CN117769633A - 针对饮料质量和快速降温时间优化的饮料冷却器控制方案 - Google Patents
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Abstract
提供用于主动冷却容器的系统和方法,所述主动冷却容器包括:电源子系统;主动冷却子系统;以及控制子系统。在一些实施方案中,所述控制子系统被配置为:确定需要附加冷却;使所述主动冷却子系统将所述主动冷却容器冷却到低于下限;确定结束所述附加冷却;以及使所述主动冷却子系统将所述主动冷却容器冷却到所述下限或高于所述下限。以这种方式,实现快速冷却时间与不损坏(例如通过冷冻)产品负载(例如饮料)之间的最佳平衡。
Description
相关申请
本申请要求2021年7月9日提交的序列号为63/220,360的临时专利申请的权益,所述临时专利申请的公开内容以引用的方式整体并入本文。
技术领域
本公开涉及与主动冷却容器相关的系统和方法。
背景技术
用于杂货店、供应链、配送和其他易腐冷链应用中的冷藏产品储存的当前方法为:相变材料(即“冰”包:石蜡、水冰、乙二醇、干冰等)。当物品被添加到冷藏空间时,需要从这些物品中移除热量。需要用于冷却产品储存的改进系统和方法。
发明内容
提供用于主动冷却容器的系统和方法,该主动冷却容器包括:电源子系统;主动冷却子系统;以及控制子系统。在一些实施方案中,该控制子系统被配置为:确定需要附加冷却;使该主动冷却子系统将该主动冷却容器冷却到低于下限;确定结束该附加冷却;并且使该主动冷却子系统将该主动冷却容器冷却到该下限或高于该下限。以这种方式,实现快速冷却时间与不损坏(通过冷冻)产品负载(饮料)之间的最佳平衡。
在一些实施方案中,确定需要附加冷却包括确定附加产品已经被添加到主动冷却容器。
在一些实施方案中,使主动冷却子系统将主动冷却容器冷却到低于下限包括使主动冷却子系统将主动冷却容器冷却到低于零摄氏度。
在一些实施方案中,确定结束附加冷却包括确定已经发生门打开事件。
在一些实施方案中,确定结束附加冷却包括确定已经发生超时事件。
在一些实施方案中,超时事件的长度使得主动冷却容器中的产品不会变质。
在一些实施方案中,超时事件的长度使得主动冷却容器中的产品不会冷冻。
在一些实施方案中,超时事件的长度基于主动冷却容器的环境温度。
在一些实施方案中,如果主动冷却容器的环境温度较低,则超时事件的长度较长。
在一些实施方案中,主动冷却子系统包括一个或多个热电冷却器。
基于时间(实时和经过时间)的控制反馈方案可用于实现快速冷却时间与不损坏(通过冷冻)产品负载(饮料)之间的最佳平衡。为了实现这一点,控制系统操作模式不会立即从降温(Pull-down)(highQ)转换到可变容量(VarQ)或高效稳态(HighCOP)模式,而是会进入临时的中间高容量转换模式(在本文中被称为LTSoak),这允许系统在低于实际设定点的温度下但在产品的可允许范围内的产品温度下保持在高容量模式中。该模式的操作时间足以让所有装载产品达到期望温度,同时还能保护它们免受局部和/或整体冷冻。在完成LTSoak模式后,控制系统将恢复回到标准模式转换,直到再次触发LTSoak。
本领域技术人员在结合附图阅读以下优选实施方案的详细说明后,将理解本公开的范围并认识到其附加方面。
附图说明
结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的若干方面,并且与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1示出了可采用一些实施方案的用于储存饮料的冰箱的示例;
图2示出了根据本公开的一些实施方案的冷却系统的操作的示例。
具体实施方式
下文阐述的实施方案表示使本领域技术人员能够实践实施方案的必要信息,并且示出了实践实施方案的最佳模式。在结合附图来阅读以下描述之后,本领域的技术人员将理解本公开的概念并且将认识到本文中未特别提出的这些概念的应用。应理解,这些概念和应用在本公开和随附权利要求的范围内。
饮料的冷却温度通常介于1℃与4℃之间,如果制冷系统温度控制不当,则可能会导致产品冷冻。饮料销售商通常还希望快速冷却时间,以确保最佳产品体验,并最大限度地提高利润。在正常操作期间,特别是在高容量降温(HighQ)期间,由于热质量的差异,控制装置(温度计、热敏电阻、热电偶、RTD等)的温度将比饮料的平均温度低,并且其本身达到稳态温度的速度也会比实际冷却产品的速度快。这种冲突通常会导致饮料的实际冷却时间延长,以保护产品并实现恒温控制。如果使用简单的温度偏移来补偿控制传感器与产品负载之间的温度差,则饮料的温度在局部和整体上都有低于冰点的风险,并且可能损坏产品和/或使其无法销售。
基于时间(实时和经过时间)的控制反馈方案可用于实现快速冷却时间与不损坏(通过冷冻)产品负载(饮料)之间的最佳平衡。为了实现这一点,控制系统操作模式将不会立即从降温(highQ)转换到可变容量(VarQ)或高效率稳态(HighCOP)模式。相反,该控制系统操作模式将进入临时的中间高容量转换模式(在本文中被称为LTSoak),这允许系统在低于实际设定点的温度下但在产品的可允许温度范围内的产品温度下保持在高容量模式中。该模式的操作时间足以让所有装载产品达到期望温度,同时还能保护它们免受局部和/或整体冷冻。在完成LTSoak模式后,控制系统将恢复回到标准模式转换,直到再次触发LTSoak。
在本文中公开了一种冷却器(例如,用于食品或其他易腐物品储存),该冷却器具有主动热电冷却(TEC)以将内部温度维持在冷链或客户要求内。这种具有主动TEC冷却的冷却器在本文中也被称为“主动冷却器”。在一些实施方案中,主动冷却器用于冷藏和冷冻食品、医疗或生物产品等的储存和运输。主动冷却器经由壁式电源、电池或无线电力传输供电来维持稳定和均匀的温度控制。
图1示出了可采用一些实施方案的用于储存饮料的冰箱的示例。描述了利用LTSoak的控制系统的一个操作示例。本公开涉及一种隔热容器,其特征在于以可拆卸或内置模块直接安装到冷却器中的主动冷却系统,即(热电、蒸汽压缩、斯特林等)。图1图示根据本公开的一些实施方案的具有主动制冷系统的示例性隔热容器。另外的细节可在2020年12月28日提交的序列号为PCT/US2020/067172的国际专利申请中找到,所述国际专利申请的公开内容以引用的方式整体并入本文;并且可在2020年12月28日提交的序列号为17/135,420的美国专利申请中找到,所述美国专利申请的公开内容以引用的方式整体并入本文。这两个专利申请要求2019年12月26日提交的序列号为62/953,771的临时专利申请的优先权。
在一些实施方案中,控制方案包括美国专利申请公布US2013/0291555、美国专利申请公布US2015/0075184、美国专利第9,581,362号、美国专利第10,458,683号和美国专利第9,593,871号中描述的控制方案中的一个或多个控制方案,这些专利以引用的方式并入本文。在一些实施方案中,热模块包括热泵,诸如美国专利第9,144,180号中描述的热泵,该专利以引用的方式并入本文。对于热量提取(即,吸热)和排热,热模块可包括例如吸热系统(例如,用于将热量从主动冷却器的内部传递到TEC/热泵的冷侧的热虹吸管或其他被动或主动热交换部件)和排热系统(例如,用于将热量从TEC/热泵的热侧传递到周围环境的热虹吸管或其他主动或被动热交换部件)。
图2示出了根据本公开的一些实施方案的冷却系统的操作的示例。当冷藏柜已经装载或重新装载温饮料并且处于高容量降温模式(HighQ)时,则控制系统将不再直接转换到标准可变容量(VarQ)或稳态高效温度寻求(HighCOP),而是在达到并且然后通过用于转换到VarQ或HighCOP模式的标准设定点阈值之后,该控制系统转换到降低温度、高容量浸泡(LTSoak)模式。在一些实施方案中,如果环境温度非常低,则这甚至移动得更快。如果环境温度较低,则系统可在LTSoak中停留更长时间。在LTSoak模式中,热泵功率可如在HighQ模式中一样保持恒定,或者可如在VarQ模式中一样变化,以允许控制系统寻求低于实际设定点的目标温度传感器偏移。LTSoak转换模式的持续时间可以是固定的或可变的,并且尤其可由简单的超时、环境温度和装载在单元中的饮料量或者通过对整个系统的温度变化率的分析来确定。
以LTSoak模式而非HighCOP或VarQ模式操作将允许冷藏柜内的饮料以比它们原本能够通过以高容量排热模式持续操作制冷系统一段时间而不是以低容量模式节流系统所能达到的更高的速度继续冷却。这将允许当控制传感器达到目标温度时不处于期望设定点温度的剩余产品在将制冷系统控制模式切换到可变容量(VarQ)或高效稳态寻求(HighCOP)模式之前更快地冷却到期望设定点,这提供了最大化的效率和最小化的能量消耗
本领域技术人员将认识到对本公开的优选实施方案的改进和修改。所有此类改进和修改被视为处于本文中所公开的概念以及随附权利要求的范围内。
Claims (20)
1.一种主动冷却容器,其包括:
电源子系统;
主动冷却子系统;以及
控制子系统;
其中所述控制子系统被配置为:
确定需要附加冷却;
作为响应,使所述主动冷却子系统将所述主动冷却容器冷却到低于下限;
确定结束所述附加冷却;
作为响应,使所述主动冷却子系统将所述主动冷却容器冷却到所述下限或高于所述下限。
2.如权利要求1所述的主动冷却容器,其中被配置为确定需要所述附加冷却包括被配置为确定附加产品已经被添加到所述主动冷却容器。
3.如权利要求1至2中任一项所述的主动冷却容器,其中被配置为使所述主动冷却子系统将所述主动冷却容器冷却到低于所述下限包括被配置为使所述主动冷却子系统将所述主动冷却容器冷却到低于零摄氏度。
4.如权利要求1至3中任一项所述的主动冷却容器,其中被配置为确定结束所述附加冷却包括被配置为确定已经发生门打开事件。
5.如权利要求1至4中任一项所述的主动冷却容器,其中被配置为确定结束所述附加冷却包括被配置为确定已经发生超时事件。
6.如权利要求1至5中任一项所述的主动冷却容器,其中所述超时事件的长度使得所述主动冷却容器中的产品不会变质。
7.如权利要求1至6中任一项所述的主动冷却容器,其中所述超时事件的长度使得所述主动冷却容器中的产品不会冷冻。
8.如权利要求1至7中任一项所述的主动冷却容器,其中所述超时事件的长度基于所述主动冷却容器的环境温度。
9.如权利要求8所述的主动冷却容器,其中如果所述主动冷却容器的所述环境温度较低,则所述超时事件的所述长度较长。
10.如权利要求1至9中任一项所述的主动冷却容器,其中所述主动冷却子系统包括一个或多个热电冷却器。
11.一种控制主动冷却容器的方法,其包括:
确定需要附加冷却;
作为响应,使主动冷却子系统将所述主动冷却容器冷却到低于下限;
确定结束所述附加冷却;
作为响应,使所述主动冷却子系统将所述主动冷却容器冷却到所述下限或高于所述下限。
12.如权利要求11所述的方法,其中确定需要所述附加冷却包括确定附加产品已经被添加到所述主动冷却容器。
13.如权利要求11至12中任一项所述的方法,其中使所述主动冷却子系统将所述主动冷却容器冷却到低于所述下限包括使所述主动冷却子系统将所述主动冷却容器冷却到低于零摄氏度。
14.如权利要求11至13中任一项所述的方法,其中确定结束所述附加冷却包括确定已经发生门打开事件。
15.如权利要求11至14中任一项所述的方法,其中确定结束所述附加冷却包括确定已经发生超时事件。
16.如权利要求11至15中任一项所述的方法,其中所述超时事件的长度使得所述主动冷却容器中的产品不会变质。
17.如权利要求11至16中任一项所述的方法,其中所述超时事件的长度使得所述主动冷却容器中的产品不会冷冻。
18.如权利要求11至17中任一项所述的方法,其中所述超时事件的长度基于所述主动冷却容器的环境温度。
19.如权利要求18所述的方法,其中如果所述主动冷却容器的所述环境温度较低,则所述超时事件的所述长度较长。
20.如权利要求11至19中任一项所述的方法,其中所述主动冷却子系统包括一个或多个热电冷却器。
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PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |