CN104662383B - 冷冻机及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于储存冷冻甜食产品的冷冻机，该冷冻机包括大致密封的能打开的腔室和用于冷却该腔室的制冷装置，该腔室用于储存冷冻甜食产品并且具有下区域和上区域，该下区域包括用于把空气从该下区域引导到该上区域的空气循环装置。

Description

冷冻机及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种包含冷冻甜食产品的冷冻机及其操作方法。
背景技术
冷冻甜食的零售商通常把冷冻甜食储存在冷冻机中。这样的冷冻机基本上与家用的冷冻设备一样，具有储存冷冻甜食的腔室，其由制冷设备冷却。
大多数的冷冻甜食产品要在窄的温度范围内储存，以便保持产品质量。然而，这种冷冻机的一个缺陷是，它们易于经受大的温度梯度。这样的温度梯度是由于热空气的密度小于冷空气这样的事实以及也是因为大多数的热进入是通过腔室的上表面发生而形成的，因为壁和底部通常是绝热的。
通常，这个温度梯度仅仅是忍受，因此能在产品平均温度与冷却剂之间存在大的温差以抵消通过盖子进入柜的热。另外为了确保不会突破最大可容许的产品温度，制冷温度需要被设定成比产品温度低得多，特别是在靠近腔室表面的地方。
替代地，能够采取措施使冷冻机内的空气循环以确保空气的湍流混合，例如，通过安装通风风扇，并由此通过空气的大量移动来消除冷冻机内的温度梯度。这能够在冷冻机内提供均匀的温度。然而，尽管冷冻机能够比不流动情形更接近最大容许温度而工作，但是，这令人惊讶地得到更大能量消耗的代价。这首先归因于搅动空气的能量需求，其次因为冷冻机表面附近的空气的大量流动增大了热通过表面的传导率，增加了制冷机组的负荷。
因此，对这类冷冻机工作的改善会是非常需要的。
发明内容
本发明涉及一种用于储存冷冻甜食产品的冷冻机，该冷冻机包括大致密封的能打开的腔室和用于冷却该腔室的制冷装置，该腔室用于储存冷冻甜食产品并且具有上区域和下区域，该下区域包括用于把空气从下区域引导到上区域的空气循环装置。
腔室通常包括底部、侧壁和顶面。腔室还包括开口，使消费者能够取出所选择的产品。顶面的一般配置是包括观察窗，从而消费者能够在打开该腔室以拿所选择的产品之前观看冷冻甜食。在许多情况下，在所谓的玻璃盖冷冻机中，观察窗占据了冷冻机的整个顶面。腔室还通常包括筐，其容纳冷冻甜食产品并且防止它们接触腔室的冷壁。
在另一方面，本发明涉及一种操作这类冷冻机的方法，其中，操作空气循环装置，从而维持下区域中的空气与上区域中的暖空气之间的温度梯度。
这样的搅动不会干扰空气与腔室顶面的接触，且因此仅仅是减小而不是消除了温度梯度。
从单纯的不流动空气配置中会存在的梯度的梯度减小意味着冷冻机底部的温度不需要如此低并且因此制冷装置的热负荷得以降低并且消耗更少的能量。
另外，与有大量湍流空气流操作的情况不同的是，表面处的空气不受扰动，因此，进入腔室的热流没有增大，这归因于空气循环装置的操作。
结果，令人惊讶地发现，只要该空气循环装置仅仅提供柔和的搅动并且保持温度梯度，制冷装置消耗的能量就减少，并且此外，这个减少超过了运行该风扇的附加能量代价。
具体地，对于指定最大产品温度，消耗的总能量令人惊讶地甚至低于单纯的不流动空气配置中消耗的，即使有空气循环装置的附加能量消耗。
通常，空气循环装置是感应空气流的唯一源泉，没有其它的空气流源是起作用的。
对于典型的冰激凌产品冷冻机，最大的可容许产品温度是- 18℃。因此，腔室上端处的空气和产品的温度优选为从- 20到- 18℃。腔室下端处的温度优选为从- 24到- 22℃。冷冻机中的温度梯度是使得腔室上端与腔室下端之间的平均空气与产品温度的差在1.0到4.0℃，更优选为从1.5到3.5℃。
在本发明中，"大致密封"指的是腔室完全地或几乎完全地与环境空气密封开。然而，在腔室的密封性能上可能存在轻微违背，例如，由于存在通过相连的风扇或其它设备的通风孔或通道。无论如何，这样的孔口将是很小的，因此不能在腔室内产生空气的大量流动，仅仅为空气提供扩散通道。
如所论述的，空气循环装置仅仅操作成在从腔室的下区域到腔室的上区域的大致向上的方向上提供空气的柔和搅动。因此，缓和地将空气向上推，通过把较冷的空气移到上方较热区域中来减小温度梯度，但不干扰空气与腔室顶面的接触。在实现本发明的另一优选模式中，空气还能够向下走，如果正确地安置和操作适当的风扇（大小和转速）。
空气循环装置可以是风扇，例如内置于腔室壁中或做到产品筐中，如果有的话。然而，能够设想以柔和方式产生空气循环的其它方法。
附图说明
现在将用下列例子并且参照附图解释本发明，其中：
图1是根据本发明的筐的下侧的略图，该筐插入冷冻机的腔室中。
图2是图1所示筐的侧视略图。
具体实施方式
包含产品筐的VT300冷冻机柜用冰激凌甜食产品填充到典型的高度。该冷冻机被改造成在每个筐的底部安装小风扇，如图1所示。这些筐还具有扩散底部延伸，把来自风扇的向上气流更广大地分配穿过该筐，如图1所示。
该冷冻机以不流动空气配置操作，此时风扇关闭，还以其中风扇提供柔和的向上气流的配置操作。冷冻机外面的环境温度保持在25℃和60%RH。在这两种情况下，冷冻机都被操作成维持-18℃的最高产品温度。测量这两种操作模式的冷冻机内部的温度分布和能量消耗。下面在表1中示出结果。
表1
原始配置 带风扇 差异
总能量消耗 2.909kWh/24小时 2.784 kWh/24小时 4.3%
能量消耗器械 2.909kWh/24小时 2.708 kWh/24小时 6.9%
能量消耗风扇 0kWh/24小时 0.077 kWh/24小时 -
压缩机运行时间 44.4% 40.1% 9.6%
最暖的冰激凌 -18.0℃ -18.0℃ 0%
筐中顶层冰激凌的平均温度 -18.6℃ -18.4℃ 0.2K
筐中底层冰激凌的平均温度 -23.7℃ -20.8℃ 2.9K
冰激凌的平均顶层和平均底层的温度差 5.1K 2.4K 2.7K
25℃和RH=60%时并且最暖冰激凌为-18℃的结果。
能够看到的是，风扇的柔和操作使温度梯度从5.1℃降至2.4℃，这使得冷冻机筐底部的温度从-23.7℃升高至-20.8℃，而基本上不会改变冷冻机顶从-18.6℃至-18.4℃的温度。冷冻机底部越高的温度意味着制冷负荷降低，消耗更少的能量。令人惊讶的是，这种方式节省的能量超过风扇消耗的能量，因此，相比于不流动操作模式，减少消耗的总能量。

Claims (5)

1.一种用于储存冷冻甜食产品的冷冻机，该冷冻机包括大致密封的能打开的腔室和用于冷却该腔室的制冷装置，该腔室用于储存冷冻甜食产品并且具有上区域和下区域，该下区域包括用于把空气从该下区域引导到该上区域的空气循环装置，且其中该腔室具有底部、壁和包含观察窗的顶面，且其中该空气循环装置操作成在从腔室的下区域到腔室的上区域的大致向上的方向上提供空气的柔和搅动并且维持该下区域中的空气与该上区域中的暖空气之间的温度梯度，其中该腔室包括用于容纳冷冻甜食产品的筐，且其中该空气循环装置包括构建于该筐中的风扇。
2.一种操作如权利要求1所述冷冻机的方法，其中，该冷冻机包括冷冻甜食产品，并且，空气循环装置操作成维持下区域中的空气与上区域中的暖空气之间的温度梯度，且其中冷冻机中的温度梯度使得腔室顶部的那些产品与腔室底部的那些产品之间的平均温度的差值为从1.0到4.0℃。
3.如权利要求2所述的方法，其中，腔室上端与腔室下端之间的平均温度的差值为从1.5到3.5℃。
4.如权利要求2或权利要求3所述的方法，其中，腔室上端的温度为从-20到-18℃。
5.如权利要求2或权利要求3所述的方法，其中，腔室下端的温度为从-24到-22℃。
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