作為常用電器，冷柜應用于各行各業(yè)。其分類方法各種各樣，根據(jù)用途，冷柜主要分為商用冷柜以及家用冷柜[1]；根據(jù)功能可分為電控冷柜和溫控冷柜；根據(jù)結構可分為風冷冷柜和直冷冷柜?？傊?，結構及用途不同，分類的方法也不盡相同。目前冷柜的發(fā)展整體趨勢為：智能化、節(jié)能化、多元化[2]。

隨著消費者生活水平的提高，對于家用電器功能的需求也不斷提高。傳統(tǒng)的冷柜多為溫控直冷冷柜，其缺點是溫度均勻性較差，霜含量高，異味及細菌問題嚴重。但由于價格低，直冷冷柜仍占據(jù)著市場較大份額。直冷冷柜內(nèi)復雜的食材及藥品儲存環(huán)境，導致食材間的串味、細菌的繁殖代謝現(xiàn)象較為嚴重。區(qū)別于風冷冰柜，直冷冷柜內(nèi)無風循環(huán)，導致抗菌凈味技術在冷柜內(nèi)難以直接使用，串味及細菌問題不斷積累，食材可食用性以及所藏物品的價值直接受到影響。在冷凍條件下，細菌活性較低，繁殖代謝受到抑制，因此，冷柜內(nèi)異味及細菌問題產(chǎn)生的主要環(huán)境取決于冷藏條件。

1 模塊安裝方式確定

抗菌凈味裝置模塊結構如圖1、2所示?？紤]到冷柜的結構，暫定模塊安裝在冷柜的門體上，通過CFD模擬模塊風機在冷柜內(nèi)的運行情況，如圖4所示，確定模塊安裝優(yōu)化方式，最終確定將模塊安裝的位置固定在冷柜門體中心位置。見圖3。模擬結果發(fā)現(xiàn)，風最難達到的冷柜拐角區(qū)域風量分別為0.0658m3/s、0.0864m3/s，進一步證明模塊在冷柜內(nèi)能夠形成有效的風循環(huán)。

2 模塊結構及運行規(guī)則

2.1 模塊結構及組成

抗菌凈味裝置，主要包括風機、風罩、抗菌凈味塊以及線束等組成。

2.2 模塊作用原理

利用風機在直冷冷柜內(nèi)形成風循環(huán)，結合抗菌凈味塊實現(xiàn)直冷冷柜抗菌凈味，同時提高直冷冷柜溫度均勻性。其中風罩邊緣設有出風口，風罩中心位置為回風口，風機通過線束與控制板連接或與壓縮機連接。其原理是，風機受控的打開或關閉，風機打開，風罩邊緣出風，回風口進風，形成四周出風、中間回風的環(huán)抱式風循環(huán)，而抗菌凈味模塊為附加銅離子的蜂窩陶瓷塊，安裝在風罩出風口與回風口位置，在風循環(huán)的作用下實現(xiàn)冷柜內(nèi)異味及細菌的清除。

3 凈味效果研究

3.1 測試方法

冷柜異味產(chǎn)生的主要環(huán)境為低溫冷藏，考慮冷柜暫無異味測試標準及方法，暫參照GB 21551.4-2010《家用和類似用途電器的抗菌、抗菌、凈化功能》（電冰箱的特殊要求）測試方法進行相關研究。

3.2 測試步驟

（1）樣機處理：將模塊安裝在冷柜門體上，在冷柜門上取孔，運行冷柜，溫度控制在5℃；

圖1 模塊裝置內(nèi)部結構圖

圖2 模塊外觀及風口設計

圖3 模塊安裝位置示意圖

（2）臭氣注入：將三甲胺按照國標量注入冷柜內(nèi)，運行模塊，計時；

（3）初始值測量：三甲胺注入5min后，使用手持測試儀測量冷柜內(nèi)異味濃度，作為初始濃度；

（4）最終值測量：三甲胺注入2h后，使用測試儀測量冷柜內(nèi)異味最終濃度；

（5）凈味率的計算：對比測量前后冷柜內(nèi)異味濃度，計算模塊除味率，計算公式如下：

式中：

A—氣體分解及吸附率；

C1—試驗開始時氣體濃度，單位為千克每升（kg/L）；

C2—試驗結束時氣體濃度，單位為千克每升（kg/L）。

3.3 測試結果

通過試驗結果發(fā)現(xiàn)：空白樣機的三甲胺清除率為15%左右，而安裝抗菌凈味模塊樣機異味清除率為99%以上，模塊異味清除功能明顯。

4 抗菌效果研究

4.1 測試方法

根據(jù)GB 21551.1-2008《家用和類似用途電器的抗菌、抗菌、凈化功能》（電冰箱的特殊要求）測試方法，進行模塊抗菌試驗驗。

4.2 測試步驟

參照GB 21551.1-2008《家用和類似用途電器的抗菌、抗菌、凈化功能》（電冰箱的特殊要求）測試方法。

4.3 測試結果

通過測試，模塊對于測試菌種（大腸桿菌、金黃色葡萄球菌）抑菌效果均在99.99%以上，遠高于90%的國標要求，結果如圖6所示。

5 溫度均勻性效果研究

5.1 溫度均勻性概念

38℃環(huán)溫下，冷柜設定溫度為-18℃，根據(jù)國標在冷柜內(nèi)布點，待冷柜內(nèi)溫度運行到穩(wěn)態(tài)后繼續(xù)運行24h，測量并計算穩(wěn)態(tài)條件下各點的運行平均溫度，各點運行平均溫度最大值與最小值之間差值大小作為溫度均勻性的評價標準。

5.2 測試步驟

（1）準備兩臺180L左右的冷柜（型號相同，性能相似），將模塊安裝在一臺冷柜上，模塊線束與冷柜壓縮機連接，標記為A，另外一臺標記為對照；

（2）根據(jù)國標布點，測量各點實時溫度；

表1 模塊溫度均勻性測試對比數(shù)據(jù)

圖4 CFD模擬模塊冷柜內(nèi)各點風量

（3）記錄觀察各點溫度變化，計算溫度差值。

5.3 測試結果

A冷柜溫度均勻性在0.65℃以內(nèi)，對照溫度差為1.0℃左右，A冷柜對比普通對照冷柜，溫度均勻性能提升35%。

6 結果分析

臭氣打入冷柜內(nèi)，在無模塊的條件下，冷柜內(nèi)無風循環(huán)，密閉空間內(nèi)異味氣體在冷柜內(nèi)無法排除，只能借助開關門時溢出。模塊條件下，模塊風機在冷柜內(nèi)形成風循環(huán)，臭氣在冷柜內(nèi)呈流動性。模塊中的抗菌凈味塊中添加抑菌成分，低溫條件對于模塊催化劑活性影響較小，在低溫環(huán)境下發(fā)生反應，產(chǎn)生負離子或氧負離子等活性成分，對于細菌以及異味具有較強的清除能力。

實現(xiàn)抗菌、凈味以及提升溫度均勻性的前提是提升模塊的運行時間，保證在冷柜內(nèi)能夠形成有效的風循環(huán)。否則，運行時間太短，風機在冷柜內(nèi)無法形成風循環(huán)，異味及細菌無法與抗菌凈味模塊接觸。前期，通過模塊與壓縮機連接，通過壓縮機的開?？刂骑L機的運行率。常溫條件下，冷柜壓縮機運行率較低，16℃條件下，壓機運行率為20%左右；而32℃環(huán)溫下，運行率為40%～50%之間，無法保證抗菌凈味效果。本文試驗在環(huán)溫38℃下進行，壓機運行率較高（76%左右），能夠很好實現(xiàn)預期的目標。后期可將模塊與冷柜控制板連接，利用程序控制模塊的運行規(guī)則。

7 小結

在保障冷柜其他功能正常的前提下，所述模塊能夠有效解決直冷冷柜使用的三大痛點：（1）異味清除難度大；（2）抗菌效果差；（3）溫度均勻性較差。提高了直冷冷柜的質(zhì)量與功能，提升產(chǎn)品檔次。

圖5 模塊異味清除效果示意圖（左為空白值，右為模塊效果測試）

圖6 模塊權威檢測報告圖

圖7 冷柜內(nèi)溫度測量布點位置示意圖

參考文獻

[1] 葉閩平. 直冷冷柜節(jié)能技術研究[J]. 直冷,2009(3):43-46.

[2] 姚冰冰. 商用冷柜發(fā)展趨勢：智能化、節(jié)能化、多元化[N]. 中國食品報,2014-5-16.