CN207462922U - 降氧装置和冰箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了降氧装置和冰箱。降氧装置包括：吸附剂罐；与所述吸附剂罐连通的第一管路，所述第一管路用于与所述储藏室连接以将所述储藏室中的气体引入所述吸附剂罐，所述第一管路上设置有第一电磁阀；真空泵，所述真空泵的输入端与所述吸附剂罐连通；与所述真空泵的输出端连通的第二管路，所述第二管路用于与所述储藏室连接以将抽出的气体输送至所述储藏室，所述第二管路上设有第二电磁阀；以及与所述真空泵的输出端连通的第三管路，所述第三管路上设置有由所述控制装置控制的第三电磁阀；控制装置，所述控制装置控制所述真空泵运行并控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀和所述第三电磁阀开闭。

Description

降氧装置和冰箱

技术领域

本实用新型涉及调节气体氮氧浓度领域，更具体地，本实用新型涉及一种改变气体氮氧浓度的方法以及其在食品保鲜及冰箱方面的应用。

背景技术

众所周知，期望采用低氧环境对食品进行保藏，尤其是蔬菜和水果。现有技术中存在许多专利文献，提供了各种降低储藏室含氧量的方法。

美国专利申请号US20090266095A1公开了一种基于膜的制氮设备以降低储藏室内的含氧量。为了分离氮气和氧气，提供了压缩机以将空气连续地供应至单元。由于压缩机，该降氧装置将具有较大的噪音且体积较大。另一方面，小型压缩机价格非常高，甚至高于普通市售冰箱的价格。

中国专利公开号CN201199115Y公开了采用膜和真空泵来分离空气以降至低氧储藏室环境的设备。氧气通过膜来从储藏室抽出，以使储藏室含氧量下降。但该设备的氮氧分离效率较低，这是因为大量的氮分子集中在膜的一侧使得氧分子无法通过。另一方面，膜的氮氧选择性不高，真空泵提供的压力差较小，使得膜分离氮氧的效率很低。

此外，国际申请号WO2013004619 A1，以及中国专利公开号CN1225253A等期望采用化学方式来消耗储藏室中的氧气，如燃烧和催化等。这些方案均较复杂，缺乏实用性且可能带来安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决或至少缓解现有技术中的问题；

根据一些方面，本实用新型的目的在于提供一种简单的改变气体氮氧浓度的方法；

根据一些方面，本实用新型的目的在于提供一种简单的降低储藏室中含氧量的方法；

根据一些方面，本实用新型的目的在于提供结构简单，体积小且成本低的降氧装置以及具有其的冰箱；

根据一些方面，本实用新型的目的在于提供效率高且寿命长的降氧装置以及具有其的冰箱；

根据一些方面，本实用新型的目的在于降低上述设备的噪音且简化操作。

为实现上述目的或其他目的，根据另一方面，提供了一种降低储藏室中含氧量的降氧装置，其包括：

吸附剂罐，所述吸附剂罐中布置有吸附剂，所述吸附剂对氧分子和/或氮分子具有选择吸附分离能力；

与所述吸附剂罐连通的第一管路，所述第一管路用于与所述储藏室连接以将所述储藏室中的气体引入所述吸附剂罐，所述第一管路上设置有第一电磁阀；

真空泵，所述真空泵的输入端与所述吸附剂罐连通；

与所述真空泵的输出端连通的第二管路，所述第二管路用于与所述储藏室连接以将抽出的气体输送至所述储藏室，所述第二管路上设有第二电磁阀；以及

与所述真空泵的输出端连通的第三管路，所述第三管路上设置有由控制装置控制的第三电磁阀；

控制装置，所述控制装置可配置成以按期望的顺序控制所述真空泵运行并控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀和所述第三电磁阀开闭。

根据另一方面，提供了一种冰箱，所述冰箱包括根据本实用新型的各个实施例的降氧装置。

根据另一方面，提供了一种改变气体氮氧浓度的的方法，所述方法包括：提供布置有沸石分子筛吸附剂或碳分子筛吸附剂的吸附剂罐，并利用真空泵对所述吸附剂罐进行抽真空，先后持续第一时间T1和第二时间T2，将所述第一时间T1内从所述吸附剂罐抽出的气体和所述第二时间T2内从所述吸附剂罐抽出的气体分别输送至不同目标，随后向所述吸附剂罐补充空气并重复上述步骤，其中在所述第一时间T1内从所述吸附剂罐抽出的所述气体中氧气或氮气的浓度大于阈值，在所述第二时间T2内从所述吸附剂罐抽出的所述气体中氧气或氮气的浓度小于所述阈值。

根据另一方面，提供了一种降低储藏室中含氧量的方法，其所述方法包括将根据本实用新型的各个实施例所述的改变气体氮氧浓度的方法产生的低含氧量气体输送至储藏室。

附图说明

通过结合附图来阅读以下详细描述，本实用新型的原理将变得更显而易见，其中：

图1示出了根据一个实施例的实施改变气体氮氧浓度的方法的设备的结构示意图；

图2示出了根据一个实施例的降低储藏室中含氧量的降氧装置的结构示意图；

图3示出了采用图2中的装置时储藏室含氧量随时间的变化曲线；以及

图4示出了根据另一个实施例的降低储藏室中含氧量的降氧装置的结构示意图。

具体实施方式

容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其它的方位用语解释为限制性用语。

图1示出了实施改变气体氮氧浓度的方法的设备的结构示意图。该实施改变气体氮氧浓度的方法的设备包括：与吸附剂罐1连通的第一管路11以及其上的第一电磁阀111；吸附剂罐1；真空泵2，其输入端与吸附剂罐1连通，其输出端与第二管路12以及第三管路13连通；第二管路12上的第二电磁阀121；以及第三管路上的第三电磁阀131。吸附剂罐1可具有相对的两个端口，分别为第一端口101和第二端口102。吸附剂罐1中设有吸附剂，该吸附剂具有对氧分子和/或氮分子的选择吸附分离能力，典型的吸附剂可包括沸石分子筛吸附剂或碳分子筛吸附剂，可选用的沸石分子筛吸附剂包括但不限于UOP Oxysiv MDX或OxysivHP MDX。本实用新型利用吸附剂罐在解吸过程中释出气体的氧浓度随时间变化来分离出不同含氧量的气体。更具体地，在对含有沸石分子筛吸附剂的吸附剂罐抽真空时，由于沸石分子筛吸附剂对氮分子具有更强吸附能力，因此吸附的大部分氧分子优先释出，释出气体的含氧量随时间降低，相反地，在对含有碳分子筛吸附剂的吸附剂罐抽真空时，由于氧分子在碳分子筛吸附剂罐中的扩散速率优于氮分子，因此大部分氮分子优先释出，释出气体的含氧量随时间升高，由此可通过根据时间控制来将目标含氧量(阈值)以下和目标含氧量以上的气体分离。更具体地，以图1的设备为例，改变气体氮氧浓度的方法可以如下步骤进行：1.打开真空泵2，关闭电磁阀111，121，打开电磁阀131，将从吸附剂罐抽出的气体输送至目标G1，持续时间T1；2.关闭电磁阀111，131，打开电磁阀121，将从吸附剂罐抽出的气体输送至目标G2，持续时间T2；3.关闭电磁阀121或者131或关闭电磁阀121,131两者，打开电磁阀111，从O1将气体引入补充吸附剂罐1；以及重复上述步骤1-3。通过上述步骤可将气体分成含氧量较高的气体和含氧量较低气体，并分别输送至目标G1和G2，例如，在吸附剂罐1中含有沸石分子筛吸附剂时，输送至G1的气体含氧量较高，该气体的含氧量可大于目标含氧量(阈值)，如10%-65%，而输送至G2的气体则含氧量较低，例如该气体的含氧量可小于目标含氧量(阈值)，如3%-10%，其中最低含量可取决于吸附剂罐中吸附剂量和真空泵2的能力。在吸附剂罐1中含有碳分子筛吸附剂时，则T1时间输送至G1的气体含氮量较高，即含氮量大于阈值，而T2时间输送至G2的气体含氮量较低，即含氮量小于阈值。可通过调节真空泵2的功率和T1和T2的时间来实现各种不同的目标含氧量。也可根据目标含氧量来调节T1和T2，例如通过实验来确定T1和T2。

现在参考图2来描述图1的实施改变气体氮氧浓度的方法的设备在降氧装置3中的应用。在图2中示出了用于降低储藏室4中含氧量的降氧装置3，降氧装置3至少包括：吸附剂罐1，吸附剂罐1中布置有吸附剂；与吸附剂罐1连通的第一管路21，第一管路21用于与储藏室4连接以将储藏室4中的气体引入吸附剂罐1，第一管路21上设置有第一电磁阀211；真空泵2，真空泵的输入端201与吸附剂罐1连通；与真空泵2的输出端202连通的第二管路22，第二管路22用于与储藏室4连接以将抽出的气体输送至储藏室4，第二管路22上设有第二电磁阀221；以及与真空泵2的输出端202连通的第三管路23，第三管路23上设置有第三电磁阀231；以及控制装置5，控制装置5控制真空泵2运行并控制第一电磁阀211、第二电磁阀221和第三电磁阀231开闭。应当理解，控制装置5可配置成以期望的方式控制真空泵和各个电磁阀，例如控制装置5可被编程以按照特定的时间序列执行控制以及以下详述的操作。在一些实施例中，第三管路23通至排放口。在一些实施例中，吸附剂罐1通过第四管路24与环境空气连通，第四管路24上设置了由控制装置5控制的第四电磁阀241。在一些实施例中，吸附剂罐1具有两个端口，第一管路21以及第四管路24与吸附剂罐1的第一端口101连通，真空泵的输入端201与吸附剂罐1的第二端口102连通。

接着来根据图2介绍该降氧装置的控制方法。该控制方法大致包括以下步骤：

S1: 引导环境空气持续通过吸附剂罐,并排放，持续时间A1，所述吸附剂罐中布置有沸石分子筛吸附剂；以及

S2：使所述吸附剂罐密封，并利用真空泵对所述吸附剂罐进行抽真空，先后持续第一时间T1和第二时间T2，将所述第一时间T1内从吸附剂罐抽出的气体排出，并将所述第二时间T2内从吸附剂罐抽出的气体输送至所述储藏室；以及

S3(可选)：从储藏室输送少量气体至所述吸附剂罐,持续时间A2，利用真空泵对所述吸附剂罐进行抽真空，并将抽出的气体输送回所述储藏室,持续时间A3;

一次或多次重复步骤S3(可选);

S4(可选)：将室外空气经所述吸附剂罐通至所述储藏室,持续时间A4；以及

重复步骤S1-S4。

具体到图2所述的装置，将采用降氧装置3连接至储藏室4，例如将降氧装置3的端口501,502分别连接至储藏室4的端口401,402。

储藏室4可为冰箱的蔬果保鲜抽屉，其在关闭时应具有一定的密封性，而降氧装置3也可集成在冰箱中，如设置在保鲜抽屉背侧等。储藏室4中可具有传感器，例如监测储藏室4开闭的第一传感器以及监测储藏室4中气体含氧量的第二传感器(未标示出)。降氧装置3在储藏室4关闭期间且其中含氧量高于预定值(该预定值可一般高于目标含氧量)时启动，将降低储藏室4中的气体的含氧量，提供适宜蔬果保鲜的气氛。具体而言，降氧装置3的控制装置5控制各个电磁阀和真空泵执行以上步骤S1-S4中的至少一部分操作。在一个优选的实施例中，使真空泵2持续运行，在步骤S1中，关闭第一电磁阀211和第二电磁阀221，打开第三电磁阀231和第四电磁阀241，使外界空气通过吸附剂罐1并排出，持续时间A1可在20-60秒之间。由于吸附剂罐1中含有沸石分子筛吸附剂，在持续时间A1的初始阶段从吸附剂罐1输出的气体的含氧量可大约为百分之30-60甚至更高，随吸附剂罐1中吸附的氮分子逐渐饱和，在持续时间A1的末尾阶段从吸附剂罐1输出的气体的含氧量接近于大气，大约为百分之20.9，该步骤的目的是使吸附剂罐1中富含氮分子，由此可增强整个设备的效率。该步骤的另一目的是利用空气吹扫吸附剂罐1，以将其中的不期望的水或氧气分子排出，以增加吸附剂罐1及整个降氧装置3的效率和寿命。在步骤S2中，首先关闭第一电磁阀211，第二电磁阀221和第四电磁阀241，打开第三电磁阀231，持续时间T1，例如在60-90秒之间。在该过程中，吸附剂罐1被封闭并由真空泵2抽真空，尽管在步骤S1中使吸附剂罐1中富含氮分子，使得T1时间抽出的气体的含氧量小于大气的百分之20.9，但其仍然大于储藏室4的目标含氧量，如百分之10。因此，此时将抽出的气体经第三管路23排放。随后，关闭第一电磁阀211，第三电磁阀231和第四电磁阀241，打开第二电磁阀221，持续时间T2，例如30-70秒之间。此时，更多的氮分子被抽出，使得T2时间抽出的气体的含氧量低于储藏室4的目标含氧量，甚至取决于真空泵2的功率，抽出的气体的含氧量可低至百分之5-6，该气体通过第二管路22通至储藏室4中，由此稀释储藏室4中气氛的含氧量。随后，可选地，至少一次地执行步骤S3，步骤S3包括：S31关闭第三电磁阀231，第四电磁阀241，打开第一电磁阀211，第二电磁阀221，持续时间A2，如0-3秒，随后，S32关闭第一电磁阀211，第三电磁阀231以及第四电磁阀241，打开第二电磁阀S221，持续时间A3，如5-35秒。尽管在步骤S2中对吸附剂罐1进行抽真空，然后真空泵无法将吸附剂罐1中的氮分子完全抽出，此时吸附剂罐处于真空状态，在步骤S31中将储藏室4中的少量气体(第一电磁阀仅打开3秒以内)输送至吸附剂罐1以置换出其中被吸附的富氮气体，并在S32中将吸附剂罐1中的气体通过第二管路22输送至储藏室4，此时的气体甚至仅具有百分之1到2的含氧量。在一些实施例中，步骤S3可进行一次，两次或更多次，这取决于吸附剂罐中的吸附剂的量以及真空泵的功率。步骤S3可进一步提高整个降氧装置的效率。此外，可选地，在步骤S3之后，可执行步骤S4，包括关闭第一电磁阀211，第三电磁阀231，打开第二电磁阀221，第四电磁阀241，持续时间A3，例如0-10秒。尽管在步骤S3中进一步将吸附剂罐1中的富氮气体输送至储藏室4，但由于气流量较小，吸附剂罐1内仍藏有富氮气体，在步骤S4利用环境气体吹扫吸附剂罐1，将吹扫出的低于目标浓度的富氮气体输送入储藏室4，进一步稀释储藏室中的气氛。在步骤S4后，可重复步骤S1-S4，直到第二传感器感测到储藏室4中的气氛含氧量低于目标含氧量，则控制装置5关闭真空泵2和所有电磁阀，降氧装置3暂时停止工作，直到储藏室4被打开或其中含氧量超过预定值。

图3示出了与图2的降氧装置连接的40L储藏室4内含氧量与时间曲线。在该实施例中，目标含氧量设定为百分之13，在真空泵功率为80W时，降氧装置仅需大约2小时即可将40L储藏室4内含氧量降至百分之15，如采用5W真空泵，则需要4小时左右。对储藏室4的真空度以及泵的参数进行优化可实现在1.5小时甚至更短时间内将储藏室4内的氧含量降至百分之15以下。一般而言，对于冰箱的应用，考虑真空泵的成本，尺寸和能耗等因素，可选用5-50W功率的真空泵2。

现在参考图4来描述图1的实施改变气体氮氧浓度的方法的设备在降氧装置3中的另一应用。在图4中示出了用于降低储藏室4中含氧量的降氧装置3，降氧装置3至少包括：吸附剂罐1，吸附剂罐1中布置有吸附剂；与吸附剂罐1连通的第一管路31，第一管路31用于与储藏室4连接以将储藏室4中的气体引入吸附剂罐1，第一管路31上设置有第一电磁阀311；真空泵2，真空泵的输入端与吸附剂罐1连通；与真空泵2的输出端连通的第二管路32，第二管路32用于与储藏室4连接以将抽出的气体输送至储藏室4，第二管路32上设有第二电磁阀321；以及与真空泵2的输出端连通的第三管路33，第三管路33上设置有第三电磁阀331；以及控制装置5，控制装置5控制真空泵2运行并控制第一电磁阀311、第二电磁阀321和第三电磁阀331开闭。在一些实施例中，第三管路33通至吸附剂罐1，第三管路33上依次设置有单向阀332，储气室333和第三电磁阀331，真空泵2与吸附剂罐1之间设置了由控制装置5控制的第五电磁阀35。在一些实施例中，吸附剂罐1包括两个端口，第一管路31，第三管路33以及真空泵2的输入端与吸附剂罐的第一端口101连通，吸附剂罐的第二端口102通过单向阀36通至排放口。

接着来根据图4介绍该降氧装置的控制方法。该控制方法大致包括以下步骤：

S11：使所述吸附剂罐密封，所述吸附剂罐中布置有沸石分子筛吸附剂，并利用真空泵对所述吸附剂罐进行抽真空，先后持续第一时间T1和第二时间T2，将所述第一时间T1内从吸附剂罐抽出的气体输送至储气室，并将所述第二时间T2内从吸附剂罐抽出的气体输送至所述储藏室；

S12：使吸附剂罐与所述储藏室连通，利用压力差将所述储藏室内的部分气体输送至所述吸附剂罐，持续时间B1；

S13：使吸附剂罐与所述储气室连通，利用压力差使所述储气室中的气体流过所述吸附剂罐并排出，持续时间B2；以及

循环步骤S11-S13。

图4的实施例中，降氧装置3的控制装置5控制降氧装置3执行S11-S13的步骤。具体而言，在步骤S11中，首先关闭第一电磁阀311，第二电磁阀321以及第三电磁阀331，打开第五电磁阀35，持续时间T1，如30-90秒，随后，关闭第一电磁阀311，第三电磁阀331，打开第二电磁阀321，第五电磁阀35，持续时间T2，如30-90秒。在S11步骤中，首先，在T1时间段从吸附剂罐1中抽出的含氧量较高气体经单向阀332被储存在储气室333中，取决于压力泵2的功率，储气室333可被加压至绝压1.0-1.2个大气压，随后，在T2时间段从吸附剂罐1中抽出富氮气体，例如，含氧量在例如百分之1-6之间，该气体被输送至储藏室4以稀释储藏室4中的气氛的含氧量。在步骤S12中，关闭第二电磁阀321，第三电磁阀331以及第五电磁阀35，打开第一电磁阀311，使储藏室4与吸附剂罐1连通。由于吸附剂罐1具有一定真空度，储藏室4中的少量气体由于压力差而被输送至吸附剂罐1，以补充吸附剂罐1，但此时吸附剂罐1内压力仍低于大气压。随后执行步骤S13，关闭第一电磁阀311，第二电磁阀321以及第五电磁阀35，打开第三电磁阀311，使储气室333与吸附剂罐1连通，由于储气室333存在正压，储气室333中的气体将被部分地输送至吸附剂罐，并经过吸附剂罐1和单向阀36排出，同时吹扫出吸附剂罐1中的水和氧气等。随后，重复S11-S13直到储藏室4中的氧气含量降低至目标含氧量以下，则关闭真空泵和各个电磁阀。相对于图2的实施例，图4中的降氧装置可能具有更高的效率，并且由于吹扫吸附剂罐，整个降氧装置将具有更长的寿命。根据本实用新型的各个实施例的降氧装置在服务于冰箱应用时可具有3年以上的寿命。

另一方面，本实用新型还旨在保护具有根据各个实施例的降氧装置的冰箱。

本实用新型的实施例的降氧装置和方法具有优点包括但不限于：结构简单，体积小且成本低；噪音低且效率高；寿命长且基本无需操作。

应当理解的是，所有以上的优选实施例都是示例性而非限制性的，本领域技术人员在本实用新型的构思下对以上描述的具体实施例做出的各种改型或变形都应在本实用新型的法律保护范围内。

Claims (10)

1.一种降低储藏室中含氧量的降氧装置，其包括：

吸附剂罐(1)，所述吸附剂罐中布置有吸附剂，所述吸附剂对氧分子和/或氮分子具有选择吸附分离能力；

与所述吸附剂罐(1)连通的第一管路(21,31)，所述第一管路(21,31)用于与所述储藏室(4)连接以将所述储藏室(4)中的气体引入所述吸附剂罐(1)，所述第一管路(21,31)上设置有第一电磁阀(211,311)；

真空泵(2)，所述真空泵(2)的输入端(201)与所述吸附剂罐(1)连通；

与所述真空泵(2)的输出端(202)连通的第二管路(22,32)，所述第二管路(22,32)用于与所述储藏室(4)连接以将抽出的气体输送至所述储藏室(4)，所述第二管路(22,32)上设有第二电磁阀(221,321)；以及

与所述真空泵(2)的输出端(202)连通的第三管路(23,33)，所述第三管路(23,33)上设置有由控制装置(5)控制的第三电磁阀(231,331)；

控制装置(5)，所述控制装置(5)可配置成以按期望的顺序控制所述真空泵(2)运行并控制所述第一电磁阀(211,311)、所述第二电磁阀(221,321)和所述第三电磁阀(231,331)开闭。

2.根据权利要求1所述的降氧装置，其特征在于，所述第三管路(23)通至排放口。

3.根据权利要求1或2所述的降氧装置，其特征在于，所述吸附剂罐通过第四管路(24)与环境空气连通，所述第四管路(24)上设置有由所述控制装置控制的第四电磁阀(241)。

4.根据权利要求3所述的降氧装置，其特征在于，所述吸附剂罐具有相对的两个端口，所述第一管路以及所述第四管路与所述吸附剂罐的第一端口(101)连通，所述真空泵的输入端与所述吸附剂罐的第二端口(102)连通。

5.根据权利要求1所述的降氧装置，其特征在于，所述第三管路(33)通至所述吸附剂罐，所述第三管路(33)上依次设置有单向阀(332)，储气室(333)和所述第三电磁阀(331)，所述真空泵与所述吸附剂罐之间设置了由所述控制装置控制的第五电磁阀(35)。

6.根据权利要求5所述的降氧装置，其特征在于，所述吸附剂罐包括相对的两个端口，所述第一管路，第三管路以及所述真空泵的输入端与所述吸附剂罐的第一端口(101)连通，所述吸附剂罐的第二端口(102)通过单向阀(36)通至排放口。

7.根据权利要求1所述的降氧装置，其特征在于，所述吸附剂罐内设置有沸石分子筛吸附剂，所述控制装置配置成执行以下操作：

使所述真空泵运行，关闭所述第一电磁阀，并首先打开第三电磁阀，关闭第二电磁阀，持续第一时间T1，随后打开第二电磁阀，关闭第三电磁阀，持续第二时间T2。

8.根据权利要求1所述的降氧装置，其特征在于，所述吸附剂罐内设置有碳分子筛吸附剂，所述控制装置配置成执行以下操作：

使所述真空泵运行，关闭所述第一电磁阀，并首先打开第二电磁阀，关闭第三电磁阀，持续第一时间T1，随后打开第三电磁阀，关闭第二电磁阀，持续第二时间T2。

9.根据权利要求1所述的降氧装置，其特征在于，所述真空泵功率在5w-50w之间。

10.一种冰箱，其特征在于，所述冰箱包括如权利要求1-9中任一项所述的降氧装置。