CN112503815A - 一种具有超声波辅助冷冻功能的制冰机及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有超声波辅助冷冻功能的制冰机及其控制方法，涉及制冷控制技术领域。本发明制冰机包括超声波发生装置、制冰机主控单元、温度检测装置、制冰机制冷负载和冰格；制冰机主控单元的信号输出端连接制冰机制冷负载、超声波发生装置，信号输入端连接温度检测装置。本发明通过超声波发生装置的设置，在水凝结成冰的相变阶段加入超声波的作用，利用超声波的机械效应及空化效应等来加速冰核的形成及生长，从而缩短结冰时间，提高制冰效率。
Description
技术领域
本发明属于制冷控制技术领域，特别是涉及一种具有超声波辅助冷冻功能的制冰机及其控制方法。
背景技术
随着生活水平的提高，制冰机也逐渐从大型化、商用化向小型化、家用化发展。但当前市场上的制冰机的制冰原理基本相同，主要通过压缩机或半导体制冷设备对冰格或出冰头的表面进行直冷降温，从而使冰一层层凝结直至达到规定厚度或大小。但这种制冰方式受限于制冰机的体积及能耗，其制冰速度一般很慢，并不能满足有快速制冰需求的场景。本发明提出的一种具有超声波辅助冷冻功能的制冰机，能够利用超声波的机械效应、空化效应、热效应等来影响水结冰过程中的晶核的形成及生长，从而缩短结冰时间，提高制冰机的制冰效率。同时，本发明提出的一种具有超声波辅助冷冻功能的制冰机的控制方法，能够精确控制超声波在水凝冰过程中的作用时间，从而在提高制冰效率的前提下，有效降低能耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有超声波辅助冷冻功能的制冰机及其控制方法，解决了现有制冰机制冰速度慢且耗能高的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种具有超声波辅助冷冻功能的制冰机，包括超声波发生装置、制冰机主控单元、温度检测装置、制冰机制冷负载和冰格；所述制冰机主控单元的信号输出端连接制冰机制冷负载、超声波发生装置，信号输入端连接温度检测装置。
进一步地，所述超声波发生装置包括用于发出一定功率的高频超声波的超声波发生器、以及超声波振子；
其中，所述超声波振子连接在所述超声波发生器的信号输出端；
其中，所述超声波振子安装在冰格的底部；
其中，所述超声波发生器的功率为10-200W、频率为20-100KHz；
进一步地，所述制冰机主控单元选用单片机。
进一步地，所述温度检测装置用于检测冰格中液体的温度；且所述温度检测装置选用红外传感器；
进一步地，所述制冰机制冷负载包括制冷装置、注水电机和加热器；
其中，所述制冷装置为压缩机或半导体制冷片。
一种具有超声波辅助冷冻功能的制冰机的控制方法，包括如下步骤：
Stp1、通过注水电机将水槽中的水注入冰格中，同时启动制冷设备开始进行降温；
Stp2、制冰机中的温度检测装置对冰格中的液体温度进行实时监测，并将温度数据传给制冰机主控单元；
Stp3、制冰机控制单元根据接收到的冰格中的液体温度数据，判断其是否达到相变阶段；若达到相变阶段则进入步骤Stp4，反之返回步骤Stp2；
Stp4、在相变阶段段，控制超声波发生器启动，并按照开Tn时间停Tm时间的频率进行工作；
Stp5、制冰机控制单元根据Stp2中接收到的冰格中的液体温度数据并判断相变阶段是否结束，若是则关闭超声波发生器；反之返回步骤Stp4。
进一步地，所述Tn取值范围为10-60秒，所述Tm取值范围为10-90秒。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过超声波发生装置的设置，在水凝结成冰的过程中加入超声波的作用，利用超声波的机械效应及空化效应等来加速冰核的形成及生长，从而缩短结冰时间，提高制冰效率；通过实时监测制冰机冰格中的水结冰过程中的温度情况，当温度达到其成核所需的相变温度时启动超声波发生装置，在整个相变时间段内，控制超声波发生器按一定的频率工作；通过对超声波作用时间的精确把控，不仅可以缩短制冰机的制冰时间，还能有效降低制冰过程中的能耗。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明制冰机的控制流程框图；
图2为本发明制冰机的系统组成框图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图2所示，本发明为一种具有超声波辅助冷冻功能的制冰机，包括超声波发生装置、制冰机主控单元、温度检测装置、制冰机制冷负载和冰格；制冰机主控单元的信号输出端连接制冰机制冷负载、超声波发生装置，信号输入端连接温度检测装置。
优选地，超声波发生装置包括用于发出一定功率的高频超声波的超声波发生器、以及超声波振子；
其中，所述超声波振子连接在所述超声波发生器的信号输出端；
其中，所述超声波振子安装在冰格的底部；
其中，超声波发生器的功率为10-200W、频率为20-100KHz；
优选地，制冰机主控单元选用单片机。
优选地，温度检测装置用于检测冰格中液体的温度；且温度检测装置选用红外传感器；
优选地，制冰机制冷负载包括制冷装置、注水电机和加热器；
其中，制冷装置为压缩机或半导体制冷片。
如图1所示，一种具有超声波辅助冷冻功能的制冰机的控制方法，包括如下步骤：
Stp1、通过注水电机将水槽中的水注入冰格中，同时启动制冷设备开始进行降温；
Stp2、制冰机中的温度检测装置对冰格中的液体温度进行实时监测，并将温度数据传给制冰机主控单元；
Stp3、制冰机控制单元根据接收到的冰格中的液体温度数据，判断其是否达到相变阶段；若达到相变阶段则进入步骤Stp4，反之返回步骤Stp2；
Stp4、在相变阶段段，控制超声波发生器启动，并按照开Tn时间停Tm时间的频率进行工作；
Stp5、制冰机主控单元根据Stp2中接收到的冰格中的液体温度数据并判断相变阶段是否结束，若是则关闭超声波发生器；反之返回步骤Stp4。
优选地，Tn取值范围为10-60秒，Tm取值范围为10-90秒。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种具有超声波辅助冷冻功能的制冰机，其特征在于：包括超声波发生装置、制冰机主控单元、温度检测装置、制冰机制冷负载和冰格；
其中，所述制冰机主控单元的信号输出端连接制冰机制冷负载、超声波发生装置，信号输入端连接温度检测装置。
2.根据权利要求1所述的一种具有超声波辅助冷冻功能的制冰机，其特征在于，所述超声波发生装置包括用于发出一定功率的低频超声波的超声波发生器、以及超声波振子；
其中，所述超声波振子连接在所述超声波发生器的信号输出端；
其中，所述超声波振子安装在冰格的底部；
其中，所述超声波发生器的功率为10-200W、频率为20-100KHz。
3.根据权利要求1所述的一种具有超声波辅助冷冻功能的制冰机，其特征在于，所述制冰机主控单元选用单片机。
4.根据权利要求1所述的一种具有超声波辅助冷冻功能的制冰机，其特征在于，所述温度检测装置用于检测冰格中液体的温度；且所述温度检测装置选用红外传感器。
5.根据权利要求1所述的一种具有超声波辅助冷冻功能的制冰机，其特征在于，所述制冰机制冷负载包括制冷装置、注水电机和加热器；
其中，所述制冷装置为压缩机或半导体制冷片。
6.一种具有超声波辅助冷冻功能的制冰机的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
Stp1、通过注水电机将水槽中的水注入冰格中，同时启动制冷设备开始进行降温；
Stp2、制冰机中的温度检测装置对冰格中的液体温度进行实时监测，并将温度数据传给制冰机主控单元；
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Stp5、制冰机主控单元根据Stp2中接收到的冰格中的液体温度数据并判断相变阶段是否结束，若是则关闭超声波发生器，反之返回步骤Stp4。
7.根据权利要求6所述的一种具有超声波辅助冷冻功能的制冰机的控制方法，其特征在于，所述Tn取值范围为10-60秒，所述Tm取值范围为10-90秒。
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