双节流预冷保鲜冰淇淋机冷控装置及冷控方法及冰淇淋机与流程

本发明涉及一种冰淇淋设备及冷控方法，具体是指双节流预冷保鲜冰淇淋机冷控装置及冷控方法及冰淇淋机。

背景技术：

冰淇淋机作为一种冰淇淋生产制作的机器，广泛应用在各类商用场所，并已逐步进入家庭。

传统冰淇淋机一般由机身、料盆、料盆搅拌器、料盆搅拌电机、冷冻缸、冷冻缸搅拌器、冷冻缸搅拌电机、出料头、压缩机、各类传感器、电控主板、控制显示板等主要部件组成。

传统冰淇淋机的基本工作流程为：向料盆中倒进调制好的冰淇淋浆料，在控制显示板中启动制冷后，压缩机和搅拌电机工作，传感器检测到冰淇淋成型后，压缩机和搅拌电机停机，当冰淇淋成型中或停机后，均可依需要从出料头挤压出冰淇淋。其工作原理是由料盆存放的液态冰淇淋料流进冷冻缸后，冰淇淋液态料浆在冷冻缸制冷的同时，通过冷冻缸搅拌器对料浆进行搅拌，并将其制冷成半固态的冰淇淋通过搅拌器螺旋叶片与蒸发器内壁圆缸进行切割，同时通过冷冻缸搅拌器的螺旋叶片向前推送。

冰淇淋机为保证料盆中的原料不变质，行业内一般采用两种方式对料盆进行制冷，一种是通过单独的制冷系统对料盆制冷，俗称真预冷，另一种是通过主制冷压缩机，即冷冻缸的制冷压缩机，对料盆进行制冷，俗称假预冷。

冰淇淋浆料属于乳制品，非常容易滋生大肠杆菌、沙门氏杆菌等有害菌体，在10℃以上的温度时，料盆里的浆料保质最多只能维持几个小时；2-8℃则俗称为安全温度，可以保持5天左右，安全温度和保存时间要视各种原料中的成份和含量而定。

如果要使浆料在机器内隔夜保存或在日间待机保存，机器必须要有保鲜功能。即开启后，料盆和冷冻缸均能使浆料保持在安全温度以内。

目前各种冰淇淋机预冷构造的原理及优缺点分析：

现有技术中带料盆预冷功能的冰淇淋机的制冷原理示意图如图1所示，该冰淇淋机使用两个压缩机，该冰淇淋机的冷控装置包括压缩机1、冷凝器2、料盆蒸发器、冷冻缸制冷进口管和冷冻缸制冷出口管，料盆蒸发器为环绕料盆11的盘管，压缩机1和冷凝器2均为两套，一套用于冷冻缸制冷，另一套用于料盆制冷。

冷冻缸制冷回路中，冷凝器2的出口端与冷冻缸制冷进口管之间连接有冷冻缸制冷管路102，冷冻缸制冷出口管与压缩机1相连接，冷冻缸制冷管路102的中段为冷冻缸制冷毛细管段15。

料盆制冷回路中，冷凝器2的出口端通过料盆预冷管路103与料盆蒸发器的进口端相连通，料盆蒸发器的出口端与压缩机1相连通，料盆预冷管路103的中段为料盆预冷毛细管段16。

以上冰淇淋机的预冷保鲜结构，行业俗称真预冷。优点是由独立的制冷压缩机和制冷系统对料盆进行控温，温度控制料确，制冷速度快，能耗低；缺点是结构复杂，成本高，占用机器空间，较难应用到体积小的冰淇淋机中。

现有技术中使用一个压缩机的带料盆预冷功能的冰淇淋机如图2至图4所示，该冰淇淋机包括机身12、料盆11、料盆搅拌器13、料盆搅拌电机、冷冻缸3、冷冻缸搅拌器14、冷冻缸搅拌电机、出料头、传感器、电控主板、控制显示板和冷控装置，料盆搅拌器13安装在料盆11内，与料盆搅拌电机相连接，冷冻缸搅拌器14插装在冷冻缸3内，与冷冻缸搅拌电机相连接，电控主板用于控制各部件动作。

该冰淇淋机的冷控装置包括压缩机1、冷凝器2、料盆蒸发器4、冷冻缸制冷进口管31和冷冻缸制冷出口管32，料盆蒸发器4为环绕料盆11的盘管，压缩机1与冷凝器2的进口端之间通过压缩管路101相连通，冷凝器2的出口端连接有冷凝器出口管路106。

冷凝器出口管路106分别与两路支管相连通，冷凝器出口管路106在分支之前的管段上还设置有过滤器10，两路支管为呈并联状设置的冷冻缸制冷管路102和料盆预冷管路103，冷冻缸制冷管路102与冷冻缸制冷进口管31相连通，料盆预冷管路103与料盆蒸发器4的进口端相连通，料盆蒸发器4的出口端以及冷冻缸制冷出口管32分别与压缩机1相连通，冷冻缸制冷管路102上设置有制冷电磁阀5，冷冻缸制冷管路102的中段为冷冻缸制冷毛细管段15，料盆预冷管路103上设置有预冷电磁阀6，料盆预冷管路103的中段为料盆预冷毛细管段16。该冷控装置通过控制电磁阀对料盆和冷冻缸进行控制。

以上冰淇淋机的预冷结构俗称为假预冷。由于成本和机器结构的原因，假预冷构造广泛应用于冰淇淋机，特别是小型台式机型之中。行业内现行的假预冷构造及制冷模式一般为：在主制冷系统中分流出制冷剂，通过料盆中的温度变化控制阀门，以控制料盆中制冷剂的通断，达到对料盆中冰淇淋料的制冷控温的目的。

现有技术的优缺点：优点是制冷系统构造简单，成本低，缺点是控温精度差，料盆制冷能力和制冷速度有限，料盆开启时对主缸制冷性能影响较大，冷冻缸制冷与料盆制冷两者间无法取得有效的平衡。

技术实现要素：

本发明的目的之一是提供双节流预冷保鲜冰淇淋机冷控装置，该冷控装置能够真正实现将料盆的预冷和保鲜两种模式分开，以两种模式分别对冰淇淋机料盆进行预冷和保鲜，以确保在日常机器正常工作时和待机模式时均能保证料盆冰淇淋料温度的料确控制，且最大限度的减少在工作模式时预冷对主制冷缸的影响，夜间保鲜或待机模式时最大限度的精确控制料盆及冷冻缸的原料在安全温度范围，且尽可能的减少降低在两种模式时整机能耗。

本发明的上述目的通过如下技术方案实现：双节流预冷保鲜冰淇淋机冷控装置，所述冷控装置包括压缩机、冷凝器、料盆蒸发器、冷冻缸制冷进口管和冷冻缸制冷出口管，料盆蒸发器为环绕料盆的盘管，所述压缩机与冷凝器的进口端之间通过压缩管路相连通，其特征在于：所述冷凝器的出口端连接有冷凝器出口管路，冷凝器出口管路分别与三路支管相连通，所述三路支管为呈并联状设置的冷冻缸制冷管路、料盆预冷管路和料盆保鲜管路，所述冷冻缸制冷管路与所述的冷冻缸制冷进口管相连通，所述的料盆预冷管路和料盆保鲜管路均与所述料盆蒸发器的进口端相连通，所述料盆蒸发器的出口端以及冷冻缸制冷出口管分别与所述压缩机相连通，所述的冷冻缸制冷管路上设置有制冷电磁阀，冷冻缸制冷管路的中段为冷冻缸制冷毛细管段，所述料盆预冷管路上设置有预冷电磁阀，料盆预冷管路的中段为料盆预冷毛细管段，所述料盆保鲜管路上设置有保鲜电磁阀，料盆保鲜管路的中段为料盆保鲜毛细管段，所述冷控装置能够将料盆的预冷和保鲜两种模式进行分开控制，从而实现料盆的预冷和保鲜功能。

本发明中，所述冷冻缸制冷毛细管段的内径为0.5～1.8mm，长度为500～4000mm。

本发明中，所述料盆预冷毛细管段的内径为0.3～1.6mm，长度为500～3500mm。

本发明中，所述料盆保鲜毛细管段的内径为0.4～1.6mm，长度为500～3500mm。

本发明可以做如下改进：所述冷凝器出口管路在分支之前的管段上还设置有过滤器。

本发明可以做如下改进：所述料盆蒸发器的出口端还设置有单向阀，以防止在料盆蒸发器停止制冷时，主冷冻缸中的制冷剂流向料盆蒸发器。

本发明可以做如下改进：所述压缩管路还旁支一根解冻管路，所述解冻管路的出口端与所述的冷冻缸制冷进口管相连通，所述解冻管路上设置有解冻电磁阀。

本发明的目的之二是提供上述双节流预冷保鲜冰淇淋机冷控装置的冷控方法，该冷控方法操作简单方便。

1.本发明的上述目的通过如下技术方案实现：上述双节流预冷保鲜冰淇淋机冷控装置的冷控方法，其特征在于，该方法包括料盆预冷模式和料盆保鲜模式，其中：

料盆预冷模式包括如下步骤：

1、料盆预冷在冷冻缸制冷启动时按设定程序自动启动；

2、当冰淇淋机通电第一次开机时，只有当检测到料盆内的冰淇淋物料成型比例上升达到设定值后，并且在冷冻缸制冷循环开始后预冷电磁阀才开始进入工作循环；

3、无论何时，当打料时，预冷电磁阀停止t秒，t秒内无出料，预冷电磁阀开启，t的范围为1～240；

4、预冷温度为保鲜温度设定值+n1度，预冷温度开停温差为n2度；预冷温度达到后预冷电磁阀关闭，n1的范围为1～20，n2的范围为0.5～15；

料盆保鲜模式包括如下步骤：

1、初始启动保鲜时，冷冻缸制冷启动，冷冻缸搅拌电机、制冷电磁阀和保鲜电磁阀开启，同时料盆搅拌电机按开t3停t4间歇性运行，当检测到冷冻缸内冰淇淋料的成型比例达到设定比例值或压缩机的回气温度或蒸发缸温度达到设定温度值时，制冷电磁阀关闭，冷冻缸搅拌电机停机，t3、t4的范围均为1～600秒；

2、当制冷电磁阀关闭，冷冻缸搅拌电机停机后，保鲜电磁阀和料盆搅拌电机继续开启，保鲜温度达到设定温度值时，压缩机停机，料盆搅拌电机开t5停t6间歇运行，t5、t6的范围均为1～600秒；

3、当料盆内的料温上升达到保鲜温度上限值时，重复步骤2；

4、当制冷电磁阀关闭，冷冻缸搅拌电机停机后，制冷电磁阀关闭时间达到设定的时间值t1后，待料盆内的料温上升启动压缩机时，开启制冷电磁阀和冷冻缸搅拌电机，再次检测料盆内冰淇淋物料的成型比例或压缩机的回气温度或蒸发缸温度，重复步骤1循环，t1的范围为5～240分钟；

5、保鲜温度开停温差范围值设定为0.2～15度。

本发明可以做如下改进：该方法还包括冷冻缸解冻模式，所述冷冻缸解冻模式包括如下步骤：

1、解冻时，压缩机和解冻电磁阀开启，设定时间t7后冷冻缸搅拌电机启动；

2、解冻时，预冷电磁阀和保鲜电磁阀关闭；

3、解冻时间达到t7或者蒸发温度n3达到设定值时，解冻自动停止，t7的范围为1～20分钟，n3的范围为-10～80度；

4、当第一次解冻完成t8时间内再次进行第二次解冻，第二次解冻时间为t9，t8的范围为1～240秒，t9的范围为1～180秒。

本申请中，冰淇淋机的成型比例是指冷冻缸内冰淇淋的粘度变化导致的搅拌电机转速或电流的变化值趋势比例。一般情况下的，冰淇淋粘度升高，搅拌电机转速下降，搅拌电机电流增大，电控系统显示成型比例上升；冰淇淋粘度下降，搅拌电机转速升高，搅拌电机电流减小，电控系统显示成型比例下降。

本发明的目的之三是提供包含上述双节流预冷保鲜冰淇淋机冷控装置的冰淇淋机，该冰淇淋机能够将料盆的预冷和保鲜两种模式分开。

本发明对预冷和保鲜的简单定义分别是：预冷是在主缸正常制冷工作时对料缸原料的预制冷和温度保持，保鲜是指整机待机或夜间停机状态下对冷冻缸和料缸原料的长时间安全温度保持，其中夜间停机是指机器通电且处于保鲜状态。

本发明的上述目的通过如下技术方案实现：包含上述双节流预冷保鲜冰淇淋机冷控装置的冰淇淋机，其特征在于：所述冰淇淋机还包括机身、料盆、料盆搅拌器、料盆搅拌电机、冷冻缸、冷冻缸搅拌器、冷冻缸搅拌电机、出料头、传感器、电控主板和控制显示板，料盆搅拌器安装在料盆内，与料盆搅拌电机相连接，冷冻缸搅拌器插装在冷冻缸内，与冷冻缸搅拌电机相连接，所述的电控主板用于控制各部件动作。

与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：

1、本发明颠覆冰淇淋机行业内将预冷保鲜混为一谈的概念，将预冷和保鲜模式真正分开，分开为两种控制模式，并采用两套不同的制冷节流系统，对应不同的蒸发温度和制冷能力。

2、本发明预冷模式为日间售卖时对料盆的预冷，能保证日间料盆原料在一般正常加料、售卖时间内保持设定温度范围，在正常时间周期内更好的将原料保持不变质。同时，由于采用特定制冷节流系统(预冷节流系统设计比主制冷缸要小，预冷节流系统开启时只有小量制冷剂进入预冷系统中)，在预冷模式开启时可以尽量少的减少对主制冷缸制冷速度的影响，保证主制冷系统在日间售卖时的制冷出料能力。

3、本发明保鲜模式为夜间或日间待机时对料盆与主冷冻缸内原料进行低温保鲜，能保证料盆与冷冻缸的原料在安全温度范围内长时间保存，一般设定为2～8度。同时，由于采用特定的制冷节流系统(保鲜节流系统设计比预冷节流流量要大，可以保证压缩机在单独开启保鲜电磁阀时长时间工作，以及料盆原料的快速降温和料盆原料温度的稳定控制)，在保鲜模式开启时，在保证主制冷缸冰淇淋的低温下，冷冻缸制冷和冷冻缸搅拌电机停止工作，可以对料盆原料进行长时间的单独制冷保鲜，可以大幅度降低整机能耗，同时，也可以大幅提升隔日开机后冰淇淋的口感。

4、本发明由于采用特定的制冷节流系统和控制程序，在保鲜模式时冰淇淋机的整机功率会大幅减小，一般为正常制冷模式的50～80％左右。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1为现有技术中带料盆预冷功能的冰淇淋机的制冷原理示意图，该冰淇淋机使用两个压缩机；

图2为现有技术中带料盆预冷功能的冰淇淋机的整体结构示意图，该冰淇淋机使用一个压缩机；

图3为图2的局部分解结构示意图；

图4为图2所示的冰淇淋机的制冷原理示意图；

图5为本发明双节流预冷保鲜冰淇淋机实施例一的整体结构示意图；

图6为图5的局部分解结构示意图；

图7为图5所示的冰淇淋机的制冷原理示意图，图中实心箭头为制冷路线，空心箭头为制热路线；

图8为本发明双节流预冷保鲜冰淇淋机实施例二的整体结构示意图；

图9为图8的局部分解结构示意图；

图10为图8所示的冰淇淋机的制冷原理示意图。

附图标记说明

1、压缩机；2、冷凝器；3、冷冻缸；31、冷冻缸制冷进口管；

32、冷冻缸制冷出口管；4、料盆蒸发器；5、制冷电磁阀；

6、预冷电磁阀；7、保鲜电磁阀；8、解冻电磁阀；9、单向阀；

10、过滤器；11、料盆；12、机身；13、料盆搅拌器；

14、冷冻缸搅拌器；15、冷冻缸制冷毛细管段；16、料盆预冷毛细管段；

17、料盆保鲜毛细管段；101、压缩管路；102、冷冻缸制冷管路；

103、料盆预冷管路；104、料盆保鲜管路；105、解冻管路；

106、冷凝器出口管路。

具体实施方式

实施例一

本发明双节流预冷保鲜冰淇淋机的实施例一如图5至图7所示，该冰淇淋机包括机身12、料盆11、料盆搅拌器13、料盆搅拌电机、冷冻缸3、冷冻缸搅拌器14、冷冻缸搅拌电机、出料头、传感器、电控主板、控制显示板和冷控装置，料盆搅拌器13安装在料盆11内，与料盆搅拌电机相连接，冷冻缸搅拌器14插装在冷冻缸3内，与冷冻缸搅拌电机相连接，电控主板用于控制各部件动作。

本实施例中的冷控装置包括压缩机1、冷凝器2、料盆蒸发器4、冷冻缸制冷进口管31和冷冻缸制冷出口管32，料盆蒸发器4为环绕料盆11的盘管，压缩机1与冷凝器2的进口端之间通过压缩管路101相连通，冷凝器2的出口端连接有冷凝器出口管路106。

冷凝器出口管路106分别与三路支管相连通，冷凝器出口管路106在分支之前的管段上还设置有过滤器10，三路支管为呈并联状设置的冷冻缸制冷管路102、料盆预冷管路103和料盆保鲜管路104，冷冻缸制冷管路102与冷冻缸制冷进口管31相连通，料盆预冷管路103和料盆保鲜管路104均与料盆蒸发器4的进口端相连通，料盆蒸发器4的出口端以及冷冻缸制冷出口管32分别与压缩机1相连通，料盆蒸发器4的出口端还设置有单向阀9，冷冻缸制冷管路102上设置有制冷电磁阀5，冷冻缸制冷管路102的中段为冷冻缸制冷毛细管段15，料盆预冷管路103上设置有预冷电磁阀6，料盆预冷管路103的中段为料盆预冷毛细管段16，料盆保鲜管路104上设置有保鲜电磁阀7，料盆保鲜管路104的中段为料盆保鲜毛细管段17。

该冷控装置能够将料盆的预冷和保鲜两种模式进行分开控制，从而实现料盆的预冷和保鲜功能。

本实施例中的制冷是指冷冻缸制冷，预冷是指料盆预冷，保鲜是指料盆保鲜。

本实施例中，冷冻缸制冷毛细管段15的内径为1.2mm，长度为2500mm；料盆预冷毛细管段16的内径为0.4mm，长度为2200mm；料盆保鲜毛细管段17的内径为0.6mm，长度为2200mm。

作为本实施例的变换，冷冻缸制冷毛细管段15的内径可以在0.5～1.8mm范围内取值，长度可以在500～4000mm范围内取值；料盆预冷毛细管段16的内径可以在0.3～1.6mm范围内取值，长度可以在500～3500mm范围内取值；料盆保鲜毛细管段17的内径可以在0.4～1.6mm范围内取值，长度可以在500～3500mm范围内取值。

本实施例中，压缩管路101还旁支一根解冻管路105，解冻管路105的出口端与冷冻缸制冷进口管31相连通，解冻管路105上设置有解冻电磁阀8。

上述双节流预冷保鲜冰淇淋机冷控装置的冷控方法，包括料盆预冷模式、料盆保鲜模式和冷冻缸解冻模式，其中，

料盆预冷模式是指是正常开机制冷模式下，对料盆中的原料进行的预冷，其作用是指新加进的原料进行制冷降温，以提升主缸的制冷速度，同时，对在日常开机时对料盆中的原料进行制冷保温，以保证料盆原料不变质变味；

料盆预冷模式包括如下步骤：

1、料盆预冷在冷冻缸制冷启动时自动启动；

2、当冰淇淋机通电第一次开机时，只有当检测到料盆内的冰淇淋物料成型比例上升达到设定值，比如99％后，并且在冷冻缸制冷循环开始后预冷电磁阀才开始进入工作循环；

3、无论何时，当打料时，预冷电磁阀停止t秒，比如5秒，5秒内无出料，预冷电磁阀开启，t也可以在1～240范围内取值；

4、预冷温度为保鲜温度设定值+n1度，比如+10度，预冷温度开停温差为n2度，比如6度；无论何时，预冷温度达到后预冷电磁阀关闭，n1也可以在1～20范围内取值，n2也可以在0.5～15范围内取值，保鲜温度可以在机器控制屏中由客户自行设定，保鲜温度的设定范围一般为1～15度；

料盆保鲜模式是指在夜间或日常停业时，对冰淇淋机料盆中的原料和主冷冻缸中的冰淇淋料进行保鲜，其作用是对料盆中的原料及主冷冻缸中的冰淇淋料进行制冷降温和温度保持，以保证料盆中的原料和主冷冻缸中的冰淇淋料能在长时间内保持设定温度，以保证机器中的冰淇淋料不变质变味；

料盆保鲜模式包括如下步骤：

1、初始启动保鲜时，冷冻缸制冷启动，冷冻缸搅拌电机、制冷电磁阀和保鲜电磁阀开启，同时料盆搅拌电机按开t3停t4间歇性运行，其中t3、t4均为10秒，t3、t4也可以在1～600秒范围内取值，当检测到料盆内冰淇淋料的成型比例达到设定比例值，比如85％，或压缩机的回气温度达到设定温度值，比如-12度时，或蒸发缸温度达到设定温度值时，制冷电磁阀关闭，冷冻缸搅拌电机停机；

2、当制冷电磁阀关闭，冷冻缸搅拌电机停机后，保鲜电磁阀和料盆搅拌电机继续开启，保鲜温度达到设定温度值时，压缩机停机，料盆搅拌电机开t5停t6间歇运行，其中t5、t6均为15秒，t5、t6也可以在1～600秒范围内取值；

3、当料盆内的料温上升达到保鲜温度上限值时，重复步骤2；

4、当制冷电磁阀关闭，冷冻缸搅拌电机停机后，制冷电磁阀关闭时间达到设定的时间值t1为90分钟后，待料盆内的料温上升启动压缩机时，开启制冷电磁阀和冷冻缸搅拌电机，再次检测料盆内冰淇淋物料的成型比例或压缩机的回气温度或蒸发缸温度，重复步骤1循环，t1也可以在5～240分钟范围内取值；

5、保鲜温度开停温差为5度，该开停温差范围值也可以在0.2～15度范围内取值；

冷冻缸解冻模式包括如下步骤：

1、解冻时，压缩机和解冻电磁阀开启，设定时间t7为2分钟后冷冻缸搅拌电机启动；

2、解冻时，预冷电磁阀和保鲜电磁阀关闭；

3、解冻时间达到t7为2分钟或者蒸发温度n3达到设定值25度时，解冻自动停止，t7也可以在1～20范围内取值，n3也可以在-10～80范围内取值；

4、当第一次解冻完成t8时间为10秒钟内再次进行第二次解冻，第二次解冻时间t9为30秒，t8也可以在1～240秒范围内取值，t9也可以在1～180秒范围内取值。

实施例二

本发明双节流预冷保鲜冰淇淋机的实施例二如图8至图10所示，和实施例一不同的是，该实施例不具有解冻管路105，不能对冷冻缸进行解冻处理，也不具有冷冻缸解冻模式。

本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。