Гибридная холодильная установка с использованием двухступенчатого охлаждения



Гибридная холодильная установка с использованием двухступенчатого охлаждения
Гибридная холодильная установка с использованием двухступенчатого охлаждения
Гибридная холодильная установка с использованием двухступенчатого охлаждения

 


Владельцы патента RU 2596138:

Зе Концентрейт Мэньюфекчуринг Компани оф Аилэнд (IE)

Гибридная система производства холода содержит первую структуру, сконфигурированную на размещение одного или нескольких объемов содержимого. Кроме того, первая структура предусматривает охлаждение первой ступени с целью предварительного охлаждения содержимого и снижения его температуры от первой температуры до заданной пороговой температуры. Помимо этого система также содержит вторую структуру, также сконфигурированную на размещение содержимого. Вторая структура предусматривает охлаждение второй ступени с целью дальнейшего снижения температуры содержимого от заданной пороговой температуры до конечной желаемой температуры. Способ охлаждения в холодильной установке содержит стадии: охлаждения одного или нескольких элементов при первом рабочем режиме, определения заданной пороговой температуры, переноса одного или нескольких элементов из первой структуры во вторую структуру, охлаждения одного или нескольких элементов как часть второй ступени охлаждения во второй структуре. Для каждого режима предусмотрен по меньшей мере один независимый источник энергии. Использование данной группы изобретений обеспечивает энергосберегающее и быстрое охлаждение. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Предпосылки создания изобретения

Настоящее изобретение относится в целом к способу охлаждения, более точно, к способу охлаждения, осуществляемому в две отдельные стадии.

Регионы с высокой температурой окружающего воздуха отличаются высоким уровнем потребления напитков. Соответственно, в таких регионах также существует высокий спрос на охлажденные напитки. В существующих способах производства холода/охлаждения и, в частности, в широко распространенных охладителях для напитков, применяется традиционное известное одноступенчатое охлаждение с помощью герметичного компрессора на основе технологий охлаждения с использованием цикла сжатия пара. Такое одноступенчатое охлаждение в условиях высоких температур окружающей среды приводит к высокому потреблению энергии, а также требует высокой охлаждающей способности. Например, высокое потребление энергии при использовании охлаждающего двигателя соответствующего размера с целью достижения желаемых температур напитка остается нормой в технологиях охлаждения в тропических регионах с высокой температурой окружающего воздуха в летнее время. В частности, от охлаждающих двигателей, применяемых в системах охлаждения, действующих при такой высокой температуре окружающего воздуха, требуется высокая производительность, чтобы снизить температуру напитка, например, от 41-46°C до минимума 4-6°C, что сопровождается нежелательным высоким потреблением энергии. Кроме того, достигаемое изменение температуры происходит с низкой скоростью.

Соответственно, со временем стала ощущаться потребность в небольших охладителях для напитков, обеспечивающих более эффективный способ охлаждения. Более того, хотя традиционные охладители для напитков имеют небольшие размеры, в них применяются герметичные компрессоры, такие как упомянуты выше, которые не обеспечивают соизмеримые экономические выгоды даже при уменьшении размера или мощности охладителя. Помимо этого, снижение температур до желаемого уровня в упомянутых компрессорах также достигается за счет постоянных электрических и механических потерь, из-за чего системы охлаждения имеют низкий холодильный коэффициент (ХК) в условиях высокой температуры окружающего воздуха.

Соответственно, с учетом высоких эксплуатационных затрат желательна холодильная установка, способная работать в условиях высокой температуры окружающего воздуха и обеспечивающая более энергосберегающее и быстрое охлаждение, чем традиционные технологии охлаждения.

Краткое изложение сущности изобретения

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложена гибридная система производства холода, в которую входит первая структура, сконфигурированная на размещение одного или нескольких объемов содержимого. Кроме того, первая структура предусматривает охлаждение первой ступени в качестве первого рабочего режима. Как упоминалось, охлаждение первой ступени имеет целью предварительное охлаждение содержимого и снижение его температуры от первой температуры до заданной пороговой температуры. Кроме того, в гибридную систему производства холода входит вторая структура, сконфигурированная на размещение содержимого после того, как определено, что его температура достигла заданной пороговой температуры. В частности, вторая структура предусматривает охлаждение второй ступени в качестве второго рабочего режима. Кроме того, охлаждение второй ступени имеет целью дальнейшее снижение температуры содержимого от заданной пороговой температуры до конечной желаемой температуры.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения предложена система двухступенчатого охлаждения, в которую входит первая структура, сконфигурированная на размещение одного или нескольких объемов содержимого в виде напитков. В первой структуре обеспечивается охлаждение первой ступени в качестве первого рабочего режима. В частности, охлаждение первой ступени имеет целью предварительное охлаждение содержимого и снижение его температуры от первой температуры до заданной пороговой температуры. Предусмотрена вторая структура, сконфигурированная на размещение содержимого с напитками после того, как определено, что их температура достигла заданной пороговой температуры. Более точно, во второй структуре обеспечивается охлаждение второй ступени в качестве второго рабочего режима. Охлаждение второй ступени имеет целью дальнейшее снижение температуры содержимого от заданной пороговой температуры до конечной желаемой температуры. Кроме того, предусмотрен механизм сохранения холода посредством легко изменяющего фазу материала, сконфигурированный на сохранение определенной температуры во второй структуре. Помимо этого, предусмотрен контроллер, указывающий, что охлаждение первой ступени завершено, когда с помощью датчика температуры определено, что температура содержимого в виде напитков достигла заданной пороговой температуры.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предложен способ охлаждения в холодильной установке. Соответственно, холодильная установка содержит первую структуру и вторую структуру, которые сконфигурированы на размещение одного или нескольких объемов содержимого. Первая структура и вторая структура снабжены датчиком температуры для определения температуры содержимого. В частности, способ включает охлаждение содержимого путем охлаждения первой ступени в первой структуре в качестве первого рабочего режима. Охлаждение имеет целью снижение первой температуры содержимого до заданной пороговой температуры. Последующие стадии способа включают определение заданной пороговой температуры содержимого посредством любого из датчиков температуры и затем перенос содержимого из первой структуры во вторую структуру, когда определено, что температура достигла заданной пороговой температуры. Наконец, осуществляется охлаждение содержимого путем охлаждения второй ступени во второй структуре в качестве второго рабочего режима с целью снижения температуры содержимого от заданной пороговой температуры до конечной желаемой температуры.

Краткое описание чертежей

На описанных далее чертежах представлен и проиллюстрирован ряд примеров осуществления изобретения. На всех чертежах одинаковые или функционально сходные элементы обозначены одинаковыми позициями. Чертежи являются пояснительными по своему характеру и изображены не в масштабе.

На фиг. 1 схематически проиллюстрирован традиционный способ одноступенчатого охлаждения, а также способ двухступенчатого охлаждения согласно настоящему изобретению.

На фиг. 2 схематически проиллюстрирован один из примеров системы предварительного охлаждения согласно настоящему изобретению.

На фиг. 3 проиллюстрирован один из примеров применения показанной на фиг. 2 системы предварительного охлаждения в сочетании с традиционной системой охлаждения.

На фиг. 4А проиллюстрирована система активного охлаждения испарением согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 4Б проиллюстрирована система пассивного охлаждения испарением согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 5 показана психрометрическая диаграмма согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание

Далее изобретение подробно описано со ссылкой на чертежи. Описанные примеры осуществления имеют целью проиллюстрировать объект изобретения, а не ограничить его объем, который определен прилагаемой формулой изобретения.

Общее представление

Настоящее изобретение относится в целом к способам и системам охлаждения содержимого в виде напитков в две отдельные стадии. С этой целью содержимое сначала выдерживают в первой структуре, сконфигурированной на предварительное охлаждение одним из известных способов до определенной температуры, значительно более низкой, чем температура окружающего воздуха. Затем, когда температура содержимого в виде напитков достигает заданной пороговой температуры, например, температуры по влажному термометру, содержимое в виде напитков переносят во вторую структуру с целью окончательного охлаждения. При нахождении во второй структуре температура содержимого в виде напитков более эффективно снижается до желаемой температуры, применимой для употребления напитков.

Примеры осуществления

Некоторые известные из техники системы производства холода или охлаждения позволяют снижать норму потребления энергии, когда помещаемое в холодильную установку изделие/продукт, который требуется охладить, имеет более низкую температуру, чем помещаемое в такую же холодильную установку изделие, имеющее более высокую температуру окружающего воздуха. Охладители для напитков, применяемые в регионах с высокой температурой окружающего воздуха и, следовательно, высокими нормами потребления энергии, могут оказываться неприемлемыми в большинстве случаев. В настоящем изобретении предложено решение, направленное на снижение высокого потребления энергии, в частности, но без ограничения в охладителях для напитков за счет технологии или режима гибридного или двухступенчатого охлаждения, объединенного с обычными циклами производства холода/охлаждения. Соответственно, подразумевается, что охлаждение первой ступени выполняется в качестве первого рабочего режима, а охлаждение второй ступени выполняется в качестве второго рабочего режима. Такие рабочие режимы дополнительно рассмотрены далее.

Подразумевается, что температуры, холодильные коэффициенты (ХК) и другие численные величины, приведенные в описании, являются иллюстративными по своему характеру и не ограничивают каким-либо образом особенности изобретения.

На фиг. 1 показано сравнение традиционного способа 102 одноступенчатого охлаждения и способа 104 двухступенчатого охлаждения согласно настоящему изобретению. В любом случае известно, что рабочие температуры окружающего воздуха могут составлять 41-46°C. В традиционном способе 102 одноступенчатого охлаждения продукт, а именно, содержимое в виде напитка может охлаждаться известным способом от температуры, например, 41-46°C до температуры, например, 4-6°C, что сопровождается высоким потреблением энергии. При использовании способа 104 двухступенчатого охлаждения происходит значительное снижение потребления энергии. В частности, в способ 104 двухступенчатого охлаждения используется эффективный метод охлаждения со значительно более высоким ХК охлаждения испарением, чем в традиционных циклах охлаждения путем сжатия пара. Это достигается, когда содержимое в виде напитка, имеющим температуру окружающего воздуха, составляющую, например, 41-46°C, охлаждают до температуры приблизительно в районе, например, температуры по влажному термометру (ТВТ), составляющей 23-28°C в качестве первоначального охлаждения, именуемого стадией предварительного охлаждения, а затем переносят в камеру экспресс-охлаждения для дальнейшего снижения температуры содержимого в виде напитка от 23-28°C до 4-6°C. Хорошо известно, что температуры по влажному термометру могут зависеть от относительной влажности (ОВ) в конкретном регионе и, соответственно, могут отличаться от приведенных выше температур. Дополнительные подробности и варианты осуществления упомянутого способа 104 двухступенчатого охлаждения рассмотрены далее в описании.

Соответственно, на фиг. 2 проиллюстрирован один из примеров системы 200 предварительного охлаждения, сконфигурированной на снижение температуры изделий/продуктов в системе 200 от температуры окружающего воздуха, составляющей, например, 41-46°C, до относительно более низкой температуры, составляющей, например, 28-23°C. Такое охлаждение осуществляется путем охлаждения первой ступени. В частности, в проиллюстрированном на фиг. 2 варианте осуществления система 200 предварительного охлаждения действует как система активного или пассивного охлаждения (рассмотренного далее). Кроме того, в систему 200 входит охлаждающий бункер 201, дополнительно содержащий первую структуру 202, рассчитанную на тепловую нагрузку, которой, например, является содержимое, именуемое напитками 224, которые помещаются на лотке 204. Лоток 204 служит для размещения не только напитков 224, но также других изделий/продуктов, если они имеются, также рассчитанных на охлаждение. Кроме того, в лотке 204 имеются отверстия 203, позволяющие определенному количеству воздуха проходить через лоток 204, как показано стрелкой В.

Подразумевается, что напитки 224 являются одним из примеров содержимого, размещаемого в области 222 горячей стороны, и, соответственно, в области 222 горячей стороны могут размещаться другие изделия и/или продукты, требующие охлаждения согласно настоящему изобретению. В целом дополнительно подразумевается, что область 222 горячей стороны остается нагретой только в начале охлаждения, и по мере снижения температуры напитков 224 область 222 горячей стороны охлаждается. Тем не менее, для простоты применительно к области 222 горячей стороны во всем описании используется одинаковая терминология. Кроме того, в систему входит 200 электрический вентилятор 210 с проводкой 214 для подачи электропитания через всю систему 200. Режим электрических соединений и соответствующих операций обеспечивается пультом 212 управления.

Подразумевается, что упомянутые способы или системы активного и пассивного охлаждения могут быть реализованы в виде нескольких других альтернатив, обеспечивающих предварительное охлаждение напитков. Такие альтернативы рассмотрены далее в описании. Тем не менее, для простоты варианты осуществления, проиллюстрированные на фиг. 2 и 3, рассмотрены на примере способов активного и пассивного охлаждения, проиллюстрированных на фиг. 4А и 4Б, соответственно. Кроме того, подразумевается, что технологии не ограничивают каким-либо образом особенности изобретения.

Как отмечено выше, вентилятор 210 сконфигурирован на подачу в систему 200 воздуха снаружи, направление которого показано стрелкой A. Более точно, подаваемый вентилятором 210 воздух затем поступает во внутреннюю область 222 горячей стороны в направлении по стрелке B, как показано на фиг. 2. Поток и направление воздуха рассмотрены далее в описании.

Кроме того, приточный воздух проходит через испарительную пластину 208 до поступления в область 222 горячей стороны. Испарительная пластина 208 может различаться в случае активного и пассивного охлаждения (описанных далее). Для простоты в варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 2, предусмотрено только активное охлаждение испарением. Подразумевается, что общее функционирование системы 200 остается неизменным при использовании любого из способов охлаждения.

Соответственно, в случае активного охлаждения испарением испарительная пластина 208 может отличаться по своей конструкции от поглощающей пластины 208′ (показанной на фиг. 4Б), применяемой в случае пассивного охлаждения. Так, пластина 208 может иметь кубовидную структуру, соответствующую доступному пространству внутри системы 200. Отверстия или поры, имеющиеся в таких пластинах, могут иметь больший размер, чем при пассивном охлаждении испарением, что позволяет большему количеству воздуха проходить через пластину 208 в процессе эксплуатации. На пластину 208 могут наноситься гидрофобные покрытия, чтобы сделать ее водоотталкивающей, а также подавить рост бактерий и грибков. Структура, материал, методы конструирования и изготовления пластины 208 хорошо известны специалистам в данной области техники и не будут рассматриваться далее. В частности, в случае охлаждения испарением наряду с испарительной пластиной 208 может быть предусмотрена показанная на фиг. 2 конструкция из водяного насоса 213, резервуара 207 с водой 209 и воздухораспределительного лотка 206. В воздухораспределительном лотке 206 предусмотрены отверстия 203, сходные с отверстиями в лотке 204, которые помогают равномерно направлять приточный воздух в сторону напитка 224. В частности, воздухораспределительный лоток 206 содержит участок с несколькими заранее заданными отверстиями 203, основным назначением которых является равномерное распределение приточного воздуха, как показано стрелкой B, в сторону напитка 224. Более того, стрелкой 211 обозначен поток воды 209, который достигает верха испарительной пластины 208 и разбрызгивается таким образом, что испарительная пластина 208 соответствующим образом пропитывается водой 209. В некоторых вариантах осуществления также могут использоваться другие жидкотекучие среды помимо воды 209.

С другой стороны, при пассивном охлаждении может использоваться гибкая пластина 208′ типа ткани с открытыми микропорами, поглощающими воду или любую другую жидкость, в контакте с которой находится пластина 208′. Кроме того, размер пор выбран таким образом, что во время работы вентилятора 210, через пластину 208′ продувается определенное количество воздуха, что снижает температуру напитка 224, находящегося в области 222 горячей стороны. За счет выбора размера микропористой структуры может поглощаться вода или любая другая жидкость и также удерживаться внутри пластины 208′ в течение достаточно длительного времени.

В одном из вариантов осуществления на одной из сторон пластины 208′, обращенной в сторону внешней среды 150, как показано на чертежах, может быть нанесено название компании, логотип и т.п. для размещения на обращенном наружу участке, который, соответственно, также может быть выполнен водоотталкивающим. Соответственно, до применения пластины 208′ она может быть обработана известными средствами, такими как гидрофобное покрытие для подавления роста бактерий и грибков в течение длительных периодов применения. Тем не менее, подразумевается, что такие покрытия наносят на ограниченную площадь поверхности с одной сторону пластины 208', чтобы покрытие не перекрывало поток воздуха, а размещенное на ограниченной площади поверхности название компании, логотип и т.п., было бы заметным. Структура, материал, методы конструирования и изготовления пластин такого рода хорошо известны специалистам в данной области техники и не будут рассматриваться далее. Аналогично активному охлаждению испарением при пассивном охлаждении испарением также может использоваться пластина 208′, но установленная с возможностью необязательного удаления вентилятора 210. Кроме того, пластина 208' может содержать резервуар 207 и располагаться непосредственно над резервуаром 207 в контакте с водой 209. Такие сопутствующие расположения и конфигурации пластины 208′ подробнее описаны со ссылкой на фиг. 4Б.

В частности, пластины 208 и 208′, применяемые как при пассивном, так и активном охлаждении испарением, могут конфигурироваться посредством съемного картриджа 215. Соответственно, функциональные возможности такого съемного картриджа 215 могут позволять пользователю заменять один картридж другим в зависимости от ограничений потребления энергии и потребностей в пропускной способности. Такие картриджи также позволяют легко заменять изношенную пластину. Более того, при активном охлаждении испарением с более высоким потреблением энергии, чем при пассивном охлаждении испарением, охлаждающее действие является более быстрым, чем при пассивном охлаждении испарением. Например, в регионах, где недоступны насос и вентилятор, может применяться пассивное охлаждение испарением до более низких температур тепловой нагрузки, представляющей собой напитки 224. Такое изменение применения облегчается, когда пластины 208 и 208′ являются взаимозаменяемыми посредством съемного картриджа 215.

Помимо описанных выше компонентов в систему 200 входит контроллер 218, соединенный с вентилятором 210, датчик 220 температуры и интерфейс 226 обратной связи, также соединенные с контроллером 218. Такая компоновка показана на фиг. 2. В частности, датчик 220 температуры сконфигурирован на определение температуры в области 222 горячей стороны, а интерфейс 226 обратной связи сконфигурирован на предоставление соответствующих данных температуры пользователю (не показанному), системы 200. В некоторых вариантах осуществления посредством интерфейса 226 обратной связи пользователю также могут предоставляться данные измерения времени.

В частности, первая структура 202 может представлять собой оболочку, достаточно большую для размещения одного или нескольких напитков 224 в банках, бутылках и т.д. в системе 200. Первая структура 202 может быть изготовлена из известных материалов, таких как металлические и неметаллические материалы, и может обладать соответствующими теплоизоляционными свойствами, если она сконфигурирована в виде оболочки с содержимым, защищенным от высоких наружных температур. Кроме того, поскольку конфигурации, размеры, изготовление и технологии изготовления первой структуры 202 хорошо известны специалистам в данной области техники, они не будут рассматриваться далее. В частности, первая структура 202 может быть сконфигурирована в виде открытой структуры, частично открытой структуры или закрытой структуры в зависимости от внешних условий и желаемых требований.

Датчик 220 температуры может представлять собой простой датчик температуры для определения температуры в области 222 горячей стороны, аналогичный любому из широко применяемых датчиков температуры, имеющихся на рынке. Более точно, датчик 220 температуры соединен с контроллером 218 и позволяет контроллеру 218 сохранять в памяти 216 все зарегистрированные данные температуры. В некоторых вариантах осуществления датчик 220 температуры может представлять собой терморезистор.

Как показано, контроллер 218 составляет часть аппаратного обеспечения системы 200. Как известно, контроллер 218 может представлять электромеханическое устройство управления или микропроцессорное устройство. Соответственно, микропроцессорное устройство может содержать ЦП (не показанный), способный обрабатывать данные, поступающие от известного источника, в данном случае нескольких известных источников, которые включают вентилятор 210 и датчик 220 температуры. Кроме того, в контроллер 218 могут быть встроены блоки энергозависимой памяти, такой как ОЗУ и/или ПЗУ, которые действуют вместе с соответствующими входными и выходными шинами. Контроллер 218 также может быть необязательно сконфигурирован в виде специализированной интегральной схемы, или может быть образован другим логическими устройствами, хорошо известными специалистам в данной области техники. Более точно, контроллер 218 может являться частью внешнего электронного блока управления или может быть сконфигурирован в виде автономного объекта. Некоторые части контроллера 218 соединены с вентилятором 210 и датчиком 220 температуры, при этом с контроллером также соединен 218 интерфейс 226 обратной связи, обеспечивающий выходной сигнал, видимый или слышимый пользователем системы 200. Кроме того, сигналы, принимаемые от датчика 220 температуры, сконфигурированы на хранение в памяти 216 и дополнительную обработку посредством ЦП, в обоих случаях входящих в состав контроллера 218.

Помимо этого, контроллер 218 может содержать таймер (не показанный), который способен регистрировать данные времени, позволяющие контроллеру 218 эффективно принимать данные температуры и времени. Затем соответствующими методами вычисления, хранящимися в контроллере 218, могут определяться зависимости времени и температуры, позволяющие пользователю анализировать температуру в области 222 горячей стороны даже при выключенном или недоступном датчике 220 температуры. В качестве альтернативы, таймер также может быть выключен, и для анализа температуры в области 222 горячей стороны могут использоваться только данные, поступающие от датчика 220 температуры, независимо от времени их сбора.

Память 216, находящаяся в контроллере 218, может содержать энергозависимые и энергонезависимые области, в которых хранятся данные, касающиеся общего функционирования системы 200. Более точно, в памяти 216 могут храниться данные температуры в области 222 горячей стороны, а также время слежения с помощью таймера (не показанного). Кроме того, в памяти 216 также могут храниться заданные функциональные величины, относящаяся к датчикам информация и, в частности, показания ТВТ, зависящие и выведенные из относительной влажности (ОВ), определяемой с помощью датчика ОВ (не показанного). Кроме того, в памяти 216 могут храниться другие показатели температуры, такие показатели заданной пороговой температуры, максимальной и минимальной рабочих температур компонентов системы 200, один или несколько алгоритмов обработки сигналов температуры и данные времени. В памяти 216 также могут храниться данные эксплуатационных характеристик вентилятора 210 и насоса 213, например, температура напитка 224, при достижении которой требуется приводить в действие или выключать вентилятор 210 и/или насос, и т.д. Помимо этого, в памяти 216 также могут храниться некоторые методы вычисления, отображаемая и графическая информация, максимальный и минимальный срок службы аккумуляторных батарей (если они используются), другие технические характеристики системы 200, памяти 216, контроллера 218 и т.д.

В контроллере 218 также могут использоваться некоторые дополнительные алгоритмы на основе методов вычисления, способные облегчать обработку сигналов температуры, поступающих от датчика 220 температуры. Кроме того, алгоритм может содержать метод вычисления, позволяющий выводить ТВТ, которой может являться заданная пороговая температура в случае активного и пассивного охлаждения испарением во время охлаждения первой ступени или предварительного охлаждения, такого как обеспечивает в системе 200. Более того, упомянутые заданные пороговые температуры также могут быть установлены в режиме охлаждения первой ступени (предварительного охлаждения) другими способами, такими как с использованием легко изменяющего фазу материала (РСМ), охлаждения посредством сдвоенного испарителя, термоэлектрического охлаждении, геотермального охлаждения и охлаждения посредством трубопровода с кондиционированным воздухом. Все такие методы охлаждения первой ступени дополнительно рассмотрены далее.

Система 200 может быть сконфигурирована на функционирование в качестве автономного устройства, рассчитанного на более низкие температуры напитков 224 внутри первой структуры 202. В частности, напитки 224, которые находились в условиях внешней среды 150, имеют температуры внешней среды 150 или чаще температуры, близкие к температуре окружающего воздуха. При использовании системы 200 напитки 224 могут помещаться внутрь первой структуры 202, как показано на фиг. 2. Для приведения в действие и выключения системы, когда это необходимо, может использоваться необязательно предусмотренный выключатель, такой как выключатель 228.

После приведения в действие охлаждения первой ступени вентилятор 210 вращается и всасывает в систему 200 воздух снаружи, как показано на чертежах. Всасываемый воздух, протекает через испарительную пластину 208 по стрелкам А. Вода или аналогичная жидкость, абсорбированная пластиной 208, позволяет снижать температуру протекающего через пластину 208 воздуха, который охлаждается и протекает в сторону резервуара 207. Кроме того, постоянно работающий вентилятор 210 всасывает охлажденный воздух в область 222 горячей стороны. Как показано стрелками на чертежах, поступающий приточный воздух направляется в сторону резервуара 207 и далее в сторону напитков 224. Показано, что поток воздуха обеспечивает равномерное распределение воздуха в области 222 горячей стороны. Такому равномерному распределению воздуха способствует воздухораспределительный лоток 206, на котором установлены напитки 224. Затем охлажденный воздух взаимодействует с напитками 224 и изделиями/продуктами внутри первой структуры 202 и обеспечивает их предварительное охлаждение посредством принудительной конвекции, обеспечивающей снижение температуры от первой температуры до заданной пороговой температуры. Кроме того, через напитки 224 проходит обозначенный стрелкой B приточный воздух, который охлаждает их и затем выходит из области 222 горячей стороны через выпускную трубу 230. В некоторых вариантах осуществления выпускаемый воздух отработанный воздух может дополнительно использоваться, поскольку он имеет более низкую температуру, чем температура окружающей среды. Соответственно, например, воздух может подаваться в помещение с более высокой температурой, охлаждать ее и обеспечивать тех, кто в нем находится, определенным количеством воздуха с более приемлемой температурой, чем высокая температура окружающего воздуха. Дополнительные примеры могут включать использование выпускной трубы 230 для охлаждения конденсатора с хладагентом R134A, применяемого в холодильной установке. Соответственно, в традиционных конденсаторах со средним противодавлением (МВР), поддерживаемом при температуре 54°C, при температуре окружающего воздуха 41°C могут поддерживаться еще более низкие температуры и тем самым повышаться ХК и производительность конденсатора. Кроме того, такой отработанный воздух может находить применение помимо приведенных примеров, и специалистам в данной области техники известно, как может дополнительно использоваться воздух с такой низкой температурой.

После того, как в области 222 горячей стороны достигнута минимальная температура (которой при пассивном и активном охлаждении испарением может являться ТВТ) относительно заданной пороговой температуры, датчик 220 температуры определяет преобладающую температура внутри первой структуры 202 и подает контроллеру 218 соответствующий сигнал температуру. Контроллер 218 соответствующим образом преобразует сигналы в совместимый формат и сравнивает принятый и преобразованный сигнал температуры с заданным показателем температуры. Контроллер 218 соответствующим образом определяет, достигнута ли заданная минимальная или пороговая температура. Если заданная температура достигнута, контроллер 218 передает интерфейсу 226 обратной связи соответствующий сигнал, позволяющий обеспечивать пользователя системы 200 обратной связью и позволяющий пользователю узнавать, что заданная температура достигнута. Соответственно, пользователь может выключить систему 200 и извлечь или переместить напитки 224 и другие изделия/продукты из первой структуры 202, чтобы далее поместить их в другие системы с целью осуществления окончательного охлаждения второй ступени. Подразумевается, что за счет такой системы предварительного охлаждения улучшается снижение температуры напитков 224 и других изделий/продуктов и при этом ограничивается общее потребление энергии системой. Соответственно, применение описанного метода обеспечивает системы двухступенчатого охлаждения с энергосберегающим режимом охлаждения.

В некоторых вариантах осуществления может быть предусмотрено автоматическое выключение системы 200 предварительного охлаждения и соответствующая визуальная, звуковая и т.д. обратная связь, предлагающая пользователю продолжить охлаждение. Подразумевается, что такое автоматическое выключение также сопровождается автоматическим возобновлением работы, когда определено, что температура напитков 224 превысила заданную пороговую температуру.

В дополнительных вариантах осуществления двухступенчатое охлаждение может происходить в системах предварительного охлаждения, объединенных или совмещенных с установками окончательного охлаждения, за счет чего повышаются простота и удобства применения для пользователя. Соответственно, на фиг. 3 показана система 300 охлаждения, в которой применяется система 200 предварительного охлаждения, совмещенная со второй структурой, а именно, установкой 302 экспресс-охлаждения путем охлаждения второй ступени. Как показано на чертежах, принцип производства холода/охлаждения, более точно, режим или процесс охлаждения второй ступени основан на термоэлектрическом охлаждении (ТЭО). Подразумевается, что ТЕО является не единственным способом, обеспечивающим охлаждение напитков 224 до температуры, например, порядка 4-6°C, и может использоваться множество других способов, обеспечивающих аналогичный охлаждение второй ступени. Такие режимы охлаждения рассмотрены далее в описании.

Соответственно, как показано на чертежах, термоэлектрическое охлаждение является одним из способов отвода тепловой энергии от среды, устройства или компонента путем приложения к месту соединения разноименных электрических проводников или полупроводников напряжения заданной полярности, которое обычно генерирует холод внутри оболочки и тепло снаружи оболочки. Такое охлаждение является особо энергосберегающим, когда разность температур (РТ) горячей и холодной сторон является относительно небольшой и составляет, например, около 15°C, и не является энергосберегающим, когда РТ горячей и холодной сторон составляет, например, около 40°C. Соответственно, в области 222 горячей стороны и области 310 холодной стороны применяется устройство, показанное на чертежах. Как показано, устройство имеет холодную сторону 308 с ТЭО и горячую сторону 306 с ТЭО. Когда к месту соединения горячей стороны 306 с ТЭО и холодной стороны 308 с ТЭО прилагается электрический потенциал известной и требуемой величины, в области 310 холодной стороны достигается охлаждение.

Предварительное охлаждение происходит в системе 300 охлаждения аналогично тому, как это описано при рассмотрении системы 200 предварительного охлаждения, и сочетается с охлаждением в установке 302 экспресс-охлаждения, за счет чего улучшается применимость и удобство охлаждения напитков. Подразумевается, что описанные варианты осуществления системы 200 предварительного охлаждения в равной мере также применимы к системе 300 охлаждения.

В процессе работы сигнал обратной связи, поступающий от интерфейса 226 обратной связи через контроллер 218 при достижении заданной пороговой температуры в системе 200 предварительного охлаждения напитков 224, сообщает о завершении охлаждения первой ступени и позволяет пользователю извлекать напитки 224 и/или изделия/продукты из первой структуры 202 с целью употребления и помещать их в установку 302 экспресс-охлаждения. В частности, датчик 220 температуры, определяющий температуру внутри первой структуры 202, также может быть сконфигурирован на определение температуры внутри установки 302 экспресс-охлаждения. Тем не менее, в некоторых вариантах осуществления для определения температуры внутри установки 302 экспресс-охлаждения может использоваться другой датчик 304 температуры, аналогичный показанному датчику 220 температуры, размещенному в установке 302 экспресс-охлаждения. Соответственно, когда с помощью любого из этих устройств определена соответствующая температура, контроллеру 218 передаются сопутствующие сигналы для обработки, после чего обработанные сигналы передаются пользователю системы 300 охлаждения. Меньшая тепловая нагрузка за счет уже достигнутого предварительного охлаждения позволяет установке 302 экспресс-охлаждения ускорять охлаждение и быстрее снижать температуру напитков 224 и других изделий/продуктов внутри установки 302 экспресс-охлаждения до желаемого уровня, применимого для употребления. Такие температуры могут составлять, например, 4-6°C.

В частности, через напитки 224 протекает приточный воздух, обозначенный стрелкой B, и снижает их температуру. Тем не менее, до достижения выпускной трубы 230 и выпуска через нее приточный воздух подается по каналу 232, что позволяет воздуху поступать на горячую стороны 306 с ТЭО и взаимодействовать с ней, снижая температуру горячей стороны 306 с ТЭО. При охлаждении второй ступени путем термоэлектрического охлаждения снижение температуры горячей стороны 306 с ТЭО также обеспечивает уменьшение РТ между горячей стороной 306 с ТЭО и холодной стороной 308 с ТЭО и еще большее повышение эффективности термоэлектрического охлаждения.

Как указано выше, в некоторых вариантах осуществления в контроллере 218 могут содержаться методы вычисления данных времени и температуры, которые могут облегчать для пользователей определение температуры напитков 224 даже при недоступных или выключенных датчиках 220 и 304 температуры. Известно, что в таких случаях время, регистрируемое таймеров, может облегчать для пользователей определение приблизительной температуры напитка при условии, что другие функции системы 300 действуют согласно установленным стандартам.

В частности, подразумевается, что проиллюстрированные на фиг. 3 конфигурации системы 300 охлаждения не являются в каком-либо смысле ограничивающими. Соответственно, функции двухступенчатого охлаждения также могут выполняться полностью независимо друг от друга. Кроме того, охлаждение первой ступени в системе 200 предварительного охлаждения и охлаждение второй ступени в установке 302 экспресс-охлаждения могут быть конструктивно сконфигурированы отдельно друг от друга, и, соответственно, могут применяться в зависимости от температуры окружающего воздуха и других условий, преобладающих при использовании.

К тому же, за счет гибкости, позволяющей раздельно использовать режимы охлаждения первой и второй ступеней, режимы охлаждения первой и второй ступеней также могут действовать посредством различных источников энергии. Это может иметь место даже, когда два оба охлаждения конструктивно объединены в общем устройстве. Тем не менее, это происходит не во всех случаях. Кроме того, даже если два охлаждения разделены, могут быть предусмотрена схема соединений для взаимодействия между режимами охлаждения первой и второй ступеней и обеспечения эффективного охлаждения.

Выше подробно описаны функции активного и пассивного охлаждения испарением, которые могут являться функциями предварительного охлаждения. Подразумевается, что в случае функций предварительного охлаждения, таких как применяются в системе 200 предварительного охлаждения или системе 300 охлаждения, активное или пассивное охлаждение испарением не является единственным способом получения предварительно охлажденных напитков 224. В качестве альтернативы, может использоваться несколько других способов.

Таким образом, принципы действия активного и пассивного предварительного охлаждения могут быть поняты при рассмотрении фиг. 4А и 4Б, соответственно.

Соответственно, на фиг. 4А показана система 400а активного охлаждения испарением, способная обеспечивать предварительное охлаждение одним из способов, применяемых в системах 200 и 300. Кроме того, в систему 400а активного охлаждения испарением входит описанная ранее испарительная пластина 208, расположенная, как показано на фиг. 4А. В частности, при предварительном охлаждении этим способом используется резервуар 207, водяной насос 213, сконфигурированный на перекачивание воды 209, хранящейся в резервуаре 207, по трубопроводу 402. Кроме того, трубопровод 402 сконфигурирован на подачу воды посредством водораспределителя 404 через испарительную пластину 208 с целью смачивания испарительной пластины 208. В частности, стрелкой 211 на фиг. 2 обозначены конструкция и действие трубопровода 402 и водораспределителя 404.

В процессе работы насос 213 перекачивает по трубопроводу 402 воду 209, хранящуюся в резервуаре 207, и подает ее через испарительную пластину 208. Вода 209, собирающаяся в порах или отверстиях испарительной пластины 208, позволяет воздуху, подаваемому через пластину 208 посредством вентилятора 210, охлаждаться до более низкой температуры, что дополнительно обеспечивает снижение температуры напитков 224, через которые протекает охлажденный воздух, от первой температуры до заданной пороговой температуры. Вода 209, поступающая в испарительную пластину 208, сливается в резервуар 207 через отверстия (не показанные), выполненные на дне пластины 208, в результате чего образуется контур циркуляции воды. Как описано выше, при прохождении через пластину 208 воздуха, обозначенного стрелкой A и подаваемого посредством вентилятором 210, его температура снижается. Этот охлажденный воздух обозначен стрелкой A′. Такое охлаждение воздуха дополнительно способствует снижению температуры в области 222 горячей стороны, а также снижению температур любых тепловых нагрузок в виде напитков, изделий и т.д. внутри первой структуры 202.

Аналогичным образом, пассивное охлаждение испарением способно служить альтернативой активного охлаждения испарением, как описано выше, что обеспечивает систему 200 функциями предварительного охлаждения, аналогичными описанным выше.

Соответственно, на фиг. 4Б показан один из примеров системы 400b пассивного охлаждения испарением. Структура, компоненты и функционирование системы 400b не отличаются или минимально отличаются от системы 400а. Такие отличия состоят в основном в необязательном вентиляторе 210 и альтернативном способе увлажнения пластины 208′. В частности, вентилятор 210 может быть полностью исключен, и воздух может подаваться в область 222 горячей стороны посредством естественной конвекции. Кроме того, в пластине 208′ имеется множество отверстий, делающих ее открытой и микропористой по структуре и позволяющих поглощать воду 209 посредством капиллярного действия. Соответственно, в показанной системе 400b может отсутствовать водяной насос или вентилятор, такой как в рассмотренной системе 400а, но может иметься резервуар 207 и водораспределитель 404′, аналогичные уже описанным. Кроме того, в систему 400b входит водосборник 408, сконфигурированный на накопление воды, и трубопровод 410, соединяющий резервуар 207 с водосборником 408.

В процессе работы системы 400b пассивного охлаждения испарением у воды 209, хранящейся в водосборнике 408, имеется гидростатический напор. Соответственно, за счет гидростатического напора, поддерживаемого в водосборнике 408, вода 209 по трубопроводу 402′ поступает в водораспределитель 404′, как показано стрелкой E, и затем распределяется по пластине 208′, как показано на чертежах. Распределение воды 209 аналогично распределению, рассмотренному со ссылкой на фиг. 4А. Поглощающая пластина 208′ поглощает воду 209 и за счет капиллярного действия распределяет ее по всей поверхности пластины 208′. Затем вода 209, поступающая в пластину 208′, через отверстия в пластине 208′ стекает в резервуар 207, откуда она возвращается в водосборник 408 по трубопроводу 410 с обратным клапаном 406, который обеспечивает однонаправленный поток воды 209, чтобы вода 209, хранящаяся в водосборнике 408, не поступала в резервуар 207, а только вытекала из резервуара 207 и поступала в водосборник 408, как показано стрелкой D. Подразумевается, что любое протекание воздуха через пластину 208′ обеспечивается посредством естественной конвекции. Соответственно, когда определенное количество воздуха, обозначенное стрелкой А, достигает пластины 208′, его температура снижается и образуется определенное количество воздуха, обозначенное стрелкой А′. Кроме того, подразумевается, что тепловая нагрузка, такая как напитки 224, может охлаждаться аналогично тому, как это описано со ссылкой на фиг. 4А. Поскольку другие варианты осуществления и требования к работе таких систем известны специалистам в данной области техники, они не будут рассматриваться далее.

В одном из вариантов осуществления вода 209 может быть заменена эквивалентными текучими средами, способными помогать снижению температуры напитков 224. В частности, текучие среды, которыми может быть заменена вода 209, могут обладать такими свойствами, как поверхностное натяжение, вязкость и т.д., аналогичными свойствам воды или превосходящими их и позволяющими перекачивать и распределять их как воду во время предварительного охлаждения. Поскольку такие текучие среды хорошо известны специалистам в данной области техники, свойственные им особенности не будут рассматриваться далее.

Особенности настоящего изобретения могут быть поняты из психрометрической диаграммы 500, представленной на фиг. 5. На диаграмме 500, хорошо известной специалистам в данной области техники, по оси X отложена температура по сухому термометру (°С), а по оси Y отложено соответствующее соотношение влажностей (в фунтах на фунт сухого воздуха). В частности, кривой 502 обозначена ТВТ 15,5°C, кривой 504 обозначена относительная влажность (ОВ) 80%, кривой 506 обозначено насыщение 100%, а кривой 508 обозначена ОВ 20%. Кроме того, диаграмма 500 представлена не в масштабе.

Из диаграммы 500 может быть лучше понят принцип действия предварительного охлаждения, а именно, систем 400а и 400b активного и пассивного охлаждения испарением, соответственно. Также подразумевается, что приведенные далее показатели температуры, соотношения влажностей и т.д. служат примерами и могут точно не соответствовать реальным показателям.

Соответственно, определенное количество окружающего воздуха для подачи в область 222 горячей стороны может иметь температуру по сухому термометру, например, 30°C при относительной влажности 20% и иметь соответствующую ТВТ около 15,5°C. В результате перемещения воздуха из внешней среды 150 в область 222 горячей стороны системы 200 предварительного охлаждения через испарительную пластину 208 или поглощающую пластину 208′ температура по сухому термометру снижается от 30°C до около 18,3°C. Такое снижение возможно, поскольку воздух, проходящий через пластины 208 и 208′, становится насыщенным влагой за счет воды, содержащейся в пластинах 208 или 208′. Кроме того, уровень такого насыщения может варьировать в пределах, например, изначально от 20% ОВ окружающего воздуха до 80% ОВ после прохождения воздуха через пластины 208 или 208′. Соответственно, на диаграмме 500 показано, что относительное изменение содержания влаги в воздухе или соотношение удельных влажностей воздуха также варьирует. Такие изменения также могут находиться в пределах, например, от начальной величины около 0,00525 фунт/фунт до величины около 0,01070 фунт/фунт сухого воздуха. Соответственно, ясно, что у окружающего воздуха, направляемого внутрь в область 222 горячей стороны, будет изменяться температура по сухому термометру за счет отдачи тепла, сопровождающейся изменением массы в результате повышения удельной влажности воздуха.

Поскольку в изобретение описано охлаждение, осуществляемое на двух отдельных стадиях, подразумевается, что применения, предусматривающие предварительное охлаждение и экспресс-охлаждение, могут быть реализованы посредством множества процессов и могут быть не ограничены только принципами активного и пассивного охлаждения испарением. Более того, рассмотренные варианты осуществления с применением предварительного охлаждения и экспресс-охлаждения не являются ограничивающими. Соответственно, аналогичное предварительное охлаждение также может осуществляться множеством других способов. Соответственно, далее раскрыто пять альтернативных способ предварительного охлаждения помимо уже рассмотренных систем 400а и 400b активного и пассивного охлаждения испарением.

Соответственно, альтернативы предварительного охлаждения могут включать термоэлектрическое охлаждение, аналогичное описанному применительно к горячей стороне 306 с ТЭО и холодной стороне 308 с ТЭО в системе 300 охлаждения. Поскольку термоэлектрическое охлаждение, предусматривающее минимальную разность температур горячей стороны и холодной стороны, является выгодным с точки зрения относительно ограниченного потребления энергии, в системах охлаждения, таких как система 300, могут применяться термоэлектрические системы предварительного охлаждения. Например, когда разность температур горячей стороны и холодной стороны составляет менее 15°C, ХК (холодильный коэффициент) может достигать 2-2,5.

Другие способы предварительного охлаждения могут включать охлаждение посредством традиционных холодильных установок со сдвоенными испарителями в которых для предварительного охлаждения напитков 224 в сбалансированной герметичной системе могут эффективно использоваться традиционные герметичные компрессоры обоих типов, а именно, постоянного тока и переменного тока. Использование сдвоенных испарителей в системе производства холода/охлаждения является энергосберегающим, поскольку получаемый ХК цепи производства холода/охлаждения со средним противодавлением (МБР) в компрессорах меньшего размера в сочетании с получаемым ХК цепи производства холода/охлаждения с высоким противодавлением (НВР) обеспечивает более высокий холодильный коэффициент, чем при использовании одинарных испарителей. Тем не менее, это может зависеть от соотношения размеров сдвоенных испарителей, выбранных для предварительного охлаждения и экспресс-охлаждения.

В качестве альтернативы, может применяться легко изменяющий фазу материал, обеспечивающий предварительное охлаждение, такое как описано выше. В регионах, в которых ночные температуры в течение длительного времени остаются значительно ниже дневных температур, для предварительного охлаждения могут применяться легко изменяющие фазу материалы. Применяемые для предварительного охлаждения легко изменяющие фазу материалы способны затвердевать при снижении температуры окружающего воздуха в ночное время, сохраняя скрытую тепловую энергию ночью, и затем плавиться в дневное время при более высокой температуре окружающего воздуха, высвобождая энергию. Такое плавление с последующим высвобождением энергии обеспечивается за счет отдачи тепла от тепловой нагрузки, такой как напиток 224, легко изменяющему фазу материалу. По существу, температура напитков 224 может постоянно поддерживаться на уровне ночной температуры окружающего воздуха даже в условиях высоких температур окружающего воздуха в дневное время. Таким образом может применяться предварительное охлаждение напитков 224 с использованием аналогичных легко изменяющих фазу материалов, способных поглощать тепло напитков в дневное время, снижая тем самым их температуру, и высвобождать ночью эту тепловую энергию в среду, в которой поддерживается более низкая температура.

В дополнительных вариантах осуществления могут использоваться некоторые источники природной свободной энергии, такой как геотермальная энергия, охлаждение ночного неба и осушающее охлаждение на основе цеолита, что не требует источника внешней энергии и, соответственно, может обеспечивать минимальное потребление энергии для предварительного охлаждения. В частности, такие применения хорошо известны из техники, и не будут дополнительно рассматриваться в описании.

В других вариантах осуществления трубопровод, ведущий из среды с кондиционированным воздухом в камеру предварительного охлаждения, такую как первая структура 202, способен помогать снижению температуры и обеспечивать охлаждение содержимого внутри камеры. Таким содержимым могут являться напитки 224, как описано выше. В частности, среды с кондиционированным воздухом с температурой 18-27°C способны в значительно мере помогать снижению температуры такого содержимого, требующего предварительного охлаждения.

Охлаждение второй ступени, предусматривающий окончательное охлаждение посредством установки 302 экспресс-охлаждения, также может обеспечиваться множеством способов. Далее в описании рассмотрено три таких способа. Тем не менее, известно, что охлаждение второй ступени может предусматривать применение разнообразных традиционно известных средств, и средства, описанные в изобретении в качестве отдельных вариантов осуществления, не являются в каком-либо смысле ограничивающими.

Соответственно, как указано в отношении системы 300, с целью окончательного охлаждения может быть предусмотрено термоэлектрическое охлаждение, которое уже описано выше, и не будет рассматриваться далее. Как указано ранее, термоэлектрическое охлаждение не является единственным средством охлаждения второй ступени с целью окончательного охлаждения, и также возможны альтернативные режимы охлаждения. Такие альтернативные режимы охлаждения рассмотрены далее.

Соответственно, в вариантах осуществления охлаждения второй ступени могут применяться традиционные способы охлаждения, такие как с использованием холодильных микро/мини компрессоров постоянного тока. Такие компрессоры, в частности, могут использоваться в охладителях небольшого размера. При этом выгодно используется возможная достигаемая температура, поскольку к моменту начала охлаждения второй ступени напитки уже предварительно охлаждены до температуры, например, 23-28°C посредством системы 200 предварительного охлаждения. Это позволяет использовать относительно маломощный и энергосберегающий микрокомпрессор постоянного тока обычно на основе PMBLDC (бесщеточного электродвигателя постоянного тока с постоянным магнитом), имеющего минимальные электрические потери. Более того, компрессоры постоянного тока типа ротационного компрессора со встроенным электродвигателем также имеют более низкие механические потери.

Кроме того, охлаждающее действие таких компрессоров может дополнительно улучшаться даже при повышении температуры испарения от -6,7°C до 0°C. В таком случае потребуются некоторые конструктивные изменения, чтобы обеспечить доступность охлаждения тепловой нагрузки, такой как напитки 224, до температуры, например, 4-6°C. Соответственно, согласно одному из решений напитки 224 в камере окончательного охлаждения охлаждаются непосредственно за счет непосредственного контакта бутылок с испарителем рулонно-пластинчатого типа соответствующей формы в отсутствии воздуха и других сред. В результате может облегчаться охлаждение до желаемой температуры. Таким образом, применение контактного рулонно-пластинчатого испарителя помогает ускорять охлаждение за счет сведения к минимуму тепловых потерь, сопутствующих традиционному воздушному охлаждению. В частности, подразумевается, что при охлаждении при среднем противодавлении (МВР) обычно используется температура -6,7°C.

В других вариантах осуществления вместо микро/миникомпрессоров постоянного тока могут применяться компрессоры переменного тока. С целью достижения температур испарения, например, 1-0°C на протяжении цикла производства холода/охлаждения, что выше, чем традиционная температура -6,7°C, используемая при охлаждении МВР, могут применяться некоторые средства. Такие средства могут включать рулонно-пластинчатые испарители, такие как описаны применительно к микро/миникомпрессорам постоянного тока, которые могут быть сконфигурированы на непосредственное охлаждение напитков или любой тепловой нагрузки. В таком устройстве со сниженными тепловыми потерями может обеспечиваться более быстрое охлаждение напитков 224 в сочетании с более высоким ХК.

В установке 302 экспресс-охлаждения может применяться ряд средств сохранения холода за счет применения соответствующих изоляционных материалов, обеспечивающих защиту от внешнего тепла, или за счет легко изменяющих фазу материалов, которые могут охлаждаться и затвердевать в процессе нормальной эксплуатации холодильной установки. Последующее затвердевание изменяющего фазу материала и высвобождение им соответствующей тепловой энергии в дневное время в результате постепенного плавления при более высокой температуре окружающего воздуха позволяет поддерживать минимальные температуры даже при недоступности источника питания. В установке 302 экспресс-охлаждения могут быть предусмотрены соответствующие области для хранения, переноса и циркуляции, если это требуется, легко изменяющего фазу материала. За счет такого устройства внутри установки 302 экспресс-охлаждения могут поддерживаться температуры, например, ниже 10°C или ниже любой желаемой температуры. Кроме того, подразумевается, что такие требования к минимальной температуре могут влиять на тип, объем и другие характеристики применяемого изменяющего фазу материала.

Помимо этого, из приведенного описания можно понять, что двухступенчатое охлаждение может обеспечиваться путем предварительного охлаждения согласно семи различным вариантам в качестве первого рабочего режима и окончательного охлаждения согласно трем различным вариантам в качестве второго рабочего режима. В сочетании такие процессы обеспечивают снижение потребления энергии в регионах с высокой температурой окружающего воздуха, например, выше 41°C. Кроме того, любой из описанных семи вариантов предварительного охлаждения, с одной стороны, и любой из трех вариантов окончательного охлаждения, с другой стороны, может сочетаться друг с другом, и общее число различных возможных сочетаний, обеспечивающих двухступенчатое охлаждение, которым может осуществляться способ 104 двухступенчатого охлаждения, составляет 21.

Хотя в описании рассмотрено несколько конкретных вариантов осуществления, специалисты в данной области техники поймут, что эти варианты осуществлений предусматривают разновидности, которые могут быть предложены в процессе воплощения объекта изобретения в конкретных условиях реализации. Кроме того, подразумевается, что такие, а также иные разновидности входят в объем изобретения. Ни эти возможные разновидности, ни приведенные выше конкретные примеры не ограничивают объем изобретения. Напротив, объем заявленного изобретения определяется исключительно приведенной далее формулой изобретения.

1. Гибридная система производства холода, содержащая:
первую структуру, имеющую один или несколько элементов, расположенных в ней, при этом первая структура содержит:
систему предварительного охлаждения для снижения температуры одного или нескольких элементов от первой температуры до заданной пороговой температуры, при этом система предварительного охлаждения функционирует согласно первому рабочему режиму, который обеспечивает процесс охлаждения, выбранный из группы, состоящей из:
активного охлаждения испарением,
пассивного охлаждения испарением,
термоэлектрического охлаждения,
охлаждения посредством сдвоенного испарителя,
охлаждения посредством источника природной свободной энергии, и
охлаждения посредством трубопровода, ведущего из среды с кондиционированным воздухом, и
вторую структуру, содержащую:
установку быстрого охлаждения для дальнейшего снижения температуры одного или нескольких элементов от заданной пороговой температуры до конечной желаемой температуры, при этом установка быстрого охлаждения функционирует согласно второму рабочему режиму,
при этом для каждого из первого рабочего режима и второго рабочего режима предусмотрен по меньшей мере один независимый источник энергии для охлаждения.

2. Система по п. 1, в которой первый рабочий режим обеспечивается посредством активного охлаждения испарением, включающего использование сочетания воздуха, воды, насоса и испарительной пластины для предварительного охлаждения одного или нескольких элементов, при этом насос подает воду в пластину, воздух проходит через пластину и достигает одного или нескольких элементов, снижая первую температуру для достижения заданной пороговой температуры, при этом испарительная пластина сконфигурирована на установку и извлечение в процессе охлаждения посредством картриджа.

3. Система по п. 1, в которой первый рабочий режим обеспечивается посредством пассивного охлаждения испарением, включающего использование сочетания воздуха, воды и поглощающей пластины для предварительного охлаждения одного или нескольких элементов, при этом поглощающая пластина поглощает воду за счет капиллярного действия, воздух проходит через пластину и достигает одного или нескольких элементов, снижая первую температуру до заданной пороговой температуры, при этом поглощающая пластина сконфигурирована на установку и извлечение в процессе охлаждения посредством картриджа.

4. Система по п. 1, в которой второй рабочий режим обеспечивается посредством процесса охлаждения, выбранного из группы, состоящей из:
термоэлектрического охлаждения,
микро/миникомпрессоров постоянного тока, и
компрессора переменного тока.

5. Система по п. 4, в которой первый рабочий режим обеспечивается посредством активного охлаждения испарением, при этом второй рабочий режим обеспечивается посредством термоэлектрического охлаждения, при этом горячая сторона при термоэлектрическом охлаждении получает воздух в результате процесса активного охлаждения испарением, и при этом воздух снижает температуру горячей стороны.

6. Система по п. 1, в которой вторая структура содержит механизм сохранения холода, обеспечиваемый посредством легко изменяющего фазу материала, при этом механизм поддерживает температуру во второй структуре.

7. Система по п. 1, дополнительно содержащая контроллер для сообщения о завершении режима охлаждения первой ступени, когда температура одного или нескольких элементов определена датчиком температуры для достижения заданной пороговой температуры.

8. Система по п. 1, в которой вторая структура дополнительно содержит:
механизм сохранения холода для поддержания температуры во второй структуре, обеспечиваемый посредством легко изменяющего фазу материала, и
контроллер для сообщения о завершении режима охлаждения первой ступени, когда температура одного или нескольких элементов определена датчиком температуры для достижения заданной пороговой температуры.

9. Система по п. 8, в которой первый рабочий режим обеспечивают посредством процесса охлаждения, выбранного из группы, состоящей из:
активного охлаждения испарением,
пассивного охлаждения испарением,
термоэлектрического охлаждения,
охлаждения посредством сдвоенного испарителя,
охлаждения посредством легко изменяющего фазу материала,
охлаждения посредством источника природной свободной энергии, и
охлаждения посредством трубопровода, ведущего из среды с кондиционированным воздухом.

10. Система по п. 9, в которой первый рабочий режим обеспечивают посредством процесса активного охлаждения испарением, включающего использование сочетания воздуха, воды, насоса и испарительной пластины для предварительного охлаждения одного или нескольких элементов, при этом насос подает воду в пластину, воздух проходит через пластину и достигает одного или нескольких элементов, снижая первую температуру до заданной пороговой температуры, а испарительная пластина сконфигурирована на установку и извлечение в процессе охлаждения посредством картриджа.

11. Система по п. 9, в которой первый рабочий режим обеспечивают посредством процесса пассивного охлаждения испарением, включающего использование сочетания воздуха, воды и поглощающей пластины для предварительного охлаждения одного или нескольких элементов, при этом поглощающая пластина поглощает воду за счет капиллярного действия, воздух проходит через пластину и достигает одного или нескольких элементов, снижая первую температуру до заданной пороговой температуры, а поглощающая пластина сконфигурирована на установку и извлечение в процессе охлаждения посредством картриджа.

12. Система по п. 9, в которой второй режим охлаждения обеспечивают посредством процесса охлаждения, выбранного из группы, состоящей из следующего:
термоэлектрического охлаждения,
микро/миникомпрессоров постоянного тока, и
компрессора переменного тока.

13. Система по п. 12, в которой первый рабочий режим обеспечивается посредством активного охлаждения испарением, при этом второй рабочий режим обеспечивается посредством термоэлектрического охлаждения, при этом горячая сторона при термоэлектрическом охлаждении получает воздух в результате процесса активного охлаждения испарением, и при этом воздух снижает температуру горячей стороны.

14. Способ охлаждения в холодильной установке, содержащей первую структуру и вторую структуру, сконфигурированные на размещение одного или нескольких элементов, и датчик температуры, сконфигурированный на определение температуры одного или нескольких элементов, при этом способ содержит стадии:
охлаждения одного или нескольких элементов при первом рабочем режиме для снижения температуры одного или нескольких элементов от первой температуры до заданной пороговой температуры,
определения заданной пороговой температуры одного или нескольких элементов посредством датчика температуры,
переноса одного или нескольких элементов из первой структуры во вторую структуру, когда температура определена для достижения заданной пороговой температуры, и
охлаждения одного или нескольких элементов как часть второй ступени режима охлаждения во второй структуре, посредством второго рабочего режима, для снижения температуры одного или нескольких элементов от заданной пороговой температуры до конечной желаемой температуры,
при этом для каждого из первого рабочего режима и второго рабочего режима предусмотрен по меньшей мере один независимый источник энергии для охлаждения.

15. Способ по п. 14, в котором охлаждение по первому рабочему режиму обеспечивают посредством охлаждающего процесса, выбранного из группы, состоящей из:
активного охлаждения испарением,
пассивного охлаждения испарением,
термоэлектрического охлаждения,
охлаждения посредством сдвоенного испарителя,
охлаждения посредством легко изменяющего фазу материала,
охлаждения посредством источника природной свободной энергии, и
охлаждения посредством трубопровода, ведущего из среды с кондиционированным воздухом.

16. Способ по п. 15, в котором процесс активного охлаждения испарением включает использование сочетания воздуха, воды, насоса и испарительной пластины для предварительного охлаждения одного или нескольких элементов, при этом насос подает воду в пластину, воздух проходит через пластину и достигает одного или нескольких элементов, снижая первую температуру до заданной пороговой температуры, а испарительная пластина сконфигурирована на установку и извлечение в процессе охлаждения посредством картриджа.

17. Способ по п. 15, в котором процесс пассивного охлаждения испарением включает использование сочетания воздуха, воды и поглощающей пластины для предварительного охлаждения одного или нескольких элементов, при этом поглощающая пластина поглощает воду за счет капиллярного действия, воздух проходит через пластину и достигает одного или нескольких элементов, снижая первую температуру до заданной пороговой температуры, а поглощающая пластина сконфигурирована на установку и извлечение в процессе охлаждения посредством картриджа.

18. Способ по п. 15, в котором охлаждение посредством второго рабочего режима обеспечивают посредством процесса охлаждения, выбранного из группы, состоящей из:
термоэлектрического охлаждения,
микро/миникомпрессоров постоянного тока, и
компрессора переменного тока.

19. Способ по п. 18, в котором первый рабочий режим обеспечивается посредством активного охлаждения испарением, при этом второй рабочий режим обеспечивается посредством термоэлектрического охлаждения, при этом горячая сторона при термоэлектрическом охлаждении получает воздух в результате процесса активного охлаждения испарением, и при этом воздух снижает температуру горячей стороны.



 

Похожие патенты:

Заявленное изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при нагреве и охлаждении воды и напитков. Предложен способ изменения температуры жидкости, заключающийся в отборе тепловой энергии с помощью теплового процесса, основанного на термоэлектрическом эффекте элемента Пельтье.

Изобретение относится к теплообменным композициям, используемым в системах охлаждения и теплопередающих устройствах. Теплообменная композиция включает, по меньшей мере, приблизительно 45 мас.% транс-1,3,3,3-тетрафторпропена (R-1234ze(E)), до приблизительно 10 мас.% двуокиси углерода (R-744) и от приблизительно 2 до приблизительно 50 мас.% 1,1,1,2-тетрафторэтана (R-134a).

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при освоении и эксплуатации месторождений, расположенных в зоне многолетнемерзлых пород.

Система холодо- и теплоснабжения помещений с искусственный льдом содержит низкотемпературную холодильную машину с испарителем, в котором охлаждается антифриз, который используется для охлаждения искусственного льда, а в конденсаторе образуется теплота, которая выбрасывается в атмосферу.

Система управления температурой жидкости содержит два комплекта элементов управления температурой, расположенных противоположно друг другу и образующих между ними зону управления температурой.

Холодильник содержит устройство для охлаждения напитков, которое включает холодильный резервуар с входным и выпускным отверстиями для подачи и выпуска напитка, охлаждающую трубку, которая расположена внутри холодильного резервуара.

Устройство для выпуска жидкости содержит первый и второй теплообменники. Первый теплообменник имеет сторону хладагента и сторону текучей среды, и второй теплообменник имеет сторону хладагента и сторону текучей среды.

Система для охлаждения стеклянной посуды или других приемников снабжена распределительной коробкой для удаления жидкой углекислоты, включает основание, к которому крепится полый трубчатый элемент, и распылительный узел, который обращен вниз, первый рефлектор над основанием для размещения рюмки и, под рефлектором, соединительный штуцер с трубопроводом, электрический клапан и распылительный узел, обращенный вниз, а также второй рефлектор меньшего размера.

Стоечная колонка снабжена рубашкой с подводом и отводом охлаждающей жидкости и каналом. Канал продолжается между впускным отверстием и краном.

Изобретение относится к установкам получения ледяной воды с использованием холодильных машин с льдоаккумуляторами. .
Наверх