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CN117663670B - 一种冰箱湿度控制装置及方法 - Google Patents

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CN117663670B CN202311771410.1A CN202311771410A CN117663670B CN 117663670 B CN117663670 B CN 117663670B CN 202311771410 A CN202311771410 A CN 202311771410A CN 117663670 B CN117663670 B CN 117663670B
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Abstract

本发明提供一种冰箱湿度控制装置及方法，涉及冰箱除湿领域，包括目标冷藏室、非目标冷藏室、风道和除湿再生组件，目标冷藏室与非目标冷藏室之间连接有风道，除湿再生组件设置在风道的中间；目标冷藏室与风道之间连通有第一吹风口和第一吸风口，非目标冷藏室与风道之间连通有第二吹风口和第二吸风口；第一吹风口和第一吸风口打开时，风道内形成除湿气道，第二吸风口和第二吹风口打开时，风道内形成再生气道；本发明能对冰箱内部除湿，且本发明除湿再生交替进行能够节约能源，实现循环规律性除湿。

Description

一种冰箱湿度控制装置及方法
技术领域
本发明涉及冰箱除湿领域，尤其涉及一种冰箱湿度控制装置及方法。
背景技术
冰箱冷藏室湿度较大,平均湿度在90％，最低湿度为80％，而此区域储存的特定食材(蔬菜水果类)对于湿度有较高要求，湿度过高，出现凝露会导致食材腐烂，湿度过低会导致失水过多，严重影响食材品质。同时，由于频繁开门及储存食物水分蒸发等原因，使得冰箱内湿度增大，影响食物储藏质量。因此，如何高效控制冰箱冷藏室内的湿度在合适的范围内、除去冰箱内过多的湿气、避免冰箱内湿度过高，是需要解决的问题。现有的方法主要采用透湿膜除湿，透湿膜除湿的原理为通过选择性透过水汽的膜，将湿气从冰箱内部传递到外部；透湿膜除湿过程中需要一定的能量来推动湿气透过膜，增加了冰箱的能耗负担；透湿膜养护工艺复杂且透湿膜极易受损导致冰箱除湿效果不良；透湿膜的除湿效果在不同的湿度环境中会有所变化，因此适用性受到环境条件的限制，在高湿度状态下会有凝水产生。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明提供了一种冰箱湿度控制装置及方法，具体包括：
一种冰箱湿度控制装置，包括：目标冷藏室、非目标冷藏室、风道、除湿再生组件、第一电源和上位机；
所述目标冷藏室与非目标冷藏室之间连接有风道，所述除湿再生组件通过预留槽或支架设置在所述风道的中间；所述目标冷藏室与所述风道之间连通有支持启闭的第一吹风口和支持启闭的第一吸风口，所述非目标冷藏室与所述风道之间连通有支持启闭的第二吹风口和支持启闭的第二吸风口；
所述除湿再生组件的两端端面上开设有滑道，所述滑道上滑动连接两个伸缩挡板，每个所述滑道上的两个伸缩挡板的滑动方向相反，所述伸缩挡板的滑动方向与所述除湿再生组件的端面平行；
每个所述滑道上的两个伸缩挡板中，其中一个伸缩挡板伸出后垂直于所述目标冷藏室的外壁，另一个伸缩挡板伸出后垂直于所述非目标冷藏室的外壁；
所述风道的两端分别设有除湿空气风机和再生空气风机，所述除湿空气风机的位置与所述第一吹风口相对，所述再生空气风机的位置与所述第二吹风口相对；
当所述第一吹风口和所述第一吸风口打开，所述第二吸风口和所述第二吹风口关闭，所述除湿空气风机开启时，所述风道为除湿气道，所述目标冷藏室内的湿空气从所述第一吸风口进入所述除湿气道，经所述除湿再生组件除湿后从所述第一吹风口排回至所述目标冷藏室；
当所述第二吸风口和所述第二吹风口打开，所述第一吹风口和所述第一吸风口关闭，所述再生空气风机开启时，所述风道为再生气道，所述非目标冷藏室内的干燥空气从所述第二吸风口进入所述再生气道，干燥空气对所述除湿再生组件再生后从所述第二吹风口排回至所述非目标冷藏室；
所述目标冷藏室内设有第一湿度传感器，所述非目标冷藏室内设有第二湿度传感器。
可选地，所述第一吸风口、所述第一吹风口、所述第二吸风口和所述第二吹风口分别设有电动阀门。
可选地，当所述风道为除湿气道时，所述除湿再生组件靠近所述再生空气风机的一端端面上的两个伸缩挡板伸出，所述除湿再生组件靠近所述除湿空气风机的一端端面上的两个伸缩挡板中，靠近所述目标冷藏室的伸缩挡板伸出并垂直于所述目标冷藏室的外壁，靠近所述非目标冷藏室的伸缩挡板收缩。
可选地，当所述风道为再生气道时，所述除湿再生组件靠近所述除湿空气风机的一端端面上的两个伸缩挡板伸出，所述除湿再生组件靠近所述再生空气风机的一端端面上的两个伸缩挡板中，靠近所述非目标冷藏室的伸缩挡板伸出并垂直于所述非目标冷藏室的外壁，靠近所述目标冷藏室的伸缩挡板收缩。
可选地，所述除湿再生组件包括外壳和多个吸附件，多个所述吸附件在所述外壳内均匀排成一排，相邻的两个所述吸附件之间设有空气通道，所述吸附件包括基材和吸附材料，所述吸附材料包裹在所述基材外；所述外壳的两个端面上分别设有滑道；所述基材电性连接第一电源，所述基材通电后发热。
可选地，所述第一湿度传感器、所述第二湿度传感器、所述第一吸风口、所述第二吸风口、所述第一吹风口、所述第二吹风口、所述伸缩挡板、所述除湿空气风机、所述再生空气风机和所述第一电源电性连接上位机。
可选地，
所述除湿再生组件包括：第一基材、第二基材和吸附材料；
多层所述第一基材自上而下依次设置，所述第一基材呈面板设置，所述第一基材的侧截面呈直线结构，每层第一基材的板面相互平行；
当所述吸附材料为粉末状时，每两层所述第一基材之间通过所述第二基材连接，所述第二基材为波纹板结构，所述第二基材的纵截面呈正弦谱结构，在同一第二基材中：所述第二基材的波峰与设置在所述第二基材顶部的第一基材相切连接，所述第二基材的波谷与设置在所述第二基材底部的第一基材相切连接；所述吸附材料粘附在所述第二基材的上表面、所述第二基材的下表面、所述第一基材的上表面和所述第一基材的下表面上；
当所述吸附材料为颗粒状时，所述第二基材与所述第一基材的结构相同，第二基材的板面与第一基材的板面相互平行；所述吸附材料粘附在第二基材的上表面、第二基材的下表面、第一基材的上表面和第一基材的下表面上；
所述吸附材料的材质为硅胶或活性氧化铝；
当吸附材料为硅胶时，粒径范围在1μm-100μm之间的吸附材料为粉末状，粒径超过100μm的吸附材料为颗粒状；
当吸附材料为活性氧化铝时，粒径范围在1nm-100nm之间的吸附材料为粉末状，粒径超过100nm的吸附材料为颗粒状。
一种冰箱湿度控制方法，应用于所述的冰箱湿度控制装置，所述冰箱湿度控制方法包括第一控制方法和第二控制方法；
所述第一控制方法包括依次执行的n-1个第一湿度控制周期和一个第三湿度控制周期；
所述第二控制方法包括依次执行的n个第二湿度控制周期；
所述第一湿度控制周期包括依次执行的除湿工况和停止工况；
所述第二湿度控制周期包括依次执行的除湿工况、再生工况和停止工况；
所述第三湿度控制周期包括依次执行的除湿工况和再生工况；
所述除湿工况包括：
S101、上位机控制开启第一湿度传感器，当目标冷藏室内的湿度超过临界值，所述第一湿度传感器向所述上位机发送目标冷藏室湿度信息；
S102、所述上位机收到所述目标冷藏室湿度信息后，所述上位机控制打开第一吹风口和第一吸风口，所述上位机控制除湿再生组件的远离所述第一吹风口的一端的两个伸缩挡板伸出，所述除湿再生组件另一端的两个伸缩挡板中，所述上位机控制靠近非目标冷藏室的伸缩挡板收缩，所述上位机控制靠近所述目标冷藏室的伸缩挡板伸出；
S103、所述上位机开启除湿空气风机，所述目标冷藏室内的湿空气从所述第一吸风口进入所述除湿气道，所述除湿再生组件对湿空气除湿，除湿后的空气在所述除湿空气风机的驱动下从所述第一吹风口排回至所述目标冷藏室；
所述再生工况包括：
S201、所述上位机开启第二湿度传感器，所述第二湿度传感器将检测到的非目标冷藏室湿度信息发送至所述上位机；
S202、所述上位机收到所述非目标冷藏室湿度信息后，所述上位机根据预设的再生时间和所述非目标冷藏室湿度信息计算再生温度；
S203、所述上位机控制关闭所述除湿空气风机，所述上位机控制第二吹风口和第二吸风口打开，所述上位机控制除湿再生组件的远离所述第二吹风口的一端的两个伸缩挡板伸出，所述除湿再生组件另一端的两个伸缩挡板中，所述上位机控制靠近所述目标冷藏室的伸缩挡板收缩，所述上位机控制靠近所述非目标冷藏室的伸缩挡板伸出；
S204、所述上位机开启再生空气风机和第一电源，所述非目标冷藏室内的干燥空气被所述再生空气风机从所述第二吸风口抽进所述再生气道，干燥空气对所述除湿再生组件进行再生，再生后产生的湿空气从所述第二吹风口排回至所述非目标冷藏室；
所述停止工况包括：
所述上位机控制所述第一吹风口、所述第二吹风口、所述第一吸风口、所述第二吸风口、所述除湿空气风机、所述再生空气风机和所述第一电源关闭。
可选地，
所述第一湿度控制周期、所述第二湿度控制周期和所述第三湿度控制周期之间的关系满足公式(1)：
T1＝T2＝T3 (1)
T1为所述第一湿度控制周期的时间；
T2为所述第二湿度控制周期的时间；
T3为所述第三湿度控制周期的时间；
每个所述第一湿度控制周期中除湿工况所需时间、吸附材料标定的最长除湿时间和所述第一湿度控制周期的时间之间的关系满足公式(2)：
t1＜t2＜...＜tn-1＜ta＜T1 (2)
t1为在第1个所述第一湿度控制周期中，除湿工况所需的时间；
t2为在第2个所述第一湿度控制周期中，除湿工况所需的时间；
tn-1为在第n-1个所述第一湿度控制周期中，除湿工况所需的时间；
ta为所述吸附材料标定的最长除湿时间；
每个所述第二湿度控制周期中除湿工况所需时间、吸附材料标定的最长除湿时间和所述第二湿度控制周期的时间之间的关系满足公式(3)：
t＜ta＜T2 (3)
t为在每个所述第二湿度控制周期中，除湿工况所需的时间；
所述第三湿度控制周期中除湿工况所需时间、吸附材料标定的最长除湿时间和所述第三湿度控制周期的时间之间的关系满足公式(4)：
tn＜ta＜T3 (4)
tn为在所述第三湿度控制周期中，除湿工况所需的时间。
可选地，
所述第一控制方法中，执行的除湿工况的总数和执行的每个除湿工况所需的时间的确定方法包括S301至S302：
S301、建立第一预测模型；
S302、将所述目标冷藏室的散湿速率mv、所述第一湿度控制周期的时间T1和所述吸附材料标定的最长除湿时间ta输入到所述第一预测模型中，得到在第一控制方法中，执行的除湿工况的总数n和执行的每个除湿工况所需的时间t1、t2...tn；
其中，所述第一预测模型的计算方法包括公式(5)：
mv＝ma×(da,in-da,out)×tn (5)
mv为所述目标冷藏室的散湿速率；
ma为空气流量；
da,in为所述第一吸风口处的空气的含湿量；
da,out为所述第一吹风口处的空气的含湿量；
tn为在第一控制方法中，第n个除湿工况所需的时间；
其中，在所述第一控制方法中，执行再生工况所需要的时间的确定方法包括：
S401、确定所述第三湿度控制周期中的执行再生工况所需要的最长时间，其中，执行再生工况所需要的最长时间的计算公式为公式(6)：
tz＝T3-tn (6)
tz为所述第三湿度控制周期中，执行再生工况所需要的最长时间；
tn为在所述第三湿度控制周期中，执行除湿工况所需的时间；
S402、在再生工况中，通过开启第一电源使基材发热加快再生速率，根据所述第三湿度控制周期中的执行再生工况所需要的最长时间，得到第三湿度控制周期中执行再生工况所需时间与执行再生工况所需的最长时间之间的关系，关系满足公式(7)：
treg1≤tz (7)
treg1为在第三湿度控制周期中，执行再生工况所需要的时间。
上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下有益效果：
本方案装置整体安装在冰霜冷藏室内壁上，基材作为支撑，吸附材料被均匀填充在基材上，其中留有空气通道，可实现对冰箱内空气中水蒸气的吸附，并采用冰箱内其他冷藏区域的空气进行再生，实现冰箱内空气湿度的控制；本方案能对冰箱内部除湿，且除湿再生交替进行能够节约能源，实现循环规律性除湿。本方案采用吸附剂除湿，除湿效率高耗能低，在低湿度条件下，吸附剂的吸附和脱附过程无需大量的能量，节约了冰箱的能耗；本方案吸附剂除湿耐久性强且除湿再生组件维护要求简单，本方案除湿再生可以交替进行，无需设置传动交换装置，节省材料，减少浪费；本方案适用湿度范围广泛，对不同湿度条件的适应性较强。本方案的除湿再生组件结构较为紧凑，占用空间小；本方案结合湿度传感器及预测模型，可以实现高效控制不同除湿和再生需求下的除湿时间、再生时间及再生温度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种冰箱湿度控制方法的除湿过程原理图；
图2为本发明提供的一种冰箱湿度控制方法的再生过程原理图；
图3为本发明提供的一种冰箱湿度控制方法的蜂窝状除湿再生组件的结构示意图；
图4为本发明提供的一种冰箱湿度控制装置的流线状除湿再生组件的结构示意图；
图5为本发明提供的一种冰箱湿度控制方法的第一控制方法的时序控制图；
图6为本发明提供的一种冰箱湿度控制装置的使用硅胶或活性氧化铝作为吸附材料时装置的除湿时间变化图；
图7为本发明提供的一种冰箱湿度控制方法的第一控制方法的除湿时间预测模型示意图；
图8为本发明提供的一种冰箱湿度控制装置的使用硅胶或活性氧化铝作为吸附材料时装置的再生时间变化图；
图9为本发明提供的一种冰箱湿度控制方法的第一控制方法的再生温度预测模型示意图；
图10为本发明提供的一种冰箱湿度控制方法的第二控制方法的时序控制图；
图11为本发明提供的一种冰箱湿度控制方法的第二控制方法的除湿时间预测模型示意图；
图12为本发明提供的一种冰箱湿度控制方法的第二控制方法的再生温度预测模型示意图。
附图标记：
1、第一湿度传感器；2、第二湿度传感器；3、第一吸风口；4、第一吹风口；5、伸缩挡板；6、目标冷藏室内的湿空气；7、空气通道；8、基材；9、吸附材料；10、除湿后的空气；11、除湿空气风机；12、再生空气风机；13、第一电源；14、第二吸风口；15、第二吹风口；16、非目标冷藏室内的干燥空气；17、再生后的空气；18、目标冷藏室；19、非目标冷藏室。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
需要说明的是，本发明中使用的“上”、“下”、“左”、“右”“前”“后”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
基于现有技术湿负荷较大时效果不佳，存在凝水现象的缺陷本实施例提供一种冰箱湿度控制装置及方法，具体包括如下：
如图1-图2所示，本实施例提供一种冰箱湿度控制装置，包括目标冷藏室18、非目标冷藏室19、风道、除湿再生组件、第一电源和上位机。目标冷藏室18内设有第一湿度传感器1，非目标冷藏室19内设有第二湿度传感器2。
目标冷藏室18与非目标冷藏室19相对的外壁之间设有风道，除湿再生组件通过预留槽或支架设置在风道的正中间，除湿再生组件与目标冷藏室18的外壁存在一定距离，除湿再生组件与非目标冷藏室19的外壁存在一定距离。目标冷藏室18与风道之间连通有支持启闭的第一吹风口4和支持启闭的第一吸风口3，第一吹风口4和第一吸风口3开设在目标冷藏室18的外壁上；非目标冷藏室19与风道之间连通有支持启闭的第二吹风口15和支持启闭的第二吸风口14，第二吹风口15和第二吸风口14开设在非目标冷藏室19的外壁上。第一吸风口3正对除湿再生组件，第二吸风口14正对除湿再生组件。
除湿再生组件包括外壳，外壳的两个端面上分别设有滑道，滑道上滑动连接两个伸缩挡板5，每个滑道上的两个伸缩挡板5的滑动方向相反，伸缩挡板5的滑动方向与除湿再生组件的端面平行。
每个滑道上的两个伸缩挡板5中，临近目标冷藏室18一侧的伸缩挡板5伸出后垂直于目标冷藏室18的外壁，临近非目标冷藏室19一侧的伸缩挡板5伸出后垂直于非目标冷藏室19的外壁。
风道的两端分别设有除湿空气风机11和再生空气风机12，除湿空气风机11的位置与第一吹风口4相对，再生空气风机12的位置与第二吹风口15相对。
如图1所示，当一种冰箱湿度控制装置进行除湿工作时，上位机控制第一吹风口4和第一吸风口3打开，上位机控制第二吸风口14和第二吹风口15关闭，上位机控制除湿空气风机11开启，此时风道为除湿气道；上位机控制除湿再生组件远离第一吹风口4一端端面上的两个伸缩挡板5伸出；除湿再生组件靠近第一吹风口4的一端端面上的两个伸缩挡板5中，上位机控制靠近目标冷藏室18的伸缩挡板5伸出，伸出的伸缩挡板5垂直于目标冷藏室18的外壁，上位机控制靠近非目标冷藏室19的伸缩挡板5收缩。除湿空气风机11用于驱动除湿后的空气10流动。
一种冰箱湿度控制装置进行除湿工作时，目标冷藏室内的湿空气6从第一吸风口3进入除湿气道，除湿再生组件内设有空气通道7，目标冷藏室内的湿空气6进入空气通道7经除湿再生组件除湿后在除湿空气风机11的驱动下从第一吹风口4排回至目标冷藏室18。
如图2所示，当一种冰箱湿度控制装置进行再生工作时，上位机控制第二吸风口14和第二吹风口15打开，上位机控制第一吸风口3和第二吹风口4关闭，上位机控制再生空气风机12开启，此时风道为再生气道；上位机控制除湿再生组件远离第二吹风口15一端端面上的两个伸缩挡板5伸出；除湿再生组件靠近第二吹风口15的一端端面上的两个伸缩挡板5中，上位机控制靠近非目标冷藏室19的伸缩挡板5伸出，伸出的伸缩挡板5垂直于非目标冷藏室19的外壁，上位机控制靠近目标冷藏室18的伸缩挡板5收缩。再生空气风机12用于抽取非目标冷藏室内的干燥空气16。
一种冰箱湿度控制装置进行再生工作时，非目标冷藏室内的干燥空气16被再生空气风机12从第二吸风口14吸入到再生气道，非目标冷藏室内的干燥空气16进入空气通道7，非目标冷藏室内的干燥空气16对除湿再生组件进行再生，再生后的空气17从第二吹风口15排回至非目标冷藏室19。
伸缩挡板5原理类似伸缩门，此为现有技术在此不再赘述。第一吸风口3、第一吹风口4、第二吸风口14和第二吹风口15分别设有电动阀门，电动阀门能够控制吸风口或吹风口的启闭。
如图2所示，除湿再生组件包括多个吸附件，多个吸附件在外壳内等间隔均匀的排成一排，相邻的两个吸附件之间设有空气通道7。吸附件包括基材8和吸附材料9，基材8通电后能够发热，优选为电热片，吸附材料9为能吸水的材料，优选为硅胶或活性氧化铝，吸附材料9可以为粉末状或颗粒状。吸附材料9包裹在基材8外，基材8电性连接第一电源13，第一电源13安装在风道的外壁上。
吸附材料9为硅胶或活性氧化铝，当吸附材料9为硅胶时，粒径范围在1μm-100μm之间的硅胶为粉末状，粒径超过100μm的硅胶为颗粒状；当吸附材料为活性氧化铝时，粒径范围在1nm-100nm之间的活性氧化铝为粉末状，粒径超过100nm的活性氧化铝为颗粒状。
如图3-图4所示，除湿再生组件包括：第一基材、第二基材和吸附材料9；
多层第一基材自上而下依次设置，第一基材呈面板设置，第一基材的侧截面呈直线结构，每层第一基材的板面相互平行。
当吸附材料9为粉末状时，每两层第一基材之间通过第二基材连接，第二基材为波纹板结构，第二基材的纵截面呈正弦谱结构，在同一第二基材中：第二基材的波峰与设置在第二基材顶部的第一基材相切连接，第二基材的波谷与设置在第二基材底部的第一基材相切连接；吸附材料粘附在第二基材的上表面、第二基材的下表面、第一基材的上表面和第一基材的下表面上。
当吸附材料为颗粒状时，第二基材与第一基材的结构相同，第二基材的板面与第一基材的板面相互平行；吸附材料粘附在第二基材的上表面、第二基材的下表面、第一基材的上表面和第一基材的下表面上。
第一湿度传感器1、第二湿度传感器2、第一吸风口3、第二吸风口14、第一吹风口4、第二吹风口15、伸缩挡板5、除湿空气风机11、再生空气风机12和第一电源13电性连接上位机。
本方案装置整体安装在冰霜冷藏室内壁上，基材作为支撑，吸附材料被均匀填充在基材上，其中留有空气通道，可实现对冰箱内空气中水蒸气的吸附，并采用冰箱内其他冷藏区域的空气进行再生，实现冰箱内空气湿度的控制；本方案能对冰箱内部除湿，且除湿再生交替进行能够节约能源，实现循环规律性除湿。本方案采用吸附剂除湿，除湿效率高耗能低，在低湿度条件下，吸附剂的吸附和脱附过程无需大量的能量，节约了冰箱的能耗；本方案吸附剂除湿耐久性强且除湿再生组件维护要求简单，本方案除湿再生可以交替进行，无需设置传动交换装置，节省材料，减少浪费；本方案适用湿度范围广泛，对不同湿度条件的适应性较强。本方案的除湿再生组件结构较为紧凑，占用空间小；本方案结合湿度传感器及预测模型，可以实现高效控制不同除湿和再生需求下的除湿时间、再生时间及再生温度。
如图5和图10所示，一种冰箱湿度控制方法，包括第一控制方法和第二控制方法；第一控制方法包括依次执行的n-1个第一湿度控制周期和一个第三湿度控制周期；第二控制方法包括依次执行的n个第二湿度控制周期。
第一湿度控制周期包括依次执行的除湿工况和停止工况；
第二湿度控制周期包括依次执行的除湿工况、再生工况和停止工况；
第三湿度控制周期包括依次执行的除湿工况和再生工况。
除湿工况包括：
S101、上位机控制开启第一湿度传感器1，当目标冷藏室18内的湿度超过临界值，第一湿度传感器1向上位机发送目标冷藏室湿度信息。
S102、上位机收到目标冷藏室湿度信息后，上位机控制打开第一吹风口4和第一吸风口3，上位机控制关闭第二吸风口14和第二吹风口15；上位机控制除湿再生组件的远离第一吹风口4的一端的两个伸缩挡板5伸出，除湿再生组件另一端的两个伸缩挡板5中，上位机控制靠近非目标冷藏室19的伸缩挡板5收缩，上位机控制靠近目标冷藏室18的伸缩挡板5伸出。
S103、上位机控制开启除湿空气风机11，目标冷藏室内的湿空气6从第一吸风口3进入除湿气道，目标冷藏室内的湿空气6通过空气通道7，吸附材料9对目标冷藏室内的湿空气6进行吸附除湿，除湿后的空气10在除湿空气风机11的驱动下从第一吹风口4排回至目标冷藏室18。
再生工况包括：
S201、上位机控制开启第二湿度传感器2，第二湿度传感器2将检测到的非目标冷藏室湿度信息发送至上位机。
S202、上位机收到非目标冷藏室湿度信息后，上位机根据人工预设的再生时间和非目标冷藏室湿度信息计算再生温度。
S203、上位机控制关闭除湿空气风机11，上位机控制第一吹风口4和第一吸风口3关闭，上位机控制第二吹风口15和第二吸风口14打开，上位机控制除湿再生组件的远离第二吹风口15的一端的两个伸缩挡板5伸出，除湿再生组件另一端的两个伸缩挡板5中，上位机控制靠近目标冷藏室18的伸缩挡板5收缩，上位机控制靠近非目标冷藏室19的伸缩挡板5伸出。
S204、上位机控制开启再生空气风机12和第一电源13，非目标冷藏室内的干燥空气16被再生空气风机12从第二吸风口14抽进再生气道内，非目标冷藏室内的干燥空气16通过空气气道7，非目标冷藏室内的干燥空气16对吸附材料9进行再生，第一电源对基材8通电使基材8发热，基材8发热使再生气道内的温度达到再生温度，再生后的空气17从第二吹风口15排回至非目标冷藏室19。
在第一控制方法中，停止工况发生在除湿工况后，在第二控制方法中，停止工况发生在再生工况之后。
在第一控制方法中，停止工况包括：上位机控制第一吹风口4、第一吸风口3和除湿空气风机11关闭。
在第二控制方法中，停止工况包括：上位机控制第二吹风口15、第二吸风口14、再生空气风机12和第一电源13关闭。
停止工况即冰箱的除湿工作和再生工作均停止，因此上位机控制第一吹风口4、第二吹风口15、第一吸风口3、第二吸风口14、除湿空气风机11、再生空气风机12和第一电源13关闭。
如图6和图8所示，吸附材料9为硅胶或活性氧化铝两种不同材料，图6为使用硅胶或活性氧化铝材料除湿时，装置的除湿时间变化，即多次除湿之后，每小时的除湿工作时间变化，在第一控制方法中，执行的除湿工况越多，吸附材料9的除湿效率越差，吸附材料9的除湿效率越差则对应的除湿工况所需要的时间越长。图8为使用硅胶或活性氧化铝材料除湿时，装置的再生时间与再生温度的关系，再生温度越高，吸附材料9被再生的效率越高，所需要的再生时间越短即再生工况需要的时间越短。
如图5、图10所示，第一湿度控制周期、第二湿度控制周期和第三湿度控制周期之间的关系满足公式(1)：
T1＝T2＝T3 (1)
T1为所述第一湿度控制周期的时间；
T2为所述第二湿度控制周期的时间；
T3为所述第三湿度控制周期的时间。
每个第一湿度控制周期中除湿工况所需时间、吸附材料9标定的最长除湿时间和第一湿度控制周期的时间之间的关系满足公式(2)：
t1＜t2＜...＜tn-1＜ta＜T1 (2)
t1为在第1个第一湿度控制周期中，除湿工况所需的时间；
t2为在第2个第一湿度控制周期中，除湿工况所需的时间；
tn-1为在第n-1个第一湿度控制周期中，除湿工况所需的时间；
ta为吸附材料9标定的最长除湿时间。
每个第二湿度控制周期中除湿工况所需时间、吸附材料9标定的最长除湿时间和第二湿度控制周期的时间之间的关系满足公式(3)：
t＜ta＜T2 (3)
t为在每个第二湿度控制周期中，除湿工况所需的时间。
第三湿度控制周期中除湿工况所需时间、吸附材料9标定的最长除湿时间和第三湿度控制周期的时间之间的关系满足公式(4)：
tn＜ta＜T3 (4)
tn为在第三湿度控制周期中，除湿工况所需的时间。
在第一个第一湿度控制周期中，除湿工况所需的时间为t1，在每个第二湿度控制周期中，除湿工况所需的时间均为t，t＝t1。第一控制方法中，总共执行n个除湿工况，其中n-1个除湿工况在第一湿度控制周期内执行，第n个除湿工况在第三湿度控制周期内执行；在第一控制方法的第n个除湿工况中，吸附材料9的除湿能力达到临界值，第n个除湿工况中tn≤ta，第n+1个除湿工况中tn＞ta。吸附材料9的除湿能力达到临界值时需要进行再生工况，且再生工况需要在第n+1个除湿工况开始前完成。
第一控制方法中，执行的除湿工况的总数和执行的每个除湿工况所需的时间的确定方法包括S301至S302：
S301、建立第一预测模型；
S302、将目标冷藏室18的散湿速率mv、第一湿度控制周期的时间T1和吸附材料标定的最长除湿时间ta输入到第一预测模型中，得到在第一控制方法中，执行的除湿工况的总数n和执行的每个除湿工况所需的时间t1、t2...tn；
其中，第一预测模型的计算方法包括公式(5)：
mv＝ma×(da,in-da,out)×tn (5)
mv为所述目标冷藏室18的散湿速率；
ma为空气流量；
da,in为所述第一吸风口处的空气的含湿量；
da,out为所述第一吹风口处的空气的含湿量；
tn为在第一控制方法中，第n个除湿工况所需的时间。
其中，mv、ma、da,in和da,out为上位机可以计算的已知值，为现有技术在此不再赘述。mv、ma、da,in为定量，da,out为随着吸附材料9的吸附能力变化的变量。
除湿过程计算：将n＝1、2、3....代入公式(5)执行迭代计算，求出t1、t2...tn；
t1＜t2＜...＜tn＜ta
直至tn+1＞ta时，停止迭代，输出停止迭代时的n值和迭代过程中所有的除湿工况所需时间t1、t2......tn。
第一控制方法中，执行再生工况所需要的时间的确定方法包括：
S401、确定第三湿度控制周期中的执行再生工况所需要的最长时间，其中，执行再生工况所需要的最长时间的计算公式为公式(6)：
tz＝T3-tn (6)
tz为所述第三湿度控制周期中，执行再生工况所需要的最长时间；
tn为在所述第三湿度控制周期中，执行除湿工况所需的时间；
S402、在再生工况中，通过开启第一电源使基材发热加快再生速率，根据所述第三湿度控制周期中的执行再生工况所需要的最长时间，得到第三湿度控制周期中执行再生工况所需时间与执行再生工况所需的最长时间之间的关系，关系满足公式(7)：
treg1≤tz (7)
dreg1为在第三湿度控制周期中，执行再生工况所需要的时间。
S403、建立第二预测模型；
S404、将目标冷藏室18的散湿速率mv、第三湿度控制周期的时间T3和吸附材料标定的最长除湿时间ta、第一控制方法中非目标冷藏室内的干燥空气16的含湿量dreg1和第三湿度控制周期中执行再生工况所需要的时间treg1输入到第二预测模型中，得到在第一控制方法中的再生温度temreg1。
进行除湿过程计算，得到最后失效时吸附剂材料的含水率W；结合克拉贝隆方程，在进口空气含湿量为输入的用于再生的非目标冷藏室内的干燥空气16的含湿量dreg1的条件下进行迭代计算，当含水率W重新回到初始值时，认为完成再生，此时迭代时间即为再生时间，temreg1＝f(dreg1,treg1),三者之间存在函数关系,输入再生时间treg1和再生空气含湿量dreg1，即可得到需要的再生温度temreg1。本实施例对冰箱湿度控制装置建立传热传质模型，同时考虑气体扩散和表面扩散，分别建立空气侧和吸附材料侧的质量守恒和能量守恒方程，其中吸附材料9的吸附等温线用到了克拉贝隆方程，设定初始条件和边界条件，并进行时间和空间上的网格划分，在MATLAB进行迭代计算。以上为现有技术详见论文Dynamicperformance analyses and optimization studies on air dehumidifiers usingmulti-stage desiccant plates[J].Applied Thermal Engineering,2022,212:118546.
第三湿度控制周期的再生工况完成后，吸附材料9的吸附能力回到初始值。
所述第二控制方法中：
在每一个第二湿度控制周期中，除湿工况所需时间与再生工况所需时间之间的关系满足公式(8)
t+treg2＜T2 (8)
treg2为每一个第二湿度控制周期中再生工况所需的时间。
第二控制方法中，执行的每个除湿工况所需的时间的确定方法包括S501至S502：
S501、建立第三预测模型；
S502、将目标冷藏室18的散湿速率mv和第二湿度控制周期的时间T2输入到第三预测模型中，得到在第二控制方法中，执行的每个除湿工况所需的时间t。
本模型运算过程与第一预测模型相同，除湿过程计算：将n＝1代入公式(5)执行迭代计算，求出t1，当t1＜T2时，则t＝t1，停止迭代，输出执行的每个除湿工况所需的时间t。
第二控制方法中，再生温度的确定方法包括S601至S602：
S601、建立第四预测模型；
S602、将目标冷藏室18的散湿速率mv、第二湿度控制周期的时间T2、第二控制方法中非目标冷藏室内的干燥空气16的含湿量dreg2和第二湿度控制周期中执行再生工况所需要的时间treg2输入到第四预测模型中，得到在第二控制方法中的再生温度temreg2。
本模型运算过程与第二预测模型相同，其中treg2＜T2-t。
在一个实施例中：
目标冷藏室18的散湿速率mv为0.083g/h，吸附材料9采用粉末状，除湿再生组件体积为0.16m×0.16m×0.05m。采用第一控制方法，第一湿度周期T1＝60min，第一湿度周期中吸附材料9的标定最长除湿时间ta＝5min，在强迫对流条件下，装置的每个除湿工况所需时间如图6所示。吸附材料9为硅胶时，有效工作时间为524h，吸附材料9为活性氧化铝时，有效工作时间为572h。
在一个实施例中，第一控制方法中非目标冷藏室内的干燥空气16的含湿量dreg1＝2.83g/kg，再生时间与再生温度的关系如图8所示。
在一个实施例中，如图6所示，在每个第二湿度控制周期内，当吸附材料9为硅胶时，t＝t1＝0.17min，当吸附材料9为活性氧化铝时，t＝t1＝0.33min。相对于第一控制方法，第二控制方法的除湿再生组件可以设计的更小，再生时间更短，需要的再生温度更低。
本方案装置整体安装在冰霜冷藏室内壁上，基材作为支撑，吸附材料被均匀填充在基材上，其中留有空气通道，可实现对冰箱内空气中水蒸气的吸附，并采用冰箱内其他冷藏区域的空气进行再生，实现冰箱内空气湿度的控制；本方案能对冰箱内部除湿，且除湿再生交替进行能够节约能源，实现循环规律性除湿。本方案采用吸附剂除湿，除湿效率高耗能低，在低湿度条件下，吸附剂的吸附和脱附过程无需大量的能量，节约了冰箱的能耗；本方案吸附剂除湿耐久性强且除湿再生组件维护要求简单，本方案除湿再生可以交替进行，无需设置传动交换装置，节省材料，减少浪费；本方案适用湿度范围广泛，对不同湿度条件的适应性较强。本方案的除湿再生组件结构较为紧凑，占用空间小；本方案结合湿度传感器及预测模型，可以实现高效控制不同除湿和再生需求下的除湿时间、再生时间及再生温度。
以下几点需要说明：
(1)本发明实施例附图只涉及到与本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)为了清晰起见，在用于描述本发明的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。
(3)在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种冰箱湿度控制装置，其特征在于，包括：目标冷藏室、非目标冷藏室、风道、除湿再生组件、第一电源和上位机；
所述目标冷藏室与非目标冷藏室之间连接有风道，所述除湿再生组件通过预留槽或支架设置在所述风道的中间；所述目标冷藏室与所述风道之间连通有支持启闭的第一吹风口和支持启闭的第一吸风口，所述非目标冷藏室与所述风道之间连通有支持启闭的第二吹风口和支持启闭的第二吸风口；
所述除湿再生组件的两端端面上开设有滑道，所述滑道上滑动连接两个伸缩挡板，每个所述滑道上的两个伸缩挡板的滑动方向相反，所述伸缩挡板的滑动方向与所述除湿再生组件的端面平行；
每个所述滑道上的两个伸缩挡板中，其中一个伸缩挡板伸出后垂直于所述目标冷藏室的外壁，另一个伸缩挡板伸出后垂直于所述非目标冷藏室的外壁；
所述风道的两端分别设有除湿空气风机和再生空气风机，所述除湿空气风机的位置与所述第一吹风口相对，所述再生空气风机的位置与所述第二吹风口相对；
当所述第一吹风口和所述第一吸风口打开，所述第二吸风口和所述第二吹风口关闭，所述除湿空气风机开启时，所述风道为除湿气道，所述目标冷藏室内的湿空气从所述第一吸风口进入所述除湿气道，经所述除湿再生组件除湿后从所述第一吹风口排回至所述目标冷藏室；
当所述第二吸风口和所述第二吹风口打开，所述第一吹风口和所述第一吸风口关闭，所述再生空气风机开启时，所述风道为再生气道，所述非目标冷藏室内的干燥空气从所述第二吸风口进入所述再生气道，干燥空气对所述除湿再生组件再生后从所述第二吹风口排回至所述非目标冷藏室；
所述目标冷藏室内设有第一湿度传感器，所述非目标冷藏室内设有第二湿度传感器；
当所述风道为除湿气道时，所述除湿再生组件靠近所述再生空气风机的一端端面上的两个伸缩挡板伸出，所述除湿再生组件靠近所述除湿空气风机的一端端面上的两个伸缩挡板中，靠近所述目标冷藏室的伸缩挡板伸出并垂直于所述目标冷藏室的外壁，靠近所述非目标冷藏室的伸缩挡板收缩；
当所述风道为再生气道时，所述除湿再生组件靠近所述除湿空气风机的一端端面上的两个伸缩挡板伸出，所述除湿再生组件靠近所述再生空气风机的一端端面上的两个伸缩挡板中，靠近所述非目标冷藏室的伸缩挡板伸出并垂直于所述非目标冷藏室的外壁，靠近所述目标冷藏室的伸缩挡板收缩；
所述第一湿度传感器、所述第二湿度传感器、所述第一吸风口、所述第二吸风口、所述第一吹风口、所述第二吹风口、所述伸缩挡板、所述除湿空气风机、所述再生空气风机和所述第一电源电性连接上位机；
所述除湿再生组件包括：第一基材、第二基材和吸附材料；
多层所述第一基材自上而下依次设置，所述第一基材呈面板设置，所述第一基材的侧截面呈直线结构，每层第一基材的板面相互平行；
当所述吸附材料为粉末状时，每两层所述第一基材之间通过所述第二基材连接，所述第二基材为波纹板结构，所述第二基材的纵截面呈正弦谱结构，在同一第二基材中：所述第二基材的波峰与设置在所述第二基材顶部的第一基材相切连接，所述第二基材的波谷与设置在所述第二基材底部的第一基材相切连接；所述吸附材料粘附在所述第二基材的上表面、所述第二基材的下表面、所述第一基材的上表面和所述第一基材的下表面上；
当所述吸附材料为颗粒状时，所述第二基材与所述第一基材的结构相同，第二基材的板面与第一基材的板面相互平行；所述吸附材料粘附在第二基材的上表面、第二基材的下表面、第一基材的上表面和第一基材的下表面上。
2.根据权利要求1所述的冰箱湿度控制装置，其特征在于，所述第一吸风口、所述第一吹风口、所述第二吸风口和所述第二吹风口分别设有电动阀门。
3.根据权利要求1所述的冰箱湿度控制装置，其特征在于，所述除湿再生组件包括外壳和多个吸附件，多个所述吸附件在所述外壳内均匀排成一排，相邻的两个所述吸附件之间设有空气通道，所述吸附件包括基材和吸附材料，所述吸附材料包裹在所述基材外；所述外壳的两个端面上分别设有滑道；所述基材电性连接第一电源，所述基材通电后发热。
4.根据权利要求3所述的冰箱湿度控制装置，其特征在于，
所述吸附材料的材质为硅胶或活性氧化铝；
当吸附材料为硅胶时，粒径范围在1μm-100μm之间的吸附材料为粉末状，粒径超过100μm的吸附材料为颗粒状；
当吸附材料为活性氧化铝时，粒径范围在1nm-100nm之间的吸附材料为粉末状，粒径超过100nm的吸附材料为颗粒状。
5.一种冰箱湿度控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至权利要求4任一项所述的冰箱湿度控制装置，所述冰箱湿度控制方法包括第一控制方法和第二控制方法；
所述第一控制方法包括依次执行的n-1个第一湿度控制周期和一个第三湿度控制周期；
所述第二控制方法包括依次执行的n个第二湿度控制周期；
所述第一湿度控制周期包括依次执行的除湿工况和停止工况；
所述第二湿度控制周期包括依次执行的除湿工况、再生工况和停止工况；
所述第三湿度控制周期包括依次执行的除湿工况和再生工况；
所述除湿工况包括：
S101、上位机控制开启第一湿度传感器，当目标冷藏室内的湿度超过临界值，所述第一湿度传感器向所述上位机发送目标冷藏室湿度信息；
S102、所述上位机收到所述目标冷藏室湿度信息后，所述上位机控制打开第一吹风口和第一吸风口，所述上位机控制除湿再生组件的远离所述第一吹风口的一端的两个伸缩挡板伸出，所述除湿再生组件另一端的两个伸缩挡板中，所述上位机控制靠近非目标冷藏室的伸缩挡板收缩，所述上位机控制靠近所述目标冷藏室的伸缩挡板伸出；
S103、所述上位机开启除湿空气风机，所述目标冷藏室内的湿空气从所述第一吸风口进入所述除湿气道，所述除湿再生组件对湿空气除湿，除湿后的空气在所述除湿空气风机的驱动下从所述第一吹风口排回至所述目标冷藏室；
所述再生工况包括：
S201、所述上位机开启第二湿度传感器，所述第二湿度传感器将检测到的非目标冷藏室湿度信息发送至所述上位机；
S202、所述上位机收到所述非目标冷藏室湿度信息后，所述上位机根据预设的再生时间和所述非目标冷藏室湿度信息计算再生温度；
S203、所述上位机控制关闭所述除湿空气风机，所述上位机控制第二吹风口和第二吸风口打开，所述上位机控制除湿再生组件的远离所述第二吹风口的一端的两个伸缩挡板伸出，所述除湿再生组件另一端的两个伸缩挡板中，所述上位机控制靠近所述目标冷藏室的伸缩挡板收缩，所述上位机控制靠近所述非目标冷藏室的伸缩挡板伸出；
S204、所述上位机开启再生空气风机和第一电源，所述非目标冷藏室内的干燥空气被所述再生空气风机从所述第二吸风口抽进所述再生气道，干燥空气对所述除湿再生组件进行再生，再生后产生的湿空气从所述第二吹风口排回至所述非目标冷藏室；
所述停止工况包括：
所述上位机控制所述第一吹风口、所述第二吹风口、所述第一吸风口、所述第二吸风口、所述除湿空气风机、所述再生空气风机和所述第一电源关闭。
6.根据权利要求5所述的冰箱湿度控制方法，其特征在于，
所述第一湿度控制周期、所述第二湿度控制周期和所述第三湿度控制周期之间的关系满足公式(1)：
T1＝T2＝T3 (1)
T1为所述第一湿度控制周期的时间；
T2为所述第二湿度控制周期的时间；
T3为所述第三湿度控制周期的时间；
每个所述第一湿度控制周期中除湿工况所需时间、吸附材料标定的最长除湿时间和所述第一湿度控制周期的时间之间的关系满足公式(2)：
t1＜t2＜...＜tn-1＜ta＜T1 (2)
t1为在第1个所述第一湿度控制周期中，除湿工况所需的时间；
t2为在第2个所述第一湿度控制周期中，除湿工况所需的时间；
tn-1为在第n-1个所述第一湿度控制周期中，除湿工况所需的时间；
ta为所述吸附材料标定的最长除湿时间；
每个所述第二湿度控制周期中除湿工况所需时间、吸附材料标定的最长除湿时间和所述第二湿度控制周期的时间之间的关系满足公式(3)：
t＜ta＜T2 (3)
t为在每个所述第二湿度控制周期中，除湿工况所需的时间；
所述第三湿度控制周期中除湿工况所需时间、吸附材料标定的最长除湿时间和所述第三湿度控制周期的时间之间的关系满足公式(4)：
tn＜ta＜T3 (4)
tn为在所述第三湿度控制周期中，除湿工况所需的时间。
7.根据权利要求6所述的冰箱湿度控制方法，其特征在于，
所述第一控制方法中，执行的除湿工况的总数和执行的每个除湿工况所需的时间的确定方法包括S301至S302：
S301、建立第一预测模型；
S302、将所述目标冷藏室的散湿速率mv、所述第一湿度控制周期的时间T1和所述吸附材料标定的最长除湿时间ta输入到所述第一预测模型中，得到在第一控制方法中，执行的除湿工况的总数n和执行的每个除湿工况所需的时间t1、t2...tn；
其中，所述第一预测模型的计算方法包括公式(5)：
mv＝ma×(da,in-da,out)×tn (5)
mv为所述目标冷藏室的散湿速率；
ma为空气流量；
da,in为所述第一吸风口处的空气的含湿量；
da,out为所述第一吹风口处的空气的含湿量；
tn为在第一控制方法中，第n个除湿工况所需的时间；
其中，在所述第一控制方法中，执行再生工况所需要的时间的确定方法包括：
S401、确定所述第三湿度控制周期中的执行再生工况所需要的最长时间，其中，执行再生工况所需要的最长时间的计算公式为公式(6)：
tz＝T3-tn (6)
tz为所述第三湿度控制周期中，执行再生工况所需要的最长时间；
tn为在所述第三湿度控制周期中，执行除湿工况所需的时间；
S402、在再生工况中，通过开启第一电源使基材发热加快再生速率，根据所述第三湿度控制周期中的执行再生工况所需要的最长时间，得到第三湿度控制周期中执行再生工况所需时间与执行再生工况所需的最长时间之间的关系，关系满足公式(7)：
treg1≤tz (7)
treg1为在第三湿度控制周期中，执行再生工况所需要的时间。
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