專利名稱：低能耗食品滅菌低溫保鮮箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于食品冷藏保鮮裝置，特別是涉及利用熱超導(dǎo)管和地溫作為主要降溫手段的保鮮技術(shù)。
背景技術(shù)：
自電冰箱問世以來，給食品保鮮也就是人們生活質(zhì)量的提高有著不可磨滅的貢獻，然而事物是合二而一的，其負面消極影響也很大，首先是氟里昂(Freon)的使用，對大氣臭氧層的破壞而為國際蒙特利爾協(xié)定所限期禁用，盡管有無氟冰箱，但成本升高，效率降低，耗能大，人們習(xí)慣于和過去對比而普遍不受歡迎，其二是家庭用電量的大宗，而能源的消耗一般又帶來CO2溫室氣體排放量的增加。眾所周知，冰箱冷凍保存的橘子味苦，保存的香蕉顏色發(fā)黑，保存的蔬菜和豬肉，由于結(jié)凍解凍細胞膜破裂，色香味普遍不如不結(jié)凍的較高低溫所保存的優(yōu)良。南方較熱地區(qū)的蔬菜水果保鮮溫度一般可以高于北方寒冷地區(qū)生長的水果蔬菜，顯然這是由于其生長所在地環(huán)境最低溫度較高，植物低于某一溫度，其生物酶活性大為減弱，生長停止，極大的減弱了呼吸和代謝過程。從深層次看，人類的口感與味覺和天然食物色香味的適應(yīng)和諧是生物漫長進化過程中生存規(guī)律所制約統(tǒng)一的。家庭食物保鮮宜遵循和適應(yīng)自然規(guī)律，不宜深冷和存貯時間過長，食物的防腐保鮮，除要低溫保存外，還要注意殺滅食品周圍的霉菌及其他能引起腐敗變質(zhì)的細菌和病毒，最方便的是臭氧，這有利于在較高溫度和較長時間存儲食物，可是市場流行的電冰箱，絕大多數(shù)是沒有臭氧或其他殺菌消毒措施的，卻都偏重于多耗電的深冷功能，甚至到三星零下18℃。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是從節(jié)能環(huán)?；貧w自然出發(fā)，通過熱超導(dǎo)技術(shù)，利用就地淺表層地下水的低溫來降低食品保鮮箱的溫度，以減低能耗，再用臭氧消毒殺菌和抑制生物酶活性和細胞呼吸。為滿足某些需更低保鮮溫度或保存期較長要求，在地溫冷源降溫后的低溫基礎(chǔ)上，再輔以半導(dǎo)體制冷，所以能以很低能耗達到現(xiàn)有冰箱保鮮時間和保鮮質(zhì)量，更為清潔衛(wèi)生存貯食品而可取代現(xiàn)有家用電冰箱。
本發(fā)明是由一個絕熱保溫的存貯食物箱體；具有無機傳熱元件的熱超導(dǎo)管(或熱管)；由就地(箱體所在地地下)淺表層地下水冷卻的冷源管道；以及箱體內(nèi)的臭氧發(fā)生器及其定時控制電路和帶自控溫度的半導(dǎo)體制冷裝置組成。箱體內(nèi)由發(fā)泡塑料充填的隔熱層內(nèi)緊附著薄金屬內(nèi)壁，該壁與熱超導(dǎo)管(或熱管)熱端緊密連接，熱超導(dǎo)管(或熱管)的另一端(冷端)接到箱體附近的冷源管道外壁，通過熱阻近于零的熱傳導(dǎo)，箱體內(nèi)食品的熱量通過金屬壁連續(xù)不斷傳出，直到其溫度與冷源管道壁相同，(溫差可以小到0.1℃)，箱體內(nèi)有關(guān)門即觸發(fā)的控制臭氧發(fā)生器工作的定時電路，因為裝入和取出食品必然要開門，箱外空氣要進入，空氣中是存在霉菌及其他有害腐敗變質(zhì)細菌病毒的，因而每次存取食品關(guān)門后，臭氧發(fā)生器要工作2-3分鐘(視臭氧發(fā)生器功率及箱體空間大小而定)，長期不開門，每6-10小時也要工作一次，因為臭氧除消毒殺菌外，還有抑制生物酶活性及呼吸代謝功能，分解和氧化某些食物所揮發(fā)或分泌異味的作用。某些食品要求較低溫度保鮮，可仿照雙門電冰箱做法，將箱體分為自然低溫(由地下水溫決定12℃-17℃)，及制冷低溫(推薦為6℃-10℃可設(shè)定調(diào)整)上下兩個箱體。制冷低溫箱是在下部箱體內(nèi)再加另一隔熱保溫層及金屬內(nèi)膽，其內(nèi)膽底部外壁與箱體金屬內(nèi)壁之間有一相互緊密接觸的半導(dǎo)體制冷片，該片由交流市電轉(zhuǎn)換成12伏直流供電，制冷溫度高低可由控溫電路設(shè)定和調(diào)整。由于有箱體金屬內(nèi)壁溫度恒等于冷源管道壁低溫的熱屏蔽及多一層隔熱保溫層，故制冷量只取決于隔熱層厚度及其材質(zhì)熱阻，不受外界溫度變化影響，溫差又不大，雖半導(dǎo)體制冷效率不高，但所需制冷量很小，因而功耗并不高。
本發(fā)明所使用關(guān)鍵部件之一熱超導(dǎo)管，也稱無機傳熱元件，是華裔美國科學(xué)家渠玉芝先生所發(fā)明，經(jīng)美國斯坦福研究院(SRI)的長期系統(tǒng)測試，證明其具有卓越的傳熱性能，其機理系采用多種無機元素的混合物作為導(dǎo)熱介質(zhì)，將該介質(zhì)灌注在管狀或板狀的腔體內(nèi)，經(jīng)真空處理且密封形成可具傳熱特性的元件，其當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)至少為金屬銀的一千倍以上而被稱為熱超導(dǎo)。渠先生在世界各地有多家制造熱超導(dǎo)產(chǎn)品的企業(yè)，在中國大連設(shè)立有大連熵立得傳熱技術(shù)有限公司，大量生產(chǎn)無機傳熱元件而造福廣大國人。
如不使用熱超導(dǎo)管，用熱管也可以工作，但安裝時要注意，熱管冷端接冷源管道時，要使冷端高于熱端500mm以上，以便于水在熱端吸熱汽化成的水蒸汽沿管軸向上到達冷端放熱后凝聚為水，水能在重力作用下回流返回?zé)岫?。而熱超?dǎo)管冷向熱端傳遞逆向運用，長度不宜超過500mm，但相互位置高低不限。
本發(fā)明所使用的冷源就是大自然賦予人類的淺表層地下水的低溫，我國絕大多數(shù)地區(qū)打井到地表下3-5米，就有毛細管集結(jié)的淺表層地下水(區(qū)別于地下更深處承壓層的承壓水)，其溫度冬夏基本恒定，大致是當(dāng)?shù)囟陌滋旌谝箽鉁氐募訖?quán)平均值，全國各地從北到南約為12℃-17℃。地下水是國家重要資源，不能隨意提取和污染。本發(fā)明只利用其冷能，不用其水，故不受任何限制。將兩底部相通平行靠近的金屬管道置于井內(nèi)地下水中約3-4米深，出水面后管道的外部有隔熱保溫層，管道穿過住宅樓各家廚房直到該樓頂部，為各家各戶共同使用，其頂部有進水口和置于管內(nèi)的小功率泵，如柱塞泵(10W以下)軸流泵之類，將清潔的自來水一次性從頂部灌滿兩管道后封閉，而泵的作用僅用于驅(qū)動水在密閉的管道環(huán)路內(nèi)緩慢流動，所需功率僅為克服水在管道內(nèi)流動時的摩擦力，當(dāng)上部水流到井中地下水浸泡段時，通過金屬管壁進行冷卻熱交換。也就是將地下冷能帶到各樓層管道外壁，通過熱超導(dǎo)管或熱管送到各保鮮箱。如為五層樓高，上部左右分開的管道，可供10戶使用，每戶平攤功耗只1瓦，即每戶全年所需提供冷源電耗還不到9度電，甚至更低，這是本發(fā)明節(jié)電的核心技巧。
本發(fā)明的臭氧發(fā)生器系利用在臭氧管(有商品)內(nèi)的高壓放電而生成臭氧，因此要提供由功率晶體管高頻振蕩所產(chǎn)生高頻高壓整流后的高壓靜電及由關(guān)門時自動觸發(fā)的定時電路，定時電路的作用是1、接通臭氧發(fā)生器電源，經(jīng)2-3分鐘后關(guān)閉；2、關(guān)閉后自動計時，到達設(shè)定時間(例如為6小時)后，計時電路復(fù)位，觸發(fā)定時電路工作，可由硬件電路或單片機完成。
本發(fā)明的半導(dǎo)體制冷裝置，由半導(dǎo)體制冷片，從市電交流轉(zhuǎn)換成直流的供電電路，熱敏電阻及溫度控制電路組成。粘附在金屬內(nèi)膽上的熱敏電阻是測溫電橋的一臂，橋式電路輸出經(jīng)放大比較控制直流供電電路的通斷而啟動或停止半導(dǎo)體制冷片的制冷運作，以保持保鮮箱制冷低溫在設(shè)定范圍。
本發(fā)明的積極效果是充分利用自然資源，遵從可持續(xù)性發(fā)展原則，節(jié)能顯著，環(huán)保可嘉，存貯食品，殺菌消毒，清潔衛(wèi)生。裝置成本低，壽命長，可取代現(xiàn)有家用電冰箱，若隨房屋建筑裝修時一次性安裝后，使用方便，有一定的經(jīng)濟和社會效益。


附圖1是本發(fā)明低能耗食品滅菌低溫保鮮箱示意圖。附圖2是利用地下水冷源管道示意圖。
圖1中，1為保鮮箱主體，2、3分別為自然低溫和制冷低溫兩個箱體的門，4為外層隔熱泡沫塑料層，5為金屬內(nèi)壁，6為第二隔熱泡沫塑料層，7為金屬內(nèi)膽，8為冷源管道，9為管箍，10為熱超導(dǎo)管，11為臭氧管，12為半導(dǎo)體制冷片。
圖2中，1為軸流泵，2為加水漏斗，3為保鮮箱，4為熱超導(dǎo)管，5為冷源管道，6為淺表層地下水水井。
具體實施例方式實施例1.在住宅一樓的室內(nèi)或室外，打φ100井至淺表層地下水有4-5米深處，有些缺水地區(qū)，水位變化較大，夏天由于下雨地面形成涇流，地下水位上升，冬天下降約0.5米左右，而江南沿河流湖泊沿海地區(qū)水位變化較小，而且水位高，要求浸泡在井水中的金屬管道至少3米深，以利于充分熱交換降溫，出水面的管道要有塑料保溫層，進入一樓后分左右兩通道分別穿過墻壁樓板，由下至上進入各層樓廚房，食品保鮮箱安置于廚房比較方便，熱超導(dǎo)管冷端接冷源管道上的管箍，熱端接保鮮箱的金屬內(nèi)壁，如附圖1所示，關(guān)門時啟動臭氧發(fā)生器，定時電路的啟動方法，系利用裝于門邊的釹鐵硼永磁體及門框邊的干簧管，關(guān)門時干簧管吸合，并觸發(fā)由Ic7555組成的定時單穩(wěn)，其時間常數(shù)設(shè)定為2-3分鐘，單穩(wěn)輸出觸發(fā)雙向可控硅，由220伏交流經(jīng)雙向可控硅對臭氧發(fā)生器供電，單穩(wěn)下降沿觸發(fā)長時間定時電路，例如，由14分頻計數(shù)器CD4060兩級組成，時間設(shè)定為6-10小時，長定時電路的溢出也能觸發(fā)7555組成的定時單穩(wěn)，這樣6-10小時沒有開門存放食物也會啟動臭氧發(fā)生器工作一次。而半導(dǎo)體制冷工作，則由制冷低溫箱內(nèi)膽壁上的熱敏電阻感知溫度，該電阻是測溫電橋的一臂，其輸出經(jīng)放大與溫度設(shè)定電壓值比較，低于設(shè)定值則停止對半導(dǎo)體制冷片供電，停止制冷，高于設(shè)定值則接通供電，其溫度范圍有少量回差滯后。半導(dǎo)體制冷片由交流220伏，直接整流后逆變?yōu)?2伏直流供電。由于有第二保溫層。溫差又不大，制冷工作時間很短而能耗很低。
實施例2不用熱超導(dǎo)管而改用熱管替代，其余均與實施例1相同，要注意熱管的熱端接保溫箱金屬內(nèi)壁的位置必須低于其冷端冷源管道管箍垂直距離500mm以上，以便水蒸汽放熱凝聚為水后，水又能依靠重力返回?zé)岫硕瓿蓚鳠徇^程，這是與熱超導(dǎo)管不同之處。
權(quán)利要求
1.低能耗食品滅菌低溫保鮮箱，由立式絕熱保溫存貯食物箱體分成上部自然低溫和下部制冷低溫兩部分，各有對外密閉保溫門，其特征在于是由熱超導(dǎo)管(或熱管)(1)，就地淺表層地下水冷卻的冷源管道(2)，臭氧發(fā)生器及其定時控制電路(3)，及自控溫度的半導(dǎo)體制冷裝置(4)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述滅菌低溫保鮮箱，其特征在于其冷源管道是由兩底部相通金屬管道，置于淺表層地下水井中，上部經(jīng)各樓層伸展至建筑物頂?shù)拈]路管道，管道中注滿水，水管內(nèi)置小水泵，驅(qū)動水循環(huán)流動。
全文摘要
低能耗食品低溫滅菌保鮮箱是通過熱超導(dǎo)管(或熱管)，利用就地淺表層地下水的低溫來降低保鮮箱的溫度，用臭氧消毒殺菌和抑制生物酶活性與細胞代謝和呼吸，分解和氧化食品揮發(fā)或分泌的異味，為達到更低保鮮溫度，在地溫降溫后再加隔熱層和半導(dǎo)體制冷，能達到現(xiàn)有電冰箱同樣保鮮時間而可取代，本發(fā)明不抽取地下水，一次性的由清潔的自來水充滿內(nèi)部循環(huán)管路，由管道中的管道泵使水循環(huán)回流，當(dāng)水流入浸泡在地下水中的管路段時，通過管壁進行熱交換而降溫，此降溫后的水流經(jīng)保鮮箱附近管道，通過熱超導(dǎo)管熱阻近于零的熱傳導(dǎo)而使保鮮箱降溫。這是充分利用自然能源，節(jié)能顯著，環(huán)保可嘉，存貯食品，清潔衛(wèi)生，裝置成本低，壽命長，將造福廣大城鄉(xiāng)居民。
文檔編號F28D15/00GK1603213SQ20031010096
公開日2005年4月6日 申請日期2003年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月2日
發(fā)明者渠玉芝, 李玉富, 渠志鵬, 彭映斌, 彭有有, 張偉政 申請人:彭映斌