Способ поддержания жидких напитков в переохлажденном состоянии и устройство для его осуществления
Описан холодильник, который содержит устройство для сдерживания замораживания напитков в жидкой фазе и обеспечивает таким образом устойчивое поддерживание переохлажденного состояния напитков в жидкой фазе. Холодильник содержит основной корпус, камеру переохлаждения, которая расположена в основном корпусе с возможностью подачи охлажденного воздуха в камеру переохлаждения, микроволновый генератор для генерирования микроволн в камере переохлаждения и блок управления для регулирования амплитуды микроволн, которые генерируются микроволновым генератором. Технический результат заключается в получении холодильника, который содержит устройство для сдерживания замораживания напитков в жидкой фазе для стабильного поддержания напитков в жидкой фазе в переохлажденном состоянии. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к холодильнику и, более конкретно, к холодильнику, содержащему устройство для стабильного поддержания напитков в жидкой фазе в переохлажденном состоянии.
Уровень техники
Обычно напитки в жидкой фазе переходят в твердую фазу, когда температура напитка в жидкой фазе ниже точки замерзания жидкости при давлении, составляющем 1 атмосферу (например, 0°C для воды). Однако в некоторых обстоятельствах напиток в жидкой фазе не замерзает, а, скорее, становится переохлажденным. Переохлажденное состояние жидкости, в котором жидкость не замерзает при температуре ниже точки замерзания напитка в жидкой фазе, упоминается как метастабильное состояние. Переохлажденная жидкость в метастабильном состоянии не является ни твердым веществом, ни жидкостью. По этой причине, когда переохлажденная жидкость подвергается возмущению, переохлажденная жидкость мгновенно переходит в твердую фазу. Следовательно, когда напиток, хранящийся в переохлажденном состоянии, наливают в охлажденную чашку или на переохлажденный напиток воздействует удар или вибрация, потребитель получает напиток, который не является ни полностью замороженным, ни полностью растаявшим. Переохлажденный напиток, который перешел в твердое состояние в результате возмущения, далее по тексту называется кашистым напитком.
В публикации заявки на патент Японии № 2003-214753 описано устройство для переохлаждения, выполненное с возможностью охлаждения камеры для хранения напитков с однородным распределением температуры, причем устройство для переохлаждения сконструировано посредством модификации внутренней конструкции холодильника. Согласно этому предшествующему уровню техники канал подачи охлажденного воздуха и канал всасывания охлажденного воздуха установлены на противоположных боковых стенках камеры для хранения, а соединительный канал установлен на верхней стенке камеры для хранения с возможностью соединения канала подачи охлажденного воздуха и канала всасывания охлажденного воздуха. Обычное устройство для переохлаждения обеспечивает непрерывную циркуляцию охлажденного воздуха по каналу, образованному каналом подачи охлажденного воздуха, камеры для хранения, каналом всасывания охлажденного воздуха и соединительным каналом, с поддержанием равномерного распределения температуры в камеры для хранения.
Важно поддерживать однородное распределение температуры в камере для хранения для переохлаждения жидкого напитка согласно предшествующему уровню техники. Однако более важно поддерживать распределение температуры в камере для хранения, содержащей жидкий напиток, по возможности наиболее равномерно в течение времени для поддержания переохлажденного состояния жидкого напитка и тем самым снабжения потребителя кашистым напитком хорошего качества. В частности, когда температура в камере для хранения сильно изменяется в течение времени с сохранением постоянной средней температуры, напиток, который находится в переохлажденном состоянии, замораживается в момент, когда температура камеры для хранения имеет самое низкое значение, что, таким образом, делает невозможным подачу кашистого напитка.
Однако охлаждение камеры для хранения с использованием дополнительно создаваемого потока охлажденного воздуха для поддержания переохлажденного состояния напитка в жидкой фазе неэффективно. Обычный холодильник содержит морозильную камеру и холодильную камеру. Если такой холодильник снабжен камерой для переохлажденного хранения, то для переохлаждения напитка должен быть установлен дополнительный испаритель, что неэффективно как с точки зрения конструкции, так и с точки зрения стоимости.
Следовательно, существует необходимость в технологии для генерирования и подачи охлажденного воздуха, пригодного для переохлаждения напитка в жидкой фазе, с использованием конструкции и характеристик обычного холодильника, содержащего морозильную камеру и холодильную камеру.
Однако в жидком напитке могут содержаться различные смеси, и отношения смесей отличаются для всех жидких напитков. В результате этого жидкие напитки имеют различные точки замерзания. В частности, температуры, требуемые для переохлаждения различных жидких напитков, отличаются друг от друга. Например, при рассмотрении случая, в котором напитки А и В в жидкой фазе имеют различные точки замерзания и различные критические температуры переохлаждения (то есть минимальную температуру для поддержания определенного напитка в жидкой фазе в переохлажденном состоянии; когда температура напитка в жидкой фазе ниже минимальной температуры, напиток в жидкой фазе замораживается) вследствие различных соотношений компонентов смеси, содержащихся в напитках А и B в жидкой фазе. В случае когда критическая температура переохлаждения напитка А в жидкой фазе составляет -12°C, а критическая температура переохлаждения напитка В в жидкой фазе составляет -15°C, напиток В в жидкой фазе хранится в переохлажденном состоянии при температуре -13°C, тогда как напиток А в жидкой фазе замораживается при температуре -13°C.
Хотя напитки в жидкой фазе обычно имеют различные критические температуры переохлаждения вследствие разности соотношений компонентов смеси, содержащихся в напитках в жидкой фазе, напитки в жидкой фазе имеют подобные зоны температуры переохлаждения (то есть в диапазоне между самой высокой температурой и самой низкой температурой, когда напиток в жидкой фазе находится в переохлажденном состоянии).
Производство различных холодильников для переохлаждения различных напитков в жидкой фазе неэффективно с точки зрения расходов. По этой причине существует необходимость в технологии для генерирования и подачи охлажденного воздуха, пригодного для переохлаждения различных напитков в жидкой фазе и поддержания напитков в жидкой фазе в переохлажденном состоянии при использовании конструкции и характеристик обычного холодильника, содержащего морозильную камеру и холодильную камеру.
Кроме того, если напитки в жидкой фазе подвергаются возмущению, то, хотя и подается охлажденный воздух, пригодный для переохлаждения напитков в жидкой фазе, существует большая вероятность того, что напитки в жидкой фазе будут заморожены. Следовательно, необходима технология для поддержания напитков в жидкой фазе в переохлажденном состоянии, даже когда напитки в жидкой фазе подвергаются возмущению.
Сущность изобретения
Другие аспекты и/или преимущества будут частично изложены в нижеследующем описании и частично очевидны из описания или могут быть получены при практическом осуществлении изобретения.
Таким образом, аспектом вариантов осуществления изобретения является получение холодильника, содержащего устройство для сдерживания замораживания напитков в жидкой фазе для стабильного поддержания напитков в жидкой фазе в переохлажденном состоянии.
В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения создан холодильник, содержащий основной корпус, камеру переохлаждения, расположенную в основном корпусе с возможностью подачи охлажденного воздуха в камеру переохлаждения, микроволновый генератор для генерирования микроволн в камере переохлаждения и блок управления для регулирования амплитуды микроволн, генерируемых микроволновым генератором.
Согласно другому аспекту микроволновый генератор представляет собой магнетрон для генерирования микроволн.
Согласно другому аспекту блок управления содержит экранирующий элемент для регулирования проницаемости микроволн, генерируемых магнетроном, для регулирования амплитуды микроволн.
Согласно другому аспекту экранирующий элемент выполнен из металлической пластины, имеющей решетчатую структуру заданного размера.
Согласно другому аспекту блок управления содержит регулятор тока для регулирования тока, подаваемого к магнетрону, для регулирования амплитуды микроволн в камере переохлаждения.
Согласно другому аспекту микроволновый генератор содержит электродный блок для создания электрического поля в камере переохлаждения и блок напряжения для подачи напряжения переменного тока к электродному блоку.
Согласно другому аспекту электродный блок содержит пару пластин, которые установлены на противоположных стенках камеры переохлаждения соответственно.
Согласно другому аспекту пластина, установленная на дне камеры переохлаждения, снабжена отверстиями, в которых расположены контейнеры, содержащие переохлажденную воду.
Согласно другому аспекту блок управления содержит блок регулирования напряжения для регулирования напряжения, подаваемого от блока напряжения, для регулирования амплитуды микроволн.
Согласно другому аспекту блок регулирования напряжения содержит преобразователь напряжения для преобразования величины напряжения, подаваемого от блока напряжения, и преобразователь частоты для преобразования частоты напряжения, подаваемого от блока напряжения.
Согласно другому аспекту величина напряжения, преобразованного преобразователем напряжения, составляет от 2 кВ до 10 кВ, а частота напряжения, преобразованного преобразователем частоты, составляет от 100 кГц до 1 МГц.
В соответствии с другим аспектом вариантов осуществления изобретения создан холодильник, содержащий основной корпус, камеру переохлаждения, расположенную в основном корпусе с возможностью подачи охлажденного воздуха в камеру переохлаждения, по меньшей мере одну перегородку для разделения внутреннего пространства камеры переохлаждения, микроволновый генератор для генерирования микроволн для каждого пространства камеры переохлаждения, отделенного указанной по меньшей мере одной перегородкой, и блок управления для регулирования амплитуды микроволн, генерируемых микроволновым генератором.
В конструкцию может быть включена группа перегородок.
Дополнительные аспекты и/или преимущества изобретения будут частично раскрыты в нижеследующем описании и частично очевидны из описания или могут быть получены при практическом осуществлении изобретения.
Краткое описание чертежей
Эти и/или другие аспекты и преимущества изобретения станут очевидными и более понятными при ознакомлении с нижеследующим описанием вариантов осуществления изобретения в совокупности с прилагаемыми чертежами, где:
фиг.1 - вид спереди холодильника согласно настоящему изобретению;
фиг.2 - вид спереди сечения холодильника, показанного на фиг.1;
фиг.3 - вид сечения по линии 1-1 на фиг.1;
фиг.4A и 4B - виды смесительного блока, образованного в смесительной камере, показанной на фиг.3;
фиг.5 - вид сечения в плане камеры переохлаждения, показанной на фиг.1;
фиг.6 и 7 - виды в перспективе первого варианта выполнения камеры переохлаждения;
фиг.8 - вид в перспективе второго варианта выполнения камеры переохлаждения;
фиг.9 - вид в перспективе модификации камеры переохлаждения согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, показанному на фиг.8;
фиг.10 - вид в перспективе модификации камеры переохлаждения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, показанному на фиг.5, 6 и 7, и
фиг.11 - вид в перспективе другой модификации камеры переохлаждения согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, показанному на фиг.8 и 9.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Далее будут даны подробные ссылки на варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которых показаны на прилагаемых чертежах, на которых одинаковые ссылочные позиции относятся к одним и тем же элементам по всему тексту. Ниже дано описание вариантов осуществления изобретения со ссылками на фигуры с целью раскрытия настоящего изобретения.
На фиг.1 показан вид спереди холодильника согласно одному варианту осуществления изобретения, на фиг.2 показан вид спереди сечения холодильника, показанного на фиг.1, и на фиг.3 показано сечение по линии 1-1 на фиг.1.
Как показано на фиг.1-3, холодильник согласно настоящему изобретению содержит основной корпус 10, выполненный с возможностью открытия спереди. Основной корпус 10 содержит внешнюю облицовку 11, образующую внешнюю поверхность основного корпуса 10, и внутреннюю облицовку 12, расположенную таким образом, что она отнесена на заданное расстояние от внешней облицовки 11 для образования камеры 20 для хранения продуктов. Пространство между внешней облицовкой 11 и внутренней облицовкой 12 заполнено вспененным теплоизолирующим элементом 13 для предотвращения утечки охлажденного воздуха.
Камера 20 для хранения разделена на две части средней перегородкой 14. Холодильная камера 21 расположена в правой части камеры 20 для хранения, в которой хранятся продукты в охлажденном состоянии. Морозильная камера 22 расположена в левой части камеры 20 для хранения, в которой хранятся продукты в замороженном состоянии. Камера 15 для генерирования охлажденного воздуха расположена позади камеры 20 для хранения и производит охлажденный воздух, который будет подаваться в камеру 20 для хранения. В камере 15 для генерирования охлажденного воздуха установлен испаритель (не показан) для осуществления теплообмена с окружающим воздухом для создания охлажденного воздуха. Вблизи испарителя установлен вентилятор циркуляции (не показан) для вдувания охлажденного воздуха в камеру 20 для хранения.
Дверца 21a холодильной камеры и дверца 22a морозильной камеры шарнирно соединены с передней частью холодильной камеры 21 и морозильной камеры 22 соответственно. На соответствующих дверцах 21a и 22a установлены полки 16.
Холодильник дополнительно содержит камеру 30 переохлаждения, расположенную в холодильной камере 21, для переохлаждения жидких напитков до температуры ниже соответствующих точек замерзания напитков при одной атмосфере.
Минимальную температуру, при которой напитки в жидкой фазе находятся в переохлажденном состоянии, определяют в зависимости от различных факторов, таких как вид напитков в жидкой фазе и материал и/или размер контейнеров, содержащих напитки в жидкой фазе. Однако когда статистически обрабатывают экспериментальные данные, определяют только материал и/или размер контейнеров, в типичном случае используемых для хранения напитков, а другие факторы, которые не оказывают воздействия (например, скорость охлаждения), игнорируют, и можно определять соответствующую температуру переохлаждения в зависимости от вида напитков в жидкой фазе. Например, когда средняя критическая температура переохлаждения, полученная при многократных экспериментах с 200 мл воды, содержащейся в стеклянном контейнере, составляет -9°C, эта температура или температура, которая немного выше, чем эта температура, может быть определена как заданная температура камеры 30 переохлаждения относительно воды. Когда эксперименты выполнены для различных видов напитков таким же образом, как в вышеупомянутом эксперименте, можно наблюдать, что соответствующая заданная температура T камеры 30 переохлаждения для типичных контейнеров составляет приблизительно от -5°C до -12°C. Эта зона температуры переохлаждения (то есть диапазон между максимальной температурой и минимальной температурой, в котором определенный напиток в жидкой фазе становится переохлажденным) находится между нормальной температурой (от -18°C до -21°C) морозильной камеры 22 и нормальной температурой (от 3°C до 5°C) холодильной камеры 21. Следовательно, возможно образование охлажденного воздуха для переохлаждения напитков в жидкой фазе посредством соответствующего смешивания воздуха, охлажденного в морозильной камере, и воздуха, охлажденного в холодильной камере.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения холодильник дополнительно содержит расположенную в холодильной камере 21 смесительную камеру 40 для всасывания и смешивания охлажденного воздуха из морозильной камеры 22 и холодильной камеры 21 для получения охлажденного воздуха, который будет подаваться в камеру 30 переохлаждения, и регулятор/блок 54 управления для регулирования количества воздуха, охлажденного в морозильной камере, и воздуха, охлажденного в холодильной камере, всасываемого в смесительную камеру 40, с возможностью поддержания температуры в камере 30 переохлаждения на заданном уровне температуры.
Смесительная камера 40 имеет первое всасывающее отверстие 41 и второе всасывающее отверстие 42 для всасывания охлажденного воздуха из морозильной камеры 22 и холодильной камеры 21 соответственно. Когда смесительная камера 40 и камера 30 переохлаждения расположены в холодильной камере 21, как показано на фиг.2 и 3, первое всасывающее отверстие 41 обеспечивает прохождение воздуха из морозильной камеры 22 в смесительную камеру 40 через среднюю перегородку 14, и второе всасывающее отверстие 42 обеспечивает прохождение воздуха из холодильной камеры 21 в смесительную камеру 40 через одну сторону перегородки для отделения смесительной камеры 40 и холодильной камеры 21 друг от друга. Нагнетательные вентиляторы 44a и 44b установлены в первом всасывающем отверстии 41 и втором всасывающем отверстии 42 соответственно для создания мощности, необходимой для всасывания охлажденного воздуха из морозильной камеры и охлажденного воздуха из холодильной камеры в смесительную камеру 40. Первое всасывающее отверстие 41 и второе всасывающее отверстие 42 имеют откидные створки 45 для открывания и закрывания первого всасывающего отверстия 41 или второго всасывающего отверстия 42 в зависимости от действия нагнетающих вентиляторов 44a и 44b.
Смесительная камера 40 и камера 30 переохлаждения расположены смежно друг с другом и отделены друг от друга разделительной пластиной 46a. Охлажденный воздух, смешанный в смесительной камере 40, непосредственно распыляется в камеру 30 переохлаждения. Смесительная камера 40 имеет отверстие 46 для подачи охлажденного воздуха, которое выполнено в разделительной пластине 46a.
Смесительная камера 40 может содержать смесительный блок 47 для смешивания охлажденного воздуха, всосанного через первое всасывающее отверстие 41, и охлажденного воздуха, всосанного через второе всасывающее отверстие 42, при этом охлажденный воздух перемещается в отверстие 46 для подачи охлажденного воздуха с возможностью надлежащего смешивания охлажденного воздуха. Как показано на фиг.4A, смесительный блок 47 может содержать смесительный канал 47a, расположенный между первым и вторым всасывающими отверстиями 41 и 42 и отверстием 46 для подачи охлажденного воздуха. На фиг.4A показан вид сечения в плане смесительного канала 47a, выполненного в смесительной камере, показанной на фиг.3. Смесительная камера 47a выполнена змеевидной формы посредством по меньшей мере одной пластины 47b, формирующей канал. В альтернативном варианте смесительный блок может содержать вентилятор 47c, вращающийся в смесительной камере 40, для ускорения смешивания охлажденного воздуха, как показано на фиг.4B. Вентилятор 47c установлен в смесительной камере 40 без дополнительного приводного элемента, такого как электродвигатель. Вентилятор 47c приводится во вращение потоком охлажденного воздуха, всасываемого в смесительную камеру 40, для ускорения смешивания охлажденного воздуха из морозильной камеры 22 и холодильной камеры 21.
Камера переохлаждения 30 содержит датчик температуры 31 для измерения внутренней температуры камеры 30 переохлаждения. Блок 54 управления сравнивает температуру, измеренную датчиком температуры 31, с температурой камеры 30 переохлаждения и управляет работой нагнетательных вентиляторов 44a и 44b на основе результатов сравнения для регулирования количества охлажденного воздуха из морозильной камеры и охлажденного воздуха из холодильной камеры, всасываемого нагнетательными вентиляторами. Например, когда заданная температура камеры 30 переохлаждения составляет -7°C и температура, измеренная датчиком 31 температуры, составляет -5°C, блок 54 управления осуществляет управление нагнетательными вентиляторами 44a и 44b для увеличения производительности всасывания охлажденного воздуха из морозильной камеры для снижения температуры смешанного охлажденного воздуха до -7°C. Как показано на фиг.4A и 4B, датчик 48 температуры может быть установлен в смесительной камере 40. Предпочтительно, датчик 48 температуры установлен вблизи отверстия 46 для подачи охлажденного воздуха для измерения температуры смешанного охлажденного воздуха, когда смешанный охлажденный воздух подается в камеру 30 переохлаждения.
Смесительная камера 40 и камера 30 переохлаждения имеют теплоизолирующие элементы 49 и 32 для изоляции смесительной камеры 40 и камеры 30 переохлаждения от холодильной камеры 21 для предотвращения утечки охлажденного воздуха, чтобы смесительная камера 40 и камера 30 переохлаждения не воздействовали на внутреннюю температуру холодильной камеры 21.
В другом варианте осуществления изобретения температура воздуха в камере 30 переохлаждения находится в пределах зоны температуры переохлаждения. Для предотвращения замораживания напитков в жидкой фазе в переохлажденном состоянии в камере 30 переохлаждения необходимо учитывать эффект возмущений, воздействующих на напитки в жидкой фазе, дополнительным регулированием температуры. Например, напитки в жидкой фазе, которые находятся в метастабильном состоянии, могут быть заморожены вследствие возмущений, таких как вибрация, создаваемая при открывании и закрывании дверец 21a и 22a, или вибрация, создаваемая работой компрессора. Следовательно, требуется технология для предотвращения замораживания возмущенных напитков в жидкой фазе.
На фиг.5 показан вид в перспективе магнетрона, установленного в камере переохлаждения, на фиг.6 показан вид в перспективе экранирующего элемента, установленного в камере переохлаждения, и на фиг.7 показан вид в перспективе регулятора тока, установленного в камере переохлаждения.
Согласно варианту осуществления изобретения, как показано на фиг.5, магнетрон 50 установлен в середине боковой стенки камеры 30 переохлаждения для стабильного поддержания напитков в жидкой фазе в переохлажденном состоянии. Магнетроны, такие как магнетрон 50, показанный на фиг.5, часто используются в микроволновых печах. Магнетрон 50 может содержать анод, выполненный из меди, катод, выполненный в виде цилиндрической катушки, и магнит для поддержания магнитного поля под прямым углом между анодом и катодом. Обычные магнетроны хорошо известны специалистам в данной области техники, и подробное их описание не приводится.
Магнетрон 50 создает микроволны, направленные в камеру 30 переохлаждения. Микроволны прилагают энергию вибрации к молекулярной решетке жидких напитков для предотвращения стабилизации молекулярной решетки жидких напитков, таким образом предотвращая замораживание напитков в жидкой фазе. Амплитуда микроволн должна быть достаточно низкой для предотвращения чрезмерного нагрева напитков в жидкой фазе. С этой целью холодильник снабжен блоками 51 и 53 управления для регулирования амплитуды микроволн.
Как показано на фиг.6, экранирующий элемент 51 используется для регулирования проницаемости и амплитуды микроволн, генерируемых магнетроном 50. Экранирующий элемент 51 изготовлен из металлической пластины, имеющей решетчатые отверстия заданного размера. Экранирующий элемент 51 может быть выполнен в виде приблизительно правильного гексаэдра, открытого на одной стороне. Магнетрон 50 расположен внутри экранирующего элемента 51. Экранирующий элемент 51 допускает прохождение части микроволн, генерируемых магнетроном 50, таким образом регулируя проницаемость микроволн.
Как показано на фиг.7, может использоваться регулятор 53 тока для регулирования частоты микроволн, генерируемых магнетроном 50. Можно регулировать частоту микроволн, генерируемых магнетроном 50, посредством регулирования тока, прилагаемого к магнетрону 50, при помощи регулятора 53 тока.
При проектировании или работе экранирующего элемента 51 или регулятора 53 тока следует учитывать, что только достаточное для предотвращения замораживания напитков в жидкой фазе количество энергии вибрации должно быть передано напиткам в жидкой фазе. Когда энергия вибрации, переданная жидким напиткам, слишком велика, напитки в жидкой фазе не замерзают, но они могут быть нагреты вследствие трения между молекулами напитков в жидкой фазе, и температура напитков в жидкой фазе может подняться за пределы зоны температуры переохлаждения.
При установке магнетрона 50 в камеру 30 переохлаждения на внутренней стенке камеры 30 переохлаждения со стороны дверцы 21a холодильной камеры устанавливают экранирующую пленку 52 для предотвращения попадания на пользователя и воздействия на него микроволн, переданных из камеры 30 переохлаждения через дверцу холодильной камеры 21a. Кроме того, когда экранирующую пленку 52 не применяют, на внутренней стенке камеры 30 переохлаждения устанавливают отражательную пластину (не показана) таким образом, чтобы микроволны легко передавались напиткам в жидкой фазе.
Когда заданная температура камеры 30 переохлаждения установлена в зависимости от вида напитков, предназначенных для переохлаждения, нагнетательные вентиляторы 44a и 44b работают таким образом, что охлажденный воздух из морозильной камеры 22 подается в смесительную камеру 40 через первое всасывающее отверстие 41 и охлажденный воздух из холодильной камеры 21 подается в смесительную камеру 40 через второе всасывающее отверстие 42. Охлажденный воздух из морозильной камеры и охлажденный воздух из холодильной камеры всасываются в смесительную камеру 40 и обмениваются теплом друг с другом, проходя по смесительному каналу 47a, в результате чего происходит балансирование охлажденного воздуха из морозильной камеры и охлажденного воздуха из холодильной камеры. В результате сбалансированный охлажденный воздух подается в камеру 30 переохлаждения через отверстие 46 для подачи охлажденного воздуха для переохлаждения напитков в жидкой фазе, хранящихся в камере 30 переохлаждения.
Датчик 31 температуры, установленный в камере 30 переохлаждения, измеряет температуру камеры 30 переохлаждения и передает данные измерения температуры в блок 54 управления. Блок 54 управления сравнивает температуру, измеренную датчиком 31 температуры, с заданной температурой камеры 30 переохлаждения и управляет работой нагнетательных вентиляторов 44a и 44b на основе сравнения. Количество охлажденного воздуха, всасываемого из морозильной камеры, и количество охлажденного воздуха, всасываемого из холодильной камеры, регулируется таким образом, чтобы температура охлажденного воздуха, смешанного в смесительной камере 40, приближалась к заданной температуре камеры 30 переохлаждения. В результате камера 30 переохлаждения поддерживается при заданной температуре.
Кроме того, амплитуда микроволн регулируется экранирующим элементом 51 или регулятором 53 тока, и микроволны непрерывно генерируются магнетроном 50, в то время как охлажденный воздух подается в камеру 30 переохлаждения. Это предотвращает замерзание напитков в жидкой фазе, даже когда переохлажденные напитки в жидкой фазе подвергаются возмущению. Таким образом, напитки в жидкой фазе устойчиво поддерживаются в переохлажденном состоянии.
На фиг.3 показаны смесительная камера 40 и камера 30 переохлаждения, установленные в холодильной камере 21. В альтернативном варианте смесительная камера 40 и камера 30 переохлаждения могут быть установлены в морозильной камере 22. В этом случае второе всасывающее отверстие для всасывания охлажденного воздуха из холодильной камеры сообщается с холодильной камерой через среднюю перегородку.
Согласно другому варианту осуществления изобретения холодильник дополнительно содержит камеру 30 переохлаждения, расположенную в холодильной камере 21 для переохлаждения напитков в жидкой фазе ниже точки замерзания, и микроволновый генератор для генерирования микроволн для стабильного поддержания напитков в жидкой фазе в переохлажденном состоянии.
Смесительная камера 40, которая обеспечивает смешивание охлажденного воздуха, подаваемого из морозильной камеры 22, с охлажденным воздухом, подаваемым из холодильной камеры 21, и регулирование температуры камеры 30 переохлаждения, описана выше. Следовательно, ниже будет описан только микроволновый генератор.
На фиг.8 показан вид в перспективе электродного блока, установленного в камере переохлаждения.
Как показано на фиг.8, холодильник дополнительно содержит электродный блок 60 для создания электрического поля в камере 30 переохлаждения таким образом, что напитки в жидкой фазе поддерживаются в переохлажденном состоянии, и блок 61 напряжения для приложения напряжения переменного тока к электродному блоку 60. Электродный блок 60 содержит пару пластин, которые установлены на противоположных стенках камеры 30 переохлаждения соответственно. Выполнен блок 62 регулирования напряжения, который подает напряжение к электродному блоку 60 для регулирования амплитуды микроволн.
Блок 62 регулирования напряжения представляет собой управляющее устройство холодильника согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Блок 62 регулирования напряжения содержит преобразователь 63 напряжения для преобразования величины напряжения, прилагаемого блоком 61 напряжения, и преобразователь 64 частоты для преобразования частоты напряжения, прилагаемого блоком 61 напряжения. Преобразователь 63 напряжения повышает величину напряжения, прилагаемого блоком 61 напряжения, а преобразователь 64 частоты повышает частоту напряжения, прилагаемого блоком 61 напряжения, до более высокой частоты.
Микроволны в камере 30 переохлаждения зависят от электрического поля, создаваемого в камере 30 переохлаждения. Электрическое поле зависит от площади пластин, установленных на стенке камеры 30 переохлаждения, и расстояния между пластинами. Для генерирования микроволн, необходимых для стабильного поддержания переохлажденного состояния напитков в жидкой фазе, степень усиления преобразователем 63 напряжения и преобразователем 64 частоты задают на основе площади пластин и расстояния между пластинами. Например, когда горизонтальная длина каждой пластины составляет приблизительно 40 см, вертикальная длина каждой пластины составляет приблизительно 50 см и расстояние между пластинами составляет приблизительно 50 см, величина напряжения, преобразуемого преобразователем 63 напряжения, должна быть в пределах от 2 кВ до 10 кВ, а частота напряжения, преобразуемого преобразователем 64 частоты, должна быть в пределах от 100 кГц до 1 МГц. Микроволны, образованные при приложении напряжения переменного тока к электродному блоку 60, прилагают энергию вибрации к молекулярной решетке напитков в жидкой фазе для предотвращения замерзания напитков в жидкой фазе.
На фиг.9 изображен вид в перспективе отверстий, выполненных в электродном блоке.
Как показано на фиг.9, электродный блок 60 содержит пару пластин, которые установлены на верхней и нижней стенках камеры 30 переохлаждения. Пластина, установленная в основании камеры 30 переохлаждения, снабжена отверстиями 65, в которых расположены контейнеры, содержащие напитки в жидкой фазе. Когда контейнеры расположены в соответствующих отверстиях 65, чувствительность напитков в жидкой фазе к возмущениям, таким как вибрация, снижается.
Конструкция микроволнового генератора для генерирования микроволн для камеры 30 переохлаждения и конструкция блока управления для регулирования амплитуды микроволн были описаны выше подробно со ссылками на фиг.8, и, таким образом, их подробное описание приведено не будет.
На фиг.10 и 11 изображены виды в перспективе перегородки для разделения внутреннего пространства камеры переохлаждения.
Как показано на фиг.10, перегородка 66 установлена в середине камеры 30 переохлаждения. Магнетрон 50 установлен в каждом отделенном пространстве камеры 30 переохлаждения. Следовательно, как показано на фиг.5-7, магнетрон 50 управляется экранирующим элементом 51 или регулятором 53 тока таким образом, что микроволны, имеющие различные амплитуды, генерируются для соответствующих отделенных пространств камеры 30 переохлаждения.
Как показано на фиг.11, перегородка 66 установлена в середине камеры 30 переохлаждения. Электродный блок 60, содержащий пару пластин, установлен в каждом отделенном пространстве камеры 30 переохлаждения. Следовательно, как показано на фиг.8, сила электрического поля, создаваемого электродными блоками 60, регулируется блоком 62 регулирования напряжения таким образом, что микроволны, имеющие различные амплитуды, генерируются для соответствующих отделенных пространств камеры 30 переохлаждения.
Можно выполнять множество перегородок 66 для стабильного поддержания различных напитков в жидкой фазе в переохлажденном состоянии.
Когда критические температуры переохлаждения и зоны температуры переохлаждения различных напитков в жидкой фазе отличаются друг от друга и напитки в жидкой фазе не могут быть помещены в камеру переохлаждения вместе, можно отдельно хранить жидкие напитки на основе критических температур переохлаждения и зон температуры переохлаждения соответствующих напитков в жидкой фазе. Например, когда напиток А в жидкой фазе имеет критическую температуру переохлаждения -12°C и зону температуры переохлаждения от -5°C до -12°C, а напиток В в жидкой фазе имеет критическую температуру переохлаждения -15°C и зону температуры переохлаждения от -10°C до -125°C, напиток А в жидкой фазе и напиток В в жидкой фазе хранят в разных отделениях камеры 30 переохлаждения, осуществляя генерирование микроволн, имеющих различные амплитуды, для стабильного поддержания напитка А в жидкой фазе и напитка В в жидкой фазе в переохлажденном состоянии.
Кроме того, микроволновый генератор, который генерирует микроволны, устанавливают в камере переохлаждения, как описано подробно со ссылками на фиг.5-9, посредством чего микроволны препятствуют замерзанию напитков в жидкой фазе, даже когда температура камеры переохлаждения становится ниже, чем заданная температура (от -5°C до -12°C) камеры переохлаждения, и, таким образом, степень переохлаждения напитков в жидкой фазе (степень, при которой переохлажденные напитки в жидкой фазе становятся стабильными или кашистыми) увеличена. Например, в камере 30 переохлаждения может быть установлен дополнительный вентилятор (не показан) для понижения температуры камеры 30 переохлаждения ниже заданной температуры камеры 30 переохлаждения.
Обычно напитки в жидкой фазе замерзают, когда напитки в жидкой фазе находятся за пределами зоны температуры переохлаждения. Однако замораживание напитков в жидкой фазе сдерживается, когда для камеры 30 переохлаждения генерируются микроволны таким образом, что напитки в жидкой фазе поддерживаются в переохлажденном состоянии. В этом случае переохлажденное состояние напитков в жидкой фазе поддерживается при более низкой температуре и, таким образом, степень переохлаждения напитков в жидкой фазе увеличена.
Как очевидно из приведенного выше описания, холодильник дает эффект сдерживания замораживания напитков в жидкой фазе с использованием микроволнового генератора, таким образом стабильно поддерживая напитки в жидкой фазе в переохлажденном состоянии.
Кроме того, микроволновый генератор, который генерирует микроволны, устанавливают в камере переохлаждения, и микроволны препятствуют замерзанию жидких напитков, даже когда температура камеры переохлаждения ниже, чем заданная температура (от -5°C до -12°C) камеры переохлаждения, таким образом увеличивая степень переохлаждения напитков в жидкой фазе.
Кроме того, микроволновый генератор устанавливают в каждом из отделенных пространств камеры переохлаждения, и, таким образом, можно стабильно поддерживать напитки в жидкой фазе в переохлажденном состоянии, даже когда напитки в жидкой фазе имеют различные зоны температуры переохлаждения.
Хотя были показаны и описаны несколько вариантов осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной области техники будет понятно, что в варианты осуществления изобретения могут быть внесены изменения в пределах принципов и сущности изобретения, объем которого определен в пунктах формулы изобретения и их эквивалентах.
1. Холодильник, содержащий: основной корпус; камеру переохлаждения, расположенную в основном корпусе с возможностью подачи охлажденного воздуха в камеру переохлаждения; микроволновый генератор для генерирования микроволн в камеру переохлаждения; и блок управления для регулирования амплитуды микроволн, генерируемых микроволновым генератором.
2. Холодильник по п.1, в котором микроволновый генератор представляет собой магнетрон.
3. Холодильник по п.2, в котором блок управления содержит экранирующий элемент для регулирования проницаемости микроволн, генерируемых магнетроном, для регулирования амплитуды микроволн.
4. Холодильник по п.3, в котором экранирующий элемент выполнен из металлической пластины, имеющей решетчатую структуру заданного размера.
5. Холодильник по п.2, в котором блок управления содержит регулятор тока для регулирования тока, подаваемого к магнетрону, для регулирования амплитуды микроволн в камере переохлаждения.
6. Холодильник по п.1, в котором микроволновый генератор содержит электродный блок для создания электрического поля в камере переохлаждения и блок напряжения для подачи напряжения переменного тока к электродному блоку.
7. Холодильник по п.6, в котором электродный блок содержит пару пластин, которые установлены на противоположных стенках камеры переохлаждения соответственно.
8. Холодильник по п.7, в котором пластина, установленная на дне камеры переохлаждения, снабжена отверстиями, в которых расположены контейнеры, содержащие переохлажденную воду.
9. Холодильник по п.6, в котором блок управления содержит блок регулирования напряжения для регулирования напряжения, прилагаемого блоком напряжения, для регулирования амплитуды микроволн.
10. Холодильник по п.9, в котором блок регулирования напряжения содержит преобразователь напряжения для преобразования величины напряжения, прилагаемого блоком напряжения, и преобразователь частоты для преобразования частоты напряжения, прилагаемого блоком напряжения.
11. Холодильник по п.10, в котором величина напряжения, преобразованного преобразователем напряжения, составляет от 2 до 10 кВ, и частота напряжения, преобразованного преобразователем частоты, составляет от 100 кГц до 1 МГц.
12. Холодильник, содержащий: основной корпус; камеру переохлаждения, расположенную в основном корпусе с возможностью подачи охлажденного воздуха в камеру переохлаждения; по меньшей мере одну перегородку для разделения внутреннего пространства камеры переохлаждения; микроволновый генератор для генерирования микроволн в каждое пространство камеры переохлаждения, отделенного указанной по меньшей мере одной перегородкой; и блок управления для регулирования амплитуды микроволн, генерируемых микроволновым генератором.
13. Холодильник по п.12, в котором указанная, по меньшей мере одна перегородка содержит группу перегородок.
14. Способ, при осуществлении которого: смешивают воздух из холодильной камеры и морозильной камеры таким образом, что температура смешанного воздуха достигает заданной температуры; направляют смешанный воздух в камеру переохлаждения; и генерируют микроволны, проходящие через камеру переохлаждения, предотвращая таким образом замораживание одного или более переохлажденных напитков, хранящихся в камере переохлаждения, несмотря на возмущение.
15. Способ по п.14, в котором дополнительно: регулируют амплитуду генерируемых микроволн для достижения необходимой степени переохлаждения переохлажденных напитков.
16. Способ по п.14, в котором камеру переохлаждения разделяют на множество отделений, а амплитуду микроволн, генерируемых для каждого отделения, регулируют для переохлаждения хранящихся в каждом отделении напитков на основе соответствующей заданной температуры для напитков в соответствующих отделениях.
