CN101273240B - 家用的制冷保存单元 - Google Patents

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Abstract

一种特别用于家用的制冷保存单元(1)，包括设置有入口门(3)和制冷装置(4)的内部隔室(2)。该单元包括由氮气发生器(7)、控制PLC(8)、氧气分析器、过压/负压阀(9)以及柔性通风室(10)组成的环境控制设备。这些部件都安装在该单元较低区域的隔室(6)内，隔室(6)通常用来容纳传统家用冰箱的压缩机和冷凝器(4)。本发明极大地提高了家用冰箱内存放的食品在其散装保存时和/或当容纳它们的包装没有密闭时的保存时间。本发明在某些情况下甚至可以使用最小的额外的电气设备的能量消耗来获得被保存产品三倍的保存时间。

Description

家用的制冷保存单元
技术领域
本发明涉及一种特别用于家用的制冷保存单元。
背景技术
已知地，家用冰箱(refrigerator)内保存的食品超过不同时间后会变质，这些时间依据每种类型的物品而定。
人们还知道控制和改进食品保存的环境能起到有益的效果。
特别地，目前很大一部分用来保存农产品的制冷单元不仅设有通常的制冷系统，还设有控制货物保存隔室内的环境的系统。
特别地，这些系统监控和控制储存空间内的氧气和二氧化碳的百分比。这种类型的系统在大多数情况下能提供被保存的农产品双倍的保存时间，并且在某些情况下使用最新一代的监控和控制系统(ULO、超低氧气的首字母缩写词)，其保存时间是只由制冷系统组成的保存系统的三倍。
另外，在包装领域，改进的环境显著地提高了大多数被保存产品的保存时间。
这就是越来越多的使用环境得到改进的包装的原因。
在包装情况下，人们用改进的环境来替代被控制的环境，这是因为包装中引入的环境是“静态”的，并且一旦包装被密封该环境就不会被再次改变。
但是，在两种情况下，人们谈到的环境是相对于我们通常呼吸的环境而言、其氧气和二氧化碳值发生改变的环境。
发明内容
本发明的目标是提供一种改进的家用制冷系统。
本发明的目的是提供一种制冷系统，该系统可显著地提高家用冰箱内的被保存食品在其散装保存时和/或当容纳它们的包装没有密闭时的保存时间。
本发明的另一个目的是提供一种家用制冷系统，该系统使用最小的额外的电气设备的能量消耗来显著地延长被保存产品的保存时间。
另一个目的是提供一种家用类型的制冷系统，该系统提供特殊使用所要求的一切安全和可靠保证。
在下文中将更加明白该目标以及这些和其他的目的，该目标以及目的由特别用于家用的制冷保存单元实现，该制冷保存单元包括至少一个内部隔室，该隔室设有入口门和使所述隔室冷却的制冷装置，其特征在于，该制冷保存单元包括用来控制该至少一个内部隔室的环境的设备。
附图说明
从下边详细描述的本发明优选但不排他的实施方式中能更加明白其他特征和优点，这些实施方式作为非限制实例在附图中举例说明。其中：
图1是家用类型的制冷保存单元的后透视图，其示意性地举例说明了依照本发明的单元的各部件的布置；
图2是家用类型的制冷单元的后透视图，其示意性地举例说明了依照本发明另一方面的单元的各部件的布置；
图3是图2制冷单元的前透视图。
具体实施方式
参照所引用的附图，依照本发明的制冷单元由参考标号1表示，其包括盒状结构2，该结构设有内部隔室、入口门3以及制冷装置，制冷装置以一个就其本身而言已知的方式由压缩机和插入隔室6的冷凝器4、以及盘管5组成。
依照本发明，该制冷单元还具有控制内部隔室环境的设备。
该环境控制设备包括氮气发生器7、与通常由参考标号8表示的氧气分析器相联的控制PLC、过压和负压阀9、柔性通风室10、用于氮气发生器的压缩机11、以及过滤器12。
这些部件都优选地安装在冰箱外部的较低区域的隔室6内，在传统的冰箱内，该隔室用来容纳压缩机和冷凝器。
下边充分描述系统的运行。
氧气分析器8监控冰箱内部的氧气水平。当氧气水平升高超过给定阈值时，分析器驱动控制氮气发生器7的PLC，该发生器将一定量的氮气引入冰箱。
优选地，连接发生器7以提供从冰箱中吸收氧气的闭合回路，如EP880903所描述的，以提供从能量消耗/性能比的观点来说特别有效的回路。
应当注意地，在任何情况下该系统都运行，即使使用一种通过稀释来冲刷冰箱的氧气含量的标准系统。
冰箱内引入的过量的氮气和/或冰箱内引入的过压和/或负压通过过压/负压阀9排除。
小的压力梯度被柔性的通风室10代替吸收。
一旦再次达到选定的氧气水平，气体分析器指令PLC控制氮气发生器停止引入氮气。
用于氮气发生器的一个优选但不排他的技术是VSA(真空摆动吸收器)，因为它就是目前具有被证实最低能量消耗的氮气发生技术。
最有效的连接回路是EP880903所描述的回路类型。
但是，即使这些技术没有得到使用，人们也希望使用其他的氮气发生器技术(例如PSA、TSA、隔膜)，虽然具有较高的能量消耗，该系统仍然运行。
在设计这种系统时已经解决并处理了几个问题，例如在氮气发生器工作的过程中由发生器获得的剩余氧气的处理。事实上，作为副产品由发生器获得的高浓度的氧气引起两个独立的问题：第一问题是加速冰箱外部设置的各部件的老化或者氧化，因为富含氧气的混合物使得金属更快速地与空气中存在的水蒸气发生反应。由于从冰箱提取的空气具有非常高的相对湿度，当氮气发生器在闭合回路中工作时，这个问题变得突出。
另一个问题已经得到解决，该问题涉及增加各部件燃烧的危险性。由于混合物具有非常高的氧气含量，所以有必要确保该混合物不会在冰箱的技术隔室内停滞。那些在这种情况下大多数处于危险中的部件显然就是产生显著的局部温度升高的部件，作为例子可提及的是，这些部件是PLC和控制分析器的电源、分析器的气体输入泵、制冷压缩机、发生器压缩机以及冰箱冷凝器的电机。
此外，特别严重的危险是例如由于系统各部件的劣质装配，造成技术隔室内出现油或者油脂。
浓缩混合物的处理问题已经通过提供不锈钢制成的管得以解决。这种管将浓缩混合物几乎向上运送到冰箱的上端。如图所示，该混合物然后被外部空气稀释，从而利用驱散由技术隔室产生的热量驱散的自然对流运动。
由本发明已经解决的另一个问题是排除了发生器压缩机的噪音。
与家庭环境有关的重要问题就是事实上需要非常低的噪音水平。这种需要在工厂内感受不到，工厂内的氮气发生器使用根据其性能/能量消耗比而不是机器的噪音水平进行选定的空气压缩机。
依照本发明，通过使用一种具有非常低的噪音排放的“无油”压缩机，以及通过在压缩机周围设置高性能的隔音材料，噪音问题已经得到解决。在压缩机周围使用隔音材料极大地恶化其散热能力，因此优选地是使用一种在高温和低能耗上具有良好性能的压缩机。
这种类型的压缩机目前例如使用在牙用装备中。
无油压缩机的使用也解决了过滤器维护以及压缩机油更换的问题。在家庭应用中，这是个特别重要的问题，其中冰箱不需维护是家庭应用中的主要设计需求之一。事实上使用户接受一种需要定期维护的产品会非常困难，即使这种产品在提高保存能力上相对于普通冰箱具有特别的优点。
另一个问题涉及分析从冰箱抽取的气体。具体来说，气体抽气泵使冰箱内产生局部真空，这带来三个缺点：第一个缺点特别严重并且存在于：冰箱内部逐步产生的局部真空妨碍了对进行分析的环境的提取。
第二个缺点是，由于引起空气经由过压/负压阀从冰箱外部进入，该局部真空造成氮气发生器持续启动和停止，并进而引起冰箱持续启动和停止。
第三个问题是，该局部真空还对冰箱门的打开造成了一定的妨碍。这些问题已经通过建立闭合的分析回路得以解决，该回路基本上再次引入从冰箱提取以对其进行分析的空气，一旦得到分析就将其返回到冰箱自身内部。
另一个问题与气体分析有关，因为使空气从冰箱排出，然后将空气再次引入传送到冰箱内部，热量既从分析泵提取也从环境外部提取，并且热量必须通过制冷压缩机排放，所以该问题是将输入和返回的分析管长度最小化，并且为这些管提供热绝缘。
在系统优化过程中解决的另一个问题是管外部的水的冷凝，这些管从冰箱输出并进入到分析和氮气发生回路。这两个回路事实上都从冰箱抽取冷空气，并使该空气流过管，这些管受到冰箱外部的温空气的冲击。在这种情况下，该问题通过使这些管绝热得以解决。
为了在分析和氮气发生的两个系统内避免形成冷凝，另一个技术上的细化是从冰箱低于发生器和分析器的位置处，即通常低于相关系统的较低位置处抽取空气，并且通过倾斜管连接系统以避免管内部湿气的产生和停滞。
另一个特征是实现了在预定时间间隔内的氧气品质的分析，从而将移出并返回到系统内的空气的升温和使系统的电力消耗最小化，并使使用的氧气传感器的平均寿命最大化。
时间间隔由这样一种算法确定，即从标准的预设工厂值开始，借助于每一个连续的分析获知冰箱的紧密状态，使其与将被保持的“延迟”时间值相联，并且将最佳的分析时间选择为该值的函数和使用的氮气发生器能力的函数，从而相对所需的值保持氧气值的最小变化，并在任何情况下使发生器的运行时间最小化。
特别地，在任何情况下都对空气进行分析，而无论冰箱是否关闭。
在申请中优选使用的氧气传感器是电化学电池类型的传感器，因为这是仅有的实际上没有电力消耗并且平均寿命和精确度可与电子(顺磁)系统相媲美的技术。
图2和图3举例说明了依照本发明另一方面的制冷单元，其由参考标号101表示。
在图2和图3中，和第一实施方式举例说明并描述的那些部件相同或者相当的部件还使用相同的参考标号表示。
除第一实施方式中已经描述的部件外，制冷单元101包括具有过滤器113的抽屉或者底座、内部风扇114、连接过滤器113和风扇114的内部空气通道115、以及用于消毒空气的紫外线灯116，其中过滤器113用于抑制内部存在的气味和挥发性成分(VOC、挥发性有机化合物)。
抑制气味的过滤器113优选地容纳在冰箱本体2的基座内设置的内部抽屉或者底座内。
风扇114优选地安装在后壁上，相对于冰箱的内部隔室尽可能最高的位置。
用于风扇和过滤器之间连接的通道115优选地与系统本体后壁上的内部冷却盘管5相联。
UV灯116安装在设置在制冷系统的壁内的隔室内部的不同高度上，以均匀辐射冰箱的整个内部隔室。
制冷单元101的运行基本上类似于参考第一实施方式描述的运行。
依照该实施方式，在制冷单元101中，风扇114在制冷隔室内形成强制通风，这样空气被推动通过气味过滤器113并冲击具有冷却盘管5的壁。
然后空气在返回到隔室之前被盘管5冷却。
隔室内部的空气然后通过UV灯116消毒，这样就延缓了食品的酶化反应以及微观细菌反应。
气味和VOC过滤器优选地由活性炭和浸有高锰酸钾的氧化铝的混合物构成，该过滤器被特别构思并测试以在抑制气味和VOC上具有最佳效果。
当氧化铝失去效力时，其颜色由酒红色变成蓝色，这样很容易评定损耗程度以及更换的需求。
在实践中，已经发现本发明实现了预期的目标和目的，本发明提供一种家用的制冷系统，该系统极大地提高了家用冰箱内保存的食品在其散装保存时和/或当容纳它们的包装没有密闭而使得气体在包装的内部和外部之间进行交换时的保存时间。
本发明在某些情况下甚至可以使用最小的额外的电气设备的能量消耗来获得被保存产品三倍的保存时间。
依照本发明的系统能对冰箱内部的食品变质的四个主要因素产生作用：氧化、酶化反应、细菌-微生物反应、冰箱内部环境内的气味以及挥发性化合物的形成。
氧气含量的减少延缓并至少部分地阻止不同食品的氧化过程，以及某些酶化反应和细菌-微生物反应。类似地，通过消毒环境并过滤气味和VOC，对某些细菌-微生物反应以及酶化反应再次起到作用。
依照本发明的家用制冷单元还解决了下列问题，即相对于混合物的有效性以及形成的过滤器的使用期限的问题，最优化抑制气味和VOC的氧化铝、高锰酸钾和活性炭的理想混合物。
将冰箱所需的能量增加以及通过辐射传递到冰箱内的热量最小化，同时在效率方面保持良好的折衷，辐射时间的最优化以及辐射功率也得到计算和精细地改进。
依照本发明的单元易于在附加权利要求书的范围内进行多种改进和变形。所有细节都可以由技术上等价的部件代替。
该申请要求在2005年9月27日提交的意大利专利申请No.MI2005A001789的优先权。该意大利专利申请的主题在此引用作为参考。
依照本领域的要求和情形，所使用的材料以及尺寸可以是任意的材料和尺寸。

Claims (20)

1.一种家用的制冷保存单元，该家用的制冷保存单元包括至少一个内部隔室，该隔室设有入口门和使所述隔室冷却的制冷装置，该家用的制冷保存单元包括用于控制所述至少一个内部隔室的环境的环境控制设备，其特征在于，该家用的制冷保存单元包括设有所述内部隔室的盒状结构，所述制冷装置包括压缩机、插入外部隔室中的冷凝器和盘管；所述环境控制设备包括氮气发生器、与氧气分析器相联的控制PLC、过压/负压阀、柔性通风室、用于氮气发生器的压缩机和过滤器；所述氮气发生器、所述控制PLC、所述氧气分析器、所述阀、所述柔性通风室、所述压缩机和过滤器都安装在内部隔室外部；所述氮气发生器、所述控制PLC、所述氧气分析器、所述阀、所述柔性通风室、所述用于氮气发生器的压缩机以及过滤器都安装在容纳压缩机和冷凝器的所述外部隔室内；所述氮气发生器连接在用于从家用的制冷保存单元吸收氧气的闭合回路中；该家用的制冷保存单元包括不锈钢通道，该通道将由所述氮气发生器产生的富含氧气的混合物输送到家用的制冷保存单元上端附近，然后所述混合物通过利用将外部隔室产生的热量驱散的自然对流运动被外部空气稀释。
2.如权利要求1所述的家用的制冷保存单元，其特征在于，所述氮气发生器是真空摆动吸收器。
3.如权利要求1所述的家用的制冷保存单元，其特征在于，所述氮气发生器选自PSA、TSA和隔膜型的发生器。
4.如权利要求1所述的家用的制冷保存单元，其特征在于，所述用于氮气发生器的压缩机是具有非常低的噪音排放的“无油”压缩机，并且包括压缩机周围的高性能隔音材料。
5.如权利要求1所述的家用的制冷保存单元，其特征在于，所述用于氮气发生器的压缩机是在高温下运行并具有低能耗的压缩机。
6.如权利要求1所述的家用的制冷保存单元，其特征在于，该家用的制冷保存单元包括闭合分析回路，该闭合分析回路将从制冷隔室抽取以进行分析的空气在所述空气得到分析后返回到所述家用的制冷保存单元内部。
7.如权利要求1所述的家用的制冷保存单元，其特征在于，该家用的制冷保存单元包括供应和返回分析管，这些管具有最小化的长度并被绝热。
8.如权利要求1所述的家用的制冷保存单元，其特征在于，该家用的制冷保存单元从低于发生器和分析器的位置处抽取空气，并且用倾斜管连接发生器和分析器以避免管内部湿气的停滞和产生。
9.如权利要求1所述的家用的制冷保存单元，其特征在于，在预定时间间隔内对氧气量进行分析，从而将抽取并返回到单元内的空气的加热和单元的电力消耗最小化，并且延长使用的氧气传感器的平均寿命。
10.如权利要求9所述的家用的制冷保存单元，其特征在于，分析的时间间隔由这样一种算法确定，即从标准的预定工厂值开始，借助于每一个连续的分析获知家用的制冷保存单元的密闭状态，使其与将被保持的“腐烂”时间值相联，并且将最佳的分析时间选择为该值的函数和使用的氮气发生器能力的函数，从而相对于所选择的值保持氧气值的最小变化，并在任何情况下使发生器的运行时间最小化。
11.如权利要求10所述的家用的制冷保存单元，其特征在于，在任何情况下进行空气的分析，而无论家用的制冷保存单元是否关闭。
12.如权利要求1所述的家用的制冷保存单元，其特征在于，该家用的制冷保存单元包括用于抑制所述隔室内存在的气味和挥发性成分的气味抑制过滤器。
13.如权利要求1所述的家用的制冷保存单元，其特征在于，该家用的制冷保存单元包括内部风扇和连接在所述过滤器和所述风扇之间的内部空气通道。
14.如权利要求1所述的家用的制冷保存单元，其特征在于，该家用的制冷保存单元包括一个或者多个空气消毒设备。
15.如权利要求14所述的家用的制冷保存单元，其特征在于，所述消毒设备包括用于消毒空气的紫外线灯。
16.如权利要求12所述的家用的制冷保存单元，其特征在于，所述气味抑制过滤器容纳在内部抽屉内，该抽屉设置在家用的制冷保存单元本体的基座内。
17.如权利要求13所述的家用的制冷保存单元，其特征在于，用于风扇和过滤器之间连接的所述通道与家用的制冷保存单元本体后壁上的内部冷却盘管相联。
18.如权利要求1所述的家用的制冷保存单元，其特征在于，该家用的制冷保存单元包括UV灯，所述UV灯安装在家用的制冷保存单元的壁内形成的隔室内部的不同高度上，以均匀辐射家用的制冷保存单元的整个内部隔室。
19.如权利要求12所述的家用的制冷保存单元，其特征在于，所述风扇在制冷隔室内部形成强制通风，这样空气被推动通过所述气味抑制过滤器并冲击带有冷却盘管的壁，然后所述空气在返回到所述隔室内部之前被所述盘管冷却。
20.如权利要求12所述的家用的制冷保存单元，其特征在于，所述气味抑制过滤器由活性炭和浸有高锰酸钾的氧化铝的混合物构成，所述氧化铝的颜色在其失去效力时从酒红色变成蓝色，从而很容易评定损耗程度以及更换的需求。
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