藏容器內(nèi)部的飲料水及生鮮食品。儲藏容器內(nèi)部的溫度通過溫度傳感器來檢測，并通過安裝在設(shè)有儲藏容器的儲藏室的冷氣入口部的風(fēng)門(damper)來進(jìn)行控制。
另外，塑料瓶(PET bottle)或瓶、罐等飲料水容器直接與儲藏容器的壁面接觸，為了從這部分不進(jìn)行凍結(jié)導(dǎo)致解除過冷卻，而在容器上設(shè)有設(shè)置了肋條(rib)狀凸部的分體內(nèi)側(cè)容器，以減少飲料水容器與容器內(nèi)壁直接接觸的部分。此外，為了飲料水容器不移動，在凸部與飲料水容器接觸的部分設(shè)有防滑物(例如，橡膠)，這樣飲料水容器即使在門開閉時也難以在儲藏容器內(nèi)移動。采用附圖對具有這些結(jié)構(gòu)的冰箱的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖1是本發(fā)明實(shí)施方式的電冰箱的正面外觀圖。圖1所示的冰箱由從上至下具有冷藏室9、冷凍室10、11以及蔬菜室12的絕熱箱體構(gòu)成(參照圖2)，用冷藏室門15、制冰室門43、冷凍室門16、17及蔬菜室門18來覆蓋各自的儲藏室開口部。此外，關(guān)于配置也可以與此圖的情況不一致。
另外，設(shè)制冰室門43、冷凍室門16、17以及蔬菜室門18是抽屜式的門，其為與各冷藏室內(nèi)的箱體一起被抽出這樣的結(jié)構(gòu)。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例方式的電冰箱的剖面圖。電冰箱8從上至下以冷藏室9、冷凍室10、11以及蔬菜室12的順序進(jìn)行配置。在冷凍室、蔬菜室的內(nèi)部具備食品存放用的箱體40、41、42，該食品存放用的箱體40、41、42分別與冷凍室門16、17以及蔬菜室門18的開閉聯(lián)動。為了冷卻箱內(nèi)，在電冰箱8中裝入冷凍循環(huán)，由壓縮機(jī)1、冷凝器2、節(jié)流閥3、冷卻器4構(gòu)成，這些通過冷凍配管來順次連接。冷卻器4配置在位于冷凍室10、11背部的冷卻器室內(nèi)，冷卻器室通過間隔壁與冷凍室隔開。通過設(shè)置在冷卻器4下流側(cè)的箱內(nèi)冷卻風(fēng)扇5來循環(huán)冷氣以冷卻箱內(nèi)，通過設(shè)置在箱內(nèi)冷卻風(fēng)扇5下流側(cè)的風(fēng)門6的開閉，向冷藏室風(fēng)路7或者冷凍室風(fēng)路13導(dǎo)入冷氣，對冷藏室9或者冷凍室10、11提供冷氣。通過導(dǎo)入提供給冷藏室9的冷氣的一部分來進(jìn)行冷卻蔬菜室12(未圖示)。
風(fēng)門6打開時，通過冷藏室風(fēng)路7、冷凍室風(fēng)路13，從設(shè)為多個的冷藏室吐出口或冷凍室吐出口提供冷氣，同時冷卻冷藏室9、蔬菜室12以及冷凍室10、11。冷卻了冷藏室9的冷氣經(jīng)由冷藏室返回管返回到冷卻器4，另外，冷卻了冷凍室10、11的空氣經(jīng)由冷凍室返回口(冷凍室返回空氣流入部)14返回到冷卻器4。此外，在單獨(dú)冷卻冷凍室10、11時，可以將風(fēng)門6置為關(guān)閉，向冷凍室風(fēng)路13導(dǎo)入冷氣以進(jìn)行冷卻。此時，返回到冷卻器4的冷氣僅僅來自冷凍室返回口14。
即，本實(shí)施例的電冰箱具有冷凍室10、11，其將室內(nèi)保持在冷凍溫度帶；冷卻器4，其配置在該冷凍室10、11的背部、冷卻箱內(nèi)循環(huán)空氣；冷卻器室，其設(shè)有該冷卻器4、并設(shè)置在隔開冷卻器室與冷凍室10、11的間隔壁的背部；以及箱內(nèi)冷卻風(fēng)扇5，其使冷卻器4生成的冷氣循環(huán)。另外，在隔開冷卻器室與冷凍室10、11的間隔壁上，設(shè)置連通冷卻器室與冷凍室10、11的冷氣返回口14。
圖3是表示進(jìn)行過冷卻的儲藏室的構(gòu)造圖。以下，將用于過冷卻的儲藏容器稱為過冷卻容器并進(jìn)行說明。在本例中，將過冷卻容器62設(shè)置在冷凍室10上。因此，在以下的說明中記載為使冷凍室10代表進(jìn)行過冷卻的儲藏室。冷凍室10為了避免來自其它儲藏室的熱侵入，通過絕熱壁50、55與冷凍室9、下段的冷凍室11隔開。另外，雖然在圖中沒有表示，但是還通過絕熱壁與橫向鄰接的制冰室隔開。
向冷凍室10流入的冷氣，從設(shè)置在構(gòu)成冷凍室10后壁的風(fēng)機(jī)網(wǎng)罩(fanguard)60上的吐出口57流入冷凍室，經(jīng)過位于吐出口57下方的吸入口62向冷凍室10外導(dǎo)出。在吐出口57的上流側(cè)設(shè)有風(fēng)門(未圖示)，可以控制過冷卻容器62內(nèi)的溫度。另外，還可以具有根據(jù)需要來控制溫度的電加熱器。
此外，還在過冷卻容器62上安裝溫度傳感器(未圖示)，根據(jù)該溫度傳感器的輸出控制風(fēng)門的開閉。這樣，可以通過控制從吐出口57流入到冷凍室10的冷氣，來控制過冷卻容器62內(nèi)部的溫度。
具有絕熱層70的容器部件56的上面開口，通過蓋部件58來覆蓋，在過冷卻容器62內(nèi)部形成儲藏空間65。因?yàn)樯w部件58也具有絕熱層，所以儲藏空間65與過冷卻容器62的外部絕熱。該絕熱層可以配置泡沫聚安酯(urethane)、泡沫苯乙烯、或者真空絕熱材料等絕熱材料來形成，而且如后所述，因?yàn)槔眠^冷卻容器62外側(cè)的低溫來冷卻儲藏空間65內(nèi)，所以可以通過空氣絕熱層來形成。
尤其，因?yàn)樵谶^冷卻容器62的特性上，考慮了在發(fā)生結(jié)露或卸下清洗時等附著水分的情況，所以空氣絕熱是簡便的。關(guān)于形成空氣絕熱的絕熱層的構(gòu)造在后面進(jìn)行敘述。
過冷卻容器62與外框54連接，使冷卻容器62與冷凍室門16聯(lián)動，在冷凍室門16與冷凍室10的開口圓周部之間具有襯墊59，以抑制向電冰箱8的外部泄漏冷氣。另外，蓋部件58由于不需要與冷凍室門16聯(lián)動抽出，所以即使固定在冷凍室10內(nèi)也沒有影響。在將蓋部件58構(gòu)成為與冷凍室門16聯(lián)動抽出時，可以在蓋部件58上設(shè)置把手53。
接著，對冷卻存放在儲藏空間65內(nèi)的食品(包括飲料水)的方法進(jìn)行簡單說明。從吐出口57向冷凍室10吐出的冷氣，流過過冷卻容器62周圍的冷氣流通空間66，從位于吐出口57下方的吸入口61向冷凍室10外導(dǎo)出。通過過冷卻容器62的容器壁或者蓋部件58來隔開儲藏空間65與冷氣流通空間66。并且，該容器壁或者蓋部件58成為間隔壁，這樣可使流過冷氣流通空間66的冷氣不直接流入儲藏空間65的內(nèi)部地進(jìn)行間接冷卻。
另外，為了在冷氣流通空間66中的蓋部件58的上側(cè)流過吐出冷氣，而將吐出口57配置在蓋部件58的上方。因此，從吐出口57流入的冷氣(用箭頭來圖示符號51)大部分通過蓋部件58的上部，之后沿著過冷卻容器62的外周部流動，從吸入口61流至冷凍室10外(用箭頭來圖示符號52)。此外，冷卻冷凍室10內(nèi)、從吸入口61導(dǎo)出到冷凍室10外的冷氣，之后，在冷卻了下段側(cè)冷凍室11以后返回到冷卻器室，通過冷卻器4再次冷卻。
另外，冷凍室10可切換到生成過冷卻狀態(tài)的溫度(后述)和通常的冷凍溫度(-18℃以下)。即，通過切換開關(guān)(未圖示)的導(dǎo)通/斷開，可以進(jìn)行通常的冷凍保存，不過在以下說明中，對于通常的冷凍保存省略說明，對于以過冷卻狀態(tài)來保存食品的溫度進(jìn)行說明。
適合于以過冷卻狀態(tài)來保存食品的溫度，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，例如放入塑料瓶的飲料水約是-5℃，金槍魚等魚約是-3℃～-4℃。這樣，因?yàn)榉湃脒^冷卻容器62的對象物不同導(dǎo)致最佳的溫度不同，所以通過未圖示的輸入單元可以進(jìn)行溫度設(shè)定。具體來說，對由設(shè)置在過冷卻容器62的溫度傳感器檢測到的溫度和由輸入單元設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，控制風(fēng)門的開閉，該風(fēng)門控制從吐出口57吐出冷氣。
接著，當(dāng)對成為了過冷卻狀態(tài)的飲料水給予沖擊時，從飲料水容器內(nèi)的氣液界面一瞬間解除過冷卻狀態(tài)，生成沙冰狀的冰。另外，當(dāng)以過冷卻狀態(tài)來保存金槍魚等魚時可以延長保鮮時間，這樣有利于普遍食品的保存。
對過冷卻容器62更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。本實(shí)施例的過冷卻容器62在形成外殼的外側(cè)容器的內(nèi)部具有可卸下的內(nèi)側(cè)容器29。因此，可以通過在內(nèi)部容器間設(shè)置間隙，來設(shè)置基于空氣絕熱的絕熱層。
圖4是內(nèi)側(cè)容器29的立體圖。在內(nèi)側(cè)容器29的內(nèi)壁側(cè)，將肋條26設(shè)置在多個位置，構(gòu)成如下結(jié)構(gòu)用肋條26支承存放于容器29內(nèi)側(cè)的飲料水容器、例如塑料瓶。此外在肋條26與飲料水容器接觸的部分，如圖5所示設(shè)置有防滑物30(例如，橡膠)。
這些內(nèi)側(cè)容器29的結(jié)構(gòu)的作用效果如以下說明。當(dāng)在過冷卻容器62的內(nèi)壁面直接接觸塑料瓶或瓶、罐等飲料水容器或者食品時，其部分容易被局部冷卻。在本實(shí)施例中，通過在過冷卻容器62的內(nèi)壁面上設(shè)置肋條26這樣的凸部，來減少飲料水容器和過冷卻容器62內(nèi)壁面直接接觸的部分。因此，可容易維持過冷卻狀態(tài)。
另外，在飲料水容器或者食品與凸部接觸的部分、即凸部的頂部上設(shè)置橡膠等防滑物30，由此在門開閉時食品等在過冷卻容器62內(nèi)難以移動。因此，可以降低違反電冰箱使用者的意思的過冷卻狀態(tài)解除的概率。
圖6是表示組合了過冷卻容器62和容器29的狀態(tài)圖。減少飲料水容器27和過冷卻容器62壁面直接接觸的部分，以不發(fā)生局部凍結(jié)，此外即使使過冷卻容器62滑動由于防滑物30的作用飲料水也難以移動，所以減小過冷卻解除的概率。
圖7是形成用于以過冷卻狀態(tài)保存的儲藏空間65并與圖3～圖6的例子不同的圖。作為具有絕熱層的蓋部件的其它結(jié)構(gòu)，表示了沿著導(dǎo)軌49使蓋46滑動這樣的例子。此時，具備了滑動功能的蓋46，因?yàn)榫哂芯砝@機(jī)構(gòu)47，所以不用將蓋46從過冷卻容器62分離就可以存取飲料水等食品。由此，即使在將成為了過冷卻狀態(tài)的飲料水取出至外部，再放入其它飲料水時，因?yàn)樯w是滑動式的，所以全部更換儲藏空間65內(nèi)的冷氣這樣的情況較少，從而致使冷卻時間縮短。
接著，為了考察上述具體構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)，對測定了飲料水溫度變化的結(jié)果進(jìn)行說明。
圖8是表示向過冷卻容器內(nèi)的儲藏空間直接送入了冷氣時、即直接冷卻方式中的飲料水(以后，在圖8～圖11的說明中稱為“液體”。)溫度經(jīng)時變化示意圖。該溫度經(jīng)時變化是在固定了冷卻空氣溫度的空間內(nèi)設(shè)置臺、冷卻了放入容器中的飲料水時的飲料水的上部與下部的溫度經(jīng)時變化。通過來自設(shè)置有容器的臺的熱傳導(dǎo)，使容器內(nèi)下部液體的冷卻速度加快，所以在上下方向產(chǎn)生溫度分布，在冷卻初期階段中，下部溫度變得比上部溫度低。
可是，因?yàn)樗淖畲竺芏燃s是4℃，所以當(dāng)上部溫度到達(dá)4℃時，存在于上部的液體向下部移動。由此在下部冷卻的液體向上部移動，所以形成上部側(cè)溫度變?yōu)樽畹偷臏囟确植肌?br> 圖9是表示不直接向過冷卻容器內(nèi)的儲藏空間送入了冷氣時、即間接冷卻方式中的液體溫度經(jīng)時變化示意圖。與直接冷卻方式(圖8)不同，冷卻速度慢，容器內(nèi)液體為亞穩(wěn)狀態(tài)。因此，即使發(fā)生密度反轉(zhuǎn)也難以產(chǎn)生容器內(nèi)上下方向的溫度分布，所以在溶液內(nèi)發(fā)生的對流也較弱。
當(dāng)考察這些結(jié)果時可知，間接冷卻方式與直接冷卻方式相比液體溫度的波動小。
圖10是表示用于根據(jù)均質(zhì)核生成理論生成冰核的能量變化圖。液體即使在凍結(jié)溫度以下也不開始凍結(jié)，在經(jīng)過冰核生成的過程后初次進(jìn)行凍結(jié)，因此關(guān)于冰核生成可以通過均質(zhì)核生成理論來系統(tǒng)化。作為過冷卻狀態(tài)的液體在物理性上為不穩(wěn)定狀態(tài)，但是在基于表面張力的界面自由能量(正自由能量)超過相變成冰時的自由能量(負(fù)自由能量)的情況下，維持過冷卻。
存在于過冷卻狀態(tài)的液體的自由能量成為滿足這些的值，所以當(dāng)水簇(water cluster)半徑超越臨界值時，其成為冰核，過冷卻解除。此外因?yàn)檫^冷卻狀態(tài)的液體溫度越低，相變?yōu)楸鶗r的自由能量越大，所以在臨界半徑中的自由能量變小。即，溫度越低越容易解除過冷卻狀態(tài)?？墒?，在實(shí)際的過冷卻水、尤其像飲料水這樣的混合物的情況下，含有大量構(gòu)成冰核的雜質(zhì)，比在均質(zhì)核生成中生成冰核的概率高，所以容易解除過冷卻狀態(tài)(不均質(zhì)核生成)。
作為解除過冷卻狀態(tài)的主要原因，發(fā)表了如下研究成果，除了類似于冰結(jié)晶構(gòu)造的雜質(zhì)之外，沖擊力、氣液界面和壁面的相互作用(液面的變形)、氣穴現(xiàn)象(cavitation)、液體接觸的固體壁面的性質(zhì)狀態(tài)、電場的作用等成為解除過冷卻的主要原因，通過減小圖10所示的簇臨界半徑中自由能量的大小，容易解除過冷卻。
另外，如在圖8、圖9中所示，在實(shí)際冷卻放入到飲料水容器(例如，塑料瓶)的液體時在直接冷卻的情況下液體上部相對地構(gòu)成低溫，由此可以推測為由于液體上部的、固液界面的相互作用導(dǎo)致容易解除過冷卻，或者由于液體內(nèi)對流的影響導(dǎo)致容易解除過冷卻，所以在電冰箱中實(shí)際制作過冷卻水時，適合間接冷卻。
此外，在本說明書中，所謂間接冷卻表示通過放置冷卻對象物的場所周圍的低溫氛圍氣體來進(jìn)行冷卻的方式，而不是對冷卻對象物直接吹冷氣以進(jìn)行冷卻的方式。因此，即使稍微連通著冷卻空間和冷氣流通空間，只要不是直接吹冷氣，就稱為間接冷卻。
圖11表示根據(jù)計(jì)算可維持過冷卻的次數(shù)和解除的次數(shù)改變液體溫度來調(diào)查概率的結(jié)果，過冷卻維持概率相對于液體水溫的趨勢的示意圖。所謂過冷卻維持概率是在以規(guī)定溫度冷卻了液體時，液體到達(dá)該溫度并可以維持過冷卻的概率，概率為1時意味著在所有情況下都可以維持過冷卻。由該結(jié)果可知，如果液體溫度變低則過冷卻容易解除，相反如果液體溫度變高則容易維持過冷卻。
另外，當(dāng)比較直接冷卻與間接冷卻的過冷卻維持概率時，可以得到選擇間接冷卻的過冷卻維持概率變高的趨勢。通過試驗(yàn)，過冷卻的維持溫度實(shí)際上適合-5℃左右，當(dāng)比這個溫度高時過冷卻維持概率提高、但解除之后的沙冰狀冰的生成量與過冷卻溫度成比例，所以當(dāng)過冷卻維持溫度提高時沙冰狀的冰變少，由此觀賞性降低，在品嘗時也沒有了新口味。
由于知道了用間接冷卻在該-5℃附近的過冷卻維持概率極高，所以為了在本實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)過冷卻盡管是比0℃低的溫度帶(冷凍溫度帶)的儲藏室也采用間接冷卻方式。
為了根據(jù)圖8～圖11得到的結(jié)論來更詳細(xì)地調(diào)查過冷卻容器內(nèi)部的溫度分布與飲料水冷卻的關(guān)系，還進(jìn)行了進(jìn)一步試驗(yàn)。如圖12所示，在放入水的飲料水容器中，在上段、中段、下段分別安裝溫度傳感器，對內(nèi)部的溫度分布進(jìn)行了計(jì)測。在溫度傳感器上采用熱電偶。另外，以蓋封閉飲料水容器27上表面的狀態(tài)進(jìn)行了計(jì)測。并且，對于以絕熱材料來覆蓋飲料水容器27的上段側(cè)時、以絕熱材料來覆蓋下段側(cè)時分別進(jìn)行計(jì)測，與沒有絕熱材料的情況進(jìn)行了比較研究。
圖12(a)表示不以絕熱材料覆蓋來進(jìn)行冷卻的例子，圖12(b)表示以絕熱材料覆蓋上段側(cè)的例子，圖12(c)表示以絕熱材料覆蓋了下段側(cè)的例子。并且，將這些飲料水容器27放置在-4.8℃的氛圍氣體內(nèi)以進(jìn)行了冷卻。
圖13是表示了在圖12(a)～圖12(c)所示的各例中的溫度推移圖。由這些圖可知，在水溫通過約4℃時，趨勢進(jìn)行很大地變化。該現(xiàn)象如上所述是因?yàn)樵诩s4℃時水的密度反轉(zhuǎn)。
圖13(a)表示不以絕熱材料覆蓋飲料水容器進(jìn)行了冷卻時的上段、中段、下段的溫度推移。在該例中因?yàn)轱嬃纤萜鳑]有絕熱，所以冷卻速度也最快?？墒牵谒疁爻蔀榧s4℃以下的區(qū)域中，存在上段側(cè)與下段側(cè)的溫度差變大的趨勢。圖13(b)是以絕熱材料來覆蓋飲料水容器上段側(cè)的例子，在水溫成為約4℃以上的區(qū)域中，上段側(cè)與下段側(cè)的溫度大，但是在約4℃以下的區(qū)域中，抑制為溫度差較小。圖13(c)是以絕熱材料來覆蓋飲料水容器下段側(cè)的例子。在該例中可認(rèn)為有以下趨勢在水溫約4℃以上的區(qū)域中抑制為上段側(cè)與下段側(cè)的溫度差較小，但在水溫約4℃以下的區(qū)域中溫度差變大。
另外，在圖12(a)～圖12(c)的各例中分別進(jìn)行了48次試驗(yàn)，由此可維持過冷卻狀態(tài)的概率分別是28.6％、66.7％、45.8％。
考察這些結(jié)果，得出以下結(jié)論。
(1)在比0℃低的所謂冷凍溫度帶的分為氣體下冷卻5℃以上的飲料水時，在飲料水溫度降低通過4℃時，溫度分布上下反轉(zhuǎn)。
(2)在凝固點(diǎn)以下的所謂過冷卻區(qū)域中，當(dāng)飲料水容器內(nèi)的溫度分布校大時，可維持過冷卻狀態(tài)的概率降低。
(3)通過對飲料水容器的上段側(cè)進(jìn)行絕熱，可將4℃以下區(qū)域(也包括0℃以下地過冷卻區(qū)域)中的容器內(nèi)溫度的波動抑制成較小。
從基于這些結(jié)論的研究可知，為了在家庭用電冰箱中實(shí)現(xiàn)過冷卻狀態(tài)，需要在4℃以下將飲料水容器內(nèi)的溫度波動抑制成較小，作為其方法，從下段側(cè)冷卻比從上段側(cè)冷卻更有效。
可是，由于考慮到當(dāng)強(qiáng)制用絕熱材料覆蓋飲料水容器(塑料瓶、瓶、罐等)的上段側(cè)時會對家庭用電冰箱的使用者給予繁雜感，所以進(jìn)行了下面的研究。
圖14是用于實(shí)現(xiàn)過冷卻狀態(tài)的儲藏室(冷凍室10)內(nèi)的概略圖，對照表示放置在過冷卻容器62內(nèi)的飲料水容器27內(nèi)的飲料溫度與過冷卻容器62內(nèi)的溫度的關(guān)系。在飲料水溫度被冷卻到低于4℃的狀態(tài)時容易分布為接近液面?zhèn)鹊纳蟼?cè)溫度(t3)低、飲料水容器27底面?zhèn)?下側(cè))的下側(cè)溫度(t4)高的狀態(tài)。另一方面，過冷卻容器62內(nèi)的空氣溫度容易分布為上層側(cè)的溫度(T1)高、下層側(cè)的溫度(T2)低。
在本實(shí)施例中所記載的電冰箱，以通過過冷卻容器62內(nèi)空間的低溫來冷卻飲料水為目的。即，其前提是過冷卻容器62內(nèi)的儲藏空間65的溫度比飲料水的溫度低。因此，T1、T2是比t3、t4低的溫度，可以使飲料水容器27上側(cè)的溫度(t3)與過冷卻容器62內(nèi)的儲藏空間65的上層側(cè)溫度(T1)的溫度差ΔT13、比飲料水容器27下側(cè)的溫度(t4)與過冷卻容器62內(nèi)的儲藏空間65的下層側(cè)溫度(T2)的溫度差ΔT24小(ΔT13＜ΔT24)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于能減小飲料水容器27上側(cè)的容器內(nèi)外的溫度差，可使上側(cè)比下側(cè)“絕熱”。
為了實(shí)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)，成為冷氣51流過儲藏空間65上面?zhèn)鹊睦錃饬魍臻g66這樣的構(gòu)造是有效的。另外，用蓋部件來覆蓋上方，使過冷卻容器62內(nèi)不直接流入冷氣。此時，儲藏空間65與冷氣流通空間66之間，含有蓋部件的過冷卻容器62的容器壁成為間隔壁，可以構(gòu)成間接冷卻。
此時，流過冷氣流通空間66的冷氣溫度形成為，流過過冷卻容器62上面?zhèn)鹊睦錃鉁囟萒a比流過下面?zhèn)鹊睦錃鉁囟萒b低，在過冷卻容器62中預(yù)先設(shè)置絕熱層70。這樣，為了使流過過冷卻容器62上側(cè)的冷氣溫度Ta比流過下側(cè)的冷氣溫度Tb低，例如可以將向冷氣流通空間66吐出冷氣的冷氣吐出口57配置在冷氣吸入口以及蓋部件的上側(cè)。
具有這些結(jié)構(gòu)的作用效果如下所述。流過過冷卻容器62上面?zhèn)鹊睦錃?例如，-18℃以下的冷氣)，在通過過冷卻容器62上面?zhèn)鹊耐瑫r，一部分從側(cè)方落下，另一部分到達(dá)電冰箱前側(cè)后落下(參照圖14的箭頭)。此外，在圖14中用虛線箭頭來表示由過冷卻容器62側(cè)方落下的冷氣流向。這些冷氣由于一邊冷卻過冷卻容器62一邊流動，所以溫度緩緩上升。因此，到過冷卻容器62下面?zhèn)鹊睦錃鉁囟萒b(例如，-15℃)比流過過冷卻容器62上側(cè)的冷氣溫度Ta高(Ta＜Tb)。
由流過冷氣流通空間66的冷氣冷卻過外表面的過冷卻容器62，將低溫傳達(dá)到內(nèi)側(cè)，但由于過冷卻容器62具有絕熱層70，所以緩緩冷卻儲藏空間65。因此，在儲藏空間65的內(nèi)部形成如下溫度分布低溫的空氣向下層側(cè)移動，上層側(cè)的溫度T1(例如，-4℃)比下層側(cè)的溫度T2(例如，-6℃)高。
放置在成為這樣的溫度分布的儲藏空間65內(nèi)的飲料水，其溫度緩緩下降，且在達(dá)到低于4℃的溫度時，液面?zhèn)鹊纳蟼?cè)溫度t3(例如，1℃)比底面?zhèn)鹊南聜?cè)溫度t4(例如，3℃)低。此時，與飲料水容器27上側(cè)的飲料水與儲藏空間65內(nèi)上層側(cè)分為氣體的溫度差相比，下側(cè)的溫度差變大。因此，在飲料水容器27內(nèi)，可以降低飲料水溫度的波動，提高過冷卻實(shí)現(xiàn)的概率。
此外，只要是不將冷氣直接吹入儲藏空間65內(nèi)這樣的構(gòu)造就沒有影響，從而不需要封閉過冷卻容器62內(nèi)部的儲藏空間65來與冷氣流通空間66之間完全閉塞。因此，即使與過冷卻容器62的蓋部件之間有一些間隙也沒有特別的問題。其中，當(dāng)在過冷卻容器62的底面有孔等開口部時，儲藏空間65下側(cè)的低溫冷氣向冷氣流通空間66流動，因此不在過冷卻容器62的底面或側(cè)面設(shè)置開口部較好。
本實(shí)施方式只要是滿足采用圖14所說明的各條件的結(jié)構(gòu)，就可以在同一發(fā)明構(gòu)思下采用各種具體的構(gòu)造，而不用拘泥于圖3～圖7所示的、更具體的構(gòu)造。
權(quán)利要求
1.一種電冰箱，具有對存放在空間內(nèi)的食品進(jìn)行冷卻的儲藏室，其特征在于，具備冷氣流通空間，其設(shè)置在所述空間的周圍；絕熱層，其設(shè)置在所述空間與所述冷氣流通空間之間；冷氣吐出口，其向所述冷氣流通空間吐出冷凍溫度的冷氣，以使所述空間內(nèi)冷卻到比0℃低的冷凍溫度帶；和冷卻器，其生成從所述冷氣吐出口吐出的冷氣，使所述空間內(nèi)溫度比0℃低，以進(jìn)行食品的間接冷卻。
2.一種電冰箱，具有對存放在空間內(nèi)的食品進(jìn)行冷卻的儲藏室，其特征在于，具有冷氣流通空間，其設(shè)置在所述空間的周圍；間隔壁，其為了間接冷卻存放在所述空間內(nèi)的食品，而隔開所述空間與所述冷氣流通空間；絕熱層，其設(shè)置在所述空間與所述冷氣流通空間之間；冷氣吐出口，其向所述冷氣流通空間吐出冷凍溫度的冷氣，以使所述空間內(nèi)冷卻到比0℃低的冷凍溫度帶；和冷卻器，其生成從所述冷氣吐出口吐出的冷氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電冰箱，其特征在于，所述間隔壁，在上方具有開口部，并且所述間隔壁由側(cè)面以及底面沒有孔的容器部件和覆蓋所述開口部的蓋部件構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的電冰箱，其特征在于，具有冷氣返回口，其用于向所述冷卻器返回從所述冷氣吐出口吐出并在所述儲藏室內(nèi)流通的冷氣，所述冷氣吐出口位于所述冷氣返回口的上方。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的電冰箱，其特征在于，所述空間內(nèi)的空氣溫度，在所述空間的上側(cè)比下側(cè)高，且流過所述冷氣流通空間的冷氣溫度，與所述空間相比上側(cè)比下側(cè)低，當(dāng)在所述空間中存放5℃以上的食品時，所述食品經(jīng)過4℃～0℃的溫度，冷卻至比0℃低的溫度。
6.一種電冰箱，具有冷卻單元，其對分割為多個溫度域的箱內(nèi)進(jìn)行冷卻；和溫度控制單元，其使所述冷卻單元和溫度檢測單元聯(lián)動地進(jìn)行箱內(nèi)的溫度控制，其特征在于，具備冷卻單元，其將飲料水或者生鮮食品保存在凍結(jié)溫度以下，使冷氣在容器的壁面外周部上循環(huán)。
全文摘要
在使用家庭用電冰箱使飲料水過冷卻時，僅均一箱內(nèi)冷氣分為氣體是不夠的，飲料水內(nèi)部的溫度分布導(dǎo)致過冷卻解除，或過冷卻易于解除。本發(fā)明提供一種具有對存放在空間65內(nèi)的食品進(jìn)行冷卻的儲藏室10的電冰箱，其具備冷氣流通空間66，其設(shè)置在空間65的周圍；絕熱層70，其設(shè)置在空間65與冷氣流通空間66之間；冷氣吐出口57，其向冷氣流通空間66吐出冷凍溫度的冷氣，以使空間65內(nèi)冷卻到比0℃低的冷凍溫度帶；和冷卻器4，其生成從冷氣吐出口57吐出的冷氣，該電冰箱使空間65內(nèi)溫度比0℃低，以進(jìn)行食品的間接冷卻。該電冰箱通過這種冷卻方式，可以抑止飲料水內(nèi)部溫度分布的發(fā)生，使成為過冷卻狀態(tài)的飲料水不意外地解除過冷卻。
文檔編號F25D17/04GK101046345SQ200710091598
公開日2007年10月3日 申請日期2007年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者大平昭義, 河井良二, 山田三紀(jì)夫, 小久保亞由美 申請人:日立空調(diào)·家用電器株式會社