富氧膜組件和冷藏冷凍裝置的製作方法

2023-06-15 01:52:31 2

本發明涉及氣體分離技術領域，特別是涉及一種富氧膜組件和具有其的冷藏冷凍裝置。

背景技術：

冰箱是保持恆定低溫的一種製冷設備，也是一種使食物或其他物品保持恆定低溫冷態的民用產品。隨著生活品質的提高，消費者對儲存食品的保鮮的要求也越來越高，特別是對食物的色澤、口感等的要求也越來越高。因此，儲存的食物也應當保證在儲存期間，食物的色澤、口感、新鮮程度等儘可能的保持不變。

在冰箱的保鮮技術中，氧與冰箱中食品的氧化作用、呼吸作用都密切相關。食品的呼吸越慢，食品的氧化作用越低，保鮮時間也就越長。降低空氣中的氧氣含量，對食品保鮮具有明顯的作用。

目前，為了降低冰箱中氧氣的含量，現有技術中通常利用真空保鮮或者額外設置脫氧裝置進行低氧保鮮。然而，真空保鮮的操作通常較為繁瑣，使用十分不便；而脫氧裝置通常利用電解質等進行除氧，裝置較為複雜且除氧效果並不明顯。

氣調保鮮技術一般性地是指通過調節儲存物所處封閉空間的氣體氛圍(氣體成分比例或氣體壓力)的方式來來延長食品貯藏壽命的技術，其基本原理為：在一定的封閉空間內，通過各種調節方式得到不同於正常空氣成分的氣體氛圍，以抑制導致儲存物(通常為食材)腐敗變質的生理生化過程及微生物的活動。特別地，在本申請中，所討論的氣調保鮮將專門針對於對氣體成分比例進行調節的氣調保鮮技術。

本領域技術人員均知曉，正常空氣成分包括(按體積百分比計，下文同)：約78％的氮氣，約21％的氧氣，約0.939％的稀有氣體(氦、氖、氬、氪、氙、氡)、0.031％的二氧化碳，以及0.03％的其他氣體和雜質(例如，臭氧、一氧化氮、二氧化氮、水蒸氣等)。在氣調保鮮領域，通常採用向封閉空間充入富氮氣體來降低氧氣含量的方式來獲得富氮貧氧的保鮮氣體氛圍。這裡，本領域技術人員均知曉，富氮氣體是指氮氣含量超過上述正常空氣中氮氣含量的氣體，例如其中的氮氣含量可為95％～99％，甚至更高；而富氮貧氧的保鮮氣體氛圍是指氮氣含量超過上述正常空氣中氮氣含量、氧氣含量低於上述正常空氣中氧氣含量的氣體氛圍。

氣調保鮮技術的歷史雖然可追溯到1821年德國生物學家發現水果蔬菜在低氧水平時能減少代謝作用開始。但直到目前為止，由於傳統上用於氣調保鮮的制氮設備體積龐大、成本高昂，導致該技術基本上還是局限於使用在各種大型的專業貯藏庫上(儲藏容量一般至少30噸以上)。可以說，採用何種適當的氣體調節技術和相應裝置才可能經濟地將氣調系統小型化、靜音化，使其適用於家庭或個人用戶，是氣調保鮮領域技術人員一直渴望解決但始終未能成功解決的技術難題。

技術實現要素：

本發明的一個目的是針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種富氧膜組件，其適用於冷藏冷凍裝置內，用於降低冷藏冷凍裝置儲物空間中的氧氣含量。

本發明進一步的目的是要提供一種體積小、強度高且除氧效果好的富氧膜組件。

本發明的另一個目的是要提供一種使用上述富氧膜組件的冷藏冷凍裝置。

一方面，本發明提供了一種富氧膜組件，其包括：

支撐殼，其內部限定有一腔室，且其殼壁上具有多個鏤空開口以及一個連通腔室內外空間的出氣管；和

富氧膜，其包覆支撐殼，以封閉支撐殼的全部鏤空開口，從而使腔室構成一富氧氣體收集腔，富氧氣體收集腔僅通過出氣管與外界連通；

富氧膜組件配置成：使富氧氣體收集腔周圍空間氣流中的氧氣相對氮氣更多地透過富氧膜進入富氧氣體收集腔。

可選地，支撐殼為球形殼、方形殼、弧形殼或折線形殼。

可選地，多個鏤空開口為圓孔或長條孔。

可選地，多個鏤空開口在支撐殼的殼壁上均勻分布。

可選地，富氧膜為一整體件，支撐殼的殼壁被全部包覆在富氧膜內側。

可選地，富氧膜的數量為多個，每個富氧膜用於封閉一個鏤空開口。

可選地，富氧膜粘貼在支撐殼的殼壁上。

另一方面，本發明還提供了一種冷藏冷凍裝置，其包括：

箱體，其內限定有儲物空間，儲物空間內設置有氣調保鮮空間；

根據以上任一項所述的富氧膜組件，其周圍空間與氣調保鮮空間連通；和

抽氣泵，其進氣端經由管路與富氧膜組件的出氣管連通，以將透入富氧氣體收集腔內的氣體抽排到氣調保鮮空間外部。

可選地，冷藏冷凍裝置還包括抽屜組件，其包括抽屜筒體和可滑動地安裝於抽屜筒體內的抽屜本體，抽屜本體內限定有氣調保鮮空間；且富氧膜組件設置於抽屜筒體內。

可選地，冷藏冷凍裝置還包括風機，其設置在抽屜筒體內，配置成將氣調保鮮空間中的氣體吹向富氧膜組件。

本發明的富氧膜組件利用支撐殼對厚度較薄的富氧膜進行支撐，使其更加穩固，強度較高，不易損壞，適於製成小體積結構，以便放置於冷藏冷凍裝置內。

進一步地，本發明的富氧膜組件可根據其所處位置(如冷藏冷凍裝置的抽屜的內的不同位置)的不同，選擇支撐殼的形狀為球形殼、方形殼、弧形殼或折線形殼等不同形狀，使既方便安裝，又利於與周圍空間空氣更多地接觸。

進一步地，本發明的富氧膜組件將支撐殼設置為球形殼，增大了富氧膜的表面積與其圍成的富氧氣體收集腔的容積之比，進而提升了富氧膜組件的氧氣分離效果。

另外，本發明的冷藏冷凍裝置因為具有富氧膜組件和抽氣泵，抽氣泵可將富氧氣體收集腔內的氣體(主要為氧氣)及時抽出，以使富氧氣體收集腔內始終保持在負壓狀態，促使氣調保鮮空間內的氧氣持續透過富氧膜。從而可使氣調保鮮空間內形成富氮貧氧以利於食物保鮮的氣體氛圍，該氣體氛圍通過降低果蔬保存空間內氧氣的含量，降低果蔬有氧呼吸的強度，同時保證基礎的呼吸作用，防止果蔬進行無氧呼吸，從而達到果蔬長期保鮮的目的。

進一步地，本發明的冷藏冷凍裝置不僅保鮮效果好，而且對儲物容器等的剛性、強度要求較低，實現要求很低，則成本也很低。而且，解決了氣調保鮮領域技術人員一直渴望解決但始終未能成功解決的上述技術難題。冷藏冷凍裝置不僅體積小，而且噪音也很低，特別適用於家庭和個人使用。

根據下文結合附圖對本發明具體實施例的詳細描述，本領域技術人員將會更加明了本發明的上述以及其他目的、優點和特徵。

附圖說明

後文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本發明的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領域技術人員應該理解，這些附圖未必是按比例繪製的。附圖中：

圖1是根據本發明一個實施例的富氧膜組件的結構示意圖；

圖2是圖1所示富氧膜組件的分解示意圖；

圖3是圖2所示支撐殼的剖視圖；

圖4是根據本發明另一實施例的富氧膜組件的結構示意圖；

圖5是根據本發明又一實施例的富氧膜組件的結構示意圖；

圖6是根據本發明一個實施例的冷藏冷凍裝置的示意圖；

圖7是圖6所示冷藏冷凍裝置的另一視角的結構示意圖；

圖8是根據本發明一個實施例冷藏冷凍裝置中的抽屜組件的結構示意圖。

具體實施方式

圖1是根據本發明一個實施例的富氧膜組件的結構示意圖，圖2是圖1所示富氧膜組件的分解示意圖，圖3是圖2所示支撐殼的剖視圖。如圖1和圖2所示，本發明的富氧膜組件30包括支撐殼100和富氧膜200。支撐殼100的內部限定有一腔室130，且支撐殼100的殼壁上具有多個鏤空開口110和一個連通支撐殼100的腔室130內外空間的出氣管120。富氧膜200包覆支撐殼100以封閉支撐殼100的全部的鏤空開口110，從而使支撐殼100的腔室130構成一富氧氣體收集腔，富氧氣體收集腔僅通過出氣管120與外界連通。富氧膜組件30配置成使富氧氣體收集腔周圍空間氣流中的氧氣相對氮氣更多地透過富氧膜200進入富氧氣體收集腔。鏤空開口110的作用是使氧氣等氣體透過富氧膜200後能夠進入腔室130。

本發明實施例中，每個富氧膜200可以為單層膜或者多層膜。富氧膜對於所有氣體都是可以滲透的，只是不同氣體具有不同的滲透程度。氣體透過富氧膜是一個複雜的過程，其透過機制一般是氣體分子首先被吸附到富氧膜的表面溶解，然後在富氧膜中擴散，最後從富氧膜的另一側解吸出來。富氧膜分離技術依靠不同氣體在富氧膜中溶解和擴散係數的差異來實現氣體的分離。當混合氣體在一定的驅動力(富氧膜兩側的壓力差)作用下，滲透速率相當快的氣體如氧氣、氫氣、氦氣、硫化氫、二氧化碳等透過富氧膜後，在富氧膜的滲透側被富集，而滲透速率相對慢的氣體如氮氣、一氧化碳等被滯留在富氧膜的滯留側被富集從而達到混合氣體分離的目的。

隨著富氧氣體收集腔中的氣體被抽出，富氧氣體收集腔將處於負壓狀態，因此富氧膜組件30周圍空間氣流中的氧氣將會持續透過富氧膜200進入富氧氣體收集腔中。當然，為使上述氧氣分離過程能夠持續不斷地進行，通常利用抽氣泵來連接出氣管120以便將富氧氣體收集腔內的氣體(主要為氧氣)及時抽出，使其始終保持在負壓狀態。

因富氧膜200的厚度一般較薄，支撐殼100能夠保證富氧膜200獲得足夠的支撐，即使在富氧氣體收集腔內部負壓較大的情況下也能夠始終原有形態而不會受壓損壞或變形。

在一些實施例中，如圖1至圖3所示，支撐殼100可為球形殼。相比內部設置有流向複雜微通道的平板狀支撐殼，採用內部具有腔室130的球形殼，增大了富氧膜200的表面積與其圍成的富氧氣體收集腔的容積之比。即本發明使得富氧膜200的表面積相對較大，使更多氧氣透過；使富氧氣體收集腔的容積相對較小，使其內部各個位置與出氣管120的距離均較小，在抽氣泵抽氣時，內部各位置的氣壓下降均較快，氣體會很快被抽氣泵全部抽出，以此加快了氧氣分離過程。而平板狀的富氧膜的距離出氣管120距離較遠的富氧膜區域的氣壓下降相對較慢，將會影響該區域的氧氣分離速度。

圖4是根據本發明另一實施例的富氧膜組件的結構示意圖。在圖4所示的實施例中，支撐殼為弧形殼。圖4僅示意了富氧膜組件10的外形，弧形殼已被包覆在富氧膜200內而未顯示。但因富氧膜200很薄，富氧膜組件10的外形與支撐殼的外形是一致的，僅僅是因包覆了富氧膜200稍稍增厚而已。因此，圖4實質上已示意出了弧形殼的形狀。當然，弧形殼內部也限定有腔室，殼壁上也具有多個鏤空開口以便氧氣透過富氧膜200後進入弧形殼的腔室。

將支撐殼設置為弧形殼便於將富氧膜組件10貼靠在抽屜(或其他容器)內部的弧形拐角處，以節約其佔據的空間。或者方便設置在圓形的筒狀容器內。另外，前述的弧形殼指的是支撐殼的主體部分為弧形，其兩端也可彎折以便其與其他部件安裝。出氣管120可如圖4所示設置在其直邊上，當然也可設置在其弧形邊上。

圖5是根據本發明又一實施例的富氧膜組件的結構示意圖。在圖5所示的實施例中，支撐殼為折線形殼。與圖4實施例相似地，圖5也僅示意出富氧膜組件10的外形，但實質上也已示意出了折線形殼的形狀。

將支撐殼設置為折線形可方便將富氧膜組件10放置在抽屜(或其他容器)的頂部，使富氧膜組件10的頂部不容易接觸灰塵以及汙物、水等，可保證富氧膜組件10不易汙染。而且，折線形的富氧膜組件無論放置在容器內的什麼位置，其兩側均可以與空氣充分接觸，使空氣充分流通，提升氧氣分離效果。

當然，在一些附圖未示意的實施例中，支撐殼還可為方形殼(即外形為立方體形或長方體形)，方形殼的效果與球形殼類似，也可增大了富氧膜的表面積與其圍成的富氧氣體收集腔的容積之比，加快氧氣分離速度。

支撐殼還可為橢球型殼或者其他異形形狀，如波浪線形等等，在此不再詳細介紹。

在一些實施例中，各種類型的支撐殼如球形殼、弧形殼、折線形殼和方形殼等，其殼壁上開設的多個鏤空開口優選為圓孔或長條孔，以便於設計加工。如圖2所示的球形殼，鏤空開口110為開設在支撐殼100上的圓孔。當然也可為其他形狀的開孔。或者，還可使支撐殼整體為由多個條狀結構編織成的網格體結構，每個網格即構成一個鏤空開口。

在一些實施例中，上述的多個鏤空開口優選在支撐殼的殼壁上均勻分布。如圖2所示的球形殼中，多個圓孔均勻布置在支撐殼100上。

另外，為充分利用支撐殼的表面積，便於更多氣體進入支撐殼的腔室，優選使其殼壁的穿孔率(殼壁開設有圓孔處的表面積佔其整體表面積的比值)超過50％。

在上述實施例中，如圖1、圖4和圖5所示，優選使富氧膜200為一整體件，支撐殼的殼壁被全部包覆在富氧膜200內側。如圖1所示富氧膜200僅設置一個通孔210以允許出氣管120穿過。如此可方便富氧膜組件的製作。當然，為便於獲得特殊形狀，所謂整體件的富氧膜200也理解為採用兩塊或多塊富氧膜拼接而成。例如對於如圖2所示的球形的富氧膜200可由兩個半球形的富氧膜或者多個多邊形的富氧膜拼接而成(類似足球的拼接方式)。

或者，在附圖未示意的一些實施例中，富氧膜的數量為多個，每個富氧膜用於封閉一個鏤空開口，如此可減小富氧膜的總面積，減小富氧膜組件的成本。

在上述實施例中，富氧膜可以粘貼在支撐殼的殼壁上，以實現更好地固定。當然，如本發明實施例的富氧膜組件用於冷藏冷凍裝置時，所採用的粘貼用的密封膠要保證食品級標準，即保證密封膠不產生異味及有害揮發性物質。

本發明實施例的富氧膜組件30主要用於實現空氣組分的分離，通過該富氧膜組件30可以調整空氣中氧氣/氮氣/二氧化碳的含量，進而應用於不同的應用場合(例如；富氧環境；呼吸機/生鮮保活/富氧水等，低氧環境；氣調保鮮/阻燃環境；富氮環境；富二氧化碳環境等)。由於本發明實施例的富氧膜組件30體積較小，故十分適合用於的冷藏冷凍裝置。

本發明另一方面提供了一種冷藏冷凍裝置。圖6是根據本發明一個實施例的冷藏冷凍裝置的結構示意圖，圖7是圖6所示冷藏冷凍裝置的另一視角的結構示意圖，圖8是根據本發明一個實施例的冷藏冷凍裝置中抽屜組件的結構示意圖。

如圖6至圖8所示，本發明實施例的冷藏冷凍裝置可包括箱體80、富氧膜組件30、抽氣泵10和製冷系統。

箱體80內限定有儲物空間201。儲物空間201內設置具有氣調保鮮空間。氣調保鮮空間可為密閉型空間或近似密閉型空間。富氧膜組件30的周圍空間與氣調保鮮空間連通。抽氣泵10的進氣端經由管路與富氧膜組件30的出氣管120連通，以將透入富氧氣體收集腔內的氣體抽排到氣調保鮮空間外部。

優選地，儲物空間201內設置有抽屜組件，抽屜組件包括抽屜筒體20和抽屜本體28。抽屜本體28限定有前述的氣調保鮮空間。抽屜筒體20可具有前向開口，且設置於儲物空間201內，具體可設置於儲物空間201的下部。如本領域技術人員可認識到的，抽屜筒體20也可設置於儲物空間201的中部或上部。抽屜本體28可滑動地設置於抽屜筒體20內，以從抽屜筒體20的前向開口可操作地向外抽出和向內插入抽屜筒體20。抽屜本體28可具有抽屜端蓋，抽屜端蓋可與抽屜筒體20的開口相配合，以進行氣調保鮮空間的密閉。富氧膜組件30設置於所述抽屜筒體20內，使其處於氣調保鮮空間內。

製冷系統可為由壓縮機、冷凝器、節流裝置和蒸發器等構成的製冷循環系統。壓縮機可安裝於壓縮機倉13內。蒸發器配置成直接或間接地向儲物空間201內提供冷量。例如當該冷藏冷凍裝置為家用直冷冰箱時，蒸發器可設置於箱體80的內側。當該冷藏冷凍裝置為家用風冷冰箱時，箱體80內還具有蒸發器室，蒸發器室通過風路系統與儲物空間201連通，且蒸發器室內設置蒸發器，出口處設置有風機，以向儲物空間201進行循環製冷。

抽氣泵10可設置於壓縮機倉13內，其進氣端經由管路50與富氧膜組件30的出氣管120連通，以將透入富氧氣體收集腔內的氣體抽排出至氣調保鮮空間之外。利用抽氣泵10向外抽氣，可使富氧氣體收集腔的壓力小於富氧膜組件30的周圍空間的壓力，進一步地，可使富氧膜組件30周圍空間內的氧氣進入富氧氣體收集腔。由於氣調保鮮空間與富氧膜組件30周圍空間連通，氣調保鮮空間內的空氣會進入富氧膜組件30周圍空間，因此也可使氣調保鮮空間內的空氣中的氧氣進入富氧氣體收集腔，從而在氣調保鮮空間內獲得富氮貧氧以利於食物保鮮的氣體氛圍。

本發明的冷藏冷凍裝置可使氣調保鮮空間內形成富氮貧氧以利於食物保鮮的氣體氛圍，該氣體氛圍通過降低果蔬保存空間內氧氣的含量，降低果蔬有氧呼吸的強度，同時保證基礎的呼吸作用，防止果蔬進行無氧呼吸，從而達到果蔬長期保鮮的目的。而且，該氣體氛圍還具有大量的氮氣等氣體，還不會降低氣調保鮮空間內物品的受冷效率，可使果蔬等有效得到儲存。本發明的冷藏冷凍裝置很好地解決了氣調保鮮領域技術人員一直渴望解決但始終未能成功解決的上述技術難題。本發明的冷藏冷凍裝置不僅體積小，而且噪音也很低，特別適用於家庭和個人使用。

在本發明的一些實施例中，抽屜筒體20上可開設有多個微孔，儲物空間201和氣調保鮮空間經由多個微孔連通。微孔也可被稱為氣壓平衡孔，每個微孔可為毫米級的微孔，例如每個微孔的直徑為0.1mm至3mm，優選為1mm、1.5mm等。設置多個微孔可使氣調保鮮空間內的壓力不至於太低，多個微孔的設置也不會使氣調保鮮空間內的氮氣向大的儲物空間201流動，即使流動也是很小甚至是可忽略不計的，不會影響氣調保鮮空間內食物的保存。在本發明的一些可選實施例中，抽屜筒體20上也可不設置微孔，即使這樣，氣調保鮮空間內還具有大量的氮氣等氣體存在，用戶在拉開抽屜本體28時，也不用太費力氣，相比於現有的真空儲物室，則會大大省力。

在本發明的一些實施例中，儲物空間201為冷藏空間，其儲藏溫度一般在2℃至10℃之間，優先為3℃至8℃。進一步地，箱體80還可限定出冷凍空間12和變溫空間27，冷凍空間12設置於儲物空間201的下方，變溫空間27設置於冷凍空間12和冷藏空間之間。冷凍空間12內的溫度範圍一般在-14℃至-22℃。變溫空間27可根據需求進行調整，以儲存合適的食物。壓縮機倉24優選地設置於冷凍空間12的後下方。在本發明的一些替代性實施例中，儲物空間201也可為冷凍空間或變溫空間，也就是說，儲物空間201的溫度範圍可控制在-14℃至-22℃或根據需求進行調整。

在本發明一些實施例中，如圖8所示，富氧膜組件30可設置於抽屜筒體20的上部，以便使其出氣管120穿過抽屜筒體20的上壁，以通過管路50連接於抽氣泵10。在一些替代性實施例中，富氧膜組件30可設置於抽屜筒體20內的其他位置。

管路50可包括豎直管段。豎直管段設置於儲物空間201的後方，且豎直管段的下端與抽氣泵10的進口連通，豎直管段的上方與富氧膜組件30的出氣管120連通。豎直管段可臨近箱體80中側殼和背板設置，豎直管段上可套裝有保溫套或保溫管，可防止豎直管段內氧氣中的冷量傳遞至側殼和背板，可防止產生凝露。

在本發明的一些實施例中，冷藏冷凍裝置還包括風機(未圖示)，其設置在抽屜筒體20內，配置促進氣調保鮮空間中的空氣流通，或者直接將氣體吹向富氧膜組件30，以加快氧氣分離速度。風機可嵌設在抽屜筒體20的頂壁上。

至此，本領域技術人員應認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發明的多個示例性實施例，但是，在不脫離本發明精神和範圍的情況下，仍可根據本發明公開的內容直接確定或推導出符合本發明原理的許多其他變型或修改。因此，本發明的範圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。