[發明專利]用于溫度控制傳感器的食品模擬材料

有效

• 申請號: 200980152016.1
• 申請日: 2009-11-06
• 公開（公告）號: CN102282449A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: A·L·拉姆施泰斯;H·班厄姆;G·拉姆施泰斯
• 申請（專利權）人: 通用主產品有限公司
• 主分類號: G01K13/00
• 分類號: G01K13/00;G01K13/10;A23L3/00;A23L3/36;F25D29/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 董敏

技術領域

本發明涉及用于控制并監測溫度的設備，尤其涉及一種傳感器單元，其安裝在諸如食品的材料保持在預定溫度的空間中。本發明在用于食物等的制冷和冷凍系統中具有特別的應用。

背景技術

在傳統的制冷系統中，流體制冷劑由泵循環通過壓縮機、冷凝器和蒸發器，該蒸發器與食品或其它材料要以降低的溫度儲存的空腔成熱交換關系。制冷劑以液體形式進入蒸發器，并例如使該制冷劑穿過膨脹閥來使制冷劑蒸發，從而從該制冷劑周圍吸收蒸發潛熱并冷卻空腔的內部。然后，氣態制冷劑穿過壓縮機和冷凝器，并且當不與儲存空腔成熱交換關系時被再冷凝成液體，以將潛熱分散至周圍大氣。

為了將儲存空腔保持在均衡的溫度，制冷系統響應于例如由熱電偶等感測的儲存空腔中的溫度間歇地操作。當感測的溫度升到預定值之上時，系統被接通，并且制冷劑循環通過該系統，直到感測的溫度再次降到所需的水平之下為止。

近年來，離開被認為攻擊高層大氣中的臭氧層的含氯氟烴(CFC)基制冷劑的行動已導致許多新的制冷劑的開發，有些作為CFC的中間性更新而另一些作為CFC的長期替代。然而，這些制冷劑中的許多制冷劑被發現具有固有的問題、諸如較低的效率和較高的運轉壓力。

因為環境原因并響應于快速提高的能源成本，近年來另一主要的環境考慮是降低能量消耗的需求。

由于空腔中的氣溫可例如響應于制冷室門被打開或繼自動除霜之后快速地波動，因而溫度傳感器感測儲存空腔內的氣溫的傳統制冷系統傾向于在給定的周期內以高的循環數量操作。為了提高系統的效率并降低能量消耗，存在降低冷卻循環的數量和頻率的需求。

GB-A-2356454與EP-A-1244949公開了一種用于制冷系統的傳感器單元，其中溫度傳感器突出到食品模擬材料團中，以便與該食品模擬材料直接接觸，由此與如果傳感器簡單地突出到空腔的大氣中相比較，感測的溫度更加緊密地接近儲存空腔的內容物的溫度。儲存在空腔中的固體或液體材料的溫度通常上升或下降得比周圍空氣的溫度慢得多，該周圍空氣的溫度經受更頻繁并且更大的波動。使在空腔中感測的溫度與溫度上升和下降較慢的內容物而非周圍的大氣的溫度匹配的效果是空腔的內容物能保持在均衡的溫度，該均衡的溫度具有較少、但較長的制冷循環并因此降低的能量消耗。

然而，還有對食品模擬材料的需求，該食品模擬材料對溫度波動的反應更緊密地跟隨儲存在制冷室中的食品物品的溫度。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供一種與制冷系統的溫度傳感器結合使用的食品模擬材料，該食品模擬材料包括分布有充氣聚合體顆粒的固體蠟。顆粒可以為例如膨脹性聚苯乙烯的膨脹聚合物的充氣微膠囊或珠子的形式，所述顆粒的每一個包含多個充氣胞。氣體優選地為空氣，但還可使用諸如惰性氣體或二氧化碳的其它氣體。顆粒優選地為球形的，并優選地具有不超過5mm、并且更優選地20μm至1mm的平均粒度。顆粒分布密度可根據食品模擬材料所需的熱容量和熱導率改變。

在本發明的優選實施例中，充氣聚合體顆粒為微膠囊。這些充氣聚合體顆粒優選地為聚苯乙烯，并且優選地具有50至500μm的平均粒徑。

充氣聚合物顆粒的含量按體積優選地在5至40％的范圍中、優選地10至30％并且通常為大約25的體積百分比。

使用中，本發明的食品模擬材料優選地為限制在剛性外殼內的塊的形式，溫度傳感器能插入通過該剛性外殼的壁。塊在形狀上優選地為圓柱形，并被限制在相似形狀的外殼內，溫度傳感器朝塊的中心徑向地插入。

根據本發明的另一方面，提供一種溫度傳感器單元，該溫度傳感器單元包括食品模擬材料和突出到食品模擬材料中并在熱等效位置與食品模擬材料接觸的多個溫度傳感器，第一個所述傳感器連接至恒溫制冷室控制器，第二個所述傳感器連接至用于顯示或以其它方式傳送測量的溫度的外部裝置。

外部顯示在食品模擬材料中感測的溫度使得能夠監測冷藏室或使用所述單元的其它裝置的操作，使得只要任何故障一出現就能看到所述故障。溫度與期望的操作溫度的持續性偏差將意味著制冷循環不在正常的控制下。

采用“熱等效”，意味著當裝置處于制冷環境時，圍繞兩個或更多個傳感器的食品模擬材料將處于在各傳感器周圍的基本上相同的溫度，并且對溫度的變化以相同的方式起作用，使得顯示的溫度將總是恒溫器起作用的溫度。