一种高效多功能冰箱气调装置的制作方法

本实用新型涉及一种具有去除乙烯及异味和杀菌功能的冰箱气调装置，该装置用于调节冰箱气调区的氮氧比例，吸附剂具有抗湿性，且能够去除冰箱内的乙烯气体及异味，属于冷藏冷冻设备技术领域。

背景技术：

冰箱在家庭中的使用已经非常普及，主要利用其提供低温环境的特征对家庭中果蔬和食品进行保鲜。在冰箱中食品和果蔬能够得到较长时间的保存，但是由于储存时间较长，储存果蔬及食物的种类较多，且处于一个相对密闭的环境，使用冰箱保存食物存在以下几个问题：①果蔬长期存放时易发生腐败，腐败产生于自身的呼吸作用，以及外因性及内源性乙烯催熟作用；②长期不清洗冰箱易滋生细菌；③多种食品及果蔬长期的存放，使得冰箱内有异味产生。因此，给冰箱附加一个保鲜装置使其能够延长果蔬及食品的保鲜期，有效改善以上的几个问题，具有较高的经济意义。

气调冰箱的概念在上个世纪末的专利中已有记载，通过调节冰箱内氮气的含量，能够有效抑制果蔬的呼吸作用，减缓果蔬的腐败。新鲜的果蔬在采摘后，仍进行旺盛的呼吸作用及蒸发作用，呼吸作用从空气中吸收氧气，分解消耗自身的营养物质，并释放二氧化碳、水等。这不仅降低了果蔬的食品品质，而且减少了食品的保鲜期。由于呼吸作用主要是吸入氧气，排出二氧化碳，所以降低周围气氛中氧气的浓度，可以降低果蔬的呼吸强度并推迟其呼吸高峰的出现。气调可以通过膜分离或变压吸附实现，乙烯是一种植物生长激素，能够促进果蔬的成熟，在采摘后能够大大加快产品的后熟和衰老过程。果蔬在冰箱放置过程中，会释放部分乙烯气体，而这种外因性的乙烯气体会进一步促进果蔬的成熟和衰老，所以如果能够及时的将这部分乙烯气体除去，可以有效地延长果蔬的保鲜周期。

果蔬及食物在保鲜过程中易滋生细菌，细菌的存在进一步加快了果蔬及食物的腐败，所以去除冰箱空气中的细菌能够减缓果蔬及食物的腐败。另外，冰箱在长期使用过程中会产生异味，这些异味有些是各种食物和果蔬自身释放的味道，另一些是由于轻微腐败产生的味道，后一类多是含胺基和硫基的挥发性有机物，通过净化这类有机物，可以减轻冰箱内的异味，改善人们的使用感受。

自上世纪末始，国内已有气调冰箱的专利。但迄今为止，市场上仍未见到销售气调冰箱。

中国专利CN1218172A公开了一种采用气体膜分离的气调冰箱/冰柜之技术，该专利采用气体膜分离技术对冰箱内气调区的气体进行调节。该技术不能对果蔬所产生的乙烯及冰箱内的异味和细菌进行去除。

中国专利CN2639810Y公开了一种气调保鲜冰箱，该专利主要介绍了一种采用膜分离或变压吸附的方式对冰箱内的气体进行调节的工艺，并在工艺流程中加入了除菌滤器。该专利不能对乙烯进行富集和再生，并且无法实现除异味的功能。

中国专利CN201233145Y公开了一种采用变压吸附制氮气装置的气调冰箱，该专利介绍了一种采用变压吸附工艺制氮的气调冰箱。该专利不能对乙烯进行富集和再生，并且无法实现除异味和灭菌的功能。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种冰箱气调装置，该装置基于变压吸附进行氮氧分离，并向气调区充入富氮的气体，同时对吸附材料及工艺流程进行了改进，具有高效多功能的特点。

一种高效多功能冰箱气调装置，该装置包括空气压缩机、冷干机、过滤器、空气缓冲罐、杀菌除味模块、吸附器Ⅰ、控制阀Ⅰ、控制阀Ⅱ、控制阀Ⅲ、氮气缓冲罐、减压阀、吸附器Ⅱ、控制阀Ⅳ、控制阀Ⅴ、控制阀Ⅵ、控制阀Ⅶ、控制阀Ⅷ和泄压阀；

所述空气压缩机、冷干机、过滤器、空气缓冲罐和杀菌除味模块通过管路顺序连接，所述吸附器Ⅰ和吸附器Ⅱ并联在杀菌除味模块和氮气缓冲罐之间；所述控制阀Ⅷ和控制阀Ⅶ分别连接在吸附器Ⅰ和吸附器Ⅱ与杀菌除味模块之间的管路上，控制阀Ⅷ和吸附器Ⅰ以及控制阀Ⅶ和吸附器Ⅱ之间的两根管路上并联两根管路，一根管路上安装控制阀Ⅳ，另一根管路上连接控制阀Ⅴ和控制阀Ⅵ，安装控制阀Ⅳ的管路与吸附器Ⅰ和吸附器Ⅱ相邻；所述控制阀Ⅰ和控制阀Ⅲ分别连接在吸附器Ⅰ和吸附器Ⅱ与氮气缓冲罐之间的管路上，吸附器Ⅰ和控制阀Ⅰ以及吸附器Ⅱ和控制阀Ⅷ之间的管路上并联一根管路，该管路上安装控制阀Ⅱ；所述氮气缓冲罐上连接有减压阀。

进一步地，所述空气缓冲罐和氮气缓冲罐上均安装有泄压阀。

进一步地，所述控制阀Ⅴ和控制阀Ⅵ之间的管路上安装消音器。

进一步地，所述吸附器Ⅰ和吸附器Ⅱ中的吸附剂表面进行憎水化处理，使其具有憎水性，从而达到抗湿的目的，能够在冰箱内高湿气体的条件下，保持较高的气体分离性能。

进一步地，所述吸附剂为碳分子筛、4A分子筛、13X沸石分子筛、5A分子筛、球形活性炭、活性炭纤维或活性炭中两种或两种以上的混合物。

进一步地，所述杀菌除味模块中采用物理吸附剂、化学吸附剂、常温催化、燃烧催化、光催化、等离子或臭氧净化技术。

进一步地，所述杀菌除味模块中装有臭氧常温分解催化剂，以减少臭氧的排放。

进一步地，所述杀菌除味模块中的杀菌材料为在载体上负载金属离子，金属离子为Ag、Zn或Cu，载体为堇青石峰窝陶瓷、活性炭、TiO₂、Al₂O₃或分子筛。

有益效果：

1、本实用新型采用经过改性后的吸附剂，能够适应冰箱内气体高湿的状态；增加换热器或改善管路设计，能够减少低温对吸附剂富集氧气的不利影响，具有很强的适应性和实用性。

2、本实用新型采用复合吸附剂或混合吸附剂，使之在富集氧气的同时，富集乙烯，并在低压时释放出来，从而去除冰箱内的乙烯，延长果蔬的保鲜期。

3、本实用新型增加了杀菌模块及除异味的模块，通过增加杀菌模块可以延长食品与果蔬的保鲜期，通过增加除异味模块可以消除冰箱内空气中的异味，从而改善用户的感受。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构组成原理图。

其中，1-空气压缩机、2-冷干机、3-过滤器、4-空气缓冲罐、5-杀菌除味模块、6-吸附器Ⅰ、7-控制阀Ⅰ、8-控制阀Ⅱ、9-控制阀Ⅲ、10-氮气缓冲罐、11-减压阀、12-泄压阀Ⅰ、13-吸附器Ⅱ、14-控制阀Ⅳ、15-控制阀Ⅴ、16-控制阀Ⅵ、17-消音器、18-控制阀Ⅶ、19-控制阀Ⅷ、20-泄压阀Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。

如附图1所示，本实用新型提供了一种高效多功能冰箱气调装置，该装置包括空气压缩机1、冷干机2、过滤器3、空气缓冲罐4、杀菌除味模块5、吸附器Ⅰ6、控制阀Ⅰ7、控制阀Ⅱ8、控制阀Ⅲ9、氮气缓冲罐10、减压阀11、泄压阀Ⅰ12、吸附器Ⅱ13、控制阀Ⅳ14、控制阀Ⅴ15、控制阀Ⅵ16、消音器17、控制阀Ⅶ18、控制阀Ⅷ19和泄压阀Ⅱ20；

所述空气压缩机1、冷干机2、过滤器3、空气缓冲罐4和杀菌除味模块5通过管路顺序连接，所述吸附器Ⅰ6和吸附器Ⅱ13并联在杀菌除味模块5和氮气缓冲罐10之间；所述控制阀Ⅷ19和控制阀Ⅶ18分别连接在吸附器Ⅰ6和吸附器Ⅱ13与杀菌除味模块5之间的管路上，控制阀Ⅷ19和吸附器Ⅰ6以及控制阀Ⅶ18和吸附器Ⅱ13之间的两根管路上并联两根管路，一根管路上安装控制阀Ⅳ14，另一根管路上连接控制阀Ⅴ15和控制阀Ⅵ16，所述控制阀Ⅴ15和控制阀Ⅵ16之间的管路上安装消音器17，安装控制阀Ⅳ14的管路与吸附器Ⅰ6和吸附器Ⅱ13相邻；所述控制阀Ⅰ7和控制阀Ⅲ9分别连接在吸附器Ⅰ6和吸附器Ⅱ13与氮气缓冲罐10之间的管路上，吸附器Ⅰ6和控制阀Ⅰ7以及吸附器Ⅱ13和控制阀Ⅷ19之间的管路上并联一根管路，该管路上安装控制阀Ⅱ8；空气缓冲罐4上安装泄压阀Ⅱ20，氮气缓冲罐10上安装泄压阀Ⅰ12和减压阀11。

工作过程：

第一步：首先将控制阀Ⅷ19、控制阀Ⅵ16和控制阀Ⅰ7打开，控制阀Ⅶ18、控制阀Ⅳ14、控制阀Ⅴ15、控制阀Ⅱ8和控制阀Ⅲ9关闭，吸附器Ⅰ6进行吸附，吸附器Ⅱ13进行脱附；在空气压缩机1作用下，冰箱空气先进入杀菌除味模块5，然后进入吸附器Ⅰ6；在一定压力下，氧气及乙烯气体被富集在吸附器Ⅰ6中的吸附剂上，余下的富氮气体通过减压阀11后进入冰箱气调区，与此同时，吸附器Ⅱ13中吸附的氧气及乙烯气体通过控制阀Ⅵ16和消音器17排向气调区外；

第二步：当到达设定的吸附时间，吸附剂吸收氧气和乙烯基本饱和后，阀门进行切换，吸附器Ⅰ6进行脱附，吸附器Ⅱ13进行吸附；此时控制阀Ⅶ18、控制阀Ⅴ15和控制阀Ⅲ9打开，控制阀Ⅷ19、控制阀Ⅵ16、控制阀Ⅳ14、控制阀Ⅰ7和控制阀Ⅰ7关闭，吸附器Ⅰ6压力降低，被吸附的氧气及乙烯被释放出来，并通过控制阀Ⅴ15和消音器17排向气调区外；与此同时，在空气压缩机1作用下，冰箱空气先进入杀菌除味模块5，然后通过打开的控制阀Ⅱ8进入吸附器Ⅱ13。在一定压力下，氧气及乙烯气体被富集在吸附器Ⅱ13中的吸附剂上，余下的富氮气体通过减压阀11后进入冰箱气调区.

第三步：重复第一步和第二步，将冰箱气调区空气内的氮气浓度保持在设定值，并将冰箱中产生的乙烯去除。

为了降低空压机1的能耗，可在第一步和第二步之间增加均压步骤，即控制阀Ⅱ8和控制阀Ⅳ14打开，控制阀Ⅷ19、控制阀Ⅶ18、控制阀Ⅴ15、控制阀Ⅵ16、控制阀Ⅰ7和控制阀Ⅲ9关闭，此时吸附器Ⅰ6和吸附器Ⅱ13的压力相同。

本实用新型对吸附器中的吸附剂以及杀菌除味模块均做了改进：

吸附器Ⅰ和吸附器Ⅱ中的吸附剂表面进行憎水化处理，使其具有憎水性，从而达到抗湿的目的，能够在冰箱内高湿气体的条件下，保持较高的气体分离性能。

吸附剂为碳分子筛、4A分子筛、13X沸石分子筛、5A分子筛、球形活性炭、活性炭纤维或活性炭中两种或两种以上的混合物。

杀菌除味模块中采用物理吸附剂、化学吸附剂、常温催化、燃烧催化、光催化、等离子或臭氧净化技术。

杀菌除味模块中装有臭氧常温分解催化剂，以减少臭氧的排放。

杀菌除味模块中的杀菌材料为在载体上负载金属离子，金属离子为Ag、Zn或Cu，载体为堇青石峰窝陶瓷、活性炭、TiO₂、Al₂O₃或分子筛。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。