CN101322575B - 氧气浓度调节装置及光降氧保鲜冰箱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种保鲜冰箱，同时还涉及一种配套的氧气浓度调节装置。光降氧保鲜冰箱，包括冷藏室，在冷藏室内设置有抽气口和注气口，抽气口和注气口通过对应的抽气管路和注气管路与一套氧气浓度调节装置连通，该装置主体为光应答模式的氧气浓度调节器，抽气管路与氧气浓度调节器进气口连通，注气管路与氧气浓度调节器出气口连通，抽、注气管路上均串接有电磁阀，抽气管路或注气管路的电磁阀以内的管路上串接有气泵，氧气浓度调节器、电磁阀及气泵与一控制电路连接。这种方式利用光应答材料在不同波长紫外光的照射下表现出的吸氧、释氧特性，控制方便，配以简单的控制元件，即可实现氧浓度的调节和降氧保鲜冰箱。
Description
技术领域
本发明涉及制冷技术领域保鲜技术，尤其涉及一种保鲜冰箱，同时还涉及一种配套的氧气浓度调节装置。
背景技术
引起食品变质有5个因素：1微生物作用；2酶的作用；3氧化作用；4呼吸作用；5机械损伤。一般来说，温度的降低可以延缓、减弱它们的作用，但并不能完全抑制它们的作用，所以冷藏冷冻食品，其质量总是有所下降。为了达到冰箱食品保鲜的目的，必须从四个方面来研究冰箱保鲜技术：温度处理、微生物处理、湿度处理和气体调节。
普通空气中的氧含量近21％，含量高，不利于食品保鲜。氧与冰箱中食品的氧化作用、呼吸作用都密切相关。食品的呼吸越慢，保鲜时间越长；食品的氧化作用越低，食品的保鲜时间越长。
根据食品科学技术，果蔬在储藏时需要的氧气浓度很低，如图1列表所示，所以需要采取措施降低冰箱的氧气浓度。
如果能控制食品贮藏环境气体的组成就能控制果蔬的呼吸和蒸发，抑制微生物的生长，抑制食品成分的氧化和褐变，从而达到延长食品保鲜期的目的。
降低空气中氧含量，对食品保鲜具有明显的作用：低氧可以抑制叶绿素的降解，达到食品保鲜的目的；可以减少抗坏酸的损失，提高食品的营养价值；可以降低不溶性果胶物质的减少速度，增大食品的脆硬度。降低空气中氧含量，能够降低果蔬的呼吸强度并推迟其呼吸高峰的出现，养对呼吸强度的抑制必须降到7％以下含量时才起作用，但又不宜低于2％，否则易出现中毒现象。降低空气中氧含量，可以抑制乙烯的生成，并减弱乙烯对成熟的刺激作用，因此由乙烯所引起的生理作用也就受到了抑制，如叶绿素的降解、果实的推算褪绿和成熟、蛋白质的合成、组织器官的脱落和开裂、呼吸越变和储藏物质的水解等，从而延缓了果蔬的衰老进程，延长食品的保鲜期，提高食品的保存质量。
食品科学技术已经是一门成熟的科学技术，人们已经研究出了许多食品保鲜的科学技术，如真空保鲜，气调保鲜等。在大型冷库中食品保鲜技术得到了应用，通常把低温技术和控制气体中的氧含量、湿度和二氧化碳含量相结合，延长食品的保鲜期。
现在上市的冰箱已经采用了低温保鲜技术、高湿度保鲜技术和杀菌保鲜技术，这些技术的应用，已经对冰箱储藏食品的保鲜起到了积极作用，但到目前为止世界范围内还没有冰箱对冰箱中的氧气、二氧化碳进行控制。
中国专利CN86204116公开了一种保鲜机，该保鲜机由传统冰箱和除氧器组成，该除氧器由铁制池体、砂芯管、碳棒、电解质和鼓泡管组成。该公开专利的除氧作用是冰箱中的空气经气体循环泵通入电解液，被鼓泡管分散成细小气泡，空气与电解质接触，电解质吸收氧气，由还原态变为氧化态，在直流电的作用下，电解质在负极由氧化态变为还原态，在正极析出氧气，于是被除氧器处理后的空气中的氧气浓度就降低了。贮藏室的气体在气体循环泵的作用下，通过除氧器除氧后回到贮藏室，在一个闭合的气体回路中进行连续除氧。该公开专利提出了一种降低冷藏室中氧浓度的方案，但使用什么电解质没有公开，公开以来，该技术没有得到应用，在市场上也没有见到降低冰箱冷藏室中氧浓度的冰箱，该公开专利实施难度大。
中国专利CN03160147.2公开了一种冰箱，具有即使在箱内被冷却时也不发生使分离去除氧效率降低的脱氧装置，该冰箱，在蔬菜室的收容容器上设有装拆自如的盖体，该盖体上设有脱氧装置，脱氧装置，将通过正极电极和负极电极夹持高分子电解质膜的电解元件收容在箱体的内部，利用盖体和收容容器并通过该脱氧装置密闭空间中的空气中的氧予以分离去除。该专利是针对果蔬盒设计的，对整个冷藏室不适用。
发明内容
本发明的任务就是提供一种氧气浓度调节装置，同时提供一种光降氧保鲜冰箱，用新的适合冰箱应用的降氧方式，以维持冰箱冷藏室的氧浓度在食品保鲜的浓度范围内。
本发明的基本原理是利用光应答材料的的吸氧和放氧特性来降低与这种材料的接触的空气的氧气浓度。日本公开专利P200761796A公开了一种光应答材料，该材料在适当波长的光线照射下具有吸收氧气和释放氧气的能力：当这种光应答材料在254nm波长的光照射下，材料的吸附能力变强，于是吸附材料周围的空气，使空气中的氧浓度下降；当这种光应答材料在300~370nm波长的光照射下，材料的吸附能力变弱，于是释放已吸附在材料上的氧气，使空气中的氧浓度上升。
本发明的具体技术方案是，首先采用一种氧气浓度调节装置，该装置由光应答模式的氧气浓度调节器、与氧气浓度调节器进气口连通的抽气管路、与氧气浓度调节器出气口连通的注气管路构成，抽、注气管路上均串接有电磁阀，抽气管路或注气管路的电磁阀以内的管路上串接有气泵，氧气浓度调节器、电磁阀及气泵与一控制电路连接。
所述的光应答模式的氧气浓度调节器由容器、容器内盛装的光应答材料、容器内安装的254nm紫外灯和300～370nm紫外灯构成。
所述的容器内盛装的光应答材料为液体光应答材料。
所述的电磁阀为两位三通阀。
所述的氧气浓度调节器进气口通过液体光应答材料底部淹埋的疏气器释放气体。
所述的254nm紫外灯和300～370nm紫外灯安装在深入到液体光应答材料内部的可通过紫外线的透明罩体内。
同时，与上述氧气浓度调节装置对应，本发明提供的一种光降氧保鲜冰箱，包括冷藏室，在冷藏室内设置有抽气口和注气口，抽气口和注气口通过对应的抽气管路和注气管路与一套氧气浓度调节装置连通，该装置主体为光应答模式的氧气浓度调节器，抽气管路与氧气浓度调节器进气口连通，注气管路与氧气浓度调节器出气口连通，抽、注气管路上均串接有电磁阀，抽气管路或注气管路的电磁阀以内的管路上串接有气泵，氧气浓度调节器、电磁阀及气泵与一控制电路连接。
所述的氧气浓度调节装置安装在压缩机室内。
所述的光应答模式的氧气浓度调节器由容器、容器内盛装的光应答材料、容器内安装的254nm紫外灯和300～370nm紫外灯构成。
所述的容器内盛装的光应答材料为液体光应答材料。
所述的电磁阀为两位三通阀。
所述的氧气浓度调节器进气口通过液体光应答材料底部淹埋的疏气器释放气体。
所述的254nm紫外灯和300～370nm紫外灯安装在深入到液体光应答材料内部的可通过紫外线的透明罩体内。
本发明利用光应答材料来构成氧气浓度调节装置及降氧保鲜冰箱，使冰箱冷藏室中的空气维持低氧浓度，以便有利于食品保鲜。这种方式利用光应答材料在不同波长紫外光的照射下表现出的吸氧、释氧特性，控制方便，配以简单的控制元件，即可实现氧浓度的调节和降氧保鲜冰箱。另外，本发明的降氧保鲜冰箱及氧气浓度调节装置提出了一种简单易行低成本的降氧保鲜结构，在制冷领域有很好的应用价值。
附图说明
图1为部分果蔬连续气调(CA)储藏条件表；
图2为本发明的氧气浓度调节装置的结构示意图；
图3为氧气浓度调节装置的氧气浓度调节器的结构示意图；
图4为本发明的降氧保鲜冰箱的一种实施方式的结构示意图；
图5为本发明的降氧保鲜冰箱的另一种实施方式的结构示意图；
图6为本发明的降氧保鲜冰箱的第三种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
本发明的氧气浓度调节装置如图2所示，在图2中，该装置由光应答模式的氧气浓度调节器、与氧气浓度调节器进气口9连通的抽气管路12、10、与氧气浓度调节器出气口5连通的注气管路16、17、18构成，抽、注气管路上串接有电磁阀11(两位两通电磁阀)、14(两位三通电磁阀)，注气管路的电磁阀14以内的管路16、18上串接有气泵15，氧气浓度调节器、电磁阀及气泵与一控制电路连接。光应答模式的氧气浓度调节器由容器8、容器8内盛装的光应答材料3、容器内安装的254nm紫外灯4和300～370nm紫外灯7构成。容器内盛装的光应答材料3为液体光应答材料。氧气浓度调节器进气口通过液体光应答材料底部淹埋的疏气器1释放气体，疏气器壳体上设有排气孔2。254nm紫外灯和300～370nm紫外灯安装在深入到液体光应答材料内部的可通过紫外线的透明罩体6内。
在降氧过程，254nm紫外灯4得电，300~370nm紫外灯7不得电，此时3光应答材料溶液在254nm紫外线的照射作用下具有氧吸附能力，于是光应答材料容器8中的空气中的部分氧气被光应答材料溶液3吸附，光应答材料容器8中的空气中的氧浓度降低，具有较低氧浓度的空气在微型气泵15的作用下，经管18、微型气泵15、管16、两位三通电磁阀14、管17进入降氧空间。
当在降氧状态工作一段时间后，光应答材料溶液3对氧气的吸附趋于饱和，对氧气的吸附能力下降，于是需要对光应答材料进行再生，以恢复其吸氧能力。
在光应答材料的再生工作过程，两位两通电磁阀11得电，两位两通电磁阀处于不导通状态(电磁阀11的两位两通电磁阀也可以改为两位三通电磁阀，两位三通电磁阀得电，两位三通电磁阀的A口C口不导通，A口B口导通，于是降氧空间与降氧器断开，降氧器与大气连通)。与此同时，两位三通电磁阀14也得电，两位三通电磁阀的A口C口不导通，A口B口导通，于是降氧空间与降氧器断开，降氧器与大气连通。此时微型气泵15得电工作，与此同时，254nm紫外灯4不得电，300~370nm紫外灯7得电，此时光应答材料溶液3在300~370nm紫外线的照射作用下具有释放氧的能力，光应答材料中的氧被释放到光应答材料容器8中，在微型气泵15的作用下，光应答材料释放的氧气经两位三通电磁阀14、排气口B被排到大气中，再生一段时间后，光应答材料恢复吸氧气能力，则系统可以转如降氧阶段。
氧气浓度调节装置的氧气浓度调节器如图3所示。如图3所示的光应答材料容器，容器主要由容器外壳8和透明罩体6组成，透明罩体6由可透过紫外线的玻璃材料制成，以便紫外灯4、紫外灯7发出的紫外光能透过内壳到达光应答材料。在光应答材料容器的底部设置了疏气器。容器设计成立式园柱形，紫外灯4、紫外灯7沿园柱轴线方向布置，这样有利于较多的紫外线透过容器的玻璃内壳到达光应答材料，从而提高降氧效率。
本发明的降氧保鲜冰箱的一种实施方式(方案1)如图4所示。图中23为压机室，24为冷冻室，25为冷冻室蒸发器，26为冷冻室门，27为冷藏室，28为冷藏室门，29为冷藏室搁架，30为冷藏室接水槽，31为冷藏室蒸发器，32为冷藏室出气口，33为冷藏室进气口，34为连接管，35为两位两通电磁阀，36为连接管，37为254nm紫外灯，38为300—370nm紫外灯，39为光应答材料溶液，40为连接管，19为微型气泵，20为两位三通电磁阀，21为连接管，22为光应答材料容器。
在本发明中，由连接管34，两位两通电磁阀35，连接管36，254nm紫外灯37，300—370nm紫外灯38，光应答材料溶液39，连接管40，微型气泵19，两位三通电磁阀20，连接管21，光应答材料容器22构成了冰箱冷藏室的降氧器，对冷藏室降氧，使冷藏室的氧浓度降低，这也是本发明的冰箱与传统冰箱的显著区别。
本发明对冰箱冷藏室的降氧目的是这样实现的：在降氧过程两位两通电磁阀35不得电，两位两通电磁阀处于导通状态，与此同时，两位三通电磁阀20也不得电，两位三通电磁阀的A口C口导通，于是在微型气泵19的作用下，冷藏室内的空气经冷藏室出气口32、连接管34、两位两通电磁阀35、连接管36、光应答材料容器22、连接管40、微型气泵19、两位三通电磁阀20、连接管21、冷藏室进气口33回到冷藏室，在冰箱降氧工作状态，冷藏室的空气将连续不断的经过光应答材料容器22。
在降氧过程，254nm紫外灯37得电，300~370nm紫外灯38不得电，此时光应答材料溶液39在254nm紫外线的照射作用下具有氧吸附能力，于是光应答材料容器22中的空气中的部分氧气被光应答材料溶液39吸附，光应答材料容器22中的空气中的氧浓度降低，具有较低氧浓度的空气在微型气泵19的作用下，经两位三通电磁阀20、连接管21回到冷藏室。
当在降氧状态工作一段时间后，光应答材料溶液39对氧气的吸附趋于饱和，对氧气的吸附能力下降，于是需要对光应答材料进行再生，以恢复其吸氧能力。
在光应答材料的再生工作过程，两位两通电磁阀35得电，两位两通电磁阀处于不导通状态，与此同时，两位三通电磁阀20也得电，两位三通电磁阀的A口C口不导通，A口B口导通，于是冷藏室中的空气与降氧器断开。此时微型气泵19得电工作，与此同时，254nm紫外灯37不得电，300—370nm紫外灯38得电，此时光应答材料溶液39在300—370nm紫外线的照射作用下具有释放氧的能力，光应答材料中的氧被释放到光应答材料容器22中，在微型气泵19的作用下，光应答材料释放的氧气经两位三通电磁阀20的排气口B被排到大气中，再生一段时间后，光应答材料恢复吸氧气能力，则系统可以转入降氧阶段。
就光应答材料降氧、再生来说，降氧保鲜冰箱有降氧、再生和不工作三个状态。在适当的控制下，使冰箱的降氧器在降氧、再生、不工作三状态间循环，以维持冰箱冷藏室的低氧浓度，并保持应答材料在降氧过程对氧气具有较强的吸附能力。
本发明的降氧保鲜冰箱的另一种实施方式(方案2)如图5所示。
方案2与方案1的不同之处在于，本方案在光应答材料溶液中增设了疏气器，并将两位两通电磁阀35改为了两位三通电磁阀47，冰箱冷藏室的气体经两位三通电磁阀47、连接管36进入疏气器41，疏气器中的气体由疏气器上的小孔42排到光应答材料溶液中，在空气由溶液底部向溶液表面上升的过程中，空气中的氧气能更充分地与光应答材料接触，从而提高降氧速率。
本发明对冰箱冷藏室的降氧目的是这样实现的：在降氧过程两位三通电磁阀47不得电，两位三通电磁阀A1口C1口导通，与此同时，两位三通电磁阀20也不得电，两位三通电磁阀的A口C口导通，于是在微型气泵19的作用下，冷藏室内的空气经冷藏室出气口32、连接管34、两位三通电磁阀的A1口C1口、连接管36、光应答材料容器22、连接管40、微型气泵19、两位三通电磁阀20、连接管21、冷藏室进气口33回到冷藏室，在冰箱降氧工作状态，冷藏室的空气将连续不断的经过光应答材料容器22。
在降氧过程，254nm紫外灯37得电，300~370nm紫外灯38不得电，此时光应答材料溶液39在254nm紫外线的照射作用下具有氧吸附能力，于是光应答材料容器22中的空气中的部分氧气被光应答材料溶液39吸附，光应答材料容器22中的空气中的氧浓度降低，具有较低氧浓度的空气在微型气泵19的作用下，经两位三通电磁阀20、连接管21回到冷藏室。
当在降氧状态工作一段时间后，光应答材料溶液39对氧气的吸附趋于饱和，对氧气的吸附能力下降，于是需要对光应答材料进行再生，以恢复其吸氧能力。
在光应答材料的再生工作过程，两位三通电磁阀47得电，两位三通电磁阀47的A1口C1口不导通，A1口B1口导通，与此同时，两位三通电磁阀20也得电，两位三通电磁阀的A口C口不导通，A口B口导通，于是冷藏室中的空气与降氧器断开。此时微型气泵19得电工作，与此同时，紫外灯37不得电，紫外灯38得电，此时光应答材料溶液39在300—370nm紫外线38的照射作用下具有释放氧的能力，光应答材料中的氧被释放到光应答材料容器22中，在微型气泵19的作用下，光应答材料释放的氧气由两位三通电磁阀47的B1口吸入的空气携带并经两位三通电磁阀20的排气口B被排到大气中，再生一段时间后，光应答材料恢复吸氧气能力，则系统可以转入降氧阶段。
本发明的降氧保鲜冰箱的第三种实施方式(方案3)如图6所示。与传统冰箱的不同之处是，在冰箱的压缩机室安装有氧气浓度调节装置43，氧气浓度调节装置43通过抽气管路44和注气管路45与冰箱冷藏室相连。
氧气浓度调节装置43把冷藏室中的含氧较多的空气吸入氧气浓度调节装置，在氧气浓度调节装置43中，循环空气中的部分氧气被氧气浓度调节装置除掉，于是把含氧较少的空气送回冰箱冷藏室，工作一段时间后，冰箱冷藏室中空气的氧气浓度就被降低到适合食品保鲜要求的浓度。在冰箱冷藏室设置了两个气口，抽气口46和注气口48，这两个气口相距不能太近，要有一定距离，以避免气体短路，从而使系统在较高的降氧效率下降氧。
Claims (7)
1.一种氧气浓度调节装置，其特征在于，该装置由光应答模式的氧气浓度调节器、与氧气浓度调节器进气口连通的抽气管路、与氧气浓度调节器出气口连通的注气管路构成，抽、注气管路上均串接有电磁阀，抽气管路或注气管路的电磁阀以内的管路上串接有气泵，氧气浓度调节器、电磁阀及气泵与一控制电路连接；所述光应答模式的氧气浓度调节器由容器、容器内盛装的液体光应答材料、容器内安装的254nm紫外灯和300-370nm紫外灯构成；所述氧气浓度调节器进气口通过液体光应答材料底部掩埋的疏气器释放气体。
2.如权利要求1所述的氧气浓度调节装置，其特征在于，所述的电磁阀为两位三通阀。
3.如权利要求1或2所述的氧气浓度调节装置，其特征在于，所述的254nm紫外灯和300-370nm紫外灯安装在深入到液体光应答材料内部的可通过紫外线的透明罩体内。
4.一种光降氧保鲜冰箱，包括冷藏室，其特征在于，在冷藏室内设置有抽气口和注气口，抽气口和注气口通过对应的抽气管路和注气管路与一套氧气浓度调节装置连通，该装置主体为光应答模式的氧气浓度调节器，抽气管路与氧气浓度调节器进气口连通，注气管路与氧气浓度调节器出气口连通，抽、注气管路上均串接有电磁阀，抽气管路或注气管路的电磁阀以内的管路上串接有气泵，氧气浓度调节器、电磁阀及气泵与一控制电路连接；所述光应答模式的氧气浓度调节器由容器、容器内盛装的液体光应答材料、容器内安装的254nm紫外灯和300-370nm紫外灯构成；所述氧气浓度调节器进气口通过液体光应答材料底部掩埋的疏气器释放气体。
5.如权利要求4所述的光降氧保鲜冰箱，其特征在于，所述的氧气浓度调节装置安装在压缩机室内。
6.如权利要求4或5所述的光降氧保鲜冰箱，其特征在于，所述的电磁阀为两位三通阀。
7.如权利要求4或5所述的光降氧保鲜冰箱，其特征在于，所述的254nm紫外灯和300-370nm紫外灯安装在深入到液体光应答材料内部的可通过紫外线的透明罩体内。
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