一种分离式速冻设备的制作方法

1.本发明涉及制冷技术领域，特别涉及一种分离式速冻设备。


背景技术：

2.蔬菜、水果、海鲜、肉类等食材的速冻是将新鲜食材经加工处理后，快速冻结制成的冷冻食品。其优点是可以长期贮存，且能较大程度地保持食材原有色泽、味道和各种营养，能有效地调解淡旺季供应。
3.相关技术中，食材的速冻可采用冷库，但是冷库采用冷空气循环的方式，冷冻时间长，保鲜效果差；或者可采用液氮速冷，但是成本极高，不利于规模化经营。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种分离式速冻设备，能够低成本实现速冻食材。
5.根据本发明实施例的一种分离式速冻设备，包括蒸发器、冷凝器、鼓风装置以及速冻装置，所述蒸发器具有制冷剂进口和制冷剂出口，所述冷凝器设有冷凝腔、进气口、出气口和出液口，所述冷凝腔内设置有分子筛组件，所述分子筛组件设于所述进气口和所述出气口之间，所述分子筛组件用于分离混合气体；其中，所述制冷剂出口与所述进气口通过回气管连接，所述出液口与所述制冷剂进口通过进液管连接，所述进液管上设置有节流组件，所述出气口与所述制冷剂进口通过进气管连接，所述鼓风装置连通所述回气管，用于将混合气体导入所述冷凝腔；所述速冻装置包括储液槽及速冻盒，所述储液槽用于存放第一盐溶液，所述蒸发器位于所述储液槽的内腔下部，所述速冻盒位于所述储液槽的内腔上部，所述速冻盒用于存放氯化钠溶液，所述速冻盒连接有循环管，所述循环管的两端均连通所述储液槽的内腔，所述循环管设置有位于所述速冻盒内的换热部件。
6.根据本发明实施例的分离式速冻设备，至少具有如下有益效果：通过蒸发器混合液态制冷剂和减压气体，液态制冷剂的表面压力降低，使得液态制冷剂产生蒸汽，处于新的动态平衡过程，实现制冷剂的蒸发，利用制冷剂蒸发吸热的特性，吸收储液槽内第一盐溶液的热量，制取低温的第一盐溶液，第一盐溶液在循环管中流动，在速冻盒的内腔中，第一盐溶液与氯化钠溶液通过换热部件进行热交换，使得速冻盒中的氯化钠溶液降到较低温度，氯化钠溶液能够在零度以下保持液态，而且氯化钠溶液是可食用的，氯化钠溶液接触食材是安全可靠的，利用低温的氯化钠溶液快速实现食材的冷冻，实现速冻，而且相比于液氮速冻大幅降低成本，满足规模化经营的需求；冷凝器中通过分子筛组件，分离制冷剂和减压气体，制冷剂达到一定浓度后实现冷凝，成为液态的制冷剂，重新进入蒸发器中制冷。
7.根据本发明的一些实施例，所述循环管上连接有驱动泵，所述驱动泵位于所述循环管的进口端。
8.根据本发明的一些实施例，所述循环管的进口端连通所述储液槽的内腔下部，所述循环管的出口端连通所述储液槽的内腔上部，所述循环管的进口端和出口端位于所述储
液槽的相对两侧。
9.根据本发明的一些实施例，所述换热部件设置为换热盘管，所述换热盘管位于所述速冻盒的内腔下部。
10.根据本发明的一些实施例，所述速冻盒连接有液体驱动模组，所述液体驱动模组具有螺旋桨，所述螺旋桨位于所述速冻盒的内腔以驱动氯化钠溶液流动。
11.根据本发明的一些实施例，所述速冻装置还包括食材框，所述食材框用于存放食材并且采用丝网制作，所述食材框能够放入所述速冻盒的内腔并且具有提手。
12.根据本发明的一些实施例，所述进液管包括储液段，所述储液段包括若干u形管。
13.根据本发明的一些实施例，所述冷凝器连接有散热装置以供散热，所述散热装置包括冷却水管，所述冷却水管缠绕于所述冷凝器的外侧。
14.根据本发明的一些实施例，所述出气口位于所述冷凝器的上部，所述出液口位于所述冷凝器的下部，所述进气口位于所述冷凝器的中部，所述冷凝器包括锥形导向部，所述出气口位于所述锥形导向部的小端。
15.根据本发明的一些实施例，所述进气管的端口伸入于所述进液管中，并且凸出于所述进液管的内壁。
16.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
17.本发明的附加方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
18.图1为本发明一些实施例的分离式速冻设备的结构示意图；
19.图2为本发明另一些实施例的分离式速冻设备的结构示意图；
20.图3为本发明另一些实施例的分离式速冻设备的结构示意图。
具体实施方式
21.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
22.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
24.参照图1，本发明的实施例提出一种分离式速冻设备，包括蒸发器100、冷凝器200、鼓风装置300以及速冻装置，蒸发器100具有制冷剂进口和制冷剂出口，冷凝器200设有冷凝腔201、进气口、出气口和出液口，冷凝腔201内设置有分子筛组件210，分子筛组件210设于
进气口和出气口之间，分子筛组件210用于分离混合气体；其中，制冷剂出口与进气口通过回气管220连接，出液口与制冷剂进口通过进液管230连接，进液管230上设置有节流组件240，出气口与制冷剂进口通过进气管250连接，鼓风装置300连通回气管220，用于将混合气体导入冷凝腔201；速冻装置包括储液槽410及速冻盒420，储液槽410用于存放第一盐溶液，蒸发器100位于储液槽410的内腔下部，速冻盒420位于储液槽410的内腔上部，速冻盒420用于存放氯化钠溶液，速冻盒420连接有循环管430，循环管430的两端均连通储液槽410的内腔，循环管430设置有位于速冻盒420内的换热部件432。
25.可以理解的是，第一盐溶液可采用氯化钙溶液，氯化钙溶液可以在零下60度仍然不结冰，对比起来，氯化钠溶液在零下23度则结冰，氯化钙溶液具有较强的低温耐受性能，能够在交底的温度下保持流动性，因而氯化钙溶液用于与蒸发器100进行第一次热交换，而速冻盒420中的氯化钠溶液用于接触食材，保证安全性，避免影响食材解冻后的烹煮。当然第一盐溶液也可以采用其他盐溶液，下面以第一盐溶液采用氯化钙溶液为例进行说明。
26.分离式速冻设备运行时，通过蒸发器100混合液态制冷剂和减压气体，具体地，液态的制冷剂和减压气体在蒸发器100的管道中混合，在液态的制冷剂和减压气体开始混合的位置上，蒸发器100提供了蒸发的空间，该混合位置没有气态的制冷剂，即气态的制冷剂的分压为零，因此液态的制冷剂必然蒸发，形成气态的制冷剂。在该过程中，吸收储液槽410内氯化钙溶液的热量，制取低温的氯化钙溶液。
27.气态的制冷剂和减压气体形成的混合气体沿着回气管220流动进入到冷凝器200中，鼓风装置300驱动混合气体导入冷凝器200的冷凝腔201。冷凝腔201内设置分子筛组件210，分子筛组件310的定义是一种可以实现分子筛分的新型材料，其具有与分子大小相当且均匀一致的孔径、离子交换性能、高温热稳定性能、优良的择形催化性能和易被改性以及具有多种不同的类型与不同结构可供选择。分子筛组件210设置为允许减压气体通过，而阻止制冷剂通过，达到分离混合气体的作用。
28.例如，制冷剂选择为氨气，减压气体选择为氢气或氦气，氢气的分子直径是0.289纳米也就是2.89a。氦气的分子直径是0.26纳米，也就是2.6a。氨气的分子直径是0.444纳米，也就是4.44a。因此，选用3a或4a的分子筛组件210，比如分子筛膜，可以有效的分离氢气和氨气，或分离氦气和氨气。
29.气态的制冷剂液化的本质是：气态的制冷剂的相对湿度达到100％以后，就必然会液化。因此，分离混合气体后，冷凝腔201的部分空间中只保留有气态的制冷剂，或者同时存在气态的制冷剂和液态的制冷剂，当鼓风装置300持续将混合气体导入冷凝器200的冷凝腔201中，气态的制冷剂的相对湿度达到100％，则自行冷凝成为液态的制冷剂。
30.以制冷剂为氨气，减压气体为氢气举例，说明分离式速冻设备的工作过程。
31.氨气和氢气的混合气体，在鼓风装置300的作用下，从冷凝器200的进气口导入冷凝腔201中。氢气穿过分子筛组件210，从出气口流出，而氨气被分子筛组件210阻挡，积聚在冷凝腔201中，当氨气的浓度不断增加。根据氨气的h-s图(压焓图)，在40℃的时候，氨的饱和压强pt为15bar，将分离式速冻设备的待机压力设为2pt，也就是30bar，因此，冷凝器200中的氨气的浓度不断升高，当其浓度达到50％，也就是其分压达到1个pt的时候，氨气就会开始冷凝，形成液氨，液氨从出液口中流出。液氨沿着进液管230进入蒸发器100，氢气沿着进气管250进入蒸发器100，液氨和氢气在蒸发器100中混合。在蒸发器100中，因为氢气轻，
就会充满蒸发器100，因此，氨气的分压接近0，液氨会有分子进入氢气中形成氨气，即液氨进行蒸发，吸收储液槽410内氯化钙溶液的热量，制取低温的氯化钙溶液。然后氨气和氢气的混合气体沿着回气管220回到冷凝器200中，实现循环。
32.氯化钙溶液在循环管430中流动，在速冻盒420的内腔中，氯化钙溶液与氯化钠溶液通过换热部件432进行热交换，使得速冻盒420中的氯化钠溶液降到较低温度，氯化钠溶液能够在零度以下保持液体，而且氯化钠溶液是可食用的，氯化钠溶液接触食材安全可靠，利用低温的氯化钠溶液快速实现食材的冷冻，实现速冻，而且相比于液氮速冻大幅降低成本，满足规模化经营的需求。此外，分离式制冷设备改变传统的制冷循环模式，冷凝的过程所需的能耗更低，从而降低制冷系统的生产成本，具有较大的经济效益。
33.可以理解的是，节流组件240采用电子膨胀阀，电子膨胀阀是一种可按预设程序控制制冷装置中制冷剂流量的节流元件。电子膨胀阀通过被调节参数产生的电信号，控制施加于膨胀阀上的电压或电流，进而达到调节供液量的目的。电子膨胀阀作为一种新型的控制元件，已成为制冷系统智能化的重要环节，也是制冷系统优化得以真正实现重要手段和保证，被应用在越来越多的制冷设备中。
34.参照图1，根据本发明的一些实施例，循环管430上连接有驱动泵431，驱动泵431位于循环管430的进口端，通过驱动泵431驱动储液槽410中的氯化钙溶液经循环管430快速流动，形成强制对流，提高换热效率，加快速冻进程。
35.根据本发明的一些实施例，循环管430的进口端连通储液槽410的内腔下部，循环管430的出口端连通储液槽410的内腔上部，循环管430的进口端和出口端位于储液槽410的相对两侧。
36.根据本发明的一些实施例，循环管430的进口端连通储液槽410的内腔下部，循环管430的出口端连通储液槽410的内腔上部，循环管430的进口端和出口端位于储液槽410的相对两侧。由于，氯化钙溶液经过换热部件432换热后，温度升高，倾向于下沉，下沉的氯化钙溶液经过换热管310的换热降温，因此将循环管430的进口端设在下方，能够及时抽走该部分降温后的氯化钙溶液，有利于通过换热部件432与氯化钠溶液换热，得到低温的氯化钠溶液以冷冻食材，有利于加快速冻进程，减少耗时，有效保鲜。
37.参照图3，根据本发明的一些实施例，循环管430中部的换热部件432设置为换热盘管，换热盘管位于速冻盒420的内腔下部，利用换热盘管增大与氯化钠溶液的接触面积，提高热交换的效率，有助于加快氯化钠溶液的降温。
38.参照图2和图3，根据本发明的一些实施例，速冻盒420连接有液体驱动模组421，液体驱动模组421具有驱动电机和螺旋桨422，螺旋桨422位于速冻盒420的内腔，驱动电机驱动螺旋桨422旋转，从而带动氯化钠溶液快速流动，流速在1m/s以上，达到紊流状态，能够大幅提高换热系数，加快冷冻。而且，螺旋桨422驱动氯化钠溶液流动的方向与氯化钙溶液在换热部件432中的流动方向相反，进一步提高换热效率。
39.可以理解的是，在本发明的一些实施例中，速冻装置还包括食材框600，食材框600用于存放食材并且采用丝网制作，食材框600能够放入速冻盒420的内腔并且具有提手，丝网能够供氯化钠溶液流过，配合螺旋桨422的驱动作用，提升冷冻速度。而且，食材框600具有提手，便于用户放入及取走食材，方便操作。食材框600还起到保护作业，将换热部件432和螺旋桨422隔开，防止用户被冻伤或者接触螺旋桨422而受到伤害，提高安全性。
40.参照图2，根据本发明的一些实施例，储液槽410连接有搅动机构，搅动机构包括固定连接于储液槽410的电机440，电机440的转轴延伸至储液槽410的内部，并且连接有转轮450，电机440通过转轴驱动转轮450旋转，旋转的转轮450搅动储液槽410中的氯化钙溶液，提高热交换的效率，有利于氯化钙溶液的降温。在高度方向上，转轮450位于换热管310与循环管430之间，转轮450搅动氯化钙溶液，同时加快氯化钙溶液接触换热管310与循环管430，提升两处热交换。
41.参照图3，根据本发明的另一些实施例，在高度方向上，转轮450位于储液槽410的上部，甚至部分转轮450位于储液槽410外，转轮450搅动氯化钙溶液，氯化钙溶液在储液槽410中大范围移动，同样能够提高换热效率。
42.根据本发明的一些实施例，进液管230包括储液段231，储液段231包括若干u形管。通过设置u形管，能够存储更多的制冷剂，减小进液管330的占用空间。
43.根据本发明的一些实施例，冷凝器200连接有散热装置500以帮助散热，通过设置散热装置500，能够有效提高冷凝器200的散热效率，进而提高冷凝效率。散热装置500包括冷却水管，冷却水管缠绕于冷凝器200的外侧，冷却水管可以利用常温的水源，方便取用。可以理解的是，散热装置500也可以采用风冷设备，代替冷却水管，或者风冷设备结合冷却水管一起使用。
44.根据本发明的一些实施例，出气口位于冷凝器200的上部，出液口位于冷凝器200的下部，进气口位于冷凝器200的中部。减压气体的质量轻于制冷剂，减压气体会往上流动，出气口位于冷凝器300的上部便于减压气体流出，出液口位于冷凝器300的下部，则便于液化的制冷剂流出。冷凝器200包括锥形导向部，出气口位于锥形导向部的小端，通过设置锥形导向部，引导减压气体从出气口流出，减少流量损失。
45.根据本发明的一些实施例，进气管250的端口伸入进液管230中，并且凸出于进液管230的内壁。液氨从左边进入，氢气从下边进入，设置进气管250的端口凸出于进液管230的内壁，能够减少液氨从进气管250倒灌到冷凝器200中的可能。
46.根据本发明的一些实施例，鼓风装置300包括通风机。通风机不需要像常规制冷系统的压缩机那样具有很大的压缩比，只需要能够将混合气体导入冷凝器200，由制冷剂自身的浓度变化实现冷凝。当然，鼓风装置300也可以采用压缩机，并且功率比常规制冷系统的压缩机小。
47.在实际应用中，分离式速冻设备为一体式的整机，可以应用在海鲜市场、大型商场等具有速冻需求的场所。
48.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下，作出各种变化。