冰箱内吸收/吸附除湿技术分析

宋蕊

摘   要：随着生活水平的日益提高，冰箱已经走进千家万户，成为家用生活的必需品，冰箱内的温度和湿度是影响冰箱内食品保存品质的重要指标，因此。冰箱内湿度控制的手段种类繁多。由于在现代社会中需要在低湿环境储存的物品种类越来愈多，同时为了避免冰箱内空气中水蒸气含量过多过重在冰箱内凝露结霜，现有冰箱内湿度控制技术手段种类繁多，主要分为冷却除湿法，干燥空气除湿法，吸收/吸附除湿法，膜除湿法等等，现选取在冰箱湿度控制领域应用最早、最为广泛的吸收/吸附除湿技术研究其技术发展路线，根据吸收/吸附材质的不同又具体划分为固体吸附除湿及液体吸收除湿。

关键词：冰箱  湿度  吸收/吸附除湿

中图分类号：TM925                                文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）06（a）-0051-02

1  固体吸附除湿

固体吸附除湿是指采用表面积很大的多孔固体吸湿剂来吸附空气中的水蒸气，固体吸湿剂又称为固体干燥剂，常用的固体吸湿剂有活性碳、活性氧化铝、分子筛、硅胶、氯化锂和氯化钙等，活性碳这类固体吸湿剂具有大量空隙，吸附面积大，能从空气中吸附水分，其吸湿过程为纯物理作用，而氯化钙等材料的吸湿作用为物理化学作用，吸附水分后变成更多结晶水的化合物，采用固体吸湿剂，可将空气处理到低至1g/kg的含湿量除此之外，亲水性的固体材质，例如不织布、高分子合成亲水性树脂、合成纤维等也在冰箱除湿领域得到广泛应用。

固体吸附除湿是在冰箱湿度控制领域应用最广泛的除湿手段，具有体积小，使用方便，便于控制的优点。早在上世纪90年代初，日本三洋电机、东洋等公司就有涉及采用固体干燥剂干燥冰箱内湿空气的专利申请，吸湿后的干燥剂通过加热再生部加热再生[1-2]，维持库内低温低湿状态，在90年代中期，日立等公司也申请了一系列采用固体吸湿剂对冰箱进行湿度调节的专利申请，随着技术的技术，吸湿材的种类也越来越多。

2  液体吸收除湿

液体吸收除湿的基本原理是将潮湿空气与液体吸湿剂接触，因吸湿剂溶液表面的水蒸气分压低于湿空气中的水蒸气分压，在压力梯度的作用下，湿空气中的水蒸气就会转移到溶液中，从而实现空气除湿，所谓液体吸湿剂就是能从空气中吸收水蒸气的一种液体物质，亦称液体干燥剂，常用的液体吸湿剂有氯化钙、溴化锂、氯化锂、三甘醇等，氯化钙吸湿剂的吸湿性最差，且具有较强的腐蚀性，溴化锂、氯化锂稀释能力较强，使用广泛[3]。使用液体除湿剂的优点是可以实现空气的大幅度减湿，使空气达到很低的含湿量，缺点是液体吸湿剂在吸湿过程中，液体吸湿剂吸收湿空气中的水分后变成稀溶液，当浓溶液浓度稀释到一定值后不再具有吸湿能力，需要一套盐水溶液的再生设备对其进行再生，系统复杂，初投资大，可采用电能、蒸气等对溶液进行加热，使水蒸气分子从溶液中转移到空气中，重新变为浓溶液并恢复吸湿能力。

在冰箱领域，可采用一些低温热源实现溶液的再生，例如压缩制冷的冷凝废热等，降低能耗。液体吸收除湿在本世纪初就在冰箱除湿领域得到了应用，在展示柜中采用氯化钾浓溶液除湿剂除湿，并采用温水加热器进行氯化钾溶液的再生[4]，采用吸收溶液去除空气中的水分，吸收溶液可以是氨溶液等，采用加热器实现溶液的再生[5]，将溶液除湿技术应用于冷库冷风机入口的循环空气除湿，降低空气露点，防止冷却管表面结霜[6]，采用含有乙烯基乙二醇、三乙烷基乙二醇、丙烯乙二醇、二丙二醇、三聚丙烯的浓溶液构成的吸湿剂吸收展示柜内空气的水分，调节吸湿剂溶液的浓度来调节库内的相对湿度，同样采用加热器实现溶液的再生[7]。

3  转轮除湿

转轮除湿在冰箱除湿领域的应用也日益广泛，在上世纪90代底日本公司株式会社西部技研就提出了有关冰箱转轮除湿的专利申请，将转轮除湿机的脱湿部分为低温脱湿部和高温脱湿部，利用冰箱排出的废热对低温脱湿部进行脱湿，从而降低冰箱能耗[8]，但该除湿机体积较大，除湿转轮的吸湿剂采用孔径为1.5-2.5nm的多孔硅进行水分子的吸附，以达到冰箱内空气的除湿[9]，利用除湿转轮的吸湿部和脱湿部分别对冰箱储藏部内的空气进行除湿和加湿[10-11]，在冰箱箱体的回风管路内设置除湿转轮的吸湿部对箱体内空气进行除湿，采用加热器对设置在箱体外的脱湿部进行脱湿[12]，为了减小除湿转轮的体积使其可设置在冰箱的外壳与冷冻室之间的窄小空间，将被除湿处理的空气两次通过除湿转轮，即使除湿转轮的厚度很薄也能获得较好的除湿效果，该除湿转轮的吸湿剂采用硅胶吸湿剂或分子筛吸湿剂[13]。

4  总结

固体吸附除湿仍是国内外冰箱除湿中应用最广泛、最为常见的除湿手段之一，具有设备简单、占用体积小，初投资小，吸附效果好等优点，但当吸附剂吸附一定量水分后需要再生或更换，其中的转轮除湿法由于可以周而复始地进行吸湿、脱湿，除湿效率较高，在冰箱除湿领域的应用也日益广泛，但同时具有体积较大，占用空间较大的缺点。液体吸收除湿的优点是可以实现空气的大幅度减湿，达到很低的含湿量，缺点是需要一套盐水溶液的再生设备对其进行再生，系统复杂，初投资大，因此，在冰箱除湿领域不如固体吸附除湿应用广泛。

参考文献

[1] 东洋电机株式会社.低温库[P].日本专利：12179590，1992-07-08.

[2] 东洋电机株式会社.收纳库[P].日本专利：5016591，1993-08-06.

[3] 夏青，黄翔，殷清海. 浅谈术语“气体吸湿剂”[J].制冷，2013，32（4）：80-83.

[4] 大阪瓦斯株式会社. 冷冻、冷藏展示柜[P].日本专利：2004213101，2006-02-02.

[5] 英格索尔-兰德公司.综合吸收制冷和除湿系统[P].中国专利：200810099587，2008-11-19.

[6] 浙江海洋学院.一种溶液除湿复合冷风机的中小型无霜冷库制冷装置[P].中国专利：2014010699565，2015-05-27.

[7] （MIYA-N） MIYAZAKI KEN. 低溫调湿装置[P].日本专利：2014052709，2015-10-05.

[8] 株式会社西部技研.除湿装置[P].日本专利：36891499，2001-07-03.

[9] 三菱电机株式会社.除湿装置[P].日本专利：2005132685，2006-11-09.

[10]三菱电机株式会社.除湿装置[P].日本专利：2007098548，2008-10-23.

[11]（MATU） PANASONIC CORP.冷藏库[P].日本专利：2009255776，2011-05-19.

[12]（MATU） PANASONIC CORP.冷藏库[P].日本专利：2010047459，2011-09-15.

[13]株式会社西部技研.除湿装置及采用了除湿装置的冰箱或冰柜[P].中国专利：2014101882983，2015-04-29.