CN105258430A - 一种冰层蓄冷维持恒温的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冰层蓄冷维持恒温的方法，冷却容器的容腔内装有冷却液，冷却容器设置有制冷系统，所述冷却液至少含有部分水，制冷系统启动，通过冷却容器的容器壁对其中的冷却液进行制冷，使冷却液温度下降至冰点附近，冷却容器的周壁开始结冰；随着制冷的进行冷却容器的周壁逐渐形成冰层；当冰层厚度增加至一定值时，制冷系统停止制冷；冰层逐渐融化，使冷却液和冰层在冷却容器内维持接近冰点的温度；当冰层减少至一定厚度时，再次启动制冷系统；依次循环，保持冷却液温度维持在冰点附近的温度。本发明可以在制冷系统停止制冷后能使冷却液长时间维持恒温。

Description

一种冰层蓄冷维持恒温的方法

技术领域

本发明涉及液体维持恒温的方法，尤其是一种冰层蓄冷维持恒温的方法。

背景技术

在餐饮、零售和娱乐部门，使用各种形式的装置来保持产品冷却。对于冷饮料，这些装置形成典型的两组——商用饮料冰箱和冷饮料自动售卖机器。两种类型的装置实质上是前部有大玻璃的冰箱，在第一组的情况下(用于人工分配)带有铰接门或滑移门，在第二组情况下带有分配机构。它们预冷并存储饮料以备出售。在多种情况下，饮料在其最终售出之前长期保持在低温下。于是，使用相当多的能量，这可能是不必要的。为防止人们购买时，没有冷却饮料，通常冰箱或售卖机器内都存有大量的冷却饮料，制冷系统需要长期运行保持饮料的低温。

总结该问题，两种类型的装置都低效运行。使用时，第一组饮料冰箱在每次打开大门时都经受大量的冷空气损失。自动售卖机器必须提供使用者到收集物件的自动售卖盘的方便通路，致使密封较差。制冷系统通常要求进行后台运行循环以保持效率，但这使用不直接用于冷却内容物的额外能量。还已知多种饮料零售机将饮料存储在前部开口的冰箱隔室内以方便触及和观察产品。这些隔室显然会有甚至更大的能量浪费。

最终结果是不管何时可能售出而将饮料长期保持在冷态以备出售所使用电能的高度浪费。能量浪费并不限于企业场所招待用自动售货机。多种小型街角商店、加油站和咖啡厅出口也提供饮料冷却隔室。对于这些运营商，电能成本将占他们运营开销的较高比例。能量浪费并不是唯一的问题。由于制冷系统产生的热量，通常来自制冷系统的废热能副产品会造成机器周围局部区域不想要的变暖。这造成用户必须在令人不满意的温暖区域饮用他们令人满意的冷饮料的尴尬。

冷却速度也是一个问题，特别是在饮料销售量高的场所、诸如在特殊活动-音乐会，运动会等。通常，在活动开始时，饮料由于已冷藏数小时而被充分冷却。但是，一旦活动进行，正在出售的饮料量会超出冰箱冷却更多饮料的能力。然后饮料在仅部分冷却或完全未冷却的状态下出售。

随着人们生活水平的提高，人们对生活质量的追求越来越高，尤其是年轻人，更愿意引用冷饮料，而将饮料直接放入冰箱从常温冷却的适宜引用的低温，需要十几分甚至更长的时间，这样的时间太长了，不符合现在的高效率的生活节奏，人们对冷却速度的要求也越来越高，尤其是人们急需要引用低温饮料时，常规的冷却方法就不再适用。

使用冷却液对罐体饮料在用户需要时进行速冷，既能短时间冷却罐体饮料还能避免大量罐体饮料长时间保持在冷态造成电能的浪费，但是使用冷却液对罐体饮料速冷时，如果冷却液的温度不固定，速冷罐体饮料的时间就不好掌握，因而不能准确控制罐体饮料冷却到的温度，所以冷却液维持恒温对冷却温度的控制相当重要，还有如果单纯设置温度传感器检测冷却液温度控制制冷系统的启停，制冷系统需频繁启停，严重影响制冷系统的使用寿命，同时制冷系统多为压缩机制冷，压缩机启动时，还有很大的噪音。

鉴于此提出本发明。

发明内容

本发明的目的为克服现有技术的不足，提供一种冰层蓄冷维持恒温的方法，降低制冷系统启停频率，制冷系统停止制冷后能使冷却液长时间维持恒温。

为了实现该目的，本发明采用如下技术方案：一种冰层蓄冷维持恒温的方法，冷却容器的容腔内装有冷却液，冷却容器设置有制冷系统，所述冷却液至少含有部分水，所述冰层蓄冷维持恒温的方法为：

制冷系统启动，通过冷却容器的容器壁对其中的冷却液进行制冷，使冷却液温度下降至冰点附近，冷却容器的内周壁开始结冰；

随着制冷的进行冷却容器的周壁逐渐形成冰层；当冰层厚度增加至一定厚度时，制冷系统停止制冷；

冰层逐渐融化，使冷却液和冰层在冷却容器内维持接近冰点的温度；

当冰层减少至一定厚度时，再次启动制冷系统；

依次循环，保持冷却液温度维持在冰点附近的温度。

所述冷却容器内周壁的冰层厚度通过冰层厚度传感器直接检测。

制冷时，冷却容器内周壁有冰层时，冰层厚度传感器检测冰层厚度，当冰层厚度达到或超过最大设定值时，制冷系统停止制冷；

停止制冷后，当冰层厚度传感器检测到冰层厚度达到或低于最小设定值时，制冷系统启动制冷。

冷却液的制冷过程中，冰层厚度的最大设定值和最小设定值与所述冷却容器的宽度或直径相对应。

冰层厚度的最大设定值和最小设定值与所述冷却容器的宽度或直径呈正比，所述冰层厚度的最大设定值为冷却容器的宽度或直径的1/50～1/10范围内，所述冰层厚度的最小设定值为冷却容器的宽度或直径的1/80～1/50范围内。

通过温度传感器检测冷却容器内冷却液的温度，通过计时器检测时间，通过检测冷却液温度降至冰点的时间判断冰层厚度。

制冷时，冷却液的温度逐渐降低，温度传感器检测到冷却溶液降至冰点后，计时器开始计时，达到设定时间T1后，冰层厚度达到或超过最大设定值，制冷系统停止制冷；

停止制冷后，一定时间内冷却液的温度维持在冰点附近，温度传感器检测到冷却溶液升高超过冰点后，开始计时，达到设定时间T2后，冰层全部融化，制冷系统再次启动制冷。

冷却液的制冷过程中，设定时间T1和T2与所述冷却容器的宽度或直径相对应，设定时间T1和T2与所述冷却容器的宽度或直径呈正比。

通过一蓄冷结构吸收冷却容器和制冷系统辐射的部分冷量，在冰层融化或者冷却液温度上升时，该部分冷量释放，降低制冷系统启动的频率。

制冷时，制冷系统至少对冷却容器周壁均匀制冷。

采用本发明所述的技术方案后，带来以下有益效果：

1、本发明巧妙利用固液共存时，吸收或放出热能与内能之间转化，温度不变的原理，控制冷却液在固液共存状态下，能维持冷却液长时间恒温。

2、本发明对冷却容器周壁均匀制冷，使冷却容器内周壁上结冰形成冰层，内部恒温液体可以作为冷却溶液。

3、本发明可降低制冷系统的启停频率，延长制冷系统的使用寿命，降低噪音频率。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

图1：本发明冰层蓄冷维持恒温结构示意图

图2：本发明冰层蓄冷维持恒温方法流程图

其中：1、冷却容器，2、冰层，3、冷却液，4、冰层厚度传感器，6、主控板，7、蒸发器管路，8、保温层。

具体实施方式

如图2所示，本发明所述所述冰层蓄冷维持恒温的方法为：制冷系统启动，通过冷却容器的容器壁对其中的冷却液进行制冷，使冷却液温度下降至冰点附近，冷却容器的内周壁开始结冰；

随着制冷的进行冷却容器的周壁逐渐形成冰层；当冰层厚度增加至一定值时，制冷系统停止制冷；

冰层逐渐融化，使冷却液和冰层在冷却容器内维持接近冰点的温度；

当冰层减少至一定厚度时，再次启动制冷系统；

依次循环，保持冷却液温度维持在冰点附近的温度。

冷却液用于冷却需要冷却的物品，如罐体饮料，如果冷却液的温度不固定，速冷罐体饮料的时间就不好掌握，因而不能准确控制罐体饮料冷却到的温度，所以冷却液维持恒温对冷却温度的控制相当重要，还有如果单纯设置温度传感器检测冷却液温度控制制冷系统的启停，制冷系统需频繁启停，严重影响制冷系统的使用寿命，同时制冷系统多为压缩机制冷，压缩机启动时，还有很大的噪音。

本发明巧妙利用固液共存时，吸收或放出热能与内能之间转化，温度不变的原理，控制冷却液在固液共存状态下，能维持冷却液长时间恒温。对冷却容器周壁均匀制冷，使冷却容器内周壁上结冰形成冰层，内部恒温液体可以作为冷却溶液。使用冰层蓄冷的可降低制冷系统的启停频率，延长制冷系统的使用寿命，降低噪音频率。

冷却液保持恒温，在冷却液内的时间固定，罐体饮料下降的温度固定，根据温度差，很容易计算出，在冷却液中冷却的时间，进而准确的得到设定温度的罐体饮料。同时制冷系统的启停频率频率降低了，固定时间内启停的次数减少，任何电器元件在使用寿命范围内启停的次数是固定的，所以固定时间内启停的次数减少，能够延长制冷系统的寿命，尤其是压缩机，压缩机启动时，会有噪音，降低压缩机的启动频率还能降低噪音污染。

控制制冷系统启停的方法：所述冷却容器内周壁的冰层厚度通过冰层厚度传感器直接检测。该方法也是最直接的方法，在冷却容器内部设置冰层厚度传感器检测冰层厚度传感器。冰层厚度传感器根据水结冰和冰融化的过程中的电阻、电容、导电率等参数的不同，可以判断冰层厚度，或者也可采用激光测距传感器或者厚度传感器等传感器检测冰层厚度。

制冷时，冷却容器内周壁有冰层时，冰层厚度传感器检测冰层厚度，当冰层厚度达到或超过最大设定值时，制冷系统停止制冷；

停止制冷后，当冰层厚度传感器检测到冰层厚度达到或低于最小设定值时，制冷系统启动制冷。

冷却液的制冷过程中，冰层厚度的最大设定值和最小设定值与所述冷却容器的宽度或直径相对应。冷却容器较大时，冰层厚度的最大设定值和最小设定值应该设置的相对大些，冷却容器较小时，冰层厚度的最大设定值和最小设定值应该设置的相对小些，这样保证用冷却液冷却罐体饮料时内部液体吸热，温度还没来得及升高时，就被冰融化时吸收了，而制冷初期也是需要一定时间的，冷却容器越大，需要的冷量越多和时间越长，该阶段还需残余的冰层维持冷却液的恒温，故冰层厚度的最大设定值和最小设定值与所述冷却容器的宽度或直径相匹配。

优选冰层厚度的最大设定值和最小设定值与所述冷却容器的宽度或直径呈正比，所述冰层厚度的最大设定值为冷却容器的宽度或直径的1/50～1/10范围内，所述冰层厚度的最小设定值为冷却容器的宽度或直径的1/80～1/50范围内。

还有一种控制制冷系统启停的方法：通过温度传感器检测冷却容器内冷却液的温度，通过计时器检测时间，通过检测冷却液温度降至冰点的时间判断冰层厚度。

制冷时，冷却液的温度逐渐降低，温度传感器检测到冷却溶液降至冰点后，计时器开始计时，达到设定时间T1后，冰层厚度达到或超过最大设定值，制冷系统停止制冷；

停止制冷后，一定时间内冷却液的温度维持在冰点附近，温度传感器检测到冷却溶液升高超过冰点后，开始计时，达到设定时间T2后，冰层全部融化，制冷系统再次启动制冷。该方法需要制冷系统的功率较大，制冷初期的延长时间较短。

冷却液的制冷过程中，设定时间T1和T2与所述冷却容器的宽度或直径相对应，设定时间T1和T2与所述冷却容器的宽度或直径呈正比。

还可以通过一蓄冷结构吸收冷却容器和制冷系统辐射的部分冷量，在冰层融化或者冷却液温度上升时，该部分冷量释放，降低制冷系统启动的频率。最大程度上增加冷量的利用率，降低冷量的浪费。最外层还可以设置保温层，阻挡外部温度对内部恒温的影响。

制冷时，制冷系统至少对冷却容器周壁均匀制冷。才能保证冷却容器内周壁均匀结冰。

使用恒温冷却液速冷罐体饮料时具体的步骤为：将罐体饮料放置到速冷机的投入口，控制罐体饮料完全浸入至冷却液，控制罐体饮料与冷却液相对移动和相对转动，与冷却液发生热交换，罐体内饮料降至设定温度后控制罐体向上运动，返回至冷却液液面以上，将罐体饮料送至取出口。再有罐体饮料需要制冷时重复上述步骤，

如图1所示，冷却容器1的容腔内装有冷却液3，冷却容器设置有制冷系统，所述制冷系统为压缩机制冷系统或其他任何可制冷的制冷系统，所述制冷系统的蒸发器管路7均匀缠绕在冷却容器1外壁上，冷却容器1内设置冰层厚度传感器4或者温度传感器，冰层厚度传感器4或者温度传感器，与主控板6连接，冷却容器1最外层最好设置发泡材料的保温层8，所述冷却液3至少含有部分水，可以为水或水溶液，冷却容器1内壁上的冰层2维持内部冷却液温度维持在冰点附近。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种冰层蓄冷维持恒温的方法，其特征在于：冷却容器的容腔内装有冷却液，冷却容器设置有制冷系统，所述冷却液至少含有部分水，所述冰层蓄冷维持恒温的方法为：

制冷系统启动，通过冷却容器的容器壁对其中的冷却液进行制冷，使冷却液温度下降至冰点附近，冷却容器的内周壁开始结冰；

随着制冷的进行冷却容器的周壁逐渐形成冰层；当冰层厚度增加至一定厚度时，制冷系统停止制冷；

冷却液和冰层在冷却容器内维持接近冰点的温度；

冰层逐渐融化，当冰层减少至一定厚度时，再次启动制冷系统；

依次循环，保持冷却液温度维持在冰点附近的温度。

2.根据权利要求1所述的一种冰层蓄冷维持恒温的方法，其特征在于：所述冷却容器内周壁的冰层厚度通过冰层厚度传感器直接检测。

3.根据权利要求2所述的一种冰层蓄冷维持恒温的方法，其特征在于：

制冷时，冷却容器内周壁有冰层时，冰层厚度传感器检测冰层厚度，当冰层厚度达到或超过最大设定值时，制冷系统停止制冷；

停止制冷后，当冰层厚度传感器检测到冰层厚度达到或低于最小设定值时，制冷系统启动制冷。

4.根据权利要求2或3所述的一种冰层蓄冷维持恒温的方法，其特征在于：冷却液的制冷过程中，冰层厚度的最大设定值和最小设定值与所述冷却容器的宽度或直径相对应。

5.根据权利要求4所述的一种冰层蓄冷维持恒温的方法，其特征在于：冰层厚度的最大设定值和最小设定值与所述冷却容器的宽度或直径呈正比，所述冰层厚度的最大设定值为冷却容器的宽度或直径的1/50～1/10范围内，所述冰层厚度的最小设定值为冷却容器的宽度或直径的1/80～1/50范围内。

6.根据权利要求1所述的一种冰层蓄冷维持恒温的方法，其特征在于：通过温度传感器检测冷却容器内冷却液的温度，通过计时器检测时间，通过检测冷却液温度降至冰点的时间判断冰层厚度。

7.根据权利要求6所述的一种冰层蓄冷维持恒温的方法，其特征在于：

制冷时，冷却液的温度逐渐降低，温度传感器检测到冷却溶液降至冰点后，计时器开始计时，达到设定时间T1后，冰层厚度达到或超过最大设定值，制冷系统停止制冷；

停止制冷后，一定时间内冷却液的温度维持在冰点附近，温度传感器检测到冷却溶液升高超过冰点后，开始计时，达到设定时间T2后，冰层全部融化，制冷系统再次启动制冷。

8.根据权利要求7所述的一种冰层蓄冷维持恒温的方法，其特征在于：冷却液的制冷过程中，设定时间T1和T2与所述冷却容器的宽度或直径相对应，设定时间T1和T2与所述冷却容器的宽度或直径呈正比。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种冰层蓄冷维持恒温的方法，其特征在于：通过一蓄冷结构吸收冷却容器和制冷系统辐射的部分冷量，在冰层融化或者冷却液温度上升时，该部分冷量释放，降低制冷系统启动的频率。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种冰层蓄冷维持恒温的方法，其特征在于：制冷时，制冷系统至少对冷却容器周壁均匀制冷。