CN113192719B - 一种嵌入式冷冻冷藏保鲜及保藏弱磁场模块化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种嵌入式冷冻冷藏保鲜及保藏弱磁场模块化装置，能够应用于冰箱及智能橱柜、酒柜和仓储物流设备等。该装置包括：线圈框架，励磁线圈及控制电路；励磁线圈设置在线圈框架中，以产生恒稳弱磁场或脉冲恒稳弱磁场；控制电路与所述励磁线圈相连接，用于调节恒稳弱磁场或脉冲恒稳弱磁场的磁场强度及脉冲恒稳弱磁场的磁场频率及占空比。根据本发明的装置采用小尺寸的线圈框架及线径，使装置的重量与所嵌入设备的有效储藏容积的比值范围在0.05‑0.5kg/L，并且所嵌入设备的单位容积能耗为0.03‑5.0W/L，在重量、磁场强度和频率、线圈散热、磁场占空比等重要因素都达到平衡点，最大程度地保持磁场对食品、医疗用品、农产品原料及鲜花及植物种子等的高品质和低能耗冷冻冷藏。

Description

一种嵌入式冷冻冷藏保鲜及保藏弱磁场模块化装置

技术领域

本发明涉及一种嵌入式冷冻冷藏保鲜及保藏弱磁场模块化装置。本发明的嵌入式弱磁场模块化装置能够应用于冰箱及智能橱柜、酒柜和仓储物流等嵌入式设备，属于冰箱及智能橱柜、酒柜等设备的新技术领域。

背景技术

随着生活水平的提高，传统的冰箱、冰柜、橱柜或仓储物流设备已无法满足人们对食品、农产品等的高品质冷冻冷藏及干物质保藏的需求。研究表明，水分子、有机化合物和生物大分子都是抗磁性材料，在外加磁场下能够发生磁化和取向。对于水而言，水分子之间形成更多氢键，结晶机会增加，在较高的成核温度下形成更小、更均匀的冰晶，减少冰结晶对样品组织结构造成的不可逆损害，减少汁液流失，延缓样品组织结构软化。

大多数食品、医疗用品及农产品原料中的固体成分，例如骨、种子、果皮等均含有顺磁性中心，极易发生氧化，导致其货架期缩短，且冷藏保鲜效果减弱。磁场会提高一些抗氧化物酶如过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的活性，消除样品中的过氧化氢及超氧自由基，保护样品组织细胞免受氧化损伤。此外，磁场可改变微生物代谢机制，降低细菌、霉菌及真菌毒素合成基因片段的相对表达水平，有效抑制微生物毒素的产生。

将磁场技术与冷冻冷藏及保鲜技术相结合已有报道，但相关的产品仍存在较多缺陷。例如，发明专利CN103954092A中公开的一种采用磁场除菌的冰箱，包括箱体、用于盛放食品的除菌箱、磁场发生件和除菌室门体，其结构中需单独设置除菌箱以在其中设置磁场发生件；发明专利CN108955023A中公开的一种搭载磁场释放装置的冰箱及控制方法，其中，为了加速冰箱内部冷凝水的蒸发，在冰箱门上的一侧设置电磁槽，并在电磁槽内固定磁场释放装置。上述专利的冰箱中设置的磁场需固定区域放置磁场发生装置，无法保证空间磁场的均匀分布，进而使用效果不稳定，无法进行商业化应用。

进一步，相关现有磁场保鲜技术均未对设置于冰箱、橱柜、仓储物流等设备中的磁场装置的重量及发热能耗进行说明，即未说明磁场装置是否具有可重复验证的使用效果、经济价值和实用性。具体而言，若磁场装置的发热能耗过大，则局部温度升高会增大冰箱内部温度波动，这会对冰箱等设备的制冷散热装置提出更高的要求，且能耗加大，进而无法进行商业应用；若为了减小发热功率但磁场装置额外增加的重量过大，进而导致磁场装置嵌入的设备的重心位置发生变化，则设备无法承受长途运输时的不确定性颠簸，使得品稳定性差，且重量的增加也会导致成本提高，因此不具备经济价值；若磁场装置的重量和散热功率都减小，则磁场强度会低于关键效果阈值，致使其磁场的作用效果无法实现，影响冷冻冷藏及保鲜效果，又不具备可使用价值；此外，若是磁场强度过高又会导致电磁线圈的重量增加，也无法满足嵌入式磁场装置的经济性需求。

因此，目前的所有相关现有技术中的采用磁场的冷冻冷藏及保鲜模块装置都无法针对现有的冰箱及智能橱柜、酒柜、仓储物流等设备直接进行实际的嵌入式应用，从而现有技术不具备普遍性，且缺乏商业价值及普及推广性。只有在磁场装置的重量(涉及成本)、磁场强度和频率(涉及使用效果)、电磁线圈的散热(涉及对保鲜温度干扰)、磁场占空比(涉及实际能耗)这几个重要因素能够达到互相平衡的取值范围时，该磁场装置的上述相关技术才具备广泛的商用价值并被推广普及应用到大众的生产生活中。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种嵌入式冷冻冷藏保鲜及保藏弱磁场模块化装置，根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置能够应用于嵌入式的冰箱、智能橱柜、酒柜及其他用于冷冻冷藏保鲜的设备及仓储物流装置中，并且能够应用于对食品、医疗用品及农产品原料、生化样品、鲜花及植物种子等各种需要特定温度保藏的设备。

根据本发明的一种嵌入式冷冻冷藏保鲜及保藏的弱磁场模块化装置，其装置采用双组可拼接的框架结构，严格控制有效保鲜和保藏的磁场强度、脉冲磁场频率及占空比，同时控制装置的重量与所嵌入设备的有效储藏容积的比值范围，使所嵌入设备的单位容积能耗达到最佳；并且由于模块化的设计，本发明的磁场模块能够以嵌入式的方式直接装配于现有冰箱及智能橱柜、酒柜、仓储物流等恒温箱体和柜体中，安装拆卸方面，可操作性强。

根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置的重量与所嵌入的冰箱及智能橱柜、酒柜、仓储物流等设备恒温箱体和柜体中的有效储藏容积比值范围能够控制在0.05kg/L-0.5kg/L，并且在保持装置低工作发热(所嵌入设备的单位容积能耗为0.03W/L-5.0W/L)的基础上，使其冰箱及智能橱柜、酒柜、仓储物流等箱体和柜体内部温度波动范围<1℃，能够在减轻装备重量的同时，最大程度保证磁场的有效性，以实现对食品、医疗用品、生化样品及农产品原料、鲜花及植物种子的高品质和低能耗冷冻冷藏效果。

根据本发明的一种嵌入式冷冻冷藏保鲜及保藏弱磁场模块化装置，包括：线圈框架，励磁线圈及控制电路；其中，励磁线圈被设置在所述线圈框架中，用于产生恒稳弱磁场或脉冲恒稳弱磁场；并且控制电路与所述励磁线圈相连接，用于调节所述励磁线圈产生的恒稳弱磁场或脉冲恒稳弱磁场的磁场强度、以及脉冲恒稳弱磁场的磁场频率和磁场占空比；根据本发明的装置能够设置为该装置的重量与所嵌入设备的有效储藏容积满足某一比值范围，同时所述装置所嵌入设备的单位容积能耗满足某一范围。

根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置，可选地，能够设置上下对称的双组线圈框架；并且，根据本发明的方案，也能够设置多组线圈框架。

根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置，可选地，线圈框架由多块带凹槽的结构件拼接形成，线圈框架的壁厚为0.1mm-2.5mm。

根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置，可选地，在一个实施例中，采用四块凹槽结构拼接而成四边形的线圈框架，该四边形的框架能够形成长方形、正方形及平行四边形的框架结构。进一步可选地，在具体的应用过程中，根据本发明的弱磁场模块化装置还能够根据实际需要采用三个凹槽结构拼接形成三角形的线圈框架，或者形成圆形及椭圆形等其他形状的框架结构，并采用上下对称结构的双组线圈框架以产生均匀磁场。

根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置，可选地，线圈框架中设置有孔及卡扣，便于励磁线圈与控制电路进行电路连接；并且在线圈框架上设置有若干条纹和加强筋，用于增强线圈框架表面附着力和结构强度及稳定性。

根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置，可选地，线圈框架采用具有可加工性，且有一定强度的材料，例如铝合金、钢、环氧树脂板、塑料等。

根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置，可选地，励磁线圈缠绕于线圈框架的凹槽内，并且采用导线的线径为0.1mm-2.0mm。

根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置，可选地，励磁线圈的缠绕匝数为300匝-1800匝。

根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置，可选地，经绕线后的线圈框架的厚度<40mm。

根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置，可选地，励磁线圈采用食品级的粘胶或者密封元件固定于线圈框架的凹槽内部。

根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置，可选地，采用亥姆霍兹线圈产生磁场，闭合线圈可产生均匀恒稳弱磁场，且磁场均匀度为80％-99％。

根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置，可选地，能够通过控制电路的调节实现连续的及脉冲周期性的磁场施加，以产生恒稳弱磁场或脉冲恒稳弱磁场。

根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置，可选地，控制电路能够实现励磁效应的电流范围为0.1-0.8A，并且装置能够在所嵌入设备的单位容积能耗为0.03W/L-5.0W/L的条件下工作，从而由装置的励磁线圈发热导致的所嵌入设备的温度波动范围<1℃。

根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置，可选地，控制电路通过改变励磁线圈的电流大小调节恒稳弱磁场或脉冲恒稳弱磁场的磁场强度，磁场强度范围为0.6mT-3.2mT。

根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置，脉冲恒稳弱磁场的磁场占空比是指在一个信号周期内，磁场信号的占据比例；可选地，控制电路通过改变励磁线圈的电流开关间隔延迟时间来调节脉冲恒稳弱磁场和磁场占空比，磁场占空比范围为1％-99％。例如，当控制电路通电4秒钟，断电1秒钟，则在整个5秒钟的周期里，磁场占空比为80％。

根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置，可选地，控制电路还通过改变励磁线圈的电流开关间隔延迟时间来调节脉冲恒稳弱磁场的磁场频率，脉冲磁场频率范围为0Hz-100Hz。

根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置，可选地，该装置能够根据所嵌入的冰箱及智能橱柜、酒柜、仓储物流等设备的对应位置的目标尺寸而相应地调整尺寸。

根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置，可选地，每个模块的重量与冰箱及智能橱柜、仓储物流等箱体或柜体的有效储藏容积比值为0.05kg/L-0.5kg/L。

根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置能够在现有的冰箱及智能橱柜、酒柜、仓储物流等可嵌入的设备上进行嵌入改造，装配工艺简单。

根据本发明的一种嵌入式冷冻冷藏保鲜及保藏弱磁场模块化装置能够应用于冰箱、智能橱柜、仓储物流等干物质保藏模块、冷冻模块及冷藏保鲜模块。进一步，根据本发明的技术方案，本发明的嵌入式弱磁场模块化装置还能够应用于包括上述干物质保藏模块、冷冻模块及冷藏保鲜模块等的各种其他设备及装置中。

根据本发明的嵌入式的冷冻冷藏保鲜及干物质保藏的弱磁场模块化装置能够实现对食品、医疗用品、生化样品、农产品原料、鲜花及植物种子等的冷冻冷藏及保鲜的应用。

本发明有益效果是：

根据本发明的经济实用嵌入式冷冻冷藏保鲜及保藏嵌入式弱磁场模块化装置，采用双组对称的可拼接的线圈框架结构产生均匀的弱磁场，并且严格控制保证保鲜和保藏效果的磁场强度及频率和占空比范围，同时使装置的重量与所嵌入设备的有效储藏容积达到一定比值，并满足所嵌入设备的单位容积能耗的最佳范围，使空间磁场均匀度>80％；并且在提供磁场均匀度的同时，采用小尺寸的线圈框架及线径，从而能够在保证磁场有效性的前提下，降低整个装置的重量及成本，具有极好的经济效益。

根据本发明的经济实用嵌入式冷冻冷藏保鲜及保藏弱磁场模块装置，采用模块化的设计，装置结构简单，且尺寸小，形状易适配、易调节，能直接根据实际需求装配于现有冰箱及智能橱柜、仓储物流等现代保鲜设备中，且拆卸方便，并且具有可替换性，操作性强、适配度高。

根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置，通过设置脉冲恒稳弱磁场的磁场占空比，能够降低设备功率，并且通过调节磁场的占空比从而诱导不同体积的导体-即农产品、食品、植物、细胞组织、生化样品等等，出现差异性的延时涡流信号，影响分子取向，减小原料体系熵增趋势，进而实现特异性的保藏效果。

根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置的重量与嵌入式的冰箱及智能橱柜、仓储物流等箱体和柜体的有效储藏容积的比值范围能够控制在0.05-0.5kg/L；并且，根据本发明的弱磁场模块化装置所嵌入设备的单位容积能耗为0.03-5.0W/L，使所嵌入的冰箱及智能橱柜、酒柜、仓储物流等箱体内部温度波动范围<1℃，实现装置的低功耗设计；进一步，装置的重量与所嵌入设备的有效储藏容积比值和所嵌入设备的单位容积能耗的范围能够保证在装置发热较低的情况下，恒温弱磁场的有效磁场强度，从而，根据本发明的弱磁场模块化装置能够最大程度地实现磁场对食品、医疗用品、生化样品和农产品原料及鲜花及植物种子等的高品质和低能耗冷冻冷藏，经济性极好，具有很大的商业价值和推广性，从而能够作为更普遍的商业应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中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是根据本发明实施例的嵌入式弱磁场模块化装置的结构示意图；

其中，101带凹槽的线圈框架；102控制电路。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一：

本实施例提供根据本发明的一种嵌入式冷冻冷藏保鲜及保藏弱磁场模块化装置。如图1所示，根据本发明的技术方案，一种嵌入式冷冻冷藏保鲜及干物质保藏弱磁场模块化装置包括：线圈框架101，励磁线圈及控制电路102；其中，励磁线圈被设置于线圈框架中，用于产生恒稳弱磁场或脉冲恒稳弱磁场；并且控制电路102与励磁线圈相连接，用于调节所述励磁线圈产生的恒稳弱磁场或脉冲恒稳弱磁场的磁场强度、以及脉冲恒稳弱磁场的磁场频率和磁场占空比；根据本发明的装置设置为该装置的重量与所嵌入设备的有效储藏容积满足某一比值范围，同时所述装置的单位容积能耗满足某一范围。

根据本发明的嵌入式冷冻冷藏保鲜及干物质保藏的弱磁场模块化装置能够应用于冰箱及智能橱柜、仓储物流等的干物质保藏模块、冷冻模块及冷藏保鲜模块。进一步，根据本发明的技术方案，本发明并的弱磁场模块化装置还能够应用于包括上述干物质保藏模块、冷冻模块及冷藏保鲜模块等的各种其他设备及装置中。

根据本实施例，本发明的装置能够设置上下对称的双组线圈框架101。

根据本实施例，线圈框架101由多块带凹槽的结构件拼接形成，并且线圈框架的壁厚为0.1mm-2.5mm。

根据本实施例，线圈框架101采用采用四个凹槽结构拼接，能够形成正方形、长方形或平行四边形的框架结构，并采用上下对称结构的双组线圈框架以产生均匀磁场。

进一步，在具体的应用过程中，根据本发明的方案还能够根据实际需要采用三个凹槽结构拼接形成三角形的线圈框架，或者形成圆形及椭圆形等其他形状的框架，并采用上下对称结构的双组线圈框架以产生均匀磁场。

根据本实施例，线圈框架101中设置有孔及卡扣，便于励磁线圈与控制电路102进行电路连接；并且在线圈框架上设置有若干条纹和加强筋，用于增强线圈框架表面附着力和结构强度及稳定性。

根据本实施例，线圈框架采用具有可加工性，且有一定强度的材料，例如铝合金、钢、环氧树脂板、塑料等。

根据本实施例，励磁线圈缠绕于线圈框架的凹槽内，采用导线的线径为0.1mm-2.0mm。

根据本实施例，励磁线圈的绕线匝数为300匝-1800匝。

根据本实施例，经绕线后的线圈框架的厚度<40mm。

根据本实施例，励磁线圈采用食品级的粘胶或者密封件固定于线圈框架的凹槽内部。

根据本实施例，采用亥姆霍兹线圈产生磁场，闭合线圈产生均匀恒温弱磁场，且磁场均匀度为80％-99％。

根据本实施例，本发明的装置能够通过控制电路的调节实现连续的及脉冲周期性的磁场施加，以产生恒稳弱磁场或脉冲恒稳弱磁场。

根据本实施例，控制电路实现励磁效应的电流范围为0.1-0.8A，并且，能够在单位容积能耗为0.03W/L-5.0W/L的条件下工作，使得由励磁线圈发热导致的所嵌入设备的温度波动范围<1℃。

根据本实施例，控制电路通过改变励磁线圈的电流大小调节恒温弱磁场或脉冲恒温弱磁场的磁场强度，磁场强度范围为0.6mT-3.2mT。

根据本实施例，控制电路通过改变励磁线圈的电流开关间隔延迟时间来调节脉冲恒温弱磁场的磁场频率和磁场占空比，磁场频率范围为0Hz-100Hz，磁场占空比范围为1％-99％。

根据本实施例，根据本发明的弱磁场模块化装置能够根据所嵌入的冰箱及智能橱柜、酒柜、仓储物流等可嵌入设备的对应位置的目标尺寸而相应地调整尺寸。

根据本实施例，本发明的弱磁场模块化装置的重量与冰箱及智能橱柜、仓储物流等箱体或柜体的有效储藏容积比值为0.05kg/L-0.5kg/L。

根据本发明的嵌入式冷冻冷藏保鲜及干物质保藏模块化装置能够实现对食品、医疗用品、生化样品、农产品原料、鲜花及植物种子等的冷冻冷藏及保鲜。

实施例二

本实施例中将根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置嵌入30L的智能橱柜中，并采用铝合金材料制作线圈框架。

根据本实施例的嵌入式磁场模块采用铝合金材料的线圈框架，以线圈匝数和导线线径为自变量，线圈的厚度和装置的重量与所嵌入设备的有效保藏容积(30L)的比值(重量/容积)为因变量设计正交实验，实验结果如表1所示。

表1

进一步，以控制电路的电流、线圈匝数、线径和磁场占空比为自变量，单位容积能耗及磁场强度为因变量设计正交实验，实验结果如表2所示。

表2

根据上述表1的实验数据，本实施例中的磁场模块采用0.1mm导线400匝缠绕于四边形铝合金框架，其中铝合金框架为长方形，外边长为40cm×30cm，内边长38cm×28cm，框架壁厚为1.2mm，则框架重量为1.1kg；此时，铝合金框架中的400匝0.1mm导线重量为2.2kg，故该嵌入式模块装置的绕线后的线圈框架的厚度为12mm，总重量为3.3kg，装置的重量与所嵌入的智能橱柜的有效保藏容积的比值为0.11kg/L。

根据上述表2的实验数据，设置该磁场模块的控制电路的电流为0.2A，脉冲频率1Hz，磁场占空比50％，磁场强度则为0.8mT，从而装置功率为36W，则单位容积能耗为1.2W/L。将橱柜温度设置为15℃，则30L容积内的温度波动范围为14.9℃至15.5℃，从而因线圈发热而导致橱柜的温度波动非常小，即该磁场模块在达到磁场效果的同时实现低能耗，具有经济性和实用性。

将2.5kg水分活度为9％的玉米粒置于上述条件下的智能橱柜中放置贮藏30天后取出，测试其水分活度、玉米赤酶烯酮和脱氧雪腐镰刀菌烯醇浓度，并与未采用该嵌入式磁场模块的样品进行对照。

未采用该嵌入式磁场模块保藏的样品在30天后的水分活度为21％，玉米赤酶烯酮和脱氧雪腐镰刀菌烯醇浓度分别为6985μg/kg和778μg/kg，部分玉米粒发霉变质。未采用该例嵌入式磁场模块保藏的样品水分活度仅为11％，玉米赤酶烯酮和脱氧雪腐镰刀菌烯醇浓度分别为1695μg/kg和432μg/kg，玉米粒无发霉现象，因此根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置有利于防止玉米粒霉变，实现谷物的高品质保藏，具有经济实用性。

实施例二的对比例

将该嵌入式磁场模块装置嵌入30L智能橱柜中，并采用铝合金材料制作线圈框架，根据实施例二的实验数据，采用1.2mm导线800匝缠绕于四边形铝合金框架，其中铝合金框架为长方形，外边长为40cm×30cm，内边长38cm×28cm，框架壁厚为1.2mm，则框架重量为1.1kg；此时，铝合金框架中的800匝1.5mm导线重量为3.7kg，故该嵌入式模块装置的绕线后的线圈框架的厚度为10.95mm，总重量为3.58kg，装置的重量与所嵌入的智能橱柜的有效保藏容积的比值为0.156kg/L。

设置控制电路的电流为1.2A，脉冲磁场的磁场频率1Hz，磁场占空比50％，磁场强度则为2.7mT，装置功率为210W，则单位容积能耗为7W/L；在橱柜温度设置为15℃时温度波动范围为18.9℃至19.5℃。从而，该对比例中磁场强度与模块重量与智能橱柜的有效储藏容积比值满足实施例一中所述，但单位容积能耗不满足实施例一中所述，智能橱柜内温度波动范围较大，不具备实用价值。

将2.5kg水分活度为9％的玉米粒置于该条件下的智能橱柜中放置贮藏30天后取出，测试其水分活度、玉米赤酶烯酮和脱氧雪腐镰刀菌烯醇浓度，并与未采用该例嵌入式磁场模块的样品进行对照。

未采用该实施例的嵌入式磁场模块处理的样品30天后的水分活度为21％，玉米赤酶烯酮和脱氧雪腐镰刀菌烯醇浓度分别为6985μg/kg和778μg/kg，部分玉米粒发霉变质。采用该例嵌入式磁场模块保藏的样品水分活度仅为22％，玉米赤酶烯酮和脱氧雪腐镰刀菌烯醇浓度分别为7389μg/kg和828μg/kg。与实施例二中的嵌入模块相比，该比较例中的嵌入模块装置单位容积能耗显著增加，导致智能橱柜内温度升高，部分玉米粒发霉，无法有效实现干物质保藏。

实施例三

将根据本发明的嵌入式弱磁场模块化装置嵌入45L冰箱的冷冻室中，并采用钢合金材料制作线圈框架。

根据本实施例的嵌入式磁场模块采用铝合金材料的线圈框架，以线圈匝数和导线线径为自变量，线圈的厚度和装置的重量与所嵌入冰箱的有效保藏容积(45L)的比值(重量/容积)为因变量设计正交实验，实验结果如表3所示。

表3

进一步，以控制电路的电流、线圈匝数、线径和磁场占空比为自变量，单位容积能耗及磁场强度为因变量设计正交实验，实验结果如表4所示。

表4

根据表3的上述实验数据，本实施例中的磁场模块采用0.6mm导线800匝缠绕于四边形钢合金框架，其中钢合金框架为长方形，边长为60cm×40cm，内边长58cm×38cm，框架壁厚1mm，则框架重量为2.2kg；此时，钢合金框架中的800匝0.6mm导线重量为3.3kg，故该嵌入式模块装置的绕线后的线圈框架的厚度为10mm，总重量为5.5kg，装置的重量与嵌入的冰箱的有效保藏容积(45L)的比值为0.12kg/L。

根据表4的上述实验数据，设置控制电路的电流为0.6A，脉冲磁场的磁场频率为3Hz，磁场占空比为60％，磁场强度为2.1mT，装置功率为135W，则单位容积能耗为3.0W/L。将冰箱冷冻室温度设置为-18℃，则45L容积的冰箱内的温度波动范围为-18℃至-17.3℃。因此，采用本发明的弱磁场模块化装置，在达到磁场效果的同时，能够实现低能耗，具有经济性和实用性。

将2kg牛腿肉于室温25℃时置于设置有本发明的嵌入式磁场模块化装置的冰箱冷冻室中放置20h后中心温度达到-17.8℃，贮藏20天，每隔5天取出，在室温25℃下进行自然解冻5h后，测试其汁液流失率和感官特性，并与未采用该例嵌入式磁场模块的-18℃冷冻样进行对照。

未采用该嵌入式磁场模块的冷冻保藏的牛腿肉样品数据结果如下：

采用该例嵌入式磁场模块冷冻保藏的牛腿肉样品数据结果如下：

与对照样品相比，采用该实施例的嵌入式磁场模块冷冻牛腿肉贮藏时的冰晶尺寸更小，对牛腿肉细胞损伤减小，汁液流失率降低，抗氧化性有极大的改善。

实施例三的对比例

将该嵌入式模块装置嵌入45L冰箱冷冻室中，并采用钢合金材料制作线圈框架，根据实施例三的上述表3的实验数据，采用0.6mm导线1200匝缠绕于四边形钢合金框架，其中钢合金框架为长方形，边长为60cm×40cm，内边长58cm×38cm，框架壁厚1mm，则框架重量为2.2kg；此时，钢合金框架中的1200匝0.6mm导线重量为4.1kg，故该嵌入式模块装置的绕线后的线圈框架的厚度为12.25mm，总重量为6.3kg，装置的重量与所嵌入的冰箱的有效保藏容积的比值为0.14kg/L。

根据实施例三的上述表4的实验数据，设置控制电路的电流为1.4A，脉冲频率3Hz，占空比60％，磁场强度则为3.6mT，装置功率为225W，则所嵌入冰箱的单位容积能耗为5W/L；设置冰箱冷冻室温度-18℃，则该45L容积冰箱的温度波动范围为-18℃至-16.8℃，磁场模块的重量与冰箱的有效储藏容积的比值与冰箱的单位容积能耗值均满足实施例一中所述，具有经济性，但其磁场强度高于实施例一中所述。

将2kg牛腿肉于室温25℃时置于采用该例嵌入式磁场模块的冰箱冷冻室中放置20h后中心温度达到-17.8℃，贮藏20天，每隔5天取出，在室温25℃下进行自然解冻5h后，测试其汁液流失率和感官特性，并与未采用该例嵌入式磁场模块的-18℃冷冻样进行对照。

未采用该嵌入式磁场模块冷冻保藏的牛腿肉样品数据结果如下：

采用该嵌入式磁场模块冷冻保藏的牛腿肉样品数据结果如下：

与上述实施例三中嵌入的磁场模块相比，该对比例的嵌入模块装置的磁场强度显著增加，在减小冰晶尺寸的同时，对牛腿肉细胞膜也造成一定程度的破坏，汁液流失率增加，无法有效改善肉制品冷冻保藏。

实施例四

将根据本发明的嵌入式模块装置嵌入30L冰箱的冷藏室中，并采用环氧树脂板制作线圈框架。

本实施例中的嵌入式磁场模块采用环氧树脂板制作线圈框架，以线圈匝数和线径为自变量，线圈厚度和装置的重量与所嵌入冰箱的有效保藏容积(30L)的比值为因变量设计正交实验，实验结果如表5所示。

表5

以控制电路的电流、线圈匝数、线径和占空比为自变量，单位容积能耗及磁场强度为因变量设计正交实验，实验结果如表6所示。

表6

根据上述表5的实验数据，采用0.1mm导线1200匝缠绕于四边形环氧树脂框架，其中环氧树脂框架为长方形，边长为50cm×40cm，内边长48cm×38cm，框架壁厚0.9mm，则框架重量为0.8kg；此时，环氧树脂框中的1200匝0.1mm导线重量为3.85kg，故该嵌入式磁场模块的绕线后的线圈框架的厚度为11.4mm，总重量为4.65kg，装置的重量与所嵌入冰箱的有效保藏容积的比值为0.155kg/L。

根据上述表6的实验数据，设置控制电路的电流为0.2A，脉冲频率2Hz，磁场占空比为50％，磁场强度则为2.15mT，装置功率为45W，则所嵌入冰箱的单位容积能耗为1.5W/L；设置冰箱冷藏室温度5℃，则30L容积的冰箱的温度波动范围为4.8℃至5.3℃，故该磁场模块在达到磁场效果的同时能够实现低功耗，具有经济性和实用性。

将10kg新鲜黄瓜于室温25℃时置于该嵌入式磁场模块条件下的冰箱冷藏室，放置30min后中心温度达到5℃，贮藏16天，每隔3天取出测试其失水率、过氧化氢酶及超氧化物歧化酶活性，并与未采用该例嵌入式磁场模块的5℃冷藏样进行对照，结果如下。

未采用该例嵌入式磁场模块冷藏保存的黄瓜样品数据：

采用该例嵌入式磁场模块冷藏保存的黄瓜样品数据：

与对照样品相比，采用该嵌入式磁场模块保鲜贮藏的黄瓜失水率降低，抗氧化活性增强，贮藏品质提高。

实施例四的对比例

将该嵌入式磁场模块嵌入30L冰箱冷藏室中，并采用环氧树脂板制作线圈框架，根据上述实施例四中表5的实验数据，采用0.1mm导线200匝缠绕于四边形环氧树脂框架，其中环氧树脂框架为长方形，边长为50cm×40cm，内边长48cm×38cm，框架壁厚0.9mm，则框架重量为0.8kg；此时，环氧树脂框中的400匝0.1mm导线重量为1.1kg，故该嵌入式磁场模块的绕线后的线圈框架的厚度为5.8mm，总重量为1.9kg，装置的重量与所嵌入的冰箱的有效保藏容积的比值为0.06kg/L。

根据实施例四的上述表6的实验数据，设置控制电路的电流为0.1A，脉冲频率2Hz，占空比50％，磁场强度则为0.37mT，装置功率为15W，则所嵌入冰箱的单位容积能耗为0.5W/L；设置冰箱冷藏室温度5℃，则30L容积冰箱内的温度波动范围为4.8℃至5.2℃，模块的重量与所嵌入冰箱的有效储藏容积比值与所嵌入冰箱的单位容积能耗均满足实施例一中所述，但磁场强度低于实施例一中所述。

将10kg新鲜黄瓜于室温25℃时置于采用该例嵌入式磁场模块的冰箱冷藏室，放置30min后中心温度达到5℃，贮藏16天，每隔3天取出测试其失水率、过氧化氢酶及超氧化物歧化酶活性，并与未采用该例嵌入式磁场模块的5℃冷藏样进行对照，结果如下。

未采用该嵌入式磁场模块冷藏保存的黄瓜样品数据：

采用该嵌入式磁场模块冷藏保存的黄瓜样品数据：

与实施例四中的嵌入式磁场模块相比，该比较例中磁场模块的装置重量与所嵌入冰箱的有效储藏容积比值及所嵌入冰箱的单位容积能耗显著降低，但其磁场强度也显著降低，无法有效抑制果蔬的呼吸作用，与未采用该例嵌入式磁场模块的冷藏效果基本一致，从而难以提升冰箱的果蔬冷藏保鲜效果。

以上仅为本发明作为较佳实施例列举了所嵌入的冰箱和智能橱柜的应用。应理解为，上述公开并不限制本发明的应用。根据本发明的一种嵌入式冷冻冷藏保鲜及保藏的弱磁场模块化装置能够应用于冰箱、智能橱柜、仓储物流等干物质保藏模块、冷冻模块及冷藏保鲜模块。进一步，根据本发明的技术方案，本发明的嵌入式弱磁场模块化装置还能够应用于包括上述干物质保藏模块、冷冻模块及冷藏保鲜模块等的各种其他设备及装置中。

根据本发明的嵌入式的冷冻冷藏保鲜及干物质保藏的弱磁场模块化装置能够实现对食品、医疗用品、生化样品、农产品原料、鲜花及植物种子等的冷冻冷藏及保鲜的应用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种嵌入式冷冻冷藏保鲜及保藏弱磁场模块化装置，其特征在于，所述装置包括：线圈框架，励磁线圈及控制电路；其中，所述励磁线圈被设置在所述线圈框架中，用于产生恒稳弱磁场或脉冲恒稳弱磁场；并且，所述控制电路与所述励磁线圈相连接，用于调节所述励磁线圈产生的恒稳弱磁场或脉冲恒稳弱磁场的磁场强度、以及脉冲恒稳弱磁场的磁场频率和磁场占空比；所述装置设置为该装置的重量与所嵌入设备的有效储藏容积的比值为0.098kg/L-0.183kg/L，同时所述装置所嵌入设备的单位容积能耗为1.2W/L-4.9W/L；

所述控制电路实现励磁效应的电流范围为0.1A-0.8A；所述控制电路通过改变所述励磁线圈的电流大小调节所述恒稳弱磁场或脉冲恒稳弱磁场的磁场强度，并且所述磁场强度的范围为0.6mT-3.2mT。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置设置上下对称的双组线圈框架。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述线圈框架由多块带凹槽的结构件拼接形成，并且所述线圈框架的壁厚为0.1mm-2.5mm。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，励磁线圈缠绕于所述线圈框架的所述凹槽内，并且所述励磁线圈采用的导线线径为0.1mm-2.0mm。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述励磁线圈的缠绕匝数为300匝-1800匝。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，经所述励磁线圈绕线后的所述线圈框架的厚度<40mm。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述励磁线圈采用食品级的粘胶或密封元件固定于所述线圈框架的凹槽内部。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置使用亥姆霍兹励磁线圈产生磁场，线圈形成闭合回路产生空间均匀磁场，并且磁场均匀度为80％-99％。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置通过所述控制电路实现连续的及脉冲周期性的磁场施加，以产生恒稳弱磁场或脉冲恒稳弱磁场。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，由所述装置的所述励磁线圈发热导致的所嵌入设备的温度波动范围<1℃。

11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路通过改变所述励磁线圈的电流开关间隔延迟时间来调节所述脉冲恒温弱磁场的磁场频率，所述脉冲恒稳弱磁场的磁场频率范围为0Hz-100Hz。

12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述脉冲恒温弱磁场的磁场占空比是指在一个信号周期内，磁场信号的占据比例。

13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路通过改变所述励磁线圈的电流开关间隔延迟时间来调节所述脉冲恒温弱磁场的磁场占空比，所述磁场占空比的范围为1％-99％。

14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置根据所嵌入设备对应位置的目标尺寸而相应地调整尺寸。

15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述线圈框架采用四个凹槽结构拼接形成正方形、长方形或平行四边形的框架结构，并采用上下对称结构的双组线圈框架以产生均匀恒稳弱磁场。

16.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述线圈框架采用三个凹槽结构拼接形成三角形、圆形或椭圆形的框架结构，并采用上下对称结构的双组线圈框架以产生均匀恒稳弱磁场。

17.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述线圈框架中设置有孔及卡扣，用于所述励磁线圈与所述控制电路进行电路连接，并且在所述线圈框架上设置有条纹和加强筋，用于增强线圈框架表面附着力和结构强度及稳定性。

18.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述线圈框架采用具有可加工性，且有一定强度的铝合金、钢、环氧树脂板及塑料材料。

19.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置用于对食品、医疗用品、生化样品、农产品原料、鲜花及植物种子的冷冻冷藏及保鲜。

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