CN106288649B - 瓶装/罐装液体的速冷机和冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种瓶装/罐装液体的速冷机和冷却方法，是将装有液体的瓶/罐与低温冷却液接触换热，其特征在于，包括如下步骤：用低温冷却液在所述的瓶/罐的两侧交替喷射，该低温冷却液至少提供一个沿所述的瓶/罐的切线方向的力，使所述的瓶/罐绕自身轴心线交替正转和反转。本发明的冷却方法使瓶/罐内的液体在冷却液环境内实现正反自转，增加瓶/罐内液体的对流热传递，实现瓶体/罐体内部液体快速混合、温度均匀，迅速降低液体温度。

Description

瓶装/罐装液体的速冷机和冷却方法

技术领域

本发明涉及一种制冷设备及冷却方法，特别是一种用于快速冷却罐装或瓶装液体的制冷设备。

背景技术

现有技术中，绝大部分的低温灌装或瓶装饮品是通过冷藏冰箱来实现液体冷却的，而冰箱是通过降低储藏室的环境温度来冷却液体的，因此具有冷却时间长、耗能多的缺点。此外，传统冰箱冷却速度慢也是一个不小的问题，在炎热的夏季，冷饮销售速度快的场所，饮料往往来不及冷却就被售卖，口感会大打折扣。

CN102686959A 专利公开了一种冷却装置，利用旋转机构使位于冷却空腔内的产品转动，将产品浸于冷却液体之下，通过 90 转 /分钟以上的转速， 使罐内液体旋转产生涡流，通过涡流中心与外围的压力差，使液体在罐内实现强制对流，使罐内液体与冷却液体进行充分接触，而达到迅速冷却的目的。CN102869934A 专利公开了一种冷却设备， 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。上述两个专利均是先将所要冷却的产品投入空腔， 通过冷却液供给装置向空腔内提供冷却液体， 旋转机构转动产品， 完成速冷， 冷却液不能循环利用， 这导致设备的制冷能耗过高，若每次速冷都向空腔内提供冷却液体，浪费时间。另外，该冷却设备需要通过外力驱动旋转装置，而且由于只有一个转动轴心，因此一次只能冷却一瓶、罐液体，冷却效率较低，并且其旋转装置和驱动装置的结构过于复杂。

CN105444521A 公开了一种罐/瓶饮品的速冷方法，CN105444520A公开了一种罐/瓶饮品速冷机，其主要是通过一机械手抓取待冷却的瓶/罐，将饮品浸没在冷却液液面之下，另抓取装置转动，使饮品旋转从而迅速冷却。其缺点是抓取机构结构复杂，并且速冷机内部的工作环境充满液体，非常容易导致漏电或金属器件生锈。此外，冷却液在冷却过程中不流动或者相对罐/瓶内液体流动速度低，这使得罐/瓶体周围的微观环境温度无法迅速降低，形成热岛，冷却液各处温度不均匀。

上述四个专利存在的另一个问题是，罐内各处温度不均匀，中央温度高，边缘温度低，而由于罐内各处液体混合速度慢，也导致冷却时间延长，速度下降。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种瓶装/罐装液体的速冷机。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种瓶装/罐装液体的速冷机，它包括冷却仓，用于收纳待冷却的瓶/罐；

旋转机构，该旋转机构包括基架、转动连接在基架上的用于容纳瓶／罐的旋转架，所述的旋转架的转动轴心线与所述的瓶/罐自转的轴心线重合；

喷淋机构，用于向所述的瓶／罐以及旋转架喷射低温冷却液，该喷淋机构包括喷头、用于改变所述的喷头喷淋方向的换向机构，所述的喷头具有能够为所述的旋转架提供转动动力的喷嘴；

冷却液供给装置，与所述的喷淋机构相连，用于向所述的喷淋机构提供冷却液；

所述的旋转机构和至少部分喷淋机构位于所述的冷却仓内。

本发明更进一步地技术方案是：所述的喷头包括用于改变所述的旋转架的转动方向的第一喷头和用于对所述的瓶/罐进行喷淋冷却的第二喷头，所述的第一喷头具有喷口朝向所述的旋转架的切线方向的第一喷嘴，所述的第二喷头具有喷口朝向所述的瓶/罐身的第二喷嘴。

优选地，所述的喷头包括两组所述的第一喷头，所述的换向机构包括用于在两组所述的第一喷头之间切换的电磁阀，且在同一个所述的旋转架上两组第一喷头提供的转动动力方向相反。

优选地，所述的基架上转动连接有多个所述的旋转架，各所述的第一喷头分别具有至少两个所述的第一喷嘴，且这两个第一喷嘴的喷口分别朝向相邻两个旋转架的切线方向，同一旋转架的两侧分别设置两个分属于不同组的第一喷头。

进一步地，所述的喷淋机构还包括与其中一组第一喷头连通的正向喷管以及与另一组第一喷头连通的反向喷管，所述的换向机构包括串联设置在所述的正向喷管上的正向电磁阀、串联设置在所述的反向喷管上的反向电磁阀。

优选地，多个所述的旋转架沿圆周方向均匀排布在所述的基架上。

优选地，所述的瓶装/罐装液体的速冷机还包括壳体和用于将所述的旋转机构抬起或落下的升降机构，所述的冷却仓、喷淋机构、升降机构以及冷却液供给装置收容在所述的壳体之中，所述的升降机构包括与所述的基架相连的升降杆、用于驱动所述的升降杆相对于所述的冷却仓升降的升降器。

优选地，所述的第二喷嘴位于所述的瓶/罐的上方。

优选地，所述的第二喷嘴的喷口方向与所述的瓶/罐的圆周方向斜切。

本发明的另一目的是提供一种制冷设备的冷却方法。

为达成该目的，本发明采用的技术方案是：一种制冷设备的冷却方法，是将装有液体的瓶/罐与低温冷却液接触换热，包括如下步骤：用低温冷却液在所述的瓶/罐的两侧交替喷射，该低温冷却液至少提供一个沿所述的瓶/罐的切线方向的力，使所述的瓶/罐绕自身轴心线交替正转和反转。

优选地，所述的瓶/罐的转速大于等于2转/分钟，小于90转/分钟。

优选地，所述的瓶/罐正转和反转的交替时间间隔为0.1-30分钟。

优选地，在所述的瓶/罐的两侧交替喷射低温冷却液的同时，还从上向下对所述的瓶/罐持续喷淋低温冷却液，使所述的瓶/罐的表面覆盖一层低温冷却液膜。

优选地，所述的步骤在一冷却仓中进行。

本发明的有益效果在于：本发明的速冷方法使瓶/罐内的液体在冷却液环境内实现正反自转， 增加瓶/罐内液体的对流热传递， 实现瓶体/罐体内部液体快速混合、温度均匀。

附图说明

附图1为本发明的速冷机的结构示意图；

附图2为本发明的速冷机的俯视图；

附图3为升降机构的示意图；

附图4为旋转机构的示意图；

附图5为旋转架的主剖视图；

附图6为旋转架的俯视图；

附图7为第一喷头的主视图；

附图8为第一喷头的俯视图；

附图9为第二喷头的主剖视图；

附图10为第二喷头的俯视图。

其中1、壳体；2、第一喷头；21、第一喷管；22、第一喷嘴；3、第二喷头；31、第二喷管；32、第二喷嘴；4、升降机构；41、基架；42、升降杆；43、升降器；5、旋转架；51、翅片；52、防水轴承；53、防水罩；531、回流孔；54、旋转轴；6、冷却仓；7、桶体；8、滑动轴承；9、正向喷管；10、反向喷管；11、隔层；12、正向电磁阀；13、反向电磁阀；14、压缩机；15、散热风机；16、冷凝器；17、增压泵。

具体实施方式

本发明的一种瓶装/罐装液体的快速冷却方法，是将装有液体的瓶/罐与低温冷却液接触换热，将瓶/罐内的液体快速冷却。为提高热交换的效率，缩短冷却时间，本发明采用低温冷却液朝向装有液体的瓶/罐的外表面喷淋，该瓶/罐具有能够360°自由转动的轴心线，低温冷却液的温度为零下18°至零上30°，喷淋过程中保证该低温冷却液至少提供一个沿所述的瓶/罐的切线方向的力，这使得所述的瓶/罐在液体的冲击力下，能够绕其轴心线自转。通过喷淋，既完成了对瓶/罐的接触换热，又提供动力，使瓶/罐自转。自转过程中，瓶/罐内的液体与瓶/罐外的低温冷却液发生相对运动；喷淋过程能够保证恒温的低温冷却液持续与瓶/罐内的液体进行热交换，从而迅速冷却瓶/罐内的液体，制冷效率高。低温冷却液提供的动力可以是偏离瓶/罐转动轴心线的任意斜向的力，只要流体的冲力能够提供一个沿瓶/罐的切线方向的分力即可。

本发明的冷却方法还可以通过改变低温冷却液的喷淋方向，改变瓶/罐的转动方向，从而使瓶/罐能够正反交替转动，这样有助于瓶/罐内的液体混合，瓶/罐内各处温度均匀。该瓶/罐正转和反转的交替时间间隔为0.1-30分钟，即正转0.1-30分钟后，开始反转，反转0.1-30分钟后再正转。一般对于200ml~500ml左右的瓶装饮料，该间隔时间为0.1~1分钟，对于超过10L的大罐或特大罐的液体，该时间间隔相应地需要增加至5分钟或以上。

为了快速冷却瓶/罐内液体，本发明采用两路低温冷却液喷淋，其中一路低温冷却液沿着瓶/罐的转动切线方向喷液，这样效果最好，能够用最小的冲力使瓶/罐迅速转动起来；另一路低温冷却液，从瓶/罐的上方向下喷淋，喷淋下来的低温冷却液能够从上向下形成一个包裹在瓶/罐表面的连续的液膜，这样，用少量的低温冷却液就能够实现预想的冷却效果，可以减少冷量浪费。上述喷淋冷却过程在在一冷却仓中进行，低温冷却液在冷却仓的底部回收，并通过循环系统将低温冷却液循环利用，制冷系统对低温冷却液进行冷却。如果喷淋的冷却液的流量足够大，也可以仅采用一路低温冷却液进行喷淋，使其既能够为转动架提供转动动力，又能够覆盖瓶/罐，与罐内液体进行热交换。

在喷淋的时候，装有液体的瓶/罐以每分钟 大于等于2转、小于90转的速度自转，最佳地，瓶/罐的转速是每分钟10-60。同时，通过布置多路沿着切线方向喷淋的低温冷却液，本方法还可以同时为多个瓶/罐提供动力，进一步提高冷却效率。如本发明的实施例中，可将多个瓶/罐排列成环形，使其同时自转。

参见附图1所示，一种瓶装／罐装液体的速冷机，包括：

壳体1，采用发泡材料制作，能够起到良好的保温作用，壳体1的内部空间被分隔成上下两部分，上部设有一冷却仓6，用于放置待冷却的瓶或罐等容器，下部用于存放压缩机等制冷装置，壳体1的上方具有开口，便于取放物品；

旋转机构，设置在冷却仓6内，该旋转机构包括基架41、多个转动连接在基架上41的用于容纳单个瓶／罐的旋转架5，机架41上具有多个轴孔，各旋转架5的底部均具有旋转轴54，旋转架5的旋转轴54插入在轴孔内，因此能够绕旋转轴54自由的360°转动；

喷淋机构，收容于所述的冷却仓6内，用于向所述的瓶／罐以及旋转架5喷射低温冷却液，该喷淋机构具有两组低温冷却液喷淋管路，一条喷淋管路是朝向所述的旋转架的切线方向喷淋，为旋转架自转提供动力，另一条喷淋管路则是从瓶/罐的上方向下进行喷淋，与待冷却的瓶/罐进行充分的热交换；

冷却液供给装置，与所述的喷淋机构的喷淋管路相连，用于向所述的喷淋管路提供冷却液，所述的冷却液供给装置包括：压缩机14、冷凝器16、蒸发器、节流阀、散热风机15、增压泵17，增压泵优选直流无刷水泵，增压泵17与冷却仓6的底部通过回流管连接，所述的增压泵17与喷淋机构、冷却仓6、回流管形成冷却液循环通路，所述的压缩机14、冷凝器16、蒸发器、节流阀形成制冷循环系统，回流管的一部分流经制冷循环系统，冷却液在此与蒸发器进行热交换并被冷却；

升降机构4，用于将基架41抬升使被冷却的瓶/罐部分露出冷却仓6外，升降机构4包括与基架41相连的升降杆42、用于驱动所述的升降杆42相对于所述的冷却仓6升降的升降器43，壳体1的内侧壁上部设置有与升降杆42滑动配合的滑动轴承8，保证升降杆沿直线顺畅升降，从而使基架41升高或降低。

多个旋转架5也可以采取阵列式排布或直线排布等多种排列方式，本发明的优选实施例中，排布方式参见附图2所示，多个旋转架5沿圆周方向均匀分布在基架41上，即使多个旋转架5同时自转也不会影响基架41的稳定性，同时，还可以节省喷淋机构中喷头的数量。

旋转架5的结构参见附图4、5、6，旋转架5具有倒U型的防水罩53、设置在防水罩53上的多个沿径向延伸的翅片51，待冷却的瓶/罐被限制在多个翅片51之间，防水罩53的下方设置有旋转轴54，旋转轴54与基架41接触的地方设置有防水轴承52，为避免冷却液堆积，防水罩53上还开设有多个回流孔531。

喷淋机构包括设置在旋转架5侧部的多个第一喷头2和位于多个旋转架5中央的第二喷头3，参见附图7、8所示，第一喷头2包括第一喷管21和设置在其上的第一喷嘴22，且第一喷嘴22的喷口朝向旋转架5的翅片51，由于翅片51是沿转动半径方向设置的，低温冷却液喷射在翅片上，能够容易的推动旋转架转动。参见附图9、10，第二喷头3包括第二喷管31和多个第二喷嘴32，第二喷嘴32的喷口方向朝向所述的瓶/罐的主体，第二喷嘴32高于瓶/罐，低温冷却液以抛物线下落在瓶/罐的顶部。在本发明的其他实施例中，第二喷嘴32的喷口还可以与瓶/罐的圆周方向斜切，使该路冷却液以螺旋线方向接触瓶/罐，实现一股低温冷却液既能够为转动架提供转动动力，又能够覆盖瓶/罐进行热交换。

为实现旋转架5的正反交替转动，第一喷头2至少能够提供两个转动方向的动力，具体地，可以通过设置两组喷淋方向不同的第一喷头分别对瓶/罐进行喷淋换向，也可以通过同一个第一喷头，改换喷淋位置实现对瓶/罐转向。本实施例中，是通过给第一喷头设置两个朝向不同的第一喷嘴实现转向的。参见附图2，第一喷头2位于相邻的两个旋转架5之间，且第一喷头2具有两个分别朝向相邻两旋转架5的第一喷嘴22，这两个第一喷嘴22的喷口分别朝向相邻两个旋转架的切线方向，且在瓶/罐的转动方向上两个第一喷嘴提供的转动动力方向相反，即一个推动瓶/罐正转，另一个推动瓶/罐反转。多个第一喷头2两两一组，相隔的两个第一喷头（2’和2’/2”和2”）为一组，位于同一个旋转架两侧的两个第一喷头（2’和2”）分别在两个不同的组中。所述的喷淋机构还包括与其中一组第一喷头2’相连通的正向喷管9、与正向喷管9串联的正向电磁阀12、与另一组第一喷头2”相连通的反向喷管10、与反向喷管10串联的反向电磁阀13。当正向电磁阀12接通时，反向电磁阀13关断，正向喷管9为一组第一喷头2’提供低温冷却液，各第一喷头2’的两个第一喷嘴22分别向相邻的两个旋转架喷淋，使两个相邻的旋转架一个正转（顺时针转动），一个反转（逆时针转动）；下一时刻，正向电磁阀12关断，反向电磁阀13接通，反向喷管10与另一组第一喷头2”联通，该组喷头在旋转架的另一个方向喷淋，驱动刚才正转的旋转架反转，刚才反转的旋转架正转，达到使瓶/罐正反交替转动的目的，加快瓶内液体混合，提高冷却速度。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种瓶装/罐装液体的速冷机，其特征在于：它包括冷却仓，用于收纳待冷却的瓶/罐；

旋转机构，该旋转机构包括基架、转动连接在基架上的用于容纳瓶／罐的旋转架，所述的旋转架的转动轴心线与所述的瓶/罐自转的轴心线重合，所述的旋转架具有多个翅片，待冷却的瓶／罐被限制在多个所述的翅片之间；

喷淋机构，用于向所述的瓶／罐以及旋转架喷射低温冷却液，该喷淋机构包括喷头、用于改变所述的喷头喷淋方向的换向机构，所述的喷头具有能够为所述的旋转架提供转动动力的喷嘴；

冷却液供给装置，与所述的喷淋机构相连，用于向所述的喷淋机构提供冷却液；

所述的旋转机构和至少部分喷淋机构位于所述的冷却仓内。

2.根据权利要求1所述的瓶装/罐装液体的速冷机，其特征在于：所述的喷头包括用于改变所述的旋转架的转动方向的第一喷头和用于对所述的瓶/罐进行喷淋冷却的第二喷头，所述的第一喷头具有喷口朝向所述的旋转架的切线方向的第一喷嘴，所述的第一喷嘴的喷口朝向旋转架的翅片，所述的第二喷头具有喷口朝向所述的瓶/罐身的第二喷嘴。

3.根据权利要求2所述的瓶装/罐装液体的速冷机，其特征在于：所述的喷头包括两组所述的第一喷头，所述的换向机构包括用于在两组所述的第一喷头之间切换的电磁阀，且在同一个所述的旋转架上两组第一喷头提供的转动动力方向相反。

4.根据权利要求3所述的瓶装/罐装液体的速冷机，其特征在于：所述的基架上转动连接有多个所述的旋转架，各所述的第一喷头分别具有至少两个所述的第一喷嘴，且所述的至少两个第一喷嘴的喷口分别朝向相邻两个旋转架的切线方向，同一旋转架的两侧分别设置两个分属于不同组的第一喷头。

5.根据权利要求3所述的瓶装/罐装液体的速冷机，其特征在于：所述的喷淋机构还包括与其中一组第一喷头连通的正向喷管以及与另一组第一喷头连通的反向喷管，所述的换向机构包括串联设置在所述的正向喷管上的正向电磁阀、串联设置在所述的反向喷管上的反向电磁阀。

6.根据权利要求4所述的瓶装/罐装液体的速冷机，其特征在于：多个所述的旋转架沿圆周方向均匀排布在所述的基架上。

7.根据权利要求1所述的瓶装/罐装液体的速冷机，其特征在于：还包括壳体和用于将所述的旋转机构抬起或落下的升降机构，所述的冷却仓、喷淋机构、升降机构以及冷却液供给装置收容在所述的壳体之中，所述的升降机构包括与所述的基架相连的升降杆、用于驱动所述的升降杆相对于所述的冷却仓升降的升降器。

8.根据权利要求2所述的瓶装/罐装液体的速冷机，其特征在于：所述的第二喷嘴位于所述的瓶/罐的上方。

9.根据权利要求2所述的瓶装/罐装液体的速冷机，其特征在于：所述的第二喷嘴的喷口方向与所述的瓶/罐的圆周方向斜切。

10.一种制冷设备的冷却方法，是将装有液体的瓶/罐与低温冷却液接触换热，其特征在于，包括如下步骤：用低温冷却液在所述的瓶/罐的两侧交替喷射，该低温冷却液至少提供一个沿所述的瓶/罐的切线方向的力，使所述的瓶/罐绕自身轴心线交替正转和反转。

11.根据权利要求10所述的制冷设备的冷却方法，其特征在于：所述的瓶/罐的转速大于等于2转/分钟，小于90转/分钟。

12.根据权利要求10所述的制冷设备的冷却方法，其特征在于：所述的瓶/罐正转和反转的交替时间间隔为0.1-30分钟。

13.根据权利要求10所述的制冷设备的冷却方法，其特征在于：在所述的瓶/罐的两侧交替喷射低温冷却液的同时，还从上向下对所述的瓶/罐持续喷淋低温冷却液，使所述的瓶/罐的表面覆盖一层低温冷却液膜。

14.根据权利要求10所述的制冷设备的冷却方法，其特征在于：所述的步骤在一冷却仓中进行。