CN112689737A - 用于包装饮料快速制冷的设备 - Google Patents

Abstract

一种用于包装饮料快速制冷的设备，包括：一个能容纳液体制冷剂温度合适的浸入式水箱以及位于水箱内部蒸发器盘管，其将装有夹持装置的容器固定在垂直移动的车架上，该夹持装置连接到垂直的轴向旋转轴上，两者可通过电动机控制，该电动机可通过控制单元控制，该电动机控制一系列连续步骤，例如致动所述轴向旋转轴线在一定速度范围内并在预定时间段内致动，然后减慢所述轴向旋转的速度轴旋转轴以预定速度旋转，同时通过可垂直移动的滑架使容器同时垂直地来回移动预定时间段，该时间段由控制单元确定的次数。

Description

用于包装饮料快速制冷的设备

技术领域

本发明涉及包装产品的制冷或冷却，尤其是本发明用于包装饮料的快速制冷设备，其目的为达到“现场”和“当场”包装饮料的期望饮用温度。将可从本发明中受益的饮料类型是软饮料，果汁，啤酒，碳酸水以及用于大众消费的其他饮料，而使用的饮料容器的类型是最多样化的，例如瓶，罐之类的容器。

背景技术

在电影院，购物中心，商店，车站和公共交通枢纽等公共场所大量消费包装饮料，当前构成一个非常广泛，巩固和不断扩展的商业市场。目前，众所周知，全世界对合理使用能源的关注也越来越大。从这个意义上讲，政府，工业界和民众普遍越来越意识到上述合理使用能源的问题，因此人们要求并重视低能耗的产品。

但是，与此同时，当今社会的生活节奏给产品和服务公司带来了巨大压力，由于供应商品和服务的公司被迫以个性化和速度的水平来满足客户的需求，个性化和速度在不断增长，并且越来越难以与上述合理使用能源兼容。换句话说，考虑到可商购的设备，在期望的饮用条件下(在期望的饮用温度下饮用)几乎瞬时(当场和现场)可获得的个性化消费产品变成当前的巨大挑战。

传统上，向公众提供的包装饮料，例如种类最多的瓶装或罐装饮料，就像软饮料(清凉饮料)，水，碳酸水，苏打水，苹果酒，啤酒，果汁等。通过自动售货机，自助冰箱，以及以传统方式通过商店，酒吧等的经典柜台进行。此外，还使用传统的冰箱，加冰的托盘，柜台下的冷藏室等。

在自动售货机的特定情况下(例如，在火车，公共汽车，地铁或地铁站，乘客或行人交通的公共场所中经常存在的类型)，是用户本人通过付款插槽输入预定金额后，选择并提取包装好的饮料，这些饮料将通过售货口交付。

在传统冰箱的特殊情况下，例如，在加油站，超级市场，仓库等中存在的类型，瓶子或饮料罐存放在冰箱内，并支撑在多个可调节的架子上，冰箱内部连续或循环冷却(启动/停止)以保持合适的内部冷却温度，由于其前部玻璃光泽和内部照明，通常也用作产品展示。

无论哪种情况，这种类型的冰箱通常都提供一个隔热冷藏室，将要冷藏的瓶子和罐头存储在冷藏室中，并将其全日保持在卖方认为适合普通消费者的饮用和口味的一定温度下。

然而，由于通过从存储所有瓶，罐等的内部空间中排热来进行冷却，因此所述传统制冷装置均等地冷却存储在其内的所有饮料。这些传统制冷设备的冷却周期非常慢(由于热惯性大)，并且被迫不断补偿由于门未打开而产生的冷气损失。

即使将包装未交付给消费者的时候，也会产生冷气的损失，这既是由于设备及其组件的热传导导致的热泄漏，也归因于绝缘元件的缺陷和磨损(例如，风雨剥落)。

然而，尽管这种类型的冰箱和饮料分配器的安装和使用仍然非常流行，但是各种制造商和发明人已经及时注意到上述的电耗浪费，因此已经提出了各种装置和方法来避免必须存储和冷藏整套饮料瓶或罐，而无论当前是否被饮用。

上述的制造商和发明人将精力集中在获得单独或批次的瓶子或罐头的快速冷却上，以使消费者选择的饮料或小批量的饮料以便迅速饮用。以这种方式试图避免不必要的能量消耗来冷却消费者没有要求的其余饮料，否则会长时间保持不必要的冷藏。

在先前技术的申请和专利中可以看到一些用于快速冷却包装饮料的建议。例如在US5,505,054，Loibl et.al.的美国专利中，提议从大约30℃的初始温度至饮料的最终饮用温度介于5°至7°之间。

Loibl et.al.的建议包括在水平位置上沿其自身轴旋转容器(最好是罐头)的过程，同时在0℃的温度下用水从多个峰顶将其沐浴。

所述温度被定义为与冰的平衡温度，并且为此目的，存在较低储备量的冰水。所述专利表明，使罐的轴线垂直地旋转是不方便的，因为这将导致饮料在内部作为刚性体旋转(产生涡流)，因为这将导致较长的冷却时间。作为解决方案，提出了罐的旋转应在水平位置围绕其轴线进行，以使容器的上部中的空气连续移位，因此，随着液体的位移获得高度的搅拌，并因此增加热气交换表面积。通常，对于12盎司(355毫升)的预期冷却时间可能约为一分半钟。上述提出的包装旋转速度可以在200到500RPM的范围内。因此，清楚地表明，这种类型的设备的唯一目的是尽可能地搅动容器的液体内容物，以最大化向容器外部的热气交换。从这种类型的设备，即用于包装饮料的“按需”制冷的设备，在包装饮料的制冷领域出现了新的挑战。面临的挑战包括，要在最短的时间内而尽可能降低能耗，以最冷的方式从先前未冷藏的包装饮料(即，通常在大约25℃的室温)中获得足够冷的饮料，以使消费者接受。当然，环境温度可以根据预先包装饮料的存储位置而变化。

如上所述，当前的生活节奏已经导致消费者要求越来越短的等待时间来获得冷却到期望的饮用温度的饮料。从这个意义上说，许多先前技术的发展试图通过移动或摇动饮料的容器以加速热气交换来缩短冷却时间，并因此未考虑与外部冷却介质的相互作用，冻结饮料某些部分被冷却的风险和/或碳酸饮料(含有溶解的CO₂)搅拌不当的风险，此将可能导致饮料的剧烈脱气。

例如，专利申请US2013/0160987及其随后通过专利申请US2013/0180280进行的改进，均属于Vartan Grigorian。在第一个专利申请US2013/0160987中，Grigorian提出的内容是一种用于包装饮料快速冷却的设备，该设备包括一个空腔，用于容纳待用冷却液(例如可达到-16℃的盐水)冷却的容器，并提供一种旋转装置在预定的旋转周期内使容器以90RPM旋转，并能够达到720RPM，然后停止旋转或暂停旋转，从而使强迫涡旋自然塌陷。因此，可以解释为承受相对较长的等待时间，特别是必须在旋转周期之间将罐头停下来等待10到60秒。除了适于使产品(容器)绕产品的轴线旋转的所述转向装置之外，所述第一Grigorian提议还提出了一种保持装置，以避免或基本阻止产品在转向过程中的轴向运动。这种建议虽然可以代表通过绕垂直轴进行轴向旋转来实现对容器进行冷却的有效方法，但它无法充分缩短处理时间，因为使连续旋转过程中产生的静止涡旋消失。依据文件US2013/0180280中所提出的设备需要大约90秒，即一分半钟来获得大约335毫升的典型铝罐的冷却从25℃到5℃。如在开发本发明的详细说明期间所看到的，通过这里提出的设备大大减少了这些时间。在第二份文件中，US2013/0180280Grigorian也许承认因停止或暂停旋转以打破固定涡旋而造成的时间浪费，因此，建议通过使容器绕两个不重合且平行的轴连续旋转来避免上述暂停时间，旋转轴之一是产品本身的轴线。

在这种情况下，相对于其自己的初始建议设法减少一些时间，最有可能是由于容器内部获得混乱的湍流，还在外部冷却液中产生过多的湍流，也没有特别注意容器的几何形状，温度或与先前的建议相比，时间也没有改善，因此只关注周转，以避免其先前请求的有害暂停时间。对于其他静止涡旋塌陷模式，没有足够的公开内容，并且没有提供完整的功能性工业设备的特定且可区分的模式，该工业设备将特定结构与驱动模式相结合，具有如本发明所提出的技术效果。可以在图1的摆动工作台设计(不使用周转运动)中验证其中公开的一些分散样本，该样本后来在处理期间必须明确地从要求保护的对象中排除，因为未具有上述文件中要求保护的特征。

因此，在Grigorian的所述第二改进文件US2013/0180280中公开的所有内容中，在那里提出的制冷装置仅试图在过度湍流的制冷介质中尽可能多地搅动容器中的内容物，其唯一的目的是避免其先前建议破坏性的等待时间。

因此，依据现有技术的现状，关于提供旨在按需对包装饮料进行快速冷冻的装置和/或方法，仍然需要一种新的有效装置，该装置可以使包装饮料的冷却时间进一步最小化，并且具有坚固且安全的结构来处理液体，例如使用酒精的情况下，允许获得更低的容器浸入温度，并没有冻结饮料的风险而对于碳酸饮料则没有二氧化碳分解的风险。

发明内容

本发明旨在提供一种用于包装饮料的快速制冷设备，以允许冷却包装饮料，例如汽水罐头，瓶装啤酒，包装果汁或任何其他类型的大量消费饮料直到在尽可能短的时间内获得足够冷的饮料(最好是0℃至5℃，或者取决于消费者在其他温度下的口味，没有任何限制)，为止，从而允许消费者在饮用前即刻选择包装饮料需要先进行冷却，即在正常的室温(约25℃或更高，或主要的局部温度)下进行冷却，并且一旦引入本发明的设备中，经过最短的等待时间(例如，大约335毫升汽水罐的等待时间不超过20秒)，以最佳方式为消费者获得冰镇饮料，也就是说，在消费者认为足够凉爽的温度下满足其口感。

附图说明

为了更好地理解，对本发明进行了说明，所述说明包括本领域技术人员将容易理解的部分截面图，放大和某些简化或特定实施例。所述附图也将用作教导，并且可以用作简单地通过以等同参与改变或修改某些组成部分而获得其他等同实施例的基础，而不背离本发明的范围。

因此，在以下附图中至少示出了一个优选实施例，如下所示：

图1是本发明设备的第一优选实施例的透视图，其通过部分截面示出了一些主要内部部件的总体外观和总体分布，在设备外壳后面时用虚线表示其他内部组件。

图2是依据第一优选实施例的本发明设备在装载/取出饮料容器位置的正视截面图。

图3是依据第一优选实施例的本发明设备在饮料容器的快速冷却位置的正视截面图，包装的饮料浸没在冷却液中。

图4是如图3所示的本发明设备的局部放大图。

具体实施方式

为了描述本发明的目的，已通过优选实施方式示例了本发明，尽管此并不构成在其他实施方式中实施本发明的任何限制。从这个意义上说，本发明通过所述优选实施例在实践中作为一种装置(1)进行说明，该装置旨在对包装好的饮料(2)进行快速冷冻，如图1所示。

考虑到本发明的装置(1)适合由一个或多个人在公共场所使用，本发明人发现使用诸如上述图1所示的总体布置是方便的，其中部件和内部机制通过适当的覆盖得到保护和维护，但是可以根据便利，心血来潮或需要来设计特定的外观，例如，出于广告目的或可区分商业目的，或者为了使安全性条件最大化或遵守安全性标准而在许多其他选择中承认令人回味的产品形式。特别是，为了本发明的目的，发明人采用了外部覆盖设计，如图1所示适用于站立模型的设计；因为站立模型是方便的由于它允许快速安装和调试产品，并方便用户访问包装饮料的装卸区(收集)(2)。尽管如上所述，并且正如本领域技术人员将理解的，在任何类型的工业家具等中，无法阻止制造要安装在柜台上的设备版本，或者凹进墙壁的版本。

从一般观点来看，如图1至图4所示，用于包装饮料(2)快速制冷的设备(1)具有下部在壳体(28)内保护和隐藏浸没槽(11)，所述浸没槽(11)覆盖有绝热材料(21)，所述浸没槽(11)适用于容纳冷却液(14)，该冷却液在至少低至-30℃的负温度下仍保持液态，并且甚至能够在非常低的温度下适当地容纳液体例如乙醇，例如-40℃，甚至更优选-50℃，或者根据需求而尽可能低的温度。

冷却液(14)被容纳在浸渍槽(11)内，该冷却液将成为饮料容器(2)在适当的时间被浸没的液体，并且以特殊方式被冷却，这将在后面详细描述。

因此，鉴于本发明的目的是尽量减少容器(2)中饮料的冷却时间，冷却液(14)的温度将尽可能地降低。

浸入水箱(11)中的上述冷却液(14)通过传统类型的封闭式制冷回路进行冷却，但是能够达到大约-30℃甚至更低的温度，例如-50℃。封闭的制冷回路包括制冷剂流体压缩机(25)，其方式是通过将制冷剂流体输送到冷凝器(26)来压缩制冷剂流体，在冷凝器中，压缩产生的热量被排出。随后，将制冷剂流体引导至所述制冷剂流体的蒸发器盘管(15)，使得从制冷剂液体(14)吸收热量，在该处将要冷却的容器浸没。

适用于本发明的冷却液(14)是乙醇酒精(乙醇)。但是，正如本领域技术人员将理解的方式，冷却剂可以是某种其他类型的酒精或盐水，例如NaCl(-20℃)，Cl2Ca(-46℃)，乙二醇水溶液，合适的组合相同或其他冷却液，只要它们保持在冷却循环中使用的负温度下即可。

如本领域技术人员将理解的方式，容器(2)将浸没在冷却液(14)中，然后由消费者操作，因此建议使用无毒的冷却液或当地法规认可的冷却液。因此，乙醇酒精(乙醇)是一种方便的选择。

另一方面，封闭式制冷回路的制冷剂流体可以是，例如R404A，R410A，以及制冷领域中已知的其他制冷剂流体，只要它们允许从浸没槽吸收热量即可。依据所选择的用于执行冷却循环的操作温度，获得高达例如-30℃，更优选-40℃，或者甚至更低的温度，例如约-50℃的冷却液温度(14)。

从附图2至4可以看出，蒸发封闭制冷回路的制冷剂流体的盘管(15)位于浸没在制冷剂液体(14)内的浸没箱(11)内。

特别地，所述线圈(15)包括呈同心线圈形状的第一螺旋部分(15a)并且位于第二外部螺旋部分(15b)的内部，从而从浸没槽(11)，即饮料容器(2)在其冷却过程中将浸入的冷却液区域。

具体是第一螺旋部分(15a)越接近并要插入容器的外部轮廓，则容器的散热效果越好。

浸没槽(11)又遵循两部分线圈(内部15a，外部15b)的圆柱形螺旋形状，因此，在示例性实施例中，所述浸没槽也显示为采用圆柱形是方便的。

特别地，第一内部螺旋部分(15a)对应于闭合回路的制冷剂流体开始蒸发的部分，因此，从浸没液体(14)中获得最大的散热能力，然后冷却液继续膨胀并通过第二外部螺旋部分(15b)吸收热量。

如图2和图3所示，下部壳体设置有通风槽或格栅(13)，例如所示的通风槽或格栅和/或其他方便类型的格栅，并且其形状和数量可随着通风孔或格栅的变化而变化。这是为了使冷凝器(26)中产生的热量隐藏在壳体内而被排出。

另外，为了提高冷凝器(26)的散热性能，期望设置叶片风扇(27)或其他强制空气循环的手段。当然，在一些实施例中，冷凝器(26)可以位于电器附近，隐藏在外部后部中，也就是说，就像传统的商用冰箱一样，因此可以利用自然对流。

在图2的截面图中，可以看到本发明设备的内部，以截面表示该设备的外壳，浸没槽(11)和线圈(15)，剩下的其余组件均未进行剖切，以至于读者可以理解。

该设备的外壳主要由上述下壳体(28)组成，这对于立式构造非常有用。所述外部覆盖物包括上部壳体(31)，该上部壳体旨在覆盖在台面(12)上方的各种上部部件。所述台面(12)可以用作浸水箱(11)本身的覆盖，尽管方便地，所述浸水箱(11)可以具有其自己的覆盖，其用数字参考号(17)表示。所述箱盖(17)包括上部入口(20)，容器(2)可通过上部入口插入或浸没。

如本领域技术人员可以观察到的方式，当浸渍罐(11)具有自身的罐盖(17)时，可以使用垫圈，密封垫等将接触的不同零件包装和/或绝缘，避免或减少护卫舰的泄漏，振动的传递，零件之间的运动等。在附图的情况下，计数器(12)以密封的方式搁置在箱盖(17)上。

但是，如图2至4所示，可以从上方并通过相应的开口(下面将对此进行详细说明)进入水箱内部。

特别地，该设备具有包括旋转开口(8)的转台(18)，并且在其上方是包括固定开口(9)的固定板(19)。所述固定板(19)覆盖转台(18)的上部。这样，固定板(19)具有与罐(20)的入口大体同心的固定开口(9)，使得转盘(18)的旋转允许旋转开口(8)也根据方便，旋转并密封或释放容器(2)进入浸没槽(11)的通道。

为了本发明的目的，根据方便，将容器(2)的通道向浸没槽(11)的内部密封或释放是指这样的事实，例如，当旋转门(22)如图1所示，转盘(18)与所述旋转门(22)一体旋转，使得当旋转门(优选地，尽管不限于透明或半透明的并且具有手柄(23)防止进入容器装载/收集区域，旋转开口(8)通常与其余开口(即固定开口(9)和入口(20))将容器浸没在浸渍槽(11)内。

相反，当旋转门(22)被打开时，通过把手(23)或自动旋转，与门(22)一体的旋转板(18)也旋转并使旋转口(8)移动，以使旋转板(18)的盘状体阻止进入浸没槽(11)内部的通道。这样，可以减少电冰箱从浸没槽(11)内部的泄漏，并且即使在使用诸如酒精的冷却液体的情况下，也可以安全地使用该设备。特别地，该设备默认情况下将使其门(22)打开，以使其在不使用时可进入封闭的浸没槽。

到目前为止，依据方便，通过在低至-30℃，更优选-40℃，甚至优选-50℃的温度下提供进入包含冷却液浸渍槽(11)的内部方式，通过现在将在用于获得快速冷却包装饮料(2)技术效果设备的其余部分中对此进行详细描述。

如图1和图2所示，饮料容器(2)通过夹紧装置(3)被牢固地保持在浸渍罐(11)的外部。所述夹紧装置(3)以优选的方式实现为具有多个钳口的喷嘴，其能够包括例如有助于保持钳口的弹性带，例如环形环(29)。将喷嘴对准饮料容器(2)。

尽管已经示出了紧固装置(3)的优选实施例，但是本领域技术人员将适当地理解，可以提供另一种特定类型的紧固装置，例如：加压的胸罩杯，心轴。可调节的，凸缘的或其他系带的方式，以这种方式，紧固装置可以适合于容器的类型，或者甚至适合于预期与设备(1)一起使用某些种类的容器。

另一方面，由于所述紧固装置(3)安装在旋转轴(4)上，因此还可以提供一组可与所述旋转轴线(4)连接的紧固装置(3)，以使所述设备适应多种饮料容器(2)。

因此，本发明的设备具有至少一个容器(2)的夹紧装置(3)，所述夹紧装置(3)连接到竖直的轴向旋转轴线(4)，其中所述竖直轴向旋转轴线(4)可由第一马达装置(6)驱动。尽管出于本发明的目的，通过诸如前半部引擎来引用第一电动机装置，但是本领域技术人员将理解，任何允许驱动轴向旋转轴的旋转电动机装置(4)垂直可以使用。

因此，观察到，包含将要由消费者冷却至所需温度感兴趣饮料的容器(2)可以由夹紧装置(3)保持，夹紧装置继而将传递来自容器的轴向旋转运动。前半部电动机(6)，依据简单的设计选择，如附图所示，可以包括将垂直轴向旋转轴(4)与电动机的旋转轴连接起来的皮带和皮带轮可以设置电动装置，也可以设置直接在垂直旋转轴(4)上致动的电动机装置(6)。

换句话说，只要电动机装置(6)具有驱动轴向旋转轴(4)旋转的能力，则特定的构造类型可以适当地改变。如上所述，所述浸没槽(11)，优选地为圆柱形，包括容器(20)的入口，所述入口可以由具有旋转开口(8)的旋转板(18)封闭，所述保持装置当所述容器入口(20)和所述旋转开口(8)竖直对齐时，(3)可以穿过所述容器入口(20)和所述旋转开口(8)。如前所述，当旋转门(22)旋转时，所述容器入口(20)和所述旋转开口(8)对齐，以便关闭对消费者感兴趣的饮料容器装载/收集区域的访问。

优选地，饮料容器(2)的夹持装置(3)，竖直轴向旋转轴线(4)和第一驱动装置(6)安装在竖直可移动托架(5)上。换句话说，必须确保垂直轴向旋转轴(4)由垂直移动滑架(5)支撑以允许饮料容器(2)在垂直轴向上上下移动的方式进行。

支撑所述竖直轴向旋转轴线(4)的竖直可移动托架(5)由第二电动机装置(10)致动，该第二电动机装置在本实施例中由第二电动机组成，第二电动机通过皮带和带有循环螺钉(16)的皮带轮，循环滚珠螺母或衬套可以在其上螺纹滑动，或类似方式，使得由第二半电机(10)驱动的所述环形螺钉(16)的旋转引起垂直向上或向下滑动(取决于环形螺钉(16)的旋转方向)，并因此导致包含目标饮料容器(2)的上升或下降。

如图所示，支撑所述竖直轴向旋转轴线(4)的竖直可移动托架(5)由一对竖直滑动导轨(7)方便地引导，所述一对竖直滑动导轨方便地连接至设备的结构，从而提供在上述可垂直移动的滑架上，相应的润滑衬套等。

如本领域技术人员众所周知的，电动机装置(6，10)起作用的特定方式是最终获得围绕容器(2)的垂直轴向轴线的轴向旋转运动并获得垂直往复运动。获得本发明的受控快速冷却技术效果所需的容器(2)(上升和下降)的角度可以改变，只要实现所述技术效果即可，下面将详细描述。

到目前为止，提供了一种装置(1)具有获得容器(2)的轴向旋转运动(垂直旋转轴(4)的旋转)和获得容器(2)的垂直往复运动(上升和下降)的必要和充分的结构，所述垂直移动车架(5)的结构，其中所述电动机装置(6、10)与控制单元(30)可操作地连接，从而获得本发明的有利技术效果，该技术效果包括对冷却装置的快速冷却。获得包装的饮料，直到消费者达到所需的消费温度为止，其中控制单元(30)至少与所述第一半部电动机(6)和所述第二半部电动机(10)可操作地连接，其执行以下顺序步骤：

I)致动所述轴向旋转轴(4)在500RPM至2500RPM的速度范围内旋转0.1秒至7秒的时间，

II)以不超过500RPM的速度减慢所述轴向旋转轴(4)的旋转，并同时使所述垂直可移动滑架(5)在垂直方向上来回移动一段时间，范围为0，1秒到3秒,

III)确定重复步骤I)和II)直到所述轴向旋转轴线(4)的旋转最终停止的次数。

当然，一旦将包含目标饮料的容器(2)浸入浸没槽(11)中，就执行上面列出的顺序步骤，如图3所示和图4的放大细节。

所述控制单元(30)可以以多种方式实现，即，包括设备(1)内部的计算机，电子电路，电子板，构成所述控制单元的存储器，标准可编程逻辑控制器，并将可包括方便的配件，例如显示屏，触摸屏，键盘，控制灯，温度传感器，转盘以及条形码读取器(32)或任何其他类型设备的读取器，例如(QR)等。也就是说，可以向控制单元(30)提供允许控制和感测环境变量的多个数据输入和输出外围设备，例如，可以提供气体传感器来控制气体的产生。易燃挥发物(一种非接触式温度传感器)，用于确定设备各个组件的温度，甚至确定正在冷却的容器本身的温度，以及其他选项。

简而言之，控制单元(30)的相关性在于获得使容器(2)中容纳饮料的冷却速度最优化的技术效果，从而使消费者一旦选择当场要饮用的目标饮料，就可以将其等待时间降到最低，从室温(通常为25℃)即未事先冷藏的包装饮料开始。

上面提出的顺序步骤被认为是必不可少的，因为已经表明其在冷却包装饮料方面提供令人惊讶的效率，这是本发明的目的。即，控制单元(30)可以由包括微处理器，存储器等的电子控制单元实现。并且例如通过电缆，编码器(更好地称为“编码器”)和驱动器可操作地连接，或者至少与所述第一半电机(6)和所述第二半电机(10)无线连接，以根据汽水罐的制冷示例命令在下面开发的上述顺序步骤。355毫升罐装苏打水快速制冷的示例

首先，快速冷却装置(1)的使用者从传统的(非冷藏)搁板或吊篮中选择特定的饮料容器(例如355毫升(12盎司)苏打水罐)。例如在25℃的正常室温下。

一旦拥有了容器(以下简称为“罐头”)，使用者便在门(22)打开的情况下将罐(2)放入用作保持装置(3)的烟嘴中，将其保持进入如图1和2所示的位置，然后用户继续关闭检修门(22)(根据图中的顺时针方向旋转)或通过按下按钮等自动将其关闭，并以将罐头隔离在设备内部的方式。

旋转门(22)的关闭使与所述门(22)成一体的旋转板(18)旋转，直到旋转开口(8)与浸没槽(11)的入口(20)对准为止，并通过固定板(19)的固定开口(9)清洁进入浸水槽(11)内部的通道，如图1和2所示。

如本领域技术人员将适当地理解的，由于本发明的设备具有控制单元(30)，因此用户可以例如通过键盘或触摸屏(未示出的界面)来输入所想要饮料的理想冷却温度。

同样，控制单元(30)可以感知多个变量或收集信息，例如：

·容器(2)的初始温度，通过非接触式温度传感器或红外温度计(未显示)。

·浸水箱(11)内部冷却液(14)的当前温度，通过温度传感器(温度计，热电偶等)或将数据输入可操作地连接到控制单元(30)的接口(未显示)中。

·浸入水箱(11)内冷却液(14)的含量，例如，通过超声波传感器，该传感器测量传感器与冷却液(14)表面之间的距离。虽然可以使用其他方法测量含量，但也可以按重量，浮法，按深度测量压力等。

·输入的容器和饮料的类型(2)，例如，通过示例性示出的条形码传感器(32)来标识品牌，商品名称，净含量(立方厘米，毫升等)，容器形状等。

当可以注册或知道要冷却容器的品牌，商品名称，饮料类型时，控制单元(30)可以查询数据库(内部存储器，网络访问数据库，互联网访问，可移动或固定的内部存储底座和/或外部等)，并确定容器(2)和待冷却饮料的热容量，以及冷却介质的热容量。

同样，并且正如本领域技术人员可以理解的方式，该设备可以配备有多种传感器，开关和用于通过定位编码器等感测竖直可移动托架(5)位置的装置。还可以通过定位编码器，角运动等，通过前述方法确定容器的轴向旋转轴(4)的位置。

在感测到和/或输入了所述信息的情况下，控制单元(30)将确定其将执行的参数，也就是说将确定其将在各个步骤中旋转容器的速度(RPM)，上升和下降的幅度和速度。垂直移动支架(5)的往复下降以及该设备在容器旋转，由用户提起和取出容器之前将执行的循环次数。

一旦已经感测，收集或输入了必要的信息，包括例如待冷却的容器和饮料的类型，则例如通过按下开始按钮(未示出)来开始冷却过程。当基于本发明的设备开始冷却程序时，控制单元(30)可以具有例如以下参考信息：

·所插入容器(2)的初始温度为25℃。

·冷却液(14)的当前温度为-42.5℃。

·浸水箱(11)的冷却液(14)量为15升。

·所引入容器(2)的类型是铝罐(具有一定的热容量，可以由用户输入，也可以从设备的数据库中选择)，容量为355毫升(容量，用户输入或通过事先读取容器上的条形码在数据库中查询)，容器中盛装的液体饮料为可乐汽水，其热容量可通过以下方式输入，或通过控制单元(30)在数据库中自动进行查询。

·可以检测到垂直移动车架(5)的位置处于上停止位置，即最初是控制单元(30)将能够知道垂直移动车架处于允许安全进入集装箱的位置(2)将其夹紧在夹紧装置(3)中。

·在容器进入浸没槽(11)开始之前，轴向旋转轴(4)的旋转角速度停止。

如上所述，用于包装饮料的快速制冷的设备具有确定重复所述步骤I)和II)直到所述轴向旋转轴线(4)旋转的最终停止的次数能力，至少基于以下参考信息通过控制单元(30)而获得：

·初始容器温度(2)；

·冷却液的当前温度(14)；

·浸没槽(11)中冷却液(14)的含量；

·输入容器(2)的类型；

·容器中盛装液体饮料的类型。

此外，这种参考信息还可以有利地包括：

·容器的热容量(2)；

·冷却液(14)的热容量；

·容器中盛装液体饮料的热容量。

如本领域技术人员将理解的，元件的热容量是传递到该元件热能的容量与它经历温度变化之间的商数，因此，了解上述元件的热容量将有助于预测为获得所需温度而需要传输/排出的热量。

但是，应该注意的是，在了解所引入容器的类型，所盛装饮料的类型以及器具中使用的冷却液的情况下，还可以将参考信息存储在数据库中，以查询各自的典型和/或具体的热容量。

就这一点而言，并且本领域技术人员可以理解，将控制单元(30)并入本发明的设备中，在以本文提出的独特方式产生快速冷却的技术效果方面具有重要的参与。

基于本文提供的教导，本领域技术人员将能够付诸实践，即对控制单元(30)进行编程，并为其配备必要的外围设备和内部组件以及适当的通信，包括访问网络和/或外围设备，接口等。以这种方式可以提供预期的技术效果，即以此处建议的适当方式移动轴向旋转轴(4)和可垂直移动的滑架(5)。

同样，值得注意的是，尽管出于本发明的澄清和示例的目的，轴向旋转轴(4)由称为参考马达的马达装置(称为第一马达装置(6)驱动，并且支撑所述轴向旋转轴线(4)的竖直可移动托架(5)由此处称为参考马达装置(称为第二电机装置)(10)驱动，所述参照是为了澄清和示例性目的，本领域技术人员可以清楚地提出等效的机构，其可能更复杂，并且效率可能更低，该等效机构将所述第一电动机装置(6)和所述第二电动机装置(10)组合在更复杂的单独电动机装置中。

显然，在该技术的发展中，轴，滑架及其他部件的操作方式可以采用最多样化的形式，但是已明确规定控制单元(30)有两个决定向快速冷却设备(1)的运动部件发出命令，旋转轴向旋转轴(4)并获得垂直移动滑架(5)的垂直往复运动，从而获得半个电动机，或者将可以多种方式包括电动机装置，而不限于所附的图示实施例。

因此，在需要冷却355毫升罐头的情况下，控制单元(30)至少与所述第一电动机装(6)和所述第二电动机装置(10)可操作地连接，将执行以下命令：

·控制单元(30)将命令垂直移动托架(5)降低到确保容器(2)完全浸入的位置，该位置通常与浸没池(11)的中心重合，更优选地，大体上以蒸发器盘管的第一内部部分(15a)为中心，换句话说，确保容器(2)在较低的初始下降位置完全浸没在制冷剂液体(14)中。当罐头(2)被保持在浸渍罐(11)的外部并且关闭检修门(22)，然后所述保持装置(当检修门(22)对准时以及所述容器入口(20)和旋转开口(8)垂直对齐时，图3)可以穿过所述容器入口(20)和旋转开口(8)。在关闭时，将罐头降低，直到将其浸入冷却液(14)中。那时，在设备的最佳运行条件下，所述冷却液(14)的温度优选在-28℃至-42.5℃的范围内，优选选择使用本发明的冷却液为一种酒精溶液，例如乙醇酒精(乙醇)。应该注意的是，乙醇随着温度的降低而增加其粘度，其熔点为-114℃，因此，浸没水箱的计算方式应使其能够在适当的隔热条件下承受所选的工作温度。

·控制单元(30)将命令对容器(2)进行本文档中所指的步骤I)和II)(即步骤I)的特定重复操作(即，步骤I)轴向旋转轴(4)和步骤II)的旋转速度减慢了所述轴向旋转轴(4)的旋转以及垂直可移动托架(5)的同时垂直来回运动，所有这些直到所述旋转的最终停止轴向旋转轴线(4)，当然也包括随后可垂直移动的滑架抬升至取出容器的上部位置。

·特别是在这里以罐头(355毫升可乐软饮料金属罐)为例，由于采用驱动步骤，控制单元(30)将命令容器经受快速冷却的有利技术效果以1100RPM旋转0.5秒的轴向旋转轴(4)的旋转，然后以120RPM的减慢速度使所述轴向旋转轴(4)的0.5秒的旋转减慢，具有2厘米的同时垂直运动幅度(例如，振荡频率为50Hz，但不构成限制)，并且优选地确保至少一个垂直往复运动。由于由本发明提出的设备提供的结构，所述步骤被重复20次，因此假设总冷却时间为20秒，与先前技术相比具有很大的优势。

应当注意，尽管在上述示例中为355毫升罐头指定特定的时间，运动和速度，对于本领域技术人员显而易见的是，一旦将罐头浸入冷却液(14)中，则控制单元将命令I)致动所述轴向旋转轴线(4)的旋转，作为在以下范围内的基准。速度从500RPM到2500RPM，持续时间为0.1秒到7秒，此使得容纳在罐头(容器)中的饮料旋转，从而在某一时刻建立所谓的静态涡流，即，容器内的液体开始在容器内分配。形状像涡旋一样旋转，好像是一个固体。后者，即涡流的形成，则抵消旋转容器以提供容器/饮料接触表面连续变化的益处。

因此，出于本发明的目的，所述涡旋通过步骤II)迅速瓦解，该步骤II以不超过500RPM的速度减慢所述轴向旋转轴(4)的旋转，同时产生垂直位移。使所述竖直可移动托架(5)往复运动一段时间，其范围为0.1秒至3秒。

这样，避免先前技术文件中提出的容器旋转不希望的完全停止。出于参考目的，参考使所述轴向旋转轴(4)旋转减慢的步骤II)，通过将先前的旋转速度降低至例如50RPM的优选速度，施加垂直移动托架(5)的同时垂直往复移动。垂直往复运动的最佳范围是4厘米(尽管根据设计，其他距离也是可以接受的)，并且已经发现在旋转过程中完成至少一个垂直往复移动(沿重力方向)是有益的。减速持续的时间段，以获得容器内涡流的强制塌陷。如本领域技术人员将适当地理解的方式，垂直移动的范围(厘米)和垂直移动的速度，例如减速的时间段(秒)，实际上可以以某种方式在某种适用范围内变化，以进行方便地调节，例如，容纳在容器中饮料的类型等。为此，控制单元(30)可以基于外围设备以及通过接口从用户输入传感器信息和/或信息来执行计算，预测或预学习逻辑。

尽管有上述规定，本包装饮料制冷设备(1)的发明人发现，不管上述参数如何变化，在垂直轴上与容器重合并且与重力的作用方向重合的往复搅拌是必不可少的，因为人们认为在搅拌，倒塌或罐体的垂直移动中会产生令人惊讶的效果，重力加速度的作用方向，因为其作为容器内产生的涡流所采用内部几何形状的主要负责人。

应注意的是，与已知的现有技术相反，例如对于文件US2013/0160987，饮料容器(2)的总停止最终将是使涡旋自然地失去其旋转速度(换句话说，相当于关闭机器)并在所有可能的时间范围内对机器没有任何影响，因此，在先前技术中等待涡旋崩溃，在这种情况下应等待10至60秒。

相反，令人惊讶地，已经发现上述旋转的减慢(不停止旋转)与所述竖直可移动滑架(5)的同时竖直来回运动的组合以使得罐沿该方向轴向移动的方式相结合。垂直(重力作用的垂直方向)，持续短至例如0.1秒的时间，即根据本发明设备的短时间，允许涡旋立即塌陷，转动涡旋消失所需的时间几乎可以忽略不计，但是可以优化热量从饮料向冷却液(14)的排放，其中冷却液已浸没在容器(2)中。

不受限于特定理论的限制，发明人认为，冷却时间缩短的实质性改进主要归因于快速塌陷，该塌陷在重力作用于容器的方向上产生了轴向运动，这是由于以下事实：涡旋，再加上诸如减速线圈(15)的双螺旋和冷却液(14)在垂直移动期间随着垂直移动的额外搅拌之类的聚集体之总和。

一旦涡旋已经在罐头内塌陷，若控制单元(30)确定必须依据下列方式执行容器旋转，涡旋形成和塌陷的新步骤，则再次开始步骤I。因为其通过顺序步骤I)和II)产生的。

当控制单元(30)确定已经重复执行步骤I)和步骤II)的次数足以达到所需的饮料饮用温度(例如，温度为5℃的苏打水)时，发生所述轴向旋转轴(4)旋转的最终停止，然后抬起可垂直移动的滑架(5)，并通过打开检修门(22)取下罐头(2)。

如本领域技术人员可以理解的，各种外部特性，例如罐头入口温度，要冷却的饮料类型，容器的体积，容器材料的类型等固有特性，例如工作温度，环境温度，工作速度，处理时间和工作周期，以及可以通过逻辑或计算算法考虑和处理以确定上述步骤I)和II)重复次数的其他变量，直到所述轴向旋转轴(4)的旋转最终停止为止，罐头浸没后或装有目标饮料其他类型的容器。

Claims (9)

1.一种用于包装饮料快速制冷的设备，其中，所述设备(1)包括：

覆盖有隔热层(21)的浸没槽(11)，所述浸没槽(11)适于容纳冷却液(14)，

封闭制冷回路的制冷剂流体的蒸发盘管(15)，所述盘管(15)位于所述浸没槽(11)内，

至少一个容器(2)的夹紧装置(3)，所述夹紧装置(3)连接到竖直轴向旋转轴(4)，其中所述竖直轴向旋转轴(4)可通过第一电动机装置(6)操作，

其特征还包括：

支撑所述垂直轴向旋转轴(4)并由第二电动机装置(10)致动的垂直可移动托架(5)，

控制单元(30)至少与所述第一半电机(6)和所述第二半电机(10)可操作地连接，该控制单元命令以下顺序步骤：

I)致动所述垂直轴向旋转轴(4)在500RPM至2500RPM的速度范围内旋转0.1秒至7秒的时间，

II)以不超过500RPM的速度减慢所述垂直轴向旋转轴(4)的旋转，并且使所述垂直可移动托架(5)同时进行来回往复运动，持续时间在0,1秒到3秒的范围内，

III)确定重复步骤I)和II)直到所述垂直轴向旋转轴线(4)旋转的最终停止次数。

2.根据权利要求1所述的用于包装饮料的快速制冷设备，其特征在于，所述盘管包括：

第一螺旋段(15a)具有同心的线圈形状并且在第二外部螺旋段(15b)的内部，所述浸没槽(11)是圆柱形的。

3.根据权利要求2所述的用于包装饮料的快速制冷设备，其特征在于所述圆柱形浸没槽(11)包括容器(20)的入口，该入口可以被具有开口的旋转板(18)封闭，因为当所述容器入口(20)和旋转开口(8)垂直对准时，所述紧固装置(3)可以穿过所述容器入口(20)和旋转开口(8)。

4.根据权利要求3所述的用于包装饮料的快速制冷设备，其特征在于所述旋转板(18)与包括把手(23)的旋转通道门(22)成为一体。

5.根据权利要求1至4所述的用于包装饮料的快速制冷的设备，其特征在于所述冷却液是在-28℃至-42.5℃范围内温度下的乙醇。

6.根据权利要求1至6中的任一项所述的用于包装饮料的快速制冷设备，其特征在于步骤I)中，所述轴向旋转轴(4)旋转的致动以1100RPM的速度进行0.5秒的时间。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于包装饮料的快速制冷设备，其特征在于在步骤II)中，所述轴向旋转轴线(4)的旋转减慢以120RPM的速度进行，同时所述垂直可移动托架(5)的所述同时垂直往复移动以及至少一个垂直幅度为4厘米的往复移动持续0.5秒。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的用于包装饮料的快速制冷设备，其特征在于确定步骤I)和步骤II)的重复次数的确定，直到所述轴向的旋转最终停止为止，至少基于以下参考信息，通过控制单元(30)获得轴向旋转(4)的角度：

·容器的初始温度(2)；

·冷却液的当前温度(14)；

·浸没水箱(11)中冷却液(14)的数量；

·引入容器(2)的类型；

·容器中盛装液体饮料的类型。

9.根据权利要求8所述用于包装饮料的快速制冷设备，其特征在于所述参考信息还包括：

·容器的热容量(2)；

·冷却液(14)的热容量；

·装在容器中液体饮料的热容量。

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