用于冷藏柜的柜体框架以及冷藏柜

摘要

本发明涉及用于冷藏柜的柜体框架，在柜体框架的至少一部分外表面之上装设有由低导热性材料制成的附加层，并且所述附加层被布置成通过空气间隙与所述外表面相互间隔开，所述空气间隙与外界空气相连通。本发明还涉及包括柜体、至少一个柜门以及上述柜体框架的冷藏柜，其中柜体框架被装设到柜体上，所述柜门被装设到柜体框架上。采用本发明能在不必设置诸如电加热器等加热部件的情况下，充分有效地阻止了外界湿空气冷凝到冷藏柜的外表面，不仅有利于控制冷藏柜的制造成本、提高其运行可靠性，而且能节省冷藏柜的工作能耗，从而显著降低设备的运行费用开支。本发明对于实现降低碳排放量、节能环保等目标具有重要意义。

说明书

技术领域

本发明涉及冷藏设备技术领域，尤其涉及一种用于冷藏柜的柜体框架以及冷藏柜。 

背景技术

诸如冰柜、冷藏箱、冷藏展示柜等具有冷藏、冷冻或兼具展示功能的各类冷藏设备已在人们的日常工作、生活和商业活动中得到了广泛应用，在本文中为了简便起见而将它们统一称为“冷藏柜(refrigerating cabinet)”。尽管这些冷藏柜能够为人们带来无限方便和畅快享受，但是在实际使用过程中也存在着一些问题和不足之处。例如，各类冷藏柜在工作时将消耗包括电能在内的许多能量，由于目前投入使用的冷藏柜数量是相当庞大的，因此这种能量消耗是非常惊人的，有必要对此进行研究并加以改善。 

就传统的冷藏柜而言，需要在它的柜体框架上安装电加热器、荧光灯或者一些类似的部件来控制使得柜体框架的外表面温度高于所处工作环境下的露点温度(例如，常温下通常为17℃左右)，从而阻止外界湿空气冷凝到该外表面上。毫无疑问，这些器件在日复一日的长期运行中将会消耗相当可观的电能，这不仅有悖于节约能源、保护环境等方面的现实要求，而且由于这些加热器件长时间地工作于相对低温、潮湿的环境下而可能容易发生故障或受损，因此增加了设备维护成本并且不利于冷藏柜自身的长久可靠运行。 

尽管已在颁发给Allgeyer的美国专利No.US4496201中、颁发给Bockwinkel的美国专利No.US4741127中分别公开了一种用于冷藏或冷冻的玻璃门和一种具有热绝缘外部框架的冰箱门，然而这些门的结构不仅相对比较复杂，而且为了使用其就不得不整体重新制造，根本无法通过对现有冷藏柜的结构进行适当改造就能去除上述加热器件而达到节省效果。 

发明内容

首先，根据本发明的一个方面，它提供了一种用于冷藏柜的柜体框架，从而可以有效地解决现有技术中存在的上述问题以及其他方面的问题。根据本发明的用于冷藏柜的柜体框架，在所述柜体框架的至少一部分外表面之上装设有由低导热性材料制成的附加层，并且所述附加层被布置成通过空气间隙与所述外表面相互间隔开，所述空气间隙与外界空气相连通。 

根据本发明的柜体框架的另一个实施方式，可选地，所述附加层被构造成与装设位置处柜体框架的外表面宽度相等，并且/或者所述附加层被布置成平行于装设位置处柜体框架的外表面。 

根据本发明的柜体框架的又一个实施方式，可选地，所述附加层通过彼此间隔开的第一连接件和第二连接件被装设到所述柜体框架的外表面之上且平行于该外表面，并且所述附加层被构造成与装设位置处柜体框架的外表面宽度相等，所述第一连接件和第二连接件由相同材料制成并且沿着所述柜体框架的横截面方向将其依次分隔为第一区段、第二区段和第三区段，则所述空气间隙的厚度尺寸是根据以下计算公式来进行设置的： 

*()

其中，表示所述空气间隔的厚度尺寸；表示空气的导热系数；表示第一连接件和第二连接件的导热系数；表示所述附加层的外表面温度，其应高于柜体框架所处外部环境下的露点温度；表示其上装设有所述附加层的柜体框架的外表面温度；表示柜体框架的环境温度；表示所述附加层的热阻抗；表示空气自然对流传热速率；表示所述附加层的宽度尺寸；表示所述第一连接件和第二连接件沿着所述柜体框架横截面方向的各自宽度尺寸与之和，即=+；表示所述第一区段、第二区段和第三区段沿着所述柜体框架横截面方向的各自宽度尺寸、与之和，即=++=-。

根据本发明的柜体框架的另外一个实施方式，可选地，所述的取值范围预设为6℃-25℃，所述的取值范围预设为5℃-15℃，并且/或者所述的取值范围预设为15℃-30℃。更优选地，所述、和的取值分别预设为17℃、12℃和25℃。 

根据本发明的柜体框架的再一个实施方式，可选地，所述空气间隙的厚度尺寸范围是3-10mm。 

其次，根据本发明的另一个方面，它还提供了一种冷藏柜，其包括柜体和至少一个柜门，并且还包括根据以上任一项所述的柜体框架，所述柜体框架被装设到所述柜体上，所述至少一个柜门被装设到所述柜体框架上。 

根据本发明的冷藏柜的一个实施方式，可选地，所述冷藏柜是立式冷藏柜，并且所述柜体框架包括至少两个竖框，所述竖框位置与处于关闭状态下的所述柜门的侧部位置相对应，其中在至少一个所述竖框的至少一部分外表面之上装设有所述附加层。 

根据本发明的冷藏柜的另一个实施方式，可选地，所述柜门是玻璃门。 

根据本发明的冷藏柜的又一个实施方式，可选地，所述冷藏柜还包括露水承接部件，其被装设在装设有所述附加层的竖框的下端部用于承接露水。进一步地，所述露水承接部件被构造成槽状或板状。 

根据本发明的冷藏柜的再一个实施方式，可选地，所述冷藏柜还包括电加热部件，其被装设在所述柜体框架的内表面附近用于进行加热处理。 

与现有技术相比，采用本发明的柜体框架和冷藏柜能够在不必设置诸如电加热器等加热部件的情况下，充分有效地阻止了外界湿空气冷凝到冷藏柜的外表面，例如避免了冷凝后的露水被不雅观、令人困扰地暴露在立式冷藏柜的中间竖框的外表面上。这不仅有利于控制冷藏柜的制造成本、提高其运行可靠性，而且能够节省冷藏柜的工作能耗，从而显著降低设备的运行费用开支。根据测算，应用本发明可以节省28-63%的直接能量消耗，所获得的技术效果相当显著，这对于实现降低碳排放量、节能环保等目标具有重要意义。 

附图说明

以下将结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。 

图1是根据本发明的冷藏柜一个实施例的立体结构示意图，该冷藏柜为立式冷藏柜并且具有多个柜门。 

图2是图1中A部处的局部截面剖视图，在该图中示意性地同时显示出了冷藏柜的内部工作区域C以及外部环境区域D。 

图3是根据本发明的冷藏柜另一个实施例在其上对应于图1中A部处进行剖视后得到的局部截面剖视图，在该图中示意性地同时显示出了冷藏柜的内部工作区域C以及外部环境区域D。 

图4是根据本发明的冷藏柜又一个实施例的部分立体结构示意图。 

图5是根据图1的冷藏柜实施例来说明计算空气间隙厚度尺寸的原理示意图。 

图6是根据图1的冷藏柜实施例来计算热阻抗的原理示意图。 

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本用于冷藏柜的柜体框架以及冷藏柜的基本构造、设计原理及其特点和优点，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何的限制。此外，在本文所提及的各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在附图中的任意单个技术特征，仍然可以在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意的组合，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。 

其次，还必须明确的是，在本文中所使用的“外”、“内”、“下”等方位用语分别与以常规方式放置、使用的冷藏柜所展示并被正常理解的对应方位完全一致，因此不应将这些方位用语解释成对本发明的任何限制。此外，在本文所使用的术语“低导热性材料”是指任何具有小于空气导热系数的材料，这样的材料包括但不仅限于诸如真空绝热板(Vacuum Insulation Panel)等真空发泡材料。 

另外，还应说明的是，在一些附图中可能已对本发明中的某些特征进行了适当的简化、省略、比例变形或局部夸张等处理，以便能够更加清楚地阐释本发明的具体构造。 

图1是根据本发明的冷藏柜一个实施例的立体结构示意图，此外在图2中还针对图1实施例的局部细节特征进行了进一步的展示，下面将结合参考这些附图来对本发明冷藏柜的各组成部分以及它们之间的连接、布置等情况进行详细说明。 

如图1所示，在上述实施例中，该冷藏柜1被示例性地展示为立式冷藏柜，它包括柜体2、柜门3和柜体框架4。其中，根据本发明来设计制造的柜体框架4被装设到柜体2上，并且将柜门3装设到该柜体框架4上，图1所示的竖框5属于柜体框架4的一部分，其位置与在这些图中处于关闭状态下的柜门3的侧部位置相对应。作为举例，在图1中显示出该冷藏柜具有5个柜门，基于简化图面的考虑，对于图中的相同特征都是采用择一方式来进行标识的。应当理解的是，可以根据实际应用需要将本发明应用到其他的非立式冷藏柜上(例如，卧式冷藏柜等)，并且也可以在冷藏柜上灵活配置任意数量的柜门。 

由于本发明的一个主要目的在于去除现有冷藏柜中用于阻止湿空气冷凝的加热器件以便彻底克服如前所述的现有弊端，然而这是具有相当挑战性的。因此，为了实现以上发明目的，在本发明中已经针对冷藏柜的柜体框架结构进行了充分改进，它采用了完全不同于现有技术的设计。 

请结合参考图1和图2，在本发明的示例中是柜体框架4的竖框5的外表面10之上专门增设了附加层6，该附加层6采用的是低导热性材料，并且在装设附加层6时使其与竖框5的外表面10之间保持一个空气间隙7，以便将二者相互间隔开。如图2所示，空气间隙7是与冷藏柜的外部环境区域D保持连通的。由于处在空气间隙7内的空气具有导热系数低的特性，而附加层6材料本身则具有低导热特性，当这两种特性在本发明中被巧妙地设计结合在一起之后，不仅能够很好地阻止在附加层6上出现湿空气冷凝成露水的现象，而且根据设计需要可以将外界大气环境对竖框5的外表面10的温度影响非常理想地控制在所期望的程度范围内。即，在没有使用任何加热器件的情况下，采用本发明可以一方面使得附接层6的外表面持续保持干燥，另一方面使得外部的湿空气仅冷凝在(或者是有限制地冷凝在)的该外表面10上。 

这样，例如图2所图示的，在该立式冷藏柜中，柜门3采用的玻璃门结构，并且在柜门3的玻璃门框架14中彼此间隔地嵌装了三层玻璃15，在柜门3处于关闭状态下时通过设置于其上的密封部件13和14(例如，采用弹性的橡胶材料等制成)贴合到附加层6上。对于附加层6，通过彼此间隔开的两个连接件11、12将该附加层6装设到柜体框架4的外表面10之上，同时使得该附加层6平行于该外表面10并且在二者之间保留空气间隙7。优选地，上述两个连接件11和12可以采用相同的材料(如黏合材料、金属材料等)制成，并且进一步地还能将它们构造成具有完全相同的外形尺寸。通过采用设置上述的附加层6和空气间隙7的方式，可以使得在冷藏柜的外部环境区域D内温度相对较高的热空气、冷藏柜的内部工作区域C内温度相对较低的冷空气之间存在的热交换作用不会影响到外界湿空气冷凝在附加层6上而形成露水，也不会即便当露水出现在竖框5的外表面10上时也无碍于冷藏柜的外形美观。在图2中还示意性地示出了装设在冷藏柜内部的照明部件18，该照明部件18在提供照明功能的同时，其散发出的热量也有助于进一步避免或消除外界的湿空气冷凝到竖框5的外表面10上。 

虽然如上所述，本发明的一个主要目的是为了节省掉现有冷藏柜中用于阻止湿空气冷凝的加热器件，然而出于某些方面的特殊考虑，例如保留这样的加热器件以备不时之需或者一些客户特别要求必须装设这样的加热器件，则可以在本发明的冷藏柜同时装设此类加热器件。在图3中给出了这样的一个实施例，其基本情况大致类似于图1中的实施例，不同之处仅在于在如图中所示的竖框5等柜体框架4的内表面附近装设了电加热部件9，以便在需要时用来进行加热处理，这样也能够更有效地进一步避免或消除外界的湿空气冷凝到竖框5的外表面10上。 

作为一种优选情形，可以将上述附加层6的宽度尺寸构造成与其装设位置相对应处的柜体框架4宽度相等。作为另一种优选情形，可以将上述附加层6布置成与其装设位置处的柜体框架4的外表面10相互平行。可以理解的是，在一些实施例中允许同时结合以上两种优选情形。当然，基于某些应用需要，也可以在一些实施例中考虑将附加层6与其对应的柜体框架4宽度设置成并不相同；或者，将附加层6布置成并不平行于柜体框架4的外表面10，例如当将冷藏柜1的柜门3设置成并不完全垂直于该冷藏柜1的安置平面时。 

如图4所示，本发明的冷藏柜的又一个实施例中，还可以进一步设置露水承接部件8并且将其装设在竖框5的下端部位置。通过这样的露水承接部件8，就可以更好地承接可能冷凝到竖框5的外表面10上、然后由于重力作用而沿着竖框5的外表面10顺流而下的露水，随着时间推移，该露水在露水承接部件8上会自然蒸发掉。优选地，可以将露水承接部件8构造成槽状或板状，在图5中示意性地图示出了包括竖柜5、附加层6、呈槽状的露水承接部件8等在内的部分立体结构。 

就空气间隙7而言，由于它是本发明改进设计中的一个关键要点，因此以下将对其进行更加详细的说明。 

根据本发明的设计思想，在通常情况下可以将空气间隙7的厚度尺寸设置在3-10mm范围之内。根据一些具体应用情形，还可以对空气间隙7的厚度尺寸进行进一步的精确计算和设置。例如，针对图1给出的实施例，在图5、图6中给出了一种设计、计算空气间隙7厚度尺寸的相应原理的说明性示意图。 

    请参阅图5，在示例中附加层6是通过彼此间隔开的连接件11和连接件12被装设到柜体框架4的外表面10上的，为了清楚起见，这两个连接件均在图中以剖面线方式加以显示。连接件11、连接件12沿着柜体框架4(或者，更具体而言是沿着竖框5)的横截面方向将其依次分隔成三个区段，即第一区段16、第二区段17和第三区段18。如图5中所示，上述的第一区段16、第二区段17和第三区段18在沿着柜体框架4横截面方向的各自宽度被分别标示为、和，而连接件11和连接件12沿着柜体框架4横截面方向的各自宽度被分别标示为和。为了以下表述方便，将上述的、和三者尺寸之和以符号来进行表示，即=++，并且将上述的和二者尺寸之和以符号来进行表示，即=+。同时，使用符号来表示其上图6中的柜体框架4沿其横截面方向的宽度尺寸，显然=+=++++。 

根据热力学分析，在柜体框架4的外表面10与外部环境区域D之间的热传递包括在空气间隙7和附加层6内的热传导以及附加层6和外部环境区域D之间的自然对流传导，因此可以通过以下关系式(1)来表示出通过空气间隙7和附加层6所传递的热量： 

          (1)    

在上式中，表示空气自然对流传热速率，通常可以将其数值设定在5-20之间，这具体取决于所处外部环境下的对流传导状况；表示附加层6的外表面温度，其应高于柜体框架4所处外部环境下的露点温度(露点温度的具体数值依赖于所处地的空气温度和相对湿度条件)，的取值范围通常可预设为6℃-25℃，并且优选地可将其取值为17℃；表示其上装设有附加层6的柜体框架4的外表面10的温度，的取值范围通常可预设为5℃-15℃以便获得设计良好的框架，并且优选地可将其取值为12℃；表示柜体框架4的环境温度，它的取值范围通常可预设为15℃-30℃，并且优选的取值范围预设为25℃-27℃，而更优选地可将其取值为25℃。在设计并确定空气间隙7的具体厚度尺寸时，如果是在上述的取值范围内选取较低的环境温度值，那么有利于避免外界湿空气冷凝到冷藏柜的外表面上；如果选取较高的环境温度值(如30℃)，虽然将会不利于避免出现上述的湿空气冷凝现象，但是可以通过辅助性地设置并在需要时开启前述电加热部件来加以解决。因此有必要指出，由于可将前述的温度参数、和分别设定在其各自的一定温度范围内，所以可以在一个尺寸范围区间内来选定空气间隙7的具体厚度尺寸。而当同时选用这些温度参数、和各自的优选数值时，就可以获得空气间隙7的优选的厚度尺寸值。

对于上式中的，请参考图6中提供的本实施例的热阻抗计算模型示意图，其中表示的是空气热阻抗，表示的是连接件11和连接件12的热阻抗，表示的是附加层6的热阻抗。根据该计算模型，可知： 

              (2)

结合以上关系式(1)、(2)可以得到以下关系式(3)：

         (3)

然后，进一步可以得到以下关系式(4)：

         (4)

根据冷藏柜的实际运行状况，可以获得和的具体数值，并且是根据实际要求而被设定高于当前外部环境下的露点温度的，因此后者的数值也是确定的。由此，可以确定的数值，以下将该数值表示为以方便后续表述，即有：

再如图5所示，由于空气间隔7的厚度与连接件11(或连接件12)的厚度是相等的，因此统一采用符号来进行表示，这样可以得到以下关系式(5)：

              (5)

在上式中，表示空气的导热系数；表示连接件11和连接件12的导热系数。

由此，可以推导出以下关系式(6)： 

           (6)

  从而，可以最终按照以下计算公式来计算并设置空气间隙7的厚度尺寸：

*()

综上所述，应用本发明可以节省掉现有冷藏柜中为了解决冷凝露水问题而设置的各类加热器件，并且由此能够非常显著地降低能源消耗量、节省下可观的长期使用费用。此外，由于本发明具有结构紧凑且美观、易于安装制造和维护等特点，因此不仅可以将其应用在新制造的冷藏柜上而实现本发明如前所述的良好技术效果，而且可以非常方便将其应用到目前在用的数量众多的各类旧冷藏柜上，以便通过低成本地对它们进行改造而获得所期望的良好技术效果。

以上列举了若干具体实施方式来详细阐明本发明的用于冷藏柜的柜体框架以及冷藏柜，这些个例仅供说明本发明的原理及其实施方式之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员还可以做出各种变形和改进。举例而言，尽管在前文提供的示例中是采用两个连接件将附加层装设到柜体框架的外表面上，然而在实际应用中还可以仅采用一个连接件或采用两个以上的更多数量的连接件。又如，可以根据需要而将本发明中的附加层仅装设到冷藏柜的一部分竖框上，而并非是装设到所有的竖框上。再如，冷藏柜的柜门主体也可以采用其他的非玻璃材料制成。因此，所有等同的技术方案均应属于本发明的范畴并为本发明的各项权利要求所限定。