車載真空冷藏箱的制作

賈鶴洋

摘 要：制作一款能夠車載的保鮮箱一直以來是研究的熱點(diǎn)問題，為了能夠高效保鮮，需要將制冷和真空技術(shù)結(jié)合。本文介紹了一款車載真空冷藏箱的制作，該裝置利用半導(dǎo)體制冷片進(jìn)行降溫，不污染環(huán)境;利用真空泵和電磁閥控制箱內(nèi)氣壓，使用方便;體積小巧，適合用于車載。該裝置初步解決了車載保鮮箱的需求問題，未來隨著使用材料的進(jìn)步，該裝置能夠承載的真空程度以及制冷速度都會(huì)進(jìn)一步提升。本文對(duì)車載保鮮箱的發(fā)展做了有益的探索。

關(guān)鍵詞：車載;保鮮;真空;冷藏

中圖分類號(hào)：TM925.22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）07-0088-02

1 研究背景

隨著人們生活水平的提升，自駕野餐成為了人們假期經(jīng)常選擇的休假方式，實(shí)物的新鮮與否影響著人們的實(shí)際度假體驗(yàn)。例如如果人們計(jì)劃野餐時(shí)要使用羊肉進(jìn)行燒烤，最好攜帶鮮羊肉，但是汽車車廂里溫度較高，長(zhǎng)時(shí)間的行駛過程中，鮮羊肉容易變質(zhì)，影響口感。如果能夠有一款車載制冷保鮮裝置，就可以方便的解決上述難題，能夠提升人們的生活質(zhì)量。雖然已經(jīng)有一些文獻(xiàn)報(bào)道了相關(guān)裝置，但是現(xiàn)有的研究成果還不能有效解決這一問題，存在以下常見問題。

（1）有些裝置能夠用于車載，但是只有抽真空保鮮功能，沒有制冷功能[1]。抽真空能夠抑制微生物的數(shù)量，降低溫度能夠減弱微生物的活性，為了最大限度的增加保鮮時(shí)間，最好能夠?qū)⒊檎婵张c降低溫度結(jié)合起來。

（2）有些裝置同時(shí)具有真空保鮮和制冷，但是設(shè)計(jì)理念是先抽真空后降溫，容易讓儲(chǔ)藏物脫水[2]。食物中的水分不斷的向外蒸發(fā)，蒸發(fā)速度與外界氣壓和溫度有關(guān)，外界氣壓越低食物水分蒸發(fā)越快，溫度越高食物水分蒸發(fā)越快。如果先抽真空但是保持食物溫度保持在室溫，這就形成了低氣壓高溫的狀態(tài)，食物的水分容易流失。食物水分的含量直接影響著新鮮程度，保持住水分是保鮮的關(guān)鍵。另外，空氣本身也是熱量的傳輸介質(zhì)，如果先抽走空氣再降溫，那么降溫階段由于缺少空氣介質(zhì)，其效率也會(huì)較低。最好能夠設(shè)計(jì)一款先降溫再抽真空的裝置，初始階段在食物周圍形成低溫高壓的環(huán)境抑制水分蒸發(fā)并促進(jìn)食物溫度降低，之后再抽走空氣減少微生物的數(shù)量，從而既保持住食物水分又實(shí)現(xiàn)較高的降溫速率。

（3）有些裝置雖然同時(shí)具備真空保鮮和制冷工能，但是體積大，不能用于家用車載[3，4]。這樣的裝置更多應(yīng)用于冷鏈運(yùn)輸或者是專業(yè)冷庫，與家用差距還很大，最好能夠制作出家用汽車車載的小型裝置。

（4）有些裝置利用低壓水蒸發(fā)帶走儲(chǔ)藏物能量實(shí)現(xiàn)降溫[4]，但是這類降溫方式要求壓強(qiáng)較低，例如610Pa[5]，不易于推廣使用。而且這類裝置以損失水分換取降低溫度，非常不利于保持食物的水分，不適合家用。

（5）有些使用氟利昂制冷[6]，但是氟利昂對(duì)大氣臭氧層有著嚴(yán)重的危害[7]。家用車數(shù)量龐大，如果每一輛汽車都配有氟利昂制冷的保鮮箱，對(duì)環(huán)境污染不容小視。最好能夠利用無污染的制冷裝置，例如半導(dǎo)體制冷片，實(shí)現(xiàn)制冷功能。

基于目前相關(guān)研究的現(xiàn)狀，本文介紹了一款能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)降溫和抽真空功能;程序上先降溫再抽真空;體積小巧能夠滿足車載要求;保鮮效果好;環(huán)境友好的車載冷藏箱的制作。

2 工作原理

（1）降溫。當(dāng)倉門關(guān)閉后，啟動(dòng)制冷機(jī)，對(duì)倉內(nèi)進(jìn)行降溫。降溫使用半導(dǎo)體降溫設(shè)備，其固定于倉內(nèi)的頂部，這樣能夠有效將各個(gè)方向的溫度降低。當(dāng)溫度達(dá)到目標(biāo)6℃后，降溫自動(dòng)停止。

（2）抽氣。當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度后，真空泵啟動(dòng)并開始全速抽氣，使倉內(nèi)氣壓達(dá)到0.95個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。當(dāng)倉內(nèi)氣壓達(dá)到這一值時(shí)，真空泵的抽速下降，用于維持真空同時(shí)節(jié)省電能。

（3）取物。當(dāng)人們拉動(dòng)扳手準(zhǔn)備取物時(shí)，系統(tǒng)先停止真空泵抽氣，同時(shí)開啟放氣電磁閥，使倉內(nèi)進(jìn)氣。當(dāng)倉內(nèi)氣壓達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)大氣壓后再允許倉門打開。倉門打開后，制冷裝置停止工作，直到倉門關(guān)閉后再進(jìn)行制冷，以便節(jié)省電能同時(shí)避免倉內(nèi)上霜結(jié)冰。

（4）關(guān)門。倉門關(guān)閉后，依次完成降溫、抽氣流程，使倉內(nèi)保持低溫真空狀態(tài)。

3 元配件介紹

本裝置使用了12V直流穩(wěn)壓電源，產(chǎn)品型號(hào)為KT-P003-8A，其功能是將220V的交流電轉(zhuǎn)換為12V的直流電;使用了智能數(shù)顯壓力控制器，產(chǎn)品型號(hào)為YZ-S80，其功能是控制真空泵的通斷，進(jìn)而來控制制冷倉內(nèi)的壓強(qiáng);使用了微型真空泵，其功能是通過抽出制冷倉內(nèi)的空氣來降低制冷倉內(nèi)的壓強(qiáng);使用了半導(dǎo)體制冷模塊，其功能是降低制冷倉內(nèi)的溫度;使用了電磁閥，其作用是通過通斷電源，使電磁閥處于工作和關(guān)閉狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)為制冷倉內(nèi)放氣打開箱門。

4 結(jié)構(gòu)布局

真空保鮮冰箱制冷倉倉門由鉸鏈與制冷艙連接，倉門中心安裝有觀察玻璃，艙門內(nèi)端面周邊安裝有密封圈，制冷倉上安裝有設(shè)置溫度和壓力的顯示面板和電磁閥開關(guān)，制冷倉上部安置放氣電磁閥和真空電磁閥。制冷倉是全密封的，壓力可以長(zhǎng)時(shí)間保持。

5 線路連接

圖1展示了車載真空冷藏箱的電路圖。

6 實(shí)際效果

接通電源，當(dāng)開啟倉門放入食物并關(guān)閉倉門后，制冷組件啟動(dòng)，對(duì)食物進(jìn)行冷凍，然后真空泵開啟，將箱內(nèi)空氣抽出，達(dá)到設(shè)定壓力值時(shí)，真空泵停止工作。箱內(nèi)食物在低溫和低氣壓的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間保鮮。按下開關(guān)按鈕，電磁閥啟動(dòng)使得內(nèi)外通路，箱內(nèi)壓力逐漸與外界平衡，負(fù)壓消失，倉門可以順利開啟，便于存取食物。圖2給出了車載真空冷藏箱的實(shí)物圖。

7 改進(jìn)方向

當(dāng)前已經(jīng)完成了模型產(chǎn)品的制作，使用了亞克力作為箱體材料，其承壓能力有限，未來可以通過更換箱體材料實(shí)現(xiàn)更低真空。另外，目前的半導(dǎo)體制冷片效率還將隨著材料科學(xué)的進(jìn)步而提高，未來產(chǎn)品采用高效半導(dǎo)體制冷片后，制冷效果更好。

8 結(jié)語

汽車已經(jīng)進(jìn)入了人們的生活，很多車載裝置應(yīng)運(yùn)而生，大大方便了人們的生活。但是，車載保鮮裝置的發(fā)展相對(duì)滯后，已有的一些研究并不能很好地解決車載保鮮這一難題。本文介紹了一款能夠集合制冷、真空兩種功能的裝置，通過先制冷后抽真空的方式，最大限度的保留了食物的水分同時(shí)能夠長(zhǎng)時(shí)間保持食物的新鮮。已經(jīng)做出的模擬裝置工作正常，能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。現(xiàn)有裝置具備以下特點(diǎn)。（1）同時(shí)具備真空和制冷功能，保鮮效果好;（2）先降溫后抽真空，食物不脫水;（3）體積小巧，適合家用車載;（4）半導(dǎo)體制冷，環(huán)境友好。未來使用更耐壓的箱體材料和新型半導(dǎo)體制冷片，該裝置保鮮效果將得到進(jìn)一步提升。

參考文獻(xiàn)

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