[发明专利]用于温度控制传感器的食品模拟材料

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制并监测温度的设备，尤其涉及一种传感器单元，其安装在诸如食品的材料保持在预定温度的空间中。本发明在用于食物等的制冷和冷冻系统中具有特别的应用。

背景技术

在传统的制冷系统中，流体制冷剂由泵循环通过压缩机、冷凝器和蒸发器，该蒸发器与食品或其它材料要以降低的温度储存的空腔成热交换关系。制冷剂以液体形式进入蒸发器，并例如使该制冷剂穿过膨胀阀来使制冷剂蒸发，从而从该制冷剂周围吸收蒸发潜热并冷却空腔的内部。然后，气态制冷剂穿过压缩机和冷凝器，并且当不与储存空腔成热交换关系时被再冷凝成液体，以将潜热分散至周围大气。

为了将储存空腔保持在均衡的温度，制冷系统响应于例如由热电偶等感测的储存空腔中的温度间歇地操作。当感测的温度升到预定值之上时，系统被接通，并且制冷剂循环通过该系统，直到感测的温度再次降到所需的水平之下为止。

近年来，离开被认为攻击高层大气中的臭氧层的含氯氟烃(CFC)基制冷剂的行动已导致许多新的制冷剂的开发，有些作为CFC的中间性更新而另一些作为CFC的长期替代。然而，这些制冷剂中的许多制冷剂被发现具有固有的问题、诸如较低的效率和较高的运转压力。

因为环境原因并响应于快速提高的能源成本，近年来另一主要的环境考虑是降低能量消耗的需求。

由于空腔中的气温可例如响应于制冷室门被打开或继自动除霜之后快速地波动，因而温度传感器感测储存空腔内的气温的传统制冷系统倾向于在给定的周期内以高的循环数量操作。为了提高系统的效率并降低能量消耗，存在降低冷却循环的数量和频率的需求。

GB-A-2356454与EP-A-1244949公开了一种用于制冷系统的传感器单元，其中温度传感器突出到食品模拟材料团中，以便与该食品模拟材料直接接触，由此与如果传感器简单地突出到空腔的大气中相比较，感测的温度更加紧密地接近储存空腔的内容物的温度。储存在空腔中的固体或液体材料的温度通常上升或下降得比周围空气的温度慢得多，该周围空气的温度经受更频繁并且更大的波动。使在空腔中感测的温度与温度上升和下降较慢的内容物而非周围的大气的温度匹配的效果是空腔的内容物能保持在均衡的温度，该均衡的温度具有较少、但较长的制冷循环并因此降低的能量消耗。

然而，还有对食品模拟材料的需求，该食品模拟材料对温度波动的反应更紧密地跟随储存在制冷室中的食品物品的温度。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种与制冷系统的温度传感器结合使用的食品模拟材料，该食品模拟材料包括分布有充气聚合体颗粒的固体蜡。颗粒可以为例如膨胀性聚苯乙烯的膨胀聚合物的充气微胶囊或珠子的形式，所述颗粒的每一个包含多个充气胞。气体优选地为空气，但还可使用诸如惰性气体或二氧化碳的其它气体。颗粒优选地为球形的，并优选地具有不超过5mm、并且更优选地20μm至1mm的平均粒度。颗粒分布密度可根据食品模拟材料所需的热容量和热导率改变。

在本发明的优选实施例中，充气聚合体颗粒为微胶囊。这些充气聚合体颗粒优选地为聚苯乙烯，并且优选地具有50至500μm的平均粒径。

充气聚合物颗粒的含量按体积优选地在5至40％的范围中、优选地10至30％并且通常为大约25的体积百分比。

使用中，本发明的食品模拟材料优选地为限制在刚性外壳内的块的形式，温度传感器能插入通过该刚性外壳的壁。块在形状上优选地为圆柱形，并被限制在相似形状的外壳内，温度传感器朝块的中心径向地插入。

根据本发明的另一方面，提供一种温度传感器单元，该温度传感器单元包括食品模拟材料和突出到食品模拟材料中并在热等效位置与食品模拟材料接触的多个温度传感器，第一个所述传感器连接至恒温制冷室控制器，第二个所述传感器连接至用于显示或以其它方式传送测量的温度的外部装置。

外部显示在食品模拟材料中感测的温度使得能够监测冷藏室或使用所述单元的其它装置的操作，使得只要任何故障一出现就能看到所述故障。温度与期望的操作温度的持续性偏差将意味着制冷循环不在正常的控制下。

采用“热等效”，意味着当装置处于制冷环境时，围绕两个或更多个传感器的食品模拟材料将处于在各传感器周围的基本上相同的温度，并且对温度的变化以相同的方式起作用，使得显示的温度将总是恒温器起作用的温度。