将液体饮料保持在过冷状态下的方法和设备

摘要

本发明公开了一种冰箱，所述冰箱包括抑制液相饮料结冰的装置，从而稳定地保持过冷饮料的过冷状态。所述冰箱包括：主体；过冷室，设置在主体内，从而冷空气被提供到过冷室中；微波发生器，振荡微波到过冷室中；控制单元，控制由微波发生器振荡的微波的幅值。本发明具有抑制液相饮料结冰的效果，从而稳定地保持液相饮料的过冷状态，因此增加液相饮料的过冷度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种冰箱，更具体地讲，涉及一种包括用于将液相饮料稳定地保持在过冷状态下的装置的冰箱。

背景技术

通常，当在1个大气压下，液相饮料的温度低于液体的冰点(例如，对于水为0℃)时，液相饮料变为固相。然而，在特定的环境下，液相饮料不结冰，而是变得过冷。这种液体的过冷状态(即，液体在低于液相饮料的冰点的温度下不结冰的状态)被称为亚稳态。亚稳态下的过冷液体既不是固体也不是液体。由于这个原因，当过冷液体被扰动时，过冷液体马上变为固相。结果，当储藏在过冷状态下的饮料被倒入冷的杯子中时，或者冲击或振荡被施加到过冷饮料时，提供给消费者的饮料既不是完全结冰的，也不是完全融化的。下面，通过扰动被改变为固态的过冷饮料被称为溶浆(slush)。

日本专利申请公开第2003-214753号公开了一种能够使储藏间冷却以在均匀的温度分布下储藏饮料的过冷装置，通过改进冰箱的内部结构来构造所述过冷装置。在该已有技术中，冷空气供应管以及冷空气吸入管被安装到储藏间的相对的侧壁上，连接管被安装到储藏间的上壁上，以连接冷空气供应管和冷空气吸入管。该已有的过冷装置使冷空气通过由冷空气供应管、储藏间、冷空气吸入管和连接管限定的通道连续地循环，以使储藏间的温度分布保持均匀。

就像在该公开的已有技术中那样，维持储藏间的均匀温度分布以使液体饮料过冷是重要的。然而，更重要的是，随着时间的流逝，尽可能地使储藏液体饮料的储藏间的温度分布保持均匀，以保持液体饮料的过冷状态，从而为消费者提供高质量的溶浆饮料。具体地讲，当在保持均匀平均温度的同时储藏间内的温度随时间改变很大时，过冷状态下的饮料在储藏间的温度最低时而结冰，因此，导致不可能提供溶浆饮料。

然而，使用另外产生的冷空气冷却储藏间来保持液相饮料的过冷状态并不可取。传统的冰箱包括冷冻间和冷藏间。当在该冰箱中设置过冷储藏间时，必须安装额外的蒸发器以使饮料过冷，这从结构和成本上看都是不可取的。

因此，需要这样一种技术，即，在利用包括冷冻间和冷藏间的传统冰箱的结构和特点的同时，产生并提供适合于使液相饮料过冷的冷空气的技术。

然而，液体饮料中可能包含各种混合物，而且混合物的比例并不是对于所有的液体饮料都相同。结果，液体饮料具有不同的冰点。具体地讲，使各种液体饮料过冷所需要的温度不同。例如，由于液相饮料A和B中含有的不同混合物比例，液相饮料A和B具有不同的冰点和不同的临界过冷温度(即，使特定液相饮料维持在过冷状态下的最小温度，当液相饮料的温度低于该最小温度时，液相饮料结冰)。当液相饮料A的临界过冷温度是-12℃而且液相饮料B的临界过冷温度是-15℃时，在-13℃时液相饮料B被储藏在过冷状态，而液相饮料A在-13℃时结冰。

尽管由于液相饮料中含有的混合物比例不同，液相饮料通常具有不同的临界过冷温度，但是液相饮料具有相似的过冷温度区间(即，液相饮料处于过冷状态的最高温度和最低温度之间的范围)。

制造各种冰箱以使各种液相饮料过冷从成本的角度来看是不可取的。因此，需要一种技术，即，在利用包括冷冻间和冷藏间的传统冰箱的结构和特点的同时，产生并提供适合于使各种液相饮料过冷的冷空气以使液相饮料维持在过冷状态下的技术。

此外，当液相饮料被扰动时，即使提供了适合于使液相饮料过冷的冷空气，但是液相饮料仍然很可能结冰。因此，需要一种即使在液相饮料被扰动时也能使液相饮料保持在过冷状态下的技术。

发明内容

下面，将阐述本发明的另外的方面和/或优点，另外的部分，通过该描述将变得清楚，或者通过实施本发明来了解。

因此，本发明的一方面在于提供一种包括抑制液相饮料结冰从而使液相饮料稳定地保持在过冷状态的装置的冰箱。

根据一个实施例，提供了一种冰箱，包括：主体；过冷室，设置在主体内以使得冷空气被提供到过冷室中；微波发生器，振荡微波到过冷室中；控制单元，控制由微波发生器振荡的微波的幅值。

根据一方面，微波发生器是振荡微波的磁控管。

根据一方面，所述控制单元包括屏蔽构件，用于控制由磁控管振荡的微波的发射率，从而控制微波的幅值。

根据一方面，屏蔽构件由金属板制成，该金属板具有预定尺寸的格状结构。

根据一方面，控制单元包括用于控制施加到磁控管的电流的电流控制器，从而控制过冷室中的微波的幅值。

根据一方面，微波发生器包括用于在过冷室中产生电场的电极单元以及用于将AC电压施加到电极单元的电压单元。

根据一方面，电极单元包括分别安装到过冷室的相对的壁上的一对板。

根据一方面，安装在过冷室的底部的板上设置有用于放置容纳有过冷的水的容器的孔。

根据一方面，控制单元包括电压控制单元，所述电压控制单元控制由电压单元施加的电压，以控制微波的幅值。

根据一方面，电压控制单元包括电压转换器和频率转换器，所述电压转换器转换由电压单元施加的电压的幅值，所述频率转换器转换由电压单元施加的电压的频率。

根据一方面，由电压转换器转换的电压的幅值为2kV至10kV，由频率转换器转换的电压的频率为100kHz至1MHz。

根据实施例的另一方面，提供了一种冰箱，包括：主体；过冷室，设置在所述主体中以使得将冷空气被提供到过冷室中；至少一个分隔件，用于划分过冷室的内部空间；微波发生器，用于将微波振荡到由所述至少一个分隔件划分的过冷室的每个空间中；控制单元，用于控制由微波发生器振荡的微波的幅值。

可包括多个分隔件。

将在下面部分阐述本发明的另外的方面和/或优点，另外的部分，通过该描述将是清楚的，或者通过实施本发明来了解。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其它方面和优点将会变得清楚和更容易理解，其中：

图1是示出根据本发明的冰箱的主视图；

图2是图1的冰箱的主视截面图；

图3是沿着图1的线I-I截取的截面图；

图4A和4B是示出图3中的混合室内限定的混合单元的示图；

图5是示出图1的过冷室的俯视截面图；

图6和图7是示出过冷室的第一实施例的透视图；

图8是示出过冷室的第二实施例的透视图；

图9是示出根据图8中示出的本发明的第二实施例的过冷室的变型的透视图；

图10是示出根据图5、6、7中示出的本发明的第一实施例的过冷室的变型的透视图；

图11是示出根据图8和图9中示出的本发明的第二实施例的过冷室的另一变型的透视图。

具体实施方式

现在，将详细描述本发明的实施例，其例子示出在附图中，其中，相同的标号始终指示相同的部件。下面，参照附图描述实施例以解释本发明。

图1是示出根据实施例的冰箱的主视图。图2是图1中的冰箱的主视截面图。图3是沿图1的线I-I截取的截面图。

如图1至图3所示，根据本发明的冰箱包括在前侧敞开的主体10。主体10包括形成主体10的外表面的外轮廓线11以及与外轮廓线11隔开预定距离设置的内轮廓线12，从而限定用于储藏食物的储藏室20。外轮廓线11和内轮廓线12之间的空间填充有泡沫隔热构件12以防止冷空气逸失。

储藏室20通过中间隔板14被分为两部分。冷藏间21位于储藏室20的右侧部分中，用于将食物储藏在冷藏状态下。冷冻间22位于储藏室20的左侧部分中，用于将食物储藏在冷冻状态下。冷空气产生室15位于储藏室20的后部，用于产生冷空气，所产生的冷空气将被提供到储藏室20中。蒸发器(未示出)被安装在冷空气产生室15中，用于执行与环境空气的热交换，以产生冷空气。与蒸发器相邻安装的是循环风扇(未示出)，以将冷空气吹入储藏室20。

冷藏间门21a和冷冻间门22a分别铰接到冷藏间21和冷冻间22的前侧。搁架16被安装到每个门21a和22a上。

该冰箱还包括过冷室30，置于冷藏间21中，用于使液体饮料过冷到低于饮料在1个大气压下的冰点的温度。

液相饮料被过冷的最小温度由各种因素决定，例如，液相饮料的种类以及储藏液相饮料的容器的材料和/或尺寸。然而，当统计地处理试验数据时，通常只有用于储藏饮料的容器的材料和/或尺寸被限定，而其它不受影响的因素(例如，冷却速度)被忽略了，因此可以根据液相饮料的种类确定合适的过冷温度。例如，当通过对玻璃容器中容纳的200ml水进行的反复试验获得的平均临界过冷温度为-9℃时，该温度或稍高于该温度的温度可被定义为过冷室30相对于水的设定温度。当按照与上述试验相同放入方式对各种类型的饮料进行试验时，可以看出，对于一般容器而言，过冷室30的合适的设定温度大约为-5℃至-12℃。该过冷温度区间(即，特定液相饮料过冷的最大温度和最小温度之间的范围)在冷冻间22的正常温度(-18℃至-21℃)与冷藏间21的正常温度(3℃至5℃)之间。因此，通过适当地混合冷冻间中的冷空气和冷藏间中的冷空气，可以产生使液相饮料过冷的冷空气。

根据本发明的实施例，冰箱还包括：混合室40，设置在冷藏间21中，用于从冷冻间22和冷藏间21吸入并混合冷空气，以产生将被提供到过冷室30的冷空气；控制器/控制单元54，控制吸入到混合室40中的冷冻间冷空气和冷藏间冷空气的量，以使过冷室30的温度被保持在设定温度。

混合室40具有第一吸入口41和第二吸入口42，用于分别从冷冻间22和冷藏间21吸入冷空气。当混合室40和过冷室30设置在冷藏间21中时，如图2和图3中所示，第一吸入口41使得空气通过中间隔板14从冷冻间22流到混合室40，第二吸入口42使得空气通过将混合室40与冷藏室21相互分隔的分隔件的一侧从冷藏间21流入混合室40。鼓风扇44a和44b分别安装在第一吸入口41和第二吸入口42中，以提供将冷冻间冷空气和冷藏间冷空气吸入混合室40所需的动力。第一吸入口41和第二吸入口42具有摆动盖板(flap)45，以基于鼓风扇44a和44b的操作而打开和关闭第一吸入口41或第二吸入口42。

混合室40和过冷室30彼此相邻并通过分隔板46a相互分隔。在混合室40中混合的冷空气直接吹入过冷室30。混合室40具有形成在分隔板46a中的冷空气供应口46。

混合室40可包括混合单元47，用于在冷空气移向冷空气供应口46的同时，使通过第一吸入口41吸入的冷空气和通过第二吸入口42吸入的冷空气混合，从而冷空气被适当地混合。如图4A中所示，混合单元47可包括位于第一吸入口41、第二吸入口42和冷空气供应口46之间的混合通道47a。图4A是示出图3中的混合室中限定的混合通道47a的俯视截面图。混合室47a通过至少一个通道形成板47b以盘旋方式形成。可选地，混合单元可包括可在混合室40中旋转的风扇47c，以加速冷空气的混合，如图4B所示。风扇47c被安装在混合室40中，而不用额外的驱动单元(例如，电机)。风扇47c通过吸入混合室40中的冷空气的流动而旋转，以加速来自冷冻间22和冷藏间21的冷空气的混合。

过冷室30包括温度传感器31，用于测量过冷室30的内部温度。控制单元54比较由温度传感器31测量的温度和过冷室30的设定温度，并基于比较的结果控制鼓风扇44a和44b的操作，以控制通过鼓风扇吸入的冷冻间冷空气和冷藏间冷空气的量。例如，当过冷室30的设定温度为-7℃，且由温度传感器31测量的温度为-5℃时，控制单元54控制鼓风扇44a和44b以增加冷冻间冷空气的吸入比率，从而将混合的冷空气的温度降低到-7℃。如图4A和4B所示，温度传感器48可以被安装在混合室40中。优选地，温度传感器48与冷空气供应口46相邻安装，以当混合的冷空气被供应到过冷室30时测量混合的冷空气的温度。

混合室40和过冷室30具有隔热构件49和32，用于将混合室40和过冷室30与冷藏间21之间绝热，从而防止冷空气的泄漏，使得混合室40与过冷室30不受冷藏间21的内部温度的影响。

在实施例中，过冷室30的空气温度在过冷温度区间内。为了防止过冷状态的液相饮料在过冷室30中结冰，除了温度控制之外，还需要考虑扰动对液相饮料的影响。例如，亚稳态下的液相饮料可能由于扰动(例如当门21a和22a被打开和关闭时产生的振动，或由于压缩机的运转产生的振动)而结冰。因此，需要防止被干扰的液相饮料结冰的技术。

图5是示出安装在过冷室中的磁控管的透视图，图6是示出安装在过冷室中的屏蔽构件的透视图，图7是示出安装在过冷室中的电流控制器的透视图。

根据实施例，如图5所示，磁控管50安装在过冷室30的侧壁的中部，以稳定地将液相饮料保持在过冷状态。磁控管(如图5中示出的磁控管50)通常用在微波炉中。磁控管50可包括由铜制造的阳极、以圆柱形线圈的形状形成的阴极、将阳极和阴极之间的磁场保持为直角的磁体。传统的磁控管对于本领域的技术人员是公知的，因此，不再提供详细描述。

磁控管50向着过冷室30振荡微波。微波将振动能量施加到液体饮料的分子结构，以防止液体饮料的分子结构变稳定，从而防止液相饮料结冰。微波的幅值必须足够低，从而防止液相饮料被过度加热。因此，冰箱还设置有控制单元51和53，以控制微波的幅值。

如图6所示，屏蔽构件51用于控制从磁控管50振荡的微波的投射率和幅值。屏蔽构件51由具有预定尺寸的格状孔的金属板构造而成。屏蔽构件51可以形成为在一端开口的近似规则六面体。磁控管51位于屏蔽构件51内。屏蔽构件51使磁控管50振荡出的微波的一部分通过，从而控制微波的发射率。

如图7中所示，电流控制器53可被用于控制由磁控管50振荡的微波的频率。可以通过控制经电流控制器53施加到磁控管50的电流来控制由磁控管50振荡的微波的频率。

当设计或操作屏蔽构件51或电流控制器53时，应当仅将足以防止液相饮料结冰的振荡能传递到液相饮料。当传递到液体饮料的振荡能过大时，液相饮料不会结冰，但是液相饮料可能会由于液相饮料的分子之间的摩擦力而被加热，因此液相饮料的温度可能会跳出过冷温度区间。

当磁控管50安装在过冷室30中时，在冷藏间门21a的一侧，将屏蔽膜52安装到过冷室30的内壁上，以防止通过冷藏间门21从过冷室30发射的微波到达用户从而使用户受微波的影响。此外，反射板(未示出)安装到过冷室30的没有安装屏蔽膜52的内壁上，从而微波容易地传递到液相饮料。

当过冷室30的设定温度依赖于将被过冷的饮料而被确定时，鼓风扇44a和44b运转，从而来自冷冻间22的冷空气通过第一吸入口41被引入混合室40，来自冷藏间的冷空气通过第二吸入口42被引入混合室40。来自冷冻间的冷空气以及来自冷藏间的冷空气被吸入混合室40并在通过混合通道47a时相互热交换，结果使得来自冷冻间的冷空气和来自冷藏间的冷空气均衡。结果，均衡的冷空气通过冷空气供应口46被提供到过冷室30，从而使储藏在过冷室30中的液相饮料过冷。

安装在过冷室30中的温度传感器31测量过冷室30的温度并将测量的温度数据发送给控制单元54。控制单元54将由温度传感器31测量的温度与过冷室30的设定温度比较，并基于比较结果来控制鼓风扇44a和44b的运转。从冷冻间吸入的冷空气的量以及从冷藏间吸入的冷空气的量被控制以使得混合室40中混合的冷空气的温度接近于过冷室30的设定温度。结果，过冷室30被维持在设定温度。

此外，通过屏蔽构件50或电流控制器53来控制微波的幅值，并且在冷空气被供应到过冷室30的同时，从磁控管50连续地振荡微波。这样，即使在过冷的液相饮料被扰动时，也能防止液相饮料结冰。因此，液相饮料被稳定地保持在过冷状态。

图3示出了安装在冷藏间21中的混合室40和过冷室30。作为选择，混合室40和过冷室30也可安装在冷冻间22中。在这种情况下，用于吸入冷藏间冷空气的第二吸入口通过中间隔板与冷藏间连通。

根据另一实施例，该冰箱还包括：过冷室30，设置在冷藏间21中，用于使液相饮料过冷而处于在冰点之下；微波发生器，用于振荡微波，以使液相饮料稳定地保持在过冷状态。

上面描述了将从冷冻间22提供的冷空气和从冷藏间21提供的冷空气混合的混合室40以及对过冷室30的温度控制。因此，在下面将仅描述微波发生器。

图8是示出安装在过冷室中的电极单元的透视图。

如图8所示，该冰箱还包括：电极单元60，用于在过冷室30中产生电场，从而液相饮料被保持为过冷状态；电压单元61，用于将AC电压施加到电极单元60。电极单元60包括分别安装到过冷室30的相对壁上的一对板。设置电压控制单元62以控制将电压施加到电极单元60的电压单元61，从而控制微波的幅值。

电压控制单元62是根据本发明的第二实施例的冰箱的控制装置。电压控制单元62包括：电压转换器63，用于转换电压单元61施加的电压的幅值；频率转换器64，用于转换电压单元61施加的电压的频率。电压转换器63将电压单元61施加的电压的幅值放大，频率转换器64将电压单元61施加的电压的频率放大为更高的频率。

过冷室30中的微波与过冷室30中产生的电场相关。电场与安装到过冷室30的壁上的板的面积以及板之间的距离相关。为了振荡使液相饮料稳定地保持为过冷状态需要的微波，基于板的面积和板之间的距离来确定电压转换器63和频率转换器64的放大程度。例如，当每个板的水平长度大约为40cm，每个板的垂直长度大约为50cm，板之间的距离大约为50cm时，由电压转换器63转换的电压的幅值必须在2kV和10kV之间，由频率转换器64转换的电压的频率必须在100kHz和1MHz之间。当将AC电压施加到电极单元60时产生的微波将振荡能施加给液相饮料的分子结构，从而防止液相饮料结冰。

图9是示出电极单元中形成的孔的透视图。

如图9中所示，电极单元60包括安装到过冷室30的上壁和下壁上的一对板。安装在过冷室30的底部上的板设置有孔65，容纳液相饮料的容器位于所述孔65中。当所述容器位于各个孔65中时，液相饮料对干扰(如振动)的敏感度降低。

由于已经参照图8详细描述了用于将微波振荡到过冷室30的微波发生器的构造以及控制微波的幅值的控制单元的构造，因此，将不再给出它们的详细描述。

图10和图11是示出划分过冷室的内部空间的分隔件的透视图。

如图10中所示，分隔件66安装在过冷室30的中部。磁控管50安装在过冷室30的每个划分的空间中。因此，如图5至7所示，磁控管50由屏蔽构件51或电流控制器53控制，从而具有不同幅值的微波被振荡到过冷室30的各个划分的空间中。

如图11中所示，分隔件66安装在过冷室30的中部。包括一对板的电极单元60被安装在过冷室30的每个划分的空间中。因此，如图8所示，由电极单元60产生的电场的幅值被电压控制单元62控制，从而具有不同幅值的微波被振荡到过冷室30的各个划分的空间中。

可设置多个分隔件66以将各种液相饮料稳定地保持在过冷状态。

当各种液相饮料的临界过冷温度和过冷温度区间彼此不同，液相饮料不能被一起放入过冷室时，可根据相应的液相饮料的临界过冷温度和过冷温度区间来将液体饮料分开储藏。例如，如果液相饮料A的临界过冷温度为-12℃，并且其过冷温度区间为-5℃至-12℃，液相饮料B的临界过冷温度为-15℃，其过冷温度区间为-10℃至-15℃时，液相饮料A和液相饮料B被存储在过冷室30的不同隔间内，并振荡具有不同幅值的微波，从而将液相饮料A和液相饮料B稳定地保持在过冷状态。

此外，如参照图5至图9所描述的，振荡微波的微波发生器被安装在过冷室中，从而即使当过冷室的温度变得低于过冷室的设定温度(-5℃至-12℃)时，所述微波也能防止液相饮料结冰，因此，液相饮料的过冷度(过冷的液相饮料变得稳定或变成溶浆时的程度)被增加。例如，附加风扇(未示出)可被安装在过冷室30中，以将过冷室30的温度降低到过冷室30的设定温度之下。

通常，当液相饮料不在过冷温度区间内时，液相饮料结冰。然而，当微波被振荡到过冷室30中时，液相饮料的结冰被抑制，从而液相饮料被保持为过冷状态。在这种情况下，液相饮料的过冷状态被保持在更低的温度，因此，液相饮料的过冷度被增加。

从上述描述清楚可知，该冰箱具有使用微波发生器抑制液相饮料结冰从而将液相饮料稳定地保持为过冷状态的有益效果。

此外，振荡微波的微波发生器被安装在过冷室中，并且即使当过冷室的温度低于过冷室的设定温度(-5℃至-12℃)时，所述微波也能防止液相饮料结冰，从而增加液相饮料的过冷度。

此外，微波发生器被安装在过冷室的每个划分的空间中，因此，即使在液相饮料具有不同的过冷温度区间时，也可将液相饮料稳定地保持为过冷状态。

尽管已经示出和描述了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例作出改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。