具有提高效率的冷藏柜的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于热敏产品诸如巧克力的存储和分配的柜。
【背景技术】
[0002]众所周知，巧克力为热敏产品。巧克力在高于约30°C温度时的存储会导致巧克力不期望的软化。即使将巧克力冷却回到较低温度后，巧克力的质地、外观和食用性质也会发生永久的变化。例如，巧克力在高于约30°C温度时的存储可使巧克力中的脂肪组分移到其表面，导致巧克力表面上不美观的“脂肪花白”。这对于巧克力在环境温度通常高于30°C的炎热地区中的存储和销售是个问题。为了生产能够在较高温度下存储而又不损失食用品质的耐热巧克力，已经做了很多努力，但到目前为止这些努力都没有完全成功，并且它们增加了制造成本和复杂性。
[0003]—个可选方法是对于炎热地区的巧克力提供冷藏供应链。在供应链的最后阶段，称为面向客户的销售点或供货点，巧克力通常在此处度过最长时间并且暴露在最高温度下，因此仍然存在问题。常规冷藏展示柜太笨重、昂贵以及在很多情况下运行成本较高。此夕卜，常规冷藏展示柜需要主电源的可靠供应。在热带地区还出现的另一问题是高的环境湿度，这会导致常规冷藏柜中产品上不期望的冷凝水。
[0004]W0-A-9510964描述了用于存储和展示巧克力产品的模块化控制的环境容器。冷却装置例如热电冷却装置位于容器上方，用于通过冷却的空气的对流冷却容器。
[0005]W0-A-2005039304描述了用于存储和展示巧克力产品的可控环境容器。热电冷却装置位于容器下方，并且风扇使在容器中产品的周围和上方的冷却的空气循环。
[0006]US-A-20070053162描述了循环热暴露期间用于存储电池的具有控制热传递的柜的可控环境容器。
[0007]US-A-20080282705描述了冷藏饮料存储装置，其包括热电冷却单元和包含与热电冷却单元热交换的相变材料的一个或多个贮液器。
[0008]US-A-2589550和DE-A-4411411描述了常规压缩机驱动的冷却式冰箱，其包括与冷藏柜相邻的一层相变材料，以作为用于调节冷藏柜温度的热沉。
[0009]US-A-20080092559描述了用于商品的冰箱、药品柜和在切断外部电源期间持续提供温度控制的类似封闭体。该系统使用一箱相变材料作为储热器。
[0010]US-A-20090277187描述了便携式太阳能冷藏容器，其具有热电冷却单元和风扇，风扇用于在内部使热电冷却单元的冷侧上的空气循环。
【发明内容】
[0011]本发明提供了一种冷却柜，其包括:顶部的、底部的和侧部的壁，这些壁具有限定存储封闭体的内表面；所述顶部或所述侧部中的至少一个包括门；热电冷却装置，具有冷侧和与所述冷侧相对的热侧，所述冷侧与所述内表面中的至少一个处于热接触以用于冷却所述存储封闭体，其中，所述热侧由绝热材料覆盖；温度传感器和控制装置，用于保持所述存储封闭体中约12°C至约25°C范围内的温度；以及热敏二极管，具有热输入端和热输出端，所述热输入端与所述热电冷却装置的热侧处于热接触并位于所述绝热材料的下面，所述热输出端位于所述绝热材料的外侧。
[0012]顶部的、底部的和侧部的壁适当地绝热，并优选地它们所有都绝热。在这些实施方式中，顶部、底部和侧部中的每一个包括形成所述内表面的内壁、外壁、以及内壁与外壁中间的绝热材料。
[0013]适当地，联接至热电冷却装置的温度传感器和控制装置适于将存储封闭体中的温度保持在从约15°C至约22°C的范围内。也就是说，控制装置的设定温度位于该范围内，因此供至热电冷却装置的功率为变化的，优选连续地变化，以最小化与设定温度的偏差和/或持续地将温度保持在该范围内。
[0014]壁与热电装置都绝热意味着本发明的柜可承受延长的电源供给中断而不会导致温度过多增加。适当地，从15°C的温度开始，当冷却柜关闭并且放置在温度保持于40°C的环境中6个小时的时间并且切断供至柜的外部电源时，存储封闭体内的温度不会超过30。。。
[0015]适当地，当冷却柜关闭并放置于维持在40°C温度的环境中时，所述冷却柜的平均功率消耗不会超过60W，以用于维持约20°C的内部温度。
[0016]本发明的发明人设想首要研究的应该是断电状态下热电冷却装置的导热性。这些研究发现这些装置的导热性非常高，在断电状态下至多70%的热量流进高度绝热的容器空间中，这是由于通过热电冷却装置传导。本发明的发明人通过在操作期间使热电装置的热侧绝热以及设置热敏二极管(例如热虹吸器)而克服了该问题，从而在断电状态下经热电装置流回的热量最小化。
[0017]术语“热敏二极管”是指优先在一个方向上转移热量的任何装置。热敏二极管取向为使得其优先转移热量离开热电冷却装置的热侧，并在朝向热电冷却装置的热侧的方向具有较低导热性。适当地，热敏二极管包括热虹吸器、基本由热虹吸器构成或由热虹吸器构成。
[0018]热虹吸器为填充流体的闭合的环路装置，合并有互相连接的蒸发器和冷凝器。在蒸发器中，工作流体经历液体到蒸气的相变，从而吸收汽化潜热。然后，蒸气进入冷凝器，在此热量流失到环境中并且低温工作流体凝结成液体，其(通常在重力作用下)流回蒸发器。在没有移动部件的完全被动系统的性能需要冷凝器在竖直方向位于蒸发器上方。因此，在本发明中已知热虹吸器的使用要求冷凝器端(和任意相关联的热沉)位于热电装置的热侧的上方的结构。
[0019]热虹吸器可以宽范围的形状和尺寸制造。适当地，本发明的柜中的热虹吸器具有平板蒸发器端和中空平板冷凝器端，平板蒸发器端可设置为与热电装置的热侧处于热接触，中空平板冷凝器端可设置为与热沉处于热接触。整个装置可整体为平板形式(可选地在蒸发器端和冷凝器端的中间弯曲)。适当地，仅仅端部为板的形式，而热虹吸器中间部分为管状。
[0020]与所有前述销售点用于巧克力的冷藏柜相比，本发明的柜的特征在于高度绝热，包括在热电冷却装置的热侧上，使得用于冷却所需的电能低，并且柜可在没有外部电源供应的情况下保持延长时间内的足够低温。
[0021]柜的内壁适当地至少部分地由金属板形成。适当地，基本上整个内壁(可选地不包括门)由金属板诸如铝合金板形成。这提供了从热电冷却装置向柜内部良好的热传递，从而不再需要任何风扇用来循环冷却的空气。此外，金属内壁有助于封闭体内的热传递，从而保持封闭体内的温度梯度为最小值。最后，金属板可易于通过压制制造，从而减少了内壁中的接缝和拐角，内壁中的接缝和拐角可能对热性能有不利影响。
[0022]绝热层适当地由闭孔聚合物泡沫诸如聚氨酯或聚苯乙烯泡沫形成。绝热层平均厚度适当为约20mm至约100mm，例如从约30mm至约60mm。在这些实施方式中，绝热层可包括真空绝热板或由真空绝热板构成。例如，真空绝热板层压或嵌置在绝热泡沫层中。在这些实施方式中，绝热层可包括气凝胶层或由气凝胶层构成。
[0023]外壁适当地由常规塑料板材料诸如聚碳酸酯、聚酰胺或聚丙烯形成。可通过组装适当的注塑件而形成。
[0024]门设置在装置顶部或侧壁上。在这些实施方式中，整个顶部或一个整个侧壁可以为形成门的铰接面板。为了最小化热量泄漏，当门关闭时，存储封闭体适当地基本上被密封。也就是说，当门关闭时，基本上没有进入或流出封闭体的空气对流。该特征的另一优点是在潮湿气候中其减少冷却的产品上的冷凝水。此外，门本身优选为绝热的。例如，铰接门适当地包括外壁以及外壁与柜的内侧之间的绝热层。门还可包括位于绝热层内侧的内壁。门的内壁和外壁以及绝热层的材料适当地如上文中关于柜的其余部分的说明。门的前表面可设置有显示标记，用于示出内部产品。显示标记可由门外壁上的透明窗覆盖。在这些实施方式中，门为铰接的。门适当地铰接在底部，以在门打开时允许从柜的两侧容易地存取封闭体。门适当地设置有R，诸如门和壳体中的相互作用的磁体，用于保持门处于关闭和密封位置。门还可包括把手。
[0025]适当地，存储封闭体的体积为从约3升至约15升，例如，从约5升至约12升。仅使用热电装置对较大的体积进行冷却是困难的。约8升的体积足以保持40个至60个常规糖果棒，这对于销售点是合适的数量。因此，根据本发明的冷却柜可适当地容纳一种或多种巧克力产品，诸如巧克力糖果棒。
[0026]适当地，柜需要小于约60W的平均功率消耗，优选小于约40W，例如约20W至30W，以在柜关闭并置于保持40°C的环境中时，用于保持存储封闭体内从约15°C至约22°C的温度，例如平均约20°C。也就是说，用于在平衡状态维持所述平均温度所需的柜的平均稳态功率消耗在所述范围内。
[0027]与常规压缩机驱动制冷循环相比，热电冷却装置具有较低的功率消耗。此外，热电装置的输出更加连续变化并因此能够被优化以实现封闭体内的理想温度。适当地，热电冷却装置的额定功率(S卩，最大功率输入)小于约200W，例如从约30W至约150W，通常从约30W至约60W。热电装置适当地以例如约12伏的低压运行。
[0028]适当地，热电冷却装置(例如珀耳帖效应(Peltier effect)装置)位于柜的侧部或顶部中。热电冷却装置由绝热层覆盖，以防止在断电状态下热量通过热电装置流回。热电冷却装置的冷侧与存储区域的内壁处于直接热接触，即通过固体热导体诸如金属层。热电冷却装置的热侧与热敏二极管的蒸发器区域处于直接热接触，即通过固体热导体诸如金属层。热敏二极管的本体延伸穿过与热电冷却装置的后部相邻的绝热体并终止于位于绝热体外侧的热输出(例如冷凝器)端。通常，冷凝器端位于蒸发器端上方。适当地，冷凝器端与热沉(诸如销钉阵列的热沉)处于直接热接触，例如，通过固体热导体诸如金属层。
[0029]适当地，柜还包括热沉，诸如