一种瞬冻控制方法及制冷系统的控制系统和制冷设备与流程

本发明涉及保鲜技术领域，具体而言涉及一种瞬冻控制方法及制冷系统的控制系统和制冷设备。

背景技术：

为了更好的保持冻结食品的营养，通常采用普通冷冻、急速冷冻等冷冻方式进行食品保存，而传统的普通冷冻存在冷冻室中的温度控制不均匀、较长时间停留在最大冰晶生成带等弊端；而急速冷冻虽然可以快速的通过最大冰晶生成带，但是生产成本较高，不利于在冰箱上推广应用。也有一些技术提出了过冷却保存的方式如cn20070052223.0“冰箱及冷冻保存方法”中的过冷却解除的方式是通过增大风速或风量的方式解除。

现有的过冷却保存的技术存在以下弊端：(1)过冷却过程温度降温不均匀造成过冷却提前解除；(2)过冷却解除效果不佳，通过增大风速或风量；(3)过冷却的深度较浅，不能很好的进入过冷却的状态。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提供一种瞬冻控制方法，可实现食品瞬冻存储，解除过冷却状态，是一种能实现瞬冻存储又能实现好切的控制方法。确保使得食品采用过冷却的方式储存。同时解除过冷却的过程中以最大的冷气解除食品的过冷却状态，形成冰晶粒子小且均匀，减小了冰晶对食品的损伤。

第一方面，本发明提供一种瞬冻控制方法，包括过冷却准备阶段、过冷却降温阶段、过冷却解除阶段、常规制冷保存阶段，其中：所述过冷却准备阶段对被冷却物实施快速降温对被冷却物进行预冷却；所述过冷却降温阶段对被冷却物实施分阶段降温并使被冷却物进入过冷却状态；所述过冷却解除阶段用于解除被冷却物过冷却状态；所述常规制冷保存阶段对被冷却物实施过冷却解除后的被冷却物进行常规保存；所述过冷却解除阶段，采用增大压缩机转速的方式解除被冷却物的过冷却状态。

进一步可选地，所述过冷却解除阶段压缩机以最大转速m2运行。给予食品最大的冷气，这样可以确保过冷却状态的食品中的尽可能多的水分瞬间形成冰晶，快速通过最大冰晶生成带。

进一步可选地，所述过冷却准备阶段压缩机以最大转速m2运行。此步骤在于将间室的温度统一降至或者升至＞0℃以上的温度。

进一步可选地，所述常规制冷保存阶段压缩机以第一压缩机转速m1运行，其中m1＜m2。

进一步可选地，所述过冷却降温阶段压缩机以第一压缩机转速m1运行，其中m1＜m2。

进一步可选地，所述过冷却降温阶段包含多个降温阶段，分别为第1,……,i,……,第n降温阶段，其中，n≥2,其为自然数，其中第i阶段代表其中的任一阶段，即1≤i≤n，所述每个降温阶段均设有预设温度，即；在所述第i阶段，根据预设温度ti控制第i阶段控制压缩机启停，且ton-i＝ti+tb1/2，toff-i＝ton-i-tb2/2,所述ton-i指过冷却降温阶段第i阶段的压缩机开机温度,所述toff-i指过冷却降温阶段第n阶段的压缩机停机温度,所述tb1指压缩机开机过程中变温室开机点上浮温度；所述tb2指变温室开停温度差；所述过冷却降温阶段中第i阶段间室按照预设温度ti运行的时间为ti,0h＜ti≤1h。

进一步可选地，所述压缩机开机过程中变温室开机点上浮温度tb1的范围为tb1＞0℃,所述变温室开停温度差tb2范围为tb2≤2℃；所述过冷却降温阶段中n的范围为4≤n≤10。此步骤在于将间室的温度统一降至或者升至＞0℃以上的温度便于后面整体温度均匀的下降，还在于可以使得食品内外温度均匀统一的下降。

进一步可选地，所述过冷却准备阶段根据预设温度t0快速降温，实时检测被冷却物所处的变温室的实时温度，当实时温度达到开机温度点ton-0时，开启压缩机；当间室温度达到停机温度点toff-0时，关闭压缩机；其中ton-0＝t0+tb1/2，toff-0＝ton-0-tb2/2,所述ton-0指过冷却准备阶段的压缩机开机温度,所述toff-0指过冷却准备阶段的压缩机停机温度,所述tb1指压缩机开机过程中变温室开机点上浮温度；所述tb2指变温室开停温度差，过冷却准备阶段的运行时间为t0。

进一步可选地，所述过冷却准备阶段预设温度t0范围为1℃≤t0≤5℃，所述预设时间t0的范围为0≤t0≤10h；所述常规制冷保存阶段按照预设温度tc运行，-7℃≤tc＜0℃，使得保存的食品好切。

第二方面：本发明提供了一种一种控制单元，用于实现上述任一项所述的控制方法。

第三方面：本发明提供了一种制冷设备，所述制冷设备采用权利要求上述任一项所述的控制方法；或者所述制冷系统具有上述所述的控制系统。

进一步可选地所述制冷设备为冰箱。

鉴于此，本发明提供一种瞬冻控制方法，可实现食品瞬冻存储，解除过冷却状态，是一种能实现瞬冻存储又能实现好切的控制方法。实现了以下有益效果：(1)本发明的瞬冻控制方法可实现对肉类的过冷却存储，相比于传统的冷冻技术避免因过冷却过程温度降温不均匀造成过冷却提前解除的问题。(2)本发明控制方法通过增大压缩机转速的方式解除过冷却状态，避免了过冷却解除效果不佳。(3)本发明控制所存储的食品可以达到好切的效果，用户体验好。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例的制冷系统结构示意图；

图2示出了本发明实施例的制冷系统流向示意图；

图3示出了本发明实施例的控制系统结构示意图；

图4示出了本发明实施例的控制方法流程示意图。

其中：1-压缩机，2-冷凝器，3-防凝器，4-干燥过滤器，5-电动切换阀，6-毛细管，7-冷冻室蒸发器，8-回气管组件，9-回气换热段

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种结构，但这些结构不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一结构与另一结构。因此，下文论述的第一结构可称为第二结构而不偏离本公开概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。

本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本公开所必须的，因此不能用于限制本公开的保护范围。

食品进入过冷却状态的条件，主要从降温速度、样品周围的空气温度分布、食品表面和中心温度的差值影响食品是否能够很好的进入过冷却状态，普通冷冻冻结随着时间增加会从食品表面缓慢开始结冰，而有过冷却冻结过程在初始阶段，即使超过冻结点也不开始冻结，而继续保持有水的状态，当到达一定时间后，在表面和内面瞬时开始冻结。一般来讲，过冷却状态是不稳定的状态，解除过冷却状态需要某种刺激，这种刺激可以为温度方面的要素，也可以为物理方面的要素。温度方面通过较低的冷气、风量可以解除过冷却状态。物理方面可以通过震动的方式解除。

在过冷却冷冻技术中其原理应该是经过过冷却状态后冻结时水中的冰核分布均匀且数量较多，解除过冷却状态时形成的冰晶多成椭圆粒装，体积较小大小较均匀，与普通冻结产生的针状冰晶破损细胞不一样。过冷却冷冻和急速冷冻虽然目的都是抑制食品中针状的冰晶产生，防止细胞被破坏，但是原理不同。急速冷冻是通过快速通过最大冰晶生成带实现的，而过冷却冷冻技术则是通过控制温度使得食品经历充分的过冷却过程来实现的。

现有的过冷却保存的技术存在以下弊端：过冷却过程温度降温不均匀造成过冷却提前解除；过冷却解除效果不佳，通过增大风速或风量；过冷却的深度较浅，不能很好的进入过冷却的状态。

本发明提供了一种瞬冻控制方法，包括过冷却准备阶段、过冷却降温阶段、过冷却解除阶段、常规制冷保存阶段，其中：过冷却准备阶段对被冷却物实施快速降温对被冷却物进行预冷却；过冷却降温阶段对被冷却物实施分阶段降温并使被冷却物进入过冷却状态；过冷却解除阶段用于解除被冷却物过冷却状态；常规制冷保存阶段对被冷却物实施过冷却解除后的被冷却物进行常规保存；本发明采用分阶段降温实现过冷却状态，在过冷却解除阶段，采用增大压缩机转速的方式解除被冷却物的过冷却状态，避免了过冷却过程温度降温不均匀造成过冷却提前解除，具有良好的解除过冷却效果，并且过冷却的深度较深，能很好的进入过冷却的状态。

为进一步说明，本发明提供了如下具体实施例。

实施例1

本实施例提供一冰箱设有用于存储食品的瞬冻室和用于制冷的制冷系统，优选的，该制冷系统具有实现本发明一种瞬冻控制方法的控制单元。进一步优选的，控制单元与制冷系统连接，用于响应于用户指令控制制冷系统对瞬冻室中存储的食品依次进行过冷却准备、过冷却降温、过冷却解除以及常规制冷保存。优选的，该冰箱还包括冷冻风机和冷冻风门。进一步优选的，在冰箱工作的过程中，冷冻风机的转速保持不变，冷冻风门的开度即风门打开时的角度保持不变。

优选的，图1示出了本发明实施例的制冷系统结构示意图以及制冷系统流向示意图。参见图1可知，制冷系统包括：压缩机1、冷凝器2、防凝管3(用于防凝露)、干燥过滤器4、电动切换阀5、毛细管6、冷冻室蒸发器7、回气管组件8以及回气换热段9等构成。图2示出了本发明实施例的制冷系统流向示意图。

优选的，图3示出了本发明实施例的控制系统结构示意图，参见图3可知，控制系统中的控制单元，作为整个控制系统的主控单元，主要用于控制各部件的运转逻辑。优选的，控制单元与压缩机1，计时器，冷凝器风机，显示器，温度传感器和温度调节装置控制连接用于执行本发明提供的一种瞬冻的控制方法。其中，显示器可以用于接收用户指令，温度传感器用于检测瞬冻室中存储的食品表面或瞬冻室的温度；根据具体的需求，控制系统还可以包括的设备或其他设备本发明不做限定。

上文提及，控制系统，主要用于响应于用户指令控制制冷系统对瞬冻室中存储的食品通过本发明提供的瞬冻控制方法进行保存。该瞬冻控制方法，包括过冷却准备阶段、过冷却降温阶段、过冷却解除阶段、常规制冷保存阶段。下面分别对本发明中的一种瞬冻控制方法的过冷却准备、过冷却降温、过冷却解除以及常规制冷保存进行详细说明。

1、过冷却准备阶段

过冷却准备阶段对被冷却物实施快速降温对被冷却物进行预冷却；优选的，控制压缩机1以最大转速m2运行，冷凝器风机以第一预设风机转速s1运行，毛细管6按照第一流量v1运转，其中第一预设风机转速s1小于冷凝器风机最大转速s2，使瞬冻室的温度处于预设温度t0，计时器开始计时。进一步优选的，温度传感器还可以实时检测瞬冻室的温度。当温度传感器检测瞬冻室的温度达到开机温度点ton-0时，开启压缩机；当温度传感器检测到瞬冻室的温度达到停机温度点toff-0时，关闭压缩机，当计时器累计计时为t0时，计时器停止计时，食品进入过冷却降温阶段。此时瞬冻室的温度统一降至或者升至＞0℃以上的温度便于后面整体温度均匀的下降，还在于可以使得食品内外温度均匀统一的下降。

其中，3800rpm≤m2≤4500rpm，4.5l/min≤v1≤5l/min，1200rpm≤s1≤1500rpm,0≤t0≤10h，1℃≤t1≤5℃其中ton-0＝t0+tb1/2，toff-0＝ton-0-tb2/2,ton-0指过冷却准备阶段的压缩机开机温度,所述toff-0指过冷却准备阶段的压缩机停机温度；tb1和tb2为已知参数，tb1指压缩机1开机过程中瞬冻室开机点上浮温度，tb2指瞬冻室开停温度差。

2、过冷却降温阶段

过冷却降温阶段对被冷却物实施分阶段降温并使被冷却物进入过冷却状态；优选的，在本发明一可选实施例中，控制系统还用于响应于用户指令控制制冷系统对瞬冻室中存储的食品进行以下n个阶段的过冷却降温：

该n个阶段每个降温阶段均设有预设温度，并根据预设温度间断开启压缩机，如当在第i阶段，根据预设温度ti控制第i阶段控制压缩机1启停，且ton-i＝ti+tb1/2，toff-i＝ton-i-tb2/2,所述ton-i指过冷却降温阶段第i阶段的压缩机1开机温度,所述toff-i指过冷却降温阶段第n阶段的压缩机1停机温度,所述tb1指压缩机1开机过程中变温室开机点上浮温度；所述tb2指变温室开停温度差。

具体的，可如下方式实施：

第一降温阶段，用户根据需求在显示器上选择瞬冻存储功能时，控制系统中控制单元的变频板控制压缩机1以第一压缩机转速m1、冷凝器风机以第一风机转速s1、毛细管6按照第一流量v1运转，使瞬冻室的温度降温至第一预设温度t1，运转第一时间t1，计时器在此段时间进行计时。

执行过程中实时检测瞬冻室的温度。在t1时间内，当温度传感器检测到瞬冻室的温度达到第一开机温度点ton1时，开启压缩机；当温度传感器检测到瞬冻室的温度达到第一停机温度点toff1时，关闭压缩机。

其中，1200rpm≤m1≤1400rpm，4.5l/min≤v1≤5l/min，1200rpm≤s1≤1500rpm，0＜t1≤1h，ton1＝t1+tb1/2,toff1＝ton1–tb2/2。

第二降温阶段，压缩机1以第一压缩机转速m1、冷凝器风机以第一风机转速s1、毛细管6按照第一预设流量v1运转，使瞬冻室的温度降温至第二预设温度t2，运转第一时间t2，计时器在此段时间进行计时。

执行过程中实时检测瞬冻室的温度。在t2时间内，当温度传感器检测到瞬冻室的温度达到第二开机温度点ton2时，开启压缩机；当温度传感器检测到瞬冻室的温度达到第二停机温度点toff2时，关闭压缩机。

其中，1200rpm≤m1≤1400rpm，4.5l/min≤v1≤5l/min，1200rpm≤s1≤1500rpm，0＜t2≤1h，ton2＝t2+tb1/2,toff2＝ton2–tb2/2。

第三降温阶段，压缩机1以第一压缩机转速m1、冷凝器风机以第一风机转速s1、毛细管6按照第一预设流量v1运转，使瞬冻室的温度降温至第二预设温度t3，运转第一时间t3，计时器在此段时间进行计时。

执行过程中，实时检测瞬冻室的温度。在t3时间内，当温度传感器检测到瞬冻室的温度达到第三开机温度点ton3时，开启压缩机；当温度传感器检测到瞬冻室的温度达到第三停机温度点toff3时，关闭压缩机。

其中，1200rpm≤m1≤1400rpm，4.5l/min≤v1≤5l/min，1200rpm≤s1≤1500rpm，0＜t3≤1h，ton3＝t3+tb1/2,toff3＝ton3–tb2/2。

第四降温阶段，压缩机1以第一压缩机转速m1、冷凝器风机以第一风机转速s1、毛细管6按照第一预设流量v1运转，使瞬冻室的温度降温至第二预设温度t4，运转第一时间t4，计时器在此段时间进行计时。

执行过程中，实时检测瞬冻室的温度。当温度传感器检测到瞬冻室的温度达到第四开机温度点ton4时，开启压缩机；当温度传感器检测到瞬冻室的温度达到第四停机温度点toff4时，关闭压缩机。

其中ton4＝t4+tb1/2,toff4＝ton4–tb2/2；并且，中t1＞t2＞t3＞t4；0＜t4≤1h。进一步优选的，2℃≤t1≤-1℃，-2.5℃≤t2≤-1.5℃，-3℃≤t3≤-2℃，-3.5℃≤t4≤-2.5℃。上述数值可根据不同需求进行设置，本发明不做限定。

以此降方式到第n降温阶段，具体的：

第n降温阶段，压缩机1以第一压缩机转速m1、冷凝器风机以第一风机转速s1、毛细管6按照第一预设流量v1运转，使瞬冻室的温度降温至第二预设温度tn，运转第一时间tn，计时器在此段时间进行计时。

优选的，在第n降温阶段，当温度传感器检测到瞬冻室的温度达到第n开机温度点tonn时，开启压缩机；当温度传感器检测到瞬冻室的温度达到第n停机温度点toffn时，关闭压缩机。

其中tonn＝tn+tb1/2,toffn＝tonn–tb2/2；并且，中t1＞t2＞t3＞t4...＞tn；0＜tn≤1h。进一步优选的，2℃≤t1≤-1℃，-2.5℃≤t2≤-1.5℃，-3℃≤t3≤-2℃，-3.5℃≤t4≤-2.5℃。上述数值可根据不同需求进行设置，本发明不做限定。

本实施例的降温过程具体的介绍了四个阶段完成，当然也不局限于四个阶段，优选的，为了使食品稳定的达到更低的过冷却深度还可以分成十个阶段甚至十一个阶段完成使其在更低的预设温度运行一段时间，这样有利于食品在解除过冷却时形成更细小的冰晶粒子。进一步优选的，综合考虑降温阶段控制在四个到十个之间。进一步优选的，-4℃≤t5≤-3℃，-4.5℃≤t6≤-3.5℃，-5℃≤t7≤-4℃，-5.5℃≤t8≤-4.5℃，-6℃≤t9≤-5℃。

3、过冷却解除阶段

过冷却解除阶段，采用增大压缩机1转速的方式解除被冷却物的过冷却状态。增加压缩机转速，使得单位时间内压缩机排气端输送出的制冷剂量和压缩机吸气端的制冷剂吸入量都会增加，在毛细管流量不变的情况下，制冷剂在管道内的循环会加速，单位时间内提升了蒸发器的制冷量，降低蒸发器腔室的空气温度，再通过风道循环，使得低温的冷空气进入到瞬冻室内，达到快速降温的目的。

优选的，控制系统还用于在控制制冷系统对瞬冻室中存储的食品进行过冷却解除过程中，控制系统通过变频板控制压缩机1以最大转速m2运行，冷凝器风机以第一风机转速s1运行，毛细管6按照第一预设流量v1运转，给予食品最大的冷气,运行时间为t,计时器在此段时间进行计时,2h≤t≤10h这样可以确保过冷却状态的食品中的尽可能多的水分瞬间形成冰晶，快速通过最大冰晶生成带，进而实现从冰箱拿出来就能轻松切开的状态。其中，3800rpm≤m2≤4500rpm；1600≤s2≤1900；2≤v1≤3，并且v1＜v2,s1＜s2。

4、常规制冷保存阶段

常规制冷保存阶段对被冷却物实施过冷却解除后的被冷却物进行常规保存，将瞬冻室的温度控制在预设温度tc；优选的，在常规制冷保存阶段，常规保存阶段瞬冻室的温度控制在tc。控制系统还用于在此阶段通过变频板控制压缩机1以第一压缩机转速m1运行，冷凝器风机以第一预设风机转速s1运行,毛细管6按照第一预设流量v1运转按照预设温度tc运行。进一步可选为-7℃≤tc≤-4℃，可以保存的食品好切。

进一步优选的，压缩机1开机过程中瞬冻室开机点上浮温度tb1的范围为tb1＞0℃,瞬冻室开停温度差tb2范围为tb2≤2℃。

进一步优选的，本发明中的温度调节装置为瞬冻室的风门。

基于本实施例提供的冰箱，对瞬冻存储的食品如肉类等进行瞬冻时，可以为过冷却准备阶段、过冷却降温阶段、过冷却解除阶段、常规制冷保存阶段，从而确保食物进入稳定的过冷却状态,同时由于食品经过过冷却状态，食品在后续的常规冷冻存储的过程中形成的冰晶颗粒较小，可以实现从冰箱拿出来就能轻松切开的状态，但是食品经过该控制方法进行储存后拿出来的状态仍为冻结状态，即食品在冻结状态下仍能轻松切开，相比于传统的冷冻技术减少汁液流失，最大程度的保持冷冻肉类营养，提升用户体验。

综上，本发明提供一种瞬冻控制方法，包括过冷却准备阶段、过冷却降温阶段、过冷却解除阶段、常规制冷保存阶段，其中：过冷却准备阶段对被冷却物实施快速降温对被冷却物进行预冷却；过冷却降温阶段对被冷却物实施分阶段降温并使被冷却物进入过冷却状态；过冷却解除阶段采用增大压缩机转速的方式解除被冷却物的过冷却状态；常规制冷保存阶段对被冷却物实施过冷却解除后的被冷却物进行常规保存；该方法能报保证以最大的冷气解除食品的过冷却状态，形成冰晶粒子小且均匀，减小了冰晶对食品的损伤。具有该方法的控制系统或制冷设备解决了过冷却过程温度降温不均匀造成过冷却提前解除，过冷却解除效果不佳，过冷却的深度较浅，不能很好的进入过冷却的状态的问题。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。