用于冰箱的冷卻元件的制作方法
【專利摘要】一種直冷式制冷系統(tǒng)（100），包括冷藏室（101）和冷凍室（102），所述冷凍室（102）包括與管內(nèi)循環(huán)有制冷劑的多個(gè)盤管或?qū)Ч埽?13）接觸的蒸發(fā)器板（106）。多個(gè)冷卻元件設(shè)置在所述冰箱的內(nèi)部，所述冷卻元件的至少一個(gè)與所述蒸發(fā)器板（106）接觸，所述冷卻元件包括密封在柔性殼體（110）中的、冷凝點(diǎn)低于0℃且高于平均蒸發(fā)器板溫度的相變材料（PCM）。
【專利說明】用于冰箱的冷卻元件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于冰箱的冷卻元件,尤其涉及一種用于直冷式(direct cool)制冷系統(tǒng)的包含相變材料的冷卻元件。
【背景技術(shù)】
[0002]交流供電的冰箱的基本原理是:冰箱由隔熱室和(機(jī)械的、電子的或化學(xué)的)壓縮機(jī)構(gòu)成，壓縮機(jī)將來自冰箱內(nèi)部的熱量傳遞到冰箱的外部環(huán)境，使得冰箱的內(nèi)部冷卻到低于房間環(huán)境溫度的溫度。冷卻是一種全世界普遍的食物儲(chǔ)存技術(shù)，并且通過降低細(xì)菌的繁殖速度起作用。細(xì)菌是食物變質(zhì)的主要原因，而冰箱有助于減緩食品變質(zhì)的速度。
[0003]電力故障問題在發(fā)展中國家很常見，而不穩(wěn)定的電源會(huì)導(dǎo)致冰箱的冷卻效率顯著降低。這會(huì)由于較差的蓄冷而對儲(chǔ)存在冷藏柜中的易變質(zhì)物品的品質(zhì)具有不利影響。如果電力故障持續(xù)幾個(gè)小時(shí)，則冷凍區(qū)中的食物也會(huì)受到不利影響。在某一家庭存在高電耗或低電壓的情況下，冰箱不能為儲(chǔ)存的物品提供充分的冷卻。因此，找到一種在高電耗、低電壓、電力故障等期間保持冰箱儲(chǔ)存室內(nèi)部冷卻的方式非常重要。
[0004]克服這個(gè)問題的方法之一是在冰箱的冷凍室中使用相變材料(PCM)。通過固固相變、固液相變、固氣相變以及液氣相變，PCM已被用于潛熱儲(chǔ)存(LHS)多年。然而，PCM僅使用的相變是固液相變。雖然液氣相變比固液相變具有更高的轉(zhuǎn)換熱，但由于涉及高壓而并不實(shí)用。能夠使用多種類型的相變材料，如共晶混合物、有機(jī)PCM、無機(jī)PCM等。
[0005]在冰箱采用PCM的潛熱儲(chǔ)存的情況下，當(dāng)電源可用時(shí)，蒸發(fā)器冷卻用來使相變材料冷凝。在電力故障的情況下，制冷循環(huán)停止，并且蒸發(fā)器板不具有任何冷卻源。因此，冰箱內(nèi)部的溫度開始上升。然而，由于冷凝的/部分冷凝的相變材料的存在，因而溫度上升的速度大大降低。因此，PCM的冷卻潛能被用于冷卻冰箱內(nèi)部的空氣，并且將所儲(chǔ)存的物品保持在足夠低的溫度。冷凍區(qū)通?？山邮艿臏囟仁?TC，冷藏區(qū)通常可接受的溫度是10°C。如果溫度上升到這些溫度以上很長的時(shí)間段，則所儲(chǔ)存的物品可能會(huì)變質(zhì)。
[0006]然而，現(xiàn)有的這些方法會(huì)遇到一個(gè)或多個(gè)問題。例如，如果PCM的冷凝點(diǎn)太低，則其不能完全冷凝。如果PCM的冷凝點(diǎn)太高，則PCM會(huì)完全冷凝，但是就潛熱而言，PCM會(huì)具有非常低的冷卻潛能。因此，取決于蒸發(fā)器的平均板溫，迫切需要使用冷凝點(diǎn)處于恰當(dāng)?shù)臏囟确秶腜CM。
[0007]現(xiàn)有的這些方法中的另一個(gè)問題在于PCM被設(shè)置在硬性塑料殼體/外殼中。因此，PCM與蒸發(fā)器板之間的熱阻較高。而且，PCM殼體與蒸發(fā)器板之間的接觸面積很小，這導(dǎo)致電力可用期間的PCM冷凝緩慢和/或能耗高。同樣地，在電力故障的情況下，由PCM提供的冷卻非常緩慢。因此，重要的是在PCM殼體和蒸發(fā)器板之間提供較大接觸面積和低熱阻。
[0008]歐洲專利第152155號(hào)公開了用于臥式冷凍柜(chest freezer)的多個(gè)冷藏元件，每一個(gè)元件包括由包含共晶溶液的塑性材料(例如，聚乙烯)構(gòu)成的殼體。尤其，能夠使用冷藏元件，使得共晶溶液因壓縮機(jī)在降價(jià)銷售市電的(晚間)幾個(gè)小時(shí)期間的實(shí)際連續(xù)工作而冷凝。然后在全價(jià)銷售市電的(白天)幾個(gè)小時(shí)期間利用由這些元件儲(chǔ)存的熱能，從而避免冷凍箱壓縮機(jī)在這幾個(gè)小時(shí)期間工作。然而，由于接觸面積不充分，因而壓縮機(jī)必須繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)以使PCM冷凝。而且，由于這些冷藏元件必須通過連結(jié)裝配在一起，因而該殼體必須厚而硬，這導(dǎo)致了高熱阻。
[0009]本發(fā)明的目的是避免或緩解上述缺點(diǎn)。
[0010]本發(fā)明提供一種用于冰箱的冷卻元件，包含冷凝點(diǎn)處于理想的溫度范圍內(nèi)的PCM，以確保PCM在正常工作期間完全冷凝。而且，該冷卻元件被設(shè)計(jì)為使得PCM和蒸發(fā)器板之間存在較大接觸面積和低熱阻。通過使用柔性PCM殼體，包含適當(dāng)PCM的該冷卻元件允許蒸發(fā)器與蓄冷介質(zhì)之間的換熱最大化。因而，在電力故障或高功耗或低電壓的情況下，可在很長的時(shí)間段使冰箱的各儲(chǔ)藏室內(nèi)保持足夠低的溫度。該冷卻元件還可以減少所需的PCM的量。因?yàn)橛行Ю迷谡＿\(yùn)行期間冰箱所提供的冷卻，所以還能夠減少冰箱的運(yùn)行成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種直冷式制冷系統(tǒng)，包括冷藏室和冷凍室，所述冷凍室包括與管內(nèi)循環(huán)有制冷劑的多個(gè)盤管或?qū)Ч芙佑|的蒸發(fā)器板，其特征在于，多個(gè)冷卻元件設(shè)置在所述冰箱的內(nèi)部，所述冷卻元件的至少一個(gè)與所述蒸發(fā)器板接觸，所述冷卻元件包括密封在柔性殼體中的、冷凝點(diǎn)低于o°c且高于平均蒸發(fā)器板溫度的相變材料(PCM)0
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種直冷式制冷系統(tǒng)，其中所述柔性殼體包括至少一對薄的柔性的間隔開的壁，這對壁接合在一起以形成閉合表面。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，提供了一種直冷式制冷系統(tǒng)，其中所述柔性壁適于匹配所述蒸發(fā)器板的形狀，使得所述柔性殼體與所述蒸發(fā)器板的接觸面積增大。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，提供了一種直冷式制冷系統(tǒng)，其中所述柔性壁是薄的。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，提供了一種直冷式制冷系統(tǒng)，還包括托盤保鮮室或TFR，所述托盤保鮮室或TFR中放置另一冷卻元件，所述冷卻元件包括密封在硬性、半硬性或柔性殼體中的、冷凝點(diǎn)高于TFR內(nèi)部最低能夠達(dá)到的溫度的相變材料。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，提供了一種直冷式制冷系統(tǒng)，其中所述硬性殼體包括至少一對硬性的間隔開的壁，這對壁接合在一起以形成閉合表面。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，提供了一種直冷式制冷系統(tǒng)，包括布置在所述蒸發(fā)器板內(nèi)部且與所述柔性殼體的至少一個(gè)壁接觸的支架殼體；選擇性地包括與所述柔性殼體哨合的器件。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，提供了一種直冷式制冷系統(tǒng)，其中所述冷卻元件被分成多個(gè)室。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，提供了一種直冷式制冷系統(tǒng)，其中所述蒸發(fā)器板是彎成具有一個(gè)面、兩個(gè)(L形)面、三個(gè)(U形)面、四個(gè)(O形)面或更多個(gè)面的任意期望形狀的金屬板材。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，提供了一種直冷式制冷系統(tǒng)，其中所述支架殼體具有與所述蒸發(fā)器板的側(cè)面/表面鄰近放置且間隔開的一個(gè)面、兩個(gè)面、三個(gè)(U形)面、四個(gè)(O形)面或更多個(gè)面。[0021]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，提供了一種直冷式制冷系統(tǒng)，其中所述支架殼體具有三個(gè)(U形)面，并且所述冷卻元件與所述支架殼體的一個(gè)或多個(gè)面接觸。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，提供了一種直冷式制冷系統(tǒng)，其中所述冷卻元件中的所述相變材料在所述制冷系統(tǒng)的正常工作期間部分或完全冷凝，并且在電力故障/停電期間提供制冷。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，提供了一種直冷式制冷系統(tǒng)，其中所述相變材料是冷凝點(diǎn)在給定溫度范圍內(nèi)的任何有機(jī)或無機(jī)PCM或共晶體。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，提供了一種直冷式制冷系統(tǒng)，其中所述柔性殼體由塑性材料構(gòu)成，例如為聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS)和尼龍等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1 (a)是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的直冷式制冷系統(tǒng)的正視圖。
[0026]圖1 (b)是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的冷凍室和托盤保鮮室(TFR)的立體圖。
[0027]圖2 Ca)是示出柔性塑料殼體附接在支架殼體上的立體圖。
[0028]圖2 (b)是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的柔性塑料殼體的視圖。
[0029]圖2 (C)是圖1 (b)的其中配置有硬性塑料殼體的TFR的分解圖。
[0030]圖3是冷凝點(diǎn)為-12°C和_5°C的兩個(gè)PCM冷凝的溫度-時(shí)間圖。
[0031 ]圖4是通過冰箱中的循環(huán)工作使冷凝點(diǎn)為_12°C的PCM冷凝的溫度-時(shí)間圖。
[0032]圖5 (a)是示出與冷凍室的蒸發(fā)器板接觸放置的包含PCM的硬性塑料殼體的立體圖。
[0033]圖5 (b)是沿著圖5 Ca)的線AA’的區(qū)域，示出蒸發(fā)器板、硬性塑料殼體、PCM以及冷凍室的一部分的視圖。
[0034]圖5 (C)是示出圖5 (b)的劃圈部分的放大圖。
[0035]圖6 Ca)是示出蒸發(fā)器板、硬性塑料殼體以及PCM的一部分的放大剖視圖。
[0036]圖6 (b)是示出由圖6 Ca)的組件提供的熱阻的示意圖。
[0037]圖6 (C)是示出圖6 (b)的熱阻之間的關(guān)系的示意圖。
[0038]圖7是示出(UA)2對一些參數(shù)的改變的響應(yīng)的圖表。
[0039]圖8 Ca)是示出與蒸發(fā)器板接觸的硬性塑料殼體的示意圖。
[0040]圖8 (b)是示出與蒸發(fā)器板接觸的柔性塑料殼體的示意圖。
[0041 ]圖9是柔性塑料殼體和硬性塑料殼體中的同一 PCM冷凝的溫度-時(shí)間圖。
[0042]應(yīng)注意的是，上文提到的附圖參照直冷式冰箱。然而，本發(fā)明的教導(dǎo)能夠容易地帶或不帶細(xì)微修改地應(yīng)用于冰箱的其它類型。
【具體實(shí)施方式】
[0043]下文討論了本發(fā)明的一些代表性實(shí)施例。本發(fā)明在其更廣泛的方面不限于在此小節(jié)結(jié)合實(shí)施例和方法示出和描述的具體細(xì)節(jié)、代表性設(shè)備和方法以及示例性示例。在參考本說明書閱讀的所附權(quán)利要求書及適當(dāng)?shù)牡韧桨钢刑貏e指出且清楚地要求保護(hù)根據(jù)其各種方案的本發(fā)明。[0044]應(yīng)注意的是，如說明書和所附權(quán)利要求書中使用的，除非上下文中另有明確規(guī)定，否則單數(shù)形成的“一”、“一個(gè)”以及“該”包括多個(gè)指示物。在說明書通篇中，術(shù)語“x°C PCM”表示“冷凝點(diǎn)/融點(diǎn)為x°C的相變材料(PCM)”，其中“X”是實(shí)數(shù)。
[0045]具有_5°C到190°C溫度范圍的冷凝點(diǎn)的PCM大量可用。可用于家用冰箱的PCM通常具有低于o°c的冷凝點(diǎn)?？苫跓崃W(xué)性質(zhì)、動(dòng)力學(xué)性質(zhì)、經(jīng)濟(jì)性以及化學(xué)性質(zhì)來判斷PCM的有效性。一個(gè)重要的前提是融化溫度應(yīng)當(dāng)在冰箱的工作范圍內(nèi)。判斷冰箱中的PCM的有效性的兩個(gè)重要因素是使PCM完全冷凝所經(jīng)過的時(shí)間以及在相變期間儲(chǔ)存的顯熱量和潛熱量。
[0046]圖1 (a)是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的家用自然對流式或單門式或直冷式制冷系統(tǒng)
(100)的正視圖。冷凍室(102)位于冰箱的頂部。該冷凍室內(nèi)部的溫度保持在低于水的冷凝點(diǎn)少許幾度以便形成冰，并且為其它物品提供冷藏。托盤保鮮室(TFR) (103)布置在冷凍室的正下方。該保鮮室的溫度通常接近水的冷凝點(diǎn)。因此，需要被冷藏/冷卻到低溫但是最好不冷凝的物品被儲(chǔ)存在該區(qū)域中。主冷藏室(101)設(shè)置有用于放置食物和其它物品的多個(gè)托盤。該區(qū)域中的溫度保持在低于環(huán)境溫度少許幾度。冰箱的底部可以具有用于儲(chǔ)存水果和蔬菜并保持水果和蔬菜的新鮮度的保鮮托盤(105)。
[0047]圖1 (b)是圖1 (a)所示的冷凍室(102)和TFR (103)的立體圖。該冷凍室包含在整個(gè)冰箱中提供冷卻的蒸發(fā)器板(106)以及容置自動(dòng)調(diào)溫器、燈泡以及冷凍室門的蒸發(fā)器的框架(107)。用于容置柔性塑料殼體的支架殼體(108)布置在冷凍室(102)的內(nèi)部。PCM被儲(chǔ)存在柔性塑料殼體中，該柔性塑料殼體布置在蒸發(fā)器板與支架殼體之間的空間中。因此，支架殼體(108)防止包含PCM的柔性塑料殼體意外損壞。支架殼體(108)還防止在柔性塑料殼體中儲(chǔ)存大量PCM時(shí)可能發(fā)生的柔性塑料殼體因其自身重量而下垂或膨脹。在TFR (103 )的內(nèi)部放置不同的PCM或相同的PCM。放置在TFR內(nèi)部的PCM可以被儲(chǔ)存在柔性塑料殼體或硬性塑料殼體中。
[0048]圖2 (a)是示出柔性塑料殼體(110)附接在支架殼體(108)上的立體圖。PCM被儲(chǔ)存在柔性塑料殼體的內(nèi)部。在本實(shí)施例中，支架殼體具有彎成U形的三個(gè)面。這三個(gè)面中的兩個(gè)面彼此平行且垂直于第三個(gè)面。為了防止支架殼體的彎曲，在兩個(gè)平行的面之間設(shè)置長條(117)。因此，被保持在冷凍室內(nèi)部的物品通過支架殼體來密封。支架殼體(108)具有安裝在支架殼體(108)上或模塑到支架殼體(108)中的呈多個(gè)突起(111)形式的附接器件，以使得柔性塑料殼體能夠壓配合或附接到支架殼體(108)上。
[0049]圖2 (b)是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有用于儲(chǔ)存PCM的三個(gè)室的柔性塑料殼體
(110)。這三個(gè)室之間具有小間隙以在被放置在支架殼體(108)上時(shí)容納支架殼體(108)的邊緣。這三個(gè)面成為在這三個(gè)面被放置在其上的支架殼體(108)的對應(yīng)表面。還存在多個(gè)通孔(112)，以便允許支架殼體的突起(111)與這些通孔(112)緊密地裝配或附接。
[0050]圖2 (C)是圖1 (b)的TFR (103)的分解圖。PCM可以被儲(chǔ)存在位于TFR內(nèi)部的硬性、半硬性或柔性殼體中。在本實(shí)施例中，PCM被儲(chǔ)存在硬性塑料殼體(109)中。該殼體被分成多個(gè)室以便促進(jìn)PCM更快速地冷凝。硬性塑料殼體(109)放置在TFR (103)的內(nèi)部，并且必要時(shí)可以被拆卸或移除。這在電力故障期間用作額外的冷卻源，并且還有助于阻止冷藏室(101)的溫度上升。
[0051]圖3是冷凝點(diǎn)為-12°C和_5°C的兩個(gè)PCM冷凝的溫度-時(shí)間圖。處于環(huán)境溫度(大約30°C)的液態(tài)PCM被附接至蒸發(fā)器板，并且壓縮機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于壓縮機(jī)的連續(xù)工作，蒸發(fā)器板溫度變得低于-30°C。PCM在不同的時(shí)間冷凝并且以固相的形式被進(jìn)一步冷卻到大致_30°C。該曲線圖清楚地表明冷凝點(diǎn)較低的PCM顯示出更長的相變完成時(shí)間。因此，與-5°C PCM相比，-120C PCM在冷凝之前散發(fā)更多的熱量。在電力故障的情況下，因?yàn)榕c-5°C PCM相比，-12°C PCM在融化之前能夠吸收更多的熱量，所以可預(yù)期-12°C PCM將表現(xiàn)得更好?？梢缘贸龅慕Y(jié)論是具有更長的相變完成時(shí)間的PCM應(yīng)該具有更多的冷卻潛能或潛熱儲(chǔ)存(忽略顯熱)。
[0052]圖4是通過直冷式冰箱中的循環(huán)工作使冷凝點(diǎn)為_12°C的PCM冷凝的溫度-時(shí)間圖。循環(huán)是直冷式冰箱工作的常見模式，其中壓縮機(jī)循環(huán)啟動(dòng)和停止，使得蒸發(fā)器板溫度在特定預(yù)設(shè)溫度之間保持增加和降低。通過蒸發(fā)器板溫度圖中的V字形折線(notch)示出了相同的情況。當(dāng)PCM被附接在直冷式冰箱的蒸發(fā)器處時(shí)，PCM通過向蒸發(fā)器板放熱而冷凝。另一方面，蒸發(fā)器板通過將熱量釋放到流過附接至蒸發(fā)器板的多個(gè)導(dǎo)管或盤管的制冷劑而被冷卻。因?yàn)橹评鋭恼舭l(fā)器板吸收熱量，所以制冷劑以較低的溫度進(jìn)入導(dǎo)管而以較高的溫度排出導(dǎo)管。因此，在蒸發(fā)器板的各區(qū)域的溫度有微小變化。因此，與蒸發(fā)器板的不同區(qū)域接觸放置的PCM的溫度分布也有變化。
[0053]當(dāng)V字形折線處于正常位置時(shí)，蒸發(fā)器板的平均溫度是_13°C。示出PCM的溫度的曲線圖示出溫度在窄的溫度范圍內(nèi)變化?？捎^察到，當(dāng)蒸發(fā)器板平均溫度為_13°C時(shí)，冷凝點(diǎn)為-12°C的PCM不能完全冷凝。因此，附接至蒸發(fā)器的PCM的融點(diǎn)應(yīng)當(dāng)>-12°C。在直冷式冰箱的正常V字形循環(huán)的情況下，TFR的平均溫度是-1.50C。因此，放置在TFR中的PCM的融點(diǎn)應(yīng)當(dāng)> _1°C。因此，融點(diǎn)在-12°C至0°C之間的PCM在冷凍室中是有效的，并且冷凝點(diǎn)高于-1°C的PCM在該特定的直冷式冰箱的TFR中尤其有效。
[0054]圖5 (a)是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的蒸發(fā)器板(106)的立體圖。蒸發(fā)器板實(shí)質(zhì)上是彎成適當(dāng)形狀的金屬板材，該金屬板材的表面附接有多個(gè)導(dǎo)管或盤管(113)。在給定的示例中，該金屬板材在四個(gè)面上具有導(dǎo)管網(wǎng)。制冷劑在一端進(jìn)入導(dǎo)管并從另一端排出，在該過程中吸取熱量。硬性塑料殼體(116)被放置為與蒸發(fā)器板(106)的多個(gè)面中的一個(gè)面接觸。
[0055]圖5 (b)是沿著圖5 Ca)的線AA’的區(qū)域示出蒸發(fā)器板、硬性塑料殼體、PCM以及冷凍室的一部分的視圖。蒸發(fā)器板區(qū)(115)具有穿過其的幾個(gè)導(dǎo)管(113)。制冷劑流過這些導(dǎo)管并從蒸發(fā)器板吸取熱量，從而降低其溫度。冷卻的蒸發(fā)器板用作冷凍室內(nèi)部的冷卻源。因此，冷凍室內(nèi)部的空氣放熱到蒸發(fā)器板或通過蒸發(fā)器板得到冷卻。與蒸發(fā)器板區(qū)域
(115)相鄰放置的包含PCM的硬性塑料殼體(116)可以被看作其中放置有PCM (120)的一對平行壁(104和114)。壁(104)與蒸發(fā)器板區(qū)域(115)相鄰并且由于該壁不可彎曲而具有若干空氣間隙。第二壁(114)可以與支架殼體接觸或與冷凍室內(nèi)部的空氣直接接觸。
[0056]圖5 (C)是示出圖5 (b)的劃圈部分的放大圖。給定圖形中的箭頭示出熱量流動(dòng)的方向。Q1R表從冷凍室的內(nèi)部到PCM (120)的熱量的流動(dòng)。Q2代表從PCM (120)到蒸發(fā)器板區(qū)域(115)的熱量的流動(dòng)。因此，熱量的流動(dòng)是從冷凍室的內(nèi)部朝向蒸發(fā)器板的。
[0057]為了從理論上確定PCM的適當(dāng)?shù)睦淠c(diǎn)，需要為冷凍室進(jìn)行能量平衡。在PCM的相變工作的時(shí)間段上為圖5 (a)、圖5 (b)、圖5 (C)所示的實(shí)施例提供能量平衡。假設(shè)在相變期間消耗或釋放的潛熱的量比PCM的溫度在固態(tài)或液態(tài)改變時(shí)消耗或釋放的顯熱高得多。例如，在PCM冷凝期間，假設(shè)與在從處于其冷凝點(diǎn)的液體到處于其冷凝點(diǎn)的固體的相變期間釋放的熱量相比，將其從處于環(huán)境溫度的液體冷卻到處于其冷凝點(diǎn)的液體期間釋放的熱量可忽略不計(jì)。同樣地，假設(shè)與在相變期間釋放的熱量相比，在將固態(tài)PCM進(jìn)一步冷卻到低于其冷凝點(diǎn)的期間釋放的顯熱也可忽略不計(jì)。
[0058]因?yàn)榭梢栽O(shè)置也可以不設(shè)置支架殼體，所以不考慮由支架殼體提供的換熱熱阻。也可以將蒸發(fā)器板的溫度的小的位置變化忽略不計(jì)。在下文中使用的術(shù)語“柜體”是指冷凍室的內(nèi)部。假設(shè)柜體是空的，即食物或其它物品未置于該柜體中。
[0059]根據(jù)能量平衡等式來確定儲(chǔ)存在放置為與直冷式冰箱中的蒸發(fā)器接觸的硬性塑料殼體中的PCM的冷凝速度:
[0060]
【權(quán)利要求】
1.一種直冷式制冷系統(tǒng)(100)，包括冷藏室(101)和冷凍室(102)，所述冷凍室(102)包括與管內(nèi)循環(huán)有制冷劑的多個(gè)盤管或?qū)Ч?113)接觸的蒸發(fā)器板(106)，其特征在于，多個(gè)冷卻元件設(shè)置在所述冰箱的內(nèi)部，所述冷卻元件的至少一個(gè)與所述蒸發(fā)器板(106)接觸，所述冷卻元件包括密封在柔性殼體(110)中的、冷凝點(diǎn)低于0°C且高于平均蒸發(fā)器板溫度的相變材料(PCM)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直冷式制冷系統(tǒng),其中所述柔性殼體包括至少一對薄的柔性的間隔開的壁，這對壁接合在一起以形成閉合表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直冷式制冷系統(tǒng)，其中所述柔性壁適于匹配所述蒸發(fā)器板的形狀，使得所述柔性殼體與所述蒸發(fā)器板的接觸面積增大。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直冷式制冷系統(tǒng)，所述柔性壁是薄的。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的直冷式制冷系統(tǒng)，還包括托盤保鮮室或TFR(103)，所述托盤保鮮室或TFR中放置另一冷卻元件，所述冷卻元件包括密封在硬性、半硬性或柔性殼體中的、冷凝點(diǎn)高于TFR內(nèi)部最低能夠達(dá)到的溫度的相變材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直冷式制冷系統(tǒng)，其中所述硬性殼體包括至少一對硬性的間隔開的壁，這對壁接合在一起以形成閉合表面。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的直冷式制冷系統(tǒng)，包括布置在所述蒸發(fā)器板內(nèi)部且與所述柔性殼體(110)的至少一個(gè)壁接觸的支架殼體(108);選擇性地包括與所述柔性殼體(110)嚙合的器件。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的直冷式制冷系統(tǒng)，其中所述冷卻元件被分成多個(gè)室。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的直冷式制冷系統(tǒng)，其中所述蒸發(fā)器板是彎成具有一個(gè)面、兩個(gè)(L形)面、三個(gè)(U形)面、四個(gè)(O形)面或更多個(gè)面的任意期望形狀的金屬板材。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的直冷式制冷系統(tǒng)，其中所述支架殼體具有與所述蒸發(fā)器板的側(cè)面/表面鄰近放置且間隔開的一個(gè)面、兩個(gè)面、三個(gè)(U形)面、四個(gè)(O形)面或更多個(gè)面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的直冷式制冷系統(tǒng)，其中所述支架殼體具有三個(gè)(U形)面，并且所述冷卻元件與所述支架殼體的一個(gè)或多個(gè)面接觸。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的直冷式制冷系統(tǒng)，其中所述冷卻元件中的所述相變材料在所述制冷系統(tǒng)的正常工作期間部分或完全冷凝，并且在電力故障/停電期間提供制冷。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的直冷式制冷系統(tǒng)，其中所述相變材料是冷凝點(diǎn)在給定溫度范圍內(nèi)的任何有機(jī)或無機(jī)PCM或共晶體。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的直冷式制冷系統(tǒng),其中所述柔性殼體由塑性材料構(gòu)成，例如為聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS)和尼龍等。
【文檔編號(hào)】F25D19/00GK103890508SQ201380003527
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月16日
【發(fā)明者】庫馬爾·賈因·納溫, 庫馬爾·沙爾瑪·布里耶什, 阿密特·干布希爾, 加烏拉夫·古普塔 申請人:Lg電子株式會(huì)社