冷却装置及其控制方法、控制系统与流程

本发明涉及一种家用或商用电器，具体地涉及一种制取冰沙的冷却装置及其控制方法。

背景技术：

随着生活习惯改变，饮用较低温度饮品的消费群体逐渐增加。基于不同的人群需求，有时需要将水、饮料溶液或其他流质食品制成冰沙或雪泥状态（以下简称为冰沙饮品），以满足口感。

现有技术采用较多的压缩机制冷装置，包括蒸发器、压缩机、冷凝器、节流元件等，通过制冷剂吸收热量使液体结冰成需要的形态，但此种方式，导致压缩机频繁启停，对压缩机寿命影响很大。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种对液体冷却效率较高的冷却装置及其控制方法、控制系统。

为此本发明冷却装置提供以下技术方案：

一种冷却装置，包括：

预冷模块，用于对原料溶液预冷；

主冷模块，所述主冷模块可接收来自所述预冷模块预冷后的原料溶液，并对其进一步冷却，所述主冷模块包括用于收纳被预冷模块预冷后的溶液的主冷室；

分配模块，所述分配模块用于将被所述主冷模块冷却后的原料溶液或流质半冷冻状态产品导出到用户接收端；以及

制冷系统，所述制冷系统包括蒸发器，所述蒸发器为预冷模块和主冷模块提供冷量，以冷却原料溶液。

所述预冷模块包括至少两个分支单元，其一分支单元为进水管路，其他分支单元为保鲜室，所述进水管路和保鲜室均通过管路连通到主冷室；

所述蒸发器可对进水管路提供冷量，以对所述进水管路中的水预冷；

所述蒸发器可对保鲜室提供冷量，以对所述保鲜室中的原料溶液预冷；

所述制冷系统包括压缩机、冷凝器、节流组件及蒸发器，所述节流组件包括节流件和至少三个调节阀，即第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀；所述蒸发器至少具有三个，即：第一蒸发器、第二蒸发器和第三蒸发器；

所述压缩机出口连通所述冷凝器入口，所述冷凝器的出口连通所述节流件的入口，所述节流件的出口分别连通第一、二、三调节阀的入口，所述第一调节阀的出口连通所述第一蒸发器的入口，所述第二调节阀的出口连通所述第二蒸发器的入口，所述第三调节阀的出口连通所述第三蒸发器的入口，所述第一、二、三蒸发器的出口分别连通所述压缩机入口；

所述第一调节阀能够控制节流件出口与第一蒸发器入口之间制冷剂的流通，所述第二调节阀能够控制节流件出口与第二蒸发器入口之间制冷剂的流通，所述第三调节阀能够控制节流件出口与第三蒸发器入口之间制冷剂的流通。

所述节流件为电子膨胀阀或热力膨胀阀，所述第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀为具有关闭功能的电磁阀。

所述制冷系统包括压缩机、冷凝器、节流组件及蒸发器，所述节流组件包括至少三个节流件，即：第一节流件、第二节流件和第三节流件，所述蒸发器至少具有三个，即：第一蒸发器、第二蒸发器和第三蒸发器；

所述压缩机出口连通所述冷凝器入口，所述冷凝器入口分别连通所述第一、二、三节流件的入口，所述第一节流件的出口连通所述第一蒸发器的入口，第二节流件的出口连通第二蒸发器的入口，第三节流件的出口连通第三蒸发器的入口，所述第一节流件能够控制冷凝器出口与第一蒸发器入口之间制冷剂的流通，所述第二节流件能够控制冷凝器出口与第二蒸发器入口之间制冷剂的流通，所述第三节流件能够控制冷凝器出口与第三蒸发器入口之间制冷剂的流通。

所述第一节流件为电子膨胀阀、或者串联设置的毛细管与具有完全关闭功能的电磁阀、或者串联设置的热力膨胀阀与具有完全关闭功能的电磁阀，所述第二节流件为电子膨胀阀、或者串联设置的毛细管与具有完全关闭功能的电磁阀、或者串联设置的热力膨胀阀与具有完全关闭功能的电磁阀，所述第三节流件为电子膨胀阀、或者串联设置的毛细管与具有完全关闭功能的电磁阀、或者串联设置的热力膨胀阀与具有完全关闭功能的电磁阀。

所述第一蒸发器对保鲜室提供冷量，以对设置于保鲜室中的原料溶液或其封装体保鲜并预冷至预设温度；

所述第二蒸发器对进水管路提供冷量，以对进水管路中的水预冷至预设温度；

所述主冷室用于接收来自所述进水管路的水和来自保鲜室的原料溶液，所述第三蒸发器对主冷室提供冷量，以进一步冷却混合溶液至预设目标温度。

所述第二蒸发器外包覆有第一保温层，第一保温层中填充有蓄冷材料，所述进水管路的至少一部分外壁包覆有第二保温层，第二保温层中填充有蓄冷材料，所述第一保温层与第二保温层的蓄冷材料间通过热管传递冷量；

所述第三蒸发器外包覆有第三保温层，第三保温层中填充有蓄冷材料，所述主冷室的至少一部分外壁包覆有第四保温层，第四保温层中填充有蓄冷材料，所述第三保温层与第四保温层的蓄冷材料间通过热管传递冷量。

所述主冷室设置有空气引入装置。

所述空气引入装置为设置于所述主冷室的通气孔，环境空气可通过所述通气孔进入所述主冷室。

所述空气引入装置包括空气泵及连通到所述主冷室的通气管，所述空气泵可将环境空气或人工气源通过通气管引入所述主冷室。

所述分配模块包括连通到主冷室的出口管路，所述出口管路依次设有出口阀、出水口。

所述出口管路内设置有刮冰装置，以刮掉附着在管内壁上的冰屑；

所述刮冰装置包括可旋转设置于出口管路内的搅拌器，以及可驱动所述搅拌器的电机。

所述冷却装置还包括用于清洗主冷室的清洗模块，所述进水管路和所述出口管路分别作为清洗模块的进出水通道。

本发明还公开上述冷却装置的控制方法，包括如下步骤：

S00：所述冷却装置上电；

S01：通过温度传感器来检测所述第二蒸发器温度参数T1是否满足预设温度条件，如果是，且存在饮用需求的情况下，通过所述第三蒸发器工作、对原料溶液进一步降温至预设目标温度；如果否，通过所述第二蒸发器工作，直到第二蒸发器温度参数T1满足预设温度条件。

所述步骤S01包括以下情况：

当所述第一蒸发器温度参数T1达到预设温度参数T、且存在饮用需求时，所述控制单元通过控制节流组件进行调节，使得所述第三蒸发器与冷凝器出口之间的制冷剂流路实现导通、所述第二蒸发器入口与冷凝器出口之间的制冷剂流路为截断状态；

当所述第一蒸发器温度参数T1未达到预设初步温度参数T，所述控制单元通过控制节流组件进行调节，使得所述第二蒸发器与冷凝器出口之间的制冷剂流路实现导通、所述第三蒸发器入口与冷凝器出口之间的制冷剂流路为截断状态。

所述的冷却装置的控制方法，还包括清洗步骤：

S10：如果主冷室需要清洗，输入信号通过控制单元打开进水阀，进水冲洗后再输入信号通过控制单元打开出口阀排出；

或者手动打开进水阀，进水冲洗后再手动打开出口阀排出。

本发明还公开一种冷却装置的控制系统，用于控制以上所述冷却装置，所述控制系统包括

该控制系统包括用于提供控制信号的中心处理模块，通过该中心处理模块所提供的控制信号可实现对冷却装置的压缩机、风机、空气泵、电机以及节流组件的控制，该控制系统还包括对应压缩机、风机、空气泵、电机设置的继电器、对应节流组件设置的步进驱动控制模块和/或继电器；

所述中心处理模块通过输入处理器能够接收输入信号和/或所述温度传感器信号、然后运算产生对压缩机、风机、空气泵、电机的控制信号分别发送给各自继电器、将运算产生的针对节流组件的控制信号发送给步进驱动控制模块；

或者所述中心处理模块通过输入处理器能够接收并解析来自外部主控制器的控制信息、将解析后的用于控制压缩机、风机、空气泵、电机的控制信号分别发送给各自继电器、将解析后的用于控制节流组件的控制信号发送给步进驱动控制模块和/或继电器；

所述步进驱动控制模块负责接收所述中心处理模块过来对节流组件控制的控制信号，并提供给所述节流组件对应线圈组件满足所述中心处理模块过来对节流组件控制的控制信号要求的电流，从而节流组件可控制冷凝器出口与蒸发器或者辅助蒸发器之间制冷剂流路的制冷剂流通；

所述中心处理模块能够记录和/或存储节流组件的当前状态信息。

与现有技术相比，本发明冷却装置通过对制冷系统的冷量蓄积，避免了压缩机频繁启停，延长了压缩机使用寿命。

【附图说明】

图1是本发明冷却装置的模块化示意图；

图2是本发明冷却装置的系统示意图；

图3是本发明控制系统的示意图；

图4是本发明冷却装置的另一种系统示意图；

图5是本发明冷却装置的一种流程示意图。

【具体实施方式】

本实施方式冷却装置用于降低饮用液体的温度到设定范围，如制取冰沙形态饮料，也可以用来冷却酒水、果汁或其他饮用流质食品，下面以用于制备冰沙饮料的冷却装置为例进行说明。

请参考图1-2所示，所述冷却装置包括预冷模块1、主冷模块2、分配模块3、制冷系统4及控制单元5。原料溶液在预冷模块1中初步冷却，后进入主冷模块2进一步冷却，达至预设温度后，溶液形成半冷冻流质形态的冰沙饮品，如用户有饮用需求，则打开分配模块将冰沙饮品导出到接收端饮用。

预冷模块1包括两分支部分，一部分为进水管路11，另外一部分为保鲜室12。进水管路11依次设有进水口、进水阀111，可引入饮用水，进水阀111可选择电动调节阀，从而可以控制进水管路11的通断及进水流量调节。保鲜室12为包覆有保温层600的腔体，腔体内可设置果汁、调料等，果汁、调料等其他配料可以是散装，也可以是盒装封装体结构，这样可以由用户不同的口味需要自由搭配饮品配料。保鲜室可以设置一个，也可以设置多个，可以在每一保鲜室里设置多种盒装配料，也可以每一保鲜室里设置一种散装或盒装配料。

主冷模块2包括主冷室21，进水管路11和保鲜室12均通过管路连通到主冷室21，保鲜室12与主冷室21之间管路上设有电动调节阀121，从而可以控制保鲜室内原料溶液到主冷室21的通断及流量调节。主冷室21的形状不拘，其可以是具有中部较大的腔体，一端设置入口以接收预冷模块1过来的溶液，另一端设置出口使溶液进入分配模块3；主冷室也可以是图2所示的上下口径一致的管状结构。

分配模块3包括连通到主冷室21的出口管路31，出口管路31依次设有出口阀311、出水口，出口阀311可选择电动调节阀，从而可以控制出口管路31的通断及流量调节。

预冷模块1和主冷模块2的冷量由制冷系统4提供，确切地说，制冷系统4中的蒸发器为进水管路11、保鲜室12和主冷室21提供冷量。制冷系统4包括压缩机41、冷凝器42、节流件431、第一调节阀432、第二调节阀433、第三调节阀434、第一蒸发器441、第二蒸发器442、第三蒸发器443以及对应冷凝器42设置的风机45。压缩机41出口连通冷凝器42入口，冷凝器42出口连通节流件431入口，节流件431出口分别连通第一、二、三调节阀432，433，434入口，第一调节阀432的出口连通第一蒸发器441入口，第二调节阀433出口连通第二蒸发器442入口，第三调节阀432出口连通第三蒸发器443入口，第一、二、三蒸发器441,442,443的出口分别连通压缩机41入口。第一调节阀432能够控制节流件431出口与第一蒸发器441入口之间制冷剂的流通，第二调节阀433能够控制节流件431出口与第二蒸发器442入口之间制冷剂的流通，第三调节阀434能够控制节流件431出口与第三蒸发器443入口之间制冷剂的流通。

节流件431能够节流降压，进一步能够调节所述冷凝器42出口与第一、二、三蒸发器441，442，443入口之间制冷剂流路的制冷剂流量大小；所述第一、二、三调节阀432，433，434可以是流量调节阀，可分别调节这两路的制冷剂流量或者导通、截断制冷剂流通，当然第一、二、三调节阀432，433，434也可以仅是开关阀，用于导通或截断所述冷凝器出口与第一、二、三蒸发器441，442，443入口之间制冷剂流路的制冷剂流通。所述节流件431的入口连通冷凝器42的出口，所述节流件431的出口分别连通第一调节阀432的入口、第二调节阀433的入口及第三调节阀434的入口，所述第一调节阀432布置在节流件431出口与第一蒸发器441入口之间的流路上，该第一调节阀432可导通或截断节流件431出口与第一蒸发器441入口之间制冷剂流路的制冷剂流通，第二调节阀433布置在节流件431出口与第二蒸发器442入口之间的流路上，该第二调节阀433可导通或截断节流件431出口与第二蒸发器442入口之间制冷剂流路的制冷剂流通，第三调节阀434布置在节流件431出口与第三蒸发器443入口之间的流路上，该第三调节阀434可导通或截断节流件431出口与第三蒸发器443入口之间制冷剂流路的制冷剂流通。具体地，节流件431可选择电子膨胀阀或热力膨胀阀或者毛细管，第一调节阀432、第二调节阀433和第三调节阀434可为具有完全关闭功能的电磁阀，所述电子膨胀阀与电磁阀能够接收控制单元5所提供的控制信号，根据该控制信号来实现各自具体的动作调节。所述冷却装置包括用于检测蒸发器温度的温度传感器，冷却装置根据温度传感器检测得到的蒸发器温度参数来控制节流组件进行调节。

第一蒸发器441设置于保鲜室12的腔体内，对保鲜室12提供冷量，以对设置于保鲜室12中的原料溶液或其盒式封装体保鲜并预冷至预设温度，达到预设温度后，可由控制单元5控制关闭第一调节阀432。第二蒸发器442外包覆有保温层，保温层中填充有蓄冷材料，进水管路11至少一部分管壁外包覆有保温层，保温层中填充有蓄冷材料。第二蒸发器442保温层中蓄冷材料与进水管路11保温层中蓄冷材料通过热管601传递冷量。第三蒸发器443外包覆有保温层，保温层中填充有蓄冷材料，主冷室21至少一部分管外壁包覆有保温层，保温层中填充有蓄冷材料，第三蒸发器443保温层中蓄冷材料与主冷室21保温层中蓄冷材料通过热管601传递冷量。制冷系统工作时，第二蒸发器442产生的冷量，可通过热管601传递到进水管路11保温层中蓄冷材料蓄积冷量，第三蒸发器443产生的冷量，可通过热管601传递到主冷室21保温层中蓄冷材料蓄积冷量，这样就可以减少冷量损失，达到冷量有效利用，避免压缩机频繁开停，延长其寿命。

为了使水和其他配料混合均匀，也使沙冰饮品富含气泡而口感更佳，主冷室21还设有空气引入装置。空气引入装置可以是连通到主冷室21的通气管22，通气管22上设有空气泵221，该空气泵221可将环境空气或人工气源引入所述主冷室21，当然，可以把入口处设计成较小口径的喷嘴，将气流喷入主冷室21，其效果更好，也可在通气管22设置电磁阀，控制其开闭。此外，通气管22还可以设置在水和其他配料汇流后至主冷室21之间的管路上，这里不再详述。

除了以上介绍的空气引入装置外，其结构还可以是设置于主冷室21的通气孔，环境空气可通过该通气孔进入主冷室21，此处不再赘述。

冷却装置还包括用于清洗主冷室的清洗模块23，上面提到的进水管路11作为清洗模块23的进水通道，上面提到冰沙饮品的出口管路31作为清洗水的排出通道。

当溶液变成冰沙状态时，主冷室21或/和出口管路31内侧管壁会附着结冰，可以在出口管路31内设置刮冰装置，以刮掉附着的冰屑。该刮冰装置包括叶轮搅拌器32，该叶轮搅拌器32可旋转的设置于出口管路31中，其旋转中心轴与出口管路31的轴线重合，且叶轮搅拌器32可从出口管路31延伸到主冷室21中，叶轮搅拌器32的端部设有驱动其旋转的电机33，电机33能够接收控制单元5提供的控制信号。

请参照图3所示，用于控制所述冷却装置的控制单元5包括中心处理模块51，该中心处理模块51为冷却装置提供控制信号，通过该中心处理模块所提供的控制信号可实现对冷却装置的压缩机41、风机45以及节流组件的控制，图3中示例的是节流组件采用电子膨胀阀的节流件431、以及采用电磁阀的第一调节阀432、第二调节阀433和第三调节阀434；该控制单元还包括对应压缩机41、风机45设置的继电器56，57，具体地，如图4所示实施方式中，对应节流件431(电子膨胀阀)可设置步进驱动控制模块52、对应电动调节阀121（进水阀111、出口阀311）设置的步进驱动控制模块53，54，55，对应第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀设置的继电器58，59，60，对应空气泵221设置的继电器61，对应电机33设置的继电器62。

所述中心处理模块51通过输入处理器50能够接收输入信号和/或温度传感器信号、然后运算产生对压缩机41、风机45、空气泵221、电机33的控制信号发送给各自的继电器；将运算产生的针对节流件(电子膨胀阀)431的控制信号发送给上述步进驱动控制模块52、将运算产生的针对第一调节阀432、第二调节阀433和第三调节阀434的控制信号发送给对应继电器；或者将运算产生的针对进水阀111、电动调节阀121、出口阀311的控制信号发送给各自步进驱动控制模块53、54、55；

或者，所述中心处理模块51通过输入处理器50能够接收并解析来自外部控制器的控制信息、将解析后的用于控制压缩机41、风机45、空气泵221、电机33的控制信号分别发送给各自继电器、将解析后的针对节流件(电子膨胀阀)431的控制信号发送给上述步进驱动控制模块52、将解析后的针对第一调节阀32、第二调节阀33和第三调节阀434的控制信号发送给对应继电器；或者将解析后的针对进水阀111、电动调节阀121、出口阀311的控制信号发送给各自步进驱动控制模块53、54、55；

所述步进驱动控制模块负责接收所述中心处理模块过来对节流组件控制的控制信号，并提供给所述节流组件对应线圈组件满足所述中心处理模块过来对节流装置控制的控制信号要求的电流，节流组件的线圈组件根据该电流来控制冷凝器出口与蒸发器之间制冷剂流路的流通；

所述中心处理模块51还能够记录和/或存储节流组件的当前状态信息，具体地所述当前状态信息可为电子膨胀阀31的当前开度信息和或当前位置信息、第一、二、三调节阀的当前位置信息，或者进水阀111、电动调节阀121、出口阀311的当前开度信息和或当前位置信息。

制冷系统4除了以上的介绍之外，还可以是图4所示的方式，如图4所示，制冷系统4包括压缩机41、冷凝器42、第一节流件435、第二节流件436、第三节流件437、第一蒸发器441、第二蒸发器442、第三蒸发器443以及对应冷凝器42设置的风机45。压缩机41出口连通冷凝器42入口，冷凝器42出口分别连通第一、二、三节流件435，436，437的入口，第一节流件435出口连通第一蒸发器441入口，第二节流件436出口连通第二蒸发器442入口，第三节流件437出口连通第三蒸发器443入口，第一节流件435能够控制冷凝器42出口与第一蒸发器441入口之间制冷剂的流通，第二节流件436能够控制冷凝器42出口与第二蒸发器442入口之间制冷剂的流通，第三节流件437能够控制冷凝器42出口与第三蒸发器443入口之间制冷剂的流通。

第一节流件435能够节流降压，进一步也能够导通、截断冷凝器42出口与第一蒸发器441入口之间制冷剂流路的制冷剂流通，更进一步可调节制冷剂流量大小；所述第二节流件436能够节流降压，进一步也能够调节制冷剂流量、和/或导通、截断冷凝器42出口与第二蒸发器442入口之间制冷剂流路的制冷剂流通，更进一步可调节制冷剂流量大小；第三节流件437能够节流降压，进一步也能够导通、截断冷凝器42出口与第三蒸发器444入口之间制冷剂流路的制冷剂流通，更进一步可调节制冷剂流量大小；具体地，所述第一、二、三节流件可选择带关闭功能的电子膨胀阀或者相串联组合设置的毛细管与电磁阀或热力膨胀阀与电磁阀，其中电子膨胀阀具有关闭功能与节流功能，电磁阀需具有完全关闭功能，能够接收控制单元5所提供的控制信号，根据该控制信号来实现各自具体的动作调节。

结合图5所示，所述冷却装置可采用如下控制方法，具体通过控制单元对冷却装置进行控制，所述控制方法包括如下步骤：

S00：所述冷却装置上电；

S01：通过温度传感器S1来检测所述第二蒸发器温度参数T1是否满足预设温度条件，如果是，且存在饮用需求的情况下，通过所述第三蒸发器工作、对原料溶液进一步降温至预设目标温度；如果否，通过所述第二蒸发器工作，直到第二蒸发器温度参数T1满足预设温度条件。

所述步骤S01进一步包括以下情况：

当所述第一蒸发器温度参数T1达到预设温度参数T、且存在饮用需求时，所述控制单元通过控制节流组件进行调节，使得所述第三蒸发器与冷凝器出口之间的制冷剂流路实现导通、所述第二蒸发器入口与冷凝器出口之间的制冷剂流路为截断状态；

当所述第一蒸发器温度参数T1未达到预设初步温度参数T，所述控制单元通过控制节流组件进行调节，使得所述第二蒸发器与冷凝器出口之间的制冷剂流路实现导通、所述第三蒸发器入口与冷凝器出口之间的制冷剂流路为截断状态。

更具体地，本实施方式所述冷却装置的控制方法通过以下步骤实现：

S00：所述冷却装置上电；

S01：通过第二蒸发器设置的温度传感器来检测第二蒸发器温度参数T1是否达到设定温度参数T，如果是，执行步骤S21 ，如果否，执行步骤S31；

S21：读取饮用需求信号，判断是否有饮用需求，如果是，执行S22；如果否，执行步骤S26；

S22：开启风机，之后执行步骤S23；

S23：所述节流组件进行调节，并根据情况判断并控制所述第三蒸发器与冷凝器出口之间的制冷剂流路实现导通、所述第二蒸发器入口与冷凝器出口之间的制冷剂流路为截断状态；之后执行步骤S24；

S24：控制所述压缩机开启、对原料溶液进行降温，同时开启刮冰装置电机；之后执行步骤S25；

S25：控制出口阀为打开状态，并根据控制器提供的出液目标值调节饮用液体管路流量，之后执行步骤S21；

S26：控制出口阀关闭；并控制压缩机停机、风机停机、节流组件关闭、刮冰装置电机关闭；之后执行步骤S27；

S27：判断是否清洗，如果是，执行步骤S28；如果否，断电结束；

S28：控制进水阀开启，进水清洗，之后执行步骤S29；

S29：判断是否清洗完毕，如果是，控制关闭进水阀，断电结束；如果否，执行步骤S28；

S31：开启风机，之后执行步骤S32；

S32：所述节流组件进行调节，并控制所述第二蒸发器入口与冷凝器出口之间的制冷剂流路实现导通，此时所述第三蒸发器入口与冷凝器出口之间的制冷剂流路为截断状态；之后执行步骤S33；

S33：控制所述压缩机开启、对原料溶液进行降温，运行一段时间后执行步骤S01。

所述温度参数T1为温度值或者温度变化趋势，设定温度参数T可为设定范围内任一温度值、或者温度阀值。

需要说明的是：以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，例如对“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等方向性的界定，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行相互组合、修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。