CN109855377B - 冷藏冷冻装置及其储物容器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种冷藏冷冻装置及其储物容器，其中储物容器包括：电解除氧组件和透湿组件。电解除氧组件用于消耗储物空间内空气中的氧气，从而在该空间内获得富氮贫氧以利于食物保鲜的气体氛围，以降低食物有氧呼吸的强度，从而达到食物长期保鲜的目的。电解除氧组件在消耗储物空间内氧气的同时，还在储物空间内产生一定的水分，导致储物空间内部越来越潮湿。透湿组件可以通过汽化渗透将储物空间内部空气中的水分通过渗透汽化膜输送至空间外部，使得储物空间内的湿度始终保持在合适范围内，防止空间内部产生凝露或滴水。在本发明的冷藏冷冻装置中，电解除氧组件和透湿组件可以配合使用，更有利于食物的保存。
Description
技术领域
本发明涉及冷藏冷冻领域，特别涉及一种冷藏冷冻装置及其储物容器。
背景技术
气调保鲜技术一般性地是指通过调节储存物所处封闭空间的气体氛围(气体成分比例或气体压力)的方式来来延长食品贮藏寿命的技术，其基本原理为：在一定的封闭空间内，通过各种调节方式得到不同于正常空气成分的气体氛围，以抑制导致储存物(通常为食材)腐败变质的生理生化过程及微生物的活动。特别地，在本申请中，所讨论的气调保鲜将专门针对于对气体成分比例进行调节的气调保鲜技术。
本领域技术人员均知晓，正常空气成分包括(按体积百分比计，下文同)：约78％的氮气，约21％的氧气，约0.939％的稀有气体0.031％的二氧化碳，以及0.03％的其他气体和杂质(例如，臭氧、一氧化氮、二氧化氮、水蒸气等。在气调保鲜领域，通常采用向封闭空间充入富氮气体来降低氧气含量的方式来获得富氮贫氧的保鲜气体氛围。这里，本领域技术人员均知晓，富氮气体是指氮气含量超过上述正常空气中氮气含量的气体，例如其中的氮气含量可为95％～99％，甚至更高；而富氮贫氧的保鲜气体氛围是指氮气含量超过上述正常空气中氮气含量、氧气含量低于上述正常空气中氧气含量的气体氛围。
气调保鲜技术的历史虽然可追溯到1821年德国生物学家发现水果蔬菜在低氧水平时能减少代谢作用开始。但直到目前为止，由于传统上用于气调保鲜的制氮设备体积庞大、成本高昂，导致该技术基本上还是局限于使用在各种大型的专业贮藏库上(储藏容量一般至少30吨以上)。可以说，采用何种适当的气体调节技术和相应装置才可能经济地将气调系统小型化、静音化，使其适用于家庭或个人用户，是气调保鲜领域技术人员一直渴望解决但始终未能成功解决的技术难题。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的冷藏冷冻装置及其储物容器。
本发明的一个目的是为了提供富氮贫氧以利于食物保鲜的气体氛围。
本发明的另一个目的是为了防止储物空间内空气潮湿，形成凝露。
一方面，本发明提供了一种用于冷藏冷冻装置的储物容器，包括：盒体，盒体内限定有储物空间，盒体的表面设置有多个开口；电解除氧组件，形成于盒体的一个开口处，配置成通过电解反应消耗储物空间内部的氧气；透湿组件，形成于盒体的另一个开口处，配置成允许储物空间内部的水蒸气向储物空间外部渗透。
可选地，电解除氧组件包括：阳极板，配置成电解水蒸气，产生氢离子和氧气；阴极板，配置成利用氢离子和氧气反应生成水；和夹持于阴极板和阳极板之间的质子交换膜，配置成将氢离子由阳极板一侧运输到阴极板一侧；其中阴极板背朝质子交换膜的一面暴露于储物空间内部，阳极板背朝质子交换膜的一面暴露于储物空间外部。
可选地，电解除氧组件还包括：风机，设置于阳极板背朝质子交换膜的一侧，以将储物容器外部的水蒸气朝向阳极板吹送。
可选地，透湿组件包括：上固定板；下固定板；和夹持于上固定板和下固定板之间的渗透汽化膜。
可选地，渗透汽化膜包括：亲水层和疏水层，亲水层和疏水层复合形成渗透汽化膜，其中亲水层背朝疏水层的一面暴露于储物空间内部，疏水层背朝亲水层的一面暴露于储物空间外部。
可选地，亲水层为含有磺酸官能团的聚合物膜；疏水层为无纺布。
可选地，上固定板的边缘设置有多个卡扣，下固定板的边缘配合设置有多个凸块，上固定板和下固定板通过卡接固定夹持渗透汽化膜。
可选地，上固定板的边缘还设置有用于搭接在开口边缘处的外沿。
可选地，上固定板和下固定板均开设多个用于水蒸气扩散的气孔。
另一方面，本发明还提供了一种冷藏冷冻装置，包括：箱体，其内部形成冷藏冷冻装置的储藏间室；和上述的储物容器，储物容器设置于储藏间室内部。
可选地，储物容器为抽屉，电解除氧组件以及透湿组件均设置于盒体的顶面上。
本发明提供了一种用于冷藏冷冻装置的储物容器，包括：电解除氧组件和透湿组件。电解除氧组件用于消耗储物空间内空气中的氧气，从而在该空间内获得富氮贫氧以利于食物保鲜的气体氛围。该气体氛围通过降低储物空间内氧气的含量，降低食物(特别是果蔬)的有氧呼吸的强度，同时保证基础的呼吸作用，防止食物进行无氧呼吸，从而达到食物长期保鲜的目的。电解除氧组件在消耗储物空间内氧气的同时，还在储物空间内产生一定的水分，导致储物空间内部越来越潮湿。透湿组件可以通过汽化渗透将储物空间内部空气中的水分通过渗透汽化膜输送至空间外部，使得储物空间内的湿度始终保持在合适范围内，防止空间内部产生凝露或滴水。在本发明的冷藏冷冻装置中，电解除氧组件和透湿组件可以配合使用，更有利于食物的保存。
进一步地，电解除氧组件还包括风扇，用于向阳极板吹送水蒸气。本发明中的电解除氧组件阳极板的反应物为水，阳极板需要不断地补充水分，以使得电解反应能够持续进行。当电解除氧组件开启工作时，电池分别向阴极板和阳极板供电，同时风机开启，风机向阳极板吹送空气的同时，将空气中的水蒸气一同吹送至阳极板，以向阳极板提供反应物。由于冷藏冷冻装置内部温度一般较低，冷藏冷冻装置内的储藏间室具有比较潮湿的气体氛围，其空气中包含大量的水蒸气。因此，储藏间室内空气能够向阳极板提供足够的反应物，无需为电解除氧组件单独设置水源或输水装置。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的储物容器的示意图；
图2是根据本发明一个实施例的储物容器的电解除氧组件的示意图；
图3是根据本发明一个实施例的储物容器的透湿组件的示意图；
图4是根据本发明一个实施例的冷藏冷冻装置的内部示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例首先提供了一种用于冷藏冷冻装置的储物容器100，包括：盒体110、电解除氧组件200和透湿组件300。盒体110内限定有储物空间，盒体110的表面设置有多个开口。电解除氧组件200，形成于盒体110的一个开口处，配置成通过电解反应消耗储物空间内部的氧气。透湿组件300形成于盒体110的一个开口处，配置成允许储物空间内部的水蒸气向储物空间外部渗透。
在储藏容器的至少一个盒体110表面上设有至少两个开口。在本实施例中，开口的数量为两个，均为矩形，而且均设置于盒体110的顶面上。上述两个开口中，其中一个开口面积较大，用于安装透湿组件300，另外一个开口面积较小，用于安装电解除氧组件200。电解除氧组件200和透湿组件300的大小和对应的开口大小相适配，以使得两个组件能够完全封闭对应的开口，防止储物空间内部与外界发生气体交换。
如图2所示，电解除氧组件200包括：电池、阳极板220、阴极板230和夹持于阴极板230和阳极板220之间的质子交换膜210。阴极板230背朝质子交换膜210的一面暴露于储物空间内部，阳极板220背朝质子交换膜210的一面暴露于储物空间外部。也就是说，电解除氧组件200具有至少3层结构，由上至下依次为阳极板220、质子交换膜210和阴极板230。每一层结构均与开口所在平面平行，且每一层面积的大小均与开口大小相同。
优选地，阴极板230和、阳极板220为碳电极板或铂电极板，一般使用表面有铂镀层的碳电极。阳极板220和阴极板230的边缘均设置有一个接线端，分别为阳极板接线端221和阴极板接线端231，用于分别连接电池的阳极和阴极。电池向阴极板230提供电子，同时阳极板220向电池阳极提供电子。阳极板220配置成电解水蒸气，产生质子和氧气。质子交换膜210配置成将质子由阳极板220一侧运输到阴极板230一侧。阴极板230配置成利用质子和氧气反应生成水。其中，阳极板和阴极板的化学反应式分别为：
阳极板：2H2O→O2+4H++4e-
阴极板：O2+4H++4e-→2H2O
具体的，电池的阳极向阳极板220充电，阳极板220一侧电解储物容器100外部的水蒸气，产生氢离子和氧气，氧气排出至储物空间外部，氢离子进入质子交换膜210内。电池的阴极向阴极板230充电，向阴极板230提供电子，阴极板230一侧利用质子交换膜210提供的氢离子和储物空间内部的氧气反应生成水，以此消耗储物空间内部的氧气。
质子交换膜210包括：质子导电聚合物、多孔膜以及至少一种活性成分。至少一种活性成分分散在质子导电聚合物中，且质子导电聚合物被吸入并填充在多孔膜的孔中。质子交换膜210的作用为供氢离子穿过，以将阳极板220反应生成的氢离子运输到阴极板230，供阴极板230反应使用。
优选地，质子导电聚合物为聚苯乙烯磺酸(PSSA)或羧甲基纤维素(CMC)。多孔膜为聚四氟乙烯(PTFE)或氟化乙烯丙烯(FEP)或聚烯烃薄膜或聚全氟乙丙烯或玻璃纤维或陶瓷纤维或聚合物纤维；活性成分为适用于电渗流动的硅胶，分散的硅胶浓度不超过质子导电膜质量的5％。
在本实施例中，上述电解除氧组件200还可以进一步包括：两块弹性板240，分别设置在阳极板220和阴极板230的外侧，用于加紧阳极板220、质子交换膜210和阴极板230。电解除氧组件200还包括多个紧固螺钉，两块弹性板240、阳极板220、质子交换膜210和阴极板230的靠近边缘的位置均设置有多个螺孔201，每个紧固螺钉依次贯穿上述多个部件相同位置的螺孔201，以实现多层部件的固定和夹持。两块弹性板240面向阴极板230和阳极板220的侧面上均具有多个弹性凸起241，且两块弹性板240上的弹性凸起241的位置相对应，也就是说每个弹性凸起241均能和另一块板上的一个弹性凸起241相配共同合挤压阳极板220、阴极板230，以用于进一步加紧质子交换膜210。每块弹性板240的中间部分镂空，或均匀开设多个气孔，以允许气体通过。
在一些可选的实施例中，电解除氧组件200还可以进一步地包括：扩散层、活性炭过滤筛和一个或多个垫圈260。扩散层位于阳极板220和质子交换膜210之间以及阴极板230和质子交换膜210之间，扩散层的材质为表面镀铂的钛网，其作用为便于导电以及允许水蒸气扩散。活性炭过滤筛设置于阳极背朝质子交换膜210的一侧，用于净化进入阳极板220的气体。至少一个垫圈260可以位于上述多层结构之间，每个垫圈260为矩圆形的薄圈，其外圈大小与阴极板230、阳极板220的大小相同。每个垫圈260由弹性材料制成，以缓冲相邻层之间的挤压力。
电解除氧组件200还包括：风机250。上述风机250可以为微型轴流风机250。风机250设置于阳极板220背朝质子交换膜210的一侧，其转轴与阳极板220垂直，用于将储物容器100外部的水蒸气朝向阳极板220吹送。在一些安装有。本实施例的电解除氧组件200阳极板的反应物为水蒸气，因此，阳极板需要不断地补充水分，以使得电解反应能够持续进行。当电解除氧组件200开启工作时，电池分别向阴极板230和阳极板220供电，同时风机250开启，风机250向阳极板220吹送空气的同时，将空气中的水蒸气一同吹送至阳极板220，以向阳极板220提供反应物。由于冷藏冷冻装置内部温度一般较低，冷藏冷冻装置内的储藏间室具有比较潮湿的气体氛围，其空气中包含大量的水蒸气。因此，储藏间室内空气能够向阳极板220提供足够的反应物，无需为电解除氧组件200单独设置水源或输水装置。
在本实施例中，上述阴极板230、阳极板220和质子交换膜210等多层结构整合到一容纳盒内，以便于整体安装或拆卸电解除氧组件200。上述容纳盒可以完全嵌入储物容器100的盒壁内，也可以部分嵌入。上述容纳盒需开设多个气孔，以便于气体流通。
如图3所示，透湿组件300包括：上固定板320、下固定板330和夹持于上固定板320和下固定板330之间的渗透汽化膜310。在本实施例中，上述渗透汽化膜310为复合膜，复合膜是指由各种塑料与纸、金属或其他材料通过层合挤出贴面、共挤塑等工艺技术将基材结合在一起而形成的多层结构的膜。在本实施例中，上述复合膜是由聚合物膜和无纺布复合而成。聚合物膜形成渗透汽化膜310的亲水层，无纺布形成疏水层。聚合物膜内含有磺酸官能团，磺酸官能团具有亲水的特性，因此水容易溶解于亲水层，并在蒸发前渗透到材料的疏水层。而无纺布的拨水性佳，不容易吸附水分。在本实施例中，亲水层背朝疏水层的一面暴露于储物空间内部，疏水层背朝亲水层的一面暴露于储物空间外部。因此储物空间内部的水分并能够由渗透汽化膜310排出到储物空间外部。渗透汽化膜310能够实现在透过水汽的同时，阻碍其它气体透过，防止储物空间内外发生气体交换。
上固定板320、下固定板330均为矩形，且大小相同。上固定板320的边缘设置有多个卡扣321，下固定板330的边缘配合设置有多个凸块331，上固定板320和下固定板330通过卡接固定夹持渗透汽化膜310。上固定板320的四周边缘还具有向外延伸的外沿322，用于搭接在安装透湿组件300的开口边缘上。
上固定板320和下固定板330均开设多个用于水蒸气扩散的气孔301，上述多个气孔301以固定板的中心呈放射状排布，且远离固定板的中心的气孔301孔径大于靠近固定板中心的气孔301。而且上固定板320和下固定板330的每个气孔301的位置相对应，以便于水蒸气的流通。
本实施例的储物容器100包括：电解除氧组件200和透湿组件300。电解除氧组件200用于消耗储物空间内空气中的氧气，从而在该空间内获得富氮贫氧以利于食物保鲜的气体氛围。该气体氛围通过降低储物空间内氧气的含量，降低食物(特别是果蔬)的有氧呼吸的强度，同时保证基础的呼吸作用，防止食物进行无氧呼吸，从而达到食物长期保鲜的目的。电解除氧组件200在消耗储物空间内氧气的同时，还在储物空间内产生一定的水分，导致储物空间内部越来越潮湿。透湿组件可以通过汽化渗透将储物空间内部空气中的水分通过渗透汽化膜输送至空间外部，使得储物空间内的湿度始终保持在合适范围内，防止空间内部产生凝露或滴水。在本发明的冷藏冷冻装置中，电解除氧组件200和透湿组件可以配合使用，更有利于食物的保存。
如图4所示，本发明实施例还提供了一种冷藏冷冻装置，包括：箱体和上述储物容器100。箱体内部形成冷藏冷冻装置的储藏间室。储物容器100设置于储藏间室内部。
在本实施例中，冷藏冷冻装置可以为冰箱，该冰箱的储藏间室包括：冷藏间室和冷冻间室。储物容器100可以为抽屉，该抽屉由抽屉本体111和抽拉部112组成，电解除氧组件200以及透湿组件300均设置于抽屉本体111的顶面上，在本发明另外一些实施例中，上述电解除氧组件200以及透湿组件300还可以设置于抽屉本体111的后侧面。该抽屉可拆卸地设置于冰箱的冷藏间室的底部，在冷藏间室内胆的内部两侧设置有多对凸肋，其中位于冷藏间室底部的一对凸肋用于限定抽屉的安装位置。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (8)
1.一种用于冷藏冷冻装置的储物容器，包括：
盒体，所述盒体内限定有储物空间，所述盒体的表面设置有多个开口；
电解除氧组件，形成于所述盒体的一个开口处，配置成通过电解反应消耗所述储物空间内部的氧气；
透湿组件，形成于所述盒体的另一个开口处，配置成允许所述储物空间内部的水蒸气向所述储物空间外部渗透；
所述储物容器为抽屉，所述电解除氧组件以及透湿组件均设置于所述盒体的顶面上；
所述电解除氧组件还包括：
阳极板，配置成电解水蒸气，产生氢离子和氧气；
阴极板，配置成利用氢离子和氧气反应生成水；和
夹持于所述阴极板和阳极板之间的质子交换膜，配置成将氢离子由所述阳极板一侧运输到所述阴极板一侧；其中，所述阴极板背朝所述质子交换膜的一面暴露于所述储物空间内部，所述阳极板背朝所述质子交换膜的一面暴露于所述储物空间外部；
风机，设置于所述阳极板背朝所述质子交换膜的一侧，以将所述储物容器外部的水蒸气朝向所述阳极板吹送；所述风机为微型轴流风机，且所述风机的转轴与所述阳极板垂直；
两块弹性板，分别设置在所述阳极板和所述阴极板的外侧，用于夹紧所述阳极板、质子交换膜和阴极板，两块所述弹性板均开设有多个气孔，以允许气体通过；两块所述弹性板分别面向所述阴极板和所述阳极板的两个侧面上均具有多个弹性凸起，且两块所述弹性板上的所述弹性凸起的位置相对。
2.根据权利要求1所述的储物容器，其中所述透湿组件包括：
上固定板；
下固定板；和
夹持于所述上固定板和下固定板之间的渗透汽化膜。
3.根据权利要求2所述的储物容器，其中所述渗透汽化膜包括：
亲水层和疏水层，所述亲水层和疏水层复合形成所述渗透汽化膜，其中
所述亲水层背朝所述疏水层的一面暴露于所述储物空间内部，所述疏水层背朝所述亲水层的一面暴露于所述储物空间外部。
4.根据权利要求3所述的储物容器，其中
所述亲水层为含有磺酸官能团的聚合物膜；
所述疏水层为无纺布。
5.根据权利要求4所述的储物容器，其中，
所述上固定板的边缘设置有多个卡扣，所述下固定板的边缘配合设置有多个凸块，所述上固定板和下固定板通过卡接固定夹持所述渗透汽化膜。
6.根据权利要求5所述的储物容器，其中，
所述上固定板的边缘还设置有用于搭接在所述开口边缘处的外沿。
7.根据权利要求5所述的储物容器，其中
所述上固定板和所述下固定板均开设多个用于水蒸气扩散的气孔。
8.一种冷藏冷冻装置，包括：
箱体，其内部形成所述冷藏冷冻装置的储藏间室；和
如权利要求1-7中任一项所述的储物容器，所述储物容器设置于所述储藏间室内部。
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