CZ20023739A3

CZ20023739A3 - Způsob řízeného vysokorychlostního ochlazování, chlazení nebo mražení

Info

Publication number: CZ20023739A3
Application number: CZ20023739A
Authority: CZ
Inventors: Brian Wood; Allan J. Cassell
Original assignee: Supachill International Pty. Ltd.
Priority date: 2000-05-18
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2003-06-18
Also published as: ZA200209195B; MXPA02011219A; AU6166601A; US7032396B2; BR0111168A; CN1509147A; WO2002014753A3; NO20025535D0; WO2002014753A9; US20040045313A1; RU2002133965A; NZ522625A; JP2004510117A; EP1307114A2; KR20030028470A; CA2408285A1; AU2001261666B2; WO2002014753A2; IL152816A0

Description

- i Způsob řízeného vysokorychlostního ochlazování, chlazeni nebo mraženi

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu řízeného vysokorychlostního ochlazování, chlazení nebo mražení různých látek a obecné pak způsobů pro rychlé chlazení

Dosavadní stav techniky

V mnoha odvětvích průmyslu je potřeba rychlého ochlazování, chlazení nebo mražení různých položek. Běžné techniky ochlazování, chlazení a mražení vyhovují v mnoha podnicích, avšak četná odvětví průmyslu by mohla využit i rychlejší nebo účinnější způsoby chlazení nebo mražení Navíc pak rychlé ochlazení může zkrátit čas pro dodání mraženého zboží na trh a snížit objem potřebných skladovacích prostor. Například při obdržení nezmraženého výrobku je možno dosáhnout významných úspor, podarí-Ii se jeho zmražení a odesláni zařídit ještě během téhož dne.

Obchodní zařízení jako jsou restaurace, hotely, příslušně vybavené obchody atd. mohou účelně využívat rychlé chlazení potravin a nápojů, které jsou normálně podávány chlazené. Například mohou-li být rychle ochlazeny nápoje v plechovkách nebo lahvích, je potřeba udržovat chladne stále jen jejich malý počet, a většina ze zásob pak může být ochlazena „na přání“ Výsledkem jsou podstatné úspory na nákladech, úspory energie a snížení potřeby chladniček jiná odvětví průmyslu, jako je lékařský nebo farmaceuticky, může mít z rychlého chlazení předmětů užitek Tato odvětví průmyslu potřebují různé tkaniny a ubrousky, orgány, séra, léky atd. v chlazeném nebo mraženém stavu Obecně pak čím rychleji se tyto předměty zchladí, tím déle mohou být využívány.

Podstata vynálezu

Vynález přináší potřebný způsob účinnějšího a/nebo výkonnějšího ochlazování, chlazení a mraženi potravin, nápojů, léků nebo jiných látek. S výhodou je jeho použitím dosáhne rychlého a efektivního ochlazení nebo zmražení různých substancí, nejméně u jednoho provádění vynálezeckého způsobu pak zmražení citlivých a delikátních látek bez poškození substance samotné, alespoň u jednoho způsobu provádění pak rychlejšího ochlazení, zchlazení nebo zmraženi než je tomu u dosavadních způsobů, u mnoha vynálezeckých způsobů pak se docílí ochlazení, zchlazení nebo zmražení efektivněji díky snížené potřebě energie a nejméně u jednoho vynálezeckého způsobu pak vytvoření zhruba o 50% menšího chladícího hadu než u běžných dosavadních způsobů ochlazování při téže tepelné zátěži.

Podstata vynálezeckého způsobu spočívá v tom že přímo kolem zchlazovane substance cirkuluje chladící kapalina, přičemž se její cirkulace řídí a udržuje na v podstatě stejne rychlosti oběhu kolem zchlazované substance nezávisle na změnách viskozity chladící kapaliny.

Alternativně pak chladící kapalina dále cirkuluje kolem tepelného výměníku ponořeného v chladící kapalině, který odebírá totéž množství tepla jako množství tepla odebírané ze zchlazované substance.

Alternativně se přitom použije několikacestný tepelný výměník

Podle dalšího význaku vynálezu jsou rozměry použitého tepelného výměníku přímo závislé na oblasti, kterou chladící kapalina cirkuluje, přičemž tato oblast je široká asi 609,6 mm (24 palců) a hluboká asi 1219,2 mm (48 palců)

Alternativně pak způsob podle vynálezu obsahuje chlazení tepelného výměníku chladící jednotkou za v podstatě stejných požadavků jako jsou kladeny na tepelné zatížení tepelného výměníku

Způsob podle vynálezu dále obsahuje udržování chladící kapaliny na teplotě mezi -24°C a -26^CC.

Alternativně se pro cirkulaci chladící kapaliny používá alespoň jedno oběhové ústrojí a řízení cirkulace obsahuje řízení tohoto oběhového ústrojí pro dosažení požadovaného oběhu chladící kapaliny

Je použito takové uspořádání při používání vynálezeckého způsobu, že oběhové ústi ojí obsahuje motor a oběžný hnací prvek napojený na motor pro docílení oběhu chladící kapaliny

Způsob podle vynálezu se vyznačuje též tím, že se na každých 28,317 dm’ (1 kubickou stopu) obíhající chladící kapaliny v oblasti až asi 609.6 inm (24 palců) široké a hluboké až asi 1219,2 mm (48 palců) použije jedno přídavné oběhové ustrojí.

Přitom se v oblasti až asi 609,6 mm (24 palců) široké a hluboké až asi 1219,2 mni (48 palců) použije cirkulace kolem 35 litrů za minutu na každých 28,317 dm’ (1 kubickou stopu) obíhající chladící kapaliny.

Alternativně je chladící kapalinou roztok rozpuštěné látky

Způsob podle vynálezu dále obsahuje mražení substance při řízených poměrech mražení.

Přitom řízené poměry mražení zahrnují v podstatě konstantní předem určené poměry oběhu chladící kapaliny

Řízené poměry mražení obsahují řízení rychlosti chladící kapaliny obíhající kolem zchlazované substance.

Alternativně pak řízené poměry mraženi obsahují řízení teploty chladící kapaliny • · * · * ' :

• ·····. , .

• · · · · ·· · ······«

-4Vynálezecký způsob dále obsahuje zchlazování substance při řízených poměrech zchlazování.

Řízené poměry zchlazování zahrnují řízeni v podstatě konstantních poměrů cirkulace chladící kapaliny.

Alternativně pak řízené poměry zchlazování zahrnují řízení rychlosti chladící kapaliny obíhající kolem zchlazovanc substance.

Alternativně též řízené poměry zchlazování zahrnují řízení teploty chladicí kapaliny tak, že teplotní diferenciál v celé obíhající chladící kapalině je udržován v rozmezí 0,5°C.

Při dalším možném provedení vynálezeckého způsobu tento obsahuje cirkulaci chladicí kapaliny kolem zahlazované substance při použiti alespoň jednoho oběžného hnacího prvku a řízení tohoto alespoň jednoho oběžného hnacího prvku pro udržování konstantní předem určené rychlosti oběhu chladící kapaliny kolem zchlazované substance nezávisle na změnách viskozity chladící kapaliny.

Tento způsob dále obsahuje cirkulaci chladící kapaliny při v podstatě předem určené rychlosti a průtoku okolo tepelného výměníku ponořeného do chladící kapaliny, přičemž tepelný výměník odnima alespoň totéž množství tepla z chladící kapaliny, které tato odnímá zc substance.

Přitom se použije několikaccstný tepelný výměník.

Rozměry použitého tepelného výměníku jsou přímo závisle na oblasti, kterou chladící kapalina cirkuluje, přičemž tato oblast je široká asi 609,6 mm (24 palců) a hluboká asi 1219,2 mm (48 palců).

Způsob podle vynálezu dále obsahuje chlazení tepelného výměníku chladící jednotkou za v podstatě stejných požadavků jako jsou kladeny na tepelné zatížení tepelného výměníku.

4 * « • 4 · ·

- 5 Způsob podle vynálezu též dále obsahuje udržování chladicí kapaliny na teplotě mezi -24°C a -26°C.

Přitom řízení alespoň jednoho oběhového ústroji obsahuje nastavování síly, kterou oběhové ústrojí působí na chladící kapalinu tak, že se udržuje v podstatě konstantní předem určená rychlost oběhu chladící kapaliny procházející kolem chlazené substance

Alternativně se v oblasti až asi 609,6 mm (24 palců) Široké a hluboké až asi 1219,2 mni (48 palců) použije cirkulace kolem 35 litrů za minutu na každých 28,317 dm’ (1 kubickou stopu) obíhající chladící kapaliny.

Použité oběhové ústrojí obsahuje motor a oběžný hnací prvek napojený na motor pro docílení oběhu chladící kapaliny.

Přitom se na každých 28,317 dm³ (1 kubickou stopu) obíhající chladící kapaliny v oblasti až asi 609,6 mm (24 palců) široké a hluboké až asi 1219,2 mm (48 palců) použije jedno přídavné oběhové ústroji.

Podle dalšího možného význaku je chladící kapalinou roztok rozpuštěné látky.

Vynálezecky způsob dále obsahuje mražení substance při řízených poměrech mražení.

Přitom řízené poměry mražení zahrnují v podstatě konstantní předem určenou rychlost oběhu chladící kapalíny procházející kolem zchlazované substance.

Řízené poměry mražení obsahují též řízení objemu chladící kapaliny

Alternativně pak řízené poměry mražení obsahují řízení teploty chladící kapaliny

Vynálezecky způsob dále obsahuje zchlazovánt substance při řízených poměrech zchlazování.

•

- 6 Přitom řízené poměry zchlazování zahrnují řízení v podstatě konstantní předem určene rychlostí oběhu chladící kapaliny procházející kolem zehlazované substance

Alternativně též řízené poměry zchlazování zahrnují řízení objemu chladící kapaliny.

Je též možné, že řízené poměry zchlazování zahrnují řízení teploty chladící kapaliny tak, že teplotní diferenciál v celé obíhající chladící kapalině je udržován v rozmezí 0,5^,JC.

Podle dalšího provedení vynálezeckého způsobu tento obsahuje cirkulaci chladící kapaliny kolem substance s použitím alespoň jednoho oběžného hnacího prvku, určování změn viskozity chladící kapaliny vzhledem k transferu tepla a změnu síly, kterou oběžný hnací prvek působí na chladící kapalinu pro kompenzaci změn viskozity chladící kapaliny tak, že se udržuje v podstatě konstantní předem určená rychlost oběhu chladicí kapaliny procházející kolem substance

Tento vynálezecký způsob dále obsahuje cirkulaci chladící kapaliny při v podstatě předem určené konstantní rychlosti oběhu kolem tepelného výměníku ponořeného v chladící kapalině, přičemž tepelný výměník odnímá alespoň totéž množství tepla z chladící kapaliny jako tato odnímá ze substance.

Přitom se s výhodou použije několikacestný tepelný výměník.

Rozměry použitého tepelného výměníku jsou přímo závislé na oblasti, kterou chladící kapalina cirkuluje, přičemž tato oblast je široka asi 609.6 mm (24 palců) a hluboká asi 1219,2 mm (48 palců).

Vynálezecky způsob dále obsahuje chlazení tepelného výměníku chladící jednotkou za v podstatě stejných požadavků jako jsou kladeny na tepelné zatížení tepelného výměníku

Tento způsob dále obsahuje udržováni chladící kapaliny na teplotě mezi -24°C a 26'Ti.

*· · ····

- 7 Přitom se v oblasti až asi 609,6 mm (24 palců) široké a hluboké až asi 1219,2 mm (48 palců) použije cirkulace kolem 35 litrů za minutu na každých 28,317 dni¹ (1 kubickou stopu) obíhající chladicí kapaliny.

Použité oběhové ústrojí obsahuje motor a oběžný hnací prvek napojený na motor pro docílení oběhu chladící kapaliny, přičemž síla oběžného hnacího prvku je dodávána motorem

Přitom se na každých 28,317 dm¹ (1 kubickou stopu) obíhající chladicí kapaliny v oblasti až asi 609,6 mm (24 palců) široké a hluboké až asi 1219,2 mni (48 palců) použije jedno přídavné oběhové ústrojí u tohoto vynálezeckého způsobu je s výhodou chladící kapalinou roztok rozpuštěné látky.

Tento způsob dále obsahuje mražení substance při řízených poměrech mražení

Tyto řízené poměry mražení zahrnují v podstatě konstantní předem určené oběhové poměry chladící kapaliny.

Alternativně pak řízené poměry mražení obsahují řízení objemu chladící kapaliny.

Je též možné, že řízené poměry mražení obsahují řízení teploty chladicí kapaliny.

Vynálezecký způsob dále obsahuje zchlazování substance při řízených poměrech zchlazování.

Tyto řízené poměry zchlazování zahrnuji řízeni v podstatě konstantních předem určených oběhových poměrů chladící kapaliny.

Alternativně pak řízené poměry zchlazování zahrnuji řízení rychlosti oběhu chladící kapaliny procházející kolem zchlazované substance.

•4 · · 4 ·

-8Konečnč pak řízené poměry zchlazování zahrnují řízení teploty chladící kapaliny tak. že teplotní diferenciál v celé obíhající chladící kapalině je udržován v rozmezí 0,5°C.

Přehled obrázků na výkresech

Různé předměty, výhody, význaky a charakteristiky předloženého vynálezu stejně jako způsoby, jeho práce a funkce použitých prvků a kombinace součástí, jakož i ekonomika výroby se stanou zřejmými z popisu a patentových nároků s odvoláním na přiložené výkresy, kde představuje:

obr. 1 bokorys chladícího zařízení používajícího vhodný vynálezecky způsob podle jednoho provedení, obr. 2 pohled zezadu na řez chladícím zařízením zobrazeným na obr 1 a obr 3 postupový diagram způsobu podle alespoň jednoho provedení vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 a 2 znázorňují chladící zařízení vhodné k provádění vynálezeckého způsobu, a to alespoň jedno možné provedení označené jako celek vztahovou značkou 100 pro chladírenskou jednotku Ta obsahuje s výhodou nádrž 1J0 na chladicí kapalinu J_40 V ni jsou ponořena oběhová ústrojí 134 jako jsou motory 130 s oběžnými hnacími prvky 132, tepelným výměníkem 120 a stojanem 150, který je v jednom provedení opatřen policemi 155 pro uložení substanci určených k ochlazení, chlazení nebo mražení. Vně mimo nádrž IIP, avšak napojena na tepelný výměník 120, je uspořádána chladící jednotka 190.

Nádrž 110 má mít dostatečné rozměry pro ponoření substanci nebo předmětů určených k ochlazeni, chlazeni nebo zmražení, pokud se týká jejího objem u. měl by být např dán

- 9 jejími rozměry, které by byly např. s výhodou násobky rozměň.! 304,8 mm (12 palců) x 609,6 mm (24 palců) x 1219,2 mm (48 palců) Mohou však přirozeně být použity i jiné rozměry Např. v jednom nezobrazeném provedení je nádrž 110 rozměrově uspořádány pro dostatek chladicí kapaliny 140 k pojmutí nádob s nápoji, jako jsou lahve s vínem, nádoby s mlékem, plechovky s limonádami apod., pro jejich umístěni v nádrži IJ.O za účelem rychlého ochlazení nebo chlazení. U jiných provedeni je nádrž 110 dimenzována pro umístění velkých množství ponořeného masa, zeleniny aj. pro rychlé zmražení. Nádrž 110 může být větší nebo menši, jak je potřeba pro umístění příslušného množství substancí pro ochlazení, chlazení nebo zmražení Takovými substancemi mohou být potraviny, tekutiny, léky, zvířecí,lidské či rostlinné buňky apod., avšak nejenom tyto vyjmenované substance.

V nádrži 110 je uložena chladící kapalina _140 U jednoho provedení je t o to roztok látky vhodné pro potravinářské účely. To dovoluje použít chlazení, ochlazování nebo mraženi potravinářských předmětů bez rizika jejich kontaminace chladící kapalinou 140 Vhodnými příklady takovýchto kapalin jsou kapaliny založené na bázi propylenglykolu, solné roztoky apod U jiných provedení mohou být použity jiné chladící kapaliny 140, s výhodou roztoky. Při použiti potravinářských kapalin mohou být potraviny přímo do chladící kapaliny J40 ponořeny pro docílení rychlého a účinného zmraženi. Delikátní potraviny, jako jsou ryby, chřest apod., si podrží své barvy a vzhled lépe než když jsou zmraženy běžnými způsoby.

Pro docílení rychlého a efektivního chlazení, ochlazení nebo zmraženi substanci může chladící kapalina 1.40 proudit okolo substancí, a to např. ve stálé míře 35 litrů za minutu pro každou uskladněnou objemovou míru cca 28,31 dm³ (kubickou stopu) u oblasti Široké ne více než 609,6 mm (24 palců) a ne více než 1219,2 mm (48 palců) hluboké Potřebná cirkulace je zabezpečena jedním nebo více oběhovými ústrojími 134 jako jsou motory 130 V jednom provedení ponořené motory 130 uvádějí oběžné hnací prvky 132 do oběhu chladicí kapalinu 140 s průtokem kolem chlazených, ochlazovaných nebo mražených substancí. Mohou bt použita i jiná oběhová ústrojí 134, včetně nejrůznějších čerpadel (neznázorněna) ve smyslu tohoto vynálezu V alespoň jednom provedení tohoto vynálezu se zvětši oblast a objem, kterým chladící kapalina 140 cirkuluje, použitím alespoň jednoho dalšího oběhového ústroji 134 přídavně k motorům 130. U provedení používajících několikanásobná oběhová ústrojí 134 se oblast a objem cirkulující chladící kapaliny 140 zvýší proporcionálně ki použitým • 0 • · · · « 0 ·

- 10přídavným oběhovým ústrojím 134. Např v jednom výhodném provedení se použije přídavné oběhové ústrojí .134 pro každý objem 28,31 litrů (kubickou stopu) chladící kapaliny 140 pro oblast ne více než 609,6 mm (24 palců) širokou a ne více než 1219,2 mm (48 palců) hlubokou

S výhodou se používá řízený chod motorů 130 pro udržení konstantní, předem určené rychlosti průtoku kolem ochlazovaných, chlazených nebo mražených substanci, přičemž se teplota distribuované chladící kapaliny 140 udržuje v rozmezí ±0,5°C na všech místech nádrže JLLO. V podstatě konstantní předem určená rychlost cirkulující chladící kapaliny 140 procházející kolem ochlazovaných substancí zaručuje konstantní, měřitelný odběr tepla, což přináší řízené vysokorychlostní chlazení, ochlazování nebo mražení. (J jednoho provedení se měří vlastnosti chladící kapaliny 140, jako je viskozita, teplota atd. a upravuji se. přičemž se do motorů J30 vysílají řídící signály pro zvýšeni nebo sníženi otáček oběžných hnacích prvku 132 podte potřeby. U jiných provedení jsou např motory 130 provedeny tak, aby zabezpečily udržení dané rychlosti oběhu chladící kapaliny 140 i při určité změně podmínek obíhající chladící kapaliny 140. V tomto případě není kroutící moment nebo rychlost otáčení oběžných hnacích prvků 132 hnaných motory 130 externě řízena. Je nutno poznamenat, že není potřeba žádných externích čerpadel, hřídelí nebo řemenic pro uplatnění upřednostněných provedení předloženého vynálezu. Motory 130 nebo jiná oběhová ústroji 134 jsou v chladící kapalině 140 přímo ponořeny. Výsledkem je, že chladící kapalina 140 chladí nejen substance umístěné) v nádrži 110, ale zabezpečuje i chlazení motorů 130.

Tepelný výměník 120 je s výhodou nekolikacestný, což umožňuje , aby chladivo protékalo několika cestami (třemi nebo více), na rozdíl od konvenčních výměníků, kde chladící médium protéká pouze jednou nebo dvěma cestami. Navíc jsou jeho rozměry přímo odvislé od průřezu, čímž je dán i obsah chladicí kapaliny 140. např. u výhodného provedeni je nádrž 110 dlouhá 30.48 cín (1 stopu), 60,96 cm (2 stopy) hluboká a 121.92 cm (4 stopy) široká, přičemž se používá tepelný výměník 120 o rozměrech 30,48 cm x 60,96 cm ( 1 stopa x 2 stopy). Zvýší-li se délka nádrže 110 na 609,6 cm (20 stop), pak se i délka tepelného výměníku 120 zvýší na 609,6 cm (20 stop). Výsledkem je, že tepelný výměník 120 může mít přibližně 50%-ni rozměry oproti konvenčnímu výměníku téhož tepelného zatížení. Jak bylo uvedeno, oběhová ústrojí 134 jako jsou motory 130 působí oběh zchlazené chladící kapaliny ♦

♦ #··

140 kolem chlazené, ochlazované nebo zmrazované substance a poté dopravu ohřáté chladící kapaliny 140 do tepelného výměníku J20, který je ponořen do chladící kapaliny 120. Alespoň u jednoho provedení je tepelný výměník 120 konstruován tak, že neodníniá nreně tepla než je teplo odnímané z chladící kapaliny 140 po odnětí tepla z ochlazované substance, čímž se udržuje teplota chladící kapaliny 140 v předem stanoveném rozmezí. Tepelný výměník 1.20 je napojen na chladící jednotku 190, která odnímá teplo z tepelného výměníku 120 a z celého systému.

U výhodného provedení je chladící jednotka 190 konstruována tak, aby odpovídala požadavkům na zatížení tepelného výměníku 120. takže teplo je ze systému odnímáno vyváženě a účinně, což má za následek řízené a rychlé chlazeni, ochlazování nebo mražení dané substance. Účinnost chladicí jednotky 190 je přímo závislá na použitém způsobu řízení podtlaku při oběhu tepelným výměníkem 120 a výkonem kompresorů používaných v chladící jednotce 190.

Tato metodologie vyžaduje velmi úzké tolerance udržováni teplot chladivá a chladící kapaliny 140 a mezi teplotou kondenzace a teplotou okolního prostředí Tato teplotní kritéria, spolu s použitou konstrukcí tepelného výměníku 120, umožňují účinnější dodávku chladivá do tepelného výměníku 120, což umožňuje, že kompresor je zásobován vyváženě a řízené a to má za následek více než 25%-ní zvýšení jeho výkonu oproti běžně používaným kompresorům.

Je nutno uvést, že podle obr. I je chladící jednotka 190 odděleným externím chladícím systémem Nicméně podle jiného provedení (nezobrazeno) může být chladicí jednotka i 90 včleněna přímo do jiné části nádrže 110. Mohou být použita různá provedení a uspořádání chladicí jednotky _t_90. která jsou méně nebo více vhodná pro určíte její uspořádání a provedení. Je-li např nádrž IJ0 extrémně velká, může být vhodná oddělená chladicí jednotka JJO. zatímco u přenosného provedení může být výhodné použít integrovanou chladící jednotku 190. Takováto její integrace je možná pouze tehdy, je-li výkonnost dosahovaná vynálezeckými principy postačující při použití výměníku s redukovanými rozměry.

- 12 Pomocí chladící jednotky 190 a tepelného výměníku 120 je li výhodného provedení zchlazena chladící kapalina 140 na teplotu mezi -24°C až 26°C, přičemž teplotní diferenciál v chladící kapalině 140 může být udržován na hodnotě ±0,5°C, U jiných provedení se může teplota chladící kapaliny 140 pohybovat i vně rozmezí -24°C až -26°C za účelem dosažení řízených chladících poměrů při ochlazováni, chlazení nebo mražení dané substance. U jiných provedeni je možno dosáhnout řízeného chlazení chladící kapaliny 140 pro docílení požadovaných poměrů při ochlazování, chlazení nebo mražení. Alternativně je tedy možno řídit či stanovit objem protékající chladící kapaliny pro docílení požadovaných poměrů při ochlazování, chlazení a nebo mražení. Přitom jsou možné různé dávky, objem a teplota chladící kapaliny L40 pro požadované ochlazování, chlazení nebo mražení.

Vhodnými a vyváženými rozměry chladícího nebo mrazícího zařízeni a výměníku je možno dosáhnout až o 80% rychlejšího ochlazování oproti známým chladírenským systémům. Navíc může být odnímané teplo udržováno na konstantní hladině 24 hodin denně. Alespoň jedno provedení podle vynálezu umožňuje dosažení výkonnostního koeficientu většího než I Výkonnostní koeficient chladícího systému je dán vzorcem

Pc = Qc/W kde P_t je výkonnostní koeficient, Q_c je množství odňatého tepla a W je množství prače potřebné na odnětí tepla. Např systém podle předloženého vynálezu je schopen odejmout 41000 watt tepla ze substance při použití pouze 31000 watt elektřiny Při použiti těchto hodnot se vypočte dosažený výkonnostní koeficient podle rovnice l\ 41000W 31000W = 1,32 což ukazuje, že výkonnostní koeficient je alespoň u jednoho vynálezeckého provedení 1,32.

Navíc byly provedeny zkoušky, které dokázaly, že měřené chladící zatížení pro zmražení kusu zadního hovězího o hmotnosti 5 kg z t6⁰C na teplotu -I8°C je 61,914 joule (1479 britských tepelných jednotek BTU). Běžná chladírenská mraznice zmrazí takovýto kus hovězího za 40 hodin nebo více Podle vynálezeckého způsobu se takovýto kus o hmotnosti 5 kg zmrazí přibližně za 3 hodiny, což představuje Časovou úsporu 37 hodin.

Navíc pak rychlé zmražení substancí určených k ochlazení, chlazeni nebo zmrazení pomocí vynálezeckého způsobu umožňuje předejít škodám na takto zpracovávaných materiálech (jako je např hovězí maso) tím, že se zabrání vytvoření ledových krystalů a tak se sníží poškození buněčných struktur.

Na obr.2 je znázorněno provedení chladícího systému 100 vhodné pro chlazení, ochlazování nebo zmrazování relativně velkých množství substancí Jsou použity podobné nebo identické vztahové značky pro označení podobných nebo identických součástí a význaků. V nádrži J 10 je opět chladící kapalina 140, do níž lze ponořit stojan 150. Ten je pohyblivě spojen s podstavcem 210, takže stojan 150 je možno zvedat nebo spouštět za účelem usnadnění umístění substancí do nádrže 110.

Při použití dochází ke chlazení, ochlazování nebo mražení substancí umístěných na policích 155 stojanu 150. S výhodou jsou police 155 provedeny z drátu, pleteniny nebo jinak, takže chladící kapalina 140 může cirkulovat volně kolem substancí uložených na policích, nad nimi i pod nimi. S výhodou se stojan 150 ponoří do chladící kapaliny J.40 až po jejím zchlazení na požadovanou teplotu, takže police 155 se substancemi jsou umístěny v nádrži 110. Ponoření stojanu 150 se usnadní s použitím běžných prvků jako převodů, řetězů a/nebo řemenic běžně známých ze stavu techniky. Chladící kapalina 140 je do oběhu uváděná opět oběhovými ústrojími 134 a cirkuluje kolem substancí uložených na policích 155 za účelem jejich rychlého chlazení, ochlazeni nebo zmraženi.

Na obr 3 je znázorněn postup při používání vynálezeckého způsobu, který je obecně označen vztahovou značkou 300 a jc dále osvětlen $ pomocí tohoto obrázku i obrázků předcházejících. Způsob začíná krokem 310, který znamená oběh chladící kapaliny 140 kolem tepelného výměníku 120. Ten je napojen na uvedeny chladící jednotku 190 chladícího systému za účelem sníženi teploty chladící kapaliny 140 na požadovanou teplotu, k čemuž dochází tím, že chladící kapalina 140 proudí kolem tepelného výměníku 120 s nízkou teplotou a ochlazuje se. Krok 320 znamená měření teploty chladící kapaliny 140, načež následuje krok ·«»· 4 · * 4 · • I Μ Ι· · · · »4 4 <

• 4 4 4 4 » · ·

4 4 «444444 4 4444

- 14330 představující určování, zda je teplota chladící kapaliny J40 snížena na požadovanou optimální hodnotu daného teplotního rozsahu. Tato optimální teplota může být pro různá použiti rozličná, preferovaná teplota je však pro většinu aplikaci mezi -24°C a -26°C.

Zjistí-li se, že teplota chladicí kapaliny 140 ještě není optimální, provede se krok 335 Ten znamená, že se tepelný výměník 120 dále ochlazuje pomocí chladící jednotky 190, a způsob se opět vrací ke kroku 310, při němž chladící kapalina 140 cirkuluje kolem tepelného výměníku 120 a dále se ochlazuje. S výhodou jsou kroky 110, 320, 330 a 335 prováděny kontinuálně, dokud teplota chladící kapaliny 140 nedosáhne požadované hodnoty v optimálním rozsahu.

Dosáhne-li chladící kapalina 140 tohoto požadovaného optimálního rozsahu, pokračuje vynálezecký způsob dále krokem 337, při němž dochází k tomu, že oběhové ústrojí 134. resp oběhová ústrojí 134 uvedou pomoci motorů 130 oběžné hnací prvky 132 s oběhovými ústrojími 134. ponořenými v chladící kapalině 140 tuto do cirkulačního pohybu kolem substancí, uložených v chladící kapalině 140 za účelem jejich zchlazeni, ochlazeni nebo zmraženi. Jak chladící kapalina 140 proudí kolem substancí uložených v ní, odnímá jejich teplo, které je v důsledku jejich vyšší teploty větší než je teplo i teplota chladící kapaliny 140 a toto teplo je přenášeno na chladicí kapalinu .140. Ta je odnáší pryč od zchlazovaných, ochlazovaných nebo zmrazovaných substancí, Tím, jak se dostává tepelná energie do chladící kapaliny 140, snižuje sc její viskozita a dochází k tomu, že viskozita chladící kapaliny 140, která právě protekla kolem substance, jejíž teplota je vyšší než teplota chladící kapaliny 140, je nižší než je viskozita chladící kapaliny 140, která právě protekla kolem tepelného výměníku 120.

Podle jednoho provedení vynálezu se udržuje v podstatě konstantní cirkulace chladící kapaliny 140 kolem chlazených, ochlazovaných nebo zmrazovaných substancí pro docíleni jejich rychlého zchlazení Jak bylo uvedeno, viskozita chladící kapaliny 140 se s její teplotou mění, přičemž průtok chladící kapaliny 140 je závislý alespoň částečně na její viskozitě. Pro kompenzaci těchto změn je do vynálezeckého způsobu zařazen krok 340, který znamená měření viskozity chladící kapaliny 140. V kroku 350 se pak určuje, zda se viskozita změnila, buď v důsledku otepleni po styku se substancemi nebo v důsledku ochlazeni tepelným • » · · · · ·

- 15 výměníkem 120. Došlo-li ke zvýšení viskozity, zařadí se krok 358 přinášející zvýšeni sily dodávané do oběhu chladící kapaliny 140 motorem 130 nebo motory 130 a oběhovými ústrojími 134, např. zvýšením kroutícího momentu a/nebo otáček. Alternativně se při zjištění snížení viskozity použije i snížení síly dodávané do oběhu chladicí kapaliny 140 snížením kroutícího momentu a/nebo otáček motorů 130 a tím i oběhových ústrojí 134. Dochází- li však během činnosti pouze k nevýznamným změnám, cirkuluje chladící kapalina 140 beze změny Vynálezecký způsob se pak vrací k počátečnímu kroku 310.

Kroky znázorněné na obr.3 jsou uspořádány sekvenčně. Pod vynálezecký způsob však spadá i kontinuální provádění všech uváděných kroků nebo jejich následnost ve změněném pořadí anebo i použití pouze některých těchto nebo jiných kroků. Např. u jednoho možného provedení se použije pouze jeden motor 130 pro cirkulaci chladící kapaliny 140 V takovém případě je vhodné, aby chladící kapalina MO po průchodu kolem tepelného výměníku 120 v kroku 310 a po průchodu kolem substance byla současně ochlazována v kroku 337. Navíc je možno tněřit teplotu a viskozitu chladící kapaliny 140 kontinuálně a na více místech

U jiného, alespoň jednoho vynálezeckého provedení se v kroku 350 viskozita chladící kapaliny 140 přímo neměří a neporovnává s předtím naměřenou viskozitou. Je totiž např možné, že je nepřímo určována z rychlosti rotace otáčejícího se motoru .130. Točí-li se tento pomaleji, předpokládá se, že se viskozita chladící kapaliny 140 zvýšila a zvýší se i otáčky a/nebo kroutící moment motoru 130. V opačném případě je tomu naopak. Může existovat i alespoň jedno provedení, u něhož motor 130 rotuje stále konstantními otáčkami a tedy i průtok chladící kapaliny M0 je v podstatě stálý.

U alespoň jednoho dalšího vynálezeckého provedení probíhá zchlazování chlazených, ochlazovaných nebo zmrazovaných substancí řízené a vyváženě tak, aby se dosáhlo extrémně vysoké výměny tepla, což přináší ve svém důsledku až o 80% rychlejší zchlazování než u konvenčních metod mraženi. Navíc pak alespoň jeden vynálezecký způsob přináší vysokorychlostní mražení při relativně vysoké záporné hodnotě teploty bez poškozeni substancí s docílením vysokého stupně uchování kvality mražené substance i po jejím rozmražení Tyto metody snižují až o 50% potřebu elektrické energie ve srovnání s běžnými mrazničkami.

• · · · · · ·

- 16V předcházejícím popise byly s uvedením odkazu na výkresy uvedeny způsoby a provedení vynálezu praktikované podle uvedeného textu a obrázků Tyto způsoby a provedení byly sice popsány dostatečně detailně, nicméně však pod rozsah vynálezu spadají i provedení a způsoby obsahující změny v logice, mechanice, chemii a v elektrické části, které nejsou popsány, avšak z popisu a obrázků jasně pro osoby zběhlé v oboru vyplývají. Popis přirozeně neobsahuje detailní uvedení všech možností a provedeni vynálezu a opomíjí určité informace, které jsou pro osoby znalé v oboru jasné a běžné Proto nemůže být předcházející popis brán jako omezující rozsah ochrany vynálezu pouze na popsaná a znázorněná provedení a způsoby, přičemž rozsah ochrany vynálezu je dán připojenými patentovými nároky.

Průmyslová využite 1 nost

Vynález je využitelný v různých průmyslových oborech, zejména pak v průmyslu chladírenském a potravinářském.

Claims

- 17PATENTOVE NÁROKY

1 Způsob řízeného vysokorychlostního ochlazování.chlazení nebo mraženi, vyznačující se t í ni, že přímo kolem zchlazované substance cirkuluje chladící kapalina, přičemž se její cirkulace řídi a udržuje na v podstatě stejné rychlosti oběhu kolem zchlazované substance nezávisle na změnách viskozity chladicí kapaliny.
2.Způsob podle nároku 1, v y z n a c u j í c í se ti m, že chladící kapalina dále cirkuluje kolem tepelného výměníku ponořeného v chladící kapalině, kteiý odebírá totéž množství tepla jako množství tepla odebírané ze zchlazované substance.

/.Způsob podle nároku 2, vyznačující se t í m, že se použije několikacestný tepelný výměník.

4 Způsob podle nároku 2. vyznačující se t í rn, že rozměry použitého tepelného výměníku jsou přímo závislé na oblasti, kterou chladící kapalina cirkuluje, přičemž tato oblast je široká asi 609,6 mm (24 palců) a hluboká asi 1219,2 mm (48 palců).

/.Způsob podle nároku 2. vy zn a Č u j í c í se t i m, že dále obsahuje chlazení tepelného výměníku chladící jednotkou za v podstatě stejných požadavků jako jsou kladeny na tepelné zatížení tepelného výměníku.

6 Způsob podle nároku 1,vyznačující se tí m, že dále obsahuje udržováni chladící kapaliny na teplotě mezi 24'^:C a -26°C

7. Způsob podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se t í m, že pro cirkulaci chladící kapaliny sc používá alespoň jedno oběhové ústrojí a řízení cirkulace obsahuje řízení tohoto oběhového ústroji pro dosaženi požadovaného oběhu chladící kapaliny

8. Způsob podle nároku 7, v y z n a č u j í c í se t í m, žc oběhové ústrojí obsahuje motor a oběžný hnací prvek napojený na motor pro docílení oběhu chladící kapaliny.

4*4 4 · · 4

4 4 4 4

- 189 Způsob podle nároku 7, vyznačující se t í ni, že se na každých 28,317 dn? (1 kubickou stopu) obíhající chladící kapaliny v oblasti až asi 609,6 mni (24 palců) široké a hluboké až asi 1219,2 mm (48 palců) použije jedno přídavné oběhové ústrojí.

10.Způsob podle nároku 1,vyznačující se ti m, že se v oblasti až asi 609,6 mm (24 palců) široké a hluboké až asi 1219,2 mm (48 palců) použije cirkulace kolem 35 litrů za minutu na každých 28,317 dm¹ (1 kubickou stopu) obíhající chladící kapaliny

11 Způsob podle nároku 1, v y z n a č u j i c í se t í m, že chladící kapalinou je roztok rozpuštěné látky.

12. Způsob podle nároku I, v y z n a č u j í c i se t i ni, že dále obsahuje mražení substance při řízených poměrech mražení

13. Způsob podle nároku 12, v y z n a č u j í c í se t í m. že řízené poměry mražení zahrnují v podstatě konstantní předem určené poměry oběhu chladící kapaliny.

14 Způsob podle nároku 12, v y z n a ě u j i c í se ti ni, že řízené poměry mražení obsahují řízení rychlosti chladící kapaliny obíhající kolem zchlazované substance

15. Způsob podle nároku 12, vy zn a c u j í c í se t í m, že řízené poměry mražení obsahují řízení teploty chladící kapaliny.

16. Způsob podle nároku 1, vy znač uj i c í se t í m, že dále obsahuje /ohlazování substance pří řízených poměrech zchlazování.

17. Způsob podle nároku 16, v y z n a č u j í c í se t í in, že řízené poměry zchlazování zahrnují řízení v podstatě konstantních poměrů cirkulace chladící kapaliny

18. Způsob podle nároku 16, vyznačující se t í m, že řízené poměry zchlazování zahrnují řízení rychlosti chladící kapaliny obíhající kolem zchlazované substance «

- 19 19 Způsob podle nároku 16, vyznačující se tí m, že rizene poměry zchlazování zahrnují řízení teploty chladící kapaliny tak, že teplotní diferenciál v celé obíhající chladící kapalině je udržován v rozmezí 0,5°C.

20.Způsob řízeného vysokorychlostního ochlazování, chlazení nebo mražení substancí, vyznačující se t i m, že obsahuje cirkulaci chladící kapaliny kolem zchlazované substance při použití alespoň jednoho oběžného hnacího prvku a řízení tohoto alespoň jednoho oběžného hnacího prvku pro udržování konstantní předem určené rychlosti oběhu chladící kapaliny kotem zchlazované substance nezávisle na změnách viskozity chladící kapaliny.

21 Způsob podle nároku 20, v y z n a č u j í c í se t i m, že dále obsahuje cirkulaci chladicí kapaliny při v podstatě předem určené rychlosti a průtoku okolo tepelného výměníku ponořeného do chiadicí kapaliny, přičemž tepelný výměník odnímá alespoň totéž množství tepla z chladící kapaliny, které tato odnímá ze substance

22.Způsob podle nároku 21, v y z n a č u j í c i se t í nt, že se použije několikacestný tepelný výměník

23 Způsob podle nároku 21, vyznačující se tí ni, že rozměry použitého tepelného výměníku jsou přímo závislé na oblasti, kterou chladící kapalina cirkuluje, přičemž tato oblast je široká asi 609,6 mm (24 palců) a hluboká asi 1219,2 mm (48 palců).

24 Způsob podle nároku 21, vyznačuj ící se tí m, že dále obsahuje chlazení tepelného výměníku chladící jednotkou za v podstatě stejných požadavků jako jsou kladeny na tepelné zatížení tepelného výměníku

25 Způsob podle nároku 20, v y z n a č u j í c í s c t í ni, že dále obsahuje udržování chladící kapaliny na teplotě mezi 24°C' a -26°C.

26.Způsob podle nároku 20, vyznačující se tí m, že řízeni alespoň jednoho oběhového ústrojí obsahuje nastavování síly, kterou oběhové ústroji působí na chladící « * · * · * · · • · · · · · · v ·· · ··· »»»· ·· »♦··

- 20 kapalinu tak, že se udržuje v podstatě konstantní předem určená rychlost oběhu chladící kapaliny procházející kolem chlazené substance

27. Způsob podle nároku 20, v y z n a č u j í c í se t i m, že se v oblasti až asi 609,6 mm (24 palců) široké a hluboké až asi 1219,2 mm (48 palců) použije cirkulace kolem 35 litrů za minutu na každých 28,317 dm³ (1 kubickou stopu) obíhající chladící kapaliny.

28. Způsob podle nároku 20, v y z n a Č u j í c í se l í m, že oběhové ustrojí obsahuje motor a oběžný hnací prvek napojený na motor pro docílení oběhu chladící kapaliny.

29 Způsob podle nároku 20, v y z n a c u j i c í se t í m, že se na každých 28,317 dm³(1 kubickou stopu) obíhající chladící kapaliny v oblasti až asi 609,6 mm (24 palců) široké a hluboké až asi 1219,2 mm (48 palců) použije jedno přídavné oběhové ústrojí

30 Způsob podle nároku 20, v y z n a č u j í c í se t í m, že chladící kapalinou je roztok rozpuštěné látky

31 Způsob podle nároku 20, vy zn a č u j í c í se t t m, že dále obsahuje mražení substance při řízených poměrech mražení.

32 Způsob podle nároku 31,vyznačující se ti m, že řízené poměry mražení zahrnují v podstatě konstantní předem určenou rychlost oběhu chladicí kapaliny procházející kolem zchlazované substance.

33 Způsob podle nároku 31, vyznačuj ící se ti tn, že řízené poměry mražení obsahují řízení objemu chladící kapaliny.

34.Způsob podle nároku 31.vyznačuj ící se ti m, že řízené poměry mraženi obsahuji řízení teploty chladící kapaliny.

35 Způsob podle nároku 20, vyznačující se t í m, že dále obsahuje zchlazování substance při řízených poměrech zchlazování * · 4 4444 ·· *44 I

-21 36.Způsob podle nároku 35, vyznačující se t í m, že řízené poměry zchlazování zahrnuji řízení v podstatě konstantní předem určené rychlosti oběhu chladící kapaliny procházející kolem zchlazované substance
3 7.Způsob podle nároku 35, v y z n a č u j i c í se t í m. že řízené poměry zchlazování zahrnují řízení objemu chladící kapaliny.

38.Způsob podle nároku 35, vy zn a č u j í c í se t í m, že řízené poměry zchlazování zahrnují řízení teploty chladící kapaliny tak, že teplotní diferenciál v celé obíhající chladící kapalině je udržován v rozmezí 0,5°C.

39 Způsob řízeného vysokorychlostního ochlazování, chlazení nebo mražení substanci, vyznačující se t í m, že obsahuje cirkulaci chladicí kapaliny kolem substance s použitím alespoň jednoho oběžného hnacího pivku, určování změn viskozity chladící kapaliny vzhledem k transferu tepla a změnu sily, kterou oběžný hnací prvek působí na chladící kapalinu pro kompenzaci změn viskozity chladící kapaliny tak, že se udržuje v podstatě konstantní předem určená rychlost oběhu chladící kapaliny procházející kolem substance.

40.Způsob podle nároku 39, v y z n a č u j í c í se t í m, že dále obsahuje cirkulaci chladící kapaliny při v podstatě předem určené konstantní rychlosti oběhu kolem tepelného výměníku ponořeného v chladící kapalině, přičemž tepelný výměník odnímá alespoň totéž množství tepla z chladící kapaliny jako tato odnímá ze substance.

41 Způsob podle nároku 40, v y z n a Č u j í c í se ti ni, že se použije několikacestný tepelný výměník

42.Způsob podle nároku 40, vyznačující se ti m, že rozměry použitého tepelného výměníku jsou přímo závislé na oblasti, kterou chladicí kapalina cirkuluje, přičemž tato oblast je široká asi 609,6 mm (24 palců) a hluboká asi 1219,2 mm (48 palců).

• · · * · ·

- 22 43.Způsob podle nároku 40, v y z n a č u j i c í se t í m, že dále obsahuje chlazeni tepelného výměníku chladící jednotkou za v podstatě stejných požadavků jako jsou kladeny na tepelné zatížení tepelného výměníku.

44 Způsob podle nároku 39, v y z n a č u j í c í se ti m, že dále obsahuje udržování chladící kapaliny na teplotě mezi 24°C a -26°C.

45. Způsob podle nároku 39, v y z n a č u j í c í se t í m, že se v oblasti až asi 609,6 nim (24 palců) široké a hluboké až asi 1219,2 mm (48 palců) použije cirkulace kolem 35 litrů za minutu na každých 28,317 dm³ (1 kubickou stopu) obíhající chladící kapaliny.

46. Způsob podle nároku 39, v y z n a č u j i C í se t í m, že oběhové ústrojí obsahuje motor a oběžný hnací prvek napojený na motor pro docílení oběhu chladící kapaliny, přičemž síla oběžného hnacího prvku je dodávaná motorem.

47. Způsob podle nároku 39, v y z n a c u j í c í se t i m, že se na každých 28,317 dn? (1 kubickou stopu) obíhající chladící kapaliny v oblasti až asi 609,6 mm (24 palců) široké a hluboké až asi 1219,2 mm (48 palců) použije jedno přídavné oběhové ustrojí.

48. Způsob podle nároku 39, v y z n a č n j í c í se t í m, že chladící kapalinou je roztok rozpuštěné látky

49Způsob podle nároku 39, v y z n a č u j i c í se t í m, že dále obsahuje mražení substance při řízených poměrech mražení.

50 Způsob podle nároku 49, v y z n a č u j í c i se t í m, že řízené poměry mražení zahrnuji v podstatě konstantní předem určené oběhové poměry chladící kapaliny

51 Způsob podle nároku 49, v y z n a č u j í c í se t í m, že řízené poměry mražení obsahují řízení objemu chladící kapaliny • 0 · • · « · 0

O cm • ·00 0 • 000

OMz • * · «