專(zhuān)利名稱(chēng)：用于中溫冷凍商品柜的蒸發(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種冷凍商品柜系統(tǒng)，并且尤其涉及用于展示食物和/或飲料產(chǎn)品的冷凍、中溫商品柜系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)實(shí)踐中，超市和便利店都提供有許多陳列柜，該陳列柜是開(kāi)放式的或提供有門(mén)，當(dāng)在冷凍環(huán)境中保持新鮮食品和飲料時(shí)用于向客戶(hù)提供新鮮食品或飲料。有代表性的是，通過(guò)在蒸發(fā)器盤(pán)管的熱交換表面上方通入空氣將冷、含水份的空氣提供到每個(gè)陳列柜的產(chǎn)品展示區(qū)域，其中蒸發(fā)器盤(pán)管設(shè)置在陳列柜內(nèi)與產(chǎn)品展示區(qū)域分開(kāi)的區(qū)域從而使蒸發(fā)器在顧客視線(xiàn)外。將合適的冷凍劑，如R-404A冷凍劑通入到蒸發(fā)器盤(pán)管的熱交換管。因?yàn)槔鋬鰟┰谡舭l(fā)器盤(pán)管內(nèi)蒸發(fā)，通過(guò)蒸發(fā)器的空氣可以吸走熱量從而降低了空氣的溫度。
將冷凍系統(tǒng)安裝在超市和便利店內(nèi)以方便地在合適條件下提供冷凍劑到陳列柜的蒸發(fā)器盤(pán)管。所有冷凍系統(tǒng)都包括至少以下部件壓縮機(jī)、冷凝器、至少一個(gè)與陳列柜聯(lián)系在一起的蒸發(fā)器、恒溫膨脹閥、和在封閉循環(huán)回路內(nèi)與上述裝置連接在一起的適當(dāng)?shù)睦鋬鼍€(xiàn)。恒溫膨脹閥關(guān)于蒸發(fā)器入口的冷凍流逆向設(shè)置在冷凍線(xiàn)內(nèi)用于使液體冷凍劑膨脹。膨脹閥起到選擇特定的冷凍劑，計(jì)算和膨脹液體冷凍劑使其在進(jìn)入到蒸發(fā)器之前達(dá)到所需低壓的功能。作為上述膨脹的結(jié)果，液體冷凍劑的溫度也大幅度降低。因?yàn)楫?dāng)其通過(guò)蒸發(fā)器管時(shí)其從通過(guò)蒸發(fā)器表面的空氣中吸熱所以低壓、低溫的液體蒸發(fā)。有代表性的是，超市和食品雜貨店冷凍系統(tǒng)包括多個(gè)設(shè)置在多個(gè)陳列柜內(nèi)的蒸發(fā)器、稱(chēng)為壓縮機(jī)架的多個(gè)壓縮機(jī)組件、和一個(gè)或多個(gè)冷凝器。
此外，在特定冷凍系統(tǒng)中，蒸發(fā)器壓力調(diào)節(jié)(EPR)閥設(shè)置在蒸發(fā)器出口處的冷凍線(xiàn)內(nèi)。EPR閥起到使蒸發(fā)器內(nèi)的壓力保持在用于特殊冷凍的預(yù)定壓力點(diǎn)以上。在使用冷凝水的冷凍系統(tǒng)中，常用的是設(shè)置EPR閥從而使蒸發(fā)器內(nèi)的冷凍劑保持在水的凝固點(diǎn)之上。例如，在使用R-12作為冷凍劑的水冷凝冷凍系統(tǒng)中，可以將EPR閥設(shè)置在32psig的壓力設(shè)定點(diǎn)(每平方英寸磅，標(biāo)準(zhǔn)度量)，其等于華氏34度的冷凍溫度。
在傳統(tǒng)實(shí)踐中，冷凍食品展示系統(tǒng)內(nèi)的蒸發(fā)器通常在低于水的結(jié)霜點(diǎn)(frostpoint)的冷凍溫度下工作。因而，在工作期間由于通過(guò)蒸發(fā)器表面的冷卻空氣內(nèi)的濕氣與蒸發(fā)器表面接觸所以將在蒸發(fā)器上形成霜。在中-溫冷凍陳列柜中，如通常用于展示農(nóng)產(chǎn)品、牛奶和其他日常產(chǎn)品、或飲料，根據(jù)特殊冷凍產(chǎn)品的需要，冷凍產(chǎn)品必須優(yōu)選保持在華氏32到41度的溫度范圍內(nèi)。在中溫產(chǎn)品陳列柜中，如商業(yè)冷凍領(lǐng)域的傳統(tǒng)實(shí)踐已經(jīng)在蒸發(fā)器的管上通入了循環(huán)冷卻空氣，其中通過(guò)盤(pán)管的制冷劑在大約華氏21度沸騰以將冷卻空氣溫度保持在華氏31或32度。在中溫牛奶產(chǎn)品陳列柜例如，傳統(tǒng)的商業(yè)冷凍領(lǐng)域中在蒸發(fā)器的管上通入循環(huán)冷卻空氣，其中通過(guò)盤(pán)管的制冷劑在大約華氏21度沸騰以將冷卻空氣溫度保持在大約28或29度F。在上述冷凍溫度下，管的外表面的溫度低于結(jié)霜點(diǎn)溫度。因?yàn)樵谡舭l(fā)器表面產(chǎn)生了霜，蒸發(fā)器的性能將降低并且通過(guò)蒸發(fā)器的空氣的自由流動(dòng)受到限制并且?guī)缀跸萑虢^境而停滯。
具有安裝在冷凍管上的簡(jiǎn)單扁平散熱片的類(lèi)型的散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管的特征是具有較低的翅密度，典型地是每英寸具有2到4個(gè)散熱片，其中冷凍管通常用作商業(yè)冷凍工業(yè)內(nèi)的蒸發(fā)器。通常，在中溫陳列柜中，在強(qiáng)迫通風(fēng)裝置中提供有蒸發(fā)器和多個(gè)軸向流動(dòng)散熱片用于將冷凍空氣提供到陳列柜的產(chǎn)品區(qū)域。最普通的是，風(fēng)扇關(guān)于在強(qiáng)迫通風(fēng)模式中產(chǎn)品展示區(qū)域下的隔箱內(nèi)的蒸發(fā)器的空氣流逆流設(shè)置，商品柜中每四英尺長(zhǎng)設(shè)置一個(gè)風(fēng)扇。也就是，通常在四英尺長(zhǎng)的商品柜中有一個(gè)風(fēng)扇，在八英尺長(zhǎng)的商品柜內(nèi)有兩個(gè)風(fēng)扇，并且在十二英尺長(zhǎng)的商品柜有三個(gè)風(fēng)扇。
在運(yùn)行過(guò)程中，風(fēng)扇對(duì)通過(guò)蒸發(fā)器的空氣施加壓力，與通過(guò)管的冷凍劑進(jìn)行熱交換而通過(guò)散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管的管。按照慣例，冷凍劑通入到在物理性上與空氣流逆流設(shè)置的裝置內(nèi)，也就是冷凍劑進(jìn)入到蒸發(fā)器的空氣側(cè)出口處的熱交換器內(nèi)并通過(guò)管到達(dá)設(shè)置在蒸發(fā)器空氣側(cè)入口處的冷凍劑出口。來(lái)自于蒸發(fā)器的冷凍空氣通過(guò)商品柜后側(cè)上部的后流量管而循環(huán)并且隨后通過(guò)商品柜后側(cè)上部的后流量管而到達(dá)產(chǎn)品展示區(qū)域。在向前-開(kāi)放式陳列柜結(jié)構(gòu)中，從上流量管出去的冷凍空氣一般向下越過(guò)產(chǎn)品展示區(qū)域的前部而形成把產(chǎn)品展示區(qū)域和商店外部環(huán)境隔開(kāi)的空氣簾，從而減少外界空氣滲透到產(chǎn)品展示區(qū)域。也可以在后流量管的內(nèi)壁上形成穿孔以允許冷凍空氣通過(guò)后流量管直接到達(dá)產(chǎn)品展示區(qū)域。
如上所述，在商業(yè)冷凍工業(yè)中已經(jīng)有了在蒸發(fā)器中僅使用低散熱片密度的熱交換用于中溫應(yīng)用的實(shí)踐。上述實(shí)踐產(chǎn)生了預(yù)期的在熱交換器蒸發(fā)器的表面產(chǎn)生霜并且希望延長(zhǎng)所需的除霜操作之間的周期。由于產(chǎn)生了霜，用于通過(guò)兩個(gè)相鄰散熱片間的空氣的有效流量間隔變得越來(lái)越少直到極限，即間隔被霜跨接。產(chǎn)生了霜的結(jié)果是，熱交換性能降低并且流到產(chǎn)品展示區(qū)域的空氣流也減少，因而需要啟動(dòng)除霜周期。此外，因?yàn)橥ㄟ^(guò)低散熱片密度蒸發(fā)器盤(pán)管的壓降相對(duì)較低，上述低壓降與前面所述的兩風(fēng)扇之間相對(duì)較寬的間隔一起導(dǎo)致了通過(guò)蒸發(fā)器盤(pán)管的空氣速度的較大變化，其中在蒸發(fā)器盤(pán)管的長(zhǎng)度上依次導(dǎo)致了不希望的變化，離開(kāi)盤(pán)管的空氣的溫度。8英寸小的范圍內(nèi)的高達(dá)6的溫度變化不是異常的。冷凍空氣溫度內(nèi)的上述層次可能對(duì)產(chǎn)品溫度具有潛在的較大影響從而導(dǎo)致產(chǎn)品展示區(qū)域內(nèi)的產(chǎn)品溫度的不希望的變化。
當(dāng)在蒸發(fā)器盤(pán)管上形成了霜時(shí)，它將首先在低空氣流速的區(qū)域內(nèi)堆積。結(jié)果是，空氣流進(jìn)一步分配不均并且溫度分配也將更加變形。通過(guò)蒸發(fā)器的空氣流分配也將變形，作為由于多個(gè)傳統(tǒng)的間隔軸向流動(dòng)風(fēng)扇產(chǎn)生的內(nèi)在空氣流速輪廓的結(jié)果。因?yàn)槊恳粋€(gè)風(fēng)扇都產(chǎn)生鐘曲線(xiàn)形的速度流，空氣流速度輪廓典型的是波浪型，空氣流速度在每個(gè)風(fēng)扇中心線(xiàn)附近上升并且在兩個(gè)相鄰的風(fēng)扇之間下降到最小值。
美國(guó)專(zhuān)利US5743098，Behr，公開(kāi)了一種具有模塊化的空氣冷卻和循環(huán)裝置的冷凍食物商品柜，其中模塊化的空氣冷卻和循環(huán)裝置包括多個(gè)具有預(yù)定長(zhǎng)度的模塊化蒸發(fā)器，每個(gè)蒸發(fā)器都具有與其相連接的單獨(dú)的空氣移動(dòng)裝置。蒸發(fā)器首尾相對(duì)地水平分隔設(shè)置在商品的產(chǎn)品展示區(qū)域下面的隔箱內(nèi)。一單獨(dú)軸向流動(dòng)風(fēng)扇對(duì)與每個(gè)蒸發(fā)器連接在一起用于使來(lái)自于產(chǎn)品展示區(qū)域中的相關(guān)區(qū)域的空氣循環(huán)通過(guò)用于冷卻的蒸發(fā)器盤(pán)管，并且隨后返回到產(chǎn)品展示區(qū)域中的相關(guān)區(qū)域。每個(gè)蒸發(fā)器都包括多個(gè)散熱片和管狀盤(pán)管。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有改進(jìn)了蒸發(fā)器性能的改進(jìn)了的中溫商品柜。
冷凍商品柜提供有用于定義產(chǎn)品展示區(qū)域和與產(chǎn)品展示區(qū)域分開(kāi)的隔箱的絕緣櫥柜，在其中設(shè)置有蒸發(fā)器和至少一個(gè)空氣循環(huán)軸向流動(dòng)風(fēng)扇。蒸發(fā)器包括具有冷凍劑入口和冷凍劑出口的第一散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管，和具有冷凍劑入口和冷凍劑出口的第二散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管，所述第二散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管的入口與所述第一散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管的出口以冷凍劑流動(dòng)的方式連通。第一散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管具有第一散熱片密度并且第二散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管具有高于第一散熱片密度的第二散熱片密度。優(yōu)選地，第一散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管具有每英寸少于6個(gè)散熱片的散熱片密度并且第二散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管具有每英寸至少6個(gè)散熱片的散熱片密度，并且更優(yōu)選地，散熱片密度在每英寸6個(gè)散熱片到每英寸15個(gè)散熱片的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的方法中，冷凍商品柜操作為將蒸發(fā)器的第二熱交換器盤(pán)管保持在高于華氏32度的溫度從而使從冷凍商品柜的產(chǎn)品展示區(qū)域進(jìn)入到蒸發(fā)器的空氣內(nèi)的部分潮氣在空氣中凝結(jié)在第二熱交換器盤(pán)管的熱傳遞表面。


為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明下面的優(yōu)選實(shí)施例圖1是具有中溫食物商品柜的商業(yè)冷凍系統(tǒng)的示意圖；圖2是圖1中示意性地示出的商業(yè)冷凍系統(tǒng)的各個(gè)部分的正面圖；圖3是本發(fā)明的冷凍商品柜的優(yōu)選實(shí)施例的部分側(cè)面圖；圖4是本發(fā)明的蒸發(fā)器的示意性的實(shí)施例的透視圖；圖5是沿著圖3中的線(xiàn)4-4截開(kāi)的圖3中的蒸發(fā)器的平面圖；并且圖6是本發(fā)明的蒸發(fā)器的可選擇的實(shí)施例的透視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1和2中圖解的冷凍系統(tǒng)描述為具有一個(gè)與冷凍商品柜一起的單個(gè)的蒸發(fā)器、一個(gè)單個(gè)的冷凝器、和一個(gè)單個(gè)的壓縮機(jī)?？梢岳斫獗景l(fā)明的冷凍商品柜可以用在各種包括單個(gè)或多個(gè)冷凍商品柜、單個(gè)或多個(gè)冷凝器、和/或單個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)裝置的商業(yè)冷凍系統(tǒng)中，其中每個(gè)冷凍商品柜具有一個(gè)或多個(gè)蒸發(fā)器。
現(xiàn)在參考圖1和2，冷凍商品柜系統(tǒng)10包括五個(gè)基本部件一個(gè)壓縮機(jī)20、一個(gè)冷凝器30、一個(gè)與冷凍商品柜100在一起的蒸發(fā)器40、一個(gè)膨脹(expansion)裝置50和一個(gè)蒸發(fā)器壓力控制裝置60，其中蒸發(fā)器壓力控制裝置60通過(guò)冷凍線(xiàn)12、14、16和18連接在封閉的冷凍回路中。此外，系統(tǒng)10包括控制器90。然而，可以理解，冷凍系統(tǒng)還可以包括附加的部件、控制元件和附件。壓縮機(jī)20的出口或高壓側(cè)通過(guò)冷凍線(xiàn)12連接到冷凝器30的入口32。冷凝器30的出口34通過(guò)冷凍線(xiàn)14連接到膨脹裝置50的入口。擴(kuò)展裝置50的出口通過(guò)冷凍線(xiàn)16連接到設(shè)置在陳列柜100內(nèi)的蒸發(fā)器40的入口41。蒸發(fā)器40的出口43通過(guò)冷凍線(xiàn)18通常稱(chēng)之為吸入線(xiàn)連接回到壓縮機(jī)20的吸入或低壓側(cè)。
冷凍商品柜100，通常稱(chēng)之為陳列柜，包括一個(gè)豎直的、向前開(kāi)放的、用于定義產(chǎn)品展示區(qū)域125的絕緣櫥柜110。蒸發(fā)器40，其是散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管，設(shè)置在與其分開(kāi)的并且在圖示的實(shí)施例中位于產(chǎn)品展示區(qū)域125下面的隔箱120內(nèi)的冷凍柜100內(nèi)。隔箱120，然而根據(jù)需要也可以設(shè)置在產(chǎn)品展示區(qū)域的上面或后面。因?yàn)榘凑諔T例，利用空氣循環(huán)裝置，如一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇70使空氣循環(huán)，上述循環(huán)裝置設(shè)置在隔箱120內(nèi)，通過(guò)形成在櫥柜110的墻壁內(nèi)的空氣流通路112、114和116到達(dá)產(chǎn)品展示區(qū)域125以使存儲(chǔ)在產(chǎn)品展示區(qū)域125內(nèi)的架子130上的產(chǎn)品保持在所需的溫度。部分冷凍空氣從空氣流通路116出來(lái)通常向下越過(guò)展示區(qū)域125的前面從而在冷凍產(chǎn)品展示區(qū)域125和陳列柜100附近的存儲(chǔ)區(qū)域的周?chē)鷾囟戎g形成一個(gè)空氣簾。
膨脹裝置50，其通常位于陳列柜100中靠近蒸發(fā)器40的位置，但也可以設(shè)置在冷凍線(xiàn)14的任何地方，用于計(jì)量流入到蒸發(fā)器40內(nèi)的液體冷凍劑正確的量。因?yàn)榘凑諔T例，如果沒(méi)有液體冷凍劑流出蒸發(fā)器進(jìn)入到吸入線(xiàn)18時(shí)盡可能滿(mǎn)的液體冷凍劑使蒸發(fā)器40的效果最好。雖然可以使用傳統(tǒng)的任何形式的膨脹裝置，膨脹裝置50最好包括一個(gè)具有熱傳感元件的恒溫膨脹閥(TXV)52，上述傳感元件可以是例如設(shè)置為與蒸發(fā)器40的出口44的吸入線(xiàn)18順向連接的感應(yīng)球54。感應(yīng)球54通過(guò)傳統(tǒng)的毛細(xì)管56連接回到恒溫膨脹閥52。
蒸發(fā)器壓力控制裝置60，其可以包括受吸入壓力調(diào)節(jié)器或任何傳統(tǒng)的蒸發(fā)器壓力調(diào)節(jié)閥(通稱(chēng)為EPRV)控制的步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)通過(guò)吸入線(xiàn)18離開(kāi)蒸發(fā)器的冷凍劑的流量將蒸發(fā)器內(nèi)的壓力保持在預(yù)先選擇的所需的壓力。通過(guò)將蒸發(fā)器內(nèi)的操作壓力保持在所需的壓力，蒸發(fā)器40內(nèi)使冷凍劑從液體變成蒸汽的溫度可以保持在與通過(guò)蒸發(fā)器的特定冷凍劑相關(guān)的特定溫度。
現(xiàn)在參考圖3，冷凍商品柜100的向前開(kāi)放的、絕緣櫥柜110定義了具有多個(gè)展示架130的產(chǎn)品展示區(qū)域125。將蒸發(fā)器40和一個(gè)或多個(gè)空氣循環(huán)裝置，如軸向流動(dòng)風(fēng)扇70一起設(shè)置在商品柜100的隔箱120內(nèi)，該商品柜通過(guò)形成在絕緣櫥柜110墻壁內(nèi)的流動(dòng)管112、114和116連接在具有產(chǎn)品展示區(qū)域的空氣流循環(huán)回路內(nèi)。
現(xiàn)在參考圖4、5和6，蒸發(fā)器40包括一個(gè)第一散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管40A和一個(gè)第二散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管40B，每種類(lèi)型都包括形成在多個(gè)螺旋管盤(pán)管上的多個(gè)散熱片。第一散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管40A具有多個(gè)形成散熱片組件的散熱片48A，上述散熱片組件包括多個(gè)并行間隔設(shè)置的金屬板并且通常關(guān)于通過(guò)蒸發(fā)器40A的空氣流軸向?qū)?zhǔn)。第二散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管40B具有多個(gè)形成散熱片組件的散熱片48B，上述散熱片組件包括多個(gè)并行間隔設(shè)置的金屬板并且通常關(guān)于通過(guò)蒸發(fā)器40B的空氣流軸向?qū)?zhǔn)。散熱片48A和48B可以是平板、波紋形板、或任何根據(jù)需要能提高熱交換的結(jié)構(gòu)。每個(gè)管狀盤(pán)管46A和46B通過(guò)其并行散熱片的各個(gè)散熱片組件以傳統(tǒng)方式迂回前進(jìn)從而使每個(gè)管狀盤(pán)管形成多個(gè)通過(guò)散熱片組件橫向延伸而連通的排管。雖然示出了僅有兩個(gè)管狀盤(pán)管的熱交換器盤(pán)管，應(yīng)當(dāng)理解每個(gè)熱交換器盤(pán)管根據(jù)需要可以具有任何數(shù)量的管狀盤(pán)管。循環(huán)空氣在循環(huán)風(fēng)扇70的影響下從產(chǎn)品展示區(qū)域流動(dòng)通過(guò)蒸發(fā)器40以傳統(tǒng)的方式被冷卻。在圖4、5和6中，通過(guò)蒸發(fā)器的空氣流的方向是從右到左。因此，從產(chǎn)品展示區(qū)域回來(lái)的相對(duì)較暖的空氣流被冷卻后首先通過(guò)第二熱交換器盤(pán)管40B，并且隨后通過(guò)第一熱交換器盤(pán)管40A。
來(lái)自于冷凍系統(tǒng)的冷凍劑通過(guò)線(xiàn)14、16并通過(guò)冷凍劑入口集管(header)41進(jìn)入到蒸發(fā)器40的第一熱交換器盤(pán)管40A，隨后通過(guò)盤(pán)管46A流到冷凍劑出口集管43。從冷凍劑出口集管43，冷凍劑流入到第二熱交換器盤(pán)管40B的冷凍劑入口集管47，隨后通過(guò)盤(pán)管46B到達(dá)冷凍劑出口集管49。從冷凍劑出口集管49，冷凍劑通過(guò)線(xiàn)18回到冷凍系統(tǒng)中。
對(duì)于圖4圖解的蒸發(fā)器40的實(shí)施例中，在第一熱交換器盤(pán)管40A中，冷凍劑從冷凍劑入口集管41關(guān)于通過(guò)第一熱交換器盤(pán)管40A的空氣流逆流到大部分排管，通過(guò)管46A，從管46A出來(lái)后關(guān)于通過(guò)第一熱交換器盤(pán)管的空氣流順流到大部分排管而到達(dá)冷凍劑出口集管43。對(duì)于圖6圖解的蒸發(fā)器40的實(shí)施例中，在第一熱交換器盤(pán)管40A中，冷凍劑從冷凍劑入口集管41關(guān)于通過(guò)第一熱交換器盤(pán)管的40A空氣流逆流到大部分排管，通過(guò)管46A，從管46A流出后關(guān)于通過(guò)第一熱交換器盤(pán)管的空氣流順流入到大部分排管而到達(dá)冷凍劑出口集管43。
在另一個(gè)實(shí)施例中，離開(kāi)第一熱交換器盤(pán)管40A的冷凍劑從第一熱交換器盤(pán)管40A的冷凍劑出口集管43流入到第二熱交換器盤(pán)管40B的冷凍劑入口集管47。從冷凍劑入口集管47，冷凍劑關(guān)于通過(guò)第二熱交換器盤(pán)管40B的空氣流順流到大部分排管從而通過(guò)關(guān)于通過(guò)第二熱交換器盤(pán)管40B的空氣流逆流出去到達(dá)冷凍劑出口集管49或第二熱交換器盤(pán)管40B。以上述方式，流過(guò)蒸發(fā)器40的冷凍劑是最熱的，因?yàn)槠涑隹诘降诙峤粨Q器盤(pán)管40B，并且通過(guò)蒸發(fā)器40的循環(huán)空氣也是最熱的，因?yàn)槠溥M(jìn)入到第二熱交換器盤(pán)管40B。
因而，蒸發(fā)器40，也就是第二熱交換器盤(pán)管40B上游的冷凍劑和空氣都在其各自的最高溫度。因此，第二熱交換器盤(pán)管40B的表面比第一熱交換器盤(pán)管40A的表面熱。從而，優(yōu)選地可以將散熱片和管狀第二熱交換器盤(pán)管40B的熱交換表面保持在高于華氏32度的溫度。通過(guò)將散熱片和管狀第二熱交換器盤(pán)管40B的表面溫度保持在高于華氏32度，來(lái)自于產(chǎn)品展示區(qū)域流入到蒸發(fā)器40的較熱的循環(huán)空氣內(nèi)的潮氣將在第二熱交換器盤(pán)管的表面減少并可以以傳統(tǒng)的方式耗盡。因?yàn)槠渫ㄟ^(guò)第二熱交換器盤(pán)管40B后，至少部分潮氣從循環(huán)空氣中被移出去，在第一熱交換器盤(pán)管40A的較冷的熱傳遞表面上將減少產(chǎn)生霜的量。
因?yàn)榈诙峤粨Q器盤(pán)管40B的熱傳遞表面優(yōu)選保持在高于水的凝固點(diǎn)的溫度，在第二熱交換器盤(pán)管40B內(nèi)將不存在產(chǎn)生霜的問(wèn)題。因此，第二熱交換器盤(pán)管40B可以具有相對(duì)較高的散熱片密度，即每英寸至少有6個(gè)散熱片的散熱片密度，以提高和/或優(yōu)化冷凍劑和循環(huán)空氣的熱傳遞。因?yàn)樵诘谝粺峤粨Q器盤(pán)管40A的較冷的熱傳遞表面上容易產(chǎn)生霜，第一熱交換器盤(pán)管將具有相對(duì)較低的散熱片密度，即每英寸少于6個(gè)散熱片的散熱片密度。第一熱交換器盤(pán)管40A甚至可以是非-散熱片的、裸露的管狀盤(pán)管，其具有零的散熱片密度。具有較低的散熱片密度，在不大幅度降低蒸發(fā)器性能的情況下，霜可以堆積在較大的范圍內(nèi)。
優(yōu)選地，蒸發(fā)器40的第二熱交換器盤(pán)管40B包括相對(duì)較高壓降的散熱片和管狀熱交換器，該交換器具有在每英寸6個(gè)到25個(gè)散熱片范圍內(nèi)的，更優(yōu)選地是每英寸6到15個(gè)散熱片范圍內(nèi)的相對(duì)較高的散熱片密度。具有相對(duì)較高散熱片密度的熱交換器能在比傳統(tǒng)的低散熱片密度蒸發(fā)器操作的溫度差更低的冷凍劑與空氣溫度差下工作。
因?yàn)槊總€(gè)特定的冷凍劑都具有其自己的溫度-壓力曲線(xiàn)特性，對(duì)于使用的特定的冷凍劑通過(guò)使用控制器90調(diào)整EPRV 60的設(shè)定點(diǎn)在預(yù)定最小壓力設(shè)定點(diǎn)，提供蒸發(fā)器40的第二熱交換器盤(pán)管40B的無(wú)霜操作理論上是可能的。以這種方式，第二熱交換器盤(pán)管40B的冷凍劑溫度可以?xún)?yōu)選設(shè)置在這樣的點(diǎn)，在該點(diǎn)上所有具有潮濕空氣的第二熱交換器盤(pán)管40B的外部熱傳遞表面都高于霜產(chǎn)生溫度。例如，可以通過(guò)保持下述條件24F到31F的盤(pán)管飽和溫度、35F到45F的空氣進(jìn)入溫度、2F到15F的第二熱交換器盤(pán)管內(nèi)的過(guò)熱增益量、和盤(pán)管內(nèi)低于5psi的壓降使第二熱交換器盤(pán)管40B的熱傳遞表面保持在高于水的凝固點(diǎn)的溫度。
控制器90接收來(lái)自于至少一個(gè)與蒸發(fā)器40一起操作的傳感器的輸入信號(hào)以檢測(cè)表示蒸發(fā)器40內(nèi)冷凍劑的沸點(diǎn)溫度的蒸發(fā)器40的操作參數(shù)。傳感器可以包括一個(gè)設(shè)置在蒸發(fā)器40出口43附近的吸入線(xiàn)18上并可操作地檢測(cè)蒸發(fā)器出口壓力的壓力傳感器92。來(lái)自于壓力傳感器92的信號(hào)91表示蒸發(fā)器40內(nèi)冷凍劑的操作壓力并因此對(duì)于使用的預(yù)定冷凍劑，則表示蒸發(fā)器40內(nèi)冷凍劑的沸點(diǎn)?？梢赃x擇的是，傳感器可以包括設(shè)置在蒸發(fā)器40的盤(pán)管上并且可操作地檢測(cè)蒸發(fā)器盤(pán)管外表面的操作溫度的溫度傳感器94。來(lái)自于溫度傳感器94的信號(hào)93表示蒸發(fā)器盤(pán)管外表面的操作溫度并且因此也表示蒸發(fā)器40內(nèi)的冷凍劑的沸點(diǎn)溫度。優(yōu)選地，壓力傳感器92和溫度傳感器94都可以與控制器90從傳感器接收的輸入信號(hào)一起設(shè)置，從而當(dāng)一個(gè)傳感器壞了時(shí)可以提供安全措施。
盡管本發(fā)明參考其具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的表示和描述，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)也可以出現(xiàn)其他的變化?？梢岳斫猓景l(fā)明的范圍僅限于從屬權(quán)利要求的范圍。例如，第一和第二熱交換器盤(pán)管可以是相鄰的或互相分離的。多個(gè)散熱片可以被第一和第二熱交換器盤(pán)管共用。第一和第二熱交換器盤(pán)管可以具有不同的散熱片結(jié)構(gòu)和不同的管狀幾何結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種用于冷凍商品柜的蒸發(fā)器，包括具有冷凍劑入口和冷凍劑出口的第一散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管，所述第一散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管具有第一散熱片密度；和具有冷凍劑入口和冷凍劑出口的第二散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管，所述第二散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管具有第二散熱片密度，所述第二散熱片密度高于所述第一散熱片密度，所述第二散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管的入口與所述第一散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管的出口以冷凍劑流動(dòng)的方式連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于冷凍商品柜的蒸發(fā)器，其中所述第一散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管具有低于每英寸6個(gè)散熱片的散熱片密度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于冷凍商品柜的蒸發(fā)器，其中所述第二散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管具有每英寸至少6個(gè)散熱片的散熱片密度。
4.一種用于冷凍商品柜的蒸發(fā)器，包括具有冷凍劑入口和冷凍劑出口的第一熱交換器，所述第一熱交換器是非散熱片管狀盤(pán)管熱交換器；和具有冷凍劑入口和冷凍劑出口的第二熱交換器，所述第二散熱片和管狀熱交換器與所述第一熱交換器的出口以冷凍劑流動(dòng)的方式連通，所述第二熱交換器是散熱片密度每英寸至少6個(gè)散熱片的散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管。
5.一種冷凍商品柜，其包括用于定義產(chǎn)品展示區(qū)域并具有與產(chǎn)品區(qū)域分開(kāi)的隔箱的櫥柜、以空氣流動(dòng)連通的方式連接所述產(chǎn)品展示區(qū)域和所述隔箱的空氣循環(huán)回路、以合作設(shè)置的方式設(shè)置在所述隔箱內(nèi)的蒸發(fā)器和空氣循環(huán)風(fēng)扇從而使通過(guò)所述蒸發(fā)器的空氣流與通過(guò)所述蒸發(fā)器的冷凍劑進(jìn)行熱交換，其特征在于所述蒸發(fā)器包括具有冷凍劑入口和冷凍劑出口的第一散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管，所述第一散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管具有較低的散熱片密度；和具有冷凍劑入口和冷凍劑出口的第二散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管，所述第二散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管具有較高的散熱片密度，所述第二散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管的入口與所述第一散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管的出口以冷凍劑流動(dòng)的方式連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷凍商品柜，其中所述第一散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管具有每英寸低于6個(gè)散熱片的散熱片密度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷凍商品柜，其中所述第二散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管具有每英寸至少6個(gè)散熱片的散熱片密度。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷凍商品柜，其中所述第二散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管設(shè)置在所述第一散熱片和管狀熱交換器相對(duì)于通過(guò)所述蒸發(fā)器的空氣流的上游。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷凍商品柜，其中在所述第一散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管內(nèi)冷凍劑與流經(jīng)的空氣流呈物理上平行以及熱力上對(duì)流的關(guān)系受到引導(dǎo)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷凍商品柜，其特征還在于在所述第二散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管內(nèi)冷凍劑與流經(jīng)的空氣流呈物理上平行以及熱力上對(duì)流的關(guān)系受到引導(dǎo)。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷凍商品柜，其特征還在于所述第二散熱片和管狀熱交換器盤(pán)管具有范圍在每英寸6個(gè)散熱片到每英寸15個(gè)散熱片的散熱片密度。
12.在一種冷凍商品柜系統(tǒng)中，其包括用于定義產(chǎn)品展示區(qū)域并具有與產(chǎn)品區(qū)域分開(kāi)的隔箱的櫥柜、在空氣流內(nèi)連接所述產(chǎn)品展示區(qū)域和所述隔箱的空氣循環(huán)回路、以合作設(shè)置的方式設(shè)置在所述隔箱內(nèi)的蒸發(fā)器和空氣循環(huán)風(fēng)扇從而使通過(guò)所述蒸發(fā)器的空氣流與通過(guò)所述蒸發(fā)器的冷凍劑進(jìn)行熱交換，以及與所述蒸發(fā)器操作的冷凍系統(tǒng)中，其操作方法包括以下步驟使來(lái)自于冷凍系統(tǒng)的冷凍劑通過(guò)所述蒸發(fā)器的第一部分；使來(lái)自于所述蒸發(fā)器第一部分的冷凍劑通過(guò)所述蒸發(fā)器的第二部分；使來(lái)自于所述蒸發(fā)器第二部分的冷凍劑回到冷凍劑系統(tǒng)；使來(lái)自于產(chǎn)品展示區(qū)域的循環(huán)空氣首先通過(guò)所述蒸發(fā)器的第二部分，隨后通過(guò)所述蒸發(fā)器的第一部分并然后回到所述冷凍商品柜的產(chǎn)品展示區(qū)域；以及將所述蒸發(fā)器第二部分的溫度保持在高于華氏32度的溫度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的操作方法，進(jìn)一步包括以下步驟使所述蒸發(fā)器的第二部分具有每英寸至少6個(gè)散熱片的散熱片密度并且使所述蒸發(fā)器的第一部分具有每英寸少于6個(gè)散熱片的散熱片密度。
全文摘要
冷凍商品柜(100)包括用于定義產(chǎn)品展示區(qū)域(125)的豎直的、向前開(kāi)放的絕緣櫥柜(110)，該產(chǎn)品展示區(qū)域通過(guò)空氣循環(huán)回路(122、114、116)與隔箱(120)內(nèi)的空氣流進(jìn)行空氣交換。使用通過(guò)設(shè)置在隔箱(120)內(nèi)的蒸發(fā)器(40)的盤(pán)管(46)的冷凍劑流來(lái)冷卻來(lái)自于冷凍商品柜的產(chǎn)品展示區(qū)域的空氣流。
文檔編號(hào)F25B39/02GK1897849SQ200480038247
公開(kāi)日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2004年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月22日
發(fā)明者R·H·L·姜, E·D·小達(dá)迪斯, K·K·馮 申請(qǐng)人:開(kāi)利公司