CN112219930A - 一种热量交换结构及基于冷量闪存的冰淇淋制备系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种热量交换结构及基于冷量闪存的冰淇淋制备系统，涉及制冷设备领域，包括第一管、位于第一管内部的螺旋输送机构和套设在第一管外部的第二管，第一管外壁与第二管内壁配合第二管两端的封堵板形成介质腔体，介质腔体内沿第一管轴向依次间隔布置有多个挡板，使介质腔体内形成供介质流动的弯曲通道，以延长介质穿过介质腔体的路径，通过布置制冷系统配合储冷机构，对小功率制冷系统产生的冷量进行存储，在使用时，通过储冷机构快速释放达到对物料的快速降温的目的，实现了在需求时对冷池短时间精准爆发式放冷，达到随用随取、随取随充的目的。

Description

一种热量交换结构及基于冷量闪存的冰淇淋制备系统

技术领域

本公开涉及制冷设备领域，特别涉及一种热量交换结构及基于冷量闪存的冰淇淋制备系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

冰淇淋普遍采用零售模式，由于顾客购买的时间并非固定，因此，需要及时实现冰淇淋的制备，而能够满足段时间爆发式制冷获取冰淇淋的设备体积较大，另外，若是通过长时间维持原料的低温，使其能够在需要时快速制备出冰淇淋，则需要设备长时间运行。

发明人发现，目前的冰淇淋机制备系统需要传统巨大的制冷机组来实现短时间爆发式放冷，这极大的增加了整个系统的体积，不利于冰淇淋机的小型化；同时在其制作冰淇淋后未售出的部分需要较长时间保冷，消耗了大量的电能，并且长时间运行的设备会导致运营费用高，设备故障率高，原材料损耗大。

发明内容

本发明公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种热量交换结构及基于冷量闪存的冰淇淋制备系统，通过布置制冷系统配合储冷机构，对小功率制冷系统产生的冷量进行存储，在使用时，通过储冷机构快速释放达到对物料的快速降温的目的，实现了在需求时对冷池短时间精准爆发式放冷，达到随用随取、随取随充的目的。

本公开的第一目的是提供一种热量交换结构，采用以下技术方案：

包括第一管、位于第一管内部的螺旋输送机构和套设在第一管外部的第二管，第一管外壁与第二管内壁配合第二管两端的封堵板形成介质腔体，介质腔体内沿第一管轴向依次间隔布置有多个挡板，使介质腔体内形成供介质流动的弯曲通道，以延长介质穿过介质腔体的路径。

进一步地，所述第一管和第二管同轴布置，第二管两端均配合有环形封堵板；第一管两端封堵形成用于容纳物料的物料腔体。

进一步地，所述弯曲通道的一端连通介质腔体的入口管，另一端连通介质腔体的出口管；第一管一端设有连通物料腔体的进料管，另一端设有连通物料腔体的排料管。

进一步地，所述挡板沿第一管径向布置，部分封堵对应位置处的环形截面，未封堵部分形成供介质流动的间隙。

进一步地，相邻挡板对应的未封堵部分交错布置，位于第一管轴线的两侧。

本公开的第二目的是提供一种基于冷量闪存的冰淇淋制备系统，采用以下技术方案：

包括制冷系统、热量交换结构和储冷机构，制冷系统的冷凝盘管布置在储冷机构的蓄冷管阵列中，蓄冷管连通热量交换机构，热量交换机构连通有物料箱，蓄冷管输出的制冷介质在热量交换结构内与物料箱输出的物料进行热交换。

进一步地，所述制冷系统、热量交换结构、储冷机构和物料箱均布置在支撑框架上，热量交换结构的物料输入端连通物料箱，物料输出端输出与制冷介质热交换后的物料。

进一步地，所述储冷机构包括冷池箱体、隔板和蓄冷管，蓄冷管和隔板均布置在冷池箱体内，蓄冷管一端朝向隔板，另一端通过循环泵连通热量交换结构的介质输入端，热量交换结构的制冷介质输出端连通冷池箱体，用于使制冷介质穿过隔板后回收到蓄冷管内。

进一步地，所述隔板包括至少两个，隔板上均着阵列布置有通孔，沿制冷介质流动方向上，不同隔板上的通孔直径逐渐减小。

进一步地，所述制冷系统的冷凝盘管管道盘绕布置在蓄冷管阵列内，蓄冷管内填充有制冷介质。

与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：

(1)通过布置制冷系统配合储冷机构，对小功率制冷系统产生的冷量进行存储，在使用时，通过储冷机构快速释放达到对物料的快速降温的目的，实现了在需求时对冷池短时间精准爆发式放冷，达到随用随取、随取随充的目的；

(2)小功率的制冷系统将冷逐渐存入冷池，采用蓄冷机构的中的蓄冷管阵列形成的冷池来代替传统的大体积制冷机组来实现短时间的爆发式放冷，极大地减小了整个系统的体积；

(3)采用冷池段时间精准爆发式放冷，与冷负荷高度耦合，利用爆发式制冷对原料直接进行冰冻制备，去掉了冰淇淋制备过程中的保冷环节，在满足冰淇淋快速供应的同时，节约了机器的保冷用电；

(4)采用套设布置的第一管和第二管，形成的介质腔体和物料腔体套设，增大了介质流动过程中与物料的接触面积，从而增大介质过程中的热交换效率；另外，通过在介质腔体内布置挡板，增加介质在介质腔体内的流动路径，提高介质与物料的接触时间，并且通过挡板传递热量到第一管上，进而提高热交换效率。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例1、2中制备系统的整体结构示意图；

图2为本公开实施例1、2中储冷机构的结构爆炸示意图；

图3为本公开实施例1、2中热量交换结构的外观结构示意图；

图4为本公开实施例1、2中热量交换结构的剖视示意图；

图5为本公开实施例1、2中制冷系统冷凝盘管的结构示意图；

图6为本公开实施例1、2中制备系统的外观结构示意图。

其中：1、物料箱；2、储冷机构；3、热量交换结构；4、螺旋输送机构；5、电机；6、冷凝器；7、压缩机；8、支撑框架；21、冷池箱体；22、大孔隔板； 23、小孔隔板；24、冷凝盘管；25、蓄冷管；31、第二管；32、挡板；33、搅拌棒；34、第一管。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本公开中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中需要传统巨大的制冷机组来实现短时间爆发式放冷，这极大的增加了整个系统的体积，不利于冰淇淋机的小型化；针对上述问题，本公开提出了一种热量交换结构及基于冷量闪存的冰淇淋制备系统。

实施例1

本公开的一种典型的实施方式中，如图1-图6所示，提出了一种热量交换结构。

主要包括一个嵌套管结构，包括第一管34和套设在第一管外部的第二管31，第一管两端通过环形封堵板进行封堵，在第一管和第二管之间形成环形筒状的介质腔体，第一管两端封堵使得第一管内部形成物料腔体，介质腔体通过第一管管壁进行热量交换；

第一管和第二管同轴套设，形成截面形状均匀的介质腔体，使得制冷介质在介质腔体内分布均匀，保证其与物料腔体内物料环向的均匀接触；

位于第一管内部的螺旋输送机构4，能够对物料腔体内的物料进行扰动，一方面起到搅拌作用，另外还能够物料沿物料腔体轴向移动，实现排料；

另外，制冷介质在介质腔体内流动，为了保证制冷介质的充分制冷，在介质腔体内布置挡板32，利用挡板改变制冷介质在介质腔体内的流动路径，延长制冷介质在介质腔体内的留存时间，使其制冷介质充分释放冷量。

对于挡板的配置，介质腔体内沿第一管轴向依次间隔布置有多个挡板，使介质腔体内形成供介质流动的弯曲通道；

所述挡板沿第一管径向布置，部分封堵对应位置处的环形截面，未封堵部分形成供介质流动的间隙；

相邻挡板对应的未封堵部分交错布置，位于第一管轴线的两侧；延长其路径长度，并减少死角处的冷却介质残留；

结合附图，挡板为类环形结构，内圈贴合第一管外壁，外圈有部分贴合第二管内壁，部分脱离第二管内壁，挡板不接触第二管内壁的部分形成供制冷介质流通的部分，使得制冷介质穿过该挡板进入该挡板与下一挡板之间的部分；

制冷介质在于第一管外壁接触的同时，还与挡板的端面接触，从而使得热量能够通过挡板传递，将冷量从挡板传递到第一管上；

一方面制冷介质从第一管外壁环绕包围，相较于传统的螺旋管道环绕制冷空间接触面积更大，另一方面，挡板在作为阻挡件，延长制冷介质在制冷腔体内的路径长度，提高制冷介质在制冷腔体内的存留时间，再一方面，挡板本身作为冷量传递介质，能够利用端面与制冷介质进行热量交换，然后通过与第一管外壁的接触将冷量传递到第一管内；

共同作用，提高了冷交换的效率，使其更加节能。

对于物料的填充和冷却介质的填充，所述弯曲通道的一端连通介质腔体的入口管，另一端连通介质腔体的出口管；第一管一端设有连通物料腔体的进料管，另一端设有连通物料腔体的排料管；

对于物料的流动方向和制冷介质的流动方向，优选为整体相反方向，从而使得刚进入制冷腔体内的更低温度的制冷介质与即将排出物料腔体的物料接触，维持其温度差，提高制冷效率。

对于挡板的材质选择，选用适用于食品的具有良好热量传递能力的材料即可。

实施例2

本公开的另一典型实施方式中，如图1-图6所示，给出一种基于冷量闪存的冰淇淋制备系统。

如图所示，包括支撑框架8，制冷系统、热量交换结构3、储冷机构2和物料箱1均布置在支撑框架上，制冷系统的冷凝盘管24布置在储冷机构的蓄冷管25阵列中，蓄冷管连通热量交换机构，热量交换机构连通有物料箱，蓄冷管输出的制冷介质在热量交换结构内与物料箱输出的物料进行热交换；

热量交换结构的物料输入端连通物料箱，物料输出端输出与制冷介质热交换后的物料。

所述储冷机构包括冷池箱体、隔板和蓄冷管，蓄冷管和隔板均布置在冷池箱体内，蓄冷管一端朝向隔板，另一端通过循环泵连通热量交换结构的介质输入端，热量交换结构的制冷介质输出端连通冷池箱体，用于使制冷介质穿过隔板后回收到蓄冷管内。

结合附图，系统主要有三部分组成；

一是由制冷系统、冷池箱体、蓄冷管组成的冷池充冷管路，制冷系统包括冷凝器6、压缩机7、冷凝盘管和节流阀，其中冷凝盘管的管道布置在冷池箱体内部的蓄冷管阵列中，与蓄冷管内部的制冷介质进行热交换，实现充冷；

二是由循环泵、冷池箱体、蓄冷管和热量交换结构组成的冷池放冷管路，其中循环泵从蓄冷管内抽取制冷介质，输送到热量交换结构内与物料进行热交换，对物料进行制冷凝结，并将换热后的制冷介质输送到冷池箱体内进行回收、充冷；

三是由热量交换结构和物料箱组成的冰淇淋制作部分，物料箱连通热量交换结构，将待加工的物料输入，经过与制冷介质的热交换后，产生冰淇淋输出，热量交换结构配合有驱动机构，驱动机构带动螺旋输送机构动作，螺旋输送机构4 包括搅拌棒33，从而对物料腔体内的搅拌棒进行搅拌。

小功率的制冷系统将冷逐渐存入冷池，采用蓄冷机构的中的蓄冷管阵列形成的冷池来代替传统的大体积制冷机组来实现短时间的爆发式放冷，极大地减小了整个系统的体积。

所述隔板包括至少两个，隔板上均着阵列布置有通孔，沿制冷介质流动方向上，不同隔板上的通孔直径逐渐减小；

在本实施例中，有两个隔板，分别为大孔隔板22和小孔隔板23；

冷池的箱体中盛放的是制冷介质乙二醇水溶液，流入蓄冷管阵列内进行循环，大孔隔板和小孔隔板会抑制溶液循环的速度，增大制冷介质与蓄冷管的接触时间，使其充分冷却，提高冷传递的效率。

蓄冷管密布在冷池冷凝器盘管之间，其目的为可以直接接触到制冷机组传过来的冷，储存转化比较方便，而冷池冷凝器盘管经过在冷池中充分的盘旋，使得其与冷池中的制冷媒介有充足的接触面积，使冷交换的效率足够高。

对于热量交换结构，可以采用实施例1中的热量交换结构，第一管作为冷冻缸被第二管所包裹，相较于传统的螺旋管道环绕，其接触面积更大，冷交换效率更高，更加节能。

其整体的工作过程为：制冷系统制冷通过管路在冷池冷凝盘管24的帮助下将其输入到冷池中密布的蓄冷管25中储存起来；待需要产出冰淇淋时，物料箱1 中的原料液会在膨化泵的吸取膨化下注入到第一管34形成的冷冻缸中，电机5 驱动螺旋输送机构的搅拌棒33旋转，此时需要冷量使旋转的料浆转化为冰淇淋；

此时控制冷池管路循环的水泵工作，使冷池蓄冷管25中储存的冷量瞬间输送到第二管31中，经过挡板32的阻挡与第一管34紧密接触导入其中，充分输入料浆转化为冰淇淋所需要的冷，然后将制好的冰淇淋通过搅拌棒33挤出第一管完成制取。

采用冷池段时间精准爆发式放冷，与冷负荷高度耦合，利用爆发式制冷对原料直接进行冰冻制备，去掉了冰淇淋制备过程中的保冷环节，在满足冰淇淋快速供应的同时，节约了机器的保冷用电。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热量交换结构，其特征在于，包括第一管、位于第一管内部的螺旋输送机构和套设在第一管外部的第二管，第一管外壁与第二管内壁配合第二管两端的封堵板形成介质腔体，介质腔体内沿第一管轴向依次间隔布置有多个挡板，使介质腔体内形成供介质流动的弯曲通道，以延长介质穿过介质腔体的路径。

2.如权利要求1所述的热量交换结构，其特征在于，所述第一管和第二管同轴布置，第二管两端均配合有环形封堵板；

第一管两端封堵形成用于容纳物料的物料腔体。

3.如权利要求2所述的热量交换结构，其特征在于，所述弯曲通道的一端连通介质腔体的入口管，另一端连通介质腔体的出口管；第一管一端设有连通物料腔体的进料管，另一端设有连通物料腔体的排料管。

4.如权利要求1所述的热量交换结构，其特征在于，所述挡板沿第一管径向布置，部分封堵对应位置处的环形截面，未封堵部分形成供介质流动的间隙。

5.如权利要求4所述的热量交换结构，其特征在于，相邻挡板对应的未封堵部分交错布置，位于第一管轴线的两侧。

6.一种基于冷量闪存的冰淇淋制备系统，其特征在于，包括制冷系统、热量交换结构和储冷机构，制冷系统的冷凝盘管布置在储冷机构的蓄冷管阵列中，蓄冷管连通热量交换机构，热量交换机构连通有物料箱，蓄冷管输出的制冷介质在热量交换结构内与物料箱输出的物料进行热交换。

7.如权利要求6所述的基于冷量闪存的冰淇淋制备系统，其特征在于，所述制冷系统、热量交换结构、储冷机构和物料箱均布置在支撑框架上，热量交换结构的物料输入端连通物料箱，物料输出端输出与制冷介质热交换后的物料。

8.如权利要求6所述的基于冷量闪存的冰淇淋制备系统，其特征在于，所述储冷机构包括冷池箱体、隔板和蓄冷管，蓄冷管和隔板均布置在冷池箱体内，蓄冷管一端朝向隔板，另一端通过循环泵连通热量交换结构的介质输入端，热量交换结构的制冷介质输出端连通冷池箱体，用于使制冷介质穿过隔板后回收到蓄冷管内。

9.如权利要求8所述的基于冷量闪存的冰淇淋制备系统，其特征在于，所述隔板包括至少两个，隔板上均着阵列布置有通孔，沿制冷介质流动方向上，不同隔板上的通孔直径逐渐减小。

10.如权利要求6所述的基于冷量闪存的冰淇淋制备系统，其特征在于，所述制冷系统的冷凝盘管管道盘绕布置在蓄冷管阵列内，蓄冷管内填充有制冷介质。

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