半導體製冷式冷庫及製冷方法與流程

2023-05-08 14:57:41 2

本發明涉及冷鏈製冷設備，尤其涉及一種半導體製冷式冷庫及製冷方法。

背景技術：

目前，貨物的運輸和存儲通常對溫度有一定的的要求，有的貨物需要較低的冷凍溫度（例如：冰凍產品），而有的貨物需要冷藏溫度（例如：蔬菜、水果等）。現有技術中，冷鏈運輸涉及運輸保溫庫和冷庫，而針對貨物在運輸或存儲過程中進行製冷的設備通常採用風冷或直冷的方式，例如：以冷庫為例，通常採用在保溫庫上配置製冷系統，製冷系統產生的冷量以冷風或直接冷卻的方式對保溫庫內部進行製冷。但是，在實際使用過程中，保溫庫體內的溫度存在分布不均的現象；與此同時，在冷鏈存儲過程中，被冷藏的物品也容易因搬運碼垛而發生損壞。如何設計一種製冷效果好且存儲安全性高的半導體製冷式冷庫是本發明所要解決的技術問題。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：提供一種半導體製冷式冷庫及製冷方法，實現提高半導體製冷式冷庫的製冷效果和存儲安全性。

本發明提供的技術方案是，一種半導體製冷式冷庫，包括保溫庫、機房、水冷模組和半導體製冷器，所述水冷模組包括主水箱、第一水泵、多層換熱水墊和氣泵，所述換熱水墊中分布有多個支撐氣囊，所述換熱水墊具有進水口和回水口，所述進水口通過對應的電磁閥與所述第一水泵連接，所述回水口通過對應的電磁閥與所述主水箱連接，所述第一水泵與所述主水箱連接，所述換熱水墊的下部設置有多個空氣彈簧，所述空氣彈簧和所述支撐氣囊分別通過對應的電磁閥與所述氣泵連接，多層所述換熱水墊堆疊在一起；所述半導體製冷器的冷端部密封嵌入在所述主水箱中，所述半導體製冷器、所述主水箱、所述第一水泵和所述氣泵位於所述機房中，所述換熱水墊位於所述儲物室中。

本發明還提供一種半導體製冷式冷庫的製冷方法，採用上述半導體製冷式冷庫；所述製冷方法為：

步驟1、氣泵啟動，對支撐氣囊和空氣彈簧充氣，使得在相鄰兩層換熱水墊之間形成儲物空間；

步驟2、第一水泵啟動，將主水箱中被半導體製冷器製冷的水輸送至換熱水墊中進行循環。

步驟3、將待運輸的物品放入到相鄰的兩層換熱水墊之間，並調節相鄰兩層換熱水墊之間的空氣彈簧的氣壓，使得物品夾在兩層換熱水墊之間。

與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是：本發明提供的半導體製冷式冷庫及製冷方法，通過採用水冷模組對保溫庫中的物品進行製冷，半導體製冷器對主水箱中的水進行製冷後，主水箱中的水經由第一水泵輸送至各層換熱水墊中，利用相鄰兩層換熱水墊貼在物品直接進行製冷，能夠有效的提高製冷效率，同時，換熱水墊中的水循環流動，使得換熱水墊中各處的水溫分布均勻，提高製冷效果；另外，由於物品在兩層換熱水墊之間放置，在碼垛存放過程中，可以有效的減少因碰撞而發生損壞，提高存儲安全性。而換熱水墊自身通過支撐氣囊撐開，一方面便於水在換熱水墊中流動，另一方面確保換熱水墊對其上放置的物品提供足夠的支撐力充當貨架的功能，並且，兩層換熱水墊之間的空氣彈簧能夠控制兩層換熱水墊之間的距離，使得上層的換熱水墊能夠貼靠在物品上，獲得更加的製冷效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明半導體製冷式冷庫實施例的結構示意圖；

圖2為本發明半導體製冷式冷庫實施例中換熱水墊的結構示意圖一；

圖3為本發明半導體製冷式冷庫實施例中換熱水墊的結構示意圖二；

圖4為本發明半導體製冷式冷庫實施例中水囊的結構示意圖；

圖5為本發明半導體製冷式冷庫實施例中除溼模塊的原理圖；

圖6為本發明半導體製冷式冷庫實施例中水冷模組的原理圖；

圖7為本發明半導體製冷式冷庫實施例中膜式液體除溼器的主視圖；

圖8為本發明半導體製冷式冷庫實施例中膜式液體除溼器的側視圖；

圖9為圖8中A區域的局部放大示意圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

如圖1、圖2、圖5和圖6所示，本實施例半導體製冷式冷庫，包括保溫庫1、機房11、半導體製冷器2和水冷模組3，所述水冷模組3包括主水箱31、第一水泵32、多層換熱水墊33和氣泵(未圖示)，所述換熱水墊33中分布有多個支撐氣囊35，所述換熱水墊33具有進水口(未標記)和回水口(未標記)，所述進水口通過對應的電磁閥與所述第一水泵32連接，所述回水口通過對應的電磁閥與所述主水箱31連接，所述第一水泵32與所述主水箱31連接，所述換熱水墊33的下部設置有多個空氣彈簧36，所述空氣彈簧36和所述支撐氣囊35分別通過對應的電磁閥與所述氣泵連接，多層所述換熱水墊33堆疊在一起；所述半導體製冷器2的冷端部密封嵌入在所述主水箱31中，保溫庫1所述半導體製冷器2、所述主水箱31、所述第一水泵32和所述氣泵位於所述機房11中，所述換熱水墊33位於所述保溫庫1中。

具體而言，本實施例半導體製冷式冷庫在保溫庫1中設置換熱水墊33，換熱水墊33配合空氣彈簧36將充當擱物架的功能用於盛放物品同時對其上的物品進行製冷。具體的過程為：通過半導體製冷器2中的冷端部21產生冷量對主水箱31中的製冷溶液進行製冷，主水箱31中的製冷溶液經由第一水泵32注入到不同的換熱水墊33中，製冷溶液在換熱水墊33中進行熱交換對保溫庫1中的物品進行製冷後流回到主水箱31中；而換熱水墊33中的支撐氣囊35將充氣將換熱水墊33的內部腔體撐開便於製冷溶液流動，同時，支撐氣囊35能夠支撐住換熱水墊33上放置的物品，而空氣彈簧36將相鄰的兩個換熱水墊33支撐間隔開，從而在兩個相鄰的換熱水墊33之間形成儲物空間，物品在兩層換熱水墊33之間放置，並通過控制空氣彈簧36的氣壓值，來調節空氣彈簧36的高度，以調節兩層換熱水墊33之間的距離，使得上層的換熱水墊33能夠貼靠在物品上，使得物品上下均勻的直接受冷，獲得更加的製冷效果。其中，製冷溶液根據保溫庫1中所儲物的物品的儲存溫度不同選用不同的液體載冷介質，例如：水或製冷劑等載冷劑，本實施例對主水箱31中盛放的製冷溶液不做限制。而一個機房11可以為多個保溫庫1提供冷量，從而實現一拖多的效果。

進一步的，為了更方便使用提供使用通用性和便利性，如圖3-圖4所示，每層所述換熱水墊33包括多個相互獨立的水囊331，每個所述水囊331配置有所述支撐氣囊35和所述空氣彈簧36，多個所述水囊331依次並排固定連接在一起，所述水囊331的兩側壁設置有支撐氣柱332，所述支撐氣柱332通過對應的電磁閥與所述氣泵連接。具體的，在實際使用過程中，根據儲存的物品數量不同，調節換熱水墊33的尺寸，即根據儲物需要對水囊331的支撐氣囊35和空氣彈簧36進行充氣，而無需將整個換熱水墊33充滿氣注滿製冷溶液，一方面可以更加靈活的使用換熱水墊33對物品提供特定量的製冷量，另一方面可以有效的降低能耗。優選的，為了使得換熱水墊33的溫度分布均勻，提供製冷效果，所述水囊331的一側部為進水通道3311，另一側部為回水通道3312，所述水囊331的中部為熱傳遞部3313；所述進水通道3311具有所述進水口，所述回水通道3312具有所述回水口，所述進水通道3311和所述回水通道3312分別與所述熱傳遞部3313之間形成多個透水縫隙3310。第一水泵32輸出的製冷溶液通過進水通道3311進入到熱傳遞部3313進行熱交換，而熱傳遞部3313中的水進行熱交換後再通過回水通道3312流回到主水箱31實現水的循環，而透水縫隙3310能夠有效的使得進入到熱傳遞部3313中水在各個部分均勻分布，優選的，多個所述透水縫隙3310沿水流流動方向逐漸變長，由於進水通道3311進水口處的水壓較大，隨著水的流動水壓將有所減小，而漸變分布的透水縫隙3310能夠更加均勻的分配流入到熱傳遞部3313不同部位處的水，使得熱傳遞部3313的溫度分布均勻。而為了更好的提高溫度分布均勻性，所述支撐氣囊35整體呈條形結構並設置在所述進水通道3311和所述回水通道3312之間，所述支撐氣囊35的兩側分別形成有多個紊流氣齒351，相鄰兩個所述支撐氣囊35之間形成連接所述進水通道3311和所述回水通道3312的紊流流道，在紊流流道的作用下，能夠更加均勻的分配熱傳遞部3313中各個部位的水量分布，確保各個位置的溫度均勻性，另外，紊流氣齒351能夠對水流起到緩衝的作用，使得水流能夠充分的通過熱傳遞部3313散冷。優選的，所述氣柱支撐氣囊35固定在水囊331的內壁上，所述紊流氣齒351懸浮在所述水囊331中。

更進一步的，為了調節保溫庫1中的溼度，以滿足特殊物品的儲存要求，如圖5、圖7、圖8和圖9所示，半導體製冷器2的熱端部22上連接有輔助水箱34；而所述半導體製冷式冷庫還包括除溼模塊，所述除溼模塊包括兩個膜式液體除溼器23和24、中間換熱器25、第二水泵27和兩個溶液泵26，所述中間換熱器25包括相互熱交換的第一換熱通道（未標記）和第二換熱通道（未標記）；所述膜式液體除溼器23和24包括散熱水管251、保護膜252和加除溼膜253，所述散熱水管251外包裹有所述保護膜252，所述保護膜252外包裹有所述加除溼膜253，所述保護膜252和所述加除溼膜253之間形成溶液通道250；膜式液體除溼器24的散熱水管通過對應的所述第二水泵27與所述主水箱31連接，膜式液體除溼器23的散熱水管通過對應的所述第二水泵27與所述輔助水箱34連接；膜式液體除溼器24的所述溶液通道250的兩埠分別與所述第一換熱通道的進口和所述第二換熱通道的出口連接，膜式液體除溼器23的所述溶液通道250的兩埠分別與所述第一換熱通道的出口和所述第二換熱通道的進口連接；所述第一換熱通道和所述第二換熱通道上分別設置有所述溶液泵26。具體的，在實際使用過程中，兩個膜式液體除溼器23和24的散熱水管分別與輔助水箱34和主水箱31連接形成冷媒流動迴路，而兩個膜式液體除溼器23和24中的溶液通道250用於供溶液流動，保護膜252將隔絕溶液與散熱水管251的表面接觸，以保護散熱水管251免受溶液的腐蝕，而加除溼膜253保證空氣中的水蒸氣能自由進出溶液通道250，而溶液無法通過加除溼膜253。散熱水管251一方面用於冷媒的熱交換，另一方面散熱水管251利用其內部流動的冷媒與外部的溶液通道250中的溶液進行熱交換，以根據需要對溶液通道250中的溶液製冷或加熱，以實現調節環境溼度的功能，並且，由於冷媒與溶液能夠快速的進行熱交換，從而可以有效的提高溼度的調節效率，膜式液體除溼器23和24在實現冷媒熱交換的同時，還集成有溶液除溼功能；優選的，散熱水管251上還設置有翅片254，翅片254開設有多個脹管孔255，散熱水管251設置在所述脹管孔255中，所述保護膜252和所述加除溼膜253也位於所述脹管孔255中，所述脹管孔255的邊緣設置有用於供所述溶液流動通道20穿過的缺口256，具體的，為了確保溶液能夠在溶液通道250中順暢的流動，翅片254的脹管孔255上還設置有缺口256，缺口256形成供溶液通道250穿過的空間，在散熱水管251脹管安裝在脹管孔255中後，溶液通道250中的溶液依然能夠通過缺口256順暢流動。其中，膜式液體除溼器23和24基於溶解-擴散機理，主要利用溶液的濃度來實現除溼和加溼，而加除溼膜253可以採用有機高分子聚合物膜、無機膜、液膜等具有水蒸氣透過功能的膜，利用半導體製冷器2中產生的高溫和低溫冷媒，對於流入低溫冷媒的膜式液體除溼器23和24中的溶液通道250的溶液用於吸收水分進行除溼，而對於流入高溫冷媒的膜式液體除溼器23和24中的溶液通道250的溶液用於釋放水分進行加溼。而在實際使用過程中，通常儲物室內的溼度會過大而產生霜凍現象，則將製冷的所述膜式液體除溼器23和24設置在儲物室中，將加熱的所述膜式液體除溼器23和24、所述中間換熱器25、所述第二水泵27和兩個所述溶液泵26設置在所述機房中。

本發明還提供一種半導體製冷式冷庫的製冷方法，採用上述半導體製冷式冷庫；所述製冷方法為：

步驟1、氣泵啟動，對支撐氣囊和空氣彈簧充氣，使得在相鄰兩層換熱水墊之間形成儲物空間；

步驟2、第一水泵啟動，將主水箱中被半導體製冷器製冷的水輸送至換熱水墊中進行循環。

步驟3、將待運輸的物品放入到相鄰的兩層換熱水墊之間，並調節相鄰兩層換熱水墊之間的空氣彈簧的氣壓，使得物品夾在兩層換熱水墊之間。

最後應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。