CN102869934A - 冷却或关于冷却的改善 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冷却或关于冷却的改善。我们描述了一种包括用于接纳所要冷却的产品的空腔的冷却设备。该设备包括旋转装置和冷却剂供应装置，旋转装置用于旋转接纳在空腔中的产品，而冷却剂供应装置将冷却剂供应到空腔。该设备还包括将辅助运动施加到空腔的装置。

Description

冷却或关于冷却的改善

技术领域

本发明涉及冷却或关于冷却的改善。

背景技术

在公共饮食、零售和娱乐业中，使用各种形式的贩卖设备来保持产品被冷藏。对于冷饮料，这些设备形成两种典型类别：商用饮料冷藏器和冷饮料贩卖机。两种设备类型都基本上是大玻璃正面的冷藏器，在第一种类别情形中具有铰接门或滑门（用于手动分配）或在第二种类别中具有分配机构。它们预冷却和存储准备被购买的饮料。很多情形中，饮料在最终被购买之前以低温保持长时间。由此，潜在地使用不必要的可观的能量。考虑到该问题，两种类型的设备都无效率地运行。使用中，第一类型的饮料冷藏器经受每次大门打开时冷空气的大量损失。贩卖设备必须提供容易到其中物件被用户收集的贩卖盘的通路，致使差的密封。冷藏器系统通常具有通过后台运行循环起作用来保持效率的要求，但这使用了不直接对冷藏容纳物作贡献的额外能量。

对于很多饮料零售商来说还已知在前面打开的冷藏柜存储饮料以易于接触和看到产品。这些柜明显经受更大的能量浪费。

最后的结果是用于将饮料长时期保持在准备被购买的冷却状态的高水平的电能浪费，而不管购买何时可能发生。

能量浪费不局限于拥有贩卖机的公司场所。很多小的住宅区附近的小商店、加油站和小餐馆拥有饮料冷藏柜。对于这些用户，电能成本占据其运行费用的高比例。能量浪费不是唯一的问题。因为冷藏系统产生热，所以通常来自冷藏系统的浪费热能副产品致使机器周围不想要的局部区域升温。这产生了矛盾，其中，用户必须在不令人满意的热区域中饮用其满意的冷饮料。

冷却的速度也是问题，尤其在具有高流通量饮料的情形中，诸如在音乐会、运动会等特定的事件中。通常，在大事件情况中，饮料通过在冷藏器中数个小时来足够冷却。但是，一旦大事件进行中，正在销售的饮料量超过冷藏器冷却其他饮料的能力。饮料然后必须仅部分冷却或完全不冷却地销售。

本发明寻求通过提供一种允许饮料按需求冷却的设备来解决这些问题。该设备可以是独立的设备或可以包含在贩卖机中。

我们早先的申请WO2011/012902描述了包括用于接纳所要冷却的产品的空腔的冷却设备。该设备包括旋转装置和冷却流体供应装置，旋转装置用于旋转接纳在空腔中的产品，而冷却流体供应装置将冷却流体供应到空腔。对于进一步的背景技术，读者可参考该公开。旋转装置适于在预定周期中提供脉冲旋转或非连续旋转。

我们已经开发了包括用于接纳用于所要冷却的饮料的罐头或其他容器的空腔。空腔包括马达驱动转盘以允许罐头以速度旋转并还包括将罐头保持在转盘上的位置中同时能够旋转的装置。该设备还包括冷却液体供应装置。空腔本身可旋转或容器可在空腔内旋转。

密封的罐头冷却装置被制造成使用盐水溶液，该盐水溶液在具有旋转搅拌器的冷却罐中被冷却到约-16°C以降低盐结晶。使用隔膜泵来以最高5升/分钟的速率填充冷却容器。冷却容器已经设计成接受标准罐头，其可以最高12Hz/720rpm旋转。泵的流速和罐的旋转速度是可控制的。记录饮料的实时冷却速率。

我们已经确定，在罐头的旋转过程中，形成强制涡流，罐内部涡流的深度取决于旋转速度。强制对流发生并在罐头内部形成人为导致的对流流。然后，当旋转停止时，形成自由或衰落的涡流且发生自然对流，促进罐头的容纳物的混合但不包含气泡，气泡可能会导致形成晶核和过度起泡。

但是，在没有该衰落的涡流的静态罐头中，更冷的饮料密度更大，沉到罐头的基部。罐头容纳物的混合非常差，导致差的热均匀性，并还导致（在很多情形中）冰形成或“半融冰”。我们之前的工作中，我们确定了克服该问题的间歇或脉冲旋转。但是，这引入了冷却延迟，因为饮料容器速度降低并倒退。

发明内容

本发明寻求提供进一步增强的冷却速率。

在其最宽泛的理解中，本发明提供一种用于冷却产品的冷却设备，其特征在于，该设备适于对产品施加围绕至少两个轴自由度的运动。

因此，本发明提供一种包括用于接纳所要冷却的产品的空腔的冷却设备。该设备包括旋转装置和冷却剂供应装置，旋转装置用于旋转接纳在空腔中的产品，而冷却剂供应装置将冷却剂供应到空腔。该设备还包括将辅助运动施加到空腔的装置。

一个实施例中，辅助运动是线性运动。较佳地，线性运动是往复运动。

较佳地，往复运动的速率为至少50次摆动每分钟，更佳地至少80次摆动每分钟，甚至更佳地至少100次摆动每分钟。有利地，往复运动的速率为约120次摆动每分钟。

可替代实施例中，旋转装置适于围绕两个平行的非重合轴线旋转产品。较佳地，轴线之一是产品的轴线。

较佳地，旋转装置适于以90转每分钟或以上、更佳地以至少约180转每分钟、甚至更佳地以至少约360转每分钟的旋转速度旋转产品。

可选地，旋转装置适于在空腔内旋转产品。或者，旋转装置适于旋转空腔。

较佳地，冷却剂是冷却流体且冷却流体供应装置适于将冷却流体流供应到空腔。

较佳地，冷却流体以-10°C或更低、较佳地-14°C或更低、甚至更佳地-16°C或更低的温度供应到空腔。

某些实施例中，该设备包括如上定义的多个空腔。

典型的实施例中，该设备包含在贩卖设备中且该贩卖设备还包括插入和移出装置以将所要冷却的产品插入空腔和从空腔移出冷却后的产品。

较佳地，贩卖设备还包括存储装置和选择装置，存储装置用于存储一种产品或多种产品，而选择装置用于从存储装置中选择产品以插入空腔。

附图说明

现将参考附图以仅示例性方式更详细描述本发明的以上方面和其他方面，附图中：

图1是根据本发明的设备的第一实施例的立体图；

图2是示出图1中的设备的多次试验中获得的冷却速率；以及

图3是根据本发明的设备的第二实施例的示意性俯视图。

具体实施方式

在其最粗制的形式中，冷却液体简单地倒入空腔中并在冷却工艺结束时移走。优选实施例中，供应流过该设备的冷却液体流。

图1示出包括安装在桌子12上的用于接纳饮料容器的空腔11的设备10。空腔11可通过安装在桌子12下方的电动机13旋转。桌子12可通过可滑动地安装在一对平行轨道14上并通过凸轮布置往复运动的装置往复运动，凸轮布置包括由另一电动机16驱动的电安装连杆15。连杆15是可调节的以提供范围在5至25mm内的可变行程。替换布置对本领域的技术人员将是明显的，包括齿轮布置以允许使用单个电动机。因此，该设备可对放置在空腔11中的饮料容器施加两个自由度运动，即围绕空腔11的旋转轴线的旋转运动和关于桌子12的往复运动方向的线性运动。

图2中示出在室温下对于330毫升铝罐头所实现的冷却速率。在所有三种情形中，旋转速度都是350转每分钟。往复移动处于120次摆动每分钟的速率，其中，单个行程长度为18.5mm（等同于74mm/s的运动）。以4.25升/分钟的速率流过空腔11的冷却剂温度是-14.5°C。空腔的有效容积是650毫升，等同于围绕标准直径罐头的约20mm的冷却流体护套。

作为控制，可由WO2011/012902的设备（仅具有非线性运动的间歇旋转）实现的冷却速率示出为线（i），示出在70秒多一点内从22°C示例性室温到4°C的冷却。相比来说，图1的设备实现在54秒内（线iii）和58秒内（线ii）冷却到4°C，提高18-23%。

意味着该设备导致（至少在理想化结构中）在饮料容器内形成兰金涡流。透明空腔11中的可视观察和透明饮料容器证实了该情形。

产生兰金涡流或类兰金涡流的其他技术是可能的，例如包括周转轮系（epicyclic）旋转，单平面搅动和多平面搅动；通过将不对称引入容器，例如通过局部缺口，偏离轴线旋转或容器垂直于其轴线旋转；在旋转过程中将冲击波引入容器；或者，引入向心力。

基本上，诸如类兰金涡流的涡流致使不等于角速度乘以半径的切向速度跨越整个半径。由此，饮料不表现为售出块（sold mass），出现剪切并因此发生混合。

典型的实施例中，该设备包含在贩卖设备中且还包括插入和移出装置以将所要冷却的产品插入空腔和从空腔移出冷却后的产品。

较佳地，贩卖设备还包括存储装置和选择装置，存储装置用于存储一种产品或多种产品，而选择装置用于从存储装置中选择产品以插入空腔。

贩卖设备通常还包括支付收集设备，诸如硬币操作机构或用于从卡片扣除费用的卡片读取设备。

图3的饮料容器示出一个这种布置，其中，容器以行星方式旋转。即是说，该设备包括使容器围绕诸如罐头20的容器的自身轴线21旋转的主旋转装置，以及使罐头围绕不重合的平行第二轴线22旋转的副旋转装置。这种旋转布置提供了饮料本身更大的搅动，由此降低容器内的温度梯度。

对流热传递很大程度上由边界层内的流体流动状态控制。在边界层内增加速度梯度将增加对流热传递。虽然雷诺数是控制边界层是层流还是紊流的主要参数，其可由于表面纹理或粗糙度和局部压力梯度而转换。由该布置提供的容器和冷却剂的更复杂运动赋予更多自由度来控制边界层内的厚度和速度梯度。这使得该设备能够最大化对流热传递，同时消除过去妨碍尝试实现快速冷却的半融化冰或冰形成。

本发明还寻求提供包含上述设备的贩卖机。在常规贩卖机中，整个存储空腔必须隔离，但对于可能存储400个罐头的空腔的隔离通常仅可使用隔离泡沫或毯子或其他材料来实现，这些材料捕获空气以防止热传递。这些材料是相对无效率的热隔离件。

除了提供一种根据需要专门冷藏饮料的贩卖机外，本发明提供了一种贩卖机，其中，大部分罐头和其他饮料容器可以环境温度来存储且仅少量，也许是16个或其他数量以降低的或饮用温度来存储。

由此，其中存储降低温度容器的空腔可由更有效装置来隔离，诸如真空隔离板。冷却设备设置在环境存储空腔与冷藏存储空腔之间。

两个存储区域的使用显著地降低了总体能力消耗并还降低快速冷却设备所需的功率。

可设置其他低水平冷却以冷却存储空腔来保持正确的温度，但用于保持小的真空隔离容量的空腔中温度的能量消耗基本上低于常规机器。

Claims (13)

1.一种冷却设备，包括：用于接纳所要冷却的产品的空腔，用于旋转接纳在所述空腔中的产品的旋转装置，以及将冷却剂供应到所述空腔的冷却剂供应装置，其中，所述设备还包括将辅助运动施加到所述空腔的装置。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，辅助运动是线性运动。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述线性运动是往复运动。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述往复运动的速率为至少50次摆动每分钟，更佳地至少80次摆动每分钟，甚至更佳地至少100次摆动每分钟。

5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述往复运动的速率为约120次摆动每分钟。

6.如权利要求1所述的冷却设备，其特征在于，所述旋转装置适于围绕两个平行的非重合轴线旋转产品。

7.如权利要求6所述的冷却设备，其特征在于，所述轴线之一是产品的轴线。

8.如前述权利要求中任一项所述的冷却设备，其特征在于，所述旋转装置适于以90转每分钟或以上、更佳地以至少约180转每分钟、甚至更佳地以至少约360转每分钟的旋转速度旋转产品。

9.如前述权利要求中任一项所述的冷却设备，其特征在于，所述冷却剂是冷却流体且冷却流体供应装置适于将冷却流体流供应到空腔。

10.如前述权利要求中任一项所述的冷却设备，其特征在于，所述冷却流体以-10°C或更低、较佳地-14°C或更低、甚至更佳地-16°C或更低的温度供应到所述空腔。

11.如前述权利要求中任一项所述的冷却设备，其特征在于，所述旋转装置适于在预定周期中提供脉冲旋转或非连续旋转。

12.一种贩卖设备，所述贩卖设备包括如权利要求1-11中任一项所述的冷却设备并还包括插入和移出装置，所述插入和移出装置用于将所要冷却的产品插入所述空腔中和从所述空腔移出冷却后的产品。

13.如权利要求12所述的贩卖设备，其特征在于，还包括存储装置和选择装置，所述存储装置用于存储一种产品或多种产品，而所述选择装置用于从所述存储装置中选择产品以插入所述空腔。

Images