風(fēng)循環(huán)智能解凍冰箱的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種風(fēng)循環(huán)智能解凍冰箱，涉及家用電器領(lǐng)域?，F(xiàn)有的家用冰箱，食物的快速解凍影響口感和導(dǎo)致營養(yǎng)流失，在冷藏室解凍食物需要手工操作。風(fēng)循環(huán)智能解凍冰箱利用單片機控制技術(shù)和風(fēng)循環(huán)技術(shù)實現(xiàn)預(yù)約解凍，它包括多個隔熱的、獨立控溫的冷凍室和冷藏室，冷藏室和冷凍室之間用進風(fēng)管道和回風(fēng)管道連接，進風(fēng)管道和回風(fēng)管道上裝有電磁閥和空氣泵，單片機系統(tǒng)控制電磁閥和空氣泵，循環(huán)空氣攜帶冷藏室的熱量緩慢流入冷凍室，冷凍的食物在用戶的預(yù)約時間完成緩慢自動解凍，最大限度的保留了食物的營養(yǎng)和口感。同時，由于多個獨立隔熱的冷凍室設(shè)計和冷凍室的冷量緩慢流入冷藏室，它比現(xiàn)有冰箱節(jié)約電能。
【專利說明】風(fēng)循環(huán)智能解凍冰箱

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及制冷【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及家用冰箱。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有冰箱冷凍食物溫度變化曲線如圖2所示，I階段，食物降溫冷凍存；2階段，食物處于冷凍保存；3階段，食物從冰箱內(nèi)拿出，放在解凍板上自然解凍；4階段，加熱解凍，用戶沒有時間等候自然解凍，放入溫水中或微波爐中解凍。在餐桌上，快速解凍的肉類食品像木頭一樣的口感，部分食物被剩下最后丟棄。
[0003]有經(jīng)驗的用戶，將冷凍的食物從冷凍室轉(zhuǎn)入冷藏室，食物的溫度變化如圖3冷藏室解凍冷凍食物溫度變化圖所示，I階段，食物降溫冷凍存；2階段，食物處于冷凍保存；3階段，食物在冷藏室緩慢解凍；4階段，食物從冰箱內(nèi)拿出，食物放在常溫環(huán)境烹飪。在餐桌上備受歡迎。但如今人們普遍睡眠不足，在早晨的忙碌中，經(jīng)常忘記將食物從冷凍室轉(zhuǎn)入冷藏室。結(jié)果又只有快速解凍，因為口感太差，部分食物還是被扔掉。解凍不方便，用戶要么不愿意使用冷凍室，要么冷凍室滿滿的沒時間解凍烹飪。
[0004]文獻《解凍裝置及設(shè)有解凍裝置的冰箱》CN102878756A,公開了一種解凍裝置，利用熱管傳熱解凍食物。CN02121055.1提出采用機械室的廢熱進行解凍；CN97126440.6提出的解凍裝置，這種解凍裝置不僅需要電加熱器和送風(fēng)裝置，還要有單獨的間室。因此，提供一種解凍食物口感好的自動解凍冰箱成為業(yè)界需要解決的技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型需要解決的技術(shù)問題在于:減少解凍過程損害食物的營養(yǎng)和口感，冷凍的食物在用戶的預(yù)約時間自動解凍，節(jié)約電能。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為:風(fēng)循環(huán)智能解凍冰箱分為多個冷凍室和冷藏室，它們之間設(shè)有保溫層隔熱，每個冷凍室有一個私有的密封門，所有冷凍室有一個公共的密封門，存放冷凍食物的時候，先打開公共的密封門，再打開特定的冷凍室私有的密封門，其它冷凍室私有的密封門不打開，減少冷量泄漏。冷凍室、冷藏室與冰箱外殼分別設(shè)置有溫度傳感器，并與單片機連接，測量冷凍室、冷藏室和冰箱外殼的溫度，單片機系統(tǒng)獨立控制每個冷凍室和冷藏室的溫度。每個冷凍室與冷藏室之間用進風(fēng)管道和回風(fēng)管道連接，冷凍室的進風(fēng)管道與冷藏室的回風(fēng)管道連接，冷凍室的回風(fēng)管道與冷藏室的進風(fēng)管道連接。進風(fēng)管道和回風(fēng)管道上裝有電磁閥和空氣泵，單片機控制電磁閥和空氣泵從而控制空氣在冷藏室和冷凍室之間循環(huán)流動，達到控制冷藏室熱量緩慢流入冷凍室的目的，實現(xiàn)冷凍食物在用戶預(yù)約時間完成緩慢解凍。
[0007]進風(fēng)管道的進風(fēng)口和出風(fēng)口，回風(fēng)管道的進風(fēng)口和出風(fēng)口處都裝有過濾網(wǎng)，防止異物進入管道。出風(fēng)管道和進風(fēng)管道端部連接電動搖擺風(fēng)口，使冷凍室和冷藏室溫度均勻，換熱充分。進風(fēng)管道和回風(fēng)管道具有雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層管道可以拆卸清洗，防止細菌滋生。冷凍室的進風(fēng)管道位于冷凍室的底部，冷凍室的回風(fēng)管道位于冷凍室的頂部。冷藏室的進風(fēng)管道位于其頂部，冷藏室的回風(fēng)管道位于其底部。較高溫度氣體自然上升，較低溫度氣體自然下降，有利于充分換熱。
[0008]風(fēng)循環(huán)智能解凍冰箱的控制方法包括以下步驟:
[0009]I)單片機系統(tǒng)記錄冰箱外室溫變化；
[0010]2)用戶在每個冷凍室放入待冷凍食物的時候，通過單片機系統(tǒng)輸入設(shè)備，設(shè)定每個冷凍室中食物的預(yù)約取用時間，設(shè)定自然解凍與風(fēng)循環(huán)解凍時間的比值；
[0011]3)單片機系統(tǒng)測試風(fēng)循環(huán)解凍的速率和自然解凍的速率，估算風(fēng)循環(huán)解凍的時間和自然解凍的時間，計算自然解凍和風(fēng)循環(huán)解凍開始時間。自然解凍是關(guān)閉冷凍室的制冷，冷凍室的溫度自然上升，導(dǎo)致冷凍食物解凍的過程。風(fēng)循環(huán)解凍是通過空氣在進風(fēng)管道和回風(fēng)管道循環(huán)冷凍室吸收冷藏室的熱量，即冷凍室與冷藏室進行等溫的過程；
[0012]4)單片機系統(tǒng)利用前一天記錄的冰箱外室溫變化曲線預(yù)測當(dāng)日室溫變化，利用當(dāng)日室溫和上次解凍的誤差，修正冷凍食物的自然解凍和風(fēng)循環(huán)解凍的起始時間點；
[0013]5)記錄實際解凍時間與預(yù)約解凍時間的誤差，供下次解凍估算時間時使用。
[0014]【專利附圖】

【附圖說明】。
[0015]圖1是風(fēng)循環(huán)智能解凍冰箱結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是現(xiàn)有冰箱冷凍食物溫度變化曲線圖。
[0017]圖3是冷藏室解凍冷凍食物溫度變化圖。
[0018]圖4是風(fēng)循環(huán)解凍冷凍食物溫度變化圖。
[0019]圖5是冰箱控溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖6是解凍速率的測定示意圖。
[0021]圖7是軟件流程圖。

【具體實施方式】
[0022]實施方式1:
[0023]風(fēng)循環(huán)智能解凍冰箱結(jié)構(gòu)如圖1所示，分為多個冷凍室101-106和冷藏室107，單片機系統(tǒng)獨立控制每個冷凍室101-106和冷藏室107的溫度，冷凍室101-106和冷藏室107之間設(shè)有保溫隔熱層，每個冷凍室有一個私有的密封門111-116，所有冷凍室有一個公共的密封門117，存放冷凍食物到冷凍室101時，先打開公共的密封門117，再打開冷凍室101私有的密封門111，其它冷凍室102-106私有的密封門112-116不打開，減少冷量泄漏。冷凍室、冷藏室與冰箱外殼分別設(shè)置有溫度傳感器，它們與單片機連接分別測量冷凍室、冷藏室和冰箱外殼的溫度。每個冷凍室與冷藏室之間用進風(fēng)管道131-136和回風(fēng)管道151-156連接，管道上裝有電磁閥121-126、電磁閥141-146和空氣泵161-166。單片機分組控制電磁閥121、電磁閥141、和空氣泵161，從而控制空氣在冷藏室107和冷凍室101之間循環(huán)流動，達到控制冷藏室107熱量緩慢流入冷凍室101的目的，實現(xiàn)冷凍食物在用戶預(yù)約時間完成緩慢解凍，其它冷凍室102-106與此類似。
[0024]進風(fēng)管道和回風(fēng)管道的進風(fēng)口、進風(fēng)管道和回風(fēng)管道出風(fēng)口處裝有過濾網(wǎng)，防止異物進入管道，圖中未畫出。出風(fēng)管道和進風(fēng)管道端部連接電動搖擺風(fēng)口 171-176，使冷凍室和冷藏室溫度均勻，換熱充分。進風(fēng)管道151-156和回風(fēng)管道131-136具有雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層管道可以拆卸清洗，防止細菌滋生。冷凍室的進風(fēng)管道151-156位于冷凍室的底部，冷凍室的回風(fēng)管道131-136位于冷凍室的頂部。冷藏室的進風(fēng)管道131-136位于冷藏室的頂部，冷藏室的回風(fēng)管道151-156位于冷藏室的底部。較高溫度氣體自然上升，較低溫度氣體自然下降，有利于充分換熱，其溫度變化如圖4風(fēng)循環(huán)解凍冷凍食物溫度變化圖所示。其它冷凍室102-106與冷藏室107的管道連接與冷凍室101與冷藏室107的管道連接類似，不再重復(fù)敘述，圖中未畫出 122-126、132-136、142-146、152-156、162-166 和 172-176。
[0025]風(fēng)循環(huán)智能解凍冰箱的控制方法包括下列步驟:
[0026]I)單片機系統(tǒng)記錄冰箱外室溫變化；
[0027]2)用戶在每個冷凍室101-106放入待冷凍食物時，通過單片機系統(tǒng)輸入設(shè)備，用戶設(shè)定每個冷凍室中食物的預(yù)約取用時間，用戶設(shè)定自然解凍和風(fēng)循環(huán)解凍時間的比值；
[0028]3)單片機系統(tǒng)測試風(fēng)循環(huán)解凍的速率和自然解凍的速率，估算風(fēng)循環(huán)解凍的時間和自然解凍的時間，計算風(fēng)循環(huán)解凍和自然解凍開始時間。如圖6解凍速率的測定示意圖所示，自然解凍是關(guān)閉冷凍室的制冷，冷凍室的溫度自然上升，導(dǎo)致冷凍食物解凍的過程。風(fēng)循環(huán)解凍是通過空氣在進風(fēng)管道和回風(fēng)管道循環(huán)冷凍室吸收冷藏室的熱量，也就是說冷凍室與冷藏室進行等溫過程；
[0029]4)單片機系統(tǒng)利用前一天記錄的冰箱外室溫變化曲線預(yù)測當(dāng)日室溫變化，利用當(dāng)日室溫和上次解凍的誤差，修正冷凍食物的自然解凍和風(fēng)循環(huán)解凍的起始時間點；
[0030]5)記錄實際解凍時間與預(yù)約解凍時間的誤差，供下次解凍估算時間時使用。
[0031]實施方式2:風(fēng)循環(huán)智能解凍冰箱實驗系統(tǒng)及其實驗結(jié)果。
[0032]冰箱控制器的設(shè)計，如圖5冰箱控溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖所示?？刂破飨到y(tǒng)硬件包括熱敏電阻傳感器、放大電路、多路選擇器、單片機、多路分配器、電磁閥、空氣泵、按鍵、液晶屏、語音模塊或發(fā)光二極管和蜂鳴器組成。溫度傳感器1-6測量冷凍室101-106的溫度，溫度傳感器7測量冷藏室107的溫度，溫度傳感器8測量冰箱外殼的溫度。電磁閥C1-C6 (圖中未畫出)控制冷凍室101-106的制冷劑的流動，電磁閥C7(圖中未畫出)控制冷藏室107的制冷劑的流動，電磁閥Al、電磁閥BI和空氣泵I控制空氣在進風(fēng)管道131和回風(fēng)管道151中流動(如圖1所示)，達到控制冷凍室101和冷藏室107之間熱量傳遞的目的。其它冷凍室與冷藏室熱量交換與此類似。
[0033]該實驗系統(tǒng)主要選用下列芯片Intel8052AH、ADT7320、DG706和DM74LS138。英特爾8052AH是MCS-51NM0S單芯片8位微控制器，32個I/O 口線，3定時/計數(shù)器，6個中斷源/4級優(yōu)先級8KB的R0M，256字節(jié)片上RAM。ADT7320是16位數(shù)字溫度傳感器，用于測量基準(zhǔn)(冷)結(jié)溫為±0.250C，溫度范圍-20°C至+105°C。ADT7320是完全在工廠校準(zhǔn)，且無需用戶校準(zhǔn)。ADG706是一款低壓CMOS模擬多路復(fù)用器，內(nèi)置16個單通道。它根據(jù)4位二進制地址線A0、A1、A2和A3所確定的地址，將16路輸入(S1-S16)之一切換至公共輸出D。該器件提供EN輸入，用來使能或禁用器件。禁用時，所有通道均關(guān)斷。導(dǎo)通電阻:2.5Ω，導(dǎo)通電阻平坦度:0.5 Ω，泄漏電流:100pA，開關(guān)時間:40ns。實驗系統(tǒng)選用74LS138作為數(shù)據(jù)分配器，選擇低電平有效的兩個使能端之一為數(shù)據(jù)輸入端，其他使能端置于有效電平。當(dāng)一個選通端(EI)為高電平，另兩個選通端((/E2))和/ (E3))為低電平時，可將地址端(AO、Al和A2)的二進制編碼在YO至Y7對應(yīng)的輸出端以低電平譯出。比如:A2A1A0=110時，則輸出端Y6輸出是低電平信號。
[0034]家用冰箱冷凍室的數(shù)量，第三冷凍室用于第三次解凍食物，第N冷凍室用于第N次解凍食物，每周七天，六天吃冷凍食物，每天解凍兩個冷凍室，共需12個冷凍室。有的家庭，中午不回家，6天吃冷凍食物，每天解凍I個冷凍室，共需6個冷凍室。說明書實施方式中以6個冷凍室為例敘述。
[0035]控制器系統(tǒng)軟件設(shè)計。如圖7軟件流程圖所示，軟件流程以其中的第三冷凍室為例說明，其它冷凍室的流程相同，用戶放入適量的豬肉，設(shè)定取用食物的時間，不同的冷凍室，用戶可以設(shè)定的不同取用時間，取用食物的時間減去現(xiàn)在的時間為食物在冰箱中的儲存時間，食物在風(fēng)循環(huán)智能解凍冰箱中的儲存時間:T= TD+TS+TK+TW。冷凍時間TD，自然解凍時間Ts，風(fēng)循環(huán)解凍時間Τκ，解凍時間誤差Tw，由于環(huán)境溫度、電力變化、冰箱門密封性能和傳感器精度的影響，解凍時間不準(zhǔn)，我們給定一個誤差量，比預(yù)約時間提前一點解凍，或者說給出解凍溫度誤差。
[0036]冷凍階段1，T=O時，制冷打開，進風(fēng)管道和回風(fēng)管道的電磁閥和空氣泵關(guān)閉，食物溫度下降；
[0037]冷凍保存階段2，T〈TD時，制冷間斷打開，冷凍室維持冷凍狀態(tài)，如圖6解凍速率的測定示意圖所示，單片機系統(tǒng)測定V21(連接壓縮機的管道的電磁閥關(guān)閉后，冷凍室的溫度自然上升的速率，單位為。C /小時)和V22 (連接壓縮機的管道的電磁閥關(guān)閉后，進風(fēng)管道和回風(fēng)管道電磁閥和空氣泵打開冷凍室溫度上升的速率。C /小時)，計算自然解凍時間Ts，計算風(fēng)循環(huán)解凍時間Tk,，在本階段，除了測試的時候，其它時間進風(fēng)管道和回風(fēng)管道的電磁閥和空氣栗關(guān)閉。
[0038]自然解凍階段3:T>TD時，所有電磁閥關(guān)閉，冷凍室進入自然解凍，冰箱的隔熱材料會緩慢傳遞熱量到冷凍室。
[0039]風(fēng)循環(huán)解凍階段4:T>TD+TS時，制冷劑電磁閥關(guān)閉，進風(fēng)管道和回風(fēng)管道電磁閥和空氣泵打開，冷凍室通過進風(fēng)管道和回風(fēng)管道循環(huán)的空氣吸收冷藏室的熱量，冷凍室溫度較前一階段快速上升，也就是說冷凍室與冷藏室進行等溫過程。T>TD+TS+TK時，食物處于冷藏狀態(tài)，解凍完成。
[0040]豬肉解凍實驗。如圖4風(fēng)循環(huán)解凍冷凍食物溫度變化圖所示，星期六9點，用戶在冷凍室103中放入豬肉，通過鍵盤輸入取出豬肉的時間，預(yù)計星期三下午5點鐘取出食物烹調(diào)，冷凍室103工作，星期日21點鐘食物達到最低冷凍溫度，24點完成自然解凍和風(fēng)循環(huán)解凍速率測試，估算冷凍室自然解凍時間和風(fēng)循環(huán)解凍時間。根據(jù)估算的冷凍室103風(fēng)循環(huán)解凍時間為10小時，根據(jù)估算的冷凍室103自然解凍時間為24小時，星期二 24點冷凍室103關(guān)閉制冷，冷凍室103進入自然吸熱解凍狀態(tài)，到星期三12點溫度上升為-6.80C，冷凍室103進入風(fēng)循環(huán)解凍狀態(tài)，風(fēng)循環(huán)電磁閥123、電磁閥143和空氣泵163打開五小時后，冷凍室103和冷藏室107的溫度為2.3°C。
[0041]綜上所述，本實用新型具有如下有益效果:
[0042]1.解凍食品的口味和營養(yǎng)保留較好。從外觀上比較解凍過程對豬肉的影響，與傳統(tǒng)解凍相比，智能解凍的豬肉肌纖維破壞程度較小，肌纖維間距較小，肌束膜更完整，汁液損失較少。表I中，組I是智能解凍實驗組，組2是傳統(tǒng)解凍對照組。與傳統(tǒng)的解凍豬肉相比，智能解凍豬肉汁液損失降低了 4.38%,蛋白質(zhì)損失減少0.8712%，智能解凍顯著降低汁液損失和蛋白質(zhì)損失?？傊L(fēng)循環(huán)智能解凍更好地保留了冷凍食品的口味和營養(yǎng)。
[0043]表I營養(yǎng)損失對比表瓔麵靈i繼篇2龜
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[0045]2.節(jié)省電力。一方面，由于冷凍室分為多個，每次存取食物只打開相應(yīng)的冷凍室，冷氣泄漏量只有原來的幾分之一。另一方面，冷凍室的冷量傳導(dǎo)到冷藏室，解凍過程的冷量加以再利用。
[0046]3.綜合測算，總成本略有下降，購買價格提高，使用成本下降，適合所有的消費水平的用戶使用。風(fēng)循環(huán)智能解凍冰箱在不增加總成本的條件下提高冷凍食品的質(zhì)量，保障用戶的家庭成員健康。
[0047]總之，本實用新型雖然列舉了上述優(yōu)選實施方式，但是應(yīng)該說明，雖然本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以進行各種變化和改型，除非這樣的變化和改型偏離了本實用新型的范圍，否則都應(yīng)該包括在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.循環(huán)空氣解凍冰箱，包括多個冷藏室和冷凍室，單片機系統(tǒng)分別控制每個冷藏室、每個冷凍室的溫度，其特征在于，冷藏室和冷凍室之間用進風(fēng)管道和回風(fēng)管道連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)空氣解凍冰箱，其特征在于:冷凍室的進風(fēng)管道與冷藏室的回風(fēng)管道用管道連接，冷凍室的回風(fēng)管道與冷藏室的進風(fēng)管道用管道連接。
3.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)空氣解凍冰箱，其特征在于:進風(fēng)管道和回風(fēng)管道上裝有電磁閥。
4.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)空氣解凍冰箱，其特征在于:進風(fēng)管道和回風(fēng)管道，其中之一裝有空氣泵。
5.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)空氣解凍冰箱，其特征在于:單片機系統(tǒng)控制進風(fēng)管道和回風(fēng)管道上電磁閥和空氣泵，使冷藏室熱量緩慢流入冷凍室，冷凍食物緩慢解凍。
6.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)空氣解凍冰箱，其特征在于:進風(fēng)管道和回風(fēng)管道進風(fēng)口、出風(fēng)口處裝有過濾網(wǎng)。
7.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)空氣解凍冰箱，其特征在于:冷凍室的進風(fēng)管道位于冷凍室的底部，蒸發(fā)器的下面，冷凍室的回風(fēng)管道位于冷凍室的頂部。
8.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)空氣解凍冰箱，其特征在于:出風(fēng)管道、進風(fēng)管道端部連接電動搖擺風(fēng)口。
9.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)空氣解凍冰箱，其特征在于:冷藏室的進風(fēng)管道位于冷藏室的底部，冷藏室的回風(fēng)管道位于冷藏室的頂部。
10.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)空氣解凍冰箱，其特征在于:進風(fēng)管道和回風(fēng)管道具有雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層管道可以拆卸清洗。
11.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)空氣解凍冰箱，其特征在于:每個冷凍室有一個私有的密封門，所有冷凍室有一個公共的密封門，存放冷凍食物的時候，先打開公共的密封門，再打開特定的冷凍室私有的密封門，其它冷凍室私有的密封門不打開。
【文檔編號】F25D11/02GK204027126SQ201420298166
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】王淑青, 雷桂斌, 李燦蘋, 付東洋, 彭銀橋, 曾浩泓 申請人:廣東海洋大學(xué)