ХОЛОДИЛЬНОЕ ИЛИ НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
REFRIGERATING OR HEATING DEVICE AND VEHICLE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к холодильному или нагревательному устройству и к транспортному средству.
Уровень техники
Холодильники представляют собой устройства для хранения продуктов, например, пищевых продуктов, находящихся в холодильнике при низкой температуре, включая температуры ниже нуля. Это обеспечивает преимущество, связанное с улучшением потребительского опыта или увеличением срока хранения продуктов.
Холодильники подразделяются на стационарные холодильники, использующие коммерческий источник питания, и мобильные холодильники, использующие портативный источник питания. Кроме того, в последнее время возрастает предложение холодильников для транспортного средства, которые используются после установки на транспортном средстве. Холодильники для транспортного средства становятся более востребованными в результате увеличения предложения транспортных средств и увеличения количества транспортных средств премиум-класса.
Далее будет описана традиционная конфигурация холодильника для транспортного средства.
Прежде всего известен пример, в котором тепло в холодильнике принудительно отводится наружу холодильника с использованием термоэлемента. Однако в этом случае имеется ограничение, связанное с низкой скоростью охлаждения из-за низкой тепловой эффективности термоэлемента, что снижает удовлетворенность пользователя.
Кроме того, известен пример, в котором хладагент или холодный воздух отбирается из системы кондиционирования воздуха, установленной для кондиционирования воздуха в салоне транспортного средства, и используется в качестве источника охлаждения для холодильника в транспортном средстве.
В этом примере имеет недостаток, заключающийся в том, что для отбора воздуха или хладагента из системы кондиционирования воздуха транспортного средства требуется отдельный путь потока воздуха или хладагента. Кроме того, имеется ограничение, связанное с потерей низкотемпературной энергии при перемещении воздуха или хладагента по пути потока. Кроме того, имеется ограничение, связанное с тем, что из-за вышеописанных ограничений место установки холодильника для транспортного средства ограничено близостью к системе кондиционирования воздуха транспортного средства.
Кроме того, известен пример, в котором применяется холодильный цикл с использованием хладагента.
В этом примере из-за того, что конструкция, образующая холодильный цикл, имеет большой размер, большинство компонентов установлено в багажнике, и только дверца холодильника открывается внутрь транспортного средства. В этом случае имеется ограничение, связанное с ограничением места установки холодильника для транспортного средства. Кроме того, имеется ограничение, связанное с тем, что объем багажника значительно уменьшается, что приводит к уменьшению объема груза, который может быть загружен в багажник.
Сущность изобретения
Техническая проблема
Варианты выполнения обеспечивают холодильное или нагревательное устройство, к которому водитель имеет непосредственный доступ во время использования холодильного цикла, и транспортное средство.
Варианты выполнения также обеспечивают холодильное или нагревательное устройство, которое выполнено с возможностью увеличения объема холодильника, и транспортное средство.
Варианты выполнения обеспечивают холодильное или нагревательное устройство, которое выполнено с возможностью повышения энергоэффективности, и транспортное средство.
Техническое решение
В одном варианте выполнения для обеспечения непосредственного доступа водителя при использовании холодильного цикла холодильное или нагревательное устройство включает в себя: полость, по меньшей мере участок стенки которой обеспечен в виде вакуумного адиабатического корпуса; машинное отделение, расположенное сбоку и снаружи полости; компрессор, расположенный в машинном отделении для сжатия хладагента; первый теплообменный модуль, расположенный в машинном отделении для обеспечения теплообмена хладагента; и второй теплообменный модуль, расположенный в полости для обеспечения теплообмена хладагента.
Для увеличения объема холодильника и реализации высокой степени интеграции машинного отделения холодильное или нагревательное устройство может дополнительно включать в себя крышку машинного отделения, которая закрывает машинное отделение для разделения пути потока, так что внутренний поток воздуха и внешний поток воздуха имеют направления, противоположные друг другу.
Для повышения энергоэффективности и эффективности отвода тепла холодильное или нагревательное устройство может дополнительно включать в себя направляющую потока для направления воздуха с выпускной стороны внутреннего потока воздуха в направлении, противоположном полости.
Холодильное или нагревательное устройство может дополнительно включать в себя соединительный канал, дополнительно обеспеченный на выпускном конце направляющей потока для предотвращения рециркуляции горячего воздуха, что дополнительно повышает эффективность отвода тепла.
Воздух с впускной стороны внешнего потока воздуха может попадать в полость для дополнительного предотвращения рециркуляции горячего воздуха.
Для повышения энергоэффективности и реализации высокой степени интеграции машинного отделения ширина внешнего потока воздуха может постепенно уменьшаться по мере продвижения потока воздуха.
Для обеспечения достаточной эффективности отвода тепла крышка машинного отделения может иметь по меньшей мере две ступенчатые части. На ступенчатой части может быть установлен контроллер.
Для повышения степени интеграции в контроллере могут быть обеспечены схема управления компрессором и схема управления холодильным или нагревательным устройством.
В другом варианте выполнения для обеспечения транспортного средства, на котором установлено холодильное или нагревательное устройство, имеющее функцию быстрой регулировки температуры, транспортное средство включает в себя: консоль; всасывающее отверстие и выпускное отверстие, которые обеспечены с левой и правой сторон консоли; полость и машинное отделение, которые горизонтально разнесены во внутреннем пространстве консоли; компрессор и первый теплообменный модуль, которые обеспечены в машинном отделении; и второй теплообменный модуль, расположенный в полости.
Для обеспечения достаточного объема холодильника и реализации высокой степени интеграции внешний поток воздуха снаружи крышки машинного отделения, закрывающей машинное отделение, и внутренний поток воздуха внутри крышки машинного отделения могут иметь направления, противоположные друг другу.
Для повышения энергоэффективности и обеспечения достаточной эффективности отвода тепла транспортное средство может дополнительно включать в себя направляющую потока, обеспеченную в нижней раме холодильника для направления потока воздуха, выпускаемого наружу машинного отделения, к выпускному отверстию.
Для предотвращения рециркуляции воздуха, выпускаемого из направляющей потока, транспортное средство может дополнительно включать в себя соединительный канал между впускным концом выпускного отверстия и выпускным концом направляющей потока. Транспортное средство может дополнительно включать в себя запорную стенку, запирающую зазор между нижней частью внутреннего пространства консоли и выпускным концом направляющей потока.
Для повышения энергоэффективности и обеспечения достаточной эффективности отвода тепла направляющая потока может быть вертикально выровнена с компрессором.
В другом варианте выполнения для надежного управления холодильным или нагревательным устройством холодильное или нагревательное устройство включает в себя: полость и машинное отделение, которые горизонтально выровнены друг с другом; компрессор, расположенный в машинном отделении; и крышку машинного отделения, которая закрывает машинное отделение для разделения пути потока, и снаружи которой расположен контроллер.
Для реализации высокой степени интеграции холодильного или нагревательного устройства контроллер может включать в себя схему управления компрессором для управления компрессором.
Для обеспечения эффективности охлаждения контроллера воздух, нагретый во время охлаждения контроллера, может подаваться в машинное отделение.
Для обеспечения высокой степени интеграции машинного отделения и холодильного или нагревательного устройства наряду с эффективностью отвода тепла воздух, проходящий через контроллер, и воздух, проходящий через машинное отделение, могут иметь направления, противоположные друг другу.
Полезные эффекты изобретения
Может быть обеспечено холодильное или нагревательное устройство, включающее в себя: полость, по меньшей мере участок стенки которой обеспечен в виде вакуумного адиабатического корпуса; машинное отделение, расположенное сбоку и снаружи полости; компрессор, расположенный в машинном отделении для сжатия хладагента; первый теплообменный модуль, расположенный в машинном отделении для обеспечения теплообмена хладагента; и второй теплообменный модуль, расположенный в полости для обеспечения теплообмена хладагента, причем холодильное или нагревательное устройство может быть расположено вблизи водителя.
Холодильное или нагревательное устройство дополнительно включает в себя крышку машинного отделения, которая закрывает машинное отделение для разделения пути потока, так что внутренний поток воздуха и внешний поток воздуха имеют направления, противоположные друг другу. Таким образом, поток воздуха в машинном отделении может быть точно разделен для уменьшения машинного отделения, что позволяет увеличить объем полости.
Может быть обеспечена направляющая потока для направления воздуха с выпускной стороны внутреннего потока воздуха в направлении, противоположном полости. Таким образом, горячий воздух не попадает в полость, что снижает тепловую нагрузку.
Поскольку ширина потока воздуха уменьшается по мере продвижения внешнего потока воздуха, может быть обеспечено достаточное пространство для охлаждения каждого из компонентов, обеспеченных внутри и снаружи машинного отделения, и для отвода тепла от компонентов.
Контроллер может быть установлен на ступенчатой части крышки машинного отделения, и схема управления компрессором для управления компрессором и схема управления холодильным или нагревательным устройством могут быть обеспечены в контроллере для дополнительного повышения степени интеграции холодильного или нагревательного устройства и повышения надежности работы холодильного или нагревательного устройства.
Может быть обеспечено транспортное средство, включающее в себя: консоль; всасывающее отверстие и выпускное отверстие, которые обеспечены с левой и правой сторон консоли; полость и машинное отделение, которые горизонтально разнесены во внутреннем пространстве консоли; компрессор и первый теплообменный модуль, которые обеспечены в машинном отделении; и второй теплообменный модуль, расположенный в полости. Таким образом, пользователь транспортного средства может быстро размещать продукты при желаемых температурных условиях.
Внешний поток воздуха снаружи крышки машинного отделения, закрывающей машинное отделение, и внутренний поток воздуха внутри крышки машинного отделения могут иметь направления, противоположные друг другу. Таким образом, холодильный цикл может быть размещен в узком пространстве.
Направляющая потока для направления потока воздуха, выпускаемого наружу машинного отделения, в направлении выпускного отверстия может предотвращать влияние высокотемпературного воздуха на полость.
Направляющая потока может быть вертикально выровнена с компрессором для быстрого отвода воздуха и реализации высокой степени интеграции машинного отделения.
Может быть обеспечено холодильное или нагревательное устройство, включающее в себя: полость и машинное отделение, которые горизонтально выровнены друг с другом; компрессор, расположенный в машинном отделении; и крышку машинного отделения, которая закрывает машинное отделение для разделения пути потока, и снаружи которой расположен контроллер. Таким образом, может быть предотвращено повреждение контроллера в узком пространстве для стабильного управления холодильным или нагревательным устройством.
Схема управления компрессором для управления компрессором может быть обеспечена в контроллере для дополнительного уменьшения внутреннего пространства машинного отделения.
Воздух, проходящий через контроллер, может подаваться в машинное отделение для удовлетворения условий отвода тепла от контроллера.
Поскольку воздух, проходящий через контроллер, и воздух, проходящий через машинное отделение, имеют противоположные направления, внутреннее и внешнее пространства узкого машинного отделения могут использоваться надлежащим образом для выполнения охлаждения.
Описание чертежей
Фиг.1 представляет собой вид в перспективе транспортного средства в соответствии с вариантом выполнения.
Фиг.2 представляет собой увеличенный вид в перспективе, иллюстрирующий консоль транспортного средства.
Фиг.3 представляет собой схематический вид в перспективе, иллюстрирующий внутреннюю область холодильника для транспортного средства.
Фиг.4 представляет собой вид для объяснения потока воздуха снаружи машинного отделения холодильника для транспортного средства.
Фиг.5 представляет собой вид снизу в перспективе крышки машинного отделения.
Фиг.6 представляет собой вид, иллюстрирующий внутреннюю область машинного отделения с частично удаленной крышкой машинного отделения.
Фиг.7 представляет собой вид спереди в перспективе крышки машинного отделения.
Фиг.8 представляет собой вид в перспективе контроллера.
Фиг.9 представляет собой разобранный вид в перспективе контроллера.
Фиг.10 представляет собой схему платы управления.
Фиг.11 представляет собой структурную схему для объяснения управления холодильником для транспортного средства.
Фиг.12 представляет собой вид спереди холодильника для транспортного средства.
Фиг.13 представляет собой вид слева холодильника для транспортного средства.
Фиг.14-18 представляют собой иллюстрации результатов моделирования для объяснения различных конструкций направляющей потока.
Фиг.19 представляет собой вид, иллюстрирующий внутреннюю конфигурацию вакуумного адиабатического корпуса в соответствии с различными вариантами выполнения.
Фиг.20 представляет собой вид препятствующего теплопередаче листа и периферийного участка препятствующего теплопередаче листа.
Фиг.21 представляет собой график, иллюстрирующий результаты, полученные при наблюдении за временем и давлением в процессе вакуумирования внутренней области вакуумного адиабатического корпуса при использовании опорного узла.
Фиг.22 представляет собой график, полученный путем сравнения давления вакуума и теплопроводности газа.
Наилучший вариант выполнения изобретения
В следующем далее описании в соответствии с вариантами выполнения со ссылкой на чертежи одинаковые ссылочные позиции указаны на разных чертежах в случае одинаковых компонентов.
Кроме того, описание каждого чертежа приведено со ссылкой на направление, которое указано, если смотреть на транспортное средство спереди транспортного средства, а не со стороны водителя в направлении движения транспортного средства. Например, водитель сидит справа, а пассажир - слева.
Фиг.1 представляет собой вид в перспективе транспортного средства в соответствии с вариантом выполнения.
Согласно Фиг.1, в транспортном средстве 1 обеспечено сиденье 2 для размещения пользователя. Сиденье 2 может быть обеспечено парным сиденьем, горизонтально отстоящим от него. Между сиденьями 2 расположена консоль, и водитель может помещать в консоль элементы, необходимые для вождения, или компоненты, необходимые для эксплуатации транспортного средства. В качестве примера сидений 2 могут быть описаны передние сиденья, предназначенные для водителя и пассажира.
Следует понимать, что транспортное средство включает в себя различные компоненты, необходимые для приведения транспортного средства в движение, например, устройство перемещения, например, колесо, приводное устройство, например, двигатель, и рулевое устройство, например, рулевое колесо.
Холодильник для транспортного средства в соответствии с вариантом выполнения предпочтительно может быть расположен в консоли. Однако вариант выполнения настоящего изобретения не ограничивается этим. Например, холодильник для транспортного средства может быть установлен в разных местах. Например, холодильник для транспортного средства может быть установлен в пространстве между задними сиденьями, в двери, перчаточном ящике и центральной панели. Одним из ключевых моментов установки холодильника для транспортного средства в соответствии с вариантом выполнения является подача питания и обеспечение минимального пространства. Однако преимуществом варианта выполнения является то, что холодильник может быть установлен в консоли между сиденьями в ограниченном пространстве, обусловленном конструкцией транспортного средства.
Фиг.2 представляет собой увеличенный вид в перспективе, иллюстрирующий консоль транспортного средства.
Согласно Фиг.2, консоль 3 может быть обеспечена в виде отдельного компонента, выполненного из такого материала, как полимер. Под консолью 3 может быть дополнительно обеспечена стальная рама 98 для обеспечения прочности транспортного средства, и в пространстве между консолью 3 и стальной рамой 98 может быть расположен чувствительный компонент 99, например, датчик. Чувствительный компонент 99 может представлять собой компонент, необходимый для точного обнаружения внешнего сигнала и измерения сигнала в положении водителя. Например, может быть установлен датчик подушки безопасности, который непосредственно связан с безопасностью водителя.
Консоль 3 может иметь внутреннее пространство 4 консоли, и пространство 4 консоли может быть закрыто крышкой 300 консоли. Крышка 300 консоли может быть жестко прикреплена к консоли 3. Таким образом, внешние посторонние предметы не могут попадать в консоль через крышку 300 консоли. В пространстве 4 консоли установлен холодильник 7 для транспортного средства.
В правой поверхности консоли 3 может быть обеспечено всасывающее отверстие 5 для подачи воздуха из салона транспортного средства в пространство 4 консоли. Всасывающее отверстие 5 может быть обращено к водителю. В левой поверхности консоли 3 может быть обеспечено выпускное отверстие 6 для выпуска воздуха, нагретого во время работы холодильника для транспортного средства, из пространства 4 консоли. Выпускное отверстие 6 может быть обращено к пассажиру. На каждом из всасывающего отверстия 5 и выпускного отверстия 6 может быть обеспечена решетка, которая препятствует случайному проникновению руки пользователя и тем самым обеспечивает безопасность, предотвращает попадание объектов, падающих сверху, и направляет выпускаемый воздух вниз, а не на человека.
Фиг.3 представляет собой схематический вид в перспективе, иллюстрирующий внутреннюю область холодильника для транспортного средства.
Согласно Фиг.3, холодильник 7 для транспортного средства включает в себя нижнюю раму 8 холодильника, поддерживающую компоненты, машинное отделение 200, обеспеченное с левой стороны нижней рамы 8 холодильника, и полость 100, обеспеченную с правой стороны нижней рамы 8 холодильника. Машинное отделение 200 может быть закрыто крышкой 700 машинного отделения, а верхняя сторона полости 100 может быть закрыта крышкой 300 консоли и дверцей 800.
Крышка 700 машинного отделения может не только направлять путь потока охлаждающего воздуха, но также может предотвращать попадание посторонних предметов в машинное отделение 200.
В частности, воздух попадает (первый поток) в пространство между крышкой 700 машинного отделения и крышкой 300 консоли и затем попадает (второй поток) в крышку 700 машинного отделения. Кроме того, первый поток и второй поток имеют противоположные направления. Таким образом, эффективность охлаждения в узком пространстве может быть максимизирована.
На крышке 700 машинного отделения может быть расположен контроллер 900 для управления работой холодильника 7 для транспортного средства. Так как контроллер 900 установлен в вышеописанном месте холодильник 7 для транспортного средства может бесперебойно работать в надлежащем диапазоне температур в узком пространстве внутри пространства 4 консоли.
То есть контроллер 900 может охлаждаться воздухом, проходящим через зазор между крышкой 700 машинного отделения и крышкой 300 консоли, и отделен от внутреннего пространства машинного отделения 200 крышкой 700 машинного отделения. Таким образом, контроллер 900 не подвержен воздействию тепла из машинного отделения 200.
Крышка 300 консоли может закрывать не только открытый верхний участок пространства 4 консоли, на также может закрывать верхний край полости 100. На крышке 300 консоли может быть дополнительно установлена дверца 800, позволяющая пользователю закрывать отверстие, через которое могут извлекаться продукты из полости 100.
Дверца 800 может открываться с использованием задних участков крышки 300 консоли и полости 100 в качестве точек шарнирного крепления. Здесь отверстие в крышке 300 консоли, дверца 800 и полость 100 обеспечивают пользователю удобное управление дверцей 800, поскольку крышка 300 консоли, дверца 800 и полость 100 расположены горизонтально, если смотреть со стороны пользователя, а также расположены с задней стороны консоли.
В машинном отделении 200 могут быть последовательно установлены в направлении потока охлаждающего воздуха конденсационный модуль 500, осушитель 630 и компрессор 201. В машинном отделении 200 расположен трубопровод 600 хладагента, обеспечивающий плавный поток хладагента. Участок трубопровода 600 хладагента может продолжаться в полость 100 для подачи хладагента. Трубопровод 600 хладагента может продолжаться наружу полости 100 через верхнее отверстие, предназначенное для извлечения продуктов из полости 100.
Полость 100 имеет открытую верхнюю поверхность и пять поверхностей, покрытых вакуумным адиабатическим корпусом 101. Каждая из поверхностей полости 100 может быть теплоизолирована отдельным вакуумным адиабатическим корпусом или по меньшей мере одним или более вакуумными адиабатическими корпусами, соединенными друг с другом. Полость 100 может быть обеспечена вакуумным адиабатическим корпусом 101. Кроме того, может быть обеспечена полость 100, позволяющая извлекать продукты через одну из поверхностей, не покрытую вакуумным адиабатическим корпусом 101.
Вакуумный адиабатический корпус 101 может включать в себя первый пластинчатый элемент 10, обеспечивающий границу низкотемпературного внутреннего пространства полости 100, второй пластинчатый элемент 20, обеспечивающий границу высокотемпературного внешнего пространства, и препятствующий теплопередаче лист 60, предотвращающий передачу тепла между пластинчатыми элементами 10 и 20. Поскольку для достижения максимальной адиабатической эффективности вакуумный адиабатический корпус 101 имеет небольшую толщину адиабатического слоя, может быть обеспечена полость 100, имеющая большой объем.
На одной поверхности может быть обеспечено вакуумирующее и газопоглотительное отверстие для создания вакуума во внутреннем пространстве вакуумного адиабатического корпуса 101 и для установки газопоглотителя, который поддерживает вакуумное состояние. Вакуумирующее и газопоглотительное отверстие 40 может одновременно обеспечивать вакуумирование и газопоглощение, что способствует уменьшению размера холодильника 7 для транспортного средства.
Подробное описание вакуумного адиабатического корпуса 101 будет приведено позже.
В полости 100, обеспеченной в виде вакуумного адиабатического корпуса 101, может быть установлен испарительный модуль 400. Испарительный модуль 400 может принудительно продувать тепло испарения хладагента, который попадает в полость 100 по трубопроводу 600 хладагента, в полость 100. Испарительный модуль может быть расположен с задней стороны в полости 100.
Фиг.4 представляет собой вид для объяснения потока воздуха снаружи машинного отделения холодильника для транспортного средства.
Согласно Фиг.4, воздух, попадающий во всасывающее отверстие 5, движется к левой стороне холодильника для транспортного средства через пространство между вакуумным адиабатическим корпусом 101, образующим переднюю стенку полости 100, и внутренней передней поверхностью пространства 4 консоли. Поскольку с правой стороны холодильника для транспортного средства отсутствует источник нагрева, всасываемый воздух может сохранять свою первоначальную температуру.
Воздух, движущийся к левой стороне холодильника для транспортного средства, может изменять свое направление и двигаться к задней стороне вдоль верхней поверхности крышки 700 машинного отделения снаружи машинного отделения 200.
Для плавного направления потока воздуха высота крышки 700 машинного отделения может постепенно увеличиваться в направлении назад от передней поверхности 710. Кроме того, для обеспечения пространства для размещения контроллера 900 и предотвращения столкновения компонентов в машинном отделении друг с другом верхняя поверхность крышки 700 машинного отделения может иметь ступенчатую форму.
В частности, в направлении назад от передней поверхности могут быть последовательно обеспечены первая ступенчатая часть 732, вторая ступенчатая часть 733 и третья ступенчатая часть 735. На второй ступенчатой части 733 обеспечена часть 734 для размещения контроллера, имеющая такую же высоту, как третья ступенчатая часть. В соответствии с этой конфигурацией контроллер 900 может быть размещен параллельно третьей ступенчатой части 735 и части 734 для размещения контроллера.
Воздух, движущийся вдоль верхней поверхности крышки 700 машинного отделения, может охлаждать контроллер 900 на пути потока. Хотя воздух может слегка нагреваться во время охлаждения контроллера, степень повышения температуры является незначительной.
Воздух, движущийся к задней стороне крышки 700 машинного отделения, поворачивает вниз. В задней поверхности крышки 700 машинного отделения может быть обеспечено большое открытое всасывающее отверстие (смотри ссылочную позицию 751 на Фиг.5). Для этого между задней поверхностью крышки 700 машинного отделения и задней поверхностью пространства 4 консоли может быть обеспечено заданное пространство.
Далее будет описан поток в машинном отделении 200 со ссылкой на вид снизу в перспективе крышки машинного отделения, показанный на Фиг.5, и вид машинного отделения с частично удаленной крышкой машинного отделения, показанный на Фиг.6.
Согласно Фиг.4-6, в задней поверхности 750 крышки 700 машинного отделения обеспечено всасывающее отверстие 751 в крышке. Воздух всасывается в направлении вперед от задней поверхности машинного отделения через всасывающее отверстие 751 в крышке.
Воздух, поступающий через всасывающее отверстие 751 в крышке, проходит через конденсационный модуль 500 для выполнения конденсации хладагента, что приводит к его нагреву. Таким образом, на осушителе и расширительном клапане выполняется теплообмен. После этого хладагент охлаждает компрессор 201 и выпускается через нижнюю поверхность машинного отделения 200.
Хладагент, выпускаемый из машинного отделения 200, движется влево через отверстие, образованное в нижней раме 210 машинного отделения, обеспеченной под компрессором, и направляющую 81 потока нижней рамы 8 холодильника. Направляющая 81 потока выровнена с выпускным отверстием 6 консоли, и нагретый воздух выпускается в сторону пассажира. Для предотвращения дискомфорта пассажира обеспечена решетка выпускного отверстия 6, наклоненная вниз, и горячий воздух может выпускаться под сиденье пассажира.
Поток воздуха будет повторно описан со ссылкой на направление потока.
Прежде всего воздух, как правило, всасывается со стороны водителя и выпускается со стороны пассажира, т.е. в направлении влево.
В частности, обеспечен путь, по которому воздух, всасываемый с правой стороны через всасывающее отверстие 5, движется из полости 100 в машинное отделение, путь, по которому воздух движется из области машинного отделения наружу машинного отделения, путь, по которому воздух движется вниз с верхней стороны машинного отделения, путь, по которому воздух движется вперед из внутренней области машинного отделения, путь, по которому воздух движется вниз из переднего участка машинного отделения, и путь, по которому воздух движется из машинного отделения влево и затем выпускается через выпускное отверстие 6.
Вышеописанные пути имеют конфигурацию, которая удовлетворяет пространственной интеграции для идеальной работы холодильника для транспортного средства при установке холодильной системы в узком пространстве.
Мощность для втягивания потока воздуха может обеспечиваться вентилятором 501 конденсатора, обеспеченным в конденсационном модуле 500. Таким образом, с точки зрения пути потока воздуха воздух, всасываемый в вентилятор 501 конденсатора, может находиться снаружи машинного отделения. Выпускаемый воздух может подаваться внутрь машинного отделения относительно вентилятора 501 конденсатора.
Воздух, выпускаемый из вентилятора 501 конденсатора, может выходить только через направляющую 81 потока.
Это связано с необходимостью предотвращения рециркуляции горячего воздуха, выпускаемого наружу крышки 700 машинного отделения, на сторону всасывания вентилятора 501 конденсатора. Для этого внутренняя область машинного отделения, окруженного крышкой 700 машинного отделения, не сообщается с другими сторонами за исключением направляющей 81 потока.
Как может быть видно, воздух, выпускаемый из внутренней области машинного отделения 200, не может выйти наружу пространства 4 консоли, а снова попадает во внутреннюю область машинного отделения 200, оказывая значительное влияние на снижение эффективности холодильной системы.
Для предотвращения этого влияния воздух из машинного отделения может выпускаться только через направляющую 81 потока и не выпускается в другие части, и воздух, выпускаемый через направляющую 81 потока, может плавно направляться к выпускному отверстию. Если воздух, выпускаемый через направляющую потока, застаивается в пространстве 4 консоли, не выходя через выпускное отверстие 6, часть воздуха может в конечном итоге попадать в машинное отделение 200. Это приводит к значительному снижению эффективности охлаждения.
При увеличении скорости вентилятора 501 конденсатора эффективность системы может обеспечиваться даже при наличии рециркуляции воздуха. Однако при увеличении скорости вращения вентилятора конденсатора создается громкий шум, который доставляет дискомфорт водителю. Холодильник для транспортного средства в соответствии с вариантом выполнения расположен рядом с водителем, так как холодильник для транспортного средства установлен в консоли. В связи с этим проблема шума становится более существенной. Из-за таких предпосылок максимальная скорость вращения вентилятора 501 конденсатора предпочтительно ограничена примерно 2000 об/мин.
Фиг.7 представляет собой вид спереди в перспективе крышки машинного отделения.
Согласно Фиг.7, крышка 700 машинного отделения имеет переднюю поверхность 710, верхнюю поверхность 730 и левую поверхность 700, как описано выше. В задней поверхности может быть образовано отверстие для впуска воздуха.
Внутреннее пространство машинного отделения 100 может быть образовано крышкой 700 машинного отделения, а правая и нижняя поверхности крышки 700 машинного отделения могут быть обеспечены в виде открытых пространств. Левая поверхность машинного отделения 100 становится правой поверхностью полости, а нижняя поверхность машинного отделения 100 может представлять собой дно машинного отделения. В соответствии с вышеописанной конфигурацией может быть образовано внутреннее пространство машинного отделения.
Верхняя поверхность 730 обеспечена ступенчатыми частями 732, 733 и 735 для сглаживания потока воздуха и предотвращения проблем, связанных с размещением внутренних компонентов, расположенных внутри машинного отделения, и внешних компонентов, расположенных снаружи машинного отделения.
Обеспечена часть 734 для размещения контроллера, выступающая вверх от верхней поверхности второй ступенчатой части 733. Верхняя поверхность части 734 для размещения контроллера и нижняя поверхность третьей ступенчатой части 375 могут находиться на одной высоте. Таким образом, контроллер 900 может быть размещен в горизонтальном положении.
Между частью 734 для размещения контроллера и нижней поверхностью третьей ступенчатой части 735 может быть обеспечена утопленная часть 733, находящаяся на той же высоте, что и верхняя поверхность второй ступенчатой части 733. Утопленная часть 733 может обеспечивать пространство, через которое проходит воздух под контроллером 900, и наружный воздух может попадать или выпускаться из этого пространства. Таким образом, охлаждение контроллера 900 может осуществляться через его верхний участок и нижний участок. Таким образом, охлаждение контроллера 900 может выполняться более равномерно, и в узком пространстве консоли 3 может быть обеспечена надлежащая рабочая температура контроллера.
Крышка машинного отделения может быть закреплена на внешней стенке вакуумного адиабатического корпуса 101, образующего полость 100. Для этого с правой стороны крышки 700 машинного отделения может быть обеспечена часть 742 для крепления к полости, и крышка 700 машинного отделения и полость 100 могут быть выполнены как один корпус.
Так как крышка 700 машинного отделения полностью уплотняет левую поверхность полости, воздух из машинного отделения не просачивается наружу. Таким образом, может быть предотвращена рециркуляция воздуха для повышения эффективности охлаждения.
Во внутреннем пространстве между второй ступенчатой частью 733 и третьей ступенчатой частью 735 установлен контроллер 900. Контроллер 900 соединен и прикреплен к крышке 700 машинного отделения, и обеспечены части 737 и 738 для крепления контроллера.
С правой стороны крышки 700 машинного отделения образовано сквозное отверстие 741, направляющее трубопровод 600 хладагента, который подает хладагент в полость через верхнее отверстие полости. Трубопровод 600 хладагента, проходящий через сквозное отверстие 741, может соответствовать регенеративному адиабатическому элементу для трубопровода. Регенеративный адиабатический элемент для трубопровода может представлять собой элемент для теплоизоляции регенеративной трубопроводной системы, которая обменивается теплом от первого трубопровода хладагента, входящего в испарительный модуль 400, и теплом от второго трубопровода хладагента, выходящего из испарительного модуля.
Регенеративная трубопроводная система может образовывать участок трубопровода 600 хладагента.
Фиг.8 представляет собой вид в перспективе контроллера, а Фиг.9 представляет собой разобранный вид в перспективе контроллера.
Согласно Фиг.8 и 9, контроллер включает в себя нижний корпус 910 и верхнюю крышку 920, которые образуют внутреннее пространство.
На нижнем корпусе 910 обеспечены части 941 и 942 для крепления к крышке, выровненные с частями 737 и 738 для крепления контроллера крышки 700 машинного отделения, которые горизонтально устанавливаются на верхнюю поверхность крышки 700 машинного отделения. С одной стороны нижнего корпуса 910 может быть обеспечена соединительная клемма 943 для электрического подключения к источнику питания и датчику.
Все электрические соединительные клеммы, обеспеченные в холодильнике для транспортного средства, могут представлять собой соединительные клеммы с двойным замком для предотвращения ослабления соединения из-за движения транспортного средства и вибрации.
Во внутреннем пространстве, образованном нижним корпусом 910 и верхней крышкой 920, расположена плата 950 управления.
На плате 950 управления установлено множество источников тепла. Среди них схема управления компрессором для управления компрессором 201, которая включает в себя переключающую схему, и из-за того, что через компрессор проходит относительно большой ток, выделяется большое количество тепла.
Схема управления компрессором, как правило, прикреплена к боковой поверхности компрессора. Однако в случае варианта выполнения, так как внутреннее пространство машинного отделения в холодильнике для транспортного средства является узким, и компрессор расположен непосредственно перед выпуском машинного отделения, температура потока воздуха является высокой. Таким образом, нецелесообразно устанавливать схему управления компрессором вблизи компрессора.
В качестве решения этой проблемы схема управления компрессором может быть обеспечена вместе с платой 950 управления, которая управляет работой холодильника для транспортного средства, и пространство холодильника для транспортного средства может быть более компактным. Однако предпочтительно, чтобы была обеспечена конструкция для отвода тепла, имеющая высокую эффективность охлаждения, так как из-за установки множества компонентов на узкой плате 950 управления количество выделяемого тепла еще больше увеличивается, что может отрицательно влиять на работу компонентов.
Для решения этой проблемы обеспечен теплоотвод 930, который контактирует с выделяющим тепло участком платы 950 управления, способствуя излучению тепла платы 950 управления. В верхней крышке 920 обеспечено отверстие 921, открытое на верхней поверхности. Через отверстие 921 в крышке теплоотвод 930 выходит наружу.
Открытый теплоотвод охлаждается воздухом, проходящим через пространство между крышкой 700 машинного отделения и крышкой 300 консоли. В пространстве между крышкой 700 машинного отделения и крышкой 300 консоли течет относительно холодный воздух, причем воздух, попадающий в пространство 4 консоли, не охлаждает другие компоненты. В связи с этим охлаждение теплоотвода 930 может выполняться равномерно. Кроме того, плата 950 управления может равномерно охлаждаться для повышения эксплуатационной надежности.
Далее конфигурация контроллера 900 будет описана более подробно.
Фиг.10 представляет собой схему платы управления.
Согласно Фиг.10, плата 950 управления включает в себя схему 956 управления холодильником для управления работой холодильника для транспортного средства и схему 951 управления компрессором для управления работой компрессора 201.
Схема 956 управления холодильником может выполнять такие функции, как открытие/закрытие дверцы, управление вентилятором, хранение данных, определение состояний и подача команд. Схема 951 управления компрессором выполнена с возможностью управления вращением двигателя компрессора и имеет высокое значение тепловыделения из-за выполнения операции переключения и подачи тока.
Высокотемпературное тепло, создаваемое в схеме 951 управления компрессором, оказывает влияние на другие схемы платы 950 управления и создает вероятность воспламенения. Таким образом, вблизи схемы 951 управления компрессором обеспечен датчик 952 температуры для остановки компрессора 201 при обнаружении датчиком 952 температуры, равной или превышающей пороговое значение. В связи с этим важно, чтобы значение датчика 952 температуры не поднималось выше порогового значения.
Другие схемы, имеющие высокое значение тепловыделения, на плате управления представляют собой преобразователь 953 постоянного тока и диод 954 для повышения напряжения от около 12 Вольт до около 40 Вольт. Хотя эти компоненты отличаются от схемы 951 управления компрессором, они оказывают значительное влияние на повышение температуры, и, если такие компоненты не работают надлежащим образом, это может привести к возникновению неисправности холодильника для транспортного средства.
Область, включающая в себя схему 951 управления компрессором и датчик 952 температуры, а также включающая в себя преобразователь 953 постоянного тока и диод 954, называется участком 955, соответствующим теплоотводу, и теплоотвод 930 может непосредственно или опосредованно контактировать с участком 955, соответствующим теплоотводу.
Как описано выше, поскольку место установки теплоотвода 930 представляет собой место, где течет относительно холодный воздух, например, внешнее пространство крышки 700 машинного отделения, операция охлаждения через теплоотвод 930 может выполняться равномерно. Таким образом, охлаждение тепловыделяющих компонентов может выполняться равномерно.
Фиг.11 представляет собой структурную схему для объяснения управления холодильником для транспортного средства.
Согласно Фиг.11, холодильник для транспортного средства может быть разделен на полость 100, машинное отделение 200, дверцу 800 и плату 950 управления для управления полостью, машинным отделением и дверцей в соответствии с функциями управления.
Полость 100 обеспечена датчиком 181 температуры для измерения температуры в полости, вентилятором 182 испарителя, входящим в испарительный модуль 400, для обеспечения циркуляции холодного воздуха в полости, и источником 183 света, который освещает внутреннюю область полости. Каждый из компонентов находится под управлением блока 961 управления платы 950 управления.
В машинном отделении 200 обеспечены вентилятор 281 конденсатора, который втягивает поток воздуха из машинного отделения, и компрессор 282, который втягивает поток хладагента из холодильной системы. Вентилятор 281 конденсатора и компрессор 282 находятся под управлением блока 961 управления.
На дверце 800 может быть установлен магнит 891, и контроллер 961 может выполнять соответствующую операцию при обнаружении датчиком 964 доступа к магниту 891.
Релейный переключатель 966 работает под управлением блока 961 управления, а регуляторы 965 и 967 напряжения управляют работой вентиляторов 182 и 281.
На плате 950 управления может быть обеспечен порт UART для ввода данных. Данные, необходимые для работы порта UART, могут быть сохранены.
На плате 950 управления обеспечен переключатель 963 питания для отключения питания, подаваемого от 12-вольтного источника питания.
Блок 961 управления может быть обеспечен блоком управления холодильником и блоком управления компрессором на одной микросхеме.
Когда блок 961 управления обеспечен как одна физическая микросхема, схема управления компрессором для переключения компрессора 282 и подачи высокого напряжения на компрессор 282 обеспечена в виде множества микросхем на панели между компрессором 282 и контроллером 961. Схема 951 управления компрессором может работать под управлением команд от блока 961 управления для подачи питания компрессору 282.
Далее будет последовательно описана работа каждого компонента.
При работе холодильника для транспортного в нормальном режиме, т.е. в состоянии I, когда дверца не открыта, компрессор 282, вентилятор 281 конденсатора и вентилятор 2 испарителя могут работать в соответствии с температурой в полости. Разумеется, может выполняться периодическая работа в зависимости от рабочего состояния, например, состояния переохлаждения. Периодическая работа отслеживается датчиком 181 температуры и соответственно регулируется. Включение/выключение компрессора 282, вентилятора 281 конденсатора и вентилятора 2 испарителя не может выполняться одновременно, и состояние включения/выключения может отличаться в зависимости от потока хладагента и текущей температуры.
При открытии дверцы 800 во время работы холодильника для транспортного средства датчик 964 обнаруживает изменение магнитного поля из-за расцепления или сближения магнита, которое может быть определено как открытие дверцы 800. После этого компрессор 282 может быть выключен, или могут быть остановлены вентиляторы 182 и 281. При обнаружении открытия дверцы 800 вентилятор 182 испарителя может быть выключен на протяжении всего времени. Это необходимо для предотвращения потерь холодного воздуха.
Далее будет приведено подробное описание пути потока воздуха, выпускаемого через направляющую потока, и способа предотвращения рециркуляции выпускаемого воздуха из машинного отделения.
Фиг.12 представляет собой вид спереди холодильника для транспортного средства.
Согласно Фиг.12, холодильник для транспортного средства установлен в пространстве 4 консоли. Воздух внутри машинного отделения, который проходит по вышеописанному пути, направляется к выпускному отверстию 6 через направляющую 81 потока.
Направляющая 81 потока утоплена в нижнюю раму холодильника, и по меньшей мере ее участок наклонен в направлении выпускного отверстия 6.
На пути между направляющей 81 потока и выпускным отверстием 6 может быть обеспечен соединительный канал 65. Соединительный канал 65 представляет собой элемент, соединяющий направляющую 81 потока, обеспеченную в нижней раме 8 холодильника, с впускным концом выпускного отверстия 6.
В соответствии с соединительным каналом 65 ламинарный поток, текущий через направляющую 81 потока, может быть непрерывным. Таким образом, поток воздуха может стабильно направляться. Однако нет необходимости обеспечения контакта соединительного канала 81 с впускным концом выпускного отверстия 6. Рециркуляция выпускаемого воздуха из машинного отделения может быть значительно ослаблена путем размещения выпуска соединительного канала 81 вблизи впускного конца выпускного отверстия 6. Это оказывает значительное влияние на повышения тепловой эффективности.
Высота H2 выпускного отверстия 6 больше, чем высота H1 выпускного конца направляющей 81 потока. Это необходимо для уменьшения дискомфорта, причиняемого пассажиру горячим воздухом, выпускаемым из выпускного отверстия 6, и предотвращения рециркуляции выпускаемого воздуха. Соответственно, воздух, выпускаемый из направляющей 81 потока, рассеивается, и скорость потока замедляется, так что предотвращается непосредственный контакт с пассажиром.
Фиг.13 представляет собой вид слева холодильника для транспортного средства.
Согласно Фиг.13, ширина W2 выпускного отверстия больше, чем ширина направляющей 81 потока. Соответственно, воздух, выпускаемый из направляющей 81 потока, рассеивается, и скорость потока замедляется, так что предотвращается непосредственный контакт с пассажиром. Кроме того, обеспечивается равномерный поток, и предотвращается рециркуляция выпускаемого воздуха.
При сравнении высоты центра выпускного отверстия с высотой выпускного конца направляющей 81 потока центр выпускного отверстия расположен на относительно меньшей высоте, чем центры элементов. Это связано с тем, что воздух, выпускаемый из направляющей 81 потока, направляется вниз, так что естественный воздушный поток воздуха максимизируется.
Фиг.14-18 представляют собой иллюстрации результатов моделирования для объяснения различных конструкций направляющей потока
Согласно Фиг.14, направляющая 81 потока в соответствии с вариантом выполнения может иметь наклонную часть, которая постепенно опускается в направлении влево для направления потока. Направляющая 81 потока обеспечена, например, путем надрезания и вытягивания пластинчатой нижней рамы 8 холодильника и имеет размер и конструкцию, аналогичные площади надрезанной пластины.
В этом варианте выполнения видно, что воздух, выпускаемый из машинного отделения 200, перенаправляется в пространство консоли через зазор между нижней рамой 8 холодильника и пространством 4 консоли. Рециркулирующий воздух может снова попадать в машинное отделение 200, что приводит к снижению эффективности холодильной системы.
На чертеже темно синим цветом показан участок без потока, и чем толще красный цвет, тем быстрее поток. Это также относится к другим чертежам.
Согласно Фиг.15, направляющая 81 потока в этом примере имеет наклонную часть, которая опускается в направлении влево для направления потока, и обеспечена, например, путем надрезания и вытягивания пластинчатой нижней рамы 8 холодильника для обеспечения размера и конструкции, аналогичных площади надрезанной пластины. Кроме того, обеспечена запорная стенка 66, продолжающаяся вниз от нижнего конца выпускного конца направляющей потока.
Зазор между нижней рамой 8 холодильника и пространством 4 консоли запирается запорной стенкой 66, и выпускаемый воздух не проходит между ними. Таким образом, может быть предотвращено попадание горячего воздуха в машинное отделение 200, т.е. во впускную сторону конденсационного модуля 500.
Запорная стенка 66 предпочтительно представляет собой средство предотвращения рециркуляции выпускаемого воздуха в машинное отделение.
Согласно Фиг.16, направляющая 81 потока в этом примере имеет наклонную часть, которая опускается в направлении влево для направления потока, и обеспечена, например, путем надрезания и вытягивания пластинчатой нижней рамы 8 холодильника для обеспечения размера и конструкции, аналогичных площади надрезанной пластины. Кроме того, обеспечен соединительный канал 65, дополнительно продолжающийся от выпускного конца направляющей 81 потока до выпускного отверстия 6.
Соединительный канал 65 продолжается почти до впускного конца выпускного отверстия 6, но не контактирует с выпускным отверстием 6. Это связано с тем, что выпускаемый воздух из соединительного канала 65 непосредственно выпускается через выпускное отверстие 6, что предотвращает большой расход потока и дискомфорт пользователя. Кроме того, такая конструкция может предотвращать рециркуляцию выпускаемого воздуха в машинное отделение.
Размер выпускной стороны соединительного канала 65 может быть больше, чем размер впускной стороны соединительного канала 65. В этом случае соединительный канал 65 сам по себе может служить в качестве диффузора. Выпускной конец соединительного канала 65 может совпадать с размером выпускного отверстия 6, и выпускной конец соединительного канала 65 может контактировать с впускным концом выпускного отверстия 6 в случае применения диффузора. В этом случае пассажир не испытывает дискомфорта.
Согласно Фиг.17, направляющая 81 потока в этом примере не имеет наклонной части, которая опускается в направлении влево, и обеспечена, например, путем надрезания и вытягивания пластинчатой нижней рамы 8 холодильника для обеспечения размера и конструкции, аналогичных площади надрезанной пластины.
В этом варианте выполнения возрастает турбулентность внутри направляющей 81 потока, и турбулентность внутри направляющей потока 81 распространяется наружу. Таким образом, поток достигает зазора между нижней рамой 8 холодильника и пространством 4 консоли, и возникает рециркуляция выпускаемого воздуха в машинное отделение.
Как описано выше, рециркуляция выпускаемого воздуха в машинное отделение отрицательно влияет на эффективность теплообмена, эффективность работы холодильника снижается, и внутренняя температура полости повышается.
Согласно Фиг.18, направляющая 81 потока в соответствии с вариантом выполнения может иметь наклонную часть, которая постепенно опускается в направлении влево для направления потока. Кроме того, направляющая 81 потока обеспечена, например, путем надрезания и вытягивания пластинчатой нижней рамы 8 холодильника для обеспечения размера и конструкции, аналогичных площади надрезанной пластины. Кроме того, направляющая 81 потока дополнительно наклонена вниз для обеспечения высоты и вертикальной ширины, равных выпускному отверстию 8.
В выпускной части направляющей 81 потока образуется область A турбулентности из-за размера дополнительной направляющей потока, и между нижней рамой 8 холодильника и пространством 4 консоли возникает влияние области A турбулентности, так что поток достигает зазора между ними. В результате видно, что происходит рециркуляция выпускаемого воздуха.
В результате вышеописанного эксперимента установлено, что применения запорной стенки 66 и соединительного канала 65 является предпочтительным средством предотвращения рециркуляции воздуха, выпускаемого из выпускного конца направляющей 81 потока, в машинное отделение.
Далее будут более подробно описаны конструкция и функционирование вакуумного адиабатического корпуса.
Фиг.19 представляет собой вид, иллюстрирующий внутреннюю конфигурацию вакуумного адиабатического корпуса в соответствии с различными вариантами выполнения.
Прежде всего, согласно Фиг.19a, часть 50 с вакуумным пространством обеспечена в третьем пространстве, имеющем давление, отличное от первого и второго пространств, предпочтительно, в вакуумном состоянии, что приводит к снижению адиабатических потерь. Третье пространство может иметь температуру, значение которой находится между температурой первого пространства и температурой второго пространства.
Компонент, который препятствует теплопередаче между первым пространством и вторым пространством, может называться препятствующим теплопередаче узлом. Следующие далее различные конфигурации могут быть применены совместно или по отдельности.
Третье пространство обеспечено как пространство в вакуумном состоянии. Таким образом, первый и второй пластинчатые элементы 10 и 20 подвергаются воздействию усилия, сжимающего их в направлении сближения друг с другом, за счет усилия, соответствующего разности давлений между первым и вторым пространствами. В связи с этим часть 50 с вакуумным пространством может деформироваться в направлении ее уменьшения. В этом случае могут возникнуть адиабатические потери из-за увеличения теплового излучения, обусловленного сжатием части 50 с вакуумным пространством, и увеличения теплопередачи, обусловленного контактом между пластинчатыми элементами 10 и 20.
Для уменьшения деформации части 50 с вакуумным пространством может быть обеспечен опорный узел 30. Опорный узел 30 включает в себя стержни 31. Стержни 31 могут продолжаться в по существу вертикальном направлении относительно первого и второго пластинчатых элементов 10 и 20 так, чтобы поддерживать расстояние между первым и вторым пластинчатыми элементами 10 и 20. На по меньшей мере одном конце стержня 31 может быть обеспечена опорная пластина 35. Опорная пластина 35 соединяет по меньшей мере два стержня 31 друг с другом и может продолжаться в горизонтальном направлении относительно первого и второго пластинчатых элементов 10 и 20.
Опорная пластина 35 может иметь форму пластины или может быть обеспечена в виде решетки, так что площадь контакта с первым или вторым пластинчатым элементом 10 или 20 уменьшается, что приводит к уменьшению теплопередачи. Стержни 31 и опорная пластина 35 соединены друг с другом на по меньшей мере одном участке для вставки между первым и вторым пластинчатыми элементами 10 и 20. Опорная пластина 35 контактирует с по меньшей мере одним из первого и второго пластинчатых элементов 10 и 20, что предотвращает деформацию первого и второго пластинчатых элементов 10 и 20. Кроме того, на основе направления продолжения стержней 31 общая площадь поперечного сечения опорной пластины 35 может быть больше, чем площадь поперечного сечения стержней 31, так что тепло, передаваемое через стержни 31, может рассеиваться через опорную пластину 35.
Материал опорного узла 30 может включать в себя полимер, выбранный из группы, состоящей из поликарбоната (PC), поликарбоната на основе стекловолокна, поликарбоната с низкой степенью дегазации, полифениленсульфида (PPS) и жидкокристаллического полимера (LCP), для обеспечения высокой прочности на сжатие, низкой степени дегазации и водопоглощения, низкой теплопроводности, высокой прочности на сжатие при высокой температуре и отличной обрабатываемости.
Далее будет описан препятствующий излучению лист 32 для уменьшения теплового излучения между первым и вторым пластинчатыми элементами 10 и 20 через часть 50 с вакуумным пространством. Первый и второй пластинчатые элементы 10 и 20 могут быть выполнены из нержавеющего материала, предотвращающего коррозию и обеспечивающего достаточную прочность. Нержавеющий материал имеет относительно высокую излучательную способность 0,16, и, следовательно, может передавать большое количество тепла излучения. Кроме того, опорный узел 30, выполненный из полимера, имеет более низкую излучательную способность, чем пластинчатые элементы, и не полностью покрывает внутренние поверхности первого и второго пластинчатых элементов 10 и 20. Следовательно, опорный узел 30 не оказывает большого влияния на тепло излучения. В связи с этим препятствующий излучению лист 32 может быть выполнен в форме пластины на большей части площади части 50 с вакуумным пространством для содействия уменьшению тепла излучения, передаваемого между первым и вторым пластинчатыми элементами 10 и 20.
В качестве материала препятствующего излучению листа 32 предпочтительно может использоваться изделие, имеющее низкую излучательную способность. В варианте выполнения в качестве препятствующего излучению листа 32 может использоваться алюминиевая фольга, имеющая излучательную способность 0,02. Кроме того, по меньшей мере один лист может быть обеспечен на определенном расстоянии от препятствующего излучению листа 32 без возможности контакта с ним. По меньшей мере один препятствующий излучению лист может быть обеспечен в положении, в котором он контактирует с внутренней поверхностью первого или второго пластинчатого элемента 10 или 20. Когда часть 50 с вакуумным пространством имеет малую высоту, может быть обеспечен один лист препятствующего излучению листа. В случае холодильника 7 для транспортного средства может быть обеспечен один лист препятствующего излучению листа для уменьшения толщины вакуумного адиабатического корпуса 101 и увеличения внутреннего объема полости 100.
Согласно Фиг.19b, расстояние между пластинчатыми элементами поддерживается опорным узлом 30, и часть 50 с вакуумным пространством может быть заполнена пористым материалом 33. Пористый материал 33 может иметь более высокую излучательную способность, чем нержавеющий материал первого и второго пластинчатых элементов 10 и 20. Однако, поскольку часть 50 с вакуумным пространством заполнена пористым материалом 33, пористый материал 33 имеет высокую эффективность предотвращения передачи тепла излучения.
В этом варианте выполнения вакуумный адиабатический корпус может быть выполнен без использования препятствующего излучению листа 32.
Согласно Фиг.19c, опорный узел 30, поддерживающий часть 50 с вакуумным пространством, не предусмотрен. Вместо опорного узла 30 может быть обеспечен пористый материал 33, окруженный пленкой 34. В этом случае пористый материал 33 может быть обеспечен в сжатом состоянии для поддержания зазора внутри части 50 с вакуумным пространством. Пленка 34 выполнена, например, из полиэтилена, и может быть обеспечена отверстиями.
В этом варианте выполнения вакуумный адиабатический корпус может быть выполнен без использования опорного узла 30. Другими словами, пористый материал 33 может одновременно служить в качестве препятствующего излучению листа 32 и опорного узла 30.
Фиг.20 представляет собой вид препятствующего теплопередаче листа и периферийного участка препятствующего теплопередаче листа.
Согласно Фиг.20a, первый и второй пластинчатые элементы 10 и 20 должны быть уплотнены для сохранения вакуума внутри вакуумного адиабатического корпуса. В этом случае, поскольку два пластинчатых элемента имеют температуры, отличные друг от друга, между двумя пластинчатыми элементами может происходить теплопередача. Может быть обеспечен препятствующий теплопередаче лист 60 для предотвращения теплопередачи между двумя разными видами пластинчатых элементов.
Препятствующий теплопередаче лист 60 может быть обеспечен уплотнительными частями 61, на которых уплотнены оба конца препятствующего теплопередаче листа 60, для образования по меньшей мере одного участка стенки третьего пространства и поддержания вакуумного состояния. Препятствующий теплопередаче лист 60 может быть выполнен в виде тонкой фольги, порядка нескольких микрометров, для уменьшения количества тепла, передаваемого вдоль стенки третьего пространства. Уплотнительные части 61 могут быть выполнены в виде сварных частей. То есть препятствующий теплопередаче лист 60 и пластинчатые элементы 10 и 20 могут быть сварены друг с другом. Для сварки препятствующего теплопередаче листа 60 и пластинчатых элементов 10 и 20 препятствующий теплопередаче лист 60 и пластинчатые элементы 10 и 20 могут быть выполнены из одного материала, и в качестве такого материала может использоваться нержавеющий материал. Уплотнительные части 61 не ограничиваются сварными частями и могут быть получены с помощью такого процесса, как чеканка. Препятствующий теплопередаче лист 60 может иметь изогнутую форму. Таким образом, расстояние передачи тепла по препятствующему теплопередаче листу 60 может быть больше, чем линейное расстояние каждого пластинчатого элемента, так что теплопередача может быть дополнительно уменьшена.
Вдоль препятствующего теплопередаче листа 60 происходит изменение температуры. В связи с этим для предотвращения передачи тепла за пределы препятствующего теплопередаче листа 60 снаружи препятствующего теплопередаче листа 60 может быть обеспечена защитная часть 62, которая служит в качестве теплоизоляции. Другими словами, в холодильнике 7 для транспортного средства второй пластинчатый элемент 20 имеет высокую температуру, а первый пластинчатый элемент 10 имеет низкую температуру. Кроме того, в препятствующем теплопередаче листе 60 происходит переход от высокой температуры к низкой температуре, и, следовательно, температура препятствующего теплопередаче листа 60 резко изменяется. В связи с этим, когда препятствующий теплопередаче лист 60 открыт, через открытую область может происходить значительная передача тепла.
Для уменьшения теплопотерь снаружи препятствующего теплопередаче листа 60 обеспечена защитная часть 62. Например, когда препятствующий теплопередаче лист 60 открыт для воздействия либо низкотемпературного пространства, либо высокотемпературного пространства, препятствующий теплопередаче лист 60 не справляется с функцией предотвращения теплопередачи в зависимости от открытого участка, что является нежелательным.
Защитная часть 62 может быть выполнена в виде пористого материала, контактирующего с внешней поверхностью препятствующего теплопередаче листа 60, может быть выполнена в виде адиабатической конструкции, например, отдельной прокладки, которая расположена снаружи препятствующего теплопередаче листа 60, или может быть выполнена в виде крышки 300 консоли, обращенной к препятствующему теплопередаче листу 60.
Далее будет описан путь передачи тепла между первым и вторым пластинчатыми элементами 10 и 20. Тепло, проходящее через вакуумный адиабатический корпус, может быть разделено на тепло , передаваемое за счет теплопроводности поверхности, которое передается по поверхности вакуумного адиабатического корпуса, в частности, препятствующего теплопередаче листа 60, тепло , передаваемое за счет теплопроводности опоры, которое передается по опорному узлу 30, обеспеченному внутри вакуумного адиабатического корпуса, тепло , передаваемое за счет теплопроводности газа, которое передается через внутренний газ в части с вакуумным пространством, и тепло , передаваемое за счет излучения, которое передается через часть с вакуумным пространством.
Теплопередача может изменяться в зависимости от различных конструктивных размеров. Например, опорный узел может быть изменен таким образом, что первый и второй пластинчатые элементы 10 и 20 могут выдерживать давление вакуума без деформирования, может быть изменено давление вакуума, может быть изменено расстояние между пластинчатыми элементами, и может быть изменена длина препятствующего теплопередаче листа. Теплопередача может изменяться в зависимости от разности температур между пространствами (первым и вторым пространствами), соответственно образованными пластинчатыми элементами. В варианте выполнения предпочтительная конфигурация вакуумного адиабатического корпуса определена с учетом того, что общая величина теплопередачи меньше, чем величина теплопередачи типичной адиабатической конструкции, образованной путем вспенивания полиуретана. В обычном холодильнике, включающем в себя адиабатическую конструкцию, образованную путем вспенивания полиуретана, эффективный коэффициент теплопередачи может составлять около 19,6 мВт/м⋅К.
Путем выполнения относительного анализа величин теплопроводности вакуумного адиабатического корпуса в соответствии с вариантом выполнения может быть минимизирована величина теплопередачи посредством тепла , передаваемого за счет теплопроводности газа. Например, величина теплопередачи посредством тепла , передаваемого за счет теплопроводности газа, может быть отрегулирована до значения, равного или меньшего 4% от общей величины теплопередачи. Величина теплопередачи посредством тепла, передаваемого за счет теплопроводности твердого тела, определенного как сумма тепла , передаваемого за счет теплопроводности поверхности, и тепла , передаваемого за счет теплопроводности опоры, является наибольшей. Например, величина теплопередачи посредством тепла, передаваемого за счет теплопроводности твердого тела, может достигать 75% от общей величины теплопередачи. Величина теплопередачи посредством тепла , передаваемого за счет излучения, меньше величины теплопередачи посредством тепла, передаваемого за счет теплопроводности твердого тела, но больше величины теплопередачи посредством тепла , передаваемого за счет теплопроводности газа. Например, величина теплопередачи посредством тепла , передаваемого за счет излучения, может составлять около 20% от общей величины теплопередачи.
В соответствии с таким распределением теплопередачи эффективные коэффициенты теплопередачи (eK: эффективный K) (Вт/м⋅К) тепла , передаваемого за счет теплопроводности поверхности, тепла , передаваемого за счет теплопроводности опоры, тепла , передаваемого за счет теплопроводности газа, и тепла , передаваемого за счет излучения, могут иметь математическое представление 1.
Математическое представление 1
eK тепла, передаваемого за счет теплопроводности твердого тела > eK тепла, передаваемого за счет излучения > eK тепла, передаваемого за счет теплопроводности газа
Здесь эффективный коэффициент (eK) теплопередачи представляет собой значение, которое может быть определено с использованием формы и разности температур целевого изделия. Эффективный коэффициент (eK) теплопередачи представляет собой значение, которое может быть получено путем измерения общей величины теплопередачи и температуры по меньшей мере одного участка, на котором передается тепло. Например, теплотворная способность (Вт) измеряется с использованием источника нагрева, который может быть количественно измерен, в холодильнике, распределение (K) температуры дверцы измеряется с использованием тепла, соответственно передаваемого через основной корпус и край дверцы холодильника, и путь передачи тепла рассчитывается как значение (м) преобразования, таким образом может быть получен эффективный коэффициент теплопередачи.
2
Эффективный коэффициент (eK) теплопередачи всего вакуумного адиабатического корпуса имеет значение, заданное формулой k=QL/AT. Здесь Q обозначает теплотворную способность (Вт) и может быть получено с использованием теплотворной способности нагревателя. A обозначает площадь поперечного сечения (м) вакуумного адиабатического корпуса, L обозначает толщину (м) вакуумного адиабатического корпуса, и T обозначает разность температур.
Для тепла, передаваемого за счет теплопроводности поверхности, теплотворная способность может быть получена на основе разности (T) температур между входом и выходом препятствующего теплопередаче листа 60, площади (A) поперечного сечения препятствующего теплопередаче листа, длины (L) препятствующего теплопередаче листа и теплопроводности (k) препятствующего теплопередаче листа (теплопроводность препятствующего теплопередаче листа представляет собой свойство материала и может быть определена заранее). Для тепла, передаваемого за счет теплопроводности опоры, теплотворная способность может быть получена на основе разности (T) температур между входом и выходом опорного узла 30, площади (A) поперечного сечения опорного узла, длины (L) опорного узла и теплопроводности (k) опорного узла. Здесь теплопроводность опорного узла представляет собой свойство материала и может быть определена заранее. Сумма тепла , передаваемого за счет теплопроводности газа, и тепла , передаваемого за счет излучения, может быть получена путем вычитания тепла, передаваемого за счет теплопроводности поверхности, и тепла, передаваемого за счет теплопроводности опоры, из величины теплопередачи всего вакуумного адиабатического корпуса. Отношение тепла , передаваемого за счет теплопроводности газа, и тепла , передаваемого за счет излучения, может быть получено путем определения тепла, передаваемого за счет излучения, при отсутствии тепла, передаваемого за счет теплопроводности газа, из-за значительного снижения степени вакуумирования части 50 с вакуумным пространством.
Когда внутри части 50 с вакуумным пространством обеспечен пористый материал, тепло , передаваемое за счет теплопроводности пористого материала, может представлять собой сумму тепла , передаваемого за счет теплопроводности опоры, и тепла , передаваемого за счет излучения. Тепло , передаваемое за счет теплопроводности пористого материала, может изменяться в зависимости от различных переменных, включая вид, количество пористого материала и т.п.
Во втором пластинчатом элементе разность температур между средней температурой второго пластинчатого элемента и температурой в точке, в которой путь передачи тепла, проходящий через препятствующий теплопередаче лист 60, достигает второго пластинчатого элемента, может быть наибольшей. Например, когда второе пространство представляет собой более горячую область, чем первое пространство, температура в точке, в которой путь передачи тепла, проходящий через препятствующий теплопередаче лист, достигает второго пластинчатого элемента, является наименьшей. Подобным образом, когда второе пространство представляет собой более холодную область, чем первое пространство, температура в точке, в которой путь передачи тепла, проходящий через препятствующий теплопередаче лист, достигает второго пластинчатого элемента, является наибольшей.
Это означает, что количество тепла, передаваемого через другие точки, за исключением тепла, передаваемого за счет теплопроводности поверхности, проходящего через препятствующий теплопередаче лист, должно регулироваться, и общая величина теплопередачи, соответствующая вакуумному адиабатическому корпусу, может быть достигнута, только когда тепло, передаваемое за счет теплопроводности поверхности, обеспечивает наибольшую величину теплопередачи. Для этого изменение температуры препятствующего теплопередаче листа может регулироваться таким образом, чтобы превышать изменение температуры пластинчатого элемента.
2
Далее будут описаны физические характеристики компонентов, образующих вакуумный адиабатический корпус. В вакуумном адиабатическом корпусе на все компоненты действует давление вакуума. В связи с этим, может использоваться материал, имеющий прочность (Н/м) определенного уровня.
Согласно Фиг.20b, данная показанная конфигурация подобна показанной на Фиг.20a, за исключением участков, на которых первый пластинчатый элемент 10 и второй пластинчатый элемент 20 соединяются с препятствующим теплопередаче листом 60. Таким образом, описание одинаковых компонентов опущено, и подробно описаны только отличия компонентов.
Концы пластинчатых элементов 10 и 20 могут быть загнуты в сторону второго пространства, имеющего высокую температуру, для образования фланцевой части 65. На верхней поверхности фланцевой части 65 может быть расположена сварная часть 61 для соединения препятствующего теплопередаче листа 60 с фланцевой частью 65. В этом варианте выполнения рабочий может выполнять сварку только с одной стороны. Таким образом, из-за отсутствия необходимости выполнения двух операций процесс может быть упрощен.
Это более предпочтительно в случае, когда сварка внутри и снаружи затруднена, как проиллюстрировано на Фиг.20a, из-за узкого пространства в части 50 с вакуумном пространством, например, в холодильнике 7 для транспортного средства.
Фиг.21 представляет собой график, иллюстрирующий результаты, полученные при наблюдении за временем и давлением в процессе вакуумирования внутренней области вакуумного адиабатического корпуса при использовании опорного узла.
-6
Согласно Фиг.21, для обеспечения вакуумного состояния части 50 с вакуумным пространством газ из части 50 с вакуумным пространством выкачивается вакуумным насосом при испарении скрытого газа, остающегося в областях части 50 с вакуумным пространством, за счет нагрева. Однако, если давление вакуума достигает определенного уровня или превышает его, существует точка, в которой уровень давления вакуума больше не увеличивается (t1). После этого активируется газопоглотитель путем отсоединения части 50 с вакуумным пространством от вакуумного насоса и подачи тепла в часть 50 с вакуумным пространством (t2). Если газопоглотитель активирован, давление в части 50 с вакуумным пространством уменьшается в течение определенного периода времени, но затем нормализуется для поддержания давления вакуума на определенном уровне. Давление вакуума, поддерживаемое на определенном уровне после активации газопоглотителя, составляет приблизительно 1,8×10 торр.
-6
В варианте выполнения точка, в которой давление вакуума по существу больше не уменьшается, даже при выкачивании газа путем приведения в действие вакуумного насоса, задана в качестве нижнего предела давления вакуума, используемого в вакуумном адиабатическом корпусе, так что минимальное внутреннее давление части 50 с вакуумным пространством составляет 1,8×10 торр.
Фиг.22 представляет собой график, полученный путем сравнения давления вакуума и теплопроводности газа.
Согласно Фиг.22, теплопроводность газа относительно давлений вакуума в зависимости от размеров зазора в части 50 с вакуумным пространством представлена в виде графиков эффективных коэффициентов (eK) теплопередачи. Эффективные коэффициенты (eK) теплопередачи определены для трех размеров зазора в части 50 с вакуумным пространством, а именно 2,76 мм, 6,5 мм и 12,5 мм. Зазор в части 50 с вакуумным пространством определен следующим образом. Когда в части 50 с вакуумным пространством обеспечен препятствующий излучению лист 32, зазор представляет собой расстояние между препятствующим излучению листом 32 и пластинчатым элементом, смежным с ним. При отсутствии препятствующего излучению листа 32 в части 50 с вакуумным пространством зазор представляет собой расстояние между первым и вторым пластинчатыми элементами.
-1
-3
-3
-2
Видно, что, поскольку размер зазора в точке, соответствующей типичному эффективному коэффициенту теплопередачи 0,0196 Вт/м·К, который обеспечивается адиабатическим материалом, образованным путем вспенивания полиуретана, является небольшим, давление вакуума составляет 2,65×10 торр, даже когда размер зазора составляет 2,76 мм. При этом видно, что точка, в которой уменьшение адиабатического эффекта, обусловленное теплом, передаваемым за счет теплопроводности газа, нейтрализовано, даже если давление вакуума уменьшается, представляет собой точку, в которой давление вакуума составляет приблизительно 4,5×10 торр. Давление вакуума 4,5×10 торр может быть определено как точка, в которой нейтрализовано уменьшение адиабатического эффекта, обусловленное теплом, передаваемым за счет теплопроводности газа. Кроме того, когда эффективный коэффициент теплопередачи составляет 0,1 Вт/м⋅К, давление вакуума составляет 1,2×10 торр.
-4
-2
Когда часть 50 с вакуумным пространством не обеспечена опорным узлом, но обеспечена пористым материалом, размер зазора варьируется в диапазоне от нескольких микрометров до нескольких сотен микрометров. В этом случае величина теплопередачи за счет излучения является небольшой из-за пористого материала, даже когда давление вакуума является относительно высоким, т.е. когда степень вакуумирования является низкой. В связи с этим, для регулировки давления вакуума используется соответствующий вакуумный насос. Давление вакуума, подходящее для соответствующего вакуумного насоса, составляет приблизительно 2,0×10 торр. Кроме того, давление вакуума в точке, в которой нейтрализовано уменьшение адиабатического эффекта, обусловленное теплом, передаваемым за счет теплопроводности газа, составляет приблизительно 4,7×10 торр. Кроме того, давление, при котором уменьшение адиабатического эффекта, обусловленное теплом, передаваемым за счет теплопроводности газа, достигает типичного эффективного коэффициента теплопередачи 0,0196 Вт/м⋅К, составляет 730 торр.
Когда в части с вакуумным пространством одновременно обеспечены опорный узел и пористый материал, может быть обеспечено давление вакуума, которое представляет собой среднее между давлением вакуума при использовании только опорного узла и давлением вакуума при использовании только пористого материала.
Далее будет описан другой вариант выполнения.
В вышеописанном варианте выполнения в общем описан холодильник, устанавливаемый на транспортном средстве. Однако вариант выполнения настоящего изобретения не ограничивается этим. Например, замысел настоящего изобретения может быть применен в отношении нагревательного устройства и холодильного или нагревательного устройства. Разумеется, вариант выполнения настоящего изобретения не ограничивается транспортным средством, и может быть применен в отношении любого устройства, которое обеспечивает желаемую температуру продукта. Однако он наиболее предпочтителен в случае холодильника для транспортного средства.
В частности, в случае нагревательного устройства направление хладагента может быть противоположно направлению хладагента в холодильнике. В случае холодильного или нагревательного устройства на пути потока хладагента могут быть установлены четыре стенки, которые изменяют направление хладагента в зависимости от того, работает ли хладагент в качестве хладагента холодильника или нагревательного устройства.
Конденсационный модуль может называться первым теплообменным модулем, а испарительный модуль может называться вторым теплообменным модулем независимо от переключения между холодильником и нагревательным устройством. Здесь выражения «первый» и «второй» означают разделение теплообменного модуля и являются взаимозаменяемыми.
Промышленная применимость
В соответствии с вариантами выполнения может быть эффективно реализован холодильник для транспортного средства, который получает питание извне и представляет собой независимое устройство.
В соответствии с настоящим изобретением удовлетворенность пользователя может быть улучшена, так как транспортное средство позволяет пользователю быстро получить продукт питания в желаемом состоянии.