辅助冷却装置、控制方法以及冰箱与流程

1.本发明涉及冷却装置技术领域，尤其涉及辅助冷却装置、控制方法以及冰箱。


背景技术：

2.现有技术中已经出现了利用超声波对待冷却物进行辅助冷却的技术方案，例如一种冰箱及其超声波辅助处理装置，该超声波辅助处理装置包括托盘和温度缓冲装置，托盘具有多个向下凹陷且用于放置食材的凹陷部，温度缓冲装置包括至少一个环形储液袋，每个环形储液袋内充注有隔层介质，并且环形储液袋一一对应地套设于凹陷部的外侧周围。虽然这种结构的温度缓冲装置能够通过隔层介质在一定程度上缓冲食材的温度变化速率，但是不能根据食材的质量进行调整，当食材体积大、质量重时可能出现各部分的温度变化不均的情况，影响食材的品质。
3.因此，如何设计能够对不同质量的待冷却物进行均匀冷却的辅助冷却装置是业界亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术不能根据待冷却物质量进行调整的缺陷，本发明提出辅助冷却装置、控制方法以及冰箱，该辅助冷却装置的储液袋能够根据待冷却物重量变化自行调整蓄冷液的液位高度，保证待冷却物的温度变化稳定，提升待冷却物品质。
5.本发明采用的技术方案是，设计辅助冷却装置，包括：储液袋，储液袋具有体积可变的支撑部和与支撑部连通的侧壁部，支撑部与侧壁部围设形成用于放置待冷却物的容纳腔，支撑部存放有蓄冷液。
6.优选的，辅助冷却装置还包括：置物板和弹性件，置物板设于容纳腔中且位于支撑部的上方，弹性件用于在置物板空载时推动置物板向上复位。
7.优选的，置物板安装有至少一个温度传感器。
8.优选的，辅助冷却装置还包括：具有至少一个超声波振子的超声波组件，超声波振子分布在容纳腔的外部。
9.优选的，超声波组件包括：分布在支撑部下方的第一超声波振子和分布在侧壁部外侧的第二超声波振子。
10.优选的，辅助冷却装置还包括：与超声波组件连接并控制其工作状态的检测组件，检测组件包含液位传感器和/或温度传感器，液位传感器用于检测侧壁部的液位高度，温度传感器用于检测容纳腔内待冷却物的温度。
11.优选的，液位传感器的高度不低于所有第二超声波振子的最高高度。
12.优选的，支撑部的下方设有承重底座，承重底座的高度高于所有第一超声波振子的最高高度。
13.优选的，储液袋可拆卸安装于其所在间室的内腔中。
14.本发明还提出了冰箱，包括：至少一个间室，该间室内安装有上述的辅助冷却装
置。
15.本发明还提出了辅助冷却装置的控制方法，该辅助冷却装置包括：储液袋和超声波组件，储液袋具有体积可变的支撑部和与支撑部连通的侧壁部，支撑部与侧壁部围设形成用于放置待冷却物的容纳腔，支撑部存放有蓄冷液，超声波组件具有至少一个超声波振子，超声波振子分布在容纳腔的外部。该控制方法包括：根据侧壁部的液位高度和/或容纳腔内待冷却物的实际温度控制超声波组件的工作状态。
16.优选的，超声波组件包括分布在支撑部下方的第一超声波振子和分布在侧壁部外侧的第二超声波振子。根据储液袋的液位高度控制超声波组件的工作状态包括：获取侧壁部的液位高度；判断液位高度是否大于或等于所有第二超声波振子的最高高度；若否，则间歇性开启第一超声波振子，若是，则间歇性开启第一超声波振子和第二超声波振子。
17.在一些实施例中，间歇性开启第一超声波振子包括：预先设定第一超声波振子的开启顺序s1；按照开启顺序s1依次循环开启第一超声波振子，每个第一超声波振子开启之后持续工作至达到设定时间t1时停止工作，相邻两个第一超声波振子的开启时间相差设定时间t2。
18.在一些实施例中，间歇性开启第一超声波振子和第二超声波振子包括：预先将超声波组件划分为两个以上的工作组并设定工作组的开启顺序s2，每个工作组均包含第一超声波振子和第二超声波振子；按照开启顺序s2依次循环开启工作组，相邻两个工作组的开启时间相差设定时间t4，每个工作组开启之后工作设定时间t3时停止工作。
19.优选的，根据容纳腔内待冷却物的实际温度控制超声波组件的工作状态包括：
20.获取容纳腔内待冷却物的实际温度；
21.判断实际温度是否小于或等于目标温度t1；
22.若是，则关闭超声波组件；
23.若否，则返回获取实际温度。
24.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
25.1、储液袋的支撑部和侧壁部之间形成容纳腔，支撑部承受待冷却物重量之后体积发生变化，迫使蓄冷液进入侧壁部，使侧壁部的液位升高，蓄冷液能够在容纳腔的底部和四周包围待冷却物，吸收待冷却物的热量，使待冷却物的温度均匀下降，提升待冷却物品质；
26.2、利用置物板、弹性件等结构实现蓄冷液的液位高度随待冷却物重量准确变化，提高辅助冷却装置的可靠性；
27.3、容纳腔的外部设置有超声波组件，通过超声波振子发出功率超声产生的空化效应加快待冷却物能量传递，同时利用储液袋隔开超声波振子与待冷却物，阻挡超声波振子工作中因机械振动产生的热量传递至待冷却物；
28.4、根据侧壁部的液位高度和/或待冷却物的实际温度控制超声波组件的工作状态，超声波振子开启后按一定规律循环间歇性工作，使得超声波更均匀的作用于待冷却物，且单个振子停歇时间相对变长，可以延缓振子工作带来的局部发热问题。
附图说明
29.下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
30.图1是本发明中辅助冷却装置的结构示意图；
31.图2是本发明中辅助冷却装置的俯视示意图；
32.图3是本发明中控制方法的流程示意图。
具体实施方式
33.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利，并不用于限定本专利。
34.本发明提出的辅助冷却装置安装在制冷设备的间室中，制冷设备包括但不限于冰箱，如图1所示，辅助冷却装置包括：储液袋3，储液袋3的作用是存放蓄冷液4，蓄冷液4选用比热容较大且安全的液体，如水等，蓄冷液4不断吸收间室中的冷量。储液袋3具有体积可变的支撑部和与支撑部连通的侧壁部，侧壁部围设在支撑部的上方形成用于放置待冷却物的容纳腔10，待冷却物为食材等。蓄冷液4堆积在支撑部中，在容纳腔10放置有待冷却物时，支撑部受到挤压发生变形，迫使蓄冷液4进入侧壁部，使侧壁部的液位升高，蓄冷液4能够在容纳腔10的底部和四周包围待冷却物，蓄冷液4与待冷却物的换热面积增大，吸收待冷却物外侧部位的热量，使待冷却物的温度均匀下降，提升待冷却物的品质。
35.如图1所示，辅助冷却装置还包括：置物板6和弹性件8，置物板6设于容纳腔10中，并且置物板6位于支撑部的上方，弹性件8用于在置物板6空载时推动置物板6向上复位。弹性件8可采用弹簧等。当食物放置在置物板6上时，置物板6向下挤压支撑部，使支撑部发生变形，迫使蓄冷液4进入侧壁部，当食物从置物板6上取走时，置物板6空载，弹性件8推动置物板6向上复位，预留出支撑部恢复原状的变形空间，侧壁部的蓄冷液4在重力作用下回落到支撑部内，支撑部逐渐恢复正常体积。本发明利用置物板6、弹性件8等结构实现蓄冷液4的液位高度随待冷却物重量准确变化，提高辅助冷却装置的可靠性。
36.在一些实施例中，辅助冷却装置还包括：超声波组件，超声波组件具有至少一个超声波振子，超声波组件的设计原理如下。
37.超声波指频率在20khz～10mhz范围的机械波，不能为人耳所听见，根据频率的不同，超声波可分为功率超声(20khz至1mhz)和检测超声(1mhz至10mhz)。其中，功率超声具有低频高能特性，携带的能量高，在介质中传递时能产生一系列的物理化学效应如空化效应、热效应和机械效应，进一步影响待冷却物的物理化学性质，工业上将其应用于提取、清洗、杀菌、干燥、解冻和冷冻等；检测超声具有高频低能的特性，主要用于无损检测。
38.已有大量研究表明特定功率超声能加速待冷却物冷却，这可能是受超声波的空化效应的影响。超声波在介质中以一系列的压缩及稀疏的机械波进行传递，对应的形成正压和负压，导致溶液中产生空化气泡。在超声波的作用下，空化气泡将发生剧烈的振动，不停地压缩和膨胀，最终爆破，空化效应能加速待冷却物分子的运动，提高传热效率，从而加速待冷却物的冷却速度。但是发明人研究发现超声波在传播过程中还会有强烈的机械振动，引起局部温度的升高，直接作用于待冷却物可能会引起冷热不均，影响待冷却物的品质。
39.本发明的超声波振子分布在容纳腔10的外部，通过超声波振子发出功率超声产生的空化效应加快待冷却物能量传递，同时利用储液袋3隔开超声波振子与待冷却物，阻挡超声波振子工作中因机械振动产生的热量传递至待冷却物。
40.在一些实施例中，超声波组件包括：多个第一超声波振子2和多个第二超声波振子
1，第一超声波振子2分布在支撑部的下方，第二超声波振子1分布在侧壁部的外侧，超声波振子均匀分布在容纳腔10的外部，使得超声波均匀的作用于待冷却物，加快待冷却物冷却速度。
41.在一些实施例中，辅助冷却装置还包括：与超声波组件连接并控制其工作状态的检测组件，检测组件包含液位传感器和/或温度传感器5，液位传感器用于检测侧壁部的液位高度，根据液位传感器检测的液位高度决定是否开启第二超声波振子1，温度传感器5用于检测容纳腔10内待冷却物的温度，根据温度传感器5检测的实际温度决定是否关闭超声波组件，实现超声波组件的精准控制。
42.在一些实施例中，为了实现更好的隔热效果，液位传感器的高度不低于所有第二超声波振子1的最高高度，即确定出所有第二超声波振子1中最高的第二超声波振子，液位传感器的安装高度不低于该最高的第二超声波振子，液位传感器发出信号时说明侧壁部的液位高度高于或等于该最高的第二超声波振子，此种情况下开启第二超声波振子1能够加快待冷却物的冷却速度，且能将第二超声波振子1振动产生的热量隔绝在待冷却物之外。
43.在一些实施例中，为了延长超声波组件的使用寿命，支撑部的下方设有承重底座7，承重底座7的高度高于所有第一超声波振子2的最高高度，即确定出所有第一超声波振子2中最高的第一超声波振子，承重底座7的安装高度不低于该最高的第一超声波振子，置物板6承受重力下降至与承重底座7接触时达到极限位置，防止第一超声波振子2因承受过大重力而发生故障。
44.如图1、2所示，在本发明的一个具体应用实例中，储液袋3可拆卸安装于其所在间室的内腔中，不仅方便振子的检查、维修等，还能方便蓄冷液4的补充和更换。储液袋3的支撑部下方设有承重底座7，储液袋3的支撑部上方设有置物板6，弹性件8位于承重底座7和置物板6之间，温度传感器5安装在置物板6上，液位传感器安装在侧壁部的外侧。支撑部的下方设有四个第一超声波振子21、22、23、24，该四个第一超声波振子21、22、23、24对称的分布在底部两条对称轴上，侧壁部的外侧设有四个第二超声波振子11、12、13、14，该四个超声波振子11、12、13、14分布在侧壁部各侧的正中心。
45.需要说明的是，第一超声波振子2和第二超声波振子1的数量、位置等均可以根据具体需要设计，储液袋3可以通过按压纽扣、魔术贴等结构可拆卸安装在内腔中，本发明对可拆卸安装的具体结构不作具体限制。
46.本发明还提出了冰箱，包括：至少一个间室，该间室内安装有上述的辅助冷却装置，储液袋3的支撑部沿间室的壳体9底部铺设，储液袋3的侧壁部沿间室的壳体9侧壁铺设，利用辅助冷却装置优化待冷却物在间室内的冷却速度，提升待冷却物的品质。
47.本发明还提出了上述辅助冷却装置的控制方法，该控制方法包括：根据侧壁部的液位高度和/或容纳腔内待冷却物的实际温度控制超声波组件的工作状态，以下对控制逻辑进行详细说明。
48.如图1所示，基于超声波组件包括第一超声波振子2和第二超声波振子1，上述的根据储液袋的液位高度控制超声波组件的工作状态包括：
49.获取侧壁部的液位高度；
50.判断液位高度是否大于或等于所有第二超声波振子1的最高高度；
51.若否，则说明待冷却物质量很轻，侧壁部内的液位不高，此时开启第二超声波振子
1会导致振子振动产生的热量传递至待冷却物，造成待冷却物温度不均，因此仅间歇性开启第一超声波振子2；
52.若是，则说明待冷却物质量很重，侧壁部内的液位较高，此时开启第二超声波振子1能够加快待冷却物的冷却速度，且振子振动产生的热量被侧壁部内的蓄冷液隔绝，不会传递给待冷却物，因此间歇性开启第一超声波振子2和第二超声波振子1。
53.进一步的，根据容纳腔10内待冷却物的实际温度控制超声波组件的工作状态包括：
54.获取容纳腔10内待冷却物的实际温度；
55.判断实际温度是否小于或等于目标温度，目标温度的取值范围一般为[0℃,5℃]；
[0056]
若是，则说明待冷却物已经冷却达标，此时关闭超声波组件，以防止待冷却物过冷却；
[0057]
若否，则说明待冷却物尚未冷却达标，返回重新获取实际温度。
[0058]
在一些实施例中，间歇性开启第一超声波振子2包括：预先设定第一超声波振子2的开启顺序s1；按照开启顺序s1依次循环开启第一超声波振子2，每个第一超声波振子2开启之后持续工作至达到设定时间t1时停止工作，相邻两个第一超声波振子2的开启时间相差设定时间t2。在实际应用中，可以沿顺时针或者逆时针设置第一超声波振子2的开启顺序。
[0059]
在一些实施例中，间歇性开启第一超声波振子2和第二超声波振子1包括：预先将超声波组件划分为两个以上的工作组并设定工作组的开启顺序s2，每个工作组均包含第一超声波振子2和第二超声波振子1；按照开启顺序s2依次循环开启工作组，相邻两个工作组的开启时间相差设定时间t4，每个工作组开启之后工作设定时间t3时停止工作。在实际应用中，可以沿顺时针或者逆时针设置工作组的开启顺序。
[0060]
需要说明的是，根据侧壁部的液位高度控制对应的超声波振子间歇性开启，使得超声波更均匀的作用于待冷却物，且单个振子停歇时间相对变长，可以延缓振子工作带来的局部发热问题，超声波频率及功率、t1、t2、t3、t4可根据待冷却物的种类及状态等进行设定，待冷却物的种类分为肉类、果蔬等，待冷却物的状态分为液态、固态等。假设待冷却物为饮用水，选定的超声波频率及功率为40khz、100w，根据实验数据统计可得：t1＝t3＝4s，t2＝t4＝6s。
[0061]
如图1至3所示，在本发明的一个具体应用实例中，支撑部的下方设有四个第一超声波振子，侧壁部的外侧设有四个第二超声波振子，控制方法包括：
[0062]
步骤1、待冷却物置于置物板6上，获取侧壁部的液位高度；
[0063]
步骤2、判断液位高度是否大于或等于所有第二超声波振子1的最高高度，若是则进行步骤3，若否则进行步骤4；
[0064]
步骤3、间歇性开启第一超声波振子2和第二超声波振子1，上下对应的第一超声波振子2和第二超声波振子1两两一组，第二超声波振子11与第一超声波振子21作为一组，第二超声波振子12与第一超声波振子22作为一组，第二超声波振子13与第一超声波振子23作为一组，第二超声波振子14与第一超声波振子24作为一组，第二超声波振子11与第一超声波振子21工作t3s后停止工作，t4s后第二超声波振子12与第一超声波振子22工作t3后停止工作，t4s后第二超声波振子13与第一超声波振子23工作t3后停止工作，t4s后第二超声波
振子14与第一超声波振子24工作t3后停止工作，如此循环，执行该间歇性开启动作的同时进行步骤5；
[0065]
步骤4、间歇性开启第一超声波振子2，第一超声波振子21工作t1s后停止工作，t2s后第一超声波振子22工作t1后停止工作，t2s后第一超声波振子23工作t1后停止工作，t2s后第一超声波振子24工作t1后停止工作，如此循环，执行该间歇性开启动作的同时进行步骤5；
[0066]
步骤5、获取容纳腔10内待冷却物的实际温度，判断实际温度是否小于或等于目标温度t1，若是则进行步骤6，若否则继续监测容纳腔10内待冷却物的实际温度；
[0067]
步骤6、超声波组件停止工作。
[0068]
需要说明的是，液位高度由液位传感器检测得到，待冷却物置于置物板6上之后，可以通过温度传感器5检测的实际温度变化触发液位传感器检测液位高度，即不论置物板6上是否有待冷却物，温度传感器5都在实时进行检测，当检测到的温度超过设定阈值温度时，触发液位传感器检测液位高度。或者，也可以在置物板6下方设置压力传感器，通过压力传感器的压力变化触发液位传感器检测液位高度，即将待冷却物放置在置物板6上之后，置物板6承受重力而下降，按压到压力传感器使其发出信号，触发液位传感器检测液位高度。实际应用时，还可以根据具体使用需求设计液位传感器的触发方式，本发明对此不作特殊限制。
[0069]
需要注意的是，上述所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0070]
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0071]
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
[0072]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。