CN107456000B - 一种大型冷冻食品陈列柜温度分布调节装置及其调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型冷冻食品陈列柜温度分布调节装置及其调节方法，解决的技术问题是冷冻食品陈列柜在制冷机组停机状态下内部温度场分布的不均匀性，保证陈列食品品质，降低因冷冻柜的频繁启停增加的功耗。本发明包括外壳，外壳内设有液体介质和冻结珠子，所述的冻结珠子包括膜状结构和包覆在膜状结构内的介质I。本发明用于根据冷冻陈列柜的蒸发器位于其底部，冷冻柜内部温度场呈上高下低的分布规律，通过冻结珠子密度随温度变化明显的规律，实现其在液体介质中的自由移动，将陈列柜底部冷量输送至陈列柜顶部，实现陈列柜温度分布的均匀性调节。

Description

一种大型冷冻食品陈列柜温度分布调节装置及其调节方法

技术领域

本发明涉及食品冷冻冷藏设备领域，具体涉及一种大型冷冻食品陈列柜温度分布调节装置及其调节方法。

背景技术

食品冷冻冷藏行业作为食品保鲜的重要实现手段，随着人民生活水平的提高，对生鲜食品品质的需求近年来发展迅速。全国范围内食品陈列柜数量巨大，在典型超市中，冷冻冷藏设备耗电量占总耗电量的60%。而陈列柜是超市消耗电能的主要部分，其能耗约占超市电力消耗的一半以上。冷藏陈列柜巨大的能耗压缩了超市的利润空间，冷藏陈列柜的节能运行显得更加重要。

冷藏陈列柜内存在严重的温度不均匀现象。由于自身结构的原因，蒸发器位于陈列柜底部，造成柜内下部温度低于上部温度，食品贮藏温差大。特别是当陈列柜制冷系统处于停机状态时，由于内部循环风机停止运行，陈列柜内部温度分布不均匀性尤其突出。温度分布的不均匀性造成了陈列柜制冷系统的频繁启动及食品温度的波动。现有技术主要采用优化风幕和制冷系统来解决柜内温度波动和温差较大的问题。采用优化风幕技术可优化陈列柜内部温度场，但是较大的风速既增加了设备的功耗，又造成食品水分降低带来的品质下降。对制冷系统进行优化，可以解决食品温度波动的问题,，但没有有效解决食品内部温度分布不均匀的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是冷冻食品陈列柜在制冷机组停机状态下内部温度场分布的不均匀性，保证陈列食品品质，降低因冷冻柜的频繁启停增加的功耗，提供一种内部温度场分布均匀、保证食品品质、降低冷冻柜设备能耗的大型冷冻食品陈列柜温度分布调节装置及其调节方法。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：一种大型冷冻食品陈列柜温度分布调节装置，包括外壳，外壳内设有液体介质和冻结珠子，所述的冻结珠子包括膜状结构和包覆在膜状结构内的液态介质。

所述的液态介质为酒精水溶液，所述的膜状结构为高热系数高于62W/m·K弹性塑料膜。

所述的膜状结构为球形或正二十面体结构。

所述的液体介质为氯化钙水溶液或氯化钠水溶液。

所述的外壳上部设有安全阀和检修阀。

一种大型冷冻食品陈列柜温度分布调节装置的调节方法，包括以下步骤：①将外壳放置于冷冻食品陈列柜中，外壳内放置有液体介质和冻结珠子；②陈列柜底部温度较低时，液体介质中的冻结珠子温度降低，冻结珠子内部的液体介质逐步由液态转化为固态，冻结珠子整体密度减小，在液体介质中的位置上升，并逐渐上升至液体介质表面；③冻结珠子上升至液体介质表面后，冻结珠子吸收由外壳传入的热量，冻结珠子将自身所含冷量通过外壳传递于陈列柜上部空气；④冻结珠子将自身所含冷量传递于陈列柜上部空气后，冻结珠子内部液体介质逐渐融化，整体密度增加，在液体介质中下沉并降低至液体介质的底部。

所述的冻结珠子包括膜状结构和包覆在膜状结构内的液态介质。

所述的介质是密度随温度的变化而变化且在工作温度-50℃~-10℃范围内发生相变的液体；液态介质密度随着温度的降低，密度减小；液态介质密度随着温度的升高，密度增大。

所述液态介质处于液态时密度大于液体介质的密度，处于固态时密度小于液体介质的密度。

本发明用于冷冻陈列柜的蒸发器位于其底部，冷冻柜内部温度场呈上高下低的分布规律。通过冻结珠子密度随温度的变化规律，实现其在液体介质中的自由移动，将陈列柜底部冷量搬运至顶部，实现陈列柜温度分布的均匀性调节。解决了大型冷冻食品陈列柜内部温度场分布不均匀的问题，对于保证食品品质，降低冷冻柜设备能耗具有积极意义。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明冻结珠子的结构示意图；

图3是本发明安装于陈列柜的结构示意图；

图4是本发明工作过程冻结珠子的运动路径示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图4所示，一种大型冷冻食品陈列柜温度分布调节装置，包括外壳3，外壳3内设有液体介质4和冻结珠子5，所述的冻结珠子5包括膜状结构51和包覆在膜状结构内的介质I52。外壳3根据冷冻食品陈列柜的结构，设置为桶性或立方体形式。本发明为独立装置，直接按需要放置于冷冻陈列柜内部即可实现温度的调节；其尺寸及安装位置可根据陈列柜内部空间灵活调整。将其直接放置于需调节温度场分布的冷冻柜6中，如图3所示，即可实现温度的调整。该装置还可用于大型食品冷冻库场合，其可于冷库基建墙配合使用，既不浪费冷库内部空间，又保证冷冻库内部温度的均匀。独立的调节装置可灵活的安装于需调整温度分布的陈列柜中。将其安装固定后，装置内部冻结珠子的运动路径如图4中虚线所示，其在装置底部吸收冷量后，上浮至装置顶部，吸收顶部相对较高温度空气中的热量后，又返回装置底部。而陈列柜中上部的空气与冻结珠子换热后，温度降低，逐步与底部空气温度趋于一致，达到了调节陈列柜内部温度分布的目的。

所述的介质I52为酒精水溶液，所述的膜状结构51为高热系数高于62W/m·K弹性塑料膜。

所述的膜状结构为球形或正二十面体结构。球形或正二十面体结构面积较大，传热效果好。

酒精水溶液密度随着温度的降低，密度减小；介质I52密度随着温度的升高，密度增大。膜状结构51为高分子材料膜，如具有高导热系数的弹性塑料膜，弹性好，膜状结构51随着介质I52体积的变化而变化，随着温度的降低，冻结珠子内部介质I52密度发生变化后，其状态亦发生固态与液态的转变。冻结珠子外部的具有弹性的膜状结构可保证珠子结构的完整。

所述的液体介质4为氯化钙水溶液或氯化钠水溶液。不饱和的氯化钙水溶液或氯化钠水溶液密度随温度变化不明显，其凝固点较低且有很大的热惰性， 0~-50℃范围内始终保持液态，保证了冻结珠子能依靠自身密度的变化实现在液体介质中的自由移动。液体介质在陈列柜温度范围内不冻结，保持其液体状态。负责运输冷量，不负责制取。

所述的外壳3上部设有安全阀1和检修阀2。安全阀1的设置防止应冻结珠子较大的体积变化造成本发明外壳的变形，检修阀2用于检修和更换液体介质及冻结珠子。

一种大型冷冻食品陈列柜温度分布调节装置的调节方法，包括以下步骤：①将外壳3放置于冷冻食品陈列柜6中，外壳3内放置有液体介质4和冻结珠子5；②陈列柜底部温度较低时，液体介质4中的冻结珠子5温度降低，冻结珠子5内部的液体介质I52逐步由液态转化为固态，冻结珠子5整体密度减小，在液体介质4中的位置上升，并逐渐上升至液体介质4表面；③冻结珠子5上升至液体介质4表面后，冻结珠子吸收由外壳3传入的热量，冻结珠子5将自身所含冷量通过外壳3传递于陈列柜上部空气；④冻结珠子5将自身所含冷量传递于陈列柜上部空气后，冻结珠子5内部液体介质I52逐渐融化，整体密度增加，在液体介质4中下沉并降低至液体介质的底部。本发明由于冷冻陈列柜的蒸发器位于其底部，冷冻柜内部温度场呈上高下低的分布规律。通过冻结珠子密度随温度的变化规律，实现其在液体介质中的自由移动，将陈列柜底部冷量搬运至顶部，实现陈列柜温度分布的均匀性调节。

所述的冻结珠子5包括膜状结构51和包覆在膜状结构内的介质I52。

所述的介质I52是密度随温度的变化而变化且在工作温度-50℃~-10℃范围内发生相变的液体；介质I52密度随着温度的降低，密度减小；介质I52密度随着温度的升高，密度增大。

所述介质I52处于液态时密度大于液体介质4的密度，介质I52处于固态时密度小于液体介质4的密度。介质I52与介质4浓度可按工作温度范围调整，满足密度变化需求。

随着温度变化，冻结珠子密度变化，使冻结珠子可以位于液体介质的任何位置。当外壳3底部温度较低时，冻结珠子温度降低，冻结珠子5内部的液体介质I52逐步由液态转化为固态，密度降低，冻结珠子漂浮于液体介质顶部；冻结珠子在顶部吸收热量后，温度升高，冻结珠子5内部的液体介质I52逐步由固态转化为液态，密度增加，沉积于液体介质底部。

介质I52依靠其密度与液体介质4密度的关系，实现其在液体介质4中自由的上升与下降，同时伴随着与外部空气的热量交换，无需消耗额外的能源。介质I52和液体介质4的密度需要按相关计算来配比，适应不用的温度区间。

Claims (6)

1.一种大型冷冻食品陈列柜温度分布调节装置的调节方法，其特征在于，大型冷冻食品陈列柜温度分布调节装置，包括外壳（3），外壳（3）内设有液体介质（4）和冻结珠子（5），所述的冻结珠子（5）包括膜状结构（51）和包覆在膜状结构内的介质I（52）；所述的介质I（52）为酒精水溶液，所述的膜状结构（51）为高热系数高于62W/m·K弹性塑料膜；所述的膜状结构为球形或正二十面体结构；

该方法包括以下步骤：①将外壳（3）放置于冷冻食品陈列柜（6）中，外壳（3）内放置有液体介质（4）和冻结珠子（5）；②陈列柜底部温度较低时，液体介质（4）中的冻结珠子（5）温度降低，冻结珠子（5）内部的介质I（52）逐步由液态转化为固态，冻结珠子（5）整体密度减小，在液体介质（4）中的位置上升，并逐渐上升至液体介质（4）表面；③冻结珠子（5）上升至液体介质（4）表面后，冻结珠子吸收由外壳（3）传入的热量，冻结珠子（5）将自身所含冷量通过外壳（3）传递于陈列柜上部空气；④冻结珠子（5）将自身所含冷量传递于陈列柜上部空气后，冻结珠子（5）内部介质I（52）逐渐融化，整体密度增加，在液体介质（4）中下沉并降低至液体介质的底部。

2.根据权利要求1所述的大型冷冻食品陈列柜温度分布调节装置的调节方法，其特征在于：所述的冻结珠子（5）包括膜状结构（51）和包覆在膜状结构内的介质I（52）。

3.根据权利要求2所述的大型冷冻食品陈列柜温度分布调节装置的调节方法，其特征在于：所述的介质I（52）是密度随温度的变化而变化且在工作温度-50℃~-10℃范围内发生相变的液体；介质I（52）密度随着温度的降低，密度减小；介质I（52）密度随着温度的升高，密度增大。

4.根据权利要求3所述的大型冷冻食品陈列柜温度分布调节装置的调节方法，其特征在于：所述介质I（52）处于液态时密度大于液体介质（4）的密度，介质I（52）处于固态时密度小于液体介质（4）的密度。

5.根据权利要求1所述的大型冷冻食品陈列柜温度分布调节装置的调节方法，其特征在于：所述的液体介质（4）为氯化钙水溶液或氯化钠水溶液。

6.根据权利要求1所述的大型冷冻食品陈列柜温度分布调节装置的调节方法，其特征在于：所述的外壳（3）上部设有安全阀（1）和检修阀（2）。

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