CN109210854A - 一种充氮气调保鲜系统及低温贮藏设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了充氮气调保鲜系统及低温贮藏设备，所述低温贮藏设备包括冷藏室和冷冻室；包括气体增压模块、氮气分离模块和供气模块；气体增压模块包括第一过滤器，第一过滤器的前端连接有第一管道、第二管道和第三管道，第一管道与冷藏室连接，其上设第一阀门，第二管道与冷冻室连接，其上设第二阀门，第三管道外接有含氮气源，其上设第三阀门；第一过滤器的后端连接压缩机、第一换热组件、气水分离器和第二过滤器；第二过滤器的后端与所述氮气分离模块和供气模块依次连接。本发明的优点在于，充分考虑低温贮藏设备的性能，增加换热装置，最大限度地保留冷量，节约能耗，通过增加加湿器提高冷藏室内的湿度，并改善果蔬贮藏效果。

Description

一种充氮气调保鲜系统及低温贮藏设备
技术领域
本发明属于气调保鲜技术领域，具体涉及一种充氮气调保鲜系统及低温贮藏设备。
背景技术
随着人们工作生活节奏的不断加快，日常生活对于果蔬贮藏的时间和保鲜质量等方面的要求也在不断提高，冰箱作为保鲜设备已成为不可或缺的家用电器。冰箱的冷冻、冷藏、保鲜贮藏功能也随着人们对生活质量要求的提高而不断完善。目前市场上比较主流的保鲜技术有：零度保鲜、真空保鲜、光波保鲜、银离子抑菌保鲜、全空间保鲜、水分子保鲜等。以上的各类保鲜技术都是基于冰箱普冷平台开发的，对于冰箱的保温、温控技术要求都比较高。然而低温保鲜时间短、质量差，会出现果蔬腐烂变质，或被冻坏的现象。另外，家用冰箱在使用过程中无可避免的会出现结霜冰冻现象，若不能及时处理，不仅会影响冰箱的制冷效果，增加能耗，甚至会造成冰箱制冷管路的变形。
果蔬保鲜除了传统的低温保鲜，还有近年来发展起来的气调保鲜、生物保鲜、化学保鲜等。其中气调保鲜具有诸多优点：能够很好地保持原有的形态、质地、色泽、风味和营养，经气调贮藏的果蔬品质与刚采收时相差无几；在气调低氧环境下，能够抑制果蔬霉菌的生长及病虫害的发生；贮藏时间长，比一般低温贮藏长0.5-1倍，且无任何污染。
然而现有的应用于冰箱上的气调技术并未考虑冰箱的性能指标，使得冰箱负载增加，甚至超负荷运转，同时造成冰箱内环境过于干燥，引起果蔬失水，无法达到果蔬保鲜贮藏的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：现有气调技术直接应用于冰箱，增加冰箱负载，导致冰箱环境过于干燥从而引起果蔬失水。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种充氮气调保鲜系统，应用于低温贮藏设备上，所述低温贮藏设备包括冷藏室和冷冻室；该系统包括气体增压模块、氮气分离模块和供气模块；所述气体增压模块包括第一过滤器，所述第一过滤器的前端连接有第一管道、第二管道和第三管道，所述第一管道与冷藏室连接，其上设有第一阀门，所述第二管道与冷冻室连接，其上设有第二阀门，所述第三管道外接有含氮气源，第三管道上设有第三阀门；第一过滤器的后端依次连接有压缩机、第一换热组件、气水分离器和第二过滤器；所述第二过滤器的后端与所述氮气分离模块连接；所述供气模块包括第四管道和第五管道，所述第四管道和第五管道均与氮气分离模块连接，第四管道上设有第四阀门，第四管道的末端连接有加湿器，且该端设置于冷藏室内，所述第五管道上设有第五阀门，第五管道的末端设置于冷冻室内。
优选地，本发明所述的一种充氮气调保鲜系统，所述气体增压模块还包括第二换热组件，所述第一管道和第二管道远离低温贮藏设备的端部与所述第二换热组件的进口端连接，第二换热组件的出口端与第一过滤器连接，且所述第三管道设置在第一过滤器与第二换热组件之间。
优选地，本发明所述的一种充氮气调保鲜系统，还包括监控模块，所述监控模块包括第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、氧浓度仪和湿度仪，所述第一压力传感器设置于冷藏室内，第二压力传感器设置于冷冻室内，所述第三压力传感器设置在第一过滤器进口端，所述氧浓度仪设置在第一管道靠近冷藏室的位置处，所述湿度仪设置在第二管道靠近冷冻室的位置处。
优选地，本发明所述的一种充氮气调保鲜系统，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门及第五阀门均为电磁阀。
优选地，本发明所述的一种充氮气调保鲜系统，还包括控制模块，所述监控模块、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门及压缩机均与所述控制模块电性连接。
优选地，本发明所述的一种充氮气调保鲜系统，所述加湿器包括水箱和微泡发生器，所述水箱的上端开口，所述微泡发生器设置在水箱内；所述第二管道的末端伸入水箱内，并与微泡发生器连通。
优选地，本发明所述的一种充氮气调保鲜系统，所述含氮气源为大气。
优选地，本发明所述的一种充氮气调保鲜系统，所述氮气分离模块包括中空纤维膜分离器，所述中空纤维膜分离器上设有一进气端和两个出气端，所述进气端与第二过滤器连通，一个所述出气端外接排空管，另一个所述出气端通过调压阀与第四管道、第五管道连接。
优选地，本发明所述的一种充氮气调保鲜系统，所述压缩机为无油压缩机。
本发明还提供了一种低温贮藏设备，其包括上述的一种充氮气调保鲜系统；所述低温贮藏设备包括冰箱和车载冷库。
本发明技术有益效果：
本发明技术方案的充氮气调保鲜系统充分考虑低温贮藏设备的性能，增加换热装置，最大限度地保留冷量，节约能耗，通过增加加湿器提高冷藏室内的湿度，改善果蔬贮藏效果；并且该系统实现了冷冻室的抽湿功能，缓解了冷冻室的结霜现象，保证了制冷效果；
通过监控模块的设置，实时监控气调过程中的各项参数，避免对存储设备造成损伤。
附图说明
图1为本发明实施例所述的一种充氮气调保鲜系统的结构示意图；
图2为本实施例所述的加湿器的结构示意图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
图1所示为本实施例所公开的一种充氮气调保鲜系统，其应用于低温贮藏设备上，所述的低温贮藏设备包括有冷藏室21和冷冻室22。本系统包括气体增压模块、氮气分离模块、供气模块。
所述气体增压模块包括第一过滤器1101、压缩机1102、第一换热组件1103、气水分离器1104、第二过滤器1105和第二换热组件1106。
所述第一过滤器1101的前端连接有第一管道1107、第二管道1108和第三管道1109。所述第一管道1107与冷藏室21连接，其上设有第一阀门1110；所述第二管道1108与冷冻室22连接，其上设有第二阀门1111；所述第三管道1109外接有含氮气源，本实施例中，所述含氮气源为大气，第三管道1109上设有第三阀门1112。
所述第一管道1107和第二管道1108远离低温贮藏设备的端部与所述第二换热组件1106的进口端连接，第二换热组件1106的出口端与第一过滤器1101连接，且所述第三管道1109设置在第一过滤器1101与第二换热组件1106之间。
第一过滤器1101的后端依次与所述压缩机1102、第一换热组件1103、气水分离器1104及第二过滤器1105连接。本实施例中所使用的压缩机1102位无油压缩机。
所述氮气分离模块与所述第二过滤器1111的后端连接。氮气分离模块包括中空纤维膜分离器121，所述中空纤维膜分离器121上设有一进气端(图中未示出)和两个出气端(图中未示出)，所述进气端与所述第二过滤器1111连通，一个所述出气端外接排空管122，另一个所述出气端连接有调节阀123。
所述供气模块包括第四管道131和第五管道132，所述第四管道131和第五管道132均与所述调压阀123连接。第四管道132上设有第四阀门133，第四管道133的末端连接有加湿器134，且该端设置于冷藏室21内。所述第五管道132上设有第五阀门135，第五管道134的末端设置于冷冻室22内。
本系统通过气体增压模块、氮气分离模块及供气模块的循环工作来维持低温贮藏设备内的高氮低氧环境，实现果蔬的气调保鲜工作。
气体增压模块的主要功能是将冷藏室21和冷冻室22内的空气抽出，并进行一次过滤、增压、换热、除水、二次过滤处理后供氮气分离模块得到氮气，进而供给低温贮藏设备。第一换热组件1103和第二换热组件1106的设置目的是将低温气体的冷量交换到系统进气中，以避免低温气直接进入压缩机1102造成冷量损失，进而增大低温贮藏设备的能耗，同时利用从低温贮藏设备抽取的低温冷气来冷却压缩气体，能够将压缩气体的露点降低，以利于后续的氮气分离。
整个系统运行过程中，从低温贮藏设备中抽取的低温气体会有所损耗从而造成气体损失，因而第三管道1109的设置目的在于引入环境空气，以保持低温贮藏设备内的压力平衡。
进入到氮气分离模块的气体成分主要是氮气和氧气，利用两种气体在中空纤维膜中的渗透速率不一样，实现氮气和氧气的分离，得到浓度高达98％以上的氮气。分离后的氧气从排空管122排除，氮气则经调压阀123被分配到冷藏室21和冷冻室22。
经中空纤维膜分离器121分离得到的氮气十分干燥，其露点低于零下20°。而冷藏室21内贮藏的果蔬对环境湿度有一定要求，过于干燥的环境会降低果蔬贮藏的品质，因而在本系统中设置有加湿器134。
在充分考虑低温贮藏设备的工况和实用要求的条件下，本实施例采用微泡自由扩散的方式进行加湿。参阅图2，本实施例中所述的加湿器134包括水箱1341和微泡发生器1342，所述水箱1341的上端开口，所述微泡发生器1342设置在水箱1341内；所述第二管道1108的末端伸入水箱1341内，并与微泡发生器1342连通，微泡发生器1342浸泡在水中。
气体由第四管道132进入微泡发生器1342，气体从微泡发生器1342内逸出后变成大量微小气泡，这些气泡在上浮的过程中与水充分接触，使得水分自由扩散进入气泡，并随气泡进入冷藏室21内。加湿器1342置于冷藏室2内，通过气泡进入到冷藏室21内的水分的温度与冷藏室2内的温度一致，这样能够使得水分自由扩散的强度随冷藏室2内的温度变化而变化，保证进入冷藏室2的气调湿度恰好达到该温度条件下的饱和湿度或低于饱和湿度。在这种情况下，冷藏室2内就不会有液态水析出，有利于果蔬保存。
进入到冷冻室22的干燥的氮气在置换冷冻室22内的空气，降低氧含量的同时，也将冷冻室22内的水分置换出来，降低冷冻室22内的空气露点，极大的缓解、甚至杜绝冷冻室22结霜的现象。
做为进一步地改进，本实施例还包括有监控模块和控制模块(图中未示出)。
所述监控模块包括第一压力传感器141、第二压力传感器142、第三压力传感器143、氧浓度仪144和湿度仪145，所述第一压力传感器141设置于冷藏室21内，第二压力传感器142设置于冷冻室22内，所述第三压力传感器143设置在第一过滤器1101进口端，所述氧浓度仪144设置在第一管道1110靠近冷藏室21的位置处，所述湿度仪145设置在第二管道1111靠近冷冻室22的位置处。所述的第一压力传感器141、第二压力传感器142、第三压力传感器143、氧浓度仪144和湿度仪145均与控制模块电性连接。通过监控模块的设置，并将监控模块所检测到的实时数据传输至控制模块，以便实时对整个系统进行监控，避免出现低温贮藏设备内的压力出现过大的波动而影响整个设备性能的情况。
为进一步提高系统工作的智能化程度，本实施例所述的第一阀门1110、第二阀门1111、第三阀门1112、第四阀门133及第五阀门135均为电磁阀，且第一阀门1110、第二阀门1111、第三阀门1112、第四阀门133、第五阀门135及压缩机1102均与所述控制模块电性连接。
在本实施例中，所述的控制模块可以是电脑、单片机等，只要其能够接收监控模块的检测设备，并通过设定的程序发送指令即可。
本系统可以应用于家用冰箱或车载冷库上。
下面结合图1详细地介绍本系统应用于冰箱时的工作过程，图中箭头表示气体流向。
将本实施例所述的充氮气调保鲜系统与冰箱的冷藏室21和冷冻室22进行组装。开启监控模块和控制模块，当氧气含量高于设定值时，压缩机1102开启，第一阀门1110和第三阀门133打开，高纯氮气进入冷藏室21，同时冷藏室21内的低温气被抽出，使得冷藏室21内的含氧量下降至设定值，关闭第一阀门1110和第三阀门133。当湿度仪145检测到冷冻室22的湿度高于设定值时，压缩机1102开机，第四阀门135和第二阀门1111打开，高纯氮气进入进入冷冻室22，置换出高湿度的低温气体，是的冷冻室22内的湿度下降至设定值后，第二阀门1111和第四阀门135。当冷藏室21内含氧量、冷冻室22内湿度达标时，压缩机1102停机。当第一压力传感器141和第二压力传感器142检测到的压力值接近阈值的上、下限，控制模块报警，当检测值超出阈值时，压缩机1102停机。当第三压力传感器143检测到的压力值小于设定值时，则表明冰箱内部负压超过设计值，需要补充气体，次数第五阀门1112打开，引入环境空气，使冰箱内部压力恢复平衡。
车载冷库运用该充氮气调保鲜系统时，工作原理与冰箱相同，此处不再赘述。
本发明技术方案在上面结合附图对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种充氮气调保鲜系统，应用于低温贮藏设备上，所述低温贮藏设备包括冷藏室和冷冻室；其特征在于，该系统包括气体增压模块、氮气分离模块和供气模块；所述气体增压模块包括第一过滤器，所述第一过滤器的前端连接有第一管道、第二管道和第三管道，所述第一管道与冷藏室连接，其上设有第一阀门，所述第二管道与冷冻室连接，其上设有第二阀门，所述第三管道外接有含氮气源，第三管道上设有第三阀门；第一过滤器的后端依次连接有压缩机、第一换热组件、气水分离器和第二过滤器；所述第二过滤器的后端与所述氮气分离模块连接；所述供气模块包括第四管道和第五管道，所述第四管道和第五管道均与氮气分离模块连接，第四管道上设有第四阀门，第四管道的末端连接有加湿器，且该端设置于冷藏室内，所述第五管道上设有第五阀门，第五管道的末端设置于冷冻室内。
2.根据权利要求1所述的一种充氮气调保鲜系统，其特征在于，所述气体增压模块还包括第二换热组件，所述第一管道和第二管道远离低温贮藏设备的端部与所述第二换热组件的进口端连接，第二换热组件的出口端与第一过滤器连接，且所述第三管道设置在第一过滤器与第二换热组件之间。
3.根据权利要求1或2所述的一种充氮气调保鲜系统，其特征在于，还包括监控模块，所述监控模块包括第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、氧浓度仪和湿度仪，所述第一压力传感器设置于冷藏室内，第二压力传感器设置于冷冻室内，所述第三压力传感器设置在第一过滤器进口端，所述氧浓度仪设置在第一管道靠近冷藏室的位置处，所述湿度仪设置在第二管道靠近冷冻室的位置处。
4.根据权利要求3所述的一种充氮气调保鲜系统，其特征在于，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门及第五阀门均为电磁阀。
5.根据权利要求4所述的一种充氮气调保鲜系统，其特征在于，还包括控制模块，所述监控模块、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门及压缩机均与所述控制模块电性连接。
6.根据权利要求1所述的一种充氮气调保鲜系统，其特征在于，所述加湿器包括水箱和微泡发生器，所述水箱的上端开口，所述微泡发生器设置在水箱内；所述第二管道的末端伸入水箱内，并与微泡发生器连通。
7.根据权利要求1所述的一种充氮气调保鲜系统，其特征在于，所述含氮气源为大气。
8.根据权利要求1所述的一种充氮气调保鲜系统，其特征在于，所述氮气分离模块包括中空纤维膜分离器，所述中空纤维膜分离器上设有一进气端和两个出气端，所述进气端与第二过滤器连通，一个所述出气端外接排空管，另一个所述出气端通过调压阀与第四管道、第五管道连接。
9.根据权利要求1所述的一种充氮气调保鲜系统，其特征在于，所述压缩机为无油压缩机。
10.一种低温贮藏设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的一种充氮气调保鲜系统；所述低温贮藏设备包括冰箱和车载冷库。
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