CN105910366B - 用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜及该冷藏柜的控温方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制冷技术与果蔬保鲜领域，特别是涉及一种用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜及该冷藏柜的控温方法。用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜包括柜门(3)、柜体(16)和制冷设备，柜体(16)为具有一开口端的密闭矩形容器，所述制冷设备包括保温层(1)、制冷板(2)、第一隔热层(5)和第二隔热层(6)；第二隔热层(6)与第一隔热层(5)之间形成第一通道(21)，第一隔热层(5)与制冷板(2)之间形成第二通道(22)；本发明是一种温控精度高、贮藏室温度均一、具备可超温预警机制、可靠性高的用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜。本发明设计两套控温措施，具有温控精度高、贮藏室内温度均一、可超温预警、可靠性高的特点。

Description

用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜及该冷藏柜的控温方法

技术领域

本发明涉及制冷技术与果蔬保鲜领域，特别是涉及一种用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜及该冷藏柜的控温方法。

背景技术

目前，常用的商业化果蔬贮藏方法多为普通冷藏、气调冷藏以及以冷藏为基础的复合保鲜方法。这些贮藏方法基本实现了苹果、梨等仁果类水果的周年贮藏，但无法满足桃、杏等核果类水果以及其它果品的长期贮藏要求。这是果蔬保鲜领域亟待解决的问题。

近些年来，果蔬近冰点冷藏技术作为一种新兴技术，备受学者关注。研究表明，一些耐寒性较高的果品在临近果实生物冰点贮藏时，可以极大程度地抑制果品自身的呼吸消耗和采后衰老进程，有效延长贮藏期。近冰点贮藏就是将果品置于0℃以下、生物结冰点以上进行贮藏的一种技术，其实质就是在保证果品不发生冻害的基础上，尽可能地降低贮藏温度。

已有文献报道了近冰点冷藏技术在葡萄(李志文,张平,刘翔,等.1-MCP结合冰温贮藏对葡萄采后品质及相关生理代谢的调控[J].食品科学,2011(20):300-306.)、苹果(赵猛,冯志宏,李建华,等.红富士苹果冰温贮藏的研究[J].保鲜与加工,2010,10(5):26-28.)、西兰花(林本芳,鲁晓翔,李江阔,等.冰温贮藏对西兰花保鲜的影响[J].食品工业科技,2012,33(19):312-316.)等果蔬产品上的研究，研究发现，近冰点冷藏技术有效延长了相关果蔬的贮藏期，并且贮藏效果优异。

但是，由于近冰点技术的贮藏温度接近果实的生物结冰点，若贮藏室温度波动太大，稍有不慎就会超越果品的生物结冰点，导致果品冻害的发生，造成严重的经济损失。所以近冰点冷藏技术对贮藏装备的控温精度要求极高，需要温度波动控制在±0.3℃以内甚至更小；同时，贮藏室内需要保持空气持续流动，以保证各部位温度的均匀性；当贮藏温度接近或超过设定阈值时，也需要存在相应的预警机制，并自动停止降温防止冻害发生。然而，如今商业冷库的贮藏温差一般在±1℃以内，远达不到果蔬近冰点贮藏的要求。果蔬贮藏用冷库一般采用冷风机间歇制冷方式，且不具备预警机制。冷藏设备的稳定性和可靠性不足，限制了近冰点冷藏技术在实际生产中的应用。

目前，尚无专利文献提及果蔬近冰点冷藏设备，中国实用新型专利(CN204318183U)公开了一种冰温冷藏柜，可以减小设备的运行能耗，增加冷藏柜中温度场的均匀性，能适当减少温度波动。但是，该专利并非是针对果蔬近冰点冷藏设计的，也未提及设计所能达到的控温精度，且不具备有效的超温预警机制。所以我们需要设计建造一种温控精度高、贮藏室内温度均一、具备超温预警机制、可靠性高的果蔬近冰点冷藏柜。

发明内容

本发明的目的在于提供一种温控精度高、贮藏室温度均一、具备超温预警机制、可靠性高的用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜，包括柜门3、柜体16和制冷设备，其中，柜体16为具有一开口端的密闭矩形容器，其具有背部、侧部、底部和顶部，所述开口端设有柜门3，其中，

所述制冷设备包括保温层1、制冷板2、第一隔热层5和第二隔热层6；

保温层1覆盖于柜体16内侧，制冷板2位于保温层1内侧，覆盖于保温层1的背部、侧部和顶部，制冷板2与外部制冷装置连接；

第一隔热层5包括第一背板51、顶板52、底板53和一对第一侧板54，形成矩形腔体，第一隔热层5位于制冷板2内侧；

第二隔热层6包括第二背板61和一对第二侧板62，第二隔热层6位于第一隔热层5内部，第二背板61的上端和下端与第一隔热层5的顶板52和底板53固接，一对第二侧板62的上端和下端与第一隔热层5的顶板52和底板53固接，第二隔热层6形成的腔体即为果蔬近冰点冷藏的贮藏室8；

第二隔热层6与第一隔热层5之间形成第一通道21，第一隔热层5与制冷板2之间形成第二通道22；

第一隔热层5和第二隔热层6之间设有多个支撑杆17；

沿第二背板61和两个第二侧板62的上部设有上出风口20，沿第一背板51和第一侧板54下方设有下出风口19，上出风口20处布置有多个第一流风机41；

顶板52的中央位置设有进风口7，进风口7处布置有多个第二流风机42；

进风口7与上出风口20之间设有挡板18，挡板18的上端与顶板52固接，挡板18的下端低于上出风口20的下端。

其还包括报警装置14和排水换气设备，所述排水换气设备包括排水管道11、换气管道10和电磁阀12，贮藏室8顶部一侧设有换气管道10，底部一侧设有排水管道11，换气管道10和排水管道11上均设有电磁阀12，贮藏室8底部设有载物台13，载物台13下方设有隔槽用以收集冷凝水，通过排水管道11排至贮藏室外，多个温度传感器15设置在贮藏室8内部，所述报警装置14布置在柜体16外部，包含SIM卡电话呼叫系统，并与温度传感器15相连。

第一隔热层5与制冷板2之间间隔为50mm，第一隔热层5与第二隔热层6间隔为50mm。

上出风口20和下出风口19的宽度为50mm。

第一流风机41和第二流风机42各为三个。

挡板18的高度为100mm。

保温层1由聚氨酯发泡构成，厚度为50mm。

进风口7为边长为200mm的正方形。

本发明的另一目的是提供一种用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜的控温方法。

本发明的另一目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜的控温方法，步骤如下：

设定所需贮藏果蔬的生物结冰点为X℃，X的范围是0～-5℃；

a.设置制冷板2的制冷温度范围为(X+1)℃～X℃，即外部制冷装置运行直至制冷板2的温度达到X℃时停止工作，温度回升至(X+1)℃时开始工作；

b.设定贮藏室8的温度波动为(X+1)℃～(X+0.5)℃，即当贮藏室8的温度高于(X+1)℃时，第一流风机41和第二流风机42开始工作，位于进风口7下方的第二流风机42工作时，冷风从上往下吹，触及底板53后向四周扩散，沿第二背板61和第二侧板62向上流动，经由上出风口20内侧的第一流风机41带动吹出贮藏室8，沿第一通道21向下流动，从第一隔热层5的第一侧板54底部的下出风口19吹至第二通道22，沿制冷板2内壁向上流动，气流流动携带制冷板所产生的冷量汇集在贮藏室8的正上方，在第二流风机42和自身重力的双重作用下，汇集的冷量下落进入贮藏室，形成了循环气流；当温度下降至(X+0.5)℃时，第一流风机41和第二流风机42停止工作；

c.当贮藏室8的温度低于(X+0.5)℃时，报警装置14开始语音报警，同时打开换气管道10上的电磁阀12，换气管道10连通，通过贮藏室内外的温度交换紧急回温，防止果蔬冻害的出现或加深；

d.当贮藏室8的温度持续低于(X+0.5)℃并且时间超过预设时间，则通过报警装置14的SIM电话卡的远程呼叫系统对管理员进行电话报警。

本发明的有益效果在于：

本发明的用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜具有两套控温措施，通过制冷板和流风机共同调节温度变化，既可以保证贮藏室的温度波动小，又可以减少制冷机的开机频率，保护压缩机。该设计所产生的循环送风模式使贮藏室内部形成了小风力循环气流，保证贮藏室内温度的均一性。排水换气设备可定时将制冷过程中产生的冷凝水和果蔬在贮藏过程中产生的乙烯排至室外。报警设备可以进行低温报警，并自动采取紧急措施回避果蔬冻害，可以通过SIM电话呼叫功能通知管理员进行处理。

综上可知，本发明是一种温控精度高、贮藏室温度均一、具备可超温预警机制、可靠性高的用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜。

本发明设计两套控温措施，具有温控精度高、贮藏室内温度均一、可超温预警、可靠性高的特点，可以应用于实际生产。

附图说明

图1为本发明果蔬近冰点冷藏柜的整体结构示意图；

图2为本发明果蔬近冰点冷藏柜的正面剖视图。

附图标记：

1保温层 2制冷板 3柜门

41第一流风机 42第二流风机 5第一隔热层

51第一背板 52顶板 53底板

54第一侧板 6第二隔热层 61第二背板

62第二侧板 7进风口 8贮藏室

10换气管道 11排水管道 12电磁阀

13载物台 14报警装置 15温度传感器

16柜体 17支撑杆 18挡板

19下出风口 20上出风口 21第一通道

22第二通道

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

如图1和图2所示，一种用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜，包括柜门3、柜体16、制冷设备、报警装置14和排水换气设备。

柜体16为具有一开口端的密闭矩形容器，其具有背部、侧部、底部和顶部，所述开口端设有柜门3。

所述制冷设备包括保温层1、制冷板2、第一隔热层5和第二隔热层6。

保温层1覆盖于柜体16内侧，由聚氨酯发泡构成。优选地，其厚度为50mm。制冷板2位于保温层1内侧，覆盖于保温层1的背部、侧部和顶部，制冷板2与外部制冷装置连接(图中未示出)。

第一隔热层5包括第一背板51、顶板52、底板53和一对第一侧板54，形成矩形腔体。第一隔热层5位于制冷板2内侧。优选地，第一隔热层5与制冷板2的间隔为50mm。

第二隔热层6包括第二背板61和一对第二侧板62。第二隔热层6位于第一隔热层5内部，第二背板61的上端和下端与第一隔热层5的顶板52和底板53固接，一对第二侧板62的上端和下端与第一隔热层5的顶板52和底板53固接。第二隔热层6形成的腔体即为果蔬近冰点冷藏的贮藏室8。

第一隔热层5与第二隔热层6的间隔优选为50mm，第二隔热层6与第一隔热层5之间形成第一通道21，第一隔热层5与制冷板2之间形成第二通道22。

第一隔热层5和第二隔热层6之间设有多个支撑杆17，用以固定第一隔热层5和第二隔热层6。

沿第二背板61和两个第二侧板62的上部设有上出风口20，该上出风口20的宽度优选为50mm。沿第一背板51和第一侧板54下方设有下出风口19，该下出风口19的宽度优选为50mm。上出风口20处布置有多个第一流风机41，优选为3个。

顶板52的中央位置设有进风口7，优先为边长为200mm的正方形。进风口7处布置有多个第二流风机42，优选为3个。

进风口7与上出风口20之间设有挡板18，挡板18的上端与顶板52固接，挡板18的下端低于上出风口20的下端，用以防止由进风口7进入贮藏室8的冷空气在第二流风机42的作用下经上出风口20直接排出室外，进一步确保冷空气向下流动，在贮藏室内进行循环降温后再由上出风口20排出，挡板18的优选高度为100mm。

制冷设备的内部气流的流动方向如虚线箭头所示：位于进风口7下方的第二流风机42工作时，冷风从上往下吹，触及底板53后向四周扩散，沿第二背板61和第二侧板62向上流动，经由上出风口20内侧的第一流风机41带动吹出贮藏室8，沿第一通道21向下流动，从下出风口19吹至第二通道22，沿制冷板2内壁向上流动。气流流动携带制冷板2所产生的冷量汇集在冷藏室的正上方，在第二流风机42和自身重力的双重作用下，汇集的冷量下落进入贮藏室，达到降温的目的。这也形成了循环气流，保证了贮藏室内温度的均一性。

制冷设备存在两套控温程序，分别由制冷板2、第一流风机41和第二流风机42的开关来调节。假设所需贮藏果蔬的生物结冰点为X℃，X的范围为0～-5℃，如：鸭梨的结冰点为-1.8℃；红星苹果的结冰点为-2.2℃；巨峰葡萄的结冰点为-2.7℃；树上干杏的结冰点为-3.3℃；冬枣的结冰点为-4.4℃。

若所需贮藏果蔬的生物结冰点为-3.0℃，则控温程序自动设置制冷板2的制冷温度范围为-2.0℃～-3.0℃，即制冷设备运行直至制冷板2的温度达到-3.0℃时停止工作，温度回升至-2.0℃时开始工作；同时，控温程序自动设定贮藏室8的温度波动为-2.0～-2.5℃，即当贮藏室8的温度高于-2.0℃时，第一流风机41和第二流风机42开始工作，制冷板2产生的冷量在循环风力的作用下输送至贮藏室8内，达到给贮藏室8降温的目的，当温度下降至-2.5℃时，第一流风机41和第二流风机42停止工作。由此可见，本发明的温度控制是由内外两套控温程序协作完成的：制冷板2首先制造不低于贮品生物结冰点-3.0℃的冷量，再由第一流风机41和第二流风机42通过第一通道21、第二通道22将冷量吹至贮藏室8，同时将贮藏室8内的温度进一步精确至-2.0℃～-2.5℃的安全范围。此双层控温措施可以保证贮藏室8的温度波动幅度较小，不易超出极限温度-3.0℃，同时可以减少制冷设备的开机频率，起到保护压缩机的作用。

如图2所示，所述排水换气设备包括排水管道11、换气管道10和电磁阀12。贮藏室8顶部一侧设有换气管道10，底部一侧设有排水管道11，换气管道10和排水管道11上均设有电磁阀12。贮藏室8底部设有载物台13，载物台13下方设有隔槽用以收集冷凝水，通过排水管道11排至贮藏室外。可以通过控制电磁阀12的开关来实现换气和排水功能，可定时将制冷过程中产生的冷凝水和果蔬在贮藏过程中产生的乙烯排至室外。

如图2所示，多个温度传感器15设置在贮藏室8的各个角落，用以监测温度变化。所述报警装置14布置在柜体16外部，包含语音报警装置和SIM电话卡的远程呼叫系统，并与温度传感器15相连。如果贮藏过程中监测到剧烈的温度波动，则通过报警装置14进行报警。假设所需贮藏果蔬的生物结冰点为-3.0℃，按照上述设定，则贮藏室8的正常温度波动为-2.0℃～-2.5℃。如果温度低于-2.5℃时，报警装置14开始语音报警，同时打开换气管道10上的电磁阀12，换气管道10连通，通过贮藏室8内外的温度交换紧急回温，防止果蔬冻害的出现或加深。若温度持续低于-2.5℃并且时间超过1分钟，则通过报警装置14的SIM电话卡的远程呼叫系统对管理员进行电话报警，使管理员在第一时间知晓贮藏设备的运行状况。

用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜的控温方法，步骤如下：

设定所需贮藏果蔬的生物结冰点为X℃，X的范围是0～-5℃；

a.设置制冷板2的制冷温度范围为(X+1)℃～X℃，即外部制冷装置运行直至制冷板2的温度达到X℃时停止工作，温度回升至(X+1)℃时开始工作；

b.设定贮藏室8的温度波动为(X+1)℃～(X+0.5)℃，即当贮藏室8的温度高于(X+1)℃时，第一流风机41和第二流风机42开始工作，位于进风口7下方的第二流风机42工作时，冷风从上往下吹，触及底板53后向四周扩散，沿第二背板61和第二侧板62向上流动，经由上出风口20内侧的第一流风机41带动吹出贮藏室8，沿第一通道21向下流动，从第一隔热层5的第一侧板54底部的下出风口19吹至第二通道22，沿制冷板2内壁向上流动，气流流动携带制冷板所产生的冷量汇集在贮藏室8的正上方，在第二流风机42和自身重力的双重作用下，汇集的冷量下落进入贮藏室，形成了循环气流，；当温度下降至(X+0.5)℃时，第一流风机41和第二流风机42停止工作；

c.当贮藏室8的温度低于(X+0.5)℃时，报警装置14开始语音报警，同时打开换气管道10上的电磁阀12，换气管道10连通，通过贮藏室内外的温度交换紧急回温，防止果蔬冻害的出现或加深；

d.当贮藏室8的温度持续低于(X+0.5)℃并且时间超过预设时间，规定时间优选为1分钟，则通过报警装置14的SIM电话卡的远程呼叫系统对管理员进行电话报警，使管理员在第一时间知晓贮藏设备的运行状况。上述说明并非是对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜，包括柜门(3)、柜体(16)和制冷设备，其中，柜体(16)为具有一开口端的密闭矩形容器，其具有背部、侧部、底部和顶部，所述开口端设有柜门(3)，其特征在于：

所述制冷设备包括保温层(1)、制冷板(2)、第一隔热层(5)和第二隔热层(6)；

保温层(1)覆盖于柜体(16)内侧，制冷板(2)位于保温层(1)内侧，覆盖于保温层(1)的背部、侧部和顶部，制冷板(2)与外部制冷装置连接；

第一隔热层(5)包括第一背板(51)、顶板(52)、底板(53)和一对第一侧板(54)，形成矩形腔体，第一隔热层(5)位于制冷板(2)内侧；

第二隔热层(6)包括第二背板(61)和一对第二侧板(62)，第二隔热层(6)位于第一隔热层(5)内部，第二背板(61)的上端和下端与第一隔热层(5)的顶板(52)和底板(53)固接，一对第二侧板(62)的上端和下端与第一隔热层(5)的顶板(52)和底板(53)固接，第二隔热层(6)形成的腔体即为果蔬近冰点冷藏的贮藏室(8)；

第二隔热层(6)与第一隔热层(5)之间形成第一通道(21)，第一隔热层(5)与制冷板(2)之间形成第二通道(22)；

第一隔热层(5)和第二隔热层(6)之间设有多个支撑杆(17)；

沿第二背板(61)和两个第二侧板(62)的上部设有上出风口(20)，沿第一背板(51)和第一侧板(54)下方设有下出风口(19)，上出风口(20)处布置有多个第一流风机(41)；

顶板(52)的中央位置设有进风口(7)，进风口(7)处布置有多个第二流风机(42)；

进风口(7)与上出风口(20)之间设有挡板(18)，挡板(18)的上端与顶板(52)固接，挡板(18)的下端低于上出风口(20)的下端。

2.根据权利要求1所述的用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜，其特征在于：

其还包括报警装置(14)和排水换气设备，所述排水换气设备包括排水管道(11)、换气管道(10)和电磁阀(12)，贮藏室(8)顶部一侧设有换气管道(10)，底部一侧设有排水管道(11)，换气管道(10)和排水管道(11)上均设有电磁阀(12)，贮藏室(8)底部设有载物台(13)，载物台(13)下方设有隔槽用以收集冷凝水，通过排水管道(11)排至贮藏室外，多个温度传感器(15)设置在贮藏室(8)内部，所述报警装置(14)布置在柜体(16)外部，包含SIM卡电话呼叫系统，并与温度传感器(15)相连。

3.根据权利要求1或2所述的用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜，其特征在于：第一隔热层(5)与制冷板(2)之间间隔为50mm，第一隔热层(5)与第二隔热层(6)间隔为50mm。

4.根据权利要求1或2所述的用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜，其特征在于：上出风口(20)和下出风口(19)的宽度为50mm。

5.根据权利要求1或2所述的用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜，其特征在于：第一流风机(41)和第二流风机(42)各为三个。

6.根据权利要求1或2所述的用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜，其特征在于：挡板(18)的高度为100mm。

7.根据权利要求1或2所述的用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜，其特征在于：保温层(1)由聚氨酯发泡构成，厚度为50mm。

8.根据权利要求1或2所述的用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜，其特征在于：进风口(7)为边长为200mm的正方形。

9.一种用于果蔬近冰点冷藏的专用冷藏柜的控温方法，步骤如下：

设定所需贮藏果蔬的生物结冰点为X℃，X的范围是0～-5℃；

a.设置制冷板(2)的制冷温度范围为(X+1)℃～X℃，即外部制冷装置运行直至制冷板(2)的温度达到X℃时停止工作，温度回升至(X+1)℃时开始工作；

b.设定贮藏室(8)的温度波动为(X+1)℃～(X+0.5)℃，即当贮藏室(8)的温度高于(X+1)℃时，第一流风机(41)和第二流风机(42)开始工作，位于进风口(7)下方的第二流风机(42)工作时，冷风从上往下吹，触及底板(53)后向四周扩散，沿第二背板(61)和第二侧板(62)向上流动，经由上出风口(20)内侧的第一流风机(41)带动吹出贮藏室(8)，沿第一通道(21)向下流动，从第一隔热层(5)的第一侧板(54)底部的下出风口(19)吹至第二通道(22)，沿制冷板(2)内壁向上流动，气流流动携带制冷板所产生的冷量汇集在贮藏室(8)的正上方，在第二流风机(42)和自身重力的双重作用下，汇集的冷量下落进入贮藏室，形成了循环气流；当温度下降至(X+0.5)℃时，第一流风机(41)和第二流风机(42)停止工作；

c.当贮藏室(8)的温度低于(X+0.5)℃时，报警装置(14)开始语音报警，同时打开换气管道(10)上的电磁阀(12)，换气管道(10)连通，通过贮藏室内外的温度交换紧急回温，防止果蔬冻害的出现或加深；

d.当贮藏室(8)的温度持续低于(X+0.5)℃并且时间超过预设时间，则通过报警装置(14)的SIM电话卡的远程呼叫系统对管理员进行电话报警。