一種軟冰淇淋機的製作方法

2023-05-08 23:48:51 1

專利名稱：一種軟冰淇淋機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種冷凍食品加工設備，尤其是一種軟冰淇淋機。
背景技術：
冰淇淋機是用於製造冰淇淋的一種機電設備，主要包括製冷裝置，攪拌裝置，出料裝置，傳動裝置；通過單片機控制系統對整機進行調節控制。傳統冰淇淋機由於結構複雜，以至造成機器體積大、重量重、噪音大、震動較強等缺陷，而且控制系統也不完善。並且製成的冰淇淋膨化率不穩定，易產生冰晶。
傳統冰淇淋機一般包括三套製冷系統，包括兩個主製冷系統一個預冷製冷系統，對應著包括三個壓縮機、三個冷凝器、三個散熱風扇等，如圖5所示，三個壓縮機分別為23』、27』、29』；三個冷凝器分別33』、34』、35』；32』、36』分別為左右冷凍室；39』、40』為存料盆。左存料盆40』、左缸體32』、冷凝器I33』和主壓縮機II29』組成一套製冷系統，右存料盆39』、右缸體36』、冷凝器II34』和主壓縮機I27』組成一套製冷系統，左存料盆40』、右存料盆39』、預冷毛細管37』、預冷冷凝器35』和預冷壓縮機23』組成一套製冷系統，三套製冷系統相互獨立；這種結構造成冰淇淋機體積大、重量大，結構複雜；而且預冷壓縮機單獨工作時需要一颱風機工作，產生不必要的噪聲。
傳統冰淇淋機散熱方式為吹風式散熱，吹風式散熱是一種傳統製冷散熱方式，這種散熱方式有一個缺陷風扇旋轉產生的氣流會在一定距離內發生「空洞」現象，該「空洞」內空氣不發生流動。具體表現為冷凝器中間有一部分無法與受迫運動的冷空氣接觸，從而浪費空間，造成有效散熱面積的降低。如圖8所示風機28』和冷凝器33』固定在的底板21』上，它們之間的間隔大約為30-50mm，風扇在工作時，會在表面產生一環形的散熱區。當機器開始工作時，由於風扇的扇葉距冷凝器的散熱片比較近，風扇轉動起來後在電機的部位和風扇直徑以外產生的風量很少，甚至為零。這對於整個冷凝器的熱交換十分不利，造成冷凝器的溫度分布很不均勻，沒有風量或風量很小的地方囤積著大量的熱不能排出，造成大約30％的熱量不能迅速散出，冷凝器的散熱面積不能充分地利用，降低了熱交換率。如圖9所示，和風扇相對著的V區散熱較好，但是風扇以外的U區散熱效率很低，遠離V區的地方幾乎沒有風通過，所以整體的散熱效率區，W區為上述「空洞」，空氣不發生流動。這種散熱方式不僅散熱效率低，而且由於風扇距離冷凝器很近，風扇在工作時會產生很大的噪音。
冰淇淋機的震動與噪音是一個比較重要的指標，目前市場上的冰淇淋機普遍存在著噪音大震動大的缺點，冰淇淋機的震動和噪音主要來自於傳動機構。傳統冰淇淋機傳動方式一般採用傳統的窄V帶、窄V帶輪和減速機傳動。如圖12所示，窄V帶具有當量摩擦係數大、工作面與輪槽粘附著好、包角小、傳動比大、預緊力小等優點，且繩芯結構帶組織較柔軟，曲繞疲勞性好；但是，窄V帶本身比較厚，小皮帶輪直徑不能太小。在固定減速比的條件下，大皮帶輪的直徑較大。在480轉的轉速下，直徑為300mm的大批帶輪的軸向跳動與徑向跳動比較大，這樣就會給機器帶來較大的震動與噪音。
冰淇淋機的出料動作與電路採集指令需要一個連接裝置，傳統的連接裝置為歐姆龍接近開關，其結構如圖14所示；當出料動作發生時，導杆49』被頂起，導杆49』向上運動時與歐姆龍接近開關48』的感應點慢慢接近，當接近到臨界點時歐姆龍接近開關48』閉合，電路獲得動作信號。當出料動作結束時，導杆49』向下運動，當導杆49』與歐姆龍接近開關48』的距離大於臨界距離時歐姆龍接近開關48』斷開，電路獲得動作信號。這種連接裝置可靠度不是很好，而且成本較高。
冰淇淋機在工作過程中由于震動會產生較大的噪音，因此需要進行減震，傳統冰淇淋機解決震動和噪音的主要措施是在傳動機構與機架連接處加減震墊。如圖17所示，電機19』通過一個螺栓與電機板55』連接起來，在電機板55』與電機19』之間加了橡膠減震墊54』。電機板55』和機架56』直接用螺栓57』連接，如圖18所示。這種連接方式直接將電機底板55』的震動傳到機架56』，整個機器震動比較大，一般整機噪音在68分貝以上，如果要降低噪音，只能提高電機與減速機的性能，這樣就提高了整機的製造成本，而且效果也不是很明顯。
冰淇淋的膨化率一直是客戶和製造商很關注的一個指標，傳統冰淇淋機製成的冰淇淋總是存在著平均膨化率低、不穩定等缺陷，冰淇淋膨化率是由冰淇淋在混合製冷的過程中包裹空氣的量決定的。傳統冰淇淋機缸體36』和進料管15』的連接情況如圖22』及23』所示，進料管15』與缸體36』在豎直平面內正交連接。冰淇淋的製作過程是一個動態過程，缸體36』中有多少空氣量在動態過程有較大的離散性。當機器運行一段時間，如果這段時間機器很少出冰淇淋，就會出現如圖23』所示的情況，缸體36』內充滿了液態的冰淇淋漿料，不含空氣，這樣打出的冰淇淋膨化率很低，並且冰渣多。
冰淇淋機的閥體的正下方有一個接水盒。每次打完冰淇淋後，總有殘餘的冰淇淋從閥體內漏出，漏出的冰淇淋剛好掉在接水盒裡。傳統的冰淇淋機的接水盒一般是平放在冰淇淋機的一個檯面上，並且有定位裝置。接水盒與定位裝置比較複雜，不方便清洗。
冰淇淋機是一種典型的機電一體化產品，電器控制在整機的技術中佔有很重要的地位。傳統冰淇淋機一般採用模擬控制電路，模擬控制電路是一種比較成熟的技術，但是這種技術應用於冰淇淋機有其不可克服的缺點，例如邏輯關係差、電路控制板製作難度大、元器件參數不好確定、外擴功能差、體積大。這些缺點影響了模擬控制電路在惡劣環境下的功能，有的時候會出現指令偏差的情況。當技術發生更新時，比如控制系統的某些參數需要改變時，模擬控制電路就沒有辦法做到。因此傳統冰淇淋機的控制系統還存在一些缺陷。
綜上所述，傳統冰淇淋機結構複雜、重量大、體積大；而且噪音大，散熱效率低，工作中震動較強，控制系統不完善；而且製成的冰淇淋膨化率不穩定，冰晶多；目前市場上需要一種體積小，重量輕、效率高、震動噪音小、控制更加人性，而且製成的冰淇淋膨化率高的冰淇淋機來取代這種產品。

發明內容
本實用新型公開了一種軟冰淇淋機，它對傳統冰淇淋機製冷裝置、攪拌裝置、出料裝置、傳動裝置及控制系統均進行了改進，三套製冷系統共用一個冷凝器，節約了成本，也使機器的重量和體積大大減小；冷凝器銅管採用的是內螺旋萊複線銅管，散熱方式為吸風式散熱，這種散熱方式能夠使得在冷凝器上的熱量很快的排出，散熱效率高，從而提高了製冷效率。傳動系統採用多楔帶，在相同的減速比下皮帶輪的直徑減小，皮帶輪的軸向和徑向跳動減小，傳動系統產生的震動和噪音大大減小。控制系統採用單片機進行控制；這種冰淇淋機體積小，重量輕、效率高、震動噪音小、控制更加人性化，而且製成的冰淇淋膨化率高。
本實用新型的冰淇淋機主要包括外殼機架，製冷裝置，傳統攪拌裝置及控制系統，它的外型為長方體，呈直立狀，底面裝有四個滑輪，外殼機架為冰淇淋機的支撐機構，主要包括一個機架，三個前面板，一個左面板，一個右面板，一頂板和一底板，左右面板下部設有通風網板，各面板通過內六角螺栓和機架的相應角鋼條連接起來，面板和鋼條之間夾有一層減震膠條。
本實用新型冰淇淋機製冷系統主要由壓縮機、冷凝器和左右冷凍室組成。其中包括一些常用的製冷零部件儲液灌、乾燥器、膨脹閥和銅管等，它也採用三套製冷系統，包括三個壓縮機，一個冷凝器，左右冷凍室和存料盆及圍繞在其上的預冷毛細管道。存料盆位於機器頂部，下面為左右冷凍室，與傳統的冰淇淋機製冷系統的區別在於三個系統共用一個冷凝器，機器體積大大減小。三個冷凝器管道集成在一個冷凝器上，分別與三個壓縮機相連，三個壓縮機，一個冷凝器分別與左右冷凍室及預冷毛細管道組成三套製冷系統，各系統相互獨立。本實用新型的製冷系統相對傳統製冷系統減少了兩個冷凝器，機器的整體體積變小。
本實用新型冰淇淋機的冷凝器銅管採用的是內螺旋萊複線銅管，這種銅管增大了冷媒與散熱銅管的接觸面積，增加了散熱效率。在高溫試驗中(38±2℃)沒採用這種內壁為螺旋萊複線的冷凝器進口溫度為80℃時，出口溫度為45℃，而採用這種內壁為螺旋萊複線的冷凝器同樣進口溫度為80℃，出口溫度為40℃。這樣，前者在炎熱的夏季壓縮機不能正常工作，壓縮機不停機不能生產出合格的冰淇淋產品，而後者，壓縮機能正常工作，首缸工作時間為12～13分鐘，並生產出合格的冰淇淋產品。
為了解決吹風式散熱方式效率低、噪音大的缺陷，本實用新型冰淇淋機的散熱方式為吸風式散熱。風扇離冷凝器較遠，約400-500mm，在冷凝器和風扇當中的風場比較均勻，冷凝器的每個最小單位的進風量基本上都是相等的，所以不存在散熱的死區問題。這種吸風式的散熱方式能夠使得在冷凝器上的熱量很快的排出，散熱效率高，從而提高了製冷效率。本實用新型風扇距離冷凝器相對較遠，能自動根據環境溫度改變風量，它的工作原理是根據採用集成測溫電路對進風溫度進行檢測，通過風機自動調節工作狀態，可以節約能源，避免不必要的噪音。所以風扇在工作時產生的噪音較小。冷凝器將兩個「制糕」和一個預冷冷凝器集成在一起，在結構上巧妙安排。它的創新點在制糕壓縮機停止工作、只有預冷壓縮機工作時，由於三個冷凝管道緊貼在一起，可以利用冷凝器自身散熱面積大的特點進行自然散熱，而不需啟動風機進行強制製冷。另外，預冷冷凝器安裝在整臺冷凝器的最外側，由於採用吸風式散熱方式，風機工作時該部分首先遇到冷風而被強行散熱。吸風式散熱徹底解決了傳統製冷系統的散熱方式的弊端，冷風可以均勻地與冷凝器接觸，最大限度的增大有效面積。當製冷系統要求的散熱量一定時，冷凝器就可以縮小體積、節省機器內部空間、節約成本以及降低噪音。
本實用新型冰淇淋機的傳動系統主要包括兩個電機，兩個大皮帶輪，兩個小皮帶輪，兩條皮帶，減速機及攪拌軸，這個系統將電機的動力傳輸到攪拌軸，通過機器底部小皮帶輪的轉動帶動大皮帶輪，通過減速機將轉速進一步減小，驅動左右冷凍室內的攪拌葉片對冷凍混合物進行攪拌。皮帶採用的是多楔帶，多楔帶具有柔軟、摩擦力大、傳動平穩，外廓尺寸小等優點。多楔帶的柔軟性，使得小皮帶輪直徑可以很小，小皮帶輪減小，大批帶輪也相應減小。在減速比相同的情況下，大小皮帶輪的直徑分別為V帶輪的三分之一。皮帶輪直徑變小後，在相同的轉速下，由皮帶輪產生的震動和噪音變小。
本實用新型冰淇淋機採用微動開關將出料動作與電路連接起來，當出料動作發生時，導杆沿著垂直方向運動，導杆的運動帶動微動開關的滑輪，當導杆上升到臨界位置時，微動開關接通，電路獲得動作信號。當出料動作結束時，導杆向下運動，當導杆運動到臨界位置時，微動開關斷開，電路獲得動作信號。與傳統裝置相比，這種裝置可靠度高，成本低。
冰淇淋在製冷缸內混合製冷的過程中，一邊和冷媒進行熱交換，一邊被攪拌軸攪拌混合，在這個過程中，冰淇淋內包裹了大量的空氣，形成微小的空氣囊，這種空氣囊越多，膨化率越高。因此要提高冰淇淋的膨化率，缸體內一定要有足夠的空氣。為了克服傳統冰淇淋機製造的冰淇淋膨化率低、冰晶大的缺陷，本實用新型冰淇淋機膨化裝置中，進料管與缸體的連接點設計在缸體的底面，進料管與缸體連接點設計在缸體軸心附近。冰淇淋通過進料管進入缸體時，會在缸體內積壓一部分氣體，這部分氣體的存在就保證冰淇淋的膨化率。
為克服傳統冰淇淋機接水盒與定位裝置比較複雜，不方便清洗的缺陷，本實用新型冰淇淋機的接水盒採用常見的磁鐵來解決定位問題。接水盒與放接水盒的臺面各固定一塊磁鐵，兩塊磁鐵相吸來固定接水盒。這種裝置結構非常簡單，而且方便清洗。
為克服模擬電路控制的相關缺陷，本實用新型冰淇淋機採用的控制方式是單片機控制。選用美國Microchip Technology公司生產的PIC16F877單片機，其功耗低、速度快、功能強。整個控制系統包括單片機、液晶顯示、溫度檢測、電流檢測部分、料位檢測、液晶顯示、驅動、按鍵控制電路等。其中單片機採用了「雙狗」看門電路，既利用了PIC單片機內部的「看門狗(WDT)」，又在外圍增加了利用MAX1232組建的外圍「看門狗」電路，集成電路MAX1232的兩個管腳接地，一個管腳與單片機引腳連接提供電平使單片機復位，一個管腳與單片機的模擬信號輸入引腳連接給單片機提供信號，管腳連接端電勢為+5V，為MAX1232提供電源，電路中並聯兩個電容C18，C19起濾波作用。這種控制方式保證該單片機的可靠工作，即使在死機狀態下也能夠做到可靠復位，確保冰淇淋機智能控制核心的工作更加穩定、可靠。
液晶模塊為帶漢字字庫的LCM12864ZK，具有從-10℃～60℃較寬的的工作溫度範圍，採用SPI總線串行通信控制方式，只需控制三個引腳即可(串行數據輸出SDO、串行數據輸出SDI、串行時鐘SCK)，可以同時同步發送和接受8位數據，速度快，可靠性高。同時，該液晶模塊帶有背光LED，使得顯示窗口看上去更加漂亮、清晰。液晶顯示屏的一個引腳與單片機一個引腳連接，為液晶屏提供時鐘；液晶顯示屏的兩個引腳分別與單片機的兩個引腳連接，負責單片機與液晶屏進行數據通信。
溫度傳感器選用AD公司的TMP36，該傳感器精度高，工作溫度範圍較寬，為-40℃～60℃，該電壓輸出型溫度傳感器，其輸出的溫度與輸出的電壓具有良好的線性度，而且有良好的一致性，其輸出端與運算放大器LM324相連，調整線性度區域。這樣，環境溫度的檢驗十分精確，有利於對打糕間斷時間、料盆保溫時間、風機風扇出風大小做出合理的判斷。傳感器有三個插線，一個插線提供+5V工作電壓，並連接一個電容C11，起濾波作用，另一插線提供傳感器採樣信號，經過一個運算放大器和一個跟隨器將模擬信號放大後向單片機輸入，還有一個插線接地。
電流互感器選用北京創四方電子有限公司生產的TA1420-02立式穿芯小型精密交流電流互感器，該互感器全封閉，機械和耐環境性能好，電壓隔離能力強，外形美觀、精度高，採樣範圍寬，工作環境溫度範圍為20HZ～20KHz，線性度好，非線性度≤0.1％。共分兩條設計相同的電路，在設計中IC採用兩個運算放大器LM358，每個放大器一個管腳接後續二級管的正極、後續二級管經一個電阻、兩個電容(與電阻並聯)整流濾波、穩壓後進入單片機的輸入引腳，另外一管腳接一電阻與後續二極體的正極，此電阻並聯一電容。
冰淇淋機顯示用的發光二極體共有6個，它們分別是冰淇淋機工作指示發光二極體(藍色1隻)、左右選擇指示發光二極體(綠色2隻)和自動、手動、清洗功能選擇指示發光二極體(紅色3隻)，目的是讓操作人員更直觀均選用直射式發光二極體，這六個二極體並聯，分別通過電阻接地，另一端分別與鎖存器7474LS595相連，鎖存器通過兩個管腳與單片機相連，另外兩個管腳與液晶顯示屏相連，利用串行鎖存器74LS595對這6個發光二極體實施控制，共只佔用單片機2個引腳，節省了單片機的資源。
本實用新型冰淇淋機控制電路中，220V交流電要經過交流濾波器才能進入控制電路，這樣可以消除電網對控制電路的械波影響。在PCB板的設計中，加寬PCB板上的地線，每個集成電路晶片電源引腳均加有10uF和0.1uF兩個濾波電容，防止電磁幹擾進入集成晶片而影響起正常工作。在集成晶片MAX1232中有兩個並聯的濾波電容，單片機PIC16F877也有兩個並聯的濾波電容，鎖存器74L5595也加了兩個濾波電容。同時，模擬器件和數字器件在PCB板位置儘量分離，高壓電路和低壓電路儘量分離，避免電路內部的電磁幹擾問題。在冰淇淋機中，高低壓電氣盒分離，它們之間的通訊要用屏蔽線。在接觸器線圈中加吸收回路，防止接觸器觸點吸合時產生的尖峰脈衝通過線圈對弱電電路形成衝擊。
在整個系統上，普遍採用優質的通用器件，而且所用元器件均已經過老化試驗。PCB板設計上採用了強弱電分離的設計，採用了抗幹擾設計，整個系統工作穩定可靠。同時，為了適應不同地區電網狀況，採用適用於寬電壓變化的設計，工作電壓AC180V~245V。它符合電磁兼容設計原則GB/T4365，電氣製圖符合GB6988.2-6，標記和線號顏色符合GB4884，在電氣安全方面符合家用和類似用途電器安全規範GB4706.1。
綜上所述，本實用新型冰淇淋機整體電氣控制部分設計新穎，各個電氣控制部分之間的兼容性良好，資源浪費少，控制效率高，整體對外抗幹擾能力強，整機工作穩定，可靠性高，是一種智能電氣控制電路。
本實用新型的冰淇淋機對傳統冰淇淋機的製冷裝置、攪拌裝置、出料裝置、傳動裝置及控制系統均進行了改進，縮小了機器的重量和體積，大大減少了機器工作時產生的噪音，而且控制也更加人性化，很好的克服了傳統冰淇淋機的各種缺陷。


圖1為本實用新型冰淇淋機立體示意圖一圖2為本實用新型冰淇淋機立體示意圖二圖3為本實用新型冰淇淋機內部結構後視圖圖4為本實用新型冰淇淋機內部結構側視圖圖5為傳統冰淇淋機製冷裝置示意圖圖6為本實用新型冰淇淋機製冷裝置示意圖圖7為本實用新型冰淇淋機散熱銅管剖視圖圖8為傳統冰淇淋機冷凝散熱裝置側視圖圖9為傳統冰淇淋機冷凝散熱裝置正視圖圖10為本實用新型冰淇淋機冷凝散熱裝置示意圖圖11為本實用新型冰淇淋機冷凝風扇立體示意圖圖12為傳統冰淇淋機傳動機構示意圖圖13為本實用新型冰淇淋機傳動裝置示意圖圖14為傳統冰淇淋機開關控制機構示意圖圖15為本實用新型冰淇淋機開關控制示意圖(關閉時)圖16為本實用新型冰淇淋機開關控制示意圖(開啟時)圖17為傳統冰淇淋機減震機構示意圖圖18為傳統冰淇淋機減震機構局部示意圖圖19為本實用新型冰淇淋機電機挑板立體示意圖圖20為本實用新型冰淇淋機減震機構示意圖圖21為本實用新型冰淇淋機減震機構局部示意圖圖22為傳統冰淇淋機缸體膨化裝置立體示意圖圖23為傳統冰淇淋機缸體膨化裝置正視圖圖24為本實用新型冰淇淋機缸體膨化裝置半剖視圖圖25為本實用新型冰淇淋機缸體膨化裝置立體示意圖(第二方案)圖26為本實用新型冰淇淋機缸體膨化裝置正視圖(第二方案)圖27為本實用新型冰淇淋機控制系統電路圖圖28為本實用新型冰淇淋機電流檢測電路圖圖29為本實用新型接水盒結構示意圖圖中1.頂蓋 2.前面板I 3.前面板II 4.出料閥體 5.接料盒 6.磁鐵 7.前面板III 8.前腳輪 9.左面板 10.通風網板 11.接水盒 12.右面板 13.後面板 14.後腳輪 15.進料連接管 16.大皮帶輪 17.皮帶 18.減震器 19.電機 20.隔板 21.底板 22.電器盒I 23.預冷壓縮機 24.冷凝器 25.電器盒II 26.儲液罐I 27.主壓縮機I 28.風機 29.主壓縮機II 30.儲液罐II 31.電機挑板 32.左缸體 33.冷凝器I 34.冷凝器II35.預冷冷凝器 36.右缸體 37.預冷毛細管 38.料位檢測器 39.右存料盆40.左存料盆 41.冷凝器 42.預冷冷凝管道 43.左缸冷凝管道 44.右缸冷凝管道 45.變壓器 46.風機支架 47.V帶 48.歐姆龍接近開關 49.導杆50.開關固定架 51.微動開關 52.滑輪 53.彈簧 54.減震墊I 55.電機底板 56.機架 57.固定螺栓 58.金屬套I 59.小皮帶輪 60.連接螺栓61.減震器螺栓 62.減震墊II 63.金屬套II(附圖中所有傳統裝置上的零件均用相應的X』來表示)。
a.單片機 b.溫度檢測電路 c.「加密狗」電路 d.缺料檢測報警電路 e.按鍵控制電路 f.液晶顯示電路 g.發光二極體電路 h.驅動電路 JP1-JP9.連接器 A、D跟隨器 B、C、E、F運算放大器 R.電阻 C.電容 Q1-Q9.三極體具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步說明本實用新型冰淇淋機外型如圖1、2所示，這部分主要由鈑金面板、角鐵焊接結構以及鈑金彎折件組成。鈑金面板主要有前面板I2、前面板II3、前面板III7、左面板9、右面板12、後面板13和底板21組成。左右面板的下部均有通風網板10，鈑金面板和角鋼機架用內六角螺栓連接起來，在鈑金面板和角鋼機架之間加上一層減震膠條。
圖3，圖4為冰淇淋機內部結構示意圖，其底部主要有儲液罐I26、儲液罐II30、主壓縮機I27、主壓縮機II29、風機28和冷凝器24，風機28位於右側，冷凝器24位於左側，主壓縮機I27和儲液罐I26位於前端，主壓縮機II29和儲液罐II30位於後端；中部主要為傳動系統，兩側為兩個電機19，帶動兩個小皮帶輪，其中間為一個預冷壓縮機23，三者位於隔板20的上方，電機上部有一電機底板，電機底板上部兩邊裝有減震器18，用來減小工作時的震動；兩側緊貼著左右面板處分別裝有電器盒I和電器盒II；上部主要為攪拌裝置，主要包括兩個攪拌缸，缸內有兩攪拌葉片，葉片後端為大皮帶輪16，通過皮帶17和電機的小皮帶輪連接起來，攪拌缸前端為出料閥體4；攪拌缸上部為兩個存料盆，分別通過兩個進料連接管15同攪拌缸連接起來存料盆的上部為一頂蓋1。
本實用新型冰淇淋機製冷系統如圖6所示三個壓縮機分別為預冷壓縮機23、右缸壓縮機29和左缸壓縮機27，冷凝器41和風機28位分別位於左右兩側，之間為右缸壓縮機29和左缸壓縮機27，預冷冷凝管道42、右缸冷凝管道43和左缸冷凝管道44集成在一個冷凝器41上，頂部分別為左右存料盆39、40，其周圍纏繞有預冷毛細管道37，存料盆下部分別為左右冷凍室32、36。左存料盆40、左缸體32、右缸冷凝管道44和主壓縮機I27組成一套製冷系統，右存料盆39、右缸體36、右缸冷凝管道43和右缸壓縮機29組成一套製冷系統，預冷毛細管道37、預冷冷凝管道42和預冷壓縮機23組成一套製冷系統。三套製冷系統相互獨立。
本實用新型冰淇淋機的冷凝器銅管採用的是內螺旋萊複線銅管，銅管內部結構如圖7所示，這種銅管增大了冷媒與散熱銅管的接觸面積，增加了散熱效率。
本實用新型冰淇淋機接水盒裝置如圖29所示，接水盒5與放接水盒的臺面各固定一塊磁鐵6，利用兩塊磁鐵的磁力來固定接水盒5。
本實用新型冰淇淋機採用風冷，散熱方式為吸風式散熱。散熱裝置如圖10所示，冷凝器41與風機28平行的固定在底板21上。本實用新型的風扇28能自動根據環境溫度改變風量。冷凝系統採用檢測環境溫度和排風溫度自動控制的方式變速，它的工作原理是根據採用集成測溫的集成電路對環境進風溫度進行檢測，從而調整所需的風量的大小。風機結構圖如11所示，風機支架46上固定了一個自偶變壓器45，自偶變壓器提供160V、200V的電源。
本實用新型冰淇淋機傳動裝置如圖13所示，大皮帶輪16和小皮帶輪59通過楔帶17連接起來。
本實用新型冰淇淋機中將出料動作與電路連接起來的裝置為微動開關。微動開關是比較常用的一種位移控制開關，在數控工具機等設備中用得最多。但是在冰淇淋機中用微動開關的很少，主要是因為微動開關的位移採樣比較困難。本實用新型解決了位移採樣的問題，具體結構如圖15所示，微動開關51和導杆49固定在開關固定板68上，當出料動作發生時，導杆49沿著垂直方向運動，導杆49的運動帶動微動開關的滑輪52，當導杆49上升到臨界位置時，微動開關51接通，電路獲得動作信號。當出料動作結束時，導杆49向下運動，當導杆運動49到臨界位置時，微動開關51斷開，電路獲得動作信號。圖16為微動開關接通狀態示意圖。
本實用新型冰淇淋機的減震方案如圖21所示，電機19與電機底板55之間加了減震墊54，但是減震墊54中間加了一個金屬套58。連接螺栓60、61的預緊力全部加載在金屬套58、63上，這樣更有利於減震墊54、62的減震。在電機板55和機架33的連接方式上採用了一塊電機挑板31，這塊中間板有一定的彈性，當傳動系統震動時，電機挑板31跟著一起震動，在電機挑板31和機架連接的地方，高頻震動減少80％。電機挑板外型如圖19所示，呈90度角，電機挑板板的材料為45#鋼調質處理。冰淇淋機採用本實用新型的減震方式後，噪音為58～60分貝。
本實用新型冰淇淋機的膨化裝置如圖24所示，進料管15與缸體36的連接處在缸體36的底面，進料管15與缸體36連接點在缸體軸心附近。當缸體36內的液態冰淇淋漿料液面到達位置Y時，在缸體內就密封著一部分氣體X，這部分氣體的存在就保證了冰淇淋的膨化率。還有一種結構也能實現增大與穩定膨化率的作用，具體結構如圖25和26所示，進料連接管15呈一角度，連接在缸體36的圓柱面上，進料口豎直向上，當缸體36內的液態冰淇淋漿料液面到達位置Y時，在缸體內也能密封著一部分氣體X。
本實用新型冰淇淋機控制系統電路如圖27所示，該電路主要包括單片機a、溫度檢測電路b、電流檢測電路c(圖28)、缺料檢測報警電路d、按鍵控制電路e、液晶顯示電路f、發光顯示電路g和驅動電路h，其中單片機選用美國Microchip Technology公司生產的PIC16F877單片機，為整個電路的信號處理元件，所有的電路均通過一個或幾個信號線連接到單片機上。i部分為「看門狗」電路，集成電路MAX1232的管腳3、4接地，管腳6與單片機引腳8連接提供的電平使單片機復位，管腳7與單片機的模擬信號輸入引腳1連接給單片機提供信號，管腳8連接+5V電壓，為MAX1232提供供電電源，電路中並聯兩個電容C18、C19起濾波作用。
液晶顯示電路f中，液晶模塊採用LCM12864ZK，液晶顯示屏的引腳8與單片機的管腳18連接，單片機通過此電路為液晶屏提供時鐘；液晶顯示屏的引腳6、7分別與單片機的15、24連接，單片機通過此電路與液晶屏進行數據通信。
溫度檢測電路b中，溫度傳感器選JP8、JP9選用AD公司的TMP36溫度傳感器，運算放大器B、C採用運算放大器LM324，傳感器JP9的插線3提供+5V工作電壓，插線3連接一個電容C11，起濾波作用，插線1接地，插線2通過電阻R17連接到運算放大器B和跟隨器A，運算放大器B和電阻R18、R37構成同相放大電路，連通到單片機的管腳2，採樣信號經過埠2、電阻R17、運算放大器B、跟隨器A向單片機輸入。JP8的電路連接同JP9類似。
電流檢測電路c如圖28所示，電流互感器選用北京創四方電子有限公司生產的TA1420-02立式穿芯小型精密交流電流互感器，電路中運算放大器E，F採用LM358，傳感器SENSOR-A的管腳S1連接放大器E的反向輸入端，放大器輸出端通過一二極體D8和由電阻R18、電容C14、C13構成的濾波器相連，R18與連接器JP6的管腳4相連，傳感器管腳S2和放大器的正向輸入端接地。傳感器SENSOR-B的連接和SENSOR-A類似。連接器JP6和圖27中的連接器JP7相連，接腳4的信號通過電阻R31和R30分壓、輸入到單片機的引腳4，接腳5的信號通過電阻R32和R33分壓，輸入到單片機的引腳5。
缺料檢測和報警電路d中，連接器JP5的引腳1同電阻R16相連，R15是引腳1的上拉電阻，R16和R13構成濾波器，信號通過電阻R15、R16和電容C13連接到單片機引腳17，連接器引腳3的信號傳輸方式同引腳1類似。
發光二極體電路g中，採用了六個發光二極體LED1-LED6、六個電阻R4-R9，串行鎖存器採用74LS595，對這六個二極體進行控制，R4和LED1並聯接鎖存器管腳2，R5同LED2串聯接鎖存器管腳3，R6同LED3串聯接管腳4，R7同LED4串聯接管腳5，R8同LED5串聯接管腳6，R9同LED6串聯接管腳7；R4-R9的另一端連在一起接地。鎖存器的管腳14連接單片機管腳24，管腳11連接單片機管腳8，鎖存器管腳12、13分別連接單片機管腳25、26。
按鍵控制電路e包括三個電阻R10、R26、R12，四個按鍵S1、S2、S3、S4，連接器JP3的引腳1依次通過按鍵S1、S3連接到單片機，S1和S2的一端也分別連接到單片機，R12為引腳1的上拉電阻，JP3的引腳3直接連接到單片機，連接器JP4的連接方式同JP3類似，連接器JP2的引腳1、3分別連接到單片機。
驅動電路如圖h包括Q3-Q9共7個三極體，連接器JP1的管腳1連接三極體Q7的集電極，三極體Q7的發射極接地，基極通過一電阻R27連接到單片機。其他的三極體Q3、Q4、Q5、Q6、Q8、Q9連接關係同Q7類似。
設計中，220V交流電要經過交流濾波器才能進入控制電路，這樣可以消除電網對控制電路的機械波影響。在PCB板的設計中，加寬PCB板上的地線，每個集成電路晶片電源引腳均加有10uF和0.1uF兩個濾波電容，防止電磁幹擾進入集成晶片而影響起正常工作。如圖27所示，加密狗電路i部分中，電容C19、C18並聯接地構成濾波電路，連接集成晶片MAX1232的管腳8；電容C16、C17並聯構成單片機PIC16F877的濾波電容；發光二極體電路g中，電容C9、C10並聯接地構成濾波電容，連接到鎖存器74L5595的管腳16上。
權利要求1.一種冰淇淋機，主要包括外殼機架，製冷裝置，傳動攪拌裝置，出料裝置，膨化裝置及控制系統；其特徵在於採用三套製冷系統，包括三個壓縮機，一個冷凝器，左右冷凍室和存料盆及圍繞在其上的預冷毛細管道，三個系統共用一個冷凝器，三套製冷系統相互獨立；冷凝器的散熱方式為吸風式散熱，冷凝器(41)與風機(28)平行的固定在底板(21)上；傳動裝置採用大小皮帶輪，多楔帶連接；出料動作與電路連接起來的裝置為微動開關，微動開關(51)和導杆(49)固定在開關固定板(68)上；接水盒(5)與放接水盒的臺面各固定一塊磁鐵(6)，利用兩塊磁鐵的磁力來固定接水盒(5)；減震裝置中，電機(19)與電機底板(55)之間加了減震墊(54)，但是減震墊(54)中間加了一個金屬套(58)，在電機板(55)和機架(33)的連接方式上採用了一塊電機挑板(31)；膨化裝置中，進料管(15)與缸體(36)的連接處在缸體(36)的底面，進料管(15)與缸體(36)連接點在缸體軸心附近；控制系統採用單片機控制，整個控制系統電路包括單片機(a)、溫度檢測電路(b)、電流檢測電路(c)、缺料檢測報警電路(d)、按鍵控制電路(e)、液晶顯示電路(f)、發光顯示電路(g)、驅動電路h及「看門狗」電路(i)。
2.如權利要求1所述的冰淇淋機，其特徵在於製冷系統中，三個壓縮機分別為預冷壓縮機(23)、右缸壓縮機(29)和左缸壓縮機(27)，冷凝器(41)和風機(28)位分別位於左右兩側，之間為右缸壓縮機(29)和左缸壓縮機(27)，預冷冷凝管道(42)、右缸冷凝管道(43)和左缸冷凝管道(44)集成在一個冷凝器(41)上，頂部分別為左右存料盆(39)、(40)，其周圍纏繞有預冷毛細管道(37)，存料盆下部分別為左右冷凍室(32)、(36)；左存料盆(40)、左缸體(32)、右缸冷凝管道(44)和主壓縮機I(27)組成一套製冷系統，右存料盆(39)、右缸體(36)、右缸冷凝管道(43)和右缸壓縮機(29)組成一套製冷系統，預冷毛細管道(37)、預冷冷凝管道(42)和預冷壓縮機(23)組成一套製冷系統。
3.如權利要求1所述冰淇淋機，其特徵在於冷凝器銅管採用的是內螺旋萊複線銅管。
4.如權利要求1所述的冰淇淋機，其特徵在於風機(28)下部的支架(46)上固定了一個自偶變壓器(45)，自偶變壓器提供兩種不同電壓的電源。
5.如權利要求1所述的冰淇淋機，其特徵在於電機挑板(31)材料為鋼板調質處理。
6.如權利要求1所述的冰淇淋機，其特徵在於膨化裝置第二方案為，進料連接管(15)呈一角度，連接在缸體(36)的圓柱面上，進料口豎直向上。
7.如權利要求1所述的冰淇淋機，其特徵在於「看門狗」電路(i)中，電容(C16)、(C17)並聯構成單片機(PIC16F877)的濾波電容，集成電路(MAX1232)的管腳(3)、(4)接地，管腳(6)與單片機引腳(8)連接提供的電平使單片機復位，管腳(7)與單片機的模擬信號輸入引腳(1)連接給單片機提供信號，管腳(8)連接+5V電壓，為MAX1232提供供電電源，電路中並聯兩個電容(C18)、(C19)起濾波作用，連接集成晶片(MAX1232)的管腳(8)。
8，如權利要求1所述的冰淇淋機，其特徵在於液晶顯示電路(f)中，液晶顯示屏的引腳(8)與單片機的管腳(18)連接，單片機通過此電路為液晶屏提供時鐘；液晶顯示屏的引腳(6)、(7)分別與單片機的管腳(15)、(24)連接。
9.如權利要求1所述的冰淇淋機，其特徵在於溫度檢測電路(b)中，傳感器(JP9)的插線(3)提供+5V工作電壓，插線(3)連接一個電容(C11)，起濾波作用，插線(1)接地，插線(2)通過電阻(R17)連接到運算放大器(B)和跟隨器(A)，運算放大器(B)和電阻(R18)、(R37)構成同相放大電路，連通到單片機的管腳(2)，採樣信號經過埠(2)、電阻(R17)、運算放大器(B)、跟隨器(A)向單片機輸入，(JP8)的電路連接同(JP9)相同。
10.如權利要求1所述的冰淇淋機，其特徵在於電流檢測電路(c)中，傳感器(SENSOR-A)的管腳(S1)連接放大器(E)的反向輸入端，放大器輸出端通過一二極體(D8)和由電阻(R18)、電容(C14)、(C13)構成的濾波器相連，(R18)與連接器(JP6)的管腳(4)相連，傳感器管腳(S2)和放大器的正向輸入端接地，傳感器(SENSOR-B)的連接和(SENSOR-A)相同；連接器(JP6)和連接器(JP7)相連，接腳(4)的信號通過電阻(R31)和(R30)分壓、輸入到單片機的引腳(4)，接腳(5)的信號通過電阻(R32)和(R33)分壓，輸入到單片機的引腳(5)。
11.如權利要求1所述的冰淇淋機，其特徵在於缺料檢測和報警電路(d)中，連接器(JP5)的引腳(1)同電阻(R16)相連，(R15)是引腳(1)的上拉電阻，(R16)和(R13)構成濾波器，信號通過電阻(R15)、(R16)和電容(C13)連接到單片機引腳(17)，連接器引腳(3)的信號傳輸方式同引腳(1)相同。
12.如權利要求1所述的冰淇淋機，其特徵在於發光二極體電路(g)中，串行鎖存器(74LS595)對二極體進行控制，(R4)和(LED1)並聯接鎖存器管腳(2)，(R5)同(LED2)串聯接鎖存器管腳(3)，(R6)同(LED3)串聯接管腳(4)，(R7)同(LED4)串聯接管腳(5)，(R8)同(LED5)串聯接管腳(6)，(R9)同(LED6)串聯接管腳(7)；(R4)-(R9)的另一端連在一起接地，鎖存器的管腳(14)連接單片機管腳(24)，管腳(11)連接單片機管腳(8)，鎖存器管腳(12)、(13)分別連接單片機管腳(25)、(26)，電容(C9)、(C10)並聯接地構成濾波電容，連接到鎖存器74L5595的管腳(16)上。
13.如權利要求1所述的冰淇淋機，其特徵在於按鍵控制電路(e)中，連接器(JP3)的引腳(1)依次通過按鍵(S1)、(S3)連接到單片機，(S1)和(S2)的一端也分別連接到單片機，(R12)為引腳(1)的上拉電阻，(JP3)的引腳(3)直接連接到單片機，連接器(JP4)的連接方式同(JP3)相同，連接器(JP2)的引腳(1)、(3)分別連接到單片機。
14.如權利要求1所述的冰淇淋機，其特徵在於驅動電路(h)中，連接器(JP1)的管腳(1)連接三極體(Q7)的集電極，三極體(Q7)的發射極接地，基極通過一電阻(R27)連接到單片機；其他的三極體連接關係同(Q7)相同。
專利摘要本實用新型公開了一種軟冰淇淋機，它對傳統冰淇淋機製冷裝置、攪拌裝置、出料裝置、傳動裝置及控制系統均進行了改進，三套製冷系統共用一個冷凝器，節約了成本，也使機器的重量和體積大大減小；冷凝器銅管採用的是內螺旋萊複線銅管，散熱方式為吸風式散熱，從而提高了製冷效率；傳動系統採用多楔帶，使系統產生的震動和噪音大大減小；控制系統採用單片機進行控制。這種冰淇淋機體積小，重量輕、效率高、震動噪音小、控制更加人性化，而且製成的冰淇淋膨化率高。很好的克服了傳統冰淇淋機結構複雜、重量大、體積大、噪音大、散熱效率低、工作中震動較強以及控制系統不完善等缺陷。
文檔編號A23G9/04GK2669617SQ03265018

公開日2005年1月12日 申請日期2003年6月4日 優先權日2003年6月4日
發明者吳衛星, 何唯平 申請人:深圳市海川實業股份有限公司