РАЗМОРАЖИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
DEFROSTING DEVICE

Область техники
Настоящее изобретение относится к размораживающим устройствам для разморозки замороженного жидкого объекта, содержащегося в пакете.
Предшествующий уровень техники
Общеизвестные размораживающие устройства такого типа выполнены с возможностью, как показано на фиг. 4 в нижеуказанной патентной литературе 1, подвешивать и удерживать пакет между двумя нагревательными пластинами 64 и 66, и вызывать колебания нагревательной пластины 64 с одной стороны под воздействием двигателя 84 (с помощью кривошипа 72 и пружинно-поршневого модуля 74).
Список цитированной литературы
Патентная литература
Патентная литература 1: патент США 7011797
Сущность изобретения
Техническая задача
Хотя такое традиционное размораживающее устройство может удерживать пакет в непосредственном контакте с нагревающими пластинами, содержимое в пакете плохо перемешивается в процессе разморозки и поэтому увеличение скорости разморозки является затруднительным.
То есть, температура содержимого быстро возрастает в области, прилегающей к поверхности пакета, которая контактирует с нагревательной пластиной, в отличие от всего остального содержимого пакета, и, таким образом, содержимое в этой области плавится, становясь жидким, но через некоторое время температура поверхности пакета становится близкой к температуре нагревательной пластины, следовательно, уменьшается разница температур между ними, что приводит к снижению переноса теплоты к пакету и, таким образом, к уменьшению эффективности размораживания.
Избежать этого позволяет доступный способ перемешивания жидкости, находящейся между замороженным веществом, оставшимся в центральной области пакета, и поверхностью пакета, при использовании которого улучшается теплообмен внутри пакета, предотвращается снижение переноса теплоты и, следовательно, увеличивается скорость размораживания.
Например, колебательные движения подвижной пластинки, расположенной с одной из сторон от пакета, можно усиливать для обеспечения вибрации пакета. Однако, если колебательные движения подвижной пластинки усиливать, когда содержимое пакета все еще частично заморожено, то пакет может повредиться воздействием подвижной пластинки, и поэтому колебательные движения подвижной пластинки следует увеличивать после проверки разморозилось ли содержимое пакета или нет.
Учитывая вышеуказанные обстоятельства, цель настоящего изобретения заключается в предоставлении размораживающего устройства, способного предотвращать приложение избыточной силы к пакету, когда содержимое пакета является замороженным, снижающего вероятность повреждения пакета, способного вызывать перемешивание содержимого в пакете в процессе размораживания содержимого пакета, и поэтому значительно увеличивающего скорость размораживания.
Решение задачи
Размораживающее устройство в соответствии с первым аспектом выполнено для размораживания замороженного жидкого объекта, содержащегося в пакете, и включает: удерживающий блок, который удерживает пакет; первый нагревательный элемент и второй нагревательный элемент, расположенные с двух противоположных сторон от поддерживающего блока; направляющий механизм, задающий траекторию, постепенно спускающуюся по направлению ко второму нагревательному элементу, при этом первый нагревательный элемент устанавливают с возможностью движения по данной траектории вперед и назад; и приводной блок, вынуждающий второй нагревательный элемент наклоняться под углом к первому нагревательному элементу в заданном направлении с заданным периодом.
В соответствии с размораживающим устройством по первому аспекту первый нагревательный элемент постепенно опускается по направлению ко второму нагревательному элементу при движении по траектории направляющего механизма (опускается, приближаясь к пакету), и составляющая силы, направленной в направлении движения и возникающей под действием собственного веса первого нагревательного элемента, воздействует на пакет в роли смещающей силы.
В настоящем документе под составляющей силы, направленной в направлении движения, имеется ввиду горизонтальная составляющая силы, возникающей под действием собственного веса первого нагревательного элемента, перемещающегося по траектории направляющего механизма, в том случае, когда первый нагревательный элемент и второй нагревательный элемент расположены друг напротив друга по горизонтали, и вертикальная составляющая силы, возникающей под действием собственного веса первого нагревательного элемента, перемещающегося по траектории направляющего механизма, в том случае, когда первый нагревательный элемент и второй нагревательный элемент расположены друг напротив друга по вертикали, то есть, когда первый нагревательный элемент находится с верхней стороны и второй нагревательный элемент находится с нижней стороны.
Второй нагревательный элемент, расположенный напротив первого нагревательного элемента, приводится в движение приводным блоком таким образом, что угол между вторым и первым нагревательными элементами изменяется в заранее заданном направлении с заранее заданным периодом. Угол между вторым нагревательным элементом 2 и первым нагревательным элементом, направление отклонения и период могут выбираться подходящим способом.
Такая конфигурация позволяет смещающей силе, возникающей под действием веса первого нагревательного элемента, постоянно воздействовать на пакет, и контакт между первым нагревательным элементом, вторым нагревательным элементом и пакетом улучшается, благодаря противодействующей силе, возникающей в ответ на смещающую силу, воздействующую на второй нагревательный элемент через пакет. Это приводит к уменьшению потерь передачи тепла от первого нагревательного элемента и второго нагревательного элемента к пакету и таким образом можно значительно увеличить скорость размораживания.
В дополнение к этому, второй нагревательный элемент с заранее заданным периодом прикладывает давящую силу к разным областям пакета, и за счет этого пакет деформируется во время процесса размораживания содержимого пакета, и это вызывает перемешивание содержимого пакета в процессе размораживания. Это может значительно увеличить скорость размораживания.
Когда давящая сила, прикладываемая вторым нагревательным элементом, воздействует на область пакета, первый нагревательный элемент, выполненный с возможностью движения назад и вперед по траектории, движется назад, за счет чего влияние избыточной давящей силы, прикладываемой к пакету, можно ослабить.
Таким образом, даже когда второй нагревательный элемент надавливает на пакет с замороженным содержимым, можно уменьшить вероятность повреждения пакета с замороженным содержимым, возникающую из-за чрезмерной давящей силы, воздействующей на часть пакета с замороженным содержимым.
Нагревательный элемент содержит нагревательный блок, и содержимое пакета нагревается за счет приведения поверхности нагревательного элемента в контакт с поверхностью пакета. Используемый нагревательный блок может представлять собой любой подходящий нагревательный блок, такой как электрический нагревательный элемент, создающий тепло за счет электрического тока, или жидкостной нагревательный элемент, через который проходит нагретая жидкость.
Удерживающий блок для удержания пакета можно выполнить прикрепленным к каркасу корпуса размораживающего устройства, прикрепленным к первому нагревательному элементу, или прикрепленным ко второму нагревательному элементу.
Размораживающее устройство по второму аспекту, в соответствии с первым аспектом, выполнено с направляющим механизмом, включающим направляющие скольжения, расположенные на корпусе размораживающего устройства, задающие траекторию, постепенно опускающуюся по направлению ко второму нагревательному элементу, и первый нагревательный элемент устанавливают на направляющих скольжения с возможностью скольжения по ним.
В соответствии с размораживающим устройством по второму аспекту направляющий механизм включает направляющие скольжения, позволяющие первому нагревательному элементу постепенно опускаться по направлению ко второму нагревательному элементу (опускаться, приближаясь при этом к пакету), и позволяющие составляющей силы, направленной в направлении движения и возникающей под действием веса первого нагревательного элемента, воздействовать на пакет в роли смещающей силы.
Размораживающее устройство по третьему аспекту, в соответствии с первым аспектом, выполнено с направляющим механизмом, содержащим соединительный элемент, обладающий закрепленным концом, прикрепленным к корпусу размораживающего устройства, и подвижным концом, перемещающимся по траектории, постепенно опускающейся по направлению ко второму нагревательному элементу, и первый нагревательный элемент прикрепляют к подвижному концу соединительного элемента. В соответствии с размораживающим устройством по третьему аспекту направляющий механизм включает соединительный элемент, к подвижному концу которого прикрепляют первый нагревательный элемент, благодаря чему первый нагревательный элемент может постепенно опускаться по направлению ко второму нагревательному элементу (опускаться, приближаясь при этом к пакету), и составляющая силы, направленной в направлении движения и возникающей под действием веса первого нагревательного элемента, может воздействовать на пакет в роли смещающей силы.
Размораживающее устройство по четвертому аспекту, в соответствии с любым из аспектов с первого по третий, выполнено с направляющим механизмом, включающим фиксирующий блок, который фиксирует нагревательный элемент в отдаленном от пакета положении. В соответствии с размораживающим устройством по четвертому аспекту первый нагревательный элемент опускается, при этом, приближаясь к пакету, с помощью направляющего механизма, таким образом составляющая силы, направленной в направлении движения и возникающей под действием веса первого нагревательного элемента, может воздействовать на пакет в роли смещающей силы, при этом смещающая сила может воздействовать на пакет также в то время, когда его присоединяют/отсоединяют от удерживающего блока. По этой причине размораживающее устройство выполнено с возможностью фиксации первого нагревательного элемента в отдаленном от пакета положении с помощью фиксирующего блока, таким образом облегчается присоединение/отсоединение пакета от устройства.
Размораживающее устройство по пятому аспекту, в соответствии с любым из аспектов с первого по четвертый, выполнено с удерживающим блоком, включающим мешковидный контейнер, в который можно поместить пакет, и опорную раму, выполненную для поддерживания контейнера таким образом, чтобы отверстие в контейнере находилось сверху, при этом опорную раму устанавливают на первый нагревательный элемент размораживающего устройства.
В соответствии с размораживающим устройством по пятому аспекту удерживающий блок включает опорную раму и контейнер с отверстием в верхней стороне. Это может предупредить растекание содержимого, когда пакет присоединяют или когда пакет поврежден, и облегчить помещение и удаление пакета из контейнера через отверстие в верхней стороне.
Кроме того, так как удерживающий блок устанавливают на первый нагревательный элемент, пакет, расположенный в контейнере, находится в тесном контакте с первым нагревательным элементом и, благодаря направляющему механизму, может перемещаться вместе с ним назад и вперед.
Это означает, что когда первый нагревательный элемент постепенно опускается по направлению ко второму нагревательному элементу, следуя по траектории направляющего механизма, составляющая силы, направленной в направлении движения и возникающей под действием суммарного веса, включающего вес первого нагревательного элемента и веса опорной рамы, контейнера и пакета, воздействует на второй нагревательный элемент в роли смещающей силы, и за счет этого первый нагревательный элемент, второй нагревательный элемент и контейнер приводятся в тесный контакт, при этом также в ответ возникает противодействующая сила.
В дополнение к этому, так как опорную раму устанавливают на первый нагревательный элемент, то когда при приведении второго нагревательного элемента в движение давящая сила воздействует на пакет, то пакет и первый нагревательный элемент вместе смещаются назад, следуя по траектории направляющего механизма, и таким образом можно поддерживать тесный контакт между пакетом и первым нагревательным элементом.
В результате, по сравнению со случаем, когда опорную раму устанавливают на корпус или т.п. размораживающего устройства, тесный контакт первого нагревательного элемента и второго нагревательного элемента с пакетом можно еще больше улучшить, установив опорную раму на первый нагревательный элемент, и таким образом уменьшить потери переноса тепла, и таким образом сократить время размораживания содержимого пакета.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлено перспективное изображение размораживающего устройства по настоящему варианту осуществления.
На фиг. 2A, фиг. 2B и фиг. 2C показаны рабочие состояния размораживающего устройства, показанного на фиг. 1, на начальной стадии размораживания.
На фиг. 3A, фиг. 3B, фиг. 3C и фиг. 3D показаны рабочие состояния размораживающего устройства, показанного на фиг. 1, на средней стадии размораживания.
На фиг. 4A, фиг. 4B и фиг. 4C показаны рабочие состояния размораживающего устройства, показанного на фиг. 1, на последней стадии размораживания.
На фиг. 5 показаны состояния системы на соответствующих стадиях, показанных на фиг. 2-4.
На фиг. 6A, фиг. 6B и фиг. 6C показан пример модификации размораживающего устройства, показанного на фиг. 1.
На фиг. 7 показан другой пример модификации размораживающего устройства, показанного на фиг. 1.
На фиг. 8 показан еще один пример модификации размораживающего устройства, показанного на фиг. 1.
Описание вариантов осуществления
Как показано на фиг. 1, размораживающее устройство по настоящему варианту осуществления предназначено для размораживания замороженного объекта Z, имеющего форму пластины, полученного в результате замораживания жидкости Y (например, производных плазмы крови) и помещенного в пакет X (например, пакет для производных плазмы крови), и включает имеющий форму пластины первый нагревательный элемент 1 и имеющий форму пластины второй нагревательный элемент 2, расположенные друг напротив друга по горизонтали, и удерживающий блок 3 для удерживания пакета X между первым нагревательным элементом 1 и вторым нагревательным элементом 2.
Первый нагревательный элемент 1 устанавливают в паре направляющих пазов 5, 5 (соответствуют скользящим направляющим, соответствующим траектории, формируемой направляющим механизмом по настоящему изобретению), направленных под углом вниз и размещенных параллельно в верхней и нижней частях боковой поверхности коробчатого корпуса 4 (соответствует корпусу по настоящему изобретению) размораживающего устройства, сохраняющих вертикальное положение первого нагревательного элемента.
Первый нагревательный элемент 1 выполнен включающим ролики 10, расположенные в областях около обоих концов таким образом, чтобы они соответствовали направляющим пазам 5, и скольжение роликов 10 в направляющих пазах 5 обеспечивает возможность движения первого нагревательного элемента 1 по направляющим пазам 5, при котором сохраняется его вертикальное положение.
Со стороны нижнего конца первого нагревательного элемента 1 в качестве фиксирующего блока расположен фиксирующий элемент 6, прикрепленный с возможностью вращения к стержню 7. Стержень 7 закрепляется в корпусе 4 и может вращаться с помощью рукоятки 8, которая выступает из корпуса 4. Таким образом, вращение рукоятки 8 вынуждает фиксирующий элемент 6 надавливать снизу вверх на нижний конец нагревательного элемента 1, временно фиксируя его в поднятом состоянии.
Второй нагревательный элемент 2 устанавливают в корпусе 4 с помощью опорного вала 20, проходящего по горизонтали на уровне центральной области с точки зрения вертикального размера корпуса 4.
Кроме того, второй нагревательный элемент 2 со стороны нижнего конца подвижно соединен с передним концом соединительного рычага 11, который эксцентрично установлен на вращающемся теле 9, связанным с приводным валом электрического мотора M (соответствует приводному блоку по настоящему изобретению). Когда запускают электрический мотор M, второй нагревательный элемент 2 начинает двигаться вперед и назад, попеременно наклоняя верхнюю и нижнюю части по направлению к первому нагревательному элементу 1, в результате чего угол между вторым нагревательным элементом 2 и первым нагревательным элементом 1 изменяется с заранее заданным периодом.
Удерживающий блок 3 включает мешковидный контейнер 31, в котором может помещаться пакет X, и опорную раму 33, удерживающую контейнер 31 таким образом, что его отверстие 32 оказывается расположенным сверху.
Контейнер 31 изготавливается из прозрачного или полупрозрачного гибкого полимера и является устойчивым к тепловому и механическому воздействию первого нагревательного элемента 1 и второго нагревательного элемента 2. Контейнер 31 дополнительно содержит крючки 34, 34 с обеих сторон от отверстия 32 для подвешивания контейнера 31 на опорной раме 33. Опорная рама 33 представляет собой стержневидный элемент, оба конца которого помещаются в углубления 40, 40, выполненные на верхней стороне боковых стенок корпуса 4.
Так выглядит конфигурация размораживающего устройства по настоящему варианту осуществления.
Далее описывается использование размораживающего устройства по настоящему изобретению со ссылками на фиг. 1-5.
Сначала, как показано на фиг. 1, для размораживания замороженного объекта Z в пакете X, пользователь зацепляет крючки 34, 34 контейнера 31 к обоим концам опорной рамы 33 для того, чтобы соединить контейнер 31 и опорную раму 33.
Затем пользователь помещает пакет X в контейнер 31 через отверстие 32 и размещает контейнер 31 с помещенным в него пакетом X между первым нагревательным элементом 1 и вторым нагревательным элементом 2 так, чтобы оба конца опорной рамы 33 вошли в углубления 40, 40 в корпусе 4.
При этом пользователь заблаговременно поворачивает рукоятку 8 так, чтобы первый нагревательный элемент 1 был зафиксирован в дальнем положении относительно второго нагревательного элемента 2 с помощью фиксирующего элемента 6, благодаря чему пользователь может легко вставить контейнер 31 с помещенным в него пакетом X между первым нагревательным элементом 1 и вторым нагревательным элементом 2.
В этом случае, так как первый нагревательный элемент 1 и второй нагревательный элемент 2 разведены, то пустой контейнер 31, не содержащий пакет X, можно вставить между первым нагревательным элементом 1 и вторым нагревательным элементом 2 и после того, как оба конца опорной рамы 33 попадут в углубления 40, 40 в корпусе 4, пакет X можно ввести в контейнер 31 во время нагрева.
Затем пользователь поворачивает рукоятку 8 обратно, чтобы прекратить взаимодействие фиксирующего элемента 6 с первым нагревательным элементом 1, в результате чего ролики 10 первого нагревательного элемента 1 продвигаются по направляющим пазам 5, и первый нагревательный элемент 1, следовательно, опускается, приближаясь к пакету X.
При этом горизонтальная составляющая силы, возникающей под действием веса первого нагревательного элемента 1 в направлении его перемещения (в продольном направлении направляющих пазов 5), непрерывно действует на пакет X, и при этом на пакет также действует противодействующая сила, возникающая в ответ на смещающую силу, воздействующую на второй нагревательный элемент 2 через пакет, благодаря чему улучшается тесный контакт между первым нагревательным элементом, вторым нагревательным элементом и пакетом. Это приводит к уменьшению потерь передачи тепла от первого нагревательного элемента и второго нагревательного элемента к пакету.
Кроме того, когда второй нагревательный элемент 2 толкает пакет с другой от первого нагревательного элемента 1 стороны, прикладывая давящую силу поочередно к различным областям пакета с заранее заданным периодом, второй нагревательный элемент 2 движется вместе с пакетом X, не отделяясь от него целиком, в то время как первый нагревательный элемент 1 сохраняет тесный контакт с пакетом X, в результате этого пакет X деформируется, когда содержимое пакета X плавится, и происходит перемешивание содержимого пакета во время размораживания. Это обеспечивает эффективность нагрева пакета X первым нагревательным элементом 1 и вторым нагревательным элементом 2.
Так выполняется предварительная подготовка, размещение и т.п. пакета X в размораживающем устройстве по настоящему варианту осуществления.
Далее описывается процесс размораживания, осуществляемого за счет нагрева пакета X при использовании размораживающего устройства по настоящему варианту осуществления.
Сначала пользователь подает электрический ток на первый нагревательный элемент 1 и второй нагревательный элемент 2 от источника электропитания (не показан) для нагрева первого нагревательного элемента 1 и второго нагревательного элемента 2.
Затем пользователь запускает электрический мотор M, перемещающий второй нагревательный элемент 2 вперед и назад таким образом, чтобы верхняя часть и нижняя часть второго нагревательного элемента 2 наклонялись, попеременно приближаясь и отдаляясь от первого нагревательного элемента 1 с заранее заданным периодом, при этом прикладывая давящую силу попеременно к верхней и нижней частям пакета X. При этом часть этой давящей силы воздействует на первый нагревательный элемент через пакет X, и за счет этого первый нагревательный элемент 1 в повторяющемся режиме отдаляется и приближается ко второму нагревательному элементу 2.
Со ссылками на фиг. 2-5 далее описываются такие состояния, в которых (A) жидкость Y является замороженной, (B) жидкость находится в частично размороженном состоянии и (C) жидкость находится в полностью размороженном состоянии.
Первым со ссылками на фиг. 2 ниже описывается состояние A, в котором жидкость Y является замороженной. На фиг. 2A показано состояние, предшествующее воздействию второго нагревательного элемента 2, и на фиг. 2B показано состояние, в котором второй нагревательный элемент 2 оказывает воздействие за счет того, что верхняя часть второго нагревательного элемента 2 приближается к пакету X. На фиг. 2C показано состояние, в котором второй нагревательный элемент 2 оказывает воздействие за счет того, что нижняя часть второго нагревательного элемента 2 приближается к пакету X. На фиг. 2A-C не показан контейнер 31 (также не показан на фиг. 3 и фиг. 4).
Сначала, на начальной стадии, перед воздействием второго нагревательного элемента 2, показанной на фиг. 2A, смещающая сила fm, обусловленная горизонтальной составляющей силы, возникающей под действием веса первого нагревательного элемента 1, воздействует на пакет X, и первый нагревательный элемент 1, второй нагревательный элемент 2 и пакет X приводятся в тесный контакт друг с другом, благодаря противодействующей силе, возникающей в ответ на смещающую силу fm, воздействующую на второй нагревательный элемент 2 через пакет X. В настоящем документе на фигурах показана только горизонтальная составляющая смещающей силы fm, для ее изображения используется стрелка (также на фиг. 2B, C, фиг. 3 и фиг. 4).
Затем в состоянии, показанном на фиг. 2B, в котором электрический мотор M запускают для приведения в движение второго нагревательного элемента 2, опорный вал 20 поворачивается против часовой стрелки на заранее заданный угол, как показано на фигуре, благодаря чему верхняя часть второго нагревательного элемента 2 наклоняется в сторону первого нагревательного элемента 1, прикладывая давящую силу fr к верхней части пакета X. За счет этого пакет X деформируется на величину деформации d0 и первый нагревательный элемент 1 отодвигается назад по направляющим пазам 5 на величину смещения d1. Когда жидкость Y является замороженной, пакет X деформируется крайне незначительно, и поэтому величина деформации d0 приблизительно равна 0, и избыточность силы, действующей на пакет X, уменьшается благодаря тому, что первый нагревательный элемент 1 значительно смещается назад на величину d1 по направляющим пазам 5, и за счет этого вероятность повреждения пакета X уменьшается.
В настоящем документе величина деформации d0 пакета X и величина смещения d1 первого нагревательного элемента 1 считаются равными 0 тогда, когда они находятся в положениях, соответствующих начальному состоянию (также на фиг. 2С, фиг. 3 и фиг. 4). На фигурах показана только горизонтальная составляющая силы, вызывающей смещение d1, для изображения используется стрелка (также на фиг. 2C, фиг. 3 и фиг. 4).
При переходе из состояния, показанного на фиг. 2B, в состояние, показанное на фиг. 2C, опорный вал 20 поворачивается по часовой стрелке на заранее заданный угол, как показано на фигуре, сначала он возвращается к начальному состоянию, показанному на фиг. 2A, затем нижняя часть второго нагревательного элемента 2 наклоняется в сторону первого нагревательного элемента 1, прикладывая давящую силу fr к нижней части пакета X. За счет этого пакет X вновь деформируется на величину деформации d0 и первый нагревательный элемент 1 отодвигается назад по направляющим пазам 5 на величину смещения d1.
Затем описанный выше процесс повторяется, в это время система находится в состоянии (A), в котором жидкость Y является замороженной. На фиг. 5 (слева) показано это состояние. Так как Y не является жидкой в пакете X в состоянии (A), в котором жидкость Y является замороженной, величина D перемещения содержимого (замороженного объекта Z) в пакете X равняется 0.
Далее со ссылками на фиг. 3 описывается состояние (B), в котором замороженный объект Z является частично размороженным. На фиг. 3A показано начальное состояние, предшествующее воздействию второго нагревательного элемента 2. На фиг. 3B показано состояние, в котором верхняя часть второго нагревательного элемента 2 приближается к пакету x, переходя из состояния, показанного на фиг. 3A. На фиг. 3C показано состояние, в котором система возвращается в начальное состояние из состояния, показанного на фиг. 3B. На фиг. 3D показано состояние, в котором нижняя часть второго нагревательного элемента 2 приближается к пакету X, переходя из состояния, показанного на фиг. 3C.
Сначала в состоянии, показанном на фиг. 3A, как и в случае, показанном на фиг. 2, смещающая сила fm, обусловленная горизонтальной составляющей силы, возникающей под действием веса первого нагревательного элемента 1, воздействует на пакет X, и первый нагревательный элемент 1, второй нагревательный элемент 2 и пакет X приводятся в тесный контакт друг с другом, благодаря противодействующей силе, возникающей в ответ на смещающую силу fm, воздействующую на второй нагревательный элемент 2 через пакет X.
Затем в состоянии, показанном на фиг. 3B, опорный вал 20 поворачивается против часовой стрелки на заранее заданный угол, как показано на фигуре, благодаря чему верхняя часть второго нагревательного элемента 2 наклоняется в сторону первого нагревательного элемента 1, прикладывая давящую силу fr к верхней части пакета X. За счет этого пакет X деформируется на величину деформации d0 и при этом первый нагревательный элемент 1 отодвигается назад по направляющим пазам 5 на величину смещения d1, и жидкая часть Y и замороженная часть Z содержимого пакета смещаются вниз на величину перемещения D. В частности, замороженный объект Z, находящийся в виде твердого вещества, выталкивается вниз и перемещается на существенное расстояние. За счет этого величина деформации d0 пакета X оказывается больше, чем в состоянии, показанном на фиг. 2, в котором жидкость Y является замороженной, и величина смещения d1 первого нагревательного элемента 1 оказывается меньше, чем в состоянии, в котором жидкость Y является замороженной.
Далее, как показано на фиг. 3C, верхняя часть второго нагревательного элемента 2 движется в обратную сторону и, как показано на фиг. 3D, опорный вал 20 поворачивается по часовой стрелке на заранее заданный угол таким образом, что нижняя часть второго нагревательного элемента 2 наклоняется к первому нагревательному элементу 1, прикладывая давящую силу fr к нижней части пакета X. За счет этого пакет X вновь деформируется на величину деформации d0 и при этом первый нагревательный элемент 1 отодвигается назад по направляющим пазам 5 на величину смещения d1, и жидкая часть Y и замороженная часть Z содержимого пакета перемещаются вверх на величину перемещения D. В частности, замороженный объект Z, находящийся в виде твердого вещества, выталкивается вверх и перемещается на существенное расстояние. За счет этого, как и на фиг. 3B, величина деформации d0 пакета X оказывается больше, чем в состоянии, показанном на фиг. 2, в котором жидкость Y является замороженной, и величина смещения d1 первого нагревательного элемента 1 оказывается меньше, чем в состоянии, в котором жидкость Y является замороженной.
Затем описанный выше процесс повторяется, в это время жидкость находится в частично размороженном состоянии (B). На фиг. 5 (в центре) показано это состояние.
Далее со ссылками на фиг. 4 описывается состояние (C), в котором замороженный объект Z является полностью размороженным. На фиг. 4A показано начальное состояние, предшествующее воздействию второго нагревательного элемента 2, и на фиг. 4B показано состояние, в котором верхняя часть второго нагревательного элемента 2 приближается к пакету X, переходя из состояния, показанного на фиг. 4A. На фиг. 4C показано состояние, в котором нижняя часть второго нагревательного элемента 2 приближается к пакету X, переходя из состояния, показанного на фиг. 4B.
Сначала, в состоянии, показанном на фиг. 4A, как и в случаях, показанных на фиг. 2 и фиг. 3, смещающая сила fm, обусловленная горизонтальной составляющей силы, возникающей под действием веса первого нагревательного элемента 1, воздействует на пакет X, и первый нагревательный элемент 1, второй нагревательный элемент 2 и пакет X приводятся в тесный контакт друг с другом, благодаря противодействующей силе, возникающей в ответ на смещающую силу fm, воздействующую на второй нагревательный элемент 2 через пакет X.
Затем, в состоянии, показанном на фиг. 4B, опорный вал 20 поворачивается против часовой стрелки на заранее заданный угол, как показано на фигуре, благодаря чему верхняя часть второго нагревательного элемента 2 наклоняется в сторону первого нагревательного элемента 1, прикладывая давящую силу fr к верхней части пакета X. За счет этого пакет X деформируется на величину деформации d0 и при этом первый нагревательный элемент 1 отодвигается назад по направляющим пазам 5 на величину смещения d1.
В состоянии, в котором замороженный объект Z в пакете X находится полностью в виде жидкости Y, величина деформации d0 пакета X становится больше, чем в состоянии, показанном на фиг. 3, в котором замороженный объект Z является частично размороженным, и величина смещения d1 первого нагревательного элемента 1 становится меньше, чем в состоянии, показанном на фиг. 3, в котором замороженный объект Z является частично размороженным.
Далее, как показано на фиг. 4C, верхняя часть второго нагревательного элемента 2 движется в обратном направлении и проходит через начальное состояние, после чего давящая сила fr прикладывается нижней частью второго нагревательного элемента 2 к нижней части пакета X.
При этом жидкость Y, содержащаяся в пакете, смещается на величину перемещения D. При этом пакет X деформируется на величину деформации d0 и первый нагревательный элемент 1 смещается назад по направляющим пазам 5 на величину смещения d1. В результате этого в состоянии, в котором замороженный объект Z в пакете X находится полностью в жидкой форме Y, также как и на фиг. 4B, величина деформации d0 пакета X оказывается больше, чем в состоянии, показанном на фиг. 3, в котором замороженный объект Z является частично размороженным, и величина смещения d1 первого нагревательного элемента 1 оказывается меньше, чем в состоянии, показанном на фиг. 3, в котором замороженный объект Z является частично размороженным.
Затем описанный выше процесс повторяется, в это время система находится в состоянии (C), в котором замороженный объект Z является полностью размороженным. На фиг. 5 (справа) показано это состояние.
Как показано на фиг. 5, величина смещения d1 первого нагревательного элемента 1 размораживающего устройства по настоящему варианту осуществления является наибольшей в состоянии (A), в котором содержимое пакета X является замороженным, снижается в состоянии (B), в котором содержимое пакета X является частично размороженным, и имеет наименьшее значение в состоянии (C), в котором содержимое пакета X является полностью размороженным. Таким образом, величина смещения d1 первого нагревательного элемента 1 характеризуется отношением (A)>(B)>(C). Размораживающее устройство по настоящему варианту осуществления может уменьшить вероятность повреждения пакета X за счет возможности первого нагревательного элемента 1 смещаться назад в случаях, когда содержимое пакета X находится в замороженном состоянии (A) и находится в частично размороженном состоянии (B), и тем самым ослаблять избыточность силы, воздействующей на пакет, когда такая избыточная сила прикладывается к пакету X.
Когда содержимое пакета X постепенно размораживается, переходя из замороженного состояния (A) в частично размороженное состояние (B) и в полностью размороженное состояние (C), величина деформации d0 пакета X, т.е. величина перемещения D содержимого пакета X увеличивается. Таким образом, величина деформации d0 пакета X, а значит и величина перемещения D содержимого пакета X характеризуются отношением (A)<(B)<(C). Это может способствовать перемешиванию содержимого пакета в ходе процесса размораживания, благодаря чему скорость размораживания можно значительно увеличить.
Таким образом, размораживающее устройство по настоящему варианту осуществления может уменьшить вероятность повреждения пакета X и может значительно увеличить скорость размораживания. Размораживающее устройство по настоящему варианту осуществления содержит направляющие пазы 5 и ролики 10 в качестве направляющего механизма, это не является ограничивающим примером и механизм направляющих скольжения может представлять собой, например, рельс или т.п.
Как показано на фиг. 6, вместо направляющих скольжения в качестве направляющего механизма можно использовать соединительный элемент 15. На фиг. 6 соединительный элемент 15 обладает одним закрепленным концом, соединенным с корпусом 4 или т.п. с возможностью вращения с помощью оси 16, и другим подвижным концом, соединенным с первым нагревательным элементом 1 с возможностью вращения с помощью оси 17. Подвижный конец перемещается по траектории, как показано с помощью стрелки на фигуре, по которой он опускается, приближаясь к поверхности пакета X.
В качестве дополнительной информации на фиг. 6A показано состояние, в котором первый нагревательный элемент 1 поднят вверх для фиксации с помощью фиксирующего элемента 6 (не показан). На фиг. 6B показано состояние, в котором отвод фиксирующего элемента 6 из состояния, соответствующего фиг. 6A, позволяет закрепленному концу вращаться вокруг оси 16 под действием веса первого нагревательного элемента 1. На фиг. 6C показано состояние, в котором первый нагревательный элемент 1 приближается ко второму нагревательному элементу 2 при дальнейшем опускании соединительного элемента 15 из положения, показанного на фиг. 6B.
Настоящий вариант осуществления описывает случай, в котором только один пакет X подвергается нагреванию, это не является ограничивающим примером и множество пакетов X могут подвергаться нагреванию одновременно. Например, как показано на фиг. 7, два вторых нагревательных элемента 2 расположены рядом друг с другом, и нижняя часть каждого из вторых нагревательных элементов 2 соединена с вращающимся телом 9 с помощью соединительных рычагов 11, таким образом два вторых нагревательных элемента 2, расположенные рядом друг с другом, раскачиваются одновременно.
В этом случае, также как в случае, когда нагреванию подвергался только один пакет X, пакет X для размораживания помещают между первым нагревательным элементом 1 с одной стороны и одним вторым нагревательным элементом 2. Таким образом, пакет X, помещенный в контейнер 31, подвергают нагреванию, поместив опорную раму 33 в углубления 40, 40 на боковых сторонах корпуса 4. В такой конфигурации, когда только один из пакетов X необходимо нагреть, рукоятку 8 со стороны, которая не будет использоваться, следует выставить так, чтобы первый нагревательный элемент 1 с неиспользуемой стороны был зафиксирован в дальнем от второго нагревательного элемента 2 положении с помощью фиксирующего элемента 6. При этом электрический ток не подается на первый нагревательный элемент 1 и второй нагревательный элемент 2 с неиспользуемой стороны. Хотя пользователь может самостоятельно регулировать подачу электрического тока и не подавать его на первый нагревательный элемент 1 и второй нагревательный элемент 2 с неиспользуемой стороны, положение первого нагревательного элемента 1 (например, положение, в котором первый нагревательный элемент 1 удален от второго нагревательного элемента 2) или контакт первого нагревательного элемента 1 с фиксирующим элементом 6 могут детектироваться и подача электрического тока на первый нагревательный элемент 1 и второй нагревательный элемент 2 с неиспользуемой стороны может прекращаться автоматически.
Когда в устройстве содержится несколько первых нагревательных элементов 1 и вторых нагревательных элементов 2, они могут располагаться параллельно друг другу. В этом случае несколько кривошипов помещают на приводном валу электрического мотора M, и их соединяют с нижними частями соответствующих вторых нагревательных элементов 2, благодаря этому несколько вторых нагревательных элементов 2, расположенных параллельно друг другу, можно раскачивать одновременно.
Настоящий вариант осуществления описывает случай, в котором первый нагревательный элемент 1 и второй нагревательный элемент 2 расположены друг напротив друга по горизонтали. Это не является ограничивающим примером, и первый нагревательный элемент 1 и второй нагревательный элемент 2 могут располагаться друг напротив друга по вертикали так, что первый нагревательный элемент 1 оказывается расположенным сверху. В этом случае смещающая сила, прикладываемая первым нагревательным элементом 1, представляет собой вертикальную составляющую силы, возникающей под действием веса первого нагревательного элемента 1, направленной вдоль траектории направляющего механизма. Настоящий вариант осуществления разработан так, что пакет X прикрепляется к корпусу 4 за счет помещения удерживающего блока 3 в углубления 40, 40 в корпусе 4 размораживающего устройства. Это не является ограничивающим примером. Например, как показано на фиг. 8, удерживающий блок можно прикреплять к первому нагревательному элементу 1. В этом случае удерживающий блок 3 может представлять собой опорную раму 35, имеющую форму, соответствующую направляющим пазам 18 на верхней стороне первого нагревательного элемента 1, за счет чего опорную раму 35 можно присоединить к верхней стороне первого нагревательного элемента 1 не отделяемым или отделяемым способом. Вместо прикрепления пакета X к первому нагревательному элементу 1, пакет X можно прикреплять ко второму нагревательному элементу 2, используя аналогичную опорную раму 35.
В размораживающем устройстве по настоящему варианту осуществления второй нагревательный элемент 2 приводится в движение с помощью кривошипа или т.п. электрическим мотором M, представляющим собой приводной блок. Это не является ограничивающим примером и, например, исполнительное устройство можно использовать в качестве приводного блока для того, чтобы непосредственно приводить в движение второй нагревательный элемент 2.
Угол между вторым нагревательным элементом 2 и первым нагревательным элементом 1, направление наклона и период не ограничиваются настоящим вариантом осуществления, и они могут выбираться соответствующим образом. В дополнение к горизонтальному опорному валу 20, поддерживающему второй нагревательный элемент 2, может выполняться вертикальный опорный вал для вертикальной поддержки в корпусе 4, при этом он располагается в центральной области с точки зрения ширины корпуса, благодаря чему второй нагревательный элемент 2 может наклоняться приводным блоком в заранее заданном направлении, получаемом при комбинировании наклонов при движении вокруг горизонтального вала и вокруг вертикального вала с заранее заданным периодом.
Описание ссылочных позиций
1 Первый нагревательный элемент
2 Второй нагревательный элемент
3 Удерживающий блок
4 Корпус (каркас размораживающего устройства)
5 Направляющий паз (направляющий скольжения (направляющий механизм))
6 Фиксирующий элемент (фиксирующий блок)
8 Рукоятка
9 Вращающееся тело
10 Ролик
11 Соединительный рычаг
15 Соединительный элемент
16 Ось (со стороны закрепленного конца)
17 Ось (со стороны подвижного конца)
20 Опорный вал
31 Контейнер
32 Отверстие
33, 35 Опорная рама, X… пакет, Y… жидкость, Z… замороженный объект.