RU2596138C2

RU2596138C2 - Hybrid refrigerator using two step cooling process

Info

Publication number: RU2596138C2
Application number: RU2014145108/13A
Authority: RU
Inventors: Прадип СУБРАМАНИАМ; Гириш БАЛУДЖА; Танмайя ВАТС; Ашиш СУД; Парих ДЕВАНГ
Original assignee: Зе Концентрейт Мэньюфекчуринг Компани оф Аилэнд
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2016-08-27
Also published as: WO2013153517A2; EP2836779A2; WO2013153517A4; CN104395681A; RU2014145108A; WO2013153517A3; CN104395681B

Abstract

FIELD: cooling or freezing equipment.

SUBSTANCE: hybrid refrigeration system includes a first structure, configured to accommodate one or more containments. Further, the first structure has a first step cooling mode that is configured to pre-cool the containments the pre-cooling being performed to reduce a temperature of the containments from a first temperature to a predetermined threshold temperature. Furthermore, the system also includes a second structure, also configured to house the containments. Second structure enables a second step cooling mode that further reduces the temperature of the containments from the predetermined threshold temperature to a final desired temperature. Method of cooling in refrigerating plant comprises the following steps: cooling of one or several elements at the first working mode, determination of preset threshold temperature. Transfer of one or several elements of the first structure in the second structure, cooling of one or several elements as part of the second cooling stage in the second structure. For each mode there is at least one independent power source.

EFFECT: using this group of inventions provides energy-saving and fast cooling.

19 cl, 6 dwg

Description

Предпосылки создания изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится в целом к способу охлаждения, более точно, к способу охлаждения, осуществляемому в две отдельные стадии.The present invention relates generally to a cooling method, more specifically, to a cooling method carried out in two separate stages.

Регионы с высокой температурой окружающего воздуха отличаются высоким уровнем потребления напитков. Соответственно, в таких регионах также существует высокий спрос на охлажденные напитки. В существующих способах производства холода/охлаждения и, в частности, в широко распространенных охладителях для напитков, применяется традиционное известное одноступенчатое охлаждение с помощью герметичного компрессора на основе технологий охлаждения с использованием цикла сжатия пара. Такое одноступенчатое охлаждение в условиях высоких температур окружающей среды приводит к высокому потреблению энергии, а также требует высокой охлаждающей способности. Например, высокое потребление энергии при использовании охлаждающего двигателя соответствующего размера с целью достижения желаемых температур напитка остается нормой в технологиях охлаждения в тропических регионах с высокой температурой окружающего воздуха в летнее время. В частности, от охлаждающих двигателей, применяемых в системах охлаждения, действующих при такой высокой температуре окружающего воздуха, требуется высокая производительность, чтобы снизить температуру напитка, например, от 41-46°C до минимума 4-6°C, что сопровождается нежелательным высоким потреблением энергии. Кроме того, достигаемое изменение температуры происходит с низкой скоростью.Regions with high ambient temperatures have a high level of beverage consumption. Accordingly, in such regions there is also a high demand for chilled drinks. Existing cold / cooling production methods, and in particular widespread beverage coolers, use the conventionally known single-stage cooling using a hermetic compressor based on cooling techniques using a steam compression cycle. Such single-stage cooling at high ambient temperatures leads to high energy consumption and also requires high cooling capacity. For example, high energy consumption when using a cooling engine of an appropriate size to achieve the desired beverage temperatures remains the norm in cooling technologies in tropical regions with high ambient temperatures in the summer. In particular, cooling engines used in cooling systems operating at such a high ambient temperature require high performance to reduce the temperature of the drink, for example, from 41-46 ° C to a minimum of 4-6 ° C, which is accompanied by undesirable high consumption energy. In addition, the achieved temperature change occurs at a low speed.

Соответственно, со временем стала ощущаться потребность в небольших охладителях для напитков, обеспечивающих более эффективный способ охлаждения. Более того, хотя традиционные охладители для напитков имеют небольшие размеры, в них применяются герметичные компрессоры, такие как упомянуты выше, которые не обеспечивают соизмеримые экономические выгоды даже при уменьшении размера или мощности охладителя. Помимо этого, снижение температур до желаемого уровня в упомянутых компрессорах также достигается за счет постоянных электрических и механических потерь, из-за чего системы охлаждения имеют низкий холодильный коэффициент (ХК) в условиях высокой температуры окружающего воздуха.Accordingly, over time, the need began to be felt for small coolers for drinks, providing a more efficient way of cooling. Moreover, although traditional beverage coolers are small in size, they use hermetic compressors, such as those mentioned above, which do not provide comparable economic benefits even if the size or capacity of the cooler is reduced. In addition, lowering the temperature to the desired level in the aforementioned compressors is also achieved due to constant electrical and mechanical losses, which is why the cooling systems have a low refrigeration coefficient (CC) in conditions of high ambient temperature.

Соответственно, с учетом высоких эксплуатационных затрат желательна холодильная установка, способная работать в условиях высокой температуры окружающего воздуха и обеспечивающая более энергосберегающее и быстрое охлаждение, чем традиционные технологии охлаждения.Accordingly, taking into account the high operating costs, a refrigeration unit capable of operating under high ambient temperatures and providing more energy-saving and faster cooling than traditional cooling technologies is desirable.

Краткое изложение сущности изобретенияSummary of the invention

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложена гибридная система производства холода, в которую входит первая структура, сконфигурированная на размещение одного или нескольких объемов содержимого. Кроме того, первая структура предусматривает охлаждение первой ступени в качестве первого рабочего режима. Как упоминалось, охлаждение первой ступени имеет целью предварительное охлаждение содержимого и снижение его температуры от первой температуры до заданной пороговой температуры. Кроме того, в гибридную систему производства холода входит вторая структура, сконфигурированная на размещение содержимого после того, как определено, что его температура достигла заданной пороговой температуры. В частности, вторая структура предусматривает охлаждение второй ступени в качестве второго рабочего режима. Кроме того, охлаждение второй ступени имеет целью дальнейшее снижение температуры содержимого от заданной пороговой температуры до конечной желаемой температуры.In one embodiment, a hybrid cold production system is provided that includes a first structure configured to accommodate one or more volumes of content. In addition, the first structure provides for cooling the first stage as the first operating mode. As mentioned, the cooling of the first stage is aimed at pre-cooling the contents and lowering its temperature from the first temperature to a predetermined threshold temperature. In addition, a second structure is included in the hybrid cold production system configured to place the contents after it is determined that its temperature has reached a predetermined threshold temperature. In particular, the second structure provides for the cooling of the second stage as a second operating mode. In addition, the cooling of the second stage aims to further reduce the temperature of the contents from a predetermined threshold temperature to the final desired temperature.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения предложена система двухступенчатого охлаждения, в которую входит первая структура, сконфигурированная на размещение одного или нескольких объемов содержимого в виде напитков. В первой структуре обеспечивается охлаждение первой ступени в качестве первого рабочего режима. В частности, охлаждение первой ступени имеет целью предварительное охлаждение содержимого и снижение его температуры от первой температуры до заданной пороговой температуры. Предусмотрена вторая структура, сконфигурированная на размещение содержимого с напитками после того, как определено, что их температура достигла заданной пороговой температуры. Более точно, во второй структуре обеспечивается охлаждение второй ступени в качестве второго рабочего режима. Охлаждение второй ступени имеет целью дальнейшее снижение температуры содержимого от заданной пороговой температуры до конечной желаемой температуры. Кроме того, предусмотрен механизм сохранения холода посредством легко изменяющего фазу материала, сконфигурированный на сохранение определенной температуры во второй структуре. Помимо этого, предусмотрен контроллер, указывающий, что охлаждение первой ступени завершено, когда с помощью датчика температуры определено, что температура содержимого в виде напитков достигла заданной пороговой температуры.In another embodiment, the present invention provides a two-stage cooling system, which includes a first structure configured to accommodate one or more volumes of beverage contents. The first structure provides cooling of the first stage as a first operating mode. In particular, the cooling of the first stage aims at pre-cooling the contents and lowering its temperature from the first temperature to a predetermined threshold temperature. A second structure is provided, configured to place contents with drinks after it is determined that their temperature has reached a predetermined threshold temperature. More specifically, in the second structure, cooling of the second stage is provided as a second operating mode. The cooling of the second stage aims to further reduce the temperature of the contents from a predetermined threshold temperature to the final desired temperature. In addition, there is a mechanism for preserving the cold by easily changing the phase of the material, configured to maintain a certain temperature in the second structure. In addition, a controller is provided indicating that cooling of the first stage is completed when it is determined by the temperature sensor that the temperature of the contents in the form of beverages has reached a predetermined threshold temperature.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предложен способ охлаждения в холодильной установке. Соответственно, холодильная установка содержит первую структуру и вторую структуру, которые сконфигурированы на размещение одного или нескольких объемов содержимого. Первая структура и вторая структура снабжены датчиком температуры для определения температуры содержимого. В частности, способ включает охлаждение содержимого путем охлаждения первой ступени в первой структуре в качестве первого рабочего режима. Охлаждение имеет целью снижение первой температуры содержимого до заданной пороговой температуры. Последующие стадии способа включают определение заданной пороговой температуры содержимого посредством любого из датчиков температуры и затем перенос содержимого из первой структуры во вторую структуру, когда определено, что температура достигла заданной пороговой температуры. Наконец, осуществляется охлаждение содержимого путем охлаждения второй ступени во второй структуре в качестве второго рабочего режима с целью снижения температуры содержимого от заданной пороговой температуры до конечной желаемой температуры.In some embodiments, the implementation of the present invention provides a method of cooling in a refrigeration unit. Accordingly, the refrigeration unit comprises a first structure and a second structure that are configured to accommodate one or more volumes of content. The first structure and the second structure are equipped with a temperature sensor for detecting the temperature of the contents. In particular, the method includes cooling the contents by cooling the first stage in the first structure as a first operating mode. The purpose of cooling is to lower the first temperature of the contents to a predetermined threshold temperature. The subsequent steps of the method include determining a predetermined threshold temperature of the contents by any of the temperature sensors and then transferring the contents from the first structure to the second structure when it is determined that the temperature has reached the predetermined threshold temperature. Finally, the contents are cooled by cooling the second stage in the second structure as a second operating mode in order to lower the temperature of the contents from a predetermined threshold temperature to a final desired temperature.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На описанных далее чертежах представлен и проиллюстрирован ряд примеров осуществления изобретения. На всех чертежах одинаковые или функционально сходные элементы обозначены одинаковыми позициями. Чертежи являются пояснительными по своему характеру и изображены не в масштабе.In the drawings described below, a number of exemplary embodiments of the invention are presented and illustrated. In all the drawings, identical or functionally similar elements are denoted by the same reference numerals. The drawings are explanatory in nature and are not to scale.

На фиг. 1 схематически проиллюстрирован традиционный способ одноступенчатого охлаждения, а также способ двухступенчатого охлаждения согласно настоящему изобретению.In FIG. 1 schematically illustrates a conventional single-stage cooling method as well as a two-stage cooling method according to the present invention.

На фиг. 2 схематически проиллюстрирован один из примеров системы предварительного охлаждения согласно настоящему изобретению.In FIG. 2 schematically illustrates one example of a pre-cooling system of the present invention.

На фиг. 3 проиллюстрирован один из примеров применения показанной на фиг. 2 системы предварительного охлаждения в сочетании с традиционной системой охлаждения.In FIG. 3 illustrates one example of the application of FIG. 2 pre-cooling systems combined with a traditional cooling system.

На фиг. 4А проиллюстрирована система активного охлаждения испарением согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.In FIG. 4A illustrates an active evaporative cooling system according to embodiments of the present invention.

На фиг. 4Б проиллюстрирована система пассивного охлаждения испарением согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.In FIG. 4B illustrates a passive evaporative cooling system according to embodiments of the present invention.

На фиг. 5 показана психрометрическая диаграмма согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.In FIG. 5 shows a psychrometric diagram according to embodiments of the present invention.

Подробное описаниеDetailed description

Далее изобретение подробно описано со ссылкой на чертежи. Описанные примеры осуществления имеют целью проиллюстрировать объект изобретения, а не ограничить его объем, который определен прилагаемой формулой изобретения.The invention will now be described in detail with reference to the drawings. The described embodiments are intended to illustrate the subject matter of the invention, and not to limit its scope, which is defined by the attached claims.

Общее представлениеGeneral view

Настоящее изобретение относится в целом к способам и системам охлаждения содержимого в виде напитков в две отдельные стадии. С этой целью содержимое сначала выдерживают в первой структуре, сконфигурированной на предварительное охлаждение одним из известных способов до определенной температуры, значительно более низкой, чем температура окружающего воздуха. Затем, когда температура содержимого в виде напитков достигает заданной пороговой температуры, например, температуры по влажному термометру, содержимое в виде напитков переносят во вторую структуру с целью окончательного охлаждения. При нахождении во второй структуре температура содержимого в виде напитков более эффективно снижается до желаемой температуры, применимой для употребления напитков.The present invention relates generally to methods and systems for cooling beverage contents in two separate steps. To this end, the contents are first maintained in a first structure configured to pre-cool one of the known methods to a certain temperature, significantly lower than the ambient temperature. Then, when the temperature of the contents in the form of drinks reaches a predetermined threshold temperature, for example, the temperature of a wet thermometer, the contents in the form of drinks are transferred to the second structure with the aim of final cooling. When in the second structure, the temperature of the contents in the form of drinks is more effectively reduced to the desired temperature applicable for drinking.

Примеры осуществленияExamples of implementation

Некоторые известные из техники системы производства холода или охлаждения позволяют снижать норму потребления энергии, когда помещаемое в холодильную установку изделие/продукт, который требуется охладить, имеет более низкую температуру, чем помещаемое в такую же холодильную установку изделие, имеющее более высокую температуру окружающего воздуха. Охладители для напитков, применяемые в регионах с высокой температурой окружающего воздуха и, следовательно, высокими нормами потребления энергии, могут оказываться неприемлемыми в большинстве случаев. В настоящем изобретении предложено решение, направленное на снижение высокого потребления энергии, в частности, но без ограничения в охладителях для напитков за счет технологии или режима гибридного или двухступенчатого охлаждения, объединенного с обычными циклами производства холода/охлаждения. Соответственно, подразумевается, что охлаждение первой ступени выполняется в качестве первого рабочего режима, а охлаждение второй ступени выполняется в качестве второго рабочего режима. Такие рабочие режимы дополнительно рассмотрены далее.Some cold or cooling production systems known in the art can reduce the energy consumption rate when the product / product to be cooled placed in the refrigeration unit has a lower temperature than the product placed in the same refrigeration unit with a higher ambient temperature. Beverage coolers used in regions with high ambient temperatures and, therefore, high energy consumption rates may not be acceptable in most cases. The present invention provides a solution aimed at reducing high energy consumption, in particular, but without limitation, in beverage coolers due to technology or a hybrid or two-stage cooling regime combined with conventional cold / cooling cycles. Accordingly, it is understood that cooling of the first stage is performed as the first operating mode, and cooling of the second stage is performed as the second operating mode. Such operating modes are further discussed below.

Подразумевается, что температуры, холодильные коэффициенты (ХК) и другие численные величины, приведенные в описании, являются иллюстративными по своему характеру и не ограничивают каким-либо образом особенности изобретения.It is understood that temperatures, refrigeration factors (CK) and other numerical values given in the description are illustrative in nature and do not in any way limit the features of the invention.

На фиг. 1 показано сравнение традиционного способа 102 одноступенчатого охлаждения и способа 104 двухступенчатого охлаждения согласно настоящему изобретению. В любом случае известно, что рабочие температуры окружающего воздуха могут составлять 41-46°C. В традиционном способе 102 одноступенчатого охлаждения продукт, а именно, содержимое в виде напитка может охлаждаться известным способом от температуры, например, 41-46°C до температуры, например, 4-6°C, что сопровождается высоким потреблением энергии. При использовании способа 104 двухступенчатого охлаждения происходит значительное снижение потребления энергии. В частности, в способ 104 двухступенчатого охлаждения используется эффективный метод охлаждения со значительно более высоким ХК охлаждения испарением, чем в традиционных циклах охлаждения путем сжатия пара. Это достигается, когда содержимое в виде напитка, имеющим температуру окружающего воздуха, составляющую, например, 41-46°C, охлаждают до температуры приблизительно в районе, например, температуры по влажному термометру (ТВТ), составляющей 23-28°C в качестве первоначального охлаждения, именуемого стадией предварительного охлаждения, а затем переносят в камеру экспресс-охлаждения для дальнейшего снижения температуры содержимого в виде напитка от 23-28°C до 4-6°C. Хорошо известно, что температуры по влажному термометру могут зависеть от относительной влажности (ОВ) в конкретном регионе и, соответственно, могут отличаться от приведенных выше температур. Дополнительные подробности и варианты осуществления упомянутого способа 104 двухступенчатого охлаждения рассмотрены далее в описании.In FIG. 1 shows a comparison of a conventional single-stage cooling method 102 and a two-stage cooling method 104 according to the present invention. In any case, it is known that operating ambient temperatures can range from 41-46 ° C. In the traditional method of single-stage cooling 102, the product, namely, the contents in the form of a beverage can be cooled in a known manner from a temperature, for example, 41-46 ° C to a temperature, for example, 4-6 ° C, which is accompanied by high energy consumption. When using the method 104 of two-stage cooling, a significant reduction in energy consumption occurs. In particular, the two-stage cooling method 104 uses an efficient cooling method with a significantly higher evaporative cooling quanlity than conventional cooling cycles by vapor compression. This is achieved when the contents in the form of a drink having an ambient temperature of, for example, 41-46 ° C, are cooled to a temperature in the region, for example, of a wet thermometer (TWT) of 23-28 ° C as the initial temperature cooling, called the pre-cooling stage, and then transferred to the express-cooling chamber to further reduce the temperature of the contents in the form of a drink from 23-28 ° C to 4-6 ° C. It is well known that the temperature of a wet thermometer may depend on the relative humidity (RH) in a particular region and, accordingly, may differ from the above temperatures. Additional details and embodiments of the aforementioned two-stage cooling method 104 are discussed later in the description.

Соответственно, на фиг. 2 проиллюстрирован один из примеров системы 200 предварительного охлаждения, сконфигурированной на снижение температуры изделий/продуктов в системе 200 от температуры окружающего воздуха, составляющей, например, 41-46°C, до относительно более низкой температуры, составляющей, например, 28-23°C. Такое охлаждение осуществляется путем охлаждения первой ступени. В частности, в проиллюстрированном на фиг. 2 варианте осуществления система 200 предварительного охлаждения действует как система активного или пассивного охлаждения (рассмотренного далее). Кроме того, в систему 200 входит охлаждающий бункер 201, дополнительно содержащий первую структуру 202, рассчитанную на тепловую нагрузку, которой, например, является содержимое, именуемое напитками 224, которые помещаются на лотке 204. Лоток 204 служит для размещения не только напитков 224, но также других изделий/продуктов, если они имеются, также рассчитанных на охлаждение. Кроме того, в лотке 204 имеются отверстия 203, позволяющие определенному количеству воздуха проходить через лоток 204, как показано стрелкой В.Accordingly, in FIG. 2 illustrates one example of a pre-cooling system 200 configured to lower the temperature of articles / products in the system 200 from an ambient temperature of, for example, 41-46 ° C, to a relatively lower temperature, of, for example, 28-23 ° C . Such cooling is carried out by cooling the first stage. In particular, as illustrated in FIG. 2, a pre-cooling system 200 acts as an active or passive cooling system (discussed later). In addition, the cooling bin 201 is included in the system 200, further comprising a first heat load structure 202, which, for example, is content called drinks 224, which are placed on the tray 204. The tray 204 serves to accommodate not only drinks 224, but also other products / products, if any, also designed for cooling. In addition, in the tray 204 there are openings 203 allowing a certain amount of air to pass through the tray 204, as shown by arrow B.

Подразумевается, что напитки 224 являются одним из примеров содержимого, размещаемого в области 222 горячей стороны, и, соответственно, в области 222 горячей стороны могут размещаться другие изделия и/или продукты, требующие охлаждения согласно настоящему изобретению. В целом дополнительно подразумевается, что область 222 горячей стороны остается нагретой только в начале охлаждения, и по мере снижения температуры напитков 224 область 222 горячей стороны охлаждается. Тем не менее, для простоты применительно к области 222 горячей стороны во всем описании используется одинаковая терминология. Кроме того, в систему входит 200 электрический вентилятор 210 с проводкой 214 для подачи электропитания через всю систему 200. Режим электрических соединений и соответствующих операций обеспечивается пультом 212 управления.It is understood that drinks 224 are one example of contents placed in the hot side area 222, and accordingly, other products and / or products requiring cooling according to the present invention can be placed in the hot side area 222. In general, it is further understood that the hot side region 222 remains heated only at the start of cooling, and as the temperature of the beverages decreases 224, the hot side region 222 cools. However, for simplicity, the same terminology is used throughout the description for the hot side region 222. In addition, the system includes 200 electric fan 210 with wiring 214 for supplying power through the entire system 200. The mode of electrical connections and related operations is provided by the remote control 212.

Подразумевается, что упомянутые способы или системы активного и пассивного охлаждения могут быть реализованы в виде нескольких других альтернатив, обеспечивающих предварительное охлаждение напитков. Такие альтернативы рассмотрены далее в описании. Тем не менее, для простоты варианты осуществления, проиллюстрированные на фиг. 2 и 3, рассмотрены на примере способов активного и пассивного охлаждения, проиллюстрированных на фиг. 4А и 4Б, соответственно. Кроме того, подразумевается, что технологии не ограничивают каким-либо образом особенности изобретения.It is understood that the aforementioned methods or systems of active and passive cooling can be implemented in the form of several other alternatives providing pre-cooling of drinks. Such alternatives are discussed further in the description. However, for simplicity, the embodiments illustrated in FIG. 2 and 3 are considered using the active and passive cooling methods illustrated in FIG. 4A and 4B, respectively. In addition, it is understood that technology does not in any way limit the features of the invention.

Как отмечено выше, вентилятор 210 сконфигурирован на подачу в систему 200 воздуха снаружи, направление которого показано стрелкой A. Более точно, подаваемый вентилятором 210 воздух затем поступает во внутреннюю область 222 горячей стороны в направлении по стрелке B, как показано на фиг. 2. Поток и направление воздуха рассмотрены далее в описании.As noted above, the fan 210 is configured to supply outside air to the system 200, the direction of which is indicated by arrow A. More precisely, the air supplied by the fan 210 then flows into the inner hot side region 222 in the direction of arrow B, as shown in FIG. 2. The flow and direction of air are discussed further in the description.

Кроме того, приточный воздух проходит через испарительную пластину 208 до поступления в область 222 горячей стороны. Испарительная пластина 208 может различаться в случае активного и пассивного охлаждения (описанных далее). Для простоты в варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 2, предусмотрено только активное охлаждение испарением. Подразумевается, что общее функционирование системы 200 остается неизменным при использовании любого из способов охлаждения.In addition, the supply air passes through the evaporation plate 208 until it enters the hot side area 222. Evaporator plate 208 may vary in the case of active and passive cooling (described later). For simplicity, in the embodiment illustrated in FIG. 2, only active vapor cooling is provided. It is understood that the overall functioning of the system 200 remains unchanged using any of the cooling methods.

Соответственно, в случае активного охлаждения испарением испарительная пластина 208 может отличаться по своей конструкции от поглощающей пластины 208′ (показанной на фиг. 4Б), применяемой в случае пассивного охлаждения. Так, пластина 208 может иметь кубовидную структуру, соответствующую доступному пространству внутри системы 200. Отверстия или поры, имеющиеся в таких пластинах, могут иметь больший размер, чем при пассивном охлаждении испарением, что позволяет большему количеству воздуха проходить через пластину 208 в процессе эксплуатации. На пластину 208 могут наноситься гидрофобные покрытия, чтобы сделать ее водоотталкивающей, а также подавить рост бактерий и грибков. Структура, материал, методы конструирования и изготовления пластины 208 хорошо известны специалистам в данной области техники и не будут рассматриваться далее. В частности, в случае охлаждения испарением наряду с испарительной пластиной 208 может быть предусмотрена показанная на фиг. 2 конструкция из водяного насоса 213, резервуара 207 с водой 209 и воздухораспределительного лотка 206. В воздухораспределительном лотке 206 предусмотрены отверстия 203, сходные с отверстиями в лотке 204, которые помогают равномерно направлять приточный воздух в сторону напитка 224. В частности, воздухораспределительный лоток 206 содержит участок с несколькими заранее заданными отверстиями 203, основным назначением которых является равномерное распределение приточного воздуха, как показано стрелкой B, в сторону напитка 224. Более того, стрелкой 211 обозначен поток воды 209, который достигает верха испарительной пластины 208 и разбрызгивается таким образом, что испарительная пластина 208 соответствующим образом пропитывается водой 209. В некоторых вариантах осуществления также могут использоваться другие жидкотекучие среды помимо воды 209.Accordingly, in the case of active cooling by evaporation, the evaporation plate 208 may differ in design from the absorption plate 208 ′ (shown in FIG. 4B) used in the case of passive cooling. Thus, the plate 208 may have a cuboid structure corresponding to the available space within the system 200. The holes or pores present in such plates may have a larger size than with passive cooling by evaporation, which allows more air to pass through the plate 208 during operation. Hydrophobic coatings can be applied to plate 208 to make it water-repellent, as well as inhibit the growth of bacteria and fungi. The structure, material, design and manufacturing methods of the plate 208 are well known to those skilled in the art and will not be discussed further. In particular, in the case of cooling by evaporation, along with the evaporation plate 208 shown in FIG. 2, a design of a water pump 213, a water tank 207 209, and an air distribution tray 206. In the air distribution tray 206, openings 203 are provided that are similar to the openings in the tray 204 that help uniformly direct the supply air toward the beverage 224. In particular, the air distribution tray 206 comprises a section with several predefined openings 203, the main purpose of which is to evenly distribute the supply air, as shown by arrow B, towards the beverage 224. Moreover, arrow 211 The flow of water 209 is reached, which reaches the top of the evaporation plate 208 and is sprayed so that the evaporation plate 208 is suitably soaked in water 209. In some embodiments, other fluid media other than water 209 may also be used.

С другой стороны, при пассивном охлаждении может использоваться гибкая пластина 208′ типа ткани с открытыми микропорами, поглощающими воду или любую другую жидкость, в контакте с которой находится пластина 208′. Кроме того, размер пор выбран таким образом, что во время работы вентилятора 210, через пластину 208′ продувается определенное количество воздуха, что снижает температуру напитка 224, находящегося в области 222 горячей стороны. За счет выбора размера микропористой структуры может поглощаться вода или любая другая жидкость и также удерживаться внутри пластины 208′ в течение достаточно длительного времени.On the other hand, with passive cooling, a flexible plate 208 ′ of tissue type with open micropores absorbing water or any other liquid in contact with which the plate 208 ′ can be used can be used. In addition, the pore size is selected so that during operation of the fan 210, a certain amount of air is blown through the plate 208 ′, which reduces the temperature of the beverage 224 located in the hot side region 222. By choosing the size of the microporous structure, water or any other liquid can be absorbed and also be retained within the plate 208 ′ for a sufficiently long time.

В одном из вариантов осуществления на одной из сторон пластины 208′, обращенной в сторону внешней среды 150, как показано на чертежах, может быть нанесено название компании, логотип и т.п. для размещения на обращенном наружу участке, который, соответственно, также может быть выполнен водоотталкивающим. Соответственно, до применения пластины 208′ она может быть обработана известными средствами, такими как гидрофобное покрытие для подавления роста бактерий и грибков в течение длительных периодов применения. Тем не менее, подразумевается, что такие покрытия наносят на ограниченную площадь поверхности с одной сторону пластины 208', чтобы покрытие не перекрывало поток воздуха, а размещенное на ограниченной площади поверхности название компании, логотип и т.п., было бы заметным. Структура, материал, методы конструирования и изготовления пластин такого рода хорошо известны специалистам в данной области техники и не будут рассматриваться далее. Аналогично активному охлаждению испарением при пассивном охлаждении испарением также может использоваться пластина 208′, но установленная с возможностью необязательного удаления вентилятора 210. Кроме того, пластина 208' может содержать резервуар 207 и располагаться непосредственно над резервуаром 207 в контакте с водой 209. Такие сопутствующие расположения и конфигурации пластины 208′ подробнее описаны со ссылкой на фиг. 4Б.In one embodiment, on one side of the plate 208 ′ facing the external environment 150, as shown in the drawings, a company name, logo or the like may be applied. for placement on the outward facing area, which, respectively, can also be made water-repellent. Accordingly, prior to application of the plate 208 ′, it can be treated with known means, such as a hydrophobic coating, to inhibit the growth of bacteria and fungi over long periods of use. However, it is understood that such coatings are applied to a limited surface area on one side of the plate 208 ', so that the coating does not block the air flow, and the company name, logo, etc. placed on a limited surface area would be noticeable. The structure, material, methods of designing and manufacturing plates of this kind are well known to specialists in this field of technology and will not be discussed further. Similarly to active evaporative cooling with passive evaporative cooling, a plate 208 ′ can also be used, but installed with the optional removal of fan 210. In addition, plate 208 'may comprise a reservoir 207 and be located directly above the reservoir 207 in contact with water 209. Such associated locations and the configurations of the plate 208 ′ are described in more detail with reference to FIG. 4B.

В частности, пластины 208 и 208′, применяемые как при пассивном, так и активном охлаждении испарением, могут конфигурироваться посредством съемного картриджа 215. Соответственно, функциональные возможности такого съемного картриджа 215 могут позволять пользователю заменять один картридж другим в зависимости от ограничений потребления энергии и потребностей в пропускной способности. Такие картриджи также позволяют легко заменять изношенную пластину. Более того, при активном охлаждении испарением с более высоким потреблением энергии, чем при пассивном охлаждении испарением, охлаждающее действие является более быстрым, чем при пассивном охлаждении испарением. Например, в регионах, где недоступны насос и вентилятор, может применяться пассивное охлаждение испарением до более низких температур тепловой нагрузки, представляющей собой напитки 224. Такое изменение применения облегчается, когда пластины 208 и 208′ являются взаимозаменяемыми посредством съемного картриджа 215.In particular, the plates 208 and 208 ′ used in both passive and active evaporative cooling can be configured by means of a removable cartridge 215. Accordingly, the functionality of such a removable cartridge 215 may allow a user to replace one cartridge with another depending on energy consumption requirements and needs in bandwidth. Such cartridges also make it easy to replace a worn plate. Moreover, with active cooling by evaporation with a higher energy consumption than with passive cooling by evaporation, the cooling effect is faster than with passive cooling by evaporation. For example, in regions where the pump and fan are not available, passive cooling by evaporation to lower temperatures of the thermal load, which is drinks 224, can be applied. This change in application is facilitated when the plates 208 and 208 ′ are interchangeable by means of a removable cartridge 215.

Помимо описанных выше компонентов в систему 200 входит контроллер 218, соединенный с вентилятором 210, датчик 220 температуры и интерфейс 226 обратной связи, также соединенные с контроллером 218. Такая компоновка показана на фиг. 2. В частности, датчик 220 температуры сконфигурирован на определение температуры в области 222 горячей стороны, а интерфейс 226 обратной связи сконфигурирован на предоставление соответствующих данных температуры пользователю (не показанному), системы 200. В некоторых вариантах осуществления посредством интерфейса 226 обратной связи пользователю также могут предоставляться данные измерения времени.In addition to the components described above, the system 200 includes a controller 218 connected to the fan 210, a temperature sensor 220, and a feedback interface 226, also connected to the controller 218. Such an arrangement is shown in FIG. 2. In particular, the temperature sensor 220 is configured to detect a temperature in the hot side region 222, and the feedback interface 226 is configured to provide appropriate temperature data to a user (not shown) of the system 200. In some embodiments, the user may also be provided with a feedback interface 226 by the user time measurement data is provided.

В частности, первая структура 202 может представлять собой оболочку, достаточно большую для размещения одного или нескольких напитков 224 в банках, бутылках и т.д. в системе 200. Первая структура 202 может быть изготовлена из известных материалов, таких как металлические и неметаллические материалы, и может обладать соответствующими теплоизоляционными свойствами, если она сконфигурирована в виде оболочки с содержимым, защищенным от высоких наружных температур. Кроме того, поскольку конфигурации, размеры, изготовление и технологии изготовления первой структуры 202 хорошо известны специалистам в данной области техники, они не будут рассматриваться далее. В частности, первая структура 202 может быть сконфигурирована в виде открытой структуры, частично открытой структуры или закрытой структуры в зависимости от внешних условий и желаемых требований.In particular, the first structure 202 may be a shell large enough to house one or more drinks 224 in cans, bottles, etc. in the system 200. The first structure 202 may be made of known materials, such as metallic and non-metallic materials, and may have appropriate heat-insulating properties if it is configured as a shell with contents protected from high outside temperatures. In addition, since the configurations, sizes, manufacturing and manufacturing techniques of the first structure 202 are well known to those skilled in the art, they will not be discussed further. In particular, the first structure 202 may be configured as an open structure, a partially open structure, or a closed structure depending on external conditions and desired requirements.

Датчик 220 температуры может представлять собой простой датчик температуры для определения температуры в области 222 горячей стороны, аналогичный любому из широко применяемых датчиков температуры, имеющихся на рынке. Более точно, датчик 220 температуры соединен с контроллером 218 и позволяет контроллеру 218 сохранять в памяти 216 все зарегистрированные данные температуры. В некоторых вариантах осуществления датчик 220 температуры может представлять собой терморезистор.The temperature sensor 220 may be a simple temperature sensor for detecting temperature in the hot side region 222, similar to any of the commonly used temperature sensors on the market. More specifically, the temperature sensor 220 is connected to the controller 218 and allows the controller 218 to store in the memory 216 all recorded temperature data. In some embodiments, the temperature sensor 220 may be a thermistor.

Как показано, контроллер 218 составляет часть аппаратного обеспечения системы 200. Как известно, контроллер 218 может представлять электромеханическое устройство управления или микропроцессорное устройство. Соответственно, микропроцессорное устройство может содержать ЦП (не показанный), способный обрабатывать данные, поступающие от известного источника, в данном случае нескольких известных источников, которые включают вентилятор 210 и датчик 220 температуры. Кроме того, в контроллер 218 могут быть встроены блоки энергозависимой памяти, такой как ОЗУ и/или ПЗУ, которые действуют вместе с соответствующими входными и выходными шинами. Контроллер 218 также может быть необязательно сконфигурирован в виде специализированной интегральной схемы, или может быть образован другим логическими устройствами, хорошо известными специалистам в данной области техники. Более точно, контроллер 218 может являться частью внешнего электронного блока управления или может быть сконфигурирован в виде автономного объекта. Некоторые части контроллера 218 соединены с вентилятором 210 и датчиком 220 температуры, при этом с контроллером также соединен 218 интерфейс 226 обратной связи, обеспечивающий выходной сигнал, видимый или слышимый пользователем системы 200. Кроме того, сигналы, принимаемые от датчика 220 температуры, сконфигурированы на хранение в памяти 216 и дополнительную обработку посредством ЦП, в обоих случаях входящих в состав контроллера 218.As shown, the controller 218 is part of the hardware of the system 200. As is known, the controller 218 may be an electromechanical control device or a microprocessor device. Accordingly, the microprocessor device may comprise a CPU (not shown) capable of processing data from a known source, in this case several known sources, which include a fan 210 and a temperature sensor 220. In addition, volatile memory blocks, such as RAM and / or ROM, which act in conjunction with respective input and output buses, may be integrated into controller 218. The controller 218 may also optionally be configured as a specialized integrated circuit, or may be formed by other logic devices well known to those skilled in the art. More specifically, the controller 218 may be part of an external electronic control unit or may be configured as an autonomous entity. Some parts of the controller 218 are connected to the fan 210 and the temperature sensor 220, while a feedback interface 226 is also connected to the controller 218, providing an output signal that is visible or heard by the user of the system 200. In addition, the signals received from the temperature sensor 220 are configured for storage in memory 216 and additional processing by the CPU, in both cases included in the controller 218.

Помимо этого, контроллер 218 может содержать таймер (не показанный), который способен регистрировать данные времени, позволяющие контроллеру 218 эффективно принимать данные температуры и времени. Затем соответствующими методами вычисления, хранящимися в контроллере 218, могут определяться зависимости времени и температуры, позволяющие пользователю анализировать температуру в области 222 горячей стороны даже при выключенном или недоступном датчике 220 температуры. В качестве альтернативы, таймер также может быть выключен, и для анализа температуры в области 222 горячей стороны могут использоваться только данные, поступающие от датчика 220 температуры, независимо от времени их сбора.In addition, the controller 218 may include a timer (not shown) that is capable of recording time data, allowing the controller 218 to efficiently receive temperature and time data. Then, by the corresponding calculation methods stored in the controller 218, time and temperature dependencies can be determined, allowing the user to analyze the temperature in the hot side region 222 even when the temperature sensor 220 is turned off or inaccessible. Alternatively, the timer can also be turned off, and only data from the temperature sensor 220 can be used to analyze the temperature in the hot side region 222, regardless of the time it was collected.

Память 216, находящаяся в контроллере 218, может содержать энергозависимые и энергонезависимые области, в которых хранятся данные, касающиеся общего функционирования системы 200. Более точно, в памяти 216 могут храниться данные температуры в области 222 горячей стороны, а также время слежения с помощью таймера (не показанного). Кроме того, в памяти 216 также могут храниться заданные функциональные величины, относящаяся к датчикам информация и, в частности, показания ТВТ, зависящие и выведенные из относительной влажности (ОВ), определяемой с помощью датчика ОВ (не показанного). Кроме того, в памяти 216 могут храниться другие показатели температуры, такие показатели заданной пороговой температуры, максимальной и минимальной рабочих температур компонентов системы 200, один или несколько алгоритмов обработки сигналов температуры и данные времени. В памяти 216 также могут храниться данные эксплуатационных характеристик вентилятора 210 и насоса 213, например, температура напитка 224, при достижении которой требуется приводить в действие или выключать вентилятор 210 и/или насос, и т.д. Помимо этого, в памяти 216 также могут храниться некоторые методы вычисления, отображаемая и графическая информация, максимальный и минимальный срок службы аккумуляторных батарей (если они используются), другие технические характеристики системы 200, памяти 216, контроллера 218 и т.д.The memory 216 located in the controller 218 may contain volatile and non-volatile areas in which data is stored regarding the overall functioning of the system 200. More specifically, temperature 21 in the hot side region 222, as well as tracking time using a timer, can be stored in memory 216 ( not shown). In addition, predetermined functional quantities, sensor related information and, in particular, TWT readings depending on and derived from relative humidity (RH) detected by an OB sensor (not shown) can also be stored in memory 216. In addition, other temperature indicators may be stored in memory 216, such as indicators of a predetermined threshold temperature, maximum and minimum operating temperatures of system components 200, one or more temperature signal processing algorithms, and time data. The memory 216 can also store performance data of the fan 210 and pump 213, for example, the temperature of the drink 224, upon reaching which it is necessary to actuate or turn off the fan 210 and / or pump, etc. In addition, some calculation methods, displayed and graphic information, maximum and minimum battery life (if used), other technical characteristics of the system 200, memory 216, controller 218, etc., can also be stored in memory 216.

В контроллере 218 также могут использоваться некоторые дополнительные алгоритмы на основе методов вычисления, способные облегчать обработку сигналов температуры, поступающих от датчика 220 температуры. Кроме того, алгоритм может содержать метод вычисления, позволяющий выводить ТВТ, которой может являться заданная пороговая температура в случае активного и пассивного охлаждения испарением во время охлаждения первой ступени или предварительного охлаждения, такого как обеспечивает в системе 200. Более того, упомянутые заданные пороговые температуры также могут быть установлены в режиме охлаждения первой ступени (предварительного охлаждения) другими способами, такими как с использованием легко изменяющего фазу материала (РСМ), охлаждения посредством сдвоенного испарителя, термоэлектрического охлаждении, геотермального охлаждения и охлаждения посредством трубопровода с кондиционированным воздухом. Все такие методы охлаждения первой ступени дополнительно рассмотрены далее.The controller 218 may also use some additional algorithms based on calculation methods capable of facilitating the processing of temperature signals from the temperature sensor 220. In addition, the algorithm may include a calculation method that allows you to derive the TWT, which may be a predetermined threshold temperature in the case of active and passive cooling by evaporation during cooling of the first stage or pre-cooling, such as provides in the system 200. Moreover, the specified threshold temperatures are also can be installed in the cooling mode of the first stage (pre-cooling) in other ways, such as using easily changing phase material (PCM), cooling I by means of a twin evaporator, thermoelectric cooling, geothermal cooling and cooling through an air-conditioned pipeline. All such methods of cooling the first stage are further discussed below.

Система 200 может быть сконфигурирована на функционирование в качестве автономного устройства, рассчитанного на более низкие температуры напитков 224 внутри первой структуры 202. В частности, напитки 224, которые находились в условиях внешней среды 150, имеют температуры внешней среды 150 или чаще температуры, близкие к температуре окружающего воздуха. При использовании системы 200 напитки 224 могут помещаться внутрь первой структуры 202, как показано на фиг. 2. Для приведения в действие и выключения системы, когда это необходимо, может использоваться необязательно предусмотренный выключатель, такой как выключатель 228.The system 200 can be configured to function as a stand-alone device, designed for lower temperatures of drinks 224 inside the first structure 202. In particular, drinks 224 that were in ambient conditions 150 have ambient temperatures of 150 or more often temperatures close to the temperature ambient air. When using the system 200, drinks 224 may fit inside the first structure 202, as shown in FIG. 2. An optional switch, such as switch 228, may be used to power the system and turn it off when necessary.

После приведения в действие охлаждения первой ступени вентилятор 210 вращается и всасывает в систему 200 воздух снаружи, как показано на чертежах. Всасываемый воздух, протекает через испарительную пластину 208 по стрелкам А. Вода или аналогичная жидкость, абсорбированная пластиной 208, позволяет снижать температуру протекающего через пластину 208 воздуха, который охлаждается и протекает в сторону резервуара 207. Кроме того, постоянно работающий вентилятор 210 всасывает охлажденный воздух в область 222 горячей стороны. Как показано стрелками на чертежах, поступающий приточный воздух направляется в сторону резервуара 207 и далее в сторону напитков 224. Показано, что поток воздуха обеспечивает равномерное распределение воздуха в области 222 горячей стороны. Такому равномерному распределению воздуха способствует воздухораспределительный лоток 206, на котором установлены напитки 224. Затем охлажденный воздух взаимодействует с напитками 224 и изделиями/продуктами внутри первой структуры 202 и обеспечивает их предварительное охлаждение посредством принудительной конвекции, обеспечивающей снижение температуры от первой температуры до заданной пороговой температуры. Кроме того, через напитки 224 проходит обозначенный стрелкой B приточный воздух, который охлаждает их и затем выходит из области 222 горячей стороны через выпускную трубу 230. В некоторых вариантах осуществления выпускаемый воздух отработанный воздух может дополнительно использоваться, поскольку он имеет более низкую температуру, чем температура окружающей среды. Соответственно, например, воздух может подаваться в помещение с более высокой температурой, охлаждать ее и обеспечивать тех, кто в нем находится, определенным количеством воздуха с более приемлемой температурой, чем высокая температура окружающего воздуха. Дополнительные примеры могут включать использование выпускной трубы 230 для охлаждения конденсатора с хладагентом R134A, применяемого в холодильной установке. Соответственно, в традиционных конденсаторах со средним противодавлением (МВР), поддерживаемом при температуре 54°C, при температуре окружающего воздуха 41°C могут поддерживаться еще более низкие температуры и тем самым повышаться ХК и производительность конденсатора. Кроме того, такой отработанный воздух может находить применение помимо приведенных примеров, и специалистам в данной области техники известно, как может дополнительно использоваться воздух с такой низкой температурой.After the cooling of the first stage is activated, the fan 210 rotates and draws air into the system 200 from the outside, as shown in the drawings. The intake air flows through the evaporation plate 208 in the direction of the arrows A. Water or a similar liquid absorbed by the plate 208 allows to reduce the temperature of the air flowing through the plate 208, which is cooled and flows towards the reservoir 207. In addition, a constantly running fan 210 draws in cooled air into hot side region 222. As shown by the arrows in the drawings, the incoming supply air is directed towards the tank 207 and further towards the drinks 224. It is shown that the air flow provides uniform air distribution in the hot side region 222. This uniform distribution of air is facilitated by the air distribution tray 206, on which drinks 224 are mounted. Then, the cooled air interacts with drinks 224 and products / products within the first structure 202 and provides their preliminary cooling by forced convection, which reduces the temperature from the first temperature to a predetermined threshold temperature. In addition, supply air, indicated by arrow B, passes through the drinks 224, which cools them and then leaves the hot side area 222 through the exhaust pipe 230. In some embodiments, the exhaust air may be used further, since it has a lower temperature than the temperature the environment. Accordingly, for example, air can be supplied to a room with a higher temperature, cool it and provide those who are in it with a certain amount of air with a more acceptable temperature than the high ambient temperature. Additional examples may include the use of an exhaust pipe 230 for cooling a condenser with R134A refrigerant used in a refrigeration unit. Accordingly, in traditional medium backpressure condensers (MVR), maintained at 54 ° C, even lower temperatures can be maintained at an ambient temperature of 41 ° C, thereby increasing the HC and condenser performance. In addition, such exhaust air may find application in addition to the examples given, and those skilled in the art will know how air with such a low temperature can be additionally used.

После того, как в области 222 горячей стороны достигнута минимальная температура (которой при пассивном и активном охлаждении испарением может являться ТВТ) относительно заданной пороговой температуры, датчик 220 температуры определяет преобладающую температура внутри первой структуры 202 и подает контроллеру 218 соответствующий сигнал температуру. Контроллер 218 соответствующим образом преобразует сигналы в совместимый формат и сравнивает принятый и преобразованный сигнал температуры с заданным показателем температуры. Контроллер 218 соответствующим образом определяет, достигнута ли заданная минимальная или пороговая температура. Если заданная температура достигнута, контроллер 218 передает интерфейсу 226 обратной связи соответствующий сигнал, позволяющий обеспечивать пользователя системы 200 обратной связью и позволяющий пользователю узнавать, что заданная температура достигнута. Соответственно, пользователь может выключить систему 200 и извлечь или переместить напитки 224 и другие изделия/продукты из первой структуры 202, чтобы далее поместить их в другие системы с целью осуществления окончательного охлаждения второй ступени. Подразумевается, что за счет такой системы предварительного охлаждения улучшается снижение температуры напитков 224 и других изделий/продуктов и при этом ограничивается общее потребление энергии системой. Соответственно, применение описанного метода обеспечивает системы двухступенчатого охлаждения с энергосберегающим режимом охлаждения.After the minimum temperature has been reached in the hot side region 222 (which can be TBT during passive and active evaporation cooling) with respect to a predetermined threshold temperature, the temperature sensor 220 determines the prevailing temperature inside the first structure 202 and sends a temperature signal to the controller 218. The controller 218 appropriately converts the signals into a compatible format and compares the received and converted temperature signal with a predetermined temperature value. Controller 218 appropriately determines whether a predetermined minimum or threshold temperature has been reached. If the set temperature is reached, the controller 218 transmits a corresponding signal to the feedback interface 226, which allows the user of the system 200 to provide feedback and allows the user to know that the set temperature has been reached. Accordingly, the user can turn off the system 200 and remove or move drinks 224 and other products / products from the first structure 202 to further place them in other systems in order to achieve final cooling of the second stage. It is understood that due to such a pre-cooling system, a decrease in the temperature of drinks 224 and other products / products is improved and the overall energy consumption of the system is limited. Accordingly, the application of the described method provides a two-stage cooling system with an energy-saving cooling mode.

В некоторых вариантах осуществления может быть предусмотрено автоматическое выключение системы 200 предварительного охлаждения и соответствующая визуальная, звуковая и т.д. обратная связь, предлагающая пользователю продолжить охлаждение. Подразумевается, что такое автоматическое выключение также сопровождается автоматическим возобновлением работы, когда определено, что температура напитков 224 превысила заданную пороговую температуру.In some embodiments, the automatic shutdown of the pre-cooling system 200 and the corresponding visual, sound, etc., may be provided. feedback prompting the user to continue cooling. It is understood that such an automatic shutdown is also accompanied by an automatic restart when it is determined that the temperature of the beverages 224 has exceeded a predetermined threshold temperature.

В дополнительных вариантах осуществления двухступенчатое охлаждение может происходить в системах предварительного охлаждения, объединенных или совмещенных с установками окончательного охлаждения, за счет чего повышаются простота и удобства применения для пользователя. Соответственно, на фиг. 3 показана система 300 охлаждения, в которой применяется система 200 предварительного охлаждения, совмещенная со второй структурой, а именно, установкой 302 экспресс-охлаждения путем охлаждения второй ступени. Как показано на чертежах, принцип производства холода/охлаждения, более точно, режим или процесс охлаждения второй ступени основан на термоэлектрическом охлаждении (ТЭО). Подразумевается, что ТЕО является не единственным способом, обеспечивающим охлаждение напитков 224 до температуры, например, порядка 4-6°C, и может использоваться множество других способов, обеспечивающих аналогичный охлаждение второй ступени. Такие режимы охлаждения рассмотрены далее в описании.In additional embodiments, two-stage cooling can occur in pre-cooling systems, combined or combined with final cooling plants, thereby increasing the simplicity and ease of use for the user. Accordingly, in FIG. 3 shows a cooling system 300 in which a pre-cooling system 200 is used, combined with a second structure, namely, an express-cooling unit 302 by cooling a second stage. As shown in the drawings, the principle of production of cold / cooling, more precisely, the mode or process of cooling the second stage is based on thermoelectric cooling (TEO). It is understood that TEO is not the only method for cooling drinks 224 to a temperature of, for example, about 4-6 ° C, and many other methods can be used to provide similar cooling of the second stage. Such cooling modes are discussed further in the description.

Соответственно, как показано на чертежах, термоэлектрическое охлаждение является одним из способов отвода тепловой энергии от среды, устройства или компонента путем приложения к месту соединения разноименных электрических проводников или полупроводников напряжения заданной полярности, которое обычно генерирует холод внутри оболочки и тепло снаружи оболочки. Такое охлаждение является особо энергосберегающим, когда разность температур (РТ) горячей и холодной сторон является относительно небольшой и составляет, например, около 15°C, и не является энергосберегающим, когда РТ горячей и холодной сторон составляет, например, около 40°C. Соответственно, в области 222 горячей стороны и области 310 холодной стороны применяется устройство, показанное на чертежах. Как показано, устройство имеет холодную сторону 308 с ТЭО и горячую сторону 306 с ТЭО. Когда к месту соединения горячей стороны 306 с ТЭО и холодной стороны 308 с ТЭО прилагается электрический потенциал известной и требуемой величины, в области 310 холодной стороны достигается охлаждение.Accordingly, as shown in the drawings, thermoelectric cooling is one of the methods of removing thermal energy from a medium, device, or component by applying a voltage of a given polarity to the junction of opposite electrical conductors or semiconductors, which usually generates cold inside the shell and heat outside the shell. Such cooling is particularly energy-saving when the temperature difference (RT) of the hot and cold sides is relatively small and is, for example, about 15 ° C, and is not energy-saving when the RT of hot and cold sides is, for example, about 40 ° C. Accordingly, in the hot side region 222 and the cold side region 310, the apparatus shown in the drawings is applied. As shown, the device has a cold side 308 with a feasibility study and a hot side 306 with a feasibility study. When an electric potential of known and desired magnitude is applied to the junction of the hot side 306 with the TEO and the cold side 308 with the TEO, cooling is achieved in the cold side region 310.

Предварительное охлаждение происходит в системе 300 охлаждения аналогично тому, как это описано при рассмотрении системы 200 предварительного охлаждения, и сочетается с охлаждением в установке 302 экспресс-охлаждения, за счет чего улучшается применимость и удобство охлаждения напитков. Подразумевается, что описанные варианты осуществления системы 200 предварительного охлаждения в равной мере также применимы к системе 300 охлаждения.Pre-cooling takes place in the cooling system 300 in the same way as described in the discussion of the pre-cooling system 200, and is combined with cooling in the express-cooling unit 302, thereby improving the applicability and convenience of cooling drinks. It is understood that the described embodiments of the pre-cooling system 200 are equally applicable to the cooling system 300.

В процессе работы сигнал обратной связи, поступающий от интерфейса 226 обратной связи через контроллер 218 при достижении заданной пороговой температуры в системе 200 предварительного охлаждения напитков 224, сообщает о завершении охлаждения первой ступени и позволяет пользователю извлекать напитки 224 и/или изделия/продукты из первой структуры 202 с целью употребления и помещать их в установку 302 экспресс-охлаждения. В частности, датчик 220 температуры, определяющий температуру внутри первой структуры 202, также может быть сконфигурирован на определение температуры внутри установки 302 экспресс-охлаждения. Тем не менее, в некоторых вариантах осуществления для определения температуры внутри установки 302 экспресс-охлаждения может использоваться другой датчик 304 температуры, аналогичный показанному датчику 220 температуры, размещенному в установке 302 экспресс-охлаждения. Соответственно, когда с помощью любого из этих устройств определена соответствующая температура, контроллеру 218 передаются сопутствующие сигналы для обработки, после чего обработанные сигналы передаются пользователю системы 300 охлаждения. Меньшая тепловая нагрузка за счет уже достигнутого предварительного охлаждения позволяет установке 302 экспресс-охлаждения ускорять охлаждение и быстрее снижать температуру напитков 224 и других изделий/продуктов внутри установки 302 экспресс-охлаждения до желаемого уровня, применимого для употребления. Такие температуры могут составлять, например, 4-6°C.During operation, the feedback signal received from the feedback interface 226 through the controller 218 when a predetermined threshold temperature is reached in the beverage pre-cooling system 200 224, indicates the completion of cooling of the first stage and allows the user to retrieve drinks 224 and / or products / products from the first structure 202 for the purpose of consumption and place them in the express cooling unit 302. In particular, a temperature sensor 220 sensing a temperature inside the first structure 202 may also be configured to detect a temperature inside the express cooling unit 302. However, in some embodiments, another temperature sensor 304, similar to the temperature sensor 220 shown in the express cooling unit 302, may be used to determine the temperature inside the express cooling unit 302. Accordingly, when an appropriate temperature has been determined using any of these devices, associated signals for processing are transmitted to the controller 218, after which the processed signals are transmitted to the user of the cooling system 300. The lower heat load due to the already achieved pre-cooling allows the express-cooling unit 302 to accelerate cooling and lower the temperature of drinks 224 and other products / products inside the express-cooling unit 302 faster to the desired level applicable. Such temperatures may be, for example, 4-6 ° C.

В частности, через напитки 224 протекает приточный воздух, обозначенный стрелкой B, и снижает их температуру. Тем не менее, до достижения выпускной трубы 230 и выпуска через нее приточный воздух подается по каналу 232, что позволяет воздуху поступать на горячую стороны 306 с ТЭО и взаимодействовать с ней, снижая температуру горячей стороны 306 с ТЭО. При охлаждении второй ступени путем термоэлектрического охлаждения снижение температуры горячей стороны 306 с ТЭО также обеспечивает уменьшение РТ между горячей стороной 306 с ТЭО и холодной стороной 308 с ТЭО и еще большее повышение эффективности термоэлектрического охлаждения.In particular, the supply air, indicated by arrow B, flows through the drinks 224 and reduces their temperature. However, until the exhaust pipe 230 is reached and exhausted through it, the supply air is supplied through the channel 232, which allows air to enter and interact with the hot side 306 with the TEO, reducing the temperature of the hot side 306 with the TEO. When cooling the second stage by thermoelectric cooling, lowering the temperature of the hot side 306 with a feasibility study also provides a decrease in RT between the hot side 306 with a feasibility study and the cold side 308 with a feasibility study and further increases the efficiency of thermoelectric cooling.

Как указано выше, в некоторых вариантах осуществления в контроллере 218 могут содержаться методы вычисления данных времени и температуры, которые могут облегчать для пользователей определение температуры напитков 224 даже при недоступных или выключенных датчиках 220 и 304 температуры. Известно, что в таких случаях время, регистрируемое таймеров, может облегчать для пользователей определение приблизительной температуры напитка при условии, что другие функции системы 300 действуют согласно установленным стандартам.As indicated above, in some embodiments, the controller 218 may include methods for calculating time and temperature data that may make it easier for users to determine the temperature of the drinks 224 even when the temperature sensors 220 and 304 are not available or turned off. It is known that in such cases, the time recorded by the timers can make it easier for users to determine the approximate temperature of the drink, provided that the other functions of the system 300 operate in accordance with established standards.

В частности, подразумевается, что проиллюстрированные на фиг. 3 конфигурации системы 300 охлаждения не являются в каком-либо смысле ограничивающими. Соответственно, функции двухступенчатого охлаждения также могут выполняться полностью независимо друг от друга. Кроме того, охлаждение первой ступени в системе 200 предварительного охлаждения и охлаждение второй ступени в установке 302 экспресс-охлаждения могут быть конструктивно сконфигурированы отдельно друг от друга, и, соответственно, могут применяться в зависимости от температуры окружающего воздуха и других условий, преобладающих при использовании.In particular, it is understood that illustrated in FIG. 3, the configurations of the cooling system 300 are not in any way limiting. Accordingly, the functions of two-stage cooling can also be performed completely independently of each other. In addition, the cooling of the first stage in the pre-cooling system 200 and the cooling of the second stage in the express-cooling unit 302 can be configured separately from each other, and, accordingly, can be applied depending on the ambient temperature and other conditions prevailing in use.

К тому же, за счет гибкости, позволяющей раздельно использовать режимы охлаждения первой и второй ступеней, режимы охлаждения первой и второй ступеней также могут действовать посредством различных источников энергии. Это может иметь место даже, когда два оба охлаждения конструктивно объединены в общем устройстве. Тем не менее, это происходит не во всех случаях. Кроме того, даже если два охлаждения разделены, могут быть предусмотрена схема соединений для взаимодействия между режимами охлаждения первой и второй ступеней и обеспечения эффективного охлаждения.In addition, due to the flexibility to separately use the cooling modes of the first and second stages, the cooling modes of the first and second stages can also act through various energy sources. This can occur even when the two two refrigerations are structurally combined in a common device. However, this does not happen in all cases. In addition, even if the two refrigerations are separated, a connection diagram may be provided for the interaction between the cooling modes of the first and second stages and to ensure effective cooling.

Выше подробно описаны функции активного и пассивного охлаждения испарением, которые могут являться функциями предварительного охлаждения. Подразумевается, что в случае функций предварительного охлаждения, таких как применяются в системе 200 предварительного охлаждения или системе 300 охлаждения, активное или пассивное охлаждение испарением не является единственным способом получения предварительно охлажденных напитков 224. В качестве альтернативы, может использоваться несколько других способов.The functions of active and passive cooling by evaporation, which may be functions of pre-cooling, are described in detail above. It is understood that in the case of pre-cooling functions, such as those used in the pre-cooling system 200 or the cooling system 300, active or passive evaporation cooling is not the only way to produce pre-chilled drinks 224. As an alternative, several other methods can be used.

Таким образом, принципы действия активного и пассивного предварительного охлаждения могут быть поняты при рассмотрении фиг. 4А и 4Б, соответственно.Thus, the principles of action of active and passive pre-cooling can be understood by referring to FIG. 4A and 4B, respectively.

Соответственно, на фиг. 4А показана система 400а активного охлаждения испарением, способная обеспечивать предварительное охлаждение одним из способов, применяемых в системах 200 и 300. Кроме того, в систему 400а активного охлаждения испарением входит описанная ранее испарительная пластина 208, расположенная, как показано на фиг. 4А. В частности, при предварительном охлаждении этим способом используется резервуар 207, водяной насос 213, сконфигурированный на перекачивание воды 209, хранящейся в резервуаре 207, по трубопроводу 402. Кроме того, трубопровод 402 сконфигурирован на подачу воды посредством водораспределителя 404 через испарительную пластину 208 с целью смачивания испарительной пластины 208. В частности, стрелкой 211 на фиг. 2 обозначены конструкция и действие трубопровода 402 и водораспределителя 404.Accordingly, in FIG. 4A shows an evaporative active cooling system 400a capable of pre-cooling one of the methods used in the systems 200 and 300. In addition, the evaporative plate 208 described previously shown in FIG. 4A. In particular, when pre-cooling in this way, a reservoir 207 is used, a water pump 213 configured to pump the water 209 stored in the reservoir 207 through a conduit 402. In addition, the conduit 402 is configured to supply water through a distributor 404 through an evaporation plate 208 for wetting evaporation plate 208. In particular, arrow 211 in FIG. 2 shows the design and operation of the pipeline 402 and the water distributor 404.

В процессе работы насос 213 перекачивает по трубопроводу 402 воду 209, хранящуюся в резервуаре 207, и подает ее через испарительную пластину 208. Вода 209, собирающаяся в порах или отверстиях испарительной пластины 208, позволяет воздуху, подаваемому через пластину 208 посредством вентилятора 210, охлаждаться до более низкой температуры, что дополнительно обеспечивает снижение температуры напитков 224, через которые протекает охлажденный воздух, от первой температуры до заданной пороговой температуры. Вода 209, поступающая в испарительную пластину 208, сливается в резервуар 207 через отверстия (не показанные), выполненные на дне пластины 208, в результате чего образуется контур циркуляции воды. Как описано выше, при прохождении через пластину 208 воздуха, обозначенного стрелкой A и подаваемого посредством вентилятором 210, его температура снижается. Этот охлажденный воздух обозначен стрелкой A′. Такое охлаждение воздуха дополнительно способствует снижению температуры в области 222 горячей стороны, а также снижению температур любых тепловых нагрузок в виде напитков, изделий и т.д. внутри первой структуры 202.During operation, the pump 213 pumps the water 209 stored in the reservoir 207 through a pipe 402 and delivers it through the evaporation plate 208. The water 209 collected in the pores or openings of the evaporation plate 208 allows the air supplied through the plate 208 by the fan 210 to cool to lower temperature, which additionally provides a decrease in the temperature of drinks 224 through which cooled air flows from the first temperature to a predetermined threshold temperature. Water 209 entering the evaporation plate 208 is discharged into the tank 207 through openings (not shown) made at the bottom of the plate 208, resulting in a water circulation loop. As described above, as air passes through plate 208, indicated by arrow A and supplied by fan 210, its temperature decreases. This chilled air is indicated by arrow A ′. Such cooling of the air further contributes to lowering the temperature in the hot side region 222, as well as lowering the temperatures of any heat loads in the form of drinks, products, etc. inside the first structure 202.

Аналогичным образом, пассивное охлаждение испарением способно служить альтернативой активного охлаждения испарением, как описано выше, что обеспечивает систему 200 функциями предварительного охлаждения, аналогичными описанным выше.Similarly, passive vapor cooling can serve as an alternative to active vapor cooling as described above, which provides the system 200 with pre-cooling functions similar to those described above.

Соответственно, на фиг. 4Б показан один из примеров системы 400b пассивного охлаждения испарением. Структура, компоненты и функционирование системы 400b не отличаются или минимально отличаются от системы 400а. Такие отличия состоят в основном в необязательном вентиляторе 210 и альтернативном способе увлажнения пластины 208′. В частности, вентилятор 210 может быть полностью исключен, и воздух может подаваться в область 222 горячей стороны посредством естественной конвекции. Кроме того, в пластине 208′ имеется множество отверстий, делающих ее открытой и микропористой по структуре и позволяющих поглощать воду 209 посредством капиллярного действия. Соответственно, в показанной системе 400b может отсутствовать водяной насос или вентилятор, такой как в рассмотренной системе 400а, но может иметься резервуар 207 и водораспределитель 404′, аналогичные уже описанным. Кроме того, в систему 400b входит водосборник 408, сконфигурированный на накопление воды, и трубопровод 410, соединяющий резервуар 207 с водосборником 408.Accordingly, in FIG. 4B shows one example of a passive evaporative cooling system 400b. The structure, components and operation of the system 400b are no different or minimally different from the system 400a. Such differences are mainly in the optional fan 210 and an alternative method of wetting the plate 208 ′. In particular, the fan 210 can be completely eliminated, and air can be supplied to the hot side region 222 by means of natural convection. In addition, the plate 208 ′ has many openings making it open and microporous in structure and allowing water 209 to be absorbed by capillary action. Accordingly, in the system 400b shown, there may be no water pump or fan, such as in the system 400a considered, but there may be a reservoir 207 and a water distributor 404 ′ similar to those already described. In addition, a sump 408 configured for water storage and a pipe 410 connecting the reservoir 207 to the sump 408 are included in the system 400b.

В процессе работы системы 400b пассивного охлаждения испарением у воды 209, хранящейся в водосборнике 408, имеется гидростатический напор. Соответственно, за счет гидростатического напора, поддерживаемого в водосборнике 408, вода 209 по трубопроводу 402′ поступает в водораспределитель 404′, как показано стрелкой E, и затем распределяется по пластине 208′, как показано на чертежах. Распределение воды 209 аналогично распределению, рассмотренному со ссылкой на фиг. 4А. Поглощающая пластина 208′ поглощает воду 209 и за счет капиллярного действия распределяет ее по всей поверхности пластины 208′. Затем вода 209, поступающая в пластину 208′, через отверстия в пластине 208′ стекает в резервуар 207, откуда она возвращается в водосборник 408 по трубопроводу 410 с обратным клапаном 406, который обеспечивает однонаправленный поток воды 209, чтобы вода 209, хранящаяся в водосборнике 408, не поступала в резервуар 207, а только вытекала из резервуара 207 и поступала в водосборник 408, как показано стрелкой D. Подразумевается, что любое протекание воздуха через пластину 208′ обеспечивается посредством естественной конвекции. Соответственно, когда определенное количество воздуха, обозначенное стрелкой А, достигает пластины 208′, его температура снижается и образуется определенное количество воздуха, обозначенное стрелкой А′. Кроме того, подразумевается, что тепловая нагрузка, такая как напитки 224, может охлаждаться аналогично тому, как это описано со ссылкой на фиг. 4А. Поскольку другие варианты осуществления и требования к работе таких систем известны специалистам в данной области техники, они не будут рассматриваться далее.During operation of the passive cooling system 400b by evaporation, there is hydrostatic pressure at the water 209 stored in the catchment 408. Accordingly, due to the hydrostatic pressure maintained in the catchment 408, water 209 flows through a pipe 402 ′ into the water distributor 404 ′, as shown by arrow E, and then is distributed through the plate 208 ′, as shown in the drawings. The distribution of water 209 is similar to the distribution discussed with reference to FIG. 4A. The absorption plate 208 ′ absorbs water 209 and distributes it over the entire surface of the plate 208 ′ due to capillary action. Then, the water 209 entering the plate 208 ′ flows through the openings in the plate 208 ′ into the reservoir 207, from where it returns to the catchment 408 through a pipe 410 with a check valve 406, which provides a unidirectional flow of water 209, so that the water 209 stored in the catchment 408 , did not enter the reservoir 207, but only flowed out of the reservoir 207 and entered the catchment 408, as shown by arrow D. It is understood that any air flow through the plate 208 ′ is ensured by natural convection. Accordingly, when a certain amount of air, indicated by arrow A, reaches the plate 208 ′, its temperature decreases and a certain amount of air is formed, indicated by arrow A ′. In addition, it is understood that heat loading, such as drinks 224, can be cooled in the same way as described with reference to FIG. 4A. Since other embodiments and requirements for the operation of such systems are known to those skilled in the art, they will not be discussed further.

В одном из вариантов осуществления вода 209 может быть заменена эквивалентными текучими средами, способными помогать снижению температуры напитков 224. В частности, текучие среды, которыми может быть заменена вода 209, могут обладать такими свойствами, как поверхностное натяжение, вязкость и т.д., аналогичными свойствам воды или превосходящими их и позволяющими перекачивать и распределять их как воду во время предварительного охлаждения. Поскольку такие текучие среды хорошо известны специалистам в данной области техники, свойственные им особенности не будут рассматриваться далее.In one embodiment, water 209 can be replaced with equivalent fluids that can help lower the temperature of drinks 224. In particular, fluids that can be replaced with water 209 may have properties such as surface tension, viscosity, etc., similar to or superior to water properties and allowing them to be pumped and distributed like water during pre-cooling. Since such fluids are well known to those skilled in the art, their inherent features will not be discussed further.

Особенности настоящего изобретения могут быть поняты из психрометрической диаграммы 500, представленной на фиг. 5. На диаграмме 500, хорошо известной специалистам в данной области техники, по оси X отложена температура по сухому термометру (°С), а по оси Y отложено соответствующее соотношение влажностей (в фунтах на фунт сухого воздуха). В частности, кривой 502 обозначена ТВТ 15,5°C, кривой 504 обозначена относительная влажность (ОВ) 80%, кривой 506 обозначено насыщение 100%, а кривой 508 обозначена ОВ 20%. Кроме того, диаграмма 500 представлена не в масштабе.The features of the present invention can be understood from the psychrometric diagram 500 shown in FIG. 5. In diagram 500, well known to those skilled in the art, the X-axis represents the temperature of the dry thermometer (° C), and the Y-axis represents the corresponding ratio of humidity (in pounds per pound of dry air). In particular, curve 502 indicates TWT 15.5 ° C, curve 504 indicates relative humidity (RH) 80%, curve 506 indicates 100% saturation, and curve 508 indicates RH 20%. In addition, chart 500 is not to scale.

Из диаграммы 500 может быть лучше понят принцип действия предварительного охлаждения, а именно, систем 400а и 400b активного и пассивного охлаждения испарением, соответственно. Также подразумевается, что приведенные далее показатели температуры, соотношения влажностей и т.д. служат примерами и могут точно не соответствовать реальным показателям.From the diagram 500, the operating principle of the pre-cooling, namely, the active and passive evaporative cooling systems 400a and 400b, respectively, can be better understood. It is also understood that the following temperature, humidity ratios, etc. serve as examples and may not exactly correspond to real indicators.

Соответственно, определенное количество окружающего воздуха для подачи в область 222 горячей стороны может иметь температуру по сухому термометру, например, 30°C при относительной влажности 20% и иметь соответствующую ТВТ около 15,5°C. В результате перемещения воздуха из внешней среды 150 в область 222 горячей стороны системы 200 предварительного охлаждения через испарительную пластину 208 или поглощающую пластину 208′ температура по сухому термометру снижается от 30°C до около 18,3°C. Такое снижение возможно, поскольку воздух, проходящий через пластины 208 и 208′, становится насыщенным влагой за счет воды, содержащейся в пластинах 208 или 208′. Кроме того, уровень такого насыщения может варьировать в пределах, например, изначально от 20% ОВ окружающего воздуха до 80% ОВ после прохождения воздуха через пластины 208 или 208′. Соответственно, на диаграмме 500 показано, что относительное изменение содержания влаги в воздухе или соотношение удельных влажностей воздуха также варьирует. Такие изменения также могут находиться в пределах, например, от начальной величины около 0,00525 фунт/фунт до величины около 0,01070 фунт/фунт сухого воздуха. Соответственно, ясно, что у окружающего воздуха, направляемого внутрь в область 222 горячей стороны, будет изменяться температура по сухому термометру за счет отдачи тепла, сопровождающейся изменением массы в результате повышения удельной влажности воздуха.Accordingly, a certain amount of ambient air for supply to the hot side region 222 may have a dry thermometer temperature, for example, 30 ° C at a relative humidity of 20% and have a corresponding TWT of about 15.5 ° C. As a result of the movement of air from the external environment 150 to the hot side region 222 of the pre-cooling system 200 through the evaporation plate 208 or the absorption plate 208 ′, the temperature of the dry thermometer decreases from 30 ° C to about 18.3 ° C. This reduction is possible because the air passing through the plates 208 and 208 ′ becomes saturated with moisture due to the water contained in the plates 208 or 208 ′. In addition, the level of such saturation can vary, for example, initially from 20% RH of ambient air to 80% RH after air passes through plates 208 or 208 ′. Accordingly, diagram 500 shows that the relative change in the moisture content of the air or the ratio of specific air humidity also varies. Such changes may also range, for example, from an initial value of about 0.00525 lb / lb to a value of about 0.01070 lb / lb of dry air. Accordingly, it is clear that for ambient air directed inward to the hot side region 222, the temperature of the dry thermometer will change due to heat transfer, accompanied by a change in mass due to an increase in specific air humidity.

Поскольку в изобретение описано охлаждение, осуществляемое на двух отдельных стадиях, подразумевается, что применения, предусматривающие предварительное охлаждение и экспресс-охлаждение, могут быть реализованы посредством множества процессов и могут быть не ограничены только принципами активного и пассивного охлаждения испарением. Более того, рассмотренные варианты осуществления с применением предварительного охлаждения и экспресс-охлаждения не являются ограничивающими. Соответственно, аналогичное предварительное охлаждение также может осуществляться множеством других способов. Соответственно, далее раскрыто пять альтернативных способ предварительного охлаждения помимо уже рассмотренных систем 400а и 400b активного и пассивного охлаждения испарением.Since cooling is carried out in two separate stages in the invention, it is understood that applications involving pre-cooling and rapid cooling can be implemented through a variety of processes and may not be limited only to the principles of active and passive evaporation cooling. Moreover, the considered embodiments using pre-cooling and rapid cooling are not limiting. Accordingly, similar pre-cooling can also be carried out in many other ways. Accordingly, five alternative pre-cooling methods are described below in addition to the active and passive evaporative cooling systems 400a and 400b already discussed.

Соответственно, альтернативы предварительного охлаждения могут включать термоэлектрическое охлаждение, аналогичное описанному применительно к горячей стороне 306 с ТЭО и холодной стороне 308 с ТЭО в системе 300 охлаждения. Поскольку термоэлектрическое охлаждение, предусматривающее минимальную разность температур горячей стороны и холодной стороны, является выгодным с точки зрения относительно ограниченного потребления энергии, в системах охлаждения, таких как система 300, могут применяться термоэлектрические системы предварительного охлаждения. Например, когда разность температур горячей стороны и холодной стороны составляет менее 15°C, ХК (холодильный коэффициент) может достигать 2-2,5.Accordingly, pre-cooling alternatives may include thermoelectric cooling similar to that described with respect to the hot side 306 with a TEO and the cold side 308 with a TEO in the cooling system 300. Since thermoelectric cooling, which provides a minimum temperature difference between the hot side and the cold side, is advantageous in terms of relatively limited energy consumption, thermoelectric pre-cooling systems can be used in cooling systems such as system 300. For example, when the temperature difference between the hot side and the cold side is less than 15 ° C, HC (refrigeration coefficient) can reach 2-2.5.

Другие способы предварительного охлаждения могут включать охлаждение посредством традиционных холодильных установок со сдвоенными испарителями в которых для предварительного охлаждения напитков 224 в сбалансированной герметичной системе могут эффективно использоваться традиционные герметичные компрессоры обоих типов, а именно, постоянного тока и переменного тока. Использование сдвоенных испарителей в системе производства холода/охлаждения является энергосберегающим, поскольку получаемый ХК цепи производства холода/охлаждения со средним противодавлением (МБР) в компрессорах меньшего размера в сочетании с получаемым ХК цепи производства холода/охлаждения с высоким противодавлением (НВР) обеспечивает более высокий холодильный коэффициент, чем при использовании одинарных испарителей. Тем не менее, это может зависеть от соотношения размеров сдвоенных испарителей, выбранных для предварительного охлаждения и экспресс-охлаждения.Other pre-cooling methods may include cooling by conventional dual evaporator chillers in which traditional hermetic compressors of both types, namely, direct current and alternating current, can be effectively used to pre-cool drinks 224 in a balanced sealed system. The use of dual evaporators in a cold / cooling production system is energy-efficient, since the resulting low-backpressure cold / cooling cold chain cooling circuit (ICBM) in smaller compressors in combination with the high backpressure cold / cold cooling cold chain production circuit (HBP) provides higher refrigeration coefficient than when using single evaporators. However, this may depend on the size ratio of the twin evaporators selected for pre-cooling and rapid cooling.

В качестве альтернативы, может применяться легко изменяющий фазу материал, обеспечивающий предварительное охлаждение, такое как описано выше. В регионах, в которых ночные температуры в течение длительного времени остаются значительно ниже дневных температур, для предварительного охлаждения могут применяться легко изменяющие фазу материалы. Применяемые для предварительного охлаждения легко изменяющие фазу материалы способны затвердевать при снижении температуры окружающего воздуха в ночное время, сохраняя скрытую тепловую энергию ночью, и затем плавиться в дневное время при более высокой температуре окружающего воздуха, высвобождая энергию. Такое плавление с последующим высвобождением энергии обеспечивается за счет отдачи тепла от тепловой нагрузки, такой как напиток 224, легко изменяющему фазу материалу. По существу, температура напитков 224 может постоянно поддерживаться на уровне ночной температуры окружающего воздуха даже в условиях высоких температур окружающего воздуха в дневное время. Таким образом может применяться предварительное охлаждение напитков 224 с использованием аналогичных легко изменяющих фазу материалов, способных поглощать тепло напитков в дневное время, снижая тем самым их температуру, и высвобождать ночью эту тепловую энергию в среду, в которой поддерживается более низкая температура.Alternatively, a pre-cooling material that readily changes phase can be used, such as described above. In regions where nighttime temperatures remain well below daytime temperatures for a long time, materials that can easily change the phase can be used for pre-cooling. Easily phase-changing materials used for pre-cooling can solidify when the ambient temperature decreases at night, preserving latent thermal energy at night, and then melt in the daytime at a higher ambient temperature, releasing energy. Such melting, followed by the release of energy, is achieved by transferring heat from a heat load, such as a beverage 224, which readily changes the phase of the material. Essentially, the temperature of the drinks 224 can be constantly maintained at night ambient temperature even at high ambient temperatures in the daytime. Thus, pre-cooling of drinks 224 can be applied using similar easily phase-changing materials capable of absorbing the heat of drinks in the daytime, thereby lowering their temperature, and releasing this thermal energy at night to an environment in which a lower temperature is maintained.

В дополнительных вариантах осуществления могут использоваться некоторые источники природной свободной энергии, такой как геотермальная энергия, охлаждение ночного неба и осушающее охлаждение на основе цеолита, что не требует источника внешней энергии и, соответственно, может обеспечивать минимальное потребление энергии для предварительного охлаждения. В частности, такие применения хорошо известны из техники, и не будут дополнительно рассматриваться в описании.In additional embodiments, some sources of natural free energy can be used, such as geothermal energy, night sky cooling and zeolite-based dehumidification, which does not require an external energy source and, accordingly, can provide minimal energy consumption for pre-cooling. In particular, such applications are well known in the art and will not be further discussed in the description.

В других вариантах осуществления трубопровод, ведущий из среды с кондиционированным воздухом в камеру предварительного охлаждения, такую как первая структура 202, способен помогать снижению температуры и обеспечивать охлаждение содержимого внутри камеры. Таким содержимым могут являться напитки 224, как описано выше. В частности, среды с кондиционированным воздухом с температурой 18-27°C способны в значительно мере помогать снижению температуры такого содержимого, требующего предварительного охлаждения.In other embodiments, a conduit leading from an air-conditioned environment to a pre-cooling chamber, such as the first structure 202, is able to help lower the temperature and provide cooling of the contents inside the chamber. Such contents may be drinks 224, as described above. In particular, air-conditioned environments with a temperature of 18-27 ° C can significantly help reduce the temperature of such contents that require pre-cooling.

Охлаждение второй ступени, предусматривающий окончательное охлаждение посредством установки 302 экспресс-охлаждения, также может обеспечиваться множеством способов. Далее в описании рассмотрено три таких способа. Тем не менее, известно, что охлаждение второй ступени может предусматривать применение разнообразных традиционно известных средств, и средства, описанные в изобретении в качестве отдельных вариантов осуществления, не являются в каком-либо смысле ограничивающими.Second stage cooling, including final cooling by means of the express cooling unit 302, can also be provided in a variety of ways. The following describes three such methods. However, it is known that cooling of the second stage may involve the use of a variety of conventionally known means, and the means described in the invention as separate embodiments are not in any way limiting.

Соответственно, как указано в отношении системы 300, с целью окончательного охлаждения может быть предусмотрено термоэлектрическое охлаждение, которое уже описано выше, и не будет рассматриваться далее. Как указано ранее, термоэлектрическое охлаждение не является единственным средством охлаждения второй ступени с целью окончательного охлаждения, и также возможны альтернативные режимы охлаждения. Такие альтернативные режимы охлаждения рассмотрены далее.Accordingly, as indicated with respect to the system 300, thermoelectric cooling may be provided for the purpose of final cooling, which is already described above, and will not be discussed further. As indicated earlier, thermoelectric cooling is not the only means of cooling the second stage for the purpose of final cooling, and alternative cooling modes are also possible. Such alternative cooling modes are discussed below.

Соответственно, в вариантах осуществления охлаждения второй ступени могут применяться традиционные способы охлаждения, такие как с использованием холодильных микро/мини компрессоров постоянного тока. Такие компрессоры, в частности, могут использоваться в охладителях небольшого размера. При этом выгодно используется возможная достигаемая температура, поскольку к моменту начала охлаждения второй ступени напитки уже предварительно охлаждены до температуры, например, 23-28°C посредством системы 200 предварительного охлаждения. Это позволяет использовать относительно маломощный и энергосберегающий микрокомпрессор постоянного тока обычно на основе PMBLDC (бесщеточного электродвигателя постоянного тока с постоянным магнитом), имеющего минимальные электрические потери. Более того, компрессоры постоянного тока типа ротационного компрессора со встроенным электродвигателем также имеют более низкие механические потери.Accordingly, in the second stage cooling embodiments, conventional cooling methods such as using micro / mini DC compressors can be used. Such compressors, in particular, can be used in small chillers. In this case, the possible achieved temperature is advantageously used, since by the time the second stage begins to cool, the drinks have already been pre-cooled to a temperature of, for example, 23-28 ° C by means of the pre-cooling system 200. This allows the use of a relatively low-power and energy-saving DC micro-compressor, usually based on PMBLDC (brushless DC permanent magnet motor), with minimal electrical loss. Moreover, DC compressors such as a rotary compressor with an integrated motor also have lower mechanical losses.

Кроме того, охлаждающее действие таких компрессоров может дополнительно улучшаться даже при повышении температуры испарения от -6,7°C до 0°C. В таком случае потребуются некоторые конструктивные изменения, чтобы обеспечить доступность охлаждения тепловой нагрузки, такой как напитки 224, до температуры, например, 4-6°C. Соответственно, согласно одному из решений напитки 224 в камере окончательного охлаждения охлаждаются непосредственно за счет непосредственного контакта бутылок с испарителем рулонно-пластинчатого типа соответствующей формы в отсутствии воздуха и других сред. В результате может облегчаться охлаждение до желаемой температуры. Таким образом, применение контактного рулонно-пластинчатого испарителя помогает ускорять охлаждение за счет сведения к минимуму тепловых потерь, сопутствующих традиционному воздушному охлаждению. В частности, подразумевается, что при охлаждении при среднем противодавлении (МВР) обычно используется температура -6,7°C.In addition, the cooling effect of such compressors can be further improved even if the evaporation temperature rises from -6.7 ° C to 0 ° C. In this case, some design changes will be required to ensure that the cooling of the heat load, such as drinks 224, is accessible to a temperature of, for example, 4-6 ° C. Accordingly, according to one solution, drinks 224 in the final cooling chamber are cooled directly by direct contact of the bottles with a roll-plate type evaporator of the corresponding shape in the absence of air and other media. As a result, cooling to a desired temperature can be facilitated. Thus, the use of a contact roll-plate evaporator helps to accelerate cooling by minimizing the heat loss associated with traditional air cooling. In particular, it is understood that a temperature of -6.7 ° C is usually used when cooling with medium back pressure (MBP).

В других вариантах осуществления вместо микро/миникомпрессоров постоянного тока могут применяться компрессоры переменного тока. С целью достижения температур испарения, например, 1-0°C на протяжении цикла производства холода/охлаждения, что выше, чем традиционная температура -6,7°C, используемая при охлаждении МВР, могут применяться некоторые средства. Такие средства могут включать рулонно-пластинчатые испарители, такие как описаны применительно к микро/миникомпрессорам постоянного тока, которые могут быть сконфигурированы на непосредственное охлаждение напитков или любой тепловой нагрузки. В таком устройстве со сниженными тепловыми потерями может обеспечиваться более быстрое охлаждение напитков 224 в сочетании с более высоким ХК.In other embodiments, AC compressors may be used instead of DC micro / minicompressors. In order to achieve evaporation temperatures of, for example, 1-0 ° C during the cold / cooling production cycle, which is higher than the traditional -6.7 ° C temperature used in cooling the MBP, some means may be used. Such means may include plate-type evaporators, such as those described with respect to DC micro / minicompressors, which can be configured to directly cool drinks or any heat load. In such a device with reduced heat loss, faster cooling of beverages 224 in combination with higher HC can be achieved.

В установке 302 экспресс-охлаждения может применяться ряд средств сохранения холода за счет применения соответствующих изоляционных материалов, обеспечивающих защиту от внешнего тепла, или за счет легко изменяющих фазу материалов, которые могут охлаждаться и затвердевать в процессе нормальной эксплуатации холодильной установки. Последующее затвердевание изменяющего фазу материала и высвобождение им соответствующей тепловой энергии в дневное время в результате постепенного плавления при более высокой температуре окружающего воздуха позволяет поддерживать минимальные температуры даже при недоступности источника питания. В установке 302 экспресс-охлаждения могут быть предусмотрены соответствующие области для хранения, переноса и циркуляции, если это требуется, легко изменяющего фазу материала. За счет такого устройства внутри установки 302 экспресс-охлаждения могут поддерживаться температуры, например, ниже 10°C или ниже любой желаемой температуры. Кроме того, подразумевается, что такие требования к минимальной температуре могут влиять на тип, объем и другие характеристики применяемого изменяющего фазу материала.In the installation 302 express cooling can be used a number of means of preserving the cold through the use of appropriate insulating materials that provide protection from external heat, or due to easily changing the phase of the materials, which can be cooled and harden during normal operation of the refrigeration unit. Subsequent solidification of the phase-changing material and the release of the corresponding thermal energy in the daytime as a result of gradual melting at a higher ambient temperature allows maintaining minimum temperatures even when the power source is not available. In the express cooling unit 302, appropriate areas may be provided for storing, transferring and circulating, if required, easily changing the phase of the material. By such a device, temperatures inside the express cooling unit 302 can be maintained, for example, below 10 ° C or below any desired temperature. In addition, it is understood that such minimum temperature requirements may affect the type, volume, and other characteristics of the phase-changing material used.

Помимо этого, из приведенного описания можно понять, что двухступенчатое охлаждение может обеспечиваться путем предварительного охлаждения согласно семи различным вариантам в качестве первого рабочего режима и окончательного охлаждения согласно трем различным вариантам в качестве второго рабочего режима. В сочетании такие процессы обеспечивают снижение потребления энергии в регионах с высокой температурой окружающего воздуха, например, выше 41°C. Кроме того, любой из описанных семи вариантов предварительного охлаждения, с одной стороны, и любой из трех вариантов окончательного охлаждения, с другой стороны, может сочетаться друг с другом, и общее число различных возможных сочетаний, обеспечивающих двухступенчатое охлаждение, которым может осуществляться способ 104 двухступенчатого охлаждения, составляет 21.In addition, from the above description it can be understood that two-stage cooling can be achieved by pre-cooling according to seven different options as the first operating mode and final cooling according to three different options as the second operating mode. In combination, such processes reduce energy consumption in regions with high ambient temperatures, for example, above 41 ° C. In addition, any of the seven described options for pre-cooling, on the one hand, and any of the three options for final cooling, on the other hand, can be combined with each other, and the total number of different possible combinations providing two-stage cooling, which can be carried out by the method 104 two-stage cooling is 21.

Хотя в описании рассмотрено несколько конкретных вариантов осуществления, специалисты в данной области техники поймут, что эти варианты осуществлений предусматривают разновидности, которые могут быть предложены в процессе воплощения объекта изобретения в конкретных условиях реализации. Кроме того, подразумевается, что такие, а также иные разновидности входят в объем изобретения. Ни эти возможные разновидности, ни приведенные выше конкретные примеры не ограничивают объем изобретения. Напротив, объем заявленного изобретения определяется исключительно приведенной далее формулой изобретения.Although several specific embodiments are considered in the description, those skilled in the art will understand that these embodiments provide for variations that may be proposed in the process of embodiment of an object of the invention under specific conditions of implementation. In addition, it is understood that such as well as other varieties are included in the scope of the invention. Neither these possible varieties nor the above specific examples limit the scope of the invention. On the contrary, the scope of the claimed invention is determined solely by the following claims.

Claims

1. A hybrid cold production system comprising:
the first structure having one or more elements located in it, while the first structure contains:
a pre-cooling system for lowering the temperature of one or more elements from the first temperature to a predetermined threshold temperature, while the pre-cooling system operates according to the first operating mode, which provides a cooling process selected from the group consisting of:
active cooling by evaporation,
passive cooling by evaporation,
thermoelectric cooling
dual evaporator cooling
cooling through a source of natural free energy, and
cooling by means of a conduit leading from an air-conditioned environment, and
a second structure containing:
a quick cooling unit for further lowering the temperature of one or more elements from a predetermined threshold temperature to a final desired temperature, while the quick cooling unit operates according to the second operating mode,
however, for each of the first operating mode and the second operating mode, at least one independent energy source for cooling is provided.

2. The system according to claim 1, in which the first operating mode is provided by active cooling by evaporation, including the use of a combination of air, water, a pump and an evaporation plate to pre-cool one or more elements, while the pump delivers water to the plate, air passes through the plate and reaches one or more elements, lowering the first temperature to achieve a given threshold temperature, while the evaporation plate is configured to install and remove during cooling Niya through the cartridge.

3. The system according to claim 1, in which the first operating mode is provided by passive cooling by evaporation, including the use of a combination of air, water and an absorption plate to pre-cool one or more elements, while the absorption plate absorbs water due to capillary action, air passes through plate and reaches one or more elements, lowering the first temperature to a predetermined threshold temperature, while the absorbing plate is configured to be installed and removed in process of cooling by means of a cartridge.

4. The system of claim 1, wherein the second operating mode is provided by a cooling process selected from the group consisting of:
thermoelectric cooling
micro / minicompressors of direct current, and
AC compressor.

5. The system according to claim 4, in which the first operating mode is provided by active cooling by evaporation, while the second operating mode is provided by thermoelectric cooling, while the hot side during thermoelectric cooling receives air as a result of the process of active cooling by evaporation, and the air reduces hot side temperature.

6. The system of claim 1, wherein the second structure comprises a cold preservation mechanism provided by easily changing the phase of the material, while the mechanism maintains a temperature in the second structure.

7. The system of claim 1, further comprising a controller for reporting completion of a first stage cooling mode when the temperature of one or more elements is detected by a temperature sensor to achieve a predetermined threshold temperature.

8. The system of claim 1, wherein the second structure further comprises:
a cold preservation mechanism for maintaining the temperature in the second structure, provided by easily changing the phase of the material, and
a controller for reporting completion of the cooling mode of the first stage when the temperature of one or more elements is detected by a temperature sensor to achieve a predetermined threshold temperature.

9. The system of claim 8, wherein the first operating mode is provided by a cooling process selected from the group consisting of:
active cooling by evaporation,
passive cooling by evaporation,
thermoelectric cooling
dual evaporator cooling
cooling by means of an easy phase-changing material,
cooling through a source of natural free energy, and
cooling by piping from an air-conditioned environment.

10. The system according to claim 9, in which the first operating mode is provided by an active cooling process by evaporation, including using a combination of air, water, a pump and an evaporation plate to pre-cool one or more elements, while the pump delivers water to the plate, air passes through plate and reaches one or more elements, reducing the first temperature to a predetermined threshold temperature, and the evaporation plate is configured to install and remove during cooling TV cartridge.

11. The system of claim 9, wherein the first operating mode is provided by a passive cooling process by evaporation, including using a combination of air, water and an absorption plate to pre-cool one or more elements, while the absorption plate absorbs water due to capillary action, the air passes through the plate and reaches one or more elements, lowering the first temperature to a predetermined threshold temperature, and the absorbing plate is configured to be installed and removed in Processes cooling through the cartridge.

12. The system of claim 9, wherein the second cooling mode is provided by a cooling process selected from the group consisting of the following:
thermoelectric cooling
micro / minicompressors of direct current, and
AC compressor.

13. The system according to p. 12, in which the first operating mode is provided by active cooling by evaporation, while the second operating mode is provided by thermoelectric cooling, while the hot side during thermoelectric cooling receives air as a result of the active cooling by evaporation, and the air reduces hot side temperature.

14. A method of cooling in a refrigeration unit containing a first structure and a second structure, configured to accommodate one or more elements, and a temperature sensor configured to detect the temperature of one or more elements, the method comprising the steps of:
cooling one or more elements during the first operating mode to reduce the temperature of one or more elements from the first temperature to a predetermined threshold temperature,
determining a predetermined threshold temperature of one or more elements by means of a temperature sensor,
transferring one or more elements from the first structure to the second structure when the temperature is determined to achieve a predetermined threshold temperature, and
cooling one or more elements as part of the second stage of the cooling mode in the second structure, by means of the second operating mode, to reduce the temperature of one or more elements from a given threshold temperature to a final desired temperature,
however, for each of the first operating mode and the second operating mode, at least one independent energy source for cooling is provided.

15. The method according to p. 14, in which the cooling according to the first operating mode is provided by means of a cooling process selected from the group consisting of:
active cooling by evaporation,
passive cooling by evaporation,
thermoelectric cooling
dual evaporator cooling
cooling by means of an easy phase-changing material,
cooling through a source of natural free energy, and
cooling by piping from an air-conditioned environment.

16. The method according to p. 15, in which the process of active cooling by evaporation involves using a combination of air, water, a pump and an evaporation plate to pre-cool one or more elements, while the pump delivers water to the plate, air passes through the plate and reaches one or more elements, reducing the first temperature to a predetermined threshold temperature, and the evaporation plate is configured to be installed and removed during cooling by means of a cartridge.

17. The method according to p. 15, in which the process of passive cooling by evaporation involves using a combination of air, water and an absorption plate to pre-cool one or more elements, while the absorption plate absorbs water due to capillary action, air passes through the plate and reaches one or several elements, reducing the first temperature to a predetermined threshold temperature, and the absorbing plate is configured to be installed and removed during cooling by means of a cartridge.

18. The method according to p. 15, in which cooling by means of a second operating mode is provided by a cooling process selected from the group consisting of:
thermoelectric cooling
micro / minicompressors of direct current, and
AC compressor.

19. The method according to p. 18, in which the first operating mode is provided by active cooling by evaporation, while the second operating mode is provided by thermoelectric cooling, while the hot side during thermoelectric cooling receives air as a result of active cooling by evaporation, and the air reduces hot side temperature.