CN101451783A - 新型电冰箱及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种新型电冰箱，包括冷气系统，还包括过冷保鲜室，其通过引风管、回风管与冷气系统相连。进一步：还包括冷藏室、冷冻室，该过冷保鲜室设置在冷藏室下方，冷冻室上方，其包括内腔、外腔两层结构，两层之间留有一定空间。该新型电冰箱的控制方法：温度传感器感测过冷保鲜室内的温度，微控制器根据该温度发出指令控制驱动电路运行，驱动电路控制风扇运转导入冷气流，直至过冷保鲜室维持在过冷状态。本发明具有以下特点：使得食物在正常冷冻温度点的条件下保藏食物，并且可以不冻结，长时间保持食物新鲜。

Description

新型电冰箱及其控制方法

技术领域

本发明属于制冷技术领域，涉及电冰箱，尤其涉及到一种具有过冷保鲜功能的电冰箱及其控制方法。

背景技术

传统的冰箱具有的保鲜方法大致可以分为三种：1.需要长时间保鲜的肉类食品放置在冷冻室内以—18℃左右的温度进行冷冻保存；2.短时间保鲜的肉类食品通常放在变温室内以—7℃左右的温度进行软冷冻保存；3.蔬菜及水果放置在冷藏室内以5℃左右的温度保存。

现代科学研究表明，动植物食品均由细胞组成。其中，果蔬类植物由纤维素和果胶质围绕着软质细胞群所构成的组织组成，在细胞间存在有气体间隙。与此比较起来，鱼肉和作为食用肉的动物肌细胞为细长的纤维状，有相当弹力的肌纤维鞘包在细胞膜外，鞘中肌原纤维规则整齐地排列着，然后此肌纤维成束外面包围着结缔组织成为肌肉，进而肌肉以结缔组织组成的厚膜所包裹。这些厚的、有弹性的结缔组织在冰结晶形成时，保护肌肉细胞组织，在解冻时也有促进复原的作用。

动植物由于这样的细胞组织组成，因此冷却而生成冰结晶，进而到冻结状态的冰结晶对它们的影响颇大，主要是影响生物体的组织结构变化和细胞内胶质结构的变化。若形成大结晶之类的异物，细胞和细胞组织会受到机械损伤。另外，在水结冰后，体积约膨胀9％，由此使植物体之类的软细胞组织易受到损伤。再者，在植物组织中有细胞间隙气体、溶存气体等，特别是溶存气体，若气化则体积增大数百倍，产生大的膨胀压而起破坏作用。因此若把冻结的草莓和番茄解冻，就会失去原来的硬度，成为松软状。而若将冻结鳕鱼解冻，则肉质成为多孔性的海绵状。同时，细胞由胶质状的原形质组成，在形成冰结晶的过程中胶质脱水，因而随着结晶的生成，未结晶部分的残液的可溶性物质的浓度逐渐增高，在细胞内外形成浓度差，产生不同的渗透压；而pH值的变化则使蛋白质成为盐析状态而沉淀，溶解性降低以至变性。所以，解冻即使使冰结晶恢复成原来的水，也不可能再恢复原来的胶质状态(即新鲜状态)。解冻冻结食品的胶质的不可逆性主要是由于生成了冰结晶的原故。

此外，在冻结过程中，一些食品的蛋白质会发生变性。例如把固状豆腐冻结、冷藏，由于蛋白质的变性，可以得到与生豆腐完全不同组成的另一种粘弹性结构的冻豆腐。这主要是由于冻结之际，随冰结晶的生成而形成了多孔性结构，在—5～—1℃下贮存三周使蛋白质变性而生粘弹性。鱼肉蛋白质也随着冻结的深入而变性。

在通常的保鲜方法中对于肉类食品的保鲜，无论是在—18℃左右的冷冻保鲜还是在—7℃左右的软冷冻保鲜，肉类食品都是在冻结的状态下保存的；蔬菜和水果的保鲜在通常方法下都是放置在5℃左右的环境下进行的，这样做的目的是为了保证蔬菜和水果不会结冰，否则就会影响其外观及口感有时甚至会变质从而达不到保鲜的效果，但采用这种保鲜方法的保鲜时间相对较短。

因此，需要一种具有新的保鲜方法的冰箱，可以在食物不进入冻结状态下进行较长时间的保鲜，以最大限度地保持食物原有的外观及口感。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型冰箱，可以实现温度在冰点以下但非冻结的状态即过冷状态下进行食物的保鲜。

为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：一种新型电冰箱，包括冷气系统，还包括过冷保鲜室，其通过引风管、回风管与冷气系统相连。

进一步：还包括冷藏室、冷冻室，该过冷保鲜室设置在冷藏室下方，冷冻室上方，其包括内腔、外腔两层结构，两层之间留有一定空间。

在过冷保鲜室上部的内、外腔间隙之间设置有一直流离心式风扇。

过冷保鲜室内腔中设有温度传感器。

在过冷保鲜室的外腔外设有一引风管，引风管为“Γ”型结构，其下端开口于冷冻室左侧顶部，上端开口于直流离心式风扇正上方。

过冷保鲜室底部中心位置设有一与冷冻室连通的回风管。

过冷保鲜室开门一侧侧壁边框上设有一门状态检测开关。

引风管与冷冻室连通的一端覆盖有网状物。

回风管与冷冻室连通的一端覆盖有网状物。

上述新型电冰箱的控制方法，温度传感器感测过冷保鲜室内的温度，微控制器根据该温度发出指令控制驱动电路运行，驱动电路控制风扇运转导入冷气流，直至过冷保鲜室维持在过冷状态。

进一步：避免流动的冷气流直接接触食物而使食物的过冷状态被破坏，如制冷气流在内外腔体形成的夹层中流动而避免直接接触食物。

当过冷保鲜室内温度高于0℃，驱动电路发出的PWM脉宽最大，风扇转速也最快；当过冷保鲜室内的温度降到0℃时，，PWM脉宽减小，风扇转速减缓，使得过冷保鲜室低速降温；当达到某一过冷状态温度点时，PWM脉宽调整为使得风扇转速保持在使过冷保鲜室维持在该过冷状态温度点的速度。

当过冷保鲜室内的温度降到0℃时，该过冷保鲜室以≤0.5℃/h的速度降温。

该过冷状态温度为-2到-5℃之间。

由于采用了上述方案，本发明具有以下特点：使得食物在正常冷冻温度点的条件下保藏食物，并且可以不冻结，长时间保持食物新鲜。

附图说明

图1为本发明实施例的一台冰箱的整体结构示意图。

图2为本发明实施例的过冷保鲜室的具体正面透视结构示意图。

图3为本发明实施例的过冷保鲜室的俯视图。

图4为本发明实施例的过冷保鲜室的仰视图。

图5为本发明实施例的过冷保鲜室的控制系统框图。

图6为本发明实施例中的过冷保鲜室的控制流程图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

本发明提供了一种冰箱，包括了冷冻室、冷藏室和过冷保鲜室。所述的冷冻室、冷藏室及过冷保鲜室都设置有门，其中冷冻室和冷藏室实现常规的保鲜功能，过冷保鲜室实现食物在过冷状态下的保鲜，过冷保鲜室的位置位于冷冻室和冷藏室之间。

本发明的冷冻室和冷藏室与常规冰箱在结构和控制方面相同，过冷保鲜室在结构上面采用夹层结构，外层部分为保温层，内层形成的空腔用来存放需要保鲜的食物，在夹层内腔的上面中心位置有一离心风扇，内腔里面有一高精度温度传感器，测温精度可以达到0.1℃，在保鲜室的侧壁边框上面有一门状态检测开关，用来检测保鲜室的门是否关闭，如果检测到门未正常关闭就会暂停当前控制程序的运行并提示用户重新关门。在过冷保鲜室的外面夹层的上面设有引风管，作为引入冷气的通道，在外面夹层的底部有一回风管，作为冷却气体的回流通道，从而构成一个完整的气体循环通道。过冷保鲜室的控制由一个具有脉冲宽度调制(PWM)输出功能的微控制器来完成。

图1是根据本发明的一个实施方案的冰箱示意图。如图所示，本发明的冰箱从上至下依次为冷藏室1、过冷保鲜室2和冷冻室3，即冷藏室设置在最上面，冷冻室在最下面，过冷保鲜室设置在两者的中间。在冷藏室外面设置有冷藏室门4，过冷保鲜室外面设置有保鲜室门5，同时在冷冻室外面设置有冷冻室门6。

本发明实施例的结构为从上至下依次为冷藏室、过冷保鲜室和冷冻室，这样做的目的是利用空气在不同的温度下密度不同，温度低的空气比温度高的密度大，防止过冷保鲜室的空气与冷冻室的空气发生自然对流换热。本结构不但可以有利于控制其温度变化速率并使保鲜室内部的温度保持均匀，还可以保证不会有冷气直接吹到食物上面而使其结冰，同时还可以有效的保证保鲜室内的湿度不会发生变化，进一步加强了保鲜的效果。

图2是根据本发明的一个实施方案的冰箱过冷保鲜室的正面透视图。如图所示，本过冷保鲜室的主体部分由一个外腔13和内腔14组成，在外腔13与内腔14的之间的上部空间内安装有一个驱动气流循环的直流离心式风扇。在外腔13的外面有一“Γ”形引风管11，此引风管的下端开口位于过冷保鲜室2下方的冷冻室3的顶部左侧，上端开口位于离心式风扇12的正上方。在过冷保鲜室2外腔13的底部中心位置有一回风管16，其上端开口位于外腔13的底部中心位置，下端开口位于冷冻室3的顶部中心位置。在引风管11和回风管16的下端开口与冷冻室相连通的部分都覆盖有网状物15，此网状物由绝热材料构成，网孔尺寸控制在0.5mm*0.5mm左右，目的是适当增大空气流动的阻力，可以防止过冷保鲜室与冷冻室之间发生自然对流换热。在过冷保鲜室内腔14的顶部后方有一温度传感器17用来测量过冷保鲜室内的温度。图2中箭头所示方向为离心式风扇启动后气流的流动方向，首先冷冻室内的冷却气体在风扇的作用下穿过网状物15经过引风管11进入到过冷保鲜室外腔13与内腔14之间的夹层中，进来的气体由于离心风扇的作用会在内腔14的周围环绕流动并经过回风管16回到冷冻室3内，完成整个冷却气流的循环过程。在保鲜室开门的一侧侧壁边框上设有门状态检测开关，如果检测到门未正常关闭就会暂停当前控制程序的运行并提示用户重新关门。

如图5所示，过冷保鲜室的控制系统为由温度传感器检测过冷保鲜室内的温度，并将检测得到的温度传送至微控制器，微控制器根据温度进行判断并给出不同指令控制驱动电路运行，该驱动电路输出的PWM控制脉冲驱动风扇的运转将冷冻室内的冷气流导入过冷保鲜室，最终使得过冷保鲜室稳定在某一温度，达到保鲜的效果。

图6是本发明的一个实施例的过冷保鲜室的控制流程图。当冰箱启动后冷冻室内的蒸发器就会开始制冷，温度传感器17检测过冷保鲜室内的温度，如果温度高于0℃微控制器发出的控制指令使输出的PWM控制脉冲宽度最大，这时风扇的转速达到最大，从冷冻室进入到过冷保鲜室内的冷气流量也达到最大，目的是使过冷保鲜室以最快的速度降温。当过冷保鲜室内的温度降到0℃时，微控制器发出控制指令使输出的PWM控制脉冲的宽度减小以使过冷保鲜室的冷却速度降低到≤0.5℃/h的程度，例如0.2℃/h(。当过冷保鲜室内的温度以这个冷却速度降温到—3℃时(此处以-3℃为例，该过冷保鲜室的温度一般可以冷却至-2到-5℃之间。)，微控制器调整输出的PWM脉冲的宽度到适当的程度以使循环风扇的转速维持在一个合适的速度以保证过冷保鲜室内的温度维持—3℃的温度不变。此时过冷保鲜室内存放的食物温度也相应维持在—3℃的温度不变，也就是在低于食物正常冻结温度点以下但未进入冻结状态的温度，从而达到食物的过冷保鲜的目的。

本发明除了实现控制温度下降速度及维持温度的目标，还要避免流动的冷空气直接接触食物而使食物的过冷状态被破坏。本发明实施例中冷气流是在内外腔体形成的夹层中流动的，没有直接接触内腔中存放的食物。

上述冰箱的结构形式不只是限于上面的表现形式，还可以有其他的实现形式，只要其满足上述的使食物形成过冷状态的条件。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1、一种新型电冰箱，包括冷气系统，其特征在于：还包括过冷保鲜室，其通过引风管、回风管与冷气系统相连。

2、如权利要求1所述的新型电冰箱，其特征在于：还包括冷藏室、冷冻室，该过冷保鲜室设置在冷藏室下方，冷冻室上方，其包括内腔、外腔两层结构，两层之间留有一定空间。

3、如权利要求1所述的新型电冰箱，其特征在于：在过冷保鲜室上部的内、外腔间隙之间设置有一直流离心式风扇。

4、如权利要求1所述的新型电冰箱，其特征在于：过冷保鲜室内腔中设有温度传感器。

5、如权利要求2所述的新型电冰箱，其特征在于：在过冷保鲜室的外腔外设有一引风管，引风管为“Γ”型结构，其下端开口于冷冻室左侧顶部，上端开口于直流离心式风扇正上方。

6、如权利要求2所述的新型电冰箱，其特征在于：过冷保鲜室底部中心位置设有一与冷冻室连通的回风管。

7、如权利要求1所述的新型电冰箱，其特征在于：过冷保鲜室开门一侧侧壁边框上设有一门状态检测开关。

8、如权利要求5所述的新型电冰箱，其特征在于：引风管与冷冻室连通的一端覆盖有网状物。

9、如权利要求6所述的新型电冰箱，其特征在于：回风管与冷冻室连通的一端覆盖有网状物。

10、权利要求1至9所述新型电冰箱的控制方法，其特征在于：温度传感器感测过冷保鲜室内的温度，微控制器根据该温度发出指令控制驱动电路运行，驱动电路控制风扇运转导入冷气流，直至过冷保鲜室维持在过冷状态。

11、如权利要求10所述的改进的冰箱的控制方法，其特征在于：还包括：避免流动的冷气流直接接触食物而使食物的过冷状态被破坏。

12、如权利要求11所述的改进的冰箱的控制方法，其特征在于：控制冷气流在内外腔体形成的夹层中流动而避免直接接触食物。

13、如权利要求10所述的改进的冰箱的控制方法，其特征在于：当过冷保鲜室内温度高于0℃，驱动电路发出的PWM脉宽最大，风扇转速也最快；当过冷保鲜室内的温度降到0℃时，，PWM脉宽减小，风扇转速减缓，使得过冷保鲜室低速降温；当达到某一过冷状态温度点时，PWM脉宽调整为使得风扇转速保持在使过冷保鲜室维持在该过冷状态温度点的速度。

14、如权利要求13所述的改进的冰箱的控制方法，其特征在于：当过冷保鲜室内的温度降到0℃时，该过冷保鲜室以≤0.5℃/h的速度降温。

15、如权利要求13所述的改进的冰箱的控制方法，其特征在于：该过冷状态温度为-2到-5℃之间。

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