一种冰箱及其冷冻控制方法与流程

本发明涉及冰箱技术领域，特别是涉及一种冰箱及其冷冻控制方法。

背景技术：

根据冷冻基本原理，液体在实现冷冻的过程中，结晶速度越快，则冰晶越小、越圆润。而传统的冰箱在对食品进行冷冻时，由于冷冻室或冷冻室出风温度低，而食品本身的导热系数小，传热效率低，往往是食品表面先冻结，然后逐渐向食品内部缓慢结晶。在这种状态下，食品冻结所形成的冰晶体积大、硬度高，导致食品必须解冻才能进行加工处理；同时冻结过程中形成的冰晶形状尖锐，极易刺破食物细胞，在解冻过程中，被刺破的食物细胞的细胞液流失，造成食物本身的营养成分流失。因此，如何能够快速冷冻的同时有效减少解冻过程中食物本身的营养成分流失是亟待解决的问题。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明提供了一种克服上述问题或至少部分地解决了上述问题的冰箱及其冷冻控制方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种冰箱，包括：

快速冷冻室，具有快速冷冻存储的作用；

制冷系统，所述快速冷冻室存储待冷冻物品所需的冷量来自所述制冷系统；

控制系统，控制所述制冷系统对所述快速冷冻室的所述待冷冻物品进行快速冷冻存储：先进行冷却降温，当检测所述快速冷冻室内待冷冻物品的当前温度不小于所述待冷冻物品的冻结温度并达到预设温度之后进行快速冻结，并在预设时间之后控制所述制冷系统进行常规制冷保存。

可选地，所述控制系统还用于，在所述冷却降温阶段开始时，控制所述制冷系统先进行预冷却，将所述快速冷冻室的环境温度或所述待冷冻物品的温度连续或分阶段降温至温度t1之后，进行过冷却，将所述快速冷冻室的环境温度或所述待冷冻物品的温度降温至温度t4；

其中，所述温度t1不小于所述待冷冻物品的冻结温度t2，且t4＜t1。

可选地，所述制冷系统包括强制对流装置，设置于所述快速冷冻室中；

所述控制系统还用于在所述快速冻结阶段，启动所述强制对流装置以对所述待冷冻物品进行过冷却解除。

可选地，所述强制对流装置在所述冷却降温和常规制冷保存过程中保持关闭。

可选地，对所述待冷冻物品进行过冷却解除过程中，所述快速冷冻室的环境温度或所述待冷冻物品的温度由温度t4上升至温度t2，并持续一段时间后降温至温度t5，t5＜t4。

可选地，所述控制系统还用于在所述常规制冷保存阶段，控制所述快速冷冻室的环境温度或所述待冷冻物品的温度升温至温度t3，t4＜t3＜t2。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种冰箱冷冻控制方法，所述冰箱包括：

快速冷冻室，具有快速冷冻存储的作用；

制冷系统，所述快速冷冻室存储待冷冻物品所需的冷量来自所述制冷系统；

控制系统，控制所述制冷系统对所述快速冷冻室的所述待冷冻物品进行快速冷冻存储；

所述方法包括：

控制所述制冷系统对所述快速冷冻室的所述待冷冻物品进行快速冷冻存储，其包括：

进行冷却降温；

若检测到所述快速冷冻室内待冷冻物品的当前温度不小于所述待冷冻物品的冻结温度并达到预设温度，则进行快速冻结；

在预设时间之后控制所述制冷系统进行常规制冷保存。

可选地，所述进行冷却降温包括：

通过所述制冷系统先进行预冷却，将所述快速冷冻室的环境温度或所述待冷冻物品的温度连续或分阶段降温至温度t1；

进行过冷却，将所述快速冷冻室的环境温度或所述待冷冻物品的温度降温至温度t4；

其中，所述温度t1不小于所述待冷冻物品的冻结温度t2，且t4＜t1。

可选地，所述制冷系统包括强制对流装置，设置于所述快速冷冻室中；

所述进行快速冻结时，启动所述强制对流装置以对所述待冷冻物品进行过冷却解除。

可选地，在所述冷却降温和常规制冷保存过程中，所述强制对流装置保持关闭。

可选地，对所述待冷冻物品进行过冷却解除时，控制所述快速冷冻室的环境温度或所述待冷冻物品的温度由温度t4上升至温度t2，并持续一段时间后降温至温度t5，t5＜t4。

可选地，所述在预设时间之后控制所述制冷系统进行常规制冷保存，包括：

在预设时间之后控制所述制冷系统运行，以控制所述快速冷冻室的环境温度或所述待冷冻物品的温度升温至温度t3，t4＜t3＜t2。

本发明提供了一种具有快速冷冻功能的冰箱及其控制方法，基于本发明提供的冰箱，通过在冰箱中设置快速冷冻室，并经由控制系统控制制冷系统分别进行冷却降温、快速冻结以及常规制冷保存阶段，可实现待冷冻物品的过冷不结冰和过冷解除快速冻结，使待冷冻物品冻结过程更快速，冰晶更细小圆润，无需解冻即可轻松实现刀切；同时避免待冷冻物品细胞破损，减少冻结、解冻过程中的营养物质流失。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本发明实施例的冰箱结构示意图；

图2示出了本发明实施例的冰箱快速冷冻控制方法流程示意图；

图3示出了本发明实施例的待快速冷冻物品温度控制示意图；

图4示出了本发明优选实施例的冰箱冷冻控制方法流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了本发明实施例的冰箱100结构示意图，参见图1可知，本实施例的冰箱100可以包括快速冷冻室110、制冷系统(未在图中示出)以及控制系统(未在图中示出)，其中，快速冷冻室110，具有快速冷冻存储的作用，另外，冰箱100还可以包括冷藏室以及普通的冷冻室以实现对物品的不同冷冻需求。而快速冷冻室110存储待冷冻物品所需的冷量来自制冷系统。本实施例中的待冷冻物品可以是食品，尤其是需要冷冻存储的肉类。

本实施例中的制冷系统可以是由压缩机、冷凝器、节流元件(如毛细管)以及蒸发器组成的制冷系统，它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。制冷系统工作时，可通过压缩机把压力较低的蒸汽压缩成压力较高的蒸汽，使蒸汽的体积减小，压力升高。压缩机吸入从蒸发器出来的较低压力的工质蒸汽，使之压力升高后送入冷凝器，在冷凝器中冷凝成压力较高的液体，经节流阀节流后，成为压力较低的液体后，送入蒸发器，在蒸发器中吸热蒸发而成为压力较低的蒸汽，再送入压缩机的入口，从而完成制冷循环。

控制系统，主要用于控制制冷系统对快速冷冻室110的待冷冻物品进行快速冷冻存储。其可以包括控制器(如主控芯片等)，以对制冷系统中各部件运行状态进行控制。本实施例中，控制系统控制制冷系统进行快速冷冻时，先进行冷却降温，当检测快速冷冻室110内待冷冻物品的当前温度不小于待冷冻物品的冻结温度并达到预设温度之后进行快速冻结，并在预设时间之后控制制冷系统进行常规制冷保存。

本发明实施例提供了一种具有快速冷冻功能的冰箱100，通过在冰箱100中设置快速冷冻室110，并经由控制系统控制制冷系统分别进行冷却降温、快速冻结以及常规制冷保存阶段，可实现待冷冻物品的过冷不结冰和过冷解除快速冻结，使待冷冻物品冻结过程更快速，冰晶更细小圆润，无需解冻即可轻松实现刀切；同时避免待冷冻物品细胞破损，减少冻结、解冻过程中的营养物质流失。

上文介绍，控制系统控制制冷系统进行快速制冷时，主要可以包括三个阶段，即冷却降温、快速冻结以及常规制冷保存，下面分别对这三个阶段进行详细说明。

一、冷却降温

本实施例中的冷却降温阶段可分为预冷却阶段和过冷却阶段。

1、预冷却阶段

将待冷冻物品放置在快速冷冻室110内，快速冷冻室110开始连续或分阶段地降温，制冷系统靠常规的方式制冷降温(风冷或直冷)，此阶段维持时间为t1。预冷却阶段结束时，快速冷冻室110或待冷冻物品的温度t1应不低于待冷冻物品本身的冻结温度t2。可选地，可以增加时钟或者计时器等功能模块来判断时间t1。其中，t2为待冷冻物品的冰点温度，一半都比水的冰点(0℃)低，在该阶段通过把快速冷冻室110的温度控制在0℃以上，实现待冷冻物品温度不低于冰点温度t2。其中，空气的温度需要温度传感器检测。

2、过冷却阶段

在过冷却阶段，制冷系统中各部件按照预冷却阶段继续运转，使快速冷冻室110或待冷冻物品的温度连续或分阶段下降，然后在快速冷冻室110或待冷冻物品温度达到t4的时候，维持一段时间至t3。维持一段时间可以使待冷冻物品内部的温度场更加均匀，或者可以获得更低的过冷温度，解除过冷时形成的冰晶颗粒更加均匀。

也就是说，控制系统还用于在冷却降温阶段开始时，控制制冷系统先进行预冷却，将快速冷冻室110的环境温度或待冷冻物品的温度连续或分阶段降温至温度t1之后，进行过冷却，将快速冷冻室110的环境温度或待冷冻物品的温度降温至温度t4；其中，温度t1不小于待冷冻物品的冻结温度t2，且t4＜t1。

二、快速冻结

可选地，制冷系统还可以包括强制对流装置120，设置于快速冷冻室110中，设置位置可根据不同需求进行设置，本发明不做限定。控制系统还用于在快速冻结阶段，启动强制对流装置120以对待冷冻物品进行过冷却解除。强制对流装置120在冷却降温和常规制冷保存过程中保持关闭。

在本实施例中，强制对流是指机械送风的方式，可以实现机械送风的装置都属于强制对流装置120，比如风机。本实施例中通过在冰箱100的快速冷冻时内设置强制对流装置120，风机的出风方向对准待冷冻物品，在待冷冻物品的冷冻过程中的不同阶段对风机的启停进行控制，分别实现待冷冻物品的过冷不结冰和过冷解除快速冻结。

也就是说，在快速冻结阶段，独立强制对流装置120开启，使待冷冻物品的降温速度和温度受到扰动，解除待冷冻物品的过冷状态，待冷冻物品内部快速形成大量的细小冰晶，降低待冷冻物品的机械损伤，此阶段维持时间t7。然后对待冷冻物品进行持续降温至t5并维持一段时间。

另外，对待冷冻物品进行过冷却解除过程中，快速冷冻室110的环境温度或待冷冻物品的温度由温度t4上升至温度t2，并持续一段时间后降温至温度t5，t5＜t4。实际引用中，启动对流装置后解除过冷温度由t4上升至t2(冰点)是自然规律，后面会维持在t2也是自然规律(相变的过程温度是不变的，比如水变为冰的时候一直是0℃)，等完全冻结后温度会继续降低至t5，维持在t5一段时间为了保证待冷冻物品在低温时的均匀性，避免在升温过程中冰晶的长大。

三、常规制冷保存

控制系统还用于在常规制冷保存阶段，控制快速冷冻室110的环境温度或待冷冻物品的温度升温至温度t3，t4＜t3＜t2。

快速冻结完成后，控制快速冷冻室110或待冷冻物品升温至t3，其中，t3应不高于待冷冻物品本身的冻结点t2。此时冻结的待冷冻物品内外分布着细小均匀的粒状冰晶，即使立即烹饪也可以用刀轻松切开。

在本发明另一实施例中，还提供了一种冰箱冷冻控制方法，可应用于上述任一实施例的冰箱100。该方法可以包括控制制冷系统对快速冷冻室110的待冷冻物品进行快速冷冻存储，参见图2，其主要可以包括：

步骤s201，进行冷却降温，其可以包括：

s1，通过制冷系统先进行预冷却，将快速冷冻室110的环境温度或待冷冻物品的温度连续或分阶段降温至温度t1；

s2，进行过冷却，将快速冷冻室110的环境温度或待冷冻物品的温度降温至温度t4；其中，温度t1不小于待冷冻物品的冻结温度t2，且t4＜t1。

步骤s202，若检测到快速冷冻室110内待冷冻物品的当前温度不小于待冷冻物品的冻结温度并达到预设温度，则进行快速冻结。

上文提及，快速冷冻室110可设置强制对流装置120(如风机)，在该步骤s202中，可进行快速冻结时，启动强制对流装置120以对待冷冻物品进行过冷却解除。而在上述步骤s201的过程中，强制对流装置120保持关闭。其中，进行过冷却解除时，可控制快速冷冻室110的环境温度或待冷冻物品的温度由温度t4上升至温度t2，并持续一段时间后降温至温度t5，t5＜t4。

步骤s203，在预设时间之后控制制冷系统进行常规制冷保存；即，在预设时间之后控制制冷系统运行，以控制快速冷冻室110的环境温度或待冷冻物品的温度升温至温度t3，t4＜t3＜t2。在该过程中，强制对流装置120保持关闭。该预设时间可根据不同情况自主设定，本发明不做限定。

基于本发明实施例提供的冰箱冷冻控制方法，冰箱100中设置快速冷冻室110，并在此快速冷冻室110内设置单独的强制对流装置120，该强制对流装置120的出风方向对准待冷冻物品，在待冷冻物品冷冻过程中的不同阶段对风机的启停进行控制，分别实现待冷冻物品的过冷不结冰和过冷解除快速冻结。

下面通过一优选实施例对上述实施例提及的冰箱冷冻控制方法进行详细说明。在本实施例中，在快速冷冻室110内部设置强制对流装置120在待冷冻物品降温的不同阶段，选择性的启动强制对流装置120，实现待冷冻物品的过冷不冻结和过冷解除快速冻结。控制方式采用温度和时间联合控制，当每个阶段达到预设的温度或者超过预设的运行时间时进入下一个阶段，待快速冷冻物品温度控制如图3所示。

在图3中，各符号含义及优选值可以如下：

t，待冷冻物品的实际温度；

t1，预冷却阶段降温的终止温度(即预冷却阶段的设定温度)；范围0℃～10℃，优选2℃～5℃；

t2，待冷冻物品的冰点温度(设定值)；可选范围-10℃～0℃，优选-3～0℃；

t3，待冷冻物品冻结的最终温度(设定值)；可选范围-10～-2℃，优选-7～-3℃；

t4，过冷却阶段待冷冻物品的过冷温度(设定值)；可选范围-10℃-2℃，优选-7～-5℃；

t5，快速冻结阶段强制对流待冷冻物品降低的最低温度(设定值)；范围-15～0℃，优选-8℃～-6℃

t1，快速冷冻室110温度降至t1时的实际运行时间；

t2，温度降至t2时的实际运行时间；

t3，过冷却阶段中t4维持结束后的实际运行时间；

t4，快速冻结阶段中解除过冷时温度升至冰点的实际运行时间；

t5，快速冻结阶段中冻结结束的实际时间；

t6，待冷冻物品降低到最低温度t5的实际运行时间；

t7，待冷冻物品温度维持在t5结束时的运行时间；

t1，t7主要为了表达清楚，用于计算各阶段的时间段，具体数值可自由设定。

a，预冷却阶段的降温时间(设定值)；可选范围2～8h，优选4～6h；

b，运行至t4温度时的时间(设定值)；可选范围7～15h，优选11～13h；

c，过冷却阶段维持t4的时间(设定值)；可选范围1～3h，优选1.5～2.5h；

d，快速冻结阶段降至t5温度时的时间(设定值)；可选范围10-18h，优选15～17h；

e，快速冻结阶段运行结束时的时间(设定值)；可选范围12-24h，优选16～20h；

f，快速冻结阶段维持在t5的时间(设定值)；可选范围0-3h，优选1～2h。上述对温度以及实现限定的范围对不同阶段的温度以及时间所限定的范围，具体还可以根据待冷冻物品的类型、冰箱100大小或是应用场景进行适应性调整，本发明不做限定。

本实施例中，冷冻系统各阶段具体过程如下：

阶段1，预冷却阶段。

将需要冻结的待冷冻物品放置在快速冷冻室110内，快速冷冻室110开始连续或分阶段地降温，此时单独的强制对流装置120关闭，制冷系统靠常规的方式制冷降温(风冷或直冷)，此阶段维持时间为t1。预冷却阶段结束时，快速冷冻室110或待冷冻物品温度t1应不低于待冷冻物品本身的冻结点t2。

(可以增加时钟或者计时器等功能模块来判断时间t1)

t2为待冷冻物品的冰点温度，一半都比水的冰点(0℃)低，所以预冷却阶段通过把快速冷冻室内环境温度控制在0℃以上，实现待冷冻物品温度不低于冰点温度t2。其中，空气的温度需要温度传感器检测。

阶段2，过冷却阶段。

此阶段单独的强制对流装置120关闭，其他装置按照阶段1继续运转，使快速冷冻室110或待冷冻物品温度连续或分阶段下降，然后在快速冷冻室110或待冷冻物品温度达到t4的时候，维持一段时间至t3。

维持一段时间可以使待冷冻物品内部的温度场更加均匀，或者可以获得更低的过冷温度，解除过冷时形成的冰晶颗粒更加均匀。

阶段3，快速冻结阶段。

此阶段独立强制对流装置120开启，使待冷冻物品的降温速度和温度受到扰动，解除待冷冻物品的过冷状态，待冷冻物品内部快速形成大量的细小冰晶，降低待冷冻物品的机械损伤，此阶段维持时间t7。然后对待冷冻物品进行持续降温至t5并维持一段时间。

参见图3可知，开启对流装置后解除过冷温度由t4上升至t2(冰点)是自然规律，后面会维持在t2也是自然规律(相变的过程温度是不变的，比如水变为冰的时候一直是0℃)，等完全冻结后温度会继续降低至t5，维持在t5一段时间为了保证待冷冻物品在低温时的均匀性，避免在升温过程中冰晶的长大。

阶段4，待冷冻物品正常保存阶段。

阶段3完成后，控制快速冷冻室110或待冷冻物品升温至t3，其中，t3应不高于待冷冻物品本身的冻结点t2。此时冻结的待冷冻物品内外分布着细小均匀的粒状冰晶，即使立即烹饪也可以用刀轻松切开。

参见图4可知，本实施例中冰箱冷冻控制方法可以包括：

步骤s401，将待冷冻物品放入快速冷冻室110，开始运行制冷系统；进行运行时可以是由控制系统响应于用户指令控制制冷系统开始运行；

步骤s402，进入阶段1预冷却阶段，快速冷冻室110正常降温；

步骤s403，记录预冷却阶段的维持时间t1；

步骤s404，记录待冷冻物品的温度t；

步骤s405，判断t1是否大于或等于a，即判断预冷却阶段的维持时间是否大于预冷却阶段的降温时间；若是，则执行步骤s407，若否，则执行步骤s402；

步骤s406，判断t是否小于或等于t1；即判断待冷冻物品的温度t是否小于或等于预冷却阶段降温的终止温度(即设定温度)；若是，则执行步骤s407，若否则执行步骤s402；

步骤s407，维持或减缓降温速度；

步骤s408，判断t是否等于t4,，即判断待冷冻物品的温度t是否等于过冷却阶段待冷冻物品的过冷温度；若是，则执行步骤s409以及s410，若否则执行步骤s407；

步骤s409，记录温度降至t2时的实际运行时间t2；

步骤s410，停止降温并维持温度；

步骤s411，记录过冷却阶段中t4维持结束后的实际运行时间t3；

步骤s412，判断t3是否大于或等于b，即判断t3大于或等于是否运行至t4温度时的时间；若是，则执行步骤s414；若否，则执行步骤s410；

步骤s413，判断t3-t2是否大于或等于c；即t3和t2的时间差是否大于或等于过冷却阶段维持t4的时间；若是，则执行步骤s414；若否，则执行步骤s410；

步骤s414，开启强制对流装置120；

步骤s415，记录待冷冻物品降低到最低温度t5的实际运行时间t6；

步骤s416，判断t是否等于t5，即判断待冷冻物品的温度t是否等于快速冻结阶段强制对流待冷冻物品降低的最低温度；若是，则执行步骤s418，若否，则执行步骤s414；

步骤s417，判断t6是否大于或等于d，即判断待冷冻物品降低到最低温度t5的实际运行时间是否大于或等于快速冻结阶段降至t5温度时的时间；若是，则执行步骤s418，若否，则执行步骤s414；

步骤s418，停止降温保持温度稳定；

步骤s419，记录待冷冻物品温度维持在t5结束时的运行时间t7；

步骤s420，判断t7-t6是否大于或等于f；即，判断t7与t6的差值是否大于或等于快速冻结阶段维持在t5的时间；若是，则执行步骤s422，若否，则执行步骤s418；

步骤s421，判断待冷冻物品温度维持在t5结束时的运行时间t7是否大于或等于快速冻结阶段运行结束时的时间e；若是，则执行步骤s422，若否，则执行步骤s418；

步骤s422，关闭强制对流装置120；

步骤s423，待冷冻物品的温度t是否等于待冷冻物品冻结的最终温度t3；若是，则执行步骤s424，若否则执行步骤s422；

步骤s424，停止升温保持温度稳定。

本发明实施例提供了一种具有快速冷冻功能的冰箱及其控制方法，基于本发明实施例提供的冰箱100，通过在冰箱100中设置快速冷冻室110，并经由控制系统控制制冷系统分别进行冷却降温、快速冻结以及常规制冷保存阶段，可实现待冷冻物品的过冷不结冰和过冷解除快速冻结，使待冷冻物品冻结过程更快速，冰晶更细小圆润，无需解冻即可轻松实现刀切；同时避免待冷冻物品细胞破损，减少冻结、解冻过程中的营养物质流失。

另外，本发明实施例提供的冰箱100，还可以通过设置强制对流装置120在待冷冻物品的冷冻过程中的不同阶段对风机的启停进行控制，分别实现待冷冻物品的过冷不结冰和过冷解除快速冻结。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。