CN109668345A - 热力学系统、包括热力学系统的机器和热处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于冷却或加热包含液体或半液体类型的食品的至少第一容器(22)的热力学系统，包括采用热交换器流体的回路，并且至少具有：‑压缩机(2)，其具有用于所述热交换器流体的至少一个入口(I)和用于所述热交换器流体的一个出口(U)；‑连接到所述压缩机(2)的出口(U)的第一热交换器(3)；‑连接到所述第一热交换器(3)的出口的至少一个第一膨胀元件(4a)；‑第二热交换器(5a)，其能与所述第一容器(22)相关联并且具有连接到所述至少一个第一膨胀元件(4a)的出口的入口(5a')；‑返回管道(6)，其具有连接到第二热交换器(5a)的出口的入口部分(6')和连接到压缩机(2)的入口(I)的出口部分。

Description

热力学系统、包括热力学系统的机器和热处理方法
技术领域
本发明致力于制造液体或半液体食品的机器的领域。
更具体地，本发明涉及热力学系统、用于制造液体和半液体产品的包括该系统的机器和热处理方法。
背景技术
在用于制造液体和半液体产品(诸如冰淇淋、蛋糕和糕点馅料等)的机器的领域中，标准的做法是对产品进行热处理(通过加热和/或冷却)以制备预定的配方。
现有技术中已知多种热力学类型的热系统，其允许在容器中对产品进行热处理(加热或冷却)以改变其食品/感官特性。
大多数用于冷却的热力学系统基于逆卡诺循环(the inverse Carnot cycle)(也称为饱和蒸汽压缩循环)：这些系统允许容器借助在热交换器流体上运行的热力学回路来冷却，并且包括一对交换器(蒸发器和冷凝器)、压缩机和节流元件，其中，热交换器流体流过所有这些装置。
一般而言，这些系统使用称为“密封”压缩机的类型的压缩机，该压缩机包括包封电动机的外壳和作用在制冷剂流体上的压缩部件。
更确切地说，这种类型的压缩机通常具有容纳外壳，该容纳外壳通过焊接密封，防止接触其内部的所有部件用以维修或更换。具体地，允许流体被压缩的电动机容纳在外壳内，并且因此暴露而与进气腔中的制冷剂流体流动直接接触。
通常将电动机，特别是绕组以及电动机油暴露于由流入的热交换器流体产生的物理温度和压力条件构成压缩机运行中的明显缺陷和对系统尺寸的限制，特别是如果热力学系统可以根据已知为的热气循环进行操作的话，在所述热气循环中，压缩机实际上用作用于加热热交换器流体的加热元件。
将压缩机暴露于特别热的热交换器流体显著地降低了压缩机的工作寿命(影响机械和电气部件两者，包括压缩机油)。
实际上，在系统运行期间，压缩机内部的温度会升高，并且有时相当高，会升高到130℃及以上，导致部件、特别是电动机和机油快速磨损并缩短其工作寿命。
发明内容
在本文中，构成本发明基础的技术目的是提出一种克服现有技术的上述缺点的热力学系统。
具体地，本发明的目标是提供一种热力学系统，该系统允许热处理液体或半液体食品并且能够保证在最佳条件下运行以减少磨损并最大化工作寿命(特别是压缩机的工作寿命)。
所指出的技术目的和所指定的目标基本上通过一种热力学系统和一种用于热处理液体或半液体食品的方法实现，该热力学系统包括在一个或多个所附权利要求中描述的技术特征。
本发明的另一个目的是一种用于制造液体或半液体食品的机器：
本发明的另一个目的是一种根据所附权利要求的热处理液体或半液体食品的方法。
附图说明
参考如附图所示的热力学系统的优选的非限制性实施例，本发明的其它特征和优点在下面的详细描述中更加明显，其中：
图1示意性地示出了根据本发明的热力学系统的第一可能实施例；
图2示意性地示出了根据本发明的热力学系统的第二可能实施例；
图3示意性地示出了根据本发明的热力学系统的第三可能实施例；
图4示意性地示出了根据本发明的热力学系统的第四可能实施例；
图5为用于制造液体或半液体产品并且前述附图中所示的热力学系统可以应用于其的机器的示意图。
具体实施方式
图1-图4中的附体标记1表示根据本发明的热力学系统。
热力学系统1适用于机器20，机器20用于对热或冷的液体或半液体食品进行热处理，诸如例如意式工匠冰淇淋、软冰淇淋、酸奶、巧克力、果汁冰糕、咸味汤。
更具体地，本发明涉及一种热力学系统1，用于冷却或加热容纳液体或半液体类型的食品的至少第一容器22。
根据本发明，用于冷却或加热容纳液体或半液体类型的食品的至少第一容器22的热力学系统包括采用热交换器流体并且至少具有以下装置的回路：
-压缩机2，其具有用于热交换器流体的至少一个入口I和用于热交换器流体的一个出口U；
-连接到压缩机2的出口U的第一热交换器3；
-连接到第一热交换器3的出口的至少一个第一膨胀元件4a(更一般地说，膨胀装置或构件4a)；
-第二热交换器5a，其可与第一容器22相关联，并且具有连接到至少一个第一膨胀元件4a的出口的入口5a'；
-返回管道6，其具有连接到第二热交换器5a的出口的入口部分6'和连接到压缩机2的入口I的出口部分。
应注意的是，第一容器22可以为任何类型的容器，例如缸、桶等。
根据本发明，系统1还包括用于降低热交换器流体的温度的装置70，装置70与用于接纳热交换器流体的至少一部分的回路相关联，具有入口70A和出口70B并且构造为降低在其入口70A与其出口70B之间流动的热交换器流体的温度，出口70B在压缩机2的热交换器流体入口I附近或在压缩机2内部连接。
系统1优选地还包括用于调节穿过温度降低装置70的热交换器流体的流量的装置71，其作用于经过装置70的热交换器流体的流动，以用于降低在最小流量构型(其可以为零或大于零的值)和最大流量构型(大于零的值)之间的热交换器流体的温度。
系统1优选地还包括针对流量调节装置71进行操作的控制和驱动单元8，从而驱动它们(以调节最小流量构型和最大流量构型之间的流量)。
优选地，最小流量为零，也就是说，当用于调节穿过温度降低装置70的热交换器流体的流量的装置71设定为最小流量构型时，穿过温度降低装置70的流量为零(无流量)。
因此，在这些条件下，用于调节通过温度降低装置70的流量的装置71允许打开和关闭通过温度降低装置70的流体的流动(基于“全有或全无”)。
下面描述的是实现温度降低装置70的一些模式，它们在图1中一起示出，然而，应该理解，每个实施模式可以单独使用(不必与其它实施模式组合或耦合)。
在这方面，图2至图4均示出了单独实现温度降低装置70的模式。
根据一个方面，采用热交换器流体的回路构造为在用于执行用于加热第一容器22的热气热力学循环的构造和用于冷却第一容器22的热力学的逆卡诺循环(饱和蒸汽压缩循环)的构造之间切换。
在实践中，图1示出的热系统为可逆的，因为它能以第一构造(热气)运行以加热第一容器22，并且以第二构造(蒸汽压缩循环)运行以冷却第一容器22。
根据一个方面，热系统1还包括：
-管道11，其用于执行热气热力学循环，并且具有可连接到压缩机2的出口U以接纳热交换器流体的入口部分11'和可连接到第二热交换器5a的入口的出口部分，
-至少一个选择性关闭元件(12a、12b)，其可操作地与用于执行热气热力学循环的管道11相关联，并且构造为关闭或打开管道11，以便抑制或使热交换器流体在其内部循环，并且其中，控制和驱动单元8构造为作用在选择性关闭元件(12a、12b)上，以在管道11的关闭构造和管道11的打开构造之间驱动它。
需要指出，管道11的存在使得能够实现热气循环，而选择性关闭元件(12a、12b)的存在使得能够实现热力学系统的这种(热气)运行模式。
更确切地说，当管道11关闭时，热气运行模式开启。
下面描述的是实现装置70的第一模式，该装置用于降低流入压缩机2的热交换器流体的温度。这在图1中示出，并且如上所述，也可以在热系统中单独实现(在这种情况下，其可以没有支管7a、7b和7c中的一个或多个)。
该第一实施例在图4中单独示出。
在该实施例中，用于降低热交换器流体温度的装置70包括减压元件72(或膨胀元件72)，并且用于调节温度降低装置70中的流量的装置71包括阀13，其作用在回路的并联于减压元件72的支管73上，以关闭或打开并联于减压元件72的支管73。
需要指出，减压元件72优选地为节流元件(例如，毛细管或窄部段管状装置)。
减压元件72沿着返回管道6设置在压缩机2上游。
类似地，阀13沿着返回管道6设置在压缩机2上游，该阀作用在回路的与减压元件72并联连接的支管73上。
需要指出，当阀13处于打开构造中时，大部分热交换器流体流过支管73，因为支管73中的负载损失小于减压元件72中的负载损失。
然后，当阀13处于关闭构造中时，沿着返回管道6流动的热交换器流体流过减压元件72，因为它被阻止流过支管73。
因此，如果系统1在热气热力学循环下运行，则阀13可关闭以允许对流入压缩机2中的热交换器流体进行冷却。关闭阀门13导致流过减压元件72的部分热交换器流体膨胀和冷却，使得当它到达压缩机2的入口I时，它处于低温下(当然低于压缩机2的各部件的温度)。
因此，能通过关闭阀13使压缩机2在冷却循环上运行。
根据该方面，控制和驱动单元8构造为将阀13驱动成用于关闭回路的与减压元件72并联的支管73以冷却压缩机2的构造。
还需指出，为了本申请的目的，打开或关闭阀意味着驱动和控制单元8构造为操作所述阀以导致其被打开或关闭。
现在，在下面描述实现温度降低装置70的第二模式，其也在图1以及图2和图3中示出。
需要指出，这种实现温度降低装置70的模式也可以单独实现(如图2和图3所示)，也就是说，在没有第一实施例的情况下实现，尽管图1示出它与第一实施例结合。
根据该实施模式，温度降低装置70包括旁路管道7，旁路管道7具有入口部分和至少一个出口部分7a、7b，该入口部分连接到第一热交换器3的出口以从第一热交换器3接纳热交换器流体，该至少一个出口部分连接到压缩机2的热交换器流体入口I或(直接)连接到压缩机2内部。
在实践中，旁路管道7将第一交换器3的出口连接到压缩机的入口I。
旁路管道7优选地容纳适于允许流体膨胀的膨胀元件4a'。
用于调节通过温度降低装置70的流量的装置71包括阀9。阀9适于关闭或打开旁路管道7，以实现或抑制所述管道中的流体循环。
根据另一方面，旁路管道7具有第一(出口)部分7a和第二出口部分7b，该第一(出口)部分7a连接在压缩机2内部以释放从压缩机2内部的旁路管道7流出的热交换器流体的至少一部分，该第二出口部分7b连接到返回管道6的端部部分以释放在压缩机2的热交换器流体入口I处流出旁路管道7的热交换器流体的一部分。
需要指出，旁路管道7的部分7a和7b基本上平行地(并联地)设置，也就是说，它们限定旁路管道7的两个平行(并联)支管。
在实践中，旁路管道7允许经过其的热交换器流体在两个点处释放：在压缩机2的入口I处进入返回管道6；和直接在压缩机2内部。
由旁路管道7释放的热交换器流体可以为蒸汽(具有液体成分)或液体。优选地，热交换器流体为(饱和的)蒸汽。
需要指出，在入口处注射低温流体通过旁路管道7和/或直接将低温流体注入压缩机2中导致压缩机冷却：实际上，来自旁路管道7的流体从压缩机2的各部件中去除热量。
当系统在压缩机2承受强热应力的热气循环中运行时，以这种方式冷却是特别有利的。
如随着本描述的继续将变得更加清楚的，旁路管道7以特别有利的方式允许将低温流体输送和释放到压缩机2，使得流体可以从压缩机2的各部件去除热量。
如下面更详细地阐释的，由于旁路支管7的创新，压缩机2的各部件的温度始终受到限制，优选地小于100℃(即使在热气循环上使用的情况下)。
旁路管道7可以打开和/或关闭以在系统在热气热力学循环中运行期间以及在系统在饱和蒸汽热力学循环(逆卡诺循环)中运行期间冷却压缩机2。
旁路管道7构造为抽出流出热交换器3的热交换器流体的至少一部分(处于高压下的液态中)，并且将其输送到压缩机2的入口“I”中(在相应地降低压力/温度之后)和/或输送到压缩机2的进气腔中。热交换器流体(由于其相对低的温度)吸收来自压缩机2的较热部件的热能，从而降低压缩机2的温度，也就是说，冷却压缩机2。
这有利地降低了压缩机2所承受的热应力，因此相应地增加了其工作寿命。
为了使压缩机2能够正常运行，旁路管道7在其入口部分处具有至少一个膨胀元件4a'，该膨胀元件4a'使得热交换器流体能够膨胀，以降低其温度，从而允许它执行冷却压缩机2的过程。
更具体地，旁路管道7具有入口部分7c。
入口部分7c连接到第一热交换器3的出口以接纳热交换器流体。
出口部分7a直接连接到压缩机2的内部，更确切地说，连接到压缩机2内部的(进气)腔。
旁路管道7的部分7b与相应的附加膨胀元件4a”相关联，并且连接到返回管道6的热交换器流体流入压缩机2中的(端部)部分。
由于旁路管道7的部分7b，(冷却的)热交换器流体可输送到压缩机2的进气流，从而也最佳地冷却压缩机2的入口部分。
根据另一方面，设置在旁路管道7中的旁路阀9连接到驱动和控制单元8，使得它可以打开或关闭以打开或关闭旁路管道7，从而改变旁路管道7中的热交换器流体的流量。
优选地，旁路阀9被驱动以完全关闭或完全打开旁路管道7，由此抑制热交换器流体在旁路管道7中循环或使得热交换器流体能够在旁路管道7中循环。
因此，需要指出，在系统在热气循环中运行期间或在系统在蒸汽压缩循环(逆卡诺循环)中运行期间，可以增大旁路管道7中热交换器流体的流速以冷却压缩机2。
更具体地，旁路管道7可打开，以允许热交换器流体在管道中循环，使得在系统在热气循环中运行期间或在系统在蒸汽压缩循环(逆卡诺循环)中运行期间冷却压缩机。
需要指出，在旁路管道7中，热交换器流体经历膨胀(由于膨胀元件4a'和附加膨胀元件4a”)，这降低其温度并且允许其在最佳温度下到达压缩机2以用于冷却。
需要指出，如图1所示，旁路管道7可仅包括第一出口部分7a或仅包括第二出口部分7b或包括两者。
有利地，旁路管道可以是打开的，以在热力学系统在热气循环(其中，容器22内的产品被加热)中运行期间以及在系统在所谓的蒸汽压缩热力学循环(其中，产品被冷却)中运行期间冷却压缩机。
在实践中，有利地，将低温流体注入压缩机2的入口中或内部使得流体从压缩机2去除热量。
以下描述的是温度降低装置70的所有实施例共有的一些方面。
根据一个方面，驱动和控制单元8包括适于检测触发参数的测量装置8a，驱动和控制单元8构造为调节装置71，以用于根据由测量装置8a捕获的触发参数的值来调节穿过温度降低装置70的热交换器流体的流量。
触发参数可以为任何物理量(压力、温度)或物理量的组合。
如果驱动和控制单元8的测量装置8a检测到已达到或超过某个触发参数，则控制和驱动单元8打开旁路阀9(将其驱动至打开构造)，由此允许启动旁路循环，其可以与正在进行的热力学循环(热气循环或逆卡诺循环)同时或交替地执行。
根据另一方面，测量装置8a包括温度传感器，并且触发参数为在压缩机2附近或压缩机2内部检测到的温度值。
优选地，根据该方面，旁路支管7打开，或者更一般地说，旁路支管7中的流量基于由温度传感器检测到的温度而设定为最大值。
根据非限制性的方面，如果温度大于第一阈值，则旁路支管7打开，如果它小于第二阈值(其可能或可能不与第一阈值重合)，则旁路支管7关闭。
根据另一方面，测量装置8a包括温度传感器，并且触发参数为返回管道6的连接到压缩机2的入口I的出口部分处的热交换器流体的温度值。
根据另一方面，测量装置8a为定时器，并且触发参数包括时间间隔。
根据该方面，测量装置8a为定时器，并且触发参数为时间间隔或时隙，即，取决于热力学系统1的操作需要的预先确定的时间段。
以上允许自动打开和关闭旁路管道7。
下面参考附图描述其它方面。
根据一个方面，所述系统包括第一冷却阀10a，其插设在第二热交换器5a和第一热交换器3之间并连接到驱动和控制单元8，使得它可以打开或关闭以打开或关闭第二热交换器5a的入口部分5a'以允许执行热力学的逆卡诺循环。
需要指出，当容器22(内部的产品)需要冷却时，第一冷却阀10a打开(处于打开构造中)：实际上，打开第一冷却阀10a致使在压缩机2、第一交换器3、减压元件4a和第二交换器5a之间执行热力学的逆卡诺循环(该循环也涉及返回管道6)。
根据另一方面，至少一个选择性关闭元件(12a、12b)与管道11可操作地相关联以用于执行热气热力学循环，该至少一个选择性关闭元件(12a、12b)包括第一加热阀12a，其设置在压缩机2下游并连接到驱动和控制单元8，使得它可以打开或关闭以打开或关闭可连接到第二热交换器5a的入口的热气管道11的出口部分。
在实践中，打开第一加热阀12a导致执行热气热力学循环，该热气热力学循环涉及压缩机2和第二交换器5a(该循环还涉及返回管道6)。
根据另一方面，所述回路还包括第三热交换器5b，其可与用于容纳液体或半液体产品的至少一个第二容器62相关联，第三热交换器5b基本上设置为并联于在第一热交换器3和压缩机2之间的第二热交换器5a。
需要强调的是，第三热交换器5b和第二容器62(在第一容器为容器22的情况下)为可选的。
有利地，可以与相应的容器相关联的两个或更多个热交换器5a、5b的存在允许同时使用具有特殊温度要求的循环对不同产品执行不同过程(处理)，或者使用单个热力学系统1对需要不同处理温度的相同产品执行连一系列处理步骤。
根据另一方面，所述系统包括设置在第一热交换器3的出口处的至少一个第二膨胀元件4b，并且第三热交换器5b具有连接到至少一个第二膨胀元件4b的出口的入口部分5b'。
根据另一方面，所述系统包括插设在第三热交换器5b和第一热交换器3之间的第二冷却阀10b。
需要指出，当第二容器62(内部的产品)需要冷却时，第二冷却阀10b打开(处于打开构造中)：实际上，打开第二冷却阀10b导致在压缩机2、第一交换器3、第二减压元件(第二膨胀元件)4b和第三交换器5b之间执行热力学的逆卡诺循环(该循环也涉及返回管道6)。
根据另一方面，至少一个选择性关闭元件(12a、12b)包括第二加热阀12b，其设置在压缩机2下游并连接到驱动和控制单元8，使得它可以打开或关闭以打开或关闭可连接到第三热交换器5b的入口的热气管道11的出口部分。
在实践中，打开第二加热阀12b导致执行热气热力学循环，其涉及压缩机2和第三交换器5b(该循环还涉及返回管道6)；该循环的目的是将热量释放到第三交换器5b。
以下描述系统1的其它方面和细节。
需要指出，返回管道6沿其路径具有热交换器6a，该热交换器6a构造为限定在流过它们的热交换器流体的两个(逆流)流动之间的热交换部分(在没有混合的情况下)。
更确切地说，第一流动沿着返回管道6行进(从第二交换器5a到压缩机2)，而第二流动从热交换器3行进到第二交换器5a(并且还朝向第一膨胀元件4a行进)。
换句话说，在通过第一膨胀元件4a之前，流出第一热交换器3的热交换器流体(在较高温度下)与流出第二热交换器5a的热交换器流体的流动进行热交换，并且因此，其温度低于流出第一热交换器3的热交换器流体的流动。
热交换部分的存在允许执行中间热交换，以使得流出第一热交换器3的热交换器流体的流动与较冷的流体接触，并且因此经历初始的冷却处理。
因此，通过在热交换器流体进入第一膨胀元件4a之前开始冷却热交换器流体，可以提高热力学系统1的总效率。在容器22为用于处理冰冻产品(诸如冰淇淋等)的容器的情况下，这尤其重要。
在优选实施例中，热力学系统1还包括过滤器14a、14b，其允许通过去除在冷却或加热循环期间可能已经积聚在流体中的任何杂质来保持热交换器流体清洁，尤其是当热交换器流体流过压缩机时2。
如图1中详细所示，第一过滤器14a设置在第一热交换器3下游以及第一冷却阀10a和旁路阀9上游。
类似地，第二过滤器14b设置在第一热交换器3下游和第二冷却阀10b上游。
下面为了完整性而参考容器22描述热力学系统在其在蒸汽压缩循环(逆卡诺循环)中运行时的操作。
热交换器流体在压缩机2中被压缩，这致使其压力增加。
然后，压缩的热交换器流体到达第一热交换器3，在这种情况下，第一热交换器3用作冷凝器，其允许在外部大气和(加热的)热交换器流体之间交换热能。
因此，通过流入第一热交换器3，热交换器流体被冷却并冷凝，从气态变为液态。
因此，流出交换器3的流体为高压液体。
在第一热交换器3下游，处于液态的热交换器流体流过膨胀元件4a(或者更一般地说，减压元件4a)，膨胀元件4a由例如节流阀组成，膨胀元件4a允许膨胀，降低热交换器流体的压力(因此使其达到较低温度)。
最后，热交换器流体流过第二热交换器5a，在这种情况下，第二热交换器5a用作蒸发器；在第二热交换器5a内，热交换器流体通过从液态变为蒸汽状态吸收热能，因此例如从与第二热交换器5a关联的容器22(即，从容器22内的产品中)吸收热量。
在第二热交换器5a中，热交换器流体从液体状态变为蒸汽状态。
在(流过)第二热交换器5a之后，热交换器流体流过标记为200的元件，该元件为液-气相分离器。
在相分离器200下游，仍然沿着返回管道6，使热交换器流体流过标记为6a的交换器，在那里它与从第一热交换器3引导到第二热交换器5a的热交换器流体的流动进行热交换。
此时，热交换器流体直接流过返回管道6以到达阀13和支管73，支管73为如果阀13处于打开构造总则热交换器流体流过其的支管。
如果阀13处于关闭构造中，则热交换器流体流过元件72而不是流过支管73。
类似地，如果机器20具有第二容器62和与其相关联的第三交换器5b，则上文参照通过第一膨胀元件4a、通过第二交换器5a、通过加热器200和热交换器6a的热交换器流体的流动所描述的也在从第一热交换器3流出并被引向第三热交换器5b的热交换器流体的流动的一部分上执行。
上述热力学循环为与交换器5a和5b用于借助热力学的逆卡诺循环冷却产品的情况有关的循环。
另一方面，如果需要使用两个交换器5a和5b通过热气循环加热产品，则阀10a和10b关闭，而阀12a和12b打开。
在这种情况下，使压缩机2中的处于气态中的热交换器流体循环使得处于气态中的热交换器流体在压缩机2中被加热，然后在交换器5a和5b中释放热量。
根据本发明还定义了一种用于制造液体或半液体食品的机器20，其包括以下组合：
-用于制造液体或半液体食品的加工单元21，其包括至少一个容器22和安装在所述至少一个容器22内的搅拌器23；以在容器22内旋转；
-根据所附权利要求中任一项所述的热力学系统，其与加工单元21可操作地相关联，第二热交换器5a与至少一个容器22相关联，以与包含在至少一个容器22中的产品进行热交换。
根据另一方面，所述机器为用于制作冰淇淋的机器，并且加工单元21为批量冷冻单元。
根据又一方面，所述机器包括第二容器62和第三热交换器5b，第三热交换器5b与第二容器62相关联以与包含在第二容器62中的产品进行热交换，第三热交换器5b形成根据所附权利要求中任一项所述的热力学系统的回路的一部分。
应该强调的是，根据本发明，所述热力学系统可以应用于设计为用于热处理液体或半液体产品的任何类型的机器。
更确切地说，在图1示出的机器中(取决于阀门是打开还是关闭)，产品可仅在第一容器22中进行处理或仅在第二容器62中进行处理或在第一容器22和第二容器62两者中同时进行处理。
需要指出，更一般地说，机器1可以包括单个容器(22或62)；在这种情况下，热力学系统会包括第二热交换器5a和第三热交换器5b中的仅一个，并且会包括减压元件(膨胀元件)4a和4b中的仅一个，并且会包括阀10a和10b中的仅一个，并且会包括阀12a和12b中的仅一个。
根据本发明还定义了一种用于热处理液体或半液体产品的方法，包括以下步骤：
A)准备根据所附权利要求中任一项所述的用于制造液体或半液体食品的机器20，并将液体或半液体产品放置在至少一个第一容器(22)内；
B)打开压缩机2以沿着机器的热力学系统的回路输送热交换器流体，以对至少一个容器(22)内的液体或半液体产品执行热力学循环以用于对其释放热量(热气热力学循环)或从其吸收热量(蒸汽压缩热力学循环)；
C)将温度降低装置70中的流量调节到大于零的值从而冷却压缩机2。
根据另一方面，将温度降低装置70中的流量调节(设定)为大于零的值从而冷却压缩机2的步骤C)包括打开旁路管道7以将热交换器流体的至少一部分从第一热交换器3输送和释放到压缩机2的热交换器流体入口I或直接输送和释放到压缩机2内部，从而冷却压缩机2。
根据另一方面，沿着机器的热力学系统的回路输送热交换器流体以执行热力学循环的步骤B)包括执行热力学的逆卡诺循环，在该循环中，热交换器流体从包含在至少一个容器22中的产品吸取热量。
根据另一方面，沿着机器的热力学系统的回路输送热交换器流体以执行热力学循环的步骤B)包括执行热力学的热气循环，在该循环中，热交换器流体对包含在至少一个容器22中的产品释放热量。
根据又一方面，所述方法包括获取触发参数的步骤，并且根据触发参数的值执行将温度降低装置70中的流量调节到大于零的值从而冷却压缩机2的步骤C)：
优选地，触发参数为以下中的至少一个：时间间隔，热力学系统1的压缩机2的温度值或流入压缩机2中的热交换器流体的温度值。
有利地，根据本发明的热力学系统1允许克服现有技术的上述缺点，因为它提供了在使用中降低热力学系统1(更准确地说，压缩机)的某些部件的温度的高效且有效的方式。
有利地，由于本发明的方法和系统，压缩机的温度可限制于特别低的水平，特别是在热力学系统在所谓的热气循环中运行期间。
这有利地减少了压缩机磨损并提高了热力学循环的可靠性和效率。

Claims (21)

1.一种热力学系统，所述热力学系统用于冷却或加热包含液体或半液体类型的食品的至少第一容器(22)，所述热力学系统包括采用热交换器流体的回路，至少具有：
-压缩机(2)，其具有用于所述热交换器流体的至少一个入口(I)和用于所述热交换器流体的一个出口(U)；
-连接到所述压缩机(2)的出口(U)的第一热交换器(3)；
-连接到所述第一热交换器(3)的出口的至少一个第一膨胀元件(4a)；
-第二热交换器(5a)，其能与所述第一容器(22)相关联并且具有连接到所述至少一个第一膨胀元件(4a)的出口的入口(5a')；
-返回管道(6)，其具有连接到所述第二热交换器(5a)的出口的入口部分(6')和连接到所述压缩机(2)的入口(I)的出口部分；
其特征在于，所述热力学系统还包括用于降低所述热交换器流体温度的装置(70)，所述装置(70)与用于接纳所述热交换器流体的至少一部分的所述回路相关联，具有入口(70A)和出口(70B)，并且构造为降低在其入口(70A)与其出口(70B)之间流动的所述热交换器流体的温度，其出口(70B)在所述压缩机(2)的热交换器流体入口(I)附近或在所述压缩机(2)内部连接。
2.根据权利要求1所述的热力学系统，其特征在于，还包括：
-用于调节穿过温度降低装置(70)的所述热交换器流体的流量的装置(71)，其作用于经过所述装置(70)的所述热交换器流体的流动，以用于降低在最小流量构型和最大流量构型之间的所述热交换器流体的温度；
-对流量调节装置(71)进行操作从而驱动其的控制和驱动单元(8)。
3.根据权利要求1或2所述的热力学系统，其特征在于，采用热交换器流体的所述回路构造为在用于执行用于加热所述第一容器(22)的热气热力学循环的构造和用于冷却所述第一容器(22)的热力学的逆卡诺循环的构造之间切换。
4.根据前述权利要求中一项或多项所述的热力学系统，其特征在于，包括：
-控制和驱动单元(8)，
-管道(11)，其用于执行热气热力学循环并具有能连接到所述压缩机(2)的出口(U)以接纳所述热交换器流体的入口部分(11')和能连接到所述第二热交换器(5a)的入口的出口部分，
-至少一个选择性关闭元件(12a)，其可操作地与用于执行热气热力学循环的所述管道(11)相关联，并且构造为关闭或打开所述管道(11)，以便抑制所述热交换器流体在其内部循环或使所述热交换器流体能够在其内部循环，并且其中，所述控制和驱动单元(8)构造为作用在所述选择性关闭元件(12a)上，以在管道(11)的关闭构造和管道(11)的打开构造之间驱动它。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的热力学系统，其特征在于，用于降低热交换器流体温度的装置(70)包括减压元件(72)，并且用于调节所述温度降低装置(70)中的流量的装置(71)包括阀(13)，所述阀(13)作用在所述回路的并联于所述减压元件(72)的支管(73)上，以关闭或打开所述回路的并联于所述减压元件(72)的所述支管(73)。
6.根据前述权利要求所述的热力学系统，其特征在于，所述减压元件(72)沿着所述返回管道(6)设置在所述压缩机(2)上游，并且所述回路的并联于温度降低装置(70)的所述支管(73)和所述阀(13)也沿着所述返回管道(6)设置在所述压缩机(2)上游。
7.根据权利要求5或6所述的热力学系统，其特征在于，所述控制和驱动单元(8)构造为将所述阀(13)驱动成用于关闭所述回路的并联于所述减压元件(72)的所述支管(73)以冷却所述压缩机(2)的构造。
8.根据前述权利要求中任一项所述的热力学系统，其特征在于，所述温度降低装置(70)包括旁路管道(7)，所述旁路管道(7)具有入口部分和至少一个出口部分(7a、7b)，所述入口部分连接到所述第一热交换器(3)的出口以从所述第一热交换器(3)接纳所述热交换器流体，所述至少一个出口部分(7a、7b)连接到所述压缩机(2)的热交换器流体入口(I)或连接到所述压缩机(2)内部。
9.根据前述权利要求所述的热力学系统，其特征在于，所述旁路管道(7)具有第一出口部分(7a)和第二出口部分(7b)，所述第一出口部分连接到所述压缩机(2)的内部以释放从所述压缩机(2)内部的所述旁路管道(7)流出的所述热交换器流体的至少一部分，所述第二出口部分连接到所述返回管道(6)的端部部分以释放在所述压缩机(2)的热交换器流体入口(I)处流出所述旁路管道(7)的所述热交换器流体的一部分。
10.根据权利要求8或9和权利要求2中任一项所述的热力学系统，其特征在于，用于调节穿过温度降低装置(70)的热交换器流体的流量的装置(71)包括至少一个旁路阀(9)，所述至少一个旁路阀设置在所述旁路管道(7)中并且连接到所述驱动和控制单元(8)，使得它能打开或关闭以打开或关闭所述旁路管道(7)，从而改变所述旁路管道(7)中的热交换器流体的流量。
11.根据前述权利要求中任一项所述的热力学系统，其特征在于，所述驱动和控制单元(8)包括适于检测触发参数的测量装置(8a)，所述驱动和控制单元(8)构造为调节所述装置(71)，以用于根据由所述测量装置(8a)检测到的所述触发参数的值来调节穿过所述温度降低装置(70)的热交换器流体的流量。
12.根据前述权利要求所述的热力学系统，其特征在于，所述测量装置(8a)包括温度传感器，并且所述触发参数为在所述压缩机(2)附近或所述压缩机内检测到的温度值。
13.根据权利要求11或12所述的热力学系统，其特征在于，所述测量装置(8a)包括温度传感器，并且所述触发参数为所述返回管道(6)的连接到所述压缩机(2)的入口(I)的出口部分处的所述热交换器流体的温度值。
14.根据前述权利要求中的一项或多项所述的热力学系统，其特征在于，包括第一冷却阀(10a)，所述第一冷却阀插设在所述第二热交换器(5a)和所述第一热交换器(3)之间并连接到所述驱动和控制单元(8)，使得它能打开或关闭以打开或关闭所述第二热交换器(5a)的入口部分(5a')，以允许执行热力学的逆卡诺循环。
15.根据权利要求1至3或5至14中任一项并且根据权利要求4所述的热力学系统，其特征在于，所述至少一个选择性关闭元件(12a、12b)包括第一加热阀(12a)，所述第一加热阀设置在所述压缩机(2)下游并连接到所述驱动和控制单元(8)，使得它能打开或关闭以打开或关闭能连接到所述第二热交换器(5a)的入口的热气管道(11)的出口部分。
16.根据前述权利要求中的一项或多项所述的热力学系统，其特征在于，所述回路还包括第三热交换器(5b)，所述第三热交换器能与具有液体或半液体产品的至少一个第二容器(62)相关联，所述第三热交换器(5b)基本上设置为并联于在所述第一热交换器(3)和所述压缩机(2)之间的所述第二热交换器(5a)。
17.根据前述权利要求所述的热力学系统，其特征在于，包括设置在所述第一热交换器(3)的出口处的至少一个第二膨胀元件(4b)，并且其中，所述第三热交换器(5b)具有连接到所述至少一个第二膨胀元件(4b)的出口的入口部分(5b')。
18.根据权利要求16或17所述的热力学系统，其特征在于，包括插设在所述第三热交换器(5b)和所述第一热交换器(3)之间的第二冷却阀(10b)。
19.根据权利要求16至18和权利要求4中任一项所述的热力学系统，其特征在于，所述至少一个选择性关闭元件(12a、12b)包括第二加热阀(12b)，所述第二加热阀设置在所述压缩机(2)下游并且连接到所述驱动和控制单元(8)，使得它能打开或关闭以打开或关闭能连接到所述第三热交换器(5b)的入口的热气管道(11)的出口部分。
20.一种用于制造液体或半液体食品的机器(20)，其特征在于，所述机器包括以下组合：
-用于制造液体或半液体食品类产品的加工单元(21)，所述加工单元包括至少一个第一容器(22)和安装在所述至少一个第一容器(22)内的搅拌器(23)；以在所述第一容器(22)内旋转；
-根据前述权利要求中任一项所述的热力学系统，其与所述加工单元(21)可操作地相关联，第二热交换器(5a)与所述至少一个第一容器(22)相关联，以与包含在所述至少一个第一容器(22)中的产品进行热交换。
21.一种用于热处理液体或半液体食品的方法，包括以下步骤：
A)准备根据权利要求20所述的用于制造液体或半液体食品的机器(20)，并将液体或半液体产品放置在所述至少一个第一容器(22)内；
B)打开所述压缩机(2)以沿着所述机器的所述热力学系统的所述回路输送所述热交换器流体，以执行用于将热量传递到所述至少一个第一容器(22)内的所述液体或半液体产品或从所述液体或半液体产品传递热量的热力学循环；
C)将所述温度降低装置(70)中的流量调节到大于零的值，从而冷却所述压缩机(2)。
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