Устройство переохлаждения, холодильник (варианты)и способ управления им - RU2334921C2
Код документа: RU2334921C2
Чертежи
Описание
Настоящее изобретение относится к холодильному отделению, холодильнику, содержащему его, и способу управления им. Более конкретно, настоящее изобретение относится к холодильнику, содержащему автономное холодильное отделение, которое может переохлаждать напиток и поддерживать переохлажденное состояние напитка, а также к способу управления холодильником, чтобы свести к минимуму колебание температуры в холодильном отделении для поддержания переохлажденного состояния напитка.
Благодаря достижениям в технологии холодильного оборудования, потребности в холодных и вкусных напитках первоначально удовлетворялись напитками, имеющими консистенцию крема, которые можно производить посредством замораживания напитка в холодильнике, и затем, в последнее время удовлетворяются напитком густого типа (в дальнейшем называемого "густым напитком"), который имеет промежуточную фазу между напитком в виде жидкой фазы и мороженным в виде твердой фазы, и может быть приготовлен посредством смешивания напитка и частиц льда.
В случае обычного холодильника густой напиток производится посредством смешивания заданного напитка и измельченного льда.
Однако такой густой напиток не в полной мере удовлетворяет требованиям пользователя из-за проблемы, состоящей в том, что густой напиток неудобно получать из-за большого размера частиц льда и он стремится изменить свой вкус вследствие разбавления напитка в течение времени.
Таким образом, для удовлетворения потребностей пользователя, описанных выше, необходимо получить густой напиток, который вряд ли будет разбавляться и содержать однородные и мелкие частицы льда, подходящие для содержания в густом напитке.
Из патентной заявки США 2003/0029178 A1, опубликованной 2003, известно устройство переохлаждения, содержащее отделение для хранения, в которое подается охлажденный воздух из устройства подачи охлажденного воздуха, отделение для переохлаждения, расположенное в отделении для хранения, охлаждаемое охлажденным воздухом для охлаждения продукта в нем и содержащее контейнер для образования пространства, в котором хранится продукт, отверстие для обеспечения прохода потока охлажденного воздуха в отделение для переохлаждения и из него и заслонку для открытия или закрытия отверстия.
Из той же заявки США известен холодильник, содержащий корпус с морозильным отделением, образованным в нем, отделение для хранения, образованное независимо от морозильного отделения в корпусе, отделение для переохлаждения, расположенное в отделении для хранения для опосредованного охлаждения продукта в нем и содержащее контейнер для образования пространства, в котором хранится продукт, отверстие, обеспечивающее проход охлажденного воздуха в отделение для переохлаждения и из него, и заслонку.
Кроме того, из той же заявки США известен холодильник, содержащий корпус с морозильным отделением, образованным в нем, отделение для хранения, образованное независимо от морозильного отделения в корпусе, устройство подачи охлажденного воздуха для подачи охлажденного воздуха из морозильного отделения в отделение для хранения, отделение для переохлаждения, расположенное в отделении для хранения, охлаждаемое охлажденным воздухом, подаваемым из устройства подачи охлажденного воздуха, для опосредованного охлаждения продукта в нем и содержащее контейнер для образования пространства, в котором хранится продукт, отверстие, обеспечивающее проход охлажденного воздуха в отделение для переохлаждения и из него, и заслонку, датчик температуры, установленный внутри отделения для переохлаждения, для измерения внутренней температуры отделения для переохлаждения, и устройство управления для управления устройством подачи охлажденного воздуха на основании информации о температуре, выдаваемой датчиком температуры.
Из той же заявки США известен и способ управления холодильником, при котором измеряют температуру Т в отделении для переохлаждения, сравнивают температуру Т, по меньшей мере, с одной из первой заданной температуры, заданной в качестве температуры начала опосредованного охлаждения продукта после непосредственного охлаждения, и со второй заданной температурой, заданной в качестве конечной температуры, и управляют устройством подачи охлажденного воздуха и заслонкой, обеспечивающей регулировку потока охлажденного воздуха из отделения для хранения в отделение для переохлаждения в соответствии с температурой Т в отделении для переохлаждения для избирательного осуществления непосредственного или опосредованного охлаждения продукта в отделении для переохлаждения.
В соответствии с таким известным способом и в таких холодильниках, в частности в устройстве для переохлаждения, густой напиток может быть произведен посредством переохлаждения напитка до его точки замерзания или ниже, чтобы он не был в замороженном состоянии, за которым следует подача ядер кристаллизации льда или воздействие ударом или вибрацией для замораживания напитка в переохлажденном состоянии.
Между тем, при производстве такого густого напитка необходимо переохлаждать напиток до его точки замерзания или ниже, чтобы он не был в замороженном состоянии, и поддерживать переохлажденное состояние напитка.
Обычно вода претерпевает фазовое превращение и переходит из жидкой фазы в твердую фазу, т.е. лед, при температуре 0°С или ниже при 1 атмосфере. При некоторых условиях вода находится в переохлажденном состоянии без фазового превращения. Когда вода находится в переохлажденном состоянии, это состояние является относительно нестабильным, поскольку вода имеет более высокую свободную энергию, чем вода в твердом состоянии. Здесь термин "свободная энергия" означает количество энергии, которое может выполнять эффективную работу, когда заданная химическая реакция продолжается. В соответствии со вторым законом термодинамики любая термодинамически изолированная система стремится с течением времени перейти из высокого энергетического состояния в низкое энергетическое состояние. Таким образом, с точки зрения свободной энергии химическая реакция протекает в направлении уменьшения свободной энергии.
Другими словами, такое состояние, в котором вода находится в переохлажденном состоянии без замерзания при точке замерзания или ниже при 1 атмосфере, в термодинамике называется метастабильным состоянием. Когда напиток находится в метастабильном состоянии, он не находится ни в равновесном состоянии, ни в полностью неустойчивом состоянии. Таким образом, если существует внешнее возмущение, напиток мгновенно претерпевает фазовое превращение и переходит из переохлажденного состояния в лед, который находится в более устойчивой фазе. То есть переохлажденный напиток замораживается. В результате очень трудно поддерживать напиток в переохлажденном состоянии.
Теоретически минимальная температура, при которой чистая вода находится в переохлажденном состоянии, не замерзая, составляет около -40°С. Однако на практике вода замерзает при значительно более высокой температуре по сравнению с этой теоретической температурой.
Поэтому, когда диапазон температур, обеспечивающий переохлажденное состояние воды, без замерзания, ниже точки замерзания, определяется как степень переохлаждения, можно понять, что степень переохлаждения напитков, в том числе воды, на практике является очень маленькой в отличие от теоретической степени переохлаждения. Другими словами, можно понять на основе опыта, что диапазон температур, обеспечивающий переохлажденное состояние напитков, очень узкий и что напиток мгновенно замерзает при температуре незначительно ниже точки замерзания.
Ввиду описанного выше очень трудно производить густой напиток посредством переохлаждения напитка в известных холодильниках. Конкретно, каждый напиток имеет свою собственную степень переохлаждения, отличную от других, из-за их разного содержания, и, таким образом, трудно поддерживать каждый напиток в переохлажденном состоянии. Кроме того, даже если были обеспечены степени переохлаждения напитков, то очень трудно поддерживать переохлажденное состояние конкретного напитка, имеющего низкую степень переохлаждения, поскольку в обычном холодильнике происходит колебание температуры в широком диапазоне в результате неравномерной циркуляции охлажденного воздуха в нем.
Кроме того, даже если бы напиток можно было поддерживать в переохлажденном состоянии, то, поскольку требуется длительный период времени, чтобы переохладить напиток для производства густого напитка, пользователю придется очень долго ждать, чтобы получить густой напиток.
Следовательно, задачей настоящего изобретения является создание холодильника, который может поддерживать отделение хранения: для напитка при оптимальной температуре, для стабильного переохлаждения напитка и поддержания напитка в переохлажденном состоянии, и который может быстро производить переохлажденный напиток при поддержании переохлажденного состояния напитка после переохлаждения напитка, и способа управления им.
Дополнительные задачи и/или преимущества данного изобретения будут частично рассмотрены в нижеследующем описании и частично станут понятными после изучения нижеследующего или могут быть изучены посредством осуществления на практике данного изобретения.
Для решения указанных задач было разработано устройство переохлаждения в соответствии с настоящим изобретением, содержащее отделение для хранения, в которое подается охлажденный воздух из устройства подачи охлажденного воздуха, отделение для переохлаждения, расположенное в отделении для хранения, охлаждаемое охлажденным воздухом для охлаждения продукта в нем и содержащее контейнер для образования пространства, в котором хранится продукт, и крышку для открытия или закрытия отверстия контейнера, на которой выполнены отверстие и заслонка, отверстие, образованное на одной стороне отделения для переохлаждения для обеспечения прохода потока охлажденного воздуха в отделение для переохлаждения и из него, и заслонку для открытия или закрытия отверстия.
Предпочтительно устройство дополнительно содержит датчик температуры, установленный внутри отделения для переохлаждения, для измерения внутренней температуры отделения для переохлаждения.
Предпочтительно устройство дополнительно содержит устройство управления для управления отделением для переохлаждения в одном из режимов - режиме непосредственного охлаждения, режиме опосредованного охлаждения или режиме прекращения охлаждения - посредством управления заслонкой и устройством подачи охлажденного воздуха на основании информации о температуре, выдаваемой датчиком температуры.
Предпочтительно отделение для переохлаждения выполнено из материала, обладающего высокой теплоемкостью.
Предпочтительно устройство подачи охлажденного воздуха содержит испаритель для производства охлажденного воздуха и вентилятор для подачи охлажденного воздуха, произведенного испарителем, в отделение для хранения.
Предпочтительно испарителем является один из испарителей - испаритель для морозильного отделения, испаритель для холодильного отделения или автономный испаритель.
Указанные технические задачи также решаются за счет того, что холодильник согласно изобретению содержит корпус с морозильным отделением, образованным в нем, отделение для хранения, образованное независимо от морозильного отделения в корпусе, отделение для переохлаждения, расположенное в отделении для хранения для опосредованного охлаждения продукта в нем и содержащее контейнер для образования пространства, в котором хранится продукт, и крышку для открытия или закрытия отверстия контейнера, на которой выполнены отверстие, обеспечивающее проход охлажденного воздуха в отделение для переохлаждения и из него, и заслонка.
Предпочтительно холодильник дополнительно содержит датчик температуры, установленный внутри отделения для переохлаждения, для измерения внутренней температуры отделения для переохлаждения.
Предпочтительно холодильник дополнительно содержит устройство управления для управления отделением для переохлаждения в одном из режимов - режиме непосредственного охлаждения, режиме опосредованного охлаждения или режиме прекращения охлаждения - посредством управления заслонкой и устройством подачи охлажденного воздуха на основании информации о температуре, выдаваемой датчиком температуры.
Предпочтительно отделение для переохлаждения выполнено из материала, обладающего высокой теплоемкостью.
Предпочтительно холодильник дополнительно содержит канал для направления охлажденного воздуха из морозильного отделения в отделение для хранения.
Предпочтительно устройство подачи охлажденного воздуха содержит открывающий и закрывающий элемент для открытия или закрытия канала и вентилятор для подачи охлажденного воздуха из морозильного отделения в отделение для хранения.
Предпочтительно отделение для переохлаждения дополнительно содержит крепежный элемент для закрепления крышки на одной стороне в отделении для хранения.
Предпочтительно контейнер выполнен с возможностью скольжения под крышкой и отсоединяется от крышки или зацепляется с ней, когда контейнер выдвигается из крышки или вдвигается в нее.
Предпочтительно отделение для переохлаждения дополнительно содержит уплотнительный элемент, установленной вокруг нижней торцевой поверхности крышки или на внутренней поверхности отверстия контейнера, для уплотнения отверстия контейнера, когда контейнер скользящим образом зацеплен с крышкой.
Предпочтительно отверстие контейнера имеет на одном конце выемку, в которую скользящим образом устанавливается один конец крышки, причем на другом конце крышка имеет выступ, соответствующий выемке контейнера так, что контейнер закрыт, когда он скользящим образом зацеплен с крышкой.
Также указанные технические задачи решаются за счет того, что холодильник согласно изобретению содержит корпус с морозильным отделением, образованным в нем, отделение для хранения, образованное независимо от морозильного отделения в корпусе, устройство подачи охлажденного воздуха для подачи охлажденного воздуха из морозильного отделения в отделение для хранения, отделение для переохлаждения, расположенное в отделении для хранения, охлаждаемое охлажденным воздухом, подаваемым из устройства подачи охлажденного воздуха, для опосредованного охлаждения продукта в нем и содержащее контейнер для образования пространства, в котором хранится продукт, и крышку, на которой выполнены отверстие, обеспечивающее проход охлажденного воздуха в отделение для переохлаждения и из него, и заслонка, датчик температуры, установленный внутри отделения для переохлаждения, для измерения внутренней температуры отделения для переохлаждения, и устройство управления для управления устройством подачи охлажденного воздуха на основании информации о температуре, выдаваемой датчиком температуры.
Предпочтительно отделение для переохлаждения выполнено из материала, обладающего высокой теплоемкостью.
Предпочтительно устройство подачи охлажденного воздуха содержит испаритель для производства охлажденного воздуха и вентилятор для подачи охлажденного воздуха, произведенного испарителем, в отделение для хранения.
Предпочтительно испарителем является один из: испарителя для морозильного отделения, испарителя для холодильного отделения или автономного испарителя.
Предпочтительно холодильник дополнительно содержит канал для направления охлажденного воздуха из морозильного отделения в отделение для хранения.
Предпочтительно устройство подачи охлажденного воздуха содержит открывающий и закрывающий элемент для открытия или закрытия канала и вентилятор для подачи охлажденного воздуха из морозильного отделения в отделение для хранения.
Кроме того, указанные технические задачи решаются за счет создания способа управления холодильником, при котором согласно изобретению измеряют температуру Т в отделении для переохлаждения, сравнивают температуру Т, по меньшей мере, с одной из первой заданной температуры Тзадан.1, заданной в качестве температуры начала опосредованного охлаждения продукта после непосредственного охлаждения, и со второй заданной температурой Тзадан.2, заданной в качестве конечной температуры, и управляют устройством подачи охлажденного воздуха, обеспечивающим подачу охлажденного воздуха в отделение для хранения, в котором предусмотрено отделение для переохлаждения, и заслонкой, обеспечивающей регулировку потока охлажденного воздуха из отделения для хранения в отделение для переохлаждения в соответствии с температурой Т в отделении для переохлаждения для избирательного осуществления непосредственного или опосредованного охлаждения продукта в отделении для переохлаждения.
Предпочтительно, если при сравнении определено, что температура Т выше или равна первой заданной температуре Тзадан.1, то при управлении приводят в действие устройство подачи охлажденного воздуха, открывая заслонку.
Предпочтительно, если при сравнении определено, что температура Т находится в диапазоне Тзадан.1>Т≥Тзадан.2, то при управлении приводят в действие устройство подачи охлажденного воздуха, закрывая заслонку.
Предпочтительно, если при сравнении определено, что температура Т ниже второй заданной температуры Тзадан.2, то при управлении останавливают устройство подачи охлажденного воздуха, закрывая заслонку.
Эти и/или другие задачи и преимущества настоящего изобретения станут понятны из нижеследующего описания вариантов осуществления изобретения вместе с прилагаемыми чертежами, на которых:
Фиг.1 - концептуальная схема, иллюстрирующая характерные особенности устройства переохлаждения в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.2 - перспективный вид, иллюстрирующий один пример холодильника, который содержит устройство переохлаждения, в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.3-5 - виды сбоку, иллюстрирующие первый, второй и третий варианты осуществления основного элемента холодильника в соответствии с настоящим изобретением соответственно;
фиг.6 - блок-схема, иллюстрирующая способ управления холодильником в соответствии с настоящим изобретением, показанным на фиг.3-5;
фиг.7 - перспективный вид, иллюстрирующий другой пример холодильника в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.8-10 - виды, иллюстрирующие четвертый, пятый и шестой варианты осуществления основного элемента холодильника в соответствии с настоящим изобретением, показанным на фиг.7 соответственно; и
фиг.11 - схема последовательности операций, иллюстрирующая способ управления холодильником в соответствии с настоящим изобретением.
Подробно будет сделана ссылка на варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которых проиллюстрированы на прилагаемых чертежах, на которых аналогичные ссылочные позиции относятся к аналогичным элементам. Варианты осуществления описаны ниже для объяснения настоящего изобретения со ссылкой на чертежи.
При производстве переохлажденного напитка для густого напитка необходимо переохлаждать продукт, то есть напиток, но не замораживать при точке замерзания или ниже ее, и поддерживать переохлажденное состояние продукта. Для поддержания переохлажденного состояния продукта важно с точки зрения температуры уменьшить диапазон колебания температуры, и с точки зрения нарушения уменьшить влияние вибрации или ударов на продукт.
Настоящее изобретение относится к устройству, которое поддерживает переохлажденное состояние продукта с точки зрения температуры и, конкретно, к устройству, которое может постоянно поддерживать переохлажденное состояние продукта с точки зрения температуры при очень быстром переохлаждении продукта.
Поскольку каждый напиток имеет свою собственную степень переохлаждения, то необходимо путем тестирования и анализа вероятности состояния определить температуру, при которой напиток начинает изменяться от переохлажденного состояния до замороженного состояния, т.е. критическую температуру переохлаждения.
В соответствии с результатом теста с использованием таких напитков, как газированные напитки, кофе, сок и тому подобное, которые обычно охлаждают для питья, критическая температура переохлаждения напитков находится в диапазоне приблизительно -8 ˜ -12°С. Таким образом, для поддержания переохлажденного состояния напитков необходимо поддерживать температуру около -7°С. Однако, поскольку каждый напиток имеет свою собственную степень переохлаждения, отличную от других, эта температура не может быть применена ко всем напиткам, и, таким образом, диапазон температур, обеспечивающий конкретному напитку его собственную степень переохлаждения, может отличаться от других. Важно то, что, поскольку напитки обычно имеют маленькую степень переохлаждения, другими словами, поскольку напитки имеют узкий диапазон температур, обеспечивающий переохлажденное состояние напитков, необходимо иметь незначительное колебание температуры при охлаждении.
Настоящее изобретение характеризуется тем, что непосредственное охлаждение осуществляется в течение заданного периода времени до тех пор, пока не будет достигнута заданная температура с помощью непосредственной подачи охлажденного воздуха, имеющего более низкую температуру, чем конечная температура, для того, чтобы быстро переохладить продукт при поддержании переохлажденного состояния продукта и затем перейти на опосредованное охлаждение для того, чтобы предотвратить замораживание продукта при заданной температуре посредством поддержания переохлажденного состояния продукта. Здесь температура, установленная в качестве температуры продукта, когда непосредственное охлаждение продукта заменяется на опосредованное его охлаждение, будет определяться в качестве первой заданной температуры, и температура, установленная в качестве конечной температуры для поддержания напитка в переохлажденном состоянии, будет определяться в качестве второй заданной температуры. Предпочтительно первая заданная температура составляет 0°С, а вторая заданная температура составляет около -7°С, учитывая то, что вторая заданная температура является конечной температурой.
Подробно будет сделана ссылка на варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которых проиллюстрированы в сопроводительных чертежах. Варианты осуществления описаны ниже для объяснения настоящего изобретения со ссылкой на фигуры.
Фиг.1 представляет концептуальную схему, иллюстрирующую характерные особенности устройства переохлаждения в соответствии с настоящим изобретением, и фиг.2 изображает перспективный вид, иллюстрирующий один пример холодильника, который содержит устройство переохлаждения, в соответствии с настоящим изобретением. Фиг.3-5 представляют виды сбоку, иллюстрирующие первый, второй и третий варианты осуществления основного элемента холодильника в соответствии с настоящим изобретением соответственно.
Фиг.6 представляет блок-схему, иллюстрирующую способ управления холодильника в соответствии с настоящим изобретением, показанным на фиг.3-5. Фиг.7 представляет перспективный вид, иллюстрирующий другой пример холодильника в соответствии с настоящим изобретением, фиг.8-10 представляют виды, иллюстрирующие четвертый, пятый и шестой варианты осуществления основного элемента холодильника в соответствии с настоящим изобретением, показанным на фиг.7, соответственно, и фиг.11 изображает схему последовательности операций, иллюстрирующую способ управления холодильником в соответствии с настоящим изобретением.
Как показано на фиг.1, устройство переохлаждения согласно настоящему изобретению содержит корпус 100, отделение 220 для хранения с теплоизоляцией, имеющее заданный размер в корпусе 100, и отделение 200 для переохлаждения в отделении 220 для хранения с теплоизоляцией. Устройство переохлаждения дополнительно содержит вентилятор 231 в качестве одного элемента устройства подачи охлажденного воздуха для подачи охлажденного воздуха в отделение 220 для хранения. Здесь охлажденный воздух может подаваться автономным устройством.
Отделение 200 для переохлаждения действует в качестве средства опосредованного охлаждения и выполнено из материала, обладающего большой теплоемкостью. Таким образом, отделение 200 для переохлаждения охлаждается самостоятельно при подаче охлажденного воздуха в него и опосредованно охлаждает продукт М, находящийся в нем. Отделение 200 для переохлаждения может включать любую конструкцию или устройство, которые обеспечивают опосредованный теплообмен через конкретную среду, при предотвращении непосредственной подачи охлажденного воздуха, подаваемого в отделении 220 для хранения, на продукт М. Поскольку отделение 200 для переохлаждения обладает очень большой теплоемкостью, оно вряд ли будет оставаться в охлажденном состоянии и поглощает тепло из продукта (или передает холод в продукт), таким образом, охлаждая продукт при постоянной скорости. То есть отделение 200 для переохлаждения осуществляет опосредованное охлаждение продукта М посредством теплообмена между продуктом М и отделением 200 для переохлаждения. При этом можно регулировать количества тепла, передаваемого между продуктом М и отделением 200 для переохлаждения в зависимости от толщины или размеров отделения 200 для переохлаждения.
Кроме того, отделение 200 для переохлаждения выполнено с отверстием 204, через которое охлажденный воздух свободно проходит в отделение 200 для переохлаждения или из него для непосредственной подачи охлажденного воздуха на продукт М. Заслонка 250 расположена на отделении 200 для переохлаждения для регулировки количества охлажденного воздуха, поступающего в отделение 200 для переохлаждения или выходящего из него посредством открытия или закрытия отверстия 204.
Отделение 200 для переохлаждения выполнено с датчиком 260 температуры для измерения температуры отделения 200 для переохлаждения. Заслонка 250, датчик 260 температуры и вентилятор 231 соединены с устройством 270 управления, так что устройство 270 управления управляет вентилятором 231 и заслонкой 250 на основании информации о температуре, выдаваемой датчиком 260 температуры, для поддержания постоянной температуры в отделении 200 для переохлаждения. То есть устройство 270 управления служит для поддержания продукта М в переохлажденном состоянии посредством уменьшения колебания температуры в отделении 200 для переохлаждения.
Кроме того, отделение 220 для хранения образовано с воздушным соединительным отверстием 223b, которое соединяет отделение 220 для хранения с наружной стороной для предотвращения остановки поступления потока охлажденного воздуха в отделение 220 для хранения, в результате увеличения давления в отделении 220 для хранения, которое может произойти при постоянной подаче охлажденного воздуха в отделение 220 для хранения. Таким образом, можно регулировать давление в отделении 220 для хранения с помощью воздушного соединительного отверстия 223b.
Варианты осуществления холодильника, содержащего устройство переохлаждения, в соответствии с настоящим изобретением будут описаны со ссылкой на фиг.2-4.
Холодильник в соответствии с настоящим изобретением содержит корпус 100, который состоит из внутренней облицовки и наружной облицовки, между которыми заполнен теплоизоляционный материал. Холодильник обеспечивает холодильный цикл с помощью компрессора, конденсатора, испарителя и вентилятора, а также других основных элементов. Подробное описание обычных элементов опущено в дальнейшем для краткости.
Хотя на фиг.2 показан холодильник с выдвижной дверью 210 для открытия и закрытия отделения 220 для хранения автономного устройства для переохлаждения, настоящее изобретение не ограничивается этой конструкцией. В качестве альтернативы отделение 220 для хранения может быть предусмотрено с откидной дверью, шарнирно закрепленной на одной стороне, верхней или нижней, отверстия отделения 220 для хранения. В конструкции, в которой в отделении 220 для хранения имеется выдвижная дверь 210, так что отделение 200 для переохлаждения устанавливается в отделении 220 для хранения, как показано на фиг.2, дверь 210 имеет опорный элемент 211 для поддержания отделения 200 для переохлаждения на стороне двери 210 при обеспечении открытия или закрытия с возможностью скольжения двери 210 отделения 220 для хранения.
Отделение 200 для переохлаждения содержит контейнер 201, имеющий в себе заданное приемное пространство и крышку 202 для открытия и закрытия отверстия контейнера 201. Крышка 202 закрепляется на верхней поверхности внутри отделения 220 для хранения с помощью крепежного элемента 203 и содержит уплотнительный элемент 202а для уплотнения пространства контейнера 201 вместе с контейнером 201. Уплотнительный элемент 202а зацепляется с внутренней поверхностью отверстия корпуса 201 при скольжении. При этом крышка 202 выполнена на одном конце с выступом 202b для зацепления с выемкой 201b, выполненной на одном конце отверстия контейнера 201. Отделение для переохлаждения дополнительно содержит выступ 201а, образованный на стороне отделения 200: для переохлаждения, для установки с возможностью скольжения в опорный элемент 211.
В случае конструкции, описанной выше, крышка 202 закрепляется на верхней поверхности внутри отделения 220 для хранения, и контейнер 201 поддерживается посредством опорного элемента 211, закрепленного на двери 210, так что когда дверь 210 открывается, контейнер 201 выдвигается наружу из отделения 220 для хранения, а когда дверь 210 закрывается, контейнер 201 вдвигается внутрь отделения 220 для хранения. При этом, когда контейнер 201 при скольжении зацепляется с крышкой 202, он устанавливается в отделении 220 для хранения.
Между тем, крышка 202 выполнена с отверстием 204 для обеспечения прохождения охлажденного воздуха, подаваемого в отделение 220 для хранения, в отделение 200 для переохлаждения или из него, таким образом обеспечивая непосредственное охлаждение продукта М, и с заслонкой 250 для регулирования прохождения потока охлажденного воздуха в него или из него посредством открытия или закрытия отверстия 204, таким образом обеспечивая управление непосредственным охлаждением продукта М. Крышка 202 дополнительно оснащена датчиком 260 температуры для измерения температуры продукта М посредством измерения температуры окружающей среды.
Фиг.3 изображает холодильник в соответствии с первым вариантом осуществления, который содержит автономный испаритель 232 и автономный вентилятор 231 для управления устройством переохлаждения независимо от морозильного отделения или холодильного отделения. Фиг.4 изображает конструкцию, в которой охлажденный воздух подается из морозильного отделения 120 в отделение 220 для хранения с помощью канала 233 и вентилятора 231. При этом морозильное отделение 120 имеет устройство 121 подачи охлажденного воздуха, которое содержит испаритель 122 для морозильного отделения. Конкретно, фиг.4 изображает конструкцию, в которой канал 233, служащий для направления охлажденного воздуха в отделение 220 для хранения, соединяется с морозильным отделением 120, так что охлажденный воздух подается из морозильного отделения 120 в отделение 220 для хранения через канал 233. Фиг.4 представляет конструкцию, в которой отделение 220 для хранения находится в непосредственной связи с устройством 121 подачи охлажденного воздуха, так что часть охлажденного воздуха, образуемого испарителем 122 для морозильного отделения, непосредственно подается в отделение 220 для хранения.
Прежде всего, отделение для переохлаждения будет описано со ссылкой на фиг.2, которое содержит автономный испаритель и вентилятор для независимой подачи охлажденного воздуха. С теплоизоляционным материалом, заполненным между внутренней облицовкой и наружной облицовкой, внутренняя облицовка образует отделение 220 для хранения. Отделение 220 для хранения содержит дверь 210 для открытия или закрытия отверстия отделения 220 для хранения, опорный элемент 211, закрепленный на двери 210, и отделение 200 для переохлаждения, установленное на опорном элементе 211 и поддерживаемое им.
Отделение 220 для хранения разделено посредством перегородки 223 для образования на задней стороне отсека 224 подачи охлажденного воздуха. Отсек 224 подачи охлажденного воздуха предусмотрен с устройством подачи охлажденного воздуха, которое служит для подачи охлажденного воздуха в отделение 220 для хранения и содержит испаритель 232 для образования охлажденного воздуха и вентилятор 231 для подачи охлажденного воздуха, образуемого испарителем 232.
Кроме того, перегородка 223 образована с соединительным отверстием 223а около вентилятора 231, так что охлажденный воздух, образуемый в отсеке 224 подачи охлажденного воздуха, подается посредством вентилятора 231 в отделение 220 для хранения через соединительное отверстие 223а.
Между тем, отделение 200 для переохлаждения содержит крышку 202, закрепленную на верхней поверхности внутри отделения 220 для хранения, и контейнер 201, зацепляемый с крышкой 202 при скольжении. Крышка 202 образована с отверстием 204, через которое охлажденный воздух, подаваемый из отсека подачи охлажденного воздуха, проходит в отделение 200 для переохлаждения или из него, и с заслонкой 250 для открытия или закрытия отверстия 204. Крышка 202 дополнительно имеет датчик 260 температуры для измерения температуры продукта М. Датчик 260 температуры может быть установлен в любом месте в отделение 200 для переохлаждения или на внутренней стороне отделения 220 для хранения. В некоторых случаях датчик 260 температуры может быть установлен очень близко от продукта М для непосредственного измерения температуры продукта М. Поэтому, даже если датчик температуры не находится рядом с продуктом М, можно измерять температуру продукта М за счет выравнивания температуры. В соответствии с данным вариантом осуществления датчик 260 температуры выполнен в качестве элемента, который может осуществлять измерение внутренней температуры отделения 200 для переохлаждения.
Отделение 200 для переохлаждения, изображенное на фиг.3, может дополнительно содержать устройство регулирования температуры для регулирования температуры с целью обеспечения стабильного поддержания постоянной температуры в отделении 200 для переохлаждения. Устройство регулирования температуры регулирует температуру отделения 200 для переохлаждения посредством регулирования подачи охлажденного воздуха (которая может быть получена посредством управления вентилятором 231) или посредством регулирования потока охлажденного воздуха. Отделение 200 для переохлаждения может дополнительно содержать устройство регулирования хладагента (не показано) для регулирования подачи хладагента в испаритель 232 с помощью непосредственного управления электронным расширительным клапаном (не показан) или регулирующим клапаном (не показан), который управляет трубкой хладагента (не показана), через которую проходит хладагент, выходящий из компрессора (не показан).
Ниже будет описана работа холодильника, изображенного на фиг.3. Прежде всего, когда требуется переохладить напиток (т.е. продукт М), помещенный в отделение 200 для переохлаждения, заслонка 250, предусмотренная в отделении 200 для переохлаждения, открывается с помощью устройства управления при подаче охлажденного воздуха в отделение 220 для хранения через соединительное отверстие 223а посредством устройства подачи охлажденного воздуха, так что некоторое количество охлажденного воздуха служит для понижения температуры отделения 200 для переохлаждения, поддерживая отделение 200 для переохлаждения в охлажденном состоянии, и некоторое количество охлажденного воздуха служит для осуществления непосредственного охлаждения продукта М после подачи в отделение 200 для переохлаждения через отверстие 204.
При этом температура охлажденного воздуха равна критической температуре переохлаждения или ниже нее. Другими словами, при непосредственном контакте охлажденного воздуха, имеющего критическую температуру переохлаждения или ниже, с продуктом М продукт М может быстро охладиться.
При непосредственном охлаждении продукта М датчик 260 температуры измеряет температуру продукта М и передает ее в устройство 270 управления, которое закрывает заслонку 250, когда температура продукта М достигает заданной температуры. Затем продукт М опосредованно охлаждается отделением 200 для переохлаждения.
Поскольку отделение 200 для переохлаждения подвергается радиационному теплообмену при постоянной температуре, то отделение 200 для переохлаждения имеет незначительное колебание температуры, так что в отделении 200 для переохлаждения поддерживается постоянство температуры. Как вариант, постоянство температуры в отделении 200 для переохлаждения может быть достигнуто благодаря непосредственному охлаждению продукта М в течение заданного периода времени без использования датчика 260 температуры, за которым следует закрытие заслонки 250 устройством 270 управления после данного периода времени.
Однако независимо от того, что температура в отделении 200 для переохлаждения постоянна, если продукт М находится в нем в течение длительного периода времени, то постоянная подача охлажденного воздуха вызывает значительное понижение температуры в отделении 200 для переохлаждения, так что опосредованное охлаждение отделением 200 для переохлаждения может осуществляться при значительно пониженной температуре, вызывая изменение фазы продукта М от переохлажденного состояния до замороженного состояния. В этом случае, после регистрации температуры в отделении 200 для переохлаждения, датчик 260 температуры передает информацию о температуре в устройство 270 управления. Затем устройство 270 управления определяет, находится ли зарегистрированная температура отделения 200 для переохлаждения рядом с критической температурой переохлаждения. Если определено, что температура отделения 200 для переохлаждения находится рядом с критической температурой переохлаждения, устройство 270 управления прекращает подачу охлажденного воздуха в отделение 220 для хранения и закрывает заслонку 250, если она открыта.
Прекращение подачи охлажденного воздуха может быть достигнуто посредством остановки работы вентилятора 231 в отсеке 224 подачи охлажденного воздуха. Более конкретно, открывающий и закрывающий элемент (не показан) предусмотрен в соединительном отверстии 223а, через которое охлажденный воздух проходит в отделение 220 для хранения из отсека 224 подачи охлажденного воздуха с помощью вентилятора 231, так что открывающий и закрывающий элемент закрывает соединительное отверстие 223а одновременно с остановкой вентилятора 231.
Между тем, перегородка 223 выполнена с отверстием 223b для воздушного потока, которое соединяет отделение 220 для хранения с отсеком 224 подачи охлажденного воздуха, для регулировки перепада давлений между ними.
Второй и третий варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на фиг.4 и 5. Основные элементы второго варианта осуществления, изображенного на фиг.4, являются теми же, что и в первом варианте осуществления, изображенном на фиг.3, за исключением устройства подачи охлажденного воздуха. Как показано на фиг.4, холодильник данного варианта осуществления содержит отделение 200 для переохлаждения, которое использует охлажденный воздух, подаваемый из отсека 121 подачи охлажденного воздуха в морозильном отделении вместо автономного устройства подачи охлажденного воздуха. Конкретно, холодильник содержит отсек 121 подачи охлажденного воздуха в морозильном отделении, в котором установлен испаритель 122 для морозильного отделения для образования охлажденного воздуха, который будет подаваться в морозильное отделение 120, и канал 233, который соединяет отсек 121 подачи охлажденного воздуха в морозильном отделении с отсеком 224 подачи охлажденного воздуха холодильника, так что охлажденный воздух подается из отсека 121 подачи охлажденного воздуха в морозильном отделении в отделение 200 для переохлаждения через канал 233 посредством вентилятора 231. Как показано на фиг.5, холодильник данного варианта осуществления содержит отделение 200 для переохлаждения, которое использует охлажденный воздух, подаваемый из морозильного отделения 120, и канал 233, который соединяет морозильное отделение 120 с отсеком 224 подачи охлажденного воздуха. Охлажденный воздух подается из морозильного отделения 120 в отделение 200 для переохлаждения через канал 233 посредством вентилятора 231.
Как в первом варианте осуществления, изображенном на фиг.3, второй и третий варианты осуществления, изображенные на фиг.4 и 5, содержат перегородку 223, которая отделяет отделение 220 для хранения от отсека 224 подачи охлажденного воздуха и которая образована с соединительным отверстием 223а, через которое отделение 220 для хранения соединяется с отсеком 224 подачи охлажденного воздуха. Таким образом, охлажденный воздух, пройдя через канал 233, может подаваться в отделение 220 для хранения через соединительное отверстие 223а посредством вентилятора 231.
Между тем, в третьем варианте осуществления, изображенном на фиг.5, канал 233 выполнен для соединения морозильного отделения 120 с отсеком 224 подачи охлажденного воздуха. Таким образом, вместо подачи охлажденного воздуха из отсека 121 подачи охлажденного воздуха в морозильном отделении данный вариант осуществления подает охлажденный воздух из морозильного отделения 120 в отделение 220 для хранения.
В вариантах осуществления, изображенных на фиг.4 и 5, прекращение подачи охлажденного воздуха в отделение 220 для хранения достигается посредством остановки работы вентилятора 231. Канал 233 может быть выполнен с открывающим и закрывающим элементом 234 для открытия или закрытия впускного или выпускного отверстия канала 233, так что открывающий и закрывающий элемент закрывает канал 233 одновременно с остановкой вентилятора 231. В качестве альтернативы открывающий и закрывающий элемент 234 может быть выполнен для открытия или закрытия соединительного отверстия 223а для обеспечения той же самой функции вместо открытия или закрытия канала 233.
Между тем, перегородка 223 дополнительно имеет отверстие 223b для воздушного потока, которое соединяет отделение 220 для хранения с отсеком 224 подачи охлажденного воздуха, для регулировки перепада давлений между ними.
Фиг.6 представляет блок-схему, иллюстрирующую способ управления холодильником в соответствии с первым-третьим вариантами осуществления, соответственно изображенными на фиг.2-5, в которых непосредственное охлаждение или опосредованное охлаждение продукта М осуществляется посредством управления заслонкой 250 на основании информации о температуре, выдаваемой датчиком 260 температуры, и подача охлажденного воздуха в отделение 200 для переохлаждения регулируется посредством управления - устройством 230 подачи охлажденного воздуха, более конкретно вентилятором.
Между тем, холодильники, изображенные на фиг.7-10, имеют конструкцию, которая осуществляет только опосредованное охлаждение продукта М без осуществления непосредственного охлаждения продукта М, и содержит устройство для регулировки подачи охлажденного воздуха для поддержания переохлажденного состояния продукта М.
Как показано на фиг.8, холодильник в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения содержит корпус 100, образующий общий вид холодильника, холодильное отделение 110 и морозильное отделение 120, образованные в корпусе 100, а также отделение 220 для хранения, независящее от холодильного отделения 110 и морозильного отделения 120. Отделение 220 для хранения содержит отделение 200 для переохлаждения, образованное в нем и выполненное из материала, обладающего высокой теплоемкостью.
Хотя на фиг.8 показан холодильник с выдвижной дверью 210 для открытия и закрытия отделения 220 для хранения, настоящее изобретение не ограничивается этой конструкцией. Как вариант, отделение 220 для хранения может иметь откидную дверь, шарнирно закрепленную на одной стороне - верхней или нижней стороне - отверстия отделения 220 для хранения. В конструкции, в которой имеется выдвижная дверь 210 для отделения 220 для хранения, так что отделение 200 для переохлаждения устанавливается в отделении 220 для хранения, как показано на фиг.8, дверь 210 имеет опорный элемент 211 для поддержания отделения 200 для переохлаждения на стороне двери 210 при обеспечении открытия или закрытия с возможностью скольжения двери 210 отделения 220 для хранения.
Отделение 200 для переохлаждения содержит контейнер 201, имеющий в себе заданное приемное пространство, и крышку 202 для открытия и закрытия контейнера 201. Крышка 202 выполнена с уплотнительным элементом 202а для уплотнения пространства контейнера 201 вместе с контейнером 201.
В отличие от варианта, представленного на фиг.8, фиг.9 и 10 представляют конструкцию, в которой охлажденный воздух подается в отделение 220 для хранения с помощью вентилятора 231 через канал 233, который соединяет морозильное отделение 120 с отсеком 224 подачи охлажденного воздуха. В варианте осуществления, изображенном на фиг.9, холодильник содержит отделение 200 для переохлаждения, которое использует охлажденный воздух, подаваемый из отсека 121 подачи охлажденного воздуха морозильного отделения вместо автономного устройства подачи охлажденного воздуха. Конкретно, холодильник содержит отсек 121 подачи охлажденного воздуха в морозильном отделении, в котором установлен испаритель 122 для морозильного отделения для образования охлажденного воздуха, который подается в морозильное отделение 120, и канал 233, который соединяет отсек 121 подачи охлажденного воздуха в морозильном отделении с отсеком 224 подачи охлажденного воздуха для того, чтобы охлажденный воздух подавался из отсека 121 подачи охлажденного воздуха в морозильном отделении в отделение 220 для хранения через канал 233 с помощью вентилятора 231. Как показано на фиг.10, холодильник данного варианта осуществления содержит отделение 200 для переохлаждения, которое использует охлажденный воздух, подаваемый из морозильного отделения 120, и канал 233, который соединяет морозильное отделение 120 с отсеком 224 подачи охлажденного воздуха. Охлажденный воздух подается из морозильного отделения 120 в отделение 220 для хранения через канал 233 с помощью вентилятора 231.
Как в варианте осуществления, изображенном на фиг.8, пятый и шестой варианты осуществления, изображенные на фиг.9 и 10, содержат перегородку 223, которая отделяет отделение 220 для хранения от отсека 224 подачи охлажденного воздуха и которая образована с соединительным отверстием 223а, через которое отделение 220 для хранения соединяется с отсеком 224 подачи охлажденного воздуха. Таким образом, охлажденный воздух, пройдя через канал 233, может подаваться в отделение 220 для хранения через соединительное отверстие 223а с помощью вентилятора 231.
Между тем, в варианте осуществления, изображенном на фиг.10, канал 233 предусмотрен для соединения морозильного отделения 120 с отсеком 224 подачи охлажденного воздуха. Таким образом, вместо подачи охлажденного воздуха из отсека 121 подачи охлажденного воздуха в морозильном отделении данный вариант осуществления подает охлажденный воздух из морозильного отделения 120 в отделение 220 для хранения.
В вариантах осуществления, изображенных на фиг.9 и 10, прекращение подачи охлажденного воздуха в отделение 220 для хранения достигается посредством остановки работы вентилятора 231. Канал 233 может быть выполнен с открывающим и закрывающим элементом 234 для открытия или закрытия впускного или выпускного отверстия канала 233, так что открывающий и закрывающий элемент закрывает канал 233 одновременно с остановкой вентилятора 231.
Как вариант открывающий и закрывающий элемент 234 может быть установлен для открытия или закрытия соединительного отверстия 223а для обеспечения той же функции вместо открытия или закрытия канала 233.
Между тем, в холодильнике, представленном на фиг.8-10, перегородка 223 дополнительно имеет отверстие 223b для воздушного потока, которое соединяет отделение 220 для хранения с отсеком 224 подачи охлажденного воздуха для регулировки перепада давлений между ними.
Фиг.11 изображает схему последовательности операций, иллюстрирующую способ управления холодильником в соответствии с настоящим изобретением, посредством которого непосредственное и опосредованное охлаждение продукта М осуществляется избирательно в вариантах осуществления, изображенных на фиг.3-5.
В случае отделения для переохлаждения, расположенного в отделении для хранения, в которое подается охлажденный воздух, датчик температуры определяет внутреннюю температуру отделения для переохлаждения, в котором находится продукт, и передает информацию о внутренней температуре в устройство (10) управления. При этом зарегистрированная внутренняя температура отделения для переохлаждения в дальнейшем будет обозначаться "Т".
Между тем, заданные температуры предварительно вводятся в устройство управления и определяются как первая заданная температура Тзадан.1 и вторая заданная температура Тзадан.2. Как описано выше, первая заданная температура Тзадан.1 означает температуру продукта, когда начинается опосредованное охлаждение продукта после быстрого охлаждения продукта в результате непосредственного охлаждения, и предварительно вводится в устройстве управления. Предпочтительно первая заданная температура Тзадан.1 составляет около 0°С.
Второй заданной температурой Тзадан.2 является температура, которая выше критической температуры переохлаждения продукта и равна или незначительно выше конечной температуры продукта. Предпочтительно второй заданной температурой Тзадан.2 является конечная температура продукта, и она предварительно вводится в устройство управления. Поэтому в соответствии с результатом теста необходимо определить вторую заданную температуру Тзадан.2 как температуру, которая может поддерживать переохлажденное состояние напитка. Предпочтительно вторая заданная температура Тзадан.2 составляет около -7°С.
При определении, является или нет измеренная температура Т выше или равной первой заданной температуре Тзадан.1, если определено, что зарегистрированная температура Т выше или равна первой заданной температуре Тзадан.1, устройство управления приводит в действие устройство подачи охлажденного воздуха для подачи охлажденного воздуха в отделение (21) для хранения и обеспечивает непосредственное охлаждение продукта в отделении для переохлаждения охлажденным воздухом посредством открытия заслонки отделения (22) переохлаждения.
Если определено, что измеренная температура Т находится между первой заданной температурой Тзадан.1 и второй заданной температурой Тзадан.2, то устройство управления приводит в действие устройство подачи охлажденного воздуха для подачи охлажденного воздуха в отделение (31) для хранения и обеспечивает опосредованное охлаждение продукта в отделении для переохлаждения охлажденным воздухом посредством закрытия заслонки (32).
Если определено, что измеренная температура Т ниже второй заданной температуры Тзадан.2, то устройство управления останавливает устройство подачи охлажденного воздуха для прекращения подачи охлажденного воздуха в отделение (41) для хранения и закрывает заслонку (42).
Другими словами, способ согласно настоящему изобретению характеризуется тем, что продукт может быстро охлаждаться до переохлажденного состояния в отделении для переохлаждения и, когда продукт достигает переохлажденного состояния, температура отделения для переохлаждения поддерживается посредством повторения следующих операций: если температура Т отделения для переохлаждения, измеренная датчиком температуры, выше первой установленной температуры Тзадан.1, то охлажденный воздух подается в отделение для переохлаждения при открытой заслонке для того, чтобы охлажденный воздух подавался непосредственно на продукт и непосредственно охлаждал его; если температура Т находится в заданном диапазоне температур (Тзадан.1>Т≥Тзадан.2), то охлажденный воздух подается в отделение для переохлаждения при закрытой заслонке для того, чтобы продукт опосредованно охлаждался отделением для переохлаждения; и если температура Т ниже заданного диапазона температур (Тзадан.1 ˜ Тзадан.2), то подача охлажденного воздуха прекращается при закрытой заслонке для того, чтобы продукт больше не охлаждался.
Как видно из указанного описания, холодильник в соответствии с настоящим изобретением может переохлаждать напиток без замораживания напитка в отделении для переохлаждения и может значительно уменьшить колебание температуры в отделении для переохлаждения для достижения постоянства температуры для того, чтобы стабильно поддерживать переохлажденное состояние напитка с тем, чтобы быстро производить переохлажденный напиток, соответствующий потребностям пользователя при стабильном поддержании постоянства температуры в отделении для переохлаждения.
Хотя показаны и описаны некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной области техники будет понятно, что возможны различные модификации, дополнения и замены в данных вариантах осуществления без отхода от принципа и сущности настоящего изобретения, объем которого определен в формуле изобретения и ее эквивалентах.
Реферат
Изобретение относится к холодильному отделению, холодильнику, содержащему его, и способу управления им. Устройство переохлаждения содержит отделение для хранения и отделение для переохлаждения. В отделение для хранения подается охлажденный воздух из устройства подачи охлажденного воздуха. Отделение для переохлаждения расположено в отделении для хранения. Отделение для переохлаждения охлаждается охлажденным воздухом для охлаждения продукта в нем. Отделение для переохлаждения содержит контейнер и крышку. Контейнер служит для образования пространства, в котором хранится продукт. Крышка служит для открытия или закрытия отверстия контейнера. На крышке выполнены отверстие для обеспечения прохода потока охлажденного воздуха в отделение для переохлаждения и из него и заслонка для открытия или закрытия отверстия. Устройство переохлаждения дополнительно содержит датчик температуры, установленный внутри отделения для переохлаждения, и устройство управления. Техническим результатом является создание холодильника и способа управления им, который может поддерживать отделение для напитка при оптимальной температуре для стабильного переохлаждения напитка и поддержания напитка в переохлажденном состоянии и который может быстро производить переохлажденный напиток при поддержании переохлажденного состояния напитка после переохлаждения напитка. 4 н. и 22 з.п.ф-лы, 11 ил.
