新型電冰箱及其控制方法

2023-10-10 22:59:59 3

專利名稱：新型電冰箱及其控制方法
技術領域：
本發明屬於製冷技術領域，涉及電冰箱，尤其涉及到一種具有過冷保鮮功 能的電冰箱及其控制方法。
背景技術：
傳統的冰箱具有的保鮮方法大致可以分為三種1.需要長時間保鮮的肉類 食品放置在冷凍室內以一18-C左右的溫度進行冷凍保存；2.短時間保鮮的肉類 食品通常放在變溫室內以一7。C左右的溫度進行軟冷凍保存；3.蔬菜及水果放置
在冷藏室內以5-C左右的溫度保存。
現代科學研究表明，動植物食品均由細胞組成。其中，果蔬類植物由纖維 素和果膠質圍繞著軟質細胞群所構成的組織組成，在細胞間存在有氣體間隙。 與此比較起來，魚肉和作為食用肉的動物肌細胞為細長的纖維狀，有相當彈力 的肌纖維鞘包在細胞膜外，鞘中肌原纖維規則整齊地排列著，然後此肌纖維成 束外面包圍著結締組織成為肌肉，進而肌肉以結締組織組成的厚膜所包裹。這 些厚的、有彈性的結締組織在冰結晶形成時，保護肌肉細胞組織，在解凍時也 有促進復原的作用。
動植物由於這樣的細胞組織組成，因此冷卻而生成冰結晶，進而到凍結狀 態的冰結晶對它們的影響頗大，主要是影響生物體的組織結構變化和細胞內膠 質結構的變化。若形成大結晶之類的異物，細胞和細胞組織會受到機械損傷。
另外，在水結冰後，體積約膨脹9%，由此使植物體之類的軟細胞組織易受到
損傷。再者，在植物組織中有細胞間隙氣體、溶存氣體等，特別是溶存氣體， 若氣化則體積增大數百倍，產生大的膨脹壓而起破壞作用。因此若把凍結的草 莓和番茄解凍，就會失去原來的硬度，成為鬆軟狀。而若將凍結鱈魚解凍，則 肉質成為多孔性的海綿狀。同時，細胞由膠質狀的原形質組成，在形成冰結晶 的過程中膠質脫水，因而隨著結晶的生成，未結晶部分的殘液的可溶性物質的
濃度逐漸增高，在細胞內外形成濃度差，產生不同的滲透壓；而pH值的變化則 使蛋白質成為鹽析狀態而沉澱，溶解性降低以至變性。所以，解凍即使使冰結 晶恢復成原來的水，也不可能再恢復原來的膠質狀態(即新鮮狀態)。解凍凍結 食品的膠質的不可逆性主要是由於生成了冰結晶的原故。
此外，在凍結過程中， 一些食品的蛋白質會發生變性。例如把固狀豆腐凍 結、冷藏，由於蛋白質的變性，可以得到與生豆腐完全不同組成的另一種粘彈 性結構的凍豆腐。這主要是由於凍結之際，隨冰結晶的生成而形成了多孔性結
構，在一5 一rc下貯存三周使蛋白質變性而生粘彈性。魚肉蛋白質也隨著凍
結的深入而變性。
在通常的保鮮方法中對於肉類食品的保鮮，無論是在一18。C左右的冷凍保鮮還是在一7"C左右的軟冷凍保鮮，肉類食品都是在凍結的狀態下保存的；蔬菜
和水果的保鮮在通常方法下都是放置在5'C左右的環境下進行的，這樣做的目的
是為了保證蔬菜和水果不會結冰，否則就會影響其外觀及口感有時甚至會變質 從而達不到保鮮的效果，但採用這種保鮮方法的保鮮時間相對較短。
因此，需要一種具有新的保鮮方法的冰箱，可以在食物不進入凍結狀態下 進行較長時間的保鮮，以最大限度地保持食物原有的外觀及口感。

發明內容
本發明的目的在於提供一種新型冰箱，可以實現溫度在冰點以下但非凍結 的狀態即過冷狀態下進行食物的保鮮。
為達到以上目的，本發明所採用的解決方案是 一種新型電冰箱，包括冷 氣系統，還包括過冷保鮮室，其通過引風管、迴風管與冷氣系統相連。
進一步還包括冷藏室、冷凍室，該過冷保鮮室設置在冷藏室下方，冷凍 室上方，其包括內腔、外腔兩層結構，兩層之間留有一定空間。
在過冷保鮮室上部的內、外腔間隙之間設置有一直流離心式風扇。
過冷保鮮室內腔中設有溫度傳感器。
在過冷保鮮室的外腔外設有一引風管，引風管為"r"型結構，其下端開
口於冷凍室左側頂部，上端開口於直流離心式風扇正上方。 過冷保鮮室底部中心位置設有一與冷凍室連通的迴風管。 過冷保鮮室開門一側側壁邊框上設有一門狀態檢測開關。 引風管與冷凍室連通的一端覆蓋有網狀物。 迴風管與冷凍室連通的一端覆蓋有網狀物。
上述新型電冰箱的控制方法，溫度傳感器感測過冷保鮮室內的溫度，微控 制器根據該溫度發出指令控制驅動電路運行，驅動電路控制風扇運轉導入冷氣 流，直至過冷保鮮室維持在過冷狀態。
進一步避免流動的冷氣流直接接觸食物而使食物的過冷狀態被破壞，如 製冷氣流在內外腔體形成的夾層中流動而避免直接接觸食物。
當過冷保鮮室內溫度高於O"C，驅動電路發出的PWM脈寬最大，風扇轉速也
最快；當過冷保鮮室內的溫度降到Ot:時，，PWM脈寬減小，風扇轉速減緩，使 得過冷保鮮室低速降溫；當達到某一過冷狀態溫度點時，PWM脈寬調整為使得風 扇轉速保持在使過冷保鮮室維持在該過冷狀態溫度點的速度。
當過冷保鮮室內的溫度降到ot:時，該過冷保鮮室以《o.5t:/h的速度降溫。
該過冷狀態溫度為-2到-5'C之間。
由於採用了上述方案，本發明具有以下特點使得食物在正常冷凍溫度點
的條件下保藏食物，並且可以不凍結，長時間保持食物新鮮。


圖1為本發明實施例的一臺冰箱的整體結構示意圖。
圖2為本發明實施例的過冷保鮮室的具體正面透視結構示意圖。 圖3為本發明實施例的過冷保鮮室的俯視圖。圖4為本發明實施例的過冷保鮮室的仰視圖。
圖5為本發明實施例的過冷保鮮室的控制系統框圖。 圖6為本發明實施例中的過冷保鮮室的控制流程圖。
具體實施例方式
以下結合附圖所示實施例對本發明作進一步的說明。
本發明提供了一種冰箱，包括了冷凍室、冷藏室和過冷保鮮室。所述的冷 凍室、冷藏室及過冷保鮮室都設置有門，其中冷凍室和冷藏室實現常規的保鮮 功能，過冷保鮮室實現食物在過冷狀態下的保鮮，過冷保鮮室的位置位於冷凍 室和冷藏室之間。
本發明的冷凍室和冷藏室與常規冰箱在結構和控制方面相同，過冷保鮮室 在結構上面採用夾層結構，外層部分為保溫層，內層形成的空腔用來存放需要 保鮮的食物，在夾層內腔的上面中心位置有一離心風扇，內腔裡面有一高精度
溫度傳感器，測溫精度可以達到o.rc，在保鮮室的側壁邊框上面有一門狀態檢
測開關，用來檢測保鮮室的門是否關閉，如果檢測到門未正常關閉就會暫停當 前控制程序的運行並提示用戶重新關門。在過冷保鮮室的外面夾層的上面設有 引風管，作為引入冷氣的通道，在外面夾層的底部有一迴風管，作為冷卻氣體 的回流通道，從而構成一個完整的氣體循環通道。過冷保鮮室的控制由一個具
有脈衝寬度調製(PWM)輸出功能的微控制器來完成。
圖1是根據本發明的一個實施方案的冰箱示意圖。如圖所示，本發明的冰 箱從上至下依次為冷藏室1、過冷保鮮室2和冷凍室3，即冷藏室設置在最上面， 冷凍室在最下面，過冷保鮮室設置在兩者的中間。在冷藏室外面設置有冷藏室 門4，過冷保鮮室外面設置有保鮮室門5，同時在冷凍室外面設置有冷凍室門6。
本發明實施例的結構為從上至下依次為冷藏室、過冷保鮮室和冷凍室，這 樣做的目的是利用空氣在不同的溫度下密度不同，溫度低的空氣比溫度高的密 度大，防止過冷保鮮室的空氣與冷凍室的空氣發生自然對流換熱。本結構不但 可以有利於控制其溫度變化速率並使保鮮室內部的溫度保持均勻，還可以保證 不會有冷氣直接吹到食物上面而使其結冰，同時還可以有效的保證保鮮室內的 溼度不會發生變化，進一步加強了保鮮的效果。
圖2是根據本發明的一個實施方案的冰箱過冷保鮮室的正面透視圖。如圖 所示，本過冷保鮮室的主體部分由一個外腔13和內腔14組成，在外腔13與內 腔14的之間的上部空間內安裝有一個驅動氣流循環的直流離心式風扇。在外腔 13的外面有一 "r "形引風管11，此引風管的下端開口位於過冷保鮮室2下方 的冷凍室3的頂部左側，上端開口位於離心式風扇12的正上方。在過冷保鮮室 2外腔13的底部中心位置有一迴風管16，其上端開口位於外腔13的底部中心 位置，下端開口位於冷凍室3的頂部中心位置。在引風管11和迴風管16的下 端開口與冷凍室相連通的部分都覆蓋有網狀物15，此網狀物由絕熱材料構成， 網孔尺寸控制在0. 5mm*0. 5mm左右，目的是適當增大空氣流動的阻力，可以防 止過冷保鮮室與冷凍室之間發生自然對流換熱。在過冷保鮮室內腔14的頂部後 方有一溫度傳感器17用來測量過冷保鮮室內的溫度。圖2中箭頭所示方向為離心式風扇啟動後氣流的流動方向，首先冷凍室內的冷卻氣體在風扇的作用下穿
過網狀物15經過引風管11進入到過冷保鮮室外腔13與內腔14之間的夾層中， 進來的氣體由於離心風扇的作用會在內腔14的周圍環繞流動並經過迴風管16 回到冷凍室3內，完成整個冷卻氣流的循環過程。在保鮮室開門的一側側壁邊 框上設有門狀態檢測開關，如果檢測到門未正常關閉就會暫停當前控制程序的 運行並提示用戶重新關門。
如圖5所示，過冷保鮮室的控制系統為由溫度傳感器檢測過冷保鮮室內的 溫度，並將檢測得到的溫度傳送至微控制器，微控制器根據溫度進行判斷並給 出不同指令控制驅動電路運行，該驅動電路輸出的P麗控制脈衝驅動風扇的運 轉將冷凍室內的冷氣流導入過冷保鮮室，最終使得過冷保鮮室穩定在某一溫度， 達到保鮮的效果。
圖6是本發明的一個實施例的過冷保鮮室的控制流程圖。當冰箱啟動後冷 凍室內的蒸發器就會開始製冷，溫度傳感器17檢測過冷保鮮室內的溫度，如果
溫度高於ox:微控制器發出的控制指令使輸出的P麗控制脈衝寬度最大，這時風
扇的轉速達到最大，從冷凍室進入到過冷保鮮室內的冷氣流量也達到最大，目
的是使過冷保鮮室以最快的速度降溫。當過冷保鮮室內的溫度降到o-c時，微控
制器發出控制指令使輸出的PWM控制脈衝的寬度減小以使過冷保鮮室的冷卻速 度降低到《0.5。C/h的程度，例如0.2tVh (。當過冷保鮮室內的溫度以這個冷 卻速度降溫到一3t:時(此處以-3'C為例，該過冷保鮮室的溫度一般可以冷卻至 -2到-5"C之間。)，微控制器調整輸出的P麗脈衝的寬度到適當的程度以使循環 風扇的轉速維持在一個合適的速度以保證過冷保鮮室內的溫度維持一3"C的溫 度不變。此時過冷保鮮室內存放的食物溫度也相應維持在一3"C的溫度不變，也 就是在低於食物正常凍結溫度點以下但未進入凍結狀態的溫度，從而達到食物 的過冷保鮮的目的。
本發明除了實現控制溫度下降速度及維持溫度的目標，還要避免流動的冷 空氣直接接觸食物而使食物的過冷狀態被破壞。本發明實施例中冷氣流是在內 外腔體形成的夾層中流動的，沒有直接接觸內腔中存放的食物。
上述冰箱的結構形式不只是限於上面的表現形式，還可以有其他的實現形 式，只要其滿足上述的使食物形成過冷狀態的條件。
上述的對實施例的描述是為便於該技術領域的普通技術人員能理解和應用 本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改， 並把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此， 本發明不限於這裡的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，對於本發明 做出的改進和修改都應該在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1、一種新型電冰箱，包括冷氣系統，其特徵在於還包括過冷保鮮室，其通過引風管、迴風管與冷氣系統相連。
2、 如權利要求l所述的新型電冰箱，其特徵在於還包括冷藏室、冷凍室, 該過冷保鮮室設置在冷藏室下方，冷凍室上方，其包括內腔、外腔兩層結構， 兩層之間留有一定空間。
3、 如權利要求1所述的新型電冰箱，其特徵在於在過冷保鮮室上部的內、 外腔間隙之間設置有一直流離心式風扇。
4、 如權利要求l所述的新型電冰箱，其特徵在於過冷保鮮室內腔中設有 溫度傳感器。
5、 如權利要求2所述的新型電冰箱，其特徵在於在過冷保鮮室的外腔外 設有一引風管，引風管為"「"型結構，其下端開口於冷凍室左側頂部，上端 開口於直流離心式風扇正上方。
6、 如權利要求2所述的新型電冰箱，其特徵在於過冷保鮮室底部中心位 置設有一與冷凍室連通的迴風管。
7、 如權利要求l所述的新型電冰箱，其特徵在於過冷保鮮室開門一側側 壁邊框上設有一 門狀態檢測開關。
8、 如權利要求5所述的新型電冰箱，其特徵在於引風管與冷凍室連通的 一端覆蓋有網狀物。
9、 如權利要求6所述的新型電冰箱，其特徵在於迴風管與冷凍室連通的一端覆蓋有網狀物。
10、 權利要求1至9所述新型電冰箱的控制方法，其特徵在於溫度傳感 器感測過冷保鮮室內的溫度，微控制器根據該溫度發出指令控制驅動電路運行， 驅動電路控制風扇運轉導入冷氣流，直至過冷保鮮室維持在過冷狀態。
11、 如權利要求10所述的改進的冰箱的控制方法，其特徵在於還包括 避免流動的冷氣流直接接觸食物而使食物的過冷狀態被破壞。
12、 如權利要求ll所述的改進的冰箱的控制方法，其特徵在於控制冷氣 流在內外腔體形成的夾層中流動而避免直接接觸食物。
13、 如權利要求10所述的改進的冰箱的控制方法，其特徵在於當過冷保 鮮室內溫度高於0'C，驅動電路發出的P麗脈寬最大，風扇轉速也最快；當過冷保鮮室內的溫度降到or;時，，PWM脈寬減小，風扇轉速減緩，使得過冷保鮮室低速降溫；當達到某一過冷狀態溫度點時，PM1脈寬調整為使得風扇轉速保持在使過冷保鮮室維持在該過冷狀態溫度點的速度。
14、 如權利要求13所述的改進的冰箱的控制方法，其特徵在於當過冷保 鮮室內的溫度降到0'C時，該過冷保鮮室以《0. 5°C/h的速度降溫。
15、 如權利要求13所述的改進的冰箱的控制方法，其特徵在於該過冷狀態溫度為-2到-5。C之間。
全文摘要
一種新型電冰箱，包括冷氣系統，還包括過冷保鮮室，其通過引風管、迴風管與冷氣系統相連。進一步還包括冷藏室、冷凍室，該過冷保鮮室設置在冷藏室下方，冷凍室上方，其包括內腔、外腔兩層結構，兩層之間留有一定空間。該新型電冰箱的控制方法溫度傳感器感測過冷保鮮室內的溫度，微控制器根據該溫度發出指令控制驅動電路運行，驅動電路控制風扇運轉導入冷氣流，直至過冷保鮮室維持在過冷狀態。本發明具有以下特點使得食物在正常冷凍溫度點的條件下保藏食物，並且可以不凍結，長時間保持食物新鮮。
文檔編號F25D11/02GK101451783SQ200710171729
公開日2009年6月10日 申請日期2007年12月4日 優先權日2007年12月4日
發明者偉 宋, 甄永傑, 秦俸吉, 彬 遲 申請人:蘇州三星電子有限公司