专用于家用用途的急速冷却器的制作方法

文档序号:14216274阅读:470来源:国知局

本发明涉及专为家用用途设计的急速冷却器。事实上,该急速冷却器已经被设计成便于在相对于工业行业需要特殊要求的典型家用结构中有效地工作。



背景技术:

急速冷却器是快速冷却设备,能够将热的食物的温度从烹调温度迅速降低(约90分钟)至3℃(急速冷却),并且在冷冻的情况下彻底降低至-18℃的温度,从而将食物保存在冰箱或冰柜中。这种处理在保持食物营养价值的同时减少细菌增殖。事实上,已知快速冷冻导致食物中所含有的水分形成微晶体,而慢速冷冻导致形成粗晶体,这反而破坏相同食物的维生素的分子结构和蛋白质的分子结构。此外,明显的是,越快速地冷冻食物,就越容易防止细菌增殖。

这种技术特别用于餐厅的专业厨房和其他商业活动中,诸如冰淇淋店、糖果店等。因此,急速冷却器主要是工业型或专业型。

所谓的专业急速冷却器是以相当庞大的结构为特征,类似于橱柜,设置有用于容纳热泵系统的“热”功能部件的下部,该热泵系统在被分成多个搁架的隔室的顶部,在该多个搁架上放置待处理的食物。已知这种“热”部件包括连接到冷凝器的用于冷却流体的压缩机。风扇安装在冷凝器附近,以冷却同一冷凝器。然后蒸发器安装在食物隔室内。

还已知的是,在这种系统中,冷却流体在压缩机内被压缩,在该压缩机中冷却流体是过热的。然后热流体进入冷凝器,在冷凝器中热流体与环境空气热交换,这也得益于迫使环境空气冲击该冷凝器的风扇。通过释放热,冷却流体冷却下来。随后,冷却流体经过膨胀设备,诸如毛细管,离开膨胀设备后冷却流体经受快速的体积膨胀,这引起冷却流体的进一步冷却。该冷却流体到达蒸发器,在蒸发器中冷却流体与如上所述的食物隔室内所包含的空气进行热交换。另一风扇迫使隔室的空气冲击蒸发器,从而加快冷却。最后,已经吸收隔室中空气的热的流体返回压缩机,以开始新的循环。

为了在可接受的时间内实现上述关于冷却温度的性能,有必要使用具有甚至可能达到5-8kw的大功率的压缩机。因此,该压缩机的尺寸以及冷却回路的相应部件的尺寸是相当庞大的。然而,就专业使用而言,从设计的角度来看,容纳这种机器的区域不需要特别的解决方案。

从感官的角度和健康的角度来看,考虑到迅速降低温度的上述重要性,家用急速冷却器也正变得被广泛使用。

与工业使用的急速冷却器不同,就考虑的空间而言,家用急速冷却器具有明确地更多限制要求。事实上,厨房家具是标准化的,特别是内置式家用电器,因为设计原因也越来越频繁地被使用。

同时,性能,也就是在令人满意的时间内的冷却能力,必须与专业的冷却器的性能比较,以便证明家用用途是合理的。因此,在内置式家用电器的标准空间中,必须存在上述功能隔室和食物隔室两者。

为了满足这些要求,现有技术的家用内置式急速冷却器包括具有与传统内置式烤箱尺寸相同的家具单元。该家具单元分成两个隔室,左隔室和右隔室,其中两个隔室中的一个通常具有比另一个大的尺寸。较小的隔室用于容纳热泵系统的“热”隔室,而较大的隔室则用于待处理的食物。

明显的是,上述构造迫使减小用于食物的烤架、烤盘或烤板的尺寸。换句话说,不可能使用与用于烤箱的烤板尺寸相同的烤板,但通常在急速冷却器中使用标准尺寸的器具烤板(标准en631),该器具烤板绝对不适合于内置式烤箱。

这导致生产者——通常是制造传统家用电器诸如内置式烤箱的生产者——必须投入特定资源来制造仅用于这些家用电器的烤盘、烤板或烤架,导致生产成本的明显增加。

例如,在ep1098149中公开了家用内置式急速冷却器,包括与传统内置式烤箱基本上尺寸相同的家具单元。空气循环包括设置在家具单元下边缘中的前引入口和设置在同一家具单元的上边缘中的前排出口,因此将空气引导至具有两次连续偏转(deviations,转向)的路径,每次偏转处于90度。

热部件被容纳在占据左后转角的整个高度的隔室中,因此对于功能隔室的整个高度而言,减少了可用于待处理食物的空间,因此有必要使用定制的且具有五边形周边的烤架、烤盘和烤板,伴有生产成本的明显增加。

在这个急速冷却器中,水平抽吸的空气流量到达后壁,在后壁处空气流量向上偏转90度,进入在左后转角处的上述隔室。然后空气流量竖直向上移动,穿过风扇,然后围绕压缩机和冷凝器。当空气到达左隔室的顶部时,该空气必须偏转另一90度,以便水平地到达上边缘并从前壁离开。

可替代地,对于“热”部件的上述横向定位,现有技术设想相对于食物处理隔室或食物处理箱在上部中或在下部中并且在后面的冷凝器以及压缩机始终在下部中且在后面,而“冷”部件(蒸发器)通常定位在上部并且在比冷凝器高的水平处。在这种构造中,由于冷凝器比蒸发器低,所以冷凝器在上部减小了制冷箱的深度,同时压缩机在下部减少了制冷箱的深度,导致隔室的整个深度被减小的事实。因此,隔室可以容纳具有标准器具尺寸或较小尺寸的托盘等。

还要注意的是,总之该构造是相对复杂的,伴有明显高的生产成本。



技术实现要素:

因此,本发明的目的是提供专用于家用用途的急速冷却器,该急速冷却器能够在其中完全容纳传统的烤盘、烤板或烤架,或者换句话说,具有与用于内置式烤箱使用的那些尺寸相同的用于食物的支撑件,但同时其必须确保高性能并且制造起来要简单且有成本效益。

为了达到这样的目的,显然不可能保持压缩机、冷凝器和相关风扇的横向定位。由于刚描述的原因,也不可能将它们放置在隔室的上部或下部以及后方。

因此,已经发明了“热”部件的不同布置,即压缩机和冷凝器的不同布置,这将解决所有上述缺点,并且将确保结构简单和成本效益。

然后,本发明的第一目的是内置式家用急速冷却器,该急速冷却器包括带有制冷循环的急速冷却系统,其中,“热”部件即压缩机、冷凝器和相关的风扇容纳在制冷箱外的特定底座中。

本发明的第二目的是制作起来简单且有成本效益的急速冷却器。

第三目的是一种急速冷却器,其可以在其中容纳与用于家用用途的用于传统内置式烤箱的尺寸相同的烤板、烤盘或烤架。

第四目的是一种设置成具有最佳性能的制冷系统的急速冷却器。

另一个目的是以简单和有利的方式用于冷却内置式家用急速冷却器的制冷循环的“热”部件的方法。

附图说明

参考下面的附图,从下面仅用于示例而非限制的实施方式的描述中,家用急速冷却器的其他特征和优点将变得更为明显,其中:

-图1是根据本发明的带有容纳在其中的急速冷却器的厨房家具单元的示意性侧截面图,该急速冷却器也处于截面图;

-图2示出了本发明的急速冷却器的后轴侧图;

-图3示出了使食物处理隔室门打开的图2的急速冷却器的示意性前轴测图。

具体实施方式

本发明所基于的思想是在上部中定位两个“热”部件,即制冷系统的压缩机和冷凝器。但是在实验中已经观察到,上述定位导致许多主要与冷却空气流量有关的问题。

特别是,在准确研究流量之后,已经知道当冷却管道定位在内置式家具单元的后面时,所生成的空气流量如何在“热”通风部分——冷凝器和压缩机——上相互作用。通过观察进入的冷却空气流量在现有技术的急速冷却器的前部分中的运动,及其在冷凝器的上游和下游两处的行为来开始研究。

还必须考虑的是,根据冷凝器的位置,在前部、在上部和在下部,急速冷却器具有孔,该孔通常是有肋片的,以便允许通过安装在冷凝器附近的风扇从外部抽吸的空气进入,从而冷却冷凝器本身。该空气在冷却冷凝器之后被吹入内置式家具单元的急速冷却器的底座的后部。在该区域中,在家具单元中存在允许热空气离开的空间,该热空气明显地一定不能停滞在家具单元本身中。

事实上,冷凝器的热交换表面平行于进入空气的方向,该进入空气相对于急速冷却器的前壁被正交抽吸。这发生是因为抽吸风扇被定位在冷凝器的下方,因此该风扇也是水平的,该风扇具有正交于一表面的旋转轴线,该风扇将冷却空气吹到该表面上。

在这个位置中,抽吸的空气必然对应于风扇经受90°的偏转。通过实验测量,已经出乎意料地观察到,这种偏转暗示着相当的相关流量损失,这是可能由于因同一偏转导致而形成湍流引起的压力的损失。

上述冷却空气流量的测量使得需要思考:压力损失可能影响系统效率。事实上,可以假设没有优化的流量不能确保冷凝器的有效冷却,导致整个系统(cop)的非优化性能。

现在,已经设想试图产生该冷却空气的流量,该流量可能是最有序的,即,对于冷凝器的下游和上游两处的、当然也对应于冷凝器本身的冷却空气的整个路径来说是最可能的直线。

参考图1,示出了一件家具f的侧向截面,该家具设置有隔室s1,该隔室用于容纳具有标准尺寸的、用于经烹调食物的内置式家用电器诸如传统烤箱或急速冷却器。如可以看到的,一件家具可以根据对家具单元本身的使用需要或使用偏好像平常一样包括更多的隔室s2、s3,从而形成柱状的家具单元f,以容纳更多的家用电器、厨具或食物。总之,家具单元f设置有定位在地板(未示出)附近的下部中的前开口o1,通常带有完全传统的格栅(未示出),特别是在家具单元用于内置式冰箱时。在开口的后面,家具单元f限定了用于通风空气进入流量的水平通路p。在家具单元f的后壁w附近,所述通路p具有上窗口o2,该上窗口允许空气如箭头所示地向上上升,进入上面的隔室s2。隔室s2在上壁上又具有其自己的与上述通路p的窗口o2对齐的窗口o3,该窗口o3直接与隔室s1连通。类似地,在隔室s1与上面的隔室s3之间设置有也与相应的窗口o2和o3对齐的另一窗口o4。最后,通风空气通过定位在家具单元f的上壁中的离开窗口o5离开隔室s3,并因此也离开家具单元f。

在隔室s1中容纳有用于新鲜食物或经烹饪食物的急速冷却器1。如图2和图3中较佳地示出的,该急速冷却器1是大致箱状的平行六面体,具有用以可逆地(reversibly,可翻转地)封闭食物处理箱3的容器2(图3)。

应注意的是,在本发明的描述中,下文中关于急速冷却器或内置式家具单元的任何元件或部件的位置的术语诸如上面、下面、上、下、右、左、竖直、水平等都应被理解为是指在其正常使用条件下和组装条件下的物体。因此,另外当未安装急速冷却器时,总之本领域技术人员也都能够理解上述的参考术语。

容器2包括前门20,该前门水平铰接以便翻开,或者根据第二构造(未示出),门也可以竖直地铰接以便侧向打开。在门20的上方设置有具有相关的显示的一系列命令c,以设定急速冷却器1的功能。此外,容器2由两个侧壁21、上壁22、下壁23和后壁24构成。侧壁21、上壁22和下壁23基本上是平的。

有利地,后壁24被成型以便形成底座4,以容纳急速冷却器1的热泵制冷系统的“热”部件。优选地,参照图1,后壁24是包含箱3的与容器2分离的壳体的一部分。特别地,该后壁24包括第一部分241和第二部分242,该第一部分大致向下和向后倾斜,即远离门20,该第二部分基本上竖直,即与下壁23正交。如图1中所示,箱3的壳体另外由两个侧壁(未示出)、下壁31和上壁32构成,该上壁和下壁与所述后壁24接合。实际上,后壁24将构成容器2和箱3两者的后壁。可替代地,侧壁21、上壁22、下壁23和后壁24可以属于一个壳体,即容器2,该容器的内部构成制冷箱。

因此限定的底座4包括优选为搁板状的支撑件5,以支撑压缩机6、冷凝器7和用于压缩机和冷凝器的冷却装置8。

特别地,支撑件5设置有孔,以允许冷却空气通过,而没有任何可能阻碍空气流量的障碍物。在该支撑件5上固定有所述冷却装置8,该冷却装置至少包括风扇,该风扇适于从家具单元底部抽吸空气并用于将空气强制地直接推到冷凝器7上。事实上,冷凝器7安装在风扇8的正上方,以便完全被风扇本身刚吹出的空气冲击。在风扇8/冷凝器7组件的侧面存在压缩机6,使得该压缩机也可以至少部分地被冷却空气掠过。

需要记住的是,后壁24的第二部分242因此限定在对应于第一部分241的膨胀(expansion,扩张)部分之前的具有较小截面的抽吸引导部。因此,对应于第一部分241的空气通路的截面大于对应于第二部分242的所获得的空气通路的截面。

换句话说,空气通路的截面因此在风扇8的上游较小,并在风扇8本身的对应处和该风扇的下游处膨胀。因此,空气的通路基本上被竖直地指引并仅冲击后壁24,从而获得使热交换更有效的进一步的优点。事实上,在根据本发明的急速冷却器中,上壁22不会被热空气的流量冲击,相反,上壁会被热空气的流量冲击发生在现有技术诸如ep1098149的急速冷却器中。

此外,有利地,刚刚描述的以及在图1的截面中较佳地标识的后壁24与家具单元的后壁w配合,以便形成用于引导“热”部件的冷却空气的通道。因此,这种几何形状不仅形成用于容纳“热”部件的底座4,而且其还形成该同一部件的冷却空气的通风通道。

特别地,如图1的箭头方向所示的,通过上述风扇8从外部抽吸的通过家具单元f的底部上的开口o1的空气到达窗口o2,在穿过窗口o2之后,在急速冷却器1的容纳隔室s1下面,空气流量跟随正好在隔室s2内的家具单元的后壁w附近处的直线路径。这种有序的流量到达窗口o3,以用于以基本上在“热”部件下方且与定位在冷凝器7的正下方的冷却风扇8基本上轴向对齐的方式进入部件s1。在此,空气被迫压向冷凝器7,以便用稳定的流量完全冲击冷凝器,并且没有相关的压力损失。加热的空气在已经穿过冷凝器7之后向上朝向隔室s1与上面的隔室s3之间的连通开口o4移动,且随后朝着开口o5以直线运动继续前进,以用于离开家具单元f。

由上可知,显然冷却空气的流量在家具单元f的壁w附近遵循直线且有序的运动,进入急速冷却器1的容纳隔室s1的下部。还要注意的是,当流量进入隔室s1时,流量经过具有较小截面的第一通道,如前所述,该第一通道由家具单元f的后壁w和容器2的后壁24的第二部分242限定。随后,由于流量立即在底座处遇到由底座4限定的膨胀处,即相对于空气的流通的方向的冷却风扇8的上游,该流量膨胀。

该膨胀有利地允许增加通过风扇8被迫压向冷凝器7的空气的量。结果是越多的空气冲击冷凝器,冷却能力将越好。而且,由于空气流量的方向与风扇的旋转轴线基本上同轴,该同一流量是非常有序的,即不存在使流量速度减慢和停滞的湍流。因此没有负载损失,或者换句话说,没有效率损失。事实上,接触冷凝器时或在冷凝器附近时,空气停留并停滞的越少,热量移除的越快。

已经有利地设想出如刚刚所述的流量调节允许使用相对于现有技术的用于内置式家用急速冷却器的系统具有更好性能的制冷系统(cop)。实际上,其可以使用制冷流体r600a气体。本发明的急速冷却器中的这种气体与之前描述的急速冷却器中使用的传统气体相比在较低的压力下工作,因为该气体已经显示出关于热交换的较好的效率。因此,可以使用在较低压力下工作的压缩机,即,在运行的同时消耗较少功率的压缩机。此外,必须抵抗较低的压力,考虑生产成本,其设置有多个有成本效益的部件。

此外,在冷凝器7的下游,即在空气已经穿过该冷凝器并且因此被加热之后,流量再次遇到由隔室s1与上面的隔室s3之间的连通开口o4限定的窄道(narrowing)。这引起离开开口o4的流量向上的加速,导致较容易地移除热空气。

相反,在ep1098149中,由于90度偏转,冷凝器下游的空气经受减速。

因此,本发明的另一目的是用于冷却内置式家用急速冷却器的“热”部件(冷凝器和压缩机)的方法,包括下述步骤:

-提供内置式家用急速冷却器1,其包括前壁20,两个侧壁21,上壁22、32,下壁23、31和后壁24;该后壁设置有第一部分241和第二部分242,该第一部分从上壁22、32以远离前壁20倾斜的方式朝向下壁23、31延伸,该第二部分以正交于所述下壁23、31的方式延伸,所述第一部分241限定用以接收冷凝器7、压缩机6和冷却风扇8的底座4,相反,所述第二部分242形成冷却空气的抽吸区域,该抽吸区域基本上被定位成与所述风扇8同轴;

-开启风扇8以产生冷却空气的进入流量,该冷却空气的进入流量以沿直线指引且正交于冷凝器7的主要热交换表面的方式被指引至该主要热交换表面,首先以与所述风扇基本上轴向地对齐的流量行进经过风扇的上游的区域,且随后行进至对应于冷凝器7的膨胀区域。

该方法优选地包括如前一种所述的可用的急速冷却器。

此外,该方法还可以包括另一步骤:使空气流量在穿过所述冷凝器之后变窄,以便加速热空气的移除。优选地,如前所述,内置式家具单元的后壁与壁24配合以形成具有减小截面的跟随有膨胀区域的抽吸通道

此外,要注意的是,由后壁24和容器2的其它壁或箱3的类似壁限定的内部空间包括下部区域33(由图1中的虚线标识),该下部区域33具有一深度使得其允许接收具有传统内置式家用烤箱的烤板的典型尺寸——460mm±20mm的宽度和360mm±20mm的深度——的烤板、烤盘或烤架。

在所述下部区域33上方的部分中,相反以完全传统的方式容纳有热泵系统的“冷”部件,即蒸发器9连同对应的风扇10(图1)。

由以上可知,明显的是已经消除与现有技术的内置式家用急速冷却器有关的缺点,并且同时已经取得了重要的优点。

在文献ep1098149中,竖直部分和倾斜部分水平地并排放置,并且不竖直对齐,即不是像本发明中的竖直地一个在另一个顶部上。换句话说,这意味着它们是竖直地一个在另一个顶部上的,从而沿着唯一的后壁24形成竖直的流量。

此外,后壁的几乎完全在风扇上方延伸的竖直部分不会以显著的方式帮助产生冷却空气的流量。相反,在该区域中的空气倾向于停滞或产生较多不需要的湍流。

在ep1098149中,水平抽吸的空气流量到达后壁,在风扇下方该空气流量在该后壁处偏转90度向上。

然后,显然在ep1098149中在膨胀区域中的空气流量和在最终变窄区域中的空气流量是正交的,而在本发明中它们是呈直线的。

文献ep1098149因此暗示着如在本说明书中已经描述和批评的负载损失。

事实上,已经奉献出最大的实验努力,以便优化冷凝系统的定位,该冷凝系统设置有冷凝器上游空气的抽吸通道,该抽吸通道跟随有正好在冷凝器本身下方的膨胀区域。在实验中已经看出,这种构造使得可以优化空气流量,因为空气以非常有序的方式到达冷凝器,与冷却风扇轴向对齐,并因此不存在引起负载/效率损失的任何湍流,与具有90度的空气路径偏转的现有技术不同。此外,在内置式家具单元中一体化的抽吸通道和膨胀区域的组合允许空气以必要的速度离开,以便尽可能多地降低温度。实际上,在大量的数值分析和实验室测试之后设定的通风通道的几何形状及其截面使得可以找到“热”部件在急速冷却器的底座中的优化位置,以便可以在不妥协制冷系统的性能的情况下容纳烤板。

事实上,已经发现,这样的几何结构允许减小制冷系统的运行部件的尺寸而不降低运行部件的性能。事实上,用作制冷流体r600a具有关于热交换的较好的性能,并且不需要很大的操作压力。因此,改善了关于cop的性能并且降低压缩机所消耗的功率。所有这些有利地产生低的生产成本。还应该考虑的是,通过将压缩机定位在冷凝器附近,就不需要相对长的连接,因此导致进一步减少部件并降低结构复杂性。

另外的优点来源于下述事实:如ep1098149的情况的空气抽吸前格栅或气窗不再是必要的,除了市场不太意识到的之外,使得整个急速冷却器结构的简化和节约。

通过使用诸如r600a型的生态制冷流体给出了另外的优点。

在不偏离所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下,本领域技术人员可以对本发明的急速冷却器进行大量的建设性修改。

例如,可以根据特定的要求或偏好来修改急速冷却器壁的形式。总之,本发明的实质特征是支持风扇8上游的直线的和有序的空气流量。因此,充分和必要的条件是:引导部(或打开或关闭的通道),该引导部从急速冷却器的下壁23延伸,该引导部引导空气与风扇8轴向对齐,底座4在该引导部之后,以容纳整个“热”部件。这是为了获得优化的空气流量,并同时形成用于烤板的内部空间,该烤板具有与传统内置式家用烤箱相同的尺寸。

用于制作容器2和箱3的材料通常是金属,并且特别是不锈钢。

此外,箱3可以包括用于在低温下烹饪或者用于解冻的电阻器(未示出)。

有利地,急速冷却器系统可以包括用以收集水汽的托盘11,该托盘被定位成与后壁24的第二部分242接触并靠近压缩机6。要注意的是,在这个位置中,托盘11有助于部分地引导冷却空气在风扇8下方的空气流量,因此在这个位置集中较大部分的空气,产生较少的耗散。总之,流量的一部分与托盘11和压缩机6接触,从而一方面帮助托盘中的水汽蒸发,并且另一方面同时掠过压缩机。

线圈(未示出)也可以耦合到托盘11以增加水汽蒸发的能力。

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