[发明专利]用于对机械冷冻机低温增强的系统和方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及制冷和冷冻系统，尤其涉及用于使用液态氮或二氧化碳的对机械冷冻机低温增强的系统和方法。

【背景技术】

在典型的机械制冷或冷冻系统中，对冷却食品的冷冻机系统的能力具有固有的性能限制。一个这样的限制是当制冷线圈上形成过多的冰时而引起。线圈上过多的冰要求冷冻机系统应定期除霜，这妨碍并不利地影响食品生产。另一常见的冷冻机性能限制是当机械冷冻机系统中的冷凝器单元以满负荷运行，并且冷冻机系统不能充分抵制来自冷凝器单元的任何多余热量时发生。这些设备问题经常导致对冷冻机系统制冷潜能的局限，这反过来又经常是在食品生产线中的限制因素。

现有技术试图解决采用低温制冷技术与机械制冷相结合的组合冷冻机的使用所涉及的系统低效的这些问题。在这样的现有技术的低温增强系统中，低温冷冻机和机械冷冻机通常设置在单一机壳中，其中每个冷冻机独立操作。例如参见，美国专利第4,856,285号(阿查里雅等人，Acharyaet al.)、第4,858,445号(拉瑟维奇，Rasovich)和第5,170,631号(朗等人，Lang et al.)。

例如，在阿查里雅等人和拉瑟维奇的披露中，低温冷冻机与机械冷冻机相分离，并且存在于组合冷冻机中的任何低温蒸汽都间接用于补充机械制冷。因为低温蒸汽被用于以间接方式实现冷却，所以低温蒸汽和机械制冷空气是分别独立控制和管理的。

朗等人的现有技术系统以直接制冷能力使用低温蒸汽，但低温冷冻机也是在空间和操作上与机械冷冻机相分离，这使得低温蒸汽和机械制冷空气相分离。此外，朗等人文献没有解决如何去安全处理当低温蒸汽和机械制冷空气混合时引起的危险大气。

因此，需要的是一种安全和相对低成本的整合的低温增强机械冷冻机系统，该低温增强机械冷冻机系统将结合低温蒸汽和机械制冷空气去影响食品的冷冻。低温蒸汽和机械制冷空气的结合效果相对于单纯的机械冷冻机来说，可以提高冷冻机能力和冷冻机性能，而不改变机械冷冻机的成本。

【发明内容】

本发明可以表征为一种低温增强机械冷冻机系统，其包括：(i)机械冷冻机，其包括设置于机械冷冻机室内的输送器；(ii)机壳，其设置在机械冷冻机室中输送器的一部分周围以限定遮蔽区；(iii)制冷剂注入系统，其用于将制冷剂直接注入遮蔽区；(iv)一个或多个温度传感器，其设置于冷冻机室中用于确定机械冷冻机室内的温度；(v)排气系统，其具有靠近遮蔽区设置的第一排风机，用于将源自遮蔽区的制冷剂蒸汽排放到机械冷冻机室外的场所；以及(vi)冷冻机控制系统，其用于响应于温度传感器的输入来控制机械冷冻机、排气系统和制冷剂注入系统，其中排气系统和制冷剂注入系统被按比例地控制。

在另一方面，本发明可以表征为一种低温增强机械冷冻机系统，其包括：(i)机械冷冻机，其用于冷冻食品，机械冷冻机包括设置于机械冷冻机室内的输送器；(ii)制冷剂注入系统，其包括靠近输送器设置以限定一个或多个局部制冷区的多个喷嘴，制冷剂注入系统用于将制冷剂直接注入一个或多个局部制冷区内的食品；(iii)温度传感器，其设置于冷冻机室中以确定机械冷冻机室内的温度；(iv)排气系统，其具有用于将来自局部制冷区的制冷剂蒸汽排放到机械冷冻机室外的场所的排风机；以及(v)冷冻机控制系统，其用于响应于温度传感器的输入来控制机械冷冻机、排气系统和制冷剂注入系统，以将机械冷冻机室维持在或高于预定温度设定点，从而不会对机械制冷能力产生不利影响。

在又一方面，本发明可以表征为一种冷冻机械冷冻机中食品的方法，其包括步骤：(i)机械地制冷冷冻机室；(ii)感测冷冻机室中的温度；(iii)基于冷冻机室的温度，可控地将制冷剂直接注入靠近食品的冷冻机室中的遮蔽区，以低温增强食品的冷冻；以及(iv)可控地排放来自冷冻机室中的遮蔽区的制冷剂蒸汽，其中响应于冷冻机室中的温度，来控制制冷剂的注入和制冷剂蒸汽的排放，以将机械冷冻机室维持在或高于预定温度设定点，从而不会对机械冷冻机系统相关的机械制冷能力产生不利影响。

【附图说明】

虽然本说明书以权利要求书结束，权利要求书清楚地指出申请人视为他们发明的主题，但是相信，当结合所附附图时，本发明将得到更好的理解。其中：

图1是根据本发明实施例的低温增强机械冷冻机系统的示意图。

图2是适合用于本发明实施例的控制系统的示意图。

图3是用在本发明实施例中的优选门联锁装置的详细视图。

图4是描绘低温促进增强的安全操作所涉及的优选步骤的流程图。