CN103292541A - 急速冷冻装置以及对急速冷冻装置进行消毒的方法 - Google Patents

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Abstract

一种急速冷冻装置（1），包括：构造成用于容纳要被冷却/冷冻的食物的急冷室（3）；急冷回路（6），所述急冷回路包括至少一第一热交换器（8），第一热交换器设计成对急冷室（3）进行快速冷却/冷冻；除霜系统（12），其设计成对所述第一热交换器（8）除霜；至少一UV源（14），其设计成用紫外线照射所述急冷室（3）的内部空间；以及控制系统，其构造成控制所述除霜系统（12）以加热所述第一热交换器（8），从而使所述急冷室（3）的温度处在所述UV源（14）的预定最佳操作温度范围内。

Description

急速冷冻装置以及对急速冷冻装置进行消毒的方法
技术领域
本发明涉及一种急速冷冻装置以及一种对急速冷冻装置进行消毒的方法。
更具体地，本发明涉及一种急速冷冻装置，其包括构造成用于容纳要被冷却的食物的急冷室，并且构造成对布置在急冷室内部的食物进行快速冷却和/或冷冻，涉及该装置的如下描述纯粹是示例性的而不失一般性。
应该指出的是下文中关于术语“消毒（sanitize）”，其意思是改进冷冻装置的急冷室的总体清洁性并且有助于保护健康的那些因素。详细来说，正如这里使用的动词“消毒”或名词“消毒”意思是使目标物体不受尤其是生命有机体（比如微生物）形式的污染物污染。
背景技术
众所周知，对“物体”进行消毒（即消除霉菌、酵母菌、细菌孢子和/或类似物）的最有效的方法在于使这些微生物遭受紫外线辐射，所述紫外线正如例如可以由当前在市场上可获得的UV源/灯产生。
用作消毒剂的多个常见种类的UV灯的其中一种是低压汞灯。低压汞灯一般是合算的，因为它们的功率需求相比于其他种类的UV灯源较低，而低压汞灯还具有相对高的UV输出。
由于上面的优点，已经证明UV汞灯在对急速冷冻装置的急冷室的消毒方面是有效的。
然而，由于降到UV汞灯的最佳操作温度以下的更冷的温度，在急冷室内部操作的UV汞灯的性能发生了退化。
事实上，UV汞灯在落到汞灯的最佳操作温度范围外的冷却/冷冻温度下不能足够地起作用。
为了执行保持UV汞灯的合理性能的消毒循环，在上面所披露的急速冷却装置中，需要在冷冻装置停止工作期间打开急冷室的门来使室内的温度上升，从而使得急冷室内部的温度达到对应于环境温度的外部温度。
当急冷室内部的温度达到环境温度时，即15°C，UV灯的消毒循环开始。急冷室内部达到的温度在这些条件下稍微改进了UV汞灯的操作性能。
然而，环境温度通常低于最佳温度操作范围，因此UV汞灯低效率工作，造成了消毒性能的部分退化。
此外，消毒操作需要执行长的时间，因为在冷冻装置门打开之后，等待急冷室内部的温度达到环境温度是必要的。
此外，上面披露的急速冷冻装置一般设有急冷回路，包括蒸发器，其布置在急冷室内部并且构造成将急冷室快速冷却/冷冻。
然而，所述蒸发器的部分冷却表面由外罩保护，从而不会受到紫外线照射，造成结果留在蒸发器受保护的表面上的微生物的不完全消毒，影响食物保存性能。
US 2005 0178 984披露了一种热量受控的紫外线装置，其包括紫外光源、罩和将所述紫外光源与所述罩之间的空间加热/冷却的加热或冷却元件。
尽管US 2005 0718 984中披露的紫外线装置构造成优化了紫外光源的输出，而与该源在使用期间所处的温度无关，但是其昂贵而且复杂并且不能够对蒸发器受保护的表面上存在的微生物进行照射。
US 6 237 250披露了一种冷藏陈列柜，包括货物平台、布置在货物平台上方的货物空间、布置在平台下方并且由陈列柜桶限定边界的桶空间、吹风机、蒸发装置和UV消毒管。所述蒸发装置布置在UV消毒管的有效范围内，其在除霜期间允许蒸发装置在由热气除霜装置的辅助下执行操作。在相对短的除霜阶段，货物温度仅仅不显著地改变，也就是说改变仅0.5到1°C。
US 6 237 250中披露的冷藏陈列柜不能够对所有的蒸发器表面进行完全消毒。
发明内容
本申请人已经进行了深入的研究来达到如下的特定目标：
-减小消毒时间；
-确保高性能的UV光源，尤其是UV汞灯；
-在通常由急速冷冻装置执行的操作阶段对封闭的急冷室实施消毒，从而使得简化该系统；
-对所有的蒸发器表面进行完全消毒。
因此本发明的目的是提供一种设计成实现上述目标的解决方案。
根据本发明，提供了一种急速冷冻装置，包括构造成用于容纳要被冷却/冷冻的食物的急冷室、急冷回路，所述急冷回路包括至少一第一热交换器，第一热交换器设计成对急冷室进行快速冷却/冷冻；以及消毒系统，该消毒系统构造成对所述急冷室进行消毒并且包括：除霜系统，其设计成对所述至少一第一热交换器除霜；至少一UV源，其设计成用紫外线照射所述急冷室的内部空间；以及控制系统，其构造成控制所述除霜系统以加热所述第一热交换器，从而使所述急冷室的温度处在所述UV源的预定最佳操作温度范围内。
优选地，所述UV源包括设计成产生C型紫外线的UV-C汞灯。
优选地，所述控制系统进一步构造成控制所述除霜系统，以使所述第一热交换器的温度处在预定消毒温度范围内以对所述热交换器进行热消毒。
优选地，所述控制系统构造成控制所述除霜系统以加热所述第一热交换器，从而同时使所述第一热交换器的温度和所述急冷室的温度分别处于或保持处于所述预定消毒温度范围内和所述预定最佳操作温度范围内。
优选地，所述控制系统包括温度感测装置，其构造成测量所述急冷室内部的温度；所述控制系统还构造成当测量到的温度落入所述预定最佳操作温度范围内时接通所述UV源以产生紫外线。
优选地，所述预定最佳操作温度范围在大约30°C和50°C之间。
优选地，所述预定消毒温度范围在大约50°C和80°C之间，更优选在大约60°C和80°C之间。
优选地，所述急冷回路包括可逆循环热泵组件，所述可逆循环热泵组件具有所述第一热交换器并且设计成在工作时执行正向热循环来将所述急冷室快速冷却/冷冻，或者交替地，执行逆向热循环来加热所述第一热交换器；在所述逆向热循环期间，所述可逆循环热泵组件是所述除霜系统。
优选地，所述急冷回路设有热泵组件，该热泵组件包括：制冷剂压缩装置；所述除霜系统包括置于制冷剂压缩装置的制冷剂出口与所述第一热交换器的制冷剂入口之间的旁通通道；以及阀装置，其沿着所述旁通通道布置，用于基于命令将所述制冷剂压缩装置的制冷剂出口连接到第一热交换器的制冷剂入口；所述控制系统构造成控制所述阀装置以对所述第一热交换器除霜。
优选地，所述除霜系统包括与所述第一热交换器相关联的电加热装置；所述控制系统构造成控制所述电加热装置以对所述第一热交换器除霜。
根据本发明，提供了一种对急速冷冻装置进行消毒的方法，所述急速冷冻装置包括：构造成用于容纳要被冷却/冷冻的食物的急冷室；急冷回路，所述急冷回路包括至少一第一热交换器，第一热交换器设计成对急冷室进行快速冷却/冷冻；设计成对所述至少一第一热交换器除霜的除霜系统；以及至少一UV源，所述UV源设计成用紫外线照射所述急冷室的内部空间；该方法包括步骤：控制所述除霜系统以加热所述第一热交换器，以使所述急冷室的温度处在所述UV源的预定最佳操作温度范围内。
优选地，所述方法包括步骤：控制所述除霜系统，以使所述第一热交换器的温度处在预定消毒温度范围内，以对所述热交换器进行热消毒。
优选地，所述方法包括步骤：控制所述除霜系统以加热所述第一热交换器，从而同时使所述第一热交换器的温度和所述急冷室的温度分别处于所述预定消毒温度范围内和所述预定最佳操作温度范围内。
优选地，所述方法包括步骤：测量所述急冷室内部的温度；在测量到的温度落入所述预定最佳操作温度范围内时，接通所述UV源以产生紫外线。
附图说明
将通过参照附图的示例来描述本发明的非限制性实施方式，其中：
图1示出了根据本发明的急速冷冻装置的示意性横截面；
图2示出了根据本发明的第一不同实施方式的急速冷冻装置的示意性横截面；
图3示出了根据本发明的第二不同实施方式的急速冷冻装置的示意性横截面。
具体实施方式
参照附图，附图标记1表示整体的急速冷藏/冷冻装置，比如专业的或家用/家庭急速冷冻装置，其构造成存放食物并且构造成对所存放的食物进行快速冷却或快速冷冻。
应该指出的是下文中涉及到的术语“急速冷冻装置（blast chillerapparatus）”，其意思是构造成在短时间内将食物的温度，比如烹饪后食物的温度，从大约+90°C/60°C下降到大约+3°C的专业的或家用的急速冷冻器，或者是构造成在短时间内将食物的温度从大约+90°C/60°C下降到大约-18°C的专业的或家用的急速冷冻器。
参见图1，急速冷冻器1优选地但不是必要地包括构造成用于搁放在地板上的平行六面体形外部箱状壳体2；构造成用于在内部容纳要被冷却的食物的急冷室3，其位于外部壳体2内部，正对着优选地但不是必要地形成在壳体2的前壁上的进出开口4；舷窗门5，其铰接到壳体2的前壁上，以围绕优选地但不是必要地竖直取向的基准轴线旋转至关闭位置以及旋转离开关闭位置，在所述关闭位置所述门5完全抵靠所述前壁以关闭该进出开口4。
根据本发明的一个优选实施方式，所述急速冷冻装置1还设有热泵式急冷回路6，急冷回路6位于外部壳体2内部并且构造成对急冷室3进行快速冷却或快速冷冻。
优选地，所述热泵式急冷回路6设有热泵组件7，其包括：
-第一热交换器8，其至少部分地位于所述急冷室3内部并且设计成制冷剂流体从存在于急冷室3内部的空气吸收热量以将放置于所述室3中的食物快速冷却；
-第二热交换器9，其沿着热泵组件7的循环制冷剂回路位于急冷室3外部，并且设计成将由制冷剂吸收的热量释放到急冷室3中；
-电动制冷剂压缩装置10，其置于第一热交换器8的制冷剂出口与第二热交换器9的制冷剂入口之间，并且构造成对引向热交换器9的气态制冷剂进行压缩，从而使得第二热交换器9的制冷剂入口处的制冷剂压力和温度比第一热交换器8的制冷剂出口处高得多；以及
-膨胀阀11或者类似的被动/受操作的制冷剂膨胀装置（例如毛细管、恒温阀或电控膨胀阀），其置于第二热交换器9的制冷剂出口与第一热交换器8的制冷剂入口之间，并且构造成使引向第一热交换器8的制冷剂快速膨胀，从而使得第二热交换器9的制冷剂出口处的制冷剂压力和温度比第一热交换器8的制冷剂入口处高得多。
第一热交换器8，通常称作“蒸发器”，构造成使得被引向制冷剂压缩装置10的低压和低温制冷剂从存在于急冷室3内部的空气吸收热量，从而将急冷室冷却，而第二热交换器9，通常称作“冷凝器”，构造成由制冷剂压缩装置10输送的高温制冷剂向环境释放热量。从上面已经清楚知晓其功能的所述制冷剂压缩装置10通常称作“压缩机”。
根据本发明的一个优选实施方式，所述热泵组件7可以是“可逆循环热泵”组件，其设计成基于正向热循环（direct thermal cycle）以第一操作状态工作，其中第一热交换器8作为“蒸发器”工作以将急冷室3冷却，第二热交换器9作为“冷凝器”工作以释放吸收到的热量；或者基于逆向热循环以第二操作状态工作，其中第一热交换器8作为“冷凝器”工作以将制冷剂的热量释放到第一热交换器8的冷却表面8a来对第一热交换器除霜，同时第二热交换器9作为“蒸发器”操作。
根据图1，所述急速冷冻装置还包括构造成对急冷室3和/或面对急冷室3的内部空间的蒸发器的表面8a进行消毒的消毒系统13。
该消毒系统13包括除霜（defrost）系统12和至少一个UV源14，所述除霜系统设计成对第一热交换器8进行除霜，所述UV源优选地但不必要地布置在急冷室3内部并且设计成朝向待被消毒的急冷室3的内表面产生紫外线，从而杀死微生物和/或将其灭活。
参见图1中示出的实施方式，所述除霜系统12由以所述第二操作状态（即以逆向热循环）工作的热泵组件7限定，并且设计成对面对急冷室3的内部空间的第一热交换器8的冷却表面8a除霜。
所述UV源14优选地包括设计成产生C型紫外线的UV-C汞灯。
根据本发明，所述消毒系统13还包括电子控制系统15，其构造成控制所述除霜系统12来加热所述第一热交换器8，以使急冷室3内部的温度处在UV源14的预定最佳操作温度范围内。
所述电子控制系统15优选地还构造成控制所述除霜系统12，从而使得所述第一热交换器8的温度在预定消毒温度范围内，以对第一热交换器8进行热消毒。
详细来说，所述电子控制系统15构造成控制所述除霜系统12以将所述第一热交换器8除霜并且在除霜阶段使所述室3的内部温度升高直到其达到与UV源14的操作的预定最佳范围相关的第一预定温度。所述电子控制系统15优选地还构造成在除霜阶段使第一热交换器8的温度，尤其是其表面8a的温度升高，直到其达到包含于所述预定消毒温度内的第二预定温度。此外，所述电子控制系统15构造成在达到所述第一和/或第二预定温度时接通UV源14以产生紫外线。
优选地，所述电子控制系统15包括设计成测量急冷室3内部的温度的温度感测/测量装置16，和/或设计成测量第一热交换器8的表面8a的温度的温度感测/测量装置17。此外，所述电子控制系统15优选地还包括电子控制单元18，该电子控制单元构造成：接收作为输入的由温度测量装置16和17测量的温度；操作热泵组件7以使热泵组件在第一与第二操作状态之间转换，尤其是当第一热交换器8要被除霜时从第一操作装置转换至第二操作状态；在除霜阶段基于测量到的温度控制热泵组件7，从而使急冷室3的内部温度升高到第一预定温度，使第一热交换器8的冷却表面8a的温度升高到第二预定温度；最后当达到所述第一和/或第二预定温度时接通UV源14。
所述第一预定温度落入UV源14的预定最佳温度范围内，其优选地在大约30°C和50°C之间。合适的第一预定温度例如大约是40°C。
与预定消毒温度范围相关的第二预定温度优选地在大约50°C和80°C之间，更优选地在大约60°C和80°C之间。合适的第二预定温度例如大约70°C。
根据图2中示出的本发明的一个不同实施方式，所述热泵组件7包括将制冷剂压缩装置10的制冷剂出口与第一热交换器8的制冷剂入口连接的旁通通道19，以及沿着旁通通道19布置的电动阀20，尤其是双通阀，其设计成根据命令在关闭状态与打开状态之间操作，在所述关闭状态下所述阀关闭所述旁通通道19以使热泵组件7以上面披露的第一操作状态操作，在所述打开状态下所述电动阀20将压缩装置10的制冷剂出口连接到第一热交换器8的制冷剂入口从而使得第一热交换器接收由压缩装置10压缩的加热后的制冷剂并且被除霜。
更具体地，加热后的制冷剂将第一热交换器8的表面8a除霜。结果，第一热交换器8、制冷剂压缩装置10、将第一热交换器8的制冷剂出口连接到压缩装置10的制冷剂入口的制冷剂通道、旁通通道19和电动阀20限定了所述除霜系统12。
根据图2中示出的该实施方式，所述电子控制单元18构造成向所述电动阀20和向所述膨胀阀11提供控制信号。当要对第一热交换器8除霜时，所述电子控制单元18发送控制信号以关闭膨胀阀11并且打开电动阀20。通过打开所述电动阀20，所述压缩装置10的制冷剂出口连接到第一热交换器8的制冷剂入口，从而使得开始第一热交换器的除霜，即开始蒸发器的除霜。所述电子控制单元18还构造成控制制冷剂压缩装置10，以在除霜阶段使所述室3的内部温度升高到第一预定温度并且优选地还使表面8a的温度升高到第二预定温度。
根据图3中示出的本发明的不同实施方式，该除霜系统12包括加热装置21，该加热装置21构造成将蒸发器表面8a加热，以使蒸发器表面快速除霜。
优选地，所述加热装置21可以包括至少一个电元件，即电阻或者类似物，所述电元件与第一热交换器8成为整体、连接到第一热交换器或者靠近第一热交换器布置以实现第一热交换的除霜。
然而，应该注意的是所述加热装置21可以包括能够向蒸发器表面8a释放热量以实现蒸发器表面除霜的任何已知系统。
在图3的实施方式中，所述电子控制单元18构造成控制热泵组件7、加热装置和UV源14的操作。
特别地，为了对急冷室3进行消毒，所述电子控制单元18构造成使所述热泵组件7断电；接通所述加热装置21以开始除霜并且在除霜阶段基于测量到的温度控制加热装置21（例如通过执行电流控制或者电压控制或者功率控制），以将急冷室3的内部温度升高到第一预定温度，优选地还使蒸发器表面8a的表面温度升高到第二预定温度。所述电子控制单元18还构造成当达到第一和/或第二预定温度时接通UV源14来产生紫外线。
可行地，根据图3的使用加热装置21的除霜技术可以与根据图1和2的技术中的任一结合使用。
根据本发明的急速冷冻装置具有的主要优点是：
-减少了消毒时间；事实上，消毒是在除霜阶段进行的；
-确保了UV光源的高性能，因为UV光源在汞灯的最佳操作温度范围内工作；
-实施简单；
-对所有的蒸发器表面进行了完全消毒；事实上，蒸发器表面经受热消毒处理。
清楚地，在不脱离本发明范围的情况下，可以对正如这里描述和图示的急速冷冻装置做出改变。

Claims (15)

1.一种急速冷冻装置（1），包括构造成用于容纳要被冷却/冷冻的食物的急冷室（3）、急冷回路（6），所述急冷回路包括至少一第一热交换器（8），第一热交换器设计成对急冷室（3）进行冷却/冷冻；
其特征在于，该急速冷冻装置包括消毒系统（13），该消毒系统构造成对所述急冷室（3）进行消毒并且包括：
除霜系统（12），其设计成对所述第一热交换器（8）除霜；
至少一UV源（14），其设计成用紫外线照射所述急冷室（3）的内部空间；以及
控制系统（15），其构造成控制所述除霜系统（12）以加热所述第一热交换器（8），从而使所述急冷室（3）的温度处在所述UV源（14）的预定最佳操作温度范围内。
2.根据权利要求1所述的急速冷冻装置，其中所述控制系统（15）进一步构造成控制所述除霜系统（12），以使所述第一热交换器（8）的温度处在预定消毒温度范围内以对所述热交换器（8）进行热消毒。
3.根据权利要求1或2所述的急速冷冻装置，其中所述控制系统（15）构造成控制所述除霜系统（12）以加热所述第一热交换器（8），从而同时使所述第一热交换器（8）的温度和所述急冷室（3）的温度分别处于或保持处于所述预定消毒温度范围内和所述预定最佳操作温度范围内。
4.根据前述权利要求中任一项所述的急速冷冻装置，其中所述控制系统（15）包括至少一温度传感器（16,17），所述温度传感器构造成测量所述急冷室（3）内部的温度；所述控制系统（15）还构造成当测量到的温度落入所述预定最佳操作温度范围内时接通所述UV源（14）以产生紫外线。
5.根据前述权利要求中任一项所述的急速冷冻装置，其中所述预定最佳操作温度范围在大约30°C和50°C之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的急速冷冻装置，其中所述预定消毒温度范围在大约50°C和80°C之间。
7.根据权利要求6所述的急速冷冻装置，其中所述预定消毒温度范围在大约60°C和80°C之间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的急速冷冻装置，其中所述急冷回路（6）包括可逆循环热泵组件（7），所述可逆循环热泵组件包括所述第一热交换器（8）并且设计成工作以执行正向热循环来将所述第一热交换器（8）冷却从而将所述急冷室（3）快速冷却/冷冻，或者交替地，执行逆向热循环来加热所述第一热交换器（8）从而对所述第一热交换器（8）除霜。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的急速冷冻装置，其中所述急冷回路（6）设有热泵组件（7），该热泵组件包括：制冷剂压缩装置（10）；置于制冷剂压缩装置（10）的制冷剂出口与所述第一热交换器（8）的制冷剂入口之间的旁通通道（19）；以及阀装置（20），其沿着所述旁通通道（19）布置，用于基于命令将所述制冷剂压缩装置（10）的制冷剂出口连接到第一热交换器（8）的制冷剂入口；所述控制系统（15）构造成控制所述阀装置（20）以对所述第一热交换器（8）除霜。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的急速冷冻装置，其中所述除霜系统（12）包括与所述第一热交换器（8）相关联的电加热装置（21）；所述控制系统构造成控制所述电加热装置（21）以对所述第一热交换器（8）除霜。
11.一种对急速冷冻装置（1）进行消毒的方法，所述急速冷冻装置（1）包括：构造成用于容纳要被冷却/冷冻的食物的急冷室（3）；急冷回路（6），所述急冷回路包括至少一第一热交换器（8），第一热交换器设计成对急冷室（3）进行快速冷却/冷冻；设计成对所述至少一第一热交换器（8）除霜的除霜系统（12）；以及至少一UV源（14），所述UV源设计成用紫外线照射所述急冷室（3）的内部空间；该方法包括步骤：控制所述除霜系统（12）以加热所述第一热交换器（8），以使所述急冷室（3）的温度处在所述UV源（14）的预定最佳操作温度范围内。
12.根据权利要求11所述的方法，包括步骤：控制所述除霜系统（12），以使所述第一热交换器（8）的温度处在预定消毒温度范围内，以对所述热交换器（8）进行热消毒。
13.根据权利要求11或12所述的方法，包括步骤：控制所述除霜系统（12）以加热所述第一热交换器（8），从而同时使所述第一热交换器（8）的温度和所述急冷室（3）的温度分别处于所述预定消毒温度范围内和所述预定最佳操作温度范围内。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的方法，包括步骤：
测量所述急冷室（3）内部的温度；
在测量到的温度落入所述预定最佳操作温度范围内时，接通所述UV源（14）以产生紫外线。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的方法，其中所述预定最佳操作温度范围在大约30°C和50°C之间和/或所述预定消毒温度范围在大约60°C和80°C之间。
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