專利名稱：渦流低溫冷凍機的制作方法
發(fā)明的背景總體上說，本發(fā)明是關于冷凍設備的；具體地說是關于利用冷凍劑，如液氮或干冰，來冷卻的冷凍機。
本發(fā)明致力于解決的問題之一是家禽屠宰后的軀體及類似物的快速冷凍。在家禽的冷凍中，通常情況下，軀體溫度從進入時的約100°F降低到取出時的40°F是較理想的。
如在其它操作中一樣，在食物加工中，最好能限制任何特定裝備的占地空間。當使用管道冷凍機時，管道冷凍機的長度即為需要考慮的因素之一。通常情況下，管道長度最好被盡量縮小至某一具體運用的冷凍要求所能允許的程度。在冷凍既定數(shù)量的產品時通常最好能晝減少冷凍劑的用量。為了這個目的，最好冷凍設備能有效地使用冷凍劑。
液氮浸泡在某些情況下被有效地用于冷凍食用產品和其它物品，但由于一些原因被用于冷凍家禽時并不理想。首先，在冷卻軀體的其它部分所必須的時間里，較小的部分如翅膀可能被完全冰凍；其次，液氮會在禽類的空腔中積聚，并在軀體被從洗浴中取出時仍停留于其中，導致內腔冰凍和冷凍液使用的低效率。對于需在冷凍后很短的時間內完成軀體的裝箱，包裝或切割工作而言，冰凍可能是不盡人意的。對將要新鮮出售的產品而言，冰凍也是不理想的。
在冷凍家禽中使用液氮浸泡的另一個問題是來自家禽的水在液氮浴中易于結冰，并且液氮還可能冷凝空氣中的氧。
低溫噴霧，如，噴射液氮或干冰，消除了液氮浸泡的一些問題，但產生了另一問題，即過多的冷凍劑在噴向軀體后易于在冷凍機的底部表面積聚。在使用液氮的情況下，一個被建議的解決方法是使其在一個池中積聚，并將液體排到一個井中，從這里它可被泵回噴霧系統(tǒng)。然而，這個解決方法有幾個缺點，比如液氮很難泵，并且液氮從泵或相連的管中泄露可能產生問題。
因此，本發(fā)明的總的目的是為使用冷凍劑如液氮，干冰冷凍家禽或其它物品提供一種改進的方法和裝置。
本發(fā)明的進一步的目的和優(yōu)點將在以下所進行的解釋中，結合權利要求和附圖，得以逐漸顯露。
發(fā)明的概要本發(fā)明總體上說含有一用于迅速冷凍肉雞軀體及類似物的冷凍機或管道冷凍機，在此，當軀體或其它物品通過通道或管道時冷凍劑如液氮或干冰被直接噴向它們，并且空氣和/或揮發(fā)的冷凍劑的渦流持續(xù)地掃過冷凍機的底部表面并從底部表面重新循環(huán)冷凍劑，從而在冷凍機里發(fā)生作用，從而避免了在底部表面積累液氮或干冰。在第一實施例中，渦流由一個或更多風扇產生，其引導渦流沿管道的一側向下以使空氣和/或蒸發(fā)的冷凍劑向下降，越過底部表面，而后返回越過管道內部的上部區(qū)域。管道內部最好被成型為能使重新循環(huán)的冷卻劑被渦流導向至與軀體或其它物品接觸。
在第一實施例中，在平行于管道軸的線的從管道軸側面偏置的部位提供了一組風扇；它還提供一組冷凍劑注入器，如噴頭或干冰噴角以將冷凍劑注入管道。噴頭最好位于使冷凍劑朝向軀體或其它物品的位置。在肉雞軀體的例子中，噴頭最好位于能使噴霧直接對準雞的胸部的位置。
在第一實施例中，管道通常為環(huán)狀圓柱形，它除了提供一沿其頂部安裝著一鉤環(huán)線的槽和提供了在靠近其頂部一側安裝著風扇的凹坑外總體上具有環(huán)形橫截面。冷凍劑注入的噴頭可以全部位于管道的一側，風扇可以安裝在管道的冷凍劑注入噴頭的同一側。在管道的對面可以安裝一折流板以導向重新循環(huán)的冷凍劑與軀體或其它物品的與冷凍劑注入噴頭相對的一側相接觸?？砂惭b一風檔以引導風扇的輸出沿管道內壁切向向下并控制輸出氣流的速度。
也可安裝第二列冷凍劑注入器，如噴頭或干冰噴角。第二列冷凍劑注入器可以位于管道的與第一列相對的一側。
作為具有大體上呈環(huán)形切面的管道的替代，管道可以具有“8”字型橫切面的形狀，包括兩個并列安置的大體上為柱狀的瓣片，中間有一置于軀體之下的繞每個瓣片向下向外循環(huán)冷卻劑的風扇，以使重復循環(huán)的液體冷凍劑得以從上邊兩側轉向軀體的頂部匯聚。
在以上的所有實施例中，在管道的一端或兩端最好安裝從管道中排出CO2和/或氮氣的裝置，以避免放置冷凍設備的房間中聚集高濃度的這些氣體。
附圖的簡要描述

圖1是按照本發(fā)明的設備的橫向切向視圖。
圖2是圖1中設備的邊正視圖的視圖，一個入口的門打開以揭示通道的內部結構。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的設備的橫切面視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的設備的橫切面視圖。
圖5根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的設備的橫切面視圖。
優(yōu)選實施例的詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例包含迅速冷凍家禽軀體或其它物品的冷凍設備和操作這些設備的方法。在此將特定地參照肉雞軀體懸掛在鉤環(huán)線上的情況來描述設備，因為有關的設備與方法被認為是尤其適用于肉雞。然而，有必要認識到在其它實施例中，據(jù)本發(fā)明的裝置可以用于冷凍其它的獨立分開的物品或其它，比如，利用傳送帶連續(xù)運入設備的材料。
在圖1，和2所示的本發(fā)明的第一實施例中，設備總體上包括一冷凍機或管道冷凍機10，其含有一縱長的絕熱的管道14。管道14的底部表面16最好是非平面。管道14有一大體上呈柱狀的內部18，其為處于頂部安裝鉤環(huán)線22的槽20所中斷，并為用以安裝處于沿一側接近頂部的風扇26的凹陷24所中斷。
安裝了往管道中注入冷凍劑30的裝置以冷卻管道內肉雞軀體12或其它材料。注入冷卻劑的裝置可以包括安裝于頭部31上的用于注入液氮的干冰噴角，或稱噴頭28，如圖1和圖2所示，或其它冷凍劑注入器。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，安裝風扇26以在管道內部產生繞著管道的縱向軸線17持續(xù)地掃過管道底部表面16并從管道底部表面重新循環(huán)冷凍劑的旋渦狀流。在此使用術語“旋渦狀”目的是強調流體大體上類似于旋渦，并大體上以環(huán)繞的形狀前進。如圖1所表示，該實施例中的渦流沿管道的一邊向下前進，橫向越過底部表面以從該處卷起冷凍劑，如二氧化碳或液氮，使其大體上沿相對的一側向上，然后越過頂部返回。
在圖1的實施例中，管道內部被成型為能使重新循環(huán)的冷凍劑被渦流引向肉雞軀體12或其它物品，注入冷凍劑的噴頭28和產生渦流的風扇26被安置在管道14的同一側。冷凍劑被直接噴到軀體12的一側，且最好是朝向肉雞的胸部。折流板32或其它結構元件可以安裝于管道的相對的一側以引導重新循環(huán)的冷凍劑與軀體或其它物品的另一側接觸。因此，雖然重新循環(huán)的冷卻劑可能在整個管道中盤卷，并可能與被冷凍的物品的表面的所有部份都接觸，但是軀體12的一側是由從噴頭28噴出的冷凍劑直接噴的，而其另一側則主要由重新循環(huán)的冷凍劑和/或冷空氣來冷凍。
渦流最好由一個或幾個被定向以引導氣流沿管道的一側向下的風扇產生。在圖1的實施例中，一組風扇26被安裝于通常平行于管道的軸線上的從管道的縱向軸17偏置的部位。在其它實施例中，風扇可能以不同的方式安置或定向，或者除風扇以外的裝置可能被用于在冷凍機內部產生渦流。風扇可由安裝于管道14之外的發(fā)動機33驅動。如圖1所示的安置風扇的方式的優(yōu)點被認為是在于每個風扇的輸出氣流一般與相鄰的風扇平行，這有助于產生一單一的強大的軸向渦流模式。
在管道的一個或兩個末端最好安裝一個或更多的排氣管34以從管道中排出CO2或氮氣，避免在放置冷凍裝置的房間內積聚高濃度的這些氣體。
為了提高效率，圖1中的管道14可以造得相對較緊密地圍繞著軀體或其它被冷卻的物體。為了這個目的，管道內部的尺寸可能僅比肉雞軀體僅僅稍大一些。
最好安裝可調節(jié)的風擋38以限定不同寬度的風扇輸出開口，以便通過調節(jié)該風擋在不同的操作條件下得到最大的效率。在風擋38之上有一風扇進氣室40，以使重新循環(huán)的空氣或/和冷凍劑蒸汽可到達風扇26的進氣室的一邊。可以安裝分隔壁42以幫助有效地得到渦流。可以安裝帶鉸鏈的入口門以方便清洗和維修保養(yǎng)。
在一些實施例中，使用液氮時設備內部的溫度可以低至-300°F；使用干冰時溫度可低至-100°F。這樣的熱傳遞可與液氮浸泡冷凍機的相比，而卻沒有液氮浸泡的相關問題。
依據(jù)本發(fā)明的第二實施例，如圖3所示，給出了除了安裝了一組以上冷凍劑噴頭外基本上與圖1和圖2中所描述的相似的設備。在圖3的實施例中，第一組噴頭50安裝在低于軀體中心且與風扇同側的管道的一側上。第二組噴頭安裝在大約相同高度的軀體的對側。
本發(fā)明的第三實施例，如圖4所示，也與圖1和2基本上相似，但第一組噴頭60安裝在略高于軀體中心的高度上以向下向內朝軀體噴射；第二組噴頭安裝在第一組的對側，略低于軀體的中心，向上向內朝著軀體噴射冷凍劑。
圖5表示本發(fā)明的第四實施例，除了以下描述的外也基本上與圖1中的實施例相似。在圖5的實施例中安裝了兩組噴頭70和72，軀體的每邊各一組，分別安裝于略高于軀體中心并定向以使噴射的冷凍劑稍向下向內朝向軀體。管的外形大體上有呈“8”字型的橫切面，包含一對大體上呈環(huán)形柱狀的并列安置瓣片74和76。每一瓣片組成管道的一半。單排風扇位于圖5中管道的中心接近底部從而引導管道中氣體和冷凍劑的流大體上沿著每個瓣片的彎曲底部向下向外，然后向上返回到管道的中心，這樣產生一雙渦旋，即具有相反的旋轉方向的兩個渦旋，繞每個瓣片各自的縱向軸86旋轉，從而使重新循環(huán)的冷凍劑從上部沖擊軀體的兩側。
入口板80和82安裝在各個瓣片上并以鉸鏈連到每個瓣片的接近頂部的部位以便它們可以被打開至圖5虛線部分所示的位置以提供進入管道內部的通路。轉移從管道中排出的CO2和/或氮氣的裝置以罩元件的形式安裝，它可以基本上沿管道的長度延伸，或，作為替代，可以僅安裝在與通道的末端相鄰。
在圖3，4，5的實施例中，與圖1中所示的折流板相似的折流板可被安裝以將重新循環(huán)的冷凍劑導向軀體。和圖1所示的合適的擋板一起，可安裝如圖1所示并相關描述的風擋以在操作中控制氣流并提高效率。如果需要的話，已用圖說明的所有實施例都能通過增加冷凍劑注入器數(shù)目或改變冷凍劑注入器的位置而加以調整。比如，圖5中的實施例可通過把其冷凍劑注入器的位置改變成圖1，3或4的樣子而加以修改。
從以上所述應意識到本發(fā)明提供了一種新的，有用的，且對地面空間要求相對較低的迅速冷凍軀體或其它物品的方法。本發(fā)明的設備重量相對較輕，可以如圖1所示由一合適的底座支持或從上邊掛住，如果愿意的話。
本發(fā)明不限于以上描述的優(yōu)選實施例，而是由此后的權利要求書所定義。
權利要求
1.冷凍設備，含有一個具有縱向軸線的絕熱管道，在上述軸線的相對的兩端上配置了一個入口和一個出口，和一個非平面的底部表面。將冷凍劑注入管道以冷卻管道內材料的裝置，和在管道內產生繞管道軸線的渦流的裝置，以持續(xù)地掃過管道的底部表面并從管道的底部表面重新循環(huán)冷凍劑。
2.根據(jù)權利要求1的冷凍設備，其中所述的至少一個風扇由配置于大體平行于管道軸線的線上的一組風扇組成。
3.根據(jù)權利要求1的冷凍設備，其中所述的至少一個風扇安裝于從管道的軸線側向偏置的位置，并被定向成向下吹。
4.根據(jù)權利要求1的冷凍設備，其中所述的將冷凍劑注入管道以便冷卻管道內材料的裝置由將液氮注入管道的設備組成。
5.根據(jù)權利要求1的冷凍設備，其中所述的將冷凍劑注入管道以冷卻管道內材料的裝置由將干冰注入管道的裝置組成。
6.根據(jù)權利要求1的冷凍設備，其中所述的將冷凍劑注入管道以冷卻管道內材料的裝置由一組噴頭組成。
7.根據(jù)權利要求1的冷凍設備，進而包括沿管道頂部延伸的縱向的槽以安裝一用于運送被冷卻的材料通過上述設備的鉤環(huán)線。
8.根據(jù)權利要求1的冷凍設備，其中所述的將冷凍劑注入管道的裝置通常安裝在管道的一側并被定向以引導冷凍劑朝向被冷卻的物品的一側；其中所述的設備還含有一與注入冷凍劑的裝置相對的折流板以將重新循環(huán)的冷凍劑引向被冷卻的物品。
9.根據(jù)權利要求1的冷凍設備，其中所述的底部表面是彎曲的。
10.根據(jù)權利要求1的冷凍設備，其中所述的絕熱管道有一大體上呈圓形的內部橫截面。
11.一種冷卻的方法，其包括裝備一具有縱向軸線的絕熱管道，其有安裝在上述軸線的相對的兩端，一入口和一出口，和一非平面的底部表面；將冷凍劑注入管道以冷卻管道內的材料；和在管道內產生繞管道軸線的渦流以持續(xù)地掃過管道的底部表面并從管道的底部表面重新循環(huán)冷凍劑。
12.在根據(jù)權利要求11的方法中，產生渦流的步驟包括運轉一組在上述管道中的大體上平行于管道軸線上的風扇。
13.在根據(jù)權利要求11的一種方法中，產生渦流的步驟包括運轉一組在上述管道中的位于從管道的軸線偏置的位置并被定向以向下吹的風扇。
14.在根據(jù)權利要求11的一種方法中，其中，將冷凍劑注入管道以冷卻器道內的材料包括將冷凍劑注入管道。
15.在根據(jù)權利要求11的一種方法中，其中，將冷凍劑注入管道以冷卻管道內的材料包括將干冰注入管道。
16.在根據(jù)權利要求11的一種方法中，其中，將冷凍劑注入管道以冷卻管道內的材料包括通過一組噴頭將冷凍劑注入管道。
17.根據(jù)權利要求11的方法，還包括通過一架空的運送器把被冷卻的材料運進上述設備。
18.冷凍設備包括一具有縱向軸線的絕熱管道，其有安置在上述縱向軸線相對兩端的一入口和一出口，和一非平面的底部表面；一冷凍劑注入器；和至少一個在管道內部產生環(huán)管道軸線的渦流以持續(xù)地掃過管道的底部表面并從管道的底部表面重新循環(huán)冷凍劑的風扇。
19.根據(jù)權利要求18的設備還含有一將被從管道的底部表面卷起的冷凍劑引向管道的既定部位的折流板。
20.根據(jù)權利要求19的設備，其中所述的至少一個風扇由一組風扇組成，其位于與管道的軸線平行的線上，但從軸線側向偏置，并被定向成向下吹。
21.一種冷凍家禽軀體的方法，包括運送家禽軀體通過一絕熱的，具有一縱向軸線，及安裝于上述縱向軸線的相對兩端的一入口和一出口，以及一非平面的底部表面的管道；朝著管道內的軀體噴射冷凍劑以冷卻上述管道內的軀體；運轉許多位于從管道的軸線偏置的位置上的風扇以在管道內產生繞管道軸線的旋渦狀空氣流以持續(xù)地掃過管道的底部表面并從管道的底部表面循環(huán)冷凍劑；和當冷凍劑被從管道的底部表面向上循環(huán)時向內朝軀體偏轉重新循環(huán)的上述冷凍劑。
22.在根據(jù)權利要求21中一種冷凍家禽軀體的方法中，在管道內的軀體上噴射冷凍劑包括直接將冷凍劑噴射到軀體的胸部上。
23.根據(jù)權利要求21的一種方法，進而包括安裝一可調風擋以控制風扇的輸出流并調節(jié)風擋以優(yōu)化冷凍。
24.冷凍裝置包含一絕熱的管道，其具有至少一縱向軸線，及安裝于管道相對兩端的一入口和一出口，以及一非平面的底部表面；一個或更多冷凍劑注入器；和一個或更多風扇，其安裝在管道內并產生繞至少一平行于管道的縱向軸的旋渦軸的渦流以持續(xù)地掃過管道的底部表面并從管道的底部表面重新循環(huán)冷凍劑。
25.根據(jù)權利要求24的設備，其中管道含有一對縱向延伸的，橫切面大體圓形的瓣片。
26.根據(jù)權利要求25的設備，其中所述的至少一風扇被安裝在與管道的底部表面相鄰的位置上，并產生一對渦流模式，在上述的兩個瓣片中各一個。
27.根據(jù)權利要求24的設備，其中所述的管道有一大體上呈環(huán)形的橫截面，且所述的至少一個風扇只產生一單一的渦流型式。
28.一種冷凍肉雞軀體的方法，包括運送軀體通過一絕熱的管道，其具有至少一縱向軸，及安裝在管道的相對兩端的一入口和一出口，以及一非平面的底部表面。在管道內的軀體上噴射冷凍劑以冷卻上述管道內的軀體。運轉許多位于管道內的風扇以在管道內產生繞至少一縱向軸的渦流以持續(xù)地掃過管道的底部表面并從管道的底部表面循環(huán)冷凍劑。
29.在根據(jù)權利要求28的方法中，在軀體上噴射冷凍劑包括從第一組縱向的噴頭噴射和從第二組縱向的噴頭噴射。
30.根據(jù)權利要求29的一種方法，其中，在管道內的軀體上噴射冷凍劑包括從位于軀身對側的噴頭上大體上向上朝軀體噴射冷凍劑。
31.根據(jù)權利要求28的一種方法，其中，在軀體上噴射冷凍劑的步驟包括從第一組位于軀體的中心之上的縱向噴頭朝軀體大體上向下噴射，和從位于軀體中心之下的第二組噴頭以大體上向上的方向朝軀體噴射。
32.根據(jù)權利要求28的一種方法，其中，在軀體上噴射冷凍劑的步驟包括從兩組總體上位于軀體的中心之上并處于其對側的噴頭大體上向下噴射冷凍劑。
33.根據(jù)權利要求28的一種方法，其中，運轉許多位于從管道的軸偏置的風扇產生雙渦旋模式的旋渦狀空氣流，每個渦旋以一縱向軸為中心。
全文摘要
在一用于迅速冷凍肉雞軀體或類似物的冷凍機或管道式冷凍機中,當軀體或其它物品通過通道或管道中時,冷凍劑如液氮或干冰被直接噴射到其上,并且在管道內產生空氣和/或冷凍劑蒸汽的渦流以持續(xù)地掃過冷凍機的底部表面并從底部表面重新循環(huán)冷凍劑。這樣就避免了在底部表面積聚液氮或干冰。渦流最好由配置在管道內的一個或更多的風扇產生。一折流板可被安裝在管道的內部以將重新循環(huán)的冷凍劑引到被冷卻的物品上?？梢园惭b一風擋以調節(jié)風扇的輸出從而使運轉效率的優(yōu)化成為可能。
文檔編號F25D17/02GK1179207SQ9619263
公開日1998年4月15日 申請日期1996年1月16日 優(yōu)先權日1996年1月16日
發(fā)明者S·V·恩格勒爾, C·帕爾比斯基, G·蘭 申請人:普拉塞爾技術有限公司