CN110906616B - 一种制冷设备瞬冻控制方法及制冷设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制冷设备瞬冻控制方法及制冷设备。所述制冷设备瞬冻控制方法包括分阶段降温过冷却过程、过冷却解除过程、常规制冷保存过程。在所述的过冷却降温过程被冷却物实施分阶段降温，每个阶段的降温是通过对瞬冻室实施供冷控制实现的，所述分阶段降温过冷却过程每一降温阶段均设有对应该阶段的压缩机预设累积工作时长；所述压缩机被控制按照预设累积工作时长逐阶段地进行周期性工作。所述过冷却解除过程通过开启振荡装置、减少毛细管组的流量、增大冷凝器风机转速以及增大冷凝器风机转速实施过冷却解除操作，使储存在瞬冻室的储存物实现过冷却解除，进而实现储存物瞬间冻结(简称瞬冻)，将已冻结储存物在常规制冷保存温度下进行长期储存。
Description
技术领域
本发明涉及一种制冷设备瞬冻控制方法及制冷设备，具体而言，涉及一种可以实现食品瞬冻的控制方法及冰箱。
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。过冷却冷冻技术可以使得被保鲜对象经过过冷却过程后形成均匀细小的冰晶，比普通冷冻方法更能保持食品的风味，也更有利于切割。
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。
目前，过冷却控制过程是个难点，如何完善过冷却过程的控制及与过冷却解除过程更优的组合亟待人们去进一步开发完善，从而获得更高品质的过冷却冷冻保存。
发明内容
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制冷设备及其制冷设备瞬冻控制方法。
本发明涉及一种制冷设备瞬冻控制方法及制冷设备。所述制冷设备瞬冻控制方法包括分阶段降温过冷却过程、过冷却解除过程、常规制冷保存过程。
在所述的过冷却降温过程被冷却物实施分阶段降温，每个阶段的降温是通过对瞬冻室实施供冷控制实现的，所述分阶段降温过冷却过程每一降温阶段均设有对应该阶段的压缩机预设累积工作时长；所述压缩机被控制按照预设累积工作时长逐阶段地进行周期性工作。所述过冷却解除过程通过开启振荡装置、减少毛细管组的流量、增大冷凝器风机转速以及增大冷凝器风机转速实施过冷却解除操作，使储存在瞬冻室的储存物实现过冷却解除，进而实现储存物瞬间冻结(简称瞬冻)，将已冻结储存物在常规制冷保存温度下进行长期储存。
具体地：
本发明提供一种制冷设备，该制冷设备包括一具有瞬冻功能的瞬冻室和向所述瞬冻室提供瞬冻冷量的制冷系统，以及控制所述制冷系统对所述瞬冻室实施瞬冻存藏的控制单元，所述控制单元包括控制器和计时器，其特征在于：所述控制单元通过控制所述制冷系统对所述瞬冻室实施分阶段降温过冷却过程以及过冷却解除过程，其中：
所述分阶段降温过冷却过程包括m个降温阶段,且m≥2,m为自然数；
所述m阶段的每一降温阶段均设有对应该阶段的压缩机预设累积工作时长；
所述压缩机被控制按照预设累积工作时长逐阶段地进行周期性工作；在所述每一周期内，压缩机被控制按照预设运行周期间歇性启停；
当所述压缩机在第n阶段完成预设累积工作时长为
后，自动进入第n+1降段进行下一阶段降温，完成第n+1阶段的预设累积工作时长/>
m≥n≥1,n为自然数；第n阶段的压缩机预设累积工作时长/>
tni表示压缩机在第n阶段第i工作周期的工作时长；i≥1,为自然数；
当压缩机完成最后第m阶段的预设累积工作时长
时所述瞬冻室进入过冷却解除过程；
过冷却解除过程：所述制冷设备还设置有振荡装置、毛细管组以及冷凝器风机；过冷却解除过程中振荡装置开启，振荡装置保持开始状态运行t′时间；过冷却解除过程中所述毛细管组流量由分阶段降温过冷却过程中的V1流量减少到V2流量，V2<V1,所述冷凝器风机转速由分阶段降温过冷却过程中的S1增大到S2，S1<S2，所述压缩机转速由分阶段降温过冷却过程中的M1增大到M2，M1<M2，所述毛细管组保持V2流量、所述冷凝器风机转速保持S2以及所述压缩机转速保持M2共同运行t时间。
本发明提供一种制冷设备瞬冻控制方法，所述制冷设备设置有瞬冻室和能为所述瞬冻室供冷、具有压缩机的制冷系统，其特征在于：
控制所述制冷系统对所述瞬冻室实施如下分阶段降温过冷却过程和过冷却解除过程：
所述分阶段降温过冷却过程包括m个降温阶段,且m≥2,m为自然数；所述m阶段的每一降温阶段均设有对应该阶段的压缩机预设累积工作时长；控制压缩机按照各阶段预设累积工作时长逐阶段地工作；在每一降温阶段，控制压缩机间歇性工作并计算其工作时长；第n阶段的压缩机预设累积工作时长记为
其中tni表示压缩机在第n阶段第i次开机的工作时长；i≥1,为自然数；
当压缩机在第n阶段完成预设累计工作时长
后，自动进入第n+1阶段，进行下一阶段降温，完成第n+1阶段的预设累积工作时长/>
m≥n≥1,n为自然数；
直到完成最后第m阶段降温和相应的第m阶段的预设累积工作时长
过冷却解除过程：所述制冷设备还设置有振荡装置、毛细管组以及冷凝器风机；过冷却解除过程中振荡装置开启，振荡装置保持开始状态运行t′时间；过冷却解除过程中所述毛细管组流量由分阶段降温过冷却过程中的V1流量减少到V2流量，V2<V1,所述冷凝器风机转速由分阶段降温过冷却过程中的S1增大到S2，S1<S2，所述压缩机转速由分阶段降温过冷却过程中的M1增大到M2，M1<M2，所述毛细管组保持V2流量、所述冷凝器风机转速保持S2以及所述压缩机转速保持M2共同运行t时间。
本发明提供一种制冷设备瞬冻控制方法，所述制冷设备设置有瞬冻室和为所述瞬冻室供冷、具有压缩机的制冷系统，其特征在于：控制所述制冷系统对所述瞬冻室实施设有分阶段降温过冷却过程和过冷却解除过程的瞬冻存储过程，其中：
所述分阶段降温过冷却过程包括m个降温阶段,且m≥2,m为自然数；
所述m阶段的每一降温阶段均设有预设阶段降温时长；
在所述每一预设阶段降温时长内，压缩机被控制以预设单次开机时长、预设运行周期、预设累积工作时长启停；
当压缩机在第n阶段工作时，预设运行周期为tni"，预设累积工作时长为
n代表1～m中的任一自然数，1≤n≤m；tni表示压缩机在第n阶段第i工作周期的预设单次开机时长，/>
i≥1,且为自然数；
如此，控制压缩机按照预设阶段降温时长、预设运行周期、预设单次开机时长、预设累积工作时长逐阶段地进行周期性工作，直到完成最后第m阶段的预设累积工作时长
再进入过冷却解除过程；
过冷却解除过程：所述制冷设备还设置有振荡装置、毛细管组以及冷凝器风机；过冷却解除过程中振荡装置开启，振荡装置保持开始状态运行t′时间；过冷却解除过程中所述毛细管组流量由分阶段降温过冷却过程中的V1流量减少到V2流量，V2<V1,所述冷凝器风机转速由分阶段降温过冷却过程中的S1增大到S2，S1<S2，所述压缩机转速由分阶段降温过冷却过程中的M1增大到M2，M1<M2，所述毛细管组保持V2流量、所述冷凝器风机转速保持S2以及所述压缩机转速保持M2共同运行t时间。
优选的，当压缩机完成最后第m阶段降温和相应的预设累积工作时长
后，进入过冷却解除过程；当过冷却解除过程达到预设过冷却解除时间后进入常规制冷保存过程。
本发明提供一种制冷设备瞬冻控制方法，所述制冷设备设有瞬冻室和为所述瞬冻室供冷、具有压缩机的制冷系统，其特征在于：在对所述瞬冻室实施包括如下瞬冻过程的控制：
S0：启动瞬冻保存模式；
S1：对瞬冻室内储存物实施分阶段降温过冷却过程；
S2：对瞬冻室内储存物实施过冷却解除过程；
S3：对瞬冻室内储存物实施常规制冷保存过程；
其中所述S1过程，逐阶段地进行m个降温阶段，并在每一阶段对压缩机的工作时长进行计时；
当所述压缩机在第n阶段完成预设累积工作时长为
后，自动进入第n+1降段进行下一阶段降温，完成第n+1阶段的预设累积工作时长/>
其中m≥n≥1；m,n为自然数；tni表示压缩机在第n阶段第i工作周期的工作时长；i≥1,i为自然数；第n阶段的压缩机预设累积工作时长/>
当压缩机完成最后第m阶段的预设累积工作时长
后，进入过冷却解除过程S2；
其中所述S3过冷却解除过程：过冷却解除过程：所述制冷设备还设置有振荡装置、毛细管组以及冷凝器风机；过冷却解除过程中振荡装置开启，振荡装置保持开始状态运行t′时间；过冷却解除过程中所述毛细管组流量由分阶段降温过冷却过程中的V1流量减少到V2流量，V2<V1,所述冷凝器风机转速由分阶段降温过冷却过程中的S1增大到S2，S1<S2，所述压缩机转速由分阶段降温过冷却过程中的M1增大到M2，M1<M2，所述毛细管组保持V2流量、所述冷凝器风机转速保持S2以及所述压缩机转速保持M2共同运行t时间；
对过冷却解除过程S2进行计时，当达到预设过冷却解除过程时长后，进入常规制冷保存过程S3。
优选的，控制分阶段降温过程的第1降温阶段的压缩机占空比§1最大，压缩机累计工作时长
最长；所述第1降温阶段使瞬冻室储存物降温到5℃～-1℃。
优选的，所述分阶段降温过程至少包括3阶段，从第2阶段起，压缩机第n+1阶段的占空比§n+1大于压缩机第n阶段的占空比§n，即§n+1>§n；第n+1阶段压缩机预设运行周期的预设单次开机时长tn+1i大于第n阶段的预设运行周期的预设单次开机时长tni，即：tn+1i>tni；所述分阶段降温过冷却过程使瞬冻室储存物降温到-2℃～-6℃。
优选的，在所过冷却解除过程操作完成后，执行常规制冷保存过程；所述常规制冷保存过程，使瞬冻室储存物温度维持在预设温度Tc,-7℃≤Tc＜0℃；
所述常规制冷保存过程按照预设温度Tc运行的控制方法为：当瞬冻室温度达到开机温度点TONc时，开启瞬冻室的风门；当瞬冻室温度达到第一停机温度点TOFFc时，关闭瞬冻室的风门；TONc＝Tc+TB1/2,TOFFc＝TONc–TB2/2，TONc>Tc>TOFFc；TB1指压缩机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。
优选的，进入所述常规制冷保存过程，所述振荡装置处于关闭状态，所述毛细管组流量为V1，所述冷凝器风机转速为S1，压缩机转速为M1。
优选的，所述制冷设备还设置有冷冻风机、瞬冻室风门；所述冷凝器风机、毛细管组、冷冻风机、瞬冻室风门的工作参数在分阶段降温过冷却过程被控制保持不变，所述振荡装置在分阶段降温过冷却过程处于关闭状态。
优选的，所述制冷系统中冷凝器风机、毛细管组、冷冻风机、压缩机的工作参数在常规制冷保存过程被控制保持不变，所述振荡装置在常规制冷保存过程处于关闭状态。
优选的，在过冷却解除过程中控制毛细管组流量由V1减少到V2的操作、冷凝器风机转速由S1增大到S2的操作以及压缩机转速由M1增大到M2的操作同时执行；控制所述过冷却解除过程中振荡装置的开启操作与毛细管组流量由V1减少到V2的操作、冷凝器风机转速由S1增大到S2的操作、压缩机转速由M1增大到M2的操作同时执行；或控制所述过冷却解除过程中振荡装置的开启操作与毛细管组流量由V1减少到V2的操作、冷凝器风机转速由S1增大到S2的操作以及压缩机转速由M1增大到M2的操作按照预设的次序执行。
本发明还提供一种制冷设备，其具有瞬冻功能的瞬冻室，所述制冷设备可用于实现本发明任一制冷设备瞬冻控制方法。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施例，本发明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发明公开的一些实施例，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(a)是本发明实施例水在普通冷冻冻结曲线示意图；
图1(b)是本发明实施例水在有过冷却冻结过程的冻结曲线示意图；
图1(c)是本发明实施例水在过冷却冻结过程中冰晶生长过程示意图；
图2是本发明实施例的冰箱结构示意图；
图3是本发明实施例的制冷系统图；
图4是本发明实施例制冷剂流向图；
图5是本发明实施例冰箱控制单元示意图；
图6是本发明实施例中逻辑控制图；
图7是本发明实施例中瞬冻室结构示意图；
图中：
冰箱-100；冷藏室-11；瞬冻室-12；冷冻室-13；瞬冻储存区箱体-120；振荡传导机构-121；
制冷系统-200；冷冻蒸发器-21；回气管组件-220；回气换热段-221；压缩机-23；冷凝器-24；防凝管-25；干燥过滤器-26；毛细管组-270；毛细管1-271；毛细管2-272；电动切换阀-28；
控制单元-30；控制器-31；显示器-32；温度传感器-33；温度调节装置-34；红外传感器-35；变频板-36；计时器-37；冷凝器风机-38；振荡装置-39；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
【本发明关于瞬冻储存的技术背景介绍】
本发明所称储存物涵盖下述储存物：如肉类储存物、海鲜类、果蔬类新鲜储存物，也可以是糕点/冷食类、面包类储存物，还可以是饮料类、酒类、储存物添加物类等可食物品；另外，也涵盖需要瞬冻的尸体。
一般来讲，通过制冷装置存储包括鱼类或者肉类等储存物在内的储存物，是将封闭的瞬冻室的内部温度降低至低于外部温度，以低温冷冻方式长期保存储存物的装置。
储存物冷冻保存质量是否优良，受冻结时生成冰晶的形状、大小与分布状态的影响很大。如肉类在缓慢冻结中，冰晶先在溶液浓度较低的肌细胞外生成，结晶核数量少，冰晶生长大，损伤细胞膜，使细胞破裂，同时肌细胞的水分透过细胞膜形成冰晶，肌细胞脱水萎缩，解冻时细胞不可能完全恢复原状从而失去鲜味。因此，储存物解冻后，尤其是如肉类或鱼类等储存物解冻后，风味物质流失，其味道变差。
为了解决这种问题，本申请提出有利用过冷状态来控制瞬冻室的温度使储存物过冷却的技术。
所谓过冷却状态是指储存物尽管已达到储存物的冻结点以下，但仍然不发生相态变化。所谓过冷却冷冻(或称瞬冻)是指实现过冷却状态的冷冻保存模式(不同于常规冷冻保存)。
使储存物品经过过冷却状态后再冷冻是瞬冻(或称过冷却冷冻)与快速冻结最大的不同；保证储存物品进入过冷却状态，并保持过冷却不冻结状态足够的时间以保证过冷却充分；同时也必须保证储存物在过冷却状态时所处的温度较低，即保证储存物由足够大的过冷却度。
所谓过冷却度是指储存物冻结点与过冷却最低温度的差值。过冷却度取决于储存物冻结点和过冷却最低温度。
所谓过冷却最低温度是指储存物维持过冷却状态的最低温度。
所谓冻结点是指储存物中的水分从液体状态变为固体状态的温度点，也即储存物冰晶开始出现的温度。例如，纯净水的冻结点是0℃，其过冷却状态，是水已冷却到低于其冻结点即0℃，也仍然保持液体状态不冻结。但食物中大都含有无机盐，糖或者其他有机酸等影响冻结的成分，且储存物中液体并非纯水，而是含有溶质的溶液，由于溶液中的溶质的作用，造成溶液的蒸气压下降，使得储存物冻结温度比水的冻结点0℃要低(拉乌尔定律)。
不同的储存物种类，冻结点有一定差异，但大多在-1℃～-5℃之间，以下列出常见的储存物冻结点：
牛肉：-1.6℃至2.2℃；
猪肉：-2.0℃；鱼：-2.2℃；
蛋：-2.8℃；牛奶：-0.6℃；
葡萄：-3.5℃；苹果：-2.0℃；
当我们在控制时，如果瞬冻室只存放某一类储存物，我们仅需考虑这类储存物的冻结点，如果瞬冻室不做精细化区分可以用于存放多类储存物，我们会考虑不同类储存物通常的冻结点通常范围，留出一定的控制余量。但大多的，冰箱中保存的冷冻储存物主要为肉类，而通常肉类的冻结点大致为-2℃，相应地，肉类的冻结点温度可设置为-2℃左右。
目前行业已经有共识，过冷却冷冻技术(或称“瞬冻技术”)由于冷冻过程中经过过冷却状态，冷冻品质大为提升。
【以纯水为例进一步解析储存物在过冷却冻结过程中的相态变化】
本发明以水为例，图1(a)示出了普通冷冻冻结曲线，即无过冷却冷冻冻结曲线，图1(b)以及图1(c)示出了有过冷却冻结过程的冻结曲线以及过冷却冷冻存储过程(也即瞬冻存储过程)经历的五种状态，这五种状态是：(1)未冻结状态：储存物温度是该储存物的冻结点以上的状态。
(2)过冷却状态：储存物温度处于该储存物的冻结点以下且不冻结的状态。
(3)过冷却解除后的瞬间升温状态：储存物温度从冻结点以下的温度回升到冻结点的升温状态。
(4)冻结开始～冻结完成状态：储存物到达冻结点发生相变(如果是水，则从液体的水变成固体的冰)，储存物(即水)维持在冻结点温度从液态完全冻结成固态的过程。
(5)冻结完成及冷冻保存状态：储存物经过(4)的过程已经完成冻结，在外部不断供冷的情况下储存物从冻结点温度继续下降，最后在某一比冻结点要低的温度下长期冻结保存。
根据图1(a)、图1(b)以及图1(c)并结合普通冻结和过冷却冻结原理一同分析可知，图1(a)中普通冷冻冻结随着时间增加会从物品表面缓慢开始结冰，最后所形成的冰晶体积较大且尖锐如针状，不仅损伤微生物细胞，鲜肉类、果蔬等生鲜储存物的细胞也同样受到损伤，致使其品质下降。而图1(b)、图1(c)中水存在过冷却冻结过程，水经过过冷却过程后解除过冷却状态后开始冻结，由图1(c)可以看到水在经过过冷却状态后发生冻结过程中冰晶的生长和变化过程。根据图1(c)所示，我们可以得出以下结论：在储存中经过过冷却过程可以抑制含水储存物中针状的冰晶产生，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不一样，可以防止普通冻结过程中针状冰晶破损细胞，减少细胞汁液的流出，保存储藏物的风味物质，提升了储存物保鲜效果。
具体的瞬冻过程实施例如下：
S1：分阶段降温过冷却过程，是指储存物从一高于冻结点温度降温到冻结点以下却保持不冻结的过冷却降温过程。用过冷却冷冻使储存物冻结的最大优点是，能得到品质好的冷冻。在进入过冷却状态和处于过冷却状态的过程中，
储存物内部也被充分冷却，所以，在整个储存物内形成均匀的冰核并成长为小的粒状冰结晶。另外，在过冷却状态达到的最低温度与冻结点的差越大，在冻结开始时形成的冰核数越多。
为形成为更细微的冰结晶何更好的冻结质量，本发明优选采用分段降温方式过冷却过程(图1(c)为A0→A1→A2过程)。
刚开始降温的第一阶段(A0→A1)由于储存物初始温度较高，距离过冷却最低温度有着比较大的温度差，储存物温度下降很快，此阶段为预冷却阶段，控制制冷系统相比其他降温阶段提供瞬冻室更大的冷量，以满足储存物快速降温的需要。因为被冷冻储存物在冷冻过程中，储存物初始温度较高，需要较大的冷量，且一开始降温冷却时，表面温度下降迅速，如果冷量供应不能适配储存物的降温速度，由于被冷冻储存物中心温度受限于传热下降缓慢，被冷冻储存物整体温度会产生不均进而难以进入过冷却状态还会产生裂皮现象。因此，优选的，第一阶段降温以相对较大的冷量使被冷冻储存物整体温度下降比冻结点更高一点的温度T1，以便于过冷。由于冰箱中保存的冷冻储存物主要为肉类，而通常肉类的冻结点大致为-2℃，相应地，T1可设置为10℃～-1℃左右。
优选的，越逼近过冷却的最低阈值，控制降温速度越小，以避免气流扰动、温度扰动导致过冷却意外解除。为保证更充足的过冷却时间以及平稳地降温到过冷却的最低温度阈值(也称过冷却最低温度或过冷却最低温度)，分段降温过冷却过程至少包括有2阶段，较优的是3阶段以上，如6阶段，使过冷却过程尽可能地平滑的降温到冷却的最低阈值，但第一阶段作为初始阶段，食物初始温度较高，需要较多的冷量供应，我们优选的降温速度最大以尽量减少食物内外温差，产生裂皮现象。
进一步优选的，储存物表面温度由3℃降到0℃范围内的降温速度；储存物周围的空气温差为2℃以下，食品表面与中心温度差为2℃以下，更有利于进入过冷却状态和保持足够过冷却度的过冷却。
S2：过冷却解除过程，是指储存物因过冷却刺激从解除过冷却到储存物全部冻结之前的冻结过程如图1(c)所示，也即A→B→C过程，其中A→B过程为执行过冷却解除操作后，储存物温度瞬间回升到冻结点的升温过程，B状态点为储存物开始冻结的起始点，C状态点为储存物全部冻结的终了点；B→C过程为过冷却解除操作后储存物从完全未冻结到全部冻结的相态变化过程，B→C之间为固液共存状态，圆润的冰晶微粒子均匀分布在食物细胞(储存物)中，不会刺破细胞壁，在保存食物不变质的同时，避免了营养的流失。实际操作过程中，这个过程时间越短越好，以快速突破最大冰晶带。
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。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。温度方面可以通过冷风温度、冷风量的调节解除过冷却状态。物理方面可以通过向储存物施加电场、磁场、物理振动、微波等方式解除。本申请的过冷却解除过程是储存物过冷却过程因为受到刺激解除过冷却的过程，在该过程中，储存物会瞬间升温至储存物冻结点温度，并迅速地形成冰核发生冻结直至储存物冻结完全。
具体的，对瞬冻室中处于过冷却状态的储存物施加的外部刺激的手段可以是温度方面的，也可以是物理方面的。所述外部刺激可以通过制冷系统中的与供冷有关的设备产生，也可以是另外设置的过冷却解除设备产生，还可以通过它们之间互相组合产生。由此，可向瞬冻室施加电场和/或施加磁场和/或机械振荡以解决过冷却过程，也可以是该些手段中一种或多种与制冷系统的冷冻风机和/或冷凝器风机和/或压缩机和/或毛细管组和/或瞬冻室风门配合，还可以仅是控制制冷系统的冷冻风机和/或冷凝器风机和/或压缩机和/或毛细管组和/或瞬冻室供冷风门实现过冷却解除。
优选的，利用温度刺激使过冷却解除可以是增大制冷系统的冷冻风机转速和/或增大冷凝器风机转速和/或增大压缩机转速和/或减小毛细管组流量和/或增大瞬冻室送风量。进一步优选的，冷冻风机转速和/或冷凝器风机转速和/或压缩机转速和/或毛细管组流量和/或瞬冻室送风量可以调整到对应制冷系统具有最大制冷能力或提供给瞬冻室最大冷量。在分阶段降温的第一阶段，储存物温度比较高，与瞬冻室温差比较大，向瞬冻室提供比较大的供冷量有利于预冷阶段的快速降温和储存物内外温度尽快达到一致以稳定进入过冷却状态。当过冷却解除时，向瞬冻室提供比较大的供冷量有助于高效解除过冷却和实现储存物快速突破最大冰晶带形成冻结。
优选的，用于解除过冷却的电场可以是静电场也可是交变电场，按照电场强度不同可以是高压静电场也可以是低压静电场；照频率不同可以是低频电场也可以是高频电场，按照波形不同可以是正弦波形也可以是非正弦波形，如脉冲方波。我们发现，不同的电场类型、不同的电场强度以及不同的电场频率和电压波形在过冷却全过程中的不同阶段发挥不同的作用，如果我们能在利用能量装置施加解除过冷却的刺激时，在不同的瞬冻过程施加不同的电场类型和/或不同的电场强度和/或不同的电场频率会使瞬冻过程不但可以获得改善肌纤维束微观结构、嫩化肉质的冰晶状态，同时还能在保持食物的风味和营养方面、色泽方面、冰箱能耗方面获得更加综合的技术效果。
进一步需要指出的是，无论采用上述何种方式冷却，在短时间内通过最大冰结晶生成带(通常是-1℃～-5℃)都有助于形成更微细的冰晶，且可抵消导致冰结晶变大使储存物冷冻品质降低的其他不利影响。因此，我们提出，储存物的过冷却解除阶段，仍优选的让储存物快速全部冻结，也即用较短的时间完成图1(c)中B→C过程，不但减小整个过冷却冷冻过程耗时，还使过冷却冷冻的效果更有保障。即在过冷却解除阶段，无论我们采用何种解除手段，都使制冷装置在过冷却解除过程保持较大的制冷能力，使得瞬冻室能够快速从B状态点到达C状态点，实现从未全部冻结到全部冻结的冻结过程都是非常有益的。
S3：常规制冷保存过程，是指储存物冻结之后的冷冻保存过程。该过程由于是储存物结束过冷却状态全部冻结后的常规保存，在该阶段若采用常规的冷冻手段使其维持在一预设温度范围内，如可以通过控制冷冻风门和/或压缩机周期性启停的方式实现常规制冷保存过程。本实施例优选通过瞬冻室风门启停控制常规制冷保存过程最终的保存温度在-5℃～-18℃范围内。
但是我们也惊诧的发现，虽然从理论上来讲，储存物在C状态点已经是全部冻结状态。但此时冰晶的形成还未完全达到稳定状态，依然具有一定的将小冰晶固结成大冰晶的能力，该温度点一般比冻结点低0℃～5℃。此时，我们如若在储存物瞬冻过程达到C状态点时对瞬冻室保持比较高的冷却强度和冷却速度进行降温，所获得的冻结效果要好于达到C状态点就立即按照常规的冷冻保存方式(也常被称为普通的冷冻方式)要好。
优选的，本实施例常规制冷保存过程按照预设温度Tc控制瞬冻室风门不断往复地开启和关闭过程:
(1)瞬冻室风门开机工作点：TONc＝Tc+TB1/2；
(2)瞬冻室风门关机工作点：Toffc＝TONc-TB2/2；
Tc是常规制冷保存预设基准温度；
TB1指压缩机开机过程中变温室开机点上浮温度；
TB2指变温室开停温度差；TONc>Tc>Toffc。
优选地，TB1的取值范围是0℃<TB1≤2℃，TB2的取值范围是0℃<TB2≤2℃。
如前所述，即便经历过冷却状态，如果我们能够加快最大冰晶温度带的冷冻速度，冰结晶变大的可能性会更低，会更加有利的抵消其他导致储存物冷冻品质降低的原因，实现更好品质的冷冻。
基于此，本实施例常规制冷保存过程优选的，不在冻结过程到如图1(C)达C状态点时立即停止过冷却解除操作，延迟到在储存物从B状态点降温到Toffc＝TONc-TB2/2，再按照预设温度Tc控制压缩机或瞬冻室风门不断往复地开启和关闭过程。一方面可以避免冰晶再发生联结形成大冰晶，另一方面避免因为温度监测不准或储存物内外温降不同步导致储存物中心温度还没有越过最大冰晶带而导致过冷却冷冻品质下降。
精确控制好过冷却过程保证储存物充分的过冷却又保证过冷却解除后的快速冻结是提升过冷却冷冻品质、避免冷冻时间过程和减小冰箱能耗的重要保证。
然而，以往的制冷装置由于温度监测的困难性难以按照储存物的过冷温度条件控制瞬冻室的温度，尤其是很难均匀地保持瞬冻室内的温度分布，本申请针对这一问题，本发明通过在冰箱中设置瞬冻室，并经由控制系统控制制冷系统分别进行分阶段过冷却降温、过冷却解除过程以及常规制冷保存过程，同时结合压缩机启停控制与压缩机累积工作时长控制，既可以保证稳定、均匀的完成过冷却降温过程，同时又能实现高效解除过冷却，使待储存物冻结过程更快速，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以及避免瞬冻过程过长、制冷设备能耗过大的问题。
【实施例1：制冷设备整体构成及相应的瞬冻方法具体实施例】
【实施例1-1：制冷设备整体构成】
图2是根据本发明一个实施例的一个具有瞬冻功能的制冷设备——冰箱的示意图，该制冷设备可为通常所认知的冰箱、冰柜、冷库等具有制冷功能的设备，本实施例以一冰箱示例。具体地，该冰箱可包括外壳，设置在外壳内的内胆，以及填充在外壳和内胆之间的保温材料。内胆内限定有用于存放待制冷对象的冷却室，该冷却室包括一可用于实现瞬冻功能的瞬冻室12，该瞬冻功能可以是单一瞬冻功能的瞬冻室，也可以是能够与普通冷冻或冷藏功能转换的瞬冻室。本实施例中的冰箱还包括有冷藏室11、以及冷冻室13。此外，瞬冻室内可设置有储物抽屉，以使瞬冻室形成更为密闭的储物空间，也可以设置成搁架式，以在瞬冻室形成更为均匀的冷气流以保证温度的均匀和储存物冷却的均匀。瞬冻室的的前开口处可设置有用于打开或关闭瞬冻室的门体，
该门体可以左右/上下推拉的推拉门，也可以是对开门或单开门。进一步地，该冰箱还可包括普通的冷冻、冷藏功能以及实现该些功能的其他瞬冻室，如冷藏室、冷冻室。如图2所示，本发明实施例的冰箱结构示意图，本实施例优选的在瞬冻室的上方设置冷藏室11，瞬冻室的下方设置冷冻室13，瞬冻室处于冷藏室和冷冻室之间可以防止由于热气上升导致的冰箱串味问题。
本瞬冻室可以针对多种食物的储存，也可以是专门针对某种或某类食物的瞬冻室，以提高瞬冻功能控制的精度和冷冻的品质。
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。
存储待冷冻物品所需的冷量来自制冷系统。本发明实施例中的冰箱包括制冷系统(图中未示出)，制冷系统可配置成受控地向瞬冻室提供冷量，当然还可以被控制向其他间室提供冷量。
如图3所示为本实施例提供的执行本发明制冷设备瞬冻过程冷量供应的制冷系统200。该制冷系统包括压缩机23、冷凝器24、节流装置(如毛细管组)270以及冷冻蒸发器21等制冷部件，它们之间如图3所示用管道依次连接，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，蒸发器不断吸收储存物的热量，由低温低压的液态转变为低温低压的气体，压缩机吸入从蒸发器出来的较低压力的工质蒸汽，把压力较低的蒸汽压缩成压力较高的蒸汽，压力升高后的制冷剂蒸气送入冷凝器，在冷凝器中冷凝成压力较高的液体，经毛细管组节流后，成为压力较低的液体后，再返回送入蒸发器，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，从而完成不断循环往复的相态变化和制冷循环。优选的，本实施例还提供回气管路组件220、回气换热段221。
进一步提升制冷设备的过冷却性能。进一步优选的，还包括防凝管25、干燥过滤器26，以保证制冷剂在毛细管节流时不发生冰堵。
进一步的，为高效解除过冷却，本实施例提供一能量设备，该能量设备为一振荡装置39。
所述振荡装置39可以是超声波振荡装置，该超声波振荡装置设置于瞬冻室的后壁内侧，可配置成在过冷却解除阶段向储存物施加超声波，利用超声波的空化效应促进储存物解除过冷且快速均匀结晶，加速通过储存物的最大冰晶生成带，良好地保护储存物细胞的完整性，极大提高储存物的冷冻品质。优选的，瞬冻室的间室壁面采用金属等特殊材料，可屏蔽电、磁等泄漏造成的安全隐患。
超声波振荡装置可以进一步优化的是，超声波振荡装置还可以在多阶段降温过冷却过程第一降温阶段后启动，透过瞬冻室的后壁使储存物发生物理振荡。该种振荡对提高过冷却度，保证充分的过冷也是十分有价值的。
本领域技术人员所熟知的，超声波发生器由电源变压器、振荡器、功率放大器等组成，由于超声波振荡装置本身的具体结构不是本申请保护的重点且已经是现有技术，本申请对此不再赘述。
本实施例中设置有振荡装置39，所述振荡装置39为可以产生机械振荡的振荡装置。该振荡装置包括一脉冲电源，一振荡电机，可振荡托架，以及振荡传导机构121。振荡电机与可振荡托架连接，当控制振荡装置启动工作时，脉冲电源向振荡电机施加脉冲电压，振荡电机驱动可振荡托架以预设的振荡幅度水平往复振荡一预设时间。可振荡托架、振荡电机可设置在瞬冻室12内，脉冲电源可设置在瞬冻室12内也可以在瞬冻室内12外。当控制振荡装置39启动工作时，振荡装置39向可振荡托架施加振荡作用，所述振荡传导机构121设置在瞬冻室中用于储存物体的瞬冻储存区箱体120的一侧，实现振荡托架与瞬冻室12中用于储存物体的瞬冻储存区箱体120的连接，所述振荡传导机构121可以使振荡托架的机械振荡作用传导给所述储存物体的箱体，使得所述储存物体的箱体发生机械振荡并带动瞬冻储存区箱体120中的储存物体一起进行机械振荡，通过机械振荡破坏处于过冷却状态的储存物尤其是食品的过冷却不冻结状态，从而使待瞬冻储存的储存物尤其是食品解除过冷却。
如图4所示，当采用上述制冷系统优选实施方式工作时制冷剂的流向为：压缩机23→冷凝器24→防凝管25→干燥过滤器26→电动切换阀28→毛细管组270(毛细管1-271或毛细管2-272)→冷冻蒸发器21→回气管组件220→压缩机23。
优选的，本实施例中的冷凝器24还设置一用于加强冷凝放热的冷凝器风机38。
本实施例中的节流装置采用毛细管组270，可通过控制阀如三通阀或电动换向阀或电动切换阀等来控制毛细管组的切换和总体节流量的调整。本实施例中在毛细管组270上设置流路控制阀，即图4以及图3中的电动切换阀28来调节毛细管组的流量。毛细管组采用不同管径大小的毛细管组合而成，毛细管管径越小，节流越强。流路控制阀可以调节毛细管组的流量的大小。在本系列的发明申请中在制冷系统中设置了两根规格不同的毛细管：毛细管1-271和毛细管2-272，当解除过冷却过程时毛细管组的流量减小，可以降低冷气的温度，增大对瞬冻室中储存物的供冷量，解除过冷却。当只通过毛细管组流量大小改变来调节对瞬冻室的供冷量时，毛细管组流量达到可以维持制冷系统正常运行的最小值则供冷量最大。
优选的，本实施例的冰箱内还形成有风道，冷冻风机将经过蒸发器降温除湿后的冷气经由风道提供给瞬冻室以实现对其所储存食物的瞬冻。风道连通瞬冻室的进风口，进风口设有瞬冻室风门，以及为冷空气进入瞬冻室提供动力的冷冻风机。通过瞬冻室风门的周期性开、闭可以调节瞬冻室的温度。冷冻风机、瞬冻室风门被根据需要开闭和进行风量调整。
如图5所示，为实现上述制冷设备的瞬冻功能，本实施例还提供一种用于执行瞬冻控制的控制单元30，该控制单元包括：控制器31、显示器32、温度传感器33、温度调节装置34、红外传感器35、变频板36、计时器37、冷凝器风机38、振荡装置39、电动切换阀28，其中控制器31与显示器32、温度传感器33、温度调节装置34、红外传感器35、变频板36、计时器37、冷凝器风机38、振荡装置39、电动切换阀28分别实现控制连接。计时器37对压缩机的每一段的工作时长预设停机时长进行计时，控制器31按照预设阶段、预定时间对压缩机进行启停或进一步的转速控制，当需要转速控制时，通过对变频板36发出压缩机转速调节指令，变频板36对压缩机23转速进行调节。需要进一步说明的是：本实施例中变频板仅为压缩机转速调节装置的一个示例，不应理解为使用变频板是本发明调节压缩机转速的唯一手段和必要手段。
进一步地，用户可以通过显示器32选择瞬冻功能，当用户选择瞬冻功能后，控制系统执行瞬冻室控制方法。进一步地，控制单元还可以利用温度调节装置34根据环境温度、储存物种类、初始温度、重量和体积等中的一个参数或多个参数对瞬冻室进行温度调节，进而调节预设降温阶段数以及多阶段降温时长和预设压缩机累积工作时间。当然，这不是本发明实施的必要条件，在控制器中按照瞬冻室储存物的预设种类以及瞬冻室的最大储存容量和最大制冷负荷，预先降温阶段及各阶段降温时长和压缩机累积工作时长以及占空比，启动瞬冻功能直接按照预设步骤进行即可。
进一步地，为保证瞬冻过程各阶段运行控制的可靠性，本发明也并不排斥设置如热敏电阻之类温度传感器33用于检测瞬冻室的温度，并将瞬冻室的温度信息传递给控制器31，设置非接触式红外传感器35用于监测储存物的温度并将储存物的温度信息传递给控制器31以辅助控制器根据计时器对各过程各阶段工序的控制。
下面给出本发明采用上述制冷设备实施例具体的控制方法示例，不但可以使过冷却过程降温均匀，避免过冷却深度较浅、不能很好的进入过冷却状态、避免过冷却提前解除的技术问题(但这并不意味着本发明控制设备必须采用以下控制方法，也不意味着本控制方法必须采用上述结构构成的制冷设备实施。
具体的，控制单元控制制冷设备可按照如下实施示例实现瞬冻功能，主要包括三个过程阶段，即分阶段降温过冷却过程、过冷却解除过程以及常规制冷保存过程，其中过冷却降温过程采用了分阶段降温过冷却过程，并利用控制压缩机各阶段累计工作时间和占空比控制瞬冻室分阶段降温过冷却过程，具体的：
分阶段降温过冷却过程包括m个降温阶段,且m≥2,m为自然数；
m阶段的每一降温阶段均设有对应该阶段的压缩机预设累积工作时长；压缩机被控制按照各阶段预设累积工作时长逐阶段地工作；
在每一降温阶段，控制压缩机间歇性工作并计算其工作时长；第n阶段的压缩机预设累积工作时长记为
其中tni表示压缩机在第n阶段第i次开机的工作时长；i≥1,为自然数；
当压缩机在第n阶段完成预设累积工作时长
后，自动进入第n+1降段进行下一阶段降温，直到完成最后第m阶段的预设累积工作时长/>
时，执行过冷却解除操作，使储存物进入过冷却解除过程；
为提升多阶段降温过程对储存物冷却的均匀度以及控制的精度，上述实施例还进一步优选的，m阶段的每一降温阶段均设有预设阶段降温时长；在每一预设阶段降温时长内，压缩机被控制以预设单次开机时长、预设运行周期、预设累积工作时长启停；即压缩机被按照预设阶段降温时长、预设运行周期、预设单次开机时长、预设累积工作时长逐阶段地进行周期性工作。如当压缩机在第n阶段工作时，预设运行周期为tni"，预设累积工作时长为
n代表1～m中的任一自然数，1≤n≤m；tni表示压缩机在第n阶段第i工作周期的预设单次开机时长；压缩机在第n阶段工作的预设累积工作时长/>
i≥1,且为自然数；i≥1,且为自然数；
优选的，压缩机的间歇运行为周期性开停，第n阶段的压缩机工作周期为该周期的开机时长和停机时长之和，定义该周期的停机时长为tni'，即第n阶段的压缩机工作周期为：tni"＝tni+tni'。
过冷却最低温度为储存物过冷却过程的最低温度，临近最低温度的过冷却状态变得更加不稳定，为保证足够的过冷却度和足够的过冷却时间，对压缩机的控制还进一步优化为：瞬冻室温度越逼近储存物过冷却最低温度，压缩机占空比越大，预设累积工作时长越长。即至少压缩机从第2阶段起，第n+1阶段的占空比§n+1大于第n阶段的占空比§n，即§n+1>§n，第n+1阶段压缩机预设运行周期的预设单次开机时长tn+1i大于第n阶段的预设工作周次工作时长tni，即：tn+1i>tni。进一步优选的是，在降温第1阶段也即预冷却阶段，相比多阶段降温过程的第2阶段～第m阶段，压缩机被控制采用较大的压缩机占空比和预设累积工作时长，以更好的保证过冷却冷冻效果以被储存物温度下降的均匀性和避免产生表面裂皮现象。还进一步优选的是，本实施例控制压缩机第1阶段降温过冷却过程的占空比§1最大，压缩机累计工作时长
最长。
在所述每一预设阶段降温时长内，压缩机被控制以预设单次开机时长、预设运行周期、预设累积工作时长启停；
当压缩机在第n阶段工作时，预设运行周期为tni"，预设单次开机时长为tni，预设累积工作时长为
n代表1～m中的任一自然数，1≤n≤m；tni表示压缩机在第n阶段第i工作周期的预设单次开机时长；预设累积工作时长/>
i≥1,且为自然数；
当压缩机在第n阶段完成预设累积工作时长
后，自动进入第n+1降段进行下一阶段降温，完成第n+1阶段的预设累积工作时长/>
如此，控制压缩机按照预设阶段降温时长、预设运行周期、预设单次开机时长、预设累积工作时长逐阶段地进行周期性工作，直到完成最后第m阶段的预设累积工作时长
当完成最后第m阶段的预设累积工作时长
进入过冷却解除过程；当过冷却解除过程达到预设过冷却解除时间后进入常规保存阶段。
优选的，控制分阶段降温过程的第1阶段降温过冷却过程的压缩机占空比§1，压缩机累计工作时长
最长。
优选的，控制分阶段降温过程从第2阶段起，压缩机第n+1阶段的占空比§n+1大于压缩机第n阶段的占空比§n，即§n+1>§n；第n+1阶段压缩机预设运行周期的预设单次开机时长tn+1i大于第n阶段的预设运行周期的预设单次开机时长tni，即：tn+1i>tni；
优选的，控制分阶段降温过冷却过程使瞬冻室储存物降温到-2℃～-6℃，其中第1阶段降温过冷却过程使瞬冻室储存物降温到5℃～-1℃；常规保存阶段使温度降低到Tc,Tc的取值范围是(0℃,-7℃]。
【实施例1-2：制冷设备瞬冻控制方法具体的控制过程】
附图6为本实施例中制冷设备瞬冻控制方法具体的控制逻辑图，下面具体的，结合附图6及前述制冷设备构成实施例详细描述瞬冻室具体瞬冻过程控制方法实施例。
S00：选择瞬冻存储功能
显示器上设置有瞬冻选择按键。当用户在显示器选择瞬冻存储功能时，控制单元通过温度调节装置对瞬冻室的温度分三个过程段进行控制，即分阶段降温过冷却过程、过冷却解除过程、常规制冷保存过程。其中在本实施例中在分阶段降温过冷却过程中设置7个降温阶段。
S01：分阶段降温过冷却过程
在过冷却降温阶段通过控制装置对瞬冻室进行分阶段降温，具体地，本实施例的分阶段降温过程控制如下：预设在第n阶段一压缩机累积工作时长为
预设压缩机在第n阶段单个运行周期为tni"，预设压缩机单次开机时长为tni，预设压缩机单次停机时间为tni'，tni"＝tni+tni'。
需要进一步说明的是，在本实施例的控制方法中在分阶段过冷却降温过程均对每一个降温阶段的阶段停留时间进行控制，第n个降温阶段的阶段停留时间设为tn,在本实施例中分阶段降温过冷却过程中的每个阶段的阶段停留时间tn取值相同，tn的取值范围是0h＜tn≤6h。又当每个阶段的阶段停留时间都一致时，控制第n个降温阶段中预设压缩机单次停机时间为tni'也都一致，tni'的取值范围是18min≤tni'≤22min。因为在本实施例的控制方法中控制分阶段降温过冷却过程中的每个阶段的阶段停留时间tn取值相同，同时控制第n个降温阶段中预设压缩机单次停机时间为tni'也都一致；控制每个降温阶段预设压缩机单次开机时长tni不同，则第n阶段压缩机累积工作时长为
也不同。即在分阶段过冷却降温过程中某一降温阶段当预设压缩机单次开机时长tni越长，该阶段的压缩机累积工作时长/>
越长。
在分阶段过冷却降温过程中的每个降温阶段，控制压缩机在每一个降温阶段中按照阶段停留时间tn运行。在第n个降温阶段中以所述压缩机开机一次和停机一次为一个运行周期，在第n个降温阶段压缩机以周期性的开机停机的状态运行，直到计时器在第n个降温阶段累计计时达到阶段停留时间tn，则所述瞬冻室进入第n+1个降温阶段，也将对所述压缩机进行第n+1阶段的周期性启停控制。
具体阶段控制过程如下：
步骤一：第1降温阶段：控制压缩机以转速M1运转，冷凝器风机转速为S1，毛细管组流量为V1运行，压缩机以预设单次开机时长为t11进行开机工作，计时器在t11时间内计时，计时结束后执行压缩机停机，压缩机停机时间为预设单次停机时间t11'；计时器累计压缩机停机时间达到t11'后，执行压缩机开机工作，压缩机以预设单次开机时长为t12又进行开机工作，运行完开机时长为t12的开机工作后继续执行压缩机停机，压缩机停机时间为预设单次停机时间t12'；以此循环，计时器同时进行全程计时，以此压缩机开机停机周期性工作了阶段停留时间t1后执行步骤二。其中t1i的取值范围是12.8min≤t1≤13.2min
步骤二：第2降温阶段：控制压缩机以转速M1运转，冷凝器风机转速为S1，毛细管组流量为V1运行，压缩机以预设单次开机时长为t21进行开机工作，计时器在t21时间内计时，计时结束后执行压缩机停机，压缩机停机时间为预设单次停机时间t21'；计时器累计压缩机停机时间达到t21'后，执行压缩机开机工作，压缩机以预设单次开机时长为t22又进行开机工作，运行完开机时长为t22的开机工作后继续执行压缩机停机，压缩机停机时间为预设单次停机时间t22'；以此循环，计时器同时进行全程计时，以此压缩机开机停机周期性工作了阶段停留时间t2后执行步骤三，即第3降温阶段。其中t2i的取值范围是4.8min≤t2i≤5.2min。
步骤三：第3降温阶段：控制压缩机以转速M1运转，冷凝器风机转速为S1，毛细管组流量为V1运行，压缩机以预设单次开机时长为t31进行开机工作，计时器在t31时间内计时，计时结束后执行压缩机停机，压缩机停机时间为预设单次停机时间t31'；计时器累计压缩机停机时间达到t31'后，执行压缩机开机工作，压缩机以预设单次开机时长为t32又进行开机工作，运行完开机时长为t32的开机工作后继续执行压缩机停机，压缩机停机时间为预设单次停机时间t32'；以此循环，计时器同时进行全程计时，以此压缩机开机停机周期性工作了阶段停留时间t3后执行步骤四，即第4降温阶段。其中t3i的取值范围是6.3min≤t3i≤6.7min。
步骤四：第4降温阶段：控制压缩机以转速M1运转，冷凝器风机转速为S1，毛细管组流量为V1运行，压缩机以预设单次开机时长为t41进行开机工作，计时器在t41时间内计时，计时结束后执行压缩机停机，压缩机停机时间为预设单次停机时间t41'；计时器累计压缩机停机时间达到t41'后，执行压缩机开机工作，压缩机以预设单次开机时长为t42又进行开机工作，运行完开机时长为t42的开机工作后继续执行压缩机停机，压缩机停机时间为预设单次停机时间t42'；以此循环，计时器同时进行全程计时，以此压缩机开机停机周期性工作了阶段停留时间t4后执行步骤五，即第5降温阶段。其中t4i的取值范围是7.8min≤t4i≤8.2min。
步骤五：第5降温阶段：控制压缩机以转速M1运转，冷凝器风机转速为S1，毛细管组流量为V1运行，压缩机以预设单次开机时长为t51进行开机工作，计时器在t51时间内计时，计时结束后执行压缩机停机，压缩机停机时间为预设单次停机时间t51'；计时器累计压缩机停机时间达到t51'后，执行压缩机开机工作，压缩机以预设单次开机时长为t52又进行开机工作，运行完开机时长为t52的开机工作后继续执行压缩机停机，压缩机停机时间为预设单次停机时间t52'；以此循环，计时器同时进行全程计时，以此压缩机开机停机周期性工作了阶段停留时间t5后执行步骤六，即第6降温阶段。其中t5i的取值范围是9.3min≤t5i≤9.7min。
步骤六：第6降温阶段：控制压缩机以转速M1运转，冷凝器风机转速为S1，毛细管组流量为V1运行，压缩机以预设单次开机时长为t61进行开机工作，计时器在t61时间内计时，计时结束后执行压缩机停机，压缩机停机时间为预设单次停机时间t61'；计时器累计压缩机停机时间达到t61'后，执行压缩机开机工作，压缩机以预设单次开机时长为t62又进行开机工作，运行完开机时长为t62的开机工作后继续执行压缩机停机，压缩机停机时间为预设单次停机时间t62'；以此循环，计时器同时进行全程计时，以此压缩机开机停机周期性工作了阶段停留时间t6后执行步骤七，即第7降温阶段。其中t6i的取值范围是10.8min≤t6i≤11.2min。
步骤七：第7降温阶段：控制压缩机以转速M1运转，冷凝器风机转速为S1，毛细管组流量为V1运行，压缩机以预设单次开机时长为t71进行开机工作，计时器在t71时间内计时，计时结束后执行压缩机停机，压缩机停机时间为预设单次停机时间t71'；计时器累计压缩机停机时间达到t71'后，执行压缩机开机工作，压缩机以预设单次开机时长为t72又进行开机工作，运行完开机时长为t72的开机工作后继续执行压缩机停机，压缩机停机时间为预设单次停机时间t72'；以此循环，计时器同时进行全程计时，以此压缩机开机停机周期性工作了阶段停留时间t7后执行步骤八。其中t7i的取值范围是12.8min≤t7≤13.2min。
需要进一步说明的是本实施例中的第n个降温阶段中第i次开机时长tni都相等,i≥1,i为自然数；本实施例中的第n个降温阶段中第i次关机时长tni'都相等,i≥1,i为自然数。
S02：过冷却解除过程
过冷却解除过程，也是瞬冻室中储存物从过冷却不冻结状态经过施加外部刺激后瞬间形成晶核并快速冻结完全的过程。瞬冻室中的储存物(一般情况下为食品)施加的外部刺激可以来自温度方面的，也可以是来自物理方面的，只要能够破坏储存物的过冷却不冻结的平衡态就可以使得过冷却状态解除。
以下将详细列举出可以使得储存物解除过冷却的技术方案，进一步要说明的是过冷却解除过程可以通过单一技术手段也可以是多种技术手段的配合作用。
本实施例中解除过冷却过程为物理振荡与增大供冷量共同配合解除。具体的，进入过冷却解除过程：振荡装置开启，开启时间为t′；冷凝器风机转速由分阶段降温过冷却过程的S1增大为S2，并以S2运行；控制单元控制毛细管组流量从分阶段降温过冷却过程的V1减少至V2,并保持V2流量运行，进一步地，控制单元控制电动切换阀将毛细管组中毛细管1切换至毛细管2，以实现毛细管组流量从V1减少至V2的目的；压缩机转速从分阶段降温过冷却过程的M1增大至M2，并以转速M2运行。冷凝器风机以S2转速、压缩机以M2转速以及毛细管组以V2流量共同运行t时间。
进一步地，振荡装置的开启可以与冷凝器风机、压缩机以及毛细管组的运行参数调节同时进行，也可以按照不同的次序进行。
进一步地，0＜t′＜t≤10h。
进一步地，为了更直观的体现整个过冷却过程中涉及到供冷控制的装置以及施加物理方面刺激的装置的参数变化，以下用表格的形式对各装置的参数变化进行进一步的说明：
表1瞬冻过程控制实施例
优选的，冷冻风机转速始终保持P1，冷冻风机转速在整个过冷却过程保持不变。
优选的，瞬冻室风门在分阶段降温过冷却过程以及过冷却解除过程中瞬冻室风门的的工作参数始终不变，所述瞬冻室风门的开度始终为Q1,在常规制冷保存过程瞬冻室风门根据瞬冻室温度调整工作参数。
进一步地，对不同阶段的压缩机转速、冷凝器风机转速、毛细管组流量做如下优化：
优选的毛细管组流量：4.5L/min≤V1≤5L/min，2L/min≤V2≤3L/min；
优选的冷凝器风机：1200rpm≤S1≤1500rpm；1600rpm≤S2≤1900rpm；
优选的压缩机转速：1200rpm≤M1≤1400rpm，3800rpm≤M2≤4500rpm。
本实施例的有益效果在于：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。
S03：常规制冷保存过程
计时器对过冷却解除过程S02进行计时，当达到预设过冷却解除过程时长后，进入常规保存过程S03，进一步需要说明的是在本实施例中S02过程应该在振荡装置保持开启状态t′时间，以及毛细管组以V2流量、冷凝器风机以S2转速和压缩机以M2转速共同运行了t时间才能进入S03。在常规保存阶段可以采用冷冻风机档位变化实现温度调整，但本实施例优选在过冷却解除过程操作完成后，按照如下方式执行常规保存过程:
所述常规制冷保存过程，使瞬冻室储存物温度维持在预设温度Tc,-7℃≤Tc＜0℃；
所述常规制冷保存过程按照预设温度Tc运行的控制方法为：当瞬冻室温度达到开机温度点TONc时，开启瞬冻室的风门；当瞬冻室温度达到第一停机温度点TOFFc时，关闭瞬冻室的风门；TONc＝Tc+TB1/2,TOFFc＝TONc–TB2/2，TONc>Tc>TOFFc；TB1指压缩机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。
如图7所示，为本实施例瞬冻室结构示意图。瞬冻室中包含瞬冻储存区箱体120、温度传感器33、红外传感器35、振荡传导机构121。瞬冻室12中可以设置有瞬冻储存区箱体120。所述温度传感器33以及红外传感器35在本实施例中国可以设置在瞬冻储存区箱体120的一侧壁上，温度传感器33可用于监测瞬冻室12的温度，红外传感器可用于监测存放在瞬冻储存区箱体120中的食品的温度，振荡传导机构121可以设置在瞬冻储存区箱体120的一侧壁上，用于带动瞬冻储存区箱体120在振荡装置开启时发生机械振荡。
进一步地，图7仅为本发明瞬冻室一种结构布置示意图，展示瞬冻室在本实施例中的部分部件，不应将图7所示的瞬冻室结构理解为本发明所述的瞬冻室的唯一结构。
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。
Claims (14)
1.一种制冷设备，该制冷设备包括一具有瞬冻功能的瞬冻室和向所述瞬冻室提供瞬冻冷量的制冷系统，以及控制所述制冷系统对所述瞬冻室实施瞬冻存藏的控制单元，所述控制单元包括控制器和计时器，其特征在于：所述控制单元通过控制所述制冷系统对所述瞬冻室实施分阶段降温过冷却过程，其中：
所述分阶段降温过冷却过程包括m个降温阶段,且m≥2,m为自然数；
所述m阶段的每一降温阶段均设有对应该阶段的压缩机预设累积工作时长，在每一降温阶段由计时器计时压缩机工作时长和停机时长；
控制器控制所述压缩机按照预设累积工作时长逐阶段地进行周期性工作；在所述每一周期内，压缩机被控制按照预设运行周期间歇性启停；
当所述压缩机在第n阶段完成预设累积工作时长为
后，控制器控制其自动进入第n+1降段进行下一阶段降温，完成第n+1阶段的预设累积工作时长/>
如此逐阶段降温直到压缩机完成最后第m阶段的预设累积工作时长/>
其中m≥n≥1,n为自然数；第n阶段的压缩机预设累积工作时长/>
tn i表示压缩机在第n阶段第i工作周期的工作时长；i≥1,为自然数；
当压缩机完成最后第m阶段降温和相应的预设累积工作时长
后，进入过冷却解除过程；
所述分阶段降温过程至少包括3阶段，控制分阶段降温过程的第1降温阶段的压缩机占空比§1最大，压缩机累计工作时长
最长；
从第2降温阶段起，压缩机第n+1阶段的占空比§n+1大于压缩机第n阶段的占空比§n，即§n+1>§n；第n+1阶段压缩机预设运行周期的预设单次开机时长tn+1i大于第n阶段的预设运行周期的预设单次开机时长tni，即：tn+1i>tni。
2.如权利要求1所述的制冷设备，其特征在于：所述制冷设备还包括冷凝器风机、毛细管组、冷冻风机、瞬冻室风门，控制系统通过控制增大冷冻风机转速和/或增大冷凝器风机转速和/或增大压缩机转速和/或减小毛细管组流量和/或增大冷冻风机和/或调整瞬冻室风门解除过冷却过程。
3.如权利要求1所述的制冷设备，其特征在于：所述制冷设备包括过冷却解除装置，在过冷却多阶段降温过程和/或过冷却解除过程被控制向瞬冻室施加电场和/或施加磁场和/或施加物理振荡。
4.如权利要求3所述的制冷设备，其特征在于：所述过冷却解除装置被控制单独实施过冷却解除操作或与制冷系统的冷冻风机和/或冷凝器风机和/或压缩机和/或毛细管组和/或瞬冻室风门配合实施过冷却解除操作。
5.如权利要求1所述的制冷设备，其特征在于：所述制冷设备还设置有振荡装置、毛细管组以及冷凝器风机；过冷却解除过程中振荡装置开启，振荡装置保持开始状态运行t′时间；过冷却解除过程中所述毛细管组流量由分阶段降温过冷却过程中的V1流量减少到V2流量，V2<V1,所述冷凝器风机转速由分阶段降温过冷却过程中的S1增大到S2，S1<S2，所述压缩机转速由分阶段降温过冷却过程中的M1增大到M2，M1<M2，所述毛细管组保持V2流量、所述冷凝器风机转速保持S2以及所述压缩机转速保持M2共同运行t时间。
6.一种制冷设备瞬冻控制方法，所述制冷设备设置有瞬冻室和为所述瞬冻室供冷、具有压缩机的制冷系统，其特征在于：控制所述制冷系统对所述瞬冻室实施设有分阶段降温过冷却过程，其中：
所述分阶段降温过冷却过程包括m个降温阶段,且m≥2,m为自然数；
所述m阶段的每一降温阶段均设有预设阶段降温时长；
在所述每一预设阶段降温时长内，压缩机被控制以预设单次开机时长、预设运行周期、预设累积工作时长启停；
当所述压缩机在第n阶段完成预设累积工作时长为
后，控制器控制其自动进入第n+1降段进行下一阶段降温，完成第n+1阶段的预设累积工作时长/>
如此逐阶段降温直到压缩机完成最后第m阶段的预设累积工作时长/>
其中m≥n≥1,n为自然数；第n阶段的压缩机预设累积工作时长/>
tn i表示压缩机在第n阶段第i工作周期的工作时长；i≥1,为自然数；
所述分阶段降温过程至少包括3阶段，控制分阶段降温过程的第1降温阶段的压缩机占空比§1最大，压缩机累计工作时长
最长；
从第2降温阶段起，压缩机第n+1阶段的占空比§n+1大于压缩机第n阶段的占空比§n，即§n+1>§n；第n+1阶段压缩机预设运行周期的预设单次开机时长tn+1i大于第n阶段的预设运行周期的预设单次开机时长tni，即：tn+1i>tni；
当压缩机完成最后第m阶段降温和相应的预设累积工作时长
后，进入过冷却解除过程；
控制系统通过控制增大冷冻风机转速和/或增大冷凝器风机转速和/或增大压缩机转速和/或减小毛细管组流量和/或增大冷冻风机和/或调整瞬冻室风门解除过冷却过程。
7.如权利要求6所述的制冷设备瞬冻控制方法，其特征在于：在过冷却多阶段降温过程和/或过冷却解除过程被控制向瞬冻室施加电场和/或施加磁场和/或施加物理振荡。
8.如权利要求6所述的制冷设备，其特征在于：所述过冷却解除阶段被控制单独实施向瞬冻室施加电场和/或施加磁场和/或施加物理振荡解除过冷却操作或与制冷系统的冷冻风机和/或冷凝器风机和/或压缩机和/或毛细管组和/或瞬冻室风门配合实施过冷却解除操作。
9.如权利要求8所述的制冷设备，其特征在于：过冷却解除过程向瞬冻室施加物理振荡运行t′时间，且过冷却解除过程中控制毛细管组流量由分阶段降温过冷却过程中的V1流量减少到V2流量，V2<V1,冷凝器风机转速由分阶段降温过冷却过程中的S1增大到S2，S1<S2，压缩机转速由分阶段降温过冷却过程中的M1增大到M2，M1<M2，毛细管组保持V2流量、冷凝器风机转速保持S2以及所述压缩机转速保持M2共同运行t时间。
10.一种制冷设备瞬冻控制方法，所述制冷设备设有瞬冻室和为所述瞬冻室供冷、具有压缩机的制冷系统，其特征在于：在对所述瞬冻室实施包括如下瞬冻过程的控制：
S0：启动瞬冻保存模式；
S1：对瞬冻室内储存物实施分阶段降温过冷却过程；
S2：对瞬冻室内储存物实施过冷却解除过程；
S3：对瞬冻室内储存物实施常规制冷保存过程；
其中所述S1过程，逐阶段地进行m个降温阶段，并在每一阶段对压缩机的工作时长进行计时；
当所述压缩机在第n阶段完成预设累积工作时长为
后，自动进入第n+1降段进行下一阶段降温，完成第n+1阶段的预设累积工作时长/>
其中m≥n≥1；m,n为自然数；tni表示压缩机在第n阶段第i工作周期的工作时长；i≥1,i为自然数；第n阶段的压缩机预设累积工作时长/>
当压缩机完成最后第m阶段的预设累积工作时长
后，进入过冷却解除过程S2；
对过冷却解除过程S2进行计时，当达到预设过冷却解除过程时长后，进入常规制冷保存过程S3；
所述分阶段降温过程至少包括3阶段，控制分阶段降温过程的第1降温阶段的压缩机占空比§1最大，压缩机累计工作时长
最长；
从第2降温阶段起，压缩机第n+1阶段的占空比§n+1大于压缩机第n阶段的占空比§n，即§n+1>§n；第n+1阶段压缩机预设运行周期的预设单次开机时长tn+1i大于第n阶段的预设运行周期的预设单次开机时长tni，即：tn+1i>tni。
11.如权利要求10所述的制冷设备瞬冻控制方法，其特征在于：所述第1降温阶段使瞬冻室储存物降温到5℃～-1℃。
12.如权利要求10所述的制冷设备瞬冻控制方法，其特征在于：所述分阶段降温过冷却过程使瞬冻室储存物降温到-2℃～-6℃。
13.如权利要求10所述的制冷设备瞬冻控制方法，其特征在于：在所过冷却解除过程操作完成后，执行常规制冷保存过程；所述常规制冷保存过程，使瞬冻室储存物温度维持在预设温度Tc,-7℃≤Tc＜0℃；
所述常规制冷保存过程按照预设温度Tc运行的控制方法为：当瞬冻室温度达到开机温度点TONc时，开启瞬冻室的风门；当瞬冻室温度达到第一停机温度点TOFFc时，关闭瞬冻室的风门；TONc＝Tc+TB1/2,TOFFc＝TONc–TB2/2，TONc>Tc>TOFFc；TB1指压缩机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。
14.如权利要求10所述的制冷设备瞬冻控制方法，其特征在于：其中所述S3过冷却解除过程：过冷却解除过程：所述制冷设备还设置有振荡装置、毛细管组以及冷凝器风机；过冷却解除过程中振荡装置开启，振荡装置保持开始状态运行t′时间；过冷却解除过程中所述毛细管组流量由分阶段降温过冷却过程中的V1流量减少到V2流量，V2<V1,所述冷凝器风机转速由分阶段降温过冷却过程中的S1增大到S2，S1<S2，所述压缩机转速由分阶段降温过冷却过程中的M1增大到M2，M1<M2，所述毛细管组保持V2流量、所述冷凝器风机转速保持S2以及所述压缩机转速保持M2共同运行t时间。
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