CN106440654B - 一种瓶装/罐装液体的快速冷却方法及速冷机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种瓶装/罐装液体的快速冷却方法以及速冷机，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，采用低温冷却液朝向所述的瓶/罐的外表面喷淋，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，使得所述的瓶/罐能够绕其轴心线自转。本发明采用喷淋的方式利用冷却液的流体压力，为瓶/罐提供自转的动力，巧妙地简化了驱动机构，从而顺利实现速冷机的水电分离，既提高产品的安全性，又可以大幅降低设备成本。

Description

一种瓶装/罐装液体的快速冷却方法及速冷机

技术领域

本发明属于制冷技术领域，特别涉及一种瓶装/罐装液体的冷却方法以及速冷设备。

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。

上述四个专利存在的另一个问题是，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。

鉴于此提出本发明。

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无需电力驱动的瓶装/灌装液体的冷却方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种瓶装/罐装液体的快速冷却方法，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，采用低温冷却液朝向所述的瓶/罐的外表面喷淋，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，使得所述的瓶/罐能够绕其轴心线自转。

优选地，所述的低温冷却液的温度为18℃~30℃。

进一步地，所述装有液体的瓶/罐以每分钟大于等于2转小于90转的速度自转。

优选地，所述装有液体的瓶/罐以每分钟10 ～60转的速度自转。

进一步地，将所述的瓶/罐放置在能够在水平方向上360度自由转动的旋转架上，所述的低温冷却液沿所述的旋转架的切线方向向其喷液。

优选地，所述的低温冷却液分成两路，一路所述的低温冷却液沿所述的瓶/罐的切线方向向其喷液，另一路所述的低温冷却液在所述的瓶/罐的上方自上向下对其喷淋，使所述的低温冷却液在所述的瓶/罐的表面形成低温冷却液的液膜。

本发明的另一目的是提供一种用于瓶装/罐装液体的速冷机。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：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，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。

本发明更进一步的技术方案是：所述的旋转架的周向上分布有多个翅片。

进一步地，所述的喷淋机构包括设置在所述的旋转架侧部的第一喷头，所述的第一喷头具有第一喷嘴，且所述的第一喷嘴的喷口朝向所述的旋转架的翅片。

优选地，所述的喷淋机构还包括第二喷头，所述的第二喷头具有第二喷嘴，所述的第二喷嘴的喷口方向朝向所述的瓶/罐的主体。

优选地，所述的第二喷嘴位于所述的瓶/罐的上方。

优选地，所述的基架上转动连接有多个所述的旋转架，多个所述的旋转架沿圆周方向均匀分布在基架上，所述的第二喷头设置在该圆周所在圆的圆心处，所述的喷淋机构包括多个所述的第一喷头，多个所述的第一喷头间隔设置在两个相邻的旋转架之间。

或者，所述的第二喷嘴的喷口与瓶/罐的圆周方向斜切。

进一步地，所述的冷却液供给装置包括：压缩机、蒸发器、冷凝器、节流阀、增压泵，所述的增压泵与所述的冷却仓的底部通过回流管连接，所述的增压泵与喷淋机构、冷却仓、回流管形成冷却液循环通路，所述的压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器形成制冷循环系统，所述的回流管的一部分流经制冷循环系统，与蒸发器热交换。

优选地，一种瓶装/罐装液体的速冷机还包括用于将所述的基架或旋转架抬升或降低的升降机构。

本发明的有益效果在于：本发明采用喷淋的方式利用冷却液的流体压力，为瓶/罐提供自转的动力，巧妙地简化了驱动机构，从而顺利实现速冷机的水电分离，既提高产品的安全性，又可以大幅降低设备成本。另外，本发明通过流动的冷却液喷淋待冷却的瓶/罐，能够将热量迅速带走，而使瓶/罐表面始终保持恒定低温、恒定流量，喷淋方式还能够在瓶/罐表面形成均匀的水膜，实现对待冷却瓶/罐的全面覆盖，从而达到快速冷却的目的。最后，本发明的制冷量小，更节能环保，还降低了压缩机的启停频率，降低制冷系统噪音，延长使用寿命。

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

本发明的瓶装/罐装液体的快速冷却方法，是将装有液体的瓶/罐在转动的状态下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°，喷淋过程中保证低温冷却液体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，使低温冷却液形成包裹瓶/罐表面的液膜，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/罐内液体与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。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，只要能够提供一个沿瓶/罐的切线方向的分力即可。

为了进一步提高冷却速度，本实施例中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。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设备，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的用于容纳一个或多个瓶／罐的旋转架5，当旋转架5上设置多个瓶/罐时，多个瓶/罐的转动轴心线应当与旋转架重合，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，以便于取放瓶/罐，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，多个翅片51均匀分布在旋转架的圆周外侧，作为本实施例的变换，翅片还可以沿旋转架的圆周方向螺旋上升或下降。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。

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，另一个推动其反转。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 (13)

1.一种瓶装/罐装液体的快速冷却方法，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，其特征在于：将所述的瓶/罐放置在能够在水平方向上360度自由转动的旋转架上，采用低温冷却液朝向所述的瓶/罐的外表面喷淋，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，使得所述的瓶/罐能够绕其轴心线自转。

2.根据权利要求1所述的一种瓶装/罐装液体的快速冷却方法，其特征在于：所述装有液体的瓶/罐以每分钟大于等于2转小于90转的速度自转。

3.根据权利要求2所述的一种瓶装/罐装液体的快速冷却方法，其特征在于：所述装有液体的瓶/罐以每分钟10 ～60转的速度自转。

4.根据权利要求1所述的一种瓶装/罐装液体的快速冷却方法，其特征在于：所述的旋转架的周向上分布有多个翅片，待冷却的瓶/罐被限制在多个所述的翅片之间，所述的低温冷却液沿所述的旋转架的切线方向向其喷液。

5.根据权利要求1所述的一种瓶装/罐装液体的快速冷却方法，其特征在于：所述的低温冷却液分成两路，一路所述的低温冷却液沿所述的瓶/罐的切线方向向其喷液，另一路所述的低温冷却液在所述的瓶/罐的上方自上向下对其喷淋，使所述的低温冷却液在所述的瓶/罐的表面形成低温冷却液的液膜。

6.一种瓶装/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，所述的旋转架的周向上分布有多个翅片，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，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。

7.根据权利要求6所述的一种瓶装/罐装液体的速冷机，其特征在于：所述的喷淋机构包括设置在所述的旋转架侧部的第一喷头，所述的第一喷头具有第一喷嘴，且所述的第一喷嘴的喷口朝向所述的旋转架的翅片。

8.根据权利要求7所述的一种瓶装/罐装液体的速冷机，其特征在于：所述的喷淋机构还包括第二喷头，所述的第二喷头具有第二喷嘴，所述的第二喷嘴的喷口方向朝向所述的瓶/罐的主体。

9.根据权利要求8所述的一种瓶装/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。

10.根据权利要求8所述的一种瓶装/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，多个所述的旋转架沿圆周方向均匀分布在基架上，所述的第二喷头设置在该圆周所在圆的圆心处，所述的喷淋机构包括多个所述的第一喷头，多个所述的第一喷头间隔设置在两个相邻的旋转架之间。

11.根据权利要求9所述的一种瓶装/罐装液体的速冷机，其特征在于：所述的第二喷嘴的喷口与瓶/罐的圆周方向斜切。

12.根据权利要求6所述的一种瓶装/罐装液体的速冷机，其特征在于：所述的冷却液供给装置包括：压缩机、蒸发器、冷凝器、节流阀、增压泵，所述的增压泵与所述的冷却仓的底部通过回流管连接，所述的增压泵与喷淋机构、冷却仓、回流管形成冷却液循环通路，所述的压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器形成制冷循环系统，所述的回流管的一部分流经制冷循环系统，与蒸发器热交换。

13.根据权利要求6所述的一种瓶装/罐装液体的速冷机，其特征在于：它还包括用于将所述的基架或旋转架抬升或降低的升降机构。