湿度调节的制作方法

本发明的实施例一般地涉及湿度调节，并且特别地，涉及用于调节湿度的设备、装置和方法。

背景技术：

湿度调节对于需要一定程度的湿度的食物、植物、医疗材料等的储存是重要的。通过示例，水分流失是极大地影响储存期间水果和蔬菜的新鲜度的主要原因之一。为了避免水分流失，重要的是控制湿度的程度和/或蒸腾速率。

水蒸汽是水的气相。不同于其他形式的水(诸如液体水)，水蒸汽是不可见的。湿度指示空气中水蒸汽的量。大气的温度及水表面确定平衡蒸汽压。当水蒸汽的分压等于平衡蒸汽压时，100％相对湿度(rh)出现。

目前，已开发了诸如蒸发加湿、超声加湿、喷雾技术等的许多加湿技术，以调节湿度水平。然而，利用已有的加湿技术，水滴将被带到水果和蔬菜的表面，导致不期望的微生物的生长季其他不利影响。此外，水滴在储存期间的出现会影响空气中的相对湿度。

在另一方面，用于保存各种种类的食物的理想条件是不同的。例如，为了保存蘑菇和菠菜，要求较高的rh条件(例如，约90％)，并且建议温度较低(例如，低于15℃但高于冷害的温度)。

另一方面，空气中的湿度条件随着季节而改变，从冬季中的约30％到夏季中的约90％。湿度水平还在不同的区域间变化。例如，华南地区的rh条件通常高于华北地区。所以，仅仅在空气中存储水果和蔬菜是困难的。此外，冰箱中的rh条件总是低的，例如，约30％。由此，冰箱中的湿度条件不能满足对保存对水分流失敏感的那些水果和蔬菜的要求。

法国专利申请2517270a1公开了现有技术的一个示例，其可以减少在所存放的水果和蔬菜的表面上所形成的水滴。在所公开的解决方案中，由疏水性材料制成的且其孔径在0.01微米至1微米之间的薄膜被布置为将容器划分成两个部分。一个是用于容纳水果或蔬菜的存放空间。另一个形成被填充有水蒸汽和水滴的混合物的空间。这一薄膜对水蒸汽是可渗透的，但对水滴是不可渗透的。因此，水蒸汽可以穿过薄膜以增加存放空间中的rh，但是水滴可以被保持在存放空间的外面。然而，该薄膜的孔径大小如此小以至于所有水滴都被阻止于穿透薄膜(见图9)。结果，加湿效率非常低且rh难以被调节。

鉴于前述，本领域中需要以下解决方案，该解决方案能够高效地调节用于食物、植物、医疗材料等的储存的湿度，而不引起不期望的水滴。

技术实现要素：

为了解决上述及其他潜在问题，本发明的实施例提出了用于调节湿度的设备、装置及方法。

在一个方面，本发明的实施例提供了湿度调节设备。湿度调节设备包括容器，该容器包括用于限定容纳空间的壁。该壁包括用于分离水蒸汽和液态水的混合物的水分离元件，其中水分离元件包括适于分离水蒸汽和液态水的混合物的筛网部分，其特征在于筛网部分包括大小在25微米至35微米范围中的孔洞。水分离元件适于允许大小小于筛网部分的孔洞的水蒸汽和水滴穿过该壁，并且阻止大小大于筛网部分的孔洞的液态水穿过。

已发现相对较大的水滴(其尺寸大于35微米)更倾向于对象(如水果和蔬菜)的湿表面并引起生物腐败，但是尺寸小于35微米的水滴将不会。于是，包括所要求保护的大小的孔洞的筛网部分可以有效地避免所存放的对象的表面上水滴的形成。在另一方面，图9示出了由已有的弥雾发生器(例如，通过超声雾化)生成的细雾的颗粒分布，其范围从5微米到70微米。可以发现，雾中的大部分水滴仍然可以经过筛网部分，因此可以获得高加湿效率。在实验中，通过选择适当的家用超声雾化及适当大小的容器，可以在10分钟内实现大于90％的rh。优选地，筛网部分的孔洞的大小约为30微米。

此外，筛网部分可以包括涂层，该涂层包括超疏水材料，例如，如市场中可获得二氧化钛的纳米材料。如上文所提到的，尺寸大于35微米的水滴可以润湿筛网部分并填充孔洞，因此加湿效率被显著地降低。然而，包括超疏水材料的涂层可以通过将较大的液滴“弹回”来阻止较大的水滴润湿筛网部分，这进一步有助于阻止不期望尺寸的水滴穿过。

在另一方面，本发明的实施例提供了一种装置，该装置包括根据以上方面的湿度调节设备，以及用于生成水蒸汽和液态水的混合物的弥雾发生器。

在又一方面，本发明的实施例提供了用于调节湿度的方法。该方法包括以下步骤：由根据以上方面的湿度调节设备来接收水蒸汽和液态水的混合物；以及分离水蒸汽和液态水的混合物，以允许大小小于筛网部分的孔洞的水蒸汽和水滴穿过壁并阻止大小大于筛网部分的孔洞的液态水滴穿过。

本发明的实施例可以被实施为实现以下优点中的一个或多个。通过向湿度调节设备的容器提供具有筛网部分的水分离元件，湿度调节设备可以高效地调节湿度而不引起不期望的水滴，该筛网部分包括特定尺寸的孔洞，其允许期望尺寸的水蒸汽和水滴穿过并阻止不期望尺寸的液态水滴穿过。根据本发明的实施例，湿度调节设备中的rh条件可以从低水平(例如，小于30％)被调节到高水平(例如，大于90％)。如此，通过使用该湿度调节设备而被存储的食物、植物、医疗材料等的新鲜度可以以高效的方式被保存。因此，可以延长食物、植物、医疗材料等的储存寿命。

当结合以举例方式图示了本发明的精神和原则的附图来进行阅读时，还将从示例性实施例的以下描述中理解本发明的实施例的其他特征和优点。

附图说明

在下文的附图及描述中阐述了本发明的一个或多个实施例的细节。从描述、附图及权利要求中，本发明的其他特征、方面及优点将变得明显，其中：

图1a和图1b分别是图示了根据本发明的示例性实施例的湿度调节设备的示意图；

图2是图示了根据本发明的另一示例性实施例的湿度调节设备的示意图；

图3是图示了根据本发明的又一示例性实施例的湿度调节设备的示意图；

图4是图示了根据本发明的示例性实施例的用于调节湿度的方法的流程图；

图5是图示了根据本发明的示例性实施例的装置的示意图；

图6是图示了根据本发明的另一示例性实施例的装置的示意图；

图7是图示了根据本发明的又一示例性实施例的装置的示意图；

图8是图示了根据本发明的又一示例性实施例的装置的示意图；以及

图9是示出了由已有的超声弥雾发生器生成的细雾的颗粒分布的统计图。

贯穿附图，相同或类似的参考编号指示相同或类似的元件。

具体实施方式

现在将参考多个示例实施例来讨论本发明。应当理解的是，仅为了使得本领域的技术人员能够更好地理解及从而实施本文所描述的主题的目的而讨论这些实施例，而不是提出对主题的范围的任何限制。

本文所使用的术语仅为了描述特定实施例的目的，并且不旨在限制于示例实施例。如本文所使用的，术语“水蒸汽”指代水的气相。其是水圈(hydrosphere)之内水的一种状态。水蒸汽可以从水的蒸发或沸腾或者从冰的升华产生。不同于其他形式的水，水蒸汽是不可见的。在典型的大气条件下，水蒸汽可以不断地通过蒸发产生及通过凝结去除。术语“液态水”指代诸如液滴的液体状态中的水。将进一步理解的是，当被用在本位中时，术语“包括”和/或“包含”详细说明了所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他的特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。

一般而言，本发明的实施例提供了湿度调节设备、装置，以及用于调节湿度的方法。根据本发明的实施例，在湿度调节设备中，水分离元件被布置在容器的壁中。水分离元件包括筛网部分，筛网部分包括大小在25微米至35微米范围中的、优选约为30微米的孔洞，在接收到水蒸汽和液态水的混合物时允许大小小于筛网部分的孔洞的水蒸汽和水滴穿过，并阻止大小大于筛网部分的孔洞的液态水滴经过。以这种方式，湿度调节设备可以利用期望大小的水蒸汽和水滴来调节湿度。于是，不期望的水滴将不被引发到通过使用该湿度调节设备而被存储的食物、植物、医疗材料等。现在下文将参考附图来描述本发明的一些示例实施例。

现在参考图1a和图1b，其中示出了图示根据本发明的示例实施例的湿度调节设备的示意图。应当注意的是，虽然在下文所描述的一些实施例中描述了水果和蔬菜，但是这仅仅是为了图示的目的。本发明的实施例适用于需要湿度调节的任何种类的对象或任何情况。

如图1a和图1b所示的，湿度调节设备包括容器100。根据本发明的实施例，容器可以是任何类型的柔性、半刚性或刚性容器。通过示例，容器可以是塑料袋、塑料盒等等。根据本发明的实施例，容器可以具有各种形状，诸如长方体、球体、椭球体以及一些其他规则或不规则的形状。在容器具有长方体形状的情况下，容器可以包括壁(例如，壁101)，以及基底(例如，基底103)。壁可以以各种方式被形成。在一些实施例中，壁可以包括一组管或导管。在一些其他实施例中，壁可以如在热交换器中那样包括多个层。应当理解，基底对容器来说不是必需的。例如，在容器具有球体或椭球体形状的情况下，容器仅具有壁，而没有基底。

壁101限定了容纳空间104。如图1a中所示，容纳空间可以容纳需要被存储在一定湿度水平下的水果和蔬菜。根据本发明的备选实施例，如图1b中所示的，容纳空间可以容纳水蒸汽和液态水的混合物。

如图1a和图1b中所示的，壁101可以包括用于分离水蒸汽和液态水的混合物105的水分离元件102。水分离元件102包括筛网部分，筛网部分包括大小在25微米至35微米范围中的、优选为30微米的孔洞，以便允许期望尺寸的水蒸汽和水滴的混合物106穿过壁101并阻止不期望尺寸的液态水滴穿过壁101。筛网部分可以例如由尼龙制成。

根据本发明的实施例，水蒸汽和液态水的混合物可以由诸如加湿器、雾化器等等的弥雾发生器来生成，弥雾发生器在容器100之内或之外。关于图1a中所示的实施例，混合物105可以来自于位于容器100外面的弥雾发生器(未示出)。当混合物105由水分离元件102处理时，尺寸小于筛网部分的孔洞的水蒸汽和水滴可以进入到容器100中且尺寸大于筛网部分的孔洞的液态水滴可以留在容器100之外。在一个备选实施例中，如图1b中所示的，水蒸汽和液态水的混合物105可以在容器100中生成。举例而言，混合物105可以来自于位于容器100中的弥雾发生器(未示出)。在被水分离元件102处理之后，期望尺寸的水蒸汽和水滴的混合物106可以从容器100中排出且不期望尺寸的液态水滴可以留在容器100之内。

在一些实施例中，容器的壁可以部分地或完全地由筛网部分形成。如由图1a和图1b所图示的，水分离元件102包括形成壁101的一部分的筛网部分。备选地，壁可以完全由筛网部分形成，这将关于图3的实施例进一步描述。

根据本发明的实施例，筛网部分包括涂层，该涂层包括超疏水材料。超疏水材料是具有超疏水性质的材料。超疏水是表面极其难以用水润湿的表面的物理特性。通常，在具有超疏水性质的表面上水滴的接触角超过150°并且滚动角小于10°。在实施例中，超疏水涂层材料是市场中可获得的纳米材料，如二氧化钛。利用超疏水材料，可以阻止筛网部分的尼龙或其他材料的润湿，并且可以进一步阻止不期望尺寸的水滴的穿过。

在一些其他的实施例中，筛网部分可以是由金属、聚合物、陶瓷或其他固体材料制成的表面改性的网状物。此外，可以在具有超疏水特性的网状物上应用涂覆层，以阻止不期望尺寸的水滴通过。由于诸如液滴的液态水可以在从数微米到数千微米的范围变动，而水蒸汽的直径是纳米级的，所以几乎所有较大大小的液滴都归因于超疏水特性而被筛网部分阻挡。

根据本发明的实施例，容器100可以包括适于支撑筛网部分的支撑结构(未示出)。例如，在筛网部分是柔性的情况下，支撑结构可以起到支撑的作用。支撑结构可以通过或当前已知的或未来要被开发的、任何适当的技术来实施，将不在本文中对此进行详细描述。要注意的是，支撑结构是可选的。在一些示例实施例中，筛网部分可以正常工作而不需要支撑结构。

根据本发明的实施例，水分离元件(例如筛网部分)可以与壁具有多种空间关系。在一个实施例中，水分离元件可以如图1a和图1b中所示的那样被布置在壁的一部分上。例如，水分离元件可以被实施为壁的层。在壁与水分离元件之间可以不存在空气间隙。在一个备选的实施例中，如下文图3中所示的，水分离元件可以被布置在整个壁上。在另一备选实施例中，水分离元件可以被布置在容器里面并与壁的顶部保持一定距离，这将参考图2的实施例来描述。

图2是图示了根据本发明的另外的示例性实施例的湿度调节设备的示意图。如图2中所示的湿度调节设备可以被看作是上文参考图1a所描述的湿度调节设备的实施例。然而，应当理解，这仅是为了说明本发明的原理的目的，而不是限制本发明的范围。

在图2的这一实施例中，湿度调节设备包括容器200。容器200包括限定了容纳空间的壁201。壁201包括用于接收水蒸汽和液态水的混合物205的水分离元件202。如图2中所示，水分离元件202位于容器中并与壁的顶部保持一定距离。如此，容纳空间通过水分离元件202被划分成两个子空间208和209。根据本发明的实施例，水分离元件202由壁201包括。在这点上，虽然水分离元件202未被布置在壁201之上，其仍然属于壁201的一部分。

水蒸汽和液态水的混合物205可以通过管204被引导到容器201。管204的一端可以与容器上的入口相连接，并且管204的另一端可以暴露至混合物205或者与生成混合物205的外部弥雾发生器相连接。以这种方式，混合物205可以通过管204而进入到容器(例如，子空间208)中。在子空间208中，水分离元件202接收已进入的混合物205，并且仅允许期望尺寸的水蒸汽和水滴的混合物206穿过。以这种方式，期望尺寸的水蒸汽和水滴可以进入到子空间209中。

归因于诸如温度下降、平衡等等的若干因素，水蒸汽可能凝结成不期望的液滴。例如，当表面比露点温度更冷时，或者当空气中的水蒸汽平衡已被超过时，水蒸汽可以凝结在表面上。在此，容器200可以包括底部203，其适于将容器中所形成的液滴排掉。底部203可以是穿孔的或有沟槽的，使得一个或多个出口或孔洞207可以被形成在底部上，以将不期望的液滴排掉。

现在参考图3，其是图示了根据本发明的又一示例性实施例的湿度调节设备的示意图。如图3中所示的湿度调节设备可以被看作是上文参考图1b所描述的湿度调节设备的实施例。然而，应当理解，这仅是为了说明本发明的原理的目的，而不是限制本发明的范围。

如图3中所示的，水蒸汽和液态水的混合物305被生成在容器300中。通过示例，混合物305可以来自于位于容器300中的弥雾发生器(未示出)。在由水分离元件302处理之后，期望尺寸的水蒸汽和水滴的混合物306可以从容器300中排出且不期望尺寸的液态水滴可以留在容器300的里面。

留在容器300里面的液态水可能是无用且不期望的。在此，容器300可以包括适于将液态水排掉的底部303。根据本发明的实施例，底部303可以是穿孔的或有沟槽的，使得一个或多个出口或孔洞307可以被形成在底部上，以将不期望的液滴排掉。

现在参考图4，其是图示了根据本发明的示例性实施例的、用于调节湿度的方法的流程图。方法400可以由根据本发明的实施例的湿度调节设备(例如，关于图1a和图1b以及图2至图3所讨论的那些)以及对前述示例性实施例的各种修改、适应来执行。

方法400开始于步骤s401，其中水蒸汽和液态水的混合物的雾由根据本发明的实施例的湿度调节设备接收。

在步骤s402处，水蒸汽和液态水的混合物可以被分离，使得期望尺寸的水蒸汽和水滴被允许穿过壁并且不期望尺寸的液态水滴被阻止穿过壁。根据本发明的实施例，水蒸汽和液态水的混合物可以由水分离元件来分离。在一个示例性实施例中，水蒸汽和液态水的混合物可以在容器之外生成。在这种情况下，期望尺寸的水蒸汽和水滴进入到容器中且不期望尺寸的液态水滴留在容器之外。备选地，水蒸汽和液态水的混合物可以在容器中生成，并且期望尺寸的水蒸汽和水滴可以从容器中排出且不期望尺寸的液态水滴留在容器之内。

根据本发明的实施例，关于水蒸汽可能凝结成不期望的液滴的事实，方法400可以进一步包括将容器中所形成的液滴排掉的可选步骤。例如，在湿度调节设备中，液滴可以通过容器的穿孔的或由沟槽的底部而被排掉。

根据本发明的实施例，湿度调节设备可以被应用在各种应用中。通过示例，根据本发明的实施例的湿度调节设备可以由新鲜度保持器、加湿器、冰箱、冷库以及或当前已知的或未来要被开发的任何适当的应用来使用，将不在本文中对此进行详细说明。在一些实施例中，湿度调节设备可以被安装在封闭的储存箱中。被安装在储存箱中的湿度调节设备可以实现适合于喜欢高水分的水果和蔬菜的、合适的高湿度水平。此外，在一些实施例中，湿度调节设备可以被实施为针对冰箱而设计的独立的湿度控制室。冰箱的湿度控制室中所存储的水果或蔬菜的湿度水平可以由用户来调节。再进一步，在一些其他的实施例中，湿度调节设备被安装在冰箱的上层，这可以生成从较高水平到较低水平的梯度式湿度水平。如此，用户可以根据相对湿度水平来布置水果或蔬菜。下文将参考图5-图8来描述应用的一些示例性实施例。

现在参考图5，其是图示了根据本发明的示例性实施例的装置500的示意图。如图5中所示的，装置500包括湿度调节设备，该湿度调节设备包括容器100。此外，装置500包括用于生成水蒸汽和液态水的混合物的弥雾发生器501。

根据本发明的实施例，弥雾发生器可以在湿度调节设备的容器的里面或外面。例如，图5示出了在容器100的外面的弥雾发生器501，其生成水蒸汽和液态水的混合物105。弥雾发生器501可以不断地或间歇地生成水蒸汽和液态水的混合物，使得容器中的相对湿度可以被维持在所要求的水平。当混合物105由水分离元件102处理时，不期望尺寸的液态水可以留在容器100之外并且期望尺寸的水蒸汽和液态水可以进入到容器100中。以这种方式，装置500可以例如被实施为新鲜度保持器，其中存储在容器100中的水果或蔬菜的湿度可以受到很好地控制。

图6是图示了根据本发明的另一示例性实施例的装置600的示意图。如图6中所示出的，装置600包括湿度调节设备，该湿度调节设备包括容器200。此外，装置600包括用于生成水蒸汽和液态水的混合物的弥雾发生器601。

类似于图5中所示的实施例，图6的实施例示出了在容器200之外的弥雾发生器601。当由弥雾发生器601生成的混合物205由水分离元件202处理时，不期望尺寸的液态水可以留在容器200之外并且期望尺寸的水蒸汽和液态水可以进入到容器200中。以这种方式，装置600可以也被实施为新鲜度保持器，其中存储在容器200中的水果或蔬菜的湿度可以被很好地控制。

实践中，容器200中的水蒸汽可能凝结成不期望的液滴。例如，当表面比露点温度更冷时，或当空气中的水蒸汽平衡已被超过时，水蒸汽可以凝结。为了很好地控制容器200之内温度及水蒸汽的平衡，装置600可以可选地包括适于监测容器中或容器外的湿度的湿度传感器602，和/或适于监测容器中或容器外的温度的温度传感器603。

如图6中所示，为了更好地控制容器200中所存储的水果或蔬菜的湿度，湿度传感器602和温度传感器603可以分别监测容器200中的湿度和温度。应当理解，湿度传感器和温度传感器可以监测容器外的湿度和温度，下文将关于图8的实施例对此进行描述。

备选地，装置600可以包括适于调节与容器相关联的温度的温度调节设备604。在一些实施例中，温度调节设备604可以利用由温度传感器603监测到的数据，以不断地或间歇地提高或降低与容器相关联的温度。与容器相关联的温度可以例如包括容器中的温度、容器外的温度、容器的壁的温度、容器的底部的温度等。

备选地，装置600可以包括水处理设备605，其适于收集和处理被水分离元件所阻止的液态水。水处理设备605可以通过或当前已知的或未来要被开发的、任何适当的技术来实施，将不在本文中对此进行详细说明。要注意的是，上述的设备602至设备605对于根据本发明的实施例的装置是可选的。在一些实施例中，该装置可以在没有这些可选设备的情况下被实施。

图7是图示了根据本发明的又一示例性实施例的装置700的示意图。如图7中所示，装置700包括湿度调节设备，该湿度调节设备包括容器100。此外，装置700包括用于生成水蒸汽和液态水的混合物的弥雾发生器701。

弥雾发生器701可以不断地或间歇地生成水蒸汽和液态水的混合物，使得容器中的相对湿度可以被维持在所要求的水平。当混合物由水分离元件102处理时，期望尺寸的水蒸汽和水滴可以从容器中排出且不期望尺寸的液态水滴可以留在容器的里面。以这种方式，水果和蔬菜可以被存储在装置700中并且在容器100之外。装置700可以被实施为储存箱、新鲜度保持器、冰箱、冷库等等。

图8是图示了根据本发明的又一示例性实施例的装置800的示意图。如图8中所示的，装置800包括湿度调节设备，该湿度调节设备包括容器300。此外，装置800包括用于生成水蒸汽和液态水的混合物的弥雾发生器801。

类似于图7中所示的实施例，图8的实施例示出了在容器300里面的弥雾发生器801。当由弥雾发生器801生成的混合物由水分离元件302处理时，期望尺寸的水蒸汽和水滴可以从容器300中排出且不期望尺寸的液态水滴可以留在容器300的里面。以这种方式，装置800可以被实施为储存箱、新鲜度保持器、冰箱、冷库等等。

根据本发明的实施例。装置800可以可选地包括湿度传感器802、温度传感器803、温度调节设备804以及水处理设备805。设备802至设备805类似于上文所讨论的设备602至设备605，将不在本文对此进行详细说明。

要注意的是，仅为了说明的目的而示出以上示例，而不是对本文所描述的主题的范围提出任何限制。装置500至装置800可以包括通过或当前已知的或未来要被开发的任何适当的技术来实施的其他单元或设备，将不在本文对此进行详细说明。

当结合伴随的附图阅读时，对于相关领域的技术说人员来说鉴于前文的描述，对本发明的前述示例性实施例的各种修改、适应可以变得明显。任何及所有修改将仍然落入本发明的非限制性及示例性实施例的范围。此外，本领域的技术人员将想到本文所阐述的方法的其他实施例，对本领域的技术人员来说本发明的这些实施例属于具有前文的描述及附图中所呈现的教导的益处。

因此，应当理解，本发明的实施例不限于所公开的特定实施例，并且修改及其他实施例旨在被包括在所附权利要求的范围之内虽然本文使用了特定术语，但是它们仅在通用及描述性的意义上使用，而不是为了限制的目的。