CN105157313A - 一种智能解冻冰箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能解冻冰箱，涉及家用电器领域。现有的家用冰箱，食物的快速解冻影响口感和导致营养流失，在冷藏室解冻食物需要手工操作。一种智能解冻冰箱它包括多个隔热的、独立控温的冷冻室和冷藏室，冷藏室和冷冻室之间用载冷剂管道连接，形成回路传递热量。载冷剂管道上装有热交换器，热交换器上装有风扇。冷冻室的载冷剂管道上装有流体驱动装置，控制器控制流体驱动装置和电磁阀，使载冷剂在冷藏室和冷冻室之间循环流动，携带冷藏室热量缓慢流入冷冻室，冷冻食物缓慢解冻,最大限度的保留了食物的营养和口感。同时，由于多个独立隔热的冷冻室设计和冷冻室的冷量缓慢流入冷藏室，它比现有冰箱节约电能。

Description

一种智能解冻冰箱

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及家用冰箱。

背景技术

现有冰箱冷冻食物温度变化曲线如图2所示，1阶段，食物降温冷冻；2阶段，食物处于冷冻保存；3阶段，食物从冰箱内拿出，放在解冻板上自然解冻；4阶段，加热解冻，用户没有时间等候自然解冻，放入温水中或微波炉中解冻。在餐桌上，快速解冻的肉类食品像木头一样的口感，部分食物被剩下最后丢弃。

有经验的用户，将冷冻的食物从冷冻室转入冷藏室，食物的温度变化如图3冷藏室解冻冷冻食物温度变化图所示，1阶段，食物降温冷冻存；2阶段，食物处于冷冻保存；3阶段，食物在冷藏室缓慢解冻；最后，食物从冰箱内拿出，食物放在常温环境烹饪。在餐桌上备受欢迎。但如今人们普遍睡眠不足，在早晨的忙碌中，经常忘记将食物从冷冻室转入冷藏室。结果又只有快速解冻，因为口感太差，部分食物还是被扔掉。解冻不方便，用户要么不愿意使用冷冻室，要么冷冻室满满的没时间解冻烹饪。

专利文献《解冻装置及设有解冻装置的冰箱CN102878756A》,公开了一种解冻装置，利用热管传热解冻食物。《具备解冻室的冰箱CN02121055.1》提出采用机械室的废热进行解冻；《具有食品解冻装置的冰箱CN97126440.6》提出的解冻装置，这种解冻装置不仅需要电加热器和送风装置，还要有单独的间室。《风循环智能解冻冰箱CN201420298166.1》和《风循环智能解冻冰箱CN201410248083.6》公开了一种解冻装置，利用风循环传热解冻食物，冷冻室和冷藏室存在食物串味的可能。《热管智能解冻冰箱CN201420282617.2》、《热管智能解冻冰箱CN201410234190.3》公开了一种解冻装置，利用热管传热解冻食物，存在如果冷媒泄漏污染食物的可能。

因此，提供一种解冻食物口感好的自动解冻冰箱成为业界需要解决的技术问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题在于：减少解冻过程损害食物的营养和口感,冷冻的食物在用户的预约时间自动解冻，节约电能；同时，解决风循环解冻冷冻室冷量传递到冷藏室，可能存在食物串味的问题，热管解冻如果冷媒泄漏可能污染食物的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种智能解冻冰箱分为多个冷冻室和冷藏室，它们之间设有保温层隔热，每个冷冻室有一个私有的密封门，所有冷冻室有一个公共的密封门，存放冷冻食物的时候，先打开公共的密封门，再打开特定的冷冻室私有的密封门，其它冷冻室私有的密封门不打开，减少冷量泄漏。冷冻室、冷藏室与冰箱外壳分别设置有温度传感器，并与控制器连接，测量冷冻室、冷藏室和冰箱外壳的温度，控制器独立控制每个冷冻室和冷藏室的温度。每个冷冻室放置一次取用的食物，避免解冻后再冷冻，影响食物品质。

冷冻室的载冷剂管道与冷藏室的载冷剂管道连接，形成回路传递热量。冷冻室的载冷剂管道上装有热交换器，冷藏室的载冷剂管道上装有热交换器。热交换器上装有风扇,形成流动气体便于换热。冷冻室的载冷剂管道上装有流体驱动装置，优选泵或风扇，控制器控制流体驱动装置和电磁阀，使载冷剂在冷藏室和冷冻室之间循环流动，携带冷藏室热量缓慢流入冷冻室，冷冻食物在预约的时间缓慢解冻。载冷剂优选空气，还可以是盐水、浓缩的海水、白酒水溶液、酒精水溶液、乙酸水溶液、或乙酸盐酒精白酒配制的水溶液，乙二醇水溶液、乙二醇配制的水溶液泄漏可能污染食物，尽量不选用，如果选用乙二醇配制的水溶液必须设置传感器检测泄漏，及时报警。载冷剂管道内壁涂覆有防腐层，优选聚四氟乙烯，免于遭受化学腐蚀。冷冻室的热交换器位于冷冻室的底部；冷藏室的热交换器位于冷藏室的顶部。

一种智能解冻冰箱的控制方法，其包括下列步骤：

1）控制器记录冰箱外室温变化；

2）在每个冷冻室放入待冷冻食物时，用户通过控制器输入设备，设定每个冷冻室中食物的取用时间，设定自然解冻和智能解冻时间的比值；自然解冻就是关闭流入冷冻室制冷剂，冰箱外的热量穿过冷冻室保温层，冷冻室缓慢升温的解冻；智能解冻就是冷冻室的冷量缓慢流入冷藏室的解冻；

3）控制器测试智能解冻的速率和自然解冻的速率，估算智能解冻时间和自然解冻时间，计算智能解冻和自然解冻开始时间；

4）控制器利用前一天记录的冰箱外室温变化曲线预测当日室温变化，利用当日室温和上次解冻的误差，修正冷冻食物开始自然解冻和智能解冻的起始时间；

5）记录实际解冻时间与预约解冻时间的误差，供下次估算解冻时间时使用。

附图说明。

图1是一种智能解冻冰箱结构示意图。

图2是现有冰箱冷冻食物温度变化曲线图。

图3是冷藏室解冻冷冻食物温度变化图。

图4是智能解冻冷冻食物温度变化图。

图5是软件流程图。

101冷冻1室、102冷冻2室、103冷冻3室、104冷冻4室、105冷冻5室、106冷冻6室、107冷藏1室、108冷藏2室、109冷藏3室；111冷冻1室的门、112冷冻2室的门、113冷冻3室的门、114冷冻4室的门、115冷冻5室的门、116冷冻6室的门、117公共的密封门；121电磁阀、122风扇、123热交换器、124管道、125电磁阀、126电磁阀、127热交换器、128电磁阀、129风扇、130管道、131流体驱动装置。

具体实施方式

实施方式1:一种智能解冻冰箱分为多个冷冻室和冷藏室，它们之间设有保温层隔热，每个冷冻室有一个私有的密封门，111冷冻1室的门、112冷冻2室的门、113冷冻3室的门、114冷冻4室的门、115冷冻5室的门、116冷冻6室的门，所有冷冻室有一个117公共的密封门，存放冷冻食物的时候，先打开117公共的密封门，再打开特定的冷冻室私有的密封门，其它冷冻室私有的密封门不打开，减少冷量泄漏。101冷冻1室、102冷冻2室、103冷冻3室、104冷冻4室、105冷冻5室、106冷冻6室、107冷藏1室、108冷藏2室、109冷藏3室与冰箱外壳分别设置有温度传感器，并与控制器连接，测量冷冻室、冷藏室和冰箱外壳的温度，控制器独立控制每个冷冻室和冷藏室的温度。每个冷冻室放置一次取用的食物，避免解冻后再冷冻，影响食物品质。

101冷冻1室、102冷冻2室、103冷冻3室、104冷冻4室、105冷冻5室、106冷冻6室的载冷剂管道与107冷藏1室、108冷藏2室、109冷藏3室的载冷剂管道连接，形成回路传递热量。每个热交换器两端装有电磁阀，控制器关闭电磁阀就阻止载冷剂的流动，打开电磁阀，热交换器就接入冷量传递回路工作。如图1所示，101冷冻1室的124载冷剂管道上装有123热交换器，107冷藏1室的130载冷剂管道上装有127热交换器。123热交换器上装有122风扇、127热交换器上装有129风扇。冷藏1室的130载冷剂管道上装有131流体驱动装置，优选泵或风扇，控制器控制131流体驱动装置和121、125、126、128电磁阀，使载冷剂在冷藏1室和冷冻1室之间循环流动，携带冷藏1室热量缓慢流入冷冻1室，冷冻食物缓慢解冻。其它102、103、104、105、106冷冻室、108、109冷藏室的联接关系与上面相似，不再重复叙述。载冷剂优选空气，还可以是盐水、浓缩的海水、白酒水溶液、酒精水溶液、乙酸水溶液、或乙酸盐酒精配制的水溶液，乙二醇水溶液、乙二醇配制的水溶液泄漏可能污染食物，尽量不选用，如果选用必须设置传感器检测泄漏，如果泄漏及时报警。载冷剂管道内壁涂覆有防腐层，优选聚四氟乙烯，免于遭受化学腐蚀。冷冻室的热交换器位于冷冻室的底部；冷藏室的热交换器位于冷藏室的顶部。

一种智能解冻冰箱的控制方法，其包括下列步骤：

1）控制器记录冰箱外室温变化；

2）在每个冷冻室放入待冷冻食物时，用户通过控制器输入设备，设定每个冷冻室中食物的取用时间，设定自然解冻和智能解冻时间的比值；

3）控制器测试智能解冻的速率和自然解冻的速率，估算智能解冻时间和自然解冻时间，计算智能解冻和自然解冻开始时间；

4）控制器利用前一天记录的冰箱外室温变化曲线预测当日室温变化，利用当日室温和上次解冻的误差，修正冷冻食物开始自然解冻和智能解冻的起始时间；

5）记录实际解冻时间与预约解冻时间的误差，供下次估算解冻时间时使用。

实施方式2：一种智能解冻冰箱实验系统及其实验结果。冰箱控制器的设计，如图1一种智能解冻冰箱结构示意图所示。控制器硬件包括热敏电阻传感器、放大电路、多路选择器、控制器、多路分配器、电磁阀、空气泵、按键、液晶屏、语音模块或发光二极管和蜂鸣器。温度传感器1-6测量冷冻室101-106的温度，温度传感器7-9测量107、108、109冷藏室的温度，温度传感器10测量冰箱外壳的温度。

该实验系统主要选用下列芯片Intel8052AH、ADT7320、DG706和DM74LS138。英特尔8052AH是MCS-51NMOS单芯片8位微控制器，32个I/O口线，3定时/计数器，6个中断源/4级优先级8KB的ROM，256字节片上RAM。ADT7320是16位数字温度传感器，用于测量基准（冷）结温为±0.25℃,温度范围-20℃至+105℃。ADT7320是完全在工厂校准，且无需用户校准。ADG706是一款低压CMOS模拟多路复用器，内置16个单通道。它根据4位二进制地址线A0、A1、A2和A3所确定的地址，将16路输入(S1-S16)之一切换至公共输出D。该器件提供EN输入，用来使能或禁用器件。禁用时，所有通道均关断。导通电阻：2.5Ω，导通电阻平坦度：0.5Ω，泄漏电流：100pA，开关时间：40ns。实验系统选用74LS138作为数据分配器,选择低电平有效的两个使能端之一为数据输入端，其他使能端置于有效电平。当一个选通端（E1）为高电平，另两个选通端（(/E2))和/(E3)）为低电平时，可将地址端（A0、A1和A2）的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。比如：A2A1A0=110时，则输出端Y6输出是低电平信号。

控制器软件设计。如图5软件流程图所示，软件流程以其中的第一冷冻室为例说明，其它冷冻室的流程相同，用户放入适量的猪肉，设定取用食物的时间，不同的冷冻室，用户可以设定的不同取用时间，取用食物的时间减去现在的时间为食物在冰箱中的储存时间，食物在一种智能解冻冰箱中的储存时间：T=T_D+T_S+T_R+T_W。冷冻时间T_D,自然解冻时间T_S,智能解冻时间T_R,解冻时间误差T_W，由于环境温度、电力变化、冰箱门密封性能和传感器精度的影响，解冻时间不准，我们给定一个误差量，比预约时间提前一点解冻，或者说给出解冻温度误差。

以101冷冻1室为例说明，冷冻阶段1，T=0时，制冷打开，121电磁阀、125电磁阀、126电磁阀、128电磁阀和131流体驱动装置关闭，食物温度下降；

冷冻保存阶段2，T<T_D时，101冷冻1室制冷间断打开,101冷冻1室保持冷冻状态，如图4智能解冻冷冻食物温度变化图所示，控制器测定V₁（连接压缩机的管道的电磁阀关闭后，冷冻室的温度自然上升的速率，单位为℃/小时）和V₂（连接压缩机的管道的电磁阀关闭后，121电磁阀、125电磁阀、126电磁阀、128电磁阀和131流体驱动装置工作时，冷冻室温度上升的速率℃/小时），计算自然解冻时间T_S，计算智能解冻时间T_R，，在本阶段，除了测试的时候，其它时间121电磁阀、125电磁阀、126电磁阀、128电磁阀和131流体驱动装置关闭。

自然解冻阶段3：T>T_D时，所有电磁阀关闭，101冷冻1室进入自然解冻，冰箱的隔热材料会缓慢传递热量到101冷冻1室。

智能解冻阶段4：T>T_D+T_S时，制冷剂电磁阀关闭，121电磁阀、125电磁阀、126电磁阀、128电磁阀和131流体驱动装置工作，101冷冻1室通过载冷剂管道中循环的载冷剂吸收冷藏室的热量，冷冻室温度较前一阶段快速上升，也就是说冷冻室与冷藏室进行等温过程。T>T_D+T_S+T_R时，食物处于冷藏状态，解冻完成。

如图4智能解冻冷冻食物温度变化图所示，猪肉解冻实验。星期六10点，用户在101冷冻1室中放入猪肉，通过键盘输入取出猪肉的时间，预计星期一下午5点钟取出食物烹调，101冷冻1室工作，星期六20点食物达到最低冷冻温度，23点完成自然解冻和智能解冻速率测试，估算冷冻室自然解冻时间和智能解冻时间。根据估算的101冷冻1室智能解冻时间为10小时，根据估算的101冷冻1室自然解冻时间为24小时，星期日24点101冷冻1室关闭制冷，101冷冻1室进入自然解冻状态，到星期一11点温度上升为-5.6℃，101冷冻1室进入智能解冻状态，121电磁阀、125电磁阀、126电磁阀、128电磁阀和131流体驱动装置工作六小时后，101冷冻1室和107冷藏1室的温度为1.8℃。

综上所述，本发明具有如下有益效果：

减少解冻过程损害食物的营养和口感,冷冻的食物在用户的预约时间自动解冻，节约电能；同时，解决了风循环解冻冷冻室冷量传递到冷藏室，可能存在食物串味的问题，热管解冻如果冷媒泄漏可能污染食物的问题。

总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种智能解冻冰箱,包括多个冷藏室和冷冻室，控制器分别控制每个冷藏室和每个冷冻室的温度，其特征在于：冷冻室的载冷剂管道与冷藏室的载冷剂管道连接，形成回路传递热量。

2.按照权利要求1所述的一种智能解冻冰箱，其特征在于：冷冻室的载冷剂管道上装有热交换器，冷藏室的载冷剂管道上装有热交换器。

3.按照权利要求2所述的一种智能解冻冰箱，其特征在于：热交换器上装有风扇。

4.按照权利要求1所述的一种智能解冻冰箱，其特征在于：冷冻室的载冷剂管道上装有流体驱动装置，控制器控制流体驱动装置和电磁阀，使载冷剂在冷藏室和冷冻室之间循环流动，携带冷藏室热量缓慢流入冷冻室，冷冻食物缓慢解冻。

5.按照权利要求1所述的一种智能解冻冰箱，其特征在于：载冷剂优选空气，还可以是盐水、白酒水溶液、酒精水溶液、乙酸水溶液或乙酸盐酒精配制的水溶液。

6.按照权利要求1所述的一种智能解冻冰箱，其特征在于：载冷剂管道内壁涂覆有防腐层。

7.按照权利要求1所述的一种智能解冻冰箱，其特征在于：每个冷冻室有一个私有的密封门，所有冷冻室有一个公共的密封门，存放冷冻食物的时候，先打开公共的密封门，再打开冷冻室私有的密封门，其它冷冻室私有的密封门不打开。

8.按照权利要求1所述的一种智能解冻冰箱，其特征在于：冷冻室的热交换器位于冷冻室的底部；冷藏室的热交换器位于冷藏室的顶部。

9.按照权利要求1所述的一种智能解冻冰箱的控制方法，其包括下列步骤，其特征在于：

1）控制器记录冰箱外室温变化；

2）在每个冷冻室放入待冷冻食物时，用户通过控制器输入设备，设定每个冷冻室中食物的取用时间，设定自然解冻和智能解冻时间的比值；

3）控制器测试智能解冻的速率和自然解冻的速率，估算智能解冻时间和自然解冻时间，计算智能解冻和自然解冻开始时间；

4）控制器利用前一天记录的冰箱外室温变化曲线预测当日室温变化，利用当日室温和上次解冻的误差，修正冷冻食物开始自然解冻和智能解冻的起始时间；

5）记录实际解冻时间与预约解冻时间的误差，供下次估算解冻时间时使用。