空气分离装置和冷藏冷冻装置的制作方法

本发明涉及气体分离技术领域，特别是涉及一种空气分离装置和具有其的冷藏冷冻装置。

背景技术：

冰箱是保持恒定低温的一种制冷设备，也是一种使食物或其他物品保持恒定低温冷态的民用产品。随着生活品质的提高，消费者对储存食品的保鲜的要求也越来越高，特别是对食物的色泽、口感等的要求也越来越高。因此，储存的食物也应当保证在储存期间，食物的色泽、口感、新鲜程度等尽可能的保持不变。

在冰箱的保鲜技术中，氧与冰箱中食品的氧化作用、呼吸作用都密切相关。食品的呼吸越慢，食品的氧化作用越低，保鲜时间也就越长。降低空气中的氧气含量，对食品保鲜具有明显的作用。

目前，为了降低冰箱中氧气的含量，现有技术中通常利用真空保鲜或者额外设置脱氧装置进行低氧保鲜。然而，真空保鲜的操作通常较为繁琐，使用十分不便；而脱氧装置通常利用电解质等进行除氧，装置较为复杂且除氧效果并不明显。

气调保鲜技术一般性地是指通过调节储存物所处封闭空间的气体氛围(气体成分比例或气体压力)的方式来来延长食品贮藏寿命的技术，其基本原理为：在一定的封闭空间内，通过各种调节方式得到不同于正常空气成分的气体氛围，以抑制导致储存物(通常为食材)腐败变质的生理生化过程及微生物的活动。特别地，在本申请中，所讨论的气调保鲜将专门针对于对气体成分比例进行调节的气调保鲜技术。

本领域技术人员均知晓，正常空气成分包括(按体积百分比计，下文同)：约78％的氮气，约21％的氧气，约0.939％的稀有气体(氦、氖、氩、氪、氙、氡)、0.031％的二氧化碳，以及0.03％的其他气体和杂质(例如，臭氧、一氧化氮、二氧化氮、水蒸气等)。在气调保鲜领域，通常采用向封闭空间充入富氮气体来降低氧气含量的方式来获得富氮贫氧的保鲜气体氛围。这里，本领域技术人员均知晓，富氮气体是指氮气含量超过上述正常空气中氮气含量的气体，例如其中的氮气含量可为95％～99％，甚至更高；而富氮贫氧的保鲜气体氛围是指氮气含量超过上述正常空气中氮气含量、氧气含量低于上述正常空气中氧气含量的气体氛围。

气调保鲜技术的历史虽然可追溯到1821年德国生物学家发现水果蔬菜在低氧水平时能减少代谢作用开始。但直到目前为止，由于传统上用于气调保鲜的制氮设备体积庞大、成本高昂，导致该技术基本上还是局限于使用在各种大型的专业贮藏库上(储藏容量一般至少30吨以上)。可以说，采用何种适当的气体调节技术和相应装置才可能经济地将气调系统小型化、静音化，使其适用于家庭或个人用户，是气调保鲜领域技术人员一直渴望解决但始终未能成功解决的技术难题。

技术实现要素：

本发明第一方面的一个目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种空气分离装置，以实现特定气体从空气中分离。

本发明第一方面一个进一步的目的是要提供一种适于应用在冷藏冷冻装置内部的空气分离装置，以降低冷藏冷冻装置储物空间中的特定气体含量。

本发明第一方面另一个进一步的目的是要提供一种体积小、强度高、且除氧效果明显的空气分离装置。

本发明第二方面的一个目的旨在克服现有冰箱的至少一个缺陷，提供一种冷藏冷冻装置，其创造性地提出了利用空气分离装置将一空间内空气中的氧气排出该空间，从而在该空间内获得富氮贫氧以利于食物保鲜的气体氛围，该气体氛围通过降低果蔬保存空间内氧气的含量，降低果蔬有氧呼吸的强度，同时保证基础的呼吸作用，防止果蔬进行无氧呼吸，从而达到果蔬长期保鲜的目的。

根据本发明的第一方面，提供了一种空气分离装置，其包括：

支撑框架，其形成一具有槽道的支撑表面和与所述槽道连通的富集气体收集腔；和

空气分离膜，铺设在所述支撑框架的支撑表面上，配置成使得所述空气分离装置周围空间气流中的特定气体相对于其中的其他气体更多地透过所述空气分离膜进入所述富集气体收集腔。

可选地，所述支撑框架包括与所述富集气体收集腔连通的抽气孔，以允许所述富集气体收集腔中的特定气体被输出。

可选地，所述支撑框架还包括：

边框，其内限定一具有开口的容纳腔；和

在所述容纳腔的所述开口处间隔设置的多个肋板，其中

所述多个肋板的外侧表面形成所述支撑表面；

两个相邻的所述肋板之间的间隙形成所述槽道；

所述容纳腔处于所述多个肋板内侧的腔体形成所述富集气体收集腔。

可选地，所述抽气孔设置在所述边框的周向一侧，且所述抽气孔的轴线处于所述支撑表面的垂直平分面上。

可选地，所述抽气孔的轴线延伸方向与所述多个肋板的延伸方向相同。

可选地，所述抽气孔的轴线与所述多个肋板的内侧表面处于同一平面。

可选地，所述抽气孔向外突出所述支撑表面设置；

所述抽气孔与两个所述肋板相面对；且两个所述肋板的邻近所述抽气孔的外侧表面向外抬升形成凸起，两个所述凸起形成一与所述抽气孔对准的导流通道，以扩大所述抽气孔的进气量。

可选地，所述边框开口周缘的表面内陷与所述支撑表面平齐，以形成安装凹槽，所述空气分离膜嵌入所述安装凹槽中；

所述边框的开口周缘的表面进一步在所述安装凹槽的周边内陷形成一圈环线槽，用于填充密封胶，以将所述空气分离膜密封地安装在所述安装凹槽中。

可选地，所述空气分离膜为富氧膜，所述特定气体为氧气。

根据本发明的第二方面，提供了一种冷藏冷冻装置，其包括：

箱体，所述箱体内限定有储物空间，所述储物空间内设置有气调保鲜空间；

前述任一项所述的空气分离装置；和

抽气泵，其进口端经由管路与所述空气分离装置的所述富集气体收集腔连通，以将透入所述富集气体收集腔内的气体抽排到所述气调保鲜空间外部。

本发明的空气分离装置通过将支撑框架特别地设计成具有支撑表面和富集气体收集腔的结构，且在支撑表面上形成与富集气体收集腔连通的槽道，并通过在支撑表面设置空气分离膜，从而提供了一种内部气体流动性好且具有一定强度的空气分离装置。

进一步地，本发明的支撑框架通过在其容纳腔的开口处间隔设置多个肋板，将空气分离膜设置在肋板的外侧表面，从而一方面保证了气流通道的连贯性，另一方面缩小了支撑框架的体积，并且增强了支撑框架的强度。此外，支撑框架的上述结构保证了空气分离膜能够获得足够的支撑，即使在富集气体收集腔内部负压较大的情况下也能够始终保持较好的平整度，保证了空气分离装置的使用寿命。

进一步地，本发明通过对抽气孔的位置进行了特别的设计，从而扩大了抽气孔的进气量，增加了空气分离装置的导气率，从而可大大缩小富集气体收集腔的体积，有利于空气分离装置的小型化。

进一步地，本发明通过在支撑框架的边框上形成安装凹槽和环线槽，从而可实现将空气分离膜方便、快捷、可靠地安装在框架上，并保证了空气分离装置的气密性。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的空气分离装置的示意性结构图；

图2是图1所示空气分离装置的示意性剖视图；

图3是图1所示空气分离装置的示意性分解图；

图4是图3中的A区域的放大示意图；

图5是根据本发明一个实施例的冷藏冷冻装置的示意性布局结构图；

图6是从另一角度观察图5所示冷藏冷冻装置的示意性结构图；

图7是根据本发明一个实施例的冷藏冷冻装置的示意性局部结构图；

图8是图7所示结构的示意性分解图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的空气分离装置100的示意性结构图；图2是图1所示空气分离装置100的示意性剖视图；图3是图1所示空气分离装置100的示意性分解图；图4是图3中的A区域的放大示意图。参见图1至图4，根据本发明实施例的空气分离装置100一般性地可包括：支撑框架110和设置在支撑框架110上的空气分离膜120。支撑框架110形成一具有槽道1103的支撑表面和与槽道1103连通的富集气体收集腔。空气分离膜120铺设在支撑框架110的支撑表面上，配置成使得空气分离装置100周围空间气流中的特定气体相对于其中的其他气体更多地透过空气分离膜120进入富集气体收集腔。

本发明的一些实施例中，空气分离膜120可对所有气体都是可以渗透的，只是不同气体具有不同的渗透程度。气体透过空气分离膜120是一个复杂的过程，其透过机制一般是气体分子首先被吸附到空气分离膜120的表面溶解，然后在空气分离膜120中扩散，最后从空气分离膜120的另一侧解吸出来。膜分离技术依靠不同气体在空气分离膜120中溶解和扩散系数的差异来实现气体的分离。当混合气体在一定的驱动力(空气分离膜两侧的压力差或压力比)作用下，渗透速率相当快的气体(即前述特定气体)透过空气分离膜120后，在空气分离膜120的渗透侧被富集，而渗透速率相对慢的气体被滞留在空气分离膜120的滞留侧被富集从而达到混合气体分离的目的。

在优选的实施例中，空气分离膜120可为富氧膜，相应地，前述特定气体为氧气。在替代性实施例中，空气分离膜120也可为本领域常见的用于分离其他气体的分离膜。

在一些实施例中，空气分离装置100的支撑框架110可包括：抽气孔101，其与富集气体收集腔连通，以允许富集气体收集腔中的特定气体被输出。富集气体收集腔可通过抽气孔101与抽气泵相连，以将前述特定气体从富集气体收集腔中被输出。随着富集气体收集腔中的富集气体被输出，富集气体收集腔中处于负压状态，因此空气分离装置100外侧空气中的特定气体会持续透过空气分离膜120进入富集气体收集腔中。

在一些实施例中，空气分离装置100的支撑框架110还可包括：边框102和多个肋板1102。边框102内限定一具有开口的容纳腔1101。多个肋板1102在容纳腔1101的前述开口处间隔设置。多个肋板1102的外侧表面形成前述用于铺设空气分离膜120的支撑表面；两个相邻的肋板1102之间的间隙形成前述支撑表面的槽道1103。容纳腔1101处于前述多个肋板1102内侧的腔体形成所述富集气体收集腔。

空气分离膜120设置在前述多个肋板1102的外侧表面。本领域技术人员可意识到的，前述多个肋板1102的内侧表面即为肋板1102朝向容纳腔1101的一侧表面或者说肋板1102远离前述开口的一侧表面；前述多个肋板1102的外侧表面即为肋板1102远离容纳腔1101的一侧表面或者说肋板1102朝向前述开口的一侧表面。本发明通过将空气分离膜120设置在多个肋板1102的外侧表面，从而使得支撑框架110对空气分离膜120起到较好的支撑作用，有利于使空气分离膜120保持较好的平整度；且提供了一种内部气体流动性好且具有一定强度的空气分离装置100。

在一些实施例中，边框102开口周缘的表面内陷以与前述多个肋板1102的外侧表面平齐，从而共同形成安装凹槽114，空气分离膜120嵌入安装凹槽114中。边框102的开口周缘的表面进一步在安装凹槽114的周边内陷形成一圈环线槽115，用于填充密封胶130，以将空气分离膜120密封地安装在安装凹槽114中。本发明通过在支撑框架110的边框102上形成安装凹槽114和环线槽115，从而可实现将空气分离膜120方便、快捷、可靠地安装在支撑框架110上，并保证了空气分离装置100的气密性，使空气分离膜120内外可以形成足够的压力差。当本发明实施例的空气分离装置100用于冰箱食品保鲜中时，密封胶要保证食品级标准，即保证密封胶不产生异味及有害挥发性物质。

在一些实施例中，参见图3，为了进一步方便安装，可先用一圈双面胶140将空气分离膜120预固定在安装凹槽114中，之后在环线槽115中填充一圈密封胶130，以将空气分离膜120密封地安装在安装凹槽114中。

在一些实施例中，肋板1102的外侧表面的边缘形成倒角，从而可缩小肋板1102与空气分离膜120之间的接触面积，进一步增强富集气体收集腔内部的气体流动性。

在一些实施例中，抽气孔101设置在边框102的周向一侧。本领域技术人员应该理解，此处的“周向一侧”即为边框102的与容纳腔1101的开口所处平面相垂直的任意一侧的周向侧壁。在这样的实施例中，抽气孔101的轴线与前述支撑表面或者说肋板1102的外侧表面平行。进一步地，抽气孔101的轴线处于支撑表面的垂直平分面上。此处的“垂直平分面”即为与支撑表面垂直且将支撑表面平分的平面。即抽气孔101设置在边框102的周向一侧的中部，这样设置有利于空气分离膜120各部分均匀透气。

多个肋板1102优选等间隔设置，且延伸方向相同。在一些实施例中，抽气孔101的轴线延伸方向与前述多个肋板1102的延伸方向相同。也就意味着支撑表面的槽道1103与抽气孔101的轴线延伸方向相同。这样设置，有利于进入槽道1103中的气体快速流向抽气孔101，从而加快富集气体收集腔内部的空气流通，进而有利于提高空气分离装置100的气体分离速率。

参见图4，抽气孔101可向外突出前述支撑表面设置。抽气孔101与前述多个肋板1102中的两个肋板1102相面对。也就是说，抽气孔101的横截面在垂直于抽气孔101轴线的平面上的投影轮廓、与该两个肋板1102中任一个的横截面在垂直于抽气孔101轴线的平面上的投影轮廓至少部分重合。该两个肋板1102的邻近抽气孔101的外侧表面向外抬升形成凸起1104，两个凸起1104形成一与抽气孔101对准的导流通道，以扩大抽气孔101的进气量。在这样的实施例中，两个凸起1104将空气分离膜120的相应区域抬高，从而在肋板1102外侧形成与抽气孔101连通的气流通道，进一步增加了导气率。在这样的实施例中，容纳腔1101的底壁与肋板1102的内侧表面之间的间距可设置得很小，仅需有些空隙即可。因此，可大大缩小富集气体收集腔的体积，有利于空气分离装置100的小型化。

抽气孔101可为台阶孔或者说阶梯孔，以在其通过软管与抽气泵连接时，保证连接部位的气密性。

在替代性实施例中，前述多个肋板1102的延伸方向也可与抽气孔101的轴线延伸方向形成夹角。

在本发明实施例中，由于支撑框架110的特殊结构可保证其具有足够的强度，因此支撑框架110可由塑料制成。本发明实施例的空气分离装置100主要用于实现空气组分的分离，当空气分离膜120选为富氧膜时，通过该空气分离装置100可以调整空气中氧气或氮气或二氧化碳的含量，进而应用于不同的应用场合(例如；富氧环境；呼吸机或生鲜保活或富氧水等，低氧环境；气调保鲜或阻燃环境；富氮环境；富二氧化碳环境等)。由于本发明实施例的空气分离装置100体积较小，故十分适合用于冰箱的食品保鲜。

因此，本发明还提供了一种冷藏冷冻装置。图5是根据本发明一个实施例的冷藏冷冻装置的示意性结构图，图6是从另一角度观察图5所示冷藏冷冻装置的示意性结构图；图7是根据本发明一个实施例的冷藏冷冻装置的示意性局部结构图；图8是图7所示结构的示意性分解图。如图5至图8所示，本发明实施例的冷藏冷冻装置可包括箱体200、门体(图中未示出)、空气分离装置100、抽气泵41和制冷系统。

箱体200内限定有储物空间211和压缩机仓240。具体地，箱体200可包括内胆210，内胆210内限定出储物空间211。门体可转动安装于箱体200，配置成打开或关闭箱体200限定的储物空间211。进一步地，储物空间211内设置有储物容器，储物容器内具有气调保鲜空间。气调保鲜空间可为密闭型空间或近似密闭型空间。储物容器优选为抽屉组件。储物容器可包括抽屉筒体220和抽屉本体230。抽屉筒体220可具有前向开口，且设置于储物空间211内。抽屉本体230可滑动地设置于抽屉筒体220，以从抽屉筒体220的前向开口可操作地向外抽出和向内插入抽屉筒体220。

制冷系统可为由压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器等构成的制冷循环系统。压缩机可安装于压缩机仓240内。蒸发器配置成直接或间接地向储物空间211内提供冷量。

空气分离装置100周围空间与气调保鲜空间连通。气调保鲜空间的空气中的氧气可相对于其中的氮气更多地透过空气分离膜120进入富集气体收集腔。抽气泵41可设置于压缩机仓240内，以充分利用压缩机仓240空间。抽气泵41不额外占用其他地方，因此不会增大冷藏冷冻装置的额外体积，可使冷藏冷冻装置的结构紧凑。抽气泵41的进口端经由管路50与空气分离装置100的富集气体收集腔连通，以将透入富集气体收集腔内的气体抽排到储物容器外。

在该实施例中，抽气泵41向外抽气，可使富集气体收集腔的压力小于空气分离装置100的周围空间的压力，进一步地，可使空气分离装置100周围空间内的氧气进入富集气体收集腔。由于气调保鲜空间与空气分离装置100周围空间连通，气调保鲜空间内的空气会进入空气分离装置100周围空间，因此也可使气调保鲜空间内的空气中的氧气进入富集气体收集腔，从而在气调保鲜空间内获得富氮贫氧以利于食物保鲜的气体氛围。

在一些实施例中，如图7和图8所示，空气分离装置100可设置于抽屉筒体220的筒体壁上，优选地水平地设置于抽屉筒体220的顶壁。具体地，抽屉筒体220的顶壁内设置有容纳腔221，以容置空气分离装置100。抽屉筒体220的容纳腔221与气调保鲜空间之间的壁面上开设有与容纳腔221连通的至少一个第一通气孔222和至少一个第二通气孔223。第一通气孔222与第二通气孔223间隔开，以分别在不同位置连通容纳腔221与气调保鲜空间。第一通气孔222和第二通气孔223均为小孔，且数量均可为多个。

在一些实施例中，为了促使气调保鲜空间与容纳腔221内的气体流动，冷藏冷冻装置还可包括风机60，设置于容纳腔221内，配置成促使气调保鲜空间的气体经由第一通气孔222进入容纳腔221，且使容纳腔221内的气体经由第二通气孔223进入气调保鲜空间。风机60优选为离心风机，设置于容纳腔221内第一通气孔222处。也就是说，离心风机位于至少一个第一通气孔222的上方，且进风口正对于第一通气孔222。离心风机的出气口可朝向空气分离装置100。空气分离装置100设置于至少一个第二通气孔223的上方且使得空气分离装置100的空气分离膜120平行于筒体22的顶壁，其中空气分离膜120可朝向气调保鲜空间设置。第一通气孔222可设置于顶壁前部，第二通气孔223可设置于顶壁后部。即，离心风机设置于容纳腔221的前部，空气分离装置100设置于容纳腔221的后部。进一步地，抽屉筒体220的顶壁可包括主板部224和盖板部225，主板部224的上表面形成凹陷槽，盖板部225盖设于凹陷槽以形成容纳腔221。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。