CN113915836A - 一种冰箱和冰箱除湿控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冰箱和冰箱除湿控制方法，冰箱包括催化模块，催化模块包括依次层叠设置的阴极扩散层、阴极催化层、吸水膜、阳极催化层和阳极扩散层；其中，所述阴极扩散层和所述阳极扩散层用于施加输入电压，所述阳极催化层为复合IrO2‑TiO2阳极催化层。通过获取冰箱中抽屉的当前湿度，并确定所述当前湿度所处的湿度等级；其中，所述湿度等级包括若干个，每一所述湿度等级对应有控制电压；获取所述当前湿度所处的湿度等级对应的控制电压；根据所述控制电压调整所述输入电压。采用本发明实施例，能根据冰箱当前湿度调整催化模块的输入电压，从而根据输入电压控制催化模块的除湿效率，达到动态除湿效果。
Description
技术领域
本发明涉及冰箱技术领域，尤其涉及一种冰箱和冰箱除湿控制方法。
背景技术
食品的干燥或脱水统称为食品的干制，所得产品则称之为干制食品。一般干制品含水量10～20％，需要低湿的湿度环境，除了常见的干制食品，一些名贵中药材、茶叶等都需要低湿的湿度环境。现在许多冰箱厂家在冰箱中设置了珍品区或干区，提供一个相对低湿的储存环境，可专门存放这类食材。目前冰箱中的珍品区提供低湿的方式是采用冷风直吹除湿，因冰箱的冷藏区间是一个整体制冷系统，吹进珍品区的冷风并非绝对干燥的空气，因此除湿效率有限，该种除湿方式受冷藏间室整体湿度影响较大，当冷藏间室整体湿度相对较高时，珍品区很难降到所需的湿度，且冷风只有在该间室需要制冷时才吹，并非不是一直有冷风直吹，导致珍品区的湿度波动相对较大，不利于干制食品的储存。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种冰箱和冰箱除湿控制方法，能根据冰箱当前湿度调整催化模块的输入电压，从而根据输入电压控制催化模块的除湿效率，达到动态除湿效果。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种冰箱，包括：
箱体，其作为冰箱的支撑结构，内部设有至少一个抽屉；
催化模块，其设于所述抽屉的进风口位置，包括依次层叠设置的阴极扩散层、阴极催化层、吸水膜、阳极催化层和阳极扩散层；其中，所述阴极扩散层和所述阳极扩散层用于施加输入电压，所述阳极催化层为复合IrO2-TiO2阳极催化层；
湿度传感器，其设于所述抽屉内，用于检测所述抽屉的当前湿度；
控制器被配置为：
获取所述抽屉的当前湿度，并确定所述当前湿度所处的湿度等级；其中，所述湿度等级包括若干个，每一所述湿度等级对应有控制电压；
获取所述当前湿度所处的湿度等级对应的控制电压；
根据所述控制电压调整所述输入电压。
作为上述方案的改进，所述湿度等级包括第一湿度等级、第二湿度等级和第三湿度等级；其中，所述第一湿度等级中的湿度值大于所述第二湿度等级中的湿度值，所述第二湿度等级中的湿度值大于所述第三湿度等级中的湿度值。
作为上述方案的改进，所述第一湿度等级对应的控制电压为第一控制电压，所述第二湿度等级对应的控制电压为第二控制电压，所述第三湿度等级对应的控制电压为第三控制电压；其中，所述第一控制电压大于所述第二控制电压，所述第二控制电压大于所述第三控制电压。
作为上述方案的改进，所述阳极扩散层中设有阳极通孔，所述阳极通孔在所述阳极扩散层的孔隙率为78％，所述阳极扩散层的厚度为200μm。
作为上述方案的改进，所述阴极扩散层中设有阴极通孔，所述阴极通孔在所述阴极扩散层的孔隙率为75％，所述阴极扩散层的厚度为210μm。
为实现上述目的，本发明实施例还提供了一种冰箱除湿控制方法，适用于冰箱中的催化模块，所述催化模块设于所述冰箱的抽屉的进风口位置，包括依次层叠设置的阴极扩散层、阴极催化层、吸水膜、阳极催化层和阳极扩散层；其中，所述阴极扩散层和所述阳极扩散层用于施加输入电压，所述阳极催化层为复合IrO2-TiO2阳极催化层；所述冰箱除湿控制方法包括：
获取所述抽屉的当前湿度，并确定所述当前湿度所处的湿度等级；其中，所述湿度等级包括若干个，每一所述湿度等级对应有控制电压；
获取所述当前湿度所处的湿度等级对应的控制电压；
根据所述控制电压调整所述输入电压。
作为上述方案的改进，所述湿度等级包括第一湿度等级、第二湿度等级和第三湿度等级；其中，所述第一湿度等级中的湿度值大于所述第二湿度等级中的湿度值，所述第二湿度等级中的湿度值大于所述第三湿度等级中的湿度值。
作为上述方案的改进，所述第一湿度等级对应的控制电压为第一控制电压，所述第二湿度等级对应的控制电压为第二控制电压，所述第三湿度等级对应的控制电压为第三控制电压；其中，所述第一控制电压大于所述第二控制电压，所述第二控制电压大于所述第三控制电压。
作为上述方案的改进，所述阳极扩散层中设有阳极通孔，所述阳极通孔在所述阳极扩散层的孔隙率为78％，所述阳极扩散层的厚度为200μm。
作为上述方案的改进，所述阴极扩散层中设有阴极通孔，所述阴极通孔在所述阴极扩散层的孔隙率为75％，所述阴极扩散层的厚度为210μm。
相比于现有技术，本发明实施例所述的冰箱和冰箱除湿控制方法，冰箱中的催化模块可以根据输入电压调整吸水膜和复合IrO2-TiO2阳极催化层的催化效率，进而调整冰箱的除湿速率。在冰箱运行过程中，首先获取冰箱中抽屉的当前湿度，并确定所述当前湿度所处的湿度等级；然后，获取所述当前湿度所处的湿度等级对应的控制电压；最后，根据所述控制电压调整所述输入电压，能根据冰箱当前湿度调整催化模块的输入电压，从而根据输入电压控制催化模块的除湿效率，达到动态除湿效果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种冰箱的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的催化模块的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种冰箱除湿控制方法的流程图。
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作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。
参见图1，图1是本发明实施例提供的一种冰箱100的结构示意图，所述冰箱100包括：
箱体10，其作为冰箱的支撑结构，内部设有至少一个抽屉；
催化模块20，其设于所述抽屉的进风口位置，包括依次层叠设置的阴极扩散层、阴极催化层、吸水膜、阳极催化层和阳极扩散层；其中，所述阴极扩散层和所述阳极扩散层用于施加输入电压，所述阳极催化层为复合IrO2-TiO2阳极催化层；
湿度传感器30，其设于所述抽屉内，用于检测所述抽屉的当前湿度；
控制器40被配置为：
获取所述抽屉的当前湿度，并确定所述当前湿度所处的湿度等级；其中，所述湿度等级包括若干个，每一所述湿度等级对应有控制电压；
获取所述当前湿度所处的湿度等级对应的控制电压；
根据所述控制电压调整所述输入电压。
在本发明实施例中，冰箱100中的催化模块20可以根据输入电压调整催化效率，进而调整冰箱100的除湿速率。在冰箱100运行过程中，首先获取冰箱100中抽屉的当前湿度，并确定所述当前湿度所处的湿度等级；然后，获取所述当前湿度所处的湿度等级对应的控制电压；最后，根据所述控制电压调整所述输入电压，能根据冰箱当前湿度调整催化模块的输入电压，从而根据输入电压控制催化模块的除湿效率，达到动态除湿效果。
具体地，参见图2，所述催化模块20包括阴极扩散层21、阴极催化层22、吸水膜23、阳极催化层24和阳极扩散层25，所述阳极扩散层25设于所述抽屉的内侧，所述阴极扩散层21设于所述抽屉的外侧。
在本发明实施例中，所述吸水膜23为质子交换膜，所述质子交换膜采用电解质膜除湿技术，相较于传统物理除湿的方式电解质膜除湿的主要特征是应用一种够传导氢质子的固体电解质膜，在直流电场作用下电解空气中的水分子，从而达到除湿目的的一种电化学除湿方法。
所述质子交换膜在电能的作用下，空气中的水分子，在阳极侧发生如式所示的电化学反应：H2O→2H++2e-1+0.5O2。反应产生的氢质子在电场力的作用下穿过电解质膜迁移到阴极，电解产生的电子则通过外电路到达阴极。在阴极侧，质子和电子或质子、电子和空气中的氧气，发生以下式中的电化学反应：2H++2e-1+0.5O2→H2O、2H++2e-1→H2，从而消耗掉阳极侧反应产生的质子和电子。通过阳极侧水分子的电解和阴极侧氢气或水的生成，从而达到调节电极阳极侧湿度的目的。所述质子交换膜随着电能的增加，电解水的效率也会加快。
在本发明实施例中，所述阴极催化层22为Pt/C型阴极催化层，所述Pt/C型阴极催化层可以使得阴极局部反应产生的H2与正极电解水产生的O2化合成H2O。这种氢的直接催化复合使失水减少，更重要的是一部分阳极析出的氧被直接催化复合，这部分的氧不必到阴极复合，使阴极的去极化减少，阳极的过电位得以下降，减轻了阳极腐蚀和氧的析出。
在本发明实施例中，所述阳极催化层24为复合IrO2-TiO2阳极催化层。IrO2催化剂具备的是电解水性能，一般制备电解水系统的阳极时会使用一些导电性良好的金属氧化物去提高其质稳定性、导电性和催化活性，IrO2是一种提高电解水性能的良好金属氧化物选择，其电导率及催化活性均可大幅提高。TiO2催化剂具备的是光催化除菌、净化的性能，但是单独使用TiO2由于自身的禁带宽度大等问题，需要特殊波段的光(小于或等于387.5nm紫外光)来触发。单独的TiO2和IrO2只具备单一的光催化除菌净化和电解水的一种性能，将TiO2和IrO2复合可降低光生电子空穴复合率、提高光催化效率，能拓宽对可见光的响应范围，光催化反应只需在可见光下进行。
在本发明实施例中，复合TiO2及IrO2可使在一个电极上同时实现光催化除菌净化和电解水两种性能，且电解水及光催化的催化反应活性、效率均得到提升。将催化剂原料制备成电催化电极，由于连接电路，有电能的参与，其除湿性能及除菌性能相较于传统催化剂，其效率大幅提高，反应速率也更快。另外，复合TiO2及IrO2随着电能的增加，电解水的效率也会加快。
可选地，所述湿度等级包括第一湿度等级、第二湿度等级和第三湿度等级；其中，所述第一湿度等级中的湿度值大于所述第二湿度等级中的湿度值，所述第二湿度等级中的湿度值大于所述第三湿度等级中的湿度值。所述第一湿度等级对应的控制电压为第一控制电压，所述第二湿度等级对应的控制电压为第二控制电压，所述第三湿度等级对应的控制电压为第三控制电压；其中，所述第一控制电压大于所述第二控制电压，所述第二控制电压大于所述第三控制电压。
具体的，所述第一湿度等级为(80％RH,100％RH]所述第二湿度等级为[60％RH,80％RH]，所述第三湿度等级为[0％RH,60％RH)，对应的所述第一控制电压为4V，所述第二控制电压为3V，所述第三控制电压为1.5V。
示例性的，当检测到所述抽屉的当前湿度大于80％RH时，需要最强的除湿速率，此时在所述催化模块20两端施加的电压为4v；当检测到所述抽屉的当前湿度在60～80％RH时，此时在所述催化模块20两端施加的电压为3v；当检测到所述抽屉的当前湿度小于60％RH时，仅需保持所述抽屉的当前湿度维持稳定即可，因此在所述催化模块20两端施加的电压为1.5v。
进一步地，所述阳极扩散层的材质为钛纤维毡，所述阳极扩散层中设有阳极通孔，所述阳极通孔在所述阳极扩散层的孔隙率为78％，所述阳极扩散层的厚度为200μm。所述阴极扩散层的材质为疏水性碳纸，所述阴极扩散层中设有阴极通孔，所述阴极通孔在所述阴极扩散层的孔隙率为75％，所述阴极扩散层的厚度为210μm。所述催化模块的面积为50*50mm，不会够多占用冰箱的空间。
相比于现有技术，本发明实施例所述的冰箱100，冰箱100中的催化模块20可以根据输入电压调整吸水膜和复合IrO2-TiO2阳极催化层的催化效率，进而调整冰箱100的除湿速率。在冰箱100运行过程中，首先获取冰箱100中抽屉的当前湿度，并确定所述当前湿度所处的湿度等级；然后，获取所述当前湿度所处的湿度等级对应的控制电压；最后，根据所述控制电压调整所述输入电压，能根据冰箱100当前湿度调整催化模块的输入电压，从而根据输入电压控制催化模块的除湿效率，达到动态除湿效果。
参见图3，图3是本发明实施例提供的一种冰箱除湿控制方法的流程图，所述冰箱除湿控制方法适用于冰箱中的催化模块，所述催化模块设于所述冰箱的抽屉的进风口位置，包括依次层叠设置的阴极扩散层、阴极催化层、吸水膜、阳极催化层和阳极扩散层；其中，所述阴极扩散层和所述阳极扩散层用于施加输入电压，所述阳极催化层为复合IrO2-TiO2阳极催化层；所述冰箱除湿控制方法包括：
S1、获取所述抽屉的当前湿度，并确定所述当前湿度所处的湿度等级；其中，所述湿度等级包括若干个，每一所述湿度等级对应有控制电压；
S2、获取所述当前湿度所处的湿度等级对应的控制电压；
S3、根据所述控制电压调整所述输入电压。
在本发明实施例中，冰箱中的催化模块可以根据输入电压调整催化效率，进而调整冰箱的除湿速率。在冰箱运行过程中，首先获取冰箱中抽屉的当前湿度，并确定所述当前湿度所处的湿度等级；然后，获取所述当前湿度所处的湿度等级对应的控制电压；最后，根据所述控制电压调整所述输入电压，能根据冰箱当前湿度调整催化模块的输入电压，从而根据输入电压控制催化模块的除湿效率，达到动态除湿效果。
具体地，所述阳极扩散层设于所述抽屉的内侧，所述阴极扩散层设于所述抽屉的外侧。
在本发明实施例中，所述吸水膜为质子交换膜，所述质子交换膜采用电解质膜除湿技术，相较于传统物理除湿的方式电解质膜除湿的主要特征是应用一种够传导氢质子的固体电解质膜，在直流电场作用下电解空气中的水分子，从而达到除湿目的的一种电化学除湿方法。
所述质子交换膜在电能的作用下，空气中的水分子，在阳极侧发生如式所示的电化学反应：H2O→2H++2e-1+0.5O2。反应产生的氢质子在电场力的作用下穿过电解质膜迁移到阴极，电解产生的电子则通过外电路到达阴极。在阴极侧，质子和电子或质子、电子和空气中的氧气，发生以下式中的电化学反应：2H++2e-1+0.5O2→H2O、2H++2e-1→H2，从而消耗掉阳极侧反应产生的质子和电子。通过阳极侧水分子的电解和阴极侧氢气或水的生成，从而达到调节电极阳极侧湿度的目的。
在本发明实施例中，所述阴极催化层为Pt/C型阴极催化层，所述Pt/C型阴极催化层可以使得阴极局部反应产生的H2与正极电解水产生的O2化合成H2O。这种氢的直接催化复合使失水减少，更重要的是一部分阳极析出的氧被直接催化复合，这部分的氧不必到阴极复合，使阴极的去极化减少，阳极的过电位得以下降，减轻了阳极腐蚀和氧的析出。
在本发明实施例中，所述阳极催化层为复合IrO2-TiO2阳极催化层。IrO2催化剂具备的是电解水性能，一般制备电解水系统的阳极时会使用一些导电性良好的金属氧化物去提高其质稳定性、导电性和催化活性，IrO2是一种提高电解水性能的良好金属氧化物选择，其电导率及催化活性均可大幅提高。TiO2催化剂具备的是光催化除菌、净化的性能，但是单独使用TiO2由于自身的禁带宽度大等问题，需要特殊波段的光(小于或等于387.5nm紫外光)来触发。单独的TiO2和IrO2只具备单一的光催化除菌净化和电解水的一种性能，将TiO2和IrO2复合可降低光生电子空穴复合率、提高光催化效率，能拓宽对可见光的响应范围，光催化反应只需在可见光下进行。
在本发明实施例中，复合TiO2及IrO2可使在一个电极上同时实现光催化除菌净化和电解水两种性能，且电解水及光催化的催化反应活性、效率均得到提升。将催化剂原料制备成电催化电极，由于连接电路，有电能的参与，其除湿性能及除菌性能相较于传统催化剂，其效率大幅提高，反应速率也更快。
可选地，所述湿度等级包括第一湿度等级、第二湿度等级和第三湿度等级；其中，所述第一湿度等级中的湿度值大于所述第二湿度等级中的湿度值，所述第二湿度等级中的湿度值大于所述第三湿度等级中的湿度值。所述第一湿度等级对应的控制电压为第一控制电压，所述第二湿度等级对应的控制电压为第二控制电压，所述第三湿度等级对应的控制电压为第三控制电压；其中，所述第一控制电压大于所述第二控制电压，所述第二控制电压大于所述第三控制电压。
具体的，所述第一湿度等级为(80％RH,100％RH]所述第二湿度等级为[60％RH,80％RH]，所述第三湿度等级为[0％RH,60％RH)，对应的所述第一控制电压为4V，所述第二控制电压为3V，所述第三控制电压为1.5V。
示例性的，当检测到所述抽屉的当前湿度大于80％RH时，需要最强的除湿速率，此时在所述催化模块两端施加的电压为4v；当检测到所述抽屉的当前湿度在60～80％RH时，此时在所述催化模块两端施加的电压为3v；当检测到所述抽屉的当前湿度小于60％RH时，仅需保持所述抽屉的当前湿度维持稳定即可，因此在所述催化模块两端施加的电压为1.5v。
进一步地，所述阳极扩散层的材质为钛纤维毡，所述阳极扩散层中设有阳极通孔，所述阳极通孔在所述阳极扩散层的孔隙率为78％，所述阳极扩散层的厚度为200μm。所述阴极扩散层的材质为疏水性碳纸，所述阴极扩散层中设有阴极通孔，所述阴极通孔在所述阴极扩散层的孔隙率为75％，所述阴极扩散层的厚度为210μm。所述催化模块的面积为50*50mm，不会够多占用冰箱的空间。
相比于现有技术，本发明实施例所述的冰箱除湿控制方法，冰箱中的催化模块可以根据输入电压调整吸水膜和复合IrO2-TiO2阳极催化层的催化效率，进而调整冰箱的除湿速率。在冰箱运行过程中，首先获取冰箱中抽屉的当前湿度，并确定所述当前湿度所处的湿度等级；然后，获取所述当前湿度所处的湿度等级对应的控制电压；最后，根据所述控制电压调整所述输入电压，能根据冰箱当前湿度调整催化模块的输入电压，从而根据输入电压控制催化模块的除湿效率，达到动态除湿效果。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种冰箱，其特征在于，包括：
箱体，其作为冰箱的支撑结构，内部设有至少一个抽屉；
催化模块，其设于所述抽屉的进风口位置，包括依次层叠设置的阴极扩散层、阴极催化层、吸水膜、阳极催化层和阳极扩散层；其中，所述阴极扩散层和所述阳极扩散层用于施加输入电压，所述阳极催化层为复合IrO2-TiO2阳极催化层；
湿度传感器，其设于所述抽屉内，用于检测所述抽屉的当前湿度；
控制器被配置为：
获取所述抽屉的当前湿度，并确定所述当前湿度所处的湿度等级；其中，所述湿度等级包括若干个，每一所述湿度等级对应有控制电压；
获取所述当前湿度所处的湿度等级对应的控制电压；
根据所述控制电压调整所述输入电压。
2.如权利要求1所述的冰箱，其特征在于，所述湿度等级包括第一湿度等级、第二湿度等级和第三湿度等级；其中，所述第一湿度等级中的湿度值大于所述第二湿度等级中的湿度值，所述第二湿度等级中的湿度值大于所述第三湿度等级中的湿度值。
3.如权利要求2所述的冰箱，其特征在于，所述第一湿度等级对应的控制电压为第一控制电压，所述第二湿度等级对应的控制电压为第二控制电压，所述第三湿度等级对应的控制电压为第三控制电压；其中，所述第一控制电压大于所述第二控制电压，所述第二控制电压大于所述第三控制电压。
4.如权利要求1所述的冰箱，其特征在于，所述阳极扩散层中设有阳极通孔，所述阳极通孔在所述阳极扩散层的孔隙率为78％，所述阳极扩散层的厚度为200μm。
5.如权利要求1所述的冰箱，其特征在于，所述阴极扩散层中设有阴极通孔，所述阴极通孔在所述阴极扩散层的孔隙率为75％，所述阴极扩散层的厚度为210μm。
6.一种冰箱除湿控制方法，其特征在于，适用于冰箱中的催化模块，所述催化模块设于所述冰箱的抽屉的进风口位置，包括依次层叠设置的阴极扩散层、阴极催化层、吸水膜、阳极催化层和阳极扩散层；其中，所述阴极扩散层和所述阳极扩散层用于施加输入电压，所述阳极催化层为复合IrO2-TiO2阳极催化层；所述冰箱除湿控制方法包括：
获取所述抽屉的当前湿度，并确定所述当前湿度所处的湿度等级；其中，所述湿度等级包括若干个，每一所述湿度等级对应有控制电压；
获取所述当前湿度所处的湿度等级对应的控制电压；
根据所述控制电压调整所述输入电压。
7.如权利要求6所述的冰箱除湿控制方法，其特征在于，所述湿度等级包括第一湿度等级、第二湿度等级和第三湿度等级；其中，所述第一湿度等级中的湿度值大于所述第二湿度等级中的湿度值，所述第二湿度等级中的湿度值大于所述第三湿度等级中的湿度值。
8.如权利要求7所述的冰箱除湿控制方法，其特征在于，所述第一湿度等级对应的控制电压为第一控制电压，所述第二湿度等级对应的控制电压为第二控制电压，所述第三湿度等级对应的控制电压为第三控制电压；其中，所述第一控制电压大于所述第二控制电压，所述第二控制电压大于所述第三控制电压。
9.如权利要求6所述的冰箱除湿控制方法，其特征在于，所述阳极扩散层中设有阳极通孔，所述阳极通孔在所述阳极扩散层的孔隙率为78％，所述阳极扩散层的厚度为200μm。
10.如权利要求6所述的冰箱除湿控制方法，其特征在于，所述阴极扩散层中设有阴极通孔，所述阴极通孔在所述阴极扩散层的孔隙率为75％，所述阴极扩散层的厚度为210μm。
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- 2021-09-10 CN CN202111062365.3A patent/CN113915836A/zh active Pending
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